khảo sát tương tác của một số giống lúa chịu mặn và các dòng vi khuẩn có khả năng cố định đạm phân lập từ đất nhiễm mặn

Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và thời gian ngâm đến sinh trưởng và phát triển của giống lúa OM6976 ở điều kiện phòng thí nghiệm .... Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn và thời

VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SINH HỌC

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ SINH HỌC

KHẢO SÁT TƯƠNG TÁC CỦA MỘT SỐ GIỐNG LÚA

CHỊU MẶN VÀ CÁC DÒNG VI KHUẨN CÓ KHẢ NĂNG

CỐ ĐỊNH ĐẠM PHÂN LẬP TỪ ĐẤT NHIỄM MẶN

MSSV: 3092409 LỚP: DA0966A1

Cần Thơ, 02/5/2013

PHẦN KÝ DUYỆT

(ký tên) (ký tên)

ThS Nguyễn Thị Pha Kiêm Anh Khoa XÉT DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN

Cần Thơ, ngày tháng năm 2013

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

(ký tên)

LỜI CẢM TẠ

Trong suốt quá trình học tập và thực hiện luận văn có nhiều niềm vui, cảm xúc; bên cạnh đó tôi cũng gặp không ít khó khăn và trở ngại nhưng nhờ sự giúp đỡ, động viên và hướng dẫn tận tình của quý Thầy, quý Cô, Cha, Mẹ, bạn bè và sự nổ lực, cố gắng của bản thân mà tôi đã hoàn thành luận văn này

Tôi xin chân thành gửi lời cám ơn đến:

- Cô Nguyễn Thị Pha đã tận tình hướng dẫn và dành nhiều thời gian quý báu truyền đạt kiến thức, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này

- Ban lãnh đạo Viện nghiên cứu và phát triển Công nghệ Sinh học, trường Đại học Cần Thơ

- Cán bộ phòng thí nghiệm Bộ gen thực vật, phòng thí nghiệm vi sinh vật công nghiệp, phòng thí nghiệm Sinh hóa, trường Đại học Cần Thơ đã hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian thí nghiệm thực hiện luận văn

- Toàn thể các bạn sinh viên chuyên ngành Công nghệ Sinh học K35 đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện thí nghiệm

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ sự biết ơn sâu sắc nhất đến Cha, Mẹ đã luôn ủng hộ tôi

về mọi phương diện, là nguồn sức mạnh tinh thần lớn nhất giúp tôi vươn lên trong cuộc sống

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Kiêm Anh Khoa

TÓM TẮT

Mười dòng vi khuẩn cố định đạm tuyển chọn từ các dòng vi khuẩn phân lập ở vùng rễ lúa ngập mặn tại hai tỉnh Kiên Giang và Trà Vinh (Lý Thành Nghĩa, 2012; Nguyễn Thị Kim Ngân, 2012) được khảo sát khả năng cố định đạm hữu hiệu trong điều kiện phòng thí nghiệm Kết quả thu được sau 20 ngày ở các chỉ tiêu sinh trưởng cho thấy, mỗi dòng vi khuẩn có ưu thế riêng ở từng chỉ tiêu: dòng SO18 cho giá trị chiều cao cây tốt nhất trung bình 24,1cm, đồng thời dòng SO18 cũng cho kết quả trọng lượng khô cao nhất trung bình 0,0832g, dòng DH23 cho giá trị số rễ trung bình nhiều nhất 7,9 rễ/cây, dòng KG1KG2 cho kết quả chiều dài rễ cao nhất 13,32cm, đồng thời khi ngâm lúa trong dịch chứa vi khuẩn ở hai giờ cho hiệu quả cao nhất

Đánh giá khả năng cố định đạm hữu hiệu của 10 dòng vi khuẩn cho thấy một số dòng cho kết quả cao là SO18, DH23, KG2KG7, TVT2 Trong đó, dòng SO18 có độ hữu hiệu cao nhất.

Bốn dòng vi khuẩn được tuyển chọn trong mười dòng vi khuẩn trên từ thí nghiệm khảo sát trong phòng thí nghiệm tiếp tục được khảo sát độ tương tác của các dòng vi khuẩn và bộ giống lúa chịu mặn đến các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây lúa trong điều kiện phòng thí nghiệm Kết quả cho thấy dòng vi khuẩn TVT2 cho kết quả cao ở nhiều chỉ tiêu trên nhiều giống lúa, dòng TVT2 cho kết quả số rễ nhiều nhất trên giống OM5464, trung bình 13,7 rễ/cây, trên giống OM6976 cho kết quả chiều dài rễ cao nhất 12,3cm, trên giống OM5464 cho kết quả chiều cao cây cao nhất 22,7cm và trên giống OM5464 cho kết quả trọng lượng khô cao nhất 0,0473g Cặp tổ hợp SO18 – OM5629 cho kết quả đạm hữu hiệu cao nhất

Từ khóa: chỉ tiêu sinh trưởng, độ hữu hiệu,giống lúa OM6976, vi khuẩn cố định đạm

MỤC LỤC

Trang

PHẦN KÝ DUYỆT

LỜI CẢM TẠ

TÓM TẮT i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC BẢNG v

DANH MỤC HÌNH vii

CÁC TỪ VIẾT TẮT viii

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Đối tượng 2

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 Tổng quan về đất nhiễm mặn 3

2.1.1 Tổng quan về đất 3

2.1.2 Đất nhiễm mặn 3

2.2 Tổng quan về cây lúa và bộ giống lúa chịu mặn 4

2.2.1 Đặc điểm thực vật học của cây lúa 4

2.2.2 Các thời kỳ sinh trưởng của cây lúa 8

2.2.3 Một số giống lúa chịu mặn 12

2.2.3.1 Giống OM6976 12

2.2.3.2 Giống OM5464 12

2.2.3.3 Giống OM5629 13

2.2.3.4 Giống OM9584 13

2.2.3.5 Giống AS996 13

2.3 Vi sinh vật cố định nitơ 13

2.3.1 Vai trò của đạm đối với cây trồng 13

2.3.2 Chu trình nitơ trong tự nhiên 15

2.3.3 Vi khuẩn cố định Nitơ 17

2.4 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vi khuẩn cố định đạm trên thế giới và ở Việt Nam 18

2.4.1 Trên thế giới 18

2.4.2 Trong nước 19

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

3.1 Vật liệu, dụng cụ, phương pháp 21

3.1.1 Vật liệu 21

3.1.2 Dụng cụ, hóa chất 21

3.2 Thời gian, địa điểm thí nghiệm 22

3.2.1 Thời gian 22

3.2.2 Địa điểm 22

3.3 Phương pháp 22

3.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của vi khuẩn và thời gian chủng vi khuẩn đến sự sinh trưởng và phát triển của giống lúa OM6976 trong phòng thí nghiệm 23

3.3.2 Thí nghiệm 2: Khảo sát độ tương tác của vi khuẩn có khả năng cố định đạm với bộ lúa ngập mặn 25

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27

4.1 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và thời gian ngâm đến sinh trưởng và phát triển của giống lúa OM6976 ở điều kiện phòng thí nghiệm 27

4.1.1 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và thời gian ngâm đến các chỉ tiêu sinh trưởng 27

4.1.1.1 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và thời gian ngâm đến chỉ tiêu chiều cao cây 27

4.1.1.2 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và thời gian ngâm đến chỉ tiêu chiều dài rễ 29

4.1.1.3 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và thời gian ngâm đến chỉ tiêu số rễ 30

4.1.1.4 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và thời gian

ngâm đến chỉ tiêu trọng lượng khô 31

4.1.2 Đánh giá khả năng cố định đạm hữu hiệu của các dòng vi khuẩn 33

4.2 Khảo sát độ tương tác của các dòng vi khuẩn cố định đạm và bộ giống lúa chịu mặn 34

4.2.1.1 Khảo sát độ tương tác của các dòng vi khuẩn cố định đạm và bộ lúa chịu mặn đến chỉ tiêu số rễ của cây lúa 34

4.2.1.2 Khảo sát độ tương tác giữa các dòng vi khuẩn cố định đạm và bộ giống lúa chịu mặn đến các chỉ tiêu chiều dài rễ của cây lúa 37

4.2.1.3 Khảo sát độ tương tác giữa các dòng vi khuẩn cố định đạm và bộ giống lúa chịu mặn đến các chỉ tiêu chiều cao cây của cây lúa 38

4.2.1.4 Khảo sát độ tương tác giữa các dòng vi khuẩn cố định đạm và bộ giống lúa chịu mặn đến chỉ tiêu trọng lượng khô của cây lúa 41

4.2.2 Đánh giá khả năng cố định đạm hữu hiệu của các dòng vi khuẩn 43

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 50

5.1 Kết luận 50

5.2 Đề nghị 50

TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC

Phụ lục 1 Kết quả thí nghiệm

Bảng 25 Tổng hợp số liệu kết quả thí nghiệm 1

Bảng 26 Tổng hợp số liệu kết quả thí nghiệm 2

Phụ lục 2 Kết quả phân tích thống kê thí nghiệm 1

Phụ lục 3 Kết quả phân tích thống kê thí nghiệm 2

DANH MỤC BẢNG

Trang

Bảng 1 Các dòng vi khuẩn cố định đạm cao 2

Bảng 2 Thành phần môi trường Burk’s không đạm (Park et al., 2005) 21

Bảng 3 Thành phần dung dịch Yoshida pH = 5 (Yoshida et al., 1976) 22

Bảng 4 Các nghiệm thức trong thí nghiệm 1 23

Bảng 5 Các nghiệm thức trong thí nghiệm 2 25

Bảng 6 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn và thời gian ngâm đến chỉ tiêu chiều cao cây của giống lúa OM6976 trong điều kiện phòng thí nghiệm 28

Bảng 7 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn và thời gian ngâm đến chỉ tiêu chiều dài rễ của giống lúa OM6976 trong điều kiện phòng thí nghiệm 29

Bảng 8 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn và thời gian ngâm đến chỉ tiêu số rễ của giống lúa OM6976 trong điều kiện phòng thí nghiệm 30

Bảng 9 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn và thời gian ngâm đến chỉ tiêu trọng lượng khô của giống lúa OM6976 trong điều kiện phòng thí nghiệm 32

Bảng 10 Phân hạng các nghiệm thức theo TLK 33

Bảng 11 Đánh giá khả năng cố định đạm hữu hiệu của các dòng vi khuẩn 34

Bảng 12 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn và giống lúa đến chỉ tiêu số rễ của cây lúa trong điều kiện phòng thí nghiệm 35

Bảng 13 Phân hạng kết quả các nghiệm thức theo chỉ tiêu số rễ 36

Bảng 14 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn và giống lúa đến chỉ tiêu chiều dài rễ của cây lúa trong điều kiện phòng thí nghiệm 38

Bảng 15 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn và giống lúa đến chỉ tiêu chiều cao của cây lúa trong điều kiện phòng thí nghiệm 39

Bảng 16 Phân hạng các nghiệm thức theo chiều cao cây 39

Bảng 17 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn và giống lúa đến chỉ tiêu trọng lượng khô của cây lúa trong điều kiện phòng thí nghiệm 41

Bảng 18 Phân hạng kết quả các nghiệm thức theo trọng lượng khô 42

Bảng 19 Đánh giá khả năng cố định đạm hữu hiệu của các dòng vi khuẩn trên giống OM6976 44

Bảng 20 Đánh giá khả năng cố định đạm hữu hiệu của các dòng vi khuẩn trên

DANH MỤC HÌNH

Trang

Hình 1 Rễ lúa qua các thời kì 4 Hình 2 Hạt lúa nảy mầm 9 Hình 3 Chu trình Nitơ tự nhiên 15 Hình 4 So sánh khả năng cố định đạm hữu hiệu của các dòng vi khuẩn trên

Hình 8 So sánh khả năng năng cố định đạm hữu hiệu của các dòng vi khuẩn

trên giống AS996 48

Hình 9 So sánh khả năng cố định đạm hữu hiệu của các dòng vi khuẩn trên

giống OM5464 49

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1.1 Đặt vấn đề

Cây lúa được biết đến như là cây lương thực quan trọng của nền nông nghiệp Việt Nam Theo ước tính của Bộ NN&PTNT, tổng diện tích lúa cả năm 2012 đạt gần 7,75 triệu ha, tăng 1,2% so với năm 2011, sản lượng ước đạt 43,4 triệu tấn, tăng hơn 1 triệu tấn (tương đương tăng 2,6%) so với năm trước

trieu-tan/20129/150018.vgp, 17/01/2013 )

(http://baodientu.chinhphu.vn/Home/San-luong-lua-nam-2012-uoc-dat-hon-43-Cây lúa cũng như mọi cây trồng khác, muốn sinh trưởng và phát triển tốt phải hấp thu các chất dinh dưỡng từ đất và không khí bằng hình thức chủ yếu là dinh dưỡng khoáng (Đỗ Kim Nhung và Vũ Thành Công, 2011) Ba nguyên tố khoáng chính mà cây trồng thường xuyên sử dụng là N, P, K Riêng lượng phân đạm chiếm 30% tổng số phân bón cần cho nông nghiệp Ở Việt Nam, năm 2011 lượng tiêu thụ phân bón ước tính từ 8,5 đến 9 triệu tấn, trong đó urê khoảng 1,8 triệu tấn Tuy nhiên, lượng đạm bón cho cây chủ yếu là đạm hóa học và lượng đạm này cũng chỉ bù đắp được một phần lượng đạm mà cây trồng lấy đi khỏi đất hằng năm Ngoài ra, trong những năm gần đây diện tích đất trồng lúa bị nhiễm mặn đã tăng lên, gây nhiều thiệt hại cho việc trồng lúa Trong khi cây lúa có thể sử dụng được lượng Nitơ khổng lồ trong khí quyển nếu chúng được đồng hóa thành các dạng dễ tiêu như NH4

+ Nitơ chiếm khoảng 80% thể tích khí quyển, nhưng lại tồn tại ở dạng Nitơ phân tử trơ về mặt hóa học, do đó cây lúa cũng như các cây trồng khác không thể hấp thu được Để khắc phục điều này, các dòng vi khuẩn cố định đạm cao là một trong những biện pháp có hiệu quả tiết kiệm chi phí sản xuất mà chất lượng và năng suất vẫn tăng, đồng thời góp phần cho việc phát triển nông nghiệp bền vững

Việc phát hiện các dòng vi sinh vật có khả năng cố định đạm và khảo sát khả năng cố định đạm của chúng sẽ làm phong phú hơn nguồn vi sinh vật phục vụ cho nghiên cứu và sản xuất phân bón sinh học Tuy nhiên phân bón sinh học thường có tính ổn định không cao, và tác động lên từng giống lúa thường cũng không như nhau Một trong những nguyên nhân này có thể là do sự tương tác giữa vi khuẩn và cây chủ (Barak et al., 1982) (trong đó có cây lúa), một số nghiên cứu cho thấy khả năng sản xuất các chất hóa học của rễ từng giống lúa để hấp dẫn vi khuẩn vùng rễ là không giống nhau

Đề tài “ Khảo sát tương tác của một số giống lúa chịu mặn và các dòng vi khuẩn

có khả năng cố định đạm phân lập từ đất nhiễm mặn” được thực hiện nhằm tìm hiểu thêm về sự tương tác giữa vi khuẩn vùng rễ và giống lúa từ đó giúp ứng dụng các chủng vi khuẩn một cách hợp lý hơn

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Tuyển chọn các dòng vi khuẩn có khả năng cố định đạm hữu hiệu cao bằng

phương pháp trồng lúa trong điều kiện phòng thí nghiệm

- Khảo sát tương tác giữa một số giống lúa chịu mặn và một số dòng vi khuẩn

có khả năng cố định đạm đến các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây lúa trong

điều kiện phòng thí nghiệm

1.3 Đối tƣợng

- Các dòng vi khuẩn cố định đạm cao được phân lập tại tỉnh Kiên Giang và Trà

Vinh

Bảng 1 Các dòng vi khuẩn cố định đạm cao (Lý Thành Nghĩa, 2012;

Nguyễn Thị Kim Ngân, 2012)

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1.1 Tổng quan về đất

Đất là khối vật chất có cấu trúc là các hạt khoáng, sản phẩm của một quá trình phong hoá đá và phân huỷ các chất hữu cơ như xác bã thực động vật, dưới tác động của nhiều yếu tố tự nhiên như thời tiết (nhiệt độ, bức xạ mặt trời, mưa, gió, …) và sự kiến tạo địa chất Trong đất có chứa các hạt khoáng, các chất dinh dưỡng và nước cung cấp cho cây trồng sống và phát triển Mỗi loại đất có các tính chất cơ lý và thành phần hạt khác nhau, tính giữ nước khác nhau, có thể phù hợp cho một số loại cây trồng (Lê Anh Tuấn, 2009)

2.1.2 Đất nhiễm mặn

Khái niệm về đất nhiễm mặn

Theo phân loại đất, đá của Liên Bang Nga, nếu đất sét pha và sét chứa hàm lượng muối dễ hòa tan và hòa tan trung bình bằng hay lớn hơn 5% khối lượng đất khô thì được gọi là đất mặn

Phân loại đất nhiễm mặn:

Các muối hòa tan trong đất được chia thành ba nhóm:

- Nhóm muối dễ hòa tan: bao gồm các muối clorua, sulfat và cacbonat của natri, kali

- Nhóm muối hòa tan trung bình: gồm các muối sulfat của canxi như thạch cao và andhyrit

- Nhóm muối khó hòa tan: gồm các muối cacbonat của canxi và magie như caxit, dolomit,…

Trong ba nhóm muối nói trên, nhìn chung có nhóm muối dễ tan là nhóm muối có ảnh hưởng mạnh đến tính chất của đất

(http://www.nsl.hcmus.edu.vn/greenstone/collect/thesiskh/import/Son/DIACHAT/ChauHongThang/6.PDF, 19/12/2012 )

2.2 Tổng quan về cây lúa và bộ giống lúa chịu mặn

2.2.1 Đặc điểm thực vật học của cây lúa

Hình 1 Rễ lúa qua các thời kì

(Nguồn: http://www.vaas.org.vn/Images/caylua/02/02_relua.htm, 20/12/2012)

Trên đồng ruộng, phạm vi ra rễ chỉ ở những mắt gần lớp đất mặt (0-20 cm là chính)

Khi cấy lúa quá sâu (>5 cm), cây lúa sẽ tạo ra 2 tầng rễ, trong thời gian này cây lúa chậm phát triển Cấy ở độ sâu thích hợp (3-5 cm) sẽ khắc phục được hiện tượng trên

Để tạo điều kiện cho bộ rễ phát triển tốt, cần làm cỏ sục bùn điều chỉnh lượng nước hợp lí, tạo điều kiện cho tầng đất vùng rễ thông thoáng, bộ rễ phát triển mạnh, cây lúa sinh trưởng tốt, chống chịu được sâu bệnh, năng suất cao

b Thân

- Thân gồm nhiều mắt và lóng Trước thời kỳ lúa trổ, thân lúa được bao bọc bởi

bẹ lá Tổng số mắt trên thân chính bằng số lá trên thân cộng thêm 2 (http://www.vaas.org.vn/Images/caylua/02/03_thanlua.htm, 20/12/2012) Chỉ vài lóng

ở ngọn dài ra, số còn lại ngắn và dày đặc Lóng trên cũng dài nhất, một lóng dài hơn 5

mm được xem là lóng dài Theo giải phẫu ngang lóng, lóng có một khoảng trống lớn

gọi là xoang lỏi

- Chiều cao cây được tính từ gốc đến mút lá hoặc bông cao nhất

- Chiều cao thân và chiều cao cây liên quan đến khả năng chống đổ của giống

lúa

- Cây lúa có thể đẻ nhánh khi có 4-5 lá thật Ở ruộng lúa cấy, sau khi bén rễ cây

lúa bắt đầu đẻ nhánh lúc kết thúc đẻ nhánh vào thời kỳ làm đốt, làm đòng

- Thường thì các giống lúa mới khả năng đẻ nhánh cao, tỉ lệ nhánh hữu hiệu cũng

cao hơn các giống lúa cũ

- Khả năng đẻ nhánh của cây lúa phụ thuộc vào giống, nhất là điều kiện chăm

sóc, ngoại cảnh… Cây lúa có nhiều nhánh, tỉ lệ nhánh hữu hiệu cao, năng suất sẽ cao

c Lá

Lá lúa điển hình gồm: bẹ lá, phiến lá, lá thìa và tai lá

- Bẹ lá: là phần đáy lá kéo dài cuộn thành hình trụ và bao phần non của thân

- Phiến lá: hẹp, phẳng và dài hơn bẹ lá (trừ lá thứ hai)

- Lá thìa: là vảy nhỏ và trắng hình tam giác

- Tai lá: một cặp tai lá hình lưỡi liềm

Lá được hình thành từ các mầm lá ở mắt thân Tốc độ ra lá thay đổi tùy theo thời gian sinh trưởng và điều kiện ngoại cảnh

- Thời kỳ mạ non: trung bình 3 ngày ra được 1 lá

- Thời kỳ mạ khỏe: từ lá thứ tư tốc độ ra lá chậm lại, 7-10 ngày ra được 1 lá

- Thời kỳ đẻ nhánh: 5-7 ngày/1 lá ở vụ mùa

- Cuối thời kỳ đẻ nhánh-làm đòng: khoảng 12-15 ngày/lá Cây lúa trổ bông cũng

là lúc hoàn thành lá đòng

Số lá trên cây phụ thuộc chủ yếu vào giống, thời vụ cấy, biện pháp bón phân và quá trình chăm sóc Thường số lá của các giống:

- Giống lúa ngắn ngày: 12-15 lá

- Giống lúa trung ngày: 16-18 lá

- Giống lúa dài ngày: 18-20 lá

Chức năng của lá:

- Lá ở thời kỳ nào thường quyết định đến sự sinh trưởng của cây trong thời kỳ

đó Ba lá cuối cùng thường liên quan và ảnh hưởng trực tiếp đến thời kỳ làm đòng và hình thành hạt

- Lá làm nhiệm vụ quang hợp, chăm sóc hợp lí, đảm bảo cho bộ lá khỏe, tuổi thọ

lá (nhất là lá đòng), lúa sẽ chắc hạt, năng suất cao

Chức năng của bẹ lá:

- Chống đỡ cơ học cho toàn cây

- Dự trữ tạm thời cacbonhydrat trước khi lúa trổ bông

d Hoa, bông và hạt lúa

- Hoa lúa được cấu tạo gồm vỏ trấu ngoài, vỏ trấu trong, 2 mày trấu, nhị đực và 6 bao phấn, nhụy cái gồm bầu nhụy và 2 vòi nhụy

- Thời gian hình thành bông kể từ khi cây lúa bắt đầu phân hóa đòng cho đến khi lúa trổ Thời kỳ này nếu được chăm bón tốt, cây lúa đủ dinh dưỡng bông lúa sẽ phát triển đầy đủ giữ nguyên được đặc tính của giống Thời gian phát triển bông ở giống ngắn ngày hơn ở giống dài ngày

- Hạt lúa gồm: gạo lức và vỏ trấu

 Gạo lức gồm phôi và phôi nhũ

 Vỏ trấu gồm trấu trên và trấu dưới Trấu dưới lớn hơn trấu trên và bao khoảng hai phần ba bề mặt gạo lức trưởng thành

Ở ẩm độ 0%, một hạt lúa nặng khoảng 12-44 mg Chiều dài, rộng, độ dày của hạt thay đổi nhiều giữa các giống

Quá trình chính của hạt gồm: chín sữa, chín sáp và chín hoàn toàn Thời gian chín từ 30-35 ngày tùy theo giống, môi trường và biện pháp canh tác

e Quá trình thụ phấn, thụ tinh và hình thành hạt lúa

- Lúa là loại cây tự thụ phấn Sau khi bông lúa trổ một ngày thì bắt đầu quá trình thụ phấn Vỏ trấu vừa hé mở từ 0-4 phút thì bao phấn vỡ ra, hạt phấn rơi vào đầu nhụy

và hợp nhất với noãn ở bên trong bầu nhụy để bầu nhụy phát triển thành hạt

- Thời gian thụ phấn kể từ khi vỏ trấu mở ra đến khi khép lại kéo dài khoảng

50-60 phút Thời gian thụ tinh kéo dài 8 giờ sau thụ phấn

- Trong ngày thời gian hoa lúa nở rộ vào 8-9 giờ sáng khi có điều kiện nhiệt độ thích hợp, đủ ánh sáng, quang mây, gió nhẹ Những ngày mùa hè, trời nắng to có thể

nở hoa sớm vào 7-8 giờ sáng Ngược lại nếu trời âm u, thiếu ánh sáng hoặc gặp rét hoa

phơi màu muộn hơn, vào 12-14 giờ

- Sau khi thụ tinh phôi nhũ phát triển nhanh để thành hạt Khối lượng hạt gạo tăng nhanh trong vòng 15-20 ngày sau trổ, đồng thời với quá trình vận chuyển và tích

lũy vật chất, hạt lúa vào chắc và chín dần

f Nhu cầu về nước của cây lúa

Nước là nhu cầu tương đối lớn của cây lúa:

- Cây lúa cần 400-450 đơn vị nước để tạo thành một đơn vị thân lá

- Cây lúa cần 300-350 đơn vị nước để tạo thành một đơn vị hạt

Ở các vùng trồng lúa, cây lúa được cung cấp nước từ các nguồn như:

- Nước mưa: yêu cầu 900-1100 mm cho một vụ lúa Nước mưa còn mang theo khoảng 16kg đạm/ha, nguồn oxy và làm thay đổi tiểu khí hậu trên ruộng lúa

- Nước sông, ao, hồ, suối,…: lượng nước từ các nguồn này ngoài việc tự chảy vào đồng ruộng thì cần phải có hệ thống thủy lợi đưa nước vào ruộng lúa để chống hạn Tuy nhiên cần phải tháo nước hợp lí để chống ngập úng

- Nước phù sa từ các hệ thống sông lớn như sông Hồng (Bắc Bộ), sông Cửu Long (Nam Bộ) cung cấp lượng lớn chất dinh dưỡng cho cây lúa

g Nhu cầu về dinh dưỡng của cây lúa

Nhu cầu về số lượng: để tạo được 1 tấn lúa cần 20 kg N; 0,7- 0,9 kg P2O5 ; 32 kg

K2O và 20 kg Si Vì vậy, để đạt năng suất hạt 6-7 tấn/ ha/ vụ cần bón cho lúa số lượng

phân bón như sau: 8-10 tấn phân chuồng, 100 -120 kg N/ ha, 100 -120 kg P2O5/ ha và

30 -60 kg K2O/ ha Ở đất phù sa sông Hồng, sông Cửu Long, kali chưa phải là yếu tố hạn chế năng suất Đất phèn nặng, cần tăng phân lân lên 90 - 150 kg P2O5/ ha (Mai Văn Quyền, 1995)

Nguyên tắc khi bón phân: tuân thủ nguyên tắc 4 đúng: đúng liều lượng, đúng chủng loại, đúng thời điểm, đúng kỹ thuật

- Liều lượng bón: bón đủ mức phân cần cho cây trồng để đạt được năng suất cao

và có hiệu quả kinh tế Tuy nhiên, tuỳ thuộc vào trình độ thâm canh và khả năng đầu

tư mà mức phân bón cũng phải thay đổi cho phù hợp

- Chủng loại và thời điểm bón: mỗi giai đoạn sinh trưởng của cây lúa có nhu cầu khác nhau về phân bón Ruộng lúa ở giai đoạn đẻ nhánh cần nhiều phân đạm, nhưng bón đạm sau lúc lúa trổ dễ làm bệnh khô vằn và bệnh bạc lá phát triển mạnh Bệnh tiêm lửa thường phát sinh trên ruộng bón thiếu phân

 Giống lúa có thời gian sinh trưởng ngắn (<120 ngày): bón tập trung, bón lót sâu là chính

 Giống lúa thâm canh cao (lúa lai): bón lót sâu, bón thúc sớm

 Bón thúc cho cây lúa nhằm vào 2 thời kỳ chính: đẻ nhánh và làm đòng

 Thời kỳ lúa làm đòng có thể bón thúc 1 hay 2 đợt (bón đón đòng và nuôi đòng)

2.2.2 Các thời kỳ sinh trưởng của cây lúa

Thời gian sinh trưởng của cây lúa được tính từ khi hạt lúa nảy mầm đến khi chín

hoàn toàn, thay đổi tuỳ theo giống và điều kiện ngoại cảnh

- Đối với lúa cấy: bao gồm thời gian ở ruộng mạ và thời gian ở ruộng lúa cấy

- Đối với lúa gieo thẳng: được tính từ thời gian gieo hạt đến lúc thu hoạch

a Giai đoạn nảy mầm

Đời sống cây lúa bắt đầu bằng quá trình nảy mầm Hạt nảy mầm được cần phải hút no nước, do vậy để hạt lúa nảy mầm cần ngâm hạt vào nước khoảng ba ngày đêm, hạt mới hút đủ nước, cứ 24 giờ thay nước một lần.

Hình 2 Hạt lúa nảy mầm (Nguồn:http://www.vaas.org.vn/Images/caylua/02/09_giaidoannaymam.htm,

Điều kiện ảnh hưởng đến sự nảy mầm:

- Sức nảy mầm của hạt: thu hoạch lúa đảm bảo độ chín, bảo quản tốt sức nảy mầm của hạt tốt hơn Hạt giống có vỏ trấu mỏng thường hút nước nhanh hơn giống vỏ dày, do đó thời gian nảy mầm thường ngắn hơn

- Độ ẩm: Hạt giống nảy mầm khi hàm lượng nước của hạt đạt 25-35% (không nảy mầm nếu hàm lượng nước của hạt dưới 13%) Tốc độ hút nước của hạt phụ thuộc vào nhiệt độ không khí và nhiệt độ nước Trong điều kiện thời tiết lạnh vụ đông xuân, nên ngâm hạt giống với nhiệt độ nước 25-300

C để rút ngắn thời gian ngâm Tuy nhiên thời gian ngâm quá dài, hạt hút nhiều nước, tinh bột trong hạt gạo phân giải thành đường rồi hoà tan trong nước làm tiêu hao chất dự trữ trong hạt Đồng thời, hạt dễ bị chua, thối hoặc mầm yếu

- Nhiệt độ: nhiệt độ giới hạn thấp nhất là 10-120C , nhiệt độ xung quanh thích hợp cho nảy mầm là 30-350C, nhiệt độ lớn hơn 400C có hại cho sự nảy mầm

- Khi hạt nảy mầm cũng cần phải có đủ lượng không khí, chủ yếu là oxy cho mầm và rễ mầm phát triển Do vậy, trong kỹ thuật ngâm ủ, người ta điều tiết quan hệ nước, oxy để khống chế sự phát triển của mầm và rễ Kinh nghiệm ”ngày ngâm đêm ủ” cũng là một biện pháp điều tiết sự phát triển của mầm và rễ cho phù hợp

b Giai đoạn mạ

Thời kỳ mạ dài, ngắn tuỳ thuộc vào giống, mùa vụ hoặc phương pháp gieo trồng:

- Gieo mạ ruộng (mạ dược) đối với các giống lúa cũ dài ngày, thời kỳ mạ khoảng 40- 45 ngày ở vụ mùa, 50-60 ngày ở vụ đông xuân

- Các giống lúa ngắn ngày khoảng 25-30 ngày

Từ lúc gieo đến khi ra được 3 lá thật tốc độ hình thành các lá đầu tương đối nhanh, rễ phôi cũng phát triển và hình thành vài lứa rễ đầu tiên nhưng số lượng rễ chưa nhiều Để cho cây mạ sinh trưởng thuận lợi sau khi gieo cần giữ ẩm cho ruộng mạ, tránh bị ngập hoặc hạn Thời kỳ này dinh dưỡng của cây mạ chủ yếu dựa vào chất dự trữ trong hạt nên chưa cần bón thúc Cây mạ còn nhỏ, yếu, khả năng chống chịu kém

Vì vậy cần tạo điều kiện để cây mạ có khả năng chống chịu rét, sâu bệnh

Từ khi cây mạ có 4 lá thật đến khi có 5-6 lá đối với giống trung ngày và 6-7 lá đối với giống dài ngày là có thể nhổ cấy Thời kỳ này cây mạ sử dụng dinh dưỡng từ môi trường để sống, cần chú ý chăm sóc, bón thúc cho mạ phát triển Chiều cao cây, kích thước cây mạ tăng mạnh, có thể ra được 4-5 lứa rễ, khả năng chống chịu cũng tăng lên

Thời kỳ mạ có ý nghĩa quan trọng, chăm sóc cho mạ tốt, mạ khoẻ giúp cho cây lúa khi cấy chóng hồi xanh, khả năng đẻ nhánh tốt, tạo điều kiện cho các giai đoạn sinh trưởng phát triển sau này

c Giai đoạn đẻ nhánh

Thời kỳ đẻ nhánh, cây lúa sinh trưởng nhanh và mạnh về rễ và lá Thời kỳ này quyết định đến sự phát triển diện tích lá và số bông

Thời gian đẻ nhánh phụ thuộc vào giống, thời vụ và biện pháp kỹ thuật canh tác

- Thời gian đẻ nhánh có thể kéo dài trên dưới 2 tháng ở vụ chiêm xuân, 40-50 ngày ở vụ mùa, 20-25 ngày ở vụ hè thu

- Trong một vụ, các trà cấy sớm có thời gian đẻ nhánh dài hơn các trà cấy muộn

- Thúc đạm sớm, quá trình đẻ nhánh sớm Bón phân nhiều, muộn, thời gian đẻ nhánh kéo dài Mật độ gieo cấy thưa thời gian đẻ nhánh dài hơn so với cấy dày

- Tuổi mạ non thời gian đẻ nhánh dài hơn so với mạ già

Giai đoạn này cần chăm sóc hợp lí để đảm bảo số nhánh hữu hiệu, số lá và số bông, tránh bón phân nhiều, bón muộn làm cho lúa đẻ nhánh lai rai thường làm tăng tỷ

lệ nhánh vô hiệu, ảnh hưởng đến tiêu hao dinh dưỡng cũng như tăng cường sự phá hoại của sâu bệnh

d Giai đoạn phát triển đốt thân

Trên đồng ruộng sau khi đạt số nhánh tối đa cây lúa chuyển sang thời kỳ làm đốt

 Thời gian làm đốt, làm đòng của các giống ngắn ngày được bắt đầu cùng một lúc Do đó thời gian làm đốt làm đòng bằng nhau Đôi khi cũng có giống lúa phân hoá đòng rồi mới làm đốt, trong trường hợp này thời gian làm đốt ngắn hơn làm đòng

- Quá trình làm đốt:

 Thân lúa được phát triển từ trục phôi Trong thời kỳ sinh trưởng dinh dưỡng, thân lúa là thân giả do các bẹ lá tạo thành Từ thời kỳ làm đốt trở đi, thân lúa chính thức mới hình thành

 Quá trình làm đốt được tính khi lóng thứ nhất ở gốc thân có chiều dài lớn hơn 0,5 cm Các lóng ở dưới gốc thường ngắn, tốc độ phát triển chậm Các lóng trên dài hơn và tốc độ phát triển nhanh hơn

 Số lóng và kích thước lóng: Số lóng trên thân phụ thuộc vào giống Giống lúa trung ngày có 6-7 lóng, giống lúa ngắn ngày có 4-5 lóng

2.2.3 Một số giống lúa chịu mặn tốt

2.2.3.1 Giống lúa OM6976

a Nguồn gốc

Giống lúa OM6976 được chọn từ tổ hợp lai IR68144/OM997/OM2718 Đây là giống lúa có hàm lượng vi chất dinh dưỡng sắt trong gạo khá cao Đây là giống lúa triển vọng mới được giới thiệu trong vụ hè thu 2009 (Theo Viện Lúa Ô Môn)

b Đặc tính

- Thời gian sinh trưởng: 95-100 ngày

- Chiều cao cây: 95-100cm, dạng hình đẹp, rất cứng cây, đẻ nhánh ít, bông to

- Hạt gạo dài trung bình, trong, ít bạc bụng, cơm vẫn còn hơi mềm khi nguội

- Giống thuộc nhóm lúa bông to, thích nghi rộng trên nhiều loại đất từ phù sa

- Đây là giống lúa dễ canh tác, thích hợp trên nhiều loại đất, chống chịu điều kiện nhiễm mặn khoảng 0,3-0,4‰, tiềm năng năng suất khá cao và ổn định trong cả 2 vụ Đông Xuân và Hè Thu từ 5 đến 8 tấn/ha

2.2.3.3 Giống lúa OM5629

- Giống có khả năng chống chịu được điều kiện phèn mặn ( 6-8‰ )

- Năng suất trung bình khoảng 6-8 tấn/ha/vụ

2.2.3.4 Giống lúa OM9584

2.3.1 Vai trò của đạm đối với cây trồng

a Vai trò của đạm đối với cây trồng

Đạm là nguồn dinh dưỡng chủ yếu của các loại cây trồng Sự hấp thụ và đồng hóa đạm cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng cũng quan trọng không kém so

với quá trình quang hợp (Vance, 1997) Tuy nhiên hầu hết các sinh vật không sử dụng được nitơ bởi vì liên kết ba giữa hai nguyên tử nitơ tạo nên tính trơ của phân tử Nguồn đạm mà cây trồng sử dụng được phải ở dạng NH4

+

hoặc NO3

(Hubbell D.H và Gerald Kidder, 2003)

Đạm là cơ sở cấu tạo nên protein, cấu tạo nên tế bào và mô cây, thúc đẩy quá trình quang hợp tích lũy chất hữu cơ Đạm giữ vai trò quan trọng đối với việc hình thành bộ rễ, thúc đẩy nhanh quá trình đẻ nhánh và cần thiết cho sự sinh trưởng và phát

triển của thân lá

b Vai trò của đạm đối với cây lúa nước

Đạm là yếu tố dinh dưỡng quan trọng nhất đối với cây lúa Bón đủ đạm, thân lá phát triển tốt, lúa đẻ nhánh mạnh, đòng to, bông lớn, năng suất cao

Thiếu đạm: triệu chứng thiếu đạm thay đổi tùy theo thời kì sinh trưởng và phát triển của cây Vào giai đoạn lúa sinh trưởng mạnh, thiếu đạm lá chuyển vàng (lá già vàng trước, sau lan dần tới lá non) hay xanh lợt, lá nhỏ, chiều cao cây giảm, khả năng

đẻ nhánh kém Nếu thiếu đạm ở giai đoạn có đòng thì đòng nhỏ, khả năng trổ kém, số hạt trên bông ít, hạt lép nhiều, năng suất thấp Nếu giai đoạn đẻ nhánh mà thiếu đạm thì năng suất giảm nghiêm trọng

Thừa đạm: nếu thừa đạm cây thường có màu xanh đậm, lá nhiều nhưng số rễ hạn chế, phát triển kém (Ngô Thị Đào và Vũ Hữu Yên, 2005) Thừa đạm làm cho thân lá phát triển quá mạnh, cây cao, lá nhiều, màu xanh đen, thân nhỏ yếu, dễ bị sâu bệnh, đổ ngã và nhiều hạt lép Nếu thừa đạm trong giai đoạn trước trổ 35-40 ngày và giai đoạn tượng đòng sẽ làm cho thân lá phát triển hơn bộ rễ, ức chế quá trình tượng đòng, dễ đổ ngã, sâu bệnh, tỉ lệ hạt lép cao, năng suất thấp

- Ảnh hưởng của đạm đến yếu tố cấu thành năng suất

Để tính năng suất lúa phải dựa vào các chỉ tiêu: số bông/đơn vị diện tích, số hạt chắc/bông và trọng lượng 1000 hạt Trong 3 yếu tố cấu thành năng suất này thì đạm ảnh hưởng nhiều nhất đến số bông/đơn vị diện tích Tuy nhiên đạm cũng làm tăng số gié/bông do đó cũng làm tăng số bông Tăng tổng số hạt/bông nhưng đạm cũng có thể làm giảm số hạt chắc/bông Trọng lượng 1000 hạt thường ít bị ảnh hưởng bởi lượng đạm bón, tuy nhiên trong trường hợp quá thiếu hoặc thừa có thể làm giảm trọng lượng

1000 hạt

- Ảnh hưởng của đạm đến chất lượng lúa

Ở nhiều vùng trồng lúa, gạo là nguồn cung cấp protein chính cho con người Việc tăng hàm lượng protein trong gạo có ý nghĩa lớn với dinh dưỡng của con người Đạm làm tăng protein trong gạo từ đó tăng chất lượng

- Ảnh hưởng của đạm tới sâu bệnh

 Lượng đạm bón ảnh hưởng tới tính chất vật lí và sức đề kháng sâu bệnh của cây lúa Trong cả trường hợp thừa hoặc thiếu đạm đều làm sức đề kháng của cây lúa

2.3.2 Chu trình Nitơ trong tự nhiên

Hình 3 Chu trình Nitơ tự nhiên

(Nguồn: http://www.bio.edu.vn/media, 15/11/2012)

Nitơ trong tự nhiên luôn được biến đổi qua lại giữa các hợp chất hóa học của nó Quá trình quan trọng trong biến đổi Nitơ bao gồm: cố định Nitơ phân tử, khoáng hóa Nitơ, Nitrat hóa, phản Nitrat hóa

a Cố định Nitơ (Nitrogen fixation)

Cố định Nitơ là quá trình tách phân tử N2 thành hai nguyên tử N Khi kết hợp N với H sẽ tạo thành amoniac

Trong quá trình cố định Nitơ hai enzyme đóng vai trò quan trọng là: nitrogenase

và hydrogenase, chúng đòi hỏi nguồn năng lượng rất thấp

Trong tự nhiên, quá trình cố định Nitơ xảy ra bằng con đường hóa-lý và sinh học, trong đó con đường sinh học có ý nghĩa nhất và cung cấp khối lượng lớn đạm dễ tiêu cho đất Cố định đạm bằng con đường quang hóa và điện hóa trung bình hằng năm tạo

ra 7,6 triệu tấn, còn bằng con đường sinh học tạo ra 54 triệu tấn

Những sinh vật cố định Nitơ chủ yếu là vi khuẩn Theo tài liệu phân tích, trong trường hợp thuận lợi, vi khuẩn nốt sần có thể đồng hóa 100-150 kg N/ha/năm, các vi

khuẩn sống tự do như Azotobacter 25-40 kg Nói chung, mỗi năm trên trái đất các vi

sinh vật cố định được khoảng 100 triệu tấn đạm dưới dạng liên kết (Yacovlev, 1956) Ngoài những vi khuẩn cố định đạm cần nguồn năng lượng carbon bên ngoài còn có các loài vi khuẩn có thể sống bằng Nitơ phân tử trong điều kiện kỵ khí mà ánh sáng mặt trời được sử dụng làm nguồn năng lượng (Madigan, 1979)

Cơ chế cố định Nitơ của vi sinh vật:

Quá trình cố định Nitơ phân tử theo 2 hướng cơ bản: con đường khử và con đường oxy hóa

- Con đường khử:

- Con đường oxy hóa:

Qua hai hướng đó, người ta thu được kết quả sau:

- Nếu nồng độ oxy cao sẽ ức chế quá trình cố định Nitơ phân tử

- Hiệu suất cố định Nitơ phân tử của những vi sinh vật kỵ khí thường cao hơn những vi sinh vật hiếu khí

- Tìm thấy hợp chất loại khử khi nuôi các vi sinh vật cố định Nitơ phân tử Qua đó cho thấy con đường khử có nhiều khả năng xảy ra hơn

b Khoáng hóa Nitơ (Mineralization) hay amon hóa (Ammoniafication)

Sau khi gắn kết hợp chất Nitơ vô cơ thành dạng hữu cơ thông qua sự tổng hợp protein hay acid nucleic thì phần lớn chúng quay trở về chu trình như các chất thải của quá trình trao đổi chất hoặc chất sống trong cơ thể chết Rất nhiều vi khuẩn dị dưỡng

và nấm trong đất, trong nước sử dụng các hợp chất hữu cơ giàu đạm, cuối cùng chúng thải ra môi trường các dạng Nitơ vô cơ Quá trình này được gọi là khoáng hóa Nitơ hay amon hóa

c Nitrat hóa (Nitrification)

Quá trình biến đổi NH3, NH4

+

thành NO2

-, NO3 -

được gọi là quá trình nitrat hóa Quá trình này phụ thuộc vào pH của môi trường

Nitrat hay nitric dễ dàng lọc khỏi đất, đặc biệt trong đất chua Nếu không được thực vật đồng hóa, chúng có thể thoát ra khỏi hệ sinh thái này đến hệ sinh thái khái theo chu trình nước ngầm

d Phản Nitrat (Denitrification)

Con đường chuyển hóa của nitrat qua các quá trình đồng hóa, dị hóa để trở về các dạng N2, NO, N2O được gọi là quá trình phản nitrat hóa Vi sinh vật sử dụng nitrat như nguồn oxy với sự có mặt của glucose và photphat Phần lớn vi khuẩn phản nitrat chỉ khử nitrat đến nitric, các loài khác lại khử nitric đến amoniac

Trong điều kiện kỵ khí, sự phản nitrat đến dạng N2O khi có mặt của glucose, giải phóng 545 Cal/mol; còn phản nitrat đến nitơ phân tử cho 570 Cal/mol

Dù là dạng oxit nitơ hay nitơ phân tử có được tạo thành hay không đều tùy thuộc vào pH của môi trường Sự gia tăng oxit nitơ xuất hiện ở pH < 7 Nếu pH > 7,3 thì dinitơ oxit có xu hướng bị tái hấp thụ và tiếp theo bị khử trong quá trình phản nitrat trở thành nitơ phân tử

2.3.3 Vi khuẩn cố định Nitơ

a Vi khuẩn hiếu khí sống tự do

Azotobacter

- Azotobacter chroocuccum: khi còn non có khả năng di động, khi già có sắc tố

màu nâu đến màu đỏ, không khuyếch tán vào môi trường

- Azotobacter beijerincki: không di động, khi già có sắc tố màu vàng đến màu

nâu sáng, không khuyếch tán vào môi trường

- Azotobacter vinelandi: có khả năng di động, sắc tố màu vàng lục đến huỳnh

quang, khuyếch tán vào môi trường

- Azotobacter agilis: có khả năng di động, sắc tố màu lục, huỳnh quang, khuyếch

tán vào môi trường

Azotobacter: làm tăng cường nguồn thức ăn cung cấp cho cây trồng, kích thích

khả năng tăng trưởng, nâng cao tỷ lệ nảy mầm và độ phát triển của mầm (vì nó tiết ra môi trường thiamin, a.nicotinic, a.pantotenic, piridoxin, biotin, ) và có khả năng tiết ra một số chất chống nấm

Beiferinckia

- B.Indica: có khả năng di động hoặc không di động, khi già có sắc tố màu đỏ

đến màu nâu, có tốc độ cố định nitơ nhanh

- B.fluminensis: có khả năng di động, sắc tố màu nâu tối, tốc độ cố định nitơ

Cheng - Hui Xie và Akira Yokota năm 2005 đã phân lập vi khuẩn cố định đạm

Azospirillum oryzae sp.nov từ rễ lúa Oryza sativa

Tejera et al., (2005) đã nghiên cứu đặc tính và phân lập các dòng vi khuẩn

Azotobacter và Azospirillum từ vùng rễ cây mía ở Tây Ban Nha nhận thấy Azospirillum có khả năng kết hợp tốt với vùng rễ cây mía đường hơn so với Azotobacter

Jadav et al., (2010) thực hiện nghiên cứu cho thấy các chủng vi khuẩn có mặt tại

vùng rễ như Pseudomonas aeruginosa BHUPSB02, Pseudomonas putida BHUPSB04, Bacillus subtilis BHUPSB13, Paenibacillus polymyxa BHUPSB17 và Bacillus boronophilus BHUPSB19 có khả năng cải thiện khả năng nảy mầm của hạt đậu garbanzo (Cicer arietinum L.)

Venieraki et al., (2011) nghiên cứu đặc tính của các dòng vi khuẩn cố định đạm được phân lập từ vùng rễ lúa mạch, yến mạch, lúa mì

Venieraki et al., (2011) khảo sát sự đa dạng di truyền của các dòng vi khuẩn có khả năng cố định đạm phân lập từ rễ lúa mì Phân lập được 17 dòng vi khuẩn cố định đạm từ rễ lúa mì

2.4.2 Trong nước

Ở Việt Nam, có những nghiên cứu rất sớm về vi khuẩn cố định đạm như vi khuẩn nốt rễ cho cây đậu (Trần Phước Đường et al., 1984) và luân canh đậu - lúa (Trần Phước Đường et al., 1999) nhưng nghiên cứu về vi khuẩn sống trong rễ lúa chỉ có

những nghiên cứu của Gillis và đồng tác giả (1995) phát hiện vi khuẩn Burkholderia vietnamiensis sống trong rễ lúa trồng ở Việt Nam Sau đó, các nhà khoa học đã xác định được Burkholderia vietnamiensis là loài vi khuẩn có khả năng cố định đạm giúp

tăng năng suất lúa (Trần Văn Vân et al., 2000), tăng năng suất mía (Baldani et al., 2002)

Cao Ngọc Điệp (2005) “Hiệu quả của chủng vi khuẩn nốt rễ (Sinorhizobium fredii) và vi khuẩn Pseudomonas spp trên đậu nành” Một thí nghiệm nhằm khảo sát hiệu quả của việc chủng vi khuẩn nốt rễ và vi khuẩn Pseudomonas spp trên sự phát

triển đậu nành (giống Nhật Bản 17A) Kết quả cho thấy thành phần năng suất, năng suất hột và hàm lượng protein trong hột đậu nành gia tăng đáng kể khi tưới dịch lên

men vi khuẩn Pseudomonas spp so với nghiệm thức không tưới dịch Chủng hột đậu

nành với vi khuẩn nốt rễ (dòng VN082 hay dòng ĐH-2) kết hợp với dịch lên men vi

khuẩn Pseudomonas spp cho năng suất hột cao nhất và chất lượng hột đậu nành tốt

nhất

Nguyễn Hữu Hiệp et al., (2005) đã phân lập được 20 dòng vi khuẩn có các đặc

tính giống như giống Azospirillum trên cây lúa và nhận diện 8 dòng trong số đó là Azospirillum lipoferum bằng kỹ thuật PCR

Ngô Thanh Phong et al., (2010) phân lập và nhận diện vi khuẩn cố định đạm trong đất vùng rễ lúa trồng trên đất phù sa tỉnh Kiên Giang Năm mươi mốt dòng vi khuẩn cố định đạm được phân lập trong đó có 34/51 có khả năng cố định đạm cao Ngô Thanh Phong et al., (2011) phân lập và nhận diện vi khuẩn cố định đạm trong đất vùng rễ lúa trồng trên đất phù sa tỉnh Vĩnh Long Bảy mươi chủng vi khuẩn

được phân lập từ 27 mẫu đất trồng lúa của 3 huyện (Tam Bình, Trà Ôn và Vũng Liêm) của tỉnh Vĩnh Long trong đó có 59 chủng có khả năng cố định đạm Mười chủng có khả năng khử acetylene (ARA) Có 21 chủng trong 25 chủng vi khuẩn có băng tương ứng 475bp trong phổ điện di của các phản ứng PCR với cặp mồi đặc hiệu của gen

nifPolR và PolF

Nguyễn Lam Anh (2012) phân lập từ vùng đất rễ lúa của 3 huyện thuộc tỉnh Đồng Tháp: Hồng Ngự, Thanh Bình, Tam Nông, được 41 dòng vi khuẩn có khả năng

cố định đạm (Hồng Ngự: 7 dòng, Thanh Bình: 1 dòng, Tam Nông: 23 dòng)

Võ Long Duyên (2012) khảo sát ảnh hưởng một số vi khuẩn có khả năng cố định đạm đến sự sinh trưởng và phát triển của giống lúa OM6976 Luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành Công nghệ Sinh học, trường Đại học Cần Thơ

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Vật liệu, dụng cụ

3.1.1 Vật liệu

- Giống lúa OM6976, OM5629, OM9584, OM5464, OM9915, AS996

- Các dòng vi khuẩn cố định đạm cao được phân lập tại Kiên Giang, Trà Vinh (Bảng 1)

3.1.2 Dụng cụ, hóa chất

- Bình tam giác, tủ cấy vô trùng, tủ ủ, máy đo pH, cân điện tử, máy khuấy từ,

- Đĩa petri, kim cấy vi sinh vật, kẹp, đèn cồn

- Micropipet, tube, các loại đầu côn

- Nồi khử trùng nhiệt ướt

Bảng 3 Thành phần dung dịch Yoshida pH = 5 (Yoshida et al., 1976)

3.2 Thời gian, địa điểm thí nghiệm

- Đánh giá khả năng cố định đạm hữu hiệu của các dòng vi khuẩn dựa theo công thức:

% 100

kc

kc cc

TLK

TLK TLK

Trong đó: E(%): độ hữu hiệu (Effectiveness)

TLKcc: trọng lượng chất khô cây có chủng vi khuẩn

TLKkc: trọng lượng chất khô cây không chủng vi khuẩn

(Theo Nguyễn Hữu Hiệp, 2009)

Bố trí thí nghiệm

3.3.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của vi khuẩn và thời gian chủng vi khuẩn đến sự sinh trưởng và phát triển của giống lúa OM6976 trong phòng thí nghiệm

Thí nghiệm gồm hai nhân tố: dòng vi khuẩn và thời gian chủng, bố trí 36 nghiệm thức (NT), với 3 lần lập lại Các nghiệm thức sử dụng cát làm giá thể

- NT1- TN3: môi trường Yoshida có bổ sung đạm, không chủng vi khuẩn, làm đối chứng dương

- NT4- TN6: môi trường Yoshida không bổ sung đạm, không chủng vi khuẩn, làm đối chứng âm

- NT7 – NT16 : môi trường Yoshida không bổ sung đạm, chủng 10 dòng vi khuẩn, thời gian chủng vi khuẩn 1 giờ

- NT17 – NT26: môi trường Yoshida không bổ sung đạm, chủng 10 dòng vi khuẩn, thời gian chủng vi khuẩn 2 giờ

- NT27 – NT36: môi trường Yoshida không bổ sung đạm, chủng 10 dòng vi khuẩn,thời gian chủng vi khuẩn 3 giờ

Bảng 4 Các nghiệm thức trong thí nghiệm 1

Yoshida

chủng vi khuẩn

Quy trình thực hiện:

- Chuẩn bị dụng cụ và môi trường:

 Chuẩn bị bình tam giác, bình nuôi cấy lúa

 Chuẩn bị môi trường ươm hạt giống : 72 bình môi trường, mỗi bình 0,2g agar + 40 ml nước cất, khử trùng

 Chuẩn bị môi trường Yoshida: pha 12 lít môi trường Yoshida không đạm (không bổ sung NH4NO3) và 1,5 lít môi trường Yoshida có đạm, cho 40 ml dung dịch môi trường vào bình tam giác như bảng 2

- Chuẩn bị môi trường Burk’s để nuôi tăng sinh vi khuẩn: chuẩn bị 2 lít môi trường Burk’s, cho vào 90 ống fancon, mỗi ống 20ml dung dịch môi trường

- Khử trùng môi trường ươm hạt giống, môi trường Yoshisa, môi trường Burk’s

30 – 35 hạt, ủ trong tủ tối 30 – 320C trong 2 ngày, sau đó đem ra ngoài cho mạ phát triển bình thường

- Chuẩn bị vi khuẩn: 10 dòng vi khuẩn cố định đạm đã được phân lập cấy vào môi trường Burk’s đã khử trùng, sau đó đặt vào máy lắc ở 300

C trong 4 ngày

- Chủng vi khuẩn: mạ sau 4 ngày cao khoảng 2 – 3 cm thì tiến hành chủng vi khuẩn vào cây mạ bằng cách ngâm cây mạ trong dung dịch chứa vi khuẩn ở các mức thời gian 1giờ, 2 giờ, 3 giờ Sau đó cấy vào các bình tam giác theo các nghiệm thức khác nhau, mỗi bình 3 cây Khi cấy xong, đặt các bình tam giác dưới áng sáng đèn cho phát triển bình thường, theo dõi kết quả sau 20 ngày

- Chỉ tiêu theo dõi: số lượng lá (số lá trên một cây), chiều dài rễ (tính từ gốc rễ đến rễ dài nhất, số rễ (số rễ trên một cây), trọng lượng tươi (là trọng lượng của một cây khi còn tươi), trọng lượng khô (là trọng lượng của một cây sau khi sấy khô)

3.3.2 Khảo sát tương tác của các giống lúa chịu mặn và các dòng vi khuẩn có

khả năng cố định đạm phân lập từ đất nhiễm mặn

Bảng 5 Các nghiệm thức trong thí nghiệm 2

NGHIỆM

THỨC

Quy trình thực hiện:

- Chuẩn bị dụng cụ và môi trường:

 Chuẩn bị bình tam giác, bình nuôi cấy lúa

 Chuẩn bị môi trường ươm hạt giống : 12 bình môi trường, mỗi bình 0,2g agar + 40 ml nước cất, khử trùng

 Chuẩn bị môi trường Yoshida: pha môi trường Yoshida không đạm (không

bổ sung NH4NO3) và môi trường Yoshida có đạm có độ mặn 4‰, cho 40 ml dung dịch môi trường vào bình tam giác bố trí thí nghiệm trên

- Chuẩn bị môi trường Burk’s để nuôi tăng sinh vi khuẩn: chuẩn bị 1 lít môi trường Burk’s cho vào 48 ống fancon, mỗi ống chứa 20ml dung dịch môi trường

- Khử trùng môi trường ươm hạt giống, môi trường Yoshida, môi trường Burk’s

ở 1210

C trong 30 phút

- Chuẩn bị lúa giống OM6976, OM5629, OM9584, OM5464, OM9915, AS996 : chọn những hạt giống chắc hạt, sáng Cho vào bình tam giác 500ml đã được khử trùng trước, khử trùng hạt giống bằng cồn 700

Sau đó ngâm với nước Javel và lắc trong 30 phút Sử dụng nước cất đã khử trùng rửa lại hạt lúa nhiều lần cho sạch nước Javel (thao tác trong tủ cấy vô trùng) Tiến hành gieo hạt lúa vào 12 bình môi trường ươm hạt đã chuẩn bị trước, mỗi bình 30 – 35 hạt, ủ trong tủ tối 30 – 320C trong 2 ngày, sau

đó đem ra ngoài cho mạ phát triển bình thường

- Chuẩn bị vi khuẩn: các dòng vi khuẩn SO18, DH23, TVT2, KG2KG7 cho vào môi trường Burk’s đã khử trùng, sau đó đặt vào máy lắc ở 300

C trong khoảng 4 ngày

- Chủng vi khuẩn: mạ sau 4 ngày cao khoảng 2 – 3 cm thì tiến hành chủng vi khuẩn vào cây mạ bằng cách ngâm cây mạ trong dung dịch chứa vi khuẩn ở mức thời gian cho kết quả cao nhất ở thí nghiệm 1 Sau đó cấy vào các bình tam giác theo các nghiệm thức khác nhau, mỗi bình 3 cây Khi cấy xong, đặt các bình tam giác dưới áng sáng đèn cho phát triển bình thường, theo dõi kết quả sau 30 ngày

- Chỉ tiêu theo dõi: số lượng lá (số lá trên một cây), chiều dài rễ (tính từ gốc rễ đến rễ dài nhất, số rễ (số rễ trên một cây), trọng lượng tươi (là trọng lượng của một cây khi còn tươi), trọng lượng khô (là trọng lượng của một cây sau khi được sấy khô 650

C trong 72 giờ)

Số liệu được xử lý thống kê bằng phần mềm STATGRAPHICS 3.0

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THẢO LUẬN 4.1 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và thời gian ngâm đến sinh trưởng và phát triển của giống lúa OM6976 ở điều kiện phòng thí nghiệm

4.1.1 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và thời gian ngâm đến các chỉ tiêu sinh trưởng

Mười dòng vi khuẩn có khả năng cố định đạm cao được phân lập ở hai tỉnh Kiên Giang và Trà Vinh DH23, SO18, DH13a, TVT2, TV2, KG1KG2, KG2KG7, KG5, KG22b, RG2KH, được bố trí thí nghiệm nhằm khảo sát khả năng cố định đạm hữu hiệu của các dòng vi khuẩn cố định đạm đến các chỉ tiêu sinh trưởng của giống lúa OM6976 bằng cách trồng lúa trên giá thể cát có bổ môi trường Yoshida (bảng 2) Kết quả thu được sau 20 ngày và được phân tích thống kê bằng phần mềm Statgaphics 3.0 Tổng quan cho thấy có sự khác biệt giữa các dòng vi khuẩn và thời gian ngâm mầm cây ở nhiều chỉ tiêu khảo sát

4.1.1.1 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và thời gian ngâm đến chỉ tiêu chiều cao cây

Kết quả cho thấy dòng SO18 cho giá trị cao nhất, trung bình 24,17cm, khác biệt không có ý nghĩa so với các dòng vi khuẩn khác và DC dương nhưng lại có khác biệt

có ý nghĩa thống kê 5% so với dòng KG2KG7 và DC âm DC âm cho kết quả trung bình thấp nhất 19,02cm, khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% so với các dòng vi khuẩn Xét từng mức thời gian ngâm, dòng SO18 cho kết quả cao nhất khi ngâm một giờ và hai giờ, trung bình lần lượt là 26,45cm và 24,15cm, khác biệt có ý nghĩa thống kê 5%

so với nghiệm thức DC âm, khi ngâm ở ba giờ dòng KG22b lại cho kết quả cao nhất, trung bình 25,24cm, khác biệt không có ý nghĩa so với dòng SO18, nhưng khác biệt

có ý nghĩa 5% so với DC âm Nhìn chung ở chỉ tiêu chiều cao cây, các dòng vi khuẩn khác nhau có tác động và làm khác biệt về chiều cao giống lúa OM 6976 ở mức 5% Thời gian ngâm mầm cây trong dịch vi khuẩn tác động không có ý nghĩa đến chiều cao cây lúa ở các nghiệm thức khảo sát Sự tương tác giữa dòng vi khuẩn và thời gian ngâm là không có ý nghĩa về mặc thống kê (Bảng 6)

Bảng 6 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn và thời gian ngâm đến chỉ tiêu chiều cao cây của giống lúa OM6976 trong điều kiện phòng thí nghiệm

Ghi chú

Các giá trị trong một cột, hàng đi theo sau cùng một chữ cái thì khác biệt không có ý nghĩa thống kê 5%

Dòng vi khuẩn Thời gian ngâm 1h Thời gian ngâm 2h Thời gian ngâm 3h Trung bình

DC dương 24,55abcd 20,26defgh 24,55abcd 23,12ab

Thời gian ngâm 0,2212 1,54

4.1.1.2 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn cố định đạm và thời gian ngâm đến chỉ tiêu chiều dài rễ

Chiều dài rễ ảnh hưởng đến khả năng chống chịu và tìm nguồn dinh dưỡng cho cây Theo kết quả cho thấy dòng RG2KG cho kết quả tốt nhất, trung bình 12,43cm, khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% so với hai đối chứng và các dòng vi khuẩn (trừ KG1KG2 và KG22b), DC âm cho kết quả thấp nhất, trung bình 6,11cm Dòng vi khuẩn RG2KG cho kết quả tốt nhất khi ngâm trong thời gian một giờ và hai giờ, trung bình lần lượt là 10,06cm và 15,86cm, khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức 5% so với hai đối chứng, khi ngâm ba giờ dòng KG22b lại cho kết quả cao nhất, trung bình 14,66cm, khác biệt có ý nghĩa thống kê 5% so với hai đối chứng Thời gian ngâm mầm cây trong dịch vi khuẩn tác động không có ý nghĩa đến chiều dài rễ cây lúa ở các nghiệm thức khảo sát Sự tương tác giữa dòng vi khuẩn và thời gian ngâm khác biệt có

DC dương 7,68hijklm 6,11lmn 6,91ijklmn 6,90e