Tài liệu ĐỀ TÀI " PHÂN BÓN VI SINH " pdf

ĐỀ TÀI

PHÂN BÓN VI SINH

Nguyễn Minh Hưng và cộng sự
Viện Thổ nhưỡng Nông hóa


MỤC LỤC
I.

Phân bón và sản xuất nông nghiệp
3
II.

Phân bón vi sinh vật
6


1. Khái niệm 6


2. Phân loại phân bón vi sinh vật 9
III.

Một số loại phân bón vi sinh vật chủ yếu và tác dụng của
chúng trong sản xuất nông, lâm nghiệp
11

1. Phân vi sinh vật cố định nitơ 11

2. Phân vi sinh vật phân giải photphat khó tan (phân lân vi sinh
vật)
19

3. Phân vi sinh vật hỗn hợp 22

4. Phân vi sinh vật chức năng 23

IV.

Một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu lực của phân vi sinh vật
26



1. Thuốc diệt nấm, trừ sâu 26



2. Các dinh dưỡng khoáng 27



3. Độ chua của đất (pH đất) 29



4. Nhiệt độ 29

5. Độ ẩm đất 29



6. Phèn, mặn 30



7. Vi khuẩn cạnh tranh 30

V.

Phương pháp sử dụng phân bón vi sinh vật
31



1. Chế phẩm vi sinh vật 31



2. Phân hữu cơ vi sinh vật 32

VI.

Yêu cầu chất lượng đối với phân bón vi sinh vật
33

VII.

Bảo quản phân bón vi sinh vật
34

VIII.

Quản lý Nhà nước về phân bón vi sinh vật



1. Khảo nghiệm phân bón 34



2. Danh mục phân bón 37



3. Sản xuất phân bón 38



4. Gia công phân bón 39



5. Kinh doanh phân bón 39

6. Xuất nhập khẩu phân bón 40

IX.

Sản xuất phân bón vi sinh vật ở Việt Nam
41



1. Các công ty mía đường 41



2. Các doanh nghiệp sản xuất khác 42



3. Các cơ sở nghiên cứu triển khai 45

X.

Xu hướng phát triển phân bón vi sinh trong sản xuất nông
nghiệp
45



Phụ lục: Danh mục phân bón vi sinh vật

47


I. PHÂN BÓN VÀ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP
Dân số thế giới đã tăng từ 3 tỷ người năm 1960 lên 5,3 tỷ người năm
1990 và dự kiến đạt 8,5 tỷ người vào năm 2050. Việc tăng dân số đồng
nghĩa với việc tăng áp lực khai thác lên tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt
là đất và nước. Trước đây để tăng sản lượng lương thực có thể nhờ vào
tăng diện tích đất canh tác và tăng năng suất cây trồng, song trong vòng
30 năm trở lại đây tỷ lệ tăng dân số và tăng diện tích đất canh tác không
còn tỷ lệ thuận nữa. Từ năm 1965 đến năm 1990 diện tích đất canh tác
chỉ tăng có 9,4%, trong khi mức tăng dân số lại đạt 68,5%, do vậy diện
tích đất canh tác bình quân đầu người đã giảm 35,1%, tương đương với
mức giảm 1,4%/năm.
Ở Việt Nam, diện tích đất canh tác bình quân đầu người trong vòng 65
năm qua đã giảm từ 2.548 m
2
xuống còn 732 m
2
/người, tương đương
với mức độ giảm 1,1%/năm. Như vậy trong nông nghiệp hiện nay, sản
lượng cây trồng sẽ được quyết định chủ yếu bằng yếu tố tăng năng suất
thông qua thâm canh và áp dụng các kỹ thuật mới trong công tác chọn
tạo giống, bảo vệ thực vật và chế biến, bảo quản sau thu hoạch, trong
đó vai trò của phân bón là cực kỳ quan trọng. Điều này cũng phù hợp
với kinh nghiệm lâu đời của ông cha ta là "Nhất nước, nhì phân, tam
cần, tứ giống". Phân bón góp phần làm tăng năng suất cây trồng thông
qua nhiều cơ chế tác động khác nhau, song quan trọng hơn cả là phân
bón cung cấp cho cây trồng những dinh dưỡng cần mà đất không đủ
khả năng cung cấp, duy trì độ phì nhiêu trong quá trình canh tác. Ngoài

ra, cùng với năng suất kinh tế, phân bón làm tăng lượng sinh khối cây
do đó tăng nguồn hữu cơ trả lại cho đất, góp phần ổn định độ phì của
đất.
Trong những năm gần đây, nông lâm nghiệp Việt Nam đã có những
bước phát triển vượt bậc. Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm
4,3%; sản xuất lương thực tăng 5,8%, cà phê tăng 20 lần, cao su 3,5 lần,
chè 1,8 lần, điều 104 lần Năng suất đa số cây trồng đều tăng khá,
trong đó lúa tăng 52%, cà phê tăng 10 lần (đứng hàng đầu thế giới), cao
su tăng 114%. Từ một nước nông nghiệp thường xuyên phải nhập khẩu
lương thực, đến năm 2000 Việt Nam đã trở thành nước xuất khẩu gạo
thứ 2 thế giới, trong đó phân bón nói riêng và các sản phẩm hóa học nói
chung có nhiều đóng góp tích cực. Không có phân bón hóa học thì
không thể có nền nông nghiệp thâm canh với năng suất cao. Số liệu
thống kê trong hai chục năm qua cho thấy mức tăng của sản lượng
lương thực hầu như tỷ lệ thuận với mức tăng của phân khoáng. Theo
Tổng Công ty Hóa chất Việt Nam, lượng phân khoáng sử dụng tại Việt
Nam tăng đều và liên tục trong suốt thời gian qua. Dự kiến đến năm
2010, tổng lượng phân bón hóa học (NPK) sử dụng trong cả nước
khoảng 2.601,5 ngàn tấn. Cho đến nay Việt Nam mới chỉ sản xuất đáp
ứng khoảng 20% nhu cầu về đạm và 80% nhu cầu về lân. Số phân bón
thiếu hụt hàng năm Nhà nước phải bỏ ra hàng tỷ USD để nhập khẩu.
Do sự thiếu cân đối trong việc bón các yếu tố dinh dưỡng cũng như các
yếu tố ngoại cảnh khác nên hiệu quả sử dựng phân bón hóa học không
cao, gây lãng phí và ảnh hưởng xấu đến môi trường. Số liệu thống kê
cho thấy, lượng sử dựng phân khoáng ở Việt Nam chưa cao so với một
số nước trên thế giới, song do bón phân khoáng không cân đối, thiếu
hợp lý và không đồng bộ, nên hiệu quả sử dụng phân bón thấp. Ở Việt
Nam, hiệu quả sử dụng phân bón đạt 35 - 45% đối với đạm và 50 - 60%
đối với lân và kali. Điều đó làm gia tăng sự mất cân đối về dinh dưỡng
đối với cây trồng, trong khi lượng hút các chất dinh dưỡng cùng với sản

phẩm thu hoạch vượt quá lượng dinh dưỡng bón vào. Kết quả là nguồn
dự trữ dinh dưỡng chứa trong đất ngày càng cạn kiệt. Việc tăng lượng
phân đạm bón lên gấp đôi từ năm 1985 - 1992 đã dẫn đến mất cân đối
khoảng 500.000 tấn K
2
O mà cây trồng hàng năm phải lấy đi từ đất,
ngoài ra khoảng 200.000 tấn K
2
O bị hoàn toàn lấy đi khỏi đất theo các
sản phẩm nông nghiệp xuất khẩu.
Bón phân không cân đối dẫn đến tình trạng vừa thừa vừa thiếu dinh
dưỡng đồng thời gây nên hiện tượng chai cứng, giảm độ phì, thay đổi
tính chất vật lý, hóa học và sinh học của đất trồng. Việt Nam thuộc
vùng nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều, hiện tượng xói mòn, rửa trôi do
thời tiết là điều không thể tránh khỏi. Để hình thành 1 cm mùn cho đất
cần có một thời gian hàng trăm năm nếu không có biện pháp canh tác,
bón phân và sử dụng phân bón hợp lý thì chỉ qua một vụ mưa lượng
mùn bị rửa trôi bằng cả thời gian chục năm hình thành và tích tụ. Do
không cân đối dinh dưỡng nên hiện tượng suy kiệt dinh dưỡng đất đã
và đang xảy ra ngày càng trầm trọng. Tại châu Phi từ năm 1945 đến
năm 1990 đã có 20,4 triệu ha bị thoái hóa nhẹ; 8,8 triệu ha bị thoái hóa
vừa; 6,6 triệu ha bị thoái hóa nặng và tương ứng ở châu Á là 4,6; 9,0; 1
triệu ha và ở Nam Mỹ là 24,5; 31,1; 12,6 triệu ha. Ở Việt Nam diện tích
đất trống, đồi núi trọc, đất "có vấn đề" về độ phì nhiêu và sức sản xuất
kém chiếm tới 50% diện tích đất toàn quốc.
Mặt khác, phải kể đến ảnh hưởng bất lợi của phân bón hóa học đến môi
trường sinh thái đó là nguy cơ gây ngộ độc nitrat, phú dưỡng nước và
tích lũy kim loại nặng trong nông sản.
Liều lượng phân đạm cao trong đất có thể làm tăng hàm lượng nitrat
trong nước uống, rau, nước quả và là nguyên nhân trực tiếp gây bệnh

xanh da, vì trong hệ thống tiêu hóa nitrat (NO
3
) bị khử thành nitrit
(NO
2
) biến hồng cầu (Haemoglobin) vận chuyển oxy trong máu thành
Methaemoglobin. Nitrat với liều lượng cao ảnh hưởng trực tiếp đến
hoạt động của tuyến giáp và gây ngộ độc có thể dẫn đến tử vong cho
người. Ngoài ra, nitrit khi ở trong cơ thể sẽ phản ứng với amin và tạo
thành nitroamin - một tác nhân gây ung thư.
Thông qua việc bón, phân đạm, lân và các yếu tố dinh dưỡng khác tích
lũy trong sông, ao, hồ, đập chứa gây nên hiện tượng phú dưỡng
nguồn nước. ở những nơi đó, rong rêu phát triển tranh chấp oxy với cá
và các động vật thủy sinh khác, gây tắc nghẽn dòng chảy. Khi chết đi,
chúng để lại một khối lượng sinh khối lớn, bị vi sinh vật phân hủy gây
mùi hôi thối khó chịu, ô nhiễm nguồn nước và không khí.
Ngoài ra, phân bón lân hóa học có chứa nhiều kim loại nặng đặc biệt là
Cadmium (Cd) khi được bón vào đất cây trồng sẽ sử dụng và gây nên
nguy cơ tích lũy kim loại nặng trong nông sản.
Thực tế sản xuất nông nghiệp trên thế giới và Việt Nam đã khẳng định,
phân bón trong giai đoạn vừa qua đã có nhiều đóng góp tích cực. Số
lượng, chất lượng và chủng loại phân bón ngày một tăng cao, góp phần
quan trọng trong việc bảo đảm an ninh lương thực. Song mặt khác, việc
sử dụng gia tăng phân bón hóa học trong sự mất cân đối nghiêm trọng
giữa các yếu tố dinh dưỡng đã gây ra nhiều ảnh hưởng xấu đến hiệu
quả sản xuất và môi trường sinh thái. Để phát triển nông nghiệp bền
vững, cần phải có chiến lược an toàn dinh dưỡng cho đất và cây trồng:
đó là bảo đảm cung cấp đủ liều lượng cần thiết các chất dinh dưỡng
thiết yếu đúng lúc cây cần, theo tỷ lệ cân đối giữa các chất trong phân
bón phù hợp với yêu cầu từng loại cây trên các vùng đất trồng dưới các

điều kiện thời tiết, khí hậu khác nhau: an toàn dinh dưỡng cho cây và
đất trồng cũng có nghĩa bảo đảm và phát triển hệ sinh thái đất. Đất
trồng không chỉ là tập hợp các nguyên tố hóa học, mà còn là một thế
giới sống – nơi trú ngụ và sinh sống của hàng triệu triệu sinh vật, nơi
từng giờ, từng phút diễn ra hàng loạt các phản ứng lý, hóa và sinh học.
Thông qua các phản ứng lý, hóa, sinh học và các hoạt động của sinh vật
sống, đất trồng mới có điều kiện để hồi phục và cân bằng thông qua các
quy luật của tự nhiên. Nếu phá vỡ các quy luật này, đất sẽ bị hủy hoại
và không phát huy được vai trò của nó. Bảo đảm an toàn dinh dưỡng
cho cây và đất trồng không chỉ nâng cao năng suất, chất lượng nông
sản, giảm chi phí sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế mà còn góp phần
bảo vệ môi sinh, môi trường thông qua việc tạo thế cân bằng trong tự
nhiên, giảm bớt hóa chất độc sử dụng trong phòng trừ sâu bệnh hại cây
trồng. Chiến lược an toàn dinh dưỡng cho cây và đất trồng là sử dựng
cân đối phân bón hóa học và phân bón sinh học cho cây trồng phù hợp
với nhu cầu dinh dưỡng và điều kiện đất đai, khí hậu trong đó phân bón
sinh học có vai trò vô cùng quan trọng. Phân bón sinh học không chỉ
cung cấp cho cây trồng các chất dinh dưỡng cần thiết mà còn góp phần
duy trì độ phì nhiêu của đất trong quá trình canh tác, do vậy có vai trò
rất quan trọng trong thâm canh. Phân bón sinh học là nhóm phân bón
có nguồn gốc từ các chất liệu sinh học bao gồm các loại phân vi sinh
vật, phân hữu cơ được chế biến thông qua quá trình lên men vi sinh vật
(compost).
II. PHÂN BÓN VI SINH VẬT
1- Khái niệm
Cùng với chất hữu cơ, vi sinh vật tồn tại trong đất, nước và vùng rễ cây
có ý nghĩa quan trọng trong các mối tương tác giữa cây trồng, đất và
phân bón. Hầu như mọi quá trình xảy ra trong đất đều có sự tham gia
trực tiếp hoặc gián tiếp của vi sinh vật (quá trình mùn hóa, khoáng hóa
hợp chất chất hữu cơ, quá trình phân giải hoặc cố định chất vô cơ ). Vì

vậy, vi sinh vật được coi là một yếu tố của hệ thống dinh dưỡng cây
trồng tổng hợp.
Tại nhiều quốc gia, phân bón vi sinh vật (VSV) được hiểu là các sản
phẩm chứa các VSV tồn tại dưới dạng tế bào đang sống hay gọi là tế
bào sinh dưỡng hoặc bào tử hay VSV dạng ngủ từ các chủng VSV có
ích có khả năng cố định đạm hoặc chuyển hóa lân khó tan thành lân dễ
tiêu tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp vào quá trình dinh dưỡng của cây
và đất trồng.
Phân bón VSV là các sản phẩm mang VSV nhiễm cho đất và cây trồng.
Theo Tiêu chuẩn Việt Nam năm 1996 (TCVN 6168-1996), phân bón
VSV được định nghĩa: "Phân vi sinh vật (phân vi sinh) là sản phẩm
chứa các vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn có mật độ phù hợp với
tiêu chuẩn ban hành, thông qua các hoạt động sống của chúng tạo nên
các chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể sử dụng được (N, P, K, S,
Fe ) hay các hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao năng suất và
(hoặc) chất lượng nông sản. Phân vi sinh vật phải bảo đảm không gây
ảnh hưởng xấu đến ngư, động, thực vật, môi trường sinh thái và chất
lượng nông sản".
Theo định nghĩa nêu trên, phân bón VSV được hiểu như sau:
- Phân bón VSV phải là sản phẩm chứa các VSV sống tồn tại dưới
dạng tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử.
- Vi sinh vật chứa trong phân bón VSV phải là các VSV đã được tuyển
chọn đánh giá có hoạt tính sinh học, có khả năng sinh trưởng, phát triển
và thích nghi với điều kiện môi trường sống mà ở đó chúng được sử
dụng.
Danh mục một số giống vi sinh vật đang được sử dụng trong sản xuất
phân bón VSV ở Việt Nam được cho trong bảng 1.
Bảng 1: Một số giống vi sinh vật sử dụng trong sản xuất phân bón VSV
ở Việt Nam
TT Giống VSV Hoạt tính sinh học chính

Số loài sử
dụng
trong sản
xuất
1 acetobacter Cố định nitơ tự do 2
2 achromobacter Phân giải hợp chất phosphor
khó tan
2
3 aerobacter Cố định nitơ tự do 2
4 agrobacterium Cố định nitơ tự do/kích thích
sinh trưởng thực vật

5 anthrobacter Kích thích sinh trưởng thực vật 2
6 aspergillus Phân giải hợp chất phosphor
khó tan
2
7 azospirillum Cố định nitơ hội sinh 2
8 azotobacter Cố định nitơ tự do 4
9 azotomonas Cố định nitơ tự do 2
10 Bacillus Cố định nitơ tự do 2
11 Bacillus Phân giải hợp chất phosphor
khó tan
4
12 Clostridium Cố định nitơ tự do 3
13 Chlorobium Cố định nitơ tự do
14 Frankia Cố định nitơ cộng sinh
15 Flavobaterium Kích thích sinh trưởng thực vật 2
16 Klebsiella Cố định nitơ tự do 2
17 Mthanobacterium

Cố định nitơ tự do 2
18 Pseudomonas Cố định nitơ 2
19 Pseudomonas Phân giải hợp chất phosphor
khó tan
4
20 Penicillium Phân giải hợp chất phosphor
khó tan
2
21 Rhizobium/
Bradyrhizobium
Cố định nitơ cộng sinh 300
22 Rhodospirillum Cố định nitơ 4
23 VaM Cải tạo đất, kích thích sinh
trưởng thực vật
6
24 Pisolithus Cố định nitơ 6
25 Serratia Phân giải hợp chất phosphor
khó tan
2
2. Phân loại phân bón vi sinh vật
Phân bón vi sinh vật được chia thành nhiều dạng khác nhau tùy theo
công nghệ sản xuất, tính năng tác dụng của vi sinh vật chứa trong phân
bón hoặc thành phần các chất tạo nên sản phẩm phân bón.
a) Phân loại theo công nghệ sản xuất phân bón:
Tùy theo công nghệ sản xuất, người ta có thể chia phân vi sinh vật
(VSV) thành hai loại như sau:
- Phân vi sinh vật trên nền chất mang khử trùng có mật độ vi sinh vật
hữu ích >10
9
vi sinh vật/g (ml) và mật độ vi sinh vật tạp nhiễm thấp

hơn 1/1000 so với vi sinh vật hữu ích. Phân bón dạng này được tạo
thành bằng cách tẩm nhiễm sinh khối vi sinh vật sống đã qua tuyển
chọn vào cơ chất đã được xử lý vô trùng bằng các phương pháp khác
nhau. Phân bón vi sinh vật trên nền chất chất mang đã khử trùng được
sử dụng dưới dạng nhiễm hạt, hồ rễ hoặc tưới phủ với liều lượng 1-1,5
kg (lit)/ha canh tác.
- Phân vi sinh vật trên nền chất mang không khử trùng được sản xuất
bằng cách tẩm nhiễm trực tiếp sinh khối vi sinh vật sống đã qua tuyển
chọn, vào cơ chất không cần thông qua công đoạn khử trùng cơ chất.
Phân bón dạng này có mật độ vi sinh vật hữu ích 10
6
vi sinh vật/g (ml)
và được sử dụng với số lượng từ vài trăm đến hàng nghìn kg (lít)/ha.
Đối với phân bón vi sinh vật trên nền chất mang không khử trùng, tùy
theo thành phần các chất chứa trong chất mang mà phân bón VSV dạng
này được phân biệt thành các loại:
- Phân hữu cơ VSV là sản phẩm phân hữu cơ có chứa các VSV sống đã
được tuyển chọn có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua
các hoạt động sống của chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng
có thể sử dụng hay các hoạt chất sinh học góp phần nâng cao năng
suất,chất lượng nông sản.
- Phân hữu cơ khoáng VSV là một dạng của phân hữu cơ VSV, trong
đó có chứa một lượng nhất định các dinh dưỡng khoáng.
b) Phân loại theo tính năng tác dụng của các nhóm vi sinh vật chứa
trong phân bón:
Trên cơ sở tính năng tác dụng của các VSV chứa trong phân bón, phân
VSV còn được gọi dưới các tên:
- Phân VSV cố định nitơ (phân đạm vi sinh) là sản phẩm chứa các VSV
sống cộng sinh với cây họ đậu (đậu tương, lạc, đậu xanh, đậu đen,
v.v ), hội sinh trong vùng rễ cây trồng cạn hay tự do trong đất, nước

có khả năng sử dụng nitơ từ không khí, tổng hợp thành đạm cung cấp
cho đất và cây trồng.
- Phân VSV phân giải hợp chất photpho khó tan (phân lân vi sinh) sản
xuất từ các VSV có khả năng chuyển hóa các hợp chất photpho khó tan
thành dễ tiêu cho cây trồng sử dụng.
- Phân VSV kích thích, điều hòa sinh trưởng thực vật chứa các VSV có
khả năng sinh tổng hợp các hoạt chất sinh học có tác dụng điều hòa
hoặc kích thích quá trình trao đổi chất của cây.
- Phân VSV chức năng là một dạng của phân bón VSV ngoài khả năng
tạo nên các chất dinh dưỡng cho đất, cây trồng, còn có thể ức chế, kìm
hãm sự phát sinh, phát triển của một số bệnh vùng rễ cây trồng do vi
khuẩn và vi nấm gây nên.
c) Phân loại theo trạng thái vật lý của phân bón:
Căn cứ vào trạng thái vật lý của phân bón, có thể chia phân bón VSV
thành các loại sau:
- Phân VSV dạng bột là dạng phân bón vi sinh, trong đó sinh khối VSV
sống đã được tuyển chọn và chất mang được xử lý thành dạng bột mịn.
- Phân VSV dạng lỏng là một loại phân bón vi sinh, trong đó sinh khối
VSV từ các vi sinh vật tuyển chọn được chế biến tạo nên dung dịch có
chứa các tế bào sống của chúng.
- Phân VSV dạng viên được tạo thành khi sinh khối VSV được phối
trộn và xử lý cùng chất mang tạo thành các hạt phân bón có chứa các
VSV sống đã được tuyển chọn.
Trên thị trường phân bón hiện nay, phân bón VSV được kinh doanh
dưới nhiều tên thương mại khác nhau. Chỉ tiêu VSV phân giải xenlulo
trước đây được coi là chỉ tiêu chất lượng của phân bón VSV, song
trong Tiêu chuẩn TCVN 7185-2002, VSV phân giải xenlulo không
được xếp vào nhóm các VSV sử dụng trong sản xuất phân VSV mà chỉ
được coi là tác nhân chuyển hóa xenlulo phục vụ sản xuất phân hữu cơ
sinh học. Theo định nghĩa, phân bón VSV là sản phẩm chứa VSV sống

đã được tuyển chọn có khả năng tạo ra các chất dinh dưỡng hoặc các
hoạt chất sinh học trong quá trình bón vào đất, góp phần nâng cao năng
suất, chất lượng nông sản và cải tạo đất thì VSV tổng số chứa trong
phân bón VSV không phải là chỉ tiêu chất lượng của phân bón vi sinh
hoặc hữu cơ VSV.
III. MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN VI SINH VẬT CHỦ YẾU VÀ TÁC
DỤNG CỦA CHÚNG TRONG SẢN XUẤT NÔNG, LÂM NGHIỆP
1. Phân vi sinh vật cố định nitơ
a) Phân vi khuẩn nốt sần:
Nitơ là nguyên tố trơ khó liên kết hóa học với các nguyên tố khác, nếu
không có chất xúc tác và các điều kiện đặc biệt khác, nó không ngừng
bị chuyển hóa trong một chu trình khép kín do các tác động sinh học
hay hóa học khác nhau. Dưới tác động của các hoạt động hóa học hoặc
sinh học, nitơ phân tử được chuyển hóa thành đạm vô cơ, sau chuyển
hóa thành đạm thực vật hoặc động vật thông qua quá trình đồng hóa.
Một phần đạm thực vật dưới dạng tàn dư thực vật và một phần khác
được người, động vật thải ra dưới dạng phân bã được trả lại cho đất.
Đạm trong đất, một phần được cây trồng sử dụng, số còn lại bị mất do
thẩm lậu, rửa trôi hoặc bay hơi do hoạt động của các vi sinh vật đất có
khả năng phân giải đạm. Quá trình đất mất đạm chịu ảnh hưởng rất lớn
bởi các chế độ canh tác.
Nitơ đồng thời cũng là yếu tố dinh dưỡng vô cùng quan trọng không
chỉ với các sinh vật bậc cao mà cả với các sinh vật nhỏ bé mà mắt
thường không nhìn thấy được. Trong tự nhiên, nitơ phân tử tồn tại dưới
dạng khí chiếm tới 78,16% thể tích không khí, song hợp chất nitơ này
lại không được sử dụng làm nguồn dinh dưỡng cho sinh vật. Để cây
trồng có thể sử dụng nguồn tài nguyên này làm chất dinh dưỡng, nitơ
không khí phải được chuyển hóa thông qua quá trình cố định nitơ,
trong đó nitơ phân tử được chuyển thành amôn. Quá trình cố định nitơ
có thể xảy ra nhờ các tác nhân vật lý, hóa học hoặc sinh học, trong đó

người ta quan tâm nhiều đến quá trình cố định đạm sinh học vì hiệu quả
và tính an toàn của nó đối với môi trường.
Trong các hệ thống cố định nitơ sinh học, cố định nitơ cộng sinh giữa
vi khuẩn nốt sần (Rhizobium) và cây bộ đậu là quan trọng nhất, ước
tính đạt trên 80 triệu tấn mỗi năm, tương đương với lượng phân đạm vô
cơ được sản xuất trên toàn thế giới năm 1990. Trong hệ thống cố định
đạm sinh học này, mỗi nốt sần là một nhà máy phân đạm mini, trong đó
cây chủ vừa là chỗ trú ngụ đồng thời cũng là nguồn cung cấp nguồn
năng lượng cho quá trình cố định đạm của vi khuẩn và nhận lại lượng
đạm từ quá trình cố định nitơ để cung cấp cho các quá trình tổng hợp
đạm trong thân, lá, hoa quả.
Nếu lượng đạm cần thiết cho việc canh tác 1 ha lúa khoảng 180-
240kgN/năm thì hệ thống cố định nitơ cộng sinh ở một số cây bộ đậu
hoàn toàn có thể đáp ứng đủ. Điều đó cho thấy vai trò quan trọng của
cây bộ đậu trong hệ thống luân canh và xen canh với các cây trồng
khác.
Vi khuẩn Rhizobium tồn tại trong đất, có thể xâm nhập vào các lông
hút của rễ cây bộ đậu và kích tác tạo thành nốt sần nên còn gọi là vi
khuẩn nốt sần. Rhizobium thuộc nhóm vi khuẩn Gram âm (Gr-) sống
hiếu khí, có dạng hình que, có khả năng di động và không sinh bào tử.
Vi khuẩn phát triển tối ưu ở nhiệt độ 28 - 30
o
C và pH trung tính (6,5 -
7,0). Nhu cầu dinh dưỡng của Rhizobium không có gì đặc biệt. Chúng
có thể sử dụng đường, rượu và một vài loại axit làm nguồn năng lượng.
Một số nòi Rhizobium cần phải lấy vitamin và chất kích thích sinh
trưởng từ môi trường, một số khác có thể tự tổng hợp được. Căn cứ vào
tính chuyên biệt của cây chủ, vi khuẩn nốt sần được phân thành 7 loài
với các loại cây bộ đậu tương ứng. Theo cách phân loại này, các nòi vi
khuẩn có khả năng tạo nốt sần với các cây bộ đậu thuộc một trong các

nhóm này được xem như thuộc một loài mà không kể đến hoạt động cố
định đạm có xảy ra hay không. Nói cách khác, cách phân loại này chỉ
căn cứ vào khả năng tạo nốt sần mà không căn cứ trên lợi ích của cây
chủ. Nhiều cây bộ đậu có tính chuyên biệt, có thể tạo nốt sần với nhiều
nòi vi khuẩn Rhizobium khác nhau, nhưng sự tăng trưởng của chúng
chỉ gia tăng khi các nốt sần được nòi vi khuẩn Rhizobium đặc biệt tạo
ra. Như vậy việc chọn đúng cây chủ và nòi vi khuẩn tương hợp có vai
trò vô cùng quan trọng đối hiệu quả của hệ thống cố định nitơ cộng
sinh. Hệ thống phân loại mới các loài vi khuẩn nốt sần được đề cập
trong cuốn "Phân loại vi khuẩn theo Bergey", theo đó dựa vào khả năng
sinh trưởng phát triển trên môi trường thạch, vi khuẩn nốt sần được
chia làm 2 nhóm: nhóm mọc nhanh và nhóm mọc chậm. Thuộc nhóm
mọc nhanh gồm các nòi vi khuẩn nốt sần tạo khuẩn lạc trên môi trường
thạch sau 3 -5 ngày nuôi cấy. Các nòi vi khuẩn mọc chậm cần thời gian
tạo khuẩn lạc trên môi trường nuôi cấy lớn hơn 5 ngày.
Giữa cây bộ đậu và vi khuẩn nốt sần hình thành mối quan hệ cộng sinh
nghĩa là quan hệ mà cả hai bên đều cần có nhau và dựa vào nhau để
phát triển, trong đó vi khuẩn nốt sần tổng hợp đạm từ nitơ có trong khí
quyển cung cấp cho cây và ngược lại cây trồng cung cấp các dưỡng
chất cần thiết để vi khuẩn nốt sần sinh trưởng phát triển.
Nốt sần ở rễ cây bộ đậu được hình thành như sau: Khi tiếp xúc với rễ
non của cây trong điều kiện thuận lợi, vi khuẩn nốt sần sinh sản nhanh
làm tăng mật độ tại điểm tiếp xúc, đồng thời tiết ra một số hoạt chất
làm mềm lớp biểu bì của lông hút. Lông hút quăn lại, tế bào vi khuẩn
xâm nhập vào lông hút và tiếp tục sinh sản nhanh tạo thành sợi nhiễm.
Sợi nhiễm xuyên qua lớp vỏ của rễ cây, kích thích vỏ rễ phát triển tạo
ra lớp mô phân sinh, từ đó hình thành vỏ nốt sần. Bên trong nốt sần các
tế bào tiếp tục phát triển và hình thành hệ thống mạch dẫn vận chuyển
chất dinh dưỡng đến nốt sần và chuyển đạm hình thành trong quá trình
cố định nitơ đến các bộ phận của cây.

Hình dáng, kích thước, màu sắc và vị trí của nốt sần trên rễ cây rất khác
nhau, phản ánh tình trạng liên kết giữa vi khuẩn nốt sần và hiệu quả cố
định nitơ. Căn cứ vào hiệu quả cố định nitơ, hai loại nốt sần được phân
biệt, đó là nốt sần hữu hiệu và nốt sần vô hiệu.
Nốt sần hữu hiệu thường to và tập trung thành chùm ở rễ cái và gần cổ
rễ phụ. Độ lớn tối đa của nốt sần hữu hiệu đạt được vào thời kỳ cây ra
hoa rộ. Nốt sần hữu hiệu có thịt màu đỏ do sắc tố Haemoglobin tạo ra,
có chức năng điều tiết lượng oxy cần thiết để kích thích men cố định
nitơ Nitrogenaza. Khi nốt sần hữu hiệu trở nên già, Haemoglobin bị
biến đổi thành Leghaemoglobin có sắc tố màu xanh, khi đó nốt sần
không còn khả năng cố định nitơ. Trong đất có đạm vô cơ, nốt sần hữu
hiệu vẫn hình thành nhưng nhỏ và có đặc điểm gần như nốt sần vô hiệu.
Khi lượng đạm trong đất cạn, nốt sần hữu hiệu phát triển làm tăng kích
thước và lại có khả năng cố định nitơ. Điều này cần được chú ý đặc biệt
trong sản xuất nông nghiệp. Để phát huy tối đa hiệu lực của vi khuẩn
nốt sần, không nên bón thúc đạm cho cây bộ đậu. Bón thúc đạm vừa
tốn kém lại không sử dụng được hiệu quả cộng sinh giữa vi khuẩn nốt
sần và cây bộ đậu. Molypden là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng trong
quá trình cố định nitơ. Thiếu Molypden, nốt sần hữu hiệu vẫn phát triển
bình thường về kích thước, song thịt nốt sần có màu xanh lục và có
biểu hiện già cỗi.
Nốt sần vô hiệu có kích thước nhỏ và phân bố khắp hệ thống rễ. Nốt
sần vô hiệu có thịt màu trắng xanh không thay đổi trong suốt thời gian
phát triển đến khi già.
Dựa vào số lượng, kích thước và màu sắc thịt nốt sần, có thể đánh giá
được hiệu quả của quá trình cố định nitơ của cây lạc và nòi vi khuẩn
tương ứng. Rễ cây có mật độ nốt sần hữu hiệu cao, chứng tỏ việc sử
dụng phân vi khuẩn nốt sần đã mang lại hiệu quả tốt.
Số lượng và khối lượng nốt sần được kiểm tra tốt nhất vào thời kỳ cây
ra hoa rộ. Để đánh giá tác dụng của biện pháp nhiễm vi khuẩn nốt sần

và khả năng lây nhiễm của vi khuẩn được bón, cần kiểm tra nốt sần ở
thời kỳ cây 4 - 5 tuần tuổi.
b) Phân vi khuẩn nốt sần đối với cây bộ đậu:
Nhiễm khuẩn Rhizobium cho cây bộ đậu là một phần của công nghệ
sinh học nông nghiệp. Phân vi khuẩn nốt sần đã được sản xuất công
nghiệp và trở thành hàng hóa ở châu âu, Nam Mỹ và Úc. Năm 2000 giá
trị hàng hóa của phân vi khuẩn nốt sần trên thế giới đạt khoảng 50 triệu
USD, trong đó Mỹ là quốc gia có lượng sử dụng lớn nhất với giá trị là
20 triệu USD. Tại Ấn Độ, phân vi khuẩn nốt sần đã giúp tăng năng suất
cây đậu đỗ trung bình tới 13,9% và mang lại lợi nhuận 1.204 Rupi/ha.
Ở Đông Nam Á, Thái Lan là nước sử dụng phân vi khuẩn nốt sần nhiều
nhất.
Theo Kong ngoen và CTV, số lượng phân vi khuẩn nốt sần được sử
dụng ở Thái Lan đã tăng từ 3,36 tấn (1985) lên 203,28 tấn (1997) tương
đương với giá trị hàng hóa là 406.571 USD. Thông qua việc sử dụng
phân vi khuẩn nốt sần trong giai đoạn 1980-1993, Thái Lan đã tiết kiệm
được 143.828 tấn urê. Lợi nhuận của việc nhiễm khuẩn cho lạc mang lại
cho mỗi ha là 78,5 USD. Nhiễm khuẩn cho cây bộ đậu không đắt, chỉ
cần đầu tư kỹ thuật thấp nhưng mang lại hiệu quả kinh tế cao và đặc biệt
quá trình tổng hợp đạm sinh học này không gây ô nhiễm môi trường, mà
còn góp phần nâng cao độ phì đất cải thiện môi trường sinh thái. Sản
xuất, sử dụng phân vi khuẩn nốt sần nhằm tăng năng suất cây bộ đậu,
giảm chi phí sản xuất và nâng cao thu nhập người nông dân là một tiến
bộ kỹ thuật đã được nhiều quốc gia trên thế giới áp dụng thành công.
Tiếp cận với những tiến bộ kỹ thuật mới của thế giới, trong nhiều năm
qua các nhà khoa học Việt Nam đã nghiên cứu thử nghiệm và triển khai
thành công công nghệ sản xuất phân vi khuẩn nốt sần cho cây bộ đậu.
Trong hơn 20 năm qua, các công trình nghiên cứu và thử nghiệm phân vi
khuẩn nốt sần tại Việt Nam cho thấy phân vi khuẩn nốt sần có tác dụng
nâng cao năng suất lạc vỏ 13,8 -17,5% ở các tỉnh phía Bắc và miền

Trung và 22% ở các tỉnh miền Nam.
Các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy, sử dụng phân vi sinh vật nốt sần
kết hợp với lượng đạm khoáng tương đương 30-40 kgN/ha mang lại
hiệu quả kinh tế cao, năng suất lạc đạt được trong trường hợp này có
thể tương đương như khi bón 60-90 kgN/ha. Hiệu lực của phân vi
khuẩn nốt sần thể hiện đặc biệt rõ nét trên vùng đất nghèo dinh dưỡng
và vùng đất mới trồng lạc.
Phân vi khuẩn nốt sần không chỉ có tác dụng làm tăng năng suất lạc,
tiết kiệm phân đạm khoáng mà còn làm tăng cường sức đề kháng cho
lạc đối với một số bệnh vùng rễ. Ngoài ra dưới tác dụng của vi khuẩn
nốt sần, lạc có sinh khối cao hơn. Tàn dư thực vật sau thu hoạch nếu
được vùi trả lại đất thì đó sẽ là nguồn dinh dưỡng đạm và chất hữu cơ
quan trọng cho các cây trồng vụ sau.
Đối với cây đậu tương và các cây bộ đậu khác, bón phân vi khuẩn nốt
sần cũng có tác dụng tương tự. Kết quả khảo nghiệm phân vi khuẩn nốt
sần tại Thuận Thành - Bắc Ninh năm 2000 cho thấy, năng suất hạt đậu
tương bình quân ở công thức đối chứng là 52,15 kg/sào trong khi ở
công thức bón phân hữu cơ vi sinh đạt 58,42 kg/sào, tăng năng suất
12%. Trong 20 hộ được thử nghiệm, có 5 hộ cho tăng năng suất từ 7 -
10 %, 1 hộ cho năng suất tăng trên 25% và 14 hộ cho năng suất tăng từ
10 đến 15 %. Lãi suất do sử dụng chế phẩm vi khuẩn nốt sần đối với
đậu xanh đạt 4,0 - 11,0 đồng/1 đồng chi phí trong vụ xuân và 14 - 33 đ/
1đồng chi phí trong vụ hè. Kết quả khảo sát và nghiên cứu của Viện
Khoa học nông nghiệp miền Nam, Viện nghiên cứu Cây có Dầu và Đại
học Cần Thơ trong khuôn khổ Dự án mã số LWR2/98/97 của Trung