1. Vậy men vi sinh là gì?
Men vi sinh là một dạng chế phẩm sinh học bao gồm một hay nhiều chủng loại vi sinh vật có lợi. Vi sinh vật có kích thước rất nhỏ, chỉ có thể nhìn thấy chúng qua kính hiển vi, chúng có mặt ở khắp mọi nơi kể cả miệng núi lửa hay nam cực, thậm chí là cả đáy đại dương. Hầu như mọi quá trình xảy ra trong đất đều có sự tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của vi sinh vật (mùn hóa, chuyển đổi các chất khoáng thành chất hữu cơ, phân giải, giải phóng chất dinh dưỡng vô cơ từ hợp chất khó tan hoặc tổng hợp chất dinh dưỡng từ môi trường,...)
Chúng được thu thập, phân lập và tuyển chọn theo những yêu cầu chất lượng rất khắt khe, lưu giữ tại Quỹ gen vi sinh vật nông nghiệp. Chúng rất đa dạng, nhiều chủng loại và mang những lợi ích riêng nên khi các nhà sản xuất phân bón pha trộn chúng theo những công thức phân bón riêng sẽ cho ra những sản phẩm chuyên dụng khác nhau.
2. Các loại vi sinh (chế phẩm sinh học)
Có các loại chế phẩm từ nấm Trichoderma, chế phẩm EM gốc hay chế phẩm EM thứ cấp, chế phẩm Tritosan… chứa từ một đến rất nhiều các vi sinh vật có lợi, phục vụ cho những mục đích riêng.
Hiện nay, có khoảng trên 100 nghìn loài vi sinh vật gồm 30 nghìn loài động vật nguyên sinh, 69 nghìn loài nấm, 1,2 nghìn loài vi tảo, 2,5 nghìn loài vi khuẩn lam, 1,5 nghìn loài vi khuẩn, 1,2 nghìn loài virus,…
Cây trồng thì hấp thụ dinh dưỡng thông qua quang hợp trong không khí dựa vào các tế bào của lá cây, qua bộ rễ hút nước và hút các chất từ đất và nước. Nhưng các chất dinh dưỡng có trong tự nhiên lại ở nhiều dạng khác nhau, mà cây chỉ có thể sử dụng được ở một số dạng, vậy nên cần đến sự giúp đỡ của các vi sinh vật chuyên phân giải và cố định các chất để cây dễ hấp thụ.
Yêu cầu chất lượng VSV dùng trong sản xuất là: Không gây bệnh cho người, động vật, cây trồng, làm tăng hiệu quả của sản xuất (tăng năng suất, chất lượng, hiểu quả kinh tế), dễ dàng tách các tế bào sau quá trình lên men, chủng VSV phải được chọn lọc thuần, khỏe, ít bị nhiễm tạp VSV lạ, dễ bảo quản và ổn định các đặc tính tốt và có khả năng thay đổi đặc tính theo hướng có lợi bằng kỹ thuật đột biến, kỹ thuật gen để không ngừng nâng cao năng suất.
a. Vi sinh vật cố định Đạm
Đạm là một trong những nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu nhất của cây, là một trong những chất hữu cơ rất quan trọng. Nó tham gia vào việc cấu tạo các phân tử để hình thành nên các tế bào, các cơ quan như diệp lục, protein, axit nucleic, axit amin,… và các chất điều hòa sinh trưởng. Ngoài ra còn tham gia vào các quá trình trao đổi chất, ảnh hưởng đến trạng thái ngậm nước của tế bào. Có thể thấy vai trò hết sức quan trọng của đạm đối với cây, nó quyết định sự sinh trưởng và phát triển của các mô tế bào sống của cây, ảnh hưởng trực tiếp đến cây trồng.
Trong tự nhiên, đạm (Nitơ – N) tồn tại ở rất nhiều dạng trong khí quyển, trong đất và trong nước. Dồi dào nhất là trong khí quyển chiếm đến 78,16%, chủ yếu là ở dạng phân tử N2, là dạng khí tương đối trơ, không dễ dàng phản ứng với các hóa chất khác để tạo ra hợp chất mới và thường được cố định ở một mức nào đó trong không khí nhờ vào tia sét. Còn trong đất thì chủ yếu là Nitơ khoáng, Nitơ hữu cơ có trong muối khoáng, các xác động vật và thực vật.
* Cơ chế hoạt động
Cây trồng chỉ có thể hấp thụ được ở dạng NH4+ hay NO3–, nên chúng ta cần có sự trợ giúp của các vi sinh vật cố định đạm để chuyển hóa Nitơ trong tự nhiên, giúp cây có thể sử dụng làm chất dinh dưỡng cho sự sinh trưởng và phát triển.
Các vi sinh vật có thể cố định đạm là những sinh vật nhân sơ (vi khuẩn và vi khuẩn cổ) được gọi chung là vi khuẩn cố định đạm diazotroph. Hoạt động của chúng là phân giải và chuyển hóa các phân tử Nitơ dạng hai nguyên tử (N2) thành các nguyên tử, hay là những dạng chuyển đổi sinh học khác của Nitơ (chuyển đổi sang Nitơ dioxit – NO2).
Một số thực vật bậc cao (các thực vật có mạch như ngành dương xỉ, thực vật có hoa,…) và một số loài động vật (mối) đã có hình thức cộng sinh với loài vi sinh vật này. Trong đất, chúng sống cộng sinh với rễ cây, tạo thành các nốt sần hoặc sống tự do. Hiện nay có khoảng 600 loài cây có thể sống cộng sinh với các vi sinh vật cố định đạm, điển hình là các loài cây họ đậu.
Trong tất cả các khuẩn có khả năng cố định đạm thì Azotobacter là loài được chú ý và ứng dụng nhiều nhất vào việc sản xuất phân bón, vì ngoài khả năng cố định đạm thì nó còn kích thích cây nảy mầm, sinh ra các chất kích thích sinh trưởng khác. Về nhóm vi khuẩn sống hội sinh thì Azospirillum là loại được sử dụng trong sản xuất phân bón nhiều nhất dành cho cây rau, bông và cây họ hòa thảo.
b. Vi sinh vật phân giải Lân (Phospho – P)
Lân là một trong ba nguyên tố đa lượng thiết yếu của cây, thiếu lân thì sẽ không có một tế bào sống nào tồn tại. Phospho chiếm 20% trong thành phần của axit nucleic mà axit nucleic thì có mặt trong mọi tế bào, trong tất cả các mô và các bộ phận của cây. Ngoài ra nó còn là thành phần của rất nhiều chất có vai trò quan trọng đối với thực vật, đặc biệt là cây cà phê, cây ăn quả, cây ca cao, cao su,…
Lân ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng nông sản, khả năng chống chịu với các điều kiện tự nhiên bất lợi của cây, và giúp hạn chế tác hại từ việc bón thừa đạm, là yếu tố chủ yếu quyết định chất lượng của hạt giống.
* Cơ chế hoạt động
Trong đất, lân tồn tại ở hai dạng chính: Lân vô cơ ở trong các dạng khoáng (apatit, phosphoric,…) và Lân hữu cơ có trong xác động thực vật. Còn cây trồng thì hút lân ở dạng H2PO4– và HPO42–, để cây có thể sử dụng được lân trong tự nhiên thì cần đến các vi sinh vật phân giải lân.
Các vi sinh vật có thể phân giải được lân là các vi khuẩn, xạ khuẩn (VD như: Pseudomonas, Alcaligenes,…) hay một số loại nấm (Penicillium, Aspergillus,…). Chúng được phân lập, tuyển chọn từ đất hoặc từ vùng rễ cây trồng trên các loại đất hay cơ chất giàu hữu cơ theo phương pháp nuôi cấy pha loãng trên môi trường đặc Pikovskaya.
Ở nước ta, sản xuất phân lân vi sinh thì sử dụng phương pháp lên men chìm đối với chủng vi khuẩn và phương pháp lên men xốp với chủng nấm. Với những dạng lân khác nhau thì sẽ có các vi sinh vật phân giải khác nhau, mỗi loại chúng sẽ tiết ra những loại axit khác nhau kết hợp với pH để chuyển hóa lân, chúng hoạt động tốt nhất ở mức pH từ 7,8 – 7,9.
c. Vi sinh vật phân giải Kali – K
Hầu hết Kali chiếm 80% trong dịch tế bào và 20% tồn tại ở dạng hấp phụ trao đổi với thể keo trong huyết tương và không bào. Nó là nguyên tố rất linh động và tồn tại trong cây dưới dạng ion, tuy không tham gia trực tiếp vào cấu trúc các vật chất cấu tạo tế bào nhưng nó hỗ trợ việc hình thành và ổn định các cấu trúc này. Ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trao đổi chất, khả năng giữ nước, chống chịu sâu bệnh hại cũng như điều kiện bất lợi từ môi trường. Ảnh hưởng đến chất lượng nông sản và chất lượng hạt giống.
So với N và P thì hầu hết cây trồng đều có nhu cầu K cao hơn, thay đổi suốt vụ và gia tăng đặc biệt trong thời kỳ sinh trưởng mạnh tới khi ra hoa kết quả. Nhu cầu K của cây có quan hệ tương tác với nhiều yếu tố dinh dưỡng khác đặc biệt là quan hệ với N. Khi bón tăng đạm thì nhất thiết phải bón thêm K, hiệu quả của K sẽ lớn hơn khi tăng P, S, Zn và một số vi lượng khác.
* Cơ chế hoạt động
Đất chứa một lượng K dự trữ rất lớn nhưng cây không sử dụng được.Các vi sinh vật trong quá trình sống sẽ sản sinh ra các axit như H2CO3, HNO3, H2SO4,… và các axit hữu cơ khác. Các axit này giúp hòa tan các khoáng vật và giải phóng Kali dưới dạng ion. Chúng cố định K bằng cách đồng hóa ion K+ trong dung dịch đất, chuyển vào trong cơ thể chúng, tạm thời trong lúc này chúng sẽ cạnh tranh dinh dưỡng Kali với cây trồng, nhưng khi vi sinh vật chết đi, xác sẽ bị phân giải và giải phóng Kali cho cây trồng.
Các vi khuẩn được ứng dụng vào sản xuất phân bón hữu cơ như vi khuẩn Bacillus muciginoseus, hay nấm Aspergillus,… Bên cạnh việc phân giải K thì chúng còn giúp cây hấp thu cả một số chất dinh dưỡng khác như sắt (Fe), Mangan (Mn).
d. Vi sinh vật phân giải xenllulo
Xenllulo có nguồn gốc là chất mùn, là thành phần chính tạo ra lớp màng của tế bào thực vật và là bộ khung của cây cối. Việc phân giải xenllulo chính là phân giải các chất hữu cơ, chất mùn để cung cấp chất dinh dưỡng cho cây và đất, cho đất được tơi xốp, đồng thời tạo môi trường thuận lợi cho các vi sinh vật có lợi phát triển, giải phóng các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây. Những vi sinh vật được dùng chủ yếu là Bacillus, Megaterium, Pseudomonas, Trichoderma,… được phân lập chủ yếu từ hệ tiêu hóa của động vật ăn cỏ như trâu, bò, ngựa,…
Ngoài ra còn một số loại khác có chức năng tổng hợp các hoạt chất sinh học để kích thích quá trình trao đổi chất và điều hòa sinh trưởng, tăng sức đề kháng cho cây, hoặc có thể ức chế, kìm hãm sự phát sinh, phát triển của một số bệnh hại, kí sinh trực tiếp trên nhiều loại côn trùng gây hại (VD: Bacillus sp., Pseudomonas sp.,…)
Xem thêm: chế phẩm sinh học