Vi sinh vật là những sinh vật đơn bào hoặc đa bào nhân sơ hoặc nhân thực có kích thước rất nhỏ, không quan sát được bằng mắt thường mà phải sử dụng kính hiển vi.
Vi sinh vật có ích
Các vi sinh vật hữu ích hay vi sinh vật kích thích tăng trường thực vật (Plant growth promoting rhizobacteria/PGPR) được sử dụng với mục đích cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng dưới dạng phân bón sinh học (biofertilizer) hay tăng cường tính khả dụng sinh học của các thành phần như sắt và phosphate. Bên cạnh đó, các vi sinh vật còn tổng hợp các phytohormone như auxin, cytokinins, gibberellic acid (GA3), điều hòa nồng độ ethylene, ức chế tác nhân gây bệnh hại cây trồng (He et al., 2019) giúp cây trồng vượt qua các stress sinh học và phi sinh học.
Vi sinh vật cố định đạm
Vi sinh vật cố định đạm (Nitơ) có vai trò chính đó là giúp cố định thành phần Nitơ (N2) trong đất và cây trồng. Đạm (Nitơ – N) chính là một trong những nguồn dinh dưỡng vô cùng quan trọng và thiết yếu cho sự phát triển của cây trồng. Nhưng các loại cây trồng chỉ có thể hấp thụ được chất đạm ở dạng NH4+ hay NO3-. Vì vậy, cần đến vai trò của vi sinh vật để hỗ trợ cho quá trình chuyển hoá Nitơ trong tự nhiên thành chất những chất dinh dưỡng mà cây có thể hấp thụ được.
Các vi sinh vật cố định N2 được phân thành 2 nhóm:
(1) Nhóm vi sinh vật sống tự do còn gọi là vi sinh vật không cộng sinh. Gồm:
Nhóm vi sinh vật yếm khí sống trong đất
Chúng sử dụng năng lượng của hô hấp yếm khí để cố định đạm nên hiệu quả rất thấp. Thông thường cứ sử dụng 1 gram đường thì vi khuẩn này có thể cố định được 3 mg ni-tơ.
Nhóm vi sinh vật hiếu khí
Sử dụng năng lượng của hô hấp hiếu khí để cố định đạm nên hiệu quả cao hơn. Nhóm này khi sử dụng 1 gram đường có thể đồng hóa 15 mg ni-tơ.
Nhóm tảo lam sống trong nước
Nhóm này cũng có khả năng đồng hóa ni-tơ phân tử. Các tảo này sử dụng chính sản phẩm quang hợp của mình để cố định đạm
(2) Nhóm vi sinh vật sống cộng sinh. Gồm:
Vi sinh vật cộng sinh với cây họ đậu
Vi sinh vật cố định đạm cộng sinh với rễ cây họ đậu bao gồm 2 giống vi sinh vật chính là Rhizobium và Bradyrhizobium. Trong đó Rhizobium là vi sinh vật chủ yếu và hoạt động cố định ni-tơ mạnh nhất. Mặc dù Rhizobium được cho là vi khuẩn cố định đạm chính trên cây họ đậu, nhưng trên các loài không thuộc họ đầu vẫn có những loại vi khuẩn khác có thể cộng sinh được.
Hệ cộng sinh của bèo hoa dâu
Đây là một hệ công sinh phức tạp giữa một loại tảo lam và bèo hoa dâu. Ngoài tảo lam Anabaena ra thì còn một số vi khuẩn khác có khả năng cố định đạm như Pseudomonas, Azotobacter, Cyanobacterium…cùng tồn tại trong cánh bèo hoa dâu tạo nên một túi có khả năng hoạt động cố định ni-tơ phân tử rất hiệu quả. Chúng có khả năng cố định khoảng xấp xỉ 100 kg N/ha/năm.
Cộng sinh liên kết
Kiểu quan hệ giữa rễ cây và vi khuẩn được phát hiện trên cây họ hòa bản, quan hệ này được gọi là cộng sinh liên kết, không hình thành nốt sần. Thực vật cung cấp năng lượng, chủ yếu là malic acid cho vi khuẩn, và vi khuẩn cố định N2. Cộng sinh liên kết được phát hiện trên các cây một lá mầm như lúa cạn, bắp, mía, đồng cỏ. Vi khuẩn được xác định bao gồm: Azospirillum lipoferum, A. Brasilense và Azotobacter.
Cộng sinh của xạ khuẩn Frankia với các cây gỗ. Đây là vi sinh vật quan trọng trên đất phi nông nghiệp như đấ rừng, đất hoang, đất cát.
Vi sinh vật phân giải lân
Phospho (Lân) là chất dinh dưỡng đa lượng quan trọng thứ hai sau nitơ, cần thiết cho quá trình trao đổi chất, sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Tác dụng chính của Lân đó là kích thích bộ rễ có thể phát triển đồng thời thúc đẩy quá trình làm chín quả. Như vậy, chúng ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng cũng như chất lượng nông sản. Mặc dù trong đất phospho tồn tại ở cả dạng hữu cơ và vô cơ, nhưng nó hầu như không có sẵn cho sự hấp thu của cây trồng do đã tạo phức với các ion kim loại trong đất. Cây trồng chỉ có thể hấp thu được Lân sau khi đã được vi sinh vật thực hiện phân giải. Các loại vi sinh vật chính đóng góp cho quá trình phân giải hỗ trợ cây hấp thu được Lân đó là: vi khuẩn, xạ khuẩn (Pseudomonas, Alcaligenes …) và một số loại nấm (Penicillium, Aspergillus …). Chúng sẽ tiến hành tiết ra acid với độ pH phù hợp. Từ đó, chuyển hóa lân thành chất dinh dưỡng cần thiết cho quá trình nuôi cây.
Các chủng vi sinh vật phân giải phosphate khó tan trong đất rất đa dạng. Các loài vi khuẩn thuộc các chi Pseudomonas, Enterobacter, Bacillus, Serratia và Pantoea, Rhizobium, Arthrobacter, Burkholderia, và Rahnella aquatilis HX2 (Zhang và cs. 2019), Leclercia adecarboxylata, và vi nấm như Penicillium brevicompactum, Aspergillus niger (Rojas và cs. 2018; Whitelaw 1999), và Acremonium, Hymenella là những chủng vi sinh vật tiềm năng phân giải phosphate khó tan (Rawat và cs., 2020).
Vi sinh vật phân giải Kali
Nhu cầu hấp thụ Kali của cây là rất nhiều vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình trao đổi chất của cây. Đồng thời, tăng khả năng giữ nước cũng như chống chịu lại các loại sâu, bệnh hại đến cây trồng. Từ đó, tăng cường sức đề kháng cho cây để chống lại những tác động đến từ thời tiết và môi trường.
Các loại vi sinh vật giúp phân giải Kali đó là: Bacillus mucilaginosus hoặc nấm Aspergillus. Không chỉ giúp cho cây trồng hấp thụ Kali mà chúng còn bổ sung thêm một số dưỡng chất cần thiết khác đó là: sắt, mangan,…
Vi sinh vật kích thích tăng trưởng
Nhóm vi sinh vật cũng rất quan trọng được sử dụng với mục đích kích thích sự tăng trưởng của cây bao gồm có: Pseudomonas, Azospirillum, Bacillus, Enterobacter… Chúng hoạt động theo cơ chế đó là tiết ra các chất có lợi cho cây, tạo điều kiện để cây hấp thụ các chất dinh dưỡng một cách nhanh chóng và hiệu quả hơn. Bên cạnh đó, chúng cũng giúp ngăn ngừa các tác nhân gây bệnh cho cây để giúp cây tăng đề kháng và phát triển tốt hơn.
Chủng vi khuẩn Gluconacetobacter diazotrophicus vừa tổng hợp IAA, Gibberellins vừa có khả năng cố định N2, Chủng Bacillus amyloliquefaciens tổng hợp và tiết vào môi trường xung quang một lượng đáng kể IAA, ảnh hưởng tích cực tới sinh trưởng của bèo tấm (Lemna minor). Vi khuẩn Pseudomonas putida tổng hợp nhiều IAA và tăng cường sinh trưởng của rễ cây cải dầu.
Các chủng vi khuẩn như Pseudomonas spp., Burkholderia caryophylli, Achromobacter piechaudii có khả năng hạ nồng độ ethylene trong cây bằng cách tổng hợp enzyme 1‐aminocyclopropane‐1‐carboxylic acid (ACC)‐deaminase phân hủy tiền chất tổng hợp ethylene.
Vi sinh vật gây hại
Có 4 nhóm vi sinh vật gây hại nhưng chỉ có 2 nhóm giữ vai trò quan trọng trong đất là nấm và tuyến trùng. Vi khuẩn chỉ có vai trò khiêm tốn bởi vì chúng không có bào tử hay cơ quan nào giúp cho sống sót trong đất, hơn nữa, chúng cần có điều kiện xâm nhiễm vào cây trồng nhưng điều kiện lại khó khăn hơn, trong khi đó tuyến trùng lại sống tự do trong đất, lại có khả năng ký sinh vào cây trồng, ăn những phần của rễ và chui vào trong rễ làm nghẽn mạch (bó gỗ) làm cây không hút nước để cung cấp cho cây. Nấm sợi có thể sống trong đất mặt hay trong điều kiện ngập nước như lớp nấm nước hay nấm trứng (lớp Oomycetes), chúng có thể ký sinh vào rễ cây trồng như nấm Pythium và Phytophthora.
Vi khuẩn
Vi khuẩn có trong đất chủ yếu là loài Pseudonomas xâm nhập vào rễ phá hủy mạch dẫn gây hiện tượng héo xanh cho nhiều loại rau màu. Vi khuẩn Pseudomonas solanacearum tấn công và di chuyển trong mạch dẫn của cây làm hư bó mạch. Từ đó, làm cho cây không thể vận chuyển nước và dinh dưỡng dẫn đến hiện tượng héo và chết.
Trong môi trường yếm khí vi khuẩn gây ra phản ứng Nitrat hóa làm mất đi lượng đạm của đất hoặc tích lũy nhiều acid hữu cơ (Etylic, Butylic) và một số chất như CH4, H2S gây độc cho bộ rễ cây.
Nấm
Nấm trong đất gây bệnh phổ biến có các loài sau đây:
- Loài Fisarium ( gây bệnh héo vàng)
- Loài Phytophthora và Pythium gây bệnh thối rễ
- Rhizotonia gây bệnh héo rũ
- Sclerotium gây bệnh thối thân
Nấm gây bệnh ở nhiều phương thức với nhiều hình thức khác nhau như:
- Bệnh lên lá (trong điều kiện để ẩm): Gồm các nấm như Septoria, Colletotrichum.
- Gây bệnh trong đất theo dạng hỗn hợp: Gồm các nấm như Pythium, Phytophthora, Fusarium, Rhizoctonia.
- Gây bệnh vào đất theo dạng lớp mỏng: Gồm các nấm như Sclerotium, Rhizoctonia.
- Dịch bào tử (có hoặc không gây vết thương cơ giới): Gồm héo vi khuẩn và nấm Fusarium.
Tuyến trùng
Tuyến trùng trong đất tham gia quá trình phân hủy chất hữu cơ và gây bệnh cho cây.
- Loài Meloidogyne gây hiện tượng u bướu rễ
- Các loài Dytylenchus, Pratylenchus gây thối đen
Cây bị tuyến trùng dễ bị nặng hơn do kết hợp với nấm bệnh, vi khuẩn xâm nhập qua vết thương trên rễ do tuyến trùng gây ra.
Đăng ngày: 25/07/2023