Đến nay nhiều n−ớc trên thế giới đã sản xuất chế phẩm vi sinh vật theo nhiều h−ớng khác nhau, nhiều dạng khác nhau. Bởi nó phụ thuộc vào điều kiện kinh tế xã hội, khoa học công nghệ, trình độ dân trí và điều kiện tự nhiên của mỗi n−ớc. Nh−ng tất cả đều sản xuất theo h−ớng đó là: tiện cho ng−ời sử dụng và cho hiệu quả kinh tế cao nhất.
Các kết quả nghiên cứu từ các n−ớc Mỹ, Canada, Nga, ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc, Nhật Bản. Cho thấy sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh vật có
thể cung cấp cho đất và cây trồng từ 30 đến 60kg N/ha/năm hoặc thay thế 1/2 đến 1/3 l−ợng lân vô cơ bằng quặng phốt phát. Ngoài ra, thông qua các hoạt động sống của vi sinh vật, cây trồng đ−ợc nâng cao khả năng trao đổi chất, khả năng chống chịu bệnh và qua đó góp phần nâng cao năng suất và chất l−ợng nông sản.
ở ấn Độ do sử dụng phân bón vi sinh vật cho các cây bộ đậu (lạc đậu t−ơng), lúa, cao l−ơng đã mang lại lợi nhuận t−ơng ứng là: 1204, 1015, 1149, và 343 rupi/ha t−ơng đ−ơngvới sự tăng năng suất lạc, đậu t−ơng là 13,9%, lúa 11,4%, cao l−ơng: 18,2% và bông 6,8% (Juwarka, 1994) [21].
Bảng 2.3 . Hiệu quả sử dụng phân vi sinh vật ở ấn độ
Cây trồng/phân bón VSV Tỷ lệ tăng năng suất (%) Lợi nhuận (R/ha)
Đậu, lạc/Rhizobium
Lúa/Cyanophyta
Cao l−ơng/Azospirllum
Bông/Azotobacter 13,9 11,4 18,2 6,8 1240 1015 1149 343
Nguồn: A.S Jwarkar và cộng sự 1994
Tại Thái Lan lợi nhuận đem lại do nhiễm vi khuẩn cho đậu t−ơng 126,7 - 144 USD/ha, lạc 36,2 - 91,5 USD/ha, hay một gói chế phẩm/200g có thể thay thế cho 28,6 kg ure.
Tại Trung Quốc phân bón vi sinh vật cố định đạm làm tăng năng suất cây trồng từ 7-15% tiết kiệm 20% phân khoáng, phân vi sinh vật phân giải lân tăng năng suất cây trồng 5 - 30%, phân hỗn hợp vi sinh tăng năng suất cây l−ơng thực 10 - 30% cây ăn quả trên 40% (Limin P.J.2001- Bảng 2.4) [21].
Bảng 2.4. Hiệu quả sử dụng phân vi sinh vật ở Trung Quốc
Hiệu quả sử dụng Chủng loại phân vi sinh vật
% tăng năng suất % tiết kiệm phân vô cơ
Phân giải lân 5-30 10-15
Hỗn hợp 10-30 30-50
Nguồn: Pan jiarong Lin Min, 2001
Hiện nay phân bón vi sinh vật đã trở thành hàng hóa đ−ợc sử dụng tại nhiều Quốc gia trên thế giới. Riêng vi khuẩn nốt sần hàng năm đem lại 25 triệu USD, trong đó tại Mỹ sản phẩm này đ−ợc bán ra với doanh số 19 triệu USD. Tại Thái Lan tỷ lệ tăng tr−ởng của phân vi khuẩn nốt sần từ năm 1980 đến 1993 cho đậu t−ơng là 199%, lạc 280%. Tổng giá trị sản phẩm này năm 1995 đạt 406.571 USD (Cong ngoen 1997) [21].
Bảng 2.5 . Sản xuất phân bón vi sinh vật ở Thái Lan Năm Số l−ợng sản xuất (tấn) Số l−ợng sử dụng (tấn) Thành tiền (USD) 1997 5,00 3,36 6.726 1981 7,48 7,36 14.725 1986 78,00 74,78 149.564 1991 73,78 72,30 144.602 1995 211,41 203,28 406.571
Nguồn: Cong ngoen và cộng sự, 1997
Ngoài phân vi khuẩn nốt sần các loại, phân vi sinh vật khác nh− cố định nitơ tự do từ 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, Bacillus… cũng đ−ợc sản xuất với số l−ợng lớn. Với tính hiệu quả cao của phân vi sinh vật đã thúc đẩy các n−ớ phát triển sản xuất không ngừng cả về số l−ợng và chủng loại. Theo số liệu thống kê tại ấn Độ (năm 1993). Từ năm 1992-1993 tổng hợp các dạng phân vi sinh vật bón trực tiếp cho cây trồng là 2.584 tấn và năm 2000 là 818.000 tấn (tăng trên 3 lần) t−ơng đ−ơng gần 2,0 tỷ USD (Juwarkar 1994)
Loại phân bón Số l−ợng (tấn)
Rhizobium Arotobacter Azospirillum Tảo lam Phân giải lân
Tổng cộng 35,0 162,61 77,16 267,72 275,51 818,00
Nguồn: T. Sing và Subodh K. Dyrin, 1994
Trung Quốc dự kiến trong vòng 5-10 năm tới tổng giá trị phân vi sinh đạt 2,4 tỷ Nhân Dân Tệ tới năm 2015 đạt 7,2 tỷ NDT qua Bảng 2.7.
Bảng 2.7. Tình hình sản xuất phân bón vi sinh vật của Trung Quốc
Năm Diện tích sử dụng phân vi sinh (ha) Giá trị (NDT) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2001 5.000.000 -
2010 7.000.000 2.400.000.000 2015 21.000.000 7.200.000.000
Nguồn: Pan Jiarong Lin Min, 2001
Chế phẩm phân vi sinh vật có thể sử dụng nh− một loại phân bón hoặc phối trộn với nền hữu cơ tạo thành phân bón hữu cơ vi sinh vật.
Hiệu quả phân bón hữu cơ vi sinh đã đ−ợc tổng kết tại một số Quốc gia châu á. Kỹ thuật chế biến phân ủ từ phế thải hữu cơ đ−ợc trình bày kỹ hơn trong phần công nghệ vi sinh vật trong xử lý ô nhiễm môi tr−ờng (Nguyễn Văn Sức, 2004) [21]
Bảng.2.8. Hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh đối với lúa ở một số Quốc gia
Tên Quốc gia Tỷ lệ % tăng năng suất
Trung Quốc Triều Tiên Thái Lan 25,2-32,6 8,0-12,0 2,5-29,5 9,9
ấn Độ
Trong đất trồng ở Canada, vi sinh vật đất chứa phân hữu cơ vi sinh gần bằng l−ợng phân hữu cơ vi sinh của tất cả cây cối trên 1 ha ( cây xanh chứa 2,1 kgP/ha, cây cỏ chết 2,1, rác 0,7, gốc rễ 10,7 và khu hệ vi sinh vật đất 19,8). L−ợng phân hữu cơ vi sinh này đ−ợc cố định một cách tạm thời, bởi vì khi tế bào chết nó lại đ−ợc giải phóng vào đất và cung cấp trở lại cho cây trồng (Ahmad N,1968; Bardiya M.C, 1972; Bisoyi R.N, 1998; Bardiya M.C, and Gaur A.C, 1974) [42], [43], [44], [45].
Xu thế hiện nay phát triển CNVSV là tạo ra một loại chế phẩm có nhiếu công dụng, thuận lợi cho ng−ời sử dụng. ở Việt Nam nói riêng và nhiều n−ớc trên thế giới nói chung đã sản xuất chế phẩm VSV vừa có tác dụng đồng hoá nitơ không khí vừa có tác dụng phân huỷ chuyển hoá lân khó tan trong môi tr−ờng để cung cấp dinh d−ỡng cho cây trồng, hoặc là sản xuất ra một loại chế phẩm VSV vừa có cả hai tác dụng trên, ngoài ra còn có khả năng tiêu diệt sâu bệnh và côn trùng có hại. Những loại chế phẩm nh− vậy đ−ợc gọi là chế phẩm VSV hay phân VSV đa chức năng.
Hiện nay bên cạnh các chế phẩm phân bón vi sinh vật ở dạng bột, thì dạng phân bón vi sinh vật ở dạng lỏng đang đ−ợc quan tâm phát triển vì tính tiện lợi của nó. Phân bón vi sinh vật dạng lỏng trên thế giới hiện nay đã biết đến là E2001, Nitragin, EM.
Phân bón hữu cơ vi sinh có ý nghĩa quan trong trong việc bảo vệ môi tr−ờng và xây dựng nền nông nghiệp sạch, bền vững, do vậy việc nghiên cứu sử dụng phân hữu cơ vi sinh trong nông nghiệp đang đ−ợc nhiều n−ớc trên thế giới quan tâm.
2.4.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng phân bón hữu cơ vi sinh trong n−ớc
Phân bón vi sinh vật là sản phẩm chứa 1 hay nhiều loài vi sinh vật sống đã đ−ợc tuyển chọn có mật độ đảm bảo các tiêu chuẩn đã ban hành, có tác dụng tạo ra các chất dinh d−ỡng hoặc các hoạt chất sinh học có tác dụng nâng cao năng suất, chất l−ợng nông sản hoặc cải tạo đất. Các loại phân bón vi sinh
vật có thể kể đến là phân vi sinh vật cố định nitơ - đạm sinh học (Nitragin, Azotobacterin, Azospirillum), phân vi sinh vật phân giải hợp chất photpho khó tan - phân lân vi sinh (Photphobacterin), chế phẩm nấm rễ, chế phẩm tảo lam... (Nguyễn Xuân Thành và cộng sự, 2003) [14].
Sản xuất phân hữu cơ sinh học, một loại sản phẩm đ−ợc tạo thành thông qua quá trình lên men vi sinh vật các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc khác nhau (phế thải nông, lâm nghiệp, phế thải chăn nuôi, phế thải chế biến, phế thải đô thị, phế thải sinh hoạt...), trong đó các hợp chất hữu cơ phức tạp d−ới tác động của vi sinh vật hoặc các hoạt chất sinh học của chúng đ−ợc chuyển hoá thành mùn.
Chiến l−ợc an toàn dinh d−ỡng cho cây và đất trồng là sử dụng cân đối phân bón hoá học và phân bón sinh học cho cây trồng phù hợp với nhu cầu dinh d−ỡng và điều kiện đất đai, khí hậu, trong đó phân bón sinh học có vai trò vô cùng quan trọng. Cùng với chất hữu cơ, vi sinh vật sống tồn tại trong đất, n−ớc và vùng rễ cây có ý nghĩa quan trọng trong các mối quan hệ giữa cây trồng, đất và phân bón. Hầu nh− mọi quá trình xảy ra trong đất đều có sự tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của vi sinh vật (mùn hoá, khoáng hoá chất hữu cơ, phân giải, cố định chất vô cơ. v.v.). Vì vậy từ lâu vi sinh vật đã đ−ợc coi là một bộ phận của hệ dinh d−ỡng cây trồng tổng hợp.
Nhận thức đ−ợc vai trò của phân bón vi sinh vật, từ những năm đầu của thập kỷ 80, nhà n−ớc đã triển khai hàng loạt các đề tài nghiên cứu thuộc ch−ơng trình công nghệ sinh học phục vụ nông nghiệp giai đoạn 1986 - 1990 và ch−ơng trình công nghệ sinh học 1991-2005. D−ới đây là số liệu tổng hợp một số kết quả chính trong công tác nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật làm phân bón phục vụ phát triển nông, lâm bền vững tại Việt Nam.
Kết quả nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật làm phân bón
* Thu thập, phân lập, tuyển chọn chủng giống vi sinh vật.
Các chủng giống vi sinh vật đ−ợc thu thập, phân lập tuyển chọn và l−u giữ tại Quỹ gien vi sinh vật nông nghiệp. Đây là bộ s−u tập giống của 30 họ vi
khuẩn, nấm, xạ khuẩn, nấm men, với số l−ợng gần 700 chủng, bao gồm các
sinh vật cố định nitơ sống cộng sinh với cây bộ đậu (Rhizobium,
Bradyrhizobium),cố định nitơ sống tự do (Azotobacter, Clotridium, Arthrobacter, Klebsiella, Serratia, Pseudomonas, Bacillus, vi khuẩn lam...
hay cố định nitơ sống hội sinh trong vùng rễ cây trồng (Azospirillum), vi sinh
vật phân giải lân (Bacillus, Pseudomonas, Penicillium, Aspergillus,
Fussarium, Candida), vi sinh vật phân giải xenlluloza (Trichoderma, Chetomium, Aspergillus, Gliogladium....) và vi sinh vật kích thích sinh tr−ởng
thực vật (Agrobacterium, Flavobacterium, Bacillus, Enterobacter,
Azotobacter, Gibberella...). Hàng năm quỹ gen vi sinh vật bổ sung 30-50 chủng giống vi sinh vật mới từ các nguồn phân lập khác nhau. Ngoài ra thông qua các hoạt động hợp tác Quốc tế với các Viện vi sinh vật nông nghiệp liên bang Nga, Viện nghiên cứu cây trồng bán khô hạn (ICRISAT - ấn Độ), trung tâm cố định đạm sinh học (NIFTAL - Mỹ, Thái Lan), Trung tâm l−u giữ gen vi sinh vật Đài Loan (CCRC), Cộng hoà Liên bang Đức (DSM)...quỹ gen vi sinh vật nông nghiệp đ−ợc mở rộng thêm với nhiều chủng giống đa dạng khác. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Nghiên cứu qui trình công nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật.
Phân bón vi sinh vật đ−ợc sản xuất bằng cách nhân sinh khối vi sinh vật trong môi tr−ờng và điều kiện thích hợp để đạt đ−ợc mật độ nhất định sau đó xử lý bảo quản và đ−a đi sử dụng. Qui trình chung của quá trình sản xuất phân bón vi sinh vật đ−ợc tóm tắt trong sơ đồ 2.1.
Sơ đồ 2.1. Qui trình tóm tắt sản xuất phân hữu cơ vi sinh vật
Xử lý sơ bộ
Phối trộn, ủ
Cơ chất hữu cơ
Men ủ VS Dinh d−ỡng
Trong khuôn khổ các đề tài nghiên cứu thuộc ch−ơng trình công nghệ sinh học các đơn vị nghiên cứu, triển khai trong cả n−ớc đã nghiên cứu và triển khai thành công các qui trình sản xuất phân vi sinh vật cố định nitơ, phân vi sinh vật hỗn hợp và vi sinh vật chức năng trên nền đất mang khử trùng và không khử trùng. Nhiều sản phẩm đ−ợc tạo ra từ các qui trình nêu trên đã đ−ợc thử khảo nghiệm trên diện rộng và đ−ợc Bộ Nông nghiệp & PTNT công nhận và cho đăng ký trong danh mục các loại phân bón đ−ợc phép sử dụng tại Việt Nam (phân VSV cố định nitơ cho cây họ đậu, phân lân hữu cơ vi sinh KOMIX, phân bón sinh tổng hợp BIOMIX, phân lân vi sinh HUMIX, phân vi sinh Phytohoocmon, HUDAVIL, phân vi sinh vật chức năng...). Tuỳ theo công nghệ sản phẩm phân bón vi sinh vật có thể chứa sinh khối từ 1 chủng hay nhiều chủng vi sinh vật đã tuyển chọn và sản phẩm có thể đ−ợc sản xuất ở dạng bột hoặc lỏng [16].
* Đánh giá hiệu lực của phân bón vi sinh vật đối với cây trồng.
Trong gần 20 năm qua các công trình nghiên cứu và thử nghiệm phân vi khuẩn nốt sần tại Việt Nam cho thấy phân vi khuẩn nốt sần có tác dụng nâng cao năng suất lạc vỏ 13,8 - 17,5% ở các tỉnh phía Bắc và miền Trung và 22% ở các tỉnh miền Nam, (Ngô Thế Dân và CTV 2001). Các kết quả cũng cho thấy sử dụng phân vi khuẩn nốt sần kết hợp với l−ợng đạm khoáng t−ơng đ−ơng 30 - 40 kgN/ha mang lại hiệu quả kinh tế cao, năng suất lạc đạt trong tr−ờng hợp này có thể t−ơng đ−ơng nh− bón 60 và 90 kgN/ha. Hiệu lực của phân vi khuẩn nốt sần thể hiện rõ nét trên vùng đất nghèo dinh d−ỡng và vùng đất mới trồng lạc. Lợi nhuận do vi khuẩn nốt sần đ−ợc Nguyễn Xuân Thành (1995) xác định đạt 442.000 VNĐ/ ha với tỷ lệ lãi suất/1 đồng chi phí đạt 9,8 lần. Lợi nhuận t−ơng tự cũng đ−ợc Nguyễn Thị Liên Hoa và CTV (1997) tại các vùng trồng lạc ở các tỉnh phía Nam. Phân vi khuẩn nốt sần không chỉ có tác dụng làm tăng năng suất lạc, tiết kiệm phân đạm khoáng mà còn tăng c−ờng sức đề kháng cho lạc đối với một số bệnh vùng rễ. Ngoài ra d−ới tác dụng của vi khuẩn nốt sần, lạc có sinh khối chất xanh cao hơn. Tàn d− thực vật sau thu hoạch nếu đ−ợc vùi trả lại cho đất trở thành nguồn dinh d−ỡng đạm và chất hữu cơ quan trọng cho các cây trồng vụ sau (Phạm Văn Toản, 2005) [16].
Bảng 2.9 Hiệu quả sử dụng phân vi sinh vật cố định ni tơ hội sinh đối với một số cây trồng
Đất và cây trồng Công thức bón phân Năng suất (tạ/ha) % tăng so với ĐC Lúa trên đất phù sa sông Hồng Nền (NPK: 90.90.60 + 8t PC) 80% nền + phânVKCĐN Nền + Phân VKCĐN 51,60 53,73 57,86 - 4,0 12,0 Lúa trên đất bạc màu Hà Bắc (cũ) Nền (NPK: 90.90.60 + 8t PC) 80% nền + phânVKCĐN Nền + Phân VKCĐN 37,76 39,86 44,59 - 6,0 18,0 Ngô trên đất phù sa sông Hồng Nền (NPK: 180.120.90 + 8t PC) 80% nền + phânVKCĐN Nền + Phân VKCĐN 41,45 41,73 46,85 - 1,0 13,0 Ngô trên đất bạc màu Hà Bắc cũ Nền (NPK: 90.90.60 + 8t PC) 80% nền + phânVKCĐN Nền + Phân VKCĐN 36,98 37,42 39,88 - 1,0 8,0 Chè trên đất đỏ Thái Nguyên Nền (NPK: 120.90.60) 80% nền + phânVKCĐN Nền + Phân VKCĐN 142,90 155,34 178,21 - 9,0 25,0 Nguồn: Đề tài KHCN.02.06
Kết quả nghiên cứu của đề tài cấp nhà n−ớc KC.08.01 (1991-1995) và KHCN.02.06 (1996-2000) [14] cho biết vi sinh vật cố định nitơ có thể tiết kiệm đ−ợc l−ợng phân khoáng nhất định, từ 10,08 đến 22,4 kgN/ha/vụ tuỳ theo từng loại đất và thời vụ gieo trồng.
Bảng 2.10. Khả năng tiết kiệm đạm khoáng của phân vi sinh vật cố định nitơ
Khả năng tiết kiệm đạm khoáng theo thời vụ gieo trồng (kgN/ha)
Đất trồng
Vụ xuân Vụ mùa
Phù sa sông Mã 15,28 12,12 Đất bạc màu 22,40 16,6 Cát ven biển 17,46 17,8 Trung bình 13,76 14,51 Nguồn đề tài KC.08.01[14] * Kết quả:
Đánh giá hiệu lực phân bón vi sinh vật đối với cây trồng đã xác định phân bón vi sinh không chỉ cung cấp một phần chất dinh d−ỡng cần thiết cho cây mà còn có tác dụng nâng cao hiệu quả sử dụng phân khoáng đồng thời có khả năng hạn chế một số bệnh vùng rễ cây trồng mang lại hiệu quả kinh tế cho ng−ời sử dụng và tác động tích cực đến môi tr−ờng sinh thái đất...
Tuy nhiên kết quả nghiên cứu đã chỉ ra phân vi sinh vật chỉ phát huy hiệu lực tốt đối với cây trồng trên nền dinh d−ỡng cân đối. Điều đó cho thấy môi tr−ờng có vai trò vô cùng quan trọng đến quá trình sinh tr−ởng, phát triển và khả năng tổng hợp các hoạt chất sinh học của VSV. Nếu điều kiện không