Vi sinh vật - Chương 7: Vi sinh vât ứng dụng trong trồng trọt và lâm nghiệp

Chia sẻ: khanhan20

Theo quan đi m hóa h c, thì mùn là ch t trung ể ọ ấ gian, hay chất dư thùa chưa được phân giải hết do các phản ứng hóa học trong đất. Quan điểm sinh học thì mùn không phải là hợp chất dư thừa, vì đã là hợp chất dư thừa thì không bao giờ có thành phần và tỷ lệ các nguyên tố, trong đó, lại nhiều hơn ở chất ban đầu được vùi vào đất…

Bạn đang xem 7 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: Vi sinh vật - Chương 7: Vi sinh vât ứng dụng trong trồng trọt và lâm nghiệp

Chương 7
Vi sinh vât ứng dụng trong trồng trọt và lâm nghiệp

I. 1. VI SINH VẬT ĐẤT, CÁC NHÓM CHÍNH VÀ CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG
1. Những giống vi sinh vật quan trọng thường gặp trong đất
1.1. Những giống vi khuẩn thường gặp trong đất

Bảng 2: Giống vi khuẩn quan trọng thường gặp trong đất
Tên giống vi khuẩn Những đặc điểm quan trọng
TT

Yếm khí, môi trường giàu chất hữu cơ, có
1 Chromatium
H2S
Yếm khí và yếm khí tùy tiện, môi trường
2 Rhodospirilum
giàu chất hữu cơ, cơ thể quan hợp được
Rhodopeseudomanas
Hình que, dinh dưỡng hóa năng, oxi hóa NH4+
3 Nitrosomonas
thành NO2 và NO3-, hảo khí và hảo khí tùy
Nitrobacter
tiện
Hình que dinh dưỡng hóa năng, oxi hóa hợp
4 Thiobacillus
charat chứa S hay chất khử chứa S, yềm khí
tùy tiện
Hình que,dinh dưỡng hóa năng, lấy năng
5 Hidrogennomonas
lượng từ oxi hóa hidrogen, oxi cacbon, metan
methanomonas
Hình que, Gram âm, sống trong nước, nổi
6 Canlobacter
theo mặt nước, bám vào tàn dư thực vật
Gallionella
Hình que, hình cầu, hình chùy, là những vi
7 Siderocapsa
khuẩn chuyển hóa sắt
Ferribaterium
Hình que, hình bầu dục, thường sinh sản các
8 Pseudomonas
sắt tố tan hoặc không tan trong nước.
Acetobacter
Hình xoắn, hình dấu phẩy, hảo khí hoặc
9 Virbro, Cellvibro
yếm khí, phân hủy xenlulo, khử SO42- thành
Spirillum
H2S.
Hình cầu, hình que, hảo khí, cố định nitơ
10 Azotobacter,
phân tử tự do hoặc cộng sinh
Rhizobium
Hình que, hoại sinh hay kí sinh, yếm khí tùy
11 Chromonobacterrium,
tiện.
Agrobacter
12 Achromobacter, Hình que, Gram âm, không sinh nha bào, lên
men hidratcacbon, hảo khí.
Flavobacterrium
Hình que, Gram âm, hảo khí hoặc yếm khí
13 Escherichia,
tùy tiện, lên men hidratcacbon.
Proteus, Aerobacter
Hình cầu, hảo khí hoặc yếm khí tùy loài,
14 Micrococcus,
Gram dương, không sinh nha bào
Sarcina
Hình que, Gram dương, hảo khí, yếm khí tùy
15 Brevibacterium
tiện
Hình cầu, hình que, yếm khí đến vi yếm khí.
16 Streptorcocus,
Laetobacillus
Hình que, hình chuỗi xoắn, Gram dương, hảo
17 Corynebacterium,
khí hoặc hảo khí tùy tiện.
Cellulomonas
Hình que, Gram dương, sinh nha bào, hảo khí,
18 Clostridium,
yếm khí, cố định N2, phân hủy các chât khó
Bacillus
tan
1.2Những giống xạ khuẩn quan trọng thường gặp trong đất

STT Tên giống xạ khuẩn Những đặc điểm quan trọng

Hảo khí, hình cành cây, chân chim, phân hủy,
1 Actinomyces,
chuyển hóa chất hữu cơ
Bacterionema
Hảo khí, hình cành cây hoặc hình răng lược,
2 Actinoplanes,
phân hủy chất hữu cơ
Amorphosporangium.
Hảo khí, hình xoắn, răng lược, phân hủy,
3 Streptosporangium,
chuyển hóa chất hữu cơ
Streptomyces
Hảo khí, hình xoắn, chùm quả, phân hủy
4 Cellulomonas, Jonesia
chuyển hóa chất hữu cơ.
Hảo khí, hình lá dừa, chùm quả, phân hủy,
5 Dermatophilus
chất hữu cơ.
Hảo khí, hình cành cây, chân chim, phân hủy,
6 Frankia
chuyển hóa chất hữu cơ.

1.3. Những giống nấm quan trọng thường gặp trong đất

Tên giống nấm Những đặc điểm quan trọng
STT

Sống hoại sinh, ưa ẩm, giàu hữu cơ, lên men
1 Zygomycetes
tinh bột.
Ưa ẩm, giàu chất hữu cơ, phân hủy cơ chất
2 Rhizopus
mạnh, chịu được nhiệt độ cao.
Ưa ẩm, phân hủy mạnh cơ chất, chịu được
3 Ascomyces
nhiệt độ cao.
Kí sinh trên cây hòa thảo, phân hủy mạnh
4 Basidomycetes
xenlulo, lignin.
Bậc cao, ưa ẩm, phân hủy mạnh hợp chất hữu
5 Penicilitum
cơ.

1.1. Những giống tảo thường gặp trong đất
STT Tên giống tảo Những đặc điểm quan trọng


Cyanophyta – tảo Ở nước ngọt, sản phẩm quan hợp là glicogen,
1
sống cộng sinh với bèo hoa dâu,
lam



2. Vi sinh trong quá trình hình thành và kết cấu mùn
2.1.1 Quan điểm về quá trình hình thành mùn
a)Theo quan điểm hóa học, thì mùn là chất trung gian, hay chất dư
thùa chưa được phân giải hết do các phản ứng hóa học trong đất.
b)Quan điểm sinh học thì mùn không phải là hợp chất dư thừa, vì đã là
hợp chất dư thừa thì không bao giờ có thành phần và tỷ lệ các nguyên tố, trong
đó, lại nhiều hơn ở chất ban đầu được vùi vào đất…
_ Mùn không phải là chất trung, vì nếu là chất trung gian thì sớm hay muộn cũng
bị phân giải, nhưng thực tế luôn luôn dược tích lũy.
 Mùn là một sản phẩm tổng hợp đươc hình thành nhờ vào hoạt động sống của
vi sinh vật. Họ cho rằng tùy từng chủng giống vi sinh vật khác nhau cơ chế hoạt
động khác nhau mà tạo axit mùn khác nhau.
Sự chuyển hóa các chất hữu cơ dược chuyển hóa vùi vào trong đất dưới tác
dụng của vsv theo 2 hướng sau:
_ Quá trình vô cơ hóa: là quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ thành các chất
vô cơ dễ tiêu. Nếu quá trình vô cơ hóa xảy ra mạnh. Cây trồng không đồng hóa
hết, dẫn đến sự dư thừa gây độc cho cây.
_ Quá trình mùn hóa: là quá trinh chuyển hóa các hợp chất hữu cơ thành các chất
vô cơ và hữu cơ đơn giản hơn kết hợp với quá trình tự tiêu tư giải của vsv.
2.1.2 Khu vsv và sơ đồ hình thành mùn của Konopva:
Theo Konopva, thì vsv phân hủy xác động, thực vật để hình thành mùn, gồm 2
nhóm tham gia:
+ Nhóm vsv lên men, gồm: vsv phân giải tinh bột , vsv lên men đường, vsv phân
hủy chuyển hóa xenlulozo, hemixenlulozo,…
+ Nhóm vsv sinh tính đất là vsv phân hủ, chuyển hóa các chất bền vững như:
kitin, sáp…
2.2 Vi sinh vật yrong quá trình cấu tạo và kết cấu mùn:
Vsv đã phân hủy, chuyển hóa các hợp chất có vòng thơm phức tạp để
thành các dạng quinol kết hợp với axit amin và polipeptit để tạo ra những sãn
phẩm đầu tiên của axit mùn.
Qúa trình phân giải các hợp chất trong đất, vsv đã hấp thụ các chất dinh
dưỡng. Trong quá trình tư tiêu, tự giải đã tạo thành các hợp chất mùn hoạt tính,
chất này đã gắn chặt các hạt đất lại với nhau làm cho hạt đất tơi xốp. Hơn nữa
xác của vsv sau khi chết, chúng kết hợp với một sồ chất trong quá trình phân giải
tạo thành phức chất, phức chất này đã tham gia tích cực vào thành phần và kết
cấu mùn.
3. Vi sinh vật phân giải và chuyển hóa cacbon trong đất.
3.1 Quá trình phân giải xenlulozo
3.1.1 Quá trình phân giải xenlulozo
- Xenlulozo có cấu tạo dạng sợi
Các loại VSV có khả năng phân giải xenlulozo: VSV hảo khí
(Niêm vi khuẩn, vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm mốc), VSV yếm khí (vi khuẩn dạ cỏ),
VSV yếm khí sống tự do, VSV ưa nóng.
Cơ chế của quá trình phân giải: muốn phân giải được xenlulozo,
các loại VSV phải tiết ra enzym xenlulaza. Enzym xenlulaza là enzym ngoại bào
và cơ chế chung của quá trình phân giải xenlulozo là:
Xenlulozo díaccarit monosaccarit (glucozo)

3.1.2 Các loại vsv phân giải xenlulozo
Có rất nhiều vsv phân giải xenlulozo:
_ Vsv hảo khí:
Vi khuẩn: các giống Bacillus, giống Clostridium.
Xạ khuẩn: Streptomyces.
Nấm mốc:Aspergillus, Penicillium, Fusarium.
_Vsv yếm khí:
Vi sinh vật dạ cỏ: giống Ruminococcus
_ Vi khuẩn ưa nóng: Bacillus cellulosae thermophicus.
3.1.3 Cơ chế của quá trình phân giải
Muốn phân giải được xenlulozo, các loại vsv phải tiết ra enzim xenluloza. Enzim
xenluloza là enzim ngoại bào là cơ chế chung của quá trình phân giải xenlulozo là:
xenlulozo disaccarit monosaccarit (glucozo)
3.2 Sự phân giải xilan:
Co chế phân giải: Dưới tác dụng của enzim xilanza ngoia5 bào, xilan sẽ phân giải
thành các phần khác nhau: những đoạn dài xilanbiozo và xilozo.
Một số xilan có chứa các thành phần bổ sung khác: arabinozo, glucozo, galactozo,
axit glucuronic. Công thức chung của xinlan là (C5H8O)n .
3.3 Phân giải pectin
Vi sinh vật phân giải pectin
Bcillus nesenterricus, Bacillus maccaras, Bacillus ppomyxa…
Cơ chế phân giải:
Vi sinh vật phân giải pectin nhờ có enzim protopectinaza biến protopectin không
tan thành pectin hòa tan.
Pectin hòa tan là polysaccarit đươc tạo nên từ các gốc axit α.D.galacturonic
3.4 Sự phân giải lignin (liginine )
Vi sinh vật phân giải lginine
Nấm mốc Basidomycetes có thể chia làm 2 nhóm. Một nhóm có thể chuyển
nhanh chóng gỗ thành một khối màu đỏ, chủ yếu là phá hủy xenlulozo và
hemyxenlulozo, không có tác đọng lên lignin. Một nhóm phân hủy gỗ thành một
khối trắng, chúng chủ yếu tác động lên lignin, hầu như không làm phân giải
xenlulozo. Các loại nấm tác động lên lignin: Polisitctus versicolor, pholiota,
Lenzites…
Nhiều loại vi khuẩn và xạ khuẩn cũng có khả năng phân giải ligin. Các loài vi
khuẩn có hoạt tính phân giải lignin cao thường thuộc về các giống Pseudomonas,
Agrobacterium…

4. Quá trình tổng hợp và phân giải các hợp chất chứa N2
Quá trình amon hóa
4.2.1 Quá trình amon hóa protein:
+ Dưới tác dụng của vsv, protein được phân giải để cho NH3 gọi là quá trình
amon hóa protein.
+ Vsv chủ yếu: có rất nhiều loại vsv có khả năng phân giải protein: vi khuẩn hảo
khí, yếm khí, xạ khuẩn, nấm.
+ Cơ chế phân giải:
Dưới tác dụng của enzim proteaza, các protein dược phân giải thành các hợp
chất đơn giản hơn. Các chất này được tiếp tục phân giải thành axit anim nhờ tác
dụng của enzim peptidaza ngoại bào. Các chất này cũng có thể trực tiếp hấp thụ
vào tế bào vsv, sau đó dược chuyển hóa thánh axit amin. Các axit amin này sẽ
được sử dụng một phần vào quá trình sinh tổng hợp protein của vsv, một phần
được tiếp tục phân giải để tạo ra NH3, CO2 và nhiều sản phẩm trung gian khác.
4.2.2 Quá trinh amon hoa ure, axit uric
+ ure:
Ure là hợp chất hữu cơ đơn giản chứa tới 46,6% N.
Ure thường có trong nước tiểu động vật và người. Ure có thể điều chế với điều
kiện áp suất 150- 200atm và nhiệt độ 150- 190C.
NH3 + CO2  CO(NH2)2(ure )
Vi khuẩn amon hóa ure: Planosarcina ureae, Bachesmogenes…
Nhiều loại xạ khuẩn và nấm mốc cũng có khả năng phân giải ure.
Vi khuẩn ure thường thuộc loại hảo khí hoặc kị khí không bắt buộc. Chúng phát
triển tốt trong môi trường trung tính hoặc hơi kiềm. Chúng không sử dụng được
cacbon trong ure, ure chỉ dùng làm nguồn cung cấp nito cho chúng. Chúng có
enzim ureaza làm xúc tac21 quá trình phân giải ure thành NH3, CO2, H2O.
4.2.3 Quá trình amon hóa kitin
Vi sinh vật phân giải kitin: nhiều loài vsv có khả năng phân giải kitin. Đáng chú ý
là những loài thuộc các giống sau: Achromobacter, Bacillus, Penicillium.
Quá trình phân giải kitin được nghiên cứu kĩ ở vi khuẩn bacchitinovoium và xạ
khuẩn Streptomyces griseus. Chúng có khả năng sinh ra nội bào. Kitinaza,
Kitobioza. Kitinaza có tác dụng lên các phần khác nhau của phân tử kitin và phân
giải thành kitobio và kitotrio, kitoyrio sau sẽ tiếp tục phân giải thành các gốc đơn
phân tử nhờ xúc tác của enzim kitobioza.
4.3 Quá trình nitrat hóa
4.3.1 Định nghĩa
Dưới tác dụng của một số loài vsv đặc biệt, NH3 được hình thành do quá trình
amon hóa hoặc NH4+ ở các loại phân hóa học sẽ được tiếp tục chuyển hóa thành
NH2- rồi sau đó chuyển thành NO3-, gọi là quá trình nitrat hóa.
4.3.2 Vi sinh vật chủ yếu
Quá trình này chia làm 2 giai đoạn khác nhau do 2 loại vi khuẩn dảm nhiệm:
+ Giai đoạn 1: giai đoạn nitrit hóa
Vi khuẩn tham gia vào giai đoạn chuyển hóa NH3 thành NO2- thuộc về 4 giống
khác: Nitrosomonas, Nitrocystis, Nitrosolobus, Nitrosospira.
Enzim xúc tác cho quá trình oxy hóa này là enzim thông thường của quá trình hô
hấp hảo khí.
+ Giai đoạn 2: giai đoạn nitrat hóa
Vi khuẩn tham gia vào giai đoạn này gồm các giống sau:
Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus.
Cơ chế của quá trình được biểu thị bằng phương trình sau:
NO2- + 3/2O2 NO2+ H2O+ 2H+ năng lượng
Vi khuẩn nitrat hóa thuộc loại tự dưỡng hóa năng.
4.5 Quá trình cố dịnh N2:
5.TÁc dụng của vsv chuyển hóa lưu huỳnh trong tự nhiên
5.1 Chu trình tuần hoàn lưu huỳnh
Vòng tuần hoàn S và N có nhiều điể giống nhau:
+ Trong đất, N và S ở dạng hữu cơ là chủ yếu cho nên cây trồng không đồng hóa
được. Muốn đồng hóa phải được vô cơ hóa.
+Quá trình SO42- hóa gần giống quá trìng NO3- hóa.
+ Quá trình sunphat hóa( hay còn gọi là quá trình vô cơ hóa S hữu cơ) rất giống
quá trình amomn hóa. Quá trình khử SO4-2 rất gống quá trình phản NO3- hoá
5.2 Vô cơ hóa lưu huỳnh hữu cơ
Lưu huỳnh hữu cơ trong đất thường ở 3 dạng sau:
_ Axit amin có S
_ Sunfat hữu cơ và este sunfuric của hidratcacabon và lipit
_ S hữu cơ gắn chặt trong các phần tử axit humic và phần khoáng
5.3 Vi sinh vật phân giải lưu huỳnh hữu cơ và cơ chế phân giải
_ Vi sinh vật: Froteus, Seratia, Microsporum…
5.4 Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến quá trình phân giải lưu
huỳnh hưu cơ
Độ ẩm 40- 60%: nhiệt đọ nhỏ hơn 10C xảy ra yếu, thường ở 25- 35C.
Sự khoáng hóa trong chất hữu cơ phụ thuộc vào tỷ lệ C/S là 112.
5.5 Quá trình oxy hòa hợp chất lưu huỳnh vô cơ
Trong tự nhiên có một số nhóm vsv có thể oxy hóa hợp chất lưu huỳnh và vô cơ.
Thường có 4 nhóm vsv:
+ VSV hóa năng dinh dưỡng- giống Thiobacillus.
+ VSV hóa năng hữu cơ dinh dưỡng (dị dưỡng )
+ VSV hóa năng dinh dưỡng thuộc họ Beggiatoaces
+ VSV hóa năng dinh dưỡng: Chlro bacteriacees và Thiorhodacees
5.6. Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến quá trình oxy hòa S
Đất bảo hòa nước làm giảm quá trình oxy hóa sinh học S
Nhiệt độ 4- 23C
Độ pH: 5,2 đến 6,4- 7,5
5.7. Tác dụng của quá trình oxy hóa S
+ Thiobacillus có thể oxi hóa lưu huỳnh thành SO4. Môi trường trở nên chua. Do
đó có thể trung hòa một phần chất kiềm, tăng cường cấu trúc đất.
+ H2SO4 được hình thành trong quá trình oxi hóa S sẽ làm tăng độ tan cũa muối
Ca3(PO4)2 khó tan, cung cấp photphat monocanxi cho cây.
+ Quá trình oxi hóa lưu huỳnh làm tăng độ chua của đất, từ đó một số nguyên tố
từ khó tan thành dễ tan, ví dụ như Mn: Mn4+.
+ Quá trình khử các hợp chất lưu huỳnh vô cơ.
6. Quá trình chuyển hóa photpho
6.1 Các dạng photpho (lân) và vòng tuần hoàn của photpho
6.1.1 Lân hữu cơ
_Lân hữu cơ có trong cơ thể động vật, thực vật, vsv thường gặp ở các hợp chất
chủ yếu như phytin, photpholipit,axit nucleic. Trong không bào người ta còn tìm
thấy lân vô cơ ở dạng orthhophotphat làm nhiệm vụ dệm và chất dự trữ. Cây
trồng, vsv không thể trực tiếp đồng hóa lân hữu cơ. Muồn đồng hóa chúng phải
được chuyển hóa thành dạng muối của H2PO4.
6.1.2 Lân vô cơ
Lân vô cơ thường ở trong các dạng khoáng như apatic, photphoric, photphat sắt,
photphat nhôm… Muồn cây trồng sử dụng được phải qua chế biến, biến chúng
thành dạng dễ tan.
6.3 Cơ chế hòa tan
Quá trình phân giải photpho được biểu diễn bằng phương trình sau:
Ca3(PO4)2 + 4H2O + 4CO2  2Ca(HCO3)2 + Ca(H2PO4)2
Trong đất vi khuẩn nitat hóa và vi khuẩn chuyển hóa S cũng có tác dụng quan
trọng trong việc phân giải Ca3(PO4)2.
Quá trtinh2 hòa tan các hợp chất lân khó tan có thể theo cơ chế: lân khó tan được
tạm thời đồng hóa bởi vsv, sau đó lân được giải phóng khỏi vsv dưới dạng dễ
tiêu, mà cây trồng có thể đồng hóa được.
6.4 Sự chuyển hóa lân hữu cơ
Các dạng lân hữu cơ thường gặp trong đất
Trong đất các dạng lân hữu cơ thường gặp là: phytin, axit nucleic, photphollipit.
a) Phytin và các chất họ hàng
Phytin là muối Ca và Mg của axit phytic. Trong đất những chất có họ hàng
với phytin là inositol, inositolmonophotphat, inositoltriphotphat.
b) Axit nucleic và nucleoprotein
Những axit nucleic và nucleoprotein đều có nguồn gốc thực vật hoặc động
vật và nhất là vsv. Hàm lượng của chúng trtong đất khoảng
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản