Ô nhiễm môi trường không chỉ là vấn đề nhức nhối tại thành thị mà ngay cả vùng thôn quê với cánh đồng lúa bạt ngàn cũng đối mặt với điều này. Có thể nói, các loại phân bón vô cơ, thuốc bảo vệ thực vật đã góp phần không nhỏ cho hiện trạng đáng buồn này. Hiện nay, thế giới và Việt Nam đang hướng tới ngành nông nghiệp hữu cơ an toàn, bền vững bằng cách sử dụng phân bón vi sinh (PBVS).
PBVS có dễ làm hay không?
| Vi sinh vật (VSV)có vai trò rất quan trọng trong đời sống cũng như trong nông nghiệp. PBVS là chế phẩm, có chứa một hoặc nhiều chủng VSV vật sống, có ích cho cây trồng đã được tuyển chọn, sử dụng bón vào đất hoặc xử lý cho cây để cải thiện hoạt động của VSV trong đất vùng rễ cây. Nhờ đó, PBVS giúp tăng cường cung cấp các chất dinh dưỡng từ đất cho cây trồng, cung cấp chất điều hòa sinh trưởng, các loại men, vitamin có lợi cho các quá trình chuyển hóa vật chất, cung | Cây đậu tương có PBVS cố định đạm và đối chứng |
cấp kháng sinh để giúp cho cây trồng có khả năng chống chịu các loại sâu bệnh hại, góp phần nâng cao năng suất, phẩm chất nông sản và tăng độ màu mỡ của đất.
Quy trình cơ bản sản xuất phân vi sinh
Cách chế tạo PBVS đơn giản, chỉ cần phối trộn VSV có lợi vào bột hữu cơ như bột than bùn để bón vào đất hoặc trộn với hạt giống để gieo. Quy trình sản xuất PBVS bao gồm các bước:
- Chuẩn bị chủng VSV: VSV được nhân giống nhiều lần và được nuôi cấy bằng cách lắc các bình nhỏ (tốc độ 200 rpm) trong 5 - 7 ngày hoặc nuôi trong bồn lớn khuấy liên tục. Khi đã đạt được số lượng VSV mong muốn, nên sử dụng ngay nếu không số lượng VSV sẽ giảm dần.
- Chuẩn bị chất mang: than bùn, cát, phân chuồng và đất có thể được sử dụng như chất mang. Các chất mang nên có hàm lượng chất hữu cơ cao, không có hóa chất độc hại, có khả năng giữ nước hơn 50%, dễ dàng phân hủy trong đất.
- Phối trộn chất mang và VSV: VSV được trộn đều bằng tay (đeo găng tay vô trùng) hoặc bằng máy trộn. Sản phẩm được cho vào trong túi nilon, niêm phong kín. Các túi này cần làm ổn định trong 2 -3 ngày ở nhiệt độ phòng để theo dõi trước khi lưu trữ ở 40C.
Tuy nhiên, cái khó của PBVS là lựa chọn VSV để tạo ra hiệu quả cho cây trồng.
Đa dạng các loại VSV dùng trong PBVS
Hiện nay, trên thị trường có 9 loại PBVS chủ yếu, phân loại theo loại VSV và tính năng của loại phân bón.
• PBVS cố định đạm (N): vi sinh cố định đạm như nhà máy sản xuất nitơ, giúp ích cho rễ thêm đạm cho cây. Khi kết hợp với phân bón, chúng giúp cây phát triển nhanh hơn, lá xanh tốt hơn…Hiện nay có nhiều loại phân bón chứa các chủng vi sinh khác nhau dành cho các loại cây khác nhau. Dành cho cây họ đậu, thường dùng VSV cố định nitơ cộng sinh bao gồm Rhizobium, Bradyrhizobium, Frankia. Tại Việt Nam, chủng Bradyrhizobium japonicum được dùng phổ biến nhất. Dành cho cây lúa, sử dụng VSV cố định nitơ hội sinh như Spirillum, Azospirillum. Dành cho các loại cây trồng khác, sử dụng VSV cố định nitơ tự do như Azotobacter, Clostridium..
Các vi sinh vật cố định đạm
• PBVS phân giải lân: chứa VSV có khả năng tiết ra các hợp chất có khả năng hòa tan các hợp chất phostpho vô cơ khó tan trong đất (lân khó tiêu) thành dạng hòa tan (lân dễ tiêu) mà cây trồng, VSV có thể sử dụng được. Các chủng vi sinh được dùng bao gồm: Bacillus megaterium, B. circulans, B. subtilis, B. polymyxa, B. sircalmous, Pseudomonas striata; Nấm: Penicillium sp, Aspergillus awamori.
• PBVS phân giải silicat: có chứa VSV tiết ra các hợp chất có khả năng hòa tan các khoáng vật chứa silicat trong đất, đá ... để giải phóng ion kali, silic vào môi trường. Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Bacillus megaterium var. phosphaticum, Bacillus subtilis, Bacillus circulans, Bacillus mucilaginous, Pseudomonas striata.
• PBVS tăng cường hấp thu phốt pho, kali, sắt, mangan cho thực vật: có chứa VSV (chủ yếu là nhóm nấm rễ, vi khuẩn, xạ khuẩn....) trong quá trình sinh trưởng, phát triển, thông qua hệ sợi cũng như những thể dự trữ, có khả năng tăng cường hấp thu các ion khoáng của cây. Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Arbuscular mycorrhiza, Ectomycorrhiza, Ericoid mycorrhizae, Rhizoctonia solani, Bacillus sp, Pseudomonas putida, P. fluorescens Chao và P. fluorescens Tabriz. Loại PBVS này chưa được thương mại nhiều, vẫn còn đang trong giai đoạn nghiên cứu.
• PBVS ức chế VSV gây bệnh: chứa VSV tiết ra các hợp chất kháng sinh hoặc phức chất siderophore có tác dụng kìm hãm, ức chế nhóm VSV gây bệnh khác. Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Bacillus sp., Enterobacter agglomerans, Pseudomonas sp., Lactobacillus sp.
• PBVS tăng cường hấp thu phốt pho, kali, sắt, mangan cho thực vật: chứa VSV (chủ yếu là nhóm nấm rễ, vi khuẩn, xạ khuẩn....), trong quá trình sinh trưởng, phát triển, thông qua hệ sợi cũng như những thể dự trữ, có khả năng tăng cường hấp thu các ion khoáng của cây. Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Arbuscular mycorrhiza, Ectomycorrhiza, Ericoid mycorrhizae, Rhizoctonia solani, Bacillus sp, Pseudomonas putida, P. fluorescens Chao và P. fluorescens Tabriz.
• PBVS sinh chất giữ ẩm polysacarit: có chứa VSV tiết ra các polysacarit có tác dụng tăng cường liên kết các hạt khoáng, sét, limon trong đất. Loại này có ích trong thời điểm khô hạn. Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Lipomyces sp. Loại này chưa có sản phẩm thương mại tại Việt Nam.
• PBVS phân giải hợp chất hữu cơ (phân giải xenlulo): có chứa VSV tiết ra các enzym có khả năng phân giải các hợp chất hữu cơ như: xenlulo, hemixenlulo, lighin, kitin.... Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Pseudomonas, Bacillus, Streptomyces, Trichoderma, Penicillium, Aspergillus.
• PBVS sinh chất kích thích sinh trưởng thực vật: có chứa VSV tiết ra các hocmoon sinh trưởng thực vật thuộc nhóm: IAA, Auxin, Giberrillin ... vào môi trường. Các chủng vi sinh được dùng bao gồm Azotobacter chroococcum, Azotobacter vinelandii, Azotobacter bejerinckii, Pseudomonas fluorescens, Gibberella fujikuroi.
Thời gian gần đây, cùng với những tiến bộ của khoa học và công nghệ, các nhà khoa học đã sử dụng công nghệ gen để tạo ra các chủng vi sinh có nhiều đặc điểm tốt, cạnh tranh cao với các loài VSV trong đất. Các chủng biến đổi gen có thể kể đến như Pseudomonas putida strain CBI, Pseudomonas putida strain TVA8, Alcaligenes xylosoxidans subspecies denitrificans strain AL6.1…
Do sự quan trọng của các giống VSV nên đã có bảo tàng giống VSV sử dụng cho nông nghiệp để tàng trữ các loại vi sinh hữu ích này. Trên thế giới có thể kể đến Bộ thu thập VSV nông nghiệp Trung Quốc (ACCC), Bộ thu thập Rhizobium tại Úc, Colombia (CIAT), Malayxia (UPMR), Thái Lan (CISM), Anh (WPBS), Bộ thu thập Cyanobacteria tại Baxin (BCCUSP), Bộ thu thập VSV nông nghiệp Hàn Quốc (KACC), Bộ thu thập VSV môi trường tại Hàn Quốc (KEMC), Bộ thu thập VSV nông nghiệp tại Nga (RCAM), Nguồn gen VSV tại Mỹ (NRRL), v.v... Ở Việt Nam, cũng có các bảo tàng giống VSV như Bộ Sưu tập VSV Công nghiệp - Viện Công nghiệp thực phẩm Hà Nội, lưu giữ 1.100 chủng VSV, Bảo tàng giống chuẩn VSV (VTCC) lưu giữ 8.000 chủng VSV, Quĩ gen VSV trồng trọt (đất, phân bón) thuộc viện Thổ nhưỡng Nông hóa lưu giữ gần 700 chủng VSV.
Phong phú sáng chế về PBVS
Từ năm 1931 đến 2012 có khoảng 1.300 sáng chế (SC) đăng ký về nghiên cứu và sản xuất PBVS (nguồn Wipsglobal). SC đầu tiên đăng ký vào năm 1931 ở Mỹ, số US2004706, nội dung đề cập tới quy trình sản xuất phân bón từ cellulose nhờ hoạt động của vi khuẩn.
Trước năm 1976, lượng SC về PBVS còn ít, dưới 20 SC/năm. Giai đoạn 1976-1999 chỉ có 208 SC, nhưng giai đoạn 2000-2012 có đến 1109 SC.
Số lượng các SC về PBVS từ năm 1971 – 2012.
Nguồn: Wipsglobal
Mỹ là quốc gia đầu tiên có SC về PBVS nhưng vị trí độc tôn trong lĩnh vực này hiện nay là Trung Quốc, dù mãi đến năm 1986 Trung Quốc mới có SC đầu tiên về PBVS. Lượng SC đăng ký tại Trung Quốc chiếm 70% trên tổng lượng SC về nghiên cứu và sản xuất PBVS trên thế giới.
10 quốc gia có số lượng SC về PBVS cao nhất.
Nguồn: Wipsglobal
Hiện nay, có 3 hướng nghiên cứu về PBVS được quan tâm nhiều gồm (theo bảng phân loại sáng chế quốc tế IPC): nghiên cứu sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh, nghiên cứu sản xuất PBVS có sự kết hợp với các chế phẩm sinh học khác, như: thuốc trừ sâu sinh học, chất điều hòa sinh trưởng, … , nghiên cứu các chế phẩm VSV đưa vào phân bón.
PBVS chưa được sử dụng nhiều
Trong những năm gần đây, nhiều nước trên thế giới đã sản xuất các loại PBVS, tiêu thụ chủ yếu ở thị trường trong nước, một số bán ra thị trường thế giới. Doanh thu toàn cầu của PBVS dự kiến sẽ đạt 10.298,5 triệu USD vào năm 2017. Số lượng PBVS còn ít so với phân hóa học trên thị trường.
Thị trường PBVS toàn cầu chủ yếu là châu Âu và châu Mỹ Latinh. Thị trường Argentina, chiếm đến 80% doanh thu PBVS. Châu Á-Thái Bình Dương được đánh giá là khu vực phát triển nhanh nhất về mặt doanh thu. 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 PBVS cũng tăng do các chính sách ưu đãi của chính phủ ở các nước. Các tên tuổi 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.P. (Canada) and Rizobacter Argentina S.A. (Argentina).
Tìm hiểu về phân vi sinh trong buổi báo cáo phân tích xu hướng công nghệ chuyên đề: “Phân bón vi sinh và các chủng vi sinh hữu ích sử dụng trong sản xuất nông nghiệp”, tại Trung tâm Thông tin KH&CN TP.HCM.
Có một thực tế là dù PBVS 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. Do đó trong buổi báo cáo phân tích xu hướng công nghệ chuyên đề: “Phân bón vi sinh và các chủng vi sinh hữu ích sử dụng trong sản xuất nông nghiệp”, TS. Nguyễn Thu Hà – Trưởng bộ môn Vi sinh vật Trung tâm Nghiên cứu Đất - Phân bón và Môi trường phía Nam, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa cho biết, hiện nay tại Việt Nam chỉ có hướng dẫn thay thế PBVS cho phân chuồng chứ chưa có hướng thay thế phân vô cơ bằng PBVS.
Nhu cầu về PBVS rất lớn. Đây là hướng tương lai của nông nghiệp nhằm giảm bớt các tác hại của việc sử dụng không cân đối các loại phân hóa học, làm ô nhiễm môi trường và chi phí quá nhiều ngoại tệ để nhập khẩu phân bón vô cơ.
TS. Nguyễn Đăng Nghĩa – Giám Đốc Trung tâm Nghiên cứu Đất - Phân bón và Môi trường phía Nam,Viện Thổ nhưỡng Nông hóa trong buổi báo cáo phân tích xu hướng công nghệ chuyên đề: “Phân bón vi sinh và các chủng vi sinh hữu ích sử dụng trong sản xuất nông nghiệp”.