Tìm hiểu các nhóm vi khuẩn nốt sần cố định đạm và tầm quan trọng trong nông nghiệp

1. Giới thiệu chung

Trong hệ sinh thái nông nghiệp, sự hiện diện của các vi sinh vật cố định đạm có vai trò hết sức quan trọng. Đây là nhóm vi khuẩn có khả năng biến đổi khí nitơ (N₂) trong không khí thành dạng amoni (NH₄⁺) dễ hấp thụ cho cây trồng. Một trong những nhóm vi sinh vật điển hình và có giá trị ứng dụng lớn nhất là vi khuẩn nốt sần – sinh sống cộng sinh trong rễ các cây họ Đậu.

Nhờ sự cộng sinh này, cây vừa có nguồn đạm bổ sung tự nhiên, vừa cải thiện độ phì nhiêu cho đất, giảm nhu cầu sử dụng phân bón hóa học, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển nông nghiệp bền vững.

2. Các nhóm vi khuẩn nốt sần cố định đạm chính

Vi khuẩn cố định đạm trên cây họ đậu

2.1. Rhizobium

• Đặc điểm: Rhizobium là chi vi khuẩn Gram âm, hình que, không sinh bào tử, có khả năng sống tự do trong đất nhưng đặc biệt nổi bật khi cộng sinh với cây họ Đậu.

• Khả năng hình thành nốt sần: Rhizobium xâm nhập vào rễ cây thông qua lông hút, sau đó hình thành các nốt sần chứa hàng triệu tế bào vi khuẩn sống bên trong.

• Vai trò cố định đạm: Trong nốt sần, Rhizobium sử dụng enzyme nitrogenase để cố định N₂ thành NH₄⁺, cung cấp trực tiếp cho cây trồng.

• Tầm quan trọng: Đây là nhóm vi khuẩn phổ biến và có giá trị nhất trong sản xuất nông nghiệp. Chúng cộng sinh với nhiều cây họ Đậu như đậu tương, lạc, đậu xanh, đậu Hà Lan, v.v. Nhờ đó, Rhizobium được ứng dụng rộng rãi để sản xuất phân vi sinh cố định đạm, giúp tăng năng suất cây trồng mà không gây ô nhiễm môi trường.

2.2. Sinorhizobium

• Đặc điểm: Sinorhizobium là chi vi khuẩn khá gần gũi với Rhizobium, có đặc điểm sinh học và cơ chế cộng sinh tương tự.

• Đối tượng ký chủ: Chúng thường cộng sinh với các cây họ Đậu khác nhau, điển hình là đậu triều, cỏ linh lăng (Medicago sativa), một số loài keo (Acacia).

• Ý nghĩa: Nhóm này không phổ biến bằng Rhizobium nhưng lại thích hợp với nhiều loài cây trồng trong điều kiện khí hậu khác nhau. Do đó, chúng được quan tâm trong nghiên cứu cải tạo đất ở những vùng khô hạn hoặc đất nghèo dinh dưỡng.

2.3. Bradyrhizobium japonicum

• Đặc điểm: Đây là loài vi khuẩn nốt sần đặc trưng, có tốc độ sinh trưởng chậm hơn so với Rhizobium, được tìm thấy nhiều trên cây đậu tương.

• Khả năng cộng sinh: Bradyrhizobium japonicum tạo ra các nốt sần hiệu quả trên rễ đậu tương, giúp cung cấp lượng đạm lớn cho cây trong suốt quá trình sinh trưởng.

• Tầm quan trọng: Loài này được xem là tác nhân cộng sinh chính của cây đậu tương – một cây trồng chiến lược cung cấp protein và dầu thực vật quan trọng. Việc sử dụng chế phẩm vi sinh từ Bradyrhizobium japonicum đã được ứng dụng rộng rãi ở nhiều quốc gia, giúp giảm lượng phân đạm hóa học và gia tăng năng suất đậu tương đáng kể.

3. Vai trò nổi bật của Rhizobium

Trong ba nhóm vi khuẩn kể trên, Rhizobium là phổ biến và quan trọng nhất bởi:

• Có khả năng cộng sinh với nhiều loại cây họ Đậu, thích hợp với điều kiện sinh thái đa dạng.

• Hình thành nốt sần nhanh, hiệu quả cố định đạm cao.

• Được sử dụng rộng rãi trong sản xuất chế phẩm phân vi sinh, góp phần tăng năng suất và cải thiện độ phì của đất.

• Là cơ sở khoa học cho các chương trình canh tác bền vững, giảm thiểu ô nhiễm môi trường do phân hóa học.

4. Kết luận

Vi sinh vật cố định đạm thuộc nhóm vi khuẩn nốt sần, bao gồm Rhizobium, Sinorhizobium và Bradyrhizobium japonicum, đều có vai trò quan trọng trong nông nghiệp. Tuy nhiên, Rhizobium chiếm vị trí đặc biệt, được ứng dụng nhiều nhất trong sản xuất và cải tạo đất nhờ phổ ký chủ rộng và hiệu quả cố định đạm cao. Việc nghiên cứu và khai thác các nhóm vi khuẩn này sẽ tiếp tục là giải pháp sinh học bền vững, góp phần nâng cao hiệu quả canh tác và bảo vệ môi trường.