Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học nông nghiệp I Hà Nội Nguyễn Xuân Thành - Lê Văn Hng - Phạm Văn Toản Chủ biên hiệu đính PGS.TS Nguyễn Xuân Thành Giáo trình Công nghệ vi sinh vật sản xuất nông nghiệp xử lý ô nhiễm môi trờng Nhà xuất nông nghiệp Hà Nội - 2003 Lời nói đầu Công nghệ vi sinh vật (Microbial Technology) phận quan trọng Công nghệ sinh học, môn khoa học nghiên cứu hoạt động sống vi sinh vật, nhằm khai thác chúng tốt vào quy trình sản xuất quy mô công nghiệp Những tiến công nghệ sinh học vi sinh vật ngày xâm nhập sâu lĩnh vực hoạt động ngời Với mục tiêu cho phát triển công nghệ vi sinh nói riêng công nghệ sinh häc nãi chung ph¶i thùc sù phơc vơ cho Êm no hạnh phúc toàn nhân loại, nghĩa phải ngăn chặn thảm họa chiến tranh vũ khí sinh học Điều phù hợp với sách Đảng Nhà nớc thể nghị 18 CP ngày 11/3/1994 Thủ tớng phủ Phơng hớng phát triển công nghệ sinh học Việt Nam đến năm 2010 Giáo trình Công nghệ vi sinh vật sản xuất nông nghiệp xử lý ô nhiễm môi trờng đợc biên soạn với mục đích trang bị cho sinh viên khối Nông - Lâm nghiệp nói chung, đặc biệt sinh viên ngành Cây trồng, Nông hoá - Thổ nhỡng, Bảo vệ thực vật, Làm vờn, Thuỷ nông cải tạo đất Môi trờng kiến thức hoạt động sống vi sinh vật, tính đa dạng chúng tự nhiên mối quan hệ hữu vi sinh vật với thể sống khác, nhằm cân hệ sinh thái học, tạo nhiều cải cho xà hội, phát triển nông nghiệp sinh thái sạch, bền vững chống ô nhiễm môi trờng Giáo trình gồm chơng, đợc phân công biên soạn nh sau: Chơng 1, 2, PGS TS Nguyễn Xuân Thành Chơng 4, PGS.TS Nguyễn Xuân Thành, TS Phạm Văn Toản Chơng TS Lê Văn Hng, PGS.TS Nguyễn Xuân Thành Lĩnh vực Công nghệ vi sinh vật rộng đa dạng, đề cập đợc phần công nghệ vi sinh vật thâm canh trồng, bảo vệ thực vật xử lý ô nhiễm môi trờng Trong trình biên soạn chắn không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đợc nhiều ý kiến đóng góp nhà khoa học, bạn đồng nghiệp độc giả để chất lợng giáo trình ngày cao Chúng xin chân thành cám ơn Tập thể tác giả Chơng lịch sử triển vọng Công nghệ sinh học công nghệ vi sinh vật nông nghiệp I Khái niệm chung Thuật ngữ * Công nghệ sinh học trình sản xuất quy mô công nghiệp có tham gia tác nhân sinh học (ở mức độ thể, tế bào dới tế bào) dựa thành tựu tổng hợp nhiều môn khoa học, phục vụ cho việc gia tăng cải vật chất xà hội bảo vệ lợi ích ngời Công nghệ sinh học mét lÜnh vùc khoa häc c«ng nghƯ rÊt réng, cã thể chia công nghệ sinh học thành ngành sau: + Công nghệ vi sinh vật: Là ngành công nghệ nhằm khai thác tốt khả kỳ diệu thể vi sinh vật Nhiệm vụ công nghệ vi sinh tạo đợc điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật hoạt động với hiệu suất cao nhất, phục vụ cho việc làm tăng cải vật chất xà hội, đáp ứng nhu cầu sống ngời cân sinh thái môi trờng + Công nghệ tế bào: Các tế bào động, thực vật với máy di truyền đặc trng cho loài giống đợc tạo điều kiện phát triển môi trờng xác định an toàn Kỹ thuật nuôi cấy mô đợc coi là kỹ thuật chủ yếu công nghệ tế bào + Công nghệ gen: Là ngành công nghệ sử dụng phơng pháp thực nghiệm ứng dụng thành tựu sinh học phân tử, di truyền học phân tử để tạo nên tổ hợp tính trạng di truyền mong muốn loài sinh vật Từ giúp điều khiển theo định h−íng tÝnh di trun cđa sinh vËt C«ng nghƯ gen đợc coi mũi nhọn công nghệ sinh học, chìa khóa để giúp mở ứng dụng míi c«ng nghƯ vi sinh vËt Néi dung yêu cầu môn học + Nắm đợc nguyên lý công nghệ vi sinh vật, chất loại chế phẩm vi sinh vật, quy trình công nghệ, hiệu tác dụng cách sư dơng cđa tõng lo¹i chÕ phÈm dïng lÜnh vực nông nghiệp xử lý phế thải nông, công nghiệp chống ô nhiễm môi trờng + Định hớng nghiên cứu lĩnh vực công nghệ vi sinh vật để tạo nhiều loại chế phẩm vi sinh vật hữu ích ứng dụng sản xuất nông nghiệp phục vụ đắc lực cho hoạt động sống ngời + Tuyên truyền hớng dẫn ngời dân sử dụng loại chế phẩm vi sinh vật, nhằm tạo nhiều cải vật chất bảo vệ môi trờng sinh thái xanh sạch, phát triển nông nghiệp bền vững II Lịch sử công nghệ sinh học chế phẩm vi sinh vật Lịch sử phát triển công nghệ sinh học (CNSH) từ sinh học mô tả đến sinh học thực nghiệm, b−íc tiÕn bé cđa khoa häc vỊ sù sèng g¾n liỊn víi sù tiÕn bé cđa vËt lý, ho¸ häc, học toán học Sự gắn bó trớc hết việc đa vào ngành sinh học phơng pháp nghiên cứu mới, thiết bị, công cụ có khả giúp ngời ngày bớc sâu vào giới vô sống Các phơng pháp hóa học giúp tìm hiểu thành phần thể vai trò đại phân tử Kính hiển vi điện tử giúp nhìn thấy chụp ảnh cấu trúc vi mô tế bào, gần chụp đợc phân tử protein hình thành với tham gia phân tử ARN thông tin ribosome ảnh chụp chứng minh cho giả thuyết trớc đến tr×nh quan träng nhÊt cđa sù sèng nh− di trun, sinh trởng phát triển, quang hợp, hô hấp đà đợc mô tả, lý giải chi tiết mức độ phân tử hầu hết sách giáo khoa Tất tích luỹ lợng dẫn đến bớc nhảy vọt chất Thập niên 1980 - 1990 năm sau chứng kiến kiện nhảy vọt chất: đời bùng nổ CNSH hay đợc gọi Cuộc cách mạng CNSH Trong nông nghiệp gọi Cuộc cách mạng xanh lần thứ hai CNSH môn khoa học nh toán, lý, hoá, sinh học phân tử, mà phạm trù sản xuất Bản thân Công nghệ gen CNSH, mà thành phần chủ chốt sở để giúp cho tiến nhanh chóng CNSH Các tác nhân dới tế bào nh enzyme tham gia vào trình CNSH, nhánh quan trọng CNSH Nông nghiệp công nghiệp truyền thống CNSH, không sử dụng tổng hợp thành tựu đại cđa nhiỊu bé m«n khoa häc, nh−ng CNSH cã thĨ đóng góp lớn vào nông nghiệp công nghiệp chế biến để đa hai ngành sản xuất truyền thống vào vị trí CNSH không tạo thêm cải vật chất, mà hớng vào việc bảo vệ tăng chất lợng sống ngời Lịch sử phát triển vi sinh vật chia giai đoạn: a) Giai đoạn trớc ph¸t hiƯn thÕ giíi vi sinh vËt Tõ xa xa, năm 372 - 287 trớc Công nguyên, nhà triết học cổ Hy Lạp (theo Phrastes) tập Những quan sát cối đà coi họ đậu nh nguồn bồi bổ lại sức lực cho đất Nhận xét đà đợc ngời cổ La Mà quan tâm vào năm 30 trớc công nguyên Họ đà đề nghị luân canh hoà thảo với họ đậu Trớc kỷ 15, tất kiện xảy tự nhiên sống ngời đợc cho "do Chúa trời định sẵn hay ma quỷ ám hình" Nhng ngời ®ã cịng ®· biÕt ¸p dơng mét sè quy lt tất yếu thiên nhiên vào sống, nh: ủ men nấu rợu, xen canh luân canh hoà thảo với họ đậu Họ khái niệm chất công nghệ, mà hoàn toàn làm theo kinh nghiệm cảm tính Tuy nhiên, Tổ tiên đà thành thạo việc sử dụng phơng pháp vi sinh vật để chế biến thực phẩm b) Giai đoạn phát hiƯn thÕ giíi vi sinh vËt ThÕ kû 17, nhà bác học tiếng ngời Hà Lan - An Tôn Van Lơ Ven Húc (1632 -1723) đà chế tạo đợc loại dụng cụ nhiều lớp kính ghép lại với có độ phóng đại 160 lần, kính hiển vi nguyên thuỷ Bằng loại dụng cụ An Tôn Van Lơ Ven Húc đà phát giới giới huyền ảo loài vi sinh vật Ông không ngời phát giới vi sinh vật, mà có nhiều công trình khoa học đợc ông viết tuyển tập Những bí ẩn thiên nhiên năm 1695 Đầu kỷ 19, nhiều công trình khoa học đời phải kể đến công trình nghiên cứu nhà bác häc nỉi tiÕng ng−êi Ph¸p - Pasteur (1822 - 1895), tiếp Ivanopkii (1864), Helrigell Uyn Fac (1886), Vinagratxkii, BeyJerinh, Kôk Những công trình nghiên cứu họ sở cho phát triển công nghệ vi sinh, nhờ loạt loại chế phẩm vi sinh vËt ®êi, Pasteur ®· chØ vi sinh vật đóng vai trò định trình lên men Kết nghiên cứu Pasteur sở cho phát triển công nghiệp lên men sản xuất dung môi hữu nh: axeton (acetone), ethanol, butanol, izopropanol c) Giai đoạn sản xuất ứng dụng công nghệ vi sinh vật Cuối kỷ 19 đầu kỷ 20 Pasteur đà chế thành công Vaccine phòng bệnh dại (1885); năm 1886 Hellrigel Uyn Fac đà tìm chế trình cố định nitơ phân tử; năm 1895 - 1900 Anh , Mỹ, Ba Lan Nga bắt đầu sản xuất chế phẩm vi sinh vật cố định nitơ phân tử; năm 1907 Mỹ ngời ta gọi chế phẩm vi sinh vật nitơ; năm 1900 - 1914 nhiỊu n−íc trªn thÕ giíi triĨn khai sản xuất chế phẩm vi sinh vật: Canađa, Tân Tây Lan, áo Theo Fret cộng sự, thời gian có 10 nhà máy xí nghiệp sản xuất chế phẩm vi sinh vật cố định nitơ phân tử, có xí nghiệp châu âu xí nghiệp Tân Tây Lan Từ nhiều công trình nghiên cứu đợc công bố Từ năm1964 vấn đề cố định nitơ phân tử đợc coi hai vấn đề quan trọng Chơng trình sinh học quốc tế (IBP) Nhiều nhà khoa học đà ví Mỗi nốt sần rễ họ đậu nhà máy sản xuất phân đạm tí hon Nhờ có Chơng trình nhiều loại chế phẩm vi sinh vật đợc đời, đợc áp dụng nhiều lĩnh vực nông nghiệp nh: Chế phẩm vi sinh vật đồng hoá nitơ phân tử; Chế phẩm vi sinh vật đa chức năng; Chế phẩm vi sinh vật dùng bảo vệ thực vật; Vaccine phòng chống loại bệnh cho ng−êi, gia sóc gia cÇm; ChÕ phÈm vi sinh vËt xư lý « nhiƠm m«i tr−êng ë ViƯt Nam, nghiên cứu chế phẩm vi sinh vật đợc tiến hành từ năm đầu thập kỷ 60 đến sau năm 80 đợc đa vào chơng trình khoa học cấp Nhà nớc nh: Sinh học phục vụ nông nghiệp giai đoạn 1982-1990, Chơng trình "Công nghệ sinh học" KC.08 giai đoạn 1991-1995, Chơng trình "Công nghệ sinh học phục vụ phát triển nông, lâm nghiệp bền vững, bảo vệ môi trờng sức khoẻ ngời" KHCN.02 giai đoạn 1996-2000 chơng trình "Nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ sinh học" giai đoạn sau 2001 Ngoài chơng trình Quốc gia nhiều Bộ, Ngành triển khai nhiều đề tài, dự án vấn đề III ứng dụng công nghệ vi sinh vËt Trong lÜnh vùc y tÕ T×nh h×nh sức khoẻ nhân loại tình trạng đáng lo ngại Hầu nh lúc có khoảng 1/3 dân số toàn cầu trạng thái bất ổn Công nghệ vi sinh đà đóng góp việc tìm kiếm nhiều loại dợc phẩm quan trọng, chẩn đoán điều trị nhiều loại bệnh hiểm nghèo cho ngời, gia súc gia cầm + Vaccine: Trong trình tìm kiếm biện pháp, thuốc phòng trị loại bệnh truyền nhiễm công nghệ vi sinh đà tạo vaccine, nhÊt lµ vaccine thÕ hƯ míi Vaccine thÕ hệ có u diểm là: Rất an toàn cho ngời sử dụng không chế từ vi sinh vật gây bệnh, giá thành hạ không nuôi cấy virus phôi thai gà hay tổ chức mô động vật vốn phức tạp tốn - Vaccine ribosome: CÊu t¹o tõ ribosome cđa tõng lo¹i vi khuẩn gây bệnh (thơng hàn, tả, dịch hạch ), u điểm loại vaccine độc có tính miễn dịch cao - Vaccine mảnh virus: Là vaccine chế tạo từ glycoprotein vỏ virus g©y bƯnh nh− virus cóm - Vaccine kü tht gen: Là vaccine chế tạo từ vi khuẩn hay nấm men tái tổ hợp có mang gen mà hóa việc tổng hợp protein kháng nguyên virus hay vi khuẩn gây bệnh + Insulin: Việc sản xuất insulin quy mô công nghiệp ngày thành công rực rỡ công nghệ gen Insulin protein đợc tuyến tụy tiết nhằm điều hòa lợng đờng máu Thiếu hụt insulin máu làm rối loạn hầu hết trình trao đổi chất thể dẫn đến tích nhiều đờng nớc tiểu Để điều trị bệnh ngời bệnh phải tiêm insulin Loại insulin chế từ tuyến tuỵ gia súc hay đợc tổng hợp insulin đờng hóa học Quá trình tổng hợp phức tạp, tốn Năm 1978, H Boger đà chế insulin thông qua kü tht di trun trªn vi khn Escherichia coli, thể ngời ta đà chuyển gen chi phối tính trạng t¹o insulin cđa ng−êi sang cho Escherichia coli Víi Escherichia coli đà tái tổ hợp gen này, qua nuôi cấy nåi lªn men cã dung tÝch 1000 lÝt, sau thời gian gắn thu đợc 200 gam insulin tơng đơng với lợng insulin chiết rút từ 8.000 - 10.000 bò + Interferon: Interferon có chất protein, chất giúp cho thể chống lại đợc nhiều loại bệnh Để có đợc interferon ngời ta phải tách chiết chúng từ huyết máu nên tèn kÐm Cịng nh− insulin, ng−êi ta chÕ interferon th«ng qua đờng vi sinh vật Năm 1980, Gilbert đà thành công việc chế interferon từ Escherichia coli, năm 1981 hä thu nhËn interferon tõ nÊm men Saccaromyces cerevisiae cho lợng tăng gấp 10.000 lần so với tế bµo Escherichia coli + KÝch tè sinh tr−ëng HGH (Human growth homone) HGH đợc tuyến yên tạo nên, thông thờng muốn chế đợc HGH ngời ta phải trích từ tuyến yên tử thi, tử thi cho 4- 6mg HGH, theo tính toán muốn chữa khỏi cho ngời lùn phải cần 100 - 150 tử thi Năm 1983, thành công công nghệ vi sinh đà giúp ngời chế đợc HGH từ vi sinh vật Cứ lít dịch lên men Escherichia coli thu đợc lợng HGH tơng ứng với 60 tử thi + Chất kháng sinh Kháng sinh chế từ vi sinh vật đợc ngời đầu t sản xuất từ lâu Đến ngời ta đà tìm thấy có tới 2500 loại thuốc kháng sinh với cấu trúc phân tử đa dạng số chñ yÕu cã nguån gèc tõ vi sinh vËt Trong lĩnh vực nông nghiệp + Cải tạo giống trồng: Thông qua kỹ thuật di truyền với hỗ trợ vi sinh vật, ngời đà tạo đợc giống trồng có nhiều tính u việt cho suất cao, chất lợng nông sản tốt, sức đề kháng sâu bệnh cao + Sản xuất ph©n bãn vi sinh vËt: Ph©n bãn vi sinh vËt sản phẩm chứa hay nhiều loài vi sinh vật sống đà đợc tuyển chọn có mật độ đảm bảo tiêu chuẩn đà ban hành có tác dụng tạo chất dinh dỡng hoạt chất sinh học có tác dụng nâng cao suất, chất lợng nông sản cải tạo đất Các loại phân bón vi sinh vật kể đến phân vi sinh vật cố định nitơ - đạm sinh học (Nitragin, Azotobacterin, Azospirillum), phân vi sinh vật phân giải hợp chÊt phospho khã tan - ph©n l©n vi sinh (Photphobacterin), chÕ phÈm nÊm rƠ, chÕ phÈm t¶o lam + Sản xuất phân hữu sinh học, loại sản phẩm đợc tạo thành thông qua trình lên men vi sinh vật hợp chất hữu có nguồn gốc khác (phế thải nông, lâm nghiệp, phế thải chăn nuôi, phế thải chế biến, phế thải đô thị, phế thải sinh hoạt ), hợp chất hữu phức tạp dới tác động vi sinh vật hoạt chất sinh học chúng đợc chuyển hoá thành mùn + Sản xuất thức ăn chăn nuôi: Một loạt vi sinh vật có khả chuyển hoá hợp chất cacbon hữu thành protein acid amin, vitamin Có thể lợi dụng khả vi sinh vật để sản xuất loại protein đậm đặc làm thức ăn chăn nuôi Một số vi sinh vật khác có khả sản sinh Probiotic có tác dụng điều hoà hệ thống vi sinh vật đờng tiêu hoá ngời ta đà lợi dụng đặc tính vi sinh vật để sản xuất chế phẩm probiotic làm thức ăn bổ sung chăn nuôi + Sản xuất chất kích thích sinh tr−ëng Gibberellin, Aucin tõ vi sinh vËt + S¶n xt chÕ phÈm vi sinh vËt dïng b¶o vƯ thùc vËt: Bt., Biospor, Enterobacterin, Bathurin, Trong lÜnh vực công nghiệp + Sản xuất cồn làm nguồn lợng thay xăng dầu chạy xe loại: Công nghệ vi sinh lên men nguyên liệu rẻ tiền nh rỉ đờng để sản xuất cồn chạy xe thay xăng dầu Năm 1985 Brazil đà sản xuất tỷ lít cồn/năm dùng để chạy xe + Tạo khí sinh häc (Biogas): Th−êng Biogas chøa kho¶ng 60 - 80% khÝ methane (CH4) đợc sinh trình lên men phế thải hữu Nguyên lý trình lên men yếm khí nhóm vi sinh vật yếm khí chịu nhiệt Trong trình phân huỷ chuyển hóa hợp chất hữu ngời ta thu đợc biogas, phần cặn bà lại làm phân bón cho trồng + Bảo vệ môi trờng: Công nghệ vi sinh ®· tham gia tÝch cùc vÊn ®Ị xử lý phế thải công nông nghiệp, rác thải sinh hoạt, nớc thải làm môi trờng công nghệ vi sinh vật hảo khí, bán hảo khí yếm khí Đây vấn đề nóng hổi, cấp thiết toàn cầu IV Vấn đề CNSH để phát triển kinh tế x hội triển vọng công nghÖ vi sinh vËt thÕ kû 21 VÊn đề CNSH để phát triển kinh tế xà hội toàn cầu Trong khoảng 50 năm sau đại chiến lần thứ 2, song song với việc hoàn thiện quy trình CNSH trun thèng ®· cã tõ tr−íc, mét sè h−íng nghiên cứu phát triển CNSH đà hình thành phát triển mạnh mẽ nhờ loạt phát minh quan träng ngµnh sinh häc nãi chung vµ sinh học phân tử nói riêng, lần xác định đợc cấu trúc protein, xây dựng mô hình cấu trúc đờng xoắn kép phân tử ADN (watson Krick, 1953) * Một số hớng phát triển c«ng nghƯ sinh häc LÜnh vùc øng dơng N«ng nghiƯp Tạo chủng vi sinh vật để làm giống sản xt chÕ phÈm vi sinh vËt, ¸p dơng lÜnh vực nông nghiệp (trồng trọt, chăn nuôi, thuỷ hải sản, thuỷ nông cải tạo đất, phân bón, bảo vệ thực vật ) Sản xuất hàng hoá Sản xuất acid hữu c¬ (citric acid, itaconic acid, acetic acid ), sư dơng ezyme làm chất tẩy rửa Năng lợng Gia tăng phạm vi sử dụng biogas, xây dựng dự án sản xuất ethanol dùng làm nhiên liệu Kiểm soát môi trờng Hoàn thiện phơng pháp kiểm soát dự đoán tình trạng môi trờng Tuyển chọn chủng vi sinh vật để xử lý phế thải (rắn + lỏng) làm môi trờng Công nghiệp thực phẩm Xây dựng hoàn thiện phơng pháp chế biến bảo quản lơng thực, thực phẩm Sản xuất chất bổ sung vào thực phẩm, sử dụng protein đơn bào enzyme công nghệ chế biến thực phẩm Vật liệu Hoàn thiện quy trình tuyển khoáng, tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả khai thác kim loại, đá quý hoàn thiện phơng pháp kiểm soát trình phá huỷ sinh học Y tế Dùng enzyme tạo cảm biến sinh học thiết bị phân tích y tế Sử dụng enzyme tế bào vi sinh vật sản xuất loại thuốc Sử dụng enzyme số chủng vi sinh vật để chẩn đoán chữa trị bệnh Triển vọng CNSH công nghệ vi sinh vật kỷ 21 Hàng năm giới sản xuất khoảng 150.000 tÊn glutamate-Na lµm bét ngät vµ 15.000 tÊn lysine lµm chất bổ sung vào thực phẩm thức ăn gia súc với tổng trị giá chừng 1,5 tỷ USD, chủ yếu đợc sản xuất Nhật Bản Ngời ta sử dụng khả biến đổi sinh khối thực vật có hàm lợng protein cao vi sinh vật để sản xuất SPC (Single Protein Cell) - Protein đơn Đức đà hoạt động quy trình công nghệ nuôi nấm men Saccharomyces cerevisiae, Candida arborea Candida utilis để sản xuất thực phẩm giàu protein cho ngời Nhiều công ty dầu khí hoá chất đà tiến hành áp dụng quy trình công nghệ sản xuất SPC từ dầu mỏ, khí methane, rợu methanol tinh bột Anh, hÃng ICI sử dụng Methylophilus methylotrophus môi trờng methanol sản xuất đợc khoảng 70.000 tấn/năm SPC có tên thơng phẩm Pruteen Liên Xô cũ, hàng năm từ nguồn nguyên liệu carbohydrate phế liệu nông nghiệp đà sản xuất tỷ SPC dùng chăn nuôi Trong tơng lai, hớng nghiên cứu sử dụng AND tái tổ hợp làm gia tăng khả đồng hoá đạm vi sinh vËt s¶n xt SPC sÏ cã nhiỊu høa hẹn Một số khía cạnh kinh tế CNSH CNVS Chỉ tính riêng ngành sản xuất bia rợu Anh hàng năm có doanh thu khoảng 15 tỷ USD, giới hàng năm sản xuất khoảng tû USD thuèc kh¸ng sinh, 1,5 tû USD amino acid, 500 triệu USD chế phẩm Theo đánh giá cha đủ, năm 2000 tổng doanh thu từ CNSH 100 tỷ USD Việt Nam, CNSH đà mang lại hàng trăm tỷ đồng/năm Mặc dù CNSH CNVS nớc ta nhiều hạn chế, nhng năm qua đà thực góp phần thúc đẩy phát triển nông nghiệp nớc nhà theo hớng công nghiệp hoá đại hoá nông nghiệp nông thôn Phơng hớng phát triển kinh tế xà hội nớc ta đến năm 2010 đà đợc Đảng Nhà nớc rõ là: Cách mạng tin học cách mạng CNSH giữ vai trò động lực Vai trò chế phẩm vi sinh vật sản xuất nông nghiệp - Chế phẩm vi sinh vật không gây hại đến sức khỏe ngời, vật nuôi trồng Không gây ô nhiễm môi trờng sinh thái - Chế phẩm vi sinh vật có tác dụng cân hệ vi sinh vật môi trờng sinh thái - Chế phẩm vi sinh vật không làm chai đất, mà làm tăng độ phì nhiêu đất - Chế phẩm vi sinh vật đồng hóa chất dinh dỡng cho trồng, góp phần làm tăng suất chất lợng nông sản phẩm - Chế phẩm vi sinh vật có tác dụng tiêu diệt sâu hại côn trùng gây hại - Chế phẩm vi sinh vật có tác dụng làm tăng sức đề kháng trồng - Chế phẩm vi sinh vật phân huỷ, chuyển hoá chất hữu bền vững, phế thải sinh hoạt, phế thải nông công nghiệp làm môi trờng Ch ơng hai Cơ sở hóa sinh di truyền học công nghệ sinh học vi sinh vật I Phân loại sản phẩm Các chất đ ợc sản xuất đ ờng lên men nhờ vi sinh vật đa dạng Để tiện cho nghiên cứu ứng dụng phải tiến hành phân loại sản phẩm lên men công nghiệp dựa vào tiêu chuẩn sinh lý sinh hóa trao đổi chất vi sinh vật Chính công tác phân loại sản phẩm việc làm cần thiÕt cđa c«ng nghƯ vi sinh Sinh khèi (vËt chất tế bào) Việc tổng hợp sinh khối tế bào trình thực để sản xuất protein vi sinh vật Quá trình thực chất trình sinh tr ởng vi sinh vật Quá trình đà phát triển chế điều hòa trao đổi chất đảm bảo phần lớn đến mức cho phép chất dinh d ỡng cung cấp đ ợc sử dụng vào trình tổng hợp thành phần tế bào Sản phẩm trao đổi chất + Sản phẩm trình lên men: Lên men đ ờng trình trao đổi l ợng Ngoài việc cung cấp l ợng cho tế bào vi sinh vật, cung cấp sản phẩm có giá trị cho ng ời nh : ethanol, acid acetic, acid lactic, acid propionic, khÝ methane, chất giàu hữu khác + Các chất trao đổi bậc 1: Là nh ng viên gạch cấu trúc nên vật chất tế bào, số cao phân tử sinh học chất có phân tử l ợng thấp: amino acid, nucleozide, nucleotide, đ ờng Ngoài ra, chất trao đổi bậc sản phẩm trình trao đổi chất trung gian nh acid hữu chu trình Tricarboxylic + Các chất trao đổi bậc 2: Là chất trao đổi có phân tử l ợng thấp, không gặp thể vi sinh vật Những chất chức chung trao đổi chất tế bào nh : chất kháng sinh, độc tố, chất có hoạt chất kích thích sinh tr ởng nh gibberellin + Enzyme: Là protein xúc tác có biến đổi chất tế bào Mỗi tế bào vi sinh vật có khoảng 1000 loại enzyme khác với số phân tử lên đến 106, gồm enzyme nội enzyme ngoại bào nh : amylase, proteaea, cellulase enzyme nội bào chiếm đa số Các sản phẩm chuyển hóa chất Tiền sản phẩm tế bào vi sinh vật Sản phẩm Tế bào vi sinh vật thông qua hệ enzyme đóng vai trò xúc tác cho phản ứng chuyển hóa chất Về mặt lý thuyết phản ứng xảy nhờ xúc tác hóa học Tuy nhiên trình không thực đ ợc điều kiện bình th ờng, mà thực điều kiện đặc biệt (nhiệt độ, áp suất, độ ẩm) thích hợp cho trình chuyển hóa, tr ờng hợp ng ời ta chuyển sang sản xuất công nghƯ vi sinh vËt VÝ dơ tõ ethanol chun ®Õn acetic acid phải dùng chủng Acetobacter, Acetomonas để chuyển hóa II Mèi quan hƯ gi÷a sinh tr ëng cđa vi sinh vật tạo thành sản phẩm Trong điều kiện nuôi cấy tĩnh, trình sinh tr ởng vi sinh vật trải qua pha, đ ợc biểu diễn đồ thị (hình 1) Sinh tr ởng tạo sản phẩm Giai đoạn dinh d ỡng Thời gian Giai đoạn đặc thù Thời gian Hình 1: Mối quan hệ sinh tr ởng tạo thành sản phẩm vi sinh vật Trong điều kiện nuôi cấy toàn trình sinh tr ởng vi sinh vật gắn liền với thay đổi theo thời gian Trong môi tr ờng, chất dinh d ỡng theo thời gian giảm, t ơng ứng số l ợng tế bào vi sinh vật tăng lên, đồng thời hoạt tính trao đổi chất tế bào thay đổi Lúc sản phẩm trao đổi chất có vai trò khác tế bào Có thể tạm chia sản phẩm thành loại sau: + Loại sản phẩm mà hình thành cđa nã g¾n liỊn víi sinh tr ëng cđa vi sinh vật, nh chất trao đổi bậc 1: Các enzyme, sản phẩm trình lên men Sự tổng hợp loại sản phẩm xảy thời gian sinh tr ởng tiếp diễn sau sinh tr ởng đà kết thúc + Loại sản phẩm mà hình thành chúng không cần thiÕt cho sinh tr ëng cña vi sinh vËt, nh chất trao đổi bậc Sự tổng hợp chất xảy sau sinh tr ởng đà kết thúc (ở vào pha tĩnh Giáo trình vi sinh vật đại c ơng) Sự tạo thành sản phẩm giai đoạn đ ợc gọi sản xuất hay giai đoạn đặc thù, giai đoạn dinh d ỡng Tuy có nhiều sản phẩm mà hình thành không nằm hai giai đoạn trên, tạm gọi dạng trung gian, ví dụ hình thành amino acid, sản phẩm đ ợc hình thành giai đoạn dinh d ỡng, nh ng nã vÉn cßn tiÕp diƠn sau sinh tr ëng đà kết thúc, trình tổng hợp amino acid tiếp diễn sở sai hỏng điều hòa trao đổi chất tổng hợp Từ cho thấy, công nghệ lên men đòi hỏi nhà sản xuất phải biết sản phẩm cần thu đ ợc sinh giai đoạn trình nuôi cấy, đồng thời phải biết tìm biện pháp tối u hóa trình nuôi cấy hiệu suất tạo sản phẩm cao Nghĩa tìm điều kiện nuôi cấy đảm bảo cho vi sinh vật đạt trạng thái sinh tr ởng, phát triển tối u Trong công nghệ lên men, đích cuối cần phải đạt là: từ chất ban đầu với dung tÝch nåi lªn men nhá nhÊt, thêi gian ngắn, thu hoạch sản phẩm mong muốn với suất cao Nh giảm đ ợc giá thành Một quy trình công nghệ nh hoàn thiện 4.2.2 Nhân sinh khối Từ chủng vi sinh vËt tun chän ng êi ta tiÕn hµnh nhân sinh khối vi sinh vật theo ph ơng pháp lên men chìm lên men xốp Sinh khối vi sinh vật cố định nitơ đ ợc nhân qua cấp 1, 2, điều kiện phù hợp với chủng loại vi sinh vật mục đích sản xuất Các sản phẩm phân vi sinh vật sản xuất từ vi khuẩn đ ợc tạo chủ yếu ph ơng pháp lên men chìm (Submerged culture) Các công đoạn sản xuất đ ợc tóm tắt theo sơ đồ Trong sản xuất công nghiệp môi tr ờng dinh d ỡng chuẩn không đ ợc sử dụng giá thành cao Các nhà sản xuất đà phải tìm môi tr ờng thay từ nguồn vật liệu sẵn có là: Tinh bột ngô, sắn, rØ mËt, n íc chiÕt ng«, thay cho ngn dinh d ìng cacbon, n íc chiÕt men, n íc chiÕt ®Ëu t ¬ng, amoniac thay cho ngn dinh d ìng nitơ Walter thuộc công ty W.R Grace (Hoa Kỳ) (1996) đà tổng kết đ ợc số môi tr ờng tổng hợp sản xuất phân vi sinh vật từ vi khuẩn Thành phần môi tr ờng phù hợp với đối t ợng vi khuẩn đ ợc trình bày (bảng 3) Trong trình sản xuất việc kiểm tra điều chỉnh yếu tố môi tr ờng (pH, liều l ợng, tốc độ khí, áp suất, nhiệt độ ) cần thiết Các yếu tố theo Walter (1996) nên đ ợc điều chỉnh tự động Các hệ thống lên men đà đ ợc trang bị đại có công 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) đà nghiên cứu chế tạo thành công nồi lên men đơn giản để tạo sinh khối vi khuẩn sử dụng điều kiện bán công nghiệp n ớc phát triển Nồi lên men đơn giản kiểu đ ợc sử dụng Thái Lan, ấn Độ số quốc gia khác ®ã cã ViƯt Nam 4.2.3 Xư lý sinh khèi, tạo sản phẩm Sinh khối vi sinh vật đ ợc phối trộn với chất mang vô trùng (hoặc không vô trùng) để tạo chế phẩm chất mang vô trùng (hoặc không vô trùng), hay đ ợc bổ sung chất phụ gia, chất dinh d ỡng, bảo quản để tạo chế phẩm dạng lỏng cô đặc, làm khô để tạo chế phẩm dạng đông khô khô Giống gốc Chuẩn bị môi tr ờng lªn men cÊp CÊy gièng Lªn men cÊp ChÊt mang Lªn men cÊp Phèi trén Sinh khèi vi sinh vËt ChÕ phÈm trªn nỊn chÊt mang Xư lý Chuẩn bị môi tr ờng lên men cấp Kiểm tra Chế phẩm dạng lỏng Hình 5: Quy trình sản xuất phân vi khuẩn (Bacterial soil inoculant) Để đảm bảo chất lợng trình sản xuất chế phẩm vi sinh vËt nãi chung vµ chÕ phÈm vi sinh vật cố định nitơ nói riêng cần thiết phải kiểm tra chất lợng công đoạn sản xuất sau: - Giống gốc lên men cấp 1; - Lựa chọn chất mang chuẩn hoá chất mang; - Lên men sinh khèi; - Xư lý vµ phèi trén sinh khối; - Đóng gói bảo quản Bảng 4: Môi tr ờng tổng hợp sử dụng sản xuất phân vi khuẩn Loại vi khuẩn Thành phần môi tr ờng Tác giả Pseudomonas N ớc thuỷ phân đậu, thịt Azospirillum 10g/l glycerol Bashan (1986) Bacillus subtilis 50 g/l n íc thủ ph©n tinh bét 20g/l Casein 3,3 g/l Na2HPO4 Atkinson and Mavitune (1993) Rhirobium 20g/l n íc chiÕt men 10g/l Manital Somasegara (1985) 4.2.4 Công tác kiểm tra chất lợng yêu cầu chất lợng chế phẩm vi sinh vật cố định nitơ Yêu cầu chất lợng chế phẩm vi sinh vật cố định nitơ nói riêng phân bón vi sinh vật nói chung phải có hiệu đất trồng, nghĩa có ảnh hởng tích cực đến sinh trởng phát triển trồng, đến suất chất lợng nông phẩm độ phì đất Mật độ vi sinh vật chuyên tính sản phẩm phải bảo đảm tiêu chuẩn ban hành Tuỳ theo điều kiện quốc gia, mật độ vi sinh vật 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 vi sinh vật chuyên tính chế phẩm phải đạt 108 chế phẩm chất mang khử trùng 105 chế phẩm chất mang không khử trùng Tuỳ theo yêu cầu nơi, ngời ta đ a thêm tiêu chuẩn kỹ thuật khác loại chế phẩm cụ thể nh khả cố định nitơ môi tr ờng chứa 10g đờng (đối với Azotobacter) khả tạo nốt sần chủ vi khuẩn nốt sần 4.3 Ph ơng pháp sử dụng chế phẩm VSVCĐN Có nhiều cách bón chế phẩm VSVCĐN khác nhau, dựa vào loại trồng khác cho hiệu cao + Đối với chế phẩm VSVCĐN tự thờng đợc hồ vào hạt rễ non, hay bón trực tiếp vào đất Nhng nhìn chung bón sớm tốt + Đối với chế phẩm VSVCĐN cộng sinh thờng đợc trộn vào hạt giống tr tới phủ sớm không muộn 20 ngày sau mọc ớc gieo hạt 4.3.1 Bón chế phẩm VSVCĐN vào đất Theo phơng pháp có nhiều cách bón chế phẩm VSVCĐN : + Có thể trộn chế phẩm với đất nhỏ tơi, sau đem rắc vào luống trớc reo hạt ruộng cạn; rắc mặt ruộng ruộng nớc + Có thể đem chế phẩm ủ trộn với phân chuồng hoai, sau bón vào luống gieo hạt (nếu ruộng cạn); rắc mặt ruộng (nếu lµ rng níc) + Ngêi ta cã thĨ trén chÕ phẩm VSV với đấ t với phân chuồng hoai, sau đem bón thúc sớm cho (càng bón sớm tốt) Phơng pháp nhằm tăng số l ợng vi sinh vật hữu ích vào đất 4.3.2 Phơng pháp phun chế phẩm VSVCĐN lên vào đất Theo phơng pháp này, đà nẩy mầm, dùng chế phẩm hoà vào n ớc t ới trực tiếp vào hay vào đất (ng ời ta thờng gọi phơng pháp t ới phủ sớm) Có nhiều tên gọi chế phẩm VSVCĐN khác nhau: Nitragin; Riđafo; Azotobacterin; Flavobacterin; Azogin; Enterobacterin Rhizobin; Rizolu; 4.4 HiƯu qu¶ chế phẩm VSVCĐN 4.4.1 Phân vi khuẩn nốt sần Cố định nitơ cộng sinh vi khuẩn nốt sần đậu hàng năm cung cấp thêm cho đất trồng 40 552 kgN/ha Kết nghiên cứu Viện trồng nhiệt đới Cộng hoà liên bang Nga cho thấy : năm trồng đậu đỗ làm giàu cho đất 300 - 600 kg N/ha; cho 13-15 mùn; cải thiện trình khoáng hoá đất đẩy từ keo đất 60 - 80 kg P2O5/ha; 80 - 120 kg K2O/ha Bãn chế phẩm VSVCĐN làm giàu cho đất 50 - 120 kg N/ha/năm Có thể thay đợc 20 60 kg đạm Urê/ha, giảm tỷ lệ sâu bệnh từ 25 đến 50% so với không bón phân VSV Trong 20 năm qua công 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% tỉnh phía Bắc miền Trung 22% tỉnh miền Nam Các kết nghiên cứu cho thấy sử dụng phân vi khuẩn nốt sần kết hợp với lợng đạm khoáng t ơng đơng 30 - 40 kgN/ha mang lại hiệu kinh tế cao, suất lạc trờng hợp đạt t ơng đ ¬ng nh bãn 60 vµ 90 kgN/ha HiƯu lùc phân vi khuẩn nốt sần thể đặc biệt rõ nét vùng đất nghèo dinh dỡng vùng đất trồng đậu Lợi nhuận phân vi khuẩn nốt sần đ ợc xác định đạt 442.000VNĐ/ha với tỷ lệ lÃi suất/1đồng chi phí đạt 9,8 lần (Ngô Thế Dân Ctv., 2001) Bảng 5: Khả cố định nitơ số đậu đồng ruộng(*) Cây đậu L ợng đạm cố định (kg/N/ha/năm) Lạc Arachis hypogea 72-124 Đậu lông Calopogonium mucunoides 370-450 Đậu ngựa Vicia faba 45-552 Đậu săng Cajanus cajan 168-280 Đậu Cowpea Vigna unguiculata 73-354 Đậu giá (đậu xanh) Vigna mungo 63-342 Đậu nành Glycine max 60-168 Chick pea Cicer arrietinum 103 Lentil Lens esculenta 88-114 Đậu Hà Lan Pisum sativun 52-77 §Ëu h Phaseolus vulgaris 40-70 (*) Nguồn: FAO,1984 Bảng 5a: Hiệu lực phân vi khuẩn nốt sần số vùng trồng lạc miền Bắc(*) Năng suất lạc vỏ (tạ/ha) Điều kiện thí nghiệm Loại đất Đối chứng Hiệu lực phân VKNS (tạ/ha) Phân VKNS So với đối chứng (%) Bạc màu P60, K60, N20-30, tÊn p.chuång 19,72 22,72 3,0 115,2 Phï sa s«ng Hång P60, K60, N30, tÊn p chuång 23,1 26,31 3,21 113,8 P60, K60, N20-30, tÊn p chuồng 15,76 18,53 3,76 117,5 Đất đồi Feralit (*) Nguồn: Ngô Thế Dân Ctv., 2000 Bảng 5b: Hiệu lực phân vi khuẩn nốt sần số vùng trồng lạc miền Nam(*) Năng suất lạc vỏ (tạ/ha) Đối chứng Phân VKNS Hiệu lực phân VKNS (tạ/ha) So víi ®èi chøng (%) P60, K60, N30, tÊn phân chuồng, vôi 15,6 17,8 2,2 114 Luân canh lúa - lạc P60, K60, N30, phân chuồng, vôi 5,0 6,6 1,6 131 Luân canh lúa - lạc P60, K60, N30, phân chuồng, vôi 6,1 6,5 0,4 106 Luân canh rau - l¹c 100 kg SA, 70kg KCl, 150 kg tro dừa 14,1 16,95 2,85 120 Luân canh rau - lạc P60, K40, N20, 500kg v«i 14,7 16,3 1,7 111 HƯ thống đất canh tác Đât Điều kiện thí nghiệm Luân canh rau - lạc 40kg Ure, 300kg lân, 400kg vôi, phân chuồng Luân canh lúa (rau) - lạc P60,K40, N30, phân chuồng, 100kg vôi 138 22,0 24,6 2,6 112 (*) Nguồn: Ngô Thế Dân Ctv., 2000 Bảng 6: So sánh hiệu lực phân vi khuẩn nốt sần với liều l ợng đạm khoáng khác nhau(*) Công thức bón Tổng số (quả/cây) Số (quả/cây) Năng suất (tạ/ha) 15,5 16,9 16,9 18,2 7,0 7,5 7,2 6,9 18,61 20,50 18,50 19,11 NÒn + 30N NÒn + 30N + VKNS NÒn + 60N NÒn + 90N NÒn: P60 + K60 + tÊn phân chuồng + 400kg vôi (*) Nguồn: Ngô Thế Dân Ctv., 2000) Đối với đậu tơng đậu khác phân vi khuẩn nốt sần có tác dụng tơng tự Kết khảo nghiệm phân vi khuẩn nốt sần Thuận Thành - Bắc Ninh năm 2000 cho thấy suất hạt đậu tơng bình quân công thức đối chứng (không bón phân hữu vi sinh) 52,15 kg/1 sào, công thức bón phân hữu vi sinh đạt 58,42 kg/sào, tăng 6,26 kg, t ơng đ ơng với 12% Trong 20 hộ đ ợc thử nghiệm, có hộ cho suất tăng từ đến 10%, hộ cho suất tăng 25% 14 hộ cho suất tăng từ 10 đến 15% LÃi suất sử dụng chế phẩm vi khuẩn nốt sần đậu xanh đạt 4,0-11,0đ/1đ chi phí vụ xuân 1,4-3,3đ/1đ chi phí vụ hè Bảng 7: Hiệu kinh tế phân VKNS đậu xanh(*) Vụ xuân Loại đất Vụ hè Hiệu VKNS LÃi suất/đồng chế phẩm Hiệu VKNS LÃi suất/đồng chÕ phÈm h 435 000 9,7 100 000 2,2 P s (3 vô) m 180 000 4,0 70 000 1,6 B hb (3 vô) 495 000 11,0 150 000 3,3 C biØn (3 vô) 185 000 4,1 65 000 1,4 BQ (14 vô) 325 000 7,2 95 000 2,1 P s (5 vụ) (*) Nguồn: Đề tài cấp nhà n ớc KC 08-01 Vi sinh vật cố định nitơ cộng sinh đ ợc sử dụng cho trồng lâm nghiệp Kết nghiên cứu khả sử dụng Frankia cho lâm nghiệp Việt Nam thời gian gần cho thấy: phi lao đ ợc nhiễm chế phẩm đà tăng chiều cao từ 6,23 - 20,66%; tăng trọng l ợng t 20,19 - 76,24% trọng l ợng khô 22,29 - 81,59% (bảng 8) Bảng 8: ảnh h ởng Frankia đến sinh tr ëng ph¸t triĨn cđa phi lao(**) Tû lƯ céng sinh (%) Cao (cm) ĐC Fr Loại chế phẩm Trọng l ợng (g/cây) T Khô 87,45 a 15,70 a 5,16 a 68,4 105,52 d 27,67 c 9,37 c Fr 55,2 93,90 b 18,98 ab 6,83 abc Fr 63,7 98,25 c 25,68 bc 8,46 bc Fr 61,5 95,79 bc 23,10 abc 7,66 abc Fr 50,1 92,90 b 18,87 ab 6,31 ab Trªn cïng cột giá trị theo sau chữ khác biệt có ý nghĩa mức 95% (**) Nguồn: Đề tài KHCN.02.06 4.4.2 Phân vi sinh vật cố định nitơ khác Phân bón vi sinh vật cố định nitơ hội sinh tự có tác dụng tốt đến sinh tr ởng, phát triển suất trồng Tại ấn Độ, sử dụng phân vi sinh vật cố định nitơ cho lúa, cao l ơng làm tăng suất trung bình 11,4%, 18,2% 6,8% đà mang lại lợi nhuận 1015 rupi, 1149 rupi 343 rupi/ha Tại Liên bang Nga, bón chế phẩm VSVCĐN suất nông sản tăng: khoai tây 12,8 tạ/ha; cà chua 28,0 tạ/ha; ngô hạt 22,4 tạ/ha bắp cải 75,2 tạ/ha Việt Nam thử nghiệm sử dụng phân vi sinh vật cố định nitơ héi sinh (Azogin) ë 15 tØnh miỊn B¾c, miỊn Trung miền Nam diện tích hàng chục ngàn hecta cho thấy: điều kiện sản xuất, ruộng lúa đ ợc bón phân VSVCĐN tốt so với đối chứng, biểu hiện: phát triển tốt hơn; tỷ lệ nhánh hữu hiệu, số bông/khóm nhiều đối chứng Năng suất hạt tăng so với đối chứng - 12%, nhiều nơi đạt 15 - 20% Những ruộng bón phân VSVCĐN giảm bớt 1kg đạm urê cho sào suất tăng so với đối chứng Đối với rau (xà lách, rau diếp, khoai tây ), bón phân VSVCĐN làm tăng sản lợng thu hoạch 20 - 30% Việc bón phân VSVCĐN làm tăng khả chống chịu giảm lợng nitrat tồn d rau HiƯu qu¶ kinh tÕ sư dơng phân VSVCĐN rõ rệt Nếu đầu t đồng cho viƯc sư dơng ph©n vi sinh cho c©y lóa, lÃi suất thu từ 16,2 đến 19,1 đồng Bảng 9: Hiệu sử dụng phân vi sinh vật số trồng(*) Năng suất (tạ/ha) tăng so víi ®èi chøng (%) NỊn (NPK: 90.90.60 + 8t P/c) 51,60 _ 80% + phân VKCĐN 53,73 4,0 Nền + phân VKCĐN 57,86 12,0 Nền (NPK: 90.90.60 + 8t P/c) 37,76 _ 80% + phân VKCĐN 39,86 6,0 Nền + phân VKCĐN 44,59 18,0 Nền (NPK:180.120.90 + 8t P/c) 41,45 _ 80% + phân VKCĐN 41,73 1,0 Nền + phân VKCĐN 46,85 13,0 Nền (NPK:180.120.90 + 8t P/c) 36,98 _ 80% + phân VKCĐN 37,42 1,0 Nền + phân VKCĐN 39,88 8,0 Nền (NPK:120.90.60) 142,90 _ 80% + phân VKCĐN 155,34 9,0 Nền + phân VKCĐN 178,21 25,0 Đất trồng Lúa đất phù sa sông Hồng Lúa đất bạc màu Hà Bắc Ngô đất phù sa sông Hồng Ngô đất bạc màu Hà Bắc Chè đất đỏ vàng Thái Nguyên Công thức bón phân (*) Nguồn: Đề tài KHCN.02.06 Bón phân vi sinh vật cố định nitơ cho trồng thay phần phân đạm khoáng Số liệu nghiên cứu đề tài khoa học cấp Nhà nớc KC.08.01 giai đoạn 1991-1995 KHCN.02.06 giai đoạn 1996-2000 cho biết lợng phân đạm khoáng tiết kiệm đợc nh sau: - Đất phù sa sông Hồng: vụ xuân 14,26 kgN/ha; vụ hè 10,80kgN/ha - Đất phù sa sông MÃ: vụ xuân 15,28 kgN/ha; vụ hè 12,12kgN/ha - Đất bạc màu: vụ xuân 22,40 kgN/ha; vụ hè 16,60 kgN/ - Đất cát ven biển: vụ xuân 17,46 kgN/ha; vụ hè 17,06 kgN/ha Bảng 10: Tác dụng phân vi sinh việc chống chịu bƯnh ë khoai t©y(*) BƯnh hÐo xanh VK (%) BƯnh thèi ®en VK (%) BƯnh lë cỉ rƠ nÊm (%) Năng suất (tấn/ha) Nền 10 12 18,00 Nền + 10%N 10 14 18,70 NÒn + Klebsiella 18,90 NÒn + Myzorin 19,35 C«ng thøc NỊn + Pseudomonas 19,98 NỊn + Azotobacter 19,60 (*) Nguồn: Đề tài KC.08.01 Ngoài tác dụng nâng cao hiệu sử dụng góp phần tiết kiệm phần đáng kể phân bón vô cơ, thông qua hoạt chất sinh học chúng phân VSV có tác dụng điều hoà, kích thích trình sinh tổng hợp trồng, đồng thời nâng cao sức đề kháng trồng số sâu bệnh hại Kết nghiên cứu khoai tây cho thấy VSV có tác dụng làm giảm đáng kể tỷ lệ sâu bệnh Hình 6: Hiệu phân hữu vi sinh đa chức bón cho đậu t ơng đề tài khcn 02-06b 1999 tr ờng đại học nông nghiệp I vkcđn+vkpgl đối chứng vkpgl vkcđn+vkpgl vkcđn Hình 7: Phân hữu vi sinh đa chức hiệu loại phân bón cho lạc đề tài khcn 02-06b 1999 tr ờng đại học nông nghiệp I vkcđn+vkpgl đối chứng vkcđn vkpgl vkcđn+vkpgl B Phân vi sinh vật phân giải phosphat khó tan (Phân lân vi sinh) I Quá trình chuyển hoá phospho Các dạng phospho (lân) vòng tuần hoàn phospho Lân yếu tố quan trọng trồng Lân dễ tiêu đất th ờng không đáp ứng đ ợc nhu cầu trồng có suất cao Bón phân lân tăng c ờng độ hoà tan dạng lân khó tiêu biện pháp quan trọng sản xuất nông nghiệp Bón phân hữu cơ, vùi xác động vật vào đất mức độ định biện pháp tăng hàm l ợng lân cho đất 1.1 Lân hữu Lân hữu có thể động vật, thực vật, vi sinh vật th ờng gặp hợp chất chủ yếu nh phytin, phospholipit, axit nucleic Trong không bào ng ời ta thấy lân vô dạng octhophosphat làm nhiệm vụ đệm chất dự trữ Cây trồng, vi sinh vật trực tiếp đồng hoá lân hữu Muốn đồng hoá chúng phải đ ợc chuyển hoá thành dạng muối H3PO4 1.2 Lân vô Lân vô th ờng dạng khoáng nh apatit, phosphoric, phosphat sắt, phosphat nhôm Muốn trồng sử dụng đ ợc phải qua chế biến, để trở thành dạng dễ tan Cũng nh yếu tố khác, P luôn tuần hoàn chuyển hoá Nhờ vi sinh vật lân hữu đ ợc vô hoá biến thành muối axit phosphoric Các dạng lân phần đ ợc sử dụng, biến thành lân hữu cơ, phần bị cố định d ới dạng lân khó tan nh Ca3(PO2)2, FePO4, AlPO4 Những dạng khó tan môi tr ờng có pH thích hợp chuyển hoá thành dạng dễ tan Vi sinh vật giữ vai trò quan trọng trình 1.3 Vòng tuần hoàn phospho tự nhiên Cây xanh Động vật Ion PO -3 dung dịch đất Ion PO -3 bị hấp phụ Quá trình khoáng Hoà tan Quá trình cố định Phospho vô kh Cố định tạm thời Chất hữu t tế bào sinh vật Chất hữu mùn hoá Hình 8: Vòng tuần hoàn phospho tự nhiên Sự chuyển hoá lân vô 2.1 Thí nghiệm Từ năm 1900 đà có nhiều nhà khoa học nghiên cứu vấn ®Ị nµy J Stokelasa dïng ®Êt ®· tiƯt trïng bãn bột apatit cấy vi khuẩn Ông dùng Bacillus megatherium, Bac mycoides vµ Bacillus butyricus Sau cÊy vi khuÈn bón cho lúa mạch thấy có tăng suất Các chất dinh d ỡng khác dạng hoà tan Còn P dạng không tan nh phosphat bicanxi hay Ca3(PO4)2 ThÝ nghiƯm theo c«ng thøc: (1) Tiệt trùng chậu sau gieo hạt với 1% đất không tiệt trùng; (2) Tiệt trùng chậu gieo hạt công thức (1) đồng hoá P mạnh phát triển tốt Điều chứng tỏ có tác động vi sinh vật trình phân giải hợp chÊt l©n khã tan NhiỊu vi khn nh P seudomonas fluorescens, vi khn nitrat ho¸, mét sè vi khn hƯ rễ, nấm, xạ khuẩn có khả phân giải Ca3(PO4)2 bột apatit Ngoài trình lên men butyric, lên men lactic, trình lên men dấm, phân chuồng xúc tiến trình hoà tan Ca3(PO4)2 Vi khuẩn vùng rễ phân giải Ca3(PO4)2 mạnh hệ rễ lúa mì thờng có 30% vi khuẩn có khả phân giải Ca 3(PO4)2 lợng lân phân giải so với đối chứng tăng 6-18 lần 2.2 Vi sinh vật phân giải Vi khuẩn phân giải hợp chất lân vô khó tan thờng gặp giống: Pseudomonas, Alcaligenes, Achromobacter, Agrobacterium, Aerobacter, Brevibacterium, Micrococcus, Flavobacterium Bên cạnh vi khuẩn xạ khuẩn nấm có tác dụng trình hoà tan hợp chất lân khó tan: Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, Sclerotium 2.3 Cơ chế hoà tan phospho Đại đa số nghiên cứu cho phân giải Ca3(PO4)2 có liên quan mật thiết với sản sinh axit trình sống vi sinh vật Trong axit cacbonic quan trọng Chính H2CO3 làm cho Ca3(PO4)2 phân giải Quá trình phân giải theo phơng trình sau: Ca3(PO4)2 + 4H2CO3 + H2O Ca(PO4)2H2O + Ca(HCO3)2 Trong ®Êt, vi khuÈn nitrat hoá vi khuẩn chuyển hoá S có tác dụng quan trọng việc phân giải Ca3(PO4)2 Quá trình hoà tan hợp chất lân khó tan theo chế: Lân khó tan đợc tạm thời đồng hoá vi sinh vật, sau lân đợc giải phóng khỏi vi sinh vật dới dạng đồng hoá cho trồng Điều kiện ngoại cảnh + Độ pH: Nhìn chung pH ảnh hởng không nhiều đến vi sinh vật phân giải lân Tuy nhiên pH 7,8 - 7,9 ảnh hởng tốt đến phát triển hệ vi sinh vật phân giải lân + Độ ẩm: nơi ngập nớc, hàm lợng axit hữu cao (do ho ạt động vi sinh vật) làm tăng trình phân giải lân hữu khó tan + Hợp chất hữu cơ: Hàm lợng chất hữu mùn hoá không ảnh hởng đến trình phân giải lân Hợp chất hữu tơi làm tăng sinh trởng hệ vi sinh vật, dẫn đến tăng trình hoà tan hợp chất lân khó tan + HƯ rƠ: HƯ rƠ c©y trång kÝch thÝch sù sinh trởng phát triển vi sinh vật Do phân giải hợp chất lân khó tan đợc tăng c ờng Sự chuyển hoá lân hữu 4.1 Các dạng lân hữu th ờng gặp đất Trong đất dạng lân hữu thờng gặp là: Phytin, axit nucleic, nucleoprotein, phospholipit a) Phytin chÊt hä hµng Phytin lµ mi Ca vµ Mg cđa axit phytic Trong đất chất có họ hàng với phytin inositol, inositolmonophosphat, inositoltriphosphat Tất có nguồn gốc thực vật Phytin chất có họ hàng chiếm trung bình từ 40-80% phospho hữu đất b) Axit nucleic nucleoprotein Những axit nucleic nucleoprotein đất có nguồn gốc thực vật thùc vËt vµ nhÊt lµ vi sinh vËt Hµm l ợng chúng đất khoảng < 10% c) Phospholipit: Sự kết hợp lipit phosphat không nhiều ®Êt 4.2 Vi sinh vËt Gièng Bacillus: B megaterium, B subtilis, B malaberensis B megaterium có khả phân giải hợp chất lân vô mà có khả phân giải hợp chất lân hữu Ng ời ta dùng B megaterium làm phân vi sinh vật Ngoài giống Serratia, Proteus, Arthrobscter NÊm: Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Cunnighamella X¹ khuÈn: Streptomyces 4.3 Cơ chế phân giải Nhiều vi sinh vật đất có men dephosphorylaza phân giải phytin theo phản ứng sau: Nucleoprotit nuclein axit nucleic nucleotit H3PO4 Nucleoprotein Protein Axit nucleic Axit amin 4C5H10O5 C6H5O5 C5H5O5O C5H5O5O2 C4H5O5O NH3 4H3PO4 CO2 H2O H2S Chất khác II phân vi sinh vật phân giải phosphat khó tan (phân lân vi sinh) Định nghĩa Phân vi sinh vật phân giải phosphat khó tan s¶n phÈm cã chøa mét hay nhiỊu chđng vi sinh vật sống đạt tiêu chuẩn đà ban hành có khả chuyển hoá hợp chất phospho khó tan thành dễ tiêu cho trồng sử dụng, góp phần nâng cao suất chất l ợng nông phẩm Phân lân vi sinh vật không gây hại đến sức khoẻ ng ời, động thực vật không ảnh h ởng xấu đến môi tr ờng sinh thái Quy trình sản xuất 2.1 Phân lập tuyển chọn chủng vi sinh vật phân giải lân (VSVPGL) Ngời ta th ờng phân lập tuyển chọn chủng VSVPGL từ đất từ vùng rễ trồng loại đất hay chất giàu hữu theo phơng pháp nuôi cấy pha loÃng môi tr ờng đặc Pikovskaya Khi chủng vi sinh vật phân giải lân tạo vòng phân giải, tức vòng tròn suốt bao quanh khuẩn lạc Vòng phân giải đợc hình thành nhờ khả hoà tan hợp chất phospho không tan đợc bổ sung vào môi trờng nuôi cấy Căn vào đờng kính vòng phân giải, thời gian hình thành độ vòng phân giải ngời ta đánh giá định tính khả phân giải mạnh hay yếu các chủng vi sinh vật phân lập Để đánh giá xác mức độ phân giải hỵp chÊt phospho khã tan cđa vi sinh vËt, ngêi ta phải xác định định l ợng hoạt tính phân giải chúng cách phân tích hàm lợng lân dƠ tan m«i tr êng nu«i cÊy cã chøa loại phosphat không tan Tỷ lệ (%) hàm lợng lân tan lân tổng số môi tr ờng đợc gọi hiệu phân giải Thông th ờng để sản xuất phân lân vi sinh vật ngời ta cố gắng tuyển chọn chủng vi sinh vật có khả phân huỷ nhiều loại hợp chất phospho vô khác Chủng vi sinh vật có khả phân giải hợp chất phospho cao cha có ảnh hởng tốt đến trồng Vì hoạt tính phân giải lân, nhiều chủng vi sinh vật có hoạt tính sinh học khác gây ảnh hởng xấu đến sinh tr ởng, phát triển suất trồng Do sau đánh giá khả phân giải lân, chủng vi sinh vật dùng để sản xuất phân lân vi sinh cần đợc đánh giá ảnh h ởng đến đối t ợng trồng sử dơng ChØ sư dơng chđng vi sinh vËt võa cã hoạt tính phân giải lân cao vừa không gây ảnh hởng xấu đến trồng môi tr ờng sinh thái Ngoài tiêu quan trọng trên, phải đánh giá đặc tính sinh học nh chọn chủng VSVCĐN là: thời gian mọc; kích th ớc tế bào, khuẩn lạc; khả thích ứng pH; khả cạnh tranh 2.2 Nhân sinh khối, xử lý sinh khối, tạo sản phẩm Từ chủng giống vi sinh đợc lựa chọn (chủng gốc) ng ời ta tiến hành nhân sinh khối vi sinh vật, xử lý sinh khối vi sinh vật tạo sản phẩm phân lân vi sinh Các công đoạn sản xuất phân lân vi sinh đợc tiến hành t ơng tự nh quy trình sản xuất phân bón vi sinh vật cố định nitơ Thông thờng để sản xuất phân lân vi sinh tõ vi khn ng êi ta sư dơng ph ¬ng pháp lên men chìm nồi lên men sản xuất phân lân vi sinh từ nấm ngời ta sử dụng ph ơng pháp lên men xốp Sản phẩm tạo phơng pháp lên men xốp chế phẩm dạng sợi chế phẩm bào tử Chế phẩm lân vi sinh vật đ ợc sử dụng nh loại phân bón vi sinh vật đợc bổ sung vào phân hữu dới dạng chế phẩm vi sinh vật làm giàu phân ủ, qua nâng cao chất lợng phân ủ Tại Việt Nam, sản xuất phân lân vi sinh vật chất mang không khử trùng nhà sản xuất thờng sử dụng bột quặng photphorit bổ sung vào chất mang Việc làm tận dụng đợc nguồn quặng tự nhiên sẵn có địa ph ơng làm phân bón qua giảm chi phí trình sản xuất Tuy nhiên để phân bón có hiệu cần phải kiểm tra đánh giá khả phân giải quặng chủng vi sinh vật sử dụng khả tồn chúng chất mang đợc bổ sung quặng 2.3 Yêu cầu chất l ợng công tác kiểm tra chất l ợng Yêu cầu chất lợng phân lân vi sinh t ơng tự nh yêu cầu chất lợng phân vi sinh vật cố định nitơ, nghĩa phân lân vi sinh vật đợc coi cã chÊt l ỵng tèt cã chøa mét hay nhiều loài VSV có hoạt tính phân giải lân cao, có ảnh hởng tốt đến trồng với mật độ 108-109 VSV/g hay mililit phân bón loại phân bón chất mang khử trùng 106 VSV/gam hay mililit phân bón chất mang không khử trùng Để phân bón vi sinh vật có chất lợng cao cần tiến hành kiểm tra chất l ợng sản phẩm tạo sau công đoạn sản xuất tơng tự nh công tác kiểm tra chất lợng sản xuất phân vi sinh vật cố định nitơ Ph ơng pháp bón phân lân vi sinh Phân lân vi sinh thờng đ ợc bón trực tiếp vào đất, ngời ta dùng loại phân để trộn vào hạt Có nhiều cách bón khác nhau: + Có thể trộn chế phẩm với đất nhỏ tơi, sau đem rắc vào luống trớc gieo hạt (nếu ruộng cạn); rắc mặt ruộng (nếu ruộng nớc) + Có thể đem chế phẩm ủ trộn với phân chuồng hoai, sau bón vào luống gieo hạt (nếu ruộng cạn); rắc mặt ruộng (nếu ruộng n ớc) + Có thể trộn chế phẩm VSV với đất với phân chuồng hoai, sau đem bón thúc sớm cho (càng bón sớm tốt) Phơng pháp nhằm tăng số l ợng vi sinh vật hữu ích vào đất Hiệu phân lân vi sinh Hàm lợng lân hầu hết loại đất thấp, việc bón lân cho đất nhằm nâng cao suất trồng việc làm cần thiết Ngời ta biết khoảng 2/3 l ợng lân đ ợc bón bị đất hấp phụ trở thành dạng trồng không sử dụng đợc bị rửa trôi Phân vi sinh vật phân giải phosphat khó tan tác dụng nâng cao hiệu phân bón lân khoáng nhờ hoạt tính phân giải chuyển hoá chủng vi sinh vật mà có tác dụng tận dụng nguồn photphat địa phơng có hàm l ợng lân thấp, không đủ điều kiện sản xuất phân lân khoáng quy mô công nghiệp Nhiều công trình nghiên cứu châu Âu Mỹ nh n ớc châu cho thấy hiệu to lớn phân vi sinh vật phân giải lân Tại ấn Độ, vi sinh vật phân giải lân đợc đánh giá có tác dụng t ơng đơng với 50 kg P 2O5/ha Sư dơng vi sinh vËt ph©n giải lân quặng phosphat thay đợc 50% l ợng lân khoáng cần bón mà không ảnh hởng đến suất trồng Các kết nghiên c ứu Liên Xô, Canada cho kết tơng tự Sản phẩm Phosphobacterin PB 500 đà đ ợc sản xuất quy mô công nghiệp qc gia nµy HiƯn Trung Qc vµ Ên Độ hai quốc gia đẩy mạnh chơng trình phát triển ứng dụng công nghệ sản xuất phân lân vi sinh vật quy mô lớn với diện tích sử dụng hàng chục triệu Tại Việt Nam, công trình nghiên cứu gần cho biết gói chế phẩm vi sinh vật phân giải lân (50g) sử dụng cho cà phê vùng đất đỏ Bazan có tác dụng tơng đơng với 34,3 kg P 2O5/ha Bón phân lân vi sinh có tác dụng làm tăng số lợng VSVPGL đất, dẫn đến tăng cờng độ phân giải lân khó tan đất 23 - 35% Câ y trồng phát triển tốt hơn, thân mập hơn, to hơn, dầy hơn, tăng sức đề kháng sâu bệnh, tăng suất đậu tơng - 11%, lúa 4,7-15% so với đối chứng C Phân hữu sinh học I Khái niệm chung phân hữu sinh học (compost) Phân hữu sinh học loại sản phẩm phân bón đợc tạo thành thông qua trình lên men vi sinh vật hợp chất hữu có nguồn gốc khác (phế thải nông, lâm nghiệp, phế thải chăn nuôi, phế thải chế biến, phế thải đô thị, phế thải sinh hoạt ), hợp chất hữu phức tạp d ới tác động vi sinh vật hoạt chất sinh học đợc chuyển hoá thành mùn Nguyên liệu sản xuất phân hữu sinh học phế thải ngời, động vật, gia súc, gia cầm bao gồm: phÕ th¶i chÕ biÕn thủ h¶i, sóc s¶n, tån d trồng nông, lâm nghiệp (thân lá, rễ, cành cây), phế thải sinh hoạt, phế thải đô thị, phế thải chế biến nông, lâm sản than bùn Thông thờng tồn d ngũ cốc chứa 0,5% nitơ, 0,6% P 2O5 1,5% K2O Tồn t đậu chứa hàm lợng nitơ cao nhiều so với ngũ cố c Từ nguyên liệu hữu ngời nông dân từ xa xa đà biết ủ chế biến thành phân chuồng, phân rác bón cho đất trồng Trớc phân rác, phân chuồng nguồn phân bón đ ợc sử dụng cho loại hình canh tác nớc ta Theo Nguyễn Văn Bộ (1994) tiềm phân rác Việt Nam khoảng 61-62 triệu với lợng bón khoảng 8,7 tÊn/ha sÏ cung cÊp mét l ỵng dinh dìng t ơng đơng với 34,8kg nitơ, 21,8kg P2O5 26,1 kg K2O /ha/năm Phân chuồng, phân rác loại phân hữu sinh học đ ợc chế biến cách tận dụng vi sinh vật sẵn có nguyên liệu Với phơng pháp chế biến truyền thống để tạo đ ợc phân hữu đảm bảo độ hoai chín cần thiết, thời gian ủ kéo dài từ đến tháng ứng dụng công nghệ vi sinh vật chế biến phân hữu sinh học không rút ngắn thời gian ủ mà nâng cao giá trị dinh dỡng sản phẩm tạo II phân hữu sinh häc víi sù trỵ gióp cđa chÕ phÈm vi sinh vật Vi sinh vật trợ giúp trình chế biến phân ủ vi sinh vật lựa chọn có khả thúc đẩy nhanh trình chuyển hoá phế thải hữu thành phân bón Thông thờng loại vi sinh vật chuyển hoá xenlulo ligno xenlulo, loài Aspergillus niger, Trichoderma reesei, Aspergillus sp., Penicillium sp., Paeceilomyces sp., Trichurus spiralis, Chetomium sp., §Ĩ chế biến, phế thải hữu đợc cắt ngắn khoảng - 8cm làm ẩm đ a vào c¸c hè đ cã bỉ sung kg ure, kg lân supe (hoặc nung chảy) cho nguyên liƯu 750ml sinh khèi vi sinh vËt sau 10 ngµy nuôi cấy đợc hoà vào 30 lít n ớc trộn với khối nguyên liệu Độ ẩm cuối khối nguyên liệu đợc điều chỉnh n ớc để đạt 60% Để đảm bảo oxy cho vi sinh vật hoạt động trình chế biến đợc nhanh chóng nên đảo trộn khối ủ 20 ngày lần Thời gian chế biến kéo dài khoảng đến tháng tuỳ thành phần loại nguyên liệu III phân hữu sinh học có bổ sung vi sinh vật trợ lực làm giàu dinh d ỡng (phân hữu vi sinh vật) Phân hữu sinh học dạng đợc chế biến t ơng tự nh nh mơc 2, sau ®ã nhiƯt ®é khèi đ ỉn ®Þnh ë møc 30oC ngêi ta bỉ sung vi sinh vật có ích c vào khối ủ Đó vi khuẩn cố định nitơ tự (Azotobacter), vi khuẩn nấm sợi phân giải photphat khó tan (Bacillus polymixa, Pseudomonas striata, Apergillus awamori ) Ngoµi cã thĨ bỉ sung 1% quặng phosphat vào khối ủ với sinh khối vi sinh vật Sản phẩm phân hữu sinh học loại hàm l ợng mùn tổng số mà có hàm l ợng nitơ tổng số cao loại phân hữu chế biến ph ơng pháp truyền thống 40-45% Hiệu phân bón dạng đà đ ợc tổng kết số quốc gia châu Kỹ thuật chế biến phân ủ từ phế thải hữu đ ợc trình bày kỹ phần công nghệ vi sinh vật xử lý ô nhiễm môi tr ờng Bảng 11: Hiệu phân hữu sinh học lúa số quốc gia châu Tên quốc gia Trung Quốc Triều Tiên Thái Lan ấn Độ Tỷ lệ% tăng suất 25,2-32,6 8-12 2,5-29,5 9,9 Xu phát triển CNVSV tạo loại chế phẩm có nhiều công dụng, thuận lợi cho ngời sử dụng Việt Nam nói riêng nhiều nớc giới nói chung đà 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 môi trờng để cung cấp dinh d ỡng cho trồng, sả n xuất loại chế phẩm VSV vừa có hai tác dụng trên, có khả tiêu diệt sâu bệnh côn trùng có hại Những loại chế phẩm nh đ ợc gọi chế phẩm VSV hay phân VSV đa chức D Chế phẩm vi sinh vật cải tạo đất Đất có tính đệm lọc có vai trò quan trọng việc ngăn chặn phân tán chất ô nhiễm Tuy nhiên với phát triển công nghiệp hoá học ngành công nghiệp nh: khai khoáng, chế tạo máy, công nghiệp sơn phát tán chất ô nhiễm đà vợt khả tự cân đất gây nên tợng tích tụ làm ảnh h ởng xấu đến hệ sinh thái Trong số chất gây ô nhiễm đất trồng ngời ta quan tâm nhiều đế n kim loại nặng, thuốc hoá học bảo vệ thực vật hữu Tái sinh đất ô nhiễm phơng pháp sinh học không giải mặt môi trờng mà có tác dụng nâng cao suất chất lợng trồng Chúng ta biết, acid hữu hoà tan làm linh động hợp chất kim loại nặng không tan Trong tự nhiên số vi sinh vật vùng rễ trồng có khả sản sinh acid hữu tạo phức với kim loại nặng kim loại độc hại với trồng (nhôm, sắt ), số khác có khả phân huỷ hợp chất hoá học nguồn gốc hữu Công nghệ vi sinh vật cải tạo đất bị ô nhiễm sử dụng loại vi sinh vật có khả phân giải chuyển hoá chất gây ô nhiễm đất qua tạo lại cho đất sức sống Ngoài ra, vi sinh vật sử dụng có khả phân huỷ phế thải hữu cung cấp chất dinh d ỡng cho trồng, đồng thời giúp chống lại tác nhân gây bệnh nguồn gốc từ đất, tạo chất kích thích sinh trởng thực vật làm ổn định cấu trúc đất vùng rễ trồng Các vi sinh vật thờng dùng cải tạo đất thoái hoá, đất có vấn đề ô nhiễm kể đến nấm rễ nội cộng sinh (VAM-Vascular Abuscular Mycorhiza) vi khuẩn Pseudomonas Sản phẩm Agrobacter sản xuất Đức từ loại vi sinh vật đà đợc nghiên cứu thử nghiệm sử dụng nhiều nơi giới Kết cho thấy khôi phục vùng đất phèn mặn, vùng đất bị ô nhiễm kim loại nặng hay vùng cát bị sa mạc hoá chế phẩm vi sinh Nghiên cứu sản xuất ứng dụng chế phẩm vi sinh vật để tái sinh, phục hồi đất có vấn đề nâng cao độ phì đất đợc đẩy mạnh nhiều n ớc giới, tr ong ®ã cã ViƯt Nam ... PGS.TS Nguyễn Xuân Thành Lĩnh vực Công nghệ vi sinh vật rộng đa dạng, đề cập đợc phần công nghệ vi sinh vật thâm canh trồng, bảo vệ thực vật xử lý ô nhiễm môi trờng Trong trình biên soạn chắn không... vËt sản xuất nông nghiệp - Chế phẩm vi sinh vật không gây hại đến sức khỏe ngời, vật nuôi trồng Không gây ô nhiễm môi trờng sinh th¸i - ChÕ phÈm vi sinh vËt cã t¸c dụng cân hệ vi sinh vật môi. .. di truyền sinh vật Công nghệ gen đợc coi mũi nhọn công nghệ sinh học, chìa khóa để giúp mở ứng dụng công nghệ vi sinh vật Nội dung yêu cầu môn học + Nắm đợc nguyên lý công nghệ vi sinh vật, chất