ĐỀ TÀI " PHÂN BÓN VI SINH "

Chia sẻ: Phạm Huy | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:109

Thêm vào BST

Báo xấu

124
lượt xem 44
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

PHÂN BÓN VÀ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP Dân số thế giới đã tăng từ 3 tỷ người năm 1960 lên 5,3 tỷ người năm 1990 và dự kiến đạt 8,5 tỷ người vào năm 2050. Việc tăng dân số đồng nghĩa với việc tăng áp lực khai thác lên tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là đất và nước. Trước đây để tăng sản lượng lương thực có thể nhờ vào tăng diện tích đất canh tác và tăng năng suất cây trồng, song trong vòng 30 năm trở lại đây tỷ lệ tăng dân số và tăng diện tích...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: ĐỀ TÀI " PHÂN BÓN VI SINH "

ĐỀ TÀI PHÂN BÓN VI SINH Nguyễn Minh Hưng và cộng sự Viện Thổ nhưỡng Nông hóa
MỤC LỤC I. Phân bón và sản xuất nông nghiệp 3 II. Phân bón vi sinh vật 6 1. Khái niệm 6 2. Phân loại phân bón vi sinh vật 9 III. Một số loại phân bón vi sinh vật chủ yếu và tác dụng của 11 chúng trong sản xuất nông, lâm nghiệp 1. Phân vi sinh vật cố định nitơ 11 2. Phân vi sinh vật phân giải photphat khó tan (phân lân vi sinh 19 vật) 3. Phân vi sinh vật hỗn hợp 22 4. Phân vi sinh vật chức năng 23
IV. Một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu lực của phân vi sinh vật 26 1. Thuốc diệt nấm, trừ sâu 26 2. Các dinh dưỡng khoáng 27 3. Độ chua của đất (pH đất) 29 4. Nhiệt độ 29 5. Độ ẩm đất 29 6. Phèn, mặn 30 7. Vi khuẩn cạnh tranh 30 V. Phương pháp sử dụng phân bón vi sinh vật 31 1. Chế phẩm vi sinh vật 31 2. Phân hữu cơ vi sinh vật 32
VI. Yêu cầu chất lượng đối với phân bón vi sinh vật 33 VII. Bảo quản phân bón vi sinh vật 34 VIII. Quản lý Nhà nước về phân bón vi sinh vật 1. Khảo nghiệm phân bón 34 2. Danh mục phân bón 37 3. Sản xuất phân bón 38 4. Gia công phân bón 39 5. Kinh doanh phân bón 39 6. Xuất nhập khẩu phân bón 40 IX. Sản xuất phân bón vi sinh vật ở Việt Nam 41 1. Các công ty mía đường 41
2. Các doanh nghiệp sản xuất khác 42 3. Các cơ sở nghiên cứu triển khai 45 X. Xu hướng phát triển phân bón vi sinh trong sản xuất nông 45 nghiệp Phụ lục: Danh mục phân bón vi sinh vật 47 I. PHÂN BÓN VÀ SẢN XUẤT NÔNG NGHIỆP Dân số thế giới đã tăng từ 3 tỷ người năm 1960 lên 5,3 tỷ người năm 1990 và dự kiến đạt 8,5 tỷ người vào năm 2050. Việc tăng dân số đồng nghĩa với việc tăng áp lực khai thác lên tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là đất và nước. Trước đây để tăng sản lượng lương thực có thể nhờ vào tăng diện tích đất canh tác và tăng năng suất cây trồng, song trong vòng 30 năm trở lại đây tỷ lệ tăng dân số và tăng diện tích đất canh tác không còn tỷ lệ thuận nữa. Từ năm 1965 đến năm 1990 diện tích đất canh tác chỉ tăng có 9,4%, trong khi mức tăng dân số lại đạt 68,5%, do vậy diện tích đất canh tác bình quân đầu người đã giảm 35,1%, tương đương với mức giảm 1,4%/năm.
Ở Việt Nam, diện tích đất canh tác bình quân đầu người trong vòng 65 năm qua đã giảm từ 2.548 m2 xuống còn 732 m2/người, tương đương với mức độ giảm 1,1%/năm. Như vậy trong nông nghiệp hiện nay, sản lượng cây trồng sẽ được quyết định chủ yếu bằng yếu tố tăng năng suất thông qua thâm canh và áp dụng các kỹ thuật mới trong công tác chọn tạo giống, bảo vệ thực vật và chế biến, bảo quản sau thu hoạch, trong đó vai trò của phân bón là cực kỳ quan trọng. Điều này cũng phù hợp với kinh nghiệm lâu đời của ông cha ta là "Nhất nước, nhì phân, tam cần, tứ giống". Phân bón góp phần làm tăng năng suất cây trồng thông qua nhiều cơ chế tác động khác nhau, song quan trọng hơn cả là phân bón cung cấp cho cây trồng những dinh dưỡng cần mà đất không đủ khả năng cung cấp, duy trì độ phì nhiêu trong quá trình canh tác. Ngoài ra, cùng với năng suất kinh tế, phân bón làm tăng lượng sinh khối cây do đó tăng nguồn hữu cơ trả lại cho đất, góp phần ổn định độ phì của đất. Trong những năm gần đây, nông lâm nghiệp Việt Nam đã có những bước phát triển vượt bậc. Tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm 4,3%; sản xuất lương thực tăng 5,8%, cà phê tăng 20 lần, cao su 3,5 lần, chè 1,8 lần, điều 104 lần... Năng suất đa số cây trồng đều tăng khá, trong đó lúa tăng 52%, cà phê tăng 10 lần (đứng hàng đầu thế giới), cao su tăng 114%. Từ một nước nông nghiệp thường xuyên phải nhập khẩu lương thực, đến năm 2000 Việt Nam đã trở thành nước xuất khẩu gạo thứ 2 thế giới, trong đó phân bón nói riêng và các sản phẩm hóa học nói chung có nhiều đóng góp tích cực. Không có phân bón hóa học thì
không thể có nền nông nghiệp thâm canh với năng suất cao. Số liệu thống kê trong hai chục năm qua cho thấy mức tăng của sản lượng lương thực hầu như tỷ lệ thuận với mức tăng của phân khoáng. Theo Tổng Công ty Hóa chất Việt Nam, lượng phân khoáng sử dụng tại Việt Nam tăng đều và liên tục trong suốt thời gian qua. Dự kiến đến năm 2010, tổng lượng phân bón hóa học (NPK) sử dụng trong cả nước khoảng 2.601,5 ngàn tấn. Cho đến nay Việt Nam mới chỉ sản xuất đáp ứng khoảng 20% nhu cầu về đạm và 80% nhu cầu về lân. Số phân bón thiếu hụt hàng năm Nhà nước phải bỏ ra hàng tỷ USD để nhập khẩu. Do sự thiếu cân đối trong việc bón các yếu tố dinh dưỡng cũng như các yếu tố ngoại cảnh khác nên hiệu quả sử dựng phân bón hóa học không cao, gây lãng phí và ảnh hưởng xấu đến môi trường. Số liệu thống kê cho thấy, lượng sử dựng phân khoáng ở Việt Nam chưa cao so với một số nước trên thế giới, song do bón phân khoáng không cân đối, thiếu hợp lý và không đồng bộ, nên hiệu quả sử dụng phân bón thấp. Ở Việt Nam, hiệu quả sử dụng phân bón đạt 35 - 45% đối với đạm và 50 - 60% đối với lân và kali. Điều đó làm gia tăng sự mất cân đối về dinh dưỡng đối với cây trồng, trong khi lượng hút các chất dinh dưỡng cùng với sản phẩm thu hoạch vượt quá lượng dinh dưỡng bón vào. Kết quả là nguồn dự trữ dinh dưỡng chứa trong đất ngày càng cạn kiệt. Việc tăng lượng phân đạm bón lên gấp đôi từ năm 1985 - 1992 đã dẫn đến mất cân đối khoảng 500.000 tấn K2O mà cây trồng hàng năm phải lấy đi từ đất, ngoài ra khoảng 200.000 tấn K2O bị hoàn toàn lấy đi khỏi đất theo các sản phẩm nông nghiệp xuất khẩu.
Bón phân không cân đối dẫn đến tình trạng vừa thừa vừa thiếu dinh dưỡng đồng thời gây nên hiện tượng chai cứng, giảm độ phì, thay đổi tính chất vật lý, hóa học và sinh học của đất trồng. Việt Nam thuộc vùng nhiệt đới nóng ẩm, mưa nhiều, hiện tượng xói mòn, rửa trôi do thời tiết là điều không thể tránh khỏi. Để hình thành 1 cm mùn cho đất cần có một thời gian hàng trăm năm nếu không có biện pháp canh tác, bón phân và sử dụng phân bón hợp lý thì chỉ qua một vụ mưa lượng mùn bị rửa trôi bằng cả thời gian chục năm hình thành và tích tụ. Do không cân đối dinh dưỡng nên hiện tượng suy kiệt dinh dưỡng đất đã và đang xảy ra ngày càng trầm trọng. Tại châu Phi từ năm 1945 đến năm 1990 đã có 20,4 triệu ha bị thoái hóa nhẹ; 8,8 triệu ha bị thoái hóa vừa; 6,6 triệu ha bị thoái hóa nặng và tương ứng ở châu Á là 4,6; 9,0; 1 triệu ha và ở Nam Mỹ là 24,5; 31,1; 12,6 triệu ha. Ở Việt Nam diện tích đất trống, đồi núi trọc, đất "có vấn đề" về độ phì nhiêu và sức sản xuất kém chiếm tới 50% diện tích đất toàn quốc. Mặt khác, phải kể đến ảnh hưởng bất lợi của phân bón hóa học đến môi trường sinh thái đó là nguy cơ gây ngộ độc nitrat, phú dưỡng nước và tích lũy kim loại nặng trong nông sản. Liều lượng phân đạm cao trong đất có thể làm tăng hàm lượng nitrat trong nước uống, rau, nước quả... và là nguyên nhân trực tiếp gây bệnh xanh da, vì trong hệ thống tiêu hóa nitrat (NO3) bị khử thành nitrit (NO2) biến hồng cầu (Haemoglobin) vận chuyển oxy trong máu thành Methaemoglobin. Nitrat với liều lượng cao ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động của tuyến giáp và gây ngộ độc có thể dẫn đến tử vong cho
người. Ngoài ra, nitrit khi ở trong cơ thể sẽ phản ứng với amin và tạo thành nitroamin - một tác nhân gây ung thư. Thông qua việc bón, phân đạm, lân và các yếu tố dinh dưỡng khác tích lũy trong sông, ao, hồ, đập chứa... gây nên hiện tượng phú dưỡng nguồn nước. ở những nơi đó, rong rêu phát triển tranh chấp oxy với cá và các động vật thủy sinh khác, gây tắc nghẽn dòng chảy. Khi chết đi, chúng để lại một khối lượng sinh khối lớn, bị vi sinh vật phân hủy gây mùi hôi thối khó chịu, ô nhiễm nguồn nước và không khí. Ngoài ra, phân bón lân hóa học có chứa nhiều kim loại nặng đặc biệt là Cadmium (Cd) khi được bón vào đất cây trồng sẽ sử dụng và gây nên nguy cơ tích lũy kim loại nặng trong nông sản. Thực tế sản xuất nông nghiệp trên thế giới và Việt Nam đã khẳng định, phân bón trong giai đoạn vừa qua đã có nhiều đóng góp tích cực. Số lượng, chất lượng và chủng loại phân bón ngày một tăng cao, góp phần quan trọng trong việc bảo đảm an ninh lương thực. Song mặt khác, việc sử dụng gia tăng phân bón hóa học trong sự mất cân đối nghiêm trọng giữa các yếu tố dinh dưỡng đã gây ra nhiều ảnh hưởng xấu đến hiệu quả sản xuất và môi trường sinh thái. Để phát triển nông nghiệp bền vững, cần phải có chiến lược an toàn dinh dưỡng cho đất và cây trồng: đó là bảo đảm cung cấp đủ liều lượng cần thiết các chất dinh dưỡng thiết yếu đúng lúc cây cần, theo tỷ lệ cân đối giữa các chất trong phân bón phù hợp với yêu cầu từng loại cây trên các vùng đất trồng dưới các điều kiện thời tiết, khí hậu khác nhau: an toàn dinh dưỡng cho cây và
đất trồng cũng có nghĩa bảo đảm và phát triển hệ sinh thái đất. Đất trồng không chỉ là tập hợp các nguyên tố hóa học, mà còn là một thế giới sống â€“ nơi trú ngụ và sinh sống của hàng triệu triệu sinh vật, nơi từng giờ, từng phút diễn ra hàng loạt các phản ứng lý, hóa và sinh học. Thông qua các phản ứng lý, hóa, sinh học và các hoạt động của sinh vật sống, đất trồng mới có điều kiện để hồi phục và cân bằng thông qua các quy luật của tự nhiên. Nếu phá vỡ các quy luật này, đất sẽ bị hủy hoại và không phát huy được vai trò của nó. Bảo đảm an toàn dinh dưỡng cho cây và đất trồng không chỉ nâng cao năng suất, chất lượng nông sản, giảm chi phí sản xuất, nâng cao hiệu quả kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi sinh, môi trường thông qua việc tạo thế cân bằng trong tự nhiên, giảm bớt hóa chất độc sử dụng trong phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng. Chiến lược an toàn dinh dưỡng cho cây và đất trồng là sử dựng cân đối phân bón hóa học và phân bón sinh học cho cây trồng phù hợp với nhu cầu dinh dưỡng và điều kiện đất đai, khí hậu trong đó phân bón sinh học có vai trò vô cùng quan trọng. Phân bón sinh học không chỉ cung cấp cho cây trồng các chất dinh dưỡng cần thiết mà còn góp phần duy trì độ phì nhiêu của đất trong quá trình canh tác, do vậy có vai trò rất quan trọng trong thâm canh. Phân bón sinh học là nhóm phân bón có nguồn gốc từ các chất liệu sinh học bao gồm các loại phân vi sinh vật, phân hữu cơ được chế biến thông qua quá trình lên men vi sinh vật (compost). II. PHÂN BÓN VI SINH VẬT 1- Khái niệm
Cùng với chất hữu cơ, vi sinh vật tồn tại trong đất, nước và vùng rễ cây có ý nghĩa quan trọng trong các mối tương tác giữa cây trồng, đất và phân bón. Hầu như mọi quá trình xảy ra trong đất đều có sự tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của vi sinh vật (quá trình mùn hóa, khoáng hóa hợp chất chất hữu cơ, quá trình phân giải hoặc cố định chất vô cơ...). Vì vậy, vi sinh vật được coi là một yếu tố của hệ thống dinh dưỡng cây trồng tổng hợp. Tại nhiều quốc gia, phân bón vi sinh vật (VSV) được hiểu là các sản phẩm chứa các VSV tồn tại dưới dạng tế bào đang sống hay gọi là tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử hay VSV dạng ngủ từ các chủng VSV có ích có khả năng cố định đạm hoặc chuyển hóa lân khó tan thành lân dễ tiêu tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp vào quá trình dinh dưỡng của cây và đất trồng. Phân bón VSV là các sản phẩm mang VSV nhiễm cho đất và cây trồng. Theo Tiêu chuẩn Việt Nam năm 1996 (TCVN 6168-1996), phân bón VSV được định nghĩa: "Phân vi sinh vật (phân 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 và (hoặc) chất lượng nông sản. Phân vi sinh vật phải bảo đảm không gây ảnh hưởng xấu đến ngư, động, thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản".
Theo định nghĩa nêu trên, phân bón VSV được hiểu như sau: - Phân bón VSV phải là sản phẩm chứa các VSV sống tồn tại dưới dạng tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử. - Vi sinh vật chứa trong phân bón VSV phải là các VSV đã được tuyển chọn đánh giá có hoạt tính sinh học, có khả năng sinh trưởng, phát triển và thích nghi với điều kiện môi trường sống mà ở đó chúng được sử dụng. Danh mục một số giống vi sinh vật đang được sử dụng trong sản xuất phân bón VSV ở Việt Nam được cho trong bảng 1. Bảng 1: Một số giống vi sinh vật sử dụng trong sản xuất phân bón VSV ở Việt Nam Số loài sử dụng TT Giống VSV Hoạt tính sinh học chính trong sản xuất 1 acetobacter Cố định nitơ tự do 2 2 achromobacter Phân giải hợp chất phosphor 2 khó tan
3 aerobacter Cố định nitơ tự do 2 4 agrobacterium Cố định nitơ tự do/kích thích sinh trưởng thực vật 5 anthrobacter Kích thích sinh trưởng thực vật 2 6 aspergillus Phân giải hợp chất phosphor 2 khó tan 7 azospirillum Cố định nitơ hội sinh 2 8 azotobacter Cố định nitơ tự do 4 9 azotomonas Cố định nitơ tự do 2 10 Bacillus Cố định nitơ tự do 2 11 Bacillus Phân giải hợp chất phosphor 4 khó tan 12 Clostridium Cố định nitơ tự do 3
13 Chlorobium Cố định nitơ tự do 14 Frankia Cố định nitơ cộng sinh 15 Flavobaterium Kích thích sinh trưởng thực vật 2 16 Klebsiella Cố định nitơ tự do 2 17 Mthanobacterium Cố định nitơ tự do 2 18 Pseudomonas Cố định nitơ 2 19 Pseudomonas Phân giải hợp chất phosphor 4 khó tan 20 Penicillium Phân giải hợp chất phosphor 2 khó tan 21 Rhizobium/ Cố định nitơ cộng sinh 300 Bradyrhizobium 22 Rhodospirillum Cố định nitơ 4
23 VaM Cải tạo đất, kích thích sinh 6 trưởng thực vật 24 Pisolithus Cố định nitơ 6 25 Serratia Phân giải hợp chất phosphor 2 khó tan 2. Phân loại phân bón vi sinh vật Phân bón vi sinh vật được chia thành nhiều dạng khác nhau tùy theo công nghệ sản xuất, tính năng tác dụng của vi sinh vật chứa trong phân bón hoặc thành phần các chất tạo nên sản phẩm phân bón. a) Phân loại theo công nghệ sản xuất phân bón: Tùy theo công nghệ sản xuất, người ta có thể chia phân vi sinh vật (VSV) thành hai loại như sau: - Phân vi sinh vật trên nền chất mang khử trùng có mật độ vi sinh vật hữu ích >109 vi sinh vật/g (ml) và mật độ vi sinh vật tạp nhiễm thấp hơn 1/1000 so với vi sinh vật hữu ích. Phân bón dạng này được tạo thành bằng cách tẩm nhiễm sinh khối vi sinh vật sống đã qua tuyển chọn vào cơ chất đã được xử lý vô trùng bằng các phương pháp khác nhau. Phân bón vi sinh vật trên nền chất chất mang đã khử trùng được
sử dụng dưới dạng nhiễm hạt, hồ rễ hoặc tưới phủ với liều lượng 1-1,5 kg (lit)/ha canh tác. - Phân vi sinh vật trên nền chất mang không khử trùng được sản xuất bằng cách tẩm nhiễm trực tiếp sinh khối vi sinh vật sống đã qua tuyển chọn, vào cơ chất không cần thông qua công đoạn khử trùng cơ chất. Phân bón dạng này có mật độ vi sinh vật hữu ích 106 vi sinh vật/g (ml) và được sử dụng với số lượng từ vài trăm đến hàng nghìn kg (lít)/ha. Đối với phân bón vi sinh vật trên nền chất mang không khử trùng, tùy theo thành phần các chất chứa trong chất mang mà phân bón VSV dạng này được phân biệt thành các loại: - Phân hữu cơ VSV là sản phẩm phân hữu cơ có 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 hay các hoạt chất sinh học góp phần nâng cao năng suất,chất lượng nông sản. - Phân hữu cơ khoáng VSV là một dạng của phân hữu cơ VSV, trong đó có chứa một lượng nhất định các dinh dưỡng khoáng. b) Phân loại theo tính năng tác dụng của các nhóm vi sinh vật chứa trong phân bón: Trên cơ sở tính năng tác dụng của các VSV chứa trong phân bón, phân VSV còn được gọi dưới các tên:
- 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.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 photpho 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. - Phân VSV kích thích, điều hòa sinh trưởng thực vật chứa các VSV có khả năng sinh tổng hợp các hoạt chất sinh học có tác dụng điều hòa hoặc kích thích quá trình trao đổi chất của cây. - Phân VSV chức năng là một dạng của phân bón VSV ngoài khả năng tạo nên các chất dinh dưỡng cho đất, cây trồng, còn có thể ức chế, kìm hãm sự phát sinh, phát triển của một số bệnh vùng rễ cây trồng do vi khuẩn và vi nấm gây nên. c) Phân loại theo trạng thái vật lý của phân bón: Căn cứ vào trạng thái vật lý của phân bón, có thể chia phân bón VSV thành các loại sau: - Phân VSV dạng bột là dạng phân bón vi sinh, trong đó sinh khối VSV sống đã được tuyển chọn và chất mang được xử lý thành dạng bột mịn.
- Phân VSV dạng lỏng là một loại phân bón vi sinh, trong đó sinh khối VSV từ các vi sinh vật tuyển chọn được chế biến tạo nên dung dịch có chứa các tế bào sống của chúng. - Phân VSV dạng viên được tạo thành khi sinh khối VSV được phối trộn và xử lý cùng chất mang tạo thành các hạt phân bón có chứa các VSV sống đã được tuyển chọn. Trên thị trường phân bón hiện nay, phân bón VSV được kinh doanh dưới nhiều tên thương mại khác nhau. Chỉ tiêu VSV phân giải xenlulo trước đây được coi là chỉ tiêu chất lượng của phân bón VSV, song trong Tiêu chuẩn TCVN 7185-2002, VSV phân giải xenlulo không được xếp vào nhóm các VSV sử dụng trong sản xuất phân VSV mà chỉ được coi là tác nhân chuyển hóa xenlulo phục vụ sản xuất phân hữu cơ sinh học. Theo định nghĩa, phân bón VSV là sản phẩm chứa VSV sống đã được tuyển chọn có khả năng tạo ra các chất dinh dưỡng hoặc các hoạt chất sinh học trong quá trình bón vào đất, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản và cải tạo đất thì VSV tổng số chứa trong phân bón VSV không phải là chỉ tiêu chất lượng của phân bón vi sinh hoặc hữu cơ VSV. III. MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN VI SINH VẬT CHỦ YẾU VÀ TÁC DỤNG CỦA CHÚNG TRONG SẢN XUẤT NÔNG, LÂM NGHIỆP 1. Phân vi sinh vật cố định nitơ a) Phân vi khuẩn nốt sần:
Nitơ là nguyên tố trơ khó liên kết hóa học với các nguyên tố khác, nếu không có chất xúc tác và các điều kiện đặc biệt khác, nó không ngừng bị chuyển hóa trong một chu trình khép kín do các tác động sinh học hay hóa học khác nhau. Dưới tác động của các hoạt động hóa học hoặc sinh học, nitơ phân tử được chuyển hóa thành đạm vô cơ, sau chuyển hóa thành đạm thực vật hoặc động vật thông qua quá trình đồng hóa. Một phần đạm thực vật dưới dạng tàn dư thực vật và một phần khác được người, động vật thải ra dưới dạng phân bã được trả lại cho đất. Đạm trong đất, một phần được cây trồng sử dụng, số còn lại bị mất do thẩm lậu, rửa trôi hoặc bay hơi do hoạt động của các vi sinh vật đất có khả năng phân giải đạm. Quá trình đất mất đạm chịu ảnh hưởng rất lớn bởi các chế độ canh tác. Nitơ đồng thời cũng là yếu tố dinh dưỡng vô cùng quan trọng không chỉ với các sinh vật bậc cao mà cả với các sinh vật nhỏ bé mà mắt thường không nhìn thấy được. Trong tự nhiên, nitơ phân tử tồn tại dưới dạng khí chiếm tới 78,16% thể tích không khí, song hợp chất nitơ này lại không được sử dụng làm nguồn dinh dưỡng cho sinh vật. Để cây trồng có thể sử dụng nguồn tài nguyên này làm chất dinh dưỡng, nitơ không khí phải được chuyển hóa thông qua quá trình cố định nitơ, trong đó nitơ phân tử được chuyển thành amôn. Quá trình cố định nitơ có thể xảy ra nhờ các tác nhân vật lý, hóa học hoặc sinh học, trong đó người ta quan tâm nhiều đến quá trình cố định đạm sinh học vì hiệu quả và tính an toàn của nó đối với môi trường.
Trong các hệ thống cố định nitơ sinh học, cố định nitơ cộng sinh giữa vi khuẩn nốt sần (Rhizobium) và cây bộ đậu là quan trọng nhất, ước tính đạt trên 80 triệu tấn mỗi năm, tương đương với lượng phân đạm vô cơ được sản xuất trên toàn thế giới năm 1990. Trong hệ thống cố định đạm sinh học này, mỗi nốt sần là một nhà máy phân đạm mini, trong đó cây chủ vừa là chỗ trú ngụ đồng thời cũng là nguồn cung cấp nguồn năng lượng cho quá trình cố định đạm của vi khuẩn và nhận lại lượng đạm từ quá trình cố định nitơ để cung cấp cho các quá trình tổng hợp đạm trong thân, lá, hoa quả. Nếu lượng đạm cần thiết cho việc canh tác 1 ha lúa khoảng 180- 240kgN/năm thì hệ thống cố định nitơ cộng sinh ở một số cây bộ đậu hoàn toàn có thể đáp ứng đủ. Điều đó cho thấy vai trò quan trọng của cây bộ đậu trong hệ thống luân canh và xen canh với các cây trồng khác. Vi khuẩn Rhizobium tồn tại trong đất, có thể xâm nhập vào các lông hút của rễ cây bộ đậu và kích tác tạo thành nốt sần nên còn gọi là vi khuẩn nốt sần. Rhizobium thuộc nhóm vi khuẩn Gram âm (Gr-) sống hiếu khí, có dạng hình que, có khả năng di động và không sinh bào tử. Vi khuẩn phát triển tối ưu ở nhiệt độ 28 - 30oC và pH trung tính (6,5 - 7,0). Nhu cầu dinh dưỡng của Rhizobium không có gì đặc biệt. Chúng có thể sử dụng đường, rượu và một vài loại axit làm nguồn năng lượng. Một số nòi Rhizobium cần phải lấy vitamin và chất kích thích sinh trưởng từ môi trường, một số khác có thể tự tổng hợp được. Căn cứ vào tính chuyên biệt của cây chủ, vi khuẩn nốt sần được phân thành 7 loài