QUY TRÌNH sản XUẤT PHÂN bón VI SINH cố ĐỊNH đạm

QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHÂN BÓN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM Tổng hợp các chất cần thiết cho sự phát triển của cây trồng và tăng nguồn dinh dưỡng cho đất như tổng hợp các chất đạm hữu cơ từ Nitơ của khí quyển nhờ vi khuẩn nốt sần, sống cộng sinh vào cây họ đậu góp phần cung cấp các chất dinh dưỡng có Nitơ hữu cơ cho cây và vi khuẩn cố định đạm

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ VI SINH VẬT CỐ ĐỊNH ĐẠM 1.1 Giới thiệu Phân vi sinh cố định đạm sản phẩm chứa chủng vi sinh vật sống tuyển chọn có mật độ đạt theo tiêu chuẩn hành Thông qua hoạt động chúng sau q trình bón vào đất tạo chất dinh dưỡng mà trồng sử dụng (Nitơ) hay hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao suất chất lượng nông sản Phân vi sinh cố định đạm đảm bảo không gây ảnh hưởng xấu đến người, hệ sinh thái chất lượng nơng sản Nói đến mơi trường đất ta phải kể đến vai trị hệ sinh vật đất Trong đó, vi sinh vật đóng vai trị quan trọng q trình hình thành đất dụng: - Tổng hợp chất cần thiết cho phát triển trồng tăng nguồn dinh dưỡng cho đất tổng hợp chất đạm hữu từ Nitơ khí nhờ vi khuẩn nốt sần, sống cộng sinh vào họ đậu góp phần cung cấp chất dinh dưỡng có Nitơ hữu - cho vi khuẩn cố định đạm Tăng cường phân giải hợp chất hữu đất, góp phần hình thành chất mùn - đất để tăng độ phì nhiêu đất Tăng cường chuyển hóa hợp chất vơ đất Như chế phẩm phân vi sinh cố định đạm không hại đến sức khỏe người, vật nuôi trồng Không gây ô nhiễm môi trường sinh thái Chế phẩm phân vi sinh cố định đạm có tác dụng cân hệ vi sinh vật môi trường sinh thái Chế phẩm phân vi sinh cố định đạm khơng làm chai đất, mà làm tăng độ phì nhiêu cho đất Chế phẩm phân vi sinh cố định đạm đồng hóa chất dinh dưỡng cho trồng, tăng suất chất lượng sản phẩm Chế phẩm phân vi sinh cố định đạm có tác dụng làm tăng chất đề kháng cho trồng Chế phẩm phân vi sinh cố định đạm phân hủy chuyển hóa chất hữu bền vững, làm mơi trường Q trình cố định Nitơ sinh học trình khử Nitơ khơng khí thành NH tác dụng enzyme Nitrogenase vi sinh vật 1.2 Lịch sử phát triển Trong khí Trái Đất khí Nitơ chiếm 78%, người, động thực vật cần đến đạm Song đại đa số sinh vật không sử dụng trực tiếp khí Nitơ có nhóm vi sinh vật cố định Nitơ có khả Hàng năm, nhu cầu Nitơ trồng toàn giới hàng trăm triệu Tuy nhiên, phân bón hóa học đáp ứng khoảng 30% lượng cịn lại q trình cố định Nitơ phân tử cung cấp Khả cố định đạm vi khuẩn đạm cố định hội sinh Azospirillum Beijerinck phát từ năm 1922, vai trị hoạt động cố định đạm vùng rễ hòa thảo biết đến vào năm thập kỷ 70 nhờ việc tìm nơi trú ngụ chúng Năm 1976 phát Azospirillum bên bên bề mặt mô rễ, tạo mối quan hệ cộng sinh với cây, chúng tồn đất vùng rễ, bề mặt rễ Đây lồi vi khuẩn có khả cố định đạm lớn, chúng nhận chất hữu pectin, acid hữu làm nguồn dinh dưỡng để phát triển cố định đạm, đồng thời cung cấp hợp chất Nitơ cho chủ Hiện nay, người ta sản xuất phân vi sinh cố định đạm cho hòa thảo, đặc biệt lúa mang tên Azogin chuyển khai cho trồng khác nhiều vùng sinh thái khác tăng suất trồng từ 5-15% Chế phẩm vi khuẩn nốt sần sản xuất từ lâu giới Năm 1896 lần người Đức chế loại chế phẩm gọi Nitrazin, Mỹ sản xuất chế phẩm Nitroculture, Anh sản xuất loại phân nitrobacterin Đến nay, hầu sử dụng sản phẩm vi khuẩn nốt sần cho đậu đặc biệt đậu tương Ơ Việt Nam, phân vi sinh cố định đạm cho đậu nghiên cứu từ 1960 Đến năm 1987 phân bón nitrazin nến chất mang than bùn hồn thiện Năm 1991 có 10 doanh tham gia nghiên cứu lĩnh vực Việt Nam nước ngồi cho thấy, phân bón hữu vi sinh có tác dụng tốt đến sinh trưởng, phát triển, suất trồng, giảm giá thành nâng cao hiệu trồng trọt cải tạo môi trường đất canh tác Chính phủ Việt Nam sớm nhận thấy vai trị phân bón vi sinh, từ năm 1994, Thủ tướng Chính phủ Chỉ thị số: 644/TTg ngày 05 tháng 11 năm 1994 đạo việc quản lý: sản xuất, kinh doanh chất lượng phân bón vi sinh, nhấn mạnh:” Để tiến đến nông nghiệp sạch, giữ cho đất màu mỡ cần sử dụng hợp lý loại phân thuốc trừ sâu hóa học dựa nguồn tài nguyên dồi giàu than bùn photphosrit nước ta cần khuyến khích sử dụng nguyên liệu làm chất chất phụ gia để sản xuất phân bón vi sinh, chế phẩm vi sinh, dùng chúng để thay dần loại phân hóa học nông nghiệp theo xu hướng chung giới…” 1.3 Vai trò vi sinh vật cố định đạm Cố định đạm khả đồng hóa nitơ phân tử số sinh vật dùng nitơ để cấu tạo nên tất hợp chất chứa nitrogen tế bào Khả có nhiều vi sinh vật sống tự đất nước Trong môi trường đất, vi sinh vật tham gia chuyển hóa chất hữu cơ, cố định nitơ làm giàu đạm cho đất, tích lũy vào đất auxin kích thích phát triển trồng, tổng hợp vitamin thyamin, nicotinic biotin… Vi sinh vật cố định đạm góp phần vào cân sinh thái đất Phần lớn VSV (vi sinh vật) sống đất sinh vật có ích sống theo kiểu cộng sinh, số có hại, gây bệnh cho trồng sống theo kiểu vừa ký sinh (gây bệnh cho thực vật) vừa hoại sinh (sống đất) Số lượng quần thể VSV có ích đất chiếm ưu nhiều lần so với VSV gây bệnh hại Phần lớn VSV có ích tham gia vào trình phân giải xác thực vật thành thức ăn có nguồn gốc hữu cho trồng VSV khác, chúng có vai trị quan trọng q trình khống hóa cố định đạm VSV tạo nhiều loại enzym, acid amin, vitamin, kháng sinh…là thức ăn vũ khí tự vệ quan trọng cho trồng Ngoài VSV đất chết để lại lượng thức ăn khổng lồ có chất lượng tốt cho trồng… VSV có ích giữ vai trị quan trọng cải tạo đất, làm cho đất tăng độ mùn, tơi xốp, thống khí, có độ pH trung tính; làm cho khả giữ nước, giữ phân đất tăng cường… Nhờ có hoạt động VSV làm cho đời sống đất tăng lên VSV có ích giúp cho trồng hấp thụ dinh dưỡng tốt VSV góp phần bảo vệ trồng làm giảm tác hại ký sinh gây bệnh Trong tập đồn VSV có ích có số lượng lớn VSV đối kháng ngăn chặn phát triển VSV gây bệnh hại cho trồng hữu hiệu… 1.4 Phân loại Vi sinh vật cố định đạm chia làm nhóm: - Vi khuẩn khơng cộng sinh: a Vi khuẩn dị dưỡng Vi khuẩn hiếu khí : Azotobacter, Beijerinckii Vi khuẩn yếm khí : Clostridium b Vi khuẩn hóa tự dưỡng : Methanobacillus omelianski c Vi khuẩn quang tổng hợp : Chorobium, Chromatium, Rhodomicrobium, Rhodopseudomonas, Rhodospirillum d Tảo lam : Anabaena, Anabaenapsis - Vi khuẩn cộng sinh: a Vi khuẩn cộng sinh với họ đậu: Brachyrhizobium meliloti cộng sinh với cỏ alfalfa B trilolii cộng sinh vơi cỏ clover B phaseoli cộng sinh với loài đậu hình thận B japonicum cộng sinh đậu nành b Vi khuẩn cộng sinh với không thuộc họ đậu Alnus Casuarina (phi lao, dương) có khả cộng sinh với lồi xạ khuẩn có khả cố định N – chi Frankia 1.4.1 Vi khuẩn tự do: Azotobecter, 1.4.1.1 Vi khuẩn tự do: Azotobecter Năm 1901, nhà bác học Beyjeirinh phân lập từ đất lồi vi sinh vật có khả cố định nitơ phân tử cao, ơng đặt tên cho lồi vsv Azotobacter Vi khuẩn Azotobacter nuôi cấy mơi trường nhân tạo thường biểu tính đa hình, cịn non có tiêm mao, có khả di động nhờ tiêm mao (Flagellum) Hình 1.1 Vi khuẩn Azotobacter Vi khuẩn cố định nitơ hiếu khí, sống tự đất nước Tế bào hình bầu dục, hình cầu, bọc lớp vỏ nhày, kớch thc khong ì àm, di ng hoc không, gram âm, không sinh bào tử Khi dùng 1g đường, thường cố định 2mg N Ngồi ra, cịn có khả tổng hợp vitamin, chất sinh trưởng (loại auxin) số chất chống nấm Loại chế phẩm dùng nơng nghiệp có nhiều tên thương phẩm khác (azotobacterin, vv.) Các loài Azotobacter thuộc loại vi sinh vật cố định nitơ họat động nhất, chúng có khả đồng hóa manit, tinh bột, sử dụng nhiều loại hợp chất hữu khác để phát triển cố định nitơ, làm giàu nitơ cho đất Azotobacter chủ yếu có lồi: - Azotobacter chroocuccum: Kích thước 3,1 x 2,0 µm; cịn non có khả di động, già có sắc tố màu nâu đến màu đỏ, không khuyếch tán vào môi trường - Azotobacter beijerincki: kích thước 3,1 x 2,0 µm; khơng di động, già có sắc tố màu vàng đến màu nâu sáng, không khuyếch tán vào môi trường - Azotobacter Vinelandi: Kích thước 3,4 x 1,5 µm; có khả di động, sắc tố màu vàng lục đến huỳnh quang, khuyếch tán vào mơi trường - Azotobacter agilis: Kích thước 3,3 x 2,8 µm; có khả di động, sắc tố màu lục, huỳnh quang, khuyếch tán vào môi trường Azotobacter làm tăng cường nguồn thức ăn cung cấp cho trồng, kích thích khả tăng trưởng, nâng cao tỷ lệ nảy mầm độ phát triển mầm (vì tiết mơi trường thiamin, a.nicotinic, a.pantotenic, piridoxin, biotin, ) có khả tiết số chất chống nấm Chế phẩm Azotobacterin dịch Azotobacter cho hấp thụ than bùn (hoặc loại đất giàu hữu trung hòa bổ sung photpho, kali) 1.4.1.2 Vi khuẩn Clostridium Năm 1939 nhà bác học người Nga Vinogratxkii phân lập tuyển chọn lồi vi khuẩn yếm khí, có khả cố định nitơ phân tử cao, ơng đặt tên cho lồi vi khuẩn vi khuẩn Clostridium Đây loài trực khuẩn gram dương, sinh nha bào, khí sinh nha bào kéo méo tế bào Kích thước tế bào dao động 0,7 – 1,3 x 2,5 – 7,5 µm, khuẩn lạc thuộc nhóm S, màu trắng đục, lồi nhày Hình 1.2 Vi khuẩn Clostridium Vi khuẩn Clostridium mẫn cảm với môi trường, môi trường thừa P, K, Ca có tính ổn định với pH, phát triển pH 4,5 – 9, độ ẩm thích hợp 60 – 80%, nhiệt độ 25-30 độ C -Vi khuẩn Clostridium có nhiều lồi khác nhau: Clostridium butyrium; Clostridium beijerinskii; Clostridium pectinovorum… Vi khuẩn Clostridium đồng hóa tốt tất nguồn thức ăn nitơ vô hữu cơ, 1g đường gluco đồng hóa – 12mg N 1.4.1.3 Vi khuẩn Beijerinskii Vi khuẩn Beijerinskii có khả đồng hóa tốt loại đường đơn, đường kép, tiêu tốn gam đường gluco có khả cố định – 10mg N Khác với vi khuẩn Azotobacter, vi khuẩn Beijerinskii có tính chống chịu cao với acid, phát triển môi trường pH= 3, phát triển pH trung tính kiềm yếu, vi khuẩn Beijerinskii thích hợp độ ẩm 70 – 80% nhiệt độ 25 – 28 độ C Vi khuẩn Beijerinskii phân bố rộng tự nhiên, vùng nhiệt đới nhiệt đới Năm 1893 nhà bác học Ấn Độ Stackê phân lập loài vi khuẩn ruộng lúa nước pH chua có khả cố định nitơ phân tử, ông đặt tên vi khuẩn Beijerinskii Vi khuẩn Beijerinskii có hình cầu, hình bầu dục hình que, gram âm khơng sinh nha bào, hảo khí, số lồi có tiêm mao có khả di động Kích thước tế bào dao động 0,5 – 2,0 x 1,0 – 4,5 µm, khuẩn lạc thuộc nhóm S, nhầy, lồi khơng màu màu nâu tối già, không tạo nang xác Hình 1.3 Vi khuẩn Beijerinskii 1.4.1.4 Tảo lam Là thành phần cố định N quan trọng thiên nhiên Có ao, mặt nước ruộng lúa…Cần độ ẩm cao, ánh sáng, điều kiện nhiệt độ khoảng 30 oC, pH tối hảo từ 78.5.Ở ruộng chua, tăng trưởng tảo lam bị hạn chế, trường hợp bón vôi giúp tăng thêm lượng tảo lượng N cố định Hiện phát nhiều loài tảo lam sống tự đất nước có khả cố định nitơ Có số sống cộng sinh với thực vật, đáng ý tảo cộng sinh bèo hoa dâu (tảo có tên Asiabaena azollae) Đa số lồi tảo phát triển tốt mơi trường trung tính kiềm, hiếu khí, thích hợp nhiệt độ 28-30 oC, cần khí CO2 Vi khuẩn cộng sinh: Rhizobium 1.4.2.1.Lịch sử phát triển Năm 1886, Hellriegel Uynfac khám phá chất trình cố định nitơ 1.4.2 Hình 1.4 Asiabaena azollae phân tử Họ chứng minh khả họ đậu lấy nitơ khí nhờ vi khuẩn nốt sần( VKNS) sống vùng rễ họ đậu Họ đặt tên cho loài vsv Bacillus radicicola Năm 1889, Pramovskii đổi tên vsv thành Bacterium radicoicola Cuối năm 1889 Frank đề nghị đổi tên Rhizobium Từ có nhiều cơng trình nghiên cứu nhằm ứng dụng mở rộng việc sản xuất loại phân bón vi sinh cố định nitơ mà thànhphần cịn phối hợp thêm số vi sinh vật có ích khác số xạ khuẩn cố định nitơ sống tự do, xạ khuẩn có khả giải cellulose … Ở việt nam phân vsv cố định đạm họ đậu nghiên cứu từ năm 1960 Đến năm 1991 có 10 đơn vị nước tập trung nghiên cứu phân vi sinh Phân loại Ở nhóm trình bày cách phân loại Tất nhiên khơng có cách phân loại sai 1.4.2.2 cả, mà tùy theo giai đoạn hay người mà người ta có cách phân loại khác a) Cách phân loại thứ Chia làm hai nhóm lớn(theo khóa phân loại Bergay’s: Rhizobium thuộc họ - Rhizobiuaceae) Nhóm I Rhizobium leguminosarum Rhizobium meliloti Rhizobium phaseolin - Rhizobium trifolii Đặc điểm nhóm I: 2-6 vịng tiêm mao, mọc nhanh môi trường chiết nấm men Di chuyển 2-6 vòng tiêm mao Khuẩn lạc dạng vòng, lồi, nửa sáng đục, mọc thẳng có dịch nhày, thường đường kính 2-4 mm vịng 3-5 ngày ni cấy mơi trường chứa khống, dịch chiết nấm men, manitol Hầu hết sử dụng nguồn carbon: glucose, sucrose Một vài lồi cần biotin vitamin hịa tan Rhizobium leguminosarum: gây hình thành nốt sần lồi Pisum ssp ( đậu - - hà lan), Vicia ssp( đậu tằm)… Rhizobium phaseolin: gây hình thành lồi ơn đới Nhóm II Rhizobium lupini Rhizobium japonicum Rhizobium ssp Đặc điểm nhóm II Tiêm mao đầu thân, phát triển chậm môi trường dịch chiết nấm men Chuyển động nhờ tiêm mao đầu thân, khơng có tua viền Khuẩn lạc dạng vịng, dạng chấm, đục, lồi có dạng hạt cấu trúc Đường kính khơng vượt q 1mm sau 5-7 ngày ni cấy mơi trường chứa khống, dịch chiết nấm men, manitol b) Cách phân loại thứ hai Rhizobium có loại quan trọng như: R.phaseoly( đậu nành, đậu tây, đậu ngựa) R.leguminosarum( đậu hà lan) R.trifolli(cỏ ba lá) Trong có số chủng mọc chậm khơng làm acid hóa mơi trường ni cấy ) R.phaseoli) chủng mọc nhanh làm acid hóa mơi trường ni cấy (như R.leguminosarum) 1.4.2.3 Cấu tạo Rhizobium chi vi khuẩn gram âm sống đất có vai trị cố định đạm Nghiên cứu W.nowah, A.Netzsch-Lehner (1965) vi khuẩn có kích thước hình dạng thay đổi phụ thuộc vào giai đoạn phát triển Khi vi khuẩn non, tế bào có dạng hình que, kích thước 0,5-0,9 x 2-3 µm bắt màu đơng đều, có khả di động nhờ tiêm mao Khi nốt sần hữu hiệu trở nên già, Haemoglobin bị biến đổi thành Leghaemoglobin có sắc tố màu xanh, nốt sần khơng cịn khả cố định nitơ Khi già, vi khuẩn nốt sần trở nên bất hoạt, vi khuẩn chuyển sang trạng thái bắt màu phân đoạn nhuộm anili Khi sống đất lúc nuôi cấy, vi khuẩn nốt sần tạo dạng hình cầu di động không di động Trên môi trường nhân tạo nốt sần ngta thường gặp tế bào gọi thể khuẩn giả So với tế bào hình que bình thường chúng có kích thước to hơn, thường phân nhánh Trong đất có đạm vơ cơ, nốt sần hữu hiệu hình thành nhỏ có đặc điểm gần nốt sần vơ hiệu Khi lượng đạm đất cạn, nốt sần hữu hiệu phát triển làm tăng kích thước lại có khả cố định nitơ Điều cần ý đặc biệt sản xuất nông nghiệp Để phát huy tối đa hiệu lực vi khuẩn nốt sần, không nên bón thúc đạm cho đậu Bón thúc đạm vừa tốn lại không sử dụng hiệu cộng sinh vi khuẩn nốt sần đậu Tế bào Rhizobium có kích thước 0,5-0,9 x 1,2-3,2 µm Khuẩn lạc: môi trường đặc tạo khuẩn lạc trơn bóng, nhày, màu trắng Chất nhày polysaccharide cấu tạo hexose, pentose acid uronic Sự tổng hợp enzyme nitrogenase điều khiển enzyme glutamate synthetase, xúc tác cho tổng hợp glutamin từ NH Nếu hệ thống có NH glutamate synthetase kích thích tổng hợp nitrogenase, nồng độ NH cao ức chế tổng hợp nitrogenase Phức hệ enzyme nitrogenase khơng bền có mặt oxy Vi khuẩn tự cố định đạm thể hoạt tính điều kiện yếm khí nhờ sử dụng điện tử xuất trình tổng hợp ATP để ngăn ngừa oxy xâm nhập Các điều kiện ảnh hưởng đến trình cố định đạm Ảnh hưởng điều kiện ngoại cảnh trình cố định N cộng sinh Ảnh hưởng hàm lượng chất đường bột Ảnh hưởng P K Ảnh hưởng pH đất Ảnh hưởng chất Molybden (Mo) Ảnh hưởng Phage (thực khuẩn thể) 2.3 Sự xâm nhập hình thành nốt sần Sự phát triển nốt rễ họ đậu diễn theo bước sau: - Hình 2.3 Quá trình phát triển nốt sần rễ CHƯƠNG III: QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHÂN BĨN CỐ ĐỊNH ĐẠM 3.1 Phân loại phân vi sinh cố định đạm Phân bón vi sinh cố định đạm chia thành nhiều loại khác nhau, tùy theo cơng nghệ sản xuất, tính năng, tác dụng vi sinh vật chứa phân bón thành phần chất tạo phân bón Một số cách phân loại phân bón vi sinh sau: phân loại theo công nghệ sản xuất Tùy theo công nghệ sản xuất người ta chia phân vi sinh thành hai loại khác nhau: Phân vi sinh chất mang khử trùng có mật độ vi sinh vật hữu ích >10 vi sinh vật/g(ml) mật độ vi sinh tạp nhiễm thấp 1/1000 so với sinh hữu ích Phân bón loại tạo thành cách tẫm nhiễm sinh khối vi sinh vật sống qua tuyển chọn vào chất xử lý vô trùng phương pháp khác Phân bón vi sinh chất mang khử trùng sử dụng dạng nhiễm hạt hồ rễ tưới phủ với liều lượng 1-1,5 kg(lít)/ha canh tác Phân vi sinh vật không sử dụng chất mang khử trùng sản xuất cách tẫm nhiễm trực tiếp sinh khối vi sinh vật sống qua tuyển chọn vào chất không cần thông qua công đoạn khử trùng chất Phân bón dạng có mật độ vi sinh vật hữu ích 106 vi sinh vật/g(ml) sử dụng với số lượng lớn từ vài trăm đến vài nghìn kg(lít)/ha Đối với phân bón vi sinh chất mang không khử trùng tùy theo thành phần chất chứa chất mang mà phân bón vi sinh phân biệt với loại: - - Phân hữu chứa loại vi sinh vật sống theo tuyển chọn tiêu - chuẩn hành Phân hữu khoáng vi sinh vật dạng phân bón hữu vi sinh vật, có chứa lượng định dinh dưỡng khoáng Phân loại theo trạng thái vật lý: vào trạng thái phân bón, chia loại phân thành loại sau Dạng bột loại phân bón vi sinh, sinh khối vi sinh vật tuyển chọn chất mang chuyển thành dạng boat Dạng viên tạo thành sinh khối vi sinh vật phối trộn xử lý chất mang để tạo thành dạng phân bón có chứa vi sinh vật sống tuyển chọn Dạng lỏng loại phân bón vi sinh sinh khối vi sinh vật tuyển chọn chế biến thành dung dịch có chứa tế bào sống chúng 3.2 Nhân sinh khối Từ chủng vi sinh vật lựa chọn (chủng gốc) người ta tiến hành nhân sinh khối vi sinh vật phương pháp lên men chìm lên men xốp Sinh khối vi sinh vật cố định nit nhân qua cấp 1, 2, điều kiện phù hợp với chủng vi sinh vật mục đích sản xuất Các sản phẩm phân vi sinh sản xuất từ vi khuẩn tạo chủ yếu phương pháp lên men chìm (Submerged culture) Các chế phẩm phân vi sinh Trong chế phẩm phân vi sinh, ngồi ngun liệu vi sinh vật có khả cố định đạm, người ta sử dụng chất mang Chất mang vật liệu cố định vi sinh vật tạo nên hình dạng cho chế phẩm để dễ nhận thấy bảo quản Thường làm chế phẩm phân vi sinh, người ta sử dụng chất mang than bùn Vì phân bón sản xuất từ than bùn có nhiều ưu điểm có tác dụng tốt với đất đai, trồng Đặt biệt có hiệu tốt đất xám bạc màu, loại đất có thành phân giới nhẹ (tỉ lệ cát cao) Tính chất than bùn có chứa acid hữu (chủ yếu acid humic) kết hợp với nguyên tố vi lượng tạo thành humate Chính thành phân humate tạo điều kiện cho trồng hấp thu dinh dưỡng tốt Tránh tượng rửa trôi ngun tố dinh dưỡng Ngồi humate có tác dụng kích thích rễ thực vật phát triển tốt Đặc biệt Việt Nam có trữ lượng than bùn cao chất lượng tốt Các bước thực chất mang - Than bùn phơi khô, nghiền nhỏ, Chỉnh pH trung tính CaCO3 hay NH4OH Cho vào lọ thủy tinh hấp khử trùng 0,5 atm Bổ sung dinh dưỡng vào môi trường loãng Dobereneir với tỉ lệ 1ml/10g chất mang - Cấy kiểm tra số lượng vi sinh vật than bùn 3.3 Quy trình sản xuất phân bón Nitragin Chế phẩm nitragin: sản xuất từ vi khuẩn Rhizobium nốt sần họ đậu sử dụng rộng rãi trồng trọt Vi khuẩn nốt sần sống cộng sinh với tế bào chủ, có hoạt tính cố định đạm khơng khí a Quy trình sản xuất phân bón Nitragin: b Thuyết minh quy trình Phân lập tuyển chọn vi sinh vật Tùy theo mục đích sản xuất loại phân mà ta phân lập chủng vi sinh cho phù hợp Muốn có chế phẩm phân vi sinh cố đinh đạm tốt phải có chủng vi sinh vật có cường độ cố định đạm cao, sức cạnh tranh lớn, thích ứng pH rộng, phát huy nhiều vùng sinh thái khác Vì cơng tác phân lập tuyển chọn chủng vi sinh cố định đạm đánh giá đặc tính sinh học chủng vi khuẩn việc làm thiếu quy trình sản xuất phân vi sinh cố định đạm Thông thường đánh giá số tiêu: thời gian mọc, kích thướt khuẩn lạc kích thướt tế bào vi sinh vật, điều kiện sinh trưởng phát triển (nhu cầu dinh dưỡng, nhu cầu oxi, pH nhiệt độ thích hợp) khả cạnh tranh cường độ cố định nitơ phân tử Chủng vi sinh vật sau tuyển chọn bảo quản phù hợp với yêu cầu loài sử dụng cho sản xuất chế phẩm dạng chủng giống gốc Trong sản xuất công nghiệp môi trường dinh dưỡng chuẩn khơng sử dụng giá thành q cao Các nhà sản xuất phải tìm mơi trường thay từ nguồn vật liệu sẵn có là: tinh bột ngô, sắn, rỉ mật,nước chiết ngô,thay cho nguồn dinh dưỡng cacbon,nước chiết men,nước chiết đậu tương, amoniac thay cho nguồn dinh dưỡng nitơ Walter thuộc công ty W.R.Grace (Hoa Kỳ)(1996) tổng kết số môi trường tổng hợp sản xuất phân vsv từ vi khuẩn Bảng 3.1: Môi trường tổng hợp sử dụng sản xuất phân vi sinh Trong trình sản xuất việc kiểm tra điều chỉnh yếu tố môi trường (pH, liều lượng ,tốc độ khí ,áp suất, nhiệt độ…) cần thiết Các yếu tố theo Walter (1996) nên điều chỉnh tự động Các hệ thống lên men trang bị đại có cơng suất từ hàng chục đến hàng trăm ngàn lít Trên sở nghiên cứu, khảo sát tình hình thực tế số quốc gia gần đây, viện cố định nitơ sinh học (NIFTAL-Hoa Kỳ ) trung tâm cố định nitơ (Úc) nghiên cứu chế tạo thành công nồi lên men đơn giản để tạo sinh khối vi khuẩn sử dụng điều kiện bán công nghiệp nước phát triển Nồi lên men đơn giản kiểu sử dụng Thái Lan, Ấn Độ số quốc gia khác có Việt Nam Xử lý sinh khối, tạo sản phẩm Sinh khối vsv phối trộn với chất mang vô trùng ( không vô trùng) để tạo chế phẩm chất mang vô trùng (hoặc không vô trùng), hay bổ sung chất phụ gia, chất dinh dưỡng,bảo quản để tạo chế phẩm dạng lỏng cô đặc, làm khô để tạo chế phẩm đông khô khơ Để đảm bảo chất lượng q trình sản xuất chế phẩm vsv nói chung chế phẩm vsv cố định nitơ nói riêng cần thiết phải kiểm tra chất lượng công đoạn sản xuất sau: Giống gốc lên men cấp Lựa chọn chất mang chuẩn hóa chất mang Lên men sinh khối Xử lý phối trộn sinh khối Đóng gói bảo quản 3.4 Công tác kiểm tra chất lượng yêu cầu chất lượng chế phẩm vi sinh vật cố định nitơ Yêu cầu chất lượng chế phẩm vsv cố định nitơ nói riêng phân bón vi sinh nói chung phải có hiệu đất trồng, nghĩa có ảnh hưởng tích cực đến sinh trưởng, phát triển trồng, đến suất chất lượng nông phẩm độ phì đất Mật độ vsv chun tính sản phẩm phải đảm bảo tiêu chuẩn ban hành Tùy theo điều kiện quốc gia,mật độ vsv chuyên tính gam mililit chế phẩm dao động 10.000.000 ÷ 1.000.000.000 chế phẩm chất mang khử trùng 100.000 ÷ 1.000.000 chế phẩm chất mang không khử trùng Theo tiêu chuẩn Việt Nam mật độ vsv chuyên tính chế phẩm phảo đạt 10 chế phẩm chất mang khử trùng 10 chế phẩm chất mang không khử trùng Tùy theo yêu cầu nơi, người ta đưa thêm tiêu chuẩn kỹ thuật khác loại chế phẩm cụ thể khả cố định nitơ môi trường chứa 10g đường (đối với Azotobacter) khả tạo nốt sần chủ với vi khuẩn nốt sần… 3.5 Hiệu sử dụng phân vi sinh cố định đạm 3.5.1 Tình hình nước Đến nhiều nước giới sản xuất chế phẩm phân vi sinh theo nhiều hướng khác Phụ thuộc vào kinh tế xã hội, khoa học cơng nghệ, trình độ dân trí điều kiện tự nhiên nước khác mà khác Nhưng tất sản xuất theo hướng là: tiện cho người sử dụng cho hiệu kinh tế cao 4.5 Các nghiên cứu từ nước Mỹ, Canada, Nga, Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc, Nhật Bản, cho thấy sử dụng chế phẩm phân vi sinh cố định đạm cung cấp cho đất trồng từ 30 -60 kg N/ha/năm Ngồi ra, thơng qua hoạt động sống vi sinh vật, trồng đươc nâng cao khả trao đổi chất, khả chống chịu bệnh tật 5.5.nâng cao suất, chất lượng nông sản Ơ Ấn Độ nhờ sử dụng phân bón vi sinh cố định đạm cho đậu (lac,đâu tương), lúa, cao lương mang lại lợi nhuận 1204, 1015, 1149 343 rupi/ha tương đương với tăng suất lạc, đậu tương 13,9%, lúa 11,4%, cao lương 18,2% 6,8% (JUWARKA 1994) 6.5 Bảng 3.2: Hiệu sử dụng phân vi sinh cố định đạm số trồng Cây trồng/phân bón Tỷ lệ tăng suất Lợi nhuận (R/ha) (%) Đậu, lạc/Rhizobium 13,9 1204 Lúa/Tảo lam 11,4 1015 Cao lương/azopirillum 18,2 1149 Bông /azotobacter 6,8 343 7.5 (Nguồn :Juwarka 1994) Tại Thái Lan lợi nhuận đem lại họ đậu tương 126,7-144 USD/ha, lạc 36,2-91,5 USD/ha, hay gói chế phẩm/200g thay 26,8 kg ure Tại Trung Quốc phân vi sinh cố định đạm làm tăng suất trồng 7-15% tiết kiệm 20% phân khoáng Hiện nay, phân bón vi sinh cố định đạm sử dụng nhiều quốc gia giới Riêng vi khuẩn nốt sần, hàng năm đem lại 25 triệu USD, Mỹ sản phẩm bán với doanh số 19 triệu USD Tại Thái Lan tỷ lệ tăng trưởng phân vi khuẩn nốt sần từ năm 1980-1993 cho đậu tương 199%, lạc 280% Tổng giá trị sản phẩm 1995 đạt 406,571 USD (Cong ngoen 1997) Ngoài phân vi khuẩn nốt sần loại, phân vi sinh vật khác cố định Nitơ tự azotobacter, clostridium, tảo lam, cố định nitơ hội sinh từ azopirillum, phân giải phốt phát chậm từ Bacillus, Pseudomonas…Phòng trừ vi sinh vật gây bệnh vùng rễ từ Steptomuces, Bacilllus sản xuất với số lượng lớn Với tính hiệu cao phân vi sinh vật thúc đẩy nước phát triển không ngừng sản xuất không ngừng lượng chủng loại Theo số liệu thống kê Ấn Độ (1993) Từ năm 1992-1993 tổng hợp dạng phân vi sinh bón trực tiếp cho trồng 2.584 năm 2000 818.000 (tăng lần) tương đương tỷ USD Bảng 3.3: Các loại phân vi sinh sản xuất Ấn Độ Loại phân bón Số lượng Rhizobium 35,0 Azotobacter 162,61 Azospirillum 77,16 Tảo lam 267,72 Phân giải lân 275,51 Tổng cộng 818,000 Tình hình nuoc 3.5.2 Trong gần vịng 20 năm qua cơng trình nghiên cứu thử nghiệm phân vi khuẩn nốt sần Việt Nam cho thấy phân vi khuẩn nốt sần có tác dụng nâng cao suất lạc vỏ 13,8-17,5% miền Bắc miền Trung, 22% tỉnh miền Nam (Ngô Thế Dân CTV 2001) Các kết cho ta thấy sử dụng phân vi khuẩn nốt sần kết hợp với lượng phân khoáng tương đương 30-40 kg N/ha mang lại hiệu kinh tế cao, suất lạc đạt trường hợp tương đương bón 60-90 kg N/ha Hiệu lực khuẩn nốt sần thể rõ nét vùng đất nghèo dinh dưỡng vùng đất trồng lạc Lợi nhuận vi khuẩn nốt sần Võ Minh Kha CTV (1995) xác định 442.000 VND/ha tỷ lệ lãi/l đồng chi phí đạt 9,8 lần Lợi nhuận tương tự Nguyễn Thị Liên Hoa CTV (1997) vùng trồng lạc tỉnh phía Nam Bảng 3.4: Lợi nhuận phân bón vi sinh cố định đạm số trồng Đất Cơng thức bón phân trồng Lúa đất Nền Năng suất % tăng so với (tạ/ha) đối chứng 51,60 - phù sa sông (NPK:90.90.60+8t Hồng PC) 80% nền+Phân 4,0 53,73 VSCĐĐ 12,0 Nền+Phân VSCĐĐ 57,86 Lúa đất Nền 37,76 - bạc màu Hà (NPK:90.90.60+8t 39,86 6,0 Bắc(cũ) PC) 80% nền+Phân 44,59 18,0 VSCĐĐ Nền+Phân VSCĐĐ Ngô đất Nền 41,45 - phù sa sông (NPK:180.120.90+8t 41,73 1,0 Hồng PC) Nền+Phân VSCĐĐ 46,85 13,0 Ngô đất Nền 36,98 - bạc màu Hà (NPK:90.90.60+8t 37,42 1,0 Bắc(cũ) PC) 80% nền+Phân 39,88 8,0 VSCĐĐ Nền+Phân VSCĐĐ Chè đất Nền 142,90 - đỏ Thái (NPK:120.90.60+8t 155,34 9,0 Nguyên PC) 80% nền+Phân 178,21 25,0 VSCĐĐ Nền+Phân VSCĐĐ (Nguồn đề tài KHCN.02.06) Phân vi khuẩn nốt sần khơng có tác dụng làm tăng suất lắc, tiết kiệm phân đạm khoáng mà tăng cường sức đề kháng cho lạc số bệnh vùng rễ Ngoài với tác dụng vi khuẩn nốt sần, lạc có sinh khối chất xanh nhiều Tàn dư thực vật sau thu hoạch vùi trả lại cho đất trở thành nguồn dinh dưỡng đạm chất hữu quan trọng cho trồng vụ sau Kết nghiên cứu đề tài cấp nhà nước KC.08.01 (1991-1995) KHCN 02.06 (19962000) cho biết vi sinh vật cố định nitơ tiết kiệm lượng phân khoáng định, từ 10,08-22,4 kg N/ha/vụ tùy theo loại đất thời vụ gieo trồng Bảng 3.5: Khả tiết kiệm đạm khoáng phân vi sinh vật cố định nitơ Đất trồng Khả tiết kiện khoáng theo thời vụ trồng kgN/ha Vụ xuân Vụ mùa 14,28 10,80 Phù sa sông Mã 15,28 12,12 Đất bạc màu 22,4 16,6 Đất ven biển 17,46 17,8 Trung bình 13,76 14,51 Phù sa sông Hồng (Nguồn đề tài KC.08.01) Kết quả: đánh giá hiệu lực phân bón vi sinh vật trồng xác định phân bón vi sinh không cung cấp phần chất dinh dưỡng cần thiết cho mà cịn có tác dụng cao hiệu sử dụng phân khoáng Đồng thời có nhiều phân bón vi sinh cố định đạm có khả hạn chế số bệnh vùng rễ trồng mang lại hiệu kinh tế cho người sử dụng tác động tích cực đến mơi trường sinh thái đất… CHƯƠNG IV: MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM 4.5.2 Sản xuất nitragin từ vi khuẩn nốt sần rhizobium Chế phẩm vi khuẩn nốt sần rễ đậu có tên nitragin sản xuất sử dụng rộng rãi Liên Xô cũ, Trung Quốc , Ba Lan, Pháp, Bỉ Nitragin có hiệu rõ rệt phổ biến Tuỳ nhà máy, nuớc mà nitragin sản xuất với nhiều hình thức khác nhau: thạch, dịch thể, hấp thụ vào than bùn, vào đất vườn… Khó khăn lớn việc đảm bảo chất lượng từ sản xuất sử dụng Rhizobium loại khơng có bào tử nên dễ dàng bị chết Để khắc phục khó khăn ta sản xuất chế phẩm đông khô tốn khó khăn việc mở rộng sản xuất Khi sử dụng Nitragin bón đậu cần ý đến điều kiện môi trường Để đảm bảo cho vi khuẩn nốt sần sau vào đât phát huy tác dụng phải đảm bảo hàm lương nitơ rộng khoảng định nitơ dễ tiêu Khi hàm lượng nitơ đạt đến mức định kìm hãm trình cố định nitơ Rhizobium Vì người ta bón phân đạm giai đoạn đầu để kích thích giai đoạn phát triển Hàm lượng P K dễ tiêu đất quan trọng hoạt động vi khuẩn nốt sần Nếu thiếu P K, Rhizobium phát triển yếu Ngoài cần ý đến nhiệt độ pH đất sử dụng Nitragin Trong hoàn cảnh nước ta nay, nghiên cứu cho biết hình thức đơn giản rước mùa gieo loại đậu phịng thí nghiệm nhỏ tỉnh lẻ sản xuất giống thạch nghiên cấy vi khuẩn nốt sần chuyển trực tiếp xuống hợp tác xã, nơng trường Sau đó, giống nhân lên môi trường đơn giản sau 72 nuôi cấy đạt mật độ 3800.1016 tế bào Sử dụng nitragin làm nâng cao rõ rệt sản lượng trồng thuộc đậu mà cịn làm tăng phẩm chất sản phẩm thu hoạch 4.2 Phân vi sinh Azotobacter Nhân giống chủng Azotobacter khiết qua nhiều giai đoạn trung gian, thu sinh khối cấy vi khuẩn vào chất mang vừa làm môi trường sống giống: thường than bùn khử trùng Cần tạo độ ẩm thích hợp giống lượng tế bào than bùn cho lượng tế bào chết không cao (7%) sinh khối đạt khoảng 30% so với mơi trường Sau đó, giữ độ ẩm mơi trường khoảng 10% đóng gói cần kiểm tra hoạt tính chất lượng sản phẩm trước sử dụng Azotobacter có tác dụng tăng cường nguồn thức ăn N cho trồng, trung bình tiêu thụ 1g chất sinh lượng, Azotobacter có khả đồng hố khoảng 1015mg N phân tử Bón rơm rạ, hay phân xanh vào ruộng cung cấp nguồn lượng cho Azotobacter hoạt động Azotobacter làm giàu N cho đất Các biện pháp kỹ thuật bón vơi để trung hồ đất, bón lân tưới nước làm tơi xốp đất, phơi đất…đều làm tăng cường rõ rệt phát triển cố định Azotobacter đất Tác động Azotobacter trồng chứng minh khả kích thích sinh trưởng chúng Những thí nghiệm nhiễm dịch ni cấy Azotobacter lên hạt cho thấy có khả làm nâng cao rõ rệt tỷ lệ nảy mầm tốc độ phát triển hạt Người ta cho Azotobacter có khả làm tích luỹ mơi trường ni cấy nhiều loại chất hoạt tính sinh học có giá trị Trong nghiên cứu cho thấy 1g tế bào Azotobacter tích luỹ 50-100 mi tiamim, 240-600 mi acid nicotine Azotobacter cịn có khả tổn hợp chất sinh trưởng giberellin Azotobacter cịn có khả tiết chất chống nấm -> tác dụng có lợi Azotobacter giải thích chủ yếu khả ức chế nấm tạo hàng loạt chất sinh trưởng, vitamin (B1, B2, B6, B12),auxin, nicotic acid,… 4.3 Phân vi sinh azospirillum 4.3.1 Chế phẩm Rizolu Quy trình sản xuất chế phẩm sau: cấy dịch nuôi vi khuẩn azospillum vào môi trường xốp than bùn với tỉ lệ 1ml : 80g Sau ngày ủ, chế phẩm đạt 10 tế bào/g Có thể bảo quản sản phẩm tháng nhiệt độ phòng Phương pháp sử dụng chế phẩm: 4g/l sào mạ cấy, xử lý qua bước: trộn vào lúa trước gieo hồ vào rễ mạ trước cấy 4.5.1 Chế phẩm Azogin Môi trường dobereiner cải tiến phân phối vào erlen 250 - 500 ml mức 1/3 thể tích bình Thanh trùng nước 1atm 30 phút Lượng giống cấy vào chiếm 1-5% thể tích mơi trường, sau 48-72 nuôi cấy máy lắc thùng lên men có sục khí, nhiệt độ 30-47 0C, mật độ đạt 1091010 tế bào/ml chủng vi sinh khác nuôi cấy riêng lẻ chuyển cách vô trùng vào bồn chứa Từ cấy vào chất mang trùng trước để tạo sản phẩm Chất mang sử dụng quy trình than bùn chất hữu với tỉ lệ 1:1, nghiền mịn qua ray 0.1mm trùng tia gamma Giải pháp HI0103 Đây quy trình sản xuất phân đạm sinh học từ Azospirillum lipoferum: môi trường phân sinh khối cho vào chai thủy tinh chứa khoảng 1/3 thể tích chai, sau trùng nồi áp suất 60 phút kể từ lúc sôi Sau trùng, để nguội, cấy vào chai ½ lọ giống azospirillum để vào nơi thoáng mát nhà Sau 24 lấy lắc mạnh để trộn môi trường nuôi cấy.tiếp tục ủ sau 24- 48 giờta thu sinh khối với mật đạt 198-109 tế bào/ml dùng sinh khối trộn vào mạ trước cấy, trộn với đất phân chuồng ủ chín với tỉ lệ 1:1 để tạo chế phẩm ... bước sau: - Hình 2.3 Quá trình phát triển nốt sần rễ CHƯƠNG III: QUY TRÌNH SẢN XUẤT PHÂN BĨN CỐ ĐỊNH ĐẠM 3.1 Phân loại phân vi sinh cố định đạm Phân bón vi sinh cố định đạm chia thành nhiều loại... hoạt tính cố định đạm khơng khí a Quy trình sản xuất phân bón Nitragin: b Thuyết minh quy trình Phân lập tuyển chọn vi sinh vật Tùy theo mục đích sản xuất loại phân mà ta phân lập chủng vi sinh cho... nghệ sản xuất, tính năng, tác dụng vi sinh vật chứa phân bón thành phần chất tạo phân bón Một số cách phân loại phân bón vi sinh sau: phân loại theo công nghệ sản xuất Tùy theo công nghệ sản xuất