Phần 2 Tổng quan tài liệu
2.3. Vai trò của vi sinh vật trong cải tạo môi trường đất và sản xuất nông nghiệp
2.3.2. Vi sinh vật cố định đạm
2.3.2.1. Quá trình cố định đạm
Nitơ trong tự nhiên, tồn tại dưới dạng nitơ phân tử là chủ yếu, tuy nhiên cây trồng lại không thể sử dụng được nên con người phải bổ sung vào đất qua các dạng phân bón khác nhau. Trong đất cũng chứa rất nhiều các loại vi sinh vật có
khả năng đồng hóa nitơ phân tử chuyển thành dạng đạm amon cung cấp cho cây trồng. Cố định đạm là khả năng đồng hóa nitơ phân tử của một số sinh vật và dùng nitơ này để cấu tạo nên tất cả các hợp chất chứa nitrogen của tế bào. Khả năng này có ở nhiều vi sinh vật sống tự do trong đất và trong nước. Trong môi trường đất, vi sinh vật tham gia chuyển hóa các chất hữu cơ, cố định nitơ làm giàu đạm cho đất, tích lũy vào đất các auxin kích thích sự phát triển của cây trồng, tổng hợp các vitamin thyamin, nicotinic và biotin Vi sinh vật cố định đạm góp phần vào cân bằng sinh thái trong đất (El-komy, 2005). Những VSV này đều có một đặc điểm chung là chúng sản sinh ra enzyme Nitrogenase để cắt đứt liên kết 3 bền vững của nitơ phân tử và chuyển thành dạng nitơ dễ tiêu mà cây trồng hấp thu được.
Phần lớn VSV sống trong đất là những sinh vật có ích sống theo kiểu cộng sinh, chỉ một số rất ít là có hại, gây bệnh cho cây trồng sống theo kiểu vừa ký sinh (gây bệnh cho thực vật) vừa hoại sinh (sống trong đất). Số lượng quần thể vi sinh vật có ích trong đất chiếm ưu thế hơn rất nhiều lần so với vi sinh vật gây bệnh hại. Phần lớn các vi snh vật có ích tham gia vào quá trình phân giải xác thực vật thành thức ăn có nguồn gốc hữu cơ cho cây trồng và vi sinh vật khác, chúng có vai trò rất quan trọng trong quá trình khoáng hóa và cố định đạm (Phạm Văn Kim, 2000).
2.3.2.2. Vi sinh vật cố định đạm
Vi khuẩn cố định nito gồm có hai nhóm lớn: cố định nito tự do và cộng sinh: - Vi khuẩn cố định nito tự do gồm: vi khuẩn cố định nito tự do hiếu khí (Azotobacter và Beijerinskia sp.) và vi khuẩn cố định nito kỵ khí (vi khuẩn thuộc nhóm Clostridium) (Nguyễn Xuân Thành và cs., 2007).
+ Beijerinskia sp. là loài vi khuẩn hiếu khí cố định nitơ rất giống với
Azotobacter sp. Chúng được phân lập bởi Starkey (1939), tế bào có hình dạng thay đổi như hình cầu, hình que, hình bầu dục. Beijerinski là vi khuẩn gram âm, không sinh bào tử và bào xác, đặc điểm chung của vi khuẩn thuộc chi này là chịu chua cao. Có khả năng sống tốt trong môi trường acid (pH =3 ) và nhiệt độ từ 16- 37 oC. Trên môi trường vô đạm, sau 3 ngày nuôi cấy xuất hiện khuẩn lạc nhầy. Vi khuẩn có khả năng cố định được 16-20mg nito khi đồng hóa hết 1g dinh dưỡng cacbon. Ngoài khả năng cố định nito chúng còn có khả năng tổng hợp các chất kích thích sinh trưởng cho cây trồng.
+ Azotobacter được phân lập đầu tiên vào năm 1901 (do M. Beijerinck). Chúng thuộc vi khuẩn hiếu khí nhưng có thể phát triển trong điề kiện kỵ khí.
Azotobacter là chủng vi khuẩn thường được tìm thấy trong đất và có tác dụng rất lớn làm tăng độ màu mỡ cho đất cũng như tăng năng suất cây trồng. Azotobacter
tự nhiên cố định Nito từ không khí vùng rễ. Mỗi chủng Azotobacter có đặc tính hóa học và sinh học riêng. Tuy nhiên một vài chủng có khả năng cố định nitrogen cao hơn so với các chủng khác (Patrick, 1968).
- Vi khuẩn cố định nito cộng sinh (Nguyễn Xuân Thành và cs., 2007): + Vi khuẩn cố định N cộng sinh với cây họ đậu còn gọi là vi khuẩn nốt sần, bao gồm một số chủng giống như Rhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium và
Sinorhizobium. Chúng hình thành các nốt sần với rễ cây họ đậu như cây đậu tương, lạc, điền thanh, muồng, ... chúng sử dụng dinh dưỡng carbon của cây và cố định N không khí để sử dụng và cung cấp một phần cho cây chủ .
+ Vi khuẩn lam (Cyanobacteria): Một số vi khuẩn lam tự dưỡng đạm hay thanh tảo sống chung với nhiều vi sinh vật chân hạch, từ các loại nấm cho đến các thực vật hạt kín.
Ngoài các nhóm vi sinh vật cố định nitơ chủ yếu nói trên người ta còn thấy nhiều vi sinh vật thuộc nhóm khác cũng có khả năng đồng hóa nitơ như: tảo lục, một số đại diện của nấm men và nấm mốc (Saccharomyces apiculatus, Oidium Lactic...).