nghiên cứu phân lập và tuyển chọn vi khuẩn phân giải photphat khó tan trên đất bazan nâu đỏ ở đaklak

1
MỞ ĐẦU

1.
Đặt vấn ñề
Tây Nguyên vùng có tiềm năng dồi dào ñể phát triển nông lâm nghiệp, với
trên 2 triệu ha ñất bazan màu mỡ, chiếm 60% diện tích ñất bazan của cả nước.
Tây Nguyên là khu vực thích hợp cho phát triển cây công nghiệp hàng hoá
như cà phê, cao su, hồ tiêu và

cây lương thực là ngô. Theo số liệu thống kê
năm 2008, Tây Nguyên có khoảng 470.000 ha cà phê, 144.000 ha cao su,
30.000 ha hồ tiêu và hàng trăm nghìn ha lúa, ngô và các cây công nghiệp ngắn
ngày khác.
Theo cơ cấu kinh tế năm 2009, nông nghiệp vẫn là ngành chủ ñạo
trong phát triển kinh tế Tây Nguyên, trong ñó trồng trọt chiếm xấp xỉ
86% tổng sản phẩm và gần 35% tổng kinh tế toàn vùng. Có ñược những
thành công trên là do có sự thay ñổi cơ cấu cây trồng, áp dụng những
thành tựu khoa học - kỹ thuật vào quá trình sản xuất, tăng cường ñầu tư
thâm canh… Một trong những biện pháp thâm canh ñem lại hiệu quả cao
là tăng cường sử dụng các loại phân hoá học, việc ñó ñã làm tăng ñáng
kể năng suất và chất lượng nông sản. Nhưng mặt trái của việc sử dụng
phân bón hoá học là làm cho ñất ngày càng bị thoái hoá, chua hoá, chai
cứng, ñồng thời làm cho hệ vi sinh vật có ích trong ñất ngày càng giảm
ñi một cách nhanh chóng.
Photphat là một trong nguyên tố dinh dưỡng ña lượng quan trọng,
cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng như tổng hợp
ATP nguồn năng lượng cho mọi hoạt ñộng sống của cơ thể và cấu tạo
acid nucleic. [2] Trong tự nhiên sự chuyển hoá photphat xảy ra chủ yếu

dưới tác dụng của quá trình hoá học và sinh học [1]. Quá trình chuyển hoá

hợp chất photphat khó tan trong ñất có phần ñóng góp quan trọng của các loại
vi sinh vật.
2

Nhóm vi sinh vật phân giải photphat khó tan tồn tại nhiều trong ñất và
cùng các loại vi sinh vật khác luôn giữ cho hệ vi sinh vật trong ñất ñược cân
bằng sinh thái và dịch bệnh xảy ra nếu sự cân bằng bị phá vỡ. Các vi sinh vật
phân giải photphat khó tan trong ñất hoạt ñộng như các nhà máy phân lân
chuyển quặng khó tan thành dễ tan ñể cây trồng hấp thụ ñược, không cần axit
mạnh và nhiệt ñộ cao. Do vậy bón vi sinh vật phân giải photphat khó tan vào
ñất sẽ cung cấp một lượng photphat dễ tan cho cây trồng, không làm chua ñất
và giúp cây hấp thụ các chất dinh dưỡng trong ñất tốt hơn [14].
Một số nghiên cứu trên thế giới ñã chỉ ra một số vi sinh vật có khả năng
thể hiện ñược nhiều các hoạt tính sinh học khác nhau, trong ñó có những vi
sinh vật vừa chuyển hoá hợp chất photphat vừa có khả năng tạo các chất dinh
dưỡng cho cây, sinh tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật ñồng thời
cũng có khả năng ức chế một số vi sinh vật gây bệnh vùng rễ cây trồng [3,6].
Đắk Lắk với hơn 310.000 ha là ñất bazan nâu ñỏ là loại ñất
có hàm
lượng lân tổng số cao nhưng hàm lượng lân dễ tiêu thấp do sự di ñộng
của Fe, Al, hay hàm lượng Ca
2+
cao dẫn ñến lân dễ bị cố ñịnh thành lân
khó tiêu ( Ca
3
(PO
4
)
2
, AlPO

4
, FePO
4
) nên lượng lân dễ tiêu luôn ở mức
nghèo[25].

Đất bazan nâu ñỏ rất thích hợp cho việc phát triển các cây công nghiệp
dài ngày, nhưng trong nhiều năm qua nông dân thường chỉ dùng phân hoá học
ñể bón cho cây trồng thiếu bón phân hữu cơ cũng như phân vi sinh vật làm
cho ñất trồng bị thoái hoá, chai cứng, vi sinh vật ñất bị suy thoái, gây ô nhiễm
môi trường.
Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi tiến hành nghiên cứu ñề tài
Nghiên cứu phân lập và tuyển chọn vi khuẩn phân giải photphat khó tan
trên ñất bazan nâu ñỏ ở ĐakLak .


3

2. Mục tiêu của ñề tài
- Phân lập các chủng vi khuẩn phân giải photphat khó tan trên ñất
bazan nâu ñỏ ở Đăk Lăk.
- Tuyển chọn các chủng có hoạt tính phân giải photphat khó tan cao của
các chủng vi khuẩn.
3.Ý nghĩa khoa học
Kết quả nghiên cứu của ñề tài góp phần làm sáng tỏ vai trò của vi sinh
vật phân giải photphat khó tan . Các nghiên cứu của thế giới và Việt Nam về
phân giải photphat khó tan dạng photphat sắt, photphat nhôm còn rất ít nghiên
cứu.
Đáng chú ý ñề tài nghiên cứu, tuyển chọn và phân lập các chủng vi
khuẩn có khả năng phân giải photphat khó tan hiệu quả trên ñất bazan nâu ñỏ

trong ñiều kiện cụ thể ở Đak Lak và góp phần bảo tồn nguồn gen vi sinh vật
bản ñịa hữu ích.
4. Ý nghĩa thực tiễn
Thành công của ñề tài sẽ góp phần vào việc sản xuất và ứng dụng chế
phẩm vi sinh vật phân giải photphat khó tan trong sản xuất nông , lâm nghiệp
nhằm cung cấp photphat dễ tan cho cây trồng, giảm chi phí ñầu tư, giảm sự
thoái hoá ñất, góp phần cải thiện ñời sống của nông dân và bảo vệ môi trường
nông thôn ở Đak Lak.
5. Giới hạn của ñề tài
Trong quá trình thực hiện, do thời gian, trang thiết bị, hoá chất có hạn
nên chúng tôi chỉ tiến hành phân lập trên một số mẫu ñất của tỉnh Đak Lak và
chỉ theo dõi một số chỉ tiêu cơ bản. Mặt khác, ñây là lần ñầu tham gia nghiên
cứu nên không thể tránh khỏi thiếu sót. Kính mong quý thầy cô và các bạn
ñóng góp ý kiến.


4

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU

1.1. Các dạng lân trong tự nhiên
Photphat là nguyên tố ñóng vai trò ñặc biệt trong quá trình trao ñổi chất
của cây, tham gia vào việc hình thành tế bào, acid nucleic, làm nhanh quá
trình chín ở cây, các quá trình phân giải protein và các sản phẩm trung gian ở
trong lá ñược tăng cường và chuyển ñến các cơ quan vào hạt, làm tăng sự
phát triển ở rễ. Nếu trong ñất chỉ có nitơ mà không ñủ photphat thì cây không
phát triển tốt ñược [29].
Tuy nhiên hiệu suất sử dụng photphat bởi cây trồng không quá 25% ,
trong khi ñó một lượng lớn bị cố ñịnh trong ñất và chuyển thành dạng khó hấp

thụ. Lượng dự trữ của photphat trong ñất xấp xỉ 0,025 – 0,3% P
2
O
5
nhưng
chúng tồn tại trong ñất ở dạng không tan trong nước nên cây khó hấp thụ.
Lượng lân trong ñất nhiều hay ít là do tính chất ñá mẹ, thành phần cơ giới
và hàm lượng chất hữu cơ quyết ñịnh [22].

Theo Sepfe-Satsaben (1960) thì hàm lượng lân trung bình ở nhiều
loại ñất thường từ 0,02 - 0,08%. Do quá trình tích luỹ sinh học, hàm
lượng lân trong lớp ñất mặt cao hơn ở lớp dưới.
Trong các loại ñất khoáng, tỉ lệ lân hữu cơ thường từ 25 - 65%.
Các cỡ hạt thuộc thành phần sét thường chứa nhiều lân hơn các cỡ thuộc
thành phần cát. Do ñó: Ở các chân ñất nhẹ, ñất bạc màu… có ít keo sét,
thì tỉ lệ lân thường thấp hơn các chân ñất khác.
Ở Việt Nam, tỉ lệ lân trong ñất khác nhau tuỳ theo tính chất của ñá
mẹ và những ñất phát sinh từ ñá mẹ chua như: Nai, mica, quartzit, …
thường tỉ lệ lân thấp hơn là ñất phát sinh từ mẫu thạch không chua như:
Bazan, ñá vôi,…
5

Như vậy, bón phân lân và tăng cường ñộ hoà tan các dạng lân khó
tiêu là biện pháp rất quan trọng trong sản xuất nông nghiệp. Bón phân
hữu cơ, vùi xác ñộng vật thực vật vào ñất ở mức ñộ nhất ñịnh cũng là
biện pháp tăng cường hàm lượng lân cho ñất [27].
Trong tự nhiên nói chung và trong ñất nói riêng, lân thường ở các
dạng chủ yếu như sau:
1.1.1. Lân hữu cơ
Hàm lượng lân hữu cơ trong ñất chiếm một tỉ lệ cao khoảng 20 -

80% lân tổng số. Ở lớp ñất mặt, lân chiếm khoảng 50% [22]. Lân hữu cơ
trong ñất chủ yếu ở trong thành phần mùn. Đất càng giàu mùn thì càng
giàu lân hữu cơ. Theo Kletcôpxki và Petecbuaxki (1964) thì: Trong lân hữu
cơ của ñất dạng phổ biến nhất là dạng fytat, có thể chiếm ñến 50% tổng số
lân hữu cơ. Tuỳ theo môi trường chua hay kiềm mà tồn tại ở các dạng fytat
khác nhau. Ở ñất chua, lân hữu cơ chủ yếu là fytat Fe, Al; ở ñất trung tính,
kiềm tồn tại dạng phytat Ca, Mg.
Lân hữu cơ trong cơ thể ñộng vật, thực vật, vi sinh vật thường gặp các
hợp chất chủ yếu như phytin, photpholipit, axit nucleic. Điều ñáng chú ý là
lân ở tế bào vi sinh vật thì không trực tiếp tham gia vào việc dinh dưỡng cây
trồng ñược và phải ñợi vi sinh vật chết ñi, tế bào bị khoáng hoá cây mới hút
ñược [7].
Khi thực hiện quá trình khoáng hoá có sự tham gia của vi sinh vật
phân giải lân, những hợp chất hữu cơ (trong ñó có lân hữu cơ) sẽ ñược
khoáng hoá ñể giải phóng ra lân vô cơ hay lân hữu cơ, là nguồn dinh
dưỡng cung cấp thức ăn cho cây trồng. Có 70 - 80 tập ñoàn vi sinh vật
tham gia vào quá trình phân giải lân. Trong quá trình khoáng hoá chất
hữu cơ của ñất, lân hữu cơ ñược giải phóng ra dưới dạng photphoric và
muối dễ tan của nó. Nhưng các dạng lân này lại bị ñất hấp phụ và bị vi
sinh vật hút lại, nên trong ñất rất ít lân ở thể hoà tan. Nhiều tác giả
6

nghiên cứu cho rằng: Nếu chất hữu cơ vùi trong ñất là chất hữu cơ nghèo
lân thì qua quá trình phân giải không những hàm lượng lân hữu cơ trong
ñất không tăng lên mà còn sụt xuống (Ivanop 1955).
Theo những công trình nghiên cứu của Kaila (1954) nếu chất hữu
cơ vùi xuống ñất chứa ít hơn 0,2 - 0,3% P
2
0
5

thì quá trình phân giải
không có tăng thêm về lân dễ tiêu cho cây vì vi sinh vật hút hết. Cường
ñộ hút lân hữu cơ của ñất thông qua sự phân giải của vi sinh vật phụ
thuộc rất nhiều vào nhiệt ñộ. Theo Sepfe-Satsaben (1960) trong ñiều
kiện nhiệt ñộ bình thường, ở các nước ôn ñới, sự khoáng hoá lân hữu cơ
tiến hành rất chậm và lượng lân cung cấp cho cây từ những hợp chất hữu
cơ không ñáng kể. Trái lại, ở nhiệt ñộ từ 35 - 50
0
C thì quá trình khoáng
hoá ñó tăng lên rất mạnh và cung cấp cho cây ñược nhiều lân từ những
hợp chất hữu cơ. Vì thế, ở nước ta bón phân chuồng cũng có khả năng
giải quyết ñược phần nào những triệu chứng thiếu lân của cây.
1.1.2. Lân vô cơ
Lân vô cơ tồn tại ở dạng muối của những nguyên tố Ca, Fe, Al. Ở
ñất trung tính và ñất kiềm thì photphat Ca là chủ yếu, còn ở ñất chua thì
photphat Fe, Al là chủ yếu. Photphat Ca dễ ñược huy ñộng ñể làm thức
ăn cho cây hơn là photphat Fe, Al. Sự tồn tại của ion photphat trong môi
trường ñất bị chi phối bởi ion photphat bị chuyển ñổi hoá trị.
Trong thực tế, H
2
PO
4
-
là dạng cây trồng dễ hấp thu nhất. Các dạng lân
còn lại thường là những loại khó hoà tan mà cây trồng không thể ñồng hoá
ñược, muốn cây trồng sử dụng ñược phải qua chế biến, biến chúng thành dạng
dễ tan. Cũng như các yếu tố khác, lân trong tự nhiên luôn luôn tuần hoàn
chuyển hoá. Nhờ vi sinh vật, lân hữu cơ ñược vô cơ hoá biến thành dạng muối
của axit photphoric. Các dạng lân này một phần ñược cây trồng sử dụng biến
thành dạng lân hữu cơ, một phần bị cố ñịnh dưới dạng khó tan như Ca

3
(PO
4
)
2
,
FePO
4
, AlPO
4
. Những dạng khó tan này trong các môi trường có pH thích
7

hợp sẽ chuyển hoá và biến thành dạng dễ tan. Trong quá trình này vi sinh vật
giữ vai trò quan trọng [4].
1.1.3. Vòng tuần hoàn lân trong tự nhiên

Vòng tuần hoàn của lân không giống như vòng tuần hoàn của nitơ.
Trong khi nitơ luôn khan hiếm trong ñất thì lân tồn tại nhiều trong ñất ở dạng
khó phân giải [2,14]. Nitơ ñược ñưa vào ñất nhờ vi sinh vật cố ñịnh ñạm từ
không khí, còn ñối với lân, chúng ñược các vi sinh vật phân giải từ các nguồn
lân vô cơ và hữu cơ khác nhau. Vòng tuần hoàn của lân ñược biểu diễn trong
sơ ñồ sau:

1.2. Sự chuyển hoá lân trong ñất
1.2.1. Đối với lân hữu cơ
Tuỳ loại ñất tỷ lệ hữu cơ thường chiếm từ 20 - 80% lân tổng số
trong ñất. Trong tầng ñất mặt, lân hữu cơ thường chiếm 50% tổng số lân
trong ñất. Trong ñất, nhiều loại vi khuẩn và nấm có thể phân huỷ các
Cây xanh Động vật
PO
4
3
-
trong dung dịch ñất

PO
4
3-
bị hấp thụ
Hòa tan
Lân vô cơ
Cố ñịnh tạm thời
Chất hữu cơ tươi và tế bào sinh vật

Ch
ất hữu c

ơ mùn hóa

Quá trình khoáng Quá trình cố ñịnh
8

chất hữu cơ phức tạp ñể giải phóng lân dưới dạng vô cơ. Myskow cho
rằng 70 - 80 tập ñoàn vi sinh vật ñất có khả năng khoáng hoá lân hữu cơ.
Các vi sinh vật ñất tiết ra các enzyme khử photphoryl ñồng thời giải
phóng ion photphat. Phản ứng men nhanh khi nó tác ñộng ñến các chất
vừa mới bón vào ñất, phản ứng men chậm lại khi hợp chất lân ñã cải
biến và phát triển trong ñất bằng cách tạo thành các phức liên kết với Fe,
Al, các chất hữu cơ phân tử lượng cao như: Các dẫn xuất của phytin, axit
nucleic , và bị giữ chặt trên các phần tử sét trong ñất.
Tốc ñộ giải phóng lân phụ thuộc vào b
ản chất các hợp chất hữu cơ
có lân: Axit nucleic dễ khoáng hoá hơn phytin. Nguyên nhân do hầu hết các
vi sinh vật khoáng hoá lân hữu cơ ñều tiết ra các enzyme tương ứng ñể phân
giải axit nucleic [19].
Nếu lượng C/P cao hơn 300 thì lân sẽ bị các vi sinh vật trong ñất cố
ñịnh. Còn ở mức C/P nhỏ hơn 200, lân sẽ thừa nên ñược khoáng hoá [19].
pH tối thích là 6 – 7. Ở môi trường kiềm lân vô cơ ñược phóng thích
nhanh hơn lân hữu cơ [19].
- Nhiệt ñộ cao cũng thuận lợi cho việc khoáng hoá lân hữu cơ. Tối thích
là 40 – 50
o
C. Do ñó trong mùa hè tốc ñộ khoáng hoá lân mạnh hơn các mùa
khác [19].
1.2.2.
Đối với lân vô cơ
Sự tồn tại các loại ion photphat trong ñất phụ thuộc vào pH ñất. Do

vậy, thực tế trong ñất, lân tồn tại chủ yếu ở hai dạng: H
2
PO
4
-
và HPO
4
2-
.
H
2
PO
4
-
HPO
4
2-
PO
4
3-

Ở pH = 7 tỷ lệ 2 loại ion này gần bằng nhau. H
2
PO
4
-
dễ ñồng hoá hơn
HPO
4
2-

, nên về mặt lý thuyết ở pH = 5 – 6 dinh dưỡng lân của cây thuận lợi
nhất. Song trong ñất do có mặt của nhiều ion khác mà vấn ñề trở nên phức tạp
hơn.
Dung dịch acid
Dung dịch kiềm
9

1.2.2.1. Sự chuyển hoá lân ở ñất chua
Trong ñất chua nghèo chất hữu cơ: Fe, Al và Mn thường nằm dưới
dạng hoà tan phản ứng với H
2
PO
4
-
tạo thành hợp chất không tan cây không
ñồng hoá ñược
Al
3+
+ H
2
PO
4
-
+ 2H
2
O 2H
+
+ Al(OH)
3
.H

2
PO
4


Ở các loại ñất rất chua, Al
3+
và Fe
3+
vượt các ion H
2
PO
4
-
nhiều làm cho
phản ứng trên càng nghiêng theo chiều thuận, tạo thành lân không tan khiến
cho chỉ còn một lượng rất nhỏ H
2
PO
4
-
trong ñất.
Ở ñất chua, ion H
2
PO
4
-
không những phản ứng với Fe
3+
, Al

3+
hoà tan
mà còn phản ứng với các oxit ngậm nước của các nguyên tố ñó như gibbsit
(Al
2
O
3
.3H
2
O) và goethit (Fe
2
O
3
.3H
2
O). Ở ñất chua số lượng lân bị các oxit
sắt, oxit nhôm ngậm nước cố ñịnh còn vượt quá cả số lượng lân bị kết tủa với
Fe, Al và Mn hoà tan.
Al(OH)
3
+ H
2
PO
4
-
Al(OH)
2
.HPO
4
-

+ H
2
O
Điều ñáng lưu ý là hầu hết các loại ñất ñều chứa oxit sắt, nhôm ngậm
nước nên ñây cũng là kiểu cố ñịnh khá nhiều lân và diễn ra trên phạm vi rộng.
Trong môi trường chua còn có hai quá trình cố ñịnh lân liên quan tới
sét. Đó là do sự tồn tại các ion OH
-
lộ trên bề mặt khoáng sét. Sự cố ñịnh này
ñi kèm với việc giải phóng kiềm theo phản ứng sau:
Sét – OH + Ca(H
2
PO
4
)
2
sét – H
2
PO
4
-
+1/2Ca(OH)
2

Khả năng cố ñịnh thay ñổi theo bản chất khoáng vật của keo sét theo
thứ tự sau ñây: Illit > Kaolinit > Montmorillonit.
[Al] + H
2
PO
4

-
+ 2H
2
O 2H
+
+ Al(OH)
2
.H
2
PO
4

Không tan
10

Vai trò của sắt và nhôm thể hiện qua thực tế là việc cố ñịnh các anion
mạnh lên khi tỉ lệ SiO
2
/seoquioxit giảm, với các loại ñất ñã mất vôi nếu các
seoquioxit cũng mất ñi thì khả năng cố ñịnh lân cũng giảm.
Về vai trò của can xi, người ta thấy khi ñể cho sét hấp thụ Ca
2+
, tỉ lệ
anion photphat ñược hấp thu tăng lên, bất chấp ngưỡng kết tủa canxi
photphat. Điều ñó chứng tỏ rằng ñây là quá trình cố ñịnh ion chứ không phải
bằng con ñường hoá học. Tính ổn ñịnh của quá trình giữ chặt này phụ thuộc
vào ñiều kiện môi trường và việc giải phóng anion có thể xảy ra khi ñiều kiện
môi trường thay ñổi và ñặc biệt là nếu sét bị giải keo. Ở ñất chua, các
hydroxit sắt, nhôm lưỡng tính có thể mất 1 nhóm OH
-

trở thành keo dương
tính tham gia hấp phụ trao ñổi anion:
Al(OH)
3
+ H
+
= Al(OH)
2
+
+ H
2
O
1.2.2.2. Sự chuyển hoá lân ở ñất kiềm
Trong môi trường kiềm giàu Ca, ion H
2
PO
4
-
phản ứng mạnh với Ca tạo
thành các hợp chất ít tan hơn theo các phản ứng lần lượt như sau [29]:
Ca(H
2
PO
4
)
2
+ CaCO
3
+ H
2

O → 2CaHPO
4
.2H
2
O + CO
2

6CaHPO
4
.2H
2
O + 2CaCO
3
+ H
2
O → Ca
8
H
2
(PO
4
)
6
.5H
2
O + 2CO
2

Ca
8

H
2
(PO
4
)
6
.5H
2
O + CaCO
3
→ Ca
3
(PO
4
)
2
+ CO
2
+ 6H
2
O
Lân trở nên kém hoà tan hơn khi gặp ñiều kiện thuận lợi và ñủ thời gian
Ca
3
(PO
4
)
2
có thể chuyển thành các hợp chất không tan hơn nữa như hydroxy,
cacbon và ngay cả fluoro apatit.

1.3 Tổng quan về vi sinh vật phân giải lân
Vi sinh vật (microorganisms) là tên chung dùng ñể chỉ tất cả các loại
sinh vật nhỏ bé chỉ có thể quan sát bằng kính hiển vi. Theo Hoàng Lương Việt
(1978) trung bình một gam ñất khô có ñến gần 200 triệu tế bào vi sinh vật. Vi
sinh vật có các nhóm chính sau: vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm men, nấm mốc, vi
11

tảo, virut [8]. Các nhóm có khả năng phân giải photphat là vi khuẩn, xạ
khuẩn, nấm men, nấm mốc. Nghiên cứu của Puneet và cộng sự cho thấy: Việc
nhiểm một số chủng nấm sợi có khả năng hoà tan photphat như Aspergillus
flavus và Aspergillus niger với vi khuẩn cố ñịnh nitơ Azotobacter sp ñã tăng
năng suất hạt 17.7% [6], trong khi ñó nhiễm Azotobacter sp chỉ làm tăng 9% .
Kopoor và cộng sự cũng ñạt kết quả tương tự khi nghiên cứu sự phối hợp giữa
chủng Azotobacter sp với các vi khuẩn phân giải photphat thuộc các chi
Agrobacterium sp, Bacillus sp và Pseudomonas sp…[41].
Những vi sinh vật
này có vai trò vô cùng quan trọng ñối với sản xuất nông, lâm nghiệp và
con người.Vi sinh vật phân giải lân ñược chia thành 2 nhóm: Vi sinh vật
phân giải lân hữu cơ và vi sinh vật phân giải lân vô cơ.

1.3.1 Vi sinh vật phân giải lân hữu cơ
Sự chuyển hoá các hợp chất lân hữu cơ thành muối của H
3
PO
4
(Stoklaza – 1991, Menkina – 1952) theo sơ ñồ sau [4]:

Nucleoprotein
protein

Acid nucleic

4C
5
H
10
O C
6
H
5
O C
5
H
5
O
5
O

C
5
H
5
O
5
O
2


C
4
H
5
O
5
O

Acid amin

4H
3
PO

Chất khác H
2
O H
2
S CO
2

NH
3
12

Sơ ñồ của quá trình phân giải nucleoprotein [7] cụ thể như sau:
1. Nucleoprotein Nuclein axit nucleic Nucleotic
H
3
PO
4

2. Lơxitin Glixerphosphat H
3
PO
4
Vi sinh vật phân giải lân hữu cơ chủ yếu gồm các chủng Bacillus và
Pseudomonas.
- Bacillus mycoides: Vi khuẩn hình que, dài khoảng 1,6 – 3,6 µ, rộng
khoảng 0,5 - 1µ, phân bố rộng rãi trong tự nhiên và là vi khuẩn yếm khí, có
tiêm mao ở ñầu và quanh cơ thể. Trên môi trường thạch, khuẩn lạc gần giống
khuẩn lạc của nấm. Nó có thể phân giải lân hữu cơ, amôn hoá protit nhưng
không sinh H
2
S [7] .
- Bacillus megaterium var phosphaticum: Vi khuẩn hình que, có
nha bào, yếm khí tuỳ tiện, có khả năng phân giải lân hữu cơ rất mạnh
[7].
Bacillus là trực khuẩn gram dương, sinh bào tử, chiều ngang của
bào tử không vượt quá chiều ngang của tế bào vi khuẩn, do ñó khi có bào
tử vi khuẩn không thay ñổi hình dạng, bào tử của vi khuẩn này có sức

sống rất lâu.
Ngoài ra, còn có các vi khuẩn như: Bacillus cereus, Bacillus
asterosporus, Pseudomonas sp cũng có khả năng phân giải lân hữu cơ.
Ngày nay, ngoài vi khuẩn, người ta còn thấy xạ khuẩn, nấm cũng có khả
năng phân giải lân hữu cơ [7].
1.3.2. Vi sinh vật phân giải lân vô cơ
Từ năm 1900 ñã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu vấn ñề này.
J.Stoklasa dùng ñất ñã tiệt trùng có bón bột apatit và cấy vi khuẩn. Ông
dùng Bacillus megaterium, Bacillus mycoides, Bacillus bytyricus. Sau khi
cấy vi khuẩn và bón cho yến mạch có tác dụng tăng năng suất. Nhiều vi
13

khuẩn như Pseudomonas fluorescens, vi khuẩn nitrat hoá, một số vi khuẩn
hệ rễ, nấm, xạ khuẩn cũng có khả năng phân giải Ca
3
(PO
4
)
2
và bột apatit.
Ngoài ra, trong quá trình lên men butiric, lên men lactic, quá trình lên
men dấm trong phân chuồng cũng có thể xúc tiến quá trình hoà tan
Ca
3
(PO
4
)
2
. Vi khuẩn vùng rễ phân giải Ca
3

(PO
4
)
2
mạnh. Ở hệ rễ lúa mì,
thường có 30% vi khuẩn có khả năng phân giải Ca
3
(PO
4
)
2
và lượng phân
giải so với ñối chứng tăng 6-18 lần [7].
Trong số nấm ñã thí nghiệm thì Aspergillus niger có khả năng
phân giải lân mạnh nhất. Nhưng về cơ chế quá trình phân giải thì ñại ña
số các nhà nghiên cứu ñều cho rằng sự phân giải Ca
3
(PO
4
)
2
có liên quan
mật thiết với sự sản sinh axit trong quá trình sống của vi sinh vật, trong
ñó axit cacbonic rất quan trọng. Chính H
2
CO
3
ñã làm cho Ca
3
(PO

4
)
2

phân giải.
Quá trình có thể phân giải theo phương trình sau [7]:
Ca
3
(PO
4
)
2
+ 2 H
2
CO
3
+ H
2
O → Ca(H
2
PO
4
)
2
. H
2
O + 2 Ca(HCO
3
)
2

Trong ñất, vi khuẩn nitrat hoá và vi khuẩn chuyển hoá lưu huỳnh
cũng có tác dụng quan trọng trong việc phân giải Ca
3
(PO
4
)
2
. Vì trong
quá trình sống, các vi khuẩn này tích luỹ trong ñất HNO
3
và H
2
SO
4
. Quá
trình hoà tan có thể biểu thị theo các phương trình sau:
1. Ca
3
(PO
4
)
2
+ 4 HNO
3
= Ca(H
2
PO
4
)

2
+ 2 Ca(NO
3
)
2

2. Ca
3
(PO
4
)
2
+ 2 H
2
SO
4
= Ca(H
2
PO
4
)
2
+ 2 CaSO
4

Ngoài ra, theo một số tài liệu thì vi sinh vật ñất còn tham gia vào
quá trình khử muối của axit photphoric ñể hình thành hidrophosfua [7].
1.3.3. Các ñiều kiện ảnh hưởng tới khả năng phân giải lân của vi sinh
vật
- Độ pH: nhìn chung pH ít ảnh hưởng ñến khả năng phân giải lân. Tuy

nhiên pH trong khoảng 7,8 – 7,9 ảnh hưởng tốt tới sự phát triển của hệ vi
sinh vật phân giải lân [27].
14

- Nhiệt ñộ: các chủng vi sinh vật có nhiệt ñộ thích hợp cho quá trình
phân giải lân là khác nhau. Nhìn chung khoảng nhiệt ñộ thích hợp nằm trong
khoảng 20 – 40
o
C [27].
- Hợp chất hữu cơ: chất hữu cơ làm tăng quá trình sinh trưởng của vi
sinh vật. Do ñó khả năng phân giải lân của chúng sẽ tăng lên.
- Độ ẩm: ở những nơi có ñộ ẩm cao, do hoạt ñộng của vi sinh vật mạnh
nên tạo ra nhiều axit hữu cơ làm tăng phân giải lân [27].
- Hệ rễ: hệ rễ cây trồng khích thích sự sinh trưởng của vi sinh vật. Do
ñó phân giải lân cũng ñược tăng cường [27]. Tuy nhiên một số loài cây có thể
tiết ra các chất ñộc ngăn cản sự sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật.
- Tỷ lệ N và C trong môi trường: N, C là những thành phần cần thiết
cho sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật. Tỉ lệ N, C trong môi trường
cao sẽ thúc ñẩy khả năng phân giải lân [27].
1.4. Hàm lượng lân trong ñất nâu ñỏ trên ñá bazan
Đất bazan là một loại ñất rất giàu lân tổng số,nhưng các quá trình
cố ñịnh lân từ dễ tiêu thành dạng khó tiêu thường xuyên xảy ra nên
lượng lân dễ tiêu luôn ở mức nghèo.

Theo Fridland (1973) ñất bazan nâu ñỏ là loại ñất hình thành trên ñá
bazan, trong ñiều kiện nhiệt ñới ẩm, các bazơ bị rửa trôi mạnh , ñất có phản
ứng chua , sắt nhôm tích luỹ nhiều .Đây là nguyên nhân chủ yếu của quá trình
giữ chặt lân trên ñất bazan.
Nguyễn Tử Siêm (1990) , Nguyễn Vy (1993) lân là yếu tố hạn chế hàng
ñầu ñối với tất cả các cây trồng trên ñất ñồi nói chung và ñất bazan nâu ñỏ nói

riêng [23, 31]. Các tác giả Lê văn Căn (1978), Vũ Cao Thái (1989), Lê Đình
Sơn, Đoàn Triệu Nhạn (1990) khi nghiên cứu tính chất hoá học ñất ñỏ bazan
ñều có chung nhận xét ñất giàu lân tổng số nhưng nghèo lân dễ tiêu [1,
28,25].
15

1.5. Tổng quan về ñất bazan nâu ñỏ ở Đak Lak
Theo hệ thống phân loại ñất của FAO – UNESCO (1995), Đak Lak có
11 nhóm và 84 ñơn vị ñất ñai. Trong ñó, nhóm ñất xám chiếm diện tích lớn
nhất 44%. Nhưng nhóm ñất xám thường phân bố ở những vùng ñất dốc, về
bản chất có ñộ phì thấp, chua, hàm lượng lân tổng số và lân dễ tiêu thấp. Như
vậy, nhóm ñất xám không thuận lợi cho việc trồng các loại cây trồng. Nhóm
ñất chiếm diện tích nhiều thứ 2 ở Đak Lak là ñất bazan ñỏ (Ferrasols). Diện
tích ñất bazan ñỏ khoảng 311.340 ha, chiếm 23.7% diện tích ñất tự nhiên.
Phân bố tập trung tại các khối bazan Buôn Ma Thuột. Nhóm ñất này có các
ñơn vị phân loại: Nâu ñỏ trên Bazan (Fk), nâu vàng trên bazan (Fu), là nhóm
ñất có tầng B tích tụ nhôm rõ nhất. Đất ñược phân bố tập trung ở khối bazan
Buôn Ma Thuột chảy từ bắc xuống Nam, từ Đông sang Tây. Phía Bắc cao
nguyên (Ea H'Leo) có ñộ cao 800m, phía Nam ñộ cao 400 m, phía Tây cao
300m (khu vực huyện Cư M'gar), bề mặt cao nguyên rất bằng phẳng [32].
Đất bazan nâu ñỏ hình thành và phát triển trên các cao nguyên Bazan
phần lớn có ñộ dốc thấp, tầng ñất mịn dày, có thành phần cơ giới nặng (tỷ lệ
sét >40%), tơi xốp khi ẩm, ñộ xốp trung bình 62-65%, khả năng giữ nước và
hấp thu nước tốt Rất thích hợp với các loại cây công nghiệp dài ngày có giá
trị hàng hoá cao: cà phê, cao su, tiêu và những cây ăn quả khác [32]. Tuy
nhiên, ñiểm hạn chế của nhóm ñất này là hàm lượng lân dễ tiêu thấp, lượng
P
2
O
5

dễ tan nhỏ hơn 1,0 mg/100 g ñất. Trong khi ñó, lân tổng số của nhóm
ñất này lại cao, P
2
O
5
tổng số trên 0.2% [32].
1.6. Vai trò sinh lý của nguyên tố lân trong cây
Lân là thành phần cấu trúc bắt buộc của các chất hữu cơ trong cây,
ñóng vai trò hoạt hoá các ñường ñơn, axit amin , các nhóm hoạt ñộng (NAD,
NADP, ), tham gia vào các quá trình trao ñổi chất, trao ñổi năng lượng
(ATP), phân chia tế bào , thúc ñẩy ra hoa, hình thành quả, quyết ñịnh phẩm
16

chất nông sản, hạt giống, kích thích rễ phát triển và hạn chế tác hại của việc
bón thừa ñạm Phạm Đình Thái , Nguyễn Duy Minh , Nguyễn Lương Hùng ,
1987 [29]. Theo Hoàng Minh Tấn, Nguyễn Quang Thạch, Vũ Quang Sáng
2006 [26] : lân tham gia vào thành phần của axit nucleic (ADN và ARN) có
vai trò quan trọng trong quá trình di truyền của cây, quá trình phân chia tế bào
và sinh trưởng của cây. Do vậy giai ñoạn còn non hoặc giai ñoạn hoạt ñộng
sống mạnh thì hàm lượng lân trong cây thường cao hơn các giai ñoạn khác.
Lân tham gia vào thành phần của photpholipit. Đây là hợp chất rất quan trọng
cấu tạo nên màng sinh học trong tế bào như màng sinh chất, màng không bào,
màng quang hợp. các màng này có chức năng bao bọc , quyết ñịnh tính thấm,
sự trao ñổi chất và năng lượng. Lân có mặt trong hệ thống ADP, ATP là các
chất dự trữ và trao ñổi năng lượng sinh học trong cây. Chúng như những
acqui tích luỹ năng lượng của tế bào. Liên kết cao năng phosphat (
˜
P) chứa 7-
10 Kcal năng lượng và là phương thức tích luỹ năng lượng quan trọng nhất
ñược sử dụng cho tất cả các hoạt ñộng sống trong cây, tham gia vào nhóm

hoạt ñộng của các coenzym oxy hoá khử là NAD, NADP, FAD, FMN. Đây là
các coenzym cực kì quan trọng trong các phản ứng oxy hoá khử trong cây,
ñặc biệt là quá trình hô hấp, quá trình ñồng hoá nitơ. Theo Trần Kim Đồng,
Nguyễn Quang Phổ và Lê Thị Hoa (1991) trong các quá trình trao ñổi chất,
phospho giữ vai trò trung tâm vì nó tham gia trong việc cấu tạo nên ADP,
ATP là những hợp chất giàu năng lượng sinh học. ATP ñược hình thành trong
quang hợp, hô hấp, ñược sử dụng cho nhiều quá trình sinh lý quan trọng như
hút nước và các chất khoáng, trao ñổi và vận chuyển các chất trong cây và ñặc
biệt là trong quá trình sinh tổng hợp những chất hữu cơ quan trọng như
protein. Vì vậy, khi thiếu photphat thì cây phát triển chậm, quá trình hô hấp
trong rễ bị cản trở, hô hấp bị ức chế dẫn ñến thiếu các sản phẩm trung gian
tiếp nhận NH4
+
từ ñất, ảnh hưởng ñến chu trình trao ñổi nitơ của cây [10].
17

Trong cây, lân chủ yếu nằm dưới dạng hữu cơ và một phần nhỏ dưới
dạng vô cơ.
Lân vô cơ ñóng vai trò quan trọng trong việc hình thành hệ thống ñệm
của tế bào và là nguồn dự trữ cần thiết cho sự tổng hợp lân hữu cơ.
Đủ lân, biểu hiện trước hết là cây sinh trưởng tốt, hệ thống rễ phát triển,
ñẻ nhánh khỏe, xúc tiến hình thành cơ quan sinh sản , tiến hành trao ñổi chất
và năng lượng mạnh mẽ, xúc tiến các hoạt ñộng sinh lý ñặc biệt là quang hợp
và hô hấp kết quả là tăng năng suất cây trồng Hoàng Minh Tấn, Nguyễn
Quang Thạch và Vũ Quang Sáng (2006) [26].
Thiếu lân làm cho các quá trình sinh lý trong cây bị rối loạn, sự tổng
hợp diệp lục bị ảnh hưởng, các quá trình photphoryl hoá, hút dinh dưỡng,
tổng hợp chất hữu cơ và các chất thơm bị giảm sút, ñồng thời làm giảm khả
năng chống chịu với các ñiều kiện ngoại cảnh bất lợi, hạn chế và kéo dài quá
trình hình thành, phân hoá mầm hoa, chất lượng nông sản giảm Phạm Đình

Thái, Nguyễn Duy Minh và Nguyễn Lương Hùng (1987) [29].
Theo Nguyễn Tử Siêm, Trần Khải (1996) khi nhiệt ñộ tăng, ñất có ñộ
ẩm cao thì lân ñược hấp thu tốt hơn. Sự phát triển của bộ rễ có ý nghĩa quyết
ñịnh với dinh dưỡng lân. Độ dài rễ và tốc ñộ ra rễ tỉ lệ thuận với tỉ lệ lân hấp
thụ [24].
Lân làm tăng sự phát triển của hệ rễ làm cho cây hút ñược nhiều nước ,
nhiều chất dinh dưỡng trong ñất hơn (Võ Minh Kha, 1996) [15].
Như vậy, lân ñóng vai trò rất quan trọng trong việc kích thích sự phát
triển của bộ rể, tăng cường khả năng hút nước và các chất khoáng của cây.
Khi ñủ lân, bộ rễ phát triển mạnh do ñó năng lực hút nước và trữ nước của bộ
rễ sẽ cao hơn, nên khả năng huy ñộng nước ở tầng sâu lên và giữ ở vùng rễ
(thông qua lực hút và dịch rễ) tốt hơn, nhờ vậy ẩm ñộ ñất ở tầng ñất mặt sẽ
ñược nâng cao và ổn ñịnh.
18

1.7. Công nghệ lên men
1.7.1. Giống vi sinh vật
Muốn có sản phẩm tốt ngoài qui trình công nghệ thì khâu giống là
quan trọng nhất, nó quyết ñịnh chất lượng sản phẩm và giá trị kinh tế của
qui trình sản xuất. Trong công nghệ lên men, người ta sử dụng rộng rãi
nhiều loại vi sinh vật như vi khuẩn, xạ khuẩn, vi khuẩn lam, nấm men,
nấm mốc, tảo.
- Tiêu chuẩn của giống: vi sinh vật tốt; có khả năng sinh tổng hợp
tạo sinh khối với hiệu suất cao; có khả năng sử dụng các nguyên liệu rẻ
tiền, dễ kiếm như các phụ phẩm, các phế thải; trong quá trình lên men
không tạo ra các phẩm phụ không mong muốn; ít mẫn cảm ñối với sự tạp
nhiễm do vi sinh vật khác; sản xuất sinh khối có thể tách dễ dàng ra khỏi
môi trường dinh dưỡng.
Tuy nhiên trong quá trình sản xuất, các tiêu chuẩn trên không phải
gắn liền với nhau. Các vi sinh vật thuộc nhóm Eukaryote có kích thước

tế bào lớn thể hình sợi, do ñó dễ dàng tách chúng ra khỏi môi trường
dinh dưỡng bằng phương pháp lọc ly tâm thông thường. Nhưng ở chúng
thường tồn tại một qui tắc chung là kích thước tế bào tỷ lệ nghịch với
hoạt tính trao ñổi chất.
- Các công việc chủ yếu của công tác giống trong sản xuất: Kiểm
tra ñộ thuần khiết của giống trong lên men; Kiểm tra khả năng hồi biến
của giống; Hoạt hoá giống sau một thời gian sử dụng, ñể hoạt hoá giống
người ta sử dụng môi trường nuôi cấy giàu các chất kích thích sinh
trưởng; Giữ giống bằng phương pháp thích hợp có thể duy trì những hoạt
tính ưu việt của chúng, chống thoái hoá, mất hoạt tính.
- Các phương pháp giữ giống :
19

Hiện nay thường sử dụng 4 phương pháp chính ñể giữ giống vi
sinh vật ñó là:
+ Bảo quản trên môi trường thạch, ñịnh kì kiểm tra cấy truyền
Giống vi sinh vật ñược giữ trên môi trường thạch nghiêng (ñối với
các giống vi sinh vật hiếu khí) hoặc trích sâu vào môi trường thạch (ñối
với vi sinh vật kị khí). Các ống giống ñược bảo quản trong tủ lạnh ở nhiệt
ñộ 3 - 5
0
C. Định kì kiểm tra ñể cấy truyền giống, tuỳ từng giống vi sinh
vật khác nhau mà ñịnh kì cấy truyền khác nhau, song giới hạn tối ña là 3
tháng.
+ Giữ giống trong cát hoặc ñất sét vô trùng
Do cấu trúc hoá lý cát và sét là những cơ chất tốt mang các tế bào
vi sinh vật, chủ yếu là nhóm vi sinh vật có bào tử. Cách làm như sau: Cát
và ñất ñược xử lý sạch, sàng lọc qua rây, xử lý pH ñạt trung tính, sấy
khô và khử trùng. Sau ñó bằng thao tác vô trùng trộn bào tử và cơ chất
cát hoặc ñất trong các ống nghiệm. Dùng paraffin nóng chảy phết lên nút

bông của ống nghiệm ñể giúp cho ống giống không bị ẩm trở lại. Ngoài
cát và ñất, người ta còn giữ giống trong hạt ngũ cốc hay trên
silicagen…Phương pháp bảo quản giống trên chủ yếu cho nấm mốc và
xạ khuẩn.
+ Giữ giống bằng phương pháp lạnh ñông
Bằng phương pháp này dựa trên nguyên tắc ức chế sự phát triển của vi
sinh vật, ñưa chúng vào ñiều kiện lạnh sâu ở -25
0
C ñến -70
0
C. Người ta trộn
vi sinh vật với dung dịch bảo vệ hay còn gọi là dung dịch nhũ hoá như
glycerin 15%, huyết thanh ngựa (loại không cho chất bảo quản), dung dịch
glycose hoặc lactose 10%…Việc làm lạnh ñược tiến hành một cách từ từ.
Khi ñộ lạnh ñạt -20
0
C, nếu tiếp tục làm lạnh thì tốc ñộ làm lạnh phải ñạt 1 –
2
o
C/phút. Phương pháp bảo quản này có ưu ñiểm là bảo quản ñược lâu.

20

+ Giữ giống bằng phương pháp ñông khô
Về nguyên tắc cũng giống như phương pháp ñông lạnh nhưng khác
ở chỗ là ñưa chất bảo vệ vào như glutamate 3% hay lactose 1,2% +
pepton 1,2% hay saccharose 8% + sữa 5% + gelatin 1,5%. Đây là
phương pháp bảo quản tối ưu nhất hiện nay, có thể tới vài chục năm mới
phải làm lại.
1.7.2. Nhân giống vi sinh vật

Mục ñích của việc nhân giống là ñể tăng số lượng tế bào vi sinh
vật. Trong quy trình lên men thì tuỳ chủng giống vi sinh vật khác nhau
mà nhân theo cơ chất và môi trường nhân khác nhau. Thường có hai
dạng giống: tế bào sinh dưỡng và bào tử.
- Trường hợp giống là tế bào sinh dưỡng: Để thu ñược lượng tế
bào sinh dưỡng, người ta chọn môi trường nhân sinh khối là môi trường
ñảm bảo cho vi sinh vật tồn tại thích hợp nhất, ñể với thời gian ngắn
nhất cho sinh khối vi sinh vật lớn nhất. Trong trường hợp này thường dùng
môi trường dịch thể (nuôi cấy chìm).
- Trường hợp giống là bào tử ñính: Thông thường chọn môi trường
ñặc (nuôi cấy bán rắn: cám gạo, bột ngô, thóc …).
Khi kết thúc mỗi khâu nhân giống cần kiểm tra ngay ñộ thuần của
giống và mật ñộ tế bào vi sinh vật cần nhân.
1.7.3. Lên men
Là giai ñoạn nuôi cấy vi sinh vật ñể chúng tạo sản phẩm hoặc sinh
khối vi sinh vật….Đây là khâu quyết ñịnh một quy trình lên men. Để thực
hiện lên men, người ta thường sử dụng hai phương pháp là lên men bề mặt
và lên men chìm.
21

1.7.3.1. Lên men bề mặt
Lên men bề mặt là thực hiện nuôi cấy vi sinh vật trên bề mặt môi
trường dịch thể hoặc bán rắn.
- Nuôi cấy trên bề mặt dịch thể (dùng cho nhóm vi sinh vật hiếu
khí): Tuỳ từng loại vi sinh vật mà chọn môi trường thích hợp. Môi
trường ñược pha loãng với nồng ñộ thích hợp, sau ñó ñược bổ sung
nguồn nitrogen (N), nguồn khoáng Khi môi trường cho vào thiết bị lên
men phải ñảm bảo có bề mặt thoáng, rộng. Nuôi cấy theo phương pháp
này ñơn giản nhưng ñòi hỏi diện tích sử dụng lớn, khó tự ñộng quy trình
sản xuất nên hiện nay phương pháp này ít ñược sử dụng.

- Nuôi cấy bề mặt sử dụng môi trường bán rắn: Có thể dùng vi sinh
vật hiếu khí, hoặc bán hiếu khí, kị khí. Ở phương pháp lên men này
nguyên liệu thường dùng là: Các loại hạt gạo, ñậu tương; Các loại mảnh:
mảnh sắn, mảnh ngô; các loại phế liệu hữu cơ: bã mía, rơm rạ…
Các loại nguyên liệu chứa tinh bột trước khi sử dụng phải xử lý
bằng cách nấu chín. Ngoài các nguyên liệu nói trên người ta phải bổ
sung các chất dinh dưỡng vào môi trường ñể ñảm bảo cho dinh dưỡng
của vi sinh vật trong quá trình nhân sinh khối (lên men).
Đối với vi sinh vật hiếu khí cần phải có quạt thổi khí vô trùng. Trong
lên men bán rắn, ngoài yêu cầu về nguyên liệu thì ñộ ẩm rất cần thiết cho
quá trình lên men. Phải luôn luôn ñảm bảo ñộ ẩm 60 - 75% (ñộ ẩm không
khí 90 - 100%).
1.7.3.2. Lên men chìm
Áp dụng cho cả vi sinh vật hiếu khí và kị khí. Khi lên men chìm,
vi sinh vật ñược nuôi cấy ở môi trường dịch thể sẽ phát triển theo chiều
ñứng của cột môi trường.
22

∗ Để thực hiện quá trình lên men chìm cần thực hiện từng bước
sau:
- Thực hiện quá trình khuấy ñảo và sục khí.
- Theo dõi sự tạo bọt trong lên men và biện pháp phá bọt.
- Điều chỉnh pH của môi trường lên men.
- Theo dõi và ñiều chỉnh nhiệt ñộ của môi trường lên men.
- Tiếp thêm nguyên liệu và bổ sung các chất tiền thể.
- Trạng thái tế bào của chủng giống dùng trong quá trình lên men
và ñộ tạp khuẩn.
- Kiểm tra sự tiêu hao năng lượng, sự tạo thành trong quá trình lên
men.
- Điều cuối cùng cũng là quan trọng nhất ñó là xác ñịnh thời gian

của quá trình lên men.
∗ Thu hồi sản phẩm: Khi quá trình lên men kết thúc người ta tiến
hành thu hồi sản phẩm. Các sản phẩm của quá trình tổng hợp vi sinh vật
thường ñược tích luỹ ở trong tế bào hoặc trong dung dịch nuôi cấy.
1.8. Tổng quan về việc sử dụng phân bón sinh học
Trong những nhân tố tạo nên sức bật của nền kinh tế, vấn ñề sản xuất
nông nghiệp giữ một vai trò hết sức quan trọng. Vì vậy, ñể ñạt ñược những
thành tựu trong sản xuất thì việc ứng dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật
vào lĩnh vực nông nghiệp là ñiều kiện cần thiết.
Hiện nay, vi sinh vật học là ngành mũi nhọn trong cuộc cách mạng
sinh học. Với trình ñộ phát triển của khoa học, các nhà nghiên cứu ñã tạo
ra ñược một loại phân bón mang tính chất ñặc hiệu ñối với cây trồng ñó
là phân bón vi sinh vật - gọi tắt là phân vi sinh,có tác dụng nâng cao
năng suất và chất lượng nông sản, giảm chi phí ,tiết kiệm phân bón vô cơ
và góp phần tạo cân bằng sinh thái. Phân bón vi sinh có ý nghĩa quan
trọng trong việc bảo vệ môi trường và xây dựng nền nông nghiệp sạch
23

bền vững, do vậy việc nghiên cứu sử dụng rộng rãi phân bón vi sinh
trong nông lâm nghiệp ñã và ñang ñược nhiều nước trên thế giới quan
tâm phát triển[13].
Các loại bón phân vi sinh ñang ñược thế giới nghiên cứu và sử dụng
có thể kể ñến là: Phân vi sinh cố ñịnh nitơ cộng sinh, hội sinh và tự do,
phân vi sinh vật phân giải lân, chế phẩm vi khuẩn lam, chế phẩm nấm
rễ Tuỳ theo ñiều kiện tự nhiên, ñặc ñiểm canh tác của từng vùng và
phương thức sử dụng của từng ñịa phương mà phân bón vi sinh vật ñược
sản xuất từ một chủng hay nhiều chủng vi sinh vật, sử dụng cho một ñối
tượng hay nhiều ñối tượng cây trồng trên nền cơ chất tiệt trùng hay
không tiệt trùng khác nhau. Trong giới hạn ñề tài chúng tôi quan tâm ñến
phân vi sinh phân giải lân.

Như chúng ta ñã biết
hàm lượng lân trong hầu hết các loại ñất ñều rất
thấp, vì vậy việc bón lân cho ñất nhằm nâng cao năng suất cây trồng là việc
làm cần thiết. Người ta cũng biết rằng khoảng 2/3 lượng lân ñược bón bị ñất
hấp phụ trở thành dạng cây trồng không sử dụng ñược hoặc bị rửa trôi. Phân
vi sinh phân giải photphat khó tan không chỉ có tác dụng nâng cao hiệu quả
của phân bón khoáng nhờ hoạt tính phân giải và chuyển hoá của các chủng vi
sinh vật, mà còn có tác dụng tận dụng nguồn photphat ñịa phương có hàm
lượng lân thấp , không ñủ ñiều kiện sản xuất phân lân khoáng ở qui mô công
nghiệp.
Bón phân lân sinh học có tác dụng làm tăng số lượng vi sinh vật
phân giải lân ở trong ñất,dẫn ñến tăng cường ñộ phân giải lân khó tan
trong ñất 23 - 35%. Cây trồng phát triển tốt hơn , thân lá cây mập hơn,
to hơn, bản lá dày hơn, tăng sức ñề kháng sâu bệnh. Năng suất ñậu tương
tăng 5 – 11%, lúa 4,7 – 15% so với ñối chứng [21].
Nhiều công trình nghiên cứu ở Châu Âu và Mỹ cũng như các ở các
nước Châu Á ñều cho thấy hiệu quả to lớn của phân vi sinh phân giải lân. tại
Ấn Độ , vi sinh vật phân giải lân ñược ñánh giá có tác dụng tương ñương với
24

50 kg P
2
O
5
/ha. Sử dụng vi sinh vật phân giải lân cùng quặng photphat có thể
thay thế ñược 50% lượng lân khoáng cần bón mà không ảnh hưởng ñến năng
suất cây trồng.

Hiện nay, hai nước Trung Quốc và Ấn Độ ñang ñẩy mạnh nghiên cứu
và ứng dụng công nghệ sinh học trong sản xuất phân lân vi sinh với quy mô

công nghiệp, ứng dụng trên hàng chục triệu ha [19].
Tại Việt Nam các công trình nghiên cứu gần ñây nhất cho biết một
gói chế phẩm vi sinh vật phân giải lân sử dụng cho cà phê trên vùng ñất
ñỏ bazan có tác dụng tương ñương với 34,3 kg P
2
O
5
/ha [27]. Lâm Tú
Minh và các cộng sự ñã xây dựng quy trình sản xuất phân vi sinh phân
giải lân kích thích sinh trưởng trên nền chất mang là than bùn ñã ñảm
bảo ñược mật ñộ tế bào là 10
7
CFU/g sau 150 ngày bảo quản ñồng thời
qua tiến hành khảo nghiệm cho thấy phân bón ñã làm tăng sản lượng cây
rau, củ lên 18 - 33% [20]. Ở Đăklăk, việc thử nghiệm sản xuất và thử
nghiệm phân bón hữu cơ vi sinh có nguồn gốc từ phụ phế phẩm nông
nghiệp như vỏ cà phê, thân cành sắn, rác thải sinh hoạt hữu cơ cho thấy
số lượng vi sinh vật trong phân bón ñạt 10
7
- 10
8
CFU/g ñồng thời hàm
lượng mùn và các khoáng chất ñều cao hơn hoặc bằng các loại phân bón
hữu cơ trên thị trường.
Cao Ngọc Điệp (2002) nghiên cứu sản xuất phân lân
sinh học ứng dụng ở cây lúa cao sản trồng trên ñất phèn Đồng Tháp Mười.
Kết quả cho thấy khi sử dụng vi sinh vật hoà tan lân làm phân lân sinh học
trong qui trình canh tác lúa cao sản là biện pháp kinh tế cao vì hiệu quả sử
dụng lượng lân tốt hơn so với bón phân hoá học . Bón dịch lân hoà tan có
hiệu quả cao tương ñương với bón 60 kg P

2
O
5
/ha [9] . .].


Như vậy, ñể ñáp ứng nhu cầu rất lớn về phân bón của nền nông nghiệp
Việt Nam thì việc nghiên cứu sản xuất ra nhiều loại phân bón vi sinh là một ñiều
cần thiết. Tiếp tục nghiên cứu ñể mở rộng việc sử dụng phân bón vi sinh nhằm
tiết kiệm hoặc thay thế một phần phân bón vô cơ và xây dựng nền nông nghiệp
25

sạch bền vững không chỉ là mối quan tâm của các nhà quản lý mà còn là nhiệm
vụ quan trọng ñối với các cơ quan khoa học và sản xuất trong cả nước.
1.9. Tình hình nghiên cứu vi sinh vật phân giải photphat khó tan.
1.9.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Việc nghiên cứu vi sinh vật phân giải photphat ñã ñược quan tâm ở
một số nước trên thế giới. Họ ñã nghiên cứu và ứng dụng nhiều chủng vi sinh
vật phân giải photphat trong sản xuất nông nghiệp.
Các chủng vi khuẩn ñặc biệt thuộc loài Pseudomonas và Bacillus, các
chủng nấm thuộc loài Penicillium, Aspergillus có khả năng chuyển hoá
photphat khó tan thành dạng dễ hoà tan ở trong ñất nhờ tiết ra các axit hữu cơ
như formic, acetic, lactic, propionic, fumaric, glucolic và axit succinic. Những
axit này làm giảm pH và hoà tan các dạng photphat khó tan (Sen và Paul,
1957; Katznelson và Bose,1967; Ostwal và Bhide,1972) [37].
Ở Liên xô (cũ) sản phẩm phân bón vi sinh vật thương mại với tên gọi
“Photphobacterin” với sự có mặt của B.megateirum var phosphaticum ñã
ñược sử dụng rộng rãi ở Liên xô và các nước Đông âu , làm tăng năng suất
cây trồng 5 – 10% so với ñối chứng.Viện nghiên cứu nông nghiệp Ấn ñộ ñã
sử dụng Phosphobacterium trên lúa mì, lúa và ngô cũng ñã cho kết quả tăng

ñáng kể so với ñối chứng [19].
El-Komy (2005) nghiên cứu phối hợp hai chủng cố ñịnh N
Azospirillum và phân giải lân Bacillus megaterium xử lý cho lúa mì. Kết quả
cho thấy hàm lượng N trong thân lúa mì của các thí nghiệm có xử lý hai
chủng này tăng 37-53%; hàm lượng P trong thân tăng 48,6%; hàm lượng K
tăng 10-14,3% so với ñối chứng không xử lý. Kết quả nghiên cứu cũng cho
thấy xử lý phối hợp hai chủng có tác dụng cộng hưởng, tốt hơn xử lý ñơn
chủ
ng [36]