Phân bón vi sinh do Noble Hiltner sản xuất đầu tiên tại Đức năm 1896 và đƣợc đặt tên là Nitragin. Sau đó phát triển sản xuất tại một số nƣớc khác nhƣ ở Mỹ(1896), Canada (1905), Nga (1907), Anh (1910) và Thụy Điển (1914).
Nitragin là loại phân đƣợc chế tạo bởi vi khuẩn Rhizolium do Beijerink phân lập năm 1888 và đƣợc Fred đặt tên vào năm 1889 dùng để bón cho các loại cây thích hợp họ đậu. Từ đó cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu nhằm ứng dụng và mở rộng việc sản xuất các loại phân bón vi sinh cố định nitơ mà thành phần còn đƣợc phối hợp thêm một số vi sinh vật có ích khác nhƣ một số xạ khuẩn cố định nitơ sống tự do Frankia spp, Azotobacter spp, các vi khuẩn cố định nitơ sống tự do Clostridium, Pasterium, Beijerinkiaindica, các xạ khuẩn có khả năng giải cellulose, hoặc
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa các nguồn dự trữ phospho và kali ở dạng khó hoà tan với số lƣợng lớn có trong đất mùn, than bùn, trong các quặng apatit, phosphoric v.v... chuyển chúng thành dạng dễ hoà tan, cây trồng có thể hấp thụ đƣợc.
Trên thế giới , các loại phân hữu cơ vi sinh (PHCVS) đƣợc sƣ̉ dụng ngày càng nhiều do làm tăng năng suất , giảm chi phí phân khoáng , cải thiện độ phì nhiêu đất và đặc biệt làm tăng chất lƣợng nông sản.
PHCVS là loại phân bón mà thành phần chủ yếu là chất hƣ̃u cơ và có chƣ́a một hoặc nhiều chủng vi sinh vật sống có ích ở mật trên 106
CFU/gam phân. Ở nhƣ̃ng nƣớc có nền nông nghiệp tiến bộ, xu hƣớng hiện nay là sƣ̉ dụng nhƣ̃ng loại PHCVS vƣ̀a có hàm lƣợng hƣ̃u cơ cao vƣ̀a chƣ́a nhiều chủng VSV có ích để đồng thời giải quyết đƣợc nhiều mục tiêu trong nền nông nghiệp hiện đại. Ở Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ, Úc đã nghiên cứu sản xuất đƣợc những loại PHCVS cao cấp, thành phần chính ngoài chất hữu cơ có chất lƣợng cao, nhiều chủng VSV có ích còn giàu dinh dƣỡng (NPK, trung lƣợng, vi lƣợng).
2.2.2. Tình hình nghiên cứu, sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh ở Việt Nam
Phân hữu cơ vi sinh là phân bón hữu cơ có bổ sung vi sinh vật hữu ích, là sản phẩm đƣợc sản xuất từ các nguồn nguyên liệu hữu cơ khác nhau, nhằm cung cấp chất dinh dƣỡng cho cây trồng, cải tạo đất, chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật sống đƣợc tuyển chọn với mật độ đạt tiêu chuẩn qui định, góp phần nâng cao năng suất, chất lƣợng nông sản. Phân hữu cơ vi sinh vật không gây ảnh hƣởng xấu đến ngƣời, động vật, môi trƣờng sinh thái và chất lƣợng nông sản.
Các loại vi sinh vật hữu ích thƣờng đƣợc bổ sung bao gồm các nhóm: nhóm cố định nitơ, nhóm phân giải lân, nhóm kích thích tăng trƣởng.
Phân vi sinh vật cố định đạm. Có nhiều loài vi sinh vật có khả năng cố định N từ không khí. Đáng chú ý có các loài: tảo lam (Cyanobacterium), vi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
khuẩn Azotobacter, Bradyrhizobium, Rhyzobium; xạ khuẩn Actinomyces, Klebsiella.
Phần lớn các loài vi khuẩn cố định đạm thƣờng sống cộng sinh với các cây họ đậu. Chúng xâm nhập vào rễ cây và sống cộng sinh trong đó, tạo thành các nốt sần ở rễ cây. Chúng sử dụng chất hữu cơ của cây để sinh trƣởng đồng thời hút đạm từ không khí để cung cấp cho cây, một phần tích luỹ lại trong cơ thể chúng.
Tảo lam cộng sinh với bèo hoa dâu và hút đạm tích luỹ lại làm cho bèo hoa dâu có hàm lƣợng đạm cao, trở thành cây phân xanh rất quý.
Thời gian gần đây, cùng với những tiến bộ của khoa học và công nghệ, các nhà khoa học đã sử dụng công nghệ gen để tạo ra các chủng vi sinh vật cố định đạm có nhiều đặc điểm tốt: khả năng cố định đạm cao, khả năng cộng sinh tốt. Công nghệ sinh học cũng giúp tạo ra những chủng vi sinh vật có đặc tính cạnh tranh cao với các loài vi sinh vật trong đất. Mặt khác, công nghệ sinh học đã cho phép các nhà khoa học tách đƣợc gen quy định đặc tính cố định đạm từ vi khuẩn và đem cấy vào nhân tế bào cây trồng, làm cho một số loài cây trồng cũng tạo đƣợc khả năng cố định đạm nhƣ vi khuẩn.
Hiện nay trên thị trƣờng phân bón nƣớc ta, phân vi sinh vật cố định đạm đƣợc bán dƣới các tên thƣơng phẩm sau đây:
Phân nitragin chứa vi khuẩn nốt sần cây đậu tƣơng. Phân rhidafo chứa vi khuẩn nốt sần cây lạc.
Azotobacterin chứa vi khuẩn hút đạm tự do.
Azozin chứa vi khuẩn hút đạm từ không khí sống trong ruộng lúa. Loại phân này có thể trộn với hạt giống lúa.
Vi sinh vật phân giải lân. Cây chỉ có thể hút đƣợc lân từ đất dƣới dạng hoà tan trong dung dịch đất. Vì vậy, cây chỉ có thể hút đƣợc lân ở dạng dễ tiêu trong đất. Lân ở dạng khó tan trong đất cây không hút đƣợc. Vì vậy,
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
có nhiều loại đất nhƣ đất đỏ bazan, đất đen, v.v.. hàm lƣợng lân trong đất khá cao, nhƣng cây không hút đƣợc vì lân ở dƣới dạng khó hoà tan.
Trong đất thƣờng tồn tại một nhóm vi sinh vật có khả năng phân giải lân. Nhóm vi sinh vật này đƣợc các nhà khoa học đặt tên cho là nhóm HTL (phân giải lân, các nƣớc nói tiếng Anh đặt tên cho nhóm này là PSM – phosphate solubilizing microorganisms).
Nhóm phân giải lân bao gồm: Aspergillus niger, một số loài thuộc các chi vi khuẩn Pseudomonas, Bacillus, Micrococens. Nhóm vi sinh vật này dễ dàng nuôi cấy trên môi trƣờng nhân tạo. Nhiều nơi ngƣời ta đã đƣa trộn sinh khối hoặc bào tử các loại vi sinh vật hoà tan lân sau khi nuôi cấy và nhân lên trong phòng thí nghiệm, với bột phosphorit hoặc apatit rồi bón cho cây. Sử dụng các chế phẩm vi sinh vật HTL đem lại hiệu quả cao ở những vùng đất cây bị thiếu lân.
Một số loài vi sinh vật sống cộng sinh trên rễ cây có khả năng hút lân để cung cấp cho cây. Trong số này, đáng kể là loài VA mycorrhiza. Loài này có thể hoà tan phosphat sắt trong đất để cung cấp lân cho cây. Ngoài ra loài này còn có khả năng huy động các nguyên tố Cu, Zn, Fe… cho cây trồng. Nhiều nơi ngƣời ta sử dụng VA mycorrhiza đã làm tăng năng suất cam, chanh, táo, cà phê… Nuôi cấy VA mycorrhiza trên môi trƣờng nhân tạo rất khó. Vì vậy hiện nay các chế phẩm có chƣa VA mycorrhiza chỉ có bán rất hạn chế trên thị trƣờng phân bón Mỹ.
Những năm gần đây, trên thị trƣờng phân bón ở một số nƣớc có bán chế phẩm Phospho – bacterin trong có chứa vi khuẩn giải phóng lân dễ tiêu từ các chất hữu cơ.
Vi sinh vật kích thích sinh trưởng cây trồng. Gồm một nhóm nhiều loài vi sinh vật khác nhau, trong đó có vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn, v.v.. Nhóm này đƣợc các nhà khoa học phân lập ra từ tập đoàn vi sinh vật đất.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Ngƣời ta sử dụng những chế phẩm gồm tập đoàn vi sinh vật đƣợc chọn lọc để phun lên cây hoặc bón vào đất làm cho cây sinh trƣởng và phát triển tốt, ít sâu bệnh, tăng năng suất. Chế phẩm này còn làm tăng khả năng nảy mầm của hạt, tăng trọng lƣợng hạt, thúc đẩy bộ rễ cây phát triển mạnh. Nhƣ vậy, chế phẩm này có tác động tƣơng đối tổng hợp lên cây trồng.
Để sản xuất chế phẩm vi sinh vật kích thích tăng trƣởng của cây, ngƣời ta sử dụng công nghệ lên men vi sinh vật. Ở các nƣớc phát triển ngƣời ta sử dụng các thiết bị lên men tự động, công suất lớn. Ở nƣớc ta, đã dùng kỹ thuật lên men trên môi trƣờng bán rắn để sản xuất chế phẩm này, bƣớc đầu cho kết quả khá tốt.
Ở Việt Nam , nhiều loại PHCVS đã đƣợc nghiên cƣ́u sản xuất và đƣợc Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận là tiến bộ kỹ thuật . Theo ƣớc tính của Cục Trồng trọt , lƣợng PHCVS sản xuất trong năm 2008 có trên 100 loại với khoảng 1,2 triệu tấn , bƣớc đầu tham gia vào sản xuất nông nghiệp theo hƣớng hƣ̃u cơ . Thị trƣờng cho các sản phẩm dạng này đang dần đƣợc mở rộng, trong đó ƣ́ng dụng nhiều nhất là các vùng đất cơ giới nhẹ , các vùng trồng rau tập trung nhƣ Lâm Đồng , vùng ven Hà Nội và những vùng trồng các loại cây có giá trị kinh tế cao nhƣ cà phê, hồ tiêu, thanh long. Có thể ví dụ một kết quả nghiên cứu của đề tài cấp nhà nƣớc KC .04.04, đƣợc công nhận là tiến bộ kỹ thuật, cho phép ứng dụng trong sản xuất theo Quyết định số 2421/QĐ/BNN-KHCN ngày 17/8/2004. Sản phẩm của đề tài có tên là Phân hƣ̃u cơ vi sinh vật chƣ́c năng (PHCVSVCN). PHCVSVCN đƣợc sản xuất theo một quy trình chặt chẽ từ nguyên liệu là hữu cơ động vật, phụ phế phẩm của công nghiệp chế biến cà phê với tổ hợp vi sinh vật chức năng đậm đặc (mật độ VSV hữu hiệu từ 106
-107 CFU/g phân), gồm các VSV cố định đạm, VSV phân giải lân, VSV tổng hợp chất kích thích sinh trƣởng thực vật và VSV đối kháng vi khuẩn và nấm bệnh vùng rễ cây trồng. Các kết quả nghiên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
cứu đã kết luận sử dụng PHCVSVCN cung cấp N, P cho cây, tăng khả năng trao đổi chất trong cây, tiết kiệm đƣợc phân khoáng , cải thiện độ phì nhiêu đất, giảm đầu tƣ phân hoá học và hạn chế rõ rệt một số bệnh vùng rễ do nấm và vi khuẩn gây ra, đặc biệt là bệnh do Phytophthora.
- Tính toán hiệu quả kinh tế từ một số nghiên cứu ban đầu cho các vùng trồng tiêu ở Đông Nam Bộ cho thấy sử dụng PHCVSVCN với lƣợng từ 2-4 kg/nọc sẽ giảm đƣợc 25-40 kg N, 25-35 kg P2O5, giảm tỷ lệ bệnh héo rũ từ 16,5% xuống còn 5%, năng suất tiêu tăng hơn so với chỉ bón phân hoá học từ 7-15%, lợi nhuận 12,3 triệu đồng đối với cà phê.
- Theo kết quả nghiên cứu của đề tài KC.04.04 thì sử dụng PHCVSVCN có hiệu quả rõ rệt với nhiều loại cây trồng, trong đó có cây cà phê ở Đông Nam Bộ.
Kết quả nghiên cƣ́u bón PHCVSVCN cho thấy : trên cây khoai tây bón PHCVSVCN bằng 1/10 lƣợng phân chuồ ng nhƣng năng suất khoai tây tăng 16,67%-19,27%, đồng thời giảm tỷ lệ bệnh héo xanh tƣ̀ 21,45% xuống dƣới 10%. Trên cây cà chua (tại Vĩnh Phúc ) bón PHCVSVCN, năng suất cà chua tăng 20,5%, tỷ lệ bệnh héo xanh giảm từ 33,5% xuống còn 24,1%.
Bảng 4. Tác dụng của phân hữu cơ vi sinh chức năng đối với cà phê tại Đông Nam Bộ
Công thức thí nghiệm Tỷ lệ bệnh (%) Năng suất Lở cổ rễ Đốm cháy lá Tấn/ha (%) Tăng so với ĐC ĐC = nền (NPK:300. 100. 300) 3,33 83,33 3.35 -
Nền + 5 tấn phân chuồng 3,10 43,03 3.92 17.01 Nền + 1500 kg HCVS chức năng 0,00 17,78 4.25 26.87 CV (%) LSD 0,05 - 3,8 0,235
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trên cây lạc tại tỉnh Hòa Bình , bón PHCVSVCN thay thế đƣợc 20% lƣợng đạm, năng suất vẫn cao hơn đối chƣ́ng đồng thời giảm rõ rệt tỷ lệ cây bị bệnh.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hình 1: Một số sản phẩm phân hữu cơ vi sinh trên thị trường Việt Nam hiện nay