Hiệu quả của chế phẩm vi sinh soilrenu lên sinh trưởng và năng suất giống lúa IR 50404 vụ đông xuân 2014 2015 phường mỹ thới, thành phố long xuyên, an giang

Để góp phần hạn chế sự ô nhiễm môi trường thì trong quá trình canh tác lúa nên áp dụng các biện pháp kỹ thuật tiên tiến vào trong sản xuất, việc tăng cường sự hiện diện của vi khuẩn cố đ

MỤC LỤC

CHẤP NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG i

TÓM LƯỢC ii

LỜI CẢM TẠ ii

LỜI CAM KẾT iv

MỤC LỤC v

DANH SÁCH BẢNG viii

DANH SÁCH HÌNH ix

LIỆT KÊ TỪ VIẾT TẮT x

CHƯƠNG 1 1

MỞ ĐẦU 1

1.1.Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2.Mục tiêu nghiên cứu 1

1.3.Đối tượng nghiên cứu 2

1.4.Nội dung nghiên cứu 2

1.5.Những đóng góp của đề tài 2

CHƯƠNG 2 3

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

2.1.Lịch sử phát triển phân bón vi sinh 3

2.2.Tình hình sản xuất phân vi sinh 3

2.3.Khái niệm và phân loại phân vi sinh 5

2.3.1.Khái niệm 5

2.3.2.Phân loại phân vi sinh 6

2.3.2.1 Phân vsv cố định nitơ 6

2.3.2.2 Phân lân vi sinh 6

2.3.3.Công nghệ sản xuất phân bón vsv 7

2.3.3.1 Phân vsv trên nền chất mang khử trùng 7

2.3.3.2 Phân vsv trên nền chất mang không khử trùng 9

2.4.Tình hình nghiên cứu ứng dụng phân vi sinh trong và ngoài nư ớc 9

2.4.1.Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phân vi sinh trong nước 9

2.4.2.Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phân vi sinh ngoài nước 13

2.5 Nấm mycorrhiza 16

2.5.1.Giới thiệu về nấm cộng sinh mycorrhiza 16

2.5.2.Cơ chế cộng sinh và mối liên hệ giữa nấm với cây chủ 16

2.5.3.Lợi ích của nấm cộng sinh 17

2.6.Vi khuẩn cố định đạm 18

2.6.1.Phân loại vi khuẩn cố định đạm 18

2.6.2.Vi khuẩn cố định đạm Rhizobium 18

2.7.Giới thiệu phân vi sinh soilrenu 19

2.7.1.Thành phần cơ bản của soilrenu 19

2.7.2.Công dụng 19

2.8.Giống IR50404 20

2.8.1.Nguồn gốc 20

2.8.2.Đặc điểm nông học 20

2.9.Câu hỏi nghiên cứu 20

CHƯƠNG 3 21

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

3.1.Tiến trình nghiên cứu 21

3.2.Mẫu nghiên cứu 21

3.3.Công cụ nghiên cứu 21

3.4.Thiết kế nghiên cứu 21

3.4.1.Phương pháp bố trí 21

3.4.2.Phương pháp xử lý 23

3.5.Ghi nhận chỉ tiêu của thí nghiệm 24

3.6.Phân tích số liệu 25

CHƯƠNG 4 26

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26

4.1.Ghi nhận tổng quát 26

4.2.Đặc tính nông học 26

4.2.1.Chiều cao 26

4.2.2.Số chồi 28

4.2.3.Màu sắc lá 29

4.3.Chiều dài bông 30

4.4.Năng suất thực tế 31

4.5.Hiệu quả kinh tế 33

CHƯƠNG 5 35

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 35

5.1.Kết luận 35

5.2.Kiến nghị 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO 36

PHỤ CHƯƠNG A 40

PHỤ CHƯƠNG B 53

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1: Hướng dẫn bón chế phẩm vi sinh SoilRenu 23

Bảng 2: Tỉ lệ phân bón theo khuyến cáo (100N-60P-40K) 24

Bảng 3: Chiều cao cây lúa (cm) của 5 nghiệm thức qua các NSKG 27

Bảng 4: Số chồi cây lúa của 5 nghiệm thức qua các NSKG 29

Bảng 5: Màu sắc lá cây lúa của 5 nghiệm thức qua các NSKG 30

Bảng 6: Năng suất và thành phần năng suất của cây lúa 33 Bảng 7: Tổng thu, tổng chi, lợi nhuận và tỉ suất lợi nhuận của các nghiệm thức 34

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1: Số lượng các sáng chế về phân bón vi sinh từ năm 1971 – 2012 3

Hình 2: 10 quốc gia có số lượng sáng chế về phân bón vi sinh cao nhất 4

Hình 3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 22

Hình 4: Sơ đồ mặt cắt đê và mương 22

Hình 5: Bố trí các khung cố định trong thí nghiệm 23

Hình 6: Chiều dài bông 31

LIỆT KÊ TỪ VIẾT TẮT

I CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Cây lúa là cây lương thực quan trọng nhất của nước ta với sản lượng gạo xuất khẩu hàng năm đứng thứ hai thế giới với kim ngạch xuất khẩu hàng năm là 4,5 triệu tấn cung cấp 23% thị trường thế giới trong số các nước xuất khẩu gạo nhiều nhất trên thế giới và đặt biệt là ở Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) giữ vai trò quan trọng trong việc sản xuất lúa (Nguyễn Thị Lang, 2012)

Trong quá trình canh tác lúa để đạt được năng suất cao, nông dân phải dùng rất nhiều phân hóa học đặc biệt là đạm vì nó là nguồn dinh dưỡng chính giúp cây phát triển Tuy nhiên khi bón phân đạm vào đất, cây trồng chỉ hấp thu khoảng 40 - 50% lượng phân bón, lượng còn lại bị nước mưa, nước tưới rửa trôi, hoặc bị chuyển hóa và bốc hơi ở dạng NH3, NOx, N2 Bên cạnh đó, sự lạm dụng quá nhiều phân bón hóa học để gia tăng năng suất đã làm cho đất đai ngày càng bạc màu, độ phì nhiêu kém dần, ô nhiễm nguồn nước mặt, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe và môi trường sống của con người cũng như các sinh vật khác (Shenoy và ctv., 2001; Huỳnh Thu Hòa, 2006) Vì vậy, việc gia tăng bón phân đạm hóa học chỉ là giải pháp tạm thời, không thể áp dụng lâu dài bởi chúng phát sinh nhiều mối

lo ngại (Nguyễn Huy Phiêu, 2000)

Để góp phần hạn chế sự ô nhiễm môi trường thì trong quá trình canh tác lúa nên áp dụng các biện pháp kỹ thuật tiên tiến vào trong sản xuất, việc tăng cường sự hiện

diện của vi khuẩn cố định đạm và nấm cộng sinh (Mycorrhiza) trong đất trồng cũng

có vai trò quan trọng, nó ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển của cây trồng và góp một phần không nhỏ trong việc tăng năng suất và sản lượng Chủng vi khuẩn cố định đạm và nấm cộng sinh có khả năng giúp cây tăng khả năng hấp thu dinh dưỡng, gia tăng dinh dưỡng hữu dụng trong đất: P, Ca, S, NH4, Zn, tăng khả năng chống chịu hạn hán và sâu bệnh, tăng khả năng kháng lại độc chất kim loại nặng, cải thiện cấu trúc sợi đất, gia tăng sự đa dạng sinh học của vi sinh vật đất Ngoài ra nấm cộng sinh còn làm tăng khả năng chống chịu các điều kiện bất lợi, chống chịu sâu bệnh, làm tăng khả năng chống chịu của cây lúa Hiện nay, vi khuẩn cố định đạm và nấm cộng

sinh ở vùng rễ Mycorrhiza ở nước ta chưa được quan tâm nhiều (Hoàng Tuấn Dũng,

2008)

Loại phân bón VSV chính đang được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hiện nay là phân VSV cố định nitơ (phân đạm sinh học) và phân VSV phân giải photphat khó tan (phân lân vi sinh) (Phạm Văn Toản, 2004) Để cây sinh trưởng, phát triển tốt phát huy hết tiềm năng năng suất, liều lượng phân đạm và lân cung cấp cho cây, việc

chủng vi khuẩn Rhizobia và nấm Mycorrhiza cho cây trồng là rất quan trọng và cần

thiết Để kiểm chứng điều này, đề tài “Hiệu qủa của chế phẩm vi sinh Soilrenu lên

sinh trưởng và năng suất giống lúa IR 50404 vụ Đông Xuân 2014 - 2015 Phường

Mỹ Thới, Thành phố Long Xuyên, An Giang” nhằm xác định hiệu quả của chế

phẩm vi sinh SoilRenu lên giống lúa IR 50404 trên

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Đánh giá hiệu quả của chế phẩm vi sinh SoilRenu lên sinh trưởng và năng suất giống lúa IR 50404 vụ Đông Xuân 2014 - 2015 Phường Mỹ Thới, Thành phố Long Xuyên,

An Giang

Phân tích hiệu quả kinh tế khi sử dụng chế phẩm vi sinh SoilRenu

1.3 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU

Đất: Đất để thực hiên nghiên cứu là đất chuyên canh 3 vụ lúa/năm

Giống lúa: Giống IR 50404, là giống lúa được gieo trồng phổ biến tại địa phương Sạ với mật độ 150 kg/ha Giống xác nhận được mua từ Công ty BVTV An Giang

Phân bón:

Phân vô cơ:

Phân đạm: Urê có hàm lượng N là 46%

Phân lân: DAP có làm lượng P là 46% và N là 18%

Phân kali: Kaliclorua có hàm lượng K2O là 60%

Phân sinh học: SoilRenu

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu hiệu quả của chế phẩm vi sinh SoilRenu lên sinh trưởng và năng suất giống lúa IR 50404 vụ Đông Xuân 2014 – 2015 Phường Mỹ Thới, Thành Phố Long Xuyên, An Giang

Đánh giá hiệu quả kinh tế khi sử dụng chế phẩm vi sinh SoilRenu so với kỹ thuật canh tác lúa IR50404 của nông dân

1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI

Đề tài góp phần hoàn chỉnh quy trình sản xuất thâm canh tăng năng suất chất lượng cây lúa Đồng thời đưa ra một luận cứ quan trọng của việc sử dụng kết hợp giữa phân

vô cơ và phân sinh học bón cho lúa

Kết quả của đề tài góp phần vào cơ sở lý luận của việc sử dụng phân bón sinh học trên đất tại Thành phố Long Xuyên, An Giang nhằm thay thế một phần lượng phân đạm và lân vô cơ phù hợp với sản xuất lúa bền vững

Đóng góp về mặt lý luận cho việc giải thích mối quan hệ giữa việc sử dụng phân bón tới sinh trưởng , phát triển và tình hình sâu bệnh hại trên lúa

Hiện nay, việc thâm canh tăng năng suất lúa đang được quan tâm, hầu hết các địa phương đều chú trọng việc đầu tư phân bón, giống và các trang thiết bị hiện đại vào sản xuất, thực hiện tốt các chương trình khuyến nông do các cơ quan nông nghiệp đề

ra, áp dụng quy trình bón cho từng loại cây trồng với mục đích cuối cùng là không ngừng nâng cao nâng suất và giảm đúng mức đầu tư, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế

II CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN PHÂN BÓN VI SINH

Theo trích dẫn của Phan Bốn và Lê Chí Khanh (2004) thì phân bón hữu cơ vi sinh do Noble Hiltner sản xuất đầu tiên tại Đức năm 1896 và được đặt tên là Nitragin Sau đó phát triển tại 1 số nước khác như ở Mỹ (1896), Canada (1905), Nga (1907), Anh

(1910), Thủy Điển (1914) Nitragin là loại phân được chế tạo bởi vi khuẩn Rhyzolium

do Beijerin phân lập năm 1888 và được Fred đặt tên vào năm 1889 dùng để bón cho các loài cây thích hợp cho họ đậu Từ đó cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu nhằm ứng dụng và mở rộng việc sản xuất các loại phân bón hữu cơ vi sinh cố định Nitơ mà thành phần còn được phối hợp thêm một số vi sinh vật có ích

khác như một số xạ khuẩn cố định Nitơ sống tự do Frankia spp., các vi khuẩn cố định Nitơ sống tự do Clostridium, Pasterium, Beijerinkiaindica, các xạ khuẩn có khả

năng phân giải cellulose, hoặc một số chuẩn vi sinh vật có khả năng chuyển hóa các nguồn dự trữ phospho và kali ở dạng khó hòa tan với số lượng lớn có trong đất mùn, than bùn, trong các quặng apatit, phosphoric,…chuyển chúng thành dạng dễ hòa tan, cây trồng có thể hấp thụ được

Ở Việt Nam phân vi sinh vật cố định đạm cây họ đậu và phân vi sinh vật phân giải lân đã được nghiên cứu từ năm 1960 Đến năm 1987 phân Nitragin trên nền chất mang than bùn mới được hoàn thiện Năm 1911 đã có hơn 10 đơn vị trong cả nước tập trung nghiên cứu phân vi sinh vật Các nhà khoa học đã phân lập được nhiều chủng vi sinh vật cố định đạm và một số vi sinh vật phân giải lân

2.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT PHÂN VI SINH

Theo Huyền My (2013) trích dẫn từ nguồn Wipsglobal thì từ năm 1931 đến 2012 có khoảng 1.300 sáng chế đăng ký về nghiên cứu và sản xuất phân bón vi sinh Sáng chế đầu tiên đăng ký vào năm 1931 ở Mỹ, số US2004706, nội dung đề cập tới quy trình sản xuất phân bón từ cellulose nhờ hoạt động của vi khuẩn Trước năm 1976, lượng sáng chế về phân bón vi sinh còn ít, dưới 20 sáng chế/năm Giai đoạn 1976-

1999 chỉ có 208 sáng chế, nhưng giai đoạn 2000-2012 có đến 1109 sáng chế

Hình 1: Số lượng các sáng chế về phân bón vi sinh từ năm 1971 – 2012

Mỹ là quốc gia đầu tiên có sáng chế về phân bón vi sinh nhưng vị trí độc tôn trong lĩnh vực này hiện nay là Trung Quốc, dù mãi đến năm 1986 Trung Quốc mới có sáng chế đầu tiên về phân bón vi sinh Lượng sáng chế đăng ký tại Trung Quốc chiếm

70% trên tổng lượng sáng chế về nghiên cứu và sản xuất phân bón vi sinh trên thế giới (Huyền My, 2013)

Hình 2: 10 quốc gia có số lƣợng sáng chế về phân bón vi sinh cao nhất

Nguồn: Huyền My (2013) trích dẫn từ nguồn Wipsglobal

Hiện nay, có 3 hướng nghiên cứu về phân bón vi sinh được quan tâm nhiều gồm (theo bảng phân loại sáng chế quốc tế IPC): nghiên cứu sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh, nghiên cứu sản xuất phân bón vi sinh có sự kết hợp với các chế phẩm sinh học khác như: thuốc trừ sâu sinh học, chất điều hòa sinh trưởng … nghiên cứu các chế phẩm VSV đưa vào phân bón (Huyền My, 2013)

Theo Huyền My (2013) trích dẫn từ nguồn Wipsglobal thì trong những năm gần đây, nhiều nước trên thế giới đã sản xuất các loại phân bón vi sinh, tiêu thụ chủ yếu ở thị trường trong nước, một số bán ra thị trường thế giới Doanh thu toàn cầu của phân bón vi sinh dự kiến sẽ đạt 10.298,5 triệu USD vào năm 2017 Số lượng phân bón vi sinh còn ít so với phân hóa học trên thị trường (Huyền My, 2013)

Thị trường phân bón vi sinh toàn cầu chủ yếu là châu Âu và châu Mỹ La tinh Thị trường Argentina chiếm đến 80% doanh thu phân bón vi sinh Châu Á-Thái Bình Dương được đánh giá là khu vực phát triển nhanh nhất về mặt doanh thu Tốc độ tiêu thụ phân bón vi sinh tăng trưởng đặc biệt cao ở các nền kinh tế mới nổi như Trung Quốc, Ấn Độ Tỷ lệ sản xuất phân bón vi sinh cũng tăng do các chính sách ưu đãi của chính phủ ở các nước Các tên tuổi hàng đầu trong lĩnh vực này có thể kể đến như: CBF China Biofertilizers AG (Đức), Mapleton Agribiotec PTY Ltd (Úc), Nutramax Laboratories Inc (Mỹ), Novozyme (Đan Mạch), Growing Power Hairy Hill L.P (Canada) and Rizobacter Argentina S.A (Argentina) (Huyền My, 2013) Theo Huyền My (2013) trích dẫn từ Nguyễn Thu Hà – Trưởng bộ môn Vi sinh vật Trung tâm Nghiên cứu Đất - Phân bón và Môi trường phía Nam, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa cho biết, hiện nay tại Việt Nam chỉ có hướng dẫn thay thế phân bón vi sinh cho phân chuồng chứ chưa có hướng thay thế phân vô cơ bằng phân bón vi sinh Có một thực tế là dù phân bón vi sinh rất tốt nhưng cũng có các hạn chế như chỉ có khả năng tăng năng suất của vụ mùa lên 20 – 30% chứ không thể tăng năng suất một cách “thần kỳ” giống như các loại phân vô cơ Do đó trong buổi báo cáo phân tích xu

hướng công nghệ chuyên đề: “Phân bón vi sinh và các chủng vi sinh hữu ích sử dụng trong sản xuất nông nghiệp”

2.3 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI PHÂN VI SINH

2.3.1 Khái niệm

Cùng với chất hữu cơ, vi sinh vật tồn tại trong đất, nước và vùng rễ cây có ý nghĩa quan trọng trong các mối tương tác giữa cây trồng, đất và phân bón Hầu như mọi quá trình xảy ra trong đất đều có sự tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của vi sinh vật (quá trình mùn hóa, khoáng hóa hợp chất chất hữu cơ, quá trình phân giải hoặc cố định chất vô cơ ) Vì vậy, vi sinh vật được coi là một yếu tố của hệ thống dinh dưỡng cây trồng tổng hợp

Tại nhiều quốc gia, phân bón vi sinh vật được hiểu là các sản phẩm chứa các VSV tồn tại dưới dạng tế bào đang sống hay gọi là tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử hay VSV dạng ngủ từ các chủng VSV có ích có khả năng cố định đạm hoặc chuyển hóa lân khó tan thành lân dễ tiêu tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp vào quá trình dinh dưỡng của cây và đất trồng Theo tiêu chuẩn Việt Nam (1996) định nghĩa: "Phân VSV (phân vi sinh) là sản phẩm chứa các VSV sống, đã được tuyển chọn có mật độ phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua các hoạt động sống của chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể sử dụng được (N, P, K, S, Fe ) hay các hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao năng suất và (hoặc) chất lượng nông sản Phân VSV phải bảo đảm không gây ảnh hưởng xấu đến người, động, thực vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản"

Phân bón vi sinh cố định đạm (N): Vi sinh cố định đạm như nhà máy sản xuất nitơ, giúp ích cho rễ thêm đạm cho cây Khi kết hợp với phân bón, chúng giúp cây phát triển nhanh hơn, lá xanh tốt hơn Hiện nay có nhiều loại phân bón chứa các chủng vi sinh khác nhau dành cho các loại cây khác nhau Dành cho cây họ đậu, thường dùng

VSV cố định nitơ cộng sinh bao gồm Rhizobium, Bradyrhizobium, Frankia Tại Việt Nam, chủng Bradyrhizobium japonicum được dùng phổ biến nhất Dành cho cây lúa,

sử dụng VSV cố định nitơ hội sinh như Spirillum, Azospirillum Dành cho các loại cây trồng khác, sử dụng VSV cố định nitơ tự do như Azotobacter, Clostridium… (Hoàng My, 2013)

Phân bón vi sinh phân giải lân: chứa VSV có khả năng tiết ra các hợp chất có khả năng hòa tan các hợp chất phostpho vô cơ khó tan trong đất (lân khó tiêu) thành dạng hòa tan (lân dễ tiêu) mà cây trồng, VSV có thể sử dụng được Các chủng vi sinh

được dùng bao gồm: Bacillus megaterium, B circulans, B subtilis, B polymyxa, B sircalmous, Pseudomonas striata; Nấm: Penicillium sp, Aspergillus awamori (Hoàng

My, 2013)

Phân bón vi sinh tăng cường hấp thu phốt pho, kali, sắt, mangan cho thực vật: có chứa VSV (chủ yếu là nhóm nấm rễ, vi khuẩn, xạ khuẩn ) trong quá trình sinh trưởng, phát triển, thông qua hệ sợi cũng như những thể dự trữ, có khả năng tăng cường hấp thu các ion khoáng của cây Các chủng vi sinh được dùng bao gồm

Arbuscular mycorrhiza, Ectomycorrhiza, Ericoid mycorrhizae, Rhizoctonia solani, Bacillus sp, Pseudomonas putida, P fluorescens Chao và P fluorescens Tabriz Loại

phân bón vi sinh này chưa được thương mại nhiều, vẫn còn đang trong giai đoạn nghiên cứu (Hoàng My, 2013)

2.3.2 Phân loại phân vi sinh

Theo Phạm Văn Toản (2002) thì công nghệ sản xuất có thể chia phân vi sinh thành hai loại như sau:

- Phân vi sinh trên nền chất mang khử trùng có mật độ vi sinh hữu ích > 109 CFU/g (ml) ) và mật độ VSV tạp nhiễm thấp hơn 1/1.000 so với VSV hữu ích Phân bón dạng này tạo thành trên cơ sở chủng sinh khối VSV sống đã qua tuyển chọn vào cơ chất đã được xử lý vô trùng bằng các phương pháp khác nhau Phân bón VSV trên nền chất mang khử trùng được sử dụng dưới dạng chủng hạt, hồ rễ hoặc tưới phủ với liều lượng 1 - 1,5 kg hoặc lít/ha canh tác

- Phân vi sinh trên nền chất mang không khử trùng được sản xuất bằng cách tẩm nhiễm trực tiếp sinh khối VSV sống đã qua tuyển chọn vào cơ chất không thông qua công đoạn khử trùng Phân bón dạng này có mật độ VSV hữu ích > 106 CFU/g(ml)

và được sử dụng với số lượng từ vài trăm đến hàng ngàn kg (lít)/ha

Loại phân bón VSV chính đang được sử dụng rộng rãi trong sản xuất hiện nay là phân VSV cố định nitơ (phân đạm sinh học) và phân VSV phân giải photphat khó tan (phân lân vi sinh)

2.3.2.1 Phân VSV cố định nitơ

Nitơ là nguyên tố trơ khó liên kết hóa học với các nguyên tố khác, nếu không có chất xúc tác và các điều kiện đặc biệt khác Nitơ không ngừng bị chuyển hoá trong một chu trình khép kín do các tác động sinh học hay hoá học khác nhau Dưới tác động của các hoạt động hoá học hoặc sinh học, nitơ phân tử được chuyển hoá thành đạm

vô cơ, sau chuyển hoá thành đạm thực vật hoặc động vật thông qua quá trình đồng hoá Một phần đạm thực vật dưới dạng tàn dư thực vật và một phần khác được người, động vật thải ra dưới dạng phân bã được trả lại cho đất Đạm trong đất, một phần được cây trồng sử dụng, số còn lại bị mất do thẩm lậu, rửa trôi hoặc bay hơi do hoạt động của các VSV đất có khả năng phân giải đạm Quá trình đất mất đạm chịu ảnh hưởng rất lớn bởi chế độ canh tác (Phạm Văn Toản,2002)

Trong tự nhiên, nitơ phân tử tồn tại dưới dạng khí chiếm tới 78,16% thể tích không khí, song hợp chất nitơ này lại không sử dụng được làm nguồn dinh dưỡng cho sinh vật Để cây trồng có thể sử dụng nguồn tài nguyên này làm chất dinh dưỡng, nitơ không khí phải được chuyển hoá thông qua quá trình cố định nitơ (cố định đạm), trong đó nitơ phân tử được chuyển hoá thành amôn Quá trình cố định nitơ có thể xảy

ra nhờ các tác nhân vật lý, hóa học hoặc sinh học, trong đó quá trình cố định đạm sinh học được quan tâm nhiều đến vì hiệu quả và tính an toàn đối với môi trường (Phạm Văn Toản, 2002)

Cố định đạm sinh học là quá trình khử N2 thành NH3 dưới xúc tác của enzym nitrogenase khi có mặt của ATP theo sơ đồ phản ứng như sau:

N = N NH = NH H2N - NH2 NH3

N2 + 8H+ + 8e- +16Mg.ATP +16O Nitrogenase 2NH3 +H2 +16Mg.ADP +16P Căn cứ vào đặc điểm của các loại VSV và mối quan hệ của chúng đối với cây trồng, VSV cố định nitơ được chia thành các loại cố định nitơ cộng sinh, cố định nitơ tự do

và cố định nitơ hội sinh

2.3.2.2 Phân lân vi sinh

VSV phân giải lân - VSV chuyển hóa lân (Phosphate Solubilizing Microorganisms - PSM) hay còn được gọi là VSV huy động lân (Phosphate mobilizing

Microorganisms) là các VSV có khả năng chuyển hoá hợp chất photpho khó tan

thành dạng dễ tiêu cho cây trồng sử dụng Các VSV phân giải hợp chất photpho khó tan được biết đến nay gồm cả vi khuẩn, nấm mốc và nấm men VSV phân giải lân không chỉ là các VSV chuyển hoá photphat vô cơ, mà bao gồm cả các VSV có khả năng khoáng hóa các hợp chất lân hữu cơ tạo nguồn lân dễ tiêu cung cấp cho đất và cây trồng (Phạm Văn Toản, 2002)

Theo Trần Kim Tiến (2007) thì căn cứ vào trạng thái vật lý của phân bón, có thể chia phân bón VSV thành các loại sau:

- Phân VSV dạng bột là dạng phân bón vi sinh, trong đó sinh khối VSV sống đã được tuyển chọn và chất mang được xử lý thành dạng bột mịn

- Phân VSV dạng lỏng là một loại phân bón vi sinh, trong đó sinh khối VSV từ các

vi sinh vật tuyển chọn được chế biến tạo nên dung dịch có chứa các tế bào sống của chúng

- Phân VSV dạng viên được tạo thành khi sinh khối VSV được phối trộn và xử lý cùng chất mang tạo thành các hạt phân bón có chứa các VSV sống đã được tuyển chọn

2.3.3 Công nghệ sản xuất phân bón VSV

Theo Phạm Văn Toản (2004) thì phân bón VSV được sản xuất bằng cách phối trộn sinh khối VSV ở một mật độ nhất định vào chất mang vô trùng hoặc không vô trùng Trong thời gian qua nhiều cơ quan nghiên cứu, doanh nghiệp đã nghiên cứu và triển khai thành công các qui trình sản xuất phân VSV cố định nitơ, phân VSV phân giải lân, phân VSV hỗn hợp và phân VSV chức năng trên nền chất mang khử trùng và không khử trùng Nhiều sản phẩm phân VSV đã được Bộ Nông nghiệp & PTNT công nhận và cho đăng ký trong trong danh mục các loại phân bón được phép sử dụng tại Việt Nam (Phân VSV cố định nitơ cho cây họ đậu, Phân VSV cố định nitơ cho lúa, Phân lân hữu cơ vi sinh KOMIX, Phân bón sinh tổng hợp BIOMIX, Phân vi sinh HUMIX, phân vi sinh Phytohoocmon, HUDAVIL, phân VSV chức năng )

2.3.3.1 Phân VSV trên nền chất mang khử trùng

* Nhân sinh khối VSV

Từ các chủng VSV tuyển chọn sinh khối VSV được tạo thành bằng các phương pháp lên men khác nhau, trong đó các yếu tố ảnh hưởng như môi trường nhân sinh khối, nồng độ O2 và pH cần được đặc biệt chú ý Môi trường nhân sinh khối VSV cần đáp ứng đầy đủ nhu cầu dinh dưỡng cho VSV sinh trưởng phát triển, đồng thời phải rẻ và luôn sẵn có Tương tự như đối với các VSV công nghiệp khác, môi trường nuôi cấy VSV làm phân bón VSV gồm các nguồn cacbon, nguồn nitơ, vi lượng và vitamin, trong đó đường saccharose thường được sử dụng là nguồn cung cấp cacbon Ngoài saccharose các loại đường khác (manitol, arabinose) hoặc các phụ phẩm công nghiệp như nước chiết ngô, nước chiết cám, rỉ mật cũng hay được sử dụng làm nguồn cung cấp năng lượng cho VSV Do các giống VSV sử dụng trong sản xuất phân bón VSV tương đối đa dạng và khả năng sử dụng nguồn cung cấp năng lượng không giống nhau nên cần thiết phải có các nghiên cứu cơ bản về sự thích ứng của các nguồn cung cấp năng lượng trong thành phần môi trường nhân sinh khối đối với sinh trưởng phát triển của các giống VSV tuyển chọn (Phạm Văn Toản, 2004)

Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam là đơn vị chủ trì một số đề tài khoa học công nghệ cấp Nhà nước, cấp ngành nông nghiệp về nghiên cứu triển khai phân bón VSV (Nguyễn Kim Vũ, 1995, Phạm Văn Toản 2002, 2004) Kết quả nghiên cứu của các

đề tài đã xác định được một số môi trường nhân sinh khối cho các nhóm VSV chính

sử dụng trong sản xuất phân bón VSV ở Việt Nam (Phạm Văn Toản, 2004)

Hầu hết các VSV sử dụng trong sản xuất phân bón được nhân sinh khối bằng phương pháp lên men chìm trong các nồi lên men Trên cơ sở nghiên cứu, khảo sát tình hình thực tế ở một số quốc gia, gần đây Viện Nghiên cứu cố định nitơ sinh học (NifTAL-Hoa Kỳ), Trung tâm Nghiên cứu Phát triển Nông nghiệp quốc tế Úc (ACIAR) và viện quốc tế nghiên cứu cây trồng vùng bán khô hạn (ICRISAT) đã nghiên cứu, thiết

kế và đưa ra mô hình nồi lên men đơn giản để tạo ra sinh khối vi khuẩn có thể sử dụng trong điều kiện bán công nghiệp ở các nước phát triển Nồi len men đơn giản kiểu này đang được sử dụng tại Thái Lan, Ấn Độ và một số quốc gia khác, trong đó

có Việt Nam (Phạm Văn Toản, 2004)

* Chất mang và xử lý chất mang

Chất mang là cơ chất để VSV trú ngụ và duy trì mật độ trong thời gian từ khi sản xuất đến khi sử dụng Ngoài các yêu cầu về đặc tính vật lý, cảm quan, chất mang phải bảo đảm không gây ảnh hưởng xấu đến VSV, thực vật và môi trường Loại chất mang thường được sử dụng là than bùn Ngoài ra đất sét, vermiculit, than đá, lignin, đất khoáng, bã mía, lõi ngô nghiền, vỏ trấu, vỏ cà phê, bột polyacrylamid, phân ủ cũng là các lựa chọn khác để làm chất mang cho phân bón VSV (Phạm Văn Toản, 2004)

Chất lượng phân VSV trên nền chất mang khử trùng phụ thuộc rất lớn vào mật độ VSV hữu ích và khả năng tồn tại của chúng trong sản phẩm Nhằm hạn chế tối đa sự cạnh tranh của các VSV tạp trong phân bón, chất mang được khử trùng bằng các phương pháp khác nhau Phương pháp thông dụng đang được sử dụng rộng rãi hiện nay là khử trùng bằng hơi nước bão hòa Chất mang đã xử lý cơ học được đóng vào các túi nilon chịu nhiệt có độ dày 0,02 mm, mỗi túi 50 – 100 g Các túi được hàn kín, ngoại trừ một lỗ nhỏ có đường kích khoảng 1cm được nút kín bằng bông có tác dụng tăng cường hiệu quả khử trùng Túi chất mang được khử trùng trong điều kiện 121o

C với thời gian 90 phút trong 2 ngày liên tiếp Sau khi để nguội các túi chất mang đã sẵn sàng cho việc chủng sinh khối VSV (Phạm Văn Toản, 2004)

Công nghệ khử trùng bằng chiếu xạ đã và đang được ứng dụng tương đối rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, trong đó có chiếu xạ khử trùng chất mang Theo đó chất mang sau khi đóng túi và hàn kín được mang đi chiếu xạ với liều chiếu 20-25 kGy (Phạm Văn Toản, 2004)

* Chủng sinh khối VSV vào chất mang, tạo sản phẩm

Sinh khối VSV sau lên men được chủng vào chất mang vô trùng theo tỷ lệ thể tích 1:1 tạo ra phân VSV trên nền chất mang vô trùng, trong đó sinh khối VSV được chủng trong điều kiện vô trùng bằng bơm tiêm hoặc hệ thống tiêm dịch tự động, bán

tự động, sau đó đưa vào buồng sinh trưởng ở nhiệt độ phù hợp với từng giống VSV Sau thời gian sinh trưởng 1 tuần sản phẩm có thể mang đi sử dụng Bên cạnh phương pháp sản xuất nêu trên, gần đây một số sản phẩm phân VSV được tạo ra trên cơ chất xốp bằng phương pháp lên men bề mặt, trong đó sinh khối VSV sau lên men được tiếp tục nhân sinh khối trên cơ chất xốp trong các thùng quay hoặc khay lên men Thành phần của cơ chất xốp bao gồm: Than bùn: 40%; Trấu 7,5%; đất phù sa: 5%; cát: 46%; cám: 0,65%; CaCO3: 0,35%; rỉ mật: 0,5% Cơ chất xốp được khử trùng tương tự như chất mang sau đó được phối trộn với sinh khối VSV sau lên men với tỷ

lệ 9:1 và lên men ở điều kiện vô trùng trong thời gian 7-10 ngày Sản phẩm tạo ra được đóng gói và mang đi sử dụng (Phạm Văn Toản, 2004)

2.3.3.2 Phân VSV trên nền chất mang không khử trùng

Nhằm giảm giá thành, tạo điều kiện thuận lợi cho người sử dụng sản phẩm phân bón VSV trên nền chất mang không khử trùng cũng đã được nghiên cứu và áp dụng trong sản xuất Phân VSV trên nền chất mang không khử trùng là sản phẩm phân VSV, trong đó chất mang sau xử lý được phối trộn trực tiếp với sinh khối VSV không thông qua khử trùng Và như vậy ngoài công đoạn khử trùng chất mang, các công đoạn sản xuất phân bón dạng này hoàn toàn đồng nhất với qui trình sản xuất phân VSV trên nền chất mang khử trùng (Phạm Văn Toản, 2004)

Trong thực tế, nhiều doanh nghiệp đang sản xuất phân bón VSV dạng lỏng và dạng bột sinh khối VSV đông khô Để sản xuất phân bón VSV dạng lỏng, trong quá trình chuẩn bị môi trường người ta bổ xung vào môi trường chất bảo quản, đó là hợp chất polyme PB 40, Gum arabic… với liều lượng 0,5% so với thể tích môi trường nuôi cấy Sau khi kết thúc lên men, dịch lên men được đóng gói tạo sản phẩm phân VSV dạng lỏng (Phạm Văn Toản, 2004)

Theo Phạm Văn Toản (2004) thì phân VSV dạng bột đông khô là sản phẩm trong đó sinh khối VSV sau lên men được ly tâm loại bỏ nước tự do và đông khô trong thiết bị đông khô Sản phẩm tạo ra được đóng gói với chất mang hoặc không có chất mang

Để đảm bảo chất lượng phân bón trong quá trình sản xuất cần thiết phải kiểm tra chất lượng ở các công đoạn sản xuất sau:

- Giống gốc và chất lượng giống lên men cấp 1

- Chất mang

- Sinh khối VSV sau khi kết thúc lên men

- Sản phẩm sau phối trộn sinh khối, sau thời gian sinh trưởng và bảo quản

2.4 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHÂN VI SINH TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

2.4.1 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phân vi sinh t rong nước

Nitơ là nguyên tố trơ khó liên kết hóa học với các nguyên tố khác, nếu không có chất xúc tác và các điều kiện đặc biệt khác, nó không ngừng bị chuyển hóa trong một chu trình khép kín do các tác động sinh học hay hóa học khác nhau Dưới tác động của các hoạt động hóa học hoặc sinh học, nitơ phân tử được chuyển hóa thành đạm vô

cơ, sau chuyển hóa thành đạm thực vật hoặc động vật thông qua quá trình đồng hóa Một phần đạm thực vật dưới dạng tàn dư thực vật và một phần khác được người, động vật thải ra dưới dạng phân bã được trả lại cho đất Đạm trong đất, một phần được cây trồng sử dụng, số còn lại bị mất do thẩm lậu, rửa trôi hoặc bay hơi do hoạt động của các vi sinh vật đất có khả năng phân giải đạm Quá trình đất mất đạm chịu ảnh hưởng rất lớn bởi các chế độ canh tác (Phạm Văn Toản, 2002)

Nitơ đồng thời cũng là yếu tố dinh dưỡng vô cùng quan trọng không chỉ với các sinh vật bậc cao mà cả với các sinh vật nhỏ bé mà mắt thường không nhìn thấy được Trong tự nhiên, nitơ phân tử tồn tại dưới dạng khí chiếm tới 78,16% thể tích không khí, song hợp chất nitơ này lại không được sử dụng làm nguồn dinh dưỡng cho sinh vật Để cây trồng có thể sử dụng nguồn tài nguyên này làm chất dinh dưỡng, nitơ không khí phải được chuyển hóa thông qua quá trình cố định nitơ, trong đó nitơ phân

tử được chuyển thành amôn Quá trình cố định nitơ có thể xảy ra nhờ các tác nhân vật lý, hóa học hoặc sinh học, trong đó người ta quan tâm nhiều đến quá trình cố định

đạm sinh học vì hiệu quả và tính an toàn của nó đối với môi trường (Phạm Văn Toản, 2002)

Trong các hệ thống cố định nitơ sinh học, cố định nitơ cộng sinh giữa vi khuẩn nốt

sần (Rhizobium) và cây bộ đậu là quan trọng nhất, ước tính đạt trên 80 triệu tấn mỗi

năm, tương đương với lượng phân đạm vô cơ được sản xuất trên toàn thế giới năm

1990 Trong hệ thống cố định đạm sinh học này, mỗi nốt sần là một nhà máy phân đạm mini, trong đó cây chủ vừa là chỗ trú ngụ đồng thời cũng là nguồn cung cấp nguồn năng lượng cho quá trình cố định đạm của vi khuẩn và nhận lại lượng đạm từ quá trình cố định nitơ để cung cấp cho các quá trình tổng hợp đạm trong thân, lá, hoa quả (Phạm Văn Toản, 2002)

Phân đạm (tên khoa học là nitơ – N2) là thức ăn không thể thiếu của cây trồng Các nguồn phân đạm chủ yếu được bón cho cây là phân chuồng và phân đạm vô cơ (urê) Trong không khí có rất nhiều đạm (78%), nhưng cây trồng không hấp thụ trực tiếp được Tuy nhiên một số vi sinh vật có khả năng sử dụng nguồn đạm trong không khí

được gọi là Vi Sinh Vật Cố Định Nitơ như Rhizobium sống trong các nốt sần của các cây họ đậu và điền thanh, hay Azospirillum, Azotobacter, sống ở vùng rễ của các

loại cây khác trong đất Các vi sinh vật này hút đạm (N2) trong không khí và biến đạm từ dạng cây trồng không hấp thụ được (N2) thành dạng đạm mà cây trồng hấp thụ được (NH3) Như vậy là cây trồng có thể sử dụng nguồn đạm vô tận trong không khí nhờ có sự giúp đỡ của các vi sinh vật cố định nitơ Các vi sinh vật này hoạt động giống như các nhà máy phân đạm tí hon (Nguyễn Thanh Hiền, 2009)

Ở Việt Nam, phân vi sinh vật (VSV) cố định đạm cây họ đậu và phân VSV phân giải lân đã được nghiên cứu từ năm 1960 và đến năm 1987 phân Nitragin trên nền chất mang than bùn mới được hoàn thiện và đến năm 1991 đã có 10 đơn vị trong cả nước nghiên cứu phân VSV Các nhà khoa học đã phân lập được nhiều chủng VSV cố định đạm và một số VSV phân giải lân, nhưng đến năm 1995 thì mới phát hiện vi

khuẩn Burkholderia vietnamiensis là loài vi khuẩn có khả năng cố định đạm giúp tăng năng suất lúa (Trần Văn Vân và ctv., 2000) Theo kết quả nghiên cứu của Ngô Thanh Phong và Cao Ngọc Diệp (2013) thì khi chủng vi khuẩn Burkholderia sp

KG1 đã làm tăng năng suất lên 42,5% so với đối chứng âm (Không chủng vi khuẩn

và không bón phân đạm) trong khi thí nghiệm tưới dịch vi khuẩn Pseudomonas sp

cho cây lúa trồng đất phù sa sông hậu chỉ làm tăng năng suất lúa từ 20-37% (Cao Ngọc Điệp, 2005)

Trong các hệ thống cố định nitơ sinh học, cố định nitơ cộng sinh giữa vi khuẩn nốt

sần (Rhizobium) và cây bộ đậu là quan trọng nhất, ước tính đạt trên 80 triệu tấn mỗi

năm, tương đương với lượng phân đạm vô cơ được sản xuất trên toàn thế giới năm

1990 Nếu lượng đạm cần thiết cho việc canh tác 1 ha lúa khoảng 180 – 240 kg N/năm thì hệ thống cố định nitơ cộng sinh ở một số cây bộ đậu hoàn toàn có thể đáp ứng đủ Điều đó cho thấy vai trò quan trọng của cây bộ đậu trong hệ thống luân canh

và xen canh với các cây trồng khác (Nguyễn Minh Hưng, 2010)

Trong 20 năm qua các công trình nghiên cứu và thử nghiệm phân VSV tại Việt Nam cho thấy phân vi khuẩn nốt sần có tác dụng nâng cao năng suất lạc vỏ 13,8-17,5% ở các tỉnh phía Bắc và miền Trung Các kết quả nghiên cứu cũng cho thấy sử dụng phân vi khuẩn nốt sần kết hợp với lượng đạm khoáng tương đương 30-40 kg N/ha mang lại hiệu quả kinh tế cao, năng suất lạc đạt trong trường hợp này có thể tương đương như khi bón 60 và 90 kg N/ha Hiệu lực của phân vi khuẩn nốt sần thể hiện đặc biệt rõ nét trên vùng đất nghèo dinh dưỡng và vùng đất mới trồng lạc Lợi nhuận

do phân vi khuẩn nốt sần xác định đạt 442.000 đồng/ha với tỷ lệ lãi suất/1đồng chi

phí đạt 9,8 lần Phân vi khuẩn nốt sần không chỉ có tác dụng làm tăng năng suất lạc, tiết kiệm phân đạm khoáng mà còn tăng cường sức đề kháng cho lạc đối với một số bệnh vùng rễ Ngoài ra dưới tác dụng của vi khuẩn nốt sần, lạc có sinh khối chất xanh cao hơn Tàn dư thực vật sau thu hoạch nếu được vùi trả lại đất trở thành nguồn dinh dưỡng đạm và chất hữu cơ quan trọng cho các cây trồng vụ sau (Nguyễn Kim

Vũ, 1995)

Những nghiên cứu gần đây cũng cho thấy rằng vi khuẩn Rhizobium nội sinh trong rễ

cây ngũ cốc giúp sự phát triển của các loại cây trồng này giảm sự phụ thuộc vào phân bón hóa học Ngoài ra, kết quả nghiên cứu của Cao Ngọc Diệp (2005) cho thấy chủng vi khuẩn nốt rễ (200 kg/ha) cho thấy lúa tăng năng suất từ 25,38% đến 29,38%

và từ 20,36% đến 37,02% so với đối chứng, tiết kiệm được 70Kg N/ha đồng thời hàm lượng protein trong hột gạo chủng vi khuẩn không có sự khác biệt với hàm lượng protein trong hột gạo có bón 100kg N/ha, với kết quả này cho thấy các dòng vi khuẩn hữu hiệu có thể kích thích sự phát triển và gia tăng năng suất lúa cao sản Cây chỉ có thể hút được lân từ đất dưới dạng hoà tan trong dung dịch đất Trong khi

đó cây chỉ có thể hút được lân ở dạng dễ tiêu trong đất Lân ở dạng khó tan trong đất cây không hút được Vì vậy, có nhiều loại đất như đất đỏ bazan, đất đen hàm lượng lân trong đất khá cao, nhưng cây không hút được vì lân ở dưới dạng khó hoà tan Một số loài vi sinh vật sống cộng sinh trên rễ cây có khả năng hút lân để cung cấp

cho cây Trong số này, đáng kể là loài Mycorrhiza Loài này có thể hoà tan phosphat

sắt trong đất để cung cấp lân cho cây Ngoài ra loài này còn có khả năng huy động

các nguyên tố Cu, Zn, Fe… cho cây trồng Nhiều nơi người ta sử dụng Mycorrhiza

đã làm tăng năng suất cam, chanh, táo, cà phê… Nuôi cấy VA mycorrhiza trên môi trường nhân tạo rất khó Vì vậy hiện nay các chế phẩm có chưa VA mycorrhiza chỉ

có bán rất hạn chế trên thị trường phân bón Mỹ (Khúc Thụy Du, 2007)

Photpho là nguyên tố quan trọng thứ 2 trong 3 nguyên tố dinh dưỡng đa lượng chính của cây trồng (N, P, K) là thành phần của axit nucleic, phytin, phospholipit Photpho

có tác động trực tiếp đến quá trình tích lũy đường, protein, lipid, vitamin của cây trồng Đặc biệt photpho là thành phần không thể thiếu của ATP, ADP, AMP (phân tử trao đổi năng lượng), kiểm soát, điều khiển quá trình trao đổi năng lượng của cây (hô hấp, quang hợp ) Photpho có tác dụng thúc đẩy phát triển và tăng khả năng chống chịu của cây trồng Thiếu photpho, sự hình thành tế bào mới bị chậm lại, cây còi cọc

ít phân cành, đẻ nhánh, lá có màu xanh lục bẩn, không sáng Thiếu photpho, năng suất cây trồng bị giảm sút nghiêm trọng, ngay cả khi được cung cấp đủ nitơ (Phạm Văn Toản, 2002)

Phân VSV phân giải lân được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng ở Việt Nam ngay từ những năm 90 thế kỷ XX, trong đó VSV phân giải lân sau khi nhân sinh khối được chủng vào chất mang, tạo chế phẩm VSV phân giải lân hoặc phối trộn với cơ chất hữu cơ tạo thành phân lân hữu cơ VSV Hiệu lực của VSV trong việc cung cấp dinh dưỡng lân cho cà phê được xác định bằng phương pháp đồng vị 32P tương đương bằng 34,3 kg lân/ha Kết quả của Phạm Văn Toản (2002) đã xác nhận kết hợp bón VSV phân giải lânvà quặng photphat khả năng có thể thay thế 50% phân lân khoáng theo khuyến cáo mà không ảnh hưởng đến năng suất cây trồng

Vi sinh vật phân giải lân, vi sinh vật chuyển hóa lân (Phosphate Solubilizing Microorganisms - PSM) là các vi sinh vật có khả năng chuyển hóa hợp chất photpho khó tan thành dạng dễ tiêu cho cây trồng sử dụng Các vi sinh vật phân giải hợp chất

photpho khó tan được biết đến nay là các loài: Pseudomonas, Micrococus, Bacillus, Flavobacterium, Penicillium, Sclelotium, aspergillus Các vi sinh vật này không chỉ

phân giải photphat canxi mà cả photphat nhôm, sắt, mangan và các dạng khác kể cả quặng Vi sinh vật không chỉ chuyển hóa photphat vô cơ, mà còn có khả năng khoáng hóa các hợp chất lân hữu cơ tạo ra sản phẩm mà cây trồng có thể hấp thu được (Phạm Văn Toản, 2002)

Cơ chế của quá trình phân giải photphat đến nay vẫn chưa được hiểu đầy đủ và còn nhiều tranh cãi Sản sinh axit hữu cơ có thể là nguyên nhân chủ yếu, song CO2, H2S, axit, kiềm cũng là các yếu tố được nhiều nhà nghiên cứu đề cập đến Trước đây người ta cho thấy khi vi sinh vật phát triển thì pH môi trường nuôi cấy bị giảm Người ta đã tìm thấy vi sinh vật đã sản sinh ra axit axetic, lactic, formic, gluconic, oxalic, succinic, malic, citric Nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học Liên Xô (cũ)

và Ấn Độ cho thấy, lượng lân hữu hiệu trong đất tăng lên nếu được bón thêm các chất hữu cơ và humat Điều đó cho thấy axit hữu cơ sản sinh do vi sinh vật từ các chất hữu cơ đã giúp cho việc phân giải photphat khó tan Nghiên cứu đất, người ta cũng phát hiện các axit hữu cơ tương tự được sản sinh từ vi sinh vật Axit hữu cơ làm giảm pH và qua đó trợ giúp cho việc tạo thành hợp chất bền vững với các cation

Ca2+, Mg2+, Fe3+, Al3+ Hợp chất này bền vững hơn các hợp chất chứa photpho Hiện tượng này xảy ra tương tự trong việc phòng ngừa sự cố định photpho của phân lân vô

cơ trong quá trình phong hóa (Phạm Văn Toản và Lương Hữu Thành, 2007)

Ở Liên Xô (cũ), người ta sử dụng "Phosphobacterin" sản phẩm chứa vi khuẩn B megarerium var.phosphaticum để nâng cao năng suất và chất lượng cây trồng

Tương tự ở Ấn Độ, sản phẩm PSM cũng được nghiên cứu và ứng dụng Các nghiên cứu trên lúa mì, đại mạch, ngô, rau, quả đều cho thấy cây trồng có phản ứng tích cực với việc tẩm nhiễm PSM, làm tăng năng suất cây và khả năng sử dụng P, tăng chất lượng sản phẩm Theo Gaur (1992), nhiều kết quả nghiên cứu khoa học đã chứng minh ở Liên Xô (cũ), năng suất cây trồng tăng 5 - 10% và có trường hợp tăng 30% khi sử dụng PSM, hiệu quả này ở ấn Độ tương ứng là 10-20% hoặc tương đương với bón 50kg P2O5/ha Kết quả nghiên cứu mới nhất ở Canađa và Ấn Độ cho thấy, PSM

có thể thay thế 50 - 75% lượng lân cần bón bằng quặng nghèo P2O5 mà năng suất, chất lượng không thay đổi Kết quả nghiên cứu ở Việt Nam khẳng định, khi sử dụng PSM năng suất cây trồng tăng 15% hoặc tiết kiệm được 1/3 lượng lân cần bón Ngoài tác dụng phân giải photphat khó tan, PMS còn có khả năng sản sinh các chất kích thích sinh trưởng thực vật hoặc chất kháng sinh giúp cây trồng phát triển tốt hơn, chống chịu tốt hơn đối với điều kiện bất lợi từ bên ngoài (Trần Kim Tiến, 2007) Phân vi sinh vật phân giải lân được nghiên cứu và đưa vào ứng dụng ở Việt Nam ngay từ những năm 90 thế kỷ XX, trong đó vi sinh vật phân giải lân sau khi nhân sinh khối được tẩm nhiễm vào chất mang, tạo chế phẩm vi sinh vật phân giải lân hoặc phối trộn với cơ chất hữu cơ tạo thành phân lân hữu cơ vi sinh vật (Phạm văn Toản và Lương Hữu Thành, 2007)

Hiệu lực của vi sinh vật trong việc cung cấp dinh dưỡng lân cho cà phê trên cơ sở sử dụng đồng vị đánh dấu 32P, xác định tương đương bằng 34,3 kg P/ha Kết quả khảo nghiệm ở nhiều nơi cho thấy, phân vi sinh vật phân giải photphat khó tan có thể nâng cao hiệu quả sử dụng phân lân khoáng 20 - 30% so với đối chứng; đồng thời có tác dụng nâng cao năng suất cây trồng 15% tùy loại đất và cây trông Nhiều thực nghiệm trong khuôn khổ đề tài KHCN 02.06 ở nhiều địa phương trong cả nước đã xác định việc sử dụng vi sinh vật phân giải lân có thể thay thế 30 - 50% lượng phân lân cần bón bằng quặng photphorit với hàm lượng lân tổng số tương đương mà năng suất cây trồng không bị giảm sút (Nguyễn Minh Hưng, 2010)

Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Phương Chi và Phạm Thanh Hà (1999a) thì ở nhiều nơi cho thấy phân vi sinh vật phân giải photphate khó tan có thể nâng cao hiệu quả sử dụng phân lân khoáng lên 20 – 30% so với đối chứng đồng thời có tác dụng nâng cao năng suất cây trồng 5 – 10% tùy loại đất trồng và cây trồng Việc sử dụng vi sinh vật phân giải lân có thể thay thế 30 – 50% lượng lân cần bón bằng quặng phosphorit với hàm lượng lân tổng số tương đương mà năng suất cây trồng không bị giảm sút Ngoài tác dụng phân giải lân ,vi sinh vật phân giải lân còn có khả năng sản sinh ra các chất kích thích sinh trưởng thực vật hoặc các chất kháng sinh giúp cây trồng phát triển tốt hơn, chống chịu tốt hơn đối với điều kiện bất lợi từ bên ngoài

Nguyễn Thị Phương Chi và Phạm Thanh Hà (1999a) đã nghiên cứu khả năng tiết enzyme photphataza của 10 chủng vi sinh vật hòa tan lân và nhận thấy rằng ngoài khả năng hòa tan lân khó tan các chủng vi sinh vật này có khả năng sản sinh enzyme photphatase (chủ yếu là nấm sợi và vi khuẩn) enzyme này đóng vai trò xúc tác không thể thiếu cho quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ chứa lân Nguyễn Thị Phương Chi và Phạm Thanh Hà (1999b) nghiên cứu ảnh hưởng của các nguồn nitơ

lên khả năng phân giải photphat khó tan của hai chủng nấm sợi Aspergillus awamori MN1 và Penicillum cyaneofulvum ĐT1 Tác giả nghiên cứu 7 nguồn cung cấp nitơ khác nhau lên khả năng phân giải photphat của Aspergillus awamori MN1 và Penicillum cyaneofulvum ĐT1 Kết quả cho thấy KNO3, NaNO3, (NH4)2SO4 là những nguồn nitơ tốt nhất cho môi trường nuôi chủng MN1 tạo khả năng phân giải photphat cao

Nghiên cứu gần đây nhất đối với vi sinh vật phân giải lân trên đất bazan nâu đỏ là sử dụng chế phẩm vi sinh phân giải lân (50g) cho 1 ha cà phê có tác dụng tương đương với 34.3kg P2O5/ha Nghiên cứu cũng cho thấy, việc bón thêm vi sinh vật phân giải lân làm tăng số lượng vi sinh vật phân giải lân trong đất, dẫn đến tăng cường độ phân giải lân khó tan trong đất 23 – 35% (Võ Thị Lài, 2006)

Thông qua quá trình kiểm định, phân tích chế phẩm vi sinh SoilRenu của Tổng cục hải quan Việt Nam và sự thử nghiệm đồng thời áp dụng thực tế trên cây trồng của cục trồng trọt và một số nông dân ở các tỉnh Long An, Bến Tre, Tiền Giang, Bình Thuận, Cần Thơ, Hậu Giang… cho ra kết quả rất tốt, SoilRenu tạo ra một giải pháp mới, một bước tiến mới đáp ứng hầu hết các nhu cầu phát triển nông thôn quốc gia trong quá trình hội nhập (Công ty TNHH ĐT PT Song Nam, 2014)

2.4.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng phân vi sinh n goài nước

Trong những năm gần đây, người ta phát hiện nhiều nhóm vi khuẩn sống ở trong vùng rễ, trong rễ cây, thân cây và lá các cây không thuộc họ đậu như lúa, bắp, mía, sorghum, và một số loại cỏ Các vi khuẩn này giúp cây tăng trưởng tốt hơn và làm gia tăng năng suất (Bashan và ctv., 2004) Do vậy hiện nay có rất nhiều nghiên cứu cũng như ứng dụng những vi khuẩn cố định đạm sống tự do trong vùng rễ hay nội

sinh như: Azospirillum, Azoarcus, Pseudomonas stutzeri, Burkholderia, Gluconacetobacter diazotrophicus… trên khắp thế giới (Baldani và Dobereiner,1980); cũng như từ lâu thế giới chỉ nghĩ đến vi khuẩn nốt rễ (vi khuẩn nốt sần) (Brady/Rhizobium) quan hệ mật thiết (chuyên biệt) với cây họ đậu mà thôi

nhưng những nghiên cứu vào năm 1997 những nhà khoa học đã khám phá ra các loài

vi khuẩn nốt rễ xâm nhiễm vào rễ lúa trồng ở châu thổ sông Nile tạo thành nốt giả trên rễ lúa và cố định đạm cung cấp cho cây lúa (Yanni và ctv., 1997) Vi khuẩn nốt

rễ sống trong rễ lúa giúp cây hấp thụ nhiều nitơ, lân và kali và sắt tăng từ 10-64% (Biswas và ctv., 2000) với lượng IAA tích lũy nhiều trong rễ

Theo kết quả nghiên cứu từ các nước Mỹ, Canada, Nga, Ấn độ, Thái lan Trung Quốc, Nhật,… cho thấy sử dụng chế phẩm VSV có thể cung cấp cho đất và cây trồng

từ 30 – 60 kg/ha/năm hoặc thay thế 1/2 – 1/3 lượng phân vô cơ bằng quặng phốtphat Dịch nuôi cấy các VSV sinh tổng hợp chất điều hòa sinh trưởng thực vật như:

Azotobacter, Azospirilum, Rhizobium,… có thể cung cấp từ 10 – 20 µgIAA/ml hoặc

20µg GA3/ml do đó làm tang khả năng nẩy mầm ra rễ cuả hạt giống, tang khả năng phân chia mô tế bào, kích thích hoặc kìm hãm sự nở hoa, tang khả năng sinh trưởng

và năng suất củ quả và tang tính chống chịu hạn (Phạm Văn Toản và Lương Hữu Thành, 2007)

Theo Cao Ngọc Điệp (2013) trích dẫn của Yanni và ctv (1997) từ khi phát hiện vi

khuẩn Rhizobium leguminosarum bv trifolii sống bên trong cây lúa trồng ở vùng

đồng bằng sông Nil, Ai Cập; điều này đã thôi thúc Reddy và ctv (1997) tiến hành thí

nghiệm chủng hai dòng vi khuẩn nốt rễ đậu nành là Bradyrhizobium japonicum 110

và Bradyrhizobium elkani 94 lên cây lúa, kết quả là họ nhận thấy hai dòng vi khuẩn

này tiếp cận rễ non của cây lúa, xâm nhiễm vào bên trong cây lúa và tạo thành các nốt rễ giả (pseudo-nodules)

Bên cạnh đó, những nghiên cứu của Chaintreuil và ctv (2000) cho biết những vi

khuẩn nốt rễ sống trong rễ lúa hoang (Oryza breviligulata) ở vùng châu Phi và chúng

có nguồn gốc từ những cây đậu mọc chen lẫn với cây lúa hoang như cây điên điển

(Sesbania sp.) và cây điền ma (Aeschynomene sp.) Như vậy, vi khuẩn nốt rễ không

những xâm nhiễm vào cây họ đậu mà còn xâm nhiễm vào cây hòa bản như cây lúa,

cố định đạm sinh học cho cây lúa mặc dù số lượng không đáng kể Ngoài ra, có rất nhiều nghiên cứu nhằm làm sáng tỏ vai trò của vi khuẩn nốt rễ trên rễ lúa như thí nghiệm của Biswas và ctv (2000) cho thấy hiệu quả của dòng vi khuẩn nốt rễ lên nhanh cũng như vi khuẩn nốt rễ lên chậm đến việc gia tăng năng suất lúa Như vậy,

vi khuẩn nốt rễ của cây đậu sẽ ở lại trong đất sau khi thu hoạch vụ đậu và những dòng vi khuẩn này có khả năng sống sót được bằng cách nội sinh trong cây lúa Kết quả thí nghiệm của Biswas và ctv (2000) thì chứng minh các dòng vi khuẩn nốt

rễ, không phân biệt là lên nhanh hay lên chậm, đều có thể nội sinh ở cây không phải thuộc họ đậu như cây lúa Trước đây, người ta nghĩ rằng sau khi trồng đậu và thu hoạch đậu thì vi khuẩn nốt rễ của cây đậu sẽ ở lại trong đất và chết đi Nhưng qua thí nghiệm này thì sau khi thu hoạch đậu, vi khuẩn nốt rễ trong giai đoạn không có cây chủ, chúng sẽ sống nội sinh ở cây lúa để tránh được điều kiện bất lợi như ngập nước, thiếu oxi,… Đến khi cây đậu xuất hiện, chúng sẽ trở lại xâm nhập vào rễ non và hình thành nốt rễ ở cây đậu Khi vi khuẩn nốt rễ nội sinh ở cây lúa cao sản cho thấy tính tích cực như gia tăng năng suất lúa, rơm lúa và đặc biệt là gia tăng hàm lượng nitơ trong lá lúa từ sự ứng dụng kỹ thuật 15N đồng vị thông qua sự tích lũy nitơ từ sự cố định nitơ sinh học Vi khuẩn nốt rễ còn giúp cây lúa hấp thu nhiều lân, kali và sắt so với cây không bổ sung vi khuẩn nốt rễ Đồng thời với những thí nghiệm chứng minh các dòng vi khuẩn nốt rễ này tổng hợp và phóng thích các chất sinh trưởng giúp cho cây mạ cứng cáp đến khi cây lúa trưởng thành với những hợp chất IAA và cố định đạm sinh học; chủng vi khuẩn nốt rễ cho cây lúa làm gia tăng 12% lượng quang hợp, lượng sinh khối, lượng nitơ trong lá và cuối cùng là năng suất hột tăng 16% so với đối chứng

Theo Hoàng Anh (2013) trích dẫn của Sharif và ctv (2003) thì các nghiên cứu từ

1983 – 2010 thì trong các loài Rhizobia có loài Rhizobium japonicum với khoảng 30

chủng vi khuẩn khác nhau (điển hình là các chủng USDA110, USDA191,…) là loài

vi khuẩn có thể ức chế được các nấm bệnh gây ra các bệnh trên rễ ở cây đậu nành

Và trong một nghiên cứu mới đây từ Iraq thì Rhizobium japonicum có khả năng tăng

khả năng nảy mầm của hạt đậu nành là là 65%, và kiểm soát được bệnh trên lá là 30% và rễ là 33,3 ở điều kiện đồng ruộng Còn khi trồng ở trong chậu thì tỷ lệ này tương ứng là 83,3; 19,96 và 27,73% Và việc bổ sung loài vi khuẩn này vào đất đã nhiễm bệnh thì cũng làm tăng khả năng nảy mầm và giảm bệnh gây hại Cơ chế của

rhizobia chống lại F solani và M phaseolina là do sự ăn sâu của rễ cây bằng cách sử

dụng dịch rể cho sự tăng trưởng và tổng hợp các chất chuyển hóa bảo vệ rễ chống lại mầm bệnh thông qua các kháng sinh, làm giảm nguồn gây bệnh và ức chế nảy mầm

bào tử cũng như kích thích các cơ chế đề kháng của thực vật Các rhizobia trong

vùng rễ của cây có thể ngăn chặn sự lây lan của nấm gây bệnh bằng cách bao phủ các sợi nấm và sản xuất thuốc kháng sinh và tiêu hủy nấm gây bệnh

Theo Cao Ngọc Điệp (2013) trích dẫn của El-Batanony và ctv (2007) vi khuẩn

rhizobia kích thích sự phát triển thực vật (Plant Growth Promoting Rhizobacteria

(PGPR)) được phân lập từ đất ở vùng rễ đã được chứng minh ức chế các tác nhân gây bệnh thông qua cạnh tranh chất dinh dưỡng, cạnh tranh đối với sắt thông qua thể mang sắt (siderophores), tạo ra kháng sinh hoặc tiết enzyme lytic tạo hệ thống đề kháng Trong số PGPR này, rhizobia được xem như là tác nhân sinh học có hiệu quả

cho sự ức chế các tác nhân gây bệnh truyền qua đất Nhiều loài rhizobia đã được tìm

thấy để thúc đẩy sự phát triển của thực vật và ức chế sự phát triển của các tác nhân

gây bệnh truyền qua đất khác nhau, bao gồm cả Macrophomina phaseolina, Rhizoctonia solani, Fusarium sp trong cây họ đậu và không phải họ đậu theo Cao

Ngọc Điệp (2013) trích dẫn của Trinick (1973) đã khám phá bởi khi cây Parasponia

là loài cây không phải họ đậu nhưng hình thành nốt rễ bởi vi khuẩn nốt rễ mà con đường vi khuẩn nốt rễ nhiễm vào rễ thông qua gian bào (khoảng giữa của hai tế bào) hay đầu rễ non; sau đó nhiều loài thực vật khác, trong đó có cây họ đậu thủy sinh sống ở nơi có cây lúa phát triển, cũng được phát hiện vi khuẩn nốt rễ từ cây đậu thủy sinh này nội sinh ở cây lúa Cùng thời gian này, nhiều nhà khoa học cũng phát hiện mối quan hệ giữa vi khuẩn nốt rễ và cây lúa, chúng xâm nhiễm vào rễ lúa hình thành nốt giả (cấu trúc như nốt rễ)

Lân là một trong những chất dinh dưỡng đa lượng thiết yếu nhất cần cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng Nhìn chung, lân sẵn có trong đất cần cho sự sinh trưởng thực vật thấp, hàm lượng lân trung bình trong đất khoảng 0,05% (w/w) nhưng chỉ có 0,1% hàm lượng lân tổng số là có giá trị cho cây (Illmer và Schinner, 1992) Trong đất vô cơ khó tan có thể được vi sinh vật chuyển hóa thành dạng dễ tan, một

số loài nấm và vi khuẩn có khả năng hòa tan lân gồm có Penicililum, Sclerotium, Aspergillus, Pseudomonas, Mycobacterium, Micrococcus, Flavobacterium, Thiobacterium Nhiều chủng vi khuẩn thuộc gram âm, hình que ngắn Khi sử dụng

các loài vi sinh vật này sản xuất phân lân sinh học bón cho cây trồng giúp tang năng suất một cách có ý nghĩa (Kundu và Gaur, 1984) và có thể hòa tan thêm những khoáng vi lượng cấn thiết cho cây trồng như sắt, kẽm… (Kucey và ctv., 1989) Elizabeth Perez và ctv (2007) đã nghiên cứu phân lập được 130 chủng vi khuẩn có khả năng phân giải phosphat khó tan ở Venezuela Tuy nhiên, không có chủng nào

có hoạt tính phân giải phosphate Fe và Al Tác giả cũng chọn được 10 chủng có tiềm

năng để nghiên cứu tiếp thuộc các chi Raltonia, Pantoea, Serratia

Reynaldo Fraga và ctv (1999) cho thấy: các chủng vi khuẩn đặc biệt thuộc loài

Pseudomonas và Bacillus, các chủng nấm thuộc loài Penicillium, Aspergillus có khả

năng chuyển hóa photphat không tan thành dạng dễ hòa tan ở trong đất nhờ tiết ra các acid hữu cơ như formic, acetic, lactic, propionic, fumaric, glucolic và acid succinic Những acid này làm giảm pH và hòa tan các dạng photphate khó tan

Kết quả nghiên cứu mới nhất ở Canada cho thấy bón vi sinh vật phân giải lân có thể thay thế 50 –75% lượng lân cần bón bằng quặng nghèo P2O5 mà năng suất, chất lượng không hề thay đổi Sử dụng chủng Pseudomonas striata khi bón quặng phosphate và superphosphate cũng làm tăng đáng kể năng suất khoai tây (Gil-Sotres

và ctv., 2005)

Theo Trần Văn Mão (2004) trên thế giới đã nghiên cứu hiệu quả của nấm VA –

Mycorrhiza chủ yếu là nấm Glomus sp về khả năng hấp thu dinh dưỡng lân Hàm lượng lân trong tế bào rễ cây bắp có sự cộng sinh của nấm VA – Mycorrhiza tăng 35% đối với các loài nấm Glomus mosseae và 98% đối với loài nấm Glomus fasciculatum Hàm lượng lân được tích luỹ trong rễ bắp ở dạng hỗn hợp phân tử lân

hữu cơ và acid hoà tan và phân tử cao phân tử của acid không hoà tan (RNAs) Hàng ngày lân được di chuyển đến các bộ phận của cây bắp theo phương pháp động lực học và phụ thuộc vào từng giai đoạn sinh trưởng của cây bắp Ở giai đoạn 60 ngày lân được mang đến mạnh nhất ở dạng Orthophosphorus, từ 70 ngày đến khi cây bắt già dạng lân chủ yếu Orthophosphorus Dinh dưỡng lân đối với cây bắp được xem là nhân tố cần thiết của quá trình cộng sinh (Biosynthetic) Sự cộng sinh của nấm VAM cải thiện khả năng hấp thụ lân ở cây trồng, sự vận chuyển và sự chuyển tiếp đến phần lớn các cây trồng

Theo Công ty TNHH ĐT PT Song Nam (2014) thì phân bón vi sinh Soil Renu phát triển nhiều quốc gia như: Mỹ, Nhật, Đức…người ta chú ý đến sản phẩm phân vi sinh hỗn hợp với tất cả các loại đất, tất cả vùng miền, môi trường và hệ sinh thái

2.5 NẤM MYCORRHIZA

2.5.1 Giới thiệu về nấm cộng sinh Mycorrhiza

Theo Trần Văn Mão (2004) thì hầu hết các loài thực vật khai thác tiềm năng đất trống nhờ sự giúp ích của các vi sinh vật có lợi trong đất trong đó có một số loài nấm

được gọi là Mycorrhiza (nấm vùng rễ) Các nhánh sợi nấm như những sợi mảnh len

lỏi giữa các hạt đất, phát triển bên trong phân huỷ các chất hữu cơ, thậm chí chúng còn xâm nhập vào vỏ của các côn trùng chết ở đó chúng tìm thấy photpho và các dưỡng chất quan trọng khác Những dưỡng chất này sau đó được cung cấp cho rễ cây trồng

Từ Mycorrhiza là một thuật ngữ được Frank sử dụng lần đầu tiên vào năm 1885 khi

phát hiện mối liên hệ giữa sợi nấm và rễ cây trên cây thông và một số cây lá rộng

Xuất phát từ tên gọi rễ cây ở Hy Lạp Đó là sự kết hợp giữa nấm (myco) và rễ (rhiza) Dựa vào một vài kiểu kết hợp khác nhau giữa nấm và cây chủ mà chúng

được chia làm một số nhóm Ectomycorrhiza Ectomycorrhiza là loại Mycorrhiza ngoại cộng sinh, cộng sinh với rễ cây theo kiểu: Nấm bao quanh rễ dinh dưỡng chưa hoá gỗ, không xuyên qua mô tế bào mà chỉ kéo dài giữa các vách tế bào Đặc trưng

cơ bản của chúng là: Sợi nấm phát triển trên bề mặt rễ dinh dưỡng hình thành một màng nấm (Mantle) do các sợi đan chéo nhau Giữa các tế bào tầng vỏ rễ hình thành một mạng lưới do thể sợi nấm sinh trưởng mà thành và được gọi là lưới Hartig Do

tác dụng của Mycorrhiza, bộ rễ ngắn, to, giòn và có màu sắc khác nhau, tán rễ và

biểu bì không có lông hút, bề mặt màng có nhiều sợi nấm kéo dài ra

2.5.2 Cơ chế cộng sinh và mối liên hệ giữa nấm với cây chủ

Sự cộng sinh Mycorrhiza bất đầu bằng sự nảy mầm từ một yếu tố lan truyền giống

được lưu trữ trong đất, yếu tố đó là bào tử của VAM hoặc là những mảnh rễ có

Mycorrhiza cộng sinh Sợi nấm cảm ứng được sự hiện diện của rễ bằng sự phát triển

hướng vào rễ, thiết lập sự tiếp xúc và phát triển dọc theo bề mặt rễ Tiếp đến, một

hoặc nhiều sợi nấm sinh ra khối u gọi là giác bám, bám giữa 2 tế bào biểu bì Quá trình xâm nhập xảy ra khi sợi nấm từ giác bám đâm thủng biểu bì hoặc vỏ tế bào rễ

để xâm nhập vào rễ Giai đoạn này đánh dấu quá trình sinh trưởng tự dưỡng của nấm Sợi nấm xâm nhập xuyên vào bên trong khoảng không gian bào và sau đó xâm nhập vào mô rễ và bao phủ ở giữa và xuyên qua các tế bào lớp vỏ rễ Đầu tiên sợi nấm vươn tới bên trong lớp vỏ, chúng phát triển bên trong tế bào và hình thành các cấu trúc như cây bụi nó được gọi là “Arbuscule" Cấu trúc này là do các cành nhánh của sợi nấm được bao gọn bên trong huyết tương của tế bào nguyên vẹn của cây chủ

và là đại diện cho bề mặt tiếp xúc rộng lớn với tế bào giữa hai yếu tố cộng sinh Cấu trúc bụi này làm dễ dàng trao đổi sản phẩm giữa cây chủ và nấm Bụi có thể di chuyển vị trí của các chất dinh dưỡng, chủ yếu là P từ sợi nấm đến cây trồng và carbon từ cây trồng đến nấm (Smith và Gianinazzi – Pearson, 1990) cũng như sự xâm nhập bên trong sợi nấm đâm nhánh ra ngoài và phát triển dài dọc theo bề mặt rễ

và hình thành nên nhiều điểm xâm nhập vào rễ hơn Chúng cũng phát triển đi vào đất, sợi nấm kết các hạt đất lại Smith và Gianinazzi – Pearson (1990) đã chỉ ra rằng chiều dài sợi nấm phát triển trong đất ước lượng trung bình là khoảng 1m sợi nấm trên 1cm rễ Mạng lưới sợi nấm này có thể mở rộng hàng centimet bên ngoài từ bề mặt rễ cây, đi qua khu vực cạn kiệt dinh dưỡng cho rễ hấp thu những khoáng kém linh động từ trong đất cung cấp cho cây trồng Ngược lại, cây trồng cung cấp cho nấm đường, acid amin và vitamin cần thiết cho sự sống của chúng (Harley và Smith, 1983)

2.5.3 Lợi ích của nấm cộng sinh

Cây trồng có có cộng sinh thì được nuôi dưỡng tốt hơn và dễ thích nghi hơn với môi trường Nó gia tăng sự bảo vệ chống lại những thay đổi của môi trường, lạnh giá và tính mặn (Sylvia và William, 1992) Hơn nữa, sự cộng sinh làm giảm hậu quả của các tác nhân bệnh hại ở rễ và giảm tối thiểu ảnh hưởng bất lợi của các tác nhân gây

hại chính Trong nông nghiệp, cây trồng cộng sinh với Mycorrhiza thì sử dụng tốt

hơn các khoáng chất trong đất, điều này có thể xem xét để giảm sự gia tăng phân bón

và thuốc bảo vệ thực vật trên cây trồng Trong cùng một thời gian có thể đạt được sản lượng cây trồng tương đương hay thậm chí cao hơn (Jakobsen và ctv., 1992)

Theo Shannon Peters và ctv (2003) nấm cộng sinh Mycorrhiza còn có những lợi ích

sau: Sợi nấm gia tăng số lượng trong đất làm rễ cây có thể hấp thu dinh dưỡng tốt hơn, vì vậy mà làm gia tăng khả năng hấp thu dinh dướng bị cố định Đặc biệt phospho là một nguyên tố nó là một nguyên tố rất quan trọng đối với cây trồng có nhiều trong đất nhưng ở dạng khó hấp thu Cùng với sự gia tăng hấp thu dinh dƣỡng, sợi nấm cũng cho phép gia tăng hấp thu nước Hơn nữa, mạng lưới sợi nấm rộng rãi cũng ngăn chặn sự tấn công của bệnh hại đến rễ Gia tăng sự chống chịu hạn và dịch hại là liên hệ trực tiếp đến sự gia tăng dinh dưỡng của những cây có cộng sinh với

Mycorrhiza Mycorrhiza làm giảm bớt tác hại do kim loại nặng gây ra Nấm VAM

tập hợp kim loại trong vùng rễ lại và làm thay đổi khả năng hấp thụ kim loại của cây trồng Sợi nấm VAM được chứng minh rằng nó thải ra chất một chất đường dính như keo, gọi là “Glomaline”, nó giúp các hạt đất lại với nhau giúp cấu trúc đất được cải

thiện Sự hiện diện của Mycorrhiza cũng làm gia tăng tính đa dạng và mật số vi sinh

vật đất, nó tạo nên một hệ sinh thái đất khoẻ mạnh Hệ sinh thái đất khoẻ mạnh là tất

cả những điều kiện để cây trồng được gia tăng chu trình dưỡng chất, gia tăng mối liên hệ giữa không khí và nước, và quan trọng là kháng lại sự xâm nhập và sự thành lập của các vi sinh vật gây hại Nâng cao hệ miễn dịch của cây trồng: Tất cả những lợi ích này có mối quan hệ tương hổ và điều kiện giúp cho cây trồng khoẻ mạnh

2.6 VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM

2.6.1 Phân loại vi khuẩn cố định đạm

Theo Nguyễn Lân Dũng và ctv (2001) thì vi sinh vật cố định đạm có một vai trò quan trọng trong chu trình tuần hoàn N2 và cung cấp một lượng đạm đáng kể cho cây trồng Theo tính toán của các nhà khoa học, các nhóm vi sinh vật cố định đạm BNF (Biological nitrogen fixation) có thể cung cấp tới 240 x 106 tấn N/năm trên cả hành tinh, gấp 6 lần lượng N mà tất cả cả thế giới sản xuất bằng con đường hóa học

Vi sinh vật cố định N là các nhóm vi sinh vật có khả năng chuyển hóa khí N2 dồi dao trong không khí (79%) thành dạng NH4 cung cấp cho cây Vi khuẩn cố định N gồm

co hai nhóm lớn:

- Vi khuẩn cố định N tự do gồm:

+ Vi khuẩn cố định N tự do hiếu khi: Azotobacter va Beijerinskia sp

+ Vi khuẩn cố định N kỵ khí: Vi khuẩn thuộc nhóm Clostridium

- Vi khuẩn cố định N cộng sinh như cộng sinh với rễ cay họ đậu Rhizobium, cộng sinh với rễ lúa Azoarcus,

2.6.2 Vi khuẩn cố định đạm Rhizobium

Năm 1868, nhà khoa học Hà Lan M.W.Beijrinck đã phân lập được loai vi khuẩn sống cộng sinh trong nốt sần ở rễ một cây thuộc bộ đậu, ông đã đặt tên là

Basilusradicicola Năm 1889, vi khuẩn này được xếp vào chi Rhizobium Trên môi

trường đặc, chúng có khuẩn lạc trơn bóng, nhầy, khi còn non có khả năng di động nhờ tiêm mao, khi tế bào già trở nên bất động (Nguyễn Lân Dũng và ctv., 2001)

Vi khuẩn Rhizobium tồn tại trong đất, có thể xâm nhập vào các lông hút của rễ cây

bộ đậu và kích tác tạo thành nốt sần nên còn gọi là vi khuẩn nốt sần Rhizobium thuộc nhóm vi khuẩn Gram âm (Gr-) sống hiếu khí, có dạng hình que, có khả năng di động và không sinh bào tử Vi khuẩn phát triển tối ưu ở nhiệt độ 28 - 30o

C và pH

trung tính (6,5 -7,0) Nhu cầu dinh dưỡng của Rhizobium không có gì đặc biệt

Chúng có thể sử dụng đường, rượu và một vài loại axit làm nguồn năng lượng Một

số nòi Rhizobium cần phải lấy vitamin và chất kích thích sinh trưởng từ môi trường,

một số khác có thể tự tổng hợp được Căn cứ vào tính chuyên biệt của cây chủ, vi khuẩn nốt sần được phân thành 7 loài với các loại cây bộ đậu tương ứng Theo cách phân loại này, các nòi vi khuẩn có khả năng tạo nốt sần với các cây bộ đậu thuộc một trong các nhóm này được xem như thuộc một loài mà không kể đến hoạt động cố định đạm có xảy ra hay không Nói cách khác, cách phân loại này chỉ căn cứ vào khả năng tạo nốt sần mà không căn cứ trên lợi ích của cây chủ Nhiều cây bộ đậu có tính

chuyên biệt, có thể tạo nốt sần với nhiều nòi vi khuẩn Rhizobium khác nhau, nhưng

sự tăng trưởng của chúng chỉ gia tăng khi các nốt sần được nòi vi khuẩn Rhizobium

đặc biệt tạo ra Như vậy việc chọn đúng cây chủ và nòi vi khuẩn tương hợp có vai trò

vô cùng quan trọng đối hiệu quả của hệ thống cố định nitơ cộng sinh Hệ thống phân loại mới các loài vi khuẩn nốt sần được đề cập trong cuốn "Phân loại vi khuẩn theo Bergey", theo đó dựa vào khả năng sinh trưởng phát triển trên môi trường thạch, vi

khuẩn nốt sần được chia làm 2 nhóm: nhóm mọc nhanh và nhóm mọc chậm Thuộc nhóm mọc nhanh gồm các nòi vi khuẩn nốt sần tạo khuẩn lạc trên môi trường thạch sau 3 -5 ngày nuôi cấy Các nòi vi khuẩn mọc chậm cần thời gian tạo khuẩn lạc trên môi trường nuôi cấy lớn hơn 5 ngày (Nguyễn Minh Hưng, 2010)

2.7 GIỚI THIỆU PHÂN VI SINH SOILRENU

2.7.1 Thành phần cơ bản của soilrenu

Thành phần vi sinh vật: Mycorrhizea, Rhizobia, Bacterial cellulose, Vitamin và các

enzym đặc hiệu

Thành phần vi lượng: Fe 1%, Mn 23 ppm, Mo 1,4 ppm, Co 2,4 ppm, Zn 25 ppm Thành phần mùn: Axit Humic, Axit Fulvic

Thành phần phụ: Nickel 32,7 mg/kg, Chloride 0,08%, Chormium 3,5 g/kg, pH 5,8, Sodium 1,631 mg/kg…

2.7.2 Công dụng

SoilRenu là một sản phẩm sinh hóa được sử dụng có chọn lọc ngấm vào đất cùng với

vi sinh vật Một trong những phương pháp có hiệu quả là sử dụng những loại enzyme được thiết kế nhằm làm đánh thức những vi sinh vật và làm cho chúng thật sự đói (Những enzyme này được chọn lọc và chi đánh thức những vi khuẩn mong muốn cho nhu cầu dinh dưỡng của những cây trồng cụ thể) Một khi được đánh thức, những vi sinh vật có ích bắt đầu tiêu thụ thức ăn và ngay lập tức bắt đầu phân chia và nhân theo tỉ lệ không thể tin nổi Ví dụ như một vi sinh vật có thể phân chia ra và nhân lên đến một tỉ vi sinh vật trong chu kì 24 giờ tiếp theo Và điều này có thể tiếp tục trong vòng hai tuần cho đến khi mật độ vi khuẩn tự nhiên nâng lên tới mức lý tưởng, cân bằng số lượng trong môi trường (Công ty TNHH ĐT PT Song Nam, 2014)

SoilRenu có chứa một lượng lớn chất chủng vi khuẩn, enzyme, vitamin và khoáng chất Chất chủng SoilRenu là chất pha chế khô của một hoặc nhiều loài vi sinh vật,

được chia làm hai nhóm chính: Rhizobium, và những vi khuẩn có liên quan đến Rhizobium, là một một vi khuẩn cố định đạm và Mycorrhizea: nhiều nhóm nấm sống

trên hoặc trong rễ cây và tác động nhằm kéo dài các nhánh rễ cây vào sâu trong đất

Mycorrhizea làm tăng mức hấp thụ nước và chất dinh dưỡng của cây, đặt biệt là

trong những vùng đất thiếu màu mỡ (Công ty TNHH ĐT PT Song Nam, 2014) Enzyme trong đất: SoilRenu sử dụng những enzyme phù hợp với điều kiện của các loại đất Những enzyme phụ phát sinh từ những loại tảo bẹ tăng mức độ tăng trưởng của rễ Sự tăng trưởng của rễ là giảm nhu cầu nước lên đến 25% hoặc hơn (Công ty TNHH ĐT PT Song Nam, 2014)

Chất mùn (Humic): Một bề mặt sạch, hữu cơ, không gần biển, chất mùn tạo nên từ cây phân hủy tích tụ qua hàng ngàn năm, được khai thác từ dưới bề mặt, chất khoáng không có chất oxy hóa Việc sử dụng chất mùn SoilRenu là loại A (Loại 1 được dùng trong các phần của thế giới) Loại chất mùn của chúng tôi cũng được tinh chế cho con người tiêu thụ Chất mùn chỉ được tìm thấy ở Mỹ Chất mùn chứa 100% chất khoáng và chất khoáng vi lượng và được sử dụng trong hai mục đích: giống như nguồn thức ăn có sẵn cho vi khuẩn và cung cấp chất có mùn và acid Fulvic nhằm hỗ trợ trong quá trình phân hủy và sau đó tái tạo lại đất thông qua sự thay đổi hóa học tự nhiên Quy trình này thực hiện cộng sinh với các vi khuẩn Chất mùn luôn giữ dạng ban đầu như khi được khai thác (Công ty TNHH ĐT PT Song Nam, 2014)

2.8 Giống IR50404

2.8.1 Nguồn gốc

Giống lúa IR 50404 có nguồn gốc từ Viện nghiên cứu lúa quốc tế (IRRI) được nhập vào Việt Nam đầu năm 1990 Giống IR 50404 do Bộ môn Cây lương thực – Viện khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam chọn lọc và phát triển Giống IR 50404 được công nhận chính thức vào năm 1992 (Nguyễn Văn Hòa và ctv., 2006)

2.8.2 Đặc điểm nông học

Giống IR 50404 có thời gian sinh trưởng ngắn, khoảng 90 ngày trong điều kiện sạ thẳng; chiều cao cây thấp (85 – 90 cm), đẻ nhánh khá, số hạt/bông trung bình (65 – 70), tỉ lệ hạt chắc cao Giống lúa IR 50404 chịu phèn mặn khá, dễ tính, thích ứng rộng có thể gieo trồng và đạt năng suất cao trong cả hai vụ Đông Xuân và Hè Thu Ở thời điểm công nhận giống IR 50404 kháng cao rầy nâu và nhiễm nhẹ bệnh đạo ôn

và khô vằn Hiện nay IR 50404 vẫn được gieo trồng trên diện tích rất rộng ở hầu hết các tỉnh ĐBSCL; giống nhiễm rầy cục bộ ở một số địa phương Nhược điểm cơ bản của IR 50404 là chất lượng gạo thấp (hạt hơi ngắn và tỉ lệ bạc bụng khá cao) (Nguyễn Văn Hòa và ctv., 2006)

2.9 Câu hỏi nghiên cứu

Hiệu quả của chế phẩm vi sinh SoilRenu lên sinh trưởng và năng suất giống lúa IR

50404 như thế nào ?

So sánh hiệu quả kinh tế khi sử dụng chế phẩm vi sinh SoilRenu lên từng nghiệm thức như thế nào ?

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 TIẾN TRÌNH NGHIÊN CỨU

Thí nghiệm được tiến hành từ tháng 12 năm 2014 đến tháng 4 năm 2015

Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm tại ruộng lúa

Bố trí thí nghiệm ở ruộng

Thu thập và xử lý số liệu

Viết báo cáo

3.2 MẪU NGHIÊN CỨU

Giống lúa xác nhận trắc nghiệm IR 50404

Lúa được trồng tại Phường Mỹ Thới, Thành phố Long Xuyên, An Giang

3.3 CÔNG CỤ NGHIÊN CỨU

Công cụ nghiên cứu tại Phường Mỹ Thới, Thành phố Long Xuyên, An Giang:

- Phân vi sinh SoilRenu

REP I

Đườn

g nướ

c tướ

i

REP II

Đườn

g nướ

c tướ

NT1: Chế phẩm Soilrenu + Bón phân theo khuyến cáo (100N-60P-40K)

NT2: Bón phân theo khuyến cáo (100N-60P-40K)

NT3: Chế phẩm Soilrenu + Bón phân theo Nông dân

NT4: Bón phân theo Nông dân

NT5: Đối chứng (không bón phân)

Hình 4: Sơ đồ mặt cắt đê và mương

O2 O1

P1

P2

Trước các lần bón phân theo từng đợt chính từ 5 – 10 ngày kể từ giai đoạn