nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ làm phân bón hữu cơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------NGUYỄN VĂN SƠN

NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN MỘT SỐ CHỦNG XẠ KHUẨN VÀ TẠO
CHẾ PHẨM ỨNG DỤNG CHO PHÂN HỦY NHANH RƠM RẠ LÀM
PHÂN BÓN HỮU CƠ

Chuyên ngành :

Công nghệ sinh học

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CÔNG NGHỆ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
TS. LÊ VĂN TRI
TS. NGUYỄN LIÊU BA

Hà Nội – 2017


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Nguyễn Văn Sơn xin cam đoan rằng, đây là công trình nghiên cứu của
tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án này là kết quả do tôi thực hiện
dưới sự hướng dẫn của TS. Lê Văn Tri và TS. Nguyễn Liêu Ba, số liệu đảm bảo
trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng, mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện đã được cảm ơn và

các thông tin trích dẫn trong luận án này đều được chỉ rõ nguồn gốc.
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017

Tác giả

Nguyễn Văn Sơn

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page i


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

LỜI CÁM ƠN
Trong suố t quá triǹ h ho ̣c tâ ̣p và hoàn thành luâ ̣n văn này , tôi đã nhâ ̣n đươ ̣c sự
hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô , các anh chị, em đồng nghiệp. Với lòng
kính trọng và biế t ơn sâu sắ c tôi xin đươ ̣c bày tỏ lời cảm ơn chân thành tới:
Trước hết tôi xin chân thành cảm ơn Viê ̣n Công nghê ̣ sinh ho ̣c – Công nghê ̣
thực phẩ m , Đại học Bách Khoa Hà Nội và Công ty cổ phầ n công nghê ̣ sinh ho ̣c đã
tạo mọi điều kiện th uâ ̣n lơ ̣i giúp đỡ tôi trong quá trin
̀ h ho ̣c tâ ̣p và hoàn thành luâ ̣n
văn.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắ c t ới TS. Lê Văn Tri – Công ty cổ phầ n
công nghê ̣ sinh ho ̣c , TS. Nguyễn Liêu Ba – Viê ̣n Công nghê ̣ sinh ho ̣c và Công

nghê ̣ thực phẩ m – Đại học Bách Khoa Hà Nội đã hế t lòng giúp đỡ , hướng dẫn chỉ
bảo cho tôi rất nhiều để tôi có thể hoàn thành được luận văn này .
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầ y cô trong hô ̣i đồ ng chấ m luâ ̣n văn đã cho
tôi những đóng góp quý báu để hoàn chỉnh luâ ̣n văn này .
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình , bạn bè, các anh chị em đ ồng nghiệp giúp
đỡ tôi và chia sẻ kinh nghiệm trong công việc.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017

Học viên

Nguyễn Văn Sơn

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page ii


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 1
CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN ................................................................................................ 3
1.1. Sơ lƣơ ̣c về Xa ̣ khuẩ n ..........................................................................................3
1.1.1. Phân bố của xạ khuẩn ................................................................................................... 3

1.1.2. Đặc điểm hình thái, kích thước và cấ u tạo của xạ khuẩn ......................................... 4
1.1.3. Đặc điểm sinh lý của xạ khuẩn ..................................................................................... 6
1.1.4. Đặc điểm phân loại xạ khuẩn ....................................................................................... 8
1.1.5. Một số ứng dụng của xạ khuẩ n trong sản xuấ .....................................................
t
8
1.2. Tổng quan về rơm rạ .......................................................................................10
1.2.1. Khái quát chung về rơm rạ.......................................................................................... 10
1.2.2. Tình hình quản lý và các cách sử dụng rơm rạ ........................................................ 13
1.3. Tình hình nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật trong xử lý rơm rạ ..................18
1.3.1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật trong xử lý rơm rạ trên thế giới....... 18
1.3.2. Tình hình nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật trong xử lý rơm rạ tại Việt Nam...... 19
CHƢƠNG II: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............................... 24
2.1. Vật liệu ..............................................................................................................24
2.1.1. Nguyên vật liệu ............................................................................................................. 24
2.1.2. Thiết bị, dụng cụ thí nghiệm ....................................................................................... 24
2.1.3. Hóa chất......................................................................................................................... 24
2.1.4. Môi trường dinh dưỡng ............................................................................................... 24
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu.................................................................................28
2.2.1. Phương pháp lấy mẫu.................................................................................................. 28
2.2.2. Phương pháp bảo quản và giữ giống vi sinh vật ...................................................... 28
2.2.3. Phương pháp phân loại xạ khuẩn .......................................................................... 29
2.2.4. Phương pháp xác định tính đối kháng của xạ khuẩn ............................................. 32
2.2.5. Phương pháp xác định sinh khối của tế bào............................................................. 32
2.2.6. Phương pháp đánh giá khả năng tổng hợp enzym ngoại bào của xạ khuẩn tuyển
chọn bằng cách xác định đường kính phân giải................................................................. 33
2.2.7. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy lên sinh trưởng và
phát triển của các chủng xạ khuẩn ...................................................................................... 33
2.2.8. Định lượng xenluloza .................................................................................................. 35
2.2.9. Sản xuất thử nghiệm chế phẩm từ các chủng xạ khuẩn đã lựa chọn .............. 35

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page iii


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

2.2.10. Phương pháp kiểm tra số lượng vi sinh vật trong chế phẩm ................................ 36
2.2.11. Đánh giá khả năng phân hủy rơm ở quy mô phòng thí nghiệm .......................... 36
2.3.12. Xác định một số chỉ tiêu phân ủ ............................................................................... 36
2.2.13. Phân tích thống kê...................................................................................................... 38
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................... 39
3.1. Tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn có khả năng phân hủy rơm rạ thành
phân bón hữu cơ ......................................................................................................39
3.2. Đặc điểm sinh học và phân loại các chủng xạ khuẩn tuyển chọn ....................40
3.2.1. Đặc điểm sinh học....................................................................................................... 40
3.2.2. Đặc điểm sinh lý, sinh hóa ........................................................................................ 42
3.2.3. Kết quả phân loại ........................................................................................................ 44
3.3. Nghiên cứu ảnh hƣởng của điều kiện nuôi cấy lên sự sinh trƣởng, phát triển
và tổng hợp enzym ngoại bào của các chủng xạ khuẩn tuyển chọn .......................47
3.3.1. Nhiệt độ ......................................................................................................................... 47
3.3.2. pH ban đầu ................................................................................................................... 50
3.3.3. Nguồn cacbon .............................................................................................................. 51
3.3.4. Nguồn Nitơ ................................................................................................................... 52
3.3.5. Động thái sinh trưởng của các chủng xạ khuẩn tuyển chọn.................................. 54
3.3.6. Đánh giá khả năng sinh các enzym ngoại bào khác................................................ 54
3.3.7. Kiểm tra tính đối kháng của các chủng xạ khuẩn tuyển chọn ............................... 55
3.4. Sản xuất chế phẩm vi sinh vật phân giải rơm rạ sản xuất tại phòng thí
nghiệm ......................................................................................................................56

3.5. Biến động xạ khuẩn trong chế phẩm theo thời gian .....................................57
3.6. Thử nghiệm hiệu quả xử lý rơm rạ của chế phẩm đƣợc tạo ở quy mô
phòng thí nghiệm. ....................................................................................................58
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 62
1. Kết luận ................................................................................................................62
2. Kiến nghị ...............................................................................................................62
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 63
PHỤ LỤC TRÌNH TỰ GENE MÃ HÓA 16S-rRNA ..................................................... 70

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page iv


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu

Tên đầy đủ

CT

Công thức

CFU

Colony Forming Units

DNA

Deoxyribo nucleic acid

Đơn vị hình thành khuẩn
lạc
Axit Deoxyribonucleic

Food and Agriculture Organization

Tổ chức Nông nghiệp và

of the United Nations

lương thực Liên Hiệp Quốc

FAO

Tiếng Việt

KTKS

Khuẩ n ty khí sinh

KTCC

Khuẩ n ty cơ chấ t

KHCN

Khoa ho ̣c công nghê ̣

MT

Môi trường

RNA

Ribonucleic acid

Axit Ribonucleic

rRNA

Ribosomal RNA

ARN ribosome

TCVN

Tiêu chuẩ n Viê ̣t Nam

VSV

Vi sinh vâ ̣t

SEM

Scanning Electron Microscopy

XK

Xạ khuẩn

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Kính hiển vi điện tử quét

Page v


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng lúa gạo, lượng rơm rạ tại Việt Nam [42].......... 11
Bảng 1.2. Thành phần của rơm rạ [27] .................................................................................. 12
Bảng 3.1. Khả năng tổng hợp enzym ngoại bào của các chủng xạ khuẩn .......................... 39
Bảng 3.2. Màu sắc của các chủng xạ khuẩn trên các môi trường ISP khác nhau ............... 40
Bảng 3.3. Khả năng đồng hóa các nguồn cacbon khác nhau của 2 chủng XK17 và
XK37 ........................................................................................................................................ 42
Bảng 3.4. Khả năng sinh trưởng của chủng xạ khuẩn XK17 và XK37 ở các điều kiện nhiệt
độ khác nhau............................................................................................................................. 43
Bảng 3.5. So sánh đặc điểm phân loại của chủng xạ khuẩn XK17 với chủng chuẩn S.
tendae ISP 5101 [68] ............................................................................................................... 44
Bảng 3.6. So sánh đặc điểm phân loại của chủng xạ khuẩn XK17 với chủng chuẩn S.
thermocoprophilus [55] ........................................................................................................ 45
Bảng 3.7. Kết quả so sánh trình tự gene mã hóa 16S rRNA của chủng XK17 với gene
tương ứng của các chủng xạ khuẩn được đăng ký trên GenBank ........................................ 46
Bảng 3.8. Kết quả so sánh trình tự gene mã hóa 16S rRNA của chủng XK37 với gene

tương ứng của các chủng xạ khuẩn được đăng ký trên GenBank ........................................ 47
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên sinh trưởng của chủng xạ khuẩn tuyển chọn ... 48
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng sinh tổng hợp enzym của các chủng
xạ khuẩn tuyển chọn ............................................................................................................... 48
Bảng 3.11. Ảnh hưởng của pH ban đầu lên khả năng sinh trưởng của các chủng xạ
khuẩn tuyển chọn .................................................................................................................... 50
Bảng 3.12. Ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh tổng hợp enzym của chủng............. 50
Bảng 3.13. Ảnh hưởng của nguồn cacbon lên khả năng sinh trưởng của các chủng xạ
khuẩn tuyển chọn .................................................................................................................... 51
Bảng 3.14. Ảnh hưởng của các nguồn cacbon đến khả năng sinh tổng hợp enzym...... 52
Bảng 3.15. Ảnh hưởng của nguồn Nitơ lên khả năng sinh trưởng của các chủng xạ
khuẩn tuyển chọn .................................................................................................................... 53

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page vi


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

Bảng 3.16. Ảnh hưởng của nguồn Nitơ lên khả năng sinh tổng hợp enzyme của các
chủng xạ khuẩn tuyển chọn ................................................................................................... 53
Bảng 3.17. Động thái sinh trưởng của các chủng xạ khuẩn tuyển chọn.............................. 54
Bảng 3.18. Khả năng sinh các enzym khác ........................................................................... 55
Bảng 3.19. Biến động xạ khuẩn trong chế phẩm .................................................................. 57
Bảng 3.20. Kết quả phân tích rơm rạ trước khi xử lý............................................................ 58

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page vii


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Mô ̣t số chi xa ̣ khuẩ nMicrotetraspora; Streptomyces [6] .................................... 3
Hình 1.2. Các dạng cuống sinh bàoửtở xạ khuẩn[6]............................................................ 7
Hình 1.3. Các loại khuẩn ty ủca xạ khuẩn[6] ......................................................................... 8
Hình 1.4. Tỷ trọng tổng giá trị sản lượng nông nghiệp [29]................................................. 11
Hình 1.5. Rơm rạ sau thu hoạch ............................................................................................. 11
Hình 1.6. Hình ảnh sợi xenluloza phân lập từ rơm rạ [59] ................................................... 13
Hình 1.7. Đốt rơm rạ ……………………………………………………………...16
Hình 3.1. Khả năng sinh tổng hợp enzym enzym CMCaza và Xylanaza của XK17
và XK37…………………………………………………………………………...40
Hình 3.2. Khả năng hình thành sắc tố melanin của 2 chủng............................................. 41
Hình 3.3. Hình dạng bề mặt bào tử, và khuẩn ty của chủng xạ khuẩn................................ 42
Hình 3.4. Khả năng phân hủy cơ chất CMC và Xylan của chủng XK17 (A) và XK37
(B) ở nhiệt độ 400C, 450C, 500C ........................................................................................... 49
Hình 3.5. Kết quả kiểm tra tính đối kháng của 2 chủng xạ khuẩn nghiên cứu ................... 56
Hình 3.6. Bố trí các thí nghiệm .............................................................................................. 59
Hình 3.7. Mẫu rơm sau 15 ngày (A) và 45 ngày (B) xử lý bằng chế phẩm........................ 60

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page viii


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ

làm phân bón hữu cơ

MỞ ĐẦU
Các loại cây trồng nói chung và cây lúa nói riêng, sau khi thu hoạch đã lấy đi
của đất nguồn dinh dưỡng rất lớn. Một phần dinh dưỡng đó nằm trong sản phẩm thu
hoạch phục vụ con người, phần không nhỏ còn lại nằm trong rơm rạ. Hiện nay trong
sản xuất lúa gạo lượng rơm rạ thường được đốt ngay tại ruộng, gây ô nhiễm môi
trường, ảnh hưởng sức khỏe con người, làm mất đi vĩnh viễn nhiều nguyên tố quan
trọng mà cây trồng đã lấy đi từ đất, đặc biệt là cacbon. Tình trạng này tiếp diễn
cùng với sự lạm dụng phân hoá học sẽ làm cho đất ngày càng cằn cỗi và chai cứng.
Việt Nam là nước xuất khẩu gạo lớn thứ hai thế giới với diện tích gieo trồng
lúa cả năm ước đạt hơn 7,8 triệu ha, đạt sản lượng 44,84 triệu tấn lúa gạo [39]. Tương
ứng với diện tích gieo trồng đó, lượng rơm rạ sản xuất ra hàng năm ít nhất là 45,6
triệu tấn [7]. Với lượng rơm rạ lớn cần thiết phải có hướng xử lý thích hợp để vừa
tránh gây ô nhiễm môi trường, vừa đem lại lợi ích kinh tế. Trong nhiều biện pháp xử
lý đã được áp dụng thì xử lý rơm rạ làm phân bón hữu cơ bằng các chế phẩm sinh học
là một biện pháp có nhiều ưu điểm hơn cả [41, 42].
Việc xử lý rơm rạ làm phân bón bằng chế phẩm sinh học ngoài tác dụng
giảm ô nhiễm môi trường còn tạo ra được lượng lớn phân bón hữu cơ để bón cho
cây trồng, góp phần hạn chế việc lạm dụng phân hoá học trên đồng ruộng, đảm bảo
năng suất, nâng cao chất lượng nông sản, lấy lại độ phì nhiêu cho đất, tăng độ tơi
xốp đất, tăng hàm lượng vi sinh vật trong đất. Đây là một giải pháp quan trọng
trong việc tạo nên một nền nông nghiệp bền vững. Bản chất của phương pháp này là
sử dụng các vi sinh vật có khả năng phân hủy lignoxenluloza để phân hủy rơm rạ.
Đã có nhiều công trình nghiên cứu đã phân lập được nhiều chủng vi sinh vật để
phân hủy nhanh rơm rạ làm phân bón hữu cơ. Trong các loại vi sinh vật thì xạ
khuẩn có những ưu điểm như: ít độc, có thể sản sinh ra chất ức chế hoặc tiêu diệt
các vi sinh vật gây bệnh khác, dễ tiến hành theo kiểu lên men rắn theo kiểu ủ đống.
Tuy nhiên xạ khuẩn ít được nghiên cứu và cần phải có những nghiên cứu tiếp theo
để có kết quả toàn diện hơn.

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 1


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

Chính vì những lý do trên, tôi quyết định chọn đề tài: “Nghiên cứu tuyển
chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh
rơm rạ làm phân bón hữu cơ”, với các mục tiêu và nội dung chính sau đây:
Mục tiêu cơ bản của đề tài luận văn:
- Nghiên cứu, tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn có hoạt tính xenlulaza,
CMC-aza, xylan-aza, từ đó tạo ra loại chế phẩm sinh học có tác dụng phân hủy rơm
rạ làm phân bón, quy trình xử lý đơn giản.
Nội dung nghiên cứu:
- Tuyển chọn các chủng xạ khuẩn có hoạt tính xenlulaza, CMC-aza, xylanaza từ bộ sưu tập xạ khuẩn của Công ty cổ phần Công nghệ sinh học.
- Nghiên cứu một số đặc điểm sinh hóa của các chủng xạ khuẩn tuyển chọn.
- Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng lên sinh trưởng và sinh tổng hợp enzyme
CMCaza và xylanaza của các chủng xạ khuẩn tuyển chọn.
- Tạo và thử nghiệm khả năng phân hủy rơm rạ của chế phẩm từ các chủng xạ
khuẩn tuyển chọn ở quy mô phòng thí nghiệm.

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 2


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ

làm phân bón hữu cơ

CHƢƠNG 1 - TỔNG QUAN
1.1. Sơ lƣơ ̣c về Xa ̣ khuẩ n
1.1.1. Phân bố của xạ khuẩn
Xạ khuẩn (Actinomycetes) thuô ̣c ngành Tenericutes, thuô ̣c giới vi khuẩ n thâ ̣t
(Eubacteria) và siêu giới nhân sơ (Prokaryota). Xạ khuẩn thuộc lớp Actinobacteria,
dưới lớp Actinobacteridae, bô ̣ Actinomycetales, bao gồ m 10 dưới bô ̣, 35 họ, 110 chi
và hơn 1000 loài trong đó có 478 loài thuộc chi Streptomyces và hơn 500 loài thuộc
các chi còn lại được xếp vào nhóm xạ khuẩn hiế m [16, 49].

Hình 1.1. Mô ̣t số chi xa ̣ khuẩ n Microtetraspora; Streptomyces [6]
Xạ khuẩn có mô ̣t số đặc điểm như sau: tế bào xa ̣ khuẩ n c ó cấu tạo dạng sợi ,
phân nhánh (giố ng như nấ m ), kích thước rất nhỏ, không có màng nhân và tiểu hạch,
vách tế bào không chứa xenluloza hoặc kitin, phân chia tế bào giống với vi khuẩn
(kiểu Amitoz). Xạ khuẩn không có giới tính (không có tế bào đực cái), hoại sinh và
ký sinh [16, 49].
Xạ khuẩn phân bố rất rộng rãi trong tự nhiên: trong đấ t, nước, không khi,́ một
phần trong bùn và trong các chất hữu cơ khác, xạ khuẩn cũng thường sống hoại sinh
trên xác các sinh vật (cây chết, rơm rạ) nhưng cũng có thể kí sinh trên thân, củ hoặc
rễ cây. Số lượng xạ khuẩn trong đất không chỉ phụ thuộc vào loại đất mà còn phụ
thuộc vào mức độ canh tác của đất và khả năng bao phủ của thực vật. Đất giàu dinh
dưỡng thì lớp đất bề mặt thường có số lượng lớn xạ khuẩn. Mật độ xạ khuẩn trong đất
chiếm từ 20-40% tổng số các VSV có trong đất và trong 1g đất có khoảng 29.00024.000.000 CFU (Colony Forming Unit). Số lượng xạ khuẩn trong đất phu ̣ thuô ̣c vào
nhiệt độ, độ ẩm, độ pH của môi trường và cũng thay đổi theo thời gian trong năm. Đa
Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 3

Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

số xạ khuẩn là các vi sinh vật hiếu khí, ưa ấm, nhiệt độ tối thích cho sự sinh trưởng và
phát triển là 20-450C, và nhiệt độ sinh trưởng thấp nhất là 15-200C, nhiệt độ sinh
trưởng cao nhất là khoảng 45-500C. Một số khác có thể phát triển ở những nhiệt độ
cao hơn hoặc thấp hơn. Độ ẩm thích hợp từ 40-60%, giới hạn pH nằm trong khoảng
6,8-7,5. Một số xạ khuẩn có thể sống trong đất có nồng độ muối NaCl (0,5-1 g/l),
nhiều loài thuộc chi Streptomyces và Nocardia sinh trưởng tốt khi ở nồng độ NaCl
10%, Micromonospora sp. và Salinospora sp. cũng có khả năng chịu mặn cao [6, 16,
23, 42, 47, 55, 56, 60].
1.1.2. Đặc điểm hình thái, kích thước và cấ u tạo của xạ khuẩn
1.1.2.1. Hình thái và kích thước
Đa số xạ khuẩn có cấu tạo dạng sợi phân nhánh gọi là khuẩn ty (hypha), mỗi
một khuẩn ty do 1 tế bào tạo thành, các khuẩn ty kết với nhau tạo thành khuẩn lạc
có nhiều màu sắc khác nhau: trắng, vàng, nâu, tím, xám....Đường kính khuẩn ty của
xạ khuẩn khoảng từ 0,1 - 0,5μm. Có thể phân biệt được hai loại khuẩn ty khác nhau:
Khuẩn ty khí sinh và khuẩn ty cơ chất. Khuẩn ty khí sinh là hệ sợi mọc trên bề mặt
môi trường tạo thành bề mặt của khuẩn lạc xạ khuẩn. Từ đây phát sinh ra bào tử.
Khuẩn ty cơ chất là sợi cắm sâu vào môi trường làm nhiệm vụ hấp thu chất dinh
dưỡng. Khuẩn ty cơ chất sinh ra sắc tố thấm vào môi trường, sắc tố này thường có màu
khác với màu của khuẩn ty khí sinh.
Khuẩn lạc xạ khuẩn thường rắn chắc, xù xì, có thể có dạng da, dạng phấn,
dạng nhung, dạng vôi phụ thuộc vào kích thước bào tử. Trường hợp không có khuẩn
ty khí sinh khuẩn lạc có dạng màng dẻo. Kích thước khuẩn lạc thay đổi tuỳ loài xạ
khuẩn và tuỳ điều kiện nuôi cấy. Khuẩn lạc thường có dạng phóng xạ, một số có
dạng những vòng tròn đồng tâm cách nhau một khoảng nhất định [6, 23].
1.1.2.2.Đặc điểm cấu tạo của xạ khuẩn
Xạ khuẩn có cấu trúc tế bào tương tự vi khuẩn Gram dương , toàn bộ cơ thể
chỉ là một tế bào bao gồm : thành tế bào , màng sinh chất , nguyên sinh chấ t , chấ t

nhân và các thể ẩ n nhâ ̣p.

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 4


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

Thành tế bào xạ khuẩn (CW-Cell Wall) có dạng kết cấu lưới dày khoảng 10
– 20 nm, có tác dụng duy trì hình dáng và bảo vệ tế bào. Căn cứ vào kết cấu hóa học
người ta chia thành tế bào thành 4 nhóm:
- Nhóm CW I: có chứa L, L-DAP (axit L – 2,6 diaminopimelic) và glyxin.
Thuộc nhóm này có Streptomyces, Streptoverticillium, Sporichthya, Nocardioides.
- Nhóm CW II: có chứa m-DAP (axit meso – 2,6 – diaminopimelic) và
glyxin. Thuộc nhóm này có Micromonospora, Actinoplanes, Ampullariella.
- Nhóm CW III: có chứa m-DAP (axit meso – 2,6 – diaminopimelic). Gồm
các chi Dermatophilus, Geodermatophilus, Frankia, Actinomadura, Nocardiopsis,
Microbispora,

Thermoactinomyces,

Thermomonospora,

Planomonospora,

Planobispora, Streptosporangium, Actinosynnema.
- Nhóm CW IV: có chứa m-DAP (axit meso – 2,6 – diaminopimelic),
arabionose và galactose. Gồm các chi Nocaridia, Oerskovia, Promicromonospora,

Pseudonocardia,

Rhodococcus,

Mycobacterium,

Saccharomonospora,

Saccharopopyspora, Actinopolyspora [6].
Màng sinh chất của xạ khuẩn dày khoảng 7,5 – 10 nm gồm thành phần chủ
yếu là photpholipit và protein, chúng có cấu trúc và chức năng tương tự như màng
sinh chất của vi khuẩn. Trên màng có nhiều enzym có vai trò quan trọng trong quá
trình vận chuyển các chất qua màng [6].
Thể trung gian hay mesosome nằm ở phía trong của màng sinh chất và có hình
phiến, hình bọng hay hình ống. Tác dụng của thể trung gian là làm tăng diện tích tiếp
xúc của màng tế bào từ đó làm tăng cường hoạt tính của enzyme, tăng chuyển điện
tử…[6].
Một trong những đặc điểm đáng lưu ý của xạ khuẩn là chúng không bền
vững về di truyền và thường xảy ra sự đột biến trong phân tử DNA. Điều này tạo ra
tính đa dạng về hình thái, tính kháng thuốc do sự xuất hiện các dị vòng [17].

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 5


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

1.1.3. Đặc điểm sinh lý của xạ khuẩn

1.1.3.1. Đặc điểm nhu cầu dinh dưỡng của xạ khuẩn
Nhu cầ u dinh dưỡng ở các loài vi sinh vâ ̣t là rấ t khác nhau . Ngay trong cùng
mô ̣t loài vi sinh vâ ̣t nhu cầ u này cũng không có sự thố ng nhấ t . Giố ng như các loài vi
sinh vâ ̣t khác , nhu cầ u dinh dưỡng ở các loài xạ khuẩn cũng khác nhau . Trong công
nghiê ̣p, tùy thuộc vào mục đích mà người ta sử dụng các nguồn dinh dưỡng thích
hơ ̣p nhằ m thu đươ ̣c năng suấ t cao nhấ t .
a. Nhu cầ u cacbon
Cacbon chiế m 50% vâ ̣t chấ t khô của vi sinh vâ ṭ , là yếu tố quan trọng trong các
hơ ̣p chấ t hữu cơ có mă ̣t trong tế bào . Các hợp chất cacbon là nguồn nguyên l iê ̣u cho
mọi hoạt động sống. Trong tự nhiên có 2 dạng hợp chất cacbon cơ bản là cacbon vô
cơ và cacbon hữu cơ , mỗi s inh vâ ̣t khác nhau sử du ̣ng nguồ n cacbon khác nhau
Dựa vào nguồ n dinh dưỡng cacbon mà người ta chia vi sinh vâ ̣t thành

.

2 nhóm

chính: Dị dưỡng và tự dưỡng cacbon [18].
Xạ khuẩn là vi sinh vật dị dưỡng cacbon , xạ khuẩn có khả năng phân giải các
hơ ̣p chấ t hydratcacbon khác nhau từ da ̣ng đơn giản

(acetat, lactat, các loại đường

đơn), đến các dạng phức tạp (oligosaccharid, polysaccharide).
b. Nguồ n Nitơ
Nitơ có ý nghĩa quan trọng đối với sự phát triển của VSV nói chung v à xạ
khuẩ n nói riêng . Trong đó, nguồn nitơ dễ hấp thụ nhất thường là ngu ồn NO3- và
NH4+. Các muối amôn hữu cơ thích hợp đối với dinh dưỡng VSV hơn là các muối
amôn vô cơ. Nguồn nitơ khó hấp thụ hơn cả là nitơ khí trời. Một số loài VSV có
thể sử dụng nguồn này nhờ khả năng cố đinh

̣ nitơ (chuyển hóa N-->NH3). Phần lớn
các loài xạ khuẩn đều có đời sống dị dưỡng nitơ. Chỉ một số loài thuộc chi
Frankraceae có khả năng cố định nitơ nhờ cộng sinh với rễ cây họ đậu [8].
c. Nhu cầ u vitamin và khoáng chấ t
Trong tế bào xa ̣ khuẩ n ngoài nư ớc, các chất hữu cơ còn có các vitamin và
chất khoáng. Lượng chất này trong tế bào thay đổi theo tùy loài. Tùy giai đoạn, điều

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 6


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

kiện sinh trưởng mỗi yếu tố đều có tác động nhất định đối với sự phát triển của tế
bào mà các nhân tố khác không thể thay thế được.
Nguyên tố khoáng được chia làm hai loại:
- Nguyên tố đa lượng: P, K, Ca, Mg, Fe, Na, Cl.
- Nguyên tố vi lượng: Mn, Cu, Co, B …
1.1.3.2. Đặc điểm sinh sản ở xạ khuẩn
Xạ khuẩn sinh sản sinh dưỡng bằng bào tử. Bào tử được hình thành trên các
nhánh phân hoá từ khuẩn ty khí sinh gọi là cuống sinh bào tử. Cuống sinh bào tử ở các
loài xạ khuẩn có kích thước và hình dạng khác nhau. Có loài dài tới 100 - 200 nm, có
loài chỉ khoảng 20 - 30 nm. Có loài cấu trúc theo hình lượn sóng, có loài lò xo hay
xoắn ốc.

Hình 1.2. Các dạng cuống sinh bào tử ở xạ khuẩn [6]
Ngoài hình thức sinh sản bằng bào tử, xạ khuẩn còn có thể sinh sản bằng
khuẩn ty. Các đoạn khuẩn ty gãy ra môi trường phát triển thành hệ khuẩn ty [6, 9,

67].

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 7


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

Hình 1.3. Các loại khuẩn ty của xạ khuẩn [6]
1.1.4. Đặc điểm phân loại xạ khuẩn
Hiện nay, số lượng các loài xạ khuẩn mới được mô tả ngày càng nhiều, để
việc phân loại nhanh và chính xác các xạ khuẩn đến loài, người ta đã sử dụng
phương pháp phân loại số nghiên cứu phát sinh chủng loại. Dưới đây là mô ̣t số đă ̣c
điể m phân loa ̣i xa ̣ khuẩ n theo phương pháp đặc điểm hình thái, tính chất nuôi cấy:
- Tính chất nuôi cấy: bao gồm khả năng sinh trưởng phát triển trên các môi
trường phân loại, màu sắc khuẩn ty khí sinh (phân vào 7 nhóm màu), màu sắc khuẩn
ty cơ chất, sắc tố hòa tan.
- Đặc điểm hình thái: hình dạng cuống sinh bào tử (thẳng, lượn, sóng, móc,
xoắn, chùm), hình dạng bào tử (tròn, ovan, que, nhẵn, xù xì, gai và tóc), hình thành
bào tử (cắt khúc, kết đoạn) và khả năng sinh melanin.
- Đặc điểm sinh lý hóa: khả năng đông kết và pepton hóa sữa (có proteaza);
khả năng phân giải tinh bột (có amylaza); khả năng phân giải xenluloza (có
xenlulaza); khả năng sử dụng đường: glucose, arabinose, galactose, xylose, fructose,
mannose,... và khả năng đối kháng các chủng sinh vật [6, 9, 17, 63, 66, 67, 68].
1.1.5. Một số ứng dụng của xạ khuẩ n trong sản xuấ t
1.1.5.1. Y học, khố ng chế sinh học và bảo vê ̣ thực vật
Đặc trưng của xạ khuẩn là

có khả năng hình thành kháng sinh

(antibiotic).

Trong số 8000 kháng sinh hiện nay thì trên thế giới có trên 80% là có nguồn gốc từ xạ

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 8


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

khuẩn. Các kháng sinh có nguồn gốc từ xạ khuẩn có tính phổ kháng khá rộng. Ứng
dụng của các chất kháng sinh được sản xuất từ xạ khuẩn trong bảo vệ thực vật trên thế
giới cũng đã được nghiên cứu, tuy còn ở mức thấp nhưng đã thu được những thành tựu
nhất định trong nền công nghiệp hiện đại. Sự có mặt của xạ khuẩn đối kháng trong đất
làm giảm rõ rệt tỉ lệ mắc bệnh của cây. Thông thường một loại xạ khuẩn đối kháng có
thể ức chế một vài loại nấm gây bệnh nhưng có những loài hoạt động rộng có thể ức
chế nhiều tác nhân gây bệnh có trong đất [23,41,42].
1.1.5.2. Thực phẩm
Trong quá trình trao đổi chất, xạ khuẩn còn có thể sinh ra các chất hữu cơ
như các loại vitamin nhóm B (B1, B2, B6, B12) như Actinomyces olivaaceus,
Actinomyces oriceus…; caroten - tiề n vitamin A (các chủng xạ khuẩn được quan
tâm

như

Microbacterium

smegmatis,

Blakeslea

trispora,

Streptomyces

chrestomyceticus…); một số axit hữu cơ như axit lactic, axit acetic; và nhiều axit
amin như axit glutamic, axit methionin, tryptophan, lysin... Do đó , trong tương lai
có thể dùng xạ khuẩn trong công nghiệp chế biế n thực phẩm...[18].
1.1.5.3. Đất và sinh thái
Xạ khuẩn là nhóm vi sinh vật phân bố rộng rãi trong đất nên chúng tham gia
vào các quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ trong đất như xenluloza, tinh bột
…v.v.. góp phần khép kín vòng tuần hoàn vật chất trong tự nhiên. Xạ khuẩn có vai
trò quan trọng trong quá trình tạo ra độ phì nhiêu của đất, chúng đảm nhiệm nhiều
chức năng khác nhau trong việc làm màu mỡ thêm cho đất [23,41,42].
1.1.5.4. Kích thích sinh trưởng cây trồng
Một số khác còn có khả năng tạo thành những chất kích thích sinh trưởng.
Có rất nhiều xạ khuẩn trong đấ t cũng có khả năng sinh tổ ng hơ ̣p auxin – mô ̣t da ̣ng
phytohoocmon rấ t có ý nghiã đố i với cây trồ ng . Trong các auxin , β – indole acetic
acid (IAA) là một kích thích tố sinh trưởng thực vật được người ta quan tâm nhiều .
Đã có nhiề u công triǹ h nghiên cứu về khả năng ta ̣o IAA của xa ̣ khuẩ n , các chủng xạ
khuẩ n có khả năng sinh tổ ng hơ ̣p IAA như : Streptomyces olivochromoferus 1/247

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 9

Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

có khả năng tạo thành 33 µgIAA/ml canh trường , Streptomyces olivochromoferus
1/294 có khả năng tạo thành 9 µgIAA/ml canh trường [12,15].
1.1.5.5. Tạo chế phẩm sinh học phân hủy rác hữu cơ, phụ phẩm nông nghiệp
Xạ khuẩn tham gia tích cực vào việc chuyển hoá và phân giải nhiều hợp chất
hữu cơ phức tạp và bền vững như xenluloza... Xạ khuẩn có khả năng phân giải
xenluloza khá cao, đáng chú ý là Streptomyces, Actinomyces, Nocardia,
Mycromonospora. Người ta thường sử dụng xạ khuẩn đặc biệt là Streptomyces
trong việc phân hủy rác sinh hoạt. Những xạ khuẩn này thường thuộc nhóm ưa
nhiệt, sinh trưởng, phát triển tốt ở nhiệt độ 45 – 500C do vậy chúng có thể sinh
trưởng và hoạt động mạnh mẽ trong đống ủ ngoài thực tế. Do đó, hiê ̣n nay xa ̣ khuẩ n
là một trong những nhóm vi sinh vật đươ ̣c đă ̣c biê ̣t sử du ̣ng rô ̣ng raĩ trong liñ h v ực
tạo các chế phẩm sinh ho ̣c dùng để xử lý phu ̣ phẩ m trong quá trin
̀ h sản xu ất nông
nghiệp như rơm ra ,̣ tàn dư thực vật, phân thải chăn nuôi …mang la ̣i hiê ̣u quả to lớn
[6, 28, 41, 42, 45, 54].
1.2. Tổng quan về rơm rạ
1.2.1. Khái quát chung về rơm rạ
Theo thống kê của FAO (2015) sản lượng lúa gạo thế giới đạt 749,1 triệu tấn
tăng 1% so với năm 2014 (741,8 triệu tấn) và có xu thế tăng trong những năm tiếp
theo. Sản lượng lúa gạo tại châu Á chiếm tới 90,4% toàn thế giới, tức là 677,7 triệu
tấn, trong đó tập trung tại Trung Quốc, Ấn Độ, Thái Lan, Pakistan và Việt Nam [51].
Việt Nam là một quốc gia nông nghiệp, do vậy cây lúa luôn giữ vị trí trung
tâm trong nông nghiệp và kinh tế nước ta. Hiện nay, vẫn có khoảng 80% trong tổng
số 11 triệu hộ nông dân Việt Nam tham gia sản xuất lúa gạo, với diện tích gieo cấy
lúa cả nước đạt 7.651,4 nghìn ha chiếm tới 94,7% tổng diện tích gieo trồng cây
lương thực có hạt [38]. Tổng sản lượng lúa cả năm cả nước đạt 45,2 triệu tấn năm

2015, tăng 240,9 nghìn tấn so với năm 2014 [39]. Việt Nam hiện đang đứng thứ 3
thế giới về xuất khẩu gạo, sau Ấn Độ (10,2 triệu tấn), và Thái Lan (gần 9,6 triệu
tấn) [46].

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 10


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

Hình 1.4. Tỷ trọng tổng giá trị sản lượng nông nghiệp [29]
Tuy nhiên, ngoài sản phẩm chính là lúa gạo, việc trồng lúa đã và đang tạo ra
một lượng lớn phế phẩm sau khi thu hoạch đó là rơm rạ. Rơm rạ là thành phần dư
thừa của cây lúa sau khi thu hoạch, gồm có thân, bẹ và lá. Tùy vào từng giống lúa
và điều kiện canh tác cũng như thổ nhưỡng, rơm rạ có thể chiếm từ 50 ÷ 70 % tổng
sản lượng sinh khối sản xuất của cây lúa. Theo tính toán, sau khi thu hoạch, bình
quân mỗi hecta lúa thu được 6 – 8 tấn rơm [41]. Như vậy, nếu toàn bộ diện tích
trồng lúa của Việt Nam được thu hoạch thì lượng rơm rạ dư thừa hàng năm rất lớn
dao động từ 43,16 – 45,99 triệu tấn/năm [42].

Hình 1.5. Rơm rạ sau thu hoạch
Bảng 1.1. Diện tích, năng suất, sản lượng lúa gạo, lượng rơm rạ tại Việt Nam [42]
Năm

2006

2007

2008

2009

2010

7492,7

7504,3

7452,2

7445,3

7329,2

Chi tiết
Diện tích (1.000ha)

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 11


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

Năng suất (tạ/ha)
Sản lượng lúa (1.000 tấn)

42.9

45.9

46.4

48.6

48.9

32108.4

34447.2

34568.8

36148.9

35832.9

44,956

45,026

44,713

43,672

43,975

2011

2012

2013

2014

2015

7324,8

7392,5

7482,6

7537,2

7651,4

48.9

49.9

52.3

52.4

53.2

35849.5

35942.7

38729.8

38950.2

39988.9

43,949

43,155

44,536

43,623

44,082

Lượng rơm rạ
sau thu hoạch (1.000tấn)
Năm
Chi tiết
Diện tích (1.000ha)
Năng suất (tạ/ha)
Sản lượng lúa (1.000 tấn)
Lượng rơm rạ
sau thu hoạch (1.000tấn)

Thành phần chính của rơm rạ gồm chủ yếu là xenluloza (42,41%),
hemixenlluloza (12,65%), lignin (18,62%).... Thành phần nguyên tố (tính theo %
khối lượng) như sau C chiếm 44%, H chiếm 5%, N chiếm 0,92% và Oxy chiếm
49%, cùng một lượng rất nhỏ P (photpho), S (lưu huỳnh), K (kali) [50].
Bảng 1.2. Thành phần của rơm rạ [27]
STT

Thành phần

Tỉ lệ (%)

1

Độ ẩm

7,08

2

Xenluloza

42,41

3

Hemixenluloza

12,65

4

Lignin

18,62

5

Các hợp chất trích ly

6,48

6

Tro

12,76
Tổng:

100

Với trữ lượng và thành phần như trên, rơm rạ được xem là một nguồn
nguyên liệu cực kỳ giá trị trong nhiều ngành sản xuất như: phân bón (nông nghiệp),
nhiên liệu sinh học, nguyên liệu giấy…[42].

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 12


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ

làm phân bón hữu cơ

Hình 1.6. Hình ảnh sợi xenluloza phân lập từ rơm rạ [59]
A. Kính hiển vi điện tử quét (SEM); B. Kính hiển vi quang học
1.2.2. Tình hình quản lý và các cách sử dụng rơm rạ
1.2.2.1. Tình hình quản lý rơm rạ
 Thế giới
- Mỹ: Bang California là nơi sản xuất lúa gạo lớn của Mỹ, trong đó 95% lúa
được trồng ở Thung lũng Sacramento. Với khoảng 500.000 mẫu (tương đương với
hơn 186 nghìn ha) đất trồng lúa, hàng năm khu vực này sinh ra trên 1 triệu tấn rơm.
Sau khi thu hoạch, rơm rạ thường được đốt ngoài đồng sau đó được cày trộn với đất
trồng. Năm 1989, khi 95% diện tích 162.000 ha lúa ở bang California đều được tiến
hành đốt đã gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Năm 1991, Chính quyền bang
California vừa thông qua đạo luật hạn chế đốt đồng, trong đó từ năm 1991-1996
giảm 10% diện tích đốt ngoài đồng [20, 43].
- Ấn Độ: Chính phủ khuyến cáo nông dân không nên đốt rơm rạ vì mục đích
chống ô nhiễm môi trường. Họ khuyến cáo nông dân vùi rơm rạ vào đất để tăng
cường dinh dưỡng cho đất, hoặc dùng làm thức ăn cho gia súc… [32].
- Trung Quốc: Hiện nay, đốt cháy rơm được sử dụng chủ yếu trong sản xuất
năng lượng ở Trung Quốc, chiếm tới 72,2%. Tuy nhiên, việc đốt cháy rơm rạ gây
nên tổn thất nặng nề cho môi trường sinh thái địa phương. Mặc dù đã có một số
phương pháp để tái sử dụng rơm rạ, ví dụ như làm thức ăn cho động vật, nhiên liệu
đun nấu, sưởi, làm giấy, một lượng lớn rơm rạ vẫn chưa được sử dụng và đốt trên
đồng, gây ra nhiều vấn đề về môi trường và an toàn [5].

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 13

Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

- Nhật Bản: Rơm hiện được sử dụng và tiêu hủy theo các cách sau: cày xới
lại vào đất trên đồng 61,5%, thức ăn cho động vật 11,6%, làm phân xanh 10,1%, lợp
mái cho chuồng nuôi gia súc 6,5%, vật liệu che phủ trên ruộng 4%, đồ thủ công
1,3%, các loại khác 0,3%, đốt cháy 4,6%. Hiện tại, 60% rơm rạ được sản xuất ra
theo cách cắt khúc tự động bằng các máy gặt liên hợp, được trải lên ruộng và sau đó
được cày lẫn vào với đất [5].
- Thái Lan: Hàng năm có từ 8-14 triệu tấn rơm rạ được đốt ngoài đồng sau
khi thu hoạch, gây ô nhiễm môi trường. Việc đốt rơm rạ lộ thiên phổ biến nhất ở các
vùng thuộc miền Trung nước này. Một số nghiên cứu tại đây cho thấy, rơm rạ có
thể được sử dụng để đốt nóng và sản xuất điện. Chi phí để sản xuất điện từ rơm rạ là
từ 1,36 Baht/kWh (với giá rơm rạ từ 930-1500 Baht/tấn) không cạnh tranh so với
than (1,07 Baht/kWh), nhưng lại cạnh tranh so với biomass khác (1,27-1,92
Baht/kWh). Tuy nhiên, việc sử dụng rơm rạ cho các nồi hơi công nghiệp lại là lựa
chọn linh hoạt và cạnh tranh, với hai phương án: (1) lắp đặt các nồi hơi mới được
đốt nóng bằng rơm rạ thay vì bằng dầu hoặc khí gas tự nhiên; (2) chuyển từ dùng
than sang dùng rơm rạ đối với các lò hơi hiện có [5].
 Việt Nam
Bộ NN&PTNN ra quyết định số 3119/QĐ-BNN-KHCN ngày 16/12/2011, phê
duyệt đề án giảm phát thải khí nhà kính trong nông nghiệp nông thôn đến năm 2020.
Một trong các nội dung chính của đề án là thu gom, tái sử dụng và xử lý triệt để rơm
rạ nhằm hạn chế tối đa đốt, vùi... gây phát thải khí nhà kính và ô nhiễm môi trường.
Với quy mô xử lý là 100 % diện tích gieo trồng, tương ứng với 7 triệu ha gieo trồng
lúa, việc thực hiện đề án ước tính sẽ giảm phát thải 1,54 triệu tấn CO2 [1].
Ngày 13 tháng 7 năm 2011, Văn phòng Chính Phủ đã ra công văn số
4753/VPCP-KTN về việc thực hiện chỉ đạo của Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải
giao Bộ Tài nguyên và Môi trường nghiên cứu, đề xuất biện pháp xử lý vấn đề
“Nhiều khu phố Hà Nội tràn ngập khói do nông dân vùng lân cận đốt rơm rạ... Đốt

rơm rạ là cách làm tổn hại đến tài nguyên quốc gia, gây ra nhiều hậu quả nghiêm

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 14


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

trọng. Môi trường bị hủy hoại, lãng phí tài nguyên, góp phần làm tăng tình trạng
biến đổi khí hậu, ảnh hưởng đến sức khỏe nhân dân” [4].
1.2.2.2. Một số biện pháp sử dụng rơm rạ
- Đun nấu: Theo truyền thống tại nhiều vùng nông thôn ở Việt Nam, Trung
Quốc, Banglades, Nepal, v.v., rơm rạ vẫn được dùng làm chất đốt, để đun nấu
[32,42].
- Làm thức ăn gia súc: Đa số nông dân ở các nước châu Á bổ sung rơm và cỏ
vào trong khẩu phần thức ăn để nuôi trâu bò. Nông dân thường gom rơm rạ khô
chất thành đống ở quanh nhà để dành cho trâu bò ăn dần. Ở nhiều nơi, rơm còn
được ủ với urê để trở thành thức ăn chăn nuôi có chất lượng hơn, tăng mức tiêu hóa
cho trâu bò từ 5 ÷ 7 % [69].
- Làm nguyên liệu giấy: Việc sử dụng rơm rạ làm nguyên liệu trong công
nghiệp giấy đã được áp dụng ở nhiều nước như Ấn Độ, Banglades, Indonesia, Pakistan,
Philippin, Trung Quốc. Đây là biện pháp xử lý mang lại nhiều lợi ích, tuy nhiên các
dây chuyền công nghệ vẫn chưa được phổ biến rộng rãi để áp dụng [32,42, 43].
- Sản xuất nhiên liệu sinh học: Tại Việt Nam, đã có nhiều nghiên cứu sản
xuất nhiên liệu sinh học từ các nguồn cơ chất xenluloza mà chủ yếu là rơm rạ. Gần
đây nhất là nghiên cứu của Đặng Tuyết Phương, sản xuất dầu sinh học từ rơm rạ sử
dụng phương pháp nhiệt phân không sử dụng xúc tác (ở nhiệt độ 550oC) hiệu suất
tạo nhiên liệu lỏng đạt 25 ÷ 30 %. Theo phương pháp này, từ 1 tấn rơm rạ, có thể

cho ra 250 kg nhiên liệu lỏng, loại nhiên liệu có thể sử dụng vào nhiều lĩnh vực như
sản xuất hóa chất, y dược, công nghiệp, thực phẩm hoặc làm nhiên liệu [27]. Một
phương pháp chuyển rơm rạ thành nhiên liệu nữa là áp dụng phân giải kị khí nhờ vi
sinh vật. Với biện pháp này, người ta chuyển rơm rạ xuống hầm khí sinh học
(biogas)[40].
- Sản xuất protein: Các nguồn xenluloza thực vật (gỗ, rơm rạ, bã mía, lõi
ngô,...) được chú ý nhiều trong sản xuất protein đơn bào. Với biện pháp thủy phân
xenluloza bằng axit hoặc bằng enzym tạo dịch thủy phân để nuôi cấy vi sinh vật thu
sinh khối [11].

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 15


Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng xạ khuẩn và tạo chế phẩm ứng dụng cho phân hủy nhanh rơm rạ
làm phân bón hữu cơ

- Sản xuất nấm: Trồng nấm được coi là một trong những biện pháp sinh học tận
dụng nguồn rơm rạ có hiệu quả. Việc trồng nấm từ rơm rạ đã được thế giới khuyến cáo
như một trong những phương pháp thay thế để giảm nhẹ các vấn đề ô nhiễm môi
trường liên quan đến các phương pháp xử lý hiện nay như đốt ngoài trời [27,29,40,42].
- Đốt rơm rạ: Trong những năm gần đây, tình trạng đốt rơm rạ ngoài đồng
ruộng đã gia tăng nhanh chóng, trở thành tình trạng phổ biến gây ảnh hưởng tiêu
cực tới môi trường và sức khỏe con người. Hằng năm, lượng khí thải do đốt rơm rạ
và các phế thải từ cây ngắn ngày khác ngoài đồng ruộng ở châu Á ước tính đạt 100
ngàn tấn SO2, 960 ngàn tấn NOx, 379 triệu tấn CO2, 23 triệu tấn CO và 680 ngàn tấn
CH4. Rất nhiều các khí thải từ đốt rơm rạ là những khí gây hiệu ứng nhà kính như
CO2, CH4, N2O... Ngoài ra các loại khí thải khác như SOx, NOx có thể tích tụ trong
khí quyển gây ra tình trạng mưa axít cũng như gây ra các bệnh liên quan đến đường

hô hấp như khó thở, hen suyễn, viêm phế quản. Đốt rơm rạ gây ra sự mất mát gần
như hoàn toàn N. Lượng P mất đi khoảng 25 %, K mất đi khoảng 20 % và S mất từ
5 ÷ 60 %. Lượng dinh dưỡng mất mát tuỳ thuộc vào cách thức đốt rơm rạ [7, 27, 29,
41, 42, 69].

Hình 1.7. Đốt rơm rạ [42]
- Vùi rơm rạ vào đất: Đây là việc làm trả lại cho đất hầu hết các nguyên tố
dinh dưỡng mà cây lúa đã lấy đi từ đất, nên nó có tác dụng bảo toàn nguồn dự trữ
dinh dưỡng của đất về lâu dài. Nếu kết hợp song song việc bón phân cho lúa cùng

Nguyễn Văn Sơn CB140379

Page 16