Bước đầu nghiên cứu tạo chế phẩm phân hủy hợp chất hữu cơ từ vi sinh vật bản địa

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
ĐC

Đối chứng

IMO

Indigenous Microorganism - Vi sinh vật bản địa

TN

Thí nghiệm

VSV

Vi sinh vật


DANH MỤC BẢNG
Bảng 3.1. Kết quả đặt mẫu tại các địa điểm............................................................18
Bảng 3.2. Kết quả ủ chế phẩm vi sinh với các hợp chất hữu cơ.............................23
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của mùn hữu cơ đã được bằng chế phẩm vi sinh bản địa
đến phát triển chiều cao của cây rau dền đỏ (Amaranthus tricolor)...........................24


DANH MỤC HÌNH
Hình 3.1. Vật liệu thu thập vi sinh vật bản địa........................................................19
Hình 3.2. Cách đặt mẫu để thu vi sinh vật bản địa..................................................19
Hình 3.3. Thu thập phần mốc trắng chứa vi sinh vật bản địa..................................20
Hình 3.4. Ủ mốc trắng với rỉ đường........................................................................20
Hình 3.5. Dịch lỏng IMO (gốc)...............................................................................21

Hình 3.6. Nhân sinh khối với rỉ đường....................................................................21
Hình 3.7. Ảnh hưởng của mùn hữu cơ đã được bằng chế phẩm vi sinh bản địa
đến phát triển chiều cao của cây rau dền đỏ (Amaranthus tricolor)...........................24


MỤC LỤC
PHẦN I: MỞ ĐẦU...........................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài................................................................................1
2. Mục tiêu đề tài...............................................................................................2
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài............................................2
3.1. Ý nghĩa khoa học.........................................................................................2
3.2. Ý nghĩa thực tiễn.........................................................................................2
PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.............................................................3
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU...................................3
1.1. Một vài nét giới thiệu về vi sinh vật và vi sinh vật bản địa..........................3
1.1.1. Giới thiệu chung về vi sinh vật (microorganisms) và vi sinh vật bản địa
3
1.1.1.1. Khái quát chung về vi sinh vật..............................................................3
1.1.1.2. Đặc điểm chung của vi sinh vật...........................................................3
1.1.1.3. Vai trò của vi sinh vật...........................................................................5
1.1.2. Vi sinh vật bản địa...................................................................................6
1.2. Khả năng của vi sinh vật phân hủy một số nhóm chất...............................7
1.2.1. Sự phân hủy các chất tự nhiên................................................................7
1.2.2. Vai trò của vi sinh vật cố định Nitơ đối với cây trồng.............................8
1.2.3. Vai trò của vi sinh vật phân giải lân khó tan...........................................9
1.2.4. Vai trò của vi sinh vật phân giải cellulose...............................................9
1.2.5. Vai trò của vi sinh vật đối kháng...........................................................10
1.3. Một số loại phân hữu cơ sinh học, hữu cơ vi sinh, chế phẩm vi sinh
đang sử dụng tại Việt Nam..............................................................................10
1.4. Tình hình nghiên cứu vi sinh vật bản địa.................................................12

1.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước..........................................................12


1.4.2. Tình hình nghiên cứu vềvi sinh vật bản địa trên thế giới......................13
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
15
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...........................................................15
2.2. Nội dung nghiên cứu................................................................................15
2.3. Phương pháp nghiên cứu..........................................................................15
2.3.1. Phương pháp luận..................................................................................15
2.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm..............................................................15
2.3.3. Phương pháp xử lý liệu.........................................................................17
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN........................18
3.1. Lựa chọn địa điểm đặt mẫu......................................................................18
3.2. Nghiên cứu tạo chế phẩm phân hủy hợp chất hữu cơ từ vi sinh vật bản
địa dạng gốc....................................................................................................18
3.3. Đánh giá khả năng phân hủy hợp chất hữu cơ của vi sinh vật bản địa....23
3.4. Ứng dụng mùn hữu cơ được phân hủy bằng chế phẩm vi sinh bản địa
trên cây rau ăn lá.............................................................................................24
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.........................................................................26
1. Kết luận.......................................................................................................26
2. Kiến nghị.....................................................................................................26
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


1

PHẦN I: MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài

2

Việt Nam đang trong giai đoạn công nghiệp hóa - hiện đại hóa với một số
ngành kinh tế chủ lực trong đó có ngành nông nghiệp - là một ngành sản xuất
nguồn lương thực và thực phẩm chủ yếu cung cấp cho cả nước và xuất khẩu,
đóng góp không nhỏ vào GDP. Hằng năm lượng hợp chất hữu cơ dư thừa trong
quá trình chế biến các sản phẩm nông sản, lâm sản, thực phẩm rất lớn và đa
dạng về chủng loại. Cùng với đó là những nỗi lo về bãi chứa, ô nhiễm môi
trường. Mặc dù nông nghiệp được cơ giới hóa, được chú trọng nhưng nó để lại
không ít hệ quả ảnh hưởng tới môi trường.
Ngày nay, đời sống con người càng được nâng cao, các sản phẩm cung
cấp cho nông nghiệp ngày càng nhiều. Việc quan tâm, xử lý những hợp chất hữu
cơ dư thừa này thành nguồn cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, vật nuôi đã dần
dần được quan tâm. Tuy nhiên, việc xử lý không đúng cách những hợp chất hữu
cơ dư thừa sẽ không đạt được hiệu suất phân hủy tối đa mà còn gây hậu quả tới
môi trường đất, môi trường nước, môi trường không khí và ảnh hưởng đến các
vấn đề nhân sinh xã hội khác.
Cho đến nay người ta đã xác định được rằng, các vi sinh vật (VSV) có thể
phân huỷ được hầu hết các chất hữu cơ có trong tự nhiên và nhiều hợp chất hữu
cơ tổng hợp nhân tạo. VSV tuy nhỏ bé nhất trong sinh giới nhưng năng lực hấp
thu và chuyển hoá thức ăn của chúng có thể vượt xa các sinh vật bậc cao.
Xu hướng hiện tại trong nông nghiệp của Mỹ hướng tới các phương pháp
ít tốn kém về mặt hóa học, dựa trên sinh học, với hy vọng rằng chúng có thể cải
thiện sức khoẻ đất và sản xuất nông nghiệp và ít gây hại cho môi trường hơn các
phương pháp sản xuất nông nghiệp thông thường. Ở các nước châu Á, kể cả Hàn
Quốc, việc thu thập và nuôi cấy các VSV đất tự nhiên là một hoạt động nông
nghiệp lâu đời trong nhiều thế kỷ và việc áp dụng các loại đất này vào đất trồng
trọt được cho là giảm thiểu nhu cầu sử dụng đất vô cơ.

Hầu như còn rất ít các công trình nghiên cứu về VSV bản địa ở Việt Nam
theo hướng sử dụng trực tiếp để tạo chế phẩm VSV xử lý hợp chất hữu cơ.
Chính vì vậy, chúng tôi lựa chọn thực hiện đề tài: “Bước đầu nghiên cứu tạo
chế phẩm phân hủy hợp chất hữu cơ từ vi sinh vật bản địa”.


3

2. Mục tiêu đề tài
Tạo được chế phẩm phân hủy hợp chất hữu cơ từ VSV bản địa và đánh
giá được khả năng phân hủy hợp chất hữu cơ của VSV bản địa.
3. Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
Kết quả đề tài nhằm cung cấp thêm thông tin khoa học về VSV bản địa để
tạo chế phẩm phân hủy hợp chất hữu cơ.
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Đề tài được thực hiện sẽ là cơ sở cho việc hoàn thiện quy trình tạo chế
phẩm VSV phân hủy các hợp chất hữu cơ và ứng dụng trong thực tiễn.
Kết quả đề tài góp phần nâng cao năng suất, chất lượng cũng như hiệu quả
kinh tế trong sản xuất nông nghiệp nhờ chế phẩm VSV này.


4

PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Một vài nét giới thiệu về vi sinh vật và vi sinh vật bản địa
1.1.1. Giới thiệu chung về vi sinh vật (microorganisms) và vi sinh vật bản địa
1.1.1.1. Khái quát chung về vi sinh vật
Vi sinh vật (microorgaisms) là những sinh vật đơn bào hoặc đa bào nhân

sơ hoặc nhân thực có kích thước rất nhỏ, không quan sát được bằng mắt thường
mà phải sử dụng kính hiển vi. Khác với tế bào động vật và thực vật, tế bào VSV
có khả năng sống và sinh sản một cách độc lập trong tự nhiên [3].
Từ xa xưa, con người đã biết sử dụng VSV trong đời sống hàng ngày. Các
quá trình làm rượu, làm dấm, làm tương, muối chua thực phẩm ... đều ứng dụng
đặc tính sinh học của các nhóm VSV. Khi khoa học phát triển, biết rõ vai trò của
VSV, thì việc ứng dụng nó trong sản xuất và đời sống ngày càng rộng rãi và có
hiệu quả lớn. Ví dụ như việc chế vacxin phòng bệnh, sản xuất chất kháng sinh
và các dược phẩm quan trọng khác ... Đặc biệt trong bảo vệ môi trường, người ta
đã sử dụng VSV làm sạch môi trường, xử lý các chất thải độc hại. Sử dụng VSV
trong việc chế tạo phân bón sinh học, thuốc bảo vệ thực vật không gây độc hại
cho môi trường, bảo vệ mối cân bằng sinh thái.
1.1.1.2. Đặc điểm chung của vi sinh vật
VSV không phải là một nhóm riêng biệt trong sinh giới. Chúng thậm chí
thuộc về nhiều giới (kingdom) sinh vật khác nhau. Giữa các nhóm có thể không
có quan hệ mật thiết với nhau. Chúng có chung những đặc điểm sau đây :

 Kích thước nhỏ bé
Mắt con người khó thấy được rõ những vật nhỏ hơn 1mm. Vậy mà VSV
thường được đo bằng micromet (m), virut thường được đo bằng nanomet (nm).
Vì VSV có kích thước nhỏ bé cho nên diện tích bề mặt của một tập đoàn VSV
hết sức lớn. Chẳng hạn số lượng cầu khuẩn chiếm thể tích 1 cm 3 có diện tích bề
mặt là 6 m2.


5

 Hấp thu nhiều, chuyển hoá nhanh
VSV tuy nhỏ bé chất trong sinh giới nhưng năng lực hấp thu và chuyển
hoá của chúng có thể vượt xa các sinh vật bậc cao. Chẳng hạn vi khuẩn lactic

(Lactobacillus) trong 1 giờ có thể phân giải một lượng đường lactozơ nặng hơn
1000 - 10000 lần khối lượng của chúng. Nếu tính số l O2 mà mỗi mg chất khô
của cơ thể sinh vật tiêu hao trong 1 giờ (biểu thị là - QO 2) thì ở mô lá hoặc mô rễ
thực vật là 0,5 - 4, ở tổ chức gan và thận động vật là 10 - 20, còn ở nấm men
rượu (Sacharomyces cerevisiae) là 110, ở vi khuẩn thuộc chi Pseudomonas là
1200, ở vi khuẩn thuộc chi Azotobacter là 2000. Năng lực chuyển hoá sinh hoá
mạnh mẽ của VSV dẫn đến những tác dụng hết sức lớn lao của chúng trong
thiên nhiên cũng như trong hoạt động sống của con người.
 Sinh trưởng nhanh, phát triển mạnh
So với các sinh vật khác thì VSV có tốc độ sinh trưởng và sinh sôi nảy nở
cực kỳ lớn. Vi khuẩn Escherichia coli trong các điều kiện thích hợp cứ khoảng
12 - 20 phút lại phân cắt một lần. Nếu lấy thời gian thế hệ (generation time) là
20 phút thì mỗi giờ phân cắt 3 lần, 24 giờ phân cắt 72 lần, từ một tế bào ban đầu
sẽ sinh ra 4.722.366.500.000.000.000.000 tế bào (nặng 4711 tấn). Tất nhiên
trong thực tế không thể tạo ra các điều kiện sinh trưởng lý tưởng như vậy được
cho nên số lượng vi khuẩn thu được trong 1ml dịch nuôi cấy thường chỉ đạt tới
mức độ 108 - 109 tế bào. Thời gian thế hệ của nấm men Saccharomyces
cerevisiae là 120 phút. Khi nuôi cấy để thu nhận sinh khối (biomass) giàu
protein phục vụ chăn nuôi người ta nhận thấy tốc độ sinh tổng hợp
(biosynthesis) của nấm men này cao hơn của bò tới 100.000 lần. Thời gian thế
hệ của tảo Chlorella là 7 giờ, của vi khuẩn lam Nostoc là 23 giờ.
 Năng lực thích ứng mạnh và dễ phát sinh biến dị


6

Năng lực thích ứng của VSV vượt rất xa so với động vật và thực vật.
Trong quá trình tiến hoá lâu dài VSV đã tạo cho mình những cơ chế điều hoà
trao đổi chất để thích ứng được với những điều kiện sống rất bất lợi. Người ta
nhận thấy số lượng enzim thích ứng chiếm tới 10% lượng chứa protein trong tế

bào VSV. Sự thích ứng của VSV nhiều khi vượt quá trí tưởng tượng của con
người. Phần lớn VSV có thể giữ sức sống ở nhiệt độ của nitơ lỏng (-196 oC),
thậm chí ở nhiệt độ của hydro lỏng ( - 253 oC). Một số VSV có thể sinh trưởng ở
nhiệt độ 250oC, thậm chí 300oC. Một số VSV có thể thích nghi với nồng độ 32%
NaCl (muối ăn). Vi khuẩn Thiobacillus thioxidans có thể sinh trưởng ở pH = 0,5
trong khi vi khuẩn Thiobacillus denitrificans có thể sinh trưởng ở pH = 10,7. Vi
khuẩn Micrococus radiodurans có thể chịu được cường độ bức xạ tới 750.000
rad. Ở nơi sâu nhất trong đại dương (11034 m) nơi có áp lực tới 1103,4 atm vẫn
thấy có VSV sinh sống. Nhiều VSV thích nghi với điều kiện sống hoàn toàn
thiếu oxi (VSV kị khí bắt buộc - obligate anaerobes). Một số nấm sợi có thể phát
triển thành váng dày ngay trong bể ngâm xác có nồng độ phenol rất cao [4].
VSV rất dễ phát sinh biến dị bởi vì thường là đơn bào, đơn bội, sinh sản
nhanh, số lượng nhiều, tiếp xúc trực tiếp với môi trường sống. Hình thức biến dị
thường gặp là đột biến gen và dẫn đến những thay đổi về hình thái, cấu tạo, kiểu
trao đổi chất, sản phẩm trao đổi chất, tính kháng nguyên, tính đề kháng ... Chẳng
hạn khi mới tìm thấy khả năng sinh chất kháng sinh của nấm sợi Penicillium
chrysogenum người ta chỉ đạt tới sản lượng 20 đơn vị penixilin trong 1ml dịch
lên men. Ngày nay trong các nhà máy sản xuất penixilin người ta đã đạt tới năng
suất 100.000 đơn vị/ml. Bên cạnh các biến dị có lợi, VSV cũng thường sinh ra
những biến dị có hại đối với nhân loại, chẳng hạn biến dị về tính kháng thuốc.
 Phân bố rộng, chủng loại nhiều
VSV phân bố ở khắp mọi nơi trên trái đất. Chúng có mặt trên cơ thể người,
động vật, thực vật, trong đất, trong nước, trong không khí, trên mọi đồ dùng, vật
liệu, từ biển khơi đến núi cao, từ nước ngọt, nước ngầm cho đến nước biển ...


7

Trong đường ruột của người thường có không dưới 100 - 400 loài sinh vật
khác nhau, chúng chiếm tới 1/3 khối lượng khô của phân. Chiếm số lượng cao

nhất trong đường ruột của người là vi khuẩn Bacteroides fragilis, chúng đạt tới số s
Ở độ sâu 10.000 m của Đông Thái Bình Dương, nơi hoàn toàn tối tăm,
lạnh lẽo và có áp suất rất cao người ta vẫn phát hiện thấy có khoảng 1 triệu - 10
tỉ vi khuẩn/ml (chủ yếu là vi khuẩn lưu huỳnh) [4].
1.1.1.3. Vai trò của vi sinh vật
VSV có vai trò to lớn đối với hệ sinh thái cũng như đối với đời sống con người [2].
- Vi khuẩn và vi nấm là sinh vật phân giải các chất hữu cơ thành các chất
vô cơ trong chu trình chuyển hoá vật chất của hệ sinh thái.
- Một số vi khuẩn, vi nấm cũng như một số động vật nguyên sinh là
những tác nhân gây nhiều bệnh cho cây trồng, vật nuôi cũng như con người.
- Một số vi khuẩn và vi nấm phá huỷ lương thực thực phẩm, vật liệu xây
dựng, kiến trúc, công nghiệp, mỹ thuật.
- VSV mang lại lợi ích cho con người trong nhiều lĩnh vực công nghệ chế
biến thực phẩm, dược phẩm, công nghệ sinh học và môi trường.
1.1.2. Vi sinh vật bản địa
VSV bản địa ( Indigenous Microorganism - IMO) bao gồm các loài vi sinh
có nguồn gốc bản địa, sinh sống và phát triển trong môi trường tự nhiên.
Các VSV bản địa sống trong đất, nước... tham gia tích cực vào quá trình
phân giải chất hữu cơ biến chúng thành CO 2 và những hợp chất vô cơ sử dụng
làm thức ăn cho cây trồng; một số VSV cố định nitơ thông qua việc biến khí nitơ
(N2) trong không khí thành các hợp chất chứa nitơ để cung cấp cho thực vật.
IMO có các đặc điểm sau:
Khả năng phân hủy: Khi các vật liệu phức tạp như thực vật, động vật,
phân và phân hữu cơ xâm nhập vào đất, IMO sẽ phân hủy chúng thành các hợp
chất hoặc nguyên tố đơn giản hơn có thể trải qua các tương tác ion. Ngay cả các
chất vô cơ đa dạng bị phân hủy bởi IMO cũng tăng hiệu quả của chúng và được
chuyển đổi thành dạng dễ hấp thụ bởi thực vật.


8

Sản sinh các quá trình hóa học trong đất: VSV sản xuất nhiều enzyme,
kháng sinh, axit hữu cơ và các phức hợp khác nhau. Phần lớn các phản ứng hóa
học trong đất phụ thuộc vào các enzyme là chất xúc tác.
Tái sinh hệ sinh thái: Khi đất được tái sinh nhờ sử dụng IMO, nhiều loại
vi khuẩn và nấm xuất hiện đầu tiên, tiếp theo là tuyến trùng, giun đất, dế nốt
ruồi, nốt ruồi, v.v ... Việc sử dụng IMO làm cho hệ sinh thái trở lại theo cách
này.
Ức chế bệnh bằng cách lưu thông hóa chất hoạt động tự nhiên: IMO có
khả năng chuyển đổi đất yếu thành đất khỏe bằng cách hòa tan các khoáng chất
vi lượng và tăng cường lưu thông các chất dinh dưỡng. IMO mang lại sự đa
dạng cho đất, trong đó sự cân bằng giữa các quần thể VSV đã bị phá vỡ do lạm
dụng hóa chất. IMO là những sinh vật có thể sống sót ngay trong điều kiện khắc
nghiệt. Sự đa dạng phục hồi của vi khuẩn sau đó có thể làm giảm sự xuất hiện
của bệnh một cách nhanh chóng [8].
Bảo vệ môi trường có tầm quan trọng hàng đầu trong cuộc sống ngày nay
của nhân loại. Các nhà khoa học đã nghiên cứu các công nghệ có sẵn tự nhiên để
tăng cường nông nghiệp, quản lý chất thải nông nghiệp, v.v ... Công nghệ dựa
trên VSV bản địa là một trong những công nghệ tuyệt vời được áp dụng ở khu
vực phía đông của thế giới để khai thác khoáng sản, tăng cường nông nghiệp và
quản lý chất thải.
1.2. Khả năng của vi sinh vật phân hủy một số nhóm chất
1.2.1. Sự phân hủy các chất tự nhiên
Các chất hữu cơ sơ cấp - do thực vật tổng hợp từ CO2 liên tục hàng triệu
năm nay, và các chất hữu cơ thứ cấp bắt nguồn từ đó, luôn luôn được phân huỷ
song song và gần như cân bằng với sự tạo ra chúng, nên không bị tích tụ trên trái
đất. Chỉ một phần nhỏ của sinh khối thực vật còn được giữ lại dưới dạng các
hợp chất cacbon có tính khử mạnh như dầu mỏ, khí mỏ và than đá, trong điều
kiện kị khí. Còn trong điều kiện có không khí thì mọi chất được các cơ thể sống
tổng hợp nên đều có khả năng bị phân huỷ nhờ VSV.

9

Mỗi chất hữu cơ đều bị một nhóm VSV tương ứng phân huỷ một phần
hay toàn bộ, các sản phẩm phân huỷ này lại được các loài khác phân huỷ tiếp, cứ
như thế đến tận các chất vô cơ. Như vậy vật chất luôn luôn được tuần hoàn bởi
hai loại quá trình đối lập nhau: sự tổng hợp chất hữu cơ từ chất vô cơ, và phân
huỷ chất hữu cơ thành chất vô cơ. Các quá trình phân huỷ này chủ yếu do VSV
thực hiện, ở bất kỳ đâu có sự hiện diện của chúng: trong đất, trong nước, trong cơ thể
các sinh vật khác. Riêng trong đất, sự phân huỷ chất hữu cơ rơi vào đó do nhiều
nhóm VSV và nhiều động vật nhỏ tham gia, tạo thành các mạng lưới dinh dưỡng [4].
VSV phân huỷ các chất hữu cơ tự nhiên để thu nhận vật chất (nguồn
cacbon, nguồn nitơ,…) và năng lượng, cho sinh trưởng của chúng. Trải qua quá
trình tiến hoá nhiều tỷ năm, chúng đã hoàn thiện được nhiều con đường phân
huỷ đối với nhiều loại chất khác nhau. Kết quả là ngày nay, không có một chất
tự nhiên hữu cơ nào không bị VSV phân huỷ. Và chính vì thế, các chất tự nhiên
ấy luôn tuần hoàn.
1.2.2. Vai trò của vi sinh vật cố định Nitơ đối với cây trồng
Hiện nay, sử dụng phân đạm vô cơ khá tốn kém mà không phải lúc nào
việc tăng năng suất cây trồng cũng bù lại được, nếu chế độ bón phân không hợp
lý thì cây trồng chỉ hấp thu được một phần, còn phần lớn mất đi do quá trình rửa
trôi trong đất và khử nitrat. Sử dụng VSV như một tác nhân sinh học có lợi trong
sản xuất nông nghiệp là một trong những xu hướng có tiềm năng phát triển
thành công nghệ vi sinh trên khắp thế giới.
Từ các kết quả nghiên cứu trước đây cho thấy các chế phẩm VSV có tác
dụng nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón, giảm thiểu thuốc hóa học bảo vệ thực
vật và góp phần tích cực vào việc xây dựng nền nông nghiệp bền vững. Người ta
đã ước tính được lượng phân khoáng chỉ hoàn lại 27% lượng đạm mà cây trồng
lấy đi, còn các loại phân xanh, phân chuồng chỉ bù lại khoảng 30%. Phần lớn

lượng N cung cấp cho cây trồng là kết quả hoạt động của nhiều nhóm VSV. nổi
bật hơn cả trong số những VSV cố định N cho đất là Azotobacter, Azospirillum,
vi khuẩn lam và Rhizobium. Đó là cơ sở để sản xuất các loại phân đạm sinh học
như nitragin, azotobacterin, azogin. Nhiều nước trên thế giới đã sản xuất ở quy


10

mô công nghiệp hoặc thủ công phân vi sinh azotobacterin, là dịch nuôi cấy vi
khuẩn cố định N. Azotobacter được hấp phụ vào than bùn hoặc các loại đất giàu
chất hữu cơ đã trung hòa và bổ sung thêm một ít phân lân và Kali [2].
Nghiên cứu của Murty M.G (1998) khi nhiễm Azospirillum vào đất trồng
lúa cho thấy chúng có tác dụng kích thích sinh trưởng, phát triển và tích lũy
khoáng cho lúa [14].
Hiện nay, nitragin được sản xuất dưới những dạng khác nhau như hấp phụ
vào than bùn, vào đất hoặc ở dạng dịch thể. Tuy nhiên, khó khăn hiện nay là
việc đảm bảo duy trì chất lượng của nitragin do Rhizobium là loại vi khuẩn
không tạo bào tử nên rất dễ bị chết trong quá trình bảo quản ở điều kiện nhiệt độ
bình thường.
Đối với Việt Nam, các hình thức sản xuất hiệu quả thường là tạo giống từ
các phòng thí nghiệm và chuyển trực tiếp xuống các cơ sở sản xuất để nhân
giống trong các môi trường đơn giản chứa đường và nước chiết đậu.
1.2.3. Vai trò của vi sinh vật phân giải lân khó tan
Việc sử dụng phân bón hóa học và một số loại phân hữu cơ trong nông
nghiệp ngày càng tăng đã làm tăng sản lượng cây trồng một cách rõ rệt. Tuy
nhiên, nó cũng đã gây ô nhiễm môi trường và gây suy giảm sức khoẻ đất chậm.
Các dư lượng hóa chất trong sản phẩm thực phẩm cũng gây thương tích cho con
người và gia súc. Để chống lại những vấn đề này và trong nền nông nghiệp bền
vững, công nghệ xanh hiện đang được sử dụng rất nhiều. Bên cạnh đó, việc bón
phân lân hóa học thích hợp cũng có ý nghĩa trong việc cải tạo các vùng đất chua,

nhưng bón phân lân vào đồng ruộng có hiệu quả hay không còn phụ thuộc vào
sự có mặt của các nhóm VSV có khả năng phân giải hợp chất Phospho khó tan
thành dạng dễ hòa tan. Đây là cơ sở để tạo các chế phẩm lân sinh học.
1.2.4. Vai trò của vi sinh vật phân giải cellulose
Đối với các chế phẩm VSV phân giải cellulose đã có nhiều công trình
nghiên cứu theo hướng sử dụng các chủng có hoạt lực mạnh để phân giải rác
thải làm phân bón cho cây trồng nói chung và cây lúa nói riêng.


11

Thạc sĩ Lê Hồng Phú - Đại học Bách Khoa đã chọn là chủng nấm mốc
Aspergillus niger (chủng VSV có khả năng phân giải cellulose rất mạnh), nhằm
tạo ra chế phẩm enzyme có hoạt tính phân giải mạnh pectin và cellulose để thực
hiện đề tài “Chế biến vỏ cà phê thành phân hữu cơ” [7].
Võ Thanh Liêm đã nghiên cứu qui trình biến mụn dừa thành đất sạch
bằng cách xả chát và các tạp chất trong mụn dừa, dùng phương pháp hóa học để
tách chất chát (lignin) trong dừa, đồng thời xử lý và cho ra một gốc hóa học
khác ở dạng muối dễ tiêu. Sau đó mụn dừa đã xử lý sẽ được sấy khô đem xay và
đóng gói vào bao. Ông còn nghiên cứu để cho ra loại đất sinh học cũng từ mụn
dừa, thay vì xử lý bằng hóa học, ông dùng phương pháp vi sinh để phân giải chất
chát trong mụn dừa thành dạng muối vi lượng, có tác dụng như một loại phân
bón, khi trộn vào đất sẽ giúp đất trở nên tơi xốp hơn [6].
1.2.5. Vai trò của vi sinh vật đối kháng


12

Hướng phòng trừ bệnh sinh học đã và đang được nhiều các nhà khoa học
trên thế giới nghiên cứu và cho ra các chế phẩm sinh học có nhiều triển vọng.

Đây là một trong những phương pháp phòng chống có hiệu quả khả quan.
Hiện nay, để phòng trừ các loại nấm gây bệnh hại cây trồng, giúp cây
trồng phát triển tốt hơn, làm cho tác nhân gây bệnh không kháng thuốc, an toàn
với môi trường sinh thái, phù hợp với xu hướng an toàn nông nghiệp hiện nay.
Tìm ra các chủng VSV có khả năng kháng nấm bệnh là biện pháp phổ biến của
công tác phòng trừ sinh học. Cơ chế đối kháng với VSV gây bệnh là chủng VSV
có thể tiết ra chất kháng sinh, cạnh tranh về dinh dưỡng hoặc tấn công trực tiếp
lên tơ nấm gây bệnh, hay tiết ra những chất kích thích sinh trưởng giúp cho cây
trồng tăng khả năng kháng bệnh. Bacillus là một tác nhân sinh học đầy tiềm
năng trong việc phòng trừ bệnh hại cây trồng. Chúng có khả năng đối kháng các
loại vi nấm gây bệnh với phổ tác động rộng, không gây hại cho con người và
cây trồng. Mặt khác, Bacillus còn tham gia vào quá trình chuyển hóa các chất
hữu cơ khó phân hủy thành những chất hữu cơ đơn giản cho cây trồng dễ sử
dụng, giúp cải tạo đất, khống chế và tiêu diệt một số loại VSV gây bệnh cho cây
trồng bởi các chức năng sinh học chuyên biệt của chúng [11].
Vi khuẩn Bacillus subtilis nằm trong nhóm vi khuẩn có khả năng đối
kháng với một số nấm gây bệnh cho cây. Trong các VSV đối kháng, vi khuẩn
Bacillus được chứng minh có khả năng đối kháng với nhiều loại nấm như:
Rhizoctonia, Sclerotinia, Fusarium, Pythium và Phytopthora và một số vi khuẩn
khác nhờ vào khả năng sinh ra các chất kháng sinh.
1.3. Một số loại phân hữu cơ sinh học, hữu cơ vi sinh, chế phẩm vi sinh
đang sử dụng tại Việt Nam


13

Chế phẩm xử lý phụ phế phẩm nông nghiệp Chế phẩm sinh học nấm đối
kháng Trichoderma ngoài tác dụng sản xuất phân bón hũu cơ sinh học, hay sử
dụng như một loại thuốc bảo vệ thực vật thì còn có tác dụng để xử lý ủ phân
chuồng, phân gia súc, vỏ cà phê, chất thải hũu cơ như rơm, rạ, rác thải hữu cơ

rất hiệu quả.
Chế phẩm sinh học BIMA (có chứa Trichoderma sp.) của Trung Tâm
Công nghệ Sinh học TP. Hồ Chí Minh, chế phẩm Vi-ĐK của Công ty thuốc sát
trùng Việt Nam đang được nông dân TP. Hồ Chí Minh và khu vực Đồng bằng
Sông Cửu Long, Đông Nam Bộ sử dụng rộng rãi trong việc ủ phân chuồng bón
cho cây trồng. Việc sử dụng chế phẩm sinh học này đã đẩy nhanh tốc độ ủ hoai
phân chuồng từ 2 - 3 lần so với phương pháp thông thường, giảm thiểu ô nhiễm
môi trường do mùi hôi thối của phân chuồng. Người nông dân lại tận dụng được
nguồn phân tại chỗ, vừa đáp ứng được nhucầu ứng dụng tăng khả năng kháng
bệnh cho cây trồng do tác dụng của nấm đối kháng Trichoderma có chứa trong
trong phân.
Các chế phẩm sinh học của Viện Sinh học nhiêt đới như BIO-F, chế phẩm
sinh học chứa các VSV do nhóm phân lập và tuyển chọn: xạ khuẩn
Streptomyces sp., nấm mốc Trichoderma sp. và vi khuẩn Bacillus sp.. Những
VSV trên trong chế phẩm sinh học có tác dụng phân huỷ nhanh các hợp chất
hữu cơ trong phân lợn, gà và bò (protein và cellulose), gây mất mùi hôi. Trước
đó, chế phẩm sinh học BIO-F đã được sử dụng để sản xuất thành công phân bón
hữu cơ vi sinh từ bùn đáy ao, vỏ cà phê và xử lý rác thải sinh hoạt.


14

Chế phẩm sinh học cải tạo đất Viện Công nghệ Sinh học (Viện Khoa học
và Công nghệ Việt Nam) đã nghiên cứu và sản xuất thành công chế phẩm sinh
học giữ ẩm cho đất có tên là Lipomycin-M. Thành phần chính là của
Lipomycin-M là chủng nấm men Lipomyces PT7.1 có khả năng tạo màng nhầy
trong điều kiện đất khô hạn, giúp giảm thoát nước, duy trì độ ẩm cho đất trong
điều kiện địa hình không có nước tưới thời gian dài, góp phần nâng cao tỷ lệ
sống của cây trồng, hỗ trợ tốt cho việc phủ xanh đất trống đồi trọc. Chế phẩm
sinh học này được xem là một giải pháp cải tạo đất bền vững cho môi trường

sinh thái.
Chế phẩm sinh học ứng dụng phòng trừ sâu bệnh VINEEM 1500 EC là
sản phẩm của Công ty thuốc sát trùng Miền Nam, được chiết xuất từ nhân hạt
Neem (Azadirachta indica A. Juss) có chứa hoạt chất Azadirachtin, có hiệu lực
phòng trừ nhiều lọai sâu hại trên cây trồng như lúa, rau màu, cây công nghiệp,
cây ăn trái, hoa kiểng. Bằng kỹ thuật công nghệ sinh học, các nhà khoa học Viện
khoa học nông nghiệp Việt Nam đã nghiên cứu và sản xuất ra 7 loại chế phẩm
thuộc nhóm thuốc trừ sâu sinh học như chế phẩm vi sinh BT (Bacciluss
Thuringiensis var.) có nguồn gốc vi khuẩn, phổ diệt sâu rộng và hữu hiệu đối với
các loại sâu như sâu cuốn lá, sâu tơ, sâu xanh, sâu khoang, sâu ăn tạp [4].
Hầu hết các nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm hay
sản xuất thử cho các mô hình chứ ít được thương mại hóa. Ngoài ra, các sản
phẩm hiện đang lưu hành ngoài thị trường chưa đảm bảo về mật độ và hoạt lực
của chủng vi sinh do VSV là những tế bào sống cần có điều kiện thích hợp về
chất mang, ngoại cảnh. Đồng thời, quá trình vận chuyển, bảo quản đến tay người
sử dụng không đảm bảo. Một vấn đề khác không kém phần quan trọng là người
nông dân chưa được tập huấn nên chưa hiểu thấu đáo về vai trò và cách sử dụng
phân bón hữu cơ vi sinh.
1.4. Tình hình nghiên cứu vi sinh vật bản địa
1.4.1. Tình hình nghiên cứu trong nước


15

Tính đến cùng thời điểm thực hiện, đã có một số công trình nghiên cứu về
tạo chế phẩm VSV bản địa.
Tăng Thị Chính cùng các cán bộ của Phòng vi sinh vật môi trường - Viện
Công nghệ Môi trường - Viện Khoa học công nghệ Việt Nam, năm 2010, đã ứng
dụng thành công nghiên cứu của mình tại làng tái chế nhựa Đông Mẫu, xã Yên
Đồng, huyện Yên Lạc (Vĩnh Phúc). Nghiên cứu đã kết hợp sử dụng chế phẩm

Biomix 2, thực vật thủy sinh (bèo Nhật Bản) với chế phẩm LTH100 của Công ty
Cổ phần Xanh để xử lý tình trạng ô nhiễm môi trường do nước thải đô thị và
nước thải làng nghề gây ra [1].
Năm 2011, Nguyễn Thị Quỳnh Trang với Luận án Thạc sĩ “Tuyển chọn
các chủng vi sinh vật tạo chế phẩm nhằm xử lý nước thải nuôi trồng thủy sản”
Đã tuyển chọn được 4 chủng VSV có khả năng làm sạch nước được sử dụng để
tạo chế phẩm VSV [9].
Năm 2012, Luận án Tiến sĩ Đào Thị Hồng Vân, trường Đại học Bách khoa
Hà Nội “Nghiên cứu tạo chế phẩm vi sinh vật bản địa nhằm xử lý nước thải sinh
hoạt đô thị Hà Nội” qua quá trình phân lập, tuyển chọn VSV bản địa đã tạo ra chế
phẩm BioV1 hướng tới khai thác ứng dụng xử lý nước sông trên địa bàn Hà Nội
[10].
Năm 2017, Luận án Tiến sĩ của Trần Thị Thu Lan “Nghiên cứu ứng dụng
vi sinh vật bản địa để xử lý nước thải trong giết mổ gia súc tập chung” nghiên
cứu phát triển chế phẩm VSV bản địa để áp dụng giải pháp công nghệ xử lý sinh
học thích ứng có kết hợp khai thác chất ô nhiễm hữu cơ cho đối tượng nước thải
giết mổ gia súc gia cầm [5].
Năm 2018, PGS.TS Tất Anh Thư, Trường Đại học Cần Thơ và nhóm
nghiên cứu đã đưa một ứng dụng tiến bộ công nghệ sinh học giúp đất phèn thêm
màu mỡ. Đó là kết quả của đề tài “Nghiên cứu phân lập, tuyển chọn và định
danh các dòng vi sinh vật bản địa có ích trong đất phèn” mang lại [8].
1.4.2. Tình hình nghiên cứu vềvi sinh vật bản địa trên thế giới
Hiện nay, việc khai thác tiềm năng tạo chế phẩm VSV bản địa đã và đang
được nhiều nhà nghiên cứu quan tâm.


16

Theo báo cáo của Deng và cộng sự (2003) về kết quả sản xuất chế phẩm
xử lý nước MBFA9 từ chủng Bacillus mucilaginosus cho thấy vi khuẩn này

hoàn toàn không gây độc đối với môi trường, có khả năng loại bỏ các chất hữu
cơ rắn lơ lửng (SS) ở mức độ cao [13].
Trong một nghiên cứu khác của Zheng và cộng sự (2008), chế phẩm
MBFF19 được sản xuất từ Bacillus sp. phân lập từ đất có khả năng loại bỏ chất
rắn lơ lửng ở mức độ cao do sự kết hợp giữa hoạt tính của vi khuẩn với kaolin
(cao lanh) hoặc than hoạt tính. Tuy nhiên, nghiên cứu này cũng chỉ rõ, ion Fe 3+
lại gây ức chế mạnh khả năng gây lắng tụ của chế phẩm [16].
Drouin và cộng sự (2008) đã nghiên cứu sử dụng vi khuẩn Bacillus
licheniformis có hoạt tính protease trong xử lý bùn thải và chỉ ra rằng khả năng
thủy phân protein trong bùn thải tăng lên 15%, mức độ chuyển hóa oxy mạnh
hơn, độ nhớt giảm đi đáng kể ở các thí nghiệm có sử dụng vi khuẩn này [14].
Năm 2010, ở Trung Quốc, Zhou và cộng sự đã nghiên cứu sử dụng VSV
để xử lý nước thải chứa tinh bột: đầu tiên là sử dụng hệ VSV kỵ khí, sau đó sử
dụng hệ VSV hữu hiệu (EM) hiếu khí và tuỳ nghi để xử lý tiếp, kết quả loại trừ
được tới 99% COD trong nước thải [17].


17

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng: VSV bản địa (thu bắt tại các nơi có mùn rác hữu cơ phân hủy
tại Phú Thọ).
- Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tạo chế phẩm VSV bản địa phân hủy
hợp chất hữu cơ.
- Địa điểm nghiên cứu: Các thí nghiệm được thực hiện tại Nhà lưới Trường Đại học Hùng Vương - Thành phố Việt Trì - Tỉnh Phú Thọ.
2.2. Nội dung nghiên cứu
- Thiết kế được cách bẫy VSV bản địa
- Tạo được chế phẩm phân hủy hợp chất hữu cơ từ VSV bản địa
- Đánh giá được khả năng phân hủy hợp chất hữu cơ của VSV bản địa.

2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Phương pháp luận
- Các nhân tố chỉ tiêu nghiên cứu phải chia thành các công thức khác
nhau.
- Các nhân tố không phải chỉ tiêu nghiên cứu phải đảm bảo tính đồng nhất
giữa các công thức thí nghiệm.
- Số lượng mẫu của mỗi công thức thí nghiệm phải đủ lớn (≥15).
- Phải tuân thủ nguyên tắc lặp lại (số lần lặp lại ≥ 3).
2.3.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm
- Thí nghiệm 1: Lựa chọn địa điểm đặt mẫu
+ Mẫu đối chứng (ĐC): Đặt ngoài vườn nơi không có nhiều lá cây mục.
+ Mẫu A1: Đặt mẫu thu thập VSV bản địa dưới tán tre có nhiều rác (lá tre,
lá cây mục) phân hủy.
+ Mẫu A2: Đặt mẫu thu thập VSV bản địa dưới tán cây rậm rạp, có nhiều lá mục.
- Thí nghiệm 2: Nghiên cứu tạo chế phẩm phân hủy hợp chất hữu cơ từ
VSV bản địa dạng gốc
+ Vật liệu ban đầu: cơm, khay gỗ.


18

+ Quy trình thực hiện: Vật liệu thu thập (cơm) trải thành một lớp 2 - 3 cm
trong khay (40 x 40 x 10cm). Dùng giấy niêm phong lại cho chặt. Tìm nơi có tán
tre hoặc tán cây rậm rạp có nhiều lá rụng và mục nát (thường là nơi tập trung
nhiều VSV nhất), đào một hố nông bằng khoảng 1/2 chiều cao khay gỗ, cho vật
liệu đã chuẩn bị vào, dùng lá mục, cành khô gần ngay tại đó phủ sao cho kín,
nếu sợ mưa có thể phủ lên một lớp nilon. Sau 5 - 6 ngày bề mặt trong khay gỗ sẽ
bị bao phủ bởi một lớp mốc trắng, đôi khi có lẫn một số mốc khác màu vào. Thu
lấy lớp chứa mốc trắng (không nên hoặc hạn chế dùng đến phần chứa các mốc
màu khác vì các VSV có hại có thể lẫn vào) đem trộn với rỉ đường theo tỷ lệ

khối lượng 1 : 1, cho vào đầy khoảng 2/3 một hũ chứa sạch, dùng giấy báo niêm
phong lại, để nơi râm mát trong khoảng 7 ngày. Sau thời gian này, đem chắt lọc
lấy phần IMO gốc (lỏng).
+ Thời gian thu thập: sau 10 ngày thực hiện.
- Thí nghiệm 3: Đánh giá khả năng phân hủy hợp chất hữu cơ của VSV bản địa
Tiến hành ủ IMO (gốc) thu được với một trong các hợp chất hữu cơ: như
mùn cưa, rơm rạ hoặc rác thải sinh hoạt.
TNA3: IMO + mùn cưa
TNA4: IMO + rơm rạ
TNA5: IMO + phân gà tươi
Trong quá trình ủ tiến hành đo các chỉ tiêu để đánh giá mức độ phân hủy
của hợp chất hữu cơ khi xử lý với VSV bản địa. Các chỉ tiêu đó là:
+ Nhiệt độ đống ủ
+ Cảm quan sản phẩm
- Thí nghiệm 4: Ứng dụng mùn hữn cơ được phân hủy bằng chế phẩm vi
sinh bản địa trên cây rau ăn lá
Tiến hành trồng trực tiếp rau dền đỏ (Amaranthus tricolor) trên các mùn
hữu cơ vừa xử lý bằng chế phẩm vi sinh bản địa. Bố trí thí nghiệm như sau: Lấy
các sản phẩm ủ cho vào thùng xốp (60 cm x 40 cm x 30 cm), trồng trực tiếp rau
dền đỏ trên bề mặt mùn hữu cơ mật độ 9 cây/ thùng và theo dõi kết quả.


19

+ TNB1: Đất không bổ sung chất dinh dưỡng
+ TNB2: Mùn cưa đã xử lý bằng IMO
+ TNB3: Rơm đã xử lý bằng IMO
+ TNB4: Đất có bổ sung phân gà đã xử lý bằng IMO
2.3.3. Phương pháp xử lý liệu
Các số liệu được tính toán theo phương pháp phân tích thống kê toán học.

Quá trình xử lý số liệu được thực hiện trên máy tính của chương trình Excel.


20

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Lựa chọn địa điểm đặt mẫu
Để tìm ra địa điểm đặt mẫu thích hợp cho việc thu thập VSV bản địa đạt hiệu
quả cao, trong quá trình nghiên cứu tôi tiến hành đặt mẫu ở các địa điểm sau: đặt
mẫu thu thập VSV bản địa dưới tán tre và dưới tán cây rậm rạp.
Bảng 3.1. Kết quả đặt mẫu tại các địa điểm
Thí nghiệm
ĐC
A1
A2

Kết quả
Không có mốc trắng, cơm bị khô lại

Ghi chú

hoặc có mùi chua, nhớt (cơm thiu)
Có nhiều phần mốc trắng bao phủ bề mặt Đôi khi có lẫn phần mốc
cơm trong khay

màu xám, màu cam

Có nhiều phần mốc trắng bao phủ bề mặt Đôi khi có lẫn phần mốc
cơm trong khay

màu xám, màu cam

Kết quả ở bảng 3.1 chỉ ra khi so sánh điểm đặt mẫu thu thập VSV bản địa
dưới tán tre và dưới tán cây rậm rạp với điểm đặt mẫu đối chứng: Điểm đặt mẫu
thu thập VSV bản địa dưới tán tre và dưới tán cây rậm rạp thu được khối lượng
VSV bản địa cao hơn rất nhiều so với điểm đặt mẫu đối chứng. Có thể lý giải
như sau, vì bản thân dưới tán cây rậm rạp đã có sự hiện diện của VSV bản địa,
cộng với môi trường dinh dưỡng (cơm) nên VSV sinh trưởng nhanh và dần hình
thành nên lớp mốc trắng bao phủ bề mặt cơm. Điều này cho thấy hiệu quả đặt
mẫu ở dưới tán tre và dưới tán cây rậm rạp là cao nhất.
3.2. Nghiên cứu tạo chế phẩm phân hủy hợp chất hữu cơ từ vi sinh vật bản
địa dạng gốc
Quy trình thí nghiệm được thực hiện như sau:
- Bước 1: Chuẩn bị vật liệu thu thập
Vật liệu thu thập (cơm) trải thành một lớp 2 - 3 cm trong khay gỗ
(40x40x10cm) hoặc khay nhựa.