Đặt vấn đề Nông nghiệp là ngành sản xuất vật chất cơ bản, giữ vai trò to lớn trong việc phát triển kinh tế ở hầu hết các nước, nhất là các nước đang phát triển như Việt Nam. Theo kết luận số 53-KL/TW về Đề án "An ninh lương thực quốc gia đến năm 2020”, trong 10 năm gần đây (2009-2019), tốc độ tăng trưởng GDP toàn ngành nông nghiệp đạt 2,61%/năm, tốc độ tăng giá trị sản xuất đạt 3,64%, đóng góp đáng kể trong tăng trưởng GDP cả nước. Sản lượng lúa gạo tăng từ 39,2 triệu tấn năm 2009 lên 43,45 triệu tấn năm 2019, tăng 12,2%, sản lượng rau các loại tăng 80,5%, trái cây tăng 50%. Ngành nông nghiệp Việt Nam không chỉ đảm bảo sứ mệnh an ninh lương thực, thực phẩm cho quốc gia mà còn xuất khẩu nhiều mặt hàng cho giá trị cao.
Trong hoạt động sản xuất nông nghiệp, phân bón là một trong những vật tư quan trọng và được sử dụng với một lượng khá lớn hàng năm. Phân bón đã góp phần đáng kể làm tăng năng suất cây trồng, chất lượng nông sản, đặc biệt là đối với cây lúa ở Việt Nam. Theo đánh giá của Viện Dinh dưỡng Cây trồng Quốc tế (IPNI), phân bón đóng góp khoảng 30-35% tổng sản lượng cây trồng. Tuy nhiên việc sử dụng quá nhiều phân bón hóa học hay các chất bảo vệ thực vật đã để lại những hệ lụy như đất đai bị bào mòn vô cơ hóa, độ phì nhiêu suy giảm, tính đa dạng của đất trồng bị suy kiệt.
Để khắc phục những tình trạng trên, ngày nay phân bón vi sinh (PBVS) đã và đang được phát triển để phục vụ cho nhu cầu sản xuất nông nghiệp cũng như là để đảm bảo môi trường không bị ô nhiễm và nâng cao chất lượng của các loại cây trồng. Phân bón vi sinh vật là sản phẩm chứa các vi sinh vật (VSV) sống đã được tuyển chọn với mức 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. (TCVN6169-1996) 1 Có nhiều nhóm vi sinh vật có ích được lựa chọn để sử dụng trong việc sản xuất phân bón vi sinh như Azospirillum, Rhizobium/ Bradyrhizobium, Bacillus, Azotobacter, Trichoderma, Agrobacterium, Aspergillus, Pseudomonas. Sản phẩm phân bón vi sinh vật cố định nitơ tự do từ vi khuẩn Azotobacter và Clostridium đã được sản xuất tại Mỹ, Úc và sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới cũng như Việt Nam với tên E.2001; Vermicompost với sản phẩm chứa nấm rễ (Glomus mosseae và Piriformospora indica) cho cây cỏ ngọt (Stevia rebaudiana Bertoni) tại Iran (Raziye Zare Hoseini & cs., 2015),…Ngoài các chế phẩm vi sinh sử dụng các loài VSV nêu trên, ngày nay ở một số nước trên thế giới như Ấn Độ, Trung Quốc, Thái Lan,… cũng đã sử dụng một số loài thuộc nhóm vi khuẩn tía quang hợp (VKTQH) cho mục đích này như chủng Rhodopseudomonas KL 9 trên cà chua (Lee & cs., 2008); nấm Rhodobacter capsulatus kết hợp với phân đạm hóa học trên lúa (Eldin & Elbanna, 2011), chủng R.
capsulatus trên cây đậu tương (Kobayashi, 1982). Ở Việt Nam, phân bón vi sinh cũng đang được nghiên cứu và phát triển, Hiện tại trên thị trường đã có một số loại phân bón vi sinh cho cây trồng như phân Nitragin chứa vi khuẩn Rhizobium, chế phẩm BIMA chứa các chủng nấm Trichoderma, chế phẩm EMINA gồm nhiều vi sinh vật có lợi như Lactobacillus spp, Bacillus subtilis. Tuy nhiên chưa có nghiên cứu nào sử dụng nhóm VKTQH để sản xuất phân bón vi sinh để phục vụ trồng trọt, sản xuất nông nghiệp. Do vậy trong khóa luận này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Phân lập, sàng lọc chủng vi khuẩn tía quang hợp có tiềm năng sử dụng làm phân bón vi sinh trong sản xuất nông nghiệp”.
Mục đích Phân lập, tuyển chọn một số chủng vi khuẩn tía quang hợp (VKTQH) trong đất, trong rễ cây một số khu vực trồng lúa, trồng màu của Việt Nam có tiềm năng sử dụng làm phân bón vi sinh (cố định đạm, phân giải lân, phân giải kẽm và có khả năng sinh tổng hợp IAA). Yêu cầu của đề tài - Phân lập chủng VKTQH từ các mẫu đất trồng lúa, đất trồng màu ở 1 số tỉnh thuộc miền Bắc của Việt Nam. - Tuyển chọn chủng có tiềm năng sử dụng làm phân bón vi sinh (khả năng cố định nitơ phân tử, phân giải phosphate khó tan, phân giải kẽm, sinh tổng hợp IAA) 1. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu của Khóa luận cung cấp nguồn dữ liệu về VKTQH được phân lập ở các khu vực trồng lúa, trồng màu của Việt Nam và ứng dụng chúng trong sản xuất phân bón vi sinh, góp phần xây dựng nền nông nghiệp sạch và bền vững.
3 PHẦN II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Nhu cầu về phân bón vi sinh 2. Trên thế giới Dân số thế giới ngày càng tăng, để đảm bảo cho nhu cầu về lương thực thì việc sử dụng phân bón trong sản xuất nông nghiệp là cần thiết. Tuy nhiên phân bón hoá học lại gây hại trực tiếp và gián tiếp cho môi trường và sức khỏe con người.
Vì vậy các quốc gia trên thế giới đang dần có xu hướng chuyển sang sử dụng phân bón vi sinh. Trên thị trường phân bón sinh học toàn cầu nói chung, khu vực Bắc Mỹ chiếm tỷ trọng lớn nhất với 32,7%, sau đó lần lượt là châu Âu (23,3%), châu Á – Thái Bình Dương (17%) và các nước Mỹ La tinh (16%) (Market watch, 2014; A. Theo thống kê của Trung tâm nghiên cứu Công nghiệp công nghệ sinh học, thuộc Viện Nghiên cứu kinh tế Đài Loan, năm 2014, quy mô thị trường phân bón sinh học toàn cầu mới đạt 0,6 tỷ USD. Tuy nhiên đến năm 2020, con số này ước tính sẽ đạt 1.3 tỷ USD, mặc dù vẫn chỉ chiếm tỷ trọng rất khiêm tốn so với quy mô thị trường phân bón nói chung nhưng có tương lai hứa hẹn với mức tăng trưởng đạt 16.
Tốc độ tiêu thụ PBVS tăng trưởng đặc biệt cao ở các nền kinh tế mới nổi như Trung Quốc, Ấn Độ. Tỷ lệ sản xuất phân bón vi sinh cũng tăng do các chính sách ưu đãi của chính phủ ở các nước. Các công ty hàng đầu trong lĩnh vực này có thể kể đến như: CBF China Biofertilizers AG (Đức), Mapleton Agribiotec PTY Ltd. (Úc), Nutramax Laboratories Inc.
(Mỹ), Novozyme (Đan Mạch), Growing Power Hairy Hill L. (Canada) and Rizobacter Argentina S.vn/nghien-cuu-khoa-hoc/seo/phan-bon-vi-sinh-vat- giai-phap-phat-trien-nong-nghiep-ben-vung-86049) Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra tiềm năng của phân bón sinh học trong sản xuất nông nghiệp. Kết hợp bón phân vermicompost với sản phẩm chứa nấm rễ (Glomus mosseae và Piriformospora indica) cho cây cỏ ngọt (Stevia rebaudiana 4 Bertoni) giúp tăng năng suất và hàm lượng các chất N, P, K trong lá, đồng thời làm tăng hoàm lượng P trong đất (Raziye Zare Hoseini & cs. Cây đậu Hà Lan cũng sinh trưởng tốt hơn, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất hạt cao hơn khi được bón phân sinh học chứa vi khuẩn Rhizobium ở mức 30g/kg kết hợp với 25N, 40P2O5 và 60 K2O cho 1 ha (Insaf Khan & cs.
Kết quả Vamadeva Angadi cho thấy, tại Ấn Độ, việc sử dụng phân bón sinh học (Azospirillum + vi khuẩn phân giải P ở mức 2,5kg/ha) kết hợp với bón phân khoáng tạo ra ảnh hưởng rất tích cực đến sinh trưởng và năng suất cà chua. Nhiều kết quả nghiên cứu ngoài thực nghiệm khi sử dụng nhóm VKTQH trong sản xuất phân bón sinh học đã được triển khai rất hiệu quả trên đồng ruộng ở các nước: Ai Cập, Nhật Bản và các nước Đông Nam Á như Thái Lan, Philippin. Sử dụng dạng phân bón này còn có thể hạn chế được bệnh thối rễ lúa do đất nhiễm sulfur và các VKTQH có khả năng oxy hóa các hợp chất này tới sulfat. Tại Việt Nam Mặc dù đã được nghiên cứu từ lâu, song mức độ sử dụng phân bón vi sinh ở Việt Nam vẫn còn hạn chế.
Trên thực tế, dù phân bón vi sinh rất tốt nhưng cũng có các hạn chế như chỉ có khả năng tăng năng suất của vụ mùa lên 20 – 30% chứ không thể tăng năng suất một cách “thần kỳ” giống như các loại phân vô cơ. Sử dụng phân bón sinh học ở Việt Nam còn rất nhiều hạn chế vì nhiều nguyên nhân khác nhau, trong đó đáng kể nhất là kinh phí dành cho nghiên cứu và phát triển phân bón sinh học còn thiếu; trang thiết bị dành cho nghiên cứu và sản xuất phân bón sinh học chưa được đồng bộ, hiện đại; phân bón sinh học chưa hấp dẫn nông dân vì hiệu quả chậm hơn nhiều so với việc sử dụng phân khoáng (Nguyen Van Suc, 2006; Nguyen Thu Ha & Nguyen Thu Van , 2017). Một số sản phẩm phân bón vi sinh cũng như chế phẩm vi sinh phổ biến trên thị trường Việt Nam như chế phẩm Trichoderma, Bacillus, phân vi sinh vật đa chức năng Azotobacterin (Công ty TNHH công nghệ xanh Thành Châu), phân Nitragin chứa vi khuẩn Rhizobium, phân Rhidafo chứa vi khuẩn nốt sần cây lạc, Chế phẩm EVL (Canada) gồm hỗn hợp các vi sinh vật hữu ích (Công ty 5 CP phân bón Fitohoocmon); Compost Activator, Farm Bio Enzyme Digest (Công ty TNHH Đạt Nông); Vi sinh HUMIX (Công ty TNHH Hữu cơ)… 2. Tổng quan về phân bón vi sinh vật 2.
Khái niệm về phân bón vi sinh vật Theo Tiêu chuẩn Việt Nam năm 1996 (TCVN6169-1996) định nghĩa: "Phân VSV (phân vi sinh) là sản phẩm chứa các VSV 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 và (hoặc) chất lượng nông sản. Phân VSV phải bảo đảm không gây ảnh hưởng xấu đến người, động, thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản" 2. Phân loại phân bón vi sinh vật Dựa trên tính năng, tác dụng của các VSV chứa trong phân bón, phân bón VSV có thể phân loại: - Phân VSV cố định nitơ (phân đạm vi sinh) là sản phẩm chứa các VSV sống cộng sinh với cây họ đậu (đậu tương, lạc, đậu xanh, đậu đen, v.), hội sinh trong vùng rễ cây trồng cạn hay tự do trong đất, nước có khả năng sử dụng nitơ từ không khí, tổng hợp thành đạm cung cấp cho đất và cây trồng. - Phân VSV phân giải hợp chất phosphate khó tan (phân lân vi sinh) sản xuất từ các VSV có khả năng chuyển hóa các hợp chất photpho khó tan thành dễ tiêu cho cây trồng sử dụng.