Nông Nghiệp

Các Loài Vi Sinh Vật Phổ Biến Tồn Tại Trong Đất

Vi sinh vật đất là nghiên cứu về vi sinh vật trong đất , chức năng của chúng và cách chúng ảnh hưởng đến tính chất của đất. Người ta tin rằng từ hai đến bốn tỷ năm trước, những vi khuẩn và vi sinh vật cổ đại đầu tiên xuất hiện trên các đại dương của Trái đất. 

Những vi khuẩn này có thể cố định nitơ , theo thời gian nhân lên và kết quả là giải phóng oxy vào khí quyển.

Điều này dẫn đến các vi sinh vật tiên tiến hơn, rất quan trọng vì chúng ảnh hưởng đến cấu trúc đất và độ phì nhiêu.

Vi sinh vật đất có thể được phân loại là vi khuẩn , xạ khuẩn ,nấm , tảo và động vật nguyên sinh . Mỗi nhóm này có các đặc điểm xác định chúng và chức năng của chúng trong đất

Có tới 10 tỷ tế bào vi khuẩn cư trú trong mỗi gram đất trong và xung quanh rễ cây, một khu vực được gọi là rhizosphere . 

Năm 2011, một nhóm nghiên cứu đã phát hiện hơn 33.000 loài vi khuẩn và vi khuẩn cổ trên rễ củ cải đưng .

Thành phần của rhizobiome có thể thay đổi nhanh chóng để đáp ứng với những thay đổi trong môi trường xung quanh.

Các loại vi khuẩn trong đất

Vi khuẩn và Archaea là những sinh vật nhỏ nhất trong đất ngoài virus . Vi khuẩn và Archaea là prokaryotic . 

Tất cả các vi sinh vật khác là sinh vật nhân chuẩn , có nghĩa là chúng có cấu trúc tế bào tiên tiến hơn với các bào quan bên trong và khả năng sinh sản hữu tính. 

Một prokaryote có cấu trúc tế bào rất đơn giản, không có bào quan bên trong.

Vi khuẩn và vi khuẩn cổ là những vi sinh vật phong phú nhất trong đất, và phục vụ nhiều mục đích quan trọng, bao gồm cố định đạm.

Một số vi khuẩn có thể xâm chiếm các khoáng chất trong đất và giúp ảnh hưởng đến thời tiết và sự phá vỡ các khoáng chất này. 

Thành phần tổng thể của đất có thể xác định lượng vi khuẩn phát triển trong đất. Càng nhiều khoáng chất được tìm thấy trong khu vực có thể dẫn đến sự phong phú của vi khuẩn. 

Những vi khuẩn này cũng sẽ hình thành tập hợp làm tăng sức khỏe tổng thể của đất.

Quá trình sinh hóa của vi sinh vật

Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của vi khuẩn là tính linh hoạt sinh hóa của chúng.

Một chi vi khuẩn có tên Pseudomonas có thể chuyển hóa một loạt các hóa chất và phân bón. 

Ngược lại, một chi khác được gọi là Nitrobacter chỉ có thể lấy được năng lượng của nó bằng cách biến nitrite thành nitrat , còn được gọi là quá trình oxy hóa. 

Chi Clostridium là một ví dụ về tính linh hoạt của vi khuẩn vì nó, không giống như hầu hết các loài, có thể phát triển trong điều kiện không có oxy, hô hấp yếm khí . 

Một số loài Pseudomonas , như Pseudomonas aeruginosa có thể hô hấp cả trên cơ thể và yếm khí, sử dụng nitrat làm chất nhận điện tử cuối cùng .

Vi khuẩn cố định đạm

Nitơ thường là chất dinh dưỡng hạn chế nhất trong đất và nước. Vi khuẩn chịu trách nhiệm cho quá trình cố định nitơ , đó là sự chuyển đổi nitơ trong khí quyển thành các hợp chất chứa nitơ (như amoniac ) có thể được sử dụng bởi thực vật. 

Vi khuẩn tự dưỡng lấy được năng lượng của chúng bằng cách tự chế biến thức ăn thông qua quá trình oxy hóa, như Nitrobacterloài, thay vì ăn thực vật hoặc các sinh vật khác. Những vi khuẩn này chịu trách nhiệm cố định nitơ. 

Lượng vi khuẩn tự dưỡng nhỏ so với vi khuẩn dị dưỡng (ngược lại với vi khuẩn tự dưỡng, vi khuẩn dị dưỡng thu được năng lượng bằng cách tiêu thụ thực vật hoặc các vi sinh vật khác), nhưng rất quan trọng vì hầu hết mọi thực vật và sinh vật đều cần nitơ theo một cách nào đó.

Actinomycetes

Actinomycetes là vi sinh vật đất. Chúng là một loại vi khuẩn, nhưng chúng có chung một số đặc điểm với nấm rất có thể là kết quả của quá trình tiến hóa hội tụ do một môi trường sống và lối sống chung.

Điểm tương đồng với nấm

Mặc dù chúng là thành viên của vương quốc Bacteria, nhiều loại xạ khuẩn có chung đặc điểm với nấm, bao gồm hình dạng và đặc tính phân nhánh, hình thành bào tử và sản xuất chất chuyển hóa thứ cấp .

  • Các nhánh sợi nấm theo cách tương tự như nấm
  • Chúng tạo thành sợi nấm trên không cũng như conidia.
  • Sự tăng trưởng của chúng trong nuôi cấy lỏng xảy ra dưới dạng cục hoặc viên riêng biệt, chứ không phải là huyền phù đục đồng nhất như ở vi khuẩn.

Khả năng sản xuất kháng sinh

Một trong những đặc điểm đáng chú ý nhất của xạ khuẩn là khả năng sản xuất kháng sinh. 

Streptomycin , neomycin , erythromycin và tetracycline chỉ là một vài ví dụ về các kháng sinh này. 

Streptomycin được sử dụng để điều trị bệnh lao và nhiễm trùng do một số vi khuẩn và neomycin được sử dụng để giảm nguy cơ nhiễm vi khuẩn trong quá trình phẫu thuật. 

Erythromycin được sử dụng để điều trị một số bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn, chẳng hạn như viêm phế quản, ho gà (ho gà), viêm phổi và viêm tai, ruột, phổi, đường tiết niệu và nhiễm trùng da.

Nấm

Nấm có nhiều trong đất, nhưng vi khuẩn thì phong phú hơn. Nấm rất quan trọng trong đất làm nguồn thức ăn cho các sinh vật khác, mầm bệnh lớn hơn, mối quan hệ cộng sinh có lợi với thực vật hoặc các sinh vật khác và sức khỏe của đất . 

Nấm có thể được phân chia thành các loài chủ yếu dựa trên kích thước, hình dạng và màu sắc của bào tử sinh sản của chúng, được sử dụng để sinh sản. 

Hầu hết các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phát triển và phân phối của vi khuẩn và xạ khuẩn cũng ảnh hưởng đến nấm. 

Chất lượng cũng như số lượng chất hữu cơ trong đất có mối tương quan trực tiếp đến sự phát triển của nấm, bởi vì hầu hết các loại nấm đều tiêu thụ chất hữu cơ cho dinh dưỡng. 

Nấm phát triển mạnh trong môi trường axit, trong khi vi khuẩn và xạ khuẩn không thể tồn tại trong axit, dẫn đến sự phong phú của nấm ở các khu vực có tính axit.

Nấm cũng phát triển tốt trong đất khô, khô cằn vì nấm hiếu khí, hoặc phụ thuộc vào oxy, và độ ẩm trong đất càng cao, càng ít oxy cho chúng.

Tảo 

Tảo có thể tự tạo chất dinh dưỡng thông qua quá trình quang hợp . Quang hợp chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng hóa học có thể được lưu trữ dưới dạng chất dinh dưỡng. 

Để tảo phát triển, chúng phải được tiếp xúc với ánh sáng vì quang hợp cần ánh sáng, vì vậy tảo thường được phân bố đều ở bất cứ nơi nào có ánh sáng mặt trời và độ ẩm vừa phải. 

Tảo không phải tiếp xúc trực tiếp với Mặt trời, nhưng có thể sống dưới bề mặt đất với điều kiện nhiệt độ và độ ẩm đồng đều. Tảo cũng có khả năng thực hiện cố định nitơ

Các loại tảo

Tảo có thể được chia thành ba nhóm chính: Cyanophyceae , Chlorophyceae và Bacillariaceae.

Cyanophyceae chứa chất diệp lục , là phân tử hấp thụ ánh sáng mặt trời và sử dụng năng lượng đó để tạo ra carbohydrate từ carbon dioxide và nước và cả các sắc tố làm cho nó có màu xanh lam đến tím. 

Các Chlorophyceae thường chỉ có chất diệp lục trong đó làm cho chúng có màu xanh lá cây và Bacillariaceae có chứa chất diệp lục cũng như các sắc tố làm cho tảo có màu nâu.

Tảo xanh lam và cố định đạm

Tảo xanh lam, hay Cyanophyceae, chịu trách nhiệm cố định đạm. Lượng nitơ họ sửa chữa phụ thuộc nhiều vào các yếu tố sinh lý và môi trường hơn là khả năng của sinh vật. 

Những yếu tố này bao gồm cường độ ánh sáng mặt trời, nồng độ nguồn nitơ vô cơ và hữu cơ và nhiệt độ môi trường xung quanh và sự ổn định.

Động vật nguyên sinh trong đất

Động vật nguyên sinh là sinh vật nhân thực là một trong số các vi sinh vật đầu tiên sinh sản hữu tính, một bước tiến hóa quan trọng từ sự nhân đôi của bào tử, giống như các vi sinh vật đất khác phụ thuộc vào. 

Động vật nguyên sinh có thể được chia thành ba loại: Flagellates , amip và ciliates .

Flagellates

Flagellates là thành viên nhỏ nhất của nhóm động vật nguyên sinh và có thể được phân chia thêm dựa trên việc chúng có thể tham gia vào quá trình quang hợp hay không. 

Các Flagellate không chứa diệp lục không có khả năng quang hợp vì diệp lục là sắc tố màu xanh lá cây hấp thụ ánh sáng mặt trời. Flagellate được tìm thấy chủ yếu trong đất.

Flagellates có chứa diệp lục thường xảy ra trong điều kiện thủy sinh. Flagellates có thể được phân biệt bởi Flagella của họ, đó là phương tiện di chuyển của họ. 

Một số có một số Flagella, trong khi các loài khác chỉ có một giống như một nhánh dài hoặc phần phụ.

Amoebae

Amoebae lớn hơn các lá cờ và di chuyển theo một cách khác. Amoebae có thể được phân biệt với các động vật nguyên sinh khác bởi các đặc tính giống như sên và giả của chúng . 

Một giả giả hoặc Chân giả là một sự che khuất tạm thời từ cơ thể của amip giúp kéo nó dọc theo các bề mặt để di chuyển hoặc giúp kéo thức ăn. 

Các amip không có phần phụ vĩnh viễn và giả hành giống như một sự nhất quán giống như chất nhờn hơn là một lá cờ.

Ciliates

Ciliates là nhóm lớn nhất trong nhóm động vật nguyên sinh, và di chuyển bằng phương tiện ngắn, nhiều lông mao tạo ra các động tác đập. Cilia giống như những sợi lông nhỏ, ngắn. 

Chúng có thể di chuyển theo các hướng khác nhau để di chuyển sinh vật, giúp nó di chuyển nhiều hơn so với các loài trùng roi hoặc amip.

Ứng dụng vi sinh vật đất

Nông nghiệp

Vi khuẩn có thể tạo ra các chất dinh dưỡng và khoáng chất trong đất có sẵn cho cây trồng, tạo ra các hoocmon thúc đẩy tăng trưởng, kích thích hệ thống miễn dịch của cây và kích hoạt hoặc làm giảm các phản ứng căng thẳng. 

Nhìn chung, hệ vi sinh vật đất đa dạng hơn dẫn đến ít bệnh cây hơn và năng suất cao hơn.

Nông nghiệp có thể phá hủy rhiziobiome (hệ sinh thái vi sinh vật) bằng cách sử dụng các sửa đổi đất như phân bón và thuốc trừ sâu mà không bù đắp cho tác động của chúng. 

Ngược lại, đất khỏe có thể tăng khả năng sinh sản theo nhiều cách, bao gồm cung cấp chất dinh dưỡng như nitơ và bảo vệ chống lại sâu bệnh, đồng thời giảm nhu cầu về nước và các đầu vào khác. 

Nhóm vi khuẩn được gọi là rhizobia sống bên trong rễ cây họ đậu và cố định nitơ từ không khí thành một dạng hữu ích về mặt sinh học.

Mycorrhizae hoặc nấm rễ tạo thành một mạng lưới dày đặc các sợi mỏng vươn xa vào đất, đóng vai trò là phần mở rộng của rễ cây mà chúng sống hoặc ở. Những loại nấm này tạo điều kiện cho sự hấp thu của nước và một loạt các chất dinh dưỡng.

Có tới 30% carbon được cố định bởi thực vật được bài tiết từ rễ vì được gọi là chất tiết ra đường, các axit amin , flavonoid , axit aliphatic và axit béo 

Hoạt động thương mại

Hầu hết tất cả các vi khuẩn đã đăng ký là thuốc trừ sâu sinh học , tạo ra khoảng 1 tỷ đô la hàng năm, chưa đến 1% thị trường sửa đổi hóa học, ước tính khoảng 110 tỷ đô la. 

Một số vi khuẩn đã được bán trên thị trường trong nhiều thập kỷ, chẳng hạn như   nấm Trichoderma có tác dụng ức chế các loại nấm gây bệnh khác và sâu bướm  Bacillus thuringiensis .  

Serenade là một loại thuốc trừ sâu sinh học có chứa  chủng Bacillus subtilis có đặc tính kháng nấm và kháng khuẩn và thúc đẩy sự phát triển của cây. 

Nó có thể được áp dụng ở dạng lỏng trên thực vật và vào đất để chống lại một loạt các mầm bệnh. Nó đã tìm thấy sự chấp nhận trong cả nông nghiệp thông thường và hữu cơ.

Các công ty hóa chất như Bayer đã bắt đầu đầu tư vào công nghệ. Năm 2012, Bayer đã mua AgraQuest với giá 425 triệu USD. 

Ngân sách nghiên cứu hàng năm trị giá 10 triệu euro của nó đã tài trợ cho các thử nghiệm thực địa của hàng chục loại nấm và vi khuẩn mới để thay thế thuốc trừ sâu hóa học hoặc dùng làm chất kích thích sinh học để thúc đẩy sức khỏe và tăng trưởng của cây trồng. 

Novozymes , một công ty phát triển phân bón vi sinh và thuốc trừ sâu, đã tạo nên một liên minh với Monsanto . Novozymes đầu tư vào một phân bón sinh học có chứa nấm đất Penicillium bilaiae và một loại thuốc diệt sinh học có chứa  nấm  Metarhizium anisopliaeNăm 2014 Syngenta và BASF đã mua lại các công ty phát triển các sản phẩm vi sinh, cũng như Dupont vào năm 2015

Một nghiên cứu năm 2007 cho thấy một sự cộng sinh phức tạp với nấm và vi rút khiến cho một loại cỏ có tên là  Dichanthelium lanuginosum  phát triển mạnh trong đất địa nhiệt ở Công viên Quốc gia Yellowstone , nơi nhiệt độ đạt tới 60 ° C (140 ° F).

Vi khuẩn không hữu ích 

Một sinh vật đơn bào giống như nấm có tên là  Phytophthora infestans , chịu trách nhiệm về bệnh khoai tây và các bệnh cây trồng khác, đã gây ra nạn đói trong suốt lịch sử. 

Các loại nấm và vi khuẩn khác gây ra sự phân rã của rễ và lá. (bệnh thối rễ hay bệnh thán thư trên cây trồng)

Nhiều chủng có vẻ hứa hẹn trong phòng thí nghiệm thường không chứng minh được hiệu quả trong lĩnh vực này, vì ảnh hưởng của đất, khí hậu và hệ sinh thái, các công ty hàng đầu bỏ qua giai đoạn phòng thí nghiệm và nhấn mạnh các thử nghiệm thực địa

Dự án thí điểm

Một dự án thí điểm ở châu Âu đã sử dụng một chiếc máy cày để nới lỏng và xới tung đất. Họ trồng yến mạch và vetch , thu hút vi khuẩn cố định đạm. Họ trồng những cây ô liu nhỏ để tăng cường sự đa dạng của vi sinh vật. 

Họ chia một cánh đồng rộng 100 ha không có tưới tiêu thành ba khu, một khu được xử lý bằng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu; và hai loại còn lại với lượng phân bón sinh học hữu cơ khác nhau , bao gồm thức ăn thừa lên men từ nho và nhiều loại vi khuẩn và nấm, cùng với bốn loại bào tử mycorrhiza. 

Những cây trồng nhận được nhiều phân hữu cơ nhất đã đạt gần gấp đôi chiều cao của những người ở khu A và cao hơn inch C. Năng suất của phần đó bằng với các loại cây được tưới, trong khi năng suất của kỹ thuật thông thường là không đáng kể. 

Nấm mycorrhiza đã xâm nhập vào đá bằng cách bài tiết axit, cho phép rễ cây tiếp cận gần 2 mét vào đất đá và tiếp cận với nước ngầm .

Sưu Tầm

Tags

Related Articles

Back to top button
error: Content is protected !!
Close