nghiên cứu khả năng ứng dụng chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu (emina) trong sản xuất khoai tây tại tỉnh thái bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
===== * * * =====

PHẠM THỊ KIM HOÀN

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH
VẬT HỮU HIỆU (EMINA) TRONG SẢN XUẤT KHOAI TÂY
TẠI TỈNH THÁI BÌNH

LUẬN VĂN THẠC SĨ NÔNG NGHIỆP

Chuyên ngành : TRỒNG TRỌT
Mã số

: 60.62.01

Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. NGUYỄN QUANG THẠCH

HÀ NỘI – 2008

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ………………………i


LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng ñược ai công bố trong
bất kì công trình nào khác.
Tôi xin cam ñoan rằng mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này

ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã ñược chỉ rõ
nguồn gốc.
Tác giả luận văn

Phạm Thị Kim Hoàn


LỜI CẢM ƠN
Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các Thầy, Cô, bạn bè và
người thân ñã giành cho tôi sự giúp ñỡ, ñộng viên ñầy tâm huyết trong thời
gian tôi học tập và thực hiện ñề tài này.
Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp ñỡ nhiệt tình của Thầy, Cô trong Bộ
môn Công nghệ sinh học, Khoa Nông học, Khoa Sau ñại học, ñặc biệt tôi xin
ñược bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới Giáo sư, tiến sĩ Nguyễn Quang
Thạch người thày ñã tận tình hướng dẫn, giúp ñỡ và ñộng viên tôi trong quá
trình thực hiện ñề tài và hoàn thành luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn cán bộ, công nhân Xí nghiệp giống cây trồng
Quỳnh Hưng, Quỳnh Phụ, Thái Bình ñã giúp ñỡ tôi cả về vật chất và tinh thần
ñể tôi hoàn thành ñề tài nghiên cứu này.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tất cả người thân, bạn bè, ñồng
nghiệp những người luôn bên cạnh ñộng viên giúp ñỡ tôi trong quá trình học
tập và thực hiện ñề tài.
Xin chân thành cảm ơn tất cả.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2008

Học viên

Phạm Thị Kim Hoàn


MỤC LỤC
Trang
Lời cam ñoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục chữ viết tắt

v

Danh mục bảng

vi

Danh mục hình

ix

1.

Mở ñầu

1

1.1

ðặt vấn ñề

1

1.2

Mục ñích, yêu cầu của ñề tài

2

1.3

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài

3

2.

Tổng quan tài liệu

4

2.1

Vi sinh vật hữu hiệu (EM), tình hình nghiên cứu và ứng dụng
EM trên thế giới và Việt Nam

4

2.1.1. Giới thiệu chung về EM

4

2.1.2. EM trong nông nghiệp và nông nghiệp bền vững

10

2.1.3

Tình hình nghiên cứu và ứng dụng EM trên thế giới và Việt Nam 13

2.2

Cây khoai tây

18

2.2.1

Giới thiệu chung về cây khoai tây

18

2.2.2

Ảnh hưởng của một số yếu tố ngoại cảnh ñến sinh trưởng,

21

phát triển và năng suất khoai tây
2.2.3

Tình hình sản xuất khoai tây trên thế giới và Việt Nam

24

2.2.4. Các nghiên cứu về sử dụng chế phẩm vi sinh vật (VSV)

30

trên cây khoai tây ở Việt Nam
3.

Nội dung và phương pháp nghiên cứu

35


3.1

Vật liệu, ñịa ñiểm, thời gian nghiên cứu

35

3.1.1

Vật liệu nghiên cứu

35

3.1.2

Thời gian

36

3.1.3

ðịa ñiểm

36

3.2

Nội dung nghiên cứu

36

3.3

Phương pháp nghiên cứu

38

3.3.1

Bố trí thí nghiệm

38

3.3.2

Các chỉ tiêu theo dõi

41

3.4

Tính toán hiệu quả kinh tế

44

3.5

Phương pháp xử lý số liệu

44

4.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

45

4.1

Thí nghiệm 1: ðánh giá ảnh hưởng của xử lý các dạng

45

EMINA lên củ giống ñến sinh trưởng, phát triển, năng
suất và chất lượng khoai tây.
4.2

Thí nghiệm 2: ðánh giá ảnh hưởng của biện pháp phun

59

EMINA thứ cấp lên lá ñến sinh trưởng, phát triển, năng suất
và chất lượng khoai tây trên 2 nền phân ñạm khác nhau.
4.3.

Thí nghiệm 3: ðánh giá ảnh hưởng của biện pháp bón lót

77

phân Bokashi ñến sinh trưởng, phát triển, năng suất và
chất lượng khoai tây
4.4

Mô hình

90

4.5

Phân tích hiệu quả kinh tế của việc ứng dụng EMINA vào

91

sản xuất khoai tây
5.

Kết luận và ñề nghị

94

5.1

Kết luận

94

5.2

ðề nghị

95

Tài liệu tham khảo

96

Phụ lục

104
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Từ viết tắt

APNAN
BVTV
Bộ NN và PTNT

Asia Pacific Natural Agriculture Network
Bảo vệ thực vật
Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn

CIP

International Potato Center

CNSH

Công nghệ sinh học

CT
CTV

Công thức
Cộng tác viên

ðHNN Hà Nội

ðại học Nông nghiệp Hà Nội

EM

Effective Microoganisms

EMRO

EM Research Organization

FAO
GS

Food Agriculture Organization
Giáo sư

ICM

Integrated Crop Management

INFRC
IPM

International Nature Farming Research Center
Integrated Pest Management

KHKT

Khoa học kỹ thuật

NST

Ngày sau trồng

NXB

Nhà xuất bản

Ptb
PTBV

Khối lượng trung bình
Phát triển bền vững

PTS

Phó tiến sĩ

SARD

Phát triển nông nghiệp và nông thôn bền vững

SKK

Sekai Kyusei Kyo

TGST

Thời gian sinh trưởng

TS

Tiến sĩ

Viện SHNN

Viện Sinh học nông nghiệp


VSV

Vi sinh vật

VSVCN

Vi sinh vật chức năng
DANH MỤC CÁC BẢNG

Số bảng

Tên bảng

Trang

2.1

Tác dụng của phân vi sinh trên ñối với cây khoai tây

31

2.2:

Tổ hợp vi sinh vật sử dụng cho khoai tây

32

2.3

Ảnh hưởng của tổ hợp VSV chức năng ñối với khoai tây

33

2.4

Tác dụng của phân hữu cơ VSV chức năng ñối với khoai tây

34

4.1

Ảnh hưởng của xử lý các loại EMINA lên củ giống

45

ñến thời gian mọc mầm và sinh trưởng của khoai tây

4.2

Ảnh hưởng của xử lý các loại EMINA lên củ giống

47

ñến số thân/ khóm và ñường kính thân của khoai tây
4.3

Ảnh hưởng của xử lý các loại EMINA lên củ giống

48

ñến chiều cao cây khoai tây
4.4

Ảnh hưởng của xử lý các loại EMINA lên củ giống

50

ñến ñộng thái ra lá của khoai tây
4.5

Ảnh hưởng của xử lý các loại EMINA lên củ giống

52

ñến chỉ số diện tích lá (LAI) của khoai tây
4.6

Ảnh hưởng của xử lý các loại EMINA lên củ giống

54

ñến ñộng thái ra tia và hình thành củ của khoai tây
4.7

Ảnh hưởng của xử lý các loại EMINA lên củ giống

55

ñến kích thước củ khi thu hoạch
4.8

Ảnh hưởng của xử lý các loại EMINA lên củ giống

56

ñến năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất
4.9

Ảnh hưởng của xử lý các loại EMINA lên củ giống

57

ñến sâu bệnh hại trên khoai tây
4.10

Ảnh hưởng của biện pháp phun EMINA thứ cấp lên lá

60


ñến thời gian mọc mầm và sinh trưởng của khoai tây
4.11

Ảnh hưởng của biện pháp phun EMINA thứ cấp lên lá

61

ñến số thân/ khóm và ñường kính thân của khoai tây
4.12

Ảnh hưởng của biện pháp phun EMINA thứ cấp lên lá

63

ñến chiều cao cây khoai tây
4.13

Ảnh hưởng của biện pháp phun EMINA thứ cấp lên lá

66

ñến ñộng thái ra lá của khoai tây
4.14

Ảnh hưởng của biện pháp phun EMINA thứ cấp lên lá

68

ñến chỉ số diện tích lá (LAI) của khoai tây
4.15

Ảnh hưởng của biện pháp phun EMINA thứ cấp lên lá

71

ñến ñộng thái ra tia và hình thành củ của khoai tây
4.16

Ảnh hưởng của biện pháp phun EMINA thứ cấp lên láñến

72

kích thước củ khi thu hoạch
4.17

Ảnh hưởng của biện pháp phun EMINA thứ cấp lên láñến

74

năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất
4.18

Ảnh hưởng của biện pháp phun EMINA thứ cấp lên láñến

76

sâu bệnh hại trên khoai tây

4.19

Ảnh hưởng của biện pháp bón lót Bokashi ñến thời gian

77

mọc mầm và sinh trưởng của khoai tây
4.20

Ảnh hưởng của biện pháp bón lót Bokashi ñến số thân/ khóm 79
và ñường kính thân của khoai tây

4.21

Ảnh hưởng của biện pháp bón lót Bokashi ñến chiều cao

80

cây khoai tây
4.22

Ảnh hưởng của biện pháp bón lót Bokashi ñến ñộng thái

81

ra lá của khoai tây
4.23

Ảnh hưởng của biện pháp bón lót Bokashi ñến chỉ số diện
tích lá (LAI) của khoai tây

83


4.24

Ảnh hưởng của biện pháp bón lót Bokashi ñến

85

ñộng thái ra tia và hình thành củ của khoai tây
4.25

Ảnh hưởng của biện pháp bón lót Bokashi ñến kích thước

86

củ khi thu hoạch
4.26

Ảnh hưởng của biện pháp bón lót Bokashi ñến năng suất

87

và các yếu tố cấu thành năng suất
4.27

Ảnh hưởng của biện pháp bón lót Bokashi ñến sâu bệnh

88

hại trên khoai tây
4.28

Ảnh hưởng của các dạng EMINA tới sinh trưởng, pháp

90

triển, năng suất và chất lượng khoai tây ở ruộng mô hình
4.29

Hiệu quả kinh tế của biện pháp ứng dụng EMINA trong

92

sản xuất khoai tây

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hình

Tên hình

Trang


4.1

ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây trong thí nghiệm 1

49

4.2

ðộng thái ra lá của cây khoai tây trong thí nghiệm 1

51

4.3

Chỉ số diện tích lá của cây khoai tây trong thí nghiệm 1

52

4.4

Kích thước củ khoai tây trong thí nghiệm 1

55

4.5

ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây ở các công thức bón

64

ñạm Urê trong thí nghiệm 2
4.6

ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây ở các công thức bón

64

ñạm sunphát trong thí nghiệm 2
4.7

ðộng thái ra lá của cây khoai tây ở các công thức bón

67

ñạm Urê trong thí nghiệm 2
4.8

ðộng thái ra lá của cây khoai tây ở các công thức bón

67

ñạm sunphát trong thí nghiệm 2
4.9

Chỉ số diện tích lá của cây khoai tây ở các công thức bón

70

ñạm Urê trong thí nghiệm 2
4.10

Chỉ số diện tích lá của cây khoai tây ở các công thức bón

70

ñạm sunphát trong thí nghiệm 2
4.11

Kích thước củ khoai tây trong thí nghiệm 2

73

4.12

ðộng thái tăng trưởng chiều cao cây trong thí nghiệm 3

79

4.13

ðộng thái ra lá của cây khoai tây trong thí nghiệm 3

81

4.14

Chỉ số diện tích lá của cây khoai tây trong thí nghiệm 3

82

4.15

Kích thước củ khoai tây trong thí nghiệm 3

86

4.16

Bệnh ghẻ trên khoai tây

89

4.17

Củ khoai tây ở ruộng mô hình và ñối chứng

91


1. MỞ ðẦU
1.1. ðặt vấn ñề
Khoai tây là cây trồng ngắn ngày, năng suất cao, rất thích hợp với ñiều
kiện thời tiết vụ ñông ở Thái Bình. Khoai tây có thể dễ dàng mở rộng diện
tích trong cơ cấu tăng vụ của vùng ñất chuyên canh lúa như ở Thái Bình. Quỹ
ñất thích hợp cho phát triển khoai tây ở Thái Bình rất cao có thể mở rộng diện
tích vụ ñông tới 30.000 ha và thực tế sản xuất năm cao ñiểm ñã ñạt trên
15.000 ha (năm 1977). Diện tích khoai tây ở Thái Bình luôn ñứng ñầu cả
nước, năng suất khoai tây những năm gần ñây ñạt hơn 15 tấn/ ha. Hiện nay,
khoai tây ñã và ñang là cây trồng chủ lực ở vụ ñông, ñược chọn là một trong
những cây tham gia vào chuyển ñổi cơ cấu cây trồng của tỉnh do giá trị và
khối lượng lớn. Do tầm quan trọng của cây khoai tây, nhiều qui trình kỹ thuật
sản xuất khoai tây ñạt năng suất cao ñã ñược xây dựng nhưng nói chung ñều
theo hướng thâm canh sử dụng nhiều phân hoá học, thuốc trừ sâu. Phát triển
sản xuất theo nghĩa sản phẩm an toàn, thân thiện với môi trường còn rất hạn
chế. ðã có nhiều nghiên cứu, ứng dụng vào thực tế bước ñầu giải quyết cho vấn

ñề này như xây dựng vùng sản xuất rau an toàn, mô hình canh tác nông nghiệp
hữu cơ, Phong trào 3 giảm 3 tăng, IPM, ICM, v.v. Sử dụng công nghệ vi sinh
vật hữu hiệu (Effective Microorganisms - EM) trong sản xuất cây trồng cũng
là một trong các giải pháp ñược nhiều nước quan tâm.
EM ñược hợp thành bởi hỗn hợp các vi sinh vật có ích và ñược coi là giải
pháp cho việc phát triển nông nghiệp bền vững, tăng năng suất và chất lượng
cây trồng, vật nuôi, xử lý rác thải, nước thải ñô thị và vệ sinh môi trường có
hiệu quả. Trong trồng trọt EM có tác dụng ñẩy mạnh quá trình nẩy mầm, sinh
trưởng, ra hoa, kết qủa và chín; tăng khả năng quang hợp; tăng hiệu lực phân
hữu cơ; tăng sức ñề kháng của cây trồng với sâu bệnh có hại; cải thiện môi


trường lý, hoá và sinh vật trong ñất; ngăn cản các loại bệnh và sâu trong ñất,
do vậy ñã làm tăng năng suất cây trồng [36]. Viện sinh học Nông nghiệp trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội ñã sản xuất chế phẩm EMINA từ các vi
sinh vật có ích và ñã có nhiều thí nghiệm chứng minh tác dụng của chế phẩm
này trên nhiều cây trồng. Liệu EMINA có giúp cho kỹ thuật sản xuất khoai
tây trong nền nông nghiệp phát triển cao và an toàn hay không; ñến nay chưa
có nghiên cứu nào ñược công bố chính thức vì vậy chúng tôi tiến hành thực
hiện ñề tài:
“

Nghiên cứu khả năng ứng dụng chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu

(EMINA) trong sản xuất khoai tây tại tỉnh Thái Bình”
1.2. Mục tiêu, yêu cầu của ñề tài
1.2.1. Mục ñích nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng các chế phẩm EMINA và các dạng ñạm ñến sinh
trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng (làm giống) khoai tây từ ñó ñề xuất
qui trình sản xuất tối ưu có tính bền vững cho khoai tây giống cũng như khoai
tây thương phẩm góp phần xây dựng hệ thống sản xuất khoai tây của tỉnh

Thái Bình.
1.2.2. Yêu cầu của ñề tài
- Xác ñịnh ảnh hưởng của các loại chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu
EMINA (loại chế phẩm, nồng ñộ, giai ñoạn xử lý và bón) ñến sinh trưởng,
phát triển, năng suất và chất lượng (làm giống) khoai tây.
- Xác ñịnh ảnh hưởng của EMINA kết hợp với bón ñạm urê và ñạm
sunphát tới năng suất và chất lượng (làm giống) khoai tây.


1.3. ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của ñề tài
1.3.1. Ý nghĩa khoa học
ðề tài góp phần bổ sung cơ sở khoa học khẳng ñịnh hướng giải pháp sinh
học sử dụng chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu (EM) trong sản xuất nông nghiệp
nói chung và sản xuất khoai tây nói riêng.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
- Xây dựng ñược qui trình sử dụng EMINA trong sản xuất khoai tây có
năng suất, chất lượng cao phục vụ cho nhu cầu xuất khẩu, chế biến trong
nước và chủ ñộng nguồn giống tại chỗ, phục vụ trực tiếp cho sản xuất ở ñịa
phương.
- Xác ñịnh ñược hiệu quả của sử dụng EMINA trong sản xuất khoai tây.
- Góp phần hạn chế ô nhiễm môi trường nhưng vẫn ñảm bảo phát triển
nông nghiệp bền vững.


2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Vi sinh vật hữu hiệu (Effective Microorganisms - EM), tình hình
nghiên cứu và ứng dụng EM trên thế giới và Việt Nam
2.1.1. Giới thiệu chung về EM
2.1.1.1. Khái niệm về vi sinh vật hữu hiệu (EM)
Giáo sư tiến sĩ Teruo Higa, trường ñại học Okinawa - Nhật Bản là người

sáng lập ra công nghệ vi sinh vật có lợi hay còn gọi là công nghệ EM ñang
ñược áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực: trồng trọt, chăn nuôi, nuôi trồng
thuỷ hải sản, xử lý môi trường, xây dựng, công nghiệp và lĩnh vực y học
[22].
Vi sinh vật hữu hiệu là 1 quần thể hỗn hợp trong nhóm vi sinh vật có lợi
(Các vi sinh vật có tác dụng quang hợp, các vi khuẩn bài tiết axit lactic, các
loại men, nấm lên men) mà chúng có thể ñược áp dụng - sử dụng như một
chất ñể tiêm chủng (vật chủng) ñể làm tăng tính ña dạng vi khuẩn trong ñất ñể cải thiện chất lượng ñất ñai từ ñó ñẩy mạnh sinh trưởng phát triển cây
trồng - tăng năng suất và chất lượng canh tác. Giáo sư T. Higa ñã phát hiện ra
rằng các vi sinh vật có thể cùng tồn tại trong một số hỗn hợp và chúng luôn có
sự tương hợp sinh lý lẫn nhau khi những vi sinh vật này ñược nuôi cấy trong
môi trường tự nhiên, tác dụng có lợi của chúng cũng cộng hưởng lên. Hệ vi
sinh vật có lợi này ñược hợp thành bởi một hỗn hợp các loại vi sinh vật - vi
khuẩn. Chúng ñược tìm thấy ở mọi nơi trong môi trường tự nhiên trên thế
giới.
2.1.1.2. Các loại vi sinh vật phổ biến trong EM [11]


* Vi khuẩn quang hợp (photosynthetic bacteria)
Vi khuẩn quang hợp là nhóm vi khuẩn tự dưỡng quang năng có khả năng
sử dụng năng lượng ánh sáng mặt trời chuyển thành năng lượng hoá học trong
các liên kết cao năng của cơ thể. Năng lượng này ñược dùng ñể ñồng hoá CO2
trong không khí ñể tạo nên chất hữu cơ. Vi khuẩn quang hợp có sắc tố trong
tế bào, nhưng sắc tố quang hợp ở vi khuẩn không phải Chlorophyll như ở cây
xanh mà bao gồm nhiều loại khác nhau như Bacteriochlorofil a, b, c, e, g…
mỗi loại có một phổ hấp thụ ánh sáng riêng.
Vi khuẩn quang hợp giữ vai trò chủ ñạo trong quá trình hoạt ñộng. Vi
khuẩn quang hợp tổng hợp lên các chất có lợi như axit amin, hormon sinh
trưởng, ñường và các hoạt ñộng sinh học khác. Tất cả chúng thúc ñẩy sự sinh
trưởng, phát triển của thực vật do quá trình hấp thụ trực tiếp vào cơ thể. Mặt

khác các sản phẩm trao ñổi chất của vi khuẩn quang hợp ñồng thời cũng là
chất dinh dưỡng cho các vi sinh vật ñất khác. Như vậy vi khuẩn quang hợp
ñược bổ sung trong ñất phát triển tốt sẽ góp phần vào quá trình thúc ñẩy các
vi sinh vật hữu ích và làm tăng thêm hiệu quả của các vi sinh vật ñó. Ví dụ vi
khuẩn quang hợp ñã tổng hợp lên axit amin là chất nitơ làm chất nền cho nấm
VA có tác dụng lớn trong việc hoà tan photpho cho cây hấp thụ, ñồng thời
cũng tham gia tăng cường khả năng cố ñịnh nitơ cùng với vi khuẩn cố ñịnh
ñạm cho các cây họ ñậu.
* Vi khuẩn lactic (lactic acid bacteria)
Vi khuẩn lactic thuộc vi khuẩn Gram (+), không tạo bào tử, hầu hết
không di ñộng, có hình thái khác nhau. Vi khuẩn lactic lên men kỵ khí bắt
buộc, tuy nhiên chúng cũng có thể tăng trưởng ñược cả khi có mặt oxy ñó là
nhóm sống từ kỵ khí tới hiếu khí. Vi khuẩn lactic thu nhận năng lượng nhờ
quá trình phân giải kỵ khí ñường, hyñrat cacbon với sự tích luỹ axit lactic


trong môi trường. Người ta ñã ứng dụng quá trình lên men lactic rất rộng rãi
ñể chế biến thức ăn chua, ủ thức ăn cho gia súc, sản xuất axit lactic. Chính vì
vậy, vi khuẩn lactic ñược ñưa vào nhóm EM, sau ñây là những hoạt ñộng của
vi khuẩn lactic trong chế phẩm EM:
- Chuyển hoá các thức ăn khó tiêu thành thức ăn dễ tiêu.
- Vi khuẩn lactic sinh axit lactic, là chất khử trùng mạnh, nó tiêu diệt các
vi sinh vật có hại và làm tăng sự phân huỷ các chất hữu cơ.
- Vi khuẩn lactic làm tăng sự phân cắt các hợp chất hữu cơ như
xenlluloza sau ñó lên men chúng mà không gây ảnh hưởng có hại nào từ các
chất hữu cơ không phân huỷ.
- Vi khuẩn lactic có khả năng tiêu diệt sự hoạt ñộng và truyền giống của
Fusarium, là loài gây bệnh cho mùa màng (như làm yếu cây trồng, gia tăng
mầm bệnh).
* Xạ khuẩn (Actinomycetes)

Xạ khuẩn là trung gian giữa vi khuẩn và nấm thuộc nhóm Prokaryot. ða
số vi khuẩn có cấu tạo dạng sợi, sợi liên kết với nhau thành khuẩn lạc phân
nhánh phức tạp nhưng toàn bộ hệ sợi chỉ là một tế bào có nhiều nhánh, không
có vách ngăn ngang. Xạ khuẩn là nhóm vi sinh vật phân bố rộng rãi trong ñất
và chế phẩm EM (sau vi khuẩn và nấm). Chúng tham gia vào quá trình phân
giải các hợp chất hữu cơ trong ñất như xenlluloza, tinh bột có phần khép kín
vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên. Do ñặc tính này nên chế phẩm EM
còn ñược ứng dụng trong quá trình chế biến phân huỷ rác. Xạ khuẩn còn sản
sinh ra chất kháng sinh từ quá trình trao ñổi chất của vi khuẩn quang hợp và
chất hữu cơ trong môi trường. Chất hữu cơ này có tác dụng diệt nấm và các vi
khuẩn gây hại. Xạ khuẩn có thể cùng tồn tại với vi khuẩn quang hợp trong chế


phẩm EM. Do ñó cả hai loại này ñều làm tăng tính chất của môi trường ñất
bằng cách làm tăng hoạt ñộng kháng sinh học của ñất.
* Nấm men (yeasts)
Nấm men thuộc vi nấm, có cấu trúc ñơn bào. Nấm men tham gia vào quá
trình chuyển hoá vật chất, phân huỷ các chất hữu cơ trong ñất. Nấm men còn
tổng hợp các chất kháng sinh có ích cho sự sinh trưởng của cây trồng từ axit
amin và ñường ñược tạo thành trong quá trình trao ñổi chất của vi khuẩn
quang hợp. Các chất có hoạt tính sinh học như hormon và enzim do nấm men
tạo ra thúc ñẩy tế bào hoạt ñộng. Những chất ñược tạo thành trong quá trình
trao ñổi chất thì lại là nguồn dinh dưỡng cho các vi sinh vật hữu hiệu khác
như vi khuẩn lactic và xạ khuẩn. Ngoài hoạt tính sinh lý, bản thân nấm men
có rất nhiều loại vitamin và các axit amin, ñặc biệt là các axit amin không
thay thế. Do ñặc tính này nên chế phẩm EM còn ñược dùng ñể bổ sung thức
ăn cho gia súc tạo năng suất cao.
* Nấm sợi (Fermentinss Fungi)
Cơ thể nấm sợi ña bào có cấu tạo hình sợi phân nhánh, tạo thành một hệ
sợi chằng chịt phát triển rất nhanh gọi là khuẩn ti thể hay sợi nấm. Nấm sợi

còn gọi là nấm sản sinh men cũng tham gia vào quá trình chuyển hoá vật chất
ở trong ñất cùng với các vi sinh vật khác. Nấm sản sinh ra men như
Aspergillus, pennicillum nhanh chóng phân huỷ chất hữu cơ tạo ra cồn
(alcohol), este và chất kháng sinh. Do vậy chúng có thể khử ñược mùi hôi của
rác, nước thải, khử ñược chất ñộc và bảo vệ khỏi sự phá hoại của sâu bọ và
ruồi nhặng.
2.1.1.3. Hiệu quả tác dụng của EM
Việc ứng dụng EM vào các lĩnh vực khác nhau ñã bắt ñầu từ năm 1980.
Từ năm 1982, EM ñã ñược sử dụng vào sản xuất nông nghiệp, từ ñó ñã mở ra


một hướng mới cho sản xuất nông nghiệp theo một công nghệ mới - công
nghệ canh tác tự nhiên – bền vững. Kết quả là ñã làm giảm rõ rệt các tác ñộng
gây hại cho sản xuất như sâu bệnh và côn trùng gây hại. Trên thực tế, công
nghệ này ñã mang lại kết quả mà nhân loại ít ngờ ñó là: Năng suất chất lượng
mùa vụ tăng, sản phẩm thu hoạch tăng, chất lượng sản phẩm tăng, nhờ ñó, sản
xuất tăng trưởng và phát triển bền vững hơn. Cũng từ ñó, EM ñã ñược sử
dụng cho nhiều mục tiêu ña dạng hơn cho sản xuất, bảo quản và chế biến
nông sản thực phẩm v.v… (T. Higa, 2003) [29].
* Trong nông nghiệp: [11], [27], [36]
- Bổ sung vi sinh vật cho ñất.
- Cải thiện môi trường lý, hóa, sinh của ñất.
- Phân huỷ chất hữu cơ (bao gồm chất thải hữu cơ và sản phẩm phụ của
cây trồng) và tăng hiệu quả của phân bón.
- Cố ñịnh nitơ không khí.
- Ngăn chặn tác nhân gây bệnh, sâu hại trong ñất.
- Chuyển các chất dinh dưỡng khó tiêu thành dễ tiêu.
- Kích thích sự nẩy mầm, ra hoa, kết qủa và chín của cây.
- Tăng khả năng quang hợp của cây trồng.
- Tăng năng suất, chất lượng cây trồng.

* Trong chăn nuôi [27], [49]
- EM có tác dụng giảm mùi hôi của chất thải vật nuôi và làm nhanh quá
trình chuyển ñổi thành phân bón.
- Loại trừ ô nhiễm do các vi sinh vật có hại gây ra trong chuồng trại.


- Giảm sự căng thẳng cho ñộng vật từ ñó làm cho chất lượng sữa, thịt,
trứng tăng cao và ngăn chặn bệnh tật.
* Một số lĩnh vực khác [27], [49]
- Trong nuôi trồng thuỷ sản: Giảm các chất cặn và các vi khuẩn gây thối
ở trong nguồn nước.
- Xử lý nguồn nước thải, rác thải, khử mùi hôi của rác.
- Ứng dụng ñể tái sinh các sản phẩm chất thải do hoạt ñộng của con
người và xã hội gây ra.
- Trong xây dựng và kiến trúc: duy trì ñộ bền của toà nhà, tái sinh các
nguyên liệu (gỗ, bê tông, vữa…) ñể ngăn ngừa cái gọi là "hội chứng nhà yếu"
và kéo dài tuổi thọ của vật liệu.
- Ứng dụng EM trong sản xuất ñồ gốm.
- Trong y học: EM cũng có các hoạt tính như tính làm thuyên giảm hiện
tượng Ion hoá và các loại sóng cộng hưởng từ tính và lực hấp dẫn. Những
hiệu lực - hoạt lực ñó tác ñộng tương hỗ và cộng hưởng lẫn nhau ñế ngăn
ngừa tình trạng thoái biến có hại ñối với các chất, các dioxit, các loại sóng có
hại như sóng ñiện từ, các loại phóng xạ. Ngoài ra Em còn có khả năng to lớn
trong việc làm trẻ lại - làm khỏe lại hệ thống vật chất [22], [49].
2.1.1.4. Các dạng EM ñược ứng dụng thực tiễn [11]:
* Dung dịch EM gốc (EM1): EM1 nguyên chất là chất lỏng màu nâu
vàng, có mùi dễ chịu, vị chua ngọt, pH < 3,5. EM1 ñược dùng trực tiếp ñể
bón cho cây; bổ sung vào thức ăn, nước uống cho gia súc; phun trực tiếp vào
rác thải hoặc dùng ñể chế biến các dạng EM khác.
* EM Bokashi: ðược ñiều chế bằng cách lên men các chất hữu cơ (cám,

bánh dầu, bột cá, phân, than bùn) với dung dịch EM1. EM Bokashi thường


làm dạng bột, hoặc hạt nhỏ ñược dùng ñể làm tăng tính ña dạng của vi sinh
vật trong ñất và cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng.
* EM 5: là hỗn hợp lên men của dấm, cồn, rỉ ñường, nước và EM1. EM 5
ñược dùng ñể phun lên cây xanh nhằm tiêu diệt tác nhân gây bệnh và loại trừ
sâu hại bằng quá trình sinh học, không phải tiêu diệt bằng quá trình trực tiếp.
* EM – FPE (Fermented Plant Extract): EM- FPE là chiết xuất cây cỏ lên
men EM. Gồm một hỗn hợp cỏ tươi với rỉ mật ñường và EM1. Tác dụng
chính là cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, ñồng thời hạn chế tác
nhân gây bệnh và côn trùng.
2.1.2. EM trong nông nghiệp và nông nghiệp bền vững
2.1.2.1. Sử dụng EM trong nông nghiệp
Mỗi loài vi sinh vật có ích (vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn axit lactic, xạ
khuẩn, nấm men và nấm sợi) ñều có chức năng quan trọng riêng của nó. Tuy
nhiên, vi khuẩn quang hợp luôn luôn giữ vai trò then chốt và chủ lực trong
hoạt tính của EM, vi khuẩn quang hợp luôn hỗ trợ hoạt tính và hoạt ñộng của
các vi sinh vật khác. Mặt khác, vi khuẩn quang hợp cũng sử dụng các chất
ñược sinh ra bởi các vi sinh vật khác, ñây là quan hệ “ Tương hỗ hợp tác cùng
tồn tại và phát triển giữa chúng”. Trong ñó, khi các vi sinh vật có ích tăng lên
thành một quần thể thì trong ñất khả năng cư ngụ (tồn tại và phát triển) của
chúng cũng tăng lên và hệ sinh thái vi sinh vật trong ñất khi ñó trở lên ổn ñịnh
và rất cân bằng, ở ñó các vi sinh vật cá biệt (ñặc biệt là các vi sinh vật có hại
không phát triển) như vậy khả năng nhiễm bệnh của ñất ñược kiểm soát. EM
sử dụng các chất do rễ cây trồng tiết ra ñể phát triển như hyñrat cacbon, axit
amin, axit nucleic, vitamin và hormon là những chất dễ hấp thụ cho cây.
Chính vì thế cây trồng phát triển tốt trong những vùng ñất có EM [11], [36] .

Sản xuất nông nghiệp bắt ñầu bằng quá trình quang hợp của cây xanh.
Cây xanh lại ñòi hỏi năng lượng mặt trời, nước và cacbondioxide (CO2). Cây
sử dụng năng lượng mặt trời ñể cố ñịnh cacbon không khí thành cacbon
hydrats. ðánh giá theo lý thuyết, tỷ lệ sử dụng tiềm năng năng lượng mặt trời
của cây trồng ñến nay mới chỉ ñạt 10- 20%, tỷ lệ sử dụng thực tế nhỏ hơn 1%.
Thậm chí tỷ lệ sử dụng của cây C4 như mía, hiệu quả quang hợp cao cũng chỉ
dao ñộng 6- 7% trong thời kỳ phát triển mạnh nhất, thông thường nhỏ hơn
3%. Nhiều công trình nghiên cứu ñã chỉ ra rằng: Hiệu suất quang hợp của
diệp lục của cây trồng ký sinh không thể ñẩy lên nhiều nữa. ðiều ñó có nghĩa
là sức sản xuất của chúng ñã tối ña, vì vậy cơ hội tốt nhất ñể ñẩy mạnh khả
năng sản xuất của chúng là sử dụng ánh sáng nhìn thấy. Chúng ta phải khám
phá ra cách ñể tái sinh năng lượng hữu cơ còn chứa trong phần còn lại của cây
và ñộng vật qua việc cây trồng sử dụng trực tiếp phân hữu cơ. Trong sự có
mặt của chất hữu cơ, vi khuẩn quang hợp và tảo có thể sử dụng ánh sáng có
sóng từ 700- 1200 nm. Cây xanh không sử dụng quãng sóng này. Các vi
khuẩn lên men cũng có thể phá vỡ chất hữu cơ bằng cách ñó, chúng phóng
thích ra các hỗn hợp tổng hợp như amino axit cho cây sử dụng. ðặc tính này
ñã làm tăng hiệu quả của các chất hữu cơ cho cây trồng phát triển. Vì vậy,
nhân tố có tính chìa khoá ñể ñẩy mạnh khả năng sản xuất của cây trồng là
khai thác ñặc tính sẵn có của các chất hữu cơ, và ñược phát triển bởi sử dụng
năng lượng mặt trời và sự có mặt của các vi sinh vật có ích phân giải các chất
này. Hiệu quả sử dụng năng lượng mặt trời sẽ tăng lên (Apnan, 1995) [20],
[36].
EM có thể ñược sử dụng trong nông nghiệp qua một số phương pháp:
EM ñược cấy vào vùng rễ ñể tái sinh ñất, tăng năng suất, cải thiện chất lượng
lương thực. EM có thể tưới nhỏ giọt hoặc phun vào cây hoặc vào ñất. Cách
khác, EM có thể sử dụng như là phương tiện chế biến chất thải hữu cơ ñể tạo


ra phân trộn có chất lượng làm cho cây trồng phát triển thuận lợi. EM Bokashi

bắt ñầu ñược làm từ hoà lẫn với chất thải hữu cơ ñã lên men, cám ngũ cốc và
mật ñường. Nó bao gồm một quần thể lớn EM không hoạt ñộng. Khi Bokashi
ñược trộn lẫn với chất thải hữu cơ ñã lên men hoặc với phân bón, nó hoạt
ñộng và các vi sinh vật có lợi ñược sản sinh nhanh chóng, lên men chất thải
thành dinh dưỡng và phân trộn giàu chất chống oxy hoá và ñủ khả năng loại
trừ sâu bệnh có hại (D. Woodward, 2003) [55].
2.1.2.2. EM với nền nông nghiệp bền vững
Trong suốt 50 năm qua, nông nghiệp thế giới cũng như Việt Nam ñã ñạt
ñược bước phát triển vượt bậc về năng suất cây trồng và vật nuôi, sản
lượng lương thực tiêu dùng và dự trữ tăng một cách rõ nét, Việt Nam ñã trở
thành một trong những nước xuất khẩu gạo hàng ñầu thế giới. Kết quả trên có
ñược là nhờ áp dụng rộng rãi những thành tựu khoa học công nghệ mới về di
truyền chọn giống cây trồng và vật nuôi, sử dụng phân hoá học, thuốc bảo vệ
thực vật, thuỷ lợi, các công cụ cơ giới hoá, chế biến sản phẩm. Nhưng với
việc hoá học hoá cao ñộ (sử dụng tối ña phân hoá học và hoá chất bảo vệ thực
vật) dẫn ñến hiện tượng ô nhiễm môi trường; giảm sút nghiêm trọng chất
lượng ñất, nước và sản phẩm nông nghiệp; có hại ñến sức khoẻ con người;
ñảo lộn cân bằng sinh thái và giảm tính ña dạng sinh học [16]. Các nhà khoa
học ñã thử giải quyết những vấn ñề này bằng cách sử dụng phương pháp hoá
học và vật lý, tuy nhiên họ luôn luôn không thành công khi không sử dụng
những phương pháp và công nghệ vi sinh trong phối hợp với sản xuất nông
nghiệp. Vi sinh vật, với bản tính duy nhất và thường không ổn ñịnh cùng với
khả năng tổng hợp sinh học ñã tạo ra ñiều kiện môi trường và canh tác ñặc
biệt và làm cho chúng trở thành ứng cử viên thích hợp ñể giải quyết những
vấn ñề ñặc biệt khó khăn trong khoa học cuộc sống, cũng như nhiều lĩnh vực
khác. 50 năm qua, vi sinh vật ñã ñược sử dụng trong công nghệ y học, sức


khoẻ con người và ñộng vật, chế biến lương thực, chất lượng và an toàn thực
phẩm, kỹ thuật di truyền, bảo vệ môi trường, kỹ nghệ sinh học nông nghiệp

và xử lý chất thải ñô thị và nông nghiệp. Trong nhiều năm, các nhà vi trùng
học ñất và sinh thái học vi sinh ñã phân lập những vi sinh vật ñất có lợi hay có
hại theo chức năng của chúng, ảnh hưởng của chúng ñến chất lượng ñất, sinh
trưởng phát triển cây trồng, năng suất và sức khoẻ cây. Kết quả cho thấy
những vi sinh vật có lợi có thể cố ñịnh nitơ trong khí quyển, phân huỷ chất
thải và những tồn dư hữu cơ, giải ñộc thuốc trừ sâu, hạn chế dịch bệnh cây
trồng và tác nhân gây bệnh trong ñất, tăng cường chu trình dinh dưỡng, sản
xuất những hỗn hợp có hoạt tính sinh học (bioactive) như những vitamin,
hormon và enzim, những chất ñó kích thích sự tăng trưởng của cây trồng.
Những vi sinh vật có hại có thể gây ra những bệnh dịch cây trồng, kích thích
tác nhân gây bệnh trong ñất, giữ cố ñịnh chất dinh dưỡng, sản sinh ñộc tố và
làm cho các chất bị thối rữa ảnh hưởng bất lợi ñến tăng trưởng và sức khoẻ
cây trồng. Năm 1980, Giáo sư Teruo Higa người Nhật bản ñã ñưa ra giải pháp
ứng dụng công nghệ vi sinh vật hữu hiệu (EM - Effective Microorganisms)
trong hệ thống sản xuất nông nghiệp bền vững. Theo giáo sư T. Higa hệ thống
nông nghiệp thiên nhiên có sử dụng công nghệ vi sinh vật hữu hiệu (EM) là
hệ thống nông nghiệp có năng suất cao, ổn ñịnh, giá thành thấp, không ñộc
hại, cải thiện môi trường và bền vững. Tiến sĩ James F. Parr - Cục nghiên cứu
Nông nghiệp - Bộ nông nghiệp Mỹ ñã nói "Chúng tôi nhìn nhận Công nghệ
EM như một công cụ tiềm tàng có giá trị có thể giúp ñỡ nông dân phát triển
hệ thống canh tác bền vững về kinh tế, môi trường và xã hội" (Higa, Parr,
1994) [31].
2.1.3. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng EM trên thế giới và Việt
Nam
2.1.3.1. Trên thế giới


* Các nghiên cứu:
Công nghệ EM ñược bắt ñầu nghiên cứu bởi giáo sư Tiến sĩ Teruo Higa,
trường ðại học Ryukyu, Nhật Bản. Vào năm 1970, Ông ñã nghiên cứu phân

lập, nuôi cấy trộn lẫn các vi sinh vật có ích ñược tìm thấy trong môi trường và
ñược sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và thực phẩm như vi khuẩn lactic, vi
khuẩn quang hợp, nấm.... Năm 1980, chế phẩm EM ñã ñược ứng dụng rất có
hiệu quả ở Nhật Bản trong nhiều lĩnh vực: cây trồng, vật nuôi và xử lý môi
trường. Từ năm 1982, EM ñã ñược sử dụng vào sản xuất nông nghiệp, từ ñó
ñã mở ra một hướng mới cho sản xuất nông nghiệp theo một công nghệ mới công nghệ canh tác tự nhiên - bền vững (Nguyễn Quang Thạch, 2001) [11].
ðến nay, công nghệ này ñã ñược ứng dụng ra khắp các lục ñịa trong hơn 150
quốc gia và ñã ñược sản xuất ở hơn 50 quốc gia [21]. Các tổ chức nghiên cứu
công nghệ EM ñược hình thành ở nhiều nước trên thế giới gọi tắt là EMRO
(EM Research Organization) và có quan hệ chặt chẽ với EMRO ở Nhật Bản.
Sau hơn 20 năm nghiên cứu EM, giáo sư T. Higa cùng các ñồng nghiệp
ñã phát triển từ 5 lớp sinh vật (ñược ghi nhận trong bằng sáng chế của T.
Higa) ñến 9 lớp, từ 83 loài vi sinh vật lên ñến 130 loài trong EM (Vinny Pint,
2003) [49].
Qua các báo cáo khoa học tại các Hội nghị Quốc tế về công nghệ EM
cho thấy công nghệ EM có thể gia tăng cân bằng sinh quyển, tính ña dạng của
ñất nông nghiệp, tăng chất lượng ñất, khả năng sinh trưởng, chất lượng
sản phẩm nông nghiệp.
Hội nghị Quốc tế lần thứ nhất về Nông nghiệp thiên nhiên cứu thế và
nông nghiệp EM ñược tổ chức từ ngày 17- 21 tháng 10 năm 1989 tại Băng
Cốc- Thái Lan ñã thành lập ra mạng lưới Nông nghiệp thiên nhiên Châu Á Thái Bình Dương, là một tổ chức phi chính phủ, một tổ chức khoa học phi


chính trị với mục ñích thúc ñẩy việc nghiên cứu, phát triển và tiến hành áp
dụng thực tiễn các giải pháp công nghệ ñối với Nông nghiệp thiên nhiên gắn
với công nghệ vi sinh vật hữu hiệu EM [11]. Tại hội nghị này ñã có nhiều báo
cáo khoa học nghiên cứu về ứng dụng của EM ñối với nông nghiệp như: Báo
cáo về khái niệm và giả thuyết của EM, báo cáo về thay ñổi vi sinh vật ñất do
EM của T. Higa và G.N Wididana - trường ñại học Ryukyus, Okinawa, Nhật
Bản. Các báo cáo ñã chỉ ra khái niệm của EM là dựa trên cơ sở cấy hỗn hợp

EM vào trong ñất, nơi ñó chúng có thể thay ñổi trạng thái cân bằng vi sinh vật
và tạo ra một môi trường phù hợp cho cây trồng sinh trưởng, phát triển mạnh.
Vi sinh vật có ích ñược cấy vào ñất ñã tiếp tục phát triển lấn át quần thể bản
ñịa. Một số giả thiết liên quan ñến EM ñã ñược xác minh trong báo cáo ñó là
ngăn chặn bệnh hại cây, bảo tồn năng lượng ở trong cây, làm tan các chất
khoáng ở trong ñất, cân bằng hệ sinh thái vi sinh ở trong ñất, tăng hiệu lực
quang hợp, cố ñịnh nitơ sinh học (Higa, Wididana, 1989) [30], [32].

Báo

cáo của D. N. Lin- Trung tâm nghiên cứu canh tác tự nhiên của Hàn Quốc về
hiệu quả của EM ñến sinh trưởng, phát triển và năng suất lúa (Lin, 1989) [42].
Báo cáo của S. Panchaban - Trường ñại học Khon Kaen, Thái Lan về hiệu quả
của EM ñến sinh trưởng, phát triển và năng suất ngô (Panchaban, 1989) [48]
v.v…
Hội nghị quốc tế lần thứ 2 tổ chức tại Brazil tháng 10 năm 1991 cũng ñã
có một loạt các báo cáo về hiệu quả của EM ñến sinh trưởng, phát triển và
năng suất một số cây trồng như lúa, khoai lang, rau spinach, khoai tây, cải
bắp, ớt … ở các nước Nhật Bản, Myanma, Sri Lanka, Hàn Quốc, Brazin [34],
[35], [37], [43], [46], [47], [50].
Hội nghị quốc tế lần thứ 3 vào năm 1993, lần thứ 4 vào năm 1995, lần
thứ 5 vào năm 1997, lần thứ 6 vào năm 1999 và lần thứ 7 vào năm 2002.
Nhiều nghiên cứu mới về EM và những ứng dụng của EM trên khắp thế giới