Nhiều cơng trình nghiên cứu trên thế giới đã phát hiện nhiều nhĩm vi khuẩn cĩ khả năng cố định đạm giúp tăng năng suất cây trồng đáng kể. Các nhĩm vi khuẩn này được ứng dụng trong sản xuất nơng nghiệp ở nhiều nước trên thế giới: Mỹ, Ấn Độ, Thái Lan và Ai Cập, ... đã đạt được kết quả khá cao. Vi khuẩn cố định đạm bổ sung lên thực vật là nguồn cung cấp đạm hữu hiệu cĩ thể thay thế đạm dạng urea dùng cho trồng lúa và các loại ngũ cốc khác, cĩ thể thay thế được 2/3 lượng đạm hĩa học nhưng vẫn đảm bảo năng suất lúa ổn định (Yanni et al., 1997) [215].
Vi khuẩn Azospirillum cĩ thể sống tự do, cộng sinh trong rễ và phát triển mạnh trong vùng rễ lúa. Nhĩm vi khuẩn này cĩ khả năng cố định đạm và tiết các chất điều hịa sinh trưởng như IAA làm tăng chiều dài, thể tích và số lượng rễ, nhờ đĩ giúp cây tăng khả năng hấp thu nước và chất khống. Azospirillum làm tăng năng suất cây ngơ từ 20 - 30% (Zaady et al., 1994) [219], tăng năng suất lúa mì 10 - 40% (Reynders and Vlassak, 1982) [171], tăng năng suất lúa 32 - 81% (Bashan and de-Bashan, 2010) [45] so với đối chứng. Vai trị quan trọng của Azospirillum đối với nơng nghiệp đã được kiểm chứng trong thí nghiệm nhà lưới và ngồi đồng. Các dịng vi khuẩn
Azospirillum cĩ khả năng cố định đạm được dùng để sản xuất phân bĩn vi sinh cho
cây lúa. Chủng vi khuẩn được sử dụng để xử lý hạt giống và mạ non trên đồng ruộng. Ngồi khả năng cố định đạm, chủng vi khuẩn này cịn giúp cây chống chịu được hạn. Khi bổ sung A. brasilense vào cây lúa mì, chiều dài rễ, bề mặt rễ và các chất khống trong cây được tăng lên với tổng lượng N cố định được từ N2 khơng khí chiếm tới 58,9% (Kapulnik et al., 1983) [110].
Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy vi khuẩn nội sinh giữ vai trị quan trọng trong sản xuất lúa gạo, mía và lúa mì. Vi khuẩn nội sinh cĩ vai trị cố định N nhờ đĩ làm giảm lượng phân đạm cần thiết trong trồng trọt. Cụ thể như bổ sung Rhizobium vào cây lúa đã tiết kiệm được 2/3 lượng đạm cần bĩn cho lúa, tương đương 96 kg N/ha (Yanni et al., 1997) [215], bổ sung Burkholderia MG43 cho cây mía đã tiết kiệm được hơn 50% lượng phân bĩn N cần thiết (140 kg N/ha). Kết quả cho thấy 14 ngày sau khi xử lý Burkholderia vietnamiensis, khả năng đâm chồi của lúa tăng 33%, số lượng rễ tăng 57%, diện tích lá tăng 30% và năng suất lúa tăng từ 13 - 22%, tiết kiệm được 25 - 30 kg N/ha đối với lúa trồng ngồi đồng ruộng (Tran et al., 2000) [205]. Vi khuẩn
Herbaspirillum cĩ thể nội sinh trong nhiều lồi cây như: mía, lúa, lúa mì, lúa mạch và các loại ngũ cốc. Baldani et al. (2000) [42] đã thí nghiệm 80 dịng khác nhau của H. seropedicae được phân lập từ cây lúa, ngơ, lúa miến và bổ sung cho cây lúa. Kết quả cho thấy 12% các dịng vi khuẩn làm tăng 100% khối lượng tươi cây lúa. Các thí nghiệm cho thấy trong nhà kính Herbaspirillum tăng năng suất lúa 5% (Mirza et al., 2000) [141]. Ngồi ra, chủng H. seropedicae Z67 làm tăng hàm lượng
N ở rễ của giống lúa chịu phèn 29 - 61% và ở thân 37 - 85%. Một số nghiên cứu khác cũng cho thấy khi bổ sung H. seropedicae cho hạt ngơ trồng trong nhà kính, sản lượng tăng 49 - 82% so với bĩn phân đạm hĩa học. Tương tự như vậy, vi khuẩn nội sinh Burkholderia sp. đã làm tăng sản lượng lúa 0,5 - 0,8 tấn/ha, tăng sinh khối 22 mg/cây (Baldani et al., 2000) [42]. Thí nghiệm khác trên khoai tây và cỏ ba lá cho thấy vi khuẩn nội sinh đã giúp cây trồng sinh trưởng tốt hơn, làm tăng chiều cao cây (63%), khối lượng thân tươi (66%), và khối lượng rễ tươi (55%) (Sturz et al., 1998) [193].
Việc bổ sung kết hợp nhiều dịng vi khuẩn nội sinh giúp làm tăng sự phát triển thực vật tốt hơn so với việc bổ sung riêng rẽ từng lồi vi khuẩn. Xử lý hỗn hợp
H. seropedicae LMG6513, Azospirillum lipoferum 4B LMG4348,
Gluconacetobacter LMG7603 và B. vietnamiensis LMG10929 với mật 108 CFU/ml vào cây lúa 5 ngày tuổi đã giúp làm tăng năng suất 14,4% trong khi việc bổ sung riêng lẻ từng dịng chỉ tăng tối đa 6,2% (Govindarajan et al., 2008) [84].
Một vi khuẩn nội sinh cố định đạm khác đang được quan tâm là Azoarcus. Vi khuẩn cố định đạm sống nội sinh trong rễ cỏ lơng cơng Leptochloa fusca, gĩp phần cho cỏ đạt năng suất khoảng 20-40 tấn/ ha/năm mà khơng cần bĩn thêm phân N trên chân đất kiềm, mặn và nghèo dinh dưỡng (Reinhold-Hurek et al., 1993) [169].
Những nghiên cứu bước đầu cho thấy khi bổ sung vi khuẩn nốt rễ và vi khuẩn Pseudomonas spp., lúa cao sản đã cho năng suất cao và tiết kiệm được 70 kg N/ha (Cao Ngọc Điệp, 2005) [6].
Sử dụng phân vi sinh chứa các dịng vi khuẩn Burkholderia tropicalis, B.
tropica và Pseudomonas stutzeri kết hợp 150 kg N, 60 kg P2O5 và 200 kg K2O/ha bĩn cho cây dứa làm tăng kích thước, khối lượng và năng suất dứa tương đương bĩn 300 kg N/ha (Trần Thanh Phong, 2012) [22].
Hiện nay, ở Việt Nam đã sử dụng các vi sinh vật cố định đạm để sản xuất nhiều lồi phân vi sinh khác nhau dưới các thương phẩm: Nitragin, Rhidafo, Azotobacterin, Azogin, Dasvila, ... và đã thử nghiệm trên phạm vi cả nước. Các thử nghiệm sử dụng
phân vi sinh cố định nitơ Azogin ở 15 tỉnh miền Bắc, Trung và miền Nam trên diện tích hàng chục ngàn hecta cho thấy, trong cùng điều kiện sản xuất, ruộng lúa được bĩn phân Azogin đều tốt hơn so với đối chứng, biểu hiện qua bộ lá phát triển tốt hơn, tỷ lệ nhánh hữu hiệu và số bơng/khĩm nhiều hơn đối chứng. Năng suất hạt tăng 4 - 25%, đặc biệt nhiều nơi bĩn Azogin và giảm 20% phân hĩa học vẫn cho năng suất lúa cao hơn so với đối chứng. Đối với rau (xà lách, rau diếp, khoai tây, ...), bĩn phân Azogin cũng làm tăng sản lượng thu hoạch 20 - 30%. Việc bĩn phân Azogin cịn làm tăng khả năng chống chịu của cây và giảm lượng nitrat tồn dư trong rau (Nguyễn Minh Hưng, 2007, dẫn theo (Văn Thị Phương Như, 2015) [21]. Tuy nhiên đây chủ yếu là các chủng cố định N tự do, khơng phải là các chủng vi khuẩn cố định N nội sinh trong cây trồng.