1.3. VI SINH VẬT SỬ DỤNG LÀM PHÂN BÓN
1.3.3. Vi sinh vật hòa tan kali
Hàm lượng kali trao đổi trong các loại đất thường rất thấp vì vậy người ta tìm cách tăng lượng kali dễ tiêu trong đất bằng cách bón phân hóa học. Tuy nhiên, 2/3 lượng phân bón vào đất bị chuyển hóa trở thành dạng khó tan khiến cây trồng không hấp thụ được. Theo Meena et al. (2014), hầu hết kali tồn tại trong đất dưới dạng khoáng silicat (fenspat, mica, mucovit, orthocla, illit, biotit, …), tồn tại dưới dạng cố định mà cây trồng không hấp thụ được; chỉ kali ở dạng trao đổi thì mới được cây trồng sử dụng (Ball, 2004). Do đó, hiệu quả của việc bón phân kali bị giảm đi nhiều. Vi sinh vật hòa tan kali có khả năng hòa tan kali khó tan thành dạng kali dễ tiêu mà cây trồng hấp thụ được cho sinh trưởng và pháp triển. Chúng vừa giảm được lượng phân kali bón cho cây, đồng thời huy động được cả lượng kali trong các mẫu khoáng trong đất (Supanjani et al., 2006; Sindhu S. S. et al., 2012). Với những lợi ích như vậy, các vi sinh vật phân giải kali được nhiều nước trên thế giới quan tâm.
Các nhóm vi sinh vật được biết đến có khả năng hòa tan kali như Aspergillus spp., Aspergillus terreus, Bacillus megaterium, Bacillus mucilaginosus, Bacillus edaphicus, Bacillus circulans, Paenibacillus spp., Acidothiobacillus ferrooxidans, Paenibacillus spp., Pseudomonas, Burkholderia, v.v... (Basak và Biswas, 2012; Javad et al. 2013; Lian et al., 2002, Liu et al., 2012; Meena et al., 2014; Rajawat, 2012; Sheng et al., 2008;
Singh, 2010; Vajay S. M. et al., 2014; Zhang, 2013, 2014).
Hiện nay, có nhiều ý kiến giải thích cơ chế của quá trình hòa tan kali của vi sinh vật. Chủng vi khuẩn slicat có thể hòa tan kali trong đất bằng sản
xuất axít hữu cơ và chất hóa học khác, kích thích sự hấp thu khoáng của cây trồng. Hoặc vi sinh vật đất thủy phân trực tiếp khoáng chứa kali hoặc ion silicon có tính kiềm để giải phóng kali dễ tiêu vào dung dịch (Friedrich et al., 1991; Bennett et al., 1998). Sheng et al. (2002) cho rằng Bacillus mucilaginosus làm tăng kali trong đất và tăng khoáng trong cây trồng. Trong khi đó, Vandevivere et al. (1994) lại cho rằng Bacillus mucilaginosus tăng tốc độ phân hủy khoáng silicat và khoáng nhôm silicat và giải phóng K+ và SiO2
bởi các axit hữu cơ sinh ra. Một số axít hữu cơ do vi sinh vật sinh ra như axetic, oxalic, xitric làm gia tăng tỷ lệ khoáng hòa tan silicat trong nguyên liệu hữu cơ ngoại bào (Sugumaran và Janartham, 2007). Theo Welch và Ulman (1999) cho rằng Bacillus mucilaginosus làm tăng sự phân hủy khoáng silicat bằng sản xuất polysaccarit ngoại bào. Liu et al. (2006) chứng minh polysaccarit hút bám axit hữu cơ mạnh và tấn công bề mặt khoáng. Theo Lin et al. (2002) và Styriakova et al. (2003), hoạt động của vi khuẩn phân hủy silicat đóng vai trò quan trọng trong việc phóng thích kali từ fenspat. Nhiều vi sinh vật trong đất có thể hòa tan khoáng mang kali không hữu dụng như mica bởi việc tiết ra axit hữu cơ hoặc phân hủy trực tiếp đá hoặc ion silica có tính kiềm để mang kali vào dung dịch.
Nhiều công trình công bố trên thế giới đã xác định một số vi khuẩn tồn tại trong đất trồng có khả hòa tan kali khó tan thành dạng dễ tiêu. Hutchens et al (2003) đã phân lập 27 chủng vi sinh vật có khả năng phân giải khoáng silicat từ đất giàu fenspat. Sugumaran và Janartham (2007), đã phân lập được vi khuẩn silicat (Bacillus mucilaginosus MCCpl); sau 4 ngày nuôi cấy trong môi trường chứa mucovit mica, microlin, orthoclat, hàm lượng kali dễ tiêu được giải phóng lần lượt là 4,29, 1,26 và 0,85 mg K2O/lít. Archana và cs (2013) đã phân lập được 26 chủng Bacillus và 4 chủng Pseudomonas có khả năng hòa tan kali từ các mẫu đất. Các chủng vi sinh vật phân lập được có khả
năng giải phúng kali từ 2,41 àg/ml đến 44,49 àg/ml trong mụi trường chứa fenspat.
Mursyida E. (2015) đã phân lập được chủng Burkholderia, Serratia và Pseudomonas putida từ vùng khai thác đá vôi. Ba chủng vi khuẩn này có khả năng phân giải phốt phát khó tan (hàm lượng P được hòa tan từ 43,22 mg/lít đến 80,61 mg/lít), đồng thời có khả năng hòa tan kali (hàm lượng K được hòa tan từ 1,1 mg/lít đến 1,7 mg/lít).
Sử dụng chủng vi khuẩn phân giải silicat có một vai trò lớn trong việc huy động kali từ silicat trong đất, cải thiện độ phì của đất. Phân bón vi sinh vật hòa tan kali đã được nghiên cứu, ứng dụng thành công; góp phần tăng năng suất cây trồng, giảm lượng phân bón khoáng sử dụng và tạo sản phẩm thân thiện với môi trường(Archana et al., 2012, 2013; Han H. S. et al., 2006;
Sindhu et al., 2010; Sugumaran và Janartham, 2007; Prajapati et al., 2012, 2013). Theo Badar et al (2006), sử dụng vi sinh vật hòa tan kali cùng với khoáng kali và phốt pho cho cây lúa mỳ giúp tăng năng suất chất khô (48 %, 65 % và 58 %), tăng khả năng hấp thụ phốt pho (71 %, 110 % và 116 %) và tăng khả năng hấp thụ kali (41 %, 93 % và 79 %) tương ứng trên đất sét, cát và đá vôi. Kết quả nghiên cứu của Sugumaran và Janartham (2007) ghi nhận khi sử dụng chủng Bacillus mucilaginosus MCCpl trên cây lạc giúp tăng khối lượng chất khô thân lá 25 %, tăng hàm lượng tinh dầu 35,4 %, tăng hàm lượng phốt pho dễ tiêu trong đất 3,04 mg/kg đất và tăng hàm lượng kali dễ tiêu trong đất 30,03 mg/kg đất. Sử dụng hỗn hợp vi khuẩn và nấm men có khả năng phân giải phốt phát khó tan và hòa tan kali giúp tăng hàm lượng phốt pho, kali dễ tiêu trong đất và thúc đẩy sinh trưởng của cà chua (Lynn T. M. et al, 2013).
Ở Việt Nam, một số tác giả đã nghiên cứu, phân lập được chủng vi khuẩn có khả năng hòa tan kali. Nguyễn Thị Dơn và cs (2012) đã phân lập vi
khuẩn thuộc chi Bacillus, Brevibacillus và Acinetobacter có khả năng hòa tan lân và kali từ vật liệu phong hóa của núi Sập. Cao Ngọc Điệp và Thân Ngọc Hiếu (2013), đã phân lập được 11 chủng vi sinh vật từ núi đá tại Hà Tiên, tỉnh Kiên Giang. Từ đất vùng rễ của một số thực vật mọc hoang ở đồng bằng sông Cửu Long và miền Đông Nam bộ, trên môi trường bổ sung khoáng kaolinit, Cao Ngọc Điệp và cs (2010) đã phân lập được chủng Bacillus có khả năng hòa tan kali (hàm lượng kali hòa tan đạt 20,4 - 23,0 mg/lít trong môi trường bổ sung 0,2 g kaolinit).