intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Thuốc trừ sâu sinh học - Phân sinh học

Chia sẻ: Trâu Quân | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:25

257
lượt xem
100
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thuốc trừ sâu Hàng năm sản lượng lương thực,rau quả trên thế giới bị mất do sâu bệnh vào khoảng 20-35% trong đó các nước châu âu mất trung bình khoảng 20%,các nước châu á mất khoảng 35%.từ năm 1960 đến nay nhiều nước trên thế giới đã sử dụng ồ ạt các chất hóa học để diệt trừ sâu bệnh.Việc sử dụng các loại thuốc hóa học ở thời kì đầu đem lại lợi ích rất lớn là khả năng tiêu diệt sâu bệnh rất nhanh và rất có hiệu quả Sau 40 năm thế giới sử dụng thuốc...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Thuốc trừ sâu sinh học - Phân sinh học

  1. SẢN XUẤT SINH KHỐI PHỤC VỤ NÔNG NGHIỆP Thuốc trừ sâu sinh học Thuốc trừ sâu Hàng năm sản lượng lương thực,rau quả trên thế giới bị mất do sâu bệnh vào khoảng 20-35% trong đó các nước châu âu mất trung bình khoảng 20%,các nước châu á mất khoảng 35%.từ năm 1960 đến nay nhiều nước trên thế giới đã sử dụng ồ ạt các chất hóa học để diệt trừ sâu bệnh.Việc sử dụng các loại thuốc hóa học ở thời kì đầu đem lại lợi ích rất lớn là khả năng tiêu diệt sâu bệnh rất nhanh và rất có hiệu quả Sau 40 năm thế giới sử dụng thuốc trừ sâu hóa học đã cho thấy những nhược điểm khó chấp nhận được.bao gồm - Gây ra hiện tượng ô nhiễm nước và ô nhiễm đất .các chất diệt sâu bệnh thường rất ít bị phân hủy trong điều kiện thiên nhiên trong thời gian ngắn.chúng tồn tại trong nước ,trong đất và làm thay đổi khu hệ vi sinh vật có ích trong đất,trong nước ,từ đó làm làm giàm hoặc triệt tiêu khả năng tự làm sạch của vi sinh vật trong tự nhiên,ngoài ra các chất này còn làm ngưng trệ nhiều quá trình chuyển hóa vật chất trong nước ,trong đất do vi sinh vật tiến hành có lợi cho cây trồng (một trong những chất được sử dụng ở thời gia đầu những năm 60 là ddt).chất này tòn tại khá lâu trong tự nhiên khi ta phun chúng vào môi trường khoảng sau hai năm chúng mới phân hủy hết - Việc sử dụng thuốc hóa học không theo một chỉ dẫn cụ thể sẽ tạo ra sự dư thừa.thuốc trừ sâu dư thừa không chỉ tồn tại trong đất,trong nước mà còn bám vào rau,quả và nông sản và gây ra hiện tượng ngộ độc ngộ càng nhiều.Do đó nhiều quốc gia trên thế giới cảnh báo và cấm sử dụng rất nhiều loại thuốc hóa học. Một trong những tiến bộ của ngành công nghệ sinh học là tạo ra được thuốc trừ sâu sinh họcsản xuất thuốc trừ sâu sinh học dựa trên nền tảng khoa học là sự đấu tranh sinh tồn giữa các trong giới sinh vật .các vi sinh vật muốn tồn tại phải tạo ra những vũ khí ,ngoài khả thích nghi khả năng sinh sản phát triển mạnhra .Vũ khí đó chính là những độc tố hay kháng sinh được tổng hợp bởi những vi sinh vật trong suốt quá trình phát triển của mình.
  2. Người ta đã biết lợ dụng quy luật này của thiên nhiên .Các nhà khoa học đã tiến hành phân lập ,cải tạo ,nâng cao khả năng sinh học tổng hợp những chất độc,kháng sinh của vi sinh vật.Từ đó nâng lên một bước nữa là sản xuất hàng loạt theo qui mô công nghiệp và như vậy công nghệ sản xuất thuốc từ sâu sinh học thay thế thuốc trừ sâu hóa học Thuốc trừ sâu sinh học được sản xuất và áp dụng thực tế nhiều năm qua cho ta thấy nhiều ưu điểm sau + thuốc trừ sâu sinh học không ảnh hưởng đến cây trồng + thuốc trừ sâu sinh học không làm thay đổi hệ sinh thái + thuốc trừ sâu sinh học dễ phân hủy,không tạo ra dư lượng độc hại cho sản phẩm Tuy nhiên so với thuốc trừ sâu hóa học thì thuốc trừ sâu sinh học tiêu diệt sâu bệnh chậm hơn CÁC LOẠI THUỐC TRỪ SÂU Hiện nay trên thế giới ,người ta sản xuất chế phẩm thuốc trừ sâu sinh học từ vi khuẩn và nấm sợi. 1) Chế phẩm thuốc trừ sâu từ vi khuẩn Các chế phẩm thuốc trừ sâu từ vi khuẩn được sản xuất nhiều nhất trong số thuốc trừ sâu sinh học được sản xuất hiện nay trên thế giới.Các chế phẩm này thường chứa khoảng 2-5 tỷ tế bào/1 gam.Ta có thể tóm tắt các chế phẩm được sản xuất từ vi khuẩn
  3. STT Sản xuất từ vi khuẩn và tên chế phẩm Hãng và nước sản xuất
  4. 1 Các chế phẩm từ bacillus thuringiesis Agritol Merch-mỹ Bakthane L.69 Rolim and hass.mỹ Baktospeine Roger bellon-pháp Bakthurin Biokrma-tiệp khắc Biospon 2802 Hoechst-đức Dendrobacillin Zavodbakt-nga Dipet Abbotttlad-mỹ Parasporin Grain processing corp- mỹ Enterobacterin Nga Thurieide Mỹ 2 Bacillus morita Nhật 3 Bacillus cereusvar galleriae Trung quốc 4 Bacillus cereus var furoi Nhật 5 Bacillus entimorbus Ditman-mỹ 6 Bacillus popilliae Mỹ 7 Bacillus sphaericus Mỹ 8 Bacillus insectus Nga 9 Bacillus pulvifaciens Nhật Các chế phẩm thuốc trừ sâu từ vi khuẩn 2) Các chế phẩm từ nấm sợi
  5. So với thuốc trừ sâu từ vi khuẩn,các chế phẩm thuốc trừ sâu từ nấm sợi ít hơn.Các chế phẩm đó bao gồm: + beauuveria bassiana:chế phẩm từ nấm sợi này được sản xuất nhiều ở Trung quốc,Nga,Pháp,Mỹ.Chế phẩm này có tên là boverin.Số lượng bào tử trong mỗi gam của chế phẩm khoảng 1.5 tỷ.Độc tố của nấm này có tên là beauverixin và một loại enzym proteinase + metharrhizium anisopliae:nấm này sinh độc tố destrucxin A và B + trichoderma-chế phẩm trichodermin 3) Chế phẩm từ virut Nhiều loại virut được sản xuất như chế phẩm diệt côn trùng,trong số này đáng lưu ý nhất là các loại sau: St Vi sinh vật và chế Hãng và nước sản xuất t phẩm 1 Biostol Nutrilite products inc- mỹ 2 Viron International minerals and chemicals Carp-mỹ 3 Palyvirocizde Mỹ 4 Spodoptera Mỹ 5 Chế phẩm tuyến Mỹ trùng biotrol NCS Chế phẩm diệt côn tùng từ virut
  6. I. KỸ THUẬT SẢN XUẤT THUỐC TRỪ SÂU TỪ BACILLUS THURINGGUENSIS Đặc điểm vi khuẩn bacillus thringgiensis(BT): vi khuẩn BT là vi khuẩn hình que và có những đặc điểm; - Kích thước 3-6 x 0.8-1.3 µm - Thuộc vi khuẩn gram(+). - Tế bào thường đứng riêng rẽ hay xếp thành chuỗi. - Có tiên mao mọc xung quanh tế bào(tiên mao dài khoảng 6-8 µm) - Khi trưởng thành tạo một bào tử ở giữa(kích thước bào tử:1- 1.8x0.8-0.9 µm). - Chứa một tinh thể độc hình quả trám có bản chất protein. Độc tố BT:BT có khả năng tạo ra 4 loại độc tố trong quá trình phát triển của chúng: - Ngoại độc tố α (α-extoxin) hay còn gọi là photpholipase-c - Ngoại độc tố β (β- extoxin) hay còn gọi là ngoại độc tố bền nhiệt. - Nội độc tố ¥(¥-endotoxin)hay còn gọi là tinh thể độc. - Độc tố tan trong nước Trong 4 loại tộc tố BT,ngưới ta quan tâm nhất đến độc tố tan trong nước và tinh thể độc. a) Độc tố tan trong nước được P.G fast tìm ra năm 1971.độc tố này có phân tử lượng là 30.000,gây ra nhiều bệnh lý ở côn trùng b) Ngoại độc tố β là độc tố bền nhiệt (ở 120 C sau 15 phút vẫn o giữ được hoạt tính).Độc tố này có trọng lượng phân tử 707- 850.Ngoại độc tố β có chứa aderrin,photphat,ribose,glucose, và axit allomuxic. c) Ngoại độc tố α,còn gọi là photpholipase C hay loxitinase C.Enzym này đầu tiên liên kết với tế bào ,sau đó được tách ra và bị hoạt hóa bởi chất không bền nhiệt,có trọng lượng phân tử thấp. d) Tinh thể độc:nhà khoa học E.berliner tìm tra đầu tiên vào năm 1915,sau đó năm 1927,nhà khoa học O.mattes,đã tìm ra được 1 loại tinh thể được tạo ra trong cơ thể BT khi BT bắt đầu tạo bào tử. mãi đến năm 1955 người ta mới biết được
  7. tinh thể này là chất có bản chất protein và có liên quan đến độc tính BT tinh thể độc có kích thước khá dài và rộng (dài khoảng 1µm và rộng khoảng 0.5µm).chúng chiếm khoảng 30%toàn bộ khối lượng tế bào và biểu hiện tính độc của BT. Tinh thể độc thường làm chết các ấu trùng bộ cánh vẩy.trong thành phần tinh thể độc có hai loại axit amin,có số lượng nhiều nhất là axit glutamic và axit asparaginic. Người ta xem tinh thể độc như một tiền độc tố (protoxin).nó chỉ tở thành độc tố thực sự khi có mặt trong ruột của một số côn trùng.Khi đó sẽ hình thành những phân tử độc tố với trọng lượng phân tử vào khoảng 5000. Tinh thể độc thuộc loại bền nhiệt,thường gây ra sự hủy hoại đường tiêu hóa của sâu bệnh .Khi đường ruột bị tê liệt bởi tinh thể độc ,tế bào thượng bì của ruột bị biến đổi.Tinh thể độc của BT chỉ gây độc với đường ruột sâu bệnh còn với người và động vật ,tinh thể độc hoàn toàn vô hại.nhiều nghiên cứu cho thấy ở động vật có vú ,pepsin trong đường tiêu hóa đã làm biến đổi trạng thái độc của tinh thể sang trạng thái không độc.Khi tinh tểh độc vào được đường ruột côn trùng,có hai yếu tố tạo ra tính độc đối với côn trùng: - Ph của đường ruột côn trùng.PH ở ruột giữa và ở ruột trước của côn trùng nằm trong vùng pH kiềm (>8.9).Khi pH ở giá trị này,tinh thể bị vỡ ra và gây nhiễm độc cho máu của côn trùng - Một số côn trùng tạo ra protease trong đường ruột.Các enzym này sẽ chuyển tiền độc tố của tinh thể thành độc tố - BT giết rất nhiều sâu bệnh và côn trùng.Trên 200 loại côn trùng Những loài sâu bị BT giết hại
  8. Sâu đo acrobat (acrobasis) Bướm hại gai (albaiis urtiene) Sâu xám hại rau(agrotis ypsilon) Ong kén nhỏ(apanteles glomeratris) Sâu đo rau vàng(apochemia brisoidaria) Sâu cuốn lá cây ăn quả(argyroplose variegana) Sâu non đục củ khoai tây Sâu hại ngô(heliotthis zeae0 Mọt lúa mì(sitophilus granarius) \(timetocera acellassa).. .v.v...... KỸ THUẬT SẢN XUẤT BT a) Phương pháp nuôi cấy trên con lắc Môi trường nuôi cấy: ta có thể sử dụng một trong những loại môi trường nuôi cấy sau đây để sản xuất BT qui mô nhỏ Môi trường 1: Glucose 1.5g cao ngô 4.5g cám nấm men 6.0g K2HPO4 3.5g NAOH 0.43g caCl2 0.1g nước 1000ml môi trường 2: rỉ đường 10g cao ngô 8.5g CaCo3 1.0g nước 1000ml
  9. Môi trường 3: Rỉ đường 18.6g bột khô dầu bông 17g CaCo3 1.0g nước 1000ml Môi trường 4: Tinh bột ngô 68g saccharose 64g Cazein 19.4g nấm men khô 6g Dung dịch đệm photphat 60ml nước 1000ml Môi trường 6: Pepton 10g glucose 10g Cao ngô 2g MgSO4 0.3g FeSO4.7H2O 0.02g K2SO4.7H2O 0.02g CaCO3 1g nước 1000ml Môi trường 7: Bột đậu tương 15g glucose 5g Tinh bột ngô 5g MgSO4 0.3g FeSo4.7H2O 0.02g ZnSO4.7H2O 0.02g CaCO3 1g nước 1000ml Môi trường 8: Pepton 6g dịch thủy phân cazein 4g Cao ngô 4g cao thịt 1.5g Glucose 1g nước 1000ml Môi trường 9; Saccharose 2g pepton 7.5g MgSO4 0.00223g Fe2(SO4)3 0.02g Cacl2.4H2o 0.183g nước 1000ml Môi trường 10; Đậu tương ngô 10g pepton 2g CaCO3 1g (NH4)2SO4 0.3g MgSO4 0.3g K2HPO4 2g Dầu đậu tương 4ml nước 1000ml Dextrin 4g Môi trường 11: Khô lạc 5g bột cá 5g
  10. Cao ngô 5g glucose 3g Dầu đậu tương 2.5g nước 1000ml Môi tường 12: Khô lạc 20g bột cá 5g Cao ngô 18g CaCO3 5g MgSO4 0.075g dextrin 5g K2HPO4 0.4g dầu đậu tương 3ml Nước 1000ml Điều kiện nuôi cấy chìm • Máy lắc có tần số lắc 100-200 lượt/phút.Khi lắc không khí qua nút bông và vào môi trường.Nhu cầu oxy trong nuôi cấy BT rất cao (khoảng 1-5% hay-250 mol/m2) • Thời gian nuôi < 2 ngày (thường là 18-20 giờ) • Nhiệt độ nuôi 30 C + 2;pH=6.5-7.2 o Sau khi nuôi Bt trong các môi trường có thành phần dinh dưỡng tối ưu,người ta thu nhận BT bằng cách lọc ép.Sau khi thu sinh khối ,người ta tiến hành sấy chân không và thu được thành phẩm .Chất lượng sinh khối phải đạt như sau; - Kết thúc quá tình lên men phải đạt 2.44 tỷ tế baao2trong 1 ml - Sau khi sấy chân không (thường sấy ở 60 oC trong 14 giờ) số lượng bào tử sống phải đạt 12.1-17.8 tỷ/gam chế phẩm. b) Nuôi cấy trên môi trường đặc Ta cũng có thể nuôi cấy BT trên môi trường đặc Môi trường nuôi cấy Bột ngô dầu đậu tương 15-20% cám 70% Trấu 9-14% CaCo3 1% MgSO4 0.1% K2HPO4 0.15% NaOH 1% Môi trường được thanh trùng,làm nguội và được gieo cấy giống vào. Quá trình lên men: toàn bộ môi trường sau khi trộn giống được tải ra khay với chiều dày môi trường 3-5 cm.Nuôi trong phòng vô trùng,ở nhiệt độ 28-32 oC trong thời gian 24-36 giờ
  11. Kết thúc quá trình lên men,đem chế phẩm BT thô đi sấy khô,sau đó nghiền mịn và vô bao gói. Chất lượng chế phẩm được qui định là 5-10 tỷ tế bào tong 1 gam ngoài ra ,ta cũng có thể nuôi trong môi trường bán rắn với thành phần môi trường sau: Cám 545g perlit 380g bột đậu tương 62g Glucose36g vôi 306g NaCl 0.9g CaCl2 0.29g nước 160ml Sau khi khử trùng và làm nguội ta trộn môi trường trên với dịch nhân giống đã chứa BT;cứ 1Kg môi trường trộn với 400ml dịch giống( hỗn hợp này có pH=6.9) rồi đưa vào thiết bị lên men.Thổi không khí có độ ẩm 95-100%,nuôi ở nhiệt độ 30- 34 oC trong thời gian 36 giờ.Sau khi kết thúc quá trình lên men tiến hành sấy để sản phẩm cuối có độ ẩm 4% w. c) Nuôi Bt theo qui mô công nghiệp Trong công nghiệp.BT thường được nuôi trong những thiết bị lên men có dung tích rất lớn và kiểm soát chặt chẽ chế độ thổi khí ,pH và lượng các chất dinh dưỡng.Thông thường,người ta dùng các thiết bị có dung tích 5000-10.000 lít với hệ thanh trùng, làm nguội ,điều hòa oxy,pH hoàn toàn tự động,.Nhiệt độ lên men luôn duy trì ở 28-32oC,pH= 6.5-7.2,chế độ thổi khí đảm bảo 5% dung tích môi trường (hay 250 mol oxy/m3 môi trường).Thời gian lên men 24-30 giờ.Kết thúc quá trình lên men người ta tách sinh khối và sấy thăng hoa để thu nhận sản phẩm. II. Kỹ thuật sản xuất thuốc trừ sâu từ nấm bạch cương Nấm bạch cương(beauveria):là loại nấm gây bệnh bạch cương ở tằm.Loại nầm này phát triển rất nhanh trên cơ thể tằm .Các sợi nấm nhanh chóng phủ đầy tạo ra một màu trắng ở tằm. Nấm bạch cương có khả năng tạo ra bào tử trần,không màu hình cầu hoặc hình trứng.Bào tử có kích thước 1.5- 5.5x1.3µm.Sởi nấm có chiều ngang 3-5µm. Khi phát triển trên tằm ,chúng phá hủy lớp kitin của tằm,ăn sâu vào trong cơ thể và phát triển trong cơ thể tằm.
  12. Khi nấm bạch cương mới phát triển trên cơ thể tằm ,cơ thể tằm huy động hệ bạch tuyết chống lại sự xâm nhập này.Nấm bạch cương khi đó sẽ tổng hợp độc tố có tên là bôvexirin (beauvericin).Độc tố này phá vỡ các tế bào bạch tuyết .Khi toàn bộ tế bào bạch tuyết bị chết cũng là lúc con tằm bị tiêu diệt. Vai trò của nấm bạch cương trong bảo vệ thực vật Ngoài tằm ra,nấm bạch cương có khả năng giết hàng loạt các sâu bệnh. Lần đầu tiên,vào năm 1892,F.Tang đã nuôi cấy thành công nấm bạch cương trên môi trường nhân tạo và dùng bào tử của nấm bạch cương để tiêu diệt sâu róm(porthetria disper). Sau đó 1 năm,vào năm 1893,S.A.forbers,và năm 1896,F.H snow đã thành công trong công việc sử dụng bào tử nấm bạch cương đã tiêu diệt loại rệp (biissus leucopteus). Trên thực tế ,từ lâu người ta đã biết khả năng tiêu diệt nhiều sâu bệnh của nấm bạch cương.Song do điều kiện kỹ thuật và những kiến thức trước thế kỷ XX và những năm đầu thế kỷ XX,do hạn chế về kiến thức và gây độc của nấm bạch cương.Mãi đến năm 1969 R.LHamil và các cộng tác viên mới kết tinh được độc tố của nấm bạch cương .Họ đặt tên cho độc tố này là bôverixin. Sau đó,1971,Y.A.ovchinikov đã tổng hợp được độc tố này và đến nay,người ta đã biết được rõ về độc tố này. Công thức hóa học của độc tố bôvexirin: C45H57O9N3 Tên danh pháp xiclo (N.metyl L phenilalanin-D-X hydroxyzovaleryl) Là một depxipeptit vòng Điểm sôi 93-94 oC Kỹ thuật sản xuất Trong trường hợp chưa có giống nấm bạch cương,ta có thể phân lập chúng từ những con tằm bị bệnh bạch cương.Môi trường dùng để phân lập là một trong những loại môi trường sau Môi trường 1: Pepton 10g nước mắm 20ml nước 1000ml Môi trường 2: Glucose 40g pepton 10g
  13. Nước cất 1000ml pH 5.6 Môi trường mạch nha: Dùng nước mạch nha 10.8 oBix Môi trường 4 (môi trường Crapex-Dox) Saccharose 30g NaNO3 2g K2HPO4 1g MgSO4.7H2O 0.5g KCl 0.5g FeSO4 0.01g nước 1000ml Để hạn chế sự phát triển của vi khuẩn,người ta cho thêm vào môi trường NaCNS(0.24-0.4 M/l),hồng bengal (70 mg/l),cloromixelin (5 mg/l),neomixin,polimixin,baxitraxi(50 mg/l) Khi phát triển môi trường thạch sabuoraund,chúng tạo sắc tố màu đỏ sẫm,sợi nấm có màu lông tơ dày và phủ kín bề mặt môi trường. Ta có thể nuôi nấm bạch cương bằng phương pháp bề mặt hoăc phương pháp chìm.Trong cả hai phương pháp đều phải duy trì nhiệt độ nuôi cấy ở 28-32 oC thời gian nuôi cấy thường dài hơn so với nuôi cấy BT cần khoảng thời gian nuôi là 16-24 giờ.Nấm bạch cương cần thời gian nuôi là 5-7 ngày thì bào tử mới tạo ra nhiều Sau khi thu nhận được sinh khối (thường qua lọc đối với môi trường lỏng,hoặc thu nhận toàn bộ sinh khối nếu nuôi ở môi trường rắn) người ta tiến hành sấy khô ở nhiệt độ thấp < 40oC,cho đến khi độ ẩm
  14. Virut đa diện dạng nhân và virut thể hạt được xếp vào giống baculovirus.Đây là những virus chứa DNA,DNA loại này có phân tử lượng 80x106.tỷ lệ guamin +sytozin vào khoảng 35-39% Virut đa diện dạng tế bào chất là virut chứ RNA.Trong lượng phân tử 12.7x106 để sản xuất virut người ta không thể nuôi chúng trong một loại môi trường nhân tạo nào vì virut chỉ có thể sinh sản và phát triển trong cơ thể chủ.Do đó ,muốn có virut để trừ sâu bệnh với mật độ virut nhiều ,ta chỉ có cách nhiễm virut vào một loại sâu bệnh nhờ đó mà chúng ký sinh ,virut sẽ phát triển trong cơ thể sâu nang mà ta mong muốn,để thu nhận sinh khối virut ,sau đó nhiễm virut này sang sâu bệnh trên có trên cây.Virut sẽ xâm nhập vào sâu bệnh và bắt đầu phá hủy cơ thể sâu bệnh ,nhờ đó cây trồng được bảo vệ khỏi sự phá hủy của sâu bệnh.biện pháp này tỏ ra rất hữu hiệu khi ta thực hiện thuốc trừ sâu từ virut với mật độ virut cao.Phương pháp này đòi hỏi kỹ thuật rất cao ,nếu không hiện tượng nhiễm sẽ khó tránh khỏi. sản xuất phân sinh học 1. Các loại phân sinh học Trước đây,người ta hiểu phân sinh học(hay phân vi sinh) chỉ đơn giản là những chế phẩm sinh khối vi sinh vật có khả năng chuyển hóa một cơ chất nào đó;khi bón vào đất sẽ làm tăng khả chyển hóa này,trong thiên nhiên giúp cây trồng phát triển hơn Ngày nay phân sinh học được hiểu rộng hơn.Phân sinh học không phải chỉ là phế phẩm của một loài vi sinh vật mà còn là hỗn hợp nhiều loài vi sinh vật khác nhau .Các loài vi sinh vật này có khả năng cộng sinh trong đất và làm tăng nhanh các quá trình chuyển hóa trong đất,giúp cây trồng tăng năng suất.Như vậy phân sinh học bao gồm 3 loại: a) Phân sinh học đặc hiệu Phân loại này chỉ có thể là chế phẩm vi sinh vật được sản xuất từ 1 loài vi sinh vật.Loài vi sinh vật này chỉ tham gia chuyển hóa một loại cơ chất .Loài này được dùng theo một giời hạn mục đích nhất định. Ví dụ; + phân nitrazin bao gồm các vi sinh vật cố định nitơ
  15. +phân photphobacteri bao gồm những vi sinh vật chuyển hóa lân + phân cellosporin bao gồm những vi sinh vật chuyển hóa cellulose Loại phân này được nghiên cứu khá kỹ và được sản xuất ,ứng dụng rất rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới b) Phân sinh học hỗn hợp Phân sinh học hỗn hợp là loại phân được sản xuất bao gồm nhiều loại vi sinh vật có khả năng sống cộng sinh và tham gia chuyển hóa nhiều loại cơ chất khác nhau.Khi bón loại phân này xuống đất ,tất cả các loài vi sinh vật trong loại phân này đều có khả năng phát triển và đuề chuyển hóa vật chất tạo ra nhiều chất dinh dưỡng có lợi cho cây trồng. ví dụ: + phân EM(chế phẩm vi sinh vật hữu hiệu ).Chế phẩm này chứa hàng chục loài vi sinh vật khác nhau. + phân Fermant magma cũng chứa hàng loài vi sinh vật khác nhau c) Phân hữu cơ vi sinh: là loại phân,ngoài sinh khối vi sinh vật sống được nuôi cấy trong cơ chất ,còn chứa khối lượng rất lớn chất hữu cơ.Các vi sinh vật phát triển trong phân này là hỗn hợp nhiều loài vi sinh vật có ích khác nhau.Chất hữu cơ trong loại phân này vừa là chất mang để vi sinh vật bám vào đó,vừa là chất dinh dưỡng cho cây trồng phát triển Cả ba loại phân sinh học trên đều giống nhau ở một điểm,đó là chúng đều chứa sinh khối vi sinh vật sống ,các vi sinh vật sống này quyết định chất lượng của phân.Do đó việc sản xuất phân sinh học phải hiểu như là quá trình sản xuất sinh khối vi sinh vật. 1- Phân sinh học đặc hiệu đây là loại phân được nghiên cứu rất kỹ và đã sản xuất hàng loạt dựa trên những đặc tính riêng của từng loại vi sinh vật.loại phân này bao gồm ba loại: + Phân cố định đạm +phân lân sinh học +phân phân giải cellulose
  16. Phân cố định đạm a) vi sinh vật cố định nitơ :mỗi vật chất tồn tại trong điều kiện thiên nhiên đều có một chu trình chuyển hóa.nitơ cũng vậy ,nó có chu trình chuyển hóa nhờ hàng loạt các vi sinh vật khác nhau.Sự cố định nitơ từ không khí là một mắt xích trong quá trình chuyển hóa đó. * vòng tuần hoàn của nitơ : nito chiếm khoảng 78,16% (theo thể tích) hoặc 75,5%(theo trọng lượng ) không khí. Như vậy,trong bầu không khí bao quanh trái đất chúng ta lượng nitơ chiếm khoảng 4x1015 tấn nitơ. Loại nitơ này không được thực vật,động vật và người đồng hóa trực tiếp vì nitơ ở dạng tự do này được liên kết hai nguyên tử nitơ nhờ ba dây nối nối rất bền vững(N=N).Năng lượng của ba nối này vào khoảng 225Kcal/m. Muốn phá vỡ liên kết ba này bằng con đường hóa học người ta phải thực hiện những phản ứng ở nhiệt độ từ 10000c -40000c.ví dụ CaCl2 + N2 CaCN2 + C Hoặc N2 + O2 NO2 HNO3 hình 1
  17. Phản ứng liên kết giữa N2 và H2 cũng đòi hỏi nhiệt độ 6000oC ở áp suất 1000 at với sự xúc tác 02,Ru đủ để tạo thành amoniac,từ sự phát hiện phản ứng này loài người rất thành công trong sản xuất các loại phân nitơ từ không khí.Lượng nito này đã phần nào bù đắp sự thiếu hụt nito trong đất do cây trồng lấy đi hàng năm. Tuy nhiên,trong thiên nhiên tồn tại rất nhiều loài vi sinh vật có khả năng thực hiện quá trình này.Một số vi sinh vật khác lại tham gia hàng loạt quá trình giải phóng nitơ trong thiên nhiên,vòng tuần hoàn này tồn tại liên tục từ khi xuất hiện sự sống trên trái đất cho đến nay.Toàn bộ chu trình chuyển hóa này bao gồm các quá trình: o Quá trình cố định nitơ o Quá trình tổng hợp chất hữu cơ chứa nitơ o Quá trình phân giải o Quá trình amon hóa o Quá trình nitrat hóa o Quá trình nitrat hóa trả N2 cho không khí Đây là các quá trình có thể xem hình 1 b) Các vi sinh vật tham gia sự cố định đạm nitơ bao gồm: * vi khuẩn nốt sần cố định nitơ cộng sinh với cây họ đậu Vi khuẩn cộng sinh với cây họ đậu có tên là Rhizobium.Người ta đã phát hiện được 1200 loài cây thuộc bộ đậu có vi khuẩn cố định nitơ cộng sinh. Vi khuẩn nốt sần có kích thước khoảng 0,5 -0,9 x 1,2-3,0 µm.Chúng rất dễ bắt màu và có khả năng di động nhờ tiêm mao (có loài đơn mao và có loài đa mao) Khi già chúng không chuyển động,thuộc loại hiếu khí.Nhiệt độ phát triển tối ưu là.Khi xâm nhập vào bộ rễ cây họ đậu ,vi khuẩn nốt sần thường thông qua các lông hút.Nhiều khi chúng thông qua những vết thương của rễ họ đậu.Khi đó,rễ cây họ đậu thường tiết ra những chất có khả năng kích thích sự phát triển của vi khuẩn.Số lượng vi khuẩn nốt sần ở trong đất quyết định khả năng xâm nhập của chúng vào rễ cây.lượng tế bào vi khuẩn nốt sần trong đất đạt được 104 tế bào /gam sẽ rất thuận lợi cho quá trình xâm nhập. Khi có mặt vi khuẩn nốt sần ,rễ thực vật họ đậu sẽ tiết ra một loại enzym poligalacturonase.Enzym này phân hủy thành lông hút ,khi đó vi
  18. khuẩn nốt sần sẽ xâm nhập vào rễ,khi vào được trong rễ ,chúng tạo ra dây xâm nhập mà trong đó chứa rất nhiều tế bào vi khuẩn nốt sần ở trạng thái sinh sản và phát triển rất mạnh.Dây xâm nhập này cứ ăn sâu vào phía trong tế bào,vi khuẩn sẽ thoát khỏi dây xâm nhập,đi vào trong các tế bào chất của tế bào thực vật ,những tế bào này phân cắt nhanh và tạo ra trạng thái giả khuẩn.Các loại giả khuẩn không có khả năng phân chia nhưng lại có khả năng tăng khối lượng.Như vậy nốt sần được hình thành .Nốt sần gồm ba phần: • Vỏ nốt sần: gồm những lớp tế bào không bị vi khuẩn xâm nhiễm. • Vùng phân cách : phay cũng không cị vi khuẩn xâm nhiễm. • Vùng mô bị xâm nhiễm:các tế bào vi khuẩn xâm nhập vào các tế bào nốt sần.Những tế bào có vi khuẩn thường có kích thước hơn rất nhiều các tế bào không chứa vi khuẩn. Sự cố định nitơ phân tử được quyết định bởi sắ tố leghemoglobin. Chúng đóng vai trò xúc tác cho quá trình cố định nitơ phân tử.Trong mỗi một gam nốt sần của cây họ đậu chứa tới 1,09-3,25 mg leghemoglobin. Leghemoglobin chỉ thấy trong các tế bào nốt sần chứ không thấy trong tế bào vi khuẩn,do đó có nhiều công trình cho thấy chính tế bào nốt sần có khả năng cố định nitơ chứ không phải tế bào vi khuẩn.tế bào vi khuẩn chỉ làm nhiệm vụ kích thích để tạo ra nốt sần c).phân vi khuẩn nốt sần:đã có nhiều công trình nghiên cứu cho thấy,ở những nơi trông cây họ đậu ,hàng năm,vi khuẩn nốt sần có thể làm giảm cho đất khoảng 50-600Kg/ha (trung bình 75-200 Kg). Nhiều nước trên thế giới như nga ,trung quốc,balan,bungari,hungari,rumani,pháp,mỹ,bỉ...đã tiền hành sản xuất vi khuẩn nốt sần với hy vọng khi bòn loại phân này vào đất sẽ làm tăng khả năng tạo nốt sần cho cây họ đậu,như vậy sẽ làm tăng lượng nitơ trong đất và năng suất cây trồng sẽ cao,giảm được chi phí bón phân hóa học cho đất. Nhiều thì nghiệm ở nhiều nước khác nhau đều thu được kết quả rất tốt:những vùng đất mới ,khi trồng đậu có bón phân vi khuẩn nốt sần có thể làm tăng năng suất lên 50-100% (trung bình tăng 15-20%) Để sản xuất được phân vi khuẩn nốt sần,người ta nuôi chúng trong môi trường dung dịch thích hợp (môi trường bao gồm dịch nước chiết đậu
  19. hay nước chiết cám,hoặc nước chiết ngô có thêm một số muối khoáng) có pH = 6,5-7,5, ở nhiệt độ 24-26 oC trong thời gian từ 24-36 giờ.Kết thúc quá trình nuôi này ,người ta thường chuyển chúng sang than bùn đã được xử lý kỹ và bón vào đất trồng .Phương pháp này thường gặp khó khăn là số lương vi khuẩn nốt sần chết rất nhiều vì vi khuẩn nốt sần không tạo bào tử ,do đó việc bảo quản trở nên rất khó khăn. d) vi khuẩn hiếu khí sống tự do cố định nitơ :vi khuẩn hiều khí sống tự do bao gồm Azotobacter và Beiferincka,trong đó vi khuẩn Azotobacter được quan tâm nhiều hơn cả. vi khuẩn Azotobacter là vi khuẩn hình cầu hoặc hình que ,có kích thước 2,0-7,0 x 1,0-2,5 µm,chúng có rất nhiều tiêm mao bao quanh tế bào khi già chúng không có khả năng di động và kích thước tế bào nhỏ lại , Azotobacter thuộc loài hiếu khí ,tuy nhiên trong điều kiện thiếu không khí chúng vẫn có khả năng phát triển và thường tập trung ở vùng rễ nhiều hơn các vùng khác,chúng có khả năng hấp thụ nitơ không khí (đất xốp) như vậy chúng làm giàu nitơ cho đất .có nhiều nghiên cứu cho thấy khi Azotobacter đồng hóa 1 gam vật chất sinh năng lượng đồng thời chúng chúng cũng có khả năng hấp thụ 10-15mg nitơ phân tử.Ngoài ra Azotobacter có khả năng kích thích cây trồng nhờ chúng tông hợp ra tiamin,axit nicotinic,axit pantotenic,piridoxin và biotin.Người ta sản xuất phân Azotobacter bằng phương pháp nuôi chìm trong dung dịch bao gồm nước chiết đậu ,hoặc nước chiết cám có cho thêm 1% đường và một số muối vi lượng ,ở nhiệt độ 28-30oC,pH thích hợp nhất cho chúng phát triển là 7,2-8,2.Thời gian nuôi từ 18-36 giờ.Kết thúc quá trình nuôi ,người ta hấp thu chúng vào than bùn và bón cho cây trồng. Tác dụng của phân Azotobacter thường chậm và năng suất cây trồng tăng khoảng 10% chứ không thật sự cao lắm. Hiện có 2 giả thuyết về vấn đề cố định nitơ ,đó là; • Con đường khử • Con đường oxy hóa Ta có thể tóm tắt hai sự chuyển hóa này như sau: HN=NH
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2