Phân Lập Và Tuyển Chọn Vi Sinh Vật Phân Giải Lân Từ Đất Phù Sa Chua Tại Huyện Phù Cừ, Tỉnh Hưng Yên

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG
---------------------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI:

PHÂN LẬP TUYỂN CHỌN VI SINH VẬT PHÂN GIẢI LÂN TỪ
ĐẤT PHÙ SA CHUA TẠI HUYỆN PHÙ CỪ ,TỈNH HƯNG YÊN
VÀ HUYỆN ĐÔNG HƯNG, TỈNH THÁI BÌNH

Người thực hiện

: ĐAN THỊ PHƯỢNG

Lớp

: MTE

Khóa

: 57

Chuyên ngành

: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Giáo viên hướng dẫn

: TS. ĐINH HỒNG DUYÊN

ThS. NGUYỄN TÚ ĐIỆP

Hà Nội – 2016


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây la công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu có nguồn gốc rõ ràng và kết quả trình bày trong khóa luận được thu thập
trong quá trình nghiên cứu là trung thực và chưa được ai công bố trước đấy.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận đều
đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong khóa luận đều được chỉ rõ
nguồn gốc.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Sinh viên
Đan Thị Phượng

i


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực tập vừa qua, bên cạnh sự cố gắng của bản thân, tôi
đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của Học viện Nông nghiệp Việt Nam, các
thầy cô giáo, gia đình cùng bạn bè.
Trước hết cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọng
tới TS. Đinh Hồng Duyên và ThS. Nguyễn Tú Điệp, Học viện Nông nghiệp

Việt Nam đã quan tâm dìu dắt, tận tình hướng dẫn và định hướng khoa học
để tôi hoàn thành tốt khóa luận này.
Tôi xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa, các thầy giáo, cô giáo
tại khu vực bộ môn Vi sinh vật, các thầy cô ở phòng thực hành bộ môn Hóa ,
Học viện Nông nghiệp Việt Nam đã truyền đạt cho tôi những kiến thức và tạo
điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận này.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới
gia đình, bạn bè và người thân của tôi đã động viên, ủng hộ, giúp đỡ tôi
thực hiện và hoàn thành khóa luận này.
Trân trọng!
Hà Nội, ngày tháng năm 2016
Sinh viên
Đan Thị Phượng

ii


MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN.....................................................................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN..........................................................................................................................................................ii
MỤC LỤC...............................................................................................................................................................iii
DANH MỤC BẢNG...............................................................................................................................................vi
DANH MỤC HÌNH..............................................................................................................................................viii
DANH MỤC VIẾT TẮT.......................................................................................................................................ix
PHẦN 1......................................................................................................................................................................1
ĐẶT VẤN ĐỀ...........................................................................................................................................................1
1.1.Tính cấp thiết của đề tài...........................................................................................................................1
1.2. Mục đích nghiên cứu...............................................................................................................................2
1.3. Yêu cầu nghiên cứu.................................................................................................................................2

PHẦN 2......................................................................................................................................................................2
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU....................................................................................................2
2.1. Tổng quan về đất chua............................................................................................................................3
Bảng 2.1. Mức đánh giá độ chua của đất.............................................................................................................3
Bảng 2.2. Phân bố đất chua ở một số khu vực trên thế giới.............................................................................7
Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát quá trình phân giải lân của vi sinh vật................................................................10
2.2. Các dạng lân trong đất và sự chuyển hóa của nó trong đất.................................................................10
Hình 2.2. Vòng tuần hoàn của lân trong tự nhiên............................................................................................10
2.3. Tổng quan về vi sinh vật phân giải lân..................................................................................................17
PHẦN 3...................................................................................................................................................................22
ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU...........................................22
3.1. Đối tượng nghiên cứu............................................................................................................................22
3.2. Phạm vi nghiện cứu...............................................................................................................................22
3.3. Nội dung nghiên cứu.............................................................................................................................22
3.4. Phương pháp nghiên cứu......................................................................................................................23
Bảng 3.1. Vị trí lấy mẫu đất.................................................................................................................................24
Hình 3.1. Quy trình sản xuất chế phẩm VSV phân gải lân.............................................................................28
PHẦN 4...................................................................................................................................................................29
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU..................................................................................................................................29

iii


4.1. Phân lập vi sinh vật...............................................................................................................................29
Bảng 4.1. Số lượng, thành phần vi sinh vật tổng số trong 12 mẫu đất ở 4 xã: Đông Động, Minh Châu,
Nhật Quang, Phù Cừ.............................................................................................................................................29
Đơn vị: x 106 (CFU/g đất)....................................................................................................................................29
Bảng 4.2. Các chủng vi sinh vật phân lập trên môi trường lân hữu cơ........................................................31
Bảng 4.3. Các chủng vi sinh vật phân lập trên môi trường lân vô cơ...........................................................32
4.2. Tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng phân giải lân...............................................................32

Bảng 4.4. Hiệu suất phân giải lân hữu cơ khó tan của các chủng vi sinh vật..............................................33
Hình 4.1. Hiệu suất phân giải lân của các chủng vi sinh vật có khả năng phân giải lân hữu cơ..............34
Bảng 4.5. Khả năng phân giải lân vô cơ của các chủng vi sinh vật...............................................................35
Bảng 4.6 . Số lượng vi sinh vật ở các mức pH khác nhau...............................................................................35
Bảng 4.7. Số lượng vi sinh vật ở các nhiệt độ khác nhau................................................................................36
Hình 4.2. Thử nghiệm tính an toàn đối với hành tây của các chủng VSV...................................................37
Bảng 4.8. Ảnh hưởng của nguồn Cacbon đến các chủng VSV.......................................................................39
Hình 4.3. Ảnh hưởng của nguồn Cacbon tới VK13.........................................................................................39
Bảng 4.9. Ảnh hưởng của nguồn Nito đến các chủng VSV.............................................................................40
Hình 4.4: Ảnh hưởng của nguồn Nitơ tới VK13...............................................................................................40
4.2.7. Hình thái, kích thước của các chủng vi sinh vật được tuyển chọn làm chế phầm.............................41
4.3. Sản xuất chế phẩm vi sinh vật phân giải lân và đánh giá chất lượng chế phẩm..................................42
Hình 4.8. Tính đối kháng giữa các chủng VSV.................................................................................................42
Bảng 4.10. Chất lượng chế phẩm vi sinh vật phân giải lân sau sản xuất......................................................43
4.4. Thử nghiệm hiệu quả của chế phẩm vi sinh vật phân giải lân khi bón trên cây cà chua ở quy mô chậu
vại.................................................................................................................................................................44
CT1...........................................................................................................................................................................44
CT2...........................................................................................................................................................................44
CT3...........................................................................................................................................................................44
CT4...........................................................................................................................................................................44
CT5...........................................................................................................................................................................44
CT6...........................................................................................................................................................................44
LSD0,05...................................................................................................................................................................44
CV (%)....................................................................................................................................................................44
PHẦN 5...................................................................................................................................................................46

iv


KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..............................................................................................................................46

5.1. Kết luận.................................................................................................................................................46
5.2. Kiến nghị...............................................................................................................................................46
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................................................47
PHỤ LỤC................................................................................................................................................................50

v


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1.

Mức đánh giá độ chua của đất..Error: Reference source not found

Bảng 2.2.

Phân bố đất chua ở một số khu vực trên thế giới.Error: Reference
source not found

Bảng 3.1.

Vị trí lấy mẫu đất.....................Error: Reference source not found

Bảng 4.1.

Số lượng, thành phần vi sinh vật tổng số trong 12 mẫu đất ở 4 xã:
Đông Động, Minh Châu, Nhật Quang, Phù Cừ...Error: Reference
source not found

Bảng 4.2.

Các chủng vi sinh vật phân lập trên môi trường lân hữu cơ Error:
Reference source not found

Bảng 4.3.

Các chủng vi sinh vật phân lập trên môi trường lân vô cơ...Error:
Reference source not found

Bảng 4.4.

Hiệu suất phân giải lân hữu cơ khó tan của các chủng vi sinh vật
..................................................Error: Reference source not found

Bảng 4.5.

Khả năng phân giải lân vô cơ của các chủng vi sinh vật......Error:
Reference source not found

Bảng 4.6 .

Số lượng vi sinh vật ở các mức pH khác nhau.....Error: Reference
source not found

Bảng 4.7.

Số lượng vi sinh vật ở các nhiệt độ khác nhau....Error: Reference
source not found

Bảng 4.8.

Ảnh hưởng của nguồn Cacbon đến các chủng VSV.............Error:
Reference source not found

Bảng 4.9.

Ảnh hưởng của nguồn Nito đến các chủng VSV.Error: Reference
source not found

Bảng 4.10. Chất lượng chế phẩm vi sinh vật phân giải lân sau sản xuất.Error:
Reference source not found
Bảng 4.11. Một số chỉ tiêu về sự sinh trưởng và phát triển của cây cà chua
..................................................Error: Reference source not found
vi


vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát quá trình phân giải lân của vi sinh vật...........Error:
Reference source not found
Hình 2.2. Vòng tuần hoàn của lân trong tự nhiên. Error: Reference source not
found
Hình 3.1. Quy trình sản xuất chế phẩm VSV phân gải lân....Error: Reference
source not found
Hình 4.1. Hiệu suất phân giải lân của các chủng vi sinh vật có khả năng phân
giải lân hữu cơ............................Error: Reference source not found
Hình 4.2. Thử nghiệm tính an toàn đối với hành tây của các chủng VSV
....................................................Error: Reference source not found
Hình 4.3. Ảnh hưởng của nguồn Cacbon tới VK13...Error: Reference source

not found
Hình 4.4: Ảnh hưởng của nguồn Nitơ tới VK13..Error: Reference source not
found
Hình 4.5. Hình thái khuẩn lạc và tế bào khi soi dưới kính hiển vi của chủng
VK1............................................Error: Reference source not found
Hình 4.6. Hình thái khuẩn lạc và tế bào khi soi dưới kính hiển vi của chủng
VK8............................................Error: Reference source not found
Hình 4.7. Hình thái khuẩn lạc và tế bào khi soi dưới kính hiển vi của chủng
VK13..........................................Error: Reference source not found
Hình 4.8. Tính đối kháng giữa các chủng VSV....Error: Reference source not
found

viii


DANH MỤC VIẾT TẮT
CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT ĐẦY ĐỦ
CFU

Colony forming unit – Đơn vị hình thành khuẩn lạc

CMC

Cacboxy methyl cenlulose

CP

Chế phẩm

CPC

Chế phẩm chung

CT

Công thức

CTTN

Công thức thí nghiệm

ĐBSCL

Đồng bằng sông Cửu Long

NTS

Nấm tổng số

NXB

Nhà xuất bản

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

VKTS

Vi khuẩn tổng số

VSV

Vi sinh vật

XK

Xạ khuẩn

XKTS

Xạ khuẩn tổng số

ix


PHẦN 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1.Tính cấp thiết của đề tài
Lân trong đất là nguyên tố dinh dưỡng đa lượng đối với cây trồng. Lân
đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất, hút dinh dưỡng và vận
chuyển các chất trong cây. Cây thiếu lân sẽ sinh trưởng chậm, cho năng suất
thấp phẩm chất nông sản kém.
Hàm lượng lân tổng số trong đất Việt Nam giao động khá mạnh 441310 mg P/kg. Đất phù sa sông Hồng có hàm lượng lân tổng số dao động
trong khoảng 350-650 mg P/kg (Võ Đình Quang, 1999).Trong đất lân có
trong các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Các hợp chất hữu cơ chứa lân gồm có:
Phitin, axit nucleic, nucleoproteit, phosphatit, sacarophosphat...
Nhờ sự tích luỹ sinh học mà tầng đất mặt thường chứa nhiều lân hữu cơ
hơn các tầng dưới sâu. Tỷ lệ lân hữu cơ phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng
mùn trong đất và dao động trong khoảng từ 10-50% của lân tổng số. Hợp chất

vô cơ chứa lân chủ yếu là những muối của axit octophosphoric với Ca, Mg,
Fe và Al. Trong đất lân còn có trong thành phần của apatit, lanric và vivianit,
cũng như trong trạng thái hấp phụ của anion phosphat. Các dạng lân vô cơ
trong đất phần lớn có tính di động kém. Trong đất chua lân phần lớn gặp ở
dạng phosphat sắt và phosphat nhôm (FePO4, AlPO4, Fe2(OH)2PO4,
Al(OH)2PO4...) hoặc liên kết với oxyt sắt, nhôm dưới dạng hợp chất bị hấp
phụ. Trong đất trung tính, kiềm yếu, dạng photphat canxi lại chiếm chủ yếu.
Tất cả các dạng lân hữu cơ và vô cơ này đều ở dạng khó tiêu đối với cây
trồng. Lân đi vào cây dưới dạng lân dễ tiêu là các ion PO43-, HPO42-, H2PO4-.
Trong khi đó ở đất tự nhiên luôn có sẵn các chủng giống vi sinh vật có
khả năng tiết enzyme phân giải, chuyển hóa các dạng lân khó tiêu thành dễ
tiêu. Gerretsen (1949) cho rằng một số vi sinh vật trong đất tự nhiên có khả
năng chuyển hóa Ca3(PO4)2 không tan thành dạng lân cây trồng có thể sử
dụng; J.Stoklasa (1911) khẳng định Bacillus megatherium, B. mycoides, B.
1


mutyricus phân giải được bột apatit. Bên cạnh các vi khuẩn, nấm Aspergillus,
Penicillium, Rhizopus, Sclerotium cũng có tác dụng hòa tan hợp chất lân khó
tan. Quá trình phân hủy chuyển hóa photpho khó tan trong đất phụ thuộc rất
nhiều vào số lượng, chủng loại vi sinh vật có trong đất. Qua trình phân hủy
này cung cấp nhiều dinh dưỡng , nhiều chất hữu cơ cho đất, tạo ra một số hợp
chất dễ tiêu mà cây trồng dễ hấp thụ được.
Vì vậy ,việc nghiên cứu và tạo ra phân lân hữu cơ vi sinh vật là một
việc cần thiết nhằm nâng cao khả năng cung cấp lân cho cây trồng bằng việc
tận dụng lượng lân có sẵn trong đất.
Xuất phát từ những vấn đề trên,với mong muốn có được những chủng
vi sinh vật có khả năng phân giải lân để sản xuất chế phẩm, phân vi sinh vật
chuyển hóa lân bón cho đất và cây trồng, làm tăng hàm lượng lân dễ tiêu,
giảm một phần lượng phân lân vô cơ trong đất, giảm ô nhiễm môi trường em

đã tiến hành nghiên cứu đề tài : “Phân lập tuyển chọn vi sinh vật phân giải
lân từ đất phù sa chua tại huyện Phù Cừ ,tỉnh Hưng Yên và huyện Đông
Hưng, tỉnh Thái Bình ”
1.2. Mục đích nghiên cứu
- Phân lập và tuyển chọn được từ 2 – 3 chủng vi khuẩn có khả năng
phân giải lân từ đất chua.
- Sản xuất phân lân vi sinh và đánh giá chất lượng, hiệu quả phân lân.
1.3. Yêu cầu nghiên cứu
- Tiến hành lấy mẫu đất phù sa chua tại huyện Phù Cừ, tỉnh Hưng Yên
và huyện Đông Hưng, tỉnh Thái Bình.
- Tiến hành phân lập và đánh giá đặc tính sinh học để lựa chọn các
chủng có khả năng phân giải lân để sản xuất chế phẩm.
- Sản xuất phân lân vi sinh từ các chủng đã được tuyển chọn.
- Thử nghiệm phân lân vi sinh ở quy mô chậu vại.
PHẦN 2
TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2


2.1. Tổng quan về đất chua
2.1.1. Khái niệm đất chua và các loại độ chua của đất
2.1.1.1. Khái niệm
Đất chua là đất có nhiều axit (pH < 6 ), chứa ion H + hoặc có nhiều ion
sắt (Fe3+), nhôm (Al3+) tự do. Mức độ chua của đất phụ thuộc vào nồng độ của
các ion H+ và Al3+. Nồng độ các ion này trong đất càng cao thì đất càng chua
(Trần Văn Chính, 2006).
2.1.1.2. Các loại độ chua của đất
Có hai loại độ chua của đất là độ chua hoạt tính và độ chua tiềm tàng.
Độ chua hoạt tính là độ chua hình thành do những ion H + tồn tại trong dung

dịch hoặc bị hấp thu trên bề mặt hạt keo và có ảnh hưởng trực tiếp tới cây và vi
sinh vật. Độ chua tiềm tàng là độ chua hình thành do những ion H + (và Al3+)
chỉ làm tăng độ chua dung dịch và ảnh hưởng đến sinh vật khi bị đẩy vào dung
dịch đất bởi các cation khác. Hai loại độ chua này hợp thành tổng số độ chua
của đất.
Ðộ chua hoạt tính
Ðộ chua hoạt tính do các ion H+ có trong dung dịch đất tạo nên, nồng
độ ion H+ càng cao thì đất càng chua.
Ðể xác định độ chua này ta chiết rút các ion H+ bằng nước cất rồi xác
định nồng độ ion H+ bằng pH meter. Ðộ chua hoạt tính được biểu thị bằng
pHH2O. pH là trị số âm của logarit nồng độ ion H+ trong dung dịch:
Nếu [H+]> 10-7 g ion/l nghĩa là pH < 7 đó là môi trường chua.
Thông thường pHH2O của đất biến thiên từ 3-9 và được đánh giá như sau:

Bảng 2.1. Mức đánh giá độ chua của đất
pHH2O
< 4,5

Mức đánh giá
Ðất rất chua
3


4,5-5,5
5,6-6,5
6,6-7,5
7,6-8,0
8,1-8,5
>8,5
(Nguồn: Trần Văn Chính, 2006)

Ðất chua
Ðất chua ít
Ðất trung tính
Ðất kiềm ít
Ðất kiềm vừa
Ðất kiềm nhiều

Ðộ chua hoạt tính được sử dụng trong việc bố trí cơ cấu cây trồng phù
hợp trên vùng đất canh tác hoặc xác định sự cần thiết phải bón vôi cải tạo độ
chua của đất cho phù hợp với đặc tính sinh học của loại cây định trồng. Ða số
cây trồng ưa môi trường trung tính nhưng cá biệt có những cây cần đất chua
như chè, cà phê, dứa, khoai tây...
Ðộ chua hoạt tính chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:
- Mức độ phân ly thành ion của chất điện giải. Cùng nồng độ đương
lượng nhưng axit vô cơ phân ly thành ion nhiều hơn axit hữu cơ nên pH H2O
của dung dịch thấp hơn. Tương tự như vậy với các bazơ.
- Hiện tượng trao đổi ion H+ và Al3+ trong keo đất với các ion khác khi
bón phân vô cơ như KCl, (NH4)2SO4... cũng làm tăng độ chua hoạt tính.
 Ðộ chua tiềm tàng
Trong đất chua còn có các ion H + và Al3+ được hút bám trên bề mặt keo
đất. Khi tác động lên đất một dung dịch muối thì H + và Al3+ bị đẩy vào dung
dịch đất. Nồng độ của các ion này trong dung dịch tăng lên gây ảnh hưởng
không tốt đến thực vật và vi sinh vật. Ðộ chua thu được trong trường hợp này
gọi là độ chua tiềm tàng.
Các ion H+ và Al3+ được hút bám trên keo với các lực khác nhau. Tuỳ
thuộc vào lực hút bám của các ion này trên keo mà người ta chia độ chua
tiềm tàng thành 2 loại: độ chua trao đổi và độ chua thuỷ phân.
- Ðộ chua trao đổi: Là một loại độ chua của đất được xác định khi cho
đất tác dụng với một dung dịch muối trung tính, thường dùng muối KCl,

NaCl, BaCl2. Như vậy ngoài những ion H+ có sẵn trong dung dịch đất còn có
những ion H+ và Al3+ được đẩy ra từ keo đất theo phản ứng:
4


[ KĐ] HAl+

3+

+ 4KCl ⇔[KÐ]4K+ + HCl + AlCl3

Muối Al thuỷ phân tạo ra axit theo phương trình:
AlCl3 + 3H2O ⇔ Al(OH)3↓ + 3HCl
- Ðộ chua thuỷ phân
Dùng muối trung tính KCl tác động với đất nhiều khi vẫn chưa đẩy
dược hết các ion H+ và Al3+ ra khỏi keo đất. Các nhà hoá học đất đã đưa ra
phương pháp khác: dùng dung dịch chiết là muối tạo bởi một axit yếu và một
bazơ mạnh như CH3COONa hoặc Ca(CH3COO)2 thì hầu hết các ion H+ và
Al3+ sẽ bị đẩy ra khỏi keo vào dung dịch. Ðộ chua được xác định bằng
phương pháp này lớn hơn độ chua trao đổi nhiều và được gọi là độ chua thuỷ
phân. Ðộ chua thuỷ phân được ký hiệu là H, đơn vị là lđl H + và Al3+ trong
100g đất khô.
Trong dung dịch NaCH3COO bị thuỷ phân:
NaCH3COO + H2O ⇔ CH3COOH + NaOH
CH3COOH là axit yếu ít phân ly, NaOH thì phân ly hoàn toàn thành
Na+ và OH- vì vậy dung dịch có phản ứng kiềm yếu (pH = 8,2-8,5). Ðây là điều
kiện để Na+ đẩy hết H+ và Al3+ trên keo đất vào dung dịch theo sơ đồ sau:

[ KĐ] HAl+

3+

+ 4NaCH3COO ⇔ [KÐ]4Na+ + CH3COOH + Al(CH3COO)3 (1)

Al(CH3COO)3 + 3H2O ⇔ Al(OH)3 ↓+ 3CH3COOH

(2)

Từ phản ứng (1) và (2) ta thấy H + và Al3+ trong đất khi đẩy vào keo đất
đã tạo nên CH3COOH trong dịch lọc. Dùng dung dịch NaOH 0,1N tiêu chuẩn
chuẩn độ lượng CH3COOH trong dịch lọc thì ta xác định được độ chua thuỷ
phân của đất.
Như vậy độ chua thuỷ phân là độ chua lớn nhất vì nó bao gồm cả ion
H+ ( độ chua hoạt tính), ion H + và Al3+ bám hờ (độ chua trao đổi) và những
ion H+ và Al3+ hút bám chặt trên bề mặt keo đất.
2.1.2. Đặc điểm chính của đất phù sa chua
Trần Văn Chính (2006) cho rằng đất phù sa chua có các đặc điểm
5


chính sau:
- Đất có độ bão hòa bazơ thấp hơn 50% (ít nhất ở độ sâu từ 0 – 20 hoặc
0 – 50cm) và trong hình thái phẫu diện đất từ bề mặt đất cho đến độ sâu
125cm không thấy xuất hiện tầng phèn tiềm tàng và phèn hoạt động.
- Đất thường có màu nâu hơi nhạt.
- Đất có phản ứng chua toàn phẫu diện (pH = 4,5 –5). Hàm lượng nhôm
di động khá cao (8-12 mg/100g).
- Hàm lượng hữu cơ trong đất trung bình đến khá (OC% : 1-3%); hàm
lượng đạm trung bình (N%: 0,01-0,02%).
- Lân tổng số và lân dễ tiêu ở mức trung bình đến nghèo (P 2O5%:

<0,07% và P2O5DT: 1-5mg/100g theo Oniani).
- Hàm lượng Kali tổng số trung bình và hàm lượng Kali trao đổi từ
trung bình đến giàu tùy đặc điểm phù sa của từng vùng.
2.1.3. Sự phân bố của đất chua trên thế giới và Việt Nam
2.1.3.1. Sự phân bố đất chua trên thế giới
Van Wambeke (1976) ước tính đất chua chiếm 1,455 triệu ha (11%)
diện tích đất thế giới, trong khi Haug(1983) cho rằng đất chua chiếm 70%
diện tích đất canh tác trên thế giới.
Von Uexkull và E. Mutert (1995) ước tính trên thế giới có 3.950 triệu
ha là đất chua và hơn 50% đất canh tác tiềm năng trên thế giới có tính chua.

6


Bảng 2.2. Phân bố đất chua ở một số khu vực trên thế
giới
Diện tích đất chua
(x 109 ha)
Thế giới
3,950
Châu Phi
0,659
Châu Úc
0,239
Châu Âu
0,391
Viễn Đông
0,005
Đông Á
0,212

Đông Nam châu Á
0,314
Bắc và Trung Á
0,512
Bắc Mĩ
0,662
Trung Mĩ
0,036
Nam Mĩ
0,916
(Nguồn: Zdenko Rengel, 2003)

Tổng diện tích

Phần trăm

đất (x 109 ha)
13,15
3,01
0,82
0,48
0,50
1,48
0,40
0,85
2,11
0,10
1,75

đất chua (%)

30
22
30
37
1
12
63
57
30
35
52

Đất chua có chủ yếu ở hai vành đai toàn cầu: vành đai hàn đới phía Bắc
với khí hậu ôn đới ẩm ướt và vành đai nhiệt đới phía Nam với điều kiện ẩm
ướt (Von Uexkulvà Mutert, 1995).
Hầu hết đất chua là rừng và đất rừng (66,3%, tương đương 2,621 triệu
ha), trong khi 17,7% (699 triệu ha) được bao phủ bởi thảo nguyên, đồng cỏ,
thảm thực vật và thảo nguyên. Chỉ có 212 triệu ha (5,4%) của đất chua của thế
giới được trồng trọt (Von Uexkull và Mutert, 1995).
Đất chua trên thế giới bao gồm các khu vực rộng lớn đất có khả năng
canh tác, trong đó khu vực thảo nguyên của Brazil, được gọi là Los Cerrados, là
một ví dụ điển hình. Tổng diện tích của nó khoảng 205 triệu ha, trong đó khoảng
112 triệu ha có tiềm năng canh tác. Phần lớn thời gian còn lại có thể là được sử
dụng để trồng rừng và cải thiện đồng cỏ cho chăn nuôi. Tương tự khu vực được
tìm thấy ở Colombia, Venezuela, Trung Phi và Đông Nam Á (Borlaug và
Dowswell, 1997).
2.1.3.2.Sự phân bố của đất chua ở Việt Nam
Diện tích đất chua ở nước ta rất lớn, đó là các loại đất đỏ vàng vùng
đồi núi, một phần đất phù sa hệ thống sông Hồng, phù sa sông Mã, sông
7

Chu, sông Lam, sông Cửu Long và phù sa sông khác; các vùng đất bạc
màu ở Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Bắc Cạn, Thái Nguyên, Tây Ninh; các vùng
đất phèn ở Hải Phòng, Thái Bình, Ðồng Tháp...; các vùng đất trũng Nam
Định, Hà Nam và các nơi khác.
Trong đó đất chua vùng đồi núi chiếm hơn 70% diện tích đất toàn quốc
với pHKCl tầng mặt dao động trong khoảng 4,0-5,5. Tất cả đất dốc đều chua,
các đất dốc chua mạnh ( pHKCl 4,5 đến < 4,0, thậm chí đến 3,5) và xu hướng
chua hóa tăng lên rất nhanh.Có đến 86% diện tích chua mạnh vùng đồi núi là
nằm trên độ dốc lớn (trên 25 độ).
Đất phù sa chua có diện tích 1.665.892 ha. Đất phù sa chua là đơn vị
đất phổ biến nhất trong nhóm đất phù sa ở Việt Nam, phân bố từ Bắc vào
Nam và chiếm đại bộ phận diện tích đất phù sa ở vùng đồng bằng ven
biển miền Trung, ở đồng bằng châu thổ sông Hồng và đồng bằng châu thổ
sông Cửu Long. Đất phù sa chua thường phân bố bao quanh đất phù sa
trung tính ít chua ở phần trung tâm.
2.1.4.Cơ chế phân giải lân trong đất chua
Trong đất chua nghèo chất hữu cơ, Fe, Al và Mn thường nằm ở dạng
hòa tan phản ứng với H2PO4- tạo thành hợp chất không tan cây trồng không
đồng hóa được:
Al3+ + H2PO4- + 2H2O -> 2H+

+

Al(OH)3.H2PO4
Không tan

Thêm vào đó, hàm lượng ion Al 3+ và Fe3+ cao hơn hàm lượng các ion
H2PO4- nhiều làm cho phản ứng trên càng nghiêng theo chiều thuận, tạo thành

lân không tan và đất càng chua hơn.
Ở đất chua, ion H2PO4- không những phản ứng với Fe3+ , Al3+ hòa tan
mà còn phản ứng với các ion ngậm nước của các nguyên tố đó như gibbsite
(Al2O3.3H2O) và goethite (Fe2O3.3H2O). Ở đất chua số lượng lân bị các oxit
sắt, oxit nhôm ngậm nước cố định còn vượt quá cả số lượng lân bị kết tủa với
Fe, Al và Mn hòa tan.
8


Al(OH)3

+

H2PO4-

->

Al(OH)2.HPO4-

+

H2O

Điều đáng lưu ý là hầu hết các loại đất đều chứa oxit sắt, nhôm ngậm
nước nên đấy cũng là kiểu cố định khá nhiều lân và diễn ra trên phạm vi rộng.
Trong môi trường chua còn có hai quá trình cố định lân liên quan tới
sét. Đó là do sự tồn tại các ion OH - lộ trên bề mặt khoáng sét. Sự cố định này
đi kèm với việc giải phóng kiểm theo phản ứng sau:
Sét-OH +

Ca(H2PO4)2

-> Sét – H2PO4-

+ 1/2Ca(OH)2

Do trong môi trường đất chua sự chuyển hóa của lân chủ yếu về các
dạng lân khó tan nên sự có mặt của các vi sinh vật có khả năng phân giải lân
trong đất là rất cần thiết.
Theo Nguyễn Đường và Nguyễn Xuân Thành (1999) nhiều vi sinh vật
đất có men dephotphorylaza phân giải phytin theo phản ứng sau:

Sự chuyển hóa các hợp chất hữu cơ thành muối H 3PO4 ( Stoklaza –
1991. Menkina – 1952) theo sơ đồ sau:
1. Nucleoprotein -> Nuclein -> acid nucleic -> Nucleotic -> H3PO4
2.Loxitin ->

Glixerphosphate -> H3PO4

Sau đó nhiều năm công trình nghiên cứu khác đã nhận thấy có rất nhiều
loại VSV có thể tiến hành quá trình này. Qúa trình có thể tổng quát theo sơ đồ sau:

9


(Nguồn: Nguyễn Xuân Thành, 1999)
Hình 2.1. Sơ đồ tổng quát quá trình phân giải lân của vi sinh vật
2.2. Các dạng lân trong đất và sự chuyển hóa của nó trong đất
2.2.1.Vòng tuần hoàn của 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 lân tồn tại nhiều trong đất ở dạng khó phân
giải. Nitơ được đưa vào đất nhờ vi sinh vật cố định đạm từ không khí, còn đối với
lân, chúng được các vi sinh vật phân giải từ các nguồn lân vô cơ và hữu cơ khác
nhau. Vòng tuần hoàn của lân được biểu diến trong sơ đồ sau:

(Nguồn: Nguyễn Đường,Nguyễn Xuân Thành,1999)
Hình 2.2. Vòng tuần hoàn của lân trong tự nhiên
10


Trong tự nhiên, lân nằm trong nhiều dạng hợp chất khác nhau: lân hữu
cơ có trong cơ thể thực vật và động vật, được tích luỹ trong đất khi động vật
và thực vật chết đi. Những hợp chất lân hữu cơ này được vi sinh vật phân giải
tạo thành các hợp chất lân vô cơ khó tan, một số ít được tạo thành dạng dễ
tan. Các hợp chất lân vô cơ khó tan còn có nguồn gốc từ những quặng thiên
nhiên như apatit, photphorit, photpho sắt, photphat nhôm ... Những hợp chất
này rất khó hoà tan và cây trồng không thể hấp thụ trực tiếp được. Chúng
được cố định bởi các vi sinh vật phân giải lân vô cơ, chuyển thành các dạng
dễ tan để cây trồng có thể hấp thụ được. Cây trồng chỉ có thể hấp thu được
khi chúng được chuyển hoá thành dạng dễ tan. Quá trình này được thực hiện
một phần quan trọng là nhờ nhóm vi sinh vật phân hủy lân vô cơ. Các muối
của axit photphoric dạng dễ tan được cây trồng hấp phụ và chuyển thành các
hợp chất lân hữu cơ trong cơ thể thực vật. Động vật và người sử dụng các sản
phẩm thực vật làm thức ăn lại biến lân hữu cơ của thực vật thành lân hữu cơ
của động vật và người. Người, động vật và thực vật chết đi để lại lân hữu cơ
trong đất. Vòng tuần hoàn của các dạng hợp chất photpho trong tự nhiên cứ
thế diễn ra. Như vậy một nhóm vi sinh vật nào đó trong đất đóng vai trò quan
trọng trong vòng tuần hoàn của lân. Khi đó, nếu thiếu sự hoạt động của một
nhóm vi sinh vật nào đó thì sự chuyển hoá của vòng tuần hoàn sẽ bị ảnh
hưởng nghiêm trọng.

2.2.2. Lân hữu cơ và sự chuyển hóa lân hữu cơ trong đất
2.2.2.1. Lân hữu cơ:
Trong phần lớn các loại đất của Việt Nam, hàm lượng lân hữu cơ dao
động trong khoảng 10-45% so với lân tổng số tùy theo loại đất (Nguyễn Tử
Khiêm, Trần khải, 1997), trong điều kiện đất phèn giàu hữu cơ của ĐBSCL,
lân hữu cơ có thể chiếm 30-64% (Đỗ Thị Thanh Ren, 1989). Lân hữu cơ
trong đất tồn tại chủ yếu dưới dạng các tàn dư thực vật hữu cơ và một phần
được tổng hợp bởi các vi sinh vật đất từ các nguồn hữu cơ khác chủ yếu dưới
dạng este của octhophotphoric với độ bền khác nhau. Hơn 50% lân hữu cơ tồn
11


tại dưới dạng inositol phosphat bền vững rất khó bị phân giải. Một phần ít hơn
tồn tại dưới dạng axit (H2PO4-) như axit nucleic, phospholipit, inosital
photphat... Tỷ lệ của các hợp chất này trong tổng số lân hữu cơ là:
- Inositol photphat: 10 – 15%
- Photpholipit: 1 – 5%
- Axit nucleic: 0,2 – 2,5%
Như vậy trung bình chỉ có khoảng 50% hợp chất lân hữu cơ được
chúng ta nhận biết. Inositol photphat là đại diện cho các photphat este, từ
monophotphat đến hexaphotphat. Phytic axit (myoinosytol hexaphotphat) có
những nhóm chứa 6 octhophotphat (H2PO4ˉ) gắn vào mỗi nguyên tử C trong
vòng benzen. Sự thay thế lần lượt của H 2PO4ˉ với OH ˉ sẽ hình thành 5 este
photphat khác nhau. Inositol hexaphotphat là một photphat phổ biến nhất và
chiếm hơn 50% tổng P hữu cơ trong đất. Phần lớn các inositol photphat trong
đất là sản phẩm của hoạt động vi sinh vật và sự phân hủy của tàn dư thực vật.
Inositol photphat dễ dàng kết hợp với các protein để hình thành nên nhiều
phức axit nucleic hiện diện trong tất cả các tế bào sinh vật và được giải phóng
trong quá tình phân giải tàn dư thực vật do hoạt động của vi sinh vật đất. Hai
dạng axit nucleic là axit deoxyribonucleic và axit ribonucleic được giải phóng

vào trong đất với hàm lượng lớn hơn rất nhiều so với insitol photphat. Vào
trong đất, các axit này bị phân giải rất nhanh so với inositol photphat, vì vật
axit nucleic chỉ hiện diện với một lượng rất nhỏ so với lân tổng số trong đất,
chỉ khoảng 2,5% hay ít hơn. Photpholipit không tan trong nước nhưng được
vi sinh vật sử dụng và tổng hợp dễ dàng. Một số photpholipit phổ biến có
nguồn gốc từ glyxerol. Tốc độ giải phóng photpholipit từ nguồn hữu cơ trong
đất khá nhanh. Vì vậy, hàm lượng photpholipit trong đất thường thấp, khoảng
5% hay thấp hơn so với lân tổng số.
Theo Kletcopki và Petecbuaxki (1964) thì trong lân hữu cơ của đất,
dạng phổ biến nhất là dạng fytat, có thể chiếm đến 50% tổng số lân hữu cơ.
Tùy theo môi trường axit hay kiềm mà tồn tại các dạng fytat khác nhau. Ở đất
12


chua, lân hữu cơ chủ yếu là fytat Fe, Al; ở đất trung tính, kiềm tồn tại dạng
fytat Ca, Mg.
Lân hữu cơ trong cơ thể động vật, thực vật, vi sinh vật thường gặp các
hợp chất chủ yếu như fitin, phospholipide, acid nucleic. Điều đáng chú ý là
lân hữu cơ hoàn toàn không có khả năng cung cấp lân trực tiếp cho cây trồng mà
phải đợi vi sinh vật chết đi, tế bào bị khoáng hóa thì cây trồng mới hấp thu được.
Khi thực hiện khoáng hóa có sự tham gia của vi sinh vật phân giải lân,
những hợp chất hữu cơ ( trong đó có lân hữu cơ) sẽ được khoáng hóa để giải
phóng ra lân vô cơ hay hữu cơ, là nguồn dinh dưỡng cung cấp thức ăn cho cây
trồng. Có 70 – 80 tập đoàn vi sinh vật tham gia vào quá trình phân giải lân.
Trong quá trình khoáng hóa chất hữu cơ của đất, lân hữu cơ được giải phóng
ra dưới dạng axit phosphoric và muối dễ tan của nó. Nhưng các dạng lân này
lại bị đất hấp thụ và vi sinh vật hút lại, nên trong đất rất ít lân ở dạng hòa tan.
Nhiều tác giả nghiên cứu cho rằng: Nếu chất hữu cơ vùi trong đất là chất hữu
cơ nghèo lân thì qua quá trình phân giải không những hàm lượng lân hữu cơ
trong đất không tăng mà còn giảm xuống.

Nếu chất hữu cơ vùi xuống đất chứa ít hơn 0,2 – 0,3 % P 2O5 thì quá
trình phân giải không tăng thêm về lân dễ tan cho cây vì vi sinh vật sẽ hút hết.
Cường độ hút lân hữu cơ của đất thông qua sự phân giải của vi sinh vật phụ
thuộc nhiều vào nhiệt độ. Trong điều kiện nhiệt độ bình thường, ở các nước
ôn đới, sự khoáng hóa lân hữu cơ tiến hành rất chậm và lượng lân cung cấp
cho cây từ những hợp chất hữu cơ không đáng kể. Trái lại, ở nhiệt độ từ 35 –
50OC thì quá trình khoáng hóa tăng lên rất mạnh và cung cấp cho cây được
nhiều lân từ những hợp chất hữu cơ. Vì thế, ở nước ta bón phân chuồng cũng
là giải pháp cung cấp lân cho cây trồng (Lê Thị Thu Trang, 2012).
2.2.2.2. Sự chuyển hóa của lân hữu cơ trong đất:
Thông thường sự khoáng hóa và cố định lân cũng tương tự như sự
khoáng hóa và cố định sinh học đạm. Cả hai tiến trình này xảy ra đồng thời
trong đất và có thể trình bày như sau:
13


Sự khóa hóa
H2PO4-, HPO42-

Lân hữu cơ
Sự cố định sinh học

Trong đất có nhiều loại vi sinh vật khoáng hóa được lân hữu cơ. Các vi
sinh vật này tiết ra các enzyme khử phosphoryl đồng thời giải phóng ion
phosphate. Các enzyme này đóng vai trò chủ yếu trong quá trình khoáng hóa
lân hữu cơ trong đất. Với sự hiện diện của các vi sinh vật rất khác nhau trong
đất, thông qua sự hoạt động của photphatase tất cả lân hữu cơ có nguồn gốc
thực vật có thể được khoáng hóa. Hoạt độ của photphatase trong đất có liên
quan đến các thực vật bậc thấp và các enzyme tự do hữu hiệu. Phản ứng
enzyme nhanh khi hợp chất lân hữu cơ vừa mới bón vào đất và sau đó xảy ra

chậm khi lân đã bị cải biến. Lân sẽ tạo các phức liên kết với Fe, Al, các chất
hữu cơ phân tử lượng cao và bị giữ chặt trên các phần tử sét.
Tốc độ giải phóng lân phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Bản chất các hợp chất hữu cơ có lân: Axit nucleic dễ khoáng hóa hơn
phytin. Nguyên nhân do hầu hết các vi sinh vật khoáng hóa lân hữu cơ đều
tiết ra các enzyme tương ứng để phân giải axit nucleic
- Tỷ lệ C/P: Nếu lượng C/P cao hơn 300 thì lân sẽ bị các vi sinh vật
trong đất cố định. Còn ở mức C/P nhỏ hơn 200, lân sẽ dư thừa nên được
khoáng hóa.
- pH tối thích là 6 – 7. Ở môi trường kiềm lân vô cơ được phóng thích
nhanh hơn lân hữu cơ.
- Nhiệt độ cao cũng thuận lợi cho việc khoáng hóa lân hữu cơ. Tối
thích là 40 – 50OC. Do đó, trong mùa hè tốc độ khoáng hóa lân mạnh hơn các
mùa khác.
Sự khoáng hóa lân hữu cơ trong đất có thể được xác định bằng cách đo
sự thay đổi của lân hữu cơ trong đất trong thời gian cây trồng sinh trưởng.
Một bằng chứng khác cho thấy có quá trình khoáng hóa lân hữu cơ đó là hàm
lượng lân hữu cơ giảm dần theo quá trình canh tác liên tục. Khi đất nguyên
thủy được khai phá để canh tác, hàm lượng chất hữu cơ sẽ giảm dần theo thời
14


gian. Do chất hữu cơ giảm nên ban đầu có sự tăng lân vô cơ, nhưng sau đó hàm
lượng lân vô cơ cũng giảm dần. Trong cả vùng ôn đới, sự giảm lân hữu cơ theo
quá trình canh tác có thể thấp hơn sự giảm C hữu cơ và đạm hữu cơ, do đó cơ chế
làm mất lân tác động yếu hơn các cơ chế làm mất đạm và cacbon. Ngược lại trong
vùng nhiệt đới, sự mất lân, đạm, cacbon có thể là như nhau.
2.2.3. Lân vô cơ và sự chuyển hóa của lân vô cơ trong đất
2.2.3.1. Lân vô cơ:
Theo Chang, Jackson (1957) lân vô cơ hay cón gọi là lân khoáng trong

đất có thể được chia thành 4 nhóm chính gồm phosphate canxi (Ca-P),
phosphate nhôm (Al-P), phosphate sắt (Fe-P), phosphate không tan bị nhốt
(occluded), ngoài ra còn có khoáng sắt nhôm (RS-P).
Mức độ phong hóa là yếu tố quan trọng nhất chi phối sự phân bố các
nhóm lân trong đất (Patrick, Mahapatra,1968). Trong đất chua thì Al-P, Fe-P,
RS-P chiếm ưu thế. Ngược lại, trong đất kiềm thì Ca-P lại chiếm ưu thế. Fe-P
trong đất tồn tại chủ yếu dưới dạng strengit (FePO 4.2H2O) và vivianit
(Fe3(PO4)2.8H2O); Al-P tồn tại chủ yếu dưới dạng viriscit (AlPO4.2H2O) và một
phần dưới dạng wavelit (Al3(OH)3(PO4)2.2H2O), các phosphate canxi tồn tại chr
yếu dưới dạng fluoroapatit (Ca5PO4)3F) và hydroxyapatit (Ca5(PO4)3OH).
Những dạng khó tan này trong các môi trường có pH thích hợp sẽ chuyển
thành dạng dễ tan. Trong quá trình này, vi sinh vật giữ vai trò quan trọng.
Nguyễn Văn Bộ (1999) cho rằng lân vô cơ trong đất Việt Nam chủ yếu
tồn tại dưới dạng Fe-P (45-80%); 8-40% tồn tạ dưới dạng Al-P và 3-29% tồn
tại dưới dạng Ca-P.
2.2.3.2. Sự chuyển hóa của lân vô cơ trong đất
Nguyễn Xuân Thành (1999) cho rằng sự phân giải Ca3(PO4)2 trong đất
có liên quan mật thiết với sự sản sinh axit trong quá trình sống của vi sinh vật.
Trong đó axit cacbonic rất quan trọng. Chính H 2CO3 và hệ enzyme
photphatase do vi sinh vật tiết ra làm cho Ca3(PO4)2 phân giải.
Quá trình phân giải theo phương trình sau:
15