อะโซโตแบคเตอร์
แบคทีเรียตรึงไนโตรเจน (Nitrogen-fixing bacteria)
อะโซโตแบคเตอร์ (Azotobacter) เป็นแบคทีเรียในดินที่อยู่ในกลุ่ม แบคทีเรียตรึงไนโตรเจน (Nitrogen-fixing bacteria) ที่สามารถตรึงไนโตรเจนจากอากาศ (N₂) ให้อยู่ในรูปแบบที่พืชใช้ได้ (แอมโมเนียม, NH₄⁺) โดยไม่ต้องอาศัยการสร้างปมรากเหมือนไรโซเบียม (Rhizobium)
อะโซโตแบคเตอร์ (Azotobacter) เป็นแบคทีเรียแกรมลบที่ไม่อาศัยอยู่ร่วมกับพืช (non-symbiotic) และมีความสามารถในการตรึงไนโตรเจนจากอากาศมาเป็นแอมโมเนีย ซึ่งเป็นรูปที่พืชสามารถนำไปใช้ได้ กระบวนการนี้เรียกว่า การตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพ (Biological Nitrogen Fixation - BNF) ทำให้ดินมีความอุดมสมบูรณ์ขึ้นโดยธรรมชาติ
ลักษณะของอะโซโตแบคเตอร์ (Azotobacter)
อะโซโตแบคเตอร์เป็นแบคทีเรียแกรมลบที่อาศัยอยู่อย่างอิสระในดินและน้ำ มีลักษณะเด่นดังนี้:
1. สัณฐานวิทยา (Morphology):
รูปร่าง: โดยทั่วไปมีรูปร่างเป็นรูปไข่ (oval) หรือทรงกลม (spherical) แต่สามารถพบได้ในรูปทรงแท่ง (rod) ในบางครั้งจึงจัดเป็นแบคทีเรียที่มีรูปร่างหลากหลาย (pleomorphic).
ขนาด: ค่อนข้างมีขนาดใหญ่เมื่อเทียบกับแบคทีเรียอื่นๆ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 2-4 ไมโครเมตร.
การจัดเรียงตัว: พบได้ทั้งแบบเซลล์เดี่ยว เป็นคู่ หรือรวมกันเป็นกลุ่มที่ไม่มีรูปร่างแน่นอน หรือบางครั้งเรียงต่อกันเป็นสายสั้นๆ.
การเคลื่อนที่: ส่วนใหญ่สามารถเคลื่อนที่ได้โดยใช้แฟลกเจลลา (flagella) ที่อยู่รอบเซลล์ (peritrichous flagella) แต่บางชนิดก็ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้.
แคปซูล (Capsule) และเมือก (Slime): สามารถสร้างแคปซูลหรือสารเมือกโพลีแซ็กคาไรด์ (exopolysaccharide) ในปริมาณมาก ซึ่งช่วยในการป้องกันเซลล์จากสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม เช่น ความแห้งแล้ง และช่วยในการรวมตัวของอนุภาคดิน.
ซิสต์ (Cyst): สามารถสร้างโครงสร้างที่เรียกว่าซิสต์ที่มีผนังหนา เพื่อทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่เลวร้าย เช่น การขาดอาหาร ความแห้งแล้ง และรังสีอัลตราไวโอเลต แต่ไม่ทนทานต่อความร้อนสูง. ภายในเซลล์มักพบ granules สะสมสารต่างๆ เช่น volutin (polyphosphate) และหยดไขมัน.
2. ลักษณะทางสรีรวิทยา (Physiology):
- การตรึงไนโตรเจน: มีความสามารถในการตรึงไนโตรเจนจากบรรยากาศและเปลี่ยนให้เป็นแอมโมเนีย (NH₃) ซึ่งเป็นกระบวนการที่สำคัญมากในวัฏจักรไนโตรเจน.
- การใช้ออกซิเจน: เป็นแบคทีเรียที่ต้องการออกซิเจนในการเจริญเติบโต (aerobic). อย่างไรก็ตาม มีกลไกพิเศษในการปกป้องเอนไซม์ไนโตรจีเนส (nitrogenase) ซึ่งไวต่อออกซิเจน.
- แหล่งคาร์บอน: สามารถใช้คาร์โบไฮเดรตหลากหลายชนิดเป็นแหล่งพลังงาน เช่น กลูโคส ซูโครส และแมนนิทอล.
การเจริญเติบโต: เจริญเติบโตได้ดีในช่วงอุณหภูมิ 20-30 องศาเซลเซียส และ pH ที่เป็นกลางถึงด่างเล็กน้อย (pH 7.0-7.5).
- การผลิตสารกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืช: สามารถผลิตฮอร์โมนพืช เช่น กรดอินโดลอะซิติก (IAA), ไซโตไคนิน (cytokinins), และจิบเบอเรลลิน (gibberellins).
- การผลิตสารอื่นๆ: บางสายพันธุ์สามารถผลิตสารปฏิชีวนะ (antibiotics), สารยับยั้งเชื้อโรคพืช (phytopathogenic inhibitors), วิตามิน และรงควัตถุ (pigments) ที่มีสีต่างๆ เช่น น้ำตาลเข้ม เขียว หรือม่วง.
3. ลักษณะโคโลนี (Colony Morphology):
เมื่อเพาะเลี้ยงบนอาหารแข็ง จะสร้างโคโลนีที่มีลักษณะแบน เป็นเมือก เหนียวคล้ายวุ้น มีขนาด 5-10 มิลลิเมตร หรือมากกว่า.
สีของโคโลนีอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดและสายพันธุ์ เช่น สีขาวครีม สีเหลืองแกมเขียว หรือสีน้ำตาลดำ.
โดยรวมแล้ว อะโซโตแบคเตอร์เป็นแบคทีเรียที่มีความหลากหลายทั้งในด้านสัณฐานวิทยาและสรีรวิทยา ทำให้มีความสำคัญอย่างยิ่งในระบบนิเวศดินและการเกษตร.
ลักษณะสำคัญของอะโซโตแบคเตอร์:
- ตรึงไนโตรเจน: เป็นคุณสมบัติเด่นที่สุด โดยใช้เอนไซม์ไนโตรจีเนส (nitrogenase) ในการเปลี่ยนก๊าซไนโตรเจน (N₂) ในอากาศให้เป็นแอมโมเนีย (NH₃) ซึ่งพืชสามารถนำไปใช้ได้
- ดำรงชีวิตอิสระ (Non-symbiotic): แตกต่างจากแบคทีเรียไรโซเบียม (Rhizobium) ที่ต้องอาศัยอยู่ร่วมกับพืชตระกูลถั่ว อะโซโตแบคเตอร์สามารถตรึงไนโตรเจนได้โดยไม่ต้องมีความสัมพันธ์แบบพึ่งพากับพืช แม้ว่าบางชนิดอาจมีความสัมพันธ์แบบเกื้อกูลกับพืชบางชนิดได้
- ใช้ออกซิเจน (Aerobic): ต้องการออกซิเจนในการดำรงชีวิตและการตรึงไนโตรเจน อย่างไรก็ตาม มีกลไกพิเศษในการป้องกันเอนไซม์ไนโตรจีเนสจากออกซิเจน เช่น การเพิ่มอัตราการเมแทบอลิซึมเพื่อลดความเข้มข้นของออกซิเจนภายในเซลล์
- สร้างซิสต์ (Cyst formation): สามารถสร้างโครงสร้างที่เรียกว่าซิสต์ที่มีผนังหนา เพื่อทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม เช่น ความแห้งแล้ง หรือขาดอาหาร
- ผลิตสารเมือก (Slime production): สร้างสารพอลิแซ็กคาไรด์ที่เป็นเมือกจำนวนมาก ซึ่งช่วยในการรวมตัวของอนุภาคดินและรักษาความชื้นในดิน
- ผลิตสารกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืช (Plant growth promoting substances): สามารถผลิตฮอร์โมนพืช เช่น กรดอินโดลอะซิติก (Indole-3-acetic acid, IAA) ไซโตไคนิน (Cytokinins) และจิบเบอเรลลิน (Gibberellins) ซึ่งส่งเสริมการเจริญเติบโตของรากและส่วนอื่นๆ ของพืช
- ผลิตสารยับยั้งเชื้อโรคพืช (Phytopathogenic inhibitors): บางสายพันธุ์สามารถผลิตสารที่ยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อราและแบคทีเรียที่เป็นสาเหตุของโรคพืชได้
ความสำคัญและการประยุกต์ใช้:
- ปุ๋ยชีวภาพ (Biofertilizer): อะโซโตแบคเตอร์ถูกนำมาใช้ในการผลิตปุ๋ยชีวภาพสำหรับพืชที่ไม่ใช่ตระกูลถั่ว เช่น ข้าว ข้าวสาลี ข้าวโพด อ้อย ผัก และผลไม้ เพื่อลดการพึ่งพาปุ๋ยเคมีไนโตรเจน
- ปรับปรุงความอุดมสมบูรณ์ของดิน: ช่วยเพิ่มปริมาณไนโตรเจนที่เป็นประโยชน์ในดิน ปรับปรุงโครงสร้างดิน และเพิ่มความสามารถในการกักเก็บน้ำ
- ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช: สารที่อะโซโตแบคเตอร์ผลิตขึ้นช่วยกระตุ้นการงอกของเมล็ด การพัฒนาของรากและลำต้น และเพิ่มผลผลิต
- ควบคุมโรคพืช: สารที่ผลิตโดยอะโซโตแบคเตอร์บางชนิดสามารถช่วยยับยั้งเชื้อโรคพืชได้
- การบำบัดทางชีวภาพ (Bioremediation): มีศักยภาพในการย่อยสลายสารมลพิษบางชนิดในดินและน้ำ
ตัวอย่างสปีชีส์ที่สำคัญ:
- Azotobacter chroococcum
- Azotobacter vinelandii
- Azotobacter beijerinckii
อะโซโตแบคเตอร์พบได้ทั่วไปในดินที่มีอินทรียวัตถุสูงและมีความชื้นเหมาะสม มักใช้ในเกษตรกรรมเพื่อลดการใช้ปุ๋ยเคมีและเพิ่มผลผลิตพืชอย่างยั่งยืน
การใช้เชื้อ Azotobacter เป็นปุ๋ยชีวภาพเป็นการนำแบคทีเรียกลุ่มนี้มาใช้ประโยชน์ในการเพิ่มความอุดมสมบูรณ์ของดินและส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช โดยมีหลักการและวิธีการดังนี้:
หลักการทำงานของ Azotobacter ในฐานะปุ๋ยชีวภาพ:
- การตรึงไนโตรเจนจากบรรยากาศ: Azotobacter มีความสามารถในการเปลี่ยนก๊าซไนโตรเจน (N₂) ในอากาศให้เป็นแอมโมเนีย (NH₃) ซึ่งเป็นรูปที่พืชสามารถนำไปใช้ได้ กระบวนการนี้เรียกว่า การตรึงไนโตรเจนทางชีวภาพ (Biological Nitrogen Fixation) ช่วยลดความจำเป็นในการใช้ปุ๋ยเคมีไนโตรเจน
- การผลิตสารกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืช (Plant Growth Promoting Substances - PGPR): Azotobacter สามารถผลิตฮอร์โมนพืชต่างๆ เช่น กรดอินโดลอะซิติก (IAA), ไซโตไคนิน (Cytokinins), และจิบเบอเรลลิน (Gibberellins) ซึ่งส่งเสริมการงอกของเมล็ด การพัฒนาของรากและลำต้น และการเจริญเติบโตโดยรวมของพืช
- การละลายแร่ธาตุ: แบคทีเรียบางสายพันธุ์ของ Azotobacter สามารถผลิตกรดอินทรีย์และเอนไซม์ที่ช่วยในการละลายแร่ธาตุบางชนิดในดิน เช่น ฟอสเฟต ทำให้พืชสามารถดูดซึมธาตุอาหารเหล่านี้ได้ดีขึ้น
- การควบคุมเชื้อโรคพืช: Azotobacter บางสายพันธุ์สามารถผลิตสารปฏิชีวนะหรือสารยับยั้งอื่นๆ ที่สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อราและแบคทีเรียที่เป็นสาเหตุของโรคพืชได้
- การปรับปรุงโครงสร้างดิน: การสร้างสารเมือก (polysaccharides) ของ Azotobacter ช่วยในการรวมตัวของอนุภาคดิน ทำให้ดินมีโครงสร้างที่ดีขึ้น การระบายอากาศและน้ำดีขึ้น
วิธีการใช้เชื้อ Azotobacter เป็นปุ๋ยชีวภาพ:
1. การคลุกเมล็ด (Seed Treatment): นำเมล็ดพืชมาคลุกเคล้ากับเชื้อ Azotobacter ที่อยู่ในรูปของเหลวหรือผง ก่อนนำไปหว่าน วิธีนี้ช่วยให้เชื้อสามารถเจริญเติบโตและสร้างประโยชน์ให้กับต้นกล้าได้ตั้งแต่ระยะแรก
2. การใส่ลงดิน (Soil Application): นำเชื้อ Azotobacter ที่อยู่ในรูปต่างๆ (เช่น ของเหลว, ผง, หรือเม็ด) มาใส่ลงในดินบริเวณรอบรากพืช อาจทำพร้อมกับการไถพรวน หรือใส่หลังการปลูก
3. การแช่รากกล้า (Root Dipping): สำหรับกล้าไม้หรือพืชที่ย้ายปลูก สามารถนำรากมาแช่ในสารละลายเชื้อ Azotobacter ก่อนนำไปปลูก
4. การให้ทางระบบน้ำ (Drip Irrigation): สามารถผสมเชื้อ Azotobacter ในระบบน้ำหยด เพื่อให้เชื้อกระจายไปทั่วบริเวณรากพืช
5. การฉีดพ่นทางใบ (Foliar Spray): ในบางกรณี สามารถใช้เชื้อ Azotobacter ในรูปของเหลวฉีดพ่นทางใบ เพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตและเพิ่มความต้านทานโรค
ประโยชน์ของการใช้เชื้อ Azotobacter เป็นปุ๋ยชีวภาพ:
- ลดการใช้ปุ๋ยเคมีไนโตรเจน: ช่วยลดต้นทุนการผลิตและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมจากการใช้ปุ๋ยเคมี
- ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช: ทำให้พืชมีการเจริญเติบโตที่ดีขึ้น มีรากที่แข็งแรง และมีผลผลิตที่สูงขึ้น
- ปรับปรุงความอุดมสมบูรณ์ของดิน: เพิ่มปริมาณไนโตรเจนที่เป็นประโยชน์ และปรับปรุงโครงสร้างดิน
- เพิ่มความต้านทานต่อโรคและแมลง: บางสายพันธุ์ช่วยยับยั้งเชื้อโรคพืชและอาจมีผลในการลดความเสียหายจากแมลง
- เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม: เป็นทางเลือกที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าการใช้ปุ๋ยเคมี
- เพิ่มความสามารถในการดูดซึมธาตุอาหาร: ช่วยให้พืชสามารถดูดซึมธาตุอาหารต่างๆ ในดินได้ดีขึ้น
ข้อควรพิจารณาในการใช้เชื้อ Azotobacter:
- ความเหมาะสมของชนิดเชื้อ: ควรเลือกใช้สายพันธุ์ Azotobacter ที่เหมาะสมกับชนิดของพืชและสภาพดิน
- สภาพแวดล้อม: ประสิทธิภาพของ Azotobacter อาจได้รับผลกระทบจากสภาพดิน เช่น ความเป็นกรด-ด่าง อุณหภูมิ และความชื้น
- การเก็บรักษา: ควรเก็บรักษาเชื้อ Azotobacter ในสภาพที่เหมาะสมตามคำแนะนำของผู้ผลิต เพื่อรักษาประสิทธิภาพของเชื้อ
- การใช้ร่วมกับสารเคมี: ควรหลีกเลี่ยงการใช้ร่วมกับสารเคมีบางชนิดที่อาจเป็นอันตรายต่อเชื้อ Azotobacter
การใช้เชื้อ Azotobacter เป็นปุ๋ยชีวภาพเป็นแนวทางที่ยั่งยืนในการเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร ลดการพึ่งพาปุ๋ยเคมี และรักษาสิ่งแวดล้อม หากมีการเลือกใช้และจัดการอย่างเหมาะสม จะเป็นประโยชน์อย่างมากต่อการเพาะปลูก
อะโซโตแบคเตอร์
เอกสารประกอบ
ผลของวัสดุชีวภาพในการตรึงเซลล์แบคทีเรียอะโซโตแบคเตอร์ที่มีคุณสมบัติ ตรึงไนโตรเจนในอากาศต่อการเจริญเติบโตของผักกินใบ - research.rmutsb-2563.pdf
การใช้แบคทีเรียตรึงไนโตรเจนร่วมกับวัสดุตัวกลางชีวภาพ เพื่อการส่งเสริมการเจริญของพืช - NitrogenBacteria -PlantGrowth.pdf
ประสิทธิภาพของปุ๋ยอินทรีย์เม็ดและอะโซโตแบคเตอร์ ในการส่งเสริมการ เจริญเติบโตและการให้ผลผลิตของผักกาดหอมห่อ - Organic-Fertilizer-and-Azotobacter.pdf
PGS นครศรีธรรมราช
ศูนย์เรียนรู้ เครือข่ายเกษตรอินทรีย์ PGS นครศรีธรรมราช ขับเคลื่อนโดย สมาคมอาหารธรรมชาติยั่งยืน นครศรีธรรมราช
ที่อยู่ : ตำบลควนกลาง อำเภอพิปูน จังหวัดนครศรีธรรมราช
โทร : 0816577283
