phân lập và tuyển chọn vi khuẩn phân giải lân vô cơ khó tan từ phân trùn quế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH VI SINH VẬT HỌC

PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN VI KHUẨN
PHÂN GIẢI LÂN VÔ CƠ KHÓ TAN
TỪ PHÂN TRÙN QUẾ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

TS. BÙI THỊ MINH DIỆU

TRẦN THÚY HẰNG
MSSV: 3113713
LỚP: VSV K37

Cần Thơ, Tháng 11/2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
NGÀNH VI SINH VẬT HỌC

PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN VI KHUẨN
PHÂN GIẢI LÂN VÔ CƠ KHÓ TAN
TỪ PHÂN TRÙN QUẾ

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

TS. BÙI THỊ MINH DIỆU

TRẦN THÚY HẰNG
MSSV: 3113713
LỚP: VSV K37

Cần Thơ, Tháng 11/2014


PHẦN KÝ DUYỆT
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

SINH VIÊN THỰC HIỆN

(ký tên)

(ký tên)

TS. Bùi Thị Minh Diệu

Trần Thúy Hằng

DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………

Cần Thơ, ngày

tháng

năm 2014

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(ký tên)


LỜI CẢM TẠ
Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu tại Viện nghiên Cứu và Phát triển Công nghệ
Sinh học, nay tôi đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp ngành Vi Sinh Vật Học. Tôi xin
chân thành cám ơn:
TS. Bùi Thị Minh Diệu đã dành thời gian quý báu tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến
thức, kinh nghiệm và tạo điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận văn.
Ban Giám đốc Viện Nghiên cứu và Phát triển Công Nghệ Sinh học, trường Đại học Cần
Thơ đã tạo điều kiện tốt nhất cho tôi học tập và nghiên cứu tại Viện.
Quý thầy cô và cán bộ phòng thí nghiệm Sinh học Phân Tử Thực Vật, Sinh Hóa đã tạo
điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành nghiên cứu.
Gia đình, tất cả bạn bè đã động viên và giúp đỡ tôi trong suốt khoảng thời gian học tập
và nghiên cứu.

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

TÓM LƯỢC
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là phân lập được các dòng vi khuẩn phân giải lân từ
phân của Trùn Quế. Từ các mẫu phân Trùn Quế thu tại các cơ sở nuôi Trùn Quế ở Sóc
Trăng và Cần Thơ đã phân lập được tổng cộng 36 dòng vi khuẩn có khả năng phân giải
lân vô cơ khó tan trên môi trường NBRIP. Phần lớn các khuẩn lạc có dạng hình tròn,
có màu vàng hay cam. Tất cả các dòng vi khuẩn này đều dạng hình cầu, gram âm và có
chuyển động. Trên môi trường NBRIP có chứa lân vô cơ khó tan, tất cả 36 dòng xác
định là có khả năng phân giải lân dựa trên chỉ số PSI trong đó dòng PB2 có chỉ số PSI
cao nhất (PSI = 3.167). Kết quả khảo sát khả năng phân giải lân của 14 dòng sơ tuyển
bằng phương pháp so màu đã tuyển chọn được hai 2 dòng có khả năng phân giải lân
tốt nhất là PV5 (255.30 mg/L) và (PB7 (241.32 mg/L). Khảo sát sự phát triển của hai
dòng vi khuẩn được tuyển chọn trên các điều kiện nhiệt độ, pH và tốc độ lắc khác nhau
cho thấy chúng thích nghi tốt ở nhiệt độ 320C, pH = 6.8 ở cả hai dòng, PB7 phát triển
tốt ở tốc độ lắc là 150 vòng/ phút và PV5 phát triển tốt ở 75 vòng/ phút.

Từ khoá: Phân giải lân, phương pháp Bergey, vi khuẩn phân giải lân.

Chuyên ngành Vi Sinh Vật học

i

Viện NC&PT Công nghệ sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

MỤC LỤC
Trang
KÝ TÊN HỘI ĐỒNG ......................................................................................................
CẢM TẠ ...........................................................................................................................
TÓM LƯỢC ....................................................................................................................i
MỤC LỤC ..................................................................................................................... ii
DANH SÁCH BẢNG ..................................................................................................... v
DANH SÁCH HÌNH .....................................................................................................vi
TỪ VIẾT TẮT ............................................................................................................ vii
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ......................................................................................... 1
1.1. Đặt vấn đề ................................................................................................................. 2
1.2. Mục tiêu đề tài .......................................................................................................... 2
1.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................................ 2
CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ...................................................................... 3
2.1. Sơ lược về trùn quế ................................................................................................. 3
2.1.1. Giới thiệu ....................................................................................................... 3
2.1.2. Đặc tính sinh học ........................................................................................... 4
2.1.3. Đặc tính sinh lý ............................................................................................. 4
2.1.4. Sự sinh sản và phát triển ............................................................................... 5
2.1.5. Hệ vi sinh vật trong hệ tiêu hóa của trùn quế................................................ 5
2.1.6. Đặc điểm và tác dụng của phân trùn quế ...................................................... 6
2.2. Đại cương về lân ..................................................................................................... 9
2.2.1. Các dạng lân trong đất................................................................................... 9
2.2.2. Cơ chế chuyển hóa lân nhờ vi sinh vật ....................................................... 13
2.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân giải lân ...................................... 14
2.3. Một số nhóm vi khuẩn phân giải lân .................................................................. 15

Chuyên ngành Vi Sinh Vật học

ii

Viện NC&PT Công nghệ sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

2.3.1. Vi khuẩn Bacillus ........................................................................................ 15
2.3.2. Vi khuẩn Acinetobacter ............................................................................... 16
2.3.3. Vi khuẩn Pseudomonas ............................................................................... 17
2.4. Tình hình nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam ........................................ 18
2.4.1. Trên thế giới ................................................................................................ 18
2.4.2. Ở Việt Nam ................................................................................................. 19
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 21
3.1. Phương tiện nghiên cứu ....................................................................................... 21
3.1.1. Dụng cụ, thiết bị .......................................................................................... 21
3.1.2. Nguyên vật liệu ........................................................................................... 21
3.1.3. Hóa chất, môi trường.................................................................................. 21
3.2. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 22
3.2.1. Thu mẫu....................................................................................................... 23
3.2.2. Phân lập vi khuẩn phân giải lân vô cơ khó tan ........................................... 23
3.2.3. Tuyển chọn vi khuẩn có tiềm năng phân giải lân vô cơ khó tan ................. 23
3.2.4. Tuyển chọn và nhận diện sơ bộ các dòng vi khuẩn phân giải lân mạnh. .... 26
3.2.5. Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân giải lân vô cơ khó
tan của ít nhất một dòng tiêu biểu ......................................................................... 29
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 31

4.1. Kết quả phân lập các dòng vi khuẩn phân giải lân khó tan ............................. 31
4.1.1. Nguồn gốc và kết quả phân lập các dòng vi khuẩn ..................................... 31
4.1.2. Đặc điểm các dòng vi khuẩn phân lập được ............................................... 32
4.2. Khả năng phân giải lân khó tan của các dòng vi khuẩn dựa trên chỉ số
PSI ................................................................................................................................. 36
4.3. Khảo sát khả năng phân giải lân khó tan của các dòng vi khuẩn phân lập.. 38
4.4 Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân giải lân vô cơ khó tan
của các dòng vi khuẩn tiêu biểu ................................................................................. 43

Chuyên ngành Vi Sinh Vật học

iii

Viện NC&PT Công nghệ sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

4.4.1

Ảnh hưởng của nhiệt độ ............................................................................ 43

4.4.2

Ảnh hưởng của pH. ................................................................................... 44

4.4.3

Ảnh hưởng của tốc độ lắc.......................................................................... 45

CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .................................................................. 47
5.1. Kết luận ................................................................................................................. 47
5.2. Đề nghị ................................................................................................................... 47
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 48
PHỤ LỤC .........................................................................................................................
Phụ lục 1: Các hình ảnh..........................................................................................
Phụ lục 2: Kết quả ...................................................................................................
1. Kết quả khảo sát khả năng phân giải lân của các dòng vi khuẩn bằng
phương pháp nhỏ giọt đo chỉ số PSI ...........................................................
2. Kết quả khảo sát khả năng hòa tan lân của vi khuẩn bằng phương pháp
so màu..........................................................................................................
3. Kết quả thí nghiệm khảo sát một số yếu tố đến 2 dòng vi khuẩn tuyển
chọn .............................................................................................................

Phụ lục 3: Kết quả thống kê ...................................................................................
4. Kết quả thống kê thí nghiệm khảo sát khả năng phân giải lân của các
dòng vi khuẩn bằng phương pháp nhỏ giọt đo chỉ số PSI ...........................
5. Kết quả thống kê thí nghiệm khảo sát khả năng phân giải lân của 14
dòng sơ tuyển ..............................................................................................
6. Số liệu thống kê thí nghiệm khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả
năng phân giải lân của 2 dòng vi khuẩn tuyển chọn ...................................

Chuyên ngành Vi Sinh Vật học

iv

Viện NC&PT Công nghệ sinh học

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

DANH SÁCH BẢNG
Trang
Bảng 1 – Thành phần các loại phân chuồng .................................................................... 7
Bảng 2 – Thành phần phân trùn nguyên chất .................................................................. 8
Bảng 3 – Thành phần môi trường NBRIP .................................................................... 22
Bảng 4 – Thành phần của dãy đường chuẩn P2O5 ........................................................ 27
Bảng 5 – Nguồn gốc phân lập các dòng vi khuẩn ......................................................... 31
Bảng 6 – Đặc điểm khuẩn lạc các dòng vi khuẩn phân lập ........................................... 32
Bảng 7 – Đặc điểm hình thái tế bào và nhuộm Gram vi khuẩn .................................... 35
Bảng 8 – Chỉ số PSI của các dòng vi khuẩn sau 2 và 7 ngày nhỏ giọt.......................... 37
Bảng 9 – Khả năng phân giải lân khó tan của 14 dòng vi khuẩn sơ tuyển qua các ngày
khảo sát .......................................................................................................................... 39
Bảng 10 – Các đặc tính sinh hóa của 2 dòng vi khuẩn PB7 và PV5 ............................. 41
Bảng 11 – Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng phân giải lân của 2 dòng vi khuẩn
tuyển chọn...................................................................................................................... 43
Bảng 12 – Ảnh hưởng của pH đến khả năng phân giải lân của 2 dòng vi khuẩn tuyển
chọn ............................................................................................................................... 44
Bảng 13 – Ảnh hưởng của tốc độ lắc đến khả năng phân giải lân của 2 dòng vi khuẩn
tuyển chọn...................................................................................................................... 46

Chuyên ngành Vi Sinh Vật học

v

Viện NC&PT Công nghệ sinh học

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

DANH SÁCH HÌNH
Trang
Hình 1 – Trùn quế ............................................................................................................ 3
Hình 2 – Vòng tuần hoàn phospho trong tự nhiên ........................................................ 11
Hình 3 – Vi khuẩn Bacillus ........................................................................................... 15
Hình 4 – Vi khuẩn Acinetobacter .................................................................................. 16
Hình 5 – Vi khuẩn Pseudomonas .................................................................................. 17
Hình 6 – Khuẩn lạc của một số dòng vi khuẩn phát triển trên môi trường NBRIP ...... 34
Hình 7 – Kết quả nhuộm Gram vi khuẩn khi quan sát dưới kính hiển vi quang học với
độ phóng đại 1000 lần ................................................................................................... 36
Hình 8 – Sự tạo thành vòng sáng halo quanh khuẩn lạc sau 7 ngày nhỏ giọt ............... 36
Hình 9 – Đường chuẩn P2O5 có giá trị dao động từ 0 đến 25 mg/L .............................. 39
Hình 10 – Hàm lượng lân trung bình qua các ngày khảo sát của 14 dòng vi khuẩn sơ
tuyển .............................................................................................................................. 40
Hình 11 – Hình nhuộm Gram của dòng vi khuẩn PV5 và PB7 khi xem dưới kính hiển
vi quang học ở độ phóng đại 1000 lần........................................................................... 42
Hình 12 – Kết quả thử nghiệm catalase......................................................................... 42
Hình 13 –Kết quả thử nghiệm oxidase .......................................................................... 42
Hình 14 – Biểu đồ ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng phân giải lân của 2 dòng vi
khuẩn tuyển chọn ........................................................................................................... 44
Hình 15 – Biểu đồ ảnh hưởng của pH đến khả năng phân giải lân của 2 dòng vi khuẩn
tuyển chọn...................................................................................................................... 45
Hình 16 – Biểu đồ ảnh hưởng của tốc độ lắc đến khả năng phân giải lân của 2 dòng vi
khuẩn tuyển chọn ........................................................................................................... 46

Chuyên ngành Vi Sinh Vật học

vi

Viện NC&PT Công nghệ sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

TỪ VIẾT TẮT
OD

Optical Density

NBRIP

National Botanical Research Institute’s phosphate

PSI

Phosphate Solubilizing Bacteria

Chuyên ngành Vi Sinh Vật học

vii

Viện NC&PT Công nghệ sinh học

Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
Ngày nay, sự phát triển không ngừng của nông nghiệp đã tạo sức ép cho nông
dân về vấn đề năng suất cây trồng, ngày càng có nhiều nông hộ sử dụng phân hóa học
không kiểm soát làm cho lượng phân hóa học dư thừa trong đất ngày càng nhiều. Lân là
phân tử cơ bản rất cần thiết cho sự sống và đặc biệt đối với sự tăng trưởng và phát triển
của cây trồng. Vì vậy, phân bón có chứa lân đặc biệt là phân hóa học có chứa lượng lớn
lân hòa tan được áp dụng tối đa trong nông nghiệp để tối đa hóa sản xuất (Del Campillo
et al.,1999; Shenoy and Kalagudi, 2005). Tuy nhiên, lân hòa tan trong phân bón lân
thường dễ dàng và nhanh chóng kết tủa với các chất khoáng không hòa tan là các cation
như Ca2+, Fe3+, Al3+, Co2+ hoặc Zn2+ hoặc hấp thụ với canxi carbonat, oxit nhôm, oxit
sắt và nhôm silicat (Del Campillo et al., 1999; Wakelin et al., 2004). Cây trồng không
thể hấp thu được nguồn lân khó tan này vì thế nó đã giảm hiệu quả phân bón cũng như
trực tiếp hay gián tiếp làm ô nhiễm môi trường, giảm độ tơi xốp của đất, giết chết loài
vi sinh vật có lợi trong đất làm mất cân bằng sinh thái. Ngoài ra, tốc độ đô thị hóa cùng
với sự phát triển của các ngành công nghiệp như chế biến lương thực thực phẩm, sản
xuất các sản phẩm sinh học, các ngành chăn nuôi….tạo ra số lượng lớn chất thải rắn và
nước thải chứa nhiều polysaccharide, các hợp chất vô cơ, nitơ, phospho gây ô nhiễm
môi trường nghiêm trọng.
Do đó, việc sử dụng các nhóm vi khuẩn phân giải lân khó tan là một trong những
vấn đề được quan tâm và nghiên cứu của các nhà khoa học hiện nay nhằm nâng cao
năng suất cây trồng cũng như giảm thiểu vấn đề ô nhiễm môi trường. Hiện nay, biện
pháp sinh học là một trong những biện pháp hữu hiệu nhất để phân giải lân khó tan thành
lân dễ tan, chi phí đầu tư thấp, không có những tác dụng không mong muốn cho môi

trường góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường.
Một số nghiên cứu trên thế giới đã phát hiện các nhóm vi khuẩn trong hệ tiêu hóa
của trùn Quế gồm có các chi Bacillus, Pseudomonas, Azospirillum , Acinetobacter,
Klebsiella, Azotobacter.. cũng có khả năng phân giải lân, kích thích tăng trưởng cây
trồng (Shinha et al., 2009) và tận dụng được lân không hòa tan trong các loại phân bón
và đất (Rodríguez and Fraga, 1999). Vì thế đề tài “Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn phân
giải lân vô cơ khó tan từ phân của trùn quế” được thực hiện.
Chuyên ngành Vi sinh Vật học

1

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

1.2 Mục tiêu đề tài
Phân lập, đánh giá để tuyển chọn các dòng vi khuẩn phân giải lân vô cơ khó tan
hiệu quả từ phân trùn quế hướng tới ứng dụng trong sản xuất phân hữu cơ vi sinh.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Phân lập các dòng vi khuẩn có khả năng phân giải lân vô cơ khó tan từ phân trùn
quế.
Đánh giá để tuyển chọn ít nhất một dòng có hoạt tính phân giải lân mạnh từ các
dòng phân lập được.
Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phân giải lân vô cơ khó tan của
hai dòng vi khuẩn tiêu biểu nhằm xác định điều kiện nuôi cấy tối ưu của các dòng vi
khuẩn.

Chuyên ngành Vi sinh Vật học

2

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Sơ lược về trùn quế
2.1.1

Giới thiệu
Phân loại khoa học
Ngành: Giun đốt (Annelida)
Ngành phụ: Có đai sinh dục (Clillata)
Lớp: Giun ít tơ (Oligochaeta)
Họ: : Megascolecidae
Tên khoa học: Perionyx excavatus

Hình 1 - Trùn quế
(Nguồn: />
Chúng thuộc nhóm trùn ăn phân, thường sống trong môi trường có nhiều chất
hữu cơ đang phân hủy, trong tự nhiên ít tồn tại với quần thể lớn và không có khả năng
cải tạo đất trực tiếp như một số loài trùn địa phương sống trong đất.
Trùn Quế là một trong những giống trùn đã được thuần hoá, nhập nội và đưa vào
nuôi công nghiệp với các quy mô vừa và nhỏ. Đây là loài trùn mắn đẻ, xuất hiện rải rác

ở vùng nhiệt đới, dễ bắt bằng tay, vì vậy rất dễ thu hoạch. Chúng được sử dụng rộng rãi
trong việc chuyển hóa chất thải ở Philippines, Australia và một số nước khác (Gurrero,
1983; Edwards, 1995).
Chuyên ngành Vi sinh Vật học

3

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

2.1.2 Đặc tính sinh học
Trùn quế có kích thước tương đối nhỏ, độ dài vào khoảng 10 cm, thân hơi dẹt, bề
ngang của con trưởng thành có thể đạt 0,1 – 0,2 cm, có màu từ đỏ đến màu mận chín
(tùy theo tuổi), màu nhạt dần về phía bụng, hai đầu hơi nhọn. Cơ thể trùn có hình thon
dài nối với nhau bởi nhiều đốt, trên mỗi đốt có một vành tơ. Khi di chuyển, các đốt co
duỗi kết hợp các lông tơ phía bên dưới các đốt bám vào cơ chất đẩy cơ thể di chuyển
một cách dễ dàng
Trùn quế hô hấp qua da, chúng có khả năng hấp thu O2 và thải CO2 trong môi trường
nước. Hệ thống bài tiết bao gồm một cặp thận ở mỗi đốt, các cơ quan này bảo đảm cho
việc bài tiết các chất thải chứa đạm dưới dạng Amoniac và Ure. Trùn quế nuốt thức ăn
bằng môi ở lỗ miệng, lượng thức ăn mỗi ngày tương đương với trọng lượng cơ thể của
nó. Sau khi qua hệ thống tiêu hóa với nhiều vi sinh vật cộng sinh, phân được thải ra
ngoài rất nhiều chất dinh dưỡng, những vi sinh vật cộng sinh này cùng với phân ra khỏi
hệ thống tiêu hóa, nhưng chúng vẫn hoạt động ở “màng dinh dưỡng” trong một thời gian
dài. Đây được cho là nguyên nhân chính làm cho lượng phân trùn có hàm lượng dinh
dưỡng cao và có hiệu quả cải tạo đất tốt hơn các lọaị phân hữu cơ thông thường khác.

2.1.3 Đặc tính sinh lý
Trùn quế rất nhạy cảm, chúng phản ứng mạnh với ánh sáng, nhiệt độ, biên độ
nhiệt cao, độ mặn và điều kiện khô hạn. Chúng có thể sống ở phổ pH khá rộng từ 4 – 9,
tuy nhiên trùn quế sống và sinh sản tốt nhất ở pH 7 – 7,5. Nhiệt độ thích hợp nhất cho
trùn phát triển là từ 20oC - 30oC. Độ ẩm luống nuôi thích hợp cho trùn quế phát triển từ
70 - 80% . Ở 30oC và độ ẩm thích hợp chúng sinh trưởng và sinh sản rất nhanh. Ngược
lại ở nhiệt độ quá thấp chúng sẽ ngừng hoạt động hoặc có thể chết.
Trùn quế thích nghi với phổ thức ăn khá rộng, chúng ăn bất kỳ chất thải hữu cơ
nào có thể phân hủy trong tự nhiên (rác đang phân hủy, phân gia súc, gia cầm,…) Tuy
nhiên những thức ăn có hàm lượng dinh dưỡng cao sẽ hấp dẫn chúng hơn vì giàu chất
dinh dưỡng, giúp chúng sinh sản và phát triển. Chúng sẽ ngửi được và tự tìm đến
Trong tự nhiên, trùn quế thích sống nơi ẩm thấp, gần cống rảnh, nơi có nhiều chất
hữu cơ thối rửa và phân hủy như trong đống phân đang phân hủy hay rác đang hoai mục.
Chúng rất ít hiện diện trong đồng ruộng canh tác dù ở những nơi này có nhiều chất thải

Chuyên ngành Vi sinh Vật học

4

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

hữu cơ. Có lẽ vì tỷ lệ C/N của những chất này thường cao, không hấp dẫn và không đảm
bảo được điều kiện ánh sáng, ẩm độ thường xuyên.
2.1.4 Sự sinh sản và phát triển
Trùn quế là sinh vật lưỡng tính - chúng có cả cơ quan sinh dục đực lẫn sinh dục

cái, chúng có đai và các lỗ sinh dục nằm ở phía đầu của cơ thể. Mặc dù vậy, chúng
không thể tự sinh sản được mà phải tìm một con khác để trao đổi tinh trùng, giao phối
chéo với nhau để hình thành kén ở mỗi con, kén được hình thành ở đai sinh dục, trong
mỗi kén mang từ 1 – 20 trứng, kén trùn di chuyển dần về phía đầu. Kén áo hình dạng
thon dài, hai đầu túm nhọn lại gần giống như hạt bông cỏ, ban đầu có màu trắng đục,
sau chuyển sang xanh nhạt rồi vàng nhạt. Mỗi kén có thể nở từ 1 – 10 con.
Khi mới nở, con nhỏ như đầu kim có màu trắng, dài khoảng 2 – 3mm, sau 5 – 7
ngày cơ thể chúng sẽ chuyển dần sang màu đỏ và bắt đầu xuất hiện một vằn đỏ thẫm
trên lưng. Khoảng từ 15 –30 ngày sau, chúng trưởng thành và bắt đầu xuất hiện đai sinh
dục (Arellano, 1997) ; từ lúc này chúng bắt đầu có khả năng bắt cặp và sinh sản. Con
trưởng thành khỏe mạnh có màu mận chín và có sắc ánh kim trên cơ thể.
Trùn Quế sinh sản rất nhanh trong điều kiện khí hậu nhiệt đới tương đối ổn định
và có độ ẩm cao. Cứ một tuần đẻ một lần, sau 3 tuần trứng nở, sau 3 tháng giun trưởng
thành. Theo nhiều tài liệu, từ một cặp ban đầu trong điều kiện sống thích hợp có thể tạo
ra từ 1.000 –1.500 cá thể trong một năm.
2.1.5 Hệ vi sinh vật trong hệ tiêu hóa cùa trùn quế.
Trùn quế mang nhiều vi khuẩn trên da, trong chất nhầy ở trong ruột và đặc biệt
là trong phân trùn. Ruột trùn quế chứa hàng triệu vi khuẩn có lợi, chúng sống cộng sinh
trong ruột góp phần vào quá trình phân hủy vật chất hữu cơ khoáng hóa N và P cung
cấp chất vi lượng cần thiết cho cây trồng thông qua sản phẩm bài tiết của chúng
(Buchanan et al., 1988).
Sự đa dạng của vi sinh vật phụ thuộc vào điều kiện sinh học và các yếu tố như
nhiệt độ, độ ẩm, độ pH và chất hữu cơ là một phần của chế độ ăn uống của chúng. Theo
các nghiên cứu cho thấy cộng đồng vi khuẩn trong đường tiêu hóa của trùn gắn liền với
bốn nhóm vi khuẩn sau: kích thích tăng trưởng thực vật, cố định nitơ sống tự do, chất
diệt sinh vật và phân giải lân chủ yếu gồm có các chi Bacillus, Pseudomonas,

Chuyên ngành Vi sinh Vật học

5

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

Acinetobacter, Azospirillum, Klebsiella, Azotobacter, Serratia, Aeromonas và
Enterobacter.
Ngoài các nhóm vi khuẩn sẵn có trong hệ tiêu hóa của trùn thì khi trùn nuốt thức
ăn vào miệng có một lượng đất cũng như vi sinh vật có lợi trong đất sẽ theo thức ăn vào
trong hệ tiêu hóa của trùn và dưới điều kiện thuận lợi có nhiều chất hữu cơ thì hệ vi sinh
vật đất này sẽ sinh sôi gấp 10 lần và thực hiện quá trình phân hủy thức ăn và góp phần
vào việc phân giải hợp chất hữu cơ cũng như khoáng hóa N, P một cách nhanh chóng.
Kết quả của quá trình này cung cấp các chất dinh dưỡng cho cả trùn quế và vi khuẩn.
Sau quá trình tiêu hóa ở ruột, số lượng lớn các vi khuẩn được phóng thích trở lại vào
thùng nuôi trùn Quế cùng với phân trùn. Phân trùn Quế được các vi khuẩn chuyển hóa
dưới dạng các nguyên tố và hợp chất đơn giản, vì vậy đây chính là loại phân hữu cơ vô
cùng cần thiết cho cây trồng sử dụng. Không những thế các vi khuẩn này lại tiếp tục
phát triển trong đất và một lần nữa góp phần vào việc phân giải các hợp chất lân lân khó
tan trong đất, cố định đạm cung cấp dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng (Mitchel and
Edward, 1997). Hệ tiêu hóa trùn quế tập trung nhiều các thành phần hữu cơ, khoáng
chất và các vi khuẩn có lợi vì vậy phân của chúng luôn có các chất giàu dinh dưỡng.
Nhiều nghiên cứu cho thấy phân trùn quế cho lượng phosphate nhiều gấp 4 lần bề mặt
đất nhờ trùn quế có chứa hệ vi sinh vật phân giải lân khó tan thành dạng dễ tan cho cây
hấp thu (Rebeca Lines-Kelly, 2004).
2.1.6. Đặc điểm và tác dụng của phân trùn quế
Đặc điểm phân trùn
Phân trùn được xem như là quá trinh sinh học tạo ra sản phẩm là vermicompost

không ảnh hưởng xấu đến môi trường (Suthar and Singh, 2008). Các vật liệu đưa qua
hệ thống tiêu hóa của trùn quế với nhiều vi sinh vật cộng sinh sẽ thực hiện quá trình
chuyển đổi và kết thúc, tạo ra sinh khối phân trùn giàu chất dinh dưỡng như thiamin
(12,9mg/kg), niacin (567mg/kg), biotin (1,53mg/kg) ngoài ra còn có những vi sinh vật
cộng sinh có lợi trong hệ tiêu hóa của trùn như vi khuẩn cố định đạm, phân giải lân,
cellulose, sinh IAA cũng theo phân ra khỏi cơ thể trùn nhưng vẫn còn hoạt động ở màng
dinh dưỡng trong một thời gian daì. Đây là một trong những nguyên nhân làm cho phân
trùn có hàm lượng dinh dưỡng mà có hiệu quả cải tạo đất tốt hơn dạng phân hữu cơ phân
hủy bình thường trong tự nhiên (Nguyễn Văn Bảy, 2004).

Chuyên ngành Vi sinh Vật học

6

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

Thành phần phân trùn: Phân trùn là loài hữu cơ giàu NPK (nitơ 2-3%. kali 1,852,25% và phospho 1,55-2,25%), ngoài ra còn một số phân đa lượng khác (Atiyeh et,al.,
2000). Phân trùn còn chứa các enzyme như amylase, lipase, cellulase, phosphatase và
các acid amin mà các phân hữu cơ khác không có. Khi được thải ra môi trường ngoài
chúng chứa các chất dinh dưỡng, các vi khuẩn có lợi như vi khuẩn cố định đạm, phân
giải lân chúng tiếp tục phá vỡ các thành phần khó hấp thu trong đất để giải phóng chất
dinh dưỡng và làm cho nó có sẵn cho các rễ cây dễ hấp thu, kích thích tố tăng trưởng
thực vật (Edwards, 2004).
Phân trùn chứa đựng một hỗn hợp vi sinh có hoạt tính cao của trùn quế cung cấp
các chất khoáng cần thiết cho sự phát triển của cây trồng như đạm, lân, kali, canxi, magic

và có khả năng cải tạo đất rất tốt. Sự hữu dụng nhất là các chất này có thể được cây hấp
thu ngay không như những phân hữu cơ khác phải được phân hủy trong đất trước khi
cây trồng hấp thu (Nakamura, 1996).
Các nghiên cứu của Agawal cũng cho thấy rằng hàm lượng dinh dưỡng N,P, K
trong phân trùn tăng 3- 4 lần so với phân thông thường không được xử lý bằng trùn quế.
Bảng 1 - Thành phần của các loại phân chuồng
Thành phần
H2O

N

P2O5

K2O

CaO

MgO

Heo

82,0

0,80

0,41

0,26

0,09

0,10

Trâu bò

83,1

0,29

0,17

1,00

0,35

0,13

Ngựa

75,7

0,44

0,35

0,35

0,15

0,12

Gà

56,0

1,63

0,54

0,85

2,4

0,74

Vịt

56,0

1,00

1,40

0,62

1,70

0,35

Loại phân

(*Nguồn Đường Hồng Dật, 2002)

Chuyên ngành Vi sinh Vật học

7

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

Bảng 2 - Thành phần phân trùn nguyên chất
Thành phần

Hàm lượng

N

1,5- 2,2%

P2O5

1,8- 2,2%

K 2O

1,0- 1,5%

CaO

4,6- 4,8%

MgO

0,3%

C

13,1-17,3

Vật chất hữu cơ

65-70%

C/N

10-11

( *Nguồn: Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thùy Dương, 2003)

Qua bảng 1 và bảng 2 ta thấy rõ hàm lượng N, P, K trong phân trùn nguyên chất
cao hơn so với phân chuồng thông thường trong đó đặc biệt hàm lượng lân dễ tan trong
phân trùn rất cao điều này cho thấy có thể một lượng lân khó tan có trong khẩu phần ăn
của trùn đã được phân giải sau khi qua hệ thống tiêu hóa cùng với hệ vi khuẩn có lợi.
Tác dụng phân trùn quế
Phân trùn quế là loại phân hữu cơ sinh học có hàm lượng dinh dưỡng cao, thích
hợp cho nhiều loại cây trồng, không gây ra tình trạng “sốc” phân, yêu cầu trữ dễ dàng,

đặc biệt thích hợp cho các loại hoa kiểng, vườn ươm và là nguồn phân thích hợp cho
việc sản xuất rau sạch..Ngoài ra, còn là loại phân bón thiên nhiên giàu dinh dưỡng có
tác dụng kích thích sự tăng trưởng của cây trồng. Không giống như phân chuồng, phân
trùn được hấp thu ngay một cách dễ dàng bởi cây trồng. Không chỉ kích thích tăng
trưởng cây trồng mà phân trùn còn tăng khả năng duy trì giữ nước trong đất và thậm chí
còn có thể ngăn ngừa các bệnh về rễ... Phân trùn quế chứa một sinh vật có hoạt tính cao
như vi khuẩn, nấm mốc, đặc biệt là hệ vi khuẩn cố định đạm tự do (Azotobacter), vi
khuẩn phân giải lân, phân giải celluose và chất xúc tác sinh học. Vì thế hoạt động của
các vi sinh vật lại tiếp tục phát triển trong đất.
Phân trùn quế giàu những chất dinh dưỡng hòa tan trong nước và chứa đựng hơn
50% chất mùn được tìm thấy trong lớp đất mặt. Không như phân động vật, phân trùn
được cây trồng sử dụng ngay. Phân trùn cung cấp các chất khoáng cần thiết cho sự phát
triển cây trồng như đạm, lân, kali, canxi, magic. Nó cũng chứa mangan, đồng, kẽm,

Chuyên ngành Vi sinh Vật học

8

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

coban, borat, sắt. Sự hữu dụng của các chất này được cây hấp thụ ngay không như những
phân hữu cơ khác phải được phân hủy trong đất trước khi hấp thụ. Sẽ không có bất cứ
rủi ro hay cháy cây nào xảy ra trong khi sử dụng phân trùn quế. Chất mùn trong phân
loại trừ được những độc tố, nấm hại và vi khuẩn có hại trong đất nên nó có thể đẩy lùi
những bệnh của cây trồng. Do vậy, phân trùn hạn chế khả năng gây hại cho cây trồng.

Mặt khác phân trùn còn có khả năng cố định các kim loại nặng trong chất thải hữu cơ.
Điều này ngăn ngừa cây trồng hấp thu nhiều phức hợp khoáng hôn nhu cầu của chúng.
Phân trùn quế có pH=7 nên nó hoạt động như một rào cản, giúp cây phát triển trong đất
ở độ pH quá cao hay quá thấp.
Acid Humid trong phân trùn quế, kích thích sự phát triển của cây trồng, thậm chí
ngay cả nồng độ thấp. Trong phân trùn, Acid Humid ở trạng thái mà cây trồng có thể
hấp thu dễ dàng nhất. Acid Humid cũng kích thích sự phát triển của vi khuẩn trong đất.
Phân trùn tăng khả năng giữ nước của đất vì phân trùn có dạng hình khối, nó là những
cụm khoáng chất kết hợp theo cách mà chúng có thể để chống sự xói mòn và sự va chạm
cũng như khả năng giứ nước, góp phần làm cho đất tơi xốp và giữ ẩm được lâu. Phân
trùn quế làm giảm hàm lượng dạng Acid carbon trong đất và gia tăng nồng độ nitơ trong
một trạng thái cây trồng có thể hấp thụ được. Phân trùn cũng chứa IAA (Indol Acetic
Acid) có trong phân trùn quế là một trong những chất kích thích hữu hiệu giúp cây trồng
phát triển tốt.
2.2 Đại cương về lân
2.2.1 Các dạng lân trong đất.
Lân là nguyên tố quan trọng thứ hai trong ba nguyên tố dinh dưỡng đa lượng chính
của cây trồng ( N, P, K) là nguyên tố cơ bản cần thiết cho sự sống của tất cả các loài
sinh vật đặc biệt là thực vật. Lân là thành phần xây dựng nên các hợp chất quan trọng
bậc nhất của tế bào như: Phosphoprotein, phospholipit, phosphoeste, trong các vitamin
(B1, B6). Đặc biệt phospho là thành phần không thể thiếu của ATP, ADP, GTP, FAD,
NADP, coA,..đây là những phân tử trao đổi năng lượng, có vai trò đặc biệt quan trọng
trong quá trình quang hợp và hô hấp của thực vật ( Hoàng Thị Hà, 1998).
Lân rất quan trọng với cây trồng nhưng hiệu suất sử dụng của cây không quá 25%
do chúng tích trữ trong đất và tồn tại ở dạng khó tan. Nhiều loại đất có lượng lân tồn trữ
rất cao, bình quân tổng số chiếm khoảng 0.05% thành phần đất, tuy nhiên trong đó chỉ
Chuyên ngành Vi sinh Vật học

9

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

có tổng số 0.1% phospho có ích cho cây trồng, còn lại chúng tồn tại ở dạng khó tan mà
cây trồng không thể hấp thụ (Zou et al., 1992). Lân tồn tại ở 2 dạng chính: lân vô cơ và
lân hữu cơ. Mỗi dạng là một dãy liên tục nhiều hợp chất của phospho, tồn tại ở các dạng
khác nhau. Lân có thể ở dạng hòa tan có giá trị với cây trồng, cây trồng có thể hấp thu
sử dụng được hoặc ở dạng khó tan, cây trồng không hấp thu được.
Lân hữu cơ: Tồn tại trong xác bã thực vật và trong vi sinh vật. Trong xác bã thực
vật, lân nằm trong hợp chất hữu cơ như: phytin, phospholipid, nucleic acid, các
nucleoprotein, các chất đường có chứa lân, các men (enzyme, coenzyme) và các hợp
chất khác. Phần lớn lân trong tế bào thực vật ở dưới dạng phosphate.
Lân vô cơ: Theo A.E Vosbuscaia, lân có nguồn gốc vô cơ chiếm khoảng 0.09%
thạch quyển, khoáng chứa nhiều lân vô cơ nhất là apatit. Khoáng apatit chứa nhiều trong
các loại đá, khi tập trung nhiều tạo thành mỏ apatit. Apatit không hòa tan trong nước.
Ngoài ra còn khoáng phosphoric trong đá trầm tích cũng chứa lân.
Trong quá trình phong hóa, các khoáng chứa lân bị phá hủy và tạo thành các muối
đơn như phosphate canxi, magiê, nhôm,…Chúng thường ngậm nước khác nhau. Tùy
theo loại môi trường mà muối của phosphate hiện diện khác nhau.
▪

Vai trò của lân đối với sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng.
Lân có tác dụng thúc đẩy sự sinh trưởng của cây trồng. Dưới tác dụng của lân cây

trồng có hạt chín sớm hơn từ 5-7 ngày, cây ăn quả có số quả chín sớm nhiều hơn đạt tới
78% (nếu không có lân thì khoảng 32%). Bón phân lân sẽ tăng tính chịu rét, tăng độ

đường cho củ cải, tăng lượng tinh bột cho khoai tây. Nhìn chung lân có tác dụng tăng
chất lượng cùng năng suất cây trồng đáng kể. Ngoài ra, lân còn tăng tính chịu hạn của
cây nhờ tính ngậm nước cao của nó. Đối với cây họ Đậu lân còn giúp cho quá trình cố
định đạm xảy ra hiệu quả hơn. Trong quá trình sinh trưởng của cây, lân có tác dụng
khống chế độ độc của lượng đạm khoáng cao trong cây vì nó giúp cho thực vật tăng
cường việc chuyển hóa đạm khoáng thành đạm Protein. Ngoài ra sự góp mặt của nó làm
cây hấp thu được lượng đạm khoáng nhiều hơn.
Trên thực tế, nhiều nhà khoa học đã chứng minh được rằng thiếu lân sự hình thành
tế bào mới bị chậm lại, cây còi cọc, ít phân cành đẻ nhánh. Thiếu lân năng suất cây trồng
giảm mạnh, ngay cả khi được cung cấp đầy đủ Nitơ. Lân có vai trò đặc biệt đối với sự

Chuyên ngành Vi sinh Vật học

10

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

phát triển của cây trồng , tuy nhiên có tồn tại một số dạng lân khó tan cây trồng không
thể hút trực tiếp. Chúng phải chuyển hóa ra dạng P2O5 vô cơ dễ tan, cây trồng mới hấp
thụ được. Vi sinh vật giữ vai trò quan trọng trong sự chuyển hóa các dạng của lân này.
Trong thiên nhiên lân được chuyển hóa theo một chu trình khép kín.
Chu trình lân trong tự nhiên.
Vòng tuần hoàn của lân không giống như vòng tuần hoàn của Nitơ. Trong khi Nitơ
luôn khan hiếm trong đất thì lạn tồn tại một lượng đáng kể ở dạng khó tan. Nitơ được
đưa vào đất nhờ vi sinh vạt cố định đạm từ không khí thì lân được tạo ra nhờ các vi sinh

vật phân giải lân từ các nguồn vô cơ và hữu cơ khác nhau.

Hình 2 – Vòng tuần hoàn phospho trong tự nhiên
( />
Chuyên ngành Vi sinh Vật học

11

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

Lân vô cơ
▪

Lân vô cơ tồn tại ở hai dạng chính sau:
Loại lân không tan trong nước: Thực vật không trực tiếp sử dụng loại lân này đó

là các Apatit, các muối gốc phosphate của kim loại mang tính acid như: FeP04, AlP04,
phosphate của kim loại kiềm thổ mang tính kiềm hoặc trung tính: Ca3(P04)2, Al3(P04)2
(Omar, 1988).
Loại lân tan trong nước thường gặp là KH2PO4, Na2HPO4 K2HPO4, Ca(HPO4)2,
Mg(HPO4)2. Thực vật dễ dàng sử dụng tốt các loại lân này, nhưng đáng tiếc là hàm
lượng của chúng lại rất thấp chỉ chiếm 0,1- 1% so với lượng lân tổng số cho nên cây
trồng thường bị thiếu lân nghiêm trọng.
Lân vô cơ tồn tại ở dạng muối của những nguyên tố Ca, Fe, Al. Tùy vào môi
trường mà chúng ở dạng tồn tại khác nhau. Ở môi trường trung tính và kiềm thì dạng

tồn tại chủ yếu là phosphate Ca, còn môi trường acid thì dạng tồn tại phosphate Fe, Al.
Phosphate Ca dễ huy động làm chất dinh dưỡng cho cây trồng hơn Fe, Al. Sự tồn tại của
ion phosphate trong môi trường phụ thuộc vào ion phosphate bị chuyển đổi hóa trị. Môi
trường acid: H2PO4-, HPO42-, PO43-. Trong thực tế thì dạng được cây trồng dễ hấp thu
nhất là H2PO4-, các dạng còn lại là những dạng mà cây trồng khó hấp thu, tích trữ trong
đất gây ô nhiễm môi trường trầm trọng. Vì vậy để cây trồng dễ hấp thụ thì cần một quá
trình biến đổi thành dạng dễ tan. Nhờ vi sinh vật lân hữu cơ được vô cơ hóa tạo thành
muối của acid phosphoric. Các dạng lân này được cây trồng sử dụng như nguồn lân hữu
cơ và một phần bị cố định ở dạng vô cơ khó tan như Ca3PO4, AlPO4, FeSO4. Những
dạng này sẽ chuyển thành dạng dễ tan khi pH môi trường thích hợp. Trong quá trình này
vi sinh vật chiếm vai trò quan trọng (Fox và Comeford, 1992).
Lân hữu cơ
Lân hữu cơ tồn tại trong xác bã thực vật và trong vi sinh vật. Trong xác bã thực
vật, lân nằm trong hợp chất hữu cơ như: phytin, phospholipid, nucleic acid, các
nucleoprotein, các chất đường có chứa lân, các men (enzyme, coenzyme) và các hợp
chất khác. Phytate là dạng tồn tại chính của lân hữu cơ chiếm từ 1 đến 5% (w/w) của
đậu hạt, ngũ cốc, hột chứa dầu, phấn hoa và hạnh nhân (Cheryan, 1980). Theo Posternak
(1902) là người đầu tiên phát hiện ra phytin. Ông dùng phytin để chỉ một chất lân trong
các loại hạt mà ông khám phá ra và xem nó như sản phẩm trung gian trong quá trình
Chuyên ngành Vi sinh Vật học

12

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

tổng hợp diệp lục tố nhưng Pfeffer tìm ra acid phytic từ năm 1872. Trong tế bào vi sinh
vật, phần lớn lân là hợp chất trong nucleic acid của vi sinh vật, các hợp chất khác trong
nguyên sinh chất như các orthophosphate, metaphosphate, đường có chứa lân và các
men có chứa từ 15-25 % lân trong tế bào vi sinh vật ở dưới dạng hợp chất acid dễ tan.
Lân có vai trò đặc biệt đối với sự phát triển của cây trồng , tuy nhiên có tồn tại
một số dạng lân khó tan cây trồng không thể hút trực tiếp. Chúng phải chuyển hóa ra
dạng P2O5 vô cơ dễ tan, cây trồng mới hấp thụ được. Vi sinh vật giữ vai trò quan trọng
trong sự chuyển hóa các dạng của lân này.
2.2.2 Cơ chế chuyển hóa lân nhờ vi sinh vật
▪

Phân giải phosphate khó tan do sự tạo thành acid của vi sinh vật.

Một số loài vi khuẩn có khả năng phân hủy lân khó tan (Ali Khan et al., 2009). Cơ
chế chủ yếu của sự phân giải lân khó tan của các loài vi khuẩn là sự tổng hợp acid hữu
cơ và làm giảm pH trong đất (Kpomblekou and Tabatabai, 1994).
Theo nghiên cứu của Bardia and Gaur (1972-1974), cho thấy trong quá trình nuôi
cấy vi sinh vật khi pH môi trường bị giảm sút mạnh, thì hàm lượng lân tan trong môi
trường tăng lên. Sau khi nuôi cấy vi khuẩn phân giải lân khó tan người ta tìm thấy nhiều
acid hữu cơ như: Acid acetic, acid fomic, acid gluconic, acid oxalic, acid sucinic, acid
malic, acid xitric...trong môi trường. Có nghĩa là ngay sau khi vi sinh vật tiết ra các acid
thì chúng tác dụng lên lân khó tan và cho ra ngay lân hòa tan. Các acid hữu cơ này tác
dụng với hợp chất lân không tan nhờ sự liên kết với cation: Mg+2, Ca+3, Al+3, Fe+3...qua
đó tạo nên hợp chất lân mới tan trong nước.
Goldstein A.H (1996) đã chứng minh rằng kết quả của sự oxi hóa glucose sinh ra
acid gluconic và 2-ketogluconic có ở vùng xung quanh tế bào vi khuẩn dẫn đến sự làm
tan lân khó tan của môi trường.
Một số loại acid hữu cơ phân lập từ vi khuẩn Rhizobium leguminosarum,
Rhizobium meliloti, Bacillus firmus và một số vi khuẩn khác là acid α- ketogluconic.
Nhưng với loài vi khuẩn Pseudomonas sp., Erwinia herbicola và Burkholderia cepacia

là acid hữu cơ chính để phân giải lân.

Chuyên ngành Vi sinh Vật học

13

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học


Luận văn tốt nghiệp Đại học khóa 37- 2014

Trường ĐHCT

Một số loại acid khác cũng được ghi nhận trong các loài vi khuẩn phân giải lân là
glycolic, oxalic, malonic và succinic (Illmer and Shinner, 1992). Chất chelate và acid
vô cơ được xem như là cơ chế khác của quá trình phân giải lân. Nhưng hiệu quả và sự
đóng góp của chúng trong quá trình phân giải lân ít hơn acid hữu cơ.
▪

Sự phân giải lân khó tan nhờ phản ứng Carbondioxit (CO2 và H2S).
Nhiều nghiên cứu trước đây cho rằng CO2 sản sinh bởi rễ cây và vi sinh vật có tác

dụng phân giải các hợp chất lân khó tan. Sau đó Goerge (1938) tìm ra rằng: CO2 làm
tăng cường khả năng tan của lân và sử dụng lân của cây trồng. Trong quá trình phát
triển, cây trồng và vi sinh vật đã tạo ra một lượng lớn Carbondioxit. Hợp chất này cùng
với nước đồng thời tác dụng lên các dạng lân khó tan biến chúng thành dạng dễ tan như
phương trình:
Ca3(PO4)2 + CO2 + H2O = 2CaHPO4 + CaCO3
Ca3(PO4)2 + 2CO2 + 2H2O = 2Ca(H2PO4)2 + 2CaCO3
Năm 1985 Sawby và Sperber đã chứng minh rằng vi sinh vật phân hủy aminoacid

chứa lưu huỳnh hoặc vi khuẩn lưu huỳnh oxi hóa Sulfer hoặc tạo ra H2S. H2S có khả
năng phân giải hợp chất lân khó tan như phương trình: H2S + FeSO4 = FeS + H2SO4
2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân giải lân
pH: pH không ảnh hưởng lớn đến khả năng phân giải lân. Tuy nhiên pH từ 7,88,0 ảnh hưởng tốt đến sự phát triển của vi khuẩn phân giải lân (Nguyễn Kim Phụng,
2002).
Nhiệt độ: Tùy theo từng loại vi khuẩn mà có khoảng nhiệt độ thích hợp cho quá
trình phân giải lân khác nhau. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình phân giải lân trong
khoảng 20- 400C (Phạm Thanh Hà và ctv, 2003).
Hợp chất hữu cơ: Chất hữu cơ làm tăng nhanh quá trình sinh trưởng của vi khuẩn
do đó khả năng phân giải của chúng sẽ cũng tăng lên (Đoàn Chiến Thắng, 2010).
Độ ẩm: Độ ẩm cao hoạt động của vi khuẩn mạnh, tạo nhiều acid hữu cơ làm tăng
khả năng phân giải (Đoàn Chiến Thắng, 2010)

Chuyên ngành Vi sinh Vật học

14

Viện NC&PT Công nghệ Sinh học