BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG CÔNG NGHỆ SINH HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Đề Tài: SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM GVHD : TS. NGUYỄN THỊ HAI SVTH : THÁI SƠN NAM LỚP : 07CSH MSSV : 207111032 HỒ CHÍ MINH, THÁNG 07 NĂM 2010 1. Đầu đề khóa luận tốt nghiệp: Sản xuất phân vi sinh cố định đạm 2. Nhiệm vụ: Tổ ng quan về sản xuất và sử dụng phân vi sinh cố định đạm 3. Ngày giao khóa luận tốt nghiệ p: 01/05/2010 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 10/07/2010 5. Họ tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn TS. NGUYỄN THỊ HAI Tổng quan tài liệu Nội dung và yêu cầu khóa luận tốt nghiệp đã thông qua bộ môn. Ngày 10 tháng 07năm 2010 Chủ nhiệm bộ môn Người hướng dẫn Bộ giáo dục và đào tạo Đ HKTCN Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc Khoa: Môi trườ ng và công nghệ sinh học Bộ môn: Công nghệ sinh học NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: THÁI SƠN NAM MSSV: 207111028 Ngành : Công nghệ sinh học Lớp: 07CSH 01 PHẦN DÀNH CHO KHOA, BỘ MÔN Người duyệt:………………………… Đơn vị ……………………………… Ngày bảo vệ………………………… Điểm tổng kết………………………… Nơi lưu trữ khóa luận tốt nghiệp……… ………………………………………………. ………………………………… ………… LỜI CẢM ƠN Nam xin chân thành cảm ơn đến gia đình, thầy cô và bạn bè trong 3 năm học vừa qua đã giúp đỡ, dìu dắt em tới ngày hôm nay. Đặc biệt, con xin chân thành cô Hai đã không ngừng dìu dắt nâng đỡ con trong suốt quá trình học cho đến ngày hôm nay. Con sẽ nhớ mãi đến cô, từ khi thực tập và làm bài tốt nghiệp cô không ngừng giảng giải, sửa chửa để hoàn thiện hoàn thiện bài báo cáo thực tập cũng như bài tốt nghiệp. Con xin chân thành cám ơn cô! Thái Sơn Nam. MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN Phần mở đầu Trang CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH TIÊU THỤ PHÂN BÓN TRONG NÔNG NGHIỆP 1.1 Tình hình tiêu thụ phân bón trên thế giới 02 1.2 Tình hình tiêu thụ phân bón ở Việt Nam 06 CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG TIÊU CỰC CỦA PHÂN BÓN HÓA HỌC ĐẾN MÔI TRƯỜNG SINH THÁI 2.1 Sự tích lũy NO 3 - và NH 4 + trong cơ thể người và động vật 10 2.2 Sự tích lũy NO 3 - , NH 4 + trong nước mặt và nước ngầm 12 2.3 Sự tích lũy NH 3 - và NH 4 + trong môi trường đất 13 2.4 nh hưởng của phân bón đối với môi trường sinh thái 14 CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG VI SINH VẬT CỐ ĐỊNH ĐẠM ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VI SINH. 3.1 Giới thiệu 16 3.2 Lòch sử phát hiện 17 3.3 Thành phần các vi sinh vật cố đònh đạm 18 3.3.1 Vi khuẩn cộng sinh Rhizobium 18 3.3.2 Vi khuẩn tự do: Azotobacter, Azospirillum 20 3.3.2.1 Vi khuẩn tự do azotobacter 20 3.3.2.2 Vi khuẩn tự do azospirillum 21 CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP PHÂN LẬP, GIỮ GIỐNG VÀ NHÂN SINH KHỐI 4.1 Phân lập 24 4.1.1 Phân lập sơ bộ 24 4.1.1.1 Vi khuẩn cộng sinh Rhizobium 24 4.1.1.2 Vi khuẩn Azotobacter 25 4.1.1.3 Vi khuẩn azospirillum 26 4.1.2 Phân lập thuần khiết 27 4.1.2.1 Vi khuẩn Rhizobium 27 4.1.2.2 Vi khuẩn Azotobacter 28 4.1.2.3 Vi khuẩn Azospirillum 28 4.2 Phương pháp giữ giống 28 4.2.1 Vi khuẩn Rhizobium 28 4.2.2 Vi khuẩn Azotobacter 29 4.2.3 Vi khuẩn Azospirillum 30 4.3 Cơ chế cố đònh Nitơ 31 4.3.1 Cơ chế cố đònh Nitơ phân tử 31 4.3.2 Quá trình khử 32 4.4 Phân loại phân vi sinh cố đònh đạm 33 4.5 Nhân sinh khối 35 4.6 Quy trình sản xuất 37 4.7 Các loại phân bón vi sinh cố đònh đạm 38 4.7.1 Sản xuất nitragin từ vi khuẩn nốt sần rhizobium 38 4.7.2 Phân vi sinh của Azotobacter 39 4.7.3 Phân vi sinh azospirillum 40 CHƯƠNG 5 :HIỆU QUẢ SỬ DỤNG CỦA PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM 5.1 Tình hình nước ngoài 42 5.2 Tình hình trong nước 43 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Kết luận 46 6.2 Kiến nghò 46 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP: SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM GVHD : Nguyễn Thò Hai SVTH : Thái Sơn Nam Trang 1 PHẦN MỞ ĐẦU Trong nền kinh tế nước ta hiện nay, nông nghiệp chiếm một vò trí quan trọng. Một biện pháp hàng đầu để đẩy mạnh sản xuất nông nghiệp là sử dụng phân bón. Với tốc độ tăng dân số hiện nay bình quân diện tích đất canh tác trên đầu người là quá thấp. Nhưng con số đó lại ngày càng thấp hơn ở các nước đang phát triển do tốc độ tăng dân số và diện tích đất trồng trọt bò thu hẹp trong quá trình công nghiệp hóa và đô thò hóa. Để đảm bảo lương thực, thực phẩm tiêu dùng trong nước và xuất khẩu, hướng thâm canh sản xuất nông nghiệp là tất yếu. Theo thống kê, nhân dân các vùng thâm canh phải đầu tư phân bón 30-50% tổng chi phí trồng trọt vào phân bón khiến nhu cầu sử dụng phân bón ngày càng cao. Tuy nhiên, sử dụng phân bón hóa học quá mức và không hợp lý đã dẫn đến những ảnh hưởng xấu đến tính chất đất, phẩm chất nông nghiệp cũng như môi trường, do đó ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người và động vật. Vì vậy việc nghiên cứu ứng dụng các loài vi khuẩn có khả năng cố đònh đạm cung cấp nguồn đạm dinh dưỡng cho cây trồng là rất cần thiết. Đó cũng chính là lý do để thực hiện đề tài: “Sản xuất phân vi sinh cố đònh đạm”. KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP: SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM GVHD : Nguyễn Thò Hai SVTH : Thái Sơn Nam Trang 2 CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH TIÊU THỤ PHÂN BÓN TRONG SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP Theo Võ Thò Loan năm 2008: Phân bón ngoài hiệu ứng trực tiếp là tăng năng suất cây trồng, nó còn có tác dụng rất lớn đến việc nền đất thâm canh mà lâu nay người sử dụng ít chú ý đến. Tuy nhiên, sử dụng phân bón hóa học quá mức và không hợp lý đã dẫn đến những ảnh hưởng xấu đến tính chất đất, phẩm chất nông nghiệp cũng như môi trường, do đó ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người và động vật. Trước thế kỷ XIX nông nghiệp thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng vốn là nền nông nghiệp hữu cơ. Châu Âu trước khi có phân hóa học, một ha không đủ cung cấp lương thực cho một người, điều này, khẳng đònh vai trò không thể thiếu của phân hóa học trong nền nông nghiệp hiện nay khi có sự bùng nổ về dân số Trong 4 chất dinh dưỡng cần thiết N, P, K, S cho cây trồng N (Nitơ) là chất dinh dưỡng số 1, là nguyên tố tham gia vào tất cả các protein đơn giản và phức tạp, là thành phần chủ yếu của chất nguyên sinh của tế bào thực vật. Nitơ cũng là thành phần các acid nucleic đóng vai trò hết sức là quan trọng trong trao đổi chất của cơ thể, cây trồng khi cung cấp không đủ Nitơ cho cây trồng thì cây trồng sinh trưởng và phát triển kém, lá có màu vàng có màu lục nhạt, năng suất mùa màng giảm 1.1 Tình hình tiêu thụ phân bón trên thế giới: Một trong những yếu tố quan trọng để nâng cao năng suất cây trồng là sử dụng phân bón. Để nuôi sống 7- 8 tỷ người trên thế giới trong những năm tới, số lượng lương thực phải được gia tăng và điều đó phụ thuộc vào phân bón. Chính vì vậy nhòp độ sản xuất và tiêu thụ phân bón hóa học của thế giới tăng không ngừng. Nhờ phân bón mà năng suất cây trồng có thể tăng từ 30- 50%, nhưng để KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP: SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM GVHD : Nguyễn Thò Hai SVTH : Thái Sơn Nam Trang 3 sản lượng tăng lên gấp đôi thì chi phí phân bón, thuốc trừ sâu và kỹ thuật tăng lên gấp 10 lần [32]. Theo FAO: toàn thế giơiù năm 1960 sử dụng 10 triệu tấn phân đạm, năm 1980 là 62,7 triệu tấn, đến năm 1990 là 150 triệu tấn. Về phân lân của những năm 1960, thế giới đã sử dụng 2,1 triệu tấn (P 2 O 5 ), đến năm 1990 là 40 triệu tấn. Như vậy, về tổng thể không thể phủ nhận vai trò của phân hóa học trong thực tế, đây là nhu cầu quan trọng nhằm tăng tính sản xuất của đất. Hiện nay trên thế giới việc sử dụng phân bón rất biến động, tuy nhiên, nơi sử dụng nhiều nhất là các nước Tây Âu và một số nước Châu Á. Còn ở Châu Phi, vùng Trung Đông và các nước Mỹ Latin nhìn chung lượng phân hóa học sử dụng còn thấp hơn nhiều mức bình quân trên thế giới. Bảng 1.1 Tình hình sử dụng phân hóa học của các nước: Quốc gia Lượng phân bón hóa học bình quân sử dụng cho 1 ha gieo trồng (kg/ha) Hà Lan Hàn Quốc Nhật Bản Trung Quốc Việt Nam 758 467 430 390 80-90 (Nguồn nông nghiệp và môi trường, Lê Văn Khoa, NXBNN) Qua bảng trên cho thấy trong khu vực Châu Á lượng phân bón sử dụng cho 1ha gieo trồng năm 2001 ở Hà Lan lớn nhất 758 kg/ha, Việt Nam chỉ bằng 30,8% lượng sử dụng ở Trung Quốc và 19,4% lượng sử dụng ở Nhật Bản. Năng suất lúa của Việt Nam bằng 53,9% của Trung Quốc, 48,1% của Nhật Bản. Theo kết quả nghiên cứu của Hiệp Hội Công Nghiệp Phân Bón thế Quốc Tế IFA: nhìn tổng thể xu hướng tiêu thụ phân bón giảm xuống từ đầu những năm 1990 đến 1992 giảm 9 triệu tấn, 1993 đến 1994 giảm gần 14 triệu tấn. Tuy KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP: SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM GVHD : Nguyễn Thò Hai SVTH : Thái Sơn Nam Trang 4 nhiên, ở các nước đang phát triển xu hướng sử dụng phân bón vẫn tăng lên. Năm 1993 đến 1994, các nước đang phát triển tiêu thụ phân bón tăng lên 55%, năm 1998 đến 1999 tăng lên 58%. Vì lẽ đó sản xuất phân đạm cũng tăng lên ở các nước phát triển, năm 1980 đến 1981 tăng 31%, năm 1992 đến 1993 tăng 45% [23]. Phân bón hóa học đặc biệt là phân đạm đã đóng góp vai trò quan trọng trong tăng năng suất cây trồng, phân bón đã tăng ở các nước công nghiệp phát triển: tại Mỹ ure tăng 11 lần, Pháp tăng 6- 8 lần, Liên Xô cũ tăng 11- 13 lần, … các nước đang phát triển ở Châu Phi tăng 2 lần, Châu Mỹ Latin tăng 2,5 lần, Châu Á tăng 3 lần. Bảng 1.2 Nhu cầu phân bón trên thế giới Đơn vò triệu tấn Dinh dưỡng Năm 1987 Năm 1995 Đạm (tính theo N) 7 91 Lân (tính theo P) 15 18 Kali (tính theo K) 22 26 (Nguồn Lê Văn Khoa, 2001) Vào những năm 1900, mức tiêu thụ phân đạm của thế giới là 2 triệu tấn, 50 năm sau lên tới 14 triệu tấn, năm 1978 là 100 triệu tấn, đến năm 1982 là 130 triệu tấn, năm 2000 khoảng 180 triệu tấn. Về phân lân những năm 1960 trên thế giới sử dụng 21 triệu tấn (P 2 O 5 ), đến 1990 là 40 triệu tấn [30]. Hiệp Hội Phân Bón Quốc Tế IFA cho biết trong giai đoạn 5 năm tới nhu cầu phân bón thế giới dự kiến sẽ đạt 171,9 triệu tấn trong năm 2010/ 2011, tăng 11,6 % so với 2005/ 2006, tương ứng mức bình quân 2,2%/năm trong đó K, phân lân và phân đạm dự kiến tăng lần lượt 3%, 2,6% và 1,8%. Trong giai đoạn 2006- 2010, dự báo của IFA về nhu cầu tiêu thụ của từng loại phân bón: KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP: SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM GVHD : Nguyễn Thò Hai SVTH : Thái Sơn Nam Trang 5 - Đối với phân ure: nhu cầu tiêu thụ toàn cầu sẽ tăng bình quân 3%/ năm và đạt 143,6 triệu tấn vào năm 2010. Sản lượng toàn cầu dự kiến sẽ tăng 40 triệu tấn vào năm 2010, đạt 180 triệu tấn. Riêng năm 2010 sản lượng phân ure của thế giới có khả năng tăng thêm 14 triệu tấn, chủ yếu nhờ sự gia tăng sản lượng của khu vực Tây Á và Trung Quốc. - Phân đạm và amoniac: năm 2010 sản lượng amoniac toàn cầu có thể đạt 202 triệu tấn, tăng 35 triệu tấn so với 167 triệu tấn năm 2006. Sản lượng amoniac của thế giới dự kiến tăng bình quân 7%/ năm trong giai đoạn 2006- 2009 và có thể tăng thêm 15 triệu tấn vào năm 2010. Khu vực Tây Á có thể chiếm 1/3 mức gia tăng sản lượng trong khoảng thời gian trên. Theo IFA, nhu cầu tiêu thụ phân đạm của thế giới trong giai đoạn 2006- 2010 dự kiến tăng bình quân 1,8%/năm, đạt 99,1 triệu tấn vào 2010. Nguồn cung ứng phân đạm toàn cầu có thể tăng bình quân 5,4%/năm, trong khi nhu cầu tiêu thụ chỉ tăng 2,1%. - Đối với phân lân: sản lượng phân lân của thế giới tăng bình quân khoảng 2%/năm từ 77 triệu tấn trong năm 2006 lên 195 triệu tấn trong năm 2010. Trong đó Trung quốc có khả năng chiếm 1/3 mức gia tăng này trong thời gian trên. Ngoài ra sản lượng phân lân của các nước và khu Tây Á, Châu Phi, Đông Á và Mỹ Latin dự kiến sẽ tăng lên khi tình hình sản xuất ở Mỹ không thuận lợi. - Đối với phân DAP: sản lượng DAP toàn cầu dự kiến tăng thêm 3,3 triệu tấn P 2 O 5 vào năm 2010, đạt 24,1 triệu tấn P 2 O 5 . Trung Quốc chiếm 40% mức gia tăng sản DAP kể trên. - Đối với phân MOP: sản lượng phân Kali (MOP) toàn cầu 2010 dự báo sẽ đạt 71,3 triệu tấn, tăng mạnh so với 64,3 triệu tấn năm 2005. IFA dự đón sản lượng phân Kali (K 2 O) của thế giới có thể đạt 41,4 triệu tấn vào năm 2010, tăng so với mức 37,5 triệu tấn trong năm 2006, trong khi nhu cầu tiêu thụ loại phân [...]... phân vi sinh cố đònh đạm có tác dụng cân bằng hệ vi sinh vật trong môi trường sinh thái Chế phẩm phân vi sinh cố đònh đạm không làm chai đất, mà làm tăng độ phì nhiêu cho đất GVHD SVTH : Nguyễn Thò Hai : Thái Sơn Nam Trang 16 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP: SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM Chế phẩm phân vi sinh cố đònh đạm đồng hóa chất dinh dưỡng cho cây trồng, tăng suất và chất lượng sản phẩm Chế phẩm phân vi. .. người, phân bón hóa học cũng gây nhiều nguy hại cho môi trường và sức khỏe con người Vi c những nước lợi dụng các vi sinh vật có khả năng cố đònh đạm để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng đang được chú trọng trên phạm vi thế giới GVHD SVTH : Nguyễn Thò Hai : Thái Sơn Nam Trang 15 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP: SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG VI SINH VẬT CỐ ĐỊNH ĐẠM ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VI SINH. .. NGHIỆP: SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM Tóm lại: theo sự tăng trưởng của nền nông nghiệp và công nghiệp hiện đại, mức độ sản xuất và sử dụng phân bón ngày càng tăng Vi c lạm dụng phân bón hóa học đặc biệt là phân đạm đã gây ô nhiễm đáng kể môi trường sống, ảnh hưởng tới sức khỏe của con người GVHD SVTH : Nguyễn Thò Hai : Thái Sơn Nam Trang 9 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP: SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM... lượng phân bón sử dụng trong nông nghiệp ngày càng tăng cả về số lượng và chủng loại Hàng năm ít nhất có 1.420 loại phân bón khác nhau được đưa ra thò trường Trong đó phân đơn, phân NPK khoảng 1.084 loại, phân hữu cơ-khoáng, phân vi sinh, phân trung -vi lượng và các loại phân khác GVHD SVTH : Nguyễn Thò Hai : Thái Sơn Nam Trang 7 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP: SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM Nhìn chung, mức sản. .. loại phân hóa học trong nông nghiệp theo xu hướng chung của thế giới…” 3.3 Thành phần các vi sinh vật cố đònh đạm: Vi sinh vật cố đònh đạm được chia làm 2 nhóm: Vi khuẩn cộng sinh: chủ yếu thuộc về vi khuẩn nốt sần Rhizobium Vi khuẩn tự do: Azotobacter, Azospirillum… 3.3.1 Vi khuẩn cộng sinh Rhizobium: v Đặc điểm: GVHD SVTH : Nguyễn Thò Hai : Thái Sơn Nam Trang 18 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP: SẢN XUẤT PHÂN VI. .. đạo vi c quản lý: sản xuất, kinh doanh và chất lượng phân bón vi sinh, trong đó đã nhấn mạnh:” Để tiến đến một nền nông nghiệp sạch, giữ cho đất màu mỡ cần sử dụng hợp lý các loại phân và thuốc trừ sâu hóa học dựa trên nguồn tài nguyên dồi giàu về than bùn và photphosrit ở nước ta cần khuyến khích sử dụng các nguyên liệu này làm chất nền và chất phụ gia để sản xuất phân bón vi sinh, chế phẩm vi sinh, ... và cố đònh đạm, đồng thời cung cấp các hợp chất Nitơ cho cây chủ Hiện nay, người ta sản xuất ra các phân vi sinh cố đònh đạm cho cây hòa thảo, đặc biệt là cây lúa mang tên Azogin và đã được chuyển khai cho các cây trồng khác nhau ở nhiều vùng sinh thái khác nhau có thể tăng năng suất cây trồng từ 5-15% GVHD SVTH : Nguyễn Thò Hai : Thái Sơn Nam Trang 17 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP: SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH... PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM Chế phẩm vi khuẩn nốt sần đã được sản xuất từ rất lâu trên thế giới Năm 1896 lần đầu tiên người Đức chế ra loại chế phẩm gọi là Nitrazin, ở Mỹ sản xuất ra chế phẩm Nitroculture, ở Anh sản xuất ra loại phân nitrobacterin Đến nay, hầu hết các nước đều sử dụng sản phẩm vi khuẩn nốt sần cho cây bộ đậu đặc biệt là cây đậu tương Vi t Nam, phân vi sinh cố đònh đạm cho cây bộ đậu đã được... thiệu: Phân vi sinh cố đònh đạm là sản phẩm chứa chủng vi sinh vật sống đã được tuyển chọn có mật độ đạt theo tiêu chuẩn hiện hành Thông qua các hoạt động của chúng sau quá trình bón vào đất tạo ra chất dinh dưỡng mà cây trồng sử dụng được (Nitơ) hay các hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng nông sản Phân vi sinh cố đònh đạm đảm bảo không gây ảnh hưởng xấu đến con người, hệ sinh. .. sống Trong đó, phân bón hóa học đã chiếm lónh chủ yếu trong các loại phân được sử dụng trong sản xuất nông nghiệp của hầu hết các nước trên thế giới Vi t Nam là một nước nông nghiệp trồng lúa nước nhưng so với thế giới thì đến năm 50 của thế kỷ này mới bắt đầu làm quen với phân bón hóa học Tuy GVHD SVTH : Nguyễn Thò Hai : Thái Sơn Nam Trang 6 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP: SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM vậy