VI SINH VẬT CỐ ĐỊNH ĐẠM Ở CÂY TRỒNG VÀ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA CHÚNG

Nitơ là một trong bốn nguyên tố cấu thành mọi cơ thể sống, là thành phần cấu trúc của các amino acid, protein, acid nucleic,… đóng vai trò quan trọng trong quá trình sinh trưởng và phát triển của mọi sinh vật. Nguồn dự trữ của Nitơ trên Trái đất vô cùng lớn, đặc biệt là trong khí quyển (chiếm khoảng 78% về thể tích).


Chu trình Nitơ trong tự nhiên

Trong chu trình chuyển hóa, nitơ xuất hiện dưới nhiều dạng tự do hay kết hợp (nitơ phân tử trong khí quyển, các nitrite, nitrate, amoni, protein, amino acid,…). Nitơ phân tử (N2) có nhiều trong khí quyển nhưng Động-Thực vật không có khả năng đồng hóa trực tiếp nguồn Nitơ này mà phải nhờ vào khả năng cố định và chuyển hóa cũng như phân giải các hợp chất hữu cơ từ vi sinh sinh vật cung cấp nguồn Nitơ dễ hấp thu hơn. Nhờ vào enzyme Nitrogenase và lực khử mạnh (Fred-H2, FAD-H2, NAD-H), năng lượng ATP, một số vi khuẩn sống tự do và cộng sinh đã thực hiện được quá trình khử N2 thành dạng nitơ cây có thể sử dụng được. Đây chính là quá trình cố định Nitơ khí quyển, thực hiện bởi các nhóm vi khuẩn hiếu khí tự do thuộc chi Azotobacter, Beijerinckia; kị khí sống tự do thuộc chiClostridium; một số tảo lam Anabaena, Nostoc; và các vi khuẩn cộng sinh (Rhizobium trong nốt sần rễ cây Bộ Đậu, Anabaena azolleae cộng sinh trong bèo

                       N2 + 6e + 12ATP + 12 H2ONitrogenase2NH4+ + 12 ADP +12Pi + 4H+


hoa dâu, tảo lam sống nội sinh với một số loài Dương xỉ). Ngoài ra, một số nhóm vi sinh vật thuộc các nhóm phân loại khác cũng có khả năng đồng hóa Nitơ phân tử như: Pseudomonas sp., Bacillus sp. , Saccharomyces cerevisiae,… Quá trình này diễn ra theo cơ chế sau:

Quá trình khử này bao gồm nhiều phản ứng kế tiếp nhau:

Azotobacterlà những vi khuẩn hiếu khí, chúng chỉ làm tăng cho đất vài kilôgam Nitơ/ha/năm. Clostridiumlà những vi khuẩn yếm khí hoạt tính, cố định Nitơ thấp, Nitơ trong cơ thể chúng sẽ khoáng hoá sau khi chúng chết. Ngoài ra khí Nitơ trong khí quyển dưới tác động của các dòng điện tự nhiên (khi có dông bão) cũng có thể tạo thành NH4+, được nước mưa đưa vào đất khoảng vài kg/ha/năm.

Ngoài vai trò cố định đạm từ nguồn Nitơ phân tử, một số nhóm vi sinh vật khác còn có khả năng phân giải protein và nitơ hữu cơ từ xác Động-Thực vật trong đất, phế phụ phẩm từ trồng trọt và chăn nuôi, trầm tích,…giúp cho quá trình thủy phân protein và các amino acid, cung cấp Nitơ cho cây trồng. Nhờ vào khả năng sản sinh mạnh ezyme protease, acid hữu cơ,...  trong quá trình sinh trưởng và phát triển của các chủng vi khuẩn (Bacillus subtilis, B. licheniformis, B. pumilus, Lactobacillus acidophilus, L. Plantarum, Pediococcus acidilactici, ...), nấm mốc (Trichoderma harzianum,T. reesei,T. Asperellum,...), nấm men (Saccharomyces cerevisiae,…), các nguồn Nitơ khác nhau sẽ được phân hủy thành mùn và một phần sẽ thành các dạng amoni. Quá trình amôn hóa này diễn ra như sau:

Chất hữu cơ trong đất RNH2 + CO2 + phụ phẩm

                                                               RNH2 + H2O NH3 + ROH

NH3 + H2O NH4+ + OH-


Tiếp theo, NH4+ sẽ được nhóm vi khuẩn nitrite hóa(Nitrosomonas sp. Nitrosococcus sp.)chuyển hóa thành NO2- (cây trồng không hấp thụ); NO2-tiếp tục được nhóm vi khuẩnnitrate hóa (Nitrobacter sp. Nitrospira sp.)chuyển hóa thành NO3-(dễ hấp thụ) cung cấp cho cây trồng. Quá trình này diễn ra theo hai phản ứng liên tiếp:

2NH3 + 3O2 2 HNO2 + H2O

2 HNO2 + O2 2 HNO3

Nitơ dưới dạng nitrate là giai đoạn cuối cùng của quá trình khoáng hoá nitơ hữu cơ trong đất, là dạng thích hợp nhất cho cây trồng. Tuy nhiên, nitrate dễ hoà tan trong nước nên dễ bị rửa trôi, nhất là trong mùa mưa lớn. Bên cạnh đó, quá trình khoáng hoá nitơ, rửa trôi và thực vật hấp thụ nitơ dưới dạng nitrate và hiện tượng phản nitrate hóa (NO3→ N2) của một số loài vi sinh vật (Pseudomonas, Clostridium,…)sẽ làm nghèo dự trữ nitơ trong đất.

Nhằm đạt được sản lượng cao trong trồng trọt, việc đảm bảo nguồn cung cấp nitơ cho quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng đóng vai trò vô cùng quan trọng. Phương pháp bổ bổ sung chủng vi sinh vật có khả năng cố định và chuyển hóa nitơ cho đất thông qua các chế phẩm vi sinh có lợi, phân bón vi sinh, phân bón hữu cơ vi sinh,… đang là hướng nghiên cứu và ứng dụng mang lại hiệu quả cao, chất lượng nông sản tốt theo định hướng phát triển nông nghiệp hữu cơ bền vững.

Cố Vấn Khoa Học: TS. Nguyễn Đình Bồng – Trưởng Khoa Công nghệ Sinh học – Môi Trường - Trường Đại học Yersin Đà Lạt.

Bài viết liên quan

Tầm quan trọng của việc ứng dụng chế phẩm sinh học trong nuôi thủy sản
06/07/2016 9:11:41 SA

Tầm quan trọng của việc ứng dụng chế phẩm sinh học trong nuôi thủy sản

Trước yêu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng đối với các mặt hàng thực phẩm thủy sản là phải an toàn, chất lượng...
Dùng tỏi trong nuôi trồng thủy sản
06/07/2016 9:25:15 SA

Dùng tỏi trong nuôi trồng thủy sản

Tỏi được dùng để phòng trị nhiều bệnh (đường ruột, phân trắng, đốm trắng, gan tụy…) trên tôm cá; nhưng đa số người dùng và...
Phòng bệnh IHHNV trên tôm nuôi nước lợ
06/07/2016 10:19:07 SA

Phòng bệnh IHHNV trên tôm nuôi nước lợ

Kết quả xét nghiệm của Chi cục Thú y một số tỉnh ĐBSCL cho thấy, tỷ lệ mẫu tôm bệnh dương tính đối với bệnh...
Chế phẩm sinh học, tác nhân ức chế hoạt động của vi rút trong nuôi tôm
06/07/2016 10:51:42 SA

Chế phẩm sinh học, tác nhân ức chế hoạt động của vi rút trong nuôi tôm

Ngành nuôi tôm hiện được coi là ngành sản xuất lương thực chính, đóng góp quan trọng trong việc cung cấp nguồn protein cho nhu...
Cải tạo nguồn nước bằng chế phẩm sinh học
06/07/2016 11:11:53 SA

Cải tạo nguồn nước bằng chế phẩm sinh học

Vấn đề ô nhiễm nguồn nước hiện nay gây ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển nuôi trồng thủy sản. Chính vì thế việc...
Men vi sinh từ lý thuyết đến thực tiễn
06/07/2016 11:21:04 SA

Men vi sinh từ lý thuyết đến thực tiễn

Thực chất của việc dùng men vi sinh trong ao nuôi thủy sản như thế nào và thực sự men vi sinh có giải quyết...
Bản quyền © 2016 bioone.vn | Designed by Viễn Nam