Phân lập và tuyển chọn chủng vi khuẩn azotobacter có hoạt tính nitrogenase từ đất lúa tại ninh hóa khánh hòa

i

LỜI CẢM ƠN

Sau gần 3 tháng thực tập tại phòng Hóa phân tích và triển khai công nghệ,
thuộc viện Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang, dưới sự hướng dẫn của
TS. Trần Thị Thanh Vân và các cán bộ ở đây, tôi đã hoàn thành cuốn luận văn này.
Qua đây tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS. Trần Thị Thanh
Vân người đã định hướng nghiên cứu, quan tâm và tận tình chỉ bảo cho tôi trong
suốt quá trình thực tập, cùng các anh chị phòng hóa phân tích và triển khai công
nghệ, những người đã hết lòng giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi hoàn
thành tốt nhiệm vụ của mình.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo trường Đại học Nha Trang,
cùng toàn thể các thầy cô giáo trong Viện Công Nghệ Sinh Học và Môi Trường đã
tận tình chỉ bảo và truyền đạt những kiến thức quý báu cho tôi trong những năm học
vừa qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn các anh, chị đang công tác tại Viện nghiên cứu và
Ứng dụng Công nghệ Nha Trang và các bạn cùng thực tập đã giúp đỡ tôi trong suốt
thời gian thực tập.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình cùng toàn thể bạn bè thân
thiết, những người đã động viên, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên
cứu.

Nha Trang , tháng 7 năm 2012
Sinh viên

Trần Hải Minh


ii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................................. i
DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................... iv
DANH MỤC HÌNH.................................................................................................................. v
BẢNG KÍ HIỆU VIẾT TẮT................................................................................................... vi
MỞ ĐẦU.................................................................................................................................... 1
Chương 1: TỔNG QUAN......................................................................................................... 3
1.1. Tổng quan về Azotobacter:............................................................................3
1.1.1. Đặc điểm chung của Azotobacter: ...........................................................3
1.1.2. Phân loại Azotobacter..............................................................................5
1.1.3. Ảnh hưởng các nhân tố sinh thái đến sự sinh trưởng và phát triển của các
vi khuẩn Azotobacter ........................................................................................6
1.1.4. Quá trình cố định nitơ: ............................................................................8
1.1.5. Giới thiệu về quy trình sản xuất chế phẩm cố định đạm Azotobacterin......11
1.2. Tình hình trồng lúa và sử dụng phân bón ở Việt Nam:................................. 12
1.2.1. Tình hình trồng lúa ở Việt Nam: ..........................................................13
1.2.2. Tình hình sử dụng phân bón ở Việt Nam:..............................................15
Chương 2 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................... 20
2.1. Vật liệu ....................................................................................................... 20
2.1.1. Mẫu phân lập vi sinh .............................................................................20
2.1.2. Thiết bị chuyên dụng.............................................................................21
2.1.3. Hóa chất, môi trường và thuốc thử ........................................................21
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU................................................................ 23
2.2.1. Cách tiếp cận vấn đề nghiên cứu ...........................................................23
2.2.2. Phương pháp phân lập vi khuẩn Azotobacter từ mẫu đất .......................24
2.2.3. Phương pháp tuyển chọn chủng vi khuẩn Azotobacter có hoạt tính
nitrogenase mạnh ............................................................................................25
2.2.4. Phương pháp xác định điều kiện nuôi cấy thích hợp cho chủng vi khuẩn
tuyển chọn ......................................................................................................28

iii

2.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dịch nuôi cấy chủng vi khuẩn tuyển
chọn đến khả năng nảy mầm của hạt lúa .........................................................34
Chương 3 : KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................................... 36
3.1. Phân lập các chủng Azotobacter từ mẫu đất................................................. 36
3.2. Tuyển chọn các chủng vi sinh vật có hoạt tính nitrogenase .......................... 37
3.2.1. Thử hoạt tính catalase............................................................................37
3.2.2. Xác định khả năng di động ....................................................................39
3.2.3. Xác định khả năng cố định đạm bằng thuốc thử Nessler........................39
3.3. Xác định các điều kiện nuôi cấy thích hợp cho chủng vi khuẩn tuyển chọn...... 40
3.3.1. Xác định pH nuôi cấy thích hợp cho chủng vi khuẩn tuyển chọn...........40
3.3.2 Xác định nhiệt độ nuôi cấy cho chủng vi khuẩn tuyển chọn ..................42
3.3.3. Xác định nồng độ đường nuôi cấy thích hợp cho chủng vi khuẩn tuyển
chọn................................................................................................................43
3.3.4. Xác định nồng độ muối nuôi cấy thích hợp cho chủng vi khuẩn tuyển
chọn................................................................................................................45
3.3.5. Nghiên cứu xác định thời gian nuôi cấy thích hợp và ảnh hưởng của thời
gian đến khả năng cố định đạm của chủng vi khuẩn tuyển chọn......................46
3.4. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dịch vi khuẩn đến khả năng nảy mầm của
hạt lúa ................................................................................................................ 49
Chương 4: KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ .............................................................................. 51
4.1 Kết luận....................................................................................................... 51
4.2 Kiến nghị...................................................................................................... 51
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................. 52
PHỤ LỤC................................................................................................................................. 55


iv

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Phân loại Azotobacter............................................................................................... 5
Bảng 1.2: Một số mặt hàng xuất khẩu nông sản của Việt Nam 2000-2008 ........................ 13
Bảng 1.3: Số lượng và giá trị gạo xuất khẩu Việt Nam qua các năm................................... 14
Bảng 1.4: Lượng phân bón vô cơ sử dụng ở Việt Nam qua các năm .................................. 15
Bảng 1.5: Lượng phân bón vô cơ hàng năm cây trồng chưa sử dụng được ........................ 16
Bảng 2.1: Bảng lấy mẫu phân lập vi khuẩn ........................................................................... 20
Bảng 3.1: Đặc điểm hình thái của các chủng vi khuẩn phân lập .......................................... 36
Bảng 3.2: Hoạt tính catalase của 15 chủng phân lập ............................................................. 38
Bảng 3.4: Ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng của chủng L8.............................. 41
Bảng 3.5: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng sinh trưởng của chủng L8...................... 42
Bảng 3.6: Ảnh hưởng của nồng độ đường đến khả năng sinh trưởng của chủng L8 .... 44
Bảng 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ muối đến khả năng sinh trưởng của chủng L8....... 45
Bảng 3.8: Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng sinh trưởng và hoạt tính nitrogenase của
chủng L8................................................................................................................................... 46
Bảng 3.9: Ảnh hưởng của dịch nuôi cấy chủng L8 lên khả năng nảy mầm của hạt lúa..... 49


v

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: Hình dạng tế bào Azotobacter sp ............................................................................. 3
Hình 1.2: Sơ đồ giả thuyết về các con đường của quá trình cố định N2................................. 9
Hình 2.1: Cánh đồng nơi lấy mẫu........................................................................................... 20
Hình 2.2: Cách tiếp cận vấn đề nghiên cứu............................................................................ 23
Hình 2.3: Phương pháp phân lập vi sinh vật .......................................................................... 25
Hình 2.4: Đường chuẩn Nessler.............................................................................................. 27
Hình 2.5: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định điều kiện nuôi cấy thích hợp cho chủng L8.... 28
Hình 2.6: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định pH nuôi cấy thích hợp cho chủng L8.............. 29

Hình 2.7: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nhiệt độ nuôi cấy thích hợp cho chủng vi khuẩn
tuyển chọn................................................................................................................................. 30
Hình 2.8: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ đường nuôi cấy thích hợp cho chủng
vi khuẩn tuyển chọn................................................................................................................. 31
Hình 2.9: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định nồng độ muối nuôi cấy thích hợp cho chủng vi
khuẩn tuyển chọn ..................................................................................................................... 32
Hình 2.10: Sơ đồ bố trí thí nghiệm xác định thời gian nuôi cấy thích hợp cho chủng vi
khuẩn tuyển chọn ..................................................................................................................... 33
Hình 2.11: Sơ đồ bố trí thí nghiệm khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dịch vi khuẩn đã tuyển
chọn lên khả năng nảy mầm của hạt lúa................................................................................. 35
Hình 3.1 (a): Hình thái khuẩn lạc của chủng L8.................................................................... 37
Hình 3.1 (b): hình thái tế bào chủng L8 dưới độ phóng đại X-1000.................................... 37
Hình 3.2(a): Hoạt tính catalase (-) ......................................................................................... 38
Hình 3.2(b): Hoạt tính catalase (+) ......................................................................................... 38
Hình 3.3: Hoạt tính nitrogenase của 8 chủng phân lập.......................................................... 39
Hình 3.4. Hoạt tính nitrogenase của 8 chủng phân lập.......................................................... 40
Hình 3.5: Ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng của chủng L8 .............................. 41
Hình 3.6: Ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng sinh trưởng của chủng L8 ...................... 42
Hình 3.7: Ảnh hưởng của nồng độ đường đến khả năng sinh trưởng của chủng L8..... 44
Hình 3.8: Ảnh hưởng của nồng độ muối đến khả năng sinh trưởng của chủng L8 ....... 45
Hình 3.9: Ảnh hưởng của thời gian đến khả năng sinh trưởng và hoạt tính nitrogenase của
chủng L8................................................................................................................................... 47
Hình 3.10: Ảnh hưởng của dịch nuôi cấy chủng L8 lên khả năng nảy mầm của hạt lúa ... 49
Hình 3.11: Sự nảy mầm của hạt lúa của mẫu 0 và mẫu 2 sau 3 ngày .................................. 50


vi

BẢNG KÍ HIỆU VIẾT TẮT
DNA

Deoxyribonucleic Acid

FDA

Food and Drug Administration

Fuc

Fucose

Gal

Galactose

Man

Mannose

OD

Optical Density (Mật độ quang)

RNA

Ribonucleic Acid

FAO

Food and Agriculture Organization

ATP

Adenosine triphosphat

N

Nitơ


1

MỞ ĐẦU
Đạm là chất dinh dưỡng có vai trò hàng đầu đối với cây trồng. Hàm lượng
của chúng trong đất rất ít, dao động trong khoảng 4-30mg/100g đất, tùy vào loại
đất. Vì vậy cây trồng thường thiếu đạm, để cung cấp nguồn đạm cho cây trồng,
ngoài việc sử dụng phân đạm hóa học, một trong các phương pháp khác làm tăng
cường lượng đạm trong đất để cung cấp cho cây trồng đang được nhiều người quan
tâm là sử dụng các loại vi sinh vật cố định đạm từ không khí.
Hiện nay trên thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng vẫn sử dụng phân
bón hóa học là nguồn cung cấp đạm chủ yếu và nguồn đạm này tăng nhanh trong
những năm gần đây. Theo FAO, nhu cầu sử dụng phân bón hóa học tăng lên với tốc
độ vũ bão. Năm 1905, cả thế giới mới chỉ sử dụng 1,4 triệu tấn NPK thì đến năm
1990 lượng phân bón hóa học mà thế giới sử dụng là 138 triệu tấn, năm 2000 là 144
triệu tấn, năm 2005 là 150 triệu tấn và hiện nay nhu cầu sử dụng phân bón hóa học
của thế giới lên tới 200 triệu tấn/năm. Nhu cầu sử dụng phân bón hóa học tăng
nhanh là xu thế tất yếu để đảm bảo lương thực, thực phẩm cho sự bùng nổ dân số
trên hành tinh. Tuy nhiên, việc lạm dụng phân bón hóa học đã bộc lộ mặt trái của nó
là gây ô nhiễm môi trường, làm giảm độ phì nhiêu của đất, gia tăng lượng tồn dư
chất độc lên nông sản, thực phẩm. Thực trạng này đã xảy ra phổ biến ở phạm vi

toàn cầu và trở thành nghiêm trọng ở các nước đang phát triển.
Để có thể vừa đảm bảo an ninh lương thực, vừa phải duy trì và cải thiện độ
phì nhiêu của đất canh tác, đồng thời không ngừng nâng cao chất lượng nông sản,
tăng hiệu quả kinh tế và an toàn bền vững về môi trường, các nhà khoa học và các
nhà sản xuất chuyển sang nghiên cứu nhiều về vi khuẩn cố định đạm cộng sinh, tự
do hay nội sinh để làm phân đạm sinh học bón cho cây trồng.
Phân bón vi sinh có nhiều đặc điểm nổi trội so với phân bón hóa học, ngoài
tác dụng nâng cao năng suất và chất lượng cây trồng, tiết kiệm phân bón vô cơ,
giảm chi phí sản xuất thì phân bón vi sinh còn góp phần bảo vệ môi trường và phát
triển ngành nông nghiệp bền vững. Tuy nhiên tình hình sản xuất phân bón vi sinh ở
nước ta vẫn chưa đáp ứng đủ nhu cầu thực tiễn sản xuất của nền nông nghiệp do
quy mô sản xuất nhỏ, chất lượng sản phẩm chưa hoàn thiện và ổn định. Do đó
nghiên cứu hoàn thiện và nâng cao chất lượng của phân bón vi sinh là một việc cấp


2

thiết hiện nay. Trong đó, công tác tuyển chọn, đánh giá hoạt tính của các chủng vi
sinh vật là khâu đầu tiên và vô cùng quan trọng trong quy trình sản xuất chế phẩm
phân bón vi sinh.
Azotobacter là một vi khuẩn hiếu khí, sống tự do trong đất. Chúng có khả năng
cố định đạm cao từ N2 không khí và không phụ thuộc vào cây chủ, Azotobacter còn
có khả năng ức chế sự phát triển của vi nấm và sinh một số chất có hoạt tính sinh
hoc cao như: Thiamine, Riboflavin, Nicotine, Heteroauxin Indole acetic và
Gibberellins ... chính nhờ những đặc điểm quan trọng đó mà vi khuẩn Azotobacter
được dùng rộng rãi trong các chế phẩm phân bón vi sinh làm tăng năng suất cây
trồng.
Thêm vào đó, hiện nay Việt Nam chúng ta đang là một cường quốc về xuất khẩu
gạo, cây lúa đang là cây trồng chủ lực đóng góp vào sự phát triển của xã hội, vì vậy
vấn đề phát triển ngành trồng lúa đang là một vấn đề quan trọng đối với quốc gia.

Và trong địa bàn tỉnh Khánh Hòa thì huyện Ninh Hòa được xem như là một vựa lúa
chính của cả tỉnh, hàng năm sản lượng lúa của huyện Ninh Hòa chiếm hơn 1/3 sản
lượng lúa của cả tỉnh.
Xuất phát từ lý do trên, chúng tôi chọn đề tài: “Phân lập và tuyển chọn chủng
vi khuẩn Azotobacter có hoạt tính nitrogenase từ đất trồng lúa tại huyện Ninh
Hòa-tỉnh Khánh Hòa”.
1. Phân lập, tuyển chọn các chủng vi khuẩn Azotobacter có hoạt tính nitrogenase từ
đất trồng lúa tại huyện Ninh Hòa-tỉnh Khánh Hòa.
2. Nghiên cứu xác định nhiệt độ nuôi cấy và pH của môi trường nuôi cấy tối ưu cho
sự sinh trưởng và phát triển của chủng vi khuẩn tuyển chọn.
3. Nghiên cứu xác định nồng độ đường, nồng độ muối của môi trường nuôi cấy tối
ưu cho sự sinh trưởng và phát triển của chủng vi khuẩn tuyển chọn
4. Nghiên cứu xác định thời gian nuôi cấy tối ưu và khảo sát ảnh hưởng của thời
gian đến khả năng cố định đạm của chủng vi khuẩn tuyển chọn.
5. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ dịch nuôi cấy vi khuẩn đến sự nảy mầm của hạt lúa.
Đề tài được thực hiện tại phòng Hóa phân tích và triển khai công nghệ thuộc
Viện nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang.


3

Chương 1: TỔNG QUAN
1.1. Tổng quan về Azotobacter:
1.1.1. Đặc điểm chung của Azotobacter:
Azotobacter là chủng vi khuẩn thường được tìm thấy trong đất và có tác
dụng rất lớn trong việc làm tăng độ màu mỡ cho đất cũng như làm tăng năng
suất cây trồng. Azotobacter tự nhiên cố đònh nitơ từ không khí trong vùng rễ. Mỗi
chủng Azotobacter có các đặc tính về hóa học, sinh học riêng. Tuy nhiên một vài
chủng có khả năng cố đònh nitrogen cao hơn so với các chủng khác (Islam M.Z
và cs, 2008).

Azotobacter là vi khuẩn hình cầu, Gram (-), khơng sinh nha bào, hiếu khí,
sinh sản theo lối phân cắt giản đơn, lượng DNA trong tế bào Azotobacter thường ít
hơn các vi khuẩn khác (Sachin D., 2009).
Khi ni trong mơi trường thạch, vi khuẩn Azotobacter có khuẩn lạc nhầy,
lồi hoặc tan, lúc đầu khơng màu, sau biến thành màu nâu tối, thậm chí đến màu đen,
nhưng khơng làm nhuộm màu mơi trường khuẩn lạc. Ngồi ra một số lồi
Azotobacter có dạng nhăn nheo, khuẩn lạc có màu vàng lục, màu hồng.

Hình 1.1: Hình dạng tế bào Azotobacter sp
(a) dưới kính hiển vi điện tử (b) tiêu bản âm


4

Vi khuẩn Azotobacter khi còn non có tiêm mao, có khả năng di động nhờ
tiên mao , khi già tế bào mất khả năng di động, kích thước tế bào thu nhỏ lại.
Vi khuẩn Azotobacter có khuẩn lạc dạng S màu trắng trong, lồi nhầy. Khi
già, khuẩn lạc có màu vàng lục hoặc màu nâu thẫm, tế bào được bao bọc bởi lớp vỏ
dày và tạo thành nang xác, gặp điều kiện thuận lợi, nang xác này sẽ nứt ra và tạo
thành các tế bào mới.
Vi khuẩn Azotobacter thích ứng ở pH= 7.2-8.2, ở nhiệt độ 28-300C, độ ẩm
40-60%. Azotobacter đồng hóa tốt các loại đường đơn và kép, cứ tiêu tốn 1g đường
glucose nó có khả năng đồng hóa được 8-18 mg N (Nguyễn Lân Dũng và cs, 2002).
Nồng độ muối 0.9% có thể gây chết Azotobacter nhưng trong môi trường
nuôi cấy cần thiết phải bổ sung thêm muối. Azotobacter có khuynh hướng nhạy
cảm với pH acid, nồng độ phosphate cao và nhiệt độ cao hơn 35oC, Azotobacter
sống cộng sinh trong rễ của một vài loài thực vật có khả năng sản xuất ra
hormone kích thích sinh trưởng thực vật ( Islam M.Z và cs, 2008).
Ngồi khả năng cố định nitơ, Azotobacter còn có khả năng tiết ra một số
vitamin nhóm B như B1, B2, B3, B6…và một số chất có hoạt tính sinh học cao

như: Indole acetic, Gibberellins và các loại kháng sinh thuộc nhóm Anixomyxin.
Khi Azotobacter được ứng dụng trong gieo hạt thì khả năng nảy mầm của hạt
tăng lên một cách đáng kể, đồng thời Azotobacter cũng làm tăng khả năng
chống chòu sâu bệnh của thực vật nhờ những chất kích thích sinh trưởng mà nó
tạo ra.
Vi khuẩn Azotobacter thuộc loại vi khuẩn sống theo phương thức dị dưỡng,
chúng sử dụng nhiều loại hợp chất hữu cơ khác nhau: disacarit, dextrin, tinh bột,
acid hữu cơ, hợp chất thơm…Tuy vậy nhiều tác giả cho biết khơng ít các chủng
Azotobacter khơng có khả năng đồng hóa lactose, manitol hoặc natribenzoat.
Trên các mơi trường khơng chứa N khuẩn lạc Azotobacter có dạng nhầy, lồi,
đơi khi nhăn nheo. Chứng tỏ vi khuẩn Azotobacter có khả năng sinh trưởng trên mơi
trường khơng có N. Sở dĩ chúng tồn tại được là vì có khả năng đồng hóa muối


5

ammonium, urê. Một số chủng Azotobacter có khả năng sử dụng nitrit, nitrat. Hai
loại acid thích hợp nhất với nhu cầu dinh dưỡng của Azotobacter là acid glutamic và
acid asparaginic (Nguyễn Lân Dũng và cs, 2002).
1.1.2. Phân loại Azotobacter
Chi Azotobacter chủ yếu có 4 chi:
Bảng 1.1: Phân loại Azotobacter
Azotobacter

Azotobacter

Azotobacter

Azotobacter agilis

chroocuccum

beijerincki

vinelandi

Kích thước: 3,1 x 2,0

3,1 x 2,0 m

3,4 x 1,5 m

3,3 x 2,8 m

Có khả năng tạo

Có khả năng tạo

Có khả năng tạo

Không tạo thành

thành bào xác

thành bào xác

thành bào xác

bào xác

Khi còn non có khả

Không di động

Có khả năng di

Có khả năng di

động

động

m

năng di động
Khi già sắc tố có màu

Khi già sắc tố

Sắc tố màu vàng

Khi già sắc tố màu

nâu đến màu đỏ,

chuyển từ màu

lục đến huỳnh

lục, huỳnh quang,

không khuếch tán vào

vàng đến nâu

quang, khuếch

khuếch tán vào

môi trường

sáng, không

tán vào môi

môi trường

khuếch tán vào

trường

môi trường
Có khả năng đồng

Có khả năng đồng Có khả năng

Có khả năng đồng

hóa manit, ramnose,

hóa manit,

đồng hóa manit,

hóa manit,

tinh bột

ramnose,

ramnose,

ramnose, benzoate

benzoate natri,

benzoate natri

natri

không đồng hóa
tinh bột


6

1.1.3. Ảnh hưởng các nhân tố sinh thái đến sự sinh trưởng và phát triển của
các vi khuẩn Azotobacter
Vi khuẩn Azotobacter hiếu khí, sự phát triển và khả năng cố định N của chúng
trong đất chịu ảnh hưởng của các điều kiện sau:

1.1.3.1. Độ ẩm của đất
Azotobacter đòi hỏi độ ẩm rất cao của đất. Nhu cầu về độ ẩm của chúng cao
hơn với các vi khuẩn khác, tương đương với nhu cầu của cây trồng. Vì vậy ít gặp
chúng ở vùng khô hạn, sự khô hạn của đất chỉ có bào xác của chúng mới chịu đựng
được. Ẩm độ thích hợp 75- 80%.
1.1.3.2. Độ thoáng khí
Độ thoáng khí của đất có liên quan đến quá trình cố định N của Azotobacter.
Tuy vậy vi khuẩn thuộc loại hiếu khí nhưng có thể phát triển được trong điều kiện
vi hiếu khí. Quá trình cố định N của Azotobacter khi thế oxi hoá khử của môi
trường cao quá +200mv hoặc thấp quá (-200mv). Như vậy, không khí quá mạnh
cũng ức chế quá trình cố định N phân tử, khi nồng độ ôxi trong không khí là 4%
quá trình cố định N vượt quá ba lần so với khi ôxi là 10-20%.
1.1.3.3 Nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng đến Azotobacter không giống nhau ở các vùng địa lý khác
nhau. Ở vùng nhiệt đới Azotobacter thích hợp với nhiệt độ 35-45oC. Ở nhiệt độ 70C
Azotobacter có hoạt động cố định N thấp hơn 5 lần so với 450C. Tế bào sinh dưỡng
của Azotobacter không sống được khi xử lý 500C trong 30 phút, ở nhiệt độ 800C sẽ
chết rất nhanh. Nhiệt độ thích hợp đối với sự phát triển của Azotobacter vào khoảng
20-300C.
1.1.3.4. pH của đất:
pH của đất ảnh hưởng không giống nhau đến sự phát triển và khả năng cố định
N của Azotobacter. Azotobacter thích hợp nhất với pH= 7,2-8,2 song có thể phát
triển được ở pH = 4,5-9,0. Các chủng Azotobacter mẫn cảm một cách khác nhau
với pH của môi trường. Chẳng hạn pH thấp nhất của môi trường đối với


7

Azotobacter chroococum và A. beijerinck khoảng 5,5; đối với A. marocytoges là
khoảng 4,6.

Phần lớn Azotobacter chỉ phát triển ở pH lớn hơn 6, vì vậy ít gặp chúng ở đất
chua. Cũng có thể phân lập được một số chủng từ đất chua nhưng các chủng này
thường đã mất khả năng cố định N phân tử.
1.1.3.5. Phân đạm:
Trong đất Azotobacter có khả năng đồng hóa các chất dinh dưỡng từ môi
trường. Nguồn N đối với Azotobacter không phải chỉ là N phân tử mà còn là muối
amon, nitrat, axit Amin. Tùy thuộc vào nồng độ của các hợp chất chứa N có trong
môi trường mà quá trình cố định N sẽ bị ức chế nhiều hay ít.
1.1.3.6 Phân lân:
Phosphate rất cần cho quá trình cố định N của Azotobacter. Quá trình này chỉ
bắt đầu xảy ra khi nồng độ PO43- đạt đến 4 mg trong 100 ml môi trường. Ngược lại
khi nồng độ PO43- đạt tới 800 mg trong 100 ml quá trình cố định N sẽ bắt đầu ngừng
lại. Sự mẫn cảm mạnh mẽ của Azotobacter với phosphate cho phép người ta sử
dụng chúng như loại vi khuẩn chỉ thị để xác định nhu cầu về phosphate của đất.
1.1.3.7. Phân kali:
Sự phát triển của Azotobacter rất cần đến kali, nhưng với lượng nhỏ. Nếu đưa
vào môi trường một lượng muối kali quá dư thừa chúng sẽ làm ức chế sự phát triển
của Azotobacter, có thể tác hại này là do gốc anion của muối này gây ra.
1.1.3.8. Canxi:
Canxi ảnh hưởng lớn đến sự phát triển của Azotobacter. Khi thiếu canxi tế
bào Azotobacter sẽ tạo thành nhiều không bào ảnh hưởng xấu đến việc tổng hợp
ATP và sự tạo thành các polyphosphate.
Những điều tra ở Việt Nam cho thấy trong đất có lượng chứa CaO cao hơn
0,4% luôn có mặt một lượng lớn các tế bào Azotobacter. Hầu như không phát triển
trong mẫu đất có chứa lượng CaO dưới 0,25% (Nguyễn Lân Dũng, 1965).
Riêng đối với Azotobacter chroococum nồng độ Ca thích hợp nhất là
0,01%, nếu chúng cao hơn sẽ ảnh hưởng không tốt đối với hoạt động cố định N của


8

chúng. Có tác giả đã dùng Azotobacter chroococum như là loài vi khuẩn chỉ thị để
xác định nhu cầu về vôi của đất, nguyên tố Mg được Azotobacter đòi hỏi với số
lượng cao hơn sắt khoảng 10 lần (Nguyễn Đức Lượng, 2006).
Cùng với nguyên tố đa lượng, các nguyên tố vi lượng cũng cần thiết đối với
Azotobacter , đáng chú ý hơn là molybden (Mo), bo (Bo), mangan (Mn).
1.1.3.9. Các nhân tố sinh học
Sự phát triển và cố định N của Azotobacter trong đất còn chịu ảnh hưởng mật
thiết của khu hệ các sinh vật đất. Bên cạnh các nhóm vi sinh vật có ảnh hưởng tốt
còn có nhiều nhóm có khả năng ức chế sụ phát triển của Azotobacter.
Đã có nhiều công trình nghiên cứu đề cập đến mối quan hệ giữa Azotobacter với
cây trồng với số lượng cao hơn nhiều so với ngoài vùng rễ (Nguyễn Đức Lượng,
2006).
Một số chủng Azotobacter chroococum có khả năng sinh ra một số chất chống
nấm có tác dụng khá rộng ức chế Aspergillus, Penicillium, Fusarium, Alternaria…
(Nguyễn Lân Dũng và cs, 2002).
1.1.4. Quá trình cố định nitơ:
Quá trình cố định nitơ phân tử là quá trình đồng hóa nitơ của không khí
thành đạm amôn dưới tác dụng của một số nhóm vi sinh vật có hoạt tính
nitrogenase (Nguyễn Đức Lượng, 2006).
Nitơ là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng không thể thiếu được, không chỉ
đối với cây trồng mà ngay cả đối với vi sinh vật. Nguồn dự trữ nitơ trong tự nhiên
rất lớn, chỉ tính riêng trong không khí, nitơ chiếm khoảng 78,16% thể tích không
khí. Người ta ước tính rằng, trong bầu không khí bao trùm lên 1ha đất đai chứa
khoảng 8 triệu tấn nitơ, lượng nitơ này có thể cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng
hàng chục triệu năm nếu như cây trồng có thể đồng hóa được chúng.
Trong cơ thể các loài sinh vật trên trái đất chứa khoảng 10-25.109 tấn nitơ.
Nhưng tất cả nguồn nitơ tự nhiên trên cây trồng đều không tự hấp thụ được, mà phải
nhờ vi sinh vật. Thông qua hoạt động sống của các loài vi sinh vật, nitơ ở các dạng
khác nhau được chuyển hóa thành dạng dễ tiêu cho cây trồng sử dụng.

9

Hàng năm cây trồng lấy đi từ đất hàng trăm triệu tấn nitơ. Bằng cách bón
phân, con người trả lại cho đất khoảng trên 40%, lượng thiếu hụt còn lại cơ bản
được bổ sung bằng nitơ do hoạt động sống của vi sinh vật. Vì vậy việc nghiên cứu
sử dụng nguồn đạm sinh học này được xem là một giải pháp quan trọng trong nông
nghiệp (Nguyễn Lân Dũng và cs, 2002).
1.1.4.1. Cơ chế của quá trình cố định nitơ phân tử:
Suốt thời gian dài, cơ chế của quá trình cố định nitơ phân tử là một bí ẩn đầy
hấp dẫn của tự nhiên. Con người phải sử dụng những điều kiện kĩ thuật rất cao, rất
tốn kém (400-5000C, 200-300 atm và những chất xúc tác rất đắt tiền) để phá vỡ mối
liên kết 3 của phân tử nitơ để có phân đạm hóa học.
Trong khi đó, vi sinh vật với sự trợ giúp của hoạt tính nitrogenase lại phá vỡ
mối liên kết 3 của phân tử nitơ một cách dễ dàng ngay trong điều kiện rất bình
thường về nhiệt độ và áp suất.
Năm 1961-1962, người ta đã tách từ Clostridium pasteurrianum hai tiểu phần
hoạt hóa H và N . Sau này người ta tìm thấy ở Azotobacter cũng có các tiểu phần
2

2

đó. Trong quá trình hoạt hóa này có sự tham gia của 2 nguyên tố khoáng Mo và Fe.
N
Khử

+

+2H

N

+1/2O2

HN = HN
+2H2O

N2 O
+H2O

2NH2OH

(HNO)2

+

+2H
H2N-NH2
+2H+

Oxy hóa

+2H+
NH3

Oxi

+4H+

+8H+
Axit Amin

Hình 1.2: Sơ đồ giả thuyết về các con đường của quá trình cố định N2


10

Nguồn hydro để khử N2 có thể là hydro phân tử (H2). Trong trường hợp này
thì dưới tác dụng của enzyme hydrogenase, điện tử được chuyền theo hệ thống:
H2

2e-

Cụ thể

Flavin 2e

Mo 2e

FAD + H2

Hệ nhận điện tử (N2)
FADH2
FAD+ + 2Mo5+ + 2H+

FADH2 + 2Mo

Nguồn cho điện tử và hydro là acid pyruvic. Đáng chú ý là trong quá trình
chuyền điện tử có sự tham gia tích cực của feredocine (Fd). Fd là cầu nối giữa 2 hệ

enzyme hydrogenase và nitrogenase để cố định N2.
CH3-CO-COOH + H3PO4 + Fd (dạng oxy hóa)
CH3-CO-O-PO3H2 + FdH2 (dạng khử) + CO2
Acetylphosphate
Acetylkinase

Acetylphosphate + ADP

ATP + CH3COOH
Acetylkinase

Acetylphosphate

Acid pyruvic

ATP + AH2
2H+

Fd

N2

N2

Hydrogenase

H2

NH3

Sự cố định N2 của vi khuẩn nốt sần có thể xảy ra theo sơ đồ phức tạp hơn.
Trong các nốt sần có một chất có bản chất rất giống với hemoglobin trong
máu gọi là leghemoglobin. Nó dễ dàng liên kết với O2 để biến thành
oxyhemoglobin. Leghemoglobin chỉ được tạo nên khi vi khuẩn sống cộng
sinh với cây họ đậu, còn khi nuôi cấy tinh khiết các Rhizobium sẽ không tạo
leghemoglobin và không cố định được N2.
Những nghiên cứu gần đây về quá trình cố định N2 cho thấy quá trình
cố định này đòi hỏi:


11

- Có sự tham gia của enzyme nitrogenase. Có thể coi đây là nhân tố chìa khóa
cho quá trình này.
- Có lực khử mạnh với thế năng khử cao (NAD, NADP,...)
- Có năng lượng (ATP) đủ và có sự tham gia của nguyên tố vi lượng.
Nhóm hoạt động của enzyme nitrogenase có chứa Mo và Fe. Vì vậy sử dụng
Mo và Fe cho cây họ đậu thường có hiệu quả rất cao.
- Tiến hành trong điều kiện yếm khí.
Các chất khử là NADH2 và Fd cùng với năng lượng do hô hấp, quang
hợp của cây chủ cung cấp. Sự cố định N2 cần rất nhiều năng lượng, cần 16 ATP để
khử 1 N2.
NH3 tạo thành trong quá trình cố định N2 được sử dụng dễ dàng vào quá trình
amine hóa các cetoacid để tổng hợp một cách nhanh chóng các acid amine, từ đó
tham gia vào tổng hợp protein và nhiều quá trình trao đổi chất khác (Nguyễn Đức
Lượng, 2006).
1.1.4.2. Vai trò của quá trình cố định nitơ phân tử:
Nhờ quá trình cố định nitơ phân tử đã làm giàu cho đất từ 30- 120 Kg N/ha,
tùy từng loại đất và điều kiện đồng hóa, đẩy ra từ keo đất được 60-80 Kg P2O5/ha,
và 50-60 Kg K2O/ha/năm.

Sử dụng cơ chế của quá trình cố định nitơ phân tử để áp dụng trong công
nghệ sản xuất ra phân đạm sinh học bón cho cây trồng và các chế phẩm vi sinh bón
vào đất (Nguyễn Đức Lượng, 2006).
1.1.5. Giới thiệu về quy trình sản xuất chế phẩm cố định đạm Azotobacterin:
Azotobacterin là chế phẩm phân bón được làm từ vi khuẩn Azotobacter sống
tự do trong đất và các vùng rễ của cây ngũ cốc (lúa, ngô, lúa mạch…), cây mía, cây
hướng dương. Một số chủng có hoạt tính cố định đạm cao thường được sử dụng sản
xuất phân Azotobacterin thuộc giống Azospirollium và loài Azotobacter chrooccum.
Môi trường nuôi cấy thích hợp cho vi khuẩn để sản xuất chế phẩm Azotobacterin
như sau (g/l): (1) đường: 20g; (2) K2HPO4: 0,5g; (3) MgSO4.7H20: 0,3g; (4)
CaCO3: 3,5g; (5) FeSO4: 0,005g; Muối: vết; nước cho đủ 1 lít, pH= 7,2.


12

*Tóm tắt quy trình sản xuất như sau:
Giống được cấy trong môi trường có thành phần như trên và nuôi trên máy
lắc ở nhiệt độ nuôi cấy thích hợp là 25-300C cho đến khi đạt sinh khối phát triển ổn
định (48h). Sau đó ly tâm loại bỏ dịch nuôi, thu sinh khối.
Sinh khối thu được đem trộn với đất hoặc than bùn đã xử lý bằng cách sau:
Chọn đất nhiều bùn hoặc đất phù sa, nếu sử dụng than bùn thì trước hết phải xử lý
sơ bộ bằng HCl loãng rồi trung hòa bằng NaOH, nghiền và sàng để loại bỏ chất thô
và tạp chất lớn. Sau đó than bùn hoặc đất được bổ sung 1-2% vôi bột hoặc CaCO3
và 1% superphotphat, trộn đều và chia vào các chai hoặc bình nửa lít đậy bằng nút
bông. Đất và than bùn trong bình phải đạt độ ẩm 40-60% sau khi hấp thanh trùng.
Sinh khối vi sinh vật được chế dịch huyền phù rồi dùng pipet vô trùng hút
chuyển vào bình. Mỗi bình cho nhỏ vài giọt giống, lắc đều và nuôi trong tủ ấm.
Để thu nhận sinh khối, có thể thực hiện bằng cách nuôi cấy vi sinh vật trên
môi trường( như đã giới thiệu ở trên) có bổ sung 2% thạch trong hộp petri, nuôi 3,5
ngày trong tủ ấm. Sau đó dùng nước vô trùng thu sinh khối làm dịch huyền phù

giống. Bước tiếp theo thực hiện như đã nêu ở trên.
Sau khi nuôi, chế phẩm nhận được phải đạt trên 50 triệu tế bào/1g. Thời gian
sử dụng trong khoảng từ 2-3 tháng. Sử dụng chế phẩm cho vào đất canh tác hoặc sử
lý hạt giống bằng cách ngâm với dung dịch nước hòa với chế phẩm. Liều lượng bón
cho đất là 3-6 kg cho 1ha đất gieo trồng. Chế phẩm Azotobacterin thích hợp cho các
loại cây ngũ cốc có hạt, có thể tăng sản lượng lên 18-19%, chế phẩm cũng có hiệu
quả với một số loại hoa quả(Lê Gia Huy và cs, 2004).
1.2. Tình hình trồng lúa và sử dụng phân bón ở Việt Nam:
Việt Nam là một nước nông nghiệp, từ một nền kinh tế lạc hậu, cho đến nay
lao động nông thôn chiếm khoảng 75%, nguồn thu nhập chủ yếu từ hoạt động sản
xuất nông nghiệp. Đảng và Nhà nước luôn chú trọng hoạt động sản xuất lương thực,
đặc biệt là hoạt động sản xuất lúa gạo, luôn coi đây là nhiệm vụ hành đầu của quốc
gia.


13

Trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước ngày nay, diện tích sản
xuất lúa phải nhường chỗ cho các công trình xây dựng, cho phát triển công nghiệp,
cho quá trình đô thị hóa, thì vấn đề phát triển ngành trồng lúa đang trở thành vấn đề
cấp thiết đối với toàn xã hội.
1.2.1. Tình hình trồng lúa ở Việt Nam:
1.2.1.1. Vị trí, tầm quan trọng của cây lúa:
Lúa gạo là cây lương thực quan trọng của thế giới và Việt Nam. Lúa gạo là
cây lương thực đứng vị trí hàng đầu, do có nhiều giá trị dinh dưỡng và công dụng
quan trọng thông qua việc chế biến thành cơm, bánh…cung cấp năng lượng cho
hoạt động của con người.
Cây lúa từ ngàn đời nay đã gắn bó với con người, làng quê Việt Nam. Cây
lúa không chỉ mang lại sự no đủ mà còn trở thành một nét đẹp trong đời sống, văn
hóa và tinh thần của con người Việt Nam.

Cây lúa là cây trồng thuộc nhóm ngũ cốc, lúa cũng là cây lương thực chính
của người dân Việt Nam nói riêng và hơn một nửa dân số thế giới nói chung. Cây
lúa không chỉ giữ vai trò to lớn trong đời sống kinh tế, xã hội, mà còn có giá trị lịch
sử, bởi lịch sử phát triển của cây lúa gắn liền với lịch sử phát triển của cả dân tộc
Việt Nam, in dấu trong từng thời kì thăng trầm của đất nước. Nếu trước đây, cây lúa
hạt gạo chỉ đem lại sự no đủ cho con người, thì giờ đây cây lúa có thể làm giàu cho
người nông dân và cho cả đất nước.
Bảng 1.2: Một số mặt hàng xuất khẩu nông sản của Việt Nam 2000-2008
(Đơn vị: nghìn tấn)
Loại nông sản

2000

2004

2005

2006

2007

2008

Gạo

3.476,7

4.063,1

5.254,8

4.642,2

4.580,0

4.744,9

Cà phê

733,9

976,2

912,7

980,9

1.232,1

1.060,9

Hạt điều

34,2

104,6

109,0

127,7

154,7

160,8

Hồ tiêu

36,4

110,5

109,9

144,8

83,0

93,3

Chè

55,7

104,3

91,7

105,4

115,7

104,7

(Nguồn niên giám thống kê 2008, Tổng cục thống kê)


14

1.2.1.2. Tình hình sản xuất lúa gạo ở Việt Nam
Từ năm 1997 đến nay, hàng năm nước ta xuất khẩu trung bình trên dưới 4
triệu tấn gạo, hiện nay Việt Nam đang đứng thứ 6 về diện tích gieo trồng và đứng
thứ 5 về sản lượng lúa. Hạt gạo Việt Nam chẳng những đảm bảo yêu cầu về an ninh
lương thực mà còn góp phần quan trọng trọng thị trường lúa gạo thế giới.
Trong những năm qua gạo xuất khẩu của Việt Nam tăng trưởng cả về số
lượng và chất lượng cũng như mở rộng thị trường. Giá cả của gạo Việt Nam cũng
dần dần được nâng lên và trở thành một thương hiệu có uy tín trên thị trường thế
giới. Tổng sản lượng và giá trị xuất khẩu gạo của Việt Nam tăng rõ rệt kể thì khi
nước ta tham gia vào thị trường xuất khẩu gạo thế giới năm 1989.
Bảng 1.3: Số lượng và giá trị gạo xuất khẩu Việt Nam qua các năm
Năm

Tổng lượng gạo xuất khẩu ( triệu tấn)

Tổng giá trị ( triệu USD)

1989

1,37

310,29

1990

1,78

274,52

1991

1,17

230,50

1992

1,54

405,53

1993

1,65

335,06

1994

1,96

420,86

1995

2,03

538,84

1996

3,05

868,42

1997

3,68

891,34

1998

3,79

1.005,48

1999

4,56

1.008,96

2000

3,39

615,82

2001

3.53

544,11

2002

3,25

608,12

2003

3,92

693,53

2004

4,06

859,18

2005

5,2

1.279,27
(Nguồn: Hiệp hội lương thực Việt Nam,2011)


15

1.2.2. Tình hình sử dụng phân bón ở Việt Nam:
Trong nền nông nghiệp hiện nay, chúng ta cần phải sản xuất một lượng lớn
lương thực để phục vụ cho nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Trong khi đó diện tích
đất nông nghiệp tính theo đầu người ngày càng giảm do dân số gia tăng và quá
trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Do đó, người ta cần phải thâm canh
mạnh hơn, dẫn tới việc xáo trộn dòng năng lượng và chu trình vật chất trong hệ sinh
thái nông nghiệp. Một trong các biện pháp thâm canh được sử dụng nhiều nhất là
tăng cường sử dụng các loại phân bón nhất là phân bón hóa học để thúc đẩy sự sinh
trưởng và phát triển của thực vật. Chính việc lạm dụng phân bón hóa học để tăng
năng suất cây trồng đã dẫn đến một vấn đề hết sức nghiêm trọng đó là gây suy thoái
đất và ô nhiễm môi trường. Do đó, hiện nay công tác nghiên cứu, tìm tòi để sản xuất
ra các loại phân bón vi sinh thân thiện với môi trường để ứng dụng và trong nông
nghiệp đang là một hướng mới thu hút nhiều sự quan tâm.
1.2.2.1. Tình hình sử dụng phân bón hóa học và tác hại của phân bón hóa học
đối với môi trường
a) Tình hình sử dụng phân bón hóa học ở Việt Nam:
Tính từ năm 1985 đến nay, diện tích gieo trồng ở nước ta chỉ tăng 57,7%
nhưng lượng phân bón sử dụng tăng tới 517% ( bảng 1.4) . Theo tính toán lượng
phân vô cơ sử dụng tăng mạnh trong 20 năm qua, tổng các yếu tố dinh dưỡng đa

lượng (N + P2O5 + K2O ) năm 2007 đạt trên 2,4 triệu tấn, tăng hơn 5 lần so với
lượng sử dụng của năm 1985.
Bảng 1.4: Lượng phân bón vô cơ sử dụng ở Việt Nam qua các năm
(Đơn vị tính: nghìn tấn)
Năm

N

P2O5

K2 O

NPK

N+P2O5+K2O

1985

342,3

91.0

35,9

54,8

469,2

1990

425,4

105,7

29,2

62,3

560,3

1995

831,7

322,0

88,0

116,6

1123,7

2000

1332,0

501,0

450,0

180,0

2283,0

2005

1155,1

554,1

354,4

115,9

2063,6

2007

1357,5

551,2

516,5

179,7

2425,2


16

Xét về tỷ lệ sử dụng phân bón cho các nhóm cây trồng khác nhau cho thấy tỷ
lệ phân bón sử dụng cho lúa chiếm cao nhất đạt trên 65%, các cây công nghiệp lâu
năm chiếm gần 15%, ngô khoảng 9% còn lại là các cây trồng khác.
Theo số liệu tính toán của các chuyên gia trong lĩnh vực nông hóa học ở Việt
Nam, hiện nay hiệu suất sử dụng phân đạm mới chỉ đạt từ 30-45%, lân từ 40-45%,
kali từ 40-50%, tùy theo chân đất giống cây trồng, thời vụ, phương pháp bón, loại
phân bón…Như vậy còn một lượng phân bón rất lớn được bón vào đất nhưng cây
trồng chưa sử dụng được.
Bảng 1.5: Lượng phân bón vô cơ hàng năm cây trồng chưa sử dụng được
(đơn vị tính: nghìn tấn)
Năm

N

P 2 O5

K2 O

N+P2O5+K2O

1985

205,4

54,6

21,5

281,5

1990

255,2

63,4

17,5

336,2

1995

499,0

193,2

52,8

734,2

2000

799,2

300,6

270,0

1369,2

2005

693,1

332,5

212,6

1238,2

2007

814,5

330,7

309,9

1455,1

Xét về mặt kinh tế thì 2/3 lượng phân bón hàng năm cây trồng chưa sử dụng
được đồng nghĩa với việc 2/3 lượng tiền người nông dân bỏ ra là loãng phí, với tổng
thất thoát lên tới khoảng 30 nghìn tỷ đồng tính theo giá phân bón hiện nay.
Xét về mặt môi trường, trừ một phần chất dinh dưỡng có trong phân bón
được giữ lại trong các keo đất là nguồn dinh dưỡng dự trữ cho vụ sau, hàng năm
một lượng lớn phân bón bị rửa trôi hoặc bay hơi làm xấu đi môi trường sản xuất
nông nghiệp và môi trường sống, đó cũng là tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước,
không khí.
b) Ảnh hưởng của phân bón hóa học đối với môi trường

Phân bón gây nên tác động ô nhiễm môi trường thường biểu hiện ở các khía
canh sau:


17

 Bón dư thừa các yếu tố dinh dưỡng hoặc bón phân không đúng cách:
Trước hết tác động của phân bón đối với việc gây ô nhiễm môi trường phải kể
đến là do bón phân chưa đúng lượng và đúng cách.
Cách bón phân hiện nay chủ yếu là bón vãi trên mặt đất, phân bón ít được vùi
vào trong đất. Xét về mặt hoá học đất, các keo đất là những keo âm (-) còn các yếu
tố dinh dưỡng hầu hết là mang điện tích dương (+). Khi bón phân vào đất, được vùi
lấp cẩn thận thì các keo đất sẽ giữ lại các chất dinh dưỡng và nhả ra một cách từ từ
tuỳ theo yêu cầu của cây trồng theo từng thời kỳ sinh trưởng của cây. Như vậy, bón
phân có vùi lấp không chỉ có tác dụng hạn chế sự mất dinh dưỡng, tăng hiệu suất sử
dụng phân bón mà còn làm giảm bớt ô nhiễm môi trường.
 Phân bón có chứa một số chất độc hại:
Ngay trong bản thân một số loại phân bón đã có chứa một số chất gây độc hại
cho cây trồng và cho con người như các kim loại nặng hoặc các vi sinh vật gây hại,
các chất kích thích sinh trưởng khi vượt quá mức quy định. Theo quy định hiện
hành, các loại kim loại nặng có trong phân bón gồm Asen (As), Chì (Pb), Thuỷ
ngân (Hg) và Cadimi (Cd)…Khi con người hoặc động vật sử dụng thực vật bị
nhiễm kim loại nặng làm thức ăn thì có thể gây ngộ độc hoặc mắc một số bệnh nguy
hiểm.


Phân bón hóa học ảnh hưởng xấu đến tính chất vật lý, hóa học của đất:

Sử dụng nhiều phân bón vô cơ có thể làm xấu đi tính chất vật lý của đất:
+ Làm mất cấu trúc đất, dẫn đến đất bị chai cứng.

+Làm giảm khả năng giữ nước của đất.
+Làm giảm tỷ lệ không khí trong đất.
Sử dụng phân bón hóa học có thể ảnh hưởng xấu đến tính chất hóa học của
đất: làm cho pH của đất thay đổi, có thể làm cho đất bị phèn hóa, mặn hóa, đất sẽ
trở nên bạc màu và cây trồng sẽ khó thích nghi và phát triển được.
 Phân bón hóa học ảnh hưởng xấu đến tính chất sinh học của đất:
Sử dụng phân bón hóa học làm tăng hàm lượng kim loại nặng, giảm độ thoáng
khí, thay đổi pH của đất, điều này gây hại cho sự sinh trưởng và phát triển của hệ vi


18

sinh vật trong đất làm mất cân bằng của hệ sinh thái đất ảnh hưởng đến năng suất
của cây trồng.
1.2.2.3. Vai trò của phân bón vi sinh vật trong phát triển nông nghiệp:
Phân bón vi sinh là sản phẩm chứa các vi sinh vật sống, đã được tuyển chọn,
có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua các hoạt động sống của
chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể sử dụng được
(N,P,K,S,Fe…) hay các hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao năng suất, chất
lượng nông sản. Phân bón vi sinh vật đảm bảo không gây ảnh hưởng xấu đến
người, động vật, thực vật và môi trường sinh thái và chất lượng nông sản (Nguyễn
Đức Lượng, 2006).
Hiệu quả của phân vi sinh vật trong việc làm tăng khả năng sinh trưởng và
phát triển của cây trồng, tiết kiệm phân bón hóa học cũng như tăng năng suất chất
lượng nông sản, đã được khẳng định trong nhiều công trình nghiên cứu của nhiều
nước trên thế giới. Các sản phẩm vi sinh như phân bón vi sinh cố định nitơ, phân
giải phosphate khó tan, chế phẩm vi sinh vật kích thích sinh trưởng thực vật, chế
phẩm vi sinh phòng trừ bệnh cây trồng đã được nghiên cứu từ nhiều năm nay có ý
nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và xây dựng nền nông nghiệp bền
vững. Vi sinh vật tác động đến cây trồng gián tiếp hoặc trực tiếp. Sự tác động trực

tiếp của vi sinh vật đối với cây trồng thể hiện qua sự tổng hợp, khoáng hóa hoặc
chuyển hóa các chất dinh dưỡng xảy ra trong quá trình chuyển hóa vật chất của vi
sinh vật như quá trình cố định nitơ, phân giải lân, sinh tổng hợp auxin,
giberellin…Những vi khuẩn này có khả năng giúp cây trồng tăng khả năng huy động
và dễ dàng sử dụng các nguồn dinh dưỡng từ môi trường. Tác động gián tiếp của vi
sinh vật đến sự sinh trưởng của cây trồng xảy ra khi các chủng vi sinh vật có khả
năng làm giảm bớt hoặc ngăn chặn các ảnh hưởng có hại từ môi trường hoặc từ các vi
sinh vật bất lợi đối với thực vật, trong đó vi sinh vật có thể cạnh tranh chất dinh
dưỡng với sinh vật bất lợi hoặc sinh tổng hợp các chất có tác dụng trung hòa, phân
hủy, chuyển hóa các tác nhân có hại hoặc tiêu diệt, ức chế các vi sinh vật bất lợi.


19

Với những lợi ích thiết thực mà phân bón vi sinh mang lại, hiện nay nhiều
quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam đã khuyến khích người dân sử dụng
phân bón vi sinh vật.
Mặt khác, việc sử dụng phân bón hóa học quá nhiều dẫn đến ô nhiễm môi
trường đất, nước, và ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Từ đó có thể đưa ra kết
luận rằng: Sử dụng phân bón vi sinh làm tăng năng suất cây trồng, cũng như chất
lượng sản phẩm, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Đồng thời phân bón vi sinh cũng
góp phần quan trọng trong việc cải tạo đất, đáp ứng cho một nền nông nghiệp hữu
cơ bền vững, xanh sạch và an toàn.