Nghiên cứu sản xuất phân bón vi sinh cố định đạm

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________

LỜI CAM ĐOAN
Đồ án tốt nghiệp này tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của ThS.
Huỳnh Quang Phước, Trường Đại học Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh.
Những kết quả có được của đồ án tốt nghiệp này là hoàn toàn không sao chép
kết quả của người khác dưới bất cứ hình thức nào. Tôi xin hoàn toàn chịu trách
nhiệm về đồ án tốt nghiệp của mình.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 08 năm 2015
Sinh viên thực hiện đề tài

Phạm Ngọc Yến Trinh

i


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________

LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến cha mẹ, người đã nuôi nấng dạy dỗ
khuyến khích và tạo mọi điều kiện cho con học tập để con có được thành quả như
ngày hôm nay.
Qua bốn năm học tập tại Trường Đại học Công nghệ Tp. Hồ Chí Minh em đã
được các thầy cô trong khoa Công Nghệ Sinh Học – Thực Phẩm – Môi Trường hết
lòng hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập tại trường cũng như trong
suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp. Em xin chân thành tỏ lòng biết ơn đến quý
thầy cô, nhờ các thầy cô đã trang bị cho chúng em kiến thức cần thiết để tự tin bước
vào đời.
Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn ThS. Huỳnh Quang Phước, thầy đã tận

tình quan tâm, hướng dẫn và giúp đỡ em để em có thể hoàn thành đồ án tốt nghiệp
này.
Em cũng xin cảm ơn các thầy cô trong phòng thí nghiệm và bạn bè đã quan
tâm giúp đỡ và tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án tốt nghiệp.
Xin chân thành cảm ơn.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 08 năm 2015
Sinh viên thực hiện đề tài

Phạm Ngọc Yến Trinh

ii


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC BẢNG ......................................................................................vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ........................................................................... viii
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................ 1
1.

Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................... 1

2.

Mục đích nghiên cứu ........................................................................................ 1

3.

Nhiệm vụ nghiên cứu ....................................................................................... 1

4. Tình hình nghiên cứu ............................................................................................. 1
4.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước ................................................................... 1
4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước .................................................................... 3
5.

Phương pháp nghiên cứu.................................................................................. 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU.................................................................. 7
1.1 Sự chuyển hóa nitơ ................................................................................................ 7
1.1.1 Vai trò của nitơ đối với thực vật ................................................................... 7
1.1.2 Sự hấp thụ đạm ở thực vật ............................................................................ 9
1.1.2.1 Sự dùng đạm khoáng bởi thực vật có vài đặc tính đáng chú ý ............9
1.1.2.2 Sự khử nitrate .....................................................................................10
1.1.2.3 Sự tổng hợp amino acid .....................................................................10
1.1.2.4 Sinh tổng hợp protein .........................................................................12
1.1.2.5 Liên hệ giữ khử nitrate với hô hấp và quang hợp .............................. 12
1.1.3 Chu trình nitơ tự nhiên ............................................................................... 12
1.1.3.1 Quá trình amon hóa ............................................................................15
1.1.3.2 Quá trình nitrate hóa ..........................................................................16
1.1.3.3 Quá trình phản nitrite hóa ..................................................................17
1.1.3.4 Quá trình cố định nitơ phân tử ...........................................................17
1.1.3.5 Các vi sinh vật cố định nitơ phân tử ..................................................19
iii

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
1.2 Vi khuẩn Paenibacillus ....................................................................................... 21
1.2.1 Phân loại ..................................................................................................... 21
1.2.2 Đặc điểm hình thái ...................................................................................... 21
1.2.3 Sự phân bố của Paenibacillus .................................................................... 23
1.2.4 Một số đặc tính khác của Paenibacillus ..................................................... 23
1.3 Phân bón vi sinh cố định đạm ............................................................................. 23
1.3.1 Định nghĩa .................................................................................................. 23
1.3.2 Phân loại ..................................................................................................... 24
1.3.3 Nguyên liệu sản xuất phân bón .................................................................. 25
1.3.3.1 Mật rỉ đường.......................................................................................25
1.3.3.2 Than bùn ............................................................................................27
1.3.4 Quy trình sản xuất....................................................................................... 28
1.3.4.1 Quy trình sản xuất tổng quát .............................................................. 28
1.3.4.2 Thuyết minh .......................................................................................29
1.3.5 Các yêu cầu về phân bón vi sinh cố định đạm ........................................... 30
CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP .................................................. 31
2.1 Vật liệu, thiết bị ................................................................................................... 31
2.1.1 Vật liệu ....................................................................................................... 31
2.1.1.1 Mật rỉ ..................................................................................................31
2.1.1.2 Than bùn ............................................................................................31
2.1.1.3 Nguồn phân lập vi sinh vật ................................................................ 31
2.1.2 Thiết bị ........................................................................................................ 31
2.2 Phương pháp nghiên cứu..................................................................................... 31
2.2.1 Phương pháp xác định một số chỉ tiêu của mật rỉ ...................................... 31
2.2.1.1 Xác định hàm lượng đường khử bằng phương pháp DNS ................31
2.2.1.2 Xác định hàm lượng đường tổng .......................................................32
2.2.1.3 Xác định hàm lượng chất khô hòa tan bằng phương pháp đo độ khúc
xạ ....................................................................................................................32

2.2.2 Phương pháp xác định một số chỉ tiêu của than bùn .................................. 32
iv


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
2.2.2.1 Xác định carbon hữu cơ tổng số bằng phương pháp Walkley – Black
(TCVN 9294-2012) ........................................................................................32
2.2.2.2 Xác định acid humic và acid fulvic (TCVN 8561-2010) ...................33
2.2.2.3 Xác định N tổng số (TCVN 8557-2010)............................................33
2.2.2.4 Xác định N hữu hiệu (TCVN 9295-2012) .........................................33
2.2.2.5 Xác định P2O5 tổng số (TCVN 8563 – 2010) ....................................34
2.2.2.6 Xác định P2O5 hữu hiệu (TCVN 8559-2010)....................................34
2.2.2.7 Xác định K2O tổng số (TCVN 8660-2011) .......................................35
2.2.2.8 Xác định K2O hữu hiệu (TCVN 8662-2011) .....................................35
2.2.2.9 Xác định pH (TCVN 5979-2007) ......................................................35
2.2.2.10 Xác định độ ẩm bằng phương pháp sấy đến độ ẩm không đổi ........36
2.2.3 Phương pháp phân tích vi sinh ................................................................... 36
2.2.3.1 Phương pháp phân lập ........................................................................36
2.2.3.2 Phương pháp nhuộm Gram ................................................................ 36
2.2.3.3 Phương pháp nhuộm bào tử ............................................................... 36
2.2.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính của vi sinh vật ......................................... 37
2.2.4.1 Định tính nitơ trong dịch nuôi cấy bằng phương pháp so màu với
thuốc thử Nessler............................................................................................37
2.2.4.2 Định lượng nitơ trong dịch nuôi cấy bằng phương pháp Kjeldahl. ...37
2.2.4.3 Xác định khả năng tổng hợp acid indole-3-acetic (IAA) của vi khuẩn
bằng phương pháp Salkowski (Glickmann và Dessaux, 1995) .....................38
2.2.5 Phương pháp xác định mật độ vi sinh vật .................................................. 39
2.2.5.1 Đếm khuẩn lạc ...................................................................................39
2.2.5.2 Xác định mật độ vi sinh vật bằng phương pháp đo mật độ quang.....39

2.2.6 Định danh vi sinh vật .................................................................................. 39
2.3 Bố trí thí nghiệm ................................................................................................. 41
2.3.1 Xác một số chỉ tiêu của mật rỉ .................................................................... 42
2.3.2 Xác định một số chỉ tiêu của than bùn ....................................................... 42
2.3.3 Phân lập vi sinh vật ..................................................................................... 43
v


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
2.3.4 Xác định hoạt tính của vi sinh vật .............................................................. 43
2.3.5 Khảo sát điều kiện lên men......................................................................... 43
2.3.5.1 Xây dựng đường cong tăng trưởng ....................................................44
2.3.5.2 Xác định hàm lượng mật rỉ bổ sung ...................................................45
2.3.5.3 Xác định hàm lượng khoáng bổ sung ................................................45
2.3.6 Khảo sát điều kiện phối trộn với than bùn.................................................. 46
2.3.7 Phương pháp kiểm tra chất lượng chế phẩm .............................................. 47
2.3.7.1 Kiểm tra mật độ vi sinh vật ................................................................ 47
2.3.7.2 Kiểm tra các chỉ tiêu than bùn ...........................................................47
2.4 Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................... 48
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ........................................................... 49
3.1 Kết quả khảo sát các chỉ tiêu của nguyên liệu .................................................... 49
3.1.1. Mật rỉ ......................................................................................................... 49
3.1.2 Than bùn ..................................................................................................... 49
3.2 Kết quả phân lập và đặc điểm hình thái, sinh hóa............................................... 50
3.2.1 Kết quả phân lập và đặc điểm hình thái khuẩn lạc ..................................... 50
3.2.2 Tuyển chọn các chủng cố định nitơ mạnh ................................................. 53
3.2.3 Khả năng tổng hợp acid indole-3-acetic (IAA) của vi sinh vật .................. 54
3.2.4 Định danh bằng sinh học phân tử chủng P2 ............................................... 55
3.3 Khảo sát thời gian và môi trường tối ưu để lên men thu sinh khối ..................... 55

3.3.1 Khảo sát thời gian lên men ......................................................................... 55
3.3.2 Khảo sát tỉ lệ mật rỉ bổ sung ....................................................................... 56
3.3.3 Khảo sát hàm lượng khoáng bổ sung ......................................................... 58
3.4 Kết quả khảo sát điều kiện phối trộn với than bùn. ............................................ 59
3.5 Kết quả kiểm tra chế phẩm phân bón sau khi phối trộn với than bùn ................ 60
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 63
PHỤ LỤC A: CÁC CÁCH TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM ..................................... 1
PHỤ LỤC B: THỐNG KÊ CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM.............................. 35

vi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Tóm tắt các quá trình chuyển hóa nitơ trong tự nhiên ............................ 20
Bảng 1.2. Phân loại vi khuẩn Paenibacillus ............................................................ 21
Bảng 1.3. Ưu và nhược điểm của chất mang khử trùng và không khử trùng.......... 25
Bảng 1.4. Thành phần dinh dưỡng của rỉ mật mía .................................................. 26
Bảng 1.5. Thành phần hóa học của rỉ đường mía .................................................... 27
Bảng 1.6. Thành phần hóa học của than bùn ở các vùng khác nhau ....................... 28
Bảng 2.1. Tên các loại thiết bị sử dụng trong thí nghiệm........................................ 32
Bảng 2.2. Các chỉ tiêu của mật rỉ ............................................................................. 42
Bảng 2.3. Các chỉ tiêu của than bùn ........................................................................ 42
Bảng 2.4. Xác định hoạt tính của vi sinh vật ........................................................... 43
Bảng 2.5. Xây dựng đường cong tăng trưởng của vi sinh vật ................................. 44
Bảng 2.6. Mật độ của vi sinh vật trên môi trường bổ sung mật rỉ qua các mốc thời
gian ........................................................................................................................... 45
Bảng 2.7. Mật độ của vi sinh vậttrên môi trường bổ sung khoáng qua các mốc thời
gian ........................................................................................................................... 46

Bảng 2.8. Mật độ tế bào thay đổi theo độ ẩm .......................................................... 47
Bảng 3.1. Một số chỉ tiêu của mật rỉ ........................................................................ 49
Bảng 3.2. Các chỉ tiêu của than bùn trước khi ủ với vi sinh vật. ............................. 50
Bảng 3.3. Đặc điểm khuẩn lạc của 4 chủng vi sinh vật ........................................... 51
Bảng 3.4. Kết quả nhuộm Gram và nhuộm bào tử .................................................. 52
Bảng 3.5. Hàm lượng nitơ trong dịch nuôi cấy của các chủng vi sinh vật .............. 54
Bảng 3.6. Khả năng sinh IAA của các chủng vi sinh vật ........................................ 54
Bảng 3.7. Mật độ của vi sinh vật ở các mốc thời gian khác nhau trên môi trường bổ
sung mật rỉ ................................................................................................................ 57
Bảng 3.8. Mật độ của các vi sinh vật ở các mốc thời gian khác nhau trên môi trường
bổ sung khoáng ........................................................................................................ 58
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của độ ẩm đến sự phát triển của vi sinh vật ......................... 60
Bảng 3.10. Các chỉ tiêu của phân bón ..................................................................... 61
vii


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1. Con đường glutamin (sự gia nhập của NH3 và glutamin) ....................... 11
Hình 1.2. Vòng tuần hoàn nitơ trong tự nhiên ........................................................ 14
Hình 1.3. Sơ đồ chuyển điện tử trong quá trình khử và oxy hóa nitơ ..................... 19
Hình 1.4. Liên kết giữa các bào tử P. stellifer trưởng thành với nhau .................... 22
Hình 1.5 Quy trình sản xuất phân bón vi sinh ......................................................... 29
Hình 2.1. Sơ đồ các bước tiến hành......................................................................... 41
Hình 3.1. Phản ứng màu với thuốc thử Nessler....................................................... 53
Hình 3.2. Khả năng tăng trưởng của chủng P2 trên môi trường NB....................... 56
Hình 3.3. Biến đổi mật độ tế bào của chủng P2 trong các môi trường qua các mốc
thời gian trên môi trường bổ sung mật rỉ ................................................................. 57
Hình 3.4. Biến đổi mật độ tế bào của chủng P2 trong các môi trường bổ sung

khoáng qua các mốc thời gian. ................................................................................. 59

viii


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong nền kinh tế của nước ta hiện nay, nông nghiệp chiếm vị trí quan trọng.
Một trong những biện pháp hàng đầu để đẩy mạnh sản xuất nông nghiệp là sử dụng
phân bón. Do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển cao đòi hỏi con người sử dụng
nhiều biện pháp khác nhau để tăng năng suất sản lượng sản phẩm.
Tuy nhiên, đa số nông dân cung cấp nitơ cho cây trồng đều ở dạng phân bón
hóa học với hiệu suất thấp, vì thế dư lượng các chất hóa học trong các loại phân này
gây ô nhiễm môi trường đất làm đất bị thoái hóa, chua hóa, làm cho môi trường
nước mặt cũng như nước ngầm tích lũy nhiều NO3-, NO2-, gây ra hiện tượng phì hóa
nước,…Ngoài ra, bón nhiều phân đạm vào thời kỳ thu hoạch đã làm tăng đáng kể
lượng nitơ có trong sản phẩm mà con người sử dụng hàng ngày cũng rất có hại cho
sức khỏe. Đồng thời, nồng độ nitrate trong nước cao làm ảnh hưởng đến sức khỏe
con người, đặc biệt đối với trẻ em dưới 4 tháng tuổi. Trong đường ruột, các nitrate
bị khử thành nitrite, các nitrite tạo ra được hấp thụ vào máu kết hợp với hemoglobin
làm khả năng chuyên chở oxy của máu bị giảm. Nitrite còn là nguyên nhân gây ung
thư tiềm tàng.
Vì vậy, việc tìm ra nguồn phân bón hữu cơ vi sinh để giảm sử dụng phân bón
hóa học là vấn đề cấp thiết hiện nay. Đó cũng là lý do để sinh viên thực hiện đề tài
“Nghiên cứu sản xuất phân bón vi sinh cố định đạm”.
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu sản xuất phân bón vi sinh cố định đạm
3. Nhiệm vụ nghiên cứu

Phân lập, tuyển chọn chủng vi khuẩn cố định đạm
Nghiên cứu sản xuất phân bón vi sinh cố định đạm trên nền chất mang than
bùn
4. Tình hình nghiên cứu
4.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
Năm 1896 phân bón vi sinh do Noble Hiltner sản xuất đầu tiên tại Đức được
đặt tên là Nitragin. Nitragin là loại phân được chế tạo bởi vi khuẩn Rhizolium do
Beijerink phân lập năm 1888 và được Fred đặt tên vào năm 1889 dùng để bón cho
các loại cây thích hợp họ đậu. Ở Mỹ sản xuất chế phẩm Nitroculture, ở Anh sản
xuất loại phân Nitrbacterin. Tới nay hầu hết các nước đều sử dụng chế phẩm vi
khuẩn nốt sần cho cây bộ đậu đặc biệt là cây đậu tương.
Khả năng cố định đạm của vi khuẩn đạm cố định hội sinh Azospirillum được
phát hiện từ 1922, nhưng vai trò của nó trong hoạt động cố định đạm vùng rễ của
cây hòa thảo chỉ được biết đến vào những năm thập kỷ 70 nhờ việc tìm ra nơi trú
ngụ của chúng.
Năm 1976 đã phát hiện Azospirillum bên trong và bên bề mặt của mô rễ, tạo ra
mối quan hệ cộng sinh với cây, chúng có thể tồn tại trong đất vùng rễ, trên bề mặt
rễ. Đây là loài vi khuẩn có khả năng cố định đạm lớn, chúng nhận các chất hữu cơ
như pectin, acid hữu cơ làm nguồn dinh dưỡng để phát triển và cố định đạm, đồng
thời cung cấp các hợp chất nitơ cho cây chủ.
Nghiên cứu của Puneet (1998) cho thấy nếu phối hợp Azotobacter sp. với các
chủng phân giải phosphate như Aspergillus niger sẽ làm tăng năng suất lúa mì tăng
17,7%, trong khi Azotobacter chỉ tăng 9%. Kapoor cũng cho kết quả tương tự khi
phối hợp chủng Azotobacter sp. với các chủng phân giải phosphate như Bacillus sp.,

Pseudomonas sp. Thí nghiệm làm tăng năng suất lúa, bông vải lên 10 – 20%.
Năm 2008, Anelise Beneduzi và cộng sự đã phân lập được một số chủng
Bacillus và Paenibacillus từ cánh đồng lúa ở miền nam Brazil. Việc phân lập vi
khuẩn này từ đất ôn đới và cận nhiệt đới, kết hợp khả năng cố định đạm với việc sản
xuất các chất có khả năng kích thích tăng trưởng thực vật, cũng có thể làm tăng
đáng kể năng suất của cây trồng ngũ cốc ở Brazil.
Năm 2013, chế phẩm sinh học Nano-Gro được sản xuất bởi công ty Custom
Biologicals, Inc. Hoa Kỳ và được độc quyền phân phối tại Việt Nam bởi công ty
Trách Nhiệm Hữu Hạn MBT. Chế phẩm này có chứa nhiều loại vi sinh vật có tác
dụng tăng cường hệ vi sinh vật có ích trong đất và có lợi cho cây, ức chế và cô lập
2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
các vi sinh vật gây hại như Trichoderma viride, Bacillus subtilis, đặc biệt loài vi
khuẩn cố định đạm Paenibacillus polymyxa có mật số tối thiểu lên đến 5.109
CFU/gram.

Hình 1 Chế phẩm sinh học Nano-Gro
4.2 Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, phân vi sinh vật cố định đạm cây họ đậu và phân vi sinh vật phân
giải lân đã được nghiên cứu từ năm 1960. Đến năm 1987, phân Nitragin trên nền
chất mang than bùn mới được hoàn thiện. Năm 1991 đã có hơn 10 đơn vị trong cả
nước tập trung nghiên cứu phân vi sinh vật. Các nhà khoa học đã phân lập được
nhiều chủng vi sinh vật cố định đạm và một số vi sinh vật phân giải lân.
Phân vi sinh vật cố định nitơ hội sinh được nghiên cứu và phát triển từ những
năm 90 của thế kỷ XX trong khuôn khổ của đề tài khoa học cấp Nhà nước
KC.08.01. Sản phẩm được gọi dưới tên azogin, Rhizolua. Các thử nghiệm sử dụng
phân vi sinh vật cố định nitơ hội sinh (azogin) ở 15 tỉnh miền Bắc, Trung và miền

Nam trên điện tích hàng chục ngàn hecta cho thấy, trong cùng điều kiện sản xuất,
ruộng lúa được bón phân azogin đều tốt hơn so với đối chứng, biểu hiện qua bộ lá
phát triển tốt hơn, tỷ lệ nhánh hữu hiệu và số bông/khóm nhiều hơn đối chứng.
Năng suất hạt tăng 4 - 25%, đặc biệt nhiều nơi bón azogin và giảm 20% phân
khoáng vẫn cho năng suất lúa cao hơn so với đối chứng.
Bón phân vi sinh vật cố định nitơ cho cây trồng có thể thay thế một phần phân
đạm khoáng. Kết quả nghiên cứu của các đề tài cấp Nhà nước KC.08.01 (1991 1995) và KHCN.02.06 (1996 - 2000) cho biết, có thể tiết kiệm được lượng phân
3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
đạm khoáng nhất định, từ 10,80 đến 22,40 KgN/ha/vụ tùy theo từng loại đất và mùa
vụ gieo trồng.
Lâm Minh Tú, Trần Văn Tuân (2003) nghiên cứu sản xuất một số phân bón
đơn chủng, đa chủng cho cây trồng. Các chủng sử dụng trong nghiên cứu là
Azotobacter bejerinski, Azotobacter vinelandii, Bacillus subtilis, Paenibacillus
polymyxa. Thử nghiệm trên khoai tây làm tăng năng suất từ 100 – 300% so với đối
chứng.
Phạm Văn Toản (2003) sử dụng phân bón sinh học giảm được 20% phân bón
vô cơ NPK nhưng năng suất khoai tây vẫn tăng so với đối chứng 15 – 50%, cà chua
tăng 12 – 34%, lạc tăng 30% và làm giảm đáng kể bệnh héo xanh.
Nguyễn Thúy Hương, Nguyễn Thùy Quý Tú (2013) đã nghiên cứu thực hiện
được chế phẩm biopolyter – Azotobacter để sử dụng trong sản xuất phân bón vi sinh
cố định đạm. Phương pháp lên men bán rắn trên giá thể hạt polyter thu sinh khối
Azotobacter, tạo chế phẩm biopolyter – Azotobacter có nhiều ưu thế hơn so với
phương pháp lên men truyền thống lên men chìm vì đơn giản, hiệu suất thu sinh
khối tăng hơn từ 3,2 đến 4,3 lần. Mật độ Azotobacter của chế phẩm đạt 3,80.109
CFU/g.
Hiện nay, trên thị trường Việt Nam đã có những phân bón vi sinh có tác dụng

tốt cho cây trồng, giúp cây trồng phát triển cân đối, tăng năng suất cây trồng, tăng
độ phì nhiêu cho đất, làm cho đất trở nên tơi xốp và bảo vệ môi trường như:
Phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh là nguồn phân được sản xuất theo quy trình
công nghiệp mang phần lớn chất hữu cơ và một số thành phần quan trọng cho cây
trồng và đặc biệt là nguồn vi sinh vật có ích cho đất bao gồm Aspergillus,
Azotobacter, Bacillus đều đạt mật độ trên 106 CFU/g.

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________

Hình 2 Phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh
Phân hữu cơ vi sinh đa chức năng số 05 – KC 04 – 04: đây là sản phẩm của đề
tài nghiên cứu khoa học cấp Nhà nước mã số KC 04 – 04. Phân này có nguồn gốc
từ rác thải trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội nên rất giàu carbon. Các chủng vi
sinh vật bao gồm Azotobacter, Bacillus, Enterobacter để có mật độ trên 109 CFU/g,
tạp khuẩn <1%
Các nghiên cứu ở Việt Nam và nước ngoài cho thấy, phân bón hữu cơ vi sinh
có tác dụng tốt đến sự sinh trưởng, phát triển và năng suất cây trồng, giảm giá
thành, nâng cao hiệu quả trồng trọt và cải tạo môi trường đất canh tác
5. Phương pháp nghiên cứu

− Phương pháp phân lập
− Phương pháp đếm khuẩn lạc
− Phương pháp nhuộm Gram
− Phương pháp nhuộm bào tử
− Phương pháp nghiên cứu đặc điểm nuôi cấy và hình thái của các chủng vi khuẩn
tuyển chọn

− Phương pháp so màu với thuốc thử Nessler
− Phương pháp xác định hàm lượng IAA
− Phương pháp định lượng nitơ bằng phương pháp Kjeldahl
5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________

− Phương pháp so màu trắc quang.
− Phương pháp DNS xác định đường khử
− Phương pháp xác định các chỉ tiêu than bùn
− Sử dụng phần mềm Statgraphic xử lý số liệu thô, tính giá trị trung bình và so
sánh sự khác biệt của các nghiệm thức.

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1 Sự chuyển hóa nitơ
1.1.1 Vai trò của nitơ đối với thực vật
Đối với thực vật nói chung và cây trồng nói riêng, nitơ có vai trò sinh lý đặc
biệt quan trọng đối với sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất. Nitơ có mặt
trong rất nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng có vai trò quyết định trong quá trình trao
đổi chất và năng lượng, đến hoạt động sinh lý của cây.
Nitơ là nguyên tố đặc thù của protein mà protein lại có vai trò cực kỳ quan
trọng đối với cây. Protein là thành phần chủ yếu tham gia cấu trúc nên hệ thống chất

nguyên sinh trong tế bào, cấu tạo nên hệ thống màng sinh học, các bào quan trong tế
bào.
Nitơ có trong thành phần của acid nucleic (DNA và RNA). Ngoài chức năng
duy trì và truyền thông tin di truyền, acid nucleic đóng vai trò rất quan trọng trong
quá trình sinh tổng hợp protein, sự phân chia và sự sinh trưởng của tế bào…
Nitơ là thành phần quan trọng của chlorophyll, là một trong những yếu tố
quyết định hoạt động quang hợp của cây, cung cấp chất hữu cơ cho sự sống của các
sinh vật trên trái đất.
Nitơ là thành phần của một số phytohormone như auxin và cytokinin. Đây là
những chất quan trọng trong quá trình phân chia và sinh trưởng của tế bào và của
cây.
Nitơ tham gia vào thành phần của ADP, ATP, có vai trò quan trọng trong trao
đổi năng lượng của cây.
Nitơ tham gia vào thành phần của phytochrome có nhiệm vụ điều chỉnh quá
trình sinh trưởng, phát triển của cây có liên quan đến ánh sáng như phản ứng quang
chu kỳ, sự nảy mầm, tính hướng quang.
Hàm lượng nitơ trong thành phần chất khô của thực vật thường dao động từ 1
– 3%. Tuy hàm lượng trong cây thấp, nhưng nitơ có ý nghĩa quan trọng bậc nhất đối
với đời sống thực vật cũng như toàn bộ thế giới hữu cơ.
Trong môi trường sống của thực vật, nitơ tồn tại dưới 2 dạng:
7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
Khí nitơ tự do trong khí quyển (N2) chiếm khoảng 79 % không khí (theo thể
tích). Dạng này cây không thể sử dụng được.
Dạng các hợp chất nitơ hữu cơ và vô cơ. Nitơ liên kết chủ yếu ở 3 dạng hợp
chất:
Hợp chất nitơ vô cơ trong các muối ammonium (NH4+), muối nitrate (NO3- ),

muối nitrite (NO2-)
Nitơ hữu cơ của các protein ở dạng xác bã động vật, thực vật chưa phân giải
hoàn toàn, ở dưới dạng mùn protein.
Các sản phẩm phân giải của protein như các amino acid, các peptid và các
amin. Trong số các dạng nitơ trên thì cây sử dụng nitơ vô cơ là chủ yếu.
Trong đất nitơ vô cơ chiếm 1 – 2 % lượng nitơ tổng số có trong đất. Các dạng
nitơ nói trên luôn luôn biến đổi nhờ các vi sinh vật đất qua chu trình nitơ trong tự
nhiên.
Thường các nguồn nitơ vô cơ (NO3-, NH4+) được cây đồng hóa tốt hơn các
nguồn nitơ hữu cơ (ngoại trừ urea, asparagin, glutamine dễ phân giải thành NH3).
Do đó, trong điều kiện tự nhiên đối với sự dinh dưỡng đạm của thực vật, các vi sinh
vật đất có ý nghĩa rất to lớn, chúng khoáng hóa nitơ hữu cơ và cuối cùng chuyển
hóa thành NH3.
Tất cả các nitrate trong đất, hay trong các nguồn nước như ao, hồ, ruộng...đều
được tạo thành do hoạt động sống của vi khuẩn nitrit hóa và vi khuẩn nitrate hóa.
Còn các vi khuẩn amon (ammonium) hóa cũng phát triển mạnh, chúng phân giải
protein của các xác bã động, thực vật và vi sinh vật, bổ sung lượng dự trữ amon cho
đất.
Riêng nguồn nitơ phân tử của khí quyển (N2) rất trơ về mặt hóa học không
được cây xanh đồng hóa. Chỉ có nhóm vi sinh vật đất mới có khả năng đồng hóa
nguồn nitơ này. Quan trọng nhất là các vi khuẩn thuộc giống Azotobacter,
Clostridium, vi khuẩn lam (Cyanobacteria) sống tự do và các vi sinh vật cộng sinh
trong nốt sần của rễ một số loại cây bộ đậu, phi lao hoặc trong một số loại cây khác.

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
Ngoài ra nhờ các quá trình tổng hợp hóa học khi có sự phóng điện trong các cơn

giông mà từ N2 có thể hình thành các dạng NO2-, NO3-, NH4+.
Do hoạt động canh tác của con người, đất đã lấy đi một phần nitơ trong sản
phẩm thu hoạch mà sự cố định nitơ khí quyển nhờ các vi sinh vật và sự phân giải
các xác bã hữu cơ trong đất không bù đắp nổi. Vì vậy hàng năm cần phải trả lại nitơ
cho đất sau thu hoạch thông qua các dạng phân bón hữu cơ và vô cơ...
Vì cây rất nhạy cảm với nitơ. Nitơ có tác dụng hai mặt đến năng suất cây
trồng, nếu cây trồng thừa hay thiếu nitơ đều có hại.
Thừa nitơ: khác với các nguyên tố khác, việc thừa nitơ có ảnh hưởng rất
nghiêm trọng đến sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất ở cây trồng. Cây
sinh trưởng quá mạnh, thân lá tăng nhanh mà mô cơ giới kém hình thành nên cây rất
yếu, giảm năng suất nghiêm trọng và có trường hợp không có thu hoạch.
Thiếu nitơ: thiếu nitơ cây sinh trưởng kém, chlorophyll không được tổng hợp
đầy đủ, lá vàng, đẻ nhánh và phân cành kém, sút giảm hoạt động quang hợp và tích
lũy, giảm năng suất. Tùy theo mức độ thiếu đạm mà năng suất giảm nhiều hay ít.
Trong trường hợp có triệu chứng thiếu đạm thì chỉ cần bổ sung phân đạm là cây
sinh trưởng và phát triển bình thường.
1.1.2 Sự hấp thụ đạm ở thực vật
1.1.2.1 Sự dùng đạm khoáng bởi thực vật có vài đặc tính đáng chú ý
Cây non thích NH4+ (cà chua, bắp, lúa; ngoại lệ: mía, bông vải).
NH4+ đối kháng với K+, Ca2+ hay Mg2+. Do đó, việc dùng NH4+ quá liều sẽ gây
thiếu K+, Ca2+ hay Mg2+ (lúa mì). Sự bổ sung Ca2+ làm giảm tính độc của NH4+.
Ngược lại, NO3- giúp sự thấm cation, nhất là K+. NH4+ cản trở NO3-, nhưng giúp các
ion phosphor vào tế bào.
Sự hạ thấp pH kích thích sự hấp thu và đồng hóa nitrate, trong khi sự tăng pH
kích thích sự hấp thu và đồng hóa amonium. Tuy nhiên, khi pH bên ngoài cao,
amonia (base yếu) khuếch tán nhanh vào tế bào chất (acid hơn). Do đó, amonia,
thiết yếu ở pH trung tính, trở thành độc trong môi trường kiềm. Spirulina platensis
là trường hợp đặc biệt, có thể dùng amonia ở nồng độ cao, như nguồn nitrogen duy
9

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
nhất, ngay cả ở pH 10 hay cao hơn, do khả năng duy trì pH cao trong tế bào, cản trở
amonia vào tế bào. Sự thừa NH4+ thường rất độc so với NO3-, vì gây nhiều xáo trộn
trong tính thấm của tế bào.
Hàm lượng đường của rễ có vai trò quan trọng trong sự dinh dưỡng đạm, vì
các acid cetonic được tổng hợp từ đường giúp sự gia nhập nitơ vào amino acid. Do
đó, tính độc của NH4+ sẽ rất mạnh nếu quang hợp yếu, khi ấy sự dùng NH4+ hạ thấp
hàm lượng tinh bột.
1.1.2.2 Sự khử nitrate
Giai đoạn đầu tiên của sự đồng hóa đạm khoáng là sự khử nitrate, nói chung
xảy ra ở rễ, trong tối. Tuy nhiên, ở nhiều loài, nhất là ở các cây dạng cỏ, sự khử
được thực hiện đồng thời trong lá, dưới ánh sáng (phân nửa trong rễ, phân nửa trong
lá lúa mì; gần như hoàn toàn trong lá cà chua).
Sự khử nitrate xảy ra theo hai giai đoạn: khử nitrate (NO3-) thành nitrite
(NO2-), và khử nitrite thành amonia:
NO3- + 2H+ + 2e-  NO2- + H2O
NO2- + 6H+ + 6e-  NH3 + H2O + OHNitrate được khử trong cytosol nhờ nitrate reductase, sau đó nitrite vào diệp
lạp của lá hay tiền lạp của rễ để được tiếp tục khử nhờ nitrite reductaz. NH3 có thể ở
dạng R-NH2 hay dạng ion hóa NH4+ khi nhận 1 H+.
1.1.2.3 Sự tổng hợp amino acid
Các amino acid được tổng hợp từ sự cố định nhóm NH3 (được hấp thu dưới
dạng NH4+ hay từ sự khử nitrate) trên các acid -cetonic, theo ba quá trình căn bản
sau:
 Sự amin hóa khử
Phản ứng amin hóa khử được thực hiện trong ti thể từ các acid cetonic của chu
trình Krebs, và hầu như chỉ xảy ra ở các nấm, ít phổ biến ở thực vật (như hai quá
trình còn lại).
Ví dụ, glutamate được tổng hợp từ -cetoglutarate, nhờ glutamate

dehydrogenase (GDH).
10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
Glutamate: HOOC-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH
-cetoglutarate: HOOC-CH2-CH2-CO-COOH
 Con đường glutamin
Glutamin (amid của acid glutamic) là dạng đạm dự trữ của hạt và củ. Sự tổng
hợp glutamin từ glutamate cần NH3, ATP và glutamin sythetase (GS):
NH3 + HCOO-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH
CO(NH2)-CH2-CH2-CH(NH2)-COOH + H2O
ATP

ADP + Pi
Glu

NH3
ATP

GS
ATP + Pi

-CG

Gln

[2H+ + 2e-]

GOGAT

Glu

Glu

Hình 1.1. Con đường glutamin (sự gia nhập của NH3 và glutamin)
Glu: glutamat; Gln: glutamin; -GC: -cetoglutarat; GS: glutamin synthetaz;
GOGAT: glutamin synthaz hay glutamin --cetoglutarat aminotransferaz.
GDH là enzyme ti thể, GOGAT chỉ có trong các lạp, GS nửa trong cytosol
(nơi khử nitrate) và nửa trong các lạp (diệp lạp ở lá hay tiền lạp không sắc tố ở rễ).
Diệp lạp là bào quan rất thích hợp cho hoạt động của hệ thống GS + GOGAT vì
chứa nhiều chất khử và ATP cần cho hệ thống hoạt động. Hơn nữa, không chỉ giàu
nitrite NH3 từ sự khử nitrite, các diệp lạp còn tham gia tái đồng hóa NH3 sinh ra từ
sự quang phosphoryl hóa.
 Sự chuyển amin
Phản ứng này rất phổ biến và cũng nhờ một acid cetonic nhưng nhóm amin (NH2) có nguồn gốc từ một amino acid thay vì NH3:
R1-CH(NH2)-COOH + R2-CO-COOH  R1-CO-COOH + R2-CH(NH2)-COOH
11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
Các transaminase với nhóm hoạt động pyridoxal phosphate (vitamin B6) xúc
tác sự trao đổi này.Glutamate thường là chất cho nhóm –NH2 trong sự chuyển amin,
để tạo nhiều amino acid khác: aspartate từ oxaloacetate, glycine từ glyoxylate, alanine từ pyruvate, phenyl alanine từ phenylpyruvate, tyrosine từ hydroxy
phenylpyruvate.
Amid của aspartate là asparagine, dạng đạm vận chuyển và dự trữ thông
thường nhất (khoai tây chứa 1,4 mg asparagine/g mô tươi).
Ngoài ba quá trình căn bản, các phản ứng khác cũng tạo amino acid: sự amin

hóa một acid không bão hòa, sự khử carboxyl hóa của một diacid amin, sự hóa vòng
glutamate.
Tóm lại, sự tổng hợp amino acid được thực hiện một phần ở các nơi khử
nitrate (rễ hay lá). Sau đó, sự biến đổi tiếp tục, qua sự chuyển amin, trong mọi loại
mô thực vật, đặc biệt trong ti thể và diệp lạp, các bào quan sẵn sàng cung cấp các
acid cetonic, các chất khử (NADH và NADPH) và ATP.
1.1.2.4 Sinh tổng hợp protein
Sinh tổng hợp protein trong tế bào được thực hiện trên các ribosome của tế bào
chất, ti thể và diệp lạp. Trình tự amino acid trong protein được xác định nhờ thông
tin di truyền được giữ trong các phân tử DNA của nhân, ti thể và diệp lạp.
1.1.2.5 Liên hệ giữ khử nitrate với hô hấp và quang hợp
Chất cho e- trong sự khử nitrate thành nitrite là NADH được cung cấp trực tiếp
trong tối nhờ hô hấp và gián tiếp dưới ánh sáng nhờ quang hợp (NADPH diệp lạp
chuyển thành NADH tế bào chất).
Do đó, có sự cạnh tranh giữa nitrate với O2 và CO2: O2 của không khí nhận etừ NADH, nên khi có nitrate hệ số hô hấp CO2/O2 của rễ gia tăng; CO2 của không
khí nhận e- từ NADPH, do đó khi có nitrate sự đồng hóa CO2 (quang hợp) giảm ở
lá. (Bùi Trang Việt, 2002).
1.1.3 Chu trình nitơ tự nhiên
Mặc dù nitơ trong khí quyển Trái Đất là một nguồn phong phú, nhưng cây
trồng không hấp thụ trực tiếp được mà phải nhờ các vi sinh vật. Quá trình amon hóa
12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
là cần thiết để chuyển đổi khí nitơ thành các dạng mà sinh vật có thể sử dụng được
ở dạng dễ tiêu ammonia, quá trình này làm cho nitơ trở thành một thành phần quan
trọng trong quá trình tạo ra nguồn dinh dưỡng cho cây trồng.
Hợp chất nitơ vô cơ đơn giản và đầu tiên là nitơ tự do trong không khí. Nitơ vô
cơ này chuyển hóa thành nitơ hữu cơ nhờ quá trình cố định nitơ của vi sinh vật, thực

vật. Khi cơ thể sinh vật chết đi thì lượng nitơ này tồn tại trong đất. Dưới tác dụng
của nhóm vi sinh vật hoại sinh thực hiện quá trình amon hóa phân giải thành các
amino acid. Các amino acid này lại được một nhóm vi sinh vật phân giải thành
ammonia. Ammonia tiếp tục được chuyển hóa thành các hợp chất của nitrate, nitrite
nhờ nhóm vi sinh vật nitrite hóa. Dạng nitrate được chuyển hóa thành nitơ phân tử
nhờ quá trình phản nitrate hóa, trả lại nitơ cho khí quyển. Bên cạnh đó, dưới tác
động của sấm sét một lượng nitơ trong không khí bị oxy hóa ở nhiệt độ cao và áp
suất mạnh tạo thành NO3-.
Như vậy, vòng tuần hoàn nitơ được khép kín. Trong hầu hết các giai đoạn
chuyển hóa của vòng tuần hoàn đều có mặt của các vi sinh vật khác nhau. Nếu sự
hoạt động của nhóm nào đó bị ngừng lại thì toàn bộ sự chuyển hóa của vòng tuần
hoàn bị ảnh hưởng rất nghiêm trọng.
Chu trình nitơ là cơ chế duy trì sự cân bằng nitơ trên Trái Đất. Lượng nitơ sinh
học được tích lũy trong đất nhờ các vi sinh vật cố định đạm có ý nghĩa to lớn đối
với nông nghiệp, đã tạo ra 1 biện pháp làm giàu nguồn đạm cho đất và giảm nguy
cơ ô nhiễm môi trường do sử dụng nhiều phân bón hóa học.

13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________

Hình 1.2. Vòng tuần hoàn nitơ trong tự nhiên

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________

1.1.3.1 Quá trình amon hóa
Là quá trình phân hủy và chuyển hóa các hợp chất hữu cơ có chứa nitơ dưới
tác dụng của các loài vi sinh vật thành ammonia cung cấp dinh dưỡng cho cây
trồng.
 Amon hóa urea
Urea là hợp chất hữu cơ đơn giản chứa 46,6% nitơ, được sản xuất trong các
nhà máy phân bón bằng cách tổng hợp.
Urea có trong nước tiểu người và động vật, chiếm khoảng 22% nước tiểu. Vì
thế đó là nguồn cung cấp đạm tốt cho cây trồng.
Mặc dù lượng chất hữu cơ được vùi vào trong đất rất lớn, hàm lượng dinh
dưỡng của các chất này nằm trong đất khá nhiều nhưng cây trồng không thể hấp thụ
được trực tiếp mà phải thông qua quá trình phân hủy và chuyển hóa của các loài vi
sinh vật để thành các chất dinh dưỡng dễ tiêu thì cây trồng mới có thể hấp thụ được.
Vì thế, các vi sinh vật tham gia vào quá trình amon hóa có vai trò hết sức quan
trọng.
Quá trình amon hóa urea chia thành 2 giai đoạn:
Đầu tiên dưới tác dụng của enzyme urease được tạo bởi các vi sinh vật, urea sẽ
bị phân hủy tạo thành muối carbonat amonium.
CO(NH2)2 + 2H2O  (NH4)2CO3
Sau đó, carbonat amonium được chuyển hóa thành NH3, CO2, H2O bằng phản
ứng hóa học thông thường.
(NH4)2CO3  3NH3 + CO2 + H2O
 Amon hóa protein
Protein là thành phần quan trọng của tế bào sinh vật, hàng năm lượng protein
được đưa vào đất với số lượng rất lớn (xác hữu cơ, phân chuồng, phân xanh, phân
rác,…). Trong protein chứa khoảng 15 – 17% nitơ nhưng cây trồng không hấp thụ
trực tiếp protein mà phải trải qua quá trình amon hóa.

15

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
Quá trình này có thể xảy ra trong điều kiện hiếu khí hoặc kỵ khí nhờ nhóm vi
sinh vật phân hủy protein có khả năng tiết enzyme protease bao gồm proteinase và
peptidase.
Dưới tác dụng của enzyme protease, phân tử protein sẽ được phân giải thành
các polypeptide và oligopeptide. Các chất này tiếp tục được phân hủy thành các
amino acid nhờ enzyme peptidase ngoại bào hoặc được tế bào vi khuẩn hấp thụ rồi
sau đó phân hủy tiếp thành amino acid trong tế bào. Các amino acid này sẽ được sử
dụng một phần vào quá trình sinh tổng hợp protein của vi sinh vật, một phần khác đi
theo các con đường phân giải khác nhau để sinh NH3, CO2 và nhiều sản phẩm trung
gian khác.
Quá trình khử amin sẽ xảy ra theo một trong những phản ứng sau:
1

R – CH(NH2) – COOH + O2  R – CO – COOH + NH3
2

R – CH(NH2) – COOH + O2  R – COOH + CO2 + NH3
R – CH(NH2) – COOH + H2O  R – CHOH + CO2 + NH3
R – CH(NH2) – COOH + H2O  R – CO – COOH + NH3
R – CH(NH2) – COOH + 2H  R – CH2 – COOH + NH3
Khi phân giải các amino acid chứa lưu huỳnh (như methionine, xisteine) vi
sinh vật giải phóng ra H2S và nếu tích lũy nhiều trong đất sẽ gây thối rửa cây trồng.
Trong điều kiện kỵ khí xảy ra quá trình khử amino acid tạo nhiều hợp chất hữu cơ,
H2S và các sản phẩm bốc mùi khó chịu như indol, scatol.
1.1.3.2 Quá trình nitrate hóa
Dưới tác dụng của một số vi sinh vật thì NH4+ được hình thành từ quá trình
amon hóa sẽ được tiếp tục chuyển hóa thành NO2- (nitrite) rồi thành NO3- (nitrate).

Giai đoạn nitrite hóa: là quá trình oxy hóa NH4+ tạo thành NO2- được tiến hành
bởi vi khuẩn nitrite hóa thuộc nhóm tự dưỡng hóa năng, có khả năng oxy hóa NH4+
bằng oxy không khí và tạo ra năng lượng.
3

NH4+ + O2  NO2- + H2O + 2H + năng lượng
2

16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
___________________________________________________________________
Giai đoạn nitrate hóa: Sau quá trình nitrite hóa thì các vi khuẩn thuộc nhóm
nitrate hóa sẽ thực hiện giai đoạn tiếp theo, chuyển hoá NO2- thành NO3- (là sản
phẩm cuối của quá trình nitrate hóa). Các vi khuẩn tham gia vào quá trình nitrate
hóa cũng là vi khuẩn hóa vô cơ tự dưỡng.
1

NO2- + O2  NO3- + năng lượng
2

1.1.3.3 Quá trình phản nitrite hóa
Các hợp chất đạm dạng nitrate ở đất rất dễ bị khử thành nitơ phân tử, quá trình
này được gọi là quá trình phản nitrate hóa được thực hiện trong điều kiện kỵ khí
nhờ các vi sinh vật phản nitrate hóa. Khi đó, NO3- là chất nhận điện tử cuối cùng
trong chuỗi hô hấp kỵ khí và năng lượng tạo thành dùng để tổng hợp ATP cho tế
bào.
1.1.3.4 Quá trình cố định nitơ phân tử
Trong một thời gian dài, cơ chế của quá trình cố định nitơ phân tử vẫn là một

bí ẩn của tự nhiên. Liên kết NN có năng lượng liên kết rất lớn (9,4.105J/mol) nên
muốn phá vỡ liên kết này thì phải sử dụng những kỹ thuật rất cao và tốn kém. Trong
khi đó, nhóm vi sinh vật cố định nitơ lại có thể đồng hóa khí nitơ thành hợp chất
đạm ngay trong các điều kiện bình thường về áp suất và nhiệt độ.
Quá trình cố định nitơ là quá trình khử N2 thành NH3 nhờ enzyme nitrogenase
với sự có mặt của ATP, chính enzyme này đã xúc tác làm cho nitơ của khí quyển
liên kết với hydro sinh ra trong quá trình trao đổi chất nội bào. Đây là một ưu điểm
của sản xuất phân vi sinh.
N2 + AH2 + ATP  NH3 + A + ADP + P
(AH2 là chất cho electron)
Bằng phương pháp sắc ký trên ICC “120” BIP (Pháp) với cột sắc ký poropak,
ta nhận được và xác định được cường độ cố định nitơ phân tử theo hoạt tính của
nitrogenase.
Sau một thời gian nghiên cứu các nhà khoa học dần hoàn thiện cơ chế cố định
nitơ phân tử. Theo cơ chế mới nhất (1992) thì quá trình cố định nitơ phân tử được
chia theo hai hướng cơ bản: con đường khử và con đường oxy hóa.
17