Đánh Giá Thực Trạng Hệ Vi Sinh Vật Phân Giải Lân Trong Đất Phù Sa Trung Tính Ít Chua Trồng Lúa Tại Huyện Gia Lâm, Hà Nội

Quá trình chuyển hóa hợp chất lân khó tan trong đất có phần đóng góp quan trọng của các chủng vi sinh vật.. Một số nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra một số vi sinh vật có khả năngthể hi

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG

Người thực hiện : NGUYỄN THỊ THU HỒNG

Giáo viên hướng dẫn : ThS NGUYỄN TÚ ĐIỆP

TS ĐINH HỒNG DUYÊN

Hà Nội – 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các sốliệu, kết quả nêu trong bài khóa luận là trung thực và chưa được ai công bốtrong bất kỳ một công trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện khóa luận đều

đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong khóa luận đều được chỉ rõnguồn gốc

Hà Nội, ngày 16 tháng 2 năm 2016

Sinh viên

Nguyễn Thị Thu Hồng

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, ngoài sự nỗ lực của bản thântôi đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ nhiệt tình của các tập thể, cánhân trong và ngoài Học viện Nông nghiệp Việt Nam, các thầy cô giáo, giađình cùng bạn bè

Trước hết cho phép tôi được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và kính trọngtới ThS Nguyễn Tú Điệp, TS Đinh Hồng Duyên, Học viện Nông nghiệp ViệtNam đã quan tâm dìu dắt, tận tình hướng dẫn phương pháp nghiên cứu vàđóng góp nhiều ý kiến quý báu, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình nghiên cứu vàhoàn thành khóa luận

Tôi xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa, các giảng viên bộ môn

Vi sinh vật, bộ môn Hóa học, bộ môn Khoa học đất đã nhiệt tình chỉ bảo vàtạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận

Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến gia đình,bạn bè và người thân của tôi đã luôn động viện, ủng hộ và giúp đỡ tôi thựchiện và hoàn thành khóa luận này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 16 tháng 2 năm 2016

Sinh viên

Nguyễn Thị Thu Hồng

MỤC LỤC

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

Mục lục iv

Danh mục bảng vii

Danh mục hình viii

Danh mục viết tắt ix

PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 3

PHẦN 2 TỒNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

2.1 Tổng quan về lân 4

2.1.1 Lân hữu cơ trong đất 5

2.1.2 Lân vô cơ trong đất 8

2.1.3 Vấn đề hấp phụ và giữ chặt lân của đất 8

2.1.4 Sự chuyển hóa lân trong đất 11

2.2 Tổng quan về vi sinh vật phân giải lân 12

2.2.1 Vi sinh vật phân giải lân hữu cơ 12

2.2.2 Vi sinh vật phân giải lân vô cơ 14

2.2.3 Các điều kiện ảnh hưởng tới khả năng phân giải lân của vi sinh vật 16

2.3 Tổng quan về đất phù sa và đất phù sa trung tính vùng đồng bằng sông Hồng 16

2.3.1 Đất phù sa hệ thống sông Hồng 16

2.3.2 Đất phù sa trung tính ít chua (Eutric Fluvisol) 18

2.4 Tình hình sản xuất lúa và nhu cầu dinh dưỡng lân của cây lúa 20

2.4.1 Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam 20

2.4.2 Nhu cầu dinh dưỡng lân của cây lúa 20

2.5 Tình hình nghiên cứu vi sinh vật phân giải lân trong đất 21

2.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 21

2.5.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam 22

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .25

3.1 Đối tượng nghiên cứu 25

3.2 Phạm vi nghiên cứu 25

3.2.1 Phạm vi không gian 25

3.2.2 Phạm vi thời gian 25

3.3 Nội dung nghiên cứu 25

3.3.1 Đặc điểm phân bố và sử dụng của đất phù sa trung tính ít chua trên địa bàn huyện 25

3.3.2 Một số tính chất nông hóa học đất nghiên cứu 25

3.3.3 Thực trạng hệ vi sinh vật phân giải lân 25

3.3.4 Đề xuất giải pháp phát triển hệ vi sinh vật phân giải lân và nâng cao hiệu quả dinh dưỡng lân 25

3.4 Vật liệu nghiên cứu 26

3.4.1 Thiết bị và hóa chất 26

3.4.2 Môi trường nuôi cấy vi sinh vật 26

3.5 Phương pháp nghiên cứu 26

3.5.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 26

3.5.2 Phương pháp lấy mẫu đất 27

3.5.3 Phương pháp phân tích chỉ tiêu nông hóa học đất 28

3.5.4 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu vi sinh vật 28

3.5.5 Phương pháp xử lý số liệu 30

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 31

4.1 Đặc điểm phân bố và sử dụng của đất phù sa trung tính ít chua trên địa bàn huyện 31

4.2 Một số tính chất nông hóa học đất nghiên cứu 32

4.3 Thực trạng hệ vi sinh vật phân giải lân 35

4.3.1 Thực trạng hệ vi sinh vật trong đất 35

4.3.2 Kết quả phân lập và làm thuần các chủng VSV phân giải lân 37

4.3.3 Hoạt tính phân giải lân của các chủng vi sinh vật 43

4.3.4 Đánh giá đặc tính sinh học của các chủng vi sinh vật 44

4.4 Đề xuất một số giải pháp phát triển hệ vi sinh vật phân giải lân và nâng cao hiệu quả dinh dưỡng lân 48

4.4.1 Biện pháp làm đất 48

4.4.2 Biện pháp luân canh cây trồng 49

4.4.3 Biện pháp tưới tiêu 49

4.4.4 Biện pháp sử dụng hợp lý thuốc trừ sâu, trừ cỏ 50

4.4.5 Biện pháp bón phân 51

PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54

5.1 Kết luận 54

5.2 Kiến nghị 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

PHỤ LỤC 60

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Hàm lượng lân hữu cơ trong tầng đất mặt của các loại đất

khác nhau trong mối quan hệ với thành phần cơ giới đất 6

Bảng 3.1 Vị trí lấy mẫu đất phân tích 27

Bảng 4.1 Một số tính chất nông hóa học của các mẫu đất 32

Bảng 4.2 Biến động tính chất của đất phù sa ít chua 34

Bảng 4.3 Thành phần vi sinh vật trong đất 35

Bảng 4.4 Các chủng VSV phân giải lân phân lập được trên môi trường lân hữu cơ 37

Bảng 4.5 Các chủng VSV phân giải lân phân lập được trên môi trường lân vô cơ 38

Bảng 4.6 Mật độ VSV phân lập trên môi trường lân vô cơ 39

Bảng 4.7 Mật độ VSV phân lập trên môi trường lân hữu cơ 40

Bảng 4.8 Hoạt tính phân giải lân của các chủng vi sinh vật 43

Bảng 4.9 Mật độ VSV ở các điều kiện pH khác nhau 45

Bảng 4.10 Mật độ VSV ở các điều kiện nhiệt độ khác nhau 46

Bảng 4.11 Mật độ VK8 ở các nồng độ kháng sinh Streptomycine khác nhau .47

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Vòng tuần hoàn của lân trong đất 5Hình 2.2 Sơ đồ chuyển hóa các hợp chất lân hữu cơ 13Hình 4.1 Biểu đồ thể hiện phần trăm các nhóm VSV trong đất nghiên

cứu 36Hình 4.2 Một số chủng VSV phân lập từ mẫu nghiên cứu trên môi

trường lân hữu cơ 37Hình 4.3 Hình ảnh một số chủng VSV phân lập từ mẫu nghiên cứu

trên môi trường lân vô cơ 38Hình 4.4 Biểu đồ thể hiện mật độ VSV phân giải lân trên các mẫu

đất nghiên cứu 41Hình 4.5 Biểu đồ thể hiện tỷ lệ % mật độ của nhóm VSV phân giải

lân so với VSVTS 42Hình 4.6 VK3 ở các mức pH khác nhau 46Hình 4.7 VK11 ở các mức pH khác nhau 46

DANH MỤC VIẾT TẮT

CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT ĐẦY ĐỦ

CFU Colony Forming Unit- Đơn vị hình

PHẦN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hiện nay, môi trường đất đang ngày càng bị ô nhiễm nặng nề do nhiềunguyên nhân khác nhau, trong đó có phần không nhỏ là do hoạt động sản xuấtnông nghiệp Việc lạm dụng phân bón vô cơ của người trồng không nhữnglàm tăng lượng tồn dư hóa học nông sản mà còn ảnh hưởng xấu đến môitrường đất Một trong những loại phân bón phổ biến thường xuyên được đưavào đất đó là phân lân Việc bón lân không cân đối dẫn đến dư thừa và gây ônhiễm môi trường đất, nước cũng như gây phú dưỡng, đe dọa nhiều hệ sinhthái, nhất là các thủy vực, chưa kể trong nhiều nguồn lân thường có chứa cáckim loại nặng

Sở dĩ, lân được quan tâm, bổ sung vào đất là do lân là một trong cácyếu tố quan trọng của đất, có ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng và pháttriển của cây trồng Lân có trong thành phần của hạt nhân tế bào, rất cần choviệc hình thành các bộ phận mới của cây Lân tham gia vào thành phần cácenzim, các protein, tham gia vào quá trình tổng hợp các axit amin, kích thích

sự phát triển của rễ cây, kích thích quá trình đẻ nhánh, nảy chồi, thúc đẩy cây

ra hoa kết quả sớm hơn và nhiều hơn Lân làm tăng đặc tính chống chịu củacây đối với các yếu tố không thuận lợi: chống rét, chống hạn, chịu độ chuacủa đất, chống một số loại sâu bệnh hại,…Lân còn là một chỉ tiêu của độ phìnhiêu đất, đất giàu lân mới độ màu mỡ cao và ngược lại đất có độ màu mỡcao đều giàu lân

Trong đất, lân có trong các hợp chất vô cơ và hữu cơ Các hợp chất hữu

cơ chứa lân gồm có: phitin, axit nucleic, nucleoproteit, photsphatit,sacarophosphat… và các vi sinh vật đất Hợp chất vô cơ chứa lân chủ yếu lànhững muối của axit octophosphoric với Ca, Mg, Fe và Al

Ở Việt Nam, theo Võ Đình Quang (1999) thì khả năng hấp thu lân của

đất Việt Nam dao động khá mạnh, trong khoảng từ 10 – 2656 mgP/kg, tùytheo từng loại đất Lân bị giữ chặt trong đất do các hydroxit Fe và Al, cáckhoáng sét, muối canxi trong đất và chất hữu cơ trong đất Quá trình giữ chặtlân do các hydroxit Fe và Al thường xảy ra trên các loại đất chua, giàu sắt vànhôm di động Các kaolinit cũng có cơ chế giữ chặt lân tương tự như Fe và Alhydroxit nhưng với lượng thấp hơn Sự giữ chặt lân do các muối canxi là yếuhơn do Fe và Al hydroxit Vì vậy, lân ở dạng này dễ dàng được phục hồi vàtrở nên dễ tiêu với cây trồng Mùn trong đất khi liên kết với các cation như

Ca, Fe và Al sẽ có khả năng giữ chặt một lượng lân đáng kể Sự giữ chặt lâncủa đất làm giảm lượng lân dễ tiêu trong đất và cây trồng khó hút được lân từđất và từ nguồn lân bổ sung từ bên ngoài vào đất, từ đó làm giảm hiệu quả sửdụng phân lân

Trong tự nhiên, sự chuyển hóa lân xảy ra chủ yếu dưới tác dụng của quátrình hóa học và sinh học Quá trình chuyển hóa hợp chất lân khó tan trong đất

có phần đóng góp quan trọng của các chủng vi sinh vật Các vi sinh vật phângiải lân khó tan trong đất hoạt động như các nhà máy phân lân chuyển quặngkhó tan thành dễ tan để cây trồng hấp thụ được, không cần axit mạnh và nhiệt

độ cao Một số nghiên cứu trên thế giới đã chỉ ra một số vi sinh vật có khả năngthể hiện được nhiều các hoạt tính sinh học khác nhau, trong đó có những visinh vật vừa chuyển hoá hợp chất photphat vừa có khả năng tạo các chất dinhdưỡng cho cây, sinh tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật đồng thờicũng có khả năng ức chế một số vi sinh vật gây bệnh vùng rễ cây trồng

Huyện Gia Lâm thuộc vùng Đồng bằng châu thổ sông Hồng, có tàinguyên đất đai phong phú, chất lượng tốt, thích hợp cho sản xuất nôngnghiệp Gần 30% quỹ đất là đất phù sa được bồi đắp hằng năm bởi hệ thốngsông Hồng, độ phì cao, thành phần cơ giới nhẹ, thích hợp cho việc trồng lúa

và các loại cây rau màu cao cấp Căn cứ vào các tài liệu điều tra đánh giá tácđộng môi trường hàng năm, chiến lược bảo vệ môi trường của tỉnh, thành phố

và các đề tài nghiên cứu đánh giá tác động của môi trường đến quá trình pháttriển kinh tế - xã hội cho thấy tình hình ô nhiễm môi trường trên địa bànhuyện đang có chiều hướng gia tăng, dẫn đến việc đất đai bị thoái hóa, chấtlượng đất giảm dần, môi trường đất bị ô nhiễm Một trong những nguyênnhân chính là do các hoạt động nông nghiệp, đặc biệt là do quá trình sử dụngcác chất hóa học trong nông nghiệp đã và đang làm giảm số lượng của nhiềuloại vi sinh vật có ích, làm giảm đa dạng sinh học, ảnh hưởng đến chất lượngnông sản và sức khỏe người dân.

Xuất phát từ những lý do trên, chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:

“Đánh giá thực trạng hệ vi sinh vật phân giải lân trong đất phù sa

trung tính ít chua trồng lúa tại một số xã thuộc huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội”.

1.2 Mục tiêu của đề tài

- Đánh giá thành phần, mật độ, hoạt tính của hệ vi sinh vật phân giảilân trong đất nghiên cứu

- Đề xuất một số giải pháp phát triển hệ vi sinh vật phân giải lân vànâng cao hiệu quả dinh dưỡng lân

PHẦN 2 TỒNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 Tổng quan về lân

Hàm lượng lân tổng số trong đất nhìn chung thấp hơn đạm và kali, đạttương ứng 1/10 – 1/4 đạm và 1/12 kali (Brandy, 1990) Khác với đạm, lượnglân trong tầng đất mặt thường bằng hoặc thấp hơn lân ở các tầng sâu Lượnglân tổng số trong đất có thể dao động từ 0 – 1 g/kg đất Tỷ lệ lân trong đấtbiến động trong phạm vi từ 0,03 – 0,12% Ở một số đất hình thành trên đá mẹgiàu lân, tỷ lệ lân tổng số có thể lên đến 0,6% Đá mẹ và mẫu chất là yếu tốquyết định độ phì nhiêu tiềm năng về lân Phần lớn các đất núi có hàm lượnglân tổng số cao như các đất đen nhiệt đới trên macgalit, đất feralit có mùn trênnúi, đất nâu đỏ bazan, tỷ lệ lân tổng số có thể đạt tới 0,3- 0,5% P2O5 Các đấtphát triển trên các đá macma chua, như đất đỏ vàng trên phiến thạch, phù sa

cổ, có lân tổng số thấp hơn Đất phù sa sông Hồng, mặn trung tính kiềm có tỷ

lệ lân trung bình (0,1%), trong khi đất phù sa hệ thống sông suối khác rấtnghèo lân, phần nhiều < 0,05% P2O5 Nhìn chung, phần lớn đất Việt Nam

được xếp vào loại nghèo lân (Trần Thị Thu Hà, 2009, Bài giảng Khoa học phân bón).

Sự xuất hiện, tồn tại và chuyển hóa của lân trong tự nhiên cũng nhưtrong đất diễn ra theo một quy trình khép kín gọi là vòng tuần hoàn của lânthông qua 4 quá trình ( khoáng hóa, cố định sinh học, cố định hóa học và phângiải) Theo Murphy và cộng sự (2014), cây trồng chỉ có thể hấp thu 5- 25%lượng lân được bón, số còn lại bị đất giữ lại dưới dạng hấp phụ hoặc cố định,trong đó hấp phụ thông qua trao đổi ion sẽ trở thành dạng tan, còn cố định thìkhông thể chuyển đổi thông qua ion trao đổi

Hình 2.1 Vòng tuần hoàn của lân trong đất

Trong tự nhiên nói chung và trong đất nói riêng, lân thường ở các dạngchủ yếu là lân hữu cơ và lân vô cơ

2.1.1 Lân hữu cơ trong đất

Hàm lượng lân hữu cơ trong đất chiếm một tỷ lệ cao, dao động trongkhoảng từ 20 – 80% của lân tổng số Hàm lượng lân hữu cơ trong đất cao haythấp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện khí hậu, thảm thực vật, kết cấuđất, loại hình sử dụng đất, chế độ phân bón sử dụng trên đất đó

PO43- trong dung dịch đất

PO43- bị hấp thụ

Quá trình khoáng hóa Hòa tan Quá trình cố định

Lân vô cơ

Cố định tạm thời

Chất hữu cơ tươi và tế bào sinh vật

Chất hữu cơ mùn hóa

Bảng 2.1 Hàm lượng lân hữu cơ trong tầng đất mặt của các loại đất khác

nhau trong mối quan hệ với thành phần cơ giới đất

Thành phần cơ giới đất đất nghiên cứuSố lượng mẫu

Lân hữu cơ trong đấtmg/kg đất So với P tổng số(%)Đất nghèo chất hữu cơ

có thành phần cơ giới càng nhẹ thì càng nghèo lân hữu cơ

Các hợp chất hữu cơ chứa lân gồm có: Phitin, axit nucleic,nucleoproteit, phosphatit, sacarophosphat…và các vi sinh vật đất Nguyên tốnày được tích lũy trong tầng đất mặt nhờ tích lũy sinh học, vì vậy tầng đất mặtthường chứa nhiều lân hơn các tầng dưới sâu, chiếm khoảng 50% Cũng nhưchất hữu cơ trong đất, lân hữu cơ thường giảm dần theo độ sâu của đất, sựphân bố lân theo độ sâu cũng khác nhau tùy theo từng loại đất Tỷ lệ lân hữu

cơ phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mùn trong đất Có thể nói đất càng giàumùn thì càng giàu lân hữu cơ do các axit mùn chứa 4 – 5% lân và trong điềukiện thuận lợi có thể giải phóng 15 – 20 kgP/ha/ năm Song hầu hết các hệthống cây trồng cân bằng lân hữu cơ thường bằng không hoặc âm, vì chỉ riêng

vi sinh vật đã tiêu tốn 10g P2O5 để tiêu hủy 1g xenluloza khi phân giải hữu cơ

Có nhiều hợp chất lân trong đất chưa được nhận biết công thức mộtcách chính xác Nhưng phần lớn lân hữu cơ trong đất là este củaocthophotphoric axit (H2PO4‾) như inositol photphat, photpholipit và axit

nucleic Tỷ lệ của các hợp chất này trong tổng số lân hữu cơ là: Inositolphotphat: 1,4 – 356 mg/kg, chiếm 0,3 – 62%, Photpholipit: 0,4 – 17%, chiếm0,03 – 5,4%, Axit nucleic (AND và ARN): 0,1 – 97 mg/kg, chiếm 0,1 – 65%(Harrion, 1987).

Như vậy trung bình chỉ có khoảng 50% hợp chất lân hữu cơ được chúng

ta nhận biết

Inositol photphat là đại diện cho các photphat este, từ monophotphatđến hexaphotphat Phytic axit (myoinosytol hexaphotphat) có những nhómchứa 6 octhophotphat (H2PO4‾) gắn vào mỗi nguyên tử C trong vòng benzen

Sự thay thế lần lượt của H2PO4‾ với OH‾ sẽ hình thành 5 este photphat khácnhau Inositol hexaphotphat là một photphat phổ biến nhất và chiếm hơn 50%tổng P hữu cơ trong đất Phần lớn các inositol photphat trong đất là sản phẩmcủa hoạt động vi sinh vật và sự phân hủy của tàn dư thực vật Inositolphotphat dễ dàng kết hợp với các protein để hình thành nên nhiều phức axitnucleic hiện diện trong tất cả các tế bào sinh vật và được giải phóng trong quátrình phân giải tàn dư thực vật do hoạt động của vi sinh vật đất Hai dạng axitnucleic là axit deoxyribonucleic và axit ribonucleic được giải phóng vào trongđất với hàm lượng lớn hơn rất nhiều so với insitol photphat Vào trong đất,các axit này bị phân giải rất nhanh so với inositol photphat, vì vật axit nucleicchỉ hiện diện với một lượng rất nhỏ so với lân tổng số trong đất, chỉ khoảng2,5% hay ít hơn Photpholipit không tan trong nước nhưng được vi sinh vật sửdụng và tổng hợp dễ dàng Một số photpholipit phổ biến có nguồn gốc từglyxerol Tốc độ giải phóng photpholipit từ nguồn hữu cơ trong đất khánhanh Vì vậy, hàm lượng photpholipit trong đất thường thấp, khoảng 5% haythấp hơn so với lân tổng số

Cây trồng và vi sinh vật không thể đồng hóa trực tiếp lân hữu cơ Muốnđồng hóa, chúng phải được chuyển thành dạng của muối H3PO4.

2.1.2 Lân vô cơ trong đất

Lân vô cơ tồn tại ở dạng muối của những nguyên tố Ca, Fe, Al Ở đấttrung tính và đất kiềm thì photphat Ca là chủ yếu, còn ở đất chua thì photphat

Fe, Al là chủ yếu Photphat Ca dễ được huy động để làm thức ăn cho cây hơn

là photphat Fe, Al Sự tồn tại của ion photphat trong môi trường đất bị chiphối bởi ion photphat bị chuyển đổi hoá trị Trong thực tế, H2PO4ˉ là dạng câytrồng dễ hấp thu nhất Các dạng lân còn lại thường là những loại khó hoà tan

mà cây trồng không thể đồng hoá được, muốn cây trồng sử dụng được phảiqua chế biến, biến chúng thành dạng dễ tan Cũng như các yếu tố khác, lântrong tự nhiên luôn luôn tuần hoàn chuyển hoá Nhờ vi sinh vật, lân hữu cơđược vô cơ hoá biến thành dạng muối của axit photphoric Các dạng lân nàymột phần được cây trồng sử dụng biến thành dạng lân hữu cơ, một phần bị cốđịnh dưới dạng khó tan như Ca3(PO4)3, FePO4, AlPO4 Những dạng khó tannày trong các môi trường có pH thích hợp sẽ chuyển hoá và biến thành dạng

dễ tan Trong quá trình này vi sinh vật giữ vai trò quan trọng

2.1.3 Vấn đề hấp phụ và giữ chặt lân của đất

2.1.3.1 Khả năng hấp phụ lân của đất

Keo đất có tính chất lưỡng tính nên đất hấp phụ được cả hai dạng ion

đó là cation và anion Tuy nhiên, vấn đề hấp phụ anion của đất được nghiêncứu chủ yếu đối với lân vì sức hấp phụ lân của đất khá cao, đồng thời, lâncũng là một trong những yếu tố dinh dưỡng quan trọng bậc nhất của cây.Trong đất, lân ít có mặt ở thể ion hóa trị 3 vì chỉ ở pH ≥ 10 trong dung dịchmới có ion này đáng kể Về sự tồn tại và biến đổi của các ion photsphat,người ta nhận thấy chúng phụ thuộc rõ rệt vào phản ứng của môi trường Căn

cứ vào khả năng phân ly của axit phosphoric, một axit yếu, nên sự phân ly của

nó phụ thuộc vào phản ứng của môi trường Chỉ trong môi trường kiềm,

H3PO4 mới phân ly hoàn toàn, còn trong môi trường trung tính và chua nhẹ thìnhững ion được phân ly ở thể HPO42‾ và H2PO4‾ Như vậy, trong thực tế sảnxuất, ion PO43‾ không có ý nghĩa đối với việc dinh dưỡng của cây trồng bởi vì

nó chỉ có mặt một cách đáng kể trong môi trường có phản ứng mà cây không

thể sống được (pH = 10) Trong vấn đề hấp phụ lân thì phản ứng hóa họcđóng vai trò chủ yếu Trong đất thường có một lượng lớn cation hóa trị 2 và 3

có khả năng hình thành những hợp chất không tan hoặc ít tan đối với lân, do

đó đã hạn chế sự di chuyển của ion này

Ví dụ đối đất có phản ứng gần như trung tính, khi ta bón supe lân vàothì canxi của đất sẽ kết tủa lân theo phương trình:

Ca(H2PO4)2 + Ca(HCO3)2 → 2CaHPO4 + 2H2CO3

Ca(H2PO4)2 + 2Ca(HCO3)2 → Ca3(PO4)2 + 4H2CO3

Cũng chính ở đất này nhưng nếu đất không có CaCO3 thì lân vẫn bị kếttủa do phản ứng trao đổi với cation canxi trong tầng khuếch tán của keo đất:

(KĐ)Ca2+ + Ca(H2PO4)2 → (KĐ)2H+ + 2CaHPO4

Đối với đất có phản ứng chua thì sắt, nhôm, mangan trở thành di động

và tác động lên phosphat hòa tan theo phản ứng:

Al2(SO4)3 + 2Na2PO4 → 2 AlPO4 + 3Na2SO4

(KĐ)2Al3+ + 2Ca(H2PO4)2 → (KĐ)2H2Ca + 2AlPO4

Như vậy, nếu trong quá trình trao đổi, ở keo đất có chứa nhiều nhôm thìtoàn bộ canxi và lân sẽ bị hấp phụ hết và không có trong dung dịch đất Sự kếttủa lân bằng sắt, nhôm và canxi không phải là hiện tượng duy nhất, nhiềucông trình nghiên cứu đã chứng minh trong quá trình hấp phụ lý hóa học còn

có sự tham gia của các hydroxit kết tinh và các khoáng sét Các loại axit bùntrong đất có tính chất axidoit, không tham gia hấp phụ lân Khả năng hấp phụlân của keo đất phụ thuộc rất nhiều vào pH của môi trường, pH trong dungdịch đất càng nhỏ (càng chua) thì lân bị hấp phụ càng lớn (do nhiều sắt, nhôm

di động) Nói tóm lại trong hầu hết các loại đất đều xảy ra hiện tượng hấp phụ

lý hóa lân, nhất là ở đất chua giàu sắt nhôm và sắt nhôm ở thể vi định hình,đồng thời nghèo chất hữu cơ Trái lại, đất trung tính chứa ít setkioxit sắt nhômtrong keo đất và tỷ lện mùn thấp thì hấp phụ lân ít hơn nhiều

2.1.3.2 Vấn đề giữ chặt lân của đất

Lân bị giữ chặt trong đất bởi các yếu tố: các hydroxit Fe và Al, cáckhoáng sét, các muối canxi trong đất và chất hữu cơ trong đất

Quá trình giữ chặt lân bởi các hydroxit Fe và Al thường xảy ra trên cácloại đất chua, giàu sắt và nhôm di động Gốc OH‾ trong các hydroxit Fe và Al

bị thay thế bởi PO43+

Lân bị giữ chặt bởi các khoáng sét thường thấp hơn so với lượng lân bịgiữ chặt bởi Fe và Al hydroxit Rìa lưới của keo kaolinit có chứa OHˉ và vìvậy cơ chế hấp phụ lân bởi kaolinit cũng tương tự như khi lân bị giữ chặt bởi

Fe và Al hydroxit Khả năng giữ chặt lân của keo sét phụ thuộc vào diện tích

bề mặt của loại keo đó Theo đó, kaolinit có khả năng hấp phụ cao hơn illit vàmonmollionit

Thông thường, sự giữ chặt lân bởi các muối canxi là yếu hơn bởi Fe và

Al hydroxit Phản ứng giữ lân với các muối canxi trong đất bao gồm 2 dạng:khi hàm lượng lân trong đất ở mức thấp, lân chủ yếu bị giữ chặt bởi canxisunphat; khi hàm lượng lân trong đất cao, lân chủ yếu bị giữ chặt bởi canxicacbonat (Grifill và Jurinak, 1973)

Mùn trong đất khi liên kết với các cation như Ca, Fe, Al sẽ có khả nănggiữ chặt một lượng lân đáng kể

Các yếu tố ảnh hưởng đến sự giữ chặt lân trong đất bao gồm:

pH đất: pH đất có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hòa tan của Ca, Fe

Al cũng như các cation khác vì vậy có ảnh hưởng đến khả năng giữ chặt lântrong đất

Sự hiện diện của các cation trong đất: Cùng với Ca, Fe, Al, sự hiện diệncủa một số cation trong đất cũng có ảnh hưởng đến sự giữ chặt lân trong đất.Một số nghiên cứu cho rằng: Mg có tác dung ngăn chặn sự giữ chặt lân bởicác muối canxi (Yadav và các cộng sự, 1984) Trên đất mặn, nơi mà Nachiếm ưu thế so với các caiton khác, lân sẽ tạo thành muối với Na và trở nên

dễ tiêu hơn đối với cây trồng

Sự hiện diện của các anion trong đất: Một số anion trong đất như OHˉ,

SO42‾ có khả năng cạnh tranh với anion phosphat trong các phản ứng để tạo

thành các hợp chất hòa tan trong đất Tuy nhiên, anion phosphat là một anion

có khả năng cạnh tranh rất mạnh

2.1.4 Sự chuyển hóa lân trong đất

2.1.4.1 Đối với lân hữu cơ

Tuỳ loại đất tỷ lệ hữu cơ thường chiếm từ 20 - 80% lân tổng số trongđất Trong tầng đất mặt, lân hữu cơ thường chiếm 50% tổng số lân trong đất.Trong đất, nhiều loại vi khuẩn và nấm có thể phân huỷ các chất hữu cơ phứctạp để giải phóng lân dưới dạng vô cơ Có khoảng 70 - 80 tập đoàn vi sinh vậtđất có khả năng khoáng hoá lân hữu cơ Nguồn nguyên liệu lân hữu cơ banđầu trong đất là các tàn dư thực vật và động vật, các tàn dư này được phângiải bởi các vi sinh vật để hình thành nên các hợp chất hữu cơ khác và giảiphóng lân vô cơ Một số lân hữu cơ bền vững với sự phân giải vi sinh vật vàphần lớn các dạng này là humic axit Inositol photphat, axit nucleic vàphotpholipit cũng có thể được khoáng hóa trong đất bởi các phản ứng với xúctác của enzim photphat

Enzim photphat đóng vai trò chủ yếu trong quá trình khoáng hóa lânhữu cơ trong đất Với sự hiện diện của các vi sinh vật rất khác nhau trong đất,thông qua sự hoạt động của photphatase tất cả lân hữu cơ có nguồn gốc thựcvật có thể được khoáng hóa Hoạt độ của photphatase trong đất có liên quanđến các thực vật bậc thấp và các enzim tự do hữu hiệu Hoạt độ của enzimphotphatase trong đất tăng khi hàm lượng chất C trong đất tăng, nhưng hoạt độcủa photphatase trong đất cũng bị ảnh hưởng bởi pH, nhiệt độ và các yếu tốkhác Sự khoáng hóa lân hữu cơ trong đất có thể được xác định bằng cách đo

sự thay đổi của lân hữu cơ trong đất trong thời gian cây trồng sinh trưởng Mộtbằng chứng khác cho thấy có quá trình khoáng hóa lân hữu cơ đó là hàm lượnglân hữu cơ giảm dần theo quá trình canh tác liên tục Khi đất nguyên thủy đượckhai phá để canh tác, hàm lượng chất hữu cơ sẽ giảm dần theo thời gian Dochất hữu cơ giảm nên ban đầu có sự tăng lân vô cơ, nhưng sau đó hàm lượnglân vô cơ cũng giảm dần Trong cả vùng ôn đới, sự giảm lân hữu cơ theo quá

trình canh tác có thể thấp hơn sự giảm C hữu cơ và đạm hữu cơ, do đó cơ chếlàm mất lân tác động yếu hơn các cơ chế làm mất đạm và cacbon Ngược lạitrong vùng nhiệt đới, sự mất lân, đạm, cacbon có thể là như nhau.

2.1.4.2 Đối với lân vô cơ

Sự tồn tại các loại ion photphat trong đất phụ thuộc vào pH đất Dovậy, thực tế trong đất, lân tồn tại chủ yếu ở hai dạng: H2PO4 – và HPO42-

H2PO4‾ HPO42‾ PO43‾

Dung dịch axit dung dịch kiềm

Ở pH = 7 tỷ lệ 2 loại ion này gần bằng nhau H2PO4‾ dễ đồng hoá hơnHPO42‾, nên về mặt lý thuyết ở pH = 5 – 6 dinh dưỡng lân của cây thuận lợi nhất.Song trong đất do có mặt của nhiều ion khác mà vấn đề trở nên phức tạp

2.2 Tổng quan về vi sinh vật phân giải lân

Vi sinh vật phân giải lân – vi sinh vật chuyển hóa lân (Phosphate Solubilizing Microorganisms – PSM) hay còn được gọi là vi sinh vật huy động lân (Phosphate mobilizing Microorganisms) là các vi sinh vật có khả

năng chuyển hóa hợp chất lân khó tan thành dạng dễ tiêu cho cây trồng sửdụng Các vi sinh vật phân giải hợp chất lân khó tan được biết đến nay gồm cả

vi khuẩn, nấm mốc, nấm men Vi sinh vật phân giải lân không chỉ là các visinh vật chuyển hóa lân vô cơ, mà còn bao gồm cả các vi sinh vật có khả năngkhoáng hóa các hợp chất lân hữu cơ tạo nguồn lân dễ tiêu cung cấp cho đất vàcây trồng

2.2.1 Vi sinh vật phân giải lân hữu cơ

Vi sinh vật phân giải hợp chất lân hữu cơ thuộc nhiều loài vi khuẩn và

nấm Trong giống Bacillus có thể kể đến các loài sau: B.megaterium, B.subtilis, B.malabarensis, B.megaterium không chỉ có khả năng phân giải

hợp chất lân vô cơ mà còn có khả năng phân giải hợp chất lân hữu cơ Người

ta còn dùng B.megaterium làm phân vi sinh vật.

Ngoài ra còn các giống Serratia, Proteus, Arthrobacter Về nấm, chúng

ta có thể kể đến Aspergillus, Penicillium, Rhizopus, Cunnighamella Về xạ khuẩn có thể kể Streptomyces.

Năm 1911, J.Stoklasa đã dùng axit nucleic làm nguồn P và N duy nhất

trong môi trường, cấy vi khuẩn Bac.mycoides, B.subtilis, Proteus vulgaris.

Ông nhận thấy lượng lân được phân giải là 23,3; 37,7 và 42% Đến năm 1949,vấn đề này mới được chú ý đến

Năm 1952, Menkina đã phân lập từ hai loại vi khuẩn có khả năng vô cơ

hóa hợp chất lân là Bacillus megaterium var.phosphaticum, Serrtia carroller, (Nguyễn Xuân Thành, 2008, Giáo trình Sinh học đất).

Sau đó, nhiều công trình nghiên cứu khác đã nhận thấy có rất nhiều loại

vi sinh vật có thể tiến hành quá trình này Quá trình có thể tổng quát theo sơ

Hình 2.2 Sơ đồ chuyển hóa các hợp chất lân hữu cơ

( Nguồn: Nguyễn Xuân Đường, Nguyễn Xuân Thành, 1999)

Các hợp chất hữu cơ trong đất có nguồn gốc từ xác động vật, thực vật,phân xanh, phân chuồng…Hợp chất lân hữu cơ quan trọng nhất được phângiải ra từ tế bào sinh vật là nucleotit Nucleotit có trong thành phần nhân tế

Nucleoprotein

Protein

Axit amin Axit nucleic

bào Nhờ tác động của các nhóm vi sinh vật hoại sinh trong đất, chất này đượctách ra khỏi thành phần tế bào và được phân giải thành hai phần: protein vàaxit nuclein Protein sẽ đi vào vòng chuyển hóa các hợp chất nito, axit nuclein

sẽ đi vào vòng chuyển hóa các hợp chất photpho Sự chuyển hóa các hợp chấtlân hữu cơ thành muối của H3PO4 được thực hiện bởi nhóm vi sinh vật phânhủy lân hữu cơ Những vi sinh vật này có khả năng tiết ra emzim photphataza

để xúc tác cho quá trình phân giải

2.2.2 Vi sinh vật phân giải lân vô cơ

Từ năm 1900 đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu về vấn đề này.J.Stoklaa dùng đất đã tiệt trùng có bón bột apatit và cấy vi khuẩn Ông dùng

Bacillus megatherium, B mycoides, Bacillus butyricus Sau khi cấy vi khuẩn

và bón cho yến mạch thấy có tăng năng suất

Năm 1949, Gerresen.A cấy một số loại cây như Avena, Sinapis,Helianthus trong cát Các chất dinh dưỡng khác đều ở dạng hòa tan Còn P thì

ở dạng không tan như phosphat bicanxi hay Ca3(PO4)2 Thí nghiệm theo 2công thức:

Công thức 1: Tiệt trùng các chậu, sau đó gieo hạt lại với 1% đất khôngtiệt trùng

Công thức 2: Tiệt trùng các chậu và không gieo hạt lại

Ở công thức (1), sự đồng hóa P mạnh và cây phát triển tốt hơn Điều đóchứng tỏ rằng ở đây có tác động của vi sinh vật trong quá trình phân giải các

hợp chất lân khó tan Nhiều vi khuẩn như Pseudomonas fluorescens, vi khuẩn

nitrat hóa, một số vi khuẩn hệ rễ, nấm, xạ khuẩn cũng có khả năng phân giải

Ca3(PO4)2 và bột apatit Ngoài ra trong các quá trình lên men butyric, lên menlactic, quá trình lên men dấm, trong phân chuồng cũng có thể xúc tác quátrình hòa tan Ca3(PO4)2 và bột apatit Vi khuẩn vùng rễ phân giải Ca3(PO4)2

mạnh Ở hệ rễ lúa mì thường có 30% vi khuẩn có khả năng phân giải

Ca3(PO4)2 và lượng lân phân giải so với đối chứng tăng 6- 18 lần

Vi sinh vật phân giải những hợp chất lân khó tan thuộc nhiều nhóm,

nhiều loại khác nhau, có thể chiếm khoảng 10- 15% hệ vi sinh vật đất(Sperrer, 1958; Swary và Sperrer, 1985; Katzneison và cộng tác viên, 1962).

Vi khuẩn phân giải những hợp chất lân vô cơ khó tan thường gặp gồm

các giống: Pseudomonas (Ps.denitrificans), Alcaligenes (A.faecalis), Achromobacter (A.delicatulus), Agrobacterium (A.radiobacter), Aerobacter (A.aerogenes), Escherichia (E.freundi), Brevibacterium, Micrococcus, Flavobacterium (F.aurantiacus), Chlorobacterium (Chl.denitrificans), Mycobacterium (M.cyaneum), Sarcina (S.flava), Bacillus megaterium var.phosphaticum và một số Pseudomonas có thể hòa tan lân hữu cơ khó tan

làm tăng năng suất cây trồng Người ta đã dùng chúng làm phân vi khuẩn P

Bên cạnh các vi khuẩn, xạ khuẩn cũng như những nấm như

Penicillium, Aspergillus, Rhizopus, Sclerotium cũng có tác dụng trong quá

trình hóa tan hợp chất lân khó tan (Gerretsen, 1949; Sperrer, 1985; Myskow,

1962; Katzenlson và cộng tác viên, 1962) (Nguyễn Xuân Thành, 2008, Giáo trình Sinh học đất).

Đại đa số nghiên cứu đều cho rằng, sự phân giải Ca3(PO4)2 có liên quanmật thiết với sự sản sinh axit trong quá trình sống của vi sinh vật Trong đó, axitcacbonic (H3PO4) đóng vai trò quan trọng Ngoài ra, các axit lactic, butyric,axetic ở vùng rễ cũng có tác dụng phân giải các loại lân vô cơ khó tan

Ca3(PO4)2 + 4H2O + CO2 Ca(H2PO4)2 + 2Ca(HCO3)2

Trong đất, vi khuẩn nitrat hóa và vi khuẩn chuyển hóa lưa huỳnh cũng

có tác dụng quan trọng trong việc phân giải Ca3(PO4)2 Trong quá trình sống,các vi khuẩn này tích lũy trong đất HNO3, H2SO4 Quá trình hòa tan có thểbiểu thị theo các phương trình sau:

Ca3(PO4)2 + 4H2CO3 CaHPO4 + 2Ca(NO3)2

Ca3(PO4)2 + 2H2CO3 CaHPO4 + 2CaSO4

Quá trình hòa tan các hợp chất lân khó tan có thể theo cơ chế: lân khótan tạm thời được đồng hóa bởi vi sinh vật, sau đó lân được giải phóng khỏi visinh vật dưới dạng có thể đồng hóa cho cây trồng

2.2.3 Các điều kiện ảnh hưởng tới khả năng phân giải lân của vi sinh vật

Độ pH: nhìn chung pH ít ảnh hưởng đến khả năng phân giải lân Tuynhiên pH trong khoảng 7,8 – 7,9 ảnh hưởng tốt tới sự phát triển của hệ visinh vật phân giải lân

Nhiệt độ: các chủng vi sinh vật có nhiệt độ thích hợp cho quá trìnhphân giải lân là khác nhau Nhìn chung khoảng nhiệt độ thích hợp nằm trongkhoảng 20 – 40ºC

Hợp chất hữu cơ: chất hữu cơ làm tăng quá trình sinh trưởng của visinh vật Do đó khả năng phân giải lân của chúng sẽ tăng lên

Độ ẩm: ở những nơi có độ ẩm cao, do hoạt động của vi sinh vật mạnhnên tạo ra nhiều axit hữu cơ làm tăng phân giải lân

Hệ rễ: hệ rễ cây trồng kích thích sự sinh trưởng của vi sinh vật Do đóphân giải lân cũng được tăng cường Tuy nhiên một số loài cây có thể tiết racác chất độc ngăn cản sự sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật

Tỷ lệ N và C trong môi trường: N, C là những thành phần cần thiết cho

sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật Tỉ lệ N, C trong môi trường cao

sẽ thúc đẩy khả năng phân giải lân

2.3 Tổng quan về đất phù sa và đất phù sa trung tính vùng đồng bằng sông Hồng

Nhóm đất phù sa bao gồm những loại đất được bồi tụ từ những sảnphẩm phù sa của sông không chịu ảnh hưởng của các quá trình mặn hóa hayphèn hóa Về mặt hình thái, nhóm đất phù sa mang đặc tính xếp lớp (Fluvicproperties), theo phân loại của FAO, đất phù sa có các tầng A.Ochric- Mollic

và Umbric hay H.Histic

2.3.1 Đất phù sa hệ thống sông Hồng

Đất phù sa hệ thống sông Hồng là nhóm đất phù sa thuộc đồng bằngBắc Bộ được hình thành do sự bồi tích phù sa của hệ thống sông Hồng

Hệ thống sông Hồng có đặc điểm: Thủy chế thất thường, có năm lũ lớn

có năm lũ nhỏ nên đất phù sa sông Hồng có sự biến động lớn về thành phần

cơ giới trên bề mặt cũng như theo chiều sâu phẫu diện Đất phù sa sông Hồng

có thành phần cơ giới dao động chủ yếu từ đất thịt nhẹ đến thịt trung bình, do

đó phù hợp với rất nhiều loại cây trồng Trầm tích sông Hồng có độ phì nhiêu

tự nhiên cao, có phản ứng trung tính và độ bazơ cao, do đó đất thường giàucác kim loại kiềm và kiềm thổ

a) Diện tích và phân bố

Diện tích khoảng 600.000 ha (bao gồm cả lưu vực sông Hồng và sôngThái Bình) Phân bố tập trung chủ yếu ở các tỉnh đồng bằng Bắc Bộ như PhúThọ, Vĩnh Phúc, Hà Nội, Hưng Yên, Hải Dương, Hà Nam, Nam Định, TháiBình, Hải Phòng…Vùng đất này nằm gọn trong vùng châu thổ Bắc Bộ, kẹpgiữa hai dãy núi Tây Bắc và Đông Bắc, phía Đông mở ra biển, phía Namngăn cách với đồng bằng Thanh Hóa bởi một dãy đồi núi thấp

b) Điều kiện và quá trình hình thành

Sông Hồng bắt nguồn từ Vân Nam (Trung Quốc) chảy sang Việt Namqua các tỉnh Lào Cai, Yên Bái, Phú Thọ chảy qua những vùng đất đỏ đượchình thành trên đá vôi, đá phiến mica, đá gơ-nai, phiến thạch sét, mỏ apatit…Nước sông Hồng lúc nào cũng có màu đỏ đục ngầu do mang theo những sảnphẩm xói mòn, rửa trôi của hàng chục vạn hecta đất đỏ từ thượng nguồn về

Khí hậu thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa điển hình Mùa hạ nóng ẩm

và mưa nhiều (tháng 4 – 10), mùa đông lạnh và khô hanh đầu mùa nhưng cuốimùa thì ẩm ướt do mưa phùn (tháng 11 – 4) Lượng mưa bình quân 1600 –

1900 mm/năm Độ ẩm không khí bình quân trong năm là 82 – 83%, tháng 2đến tháng 4 có thể lên tới 90% do mưa phùn

Địa hình toàn vùng ở Đồng bằng sông Hồng khá bằng phẳng, hơinghiêng từ Tây Bắc sang Đông Nam Nơi cao nhất không quá 25m, nơithấp nhất khoảng 3m Từ thời xa xưa, sử sách đã nhận xét “ Nhất bình đảnngoại cảnh vô sơn”, câu này có nghĩa là ở đây toàn đồng bằng và không

có đồi núi gì cả

Thủy chế sông thất thường, mùa mưa có lưu lượng nước khoảng 30.000

m3/giây, chứa 900 – 1300 g cặn phù sa/m3 nước; mùa khô lưu lượng nước chỉ

khoảng 460 m3/giây và trong mỗi mét khối nước chỉ chứa khoảng 500g cặnphù sa Để chống lại lũ lụt hằng năm, từ lâu nhân dân ta đã đắp một hệ thống

đê chạy dọc sông Sau khi đắp đê, toàn bộ vùng không được bồi đắp phù satrên toàn bộ bề mặt đồng bằng, đồng bằng mang tính chất được bồi đắp dởdang Những vùng trước đây bị vỡ đê, nước lụt tràn vào làm cho một số nơiđất bị khoét sâu thành vực, có chỗ bồi đắp toàn cát, có chỗ lại được bồi lớpphù sa mịn…Cũng do việc đắp đê mà hàng năm có một lượng phù sa lớnđược đổ ra biển (khoảng 130 triệu tấn/năm) nên ở các cửa sông mỗi năm cóthể lấn ra biển tới hàng trăm mét

Dải đất nằm ở phía ngoài đê (đất bãi) do năm nào cũng được bồi phù sanên đất ở đây luôn được trẻ hóa và màu mỡ

Thành phần hóa học của cặn phù sa này rất phong phú với các chấttổng số:

SiO2 = 55 – 65%, R2O3 = 25 – 30%, N = 0,2 – 0,3%, P2O5 = 0,4 – 0,6%, Na2O+ K2O = 2 – 3%, CaO + MgO = 2 – 2,5%, pH = 7 – 7,5

2.3.2 Đất phù sa trung tính ít chua (Eutric Fluvisol)

Tổng diện tích đất phù sa trung tính ít chua của nước ta khoảng225.987 ha Đất phù sa trung tính ít chua là đơn vị đất phù sa màu mỡ, códung tích hấp thu và mức độ bão hòa bazơ cao, do đặc điểm mẫu chất của hệthống sông, điều kiện địa hình và chế độ nước chủ động tưới tiêu Đất phù satrung tính ít chua phân bố chủ yếu ở vùng trung tâm châu thổ sông Hồng vàsông Cửu Long

Về hình thái phẫu diện đơn vị đất phù sa trung tính ít chua thường cónhững tầng chẩn đoán sau:

Tầng A- Mollic khá dày từ 18 – 25cm, có khi còn dày hơn ở những bãibồi ngoài đê Đất có cấu trúc hạt hay cục nhỏ, tơi xốp, ít chặt

Tầng B- Argic có độ dày khác nhau, có khi dày tới 50cm Có tỷ lệ sétcao hơn tầng trên (5 – 10%), cấu trúc hạt nhỏ, dạng phiến mỏng, ít chặt

Tầng C: thường thể hiện rõ bản chất của mẫu chất sông, có cấu trúcphẫu diện lẫn hạt, cục nhỏ và thường có chứa nhiều vảy mica óng ánh.

Về thời gian hình thành thì đây là đơn vị đất còn khá trẻ, chưa phân hóa

rõ và còn giữ được những bản chất rất đặc trưng của đất phù sa như: đấtthường có thành phần cơ giới từ thịt trung bình đến sét nhẹ (tỷ lệ sét trong đấtkhoảng 20 – 30%), có màu nâu tưới đặc trưng, đất có phản ứng trung tính(pHKCl dao động chủ yếu: 6,5 – 8), độ no bazơ của đất cao (BS% > 70%), hàmlượng hữu cơ trong đất khá (OC%: 1,5 – 2%); đạm tổng số trung bình khá (N

%: 0,12 – 0,15%), lân và kali khá (P2O5%: 0,11 – 0,15%), (K2O%: 1,6 –2,2%), các chất dễ tiêu trong đất nhìn chung đều đạt ở mức trung bình đếnkhá, giàu Kết quả phân tích chung về các nguyên tố vi lượng cho thấy đất cóhàm lượng Cu, Zn khá, còn Mo và B nghèo

Đất phù sa trung tính ít chua là loại đất có độ phì nhiêu cao và có tiềmnăng sử dụng đa dạng, có thể trồng được 2 hoặc 3 vụ/năm với nhiều loại câytrồng như: lúa, ngô, đậu đỗ, khoai tây, khoai lang, các loại rau hoặc trồng cáccây ăn quả dài ngày…đều cho năng suất, sản lượng cao Biện pháp cơ bản để

sử dụng đơn vị đất này một cách bền vững có hiệu quả là phải biết kết hợptưới tiêu hợp lý và bón phân cân đối Điều cần lưu ý là phải duy trì và tăngcường chất hữu cơ cho đất để bảo vệ độ phì nhiêu tiềm tàng của đất Vì đây làloại đất canh tác tốt nhất nên cần phải giữ gìn và bảo vệ diện tích đất, ưu tiêncho sản xuất nông nghiệp và hạn chế tối đa hiện tượng sử dụng đất vào mụcđích phi nông nghiệp, đồng thời phải chú ý chống hiện tượng thoái hóa đất do

ô nhiễm đất, nhất là những vùng ngoại ô gần các khu công nghiệp

2.4 Tình hình sản xuất lúa và nhu cầu dinh dưỡng lân của cây lúa

2.4.1 Tình hình sản xuất lúa ở Việt Nam

Lúa là loại cây trồng và mùa vụ chính quan trọng nhất ở Việt Nam Sựhình thành và phát triển sản xuất lúa gạo ở nước ta có lịch sử truyển thống lâu

đời và có ảnh hưởng lớn đến đời sống người dân và nền kinh tế Việt Nam.Theo Báo cáo thống kê năm 2015 của Bộ Nông nghiệp và phát triển nôngthôn, diện tích trồng lúa đạt 7,83 triệu ha, năng suất ước đạt 57,7 tạ/ha, sảnlượng ước đạt 45,22 triệu tấn.

2.4.2 Nhu cầu dinh dưỡng lân của cây lúa

Lân là thành phần chủ yếu của axit nucleic, là chất chủ yếu của nhân

tế bào Trong vật chất khô của cây có chứa hàm lượng lân từ 0,1 – 0,5%.Lân có mối quan hệ chặt chẽ với sự hình thành diệp lục, protit và sự dichuyển tinh bột

Lân được cây hút dưới dạng H2PO2‾ và HPO42‾

Cây lúa hút lân mạnh hơn so với các loại cây trồng cạn

Cùng với đạm, lân xúc tiến sự phát triển của bộ rễ và tăng số nhánh đẻ,đồng thời cũng làm cho lúa trỗ bông và chín sớm hơn

Hàm lượng lân trong hạt nhiều hơn ở các bộ phận khác của cây lúa.Theo Fujiwan (1948), trong cây lúa, ngoài lân khoáng còn có lân phytin,photphatit, lân nucleic, lân hữu cơ tan trong axit

Cây lúa hút lân mạnh nhất vào thời kỳ đẻ nhánh và thời kỳ làm đòng.Đào Thế Tuấn nhận xét: Trong điều kiện chất dinh dưỡng được cungcấp liên tục thì cây lúa hút đạm, lân và kali nhiều nhất vào lúc làm đòng Nếunhìn về cường độ hút dinh dưỡng thì cây lúa hút lân mạnh nhất vào thời kỳ đẻnhánh, bởi vì lúc này, sự sinh trưởng của thân, lá, rễ tương đối mạnh Nhiềutác giả đã nghiên cứu về động thái các hợp chất có lân qua các thời kỳ sinhtrưởng của cây lúa đều nhận thấy: Hàm lượng lân trong cây lúa cao nhất vàolúc đẻ nhánh rồi giảm dần xuống

Điều này chứng tỏ, trong quá trình chín, lân vô cơ chuyển thànhglucozo – 1 – photphat để tổng hợp tinh bột

Đào Thế Tuấn qua nhiều năm nghiên cứu đã nhận xét: Lân tổng sốtrong cây lúa có các đỉnh cao ở đầu thời gian sinh trưởng, lúc đẻ nhánh và lúc

chín sữa.

Còn ở rễ thì lân có đỉnh cao nhất vào cuối thời kỳ đẻ nhánh và bắt đầulàm đòng Lân tan trong axit ở bản lá có 2 đỉnh cao là thời kỳ lúa đẻ nhánh vàlàm đòng Ở bông, lân dạng này càng ngày càng tăng một cách rõ rệt

Dạng lân này trong các bộ phận dinh dưỡng của cây chỉ tham gia vàocác quá trình sinh lý như quang hợp, hô hấp, trao đổi gluxit Ở các bộ phận dựtrữ của cây chủ yếu là lân phytin

Lúa thiếu lân lá có màu xanh đậm, bản lá nhỏ, hẹp, lá dài ra và mềmyếu, ria mép lá có màu vàng tía Thiếu lân làm cho lúa đẻ ít đi, thời kỳ trỗbông và chín đều chậm lại và kéo dài Do trổ bông muộn nên hạt lép nhiều, độdinh dưỡng của hạt gạo thấp Thiếu lân ở thời kỳ làm đòng thì giảm năng suấtmột các rõ rệt

2.5 Tình hình nghiên cứu vi sinh vật phân giải lân trong đất

2.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Việc nghiên cứu vi sinh vật phân giải photphat đã được quan tâm ở một

số nước trên thế giới Họ đã nghiên cứu và ứng dụng nhiều chủng vi sinh vậtphân giải photphat trong sản xuất nông nghiệp

Các chủng vi khuẩn đặc biệt thuộc loài Pseudomonas và Bacillus, các chủng nấm thuộc loài Penicillium, Aspergillus có khả năng chuyển hoá lân

khó tan thành dạng dễ hoà tan ở trong đất nhờ tiết ra các axit hữu cơ nhưformic, acetic, lactic, propionic, fumaric, glucolic và axit succinic Những axitnày làm giảm pH và hoà tan các dạng lân khó tan (Sen và Paul, 1957;Katznelson và Bose, 1959; Ostwal và Bhide, 1972)

Ở Liên xô (cũ) sản phẩm phân bón vi sinh vật thương mại với tên gọi

“Photphobacterin” với sự có mặt của B.megateirum var phosphaticum đã

được sử dụng rộng rãi ở Liên xô và các nước Đông Âu , làm tăng năng suấtcây trồng 5 – 10% so với đối chứng.Viện nghiên cứu nông nghiệp Ấn độ đã

sử dụng Phosphobacterium trên lúa mì, lúa và ngô cũng đã cho kết quả tăng

đáng kể so với đối chứng.

Grime và Mount (1984) đã nghiên cứu tác động của Pseudomonas Putida phân lập từ đất xung quanh cây họ đậu Phaseollus Vulgaris Các ông thấy rằng khi bổ sung P.Putida vào đất trồng làm cho cây họ đậu này tạo

nhiều nốt sần hơn, do đó tăng khả năng hấp thụ lân của cây

Năm 1982, Datta và cộng sự đã ứng dụng thành công vi khuẩn Bacillus firmus có khả năng phân giải lân khó tan làm tăng năng suất lúa ở vùng đông

bắc Ấn Độ Chủng này vừa có khả năng sinh IAA (Idolactic axit)- là hoocmôn sinh trưởng rất cần thiết cho cây trồng vừa có khả năng chuyển hóa lânkhó tan

El-Komy (2005) nghiên cứu phối hợp hai chủng cố định N

Azospirillum và phân giải lân Bacillus megaterium xử lý cho lúa mì Kết

quả cho thấy hàm lượng N trong thân lúa mì của các thí nghiệm có xử lýhai chủng này tăng 37 – 53%; hàm lượng P trong thân tăng 48,6%; hàmlượng K tăng 10 – 14,3% so với đối chứng không xử lý Kết quả nghiêncứu cũng cho thấy xử lý phối hợp hai chủng có tác dụng cộng hưởng, tốthơn xử lý đơn chủng

Perez (2007) đã nghiên cứu phân lập được 130 chủng vi khuẩn có khảnăng phân giải lân khó tan ở Venezuela Tuy nhiên, không có chủng nào cóhoạt tính phân giải photphat Fe và Al Tác giả cũng chọn được 10 chủng có

tiềm năng để nghiên cứu tiếp thuộc các chi Ralstonia, Pantoea, Serrati.

Alvaro (2009) đã phân lập được 2 chủng vi khuẩn từ rễ cỏ ở Tây BanNha có hoạt tính phân giải lân và kích thích sinh trưởng đối với cây trồng

thuộc chi mới là Acenitobacter.

2.5.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

Nhằm mục tiêu phát triển nông nghiệp sinh thái bền vững, Việt Nam đã

có khá nhiều nghiên cứu về vi sinh vật phân giải lân Thập kỷ 90 thế kỷ XXcác vi sinh vật phân giải lân sau khi được nhân sinh khối được tẩm nhiễm vàochất mang tạo thành chế phẩm vi sinh vật phân giải lân hoặc phối trộn vớichất hữu cơ để tạo thành phân lân hữu cơ vi sinh vật Ngoài tác dụng phân

giải lân , vi sinh vật phân giải lân còn có khả năng sản sinh ra các chất kíchthích sinh trưởng thực vật hoặc các chất kháng sinh giúp cây trồng phát triểntốt hơn, chống chịu tốt hơn đối với điều kiện bất lợi từ bên ngoài.

Nguyễn Hoài Hà và cộng sự (1960) đã phân lập từ đất trồng ngô ngoạithành Hà Nội được 100 chủng vi sinh vật có hoạt tính phân giải lân khó tan,trong đó có 52% phân giải yếu, 45% phân giải trung bình và 3% có khả năngchuyển hóa tốt Ba chủng mạnh có khả năng chuyển hóa được trên 41%quặng photphorit

Năm 1968, Lê Văn Văn và Đặng Văn Ngữ đã nghiên cứu một số nấm

mốc có khả năng phân giải lân khó tan, trong đó có Aspergillus niger sau 4

tuần nuôi cấy đã chuyển hóa được 17,2% lân tổng số trong photphorit

Nghiên cứu của Nguyễn Phương Chi và cộng sự (1998), Viện Công

nghệ sinh học đã lựa chọn chủng Aspergillus awamori Nakazawa MN1.

Chủng này đã chuyển hóa được 84,7% P2O5 sang dạng dễ tiêu từ quặngPhotphorit chứa 20% P2O5 Mặt khác, chủng này cũng chuyển hóa đượcquặng Apatit chứa 25% P2O5 sang dạng dễ tan, tuy nhiên, ở mức độ nhỏ hơn

(61,5%) Do đó chủng A.awmori Nakazawa MN1 được sử dụng làm phân lân

vi sinh, giúp cây trồng sử dụng photphat hữu cơ hữu hiệu hơn

Phạm Thanh Hà, Nguyễn Thị Phương Chi (1999) nghiên cứu ảnhhưởng của các nguồn nitơ lên khả năng phân giải lân 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 lân của

Aspergillus awamori MN1 và Penicillum cyaneofulvum ĐT1 Kết quả cho

thấy KNO3, NaNO3, (NH4)2SO2 là những nguồn nitơ tốt nhất cho môi trườngnuôi chủng MN1 tạo khả năng phân giải lân cao Còn đối với chủng ĐT1 là

NH4Cl Để lựa chọn thành công các chủng vi sinh vật dùng sản xuất phân bón

vi sinh, các tác giả rất quan tâm đến tác động của nhiệt độ , pH , tốc độ lắc lên sinh trưởng và hoạt tính của chúng

Vũ Thuý Nga (2003) nghiên cứu khả năng sinh tổng hợp IAA và phân

giải lân vô cơ khó tan của vi khuẩn Bradyrhizobium Kết quả cho thấy chúng

có khả năng tổng hợp 20 – 100 microgam/ml môi trường nuôi cấy.

Nguyễn Thị Phương Chi (2003) nghiên cứu biên độ pH để sinh trưởng

và phân giải lân của một số chủng vi khuẩn Kết quả cho thấy pH = 6 - 7 là

pH thích hợp cho sự phát triển của phần lớn các chủng vi khuẩn

Phạm Thanh Hà , Nguyễn Thị Quỳnh Mai , Hồ Thị Kim Anh (2004)nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đối với vi sinh vật phân giải lân, kết quả cácchủng vi khuẩn có khả năng sinh trưởng tốt trong khoảng từ 20°C – 40ºC Bachủng vi khuẩn RTL6, Q5 và IIIe thể hiện hoạt tính phân giải lân cao nhất ở15ºC Bảy chủng còn lại hoà tan nhiều lân nhất khi nuôi trong nhiệt độ 20ºC

Trong khuôn khổ đề tài KHCN 02- 06, Viện Khoa học Lâm nghiệpViệt Nam đã thực hiện đề mục tuyển chọn các vi sinh vật có khả năng phângiải lân để sản xuất phân bón vi sinh phục vụ trồng rừng Kết quả đã phân lậpđược 2 chủng vi khuẩn và 1 chủng nấm mốc có khả năng phân giải lân khótan, sinh trưởng và phát triển tốt trong điều kiện pH đất thấp

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đất phù sa trung tính ít chua trồng lúa và hệ vi sinh vật phân giải lân trong đất

3.3 Nội dung nghiên cứu

3.3.1 Đặc điểm phân bố và sử dụng của đất phù sa trung tính ít chua trên địa bàn huyện

3.3.2 Một số tính chất nông hóa học đất nghiên cứu

3.3.3 Thực trạng hệ vi sinh vật phân giải lân

+ Thực trạng hệ VSV: NTS, XKTS, VKTS

+ Thực trạng hệ VSV phân giải lân

+ Đánh giá hoạt tính phân giải lân của các chủng VSV phân giải lân+ Đánh giá đặc tính sinh học của một số chủng VSV phân giải lân

3.3.4 Đề xuất giải pháp phát triển hệ vi sinh vật phân giải lân và nâng cao hiệu quả dinh dưỡng lân

3.4 Vật liệu nghiên cứu

3.4.1 Thiết bị và hóa chất

 Thiết bị thí nghiệm: nồi hấp khử trùng, tủ sấy, tủ nuôi, tủ lạnh, máy lắc, tủ hốt, bếp điện, máy quang phổ, bộ cất đạm Kjeldahl, máy quang kếngọn lửa, lò nung, máy đo pH – metter

Các dụng cụ khác phục vụ cho các thí nghiệm: pipet, buret, ống

nghiệm, đĩa petri, que cấy, que chang, đèn cồn, ống đong, bình tam giác, bình định mức, cân kỹ thuật, cân phân tích,…

 Hóa chất: Lecithine, MgSO4, ( NH4)2SO4, FeSO4, CaCO3,

Glucozo, NaCl, Thạch, Saccarozo, KCl, Fe2(SO4)3.7H2O, Ca3(PO4)2, AlPO4,

KH2PO4, K2HPO4, pepton, K2Cr2O7, H2SO4, H3PO4, HCl, CH3COONH4, KCl, NaOH, phenolphtalein, diphenylamin,…và một số hóa chất khác

3.4.2 Môi trường nuôi cấy vi sinh vật

 Môi trường phân lập VSV phân giải lân hữu cơ: lecithine 0,05g;MgSO4 0,3g; (NH4)2SO4 0,3g; FeSO4 vết; CaCO3 5g; Glucozo 10g; NaCl 0,3g;MnSO4 vết; Thạch 15 – 18g; Nước cất 1000ml

 Môi trường phân lập VSV phân giải lân vô cơ: Glucozo 10g;(NH4)2SO4 0,2g; KCl 0,2g; Ca3(PO4)2 5g; MgCl2.6H2O 5g; MgSO4.7H2O0,25g; Thạch 10g; Nước cất 1000ml

 Môi trường vi khuẩn tổng số: Pepton 10g; NaCl 5g; thạch 20g; nướcchiết thịt 1000ml

 Môi trường nấm tổng số: Glucozo 10g; Pepton 5g; KH2PO4 1g;MgSO4 0,5g; Thạch 20g; Nước cất 1000ml

 Môi trường xạ khuẩn tổng số: Tinh bột 10g; (NH4)2SO4 2g; MgSO4

1g; NaCl 1g; CaCO3 3g; Thạch 20g; Nước cất 1000ml

3.5 Phương pháp nghiên cứu

3.5.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp

Thu thập, tham khảo các tài liệu, báo cáo, nghiên cứu liên quan đếnhướng nghiên cứu của đề tài

3.5.2 Phương pháp lấy mẫu đất

Mẫu đất được lấy theo TCVN 7538-2 : 2005 Chất lượng đất – lấy mẫu– phần 2: Hướng dẫn kỹ thuật lấy mẫu

+ Loại đất: đất phù sa không được bồi, trung tính ít chua, trồng chuyênlúa ( 2 vụ/năm)

+ Thời điểm lấy: vụ mùa 2015 khi lúa bắt đầu làm đòng

+ Số lượng mẫu: 5 hộ/xã x 3 xã/huyện = 15 mẫu

+ Cách lấy và xử lý mẫu: lấy mẫu sát rễ lúa, đo nhiệt độ đất, tại mỗiđiểm (ruộng) lấy 5 vị trí, mỗi vị trí 200g, trộn đều mẫu, dùng phương pháp tứphân để giữ lại 250g Mẫu được bảo quản trong thùng xốp lạnh trong quátrình vận chuyển Các chỉ tiêu vi sinh vật được phân tích ngay hoặc bảo quảntrong tủ lạnh (khoảng 5ºC) nhưng không quá 1 tuần

Các mẫu đất nghiên cứu được lấy tại các vị trí trong bảng sau:

Bảng 3.1 Vị trí lấy mẫu đất phân tích