Đánh Giá Thực Trạng Hệ Vi Sinh Vật Phân Giải Lân Trong Đất Phù Sa Gây Trồng Lúa Tại Một Số Xã Thuộc Huyện Tiên Lữ, Hưng Yên

Quá trình chuyển hóa hợp chất lân khó tan trong đất có phần đóng gópquan trọng của các loại vi sinh vật.. Xuất phát từ những vấn đề trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài : “Đánh giá thực

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

KHOA MÔI TRƯỜNG

Hà Nội - 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các sốliệu có nguồn gốc rõ ràng và kết quả trình bày trong khóa luận được thu thậptrong quá trình nghiên cứu là trung thực và chưa được công bố trước đây

Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong khóa luận đều đượcchỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Sinh viên Đoàn Thị Mai

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện khóa luận vừa qua, bên cạnh sự cố gắng củabản thân tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của Học viện Nông nghiệp ViệtNam, của các thầy cô giáo, gia đình cùng bạn bè

Tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới ThS.Nguyến Tú Điệp,TS.Đinh Hồng Duyên đã quan tâm dìu dắt, tận tình hướng dẫn tôi thực hiệnkhóa luận này

Tôi xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm khoa, các thầy cô giáo tại bộmôn Vi sinh vật, các thầy cô ở phòng thực hành bộ môn Hóa, các thầy cô ởphòng thí nghiệm Jica – bộ môn Khoa học đất, Học viện Nông nghiệp ViệtNam đã truyền đạt cho tôi những kiến thức và tạo điều kiện giúp đỡ cho tôitrong suốt quá trình thực hiện khóa luận này

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới gia đình, bạn bè

đã động viên, giúp đỡ và ủng hộ để tôi hoàn thành khóa luận này

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Sinh viên Đoàn Thị Mai

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cảm ơn ii

Mục lục iii

Danh mục bảng vi

Danh mục biểu đồ 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 nghiên cứu của đề tài 2

PHẦN 2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

2.1 Tổng quan về cây lúa 3

2.1.1 Nguồn gốc và phân loại thực vật 3

2.1.2 Đặc điểm thực vật học của cây lúa 3

2.1.3 Các thời kỳ sinh trưởng và phát triển của cây lúa 4

2.1.4 Vai trò của các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây lúa 4

2.1.5 Vai trò của cây lúa trong nền kinh tế 6

2.2 Tổng quan về đất phù sa và đất phù sa glây 7

2.2.1 Đất phù sa 7

2.2.2 Đất phù sa glây 10

2.3 Tổng quan về vi sinh vật phân giải lân 10

2.3.1 Vòng tuần hoàn của lân trong tự nhiên dưới tác dụng của vi sinh vật 10

2.3.2 Các dạng lân và sự chuyển hóa lân trong đất 11

2.3.3 Vi sinh vật phân giải lân 17

2.3.4 Các điều kiện ảnh hưởng đến khả năng phân giải lân của vi sinh vật 19

2.3.5 Tình hình nghiên cứu vi sinh vật phân giải lân 20

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

23

3.1 Đối tượng nghiên cứu 23

3.2 Phạm vi nghiên cứu 23

3.3 Nội dung nghiên cứu 23

3.3.1 Đặc điểm phân bố và sử dụng của đất phù sa glây trên địa bàn huyện 23

3.3.2 Một số tính chất nông sinh học đất 23

3.3.3 Thực trạng hệ vi sinh vật phân giải lân 23

3.3.4 Đề xuất giải pháp phát triển hệ VSV phân giải lân và nâng cao hiệu quả dinh dưỡng lân 23

3.4 Phương pháp nghiên cứu 23

3.4.1 Vật liệu nghiên cứu 23

3.4.2 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 24

3.4.3 Phương pháp lấy mẫu đất 24

3.4.3 Phương pháp phân tích chỉ tiêu nông hóa đất 26

3.4.4 Phương pháp phân tích chỉ tiêu vi sinh vật 26

3.4.5 Phương pháp xử lý số liệu 28

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 29

4.1 Đặc điểm phân bố và sử dụng của đất phù sa glây trên địa bàn huyện 29

4.2 Một số tính chất nông hóa học đất phù sa glây 30

4.3 Thực trạng hệ vi sinh vật và vi sinh vật phân giải lân trong đất 33

4.3.1 Thực trạng hệ VSV trong đất 33

4.3.2 Thực trạng hệ VSV phân giải lân trong đất 34

4.4 Đề xuất giải pháp phát triển hệ VSV phân giải lân và nâng cao hiệu quả dinh dưỡng lân 46

4.4.1 Biện pháp làm đất 47

4.4.2 Làm cỏ sục bùn 47

4.4.3 Luân canh cây trồng 47

4.4.4 Tưới, tiêu hợp lý 49

4.4.5 Biện pháp bón phân 50

4.4.6 Sử dụng thuốc trừ sâu, trừ cỏ hợp lý 52

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 53

5.1 Kết luận 53

5.2 Kiến nghị 54

TÀI LIỆU THAM KHẢO 55

PHỤ LỤC 59

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Khả năng phân giải hợp chất phosphate khó tan 17

Bảng 3.1 Vị trí, địa điểm lấy mẫu 25

Bảng 4.1 Một số tính chất nông hóa học đất 30

Bảng 4.2 Các chủng VSV phân lập được trên môi trường lân hữu cơ .35

Bảng 4.3 Các chủng VSV phân lập được trên môi trường lân vô cơ 36

Bảng 4.4 Mật độ các chủng VSV phân giải lân hữu cơ trong các mẫu đất .38

Bảng 4.5 Mật độ các chủng VSV phân giải lân vô cơ trong các mẫu đất .39

Bảng 4.6 Hoạt tính phân giải lân của các chủng VSV 42

Bảng 4.7 Mật độ các chủng vi sinh vật ở các mức pH khác nhau 44

Bảng 4.8 mật độ vi sinh vật ở các mức nhiệt độ khác nhau 45

Bảng 4.9 Vi sinh vật đất trong các loại hình sử dụng đất trên đất phù sa sông Hồng 48

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 4.1 Mật độ các nhóm VSV trong đất (x105CFU/g đất) 33Biểu đồ 4.2 Tỷ lệ trung bình các nhóm VSV trong đất so với VSVTS (%)

34Biểu đồ 4.3 Mật độ trung bình hệ VSV phân giải lân (x105CFU/g đất)

40Biểu đồ 4.4 Tỷ lệ % mật độ của nhóm VSV phân giải lân so với

VSVTS 41

DANH MỤC HÌNH

Hình ảnh 4.1 Khuẩn lạc một số VK phân lập trên môi trường lân hữu cơ

35Hình ảnh 4.2 Khuẩn lạc một số VK phân lập trên môi trường lân vô cơ 36Hình ảnh 4.3 Khuẩn lạc của một số vi khuẩn ở các mức pH khác nhau

45

DANH MỤC VIẾT TẮT

CHỮ VIẾT TẮT CHỮ VIẾT ĐẦY ĐỦ

CFU Colony forming unit – Đơn vị hình thái khuẩn lạcĐBSCL

PHẦN 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Lúa là cây lương thực chính của khoảng 1,3 tỉ người trên thế giới, làsinh kế chủ yếu của nông dân các nước châu Á Ở Việt Nam, từ năm 1986 đếnnay đã có những tiến bộ vượt bậc trong sản xuất lúa, từ chỗ là nước thiếu ăn triềnmiên đã trở thành nước xuất khẩu gạo thứ 2 trên thế giới Với cây lúa, các chấtdinh dưỡng cần thiết, không thể thiếu được đối với sự sinh trưởng và phát triểnlà: các-bon, ô-xy, hyđrô (từ thiên nhiên) và các chất khoáng : nitơ (N), lân (P),kali (K), canxi, sắt, kẽm, đồng, magiê, mangan, mô-líp-đen, bo, silic, lưu huỳnh,trong đó 3 yếu tố dinh dưỡng cây lúa cần với lượng lớn là: nitơ, phốtpho và kali,các nguyên tố khoáng còn lại, cây lúa cần với lượng rất ít

Trong cơ thể thực vật, lân đóng vai trò quyết định sự biến đổi vật chất

và năng lượng Nó tham gia cấu tạo nên các acid nucleic, coenzyme, adenosintriphosphate (ATP) là những chất cần thiết cho sự sống Ngoài ra lân cònđóng vai trò khác nhau như tạo môi trường đệm, ảnh hưởng đến quá trình hútcác chất khoáng khác của cây Đất chứa khối lượng lớn chất chứa lân, nhưngkhông phải hợp chất chứa lân nào trong đất cũng được cây sử dụng dễ dàng

Trong đất, lân( P) có trong các hợp chất vô cơ và hữu cơ Lân có trongthành phần của nhiều hợp chất hữu cơ của tàn tích sinh vật Các hợp chất hữu

cơ chứa lân gồm có: phitin, axit nucleic, nucleoproteit,photsphatit,…và các visinh vật đất Tỷ lệ lân hữu cơ phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mùn trong đất

và dao động trong khoảng từ 10-50% của lân tổng số Hợp chất vô cơ chứa lânchủ yếu là những muối của axit octophosphoric với Ca, Mg, Fe và Al Trongđất, lân còn có trong thành phần của apatit, photphoric và vitianit, cũng nhưtrong trạng thái hấp thụ của anion photphat Lân thường ở dạng khó tiêu nhưFePO4, AlPO4 trong môi trường chua hoặc Ca3(PO4)2 trong môi trường kiềm

Sự chuyển hóa lân xảy ra chủ yếu dưới tác dụng của quá trình hóa học và sinhhọc Quá trình chuyển hóa hợp chất lân khó tan trong đất có phần đóng góp

quan trọng của các loại vi sinh vật Nhiều loài vi sinh vật như vi khuẩn B.

megaterrium, B mycoides, vi khuẩn nitrat hóa, xạ khuẩn có khả năng chuyển

hóa quặng phosphat khó tan thành dễ tan để cây trồng hấp thụ được

Huyện Tiên Lữ, tỉnh Hưng Yên có diện tích đất phù sa glây khá lớn,chiếm trên 90% diện tích canh tác Loại đất này có độ phì tương đối khá,tuynhiên, do là đất chua nên hiệu lực phân lân không cao do hiện tượng cố địnhlân chủ yếu ở dạng FePO4 không tan Sự chuyển hóa lân có liên quan đến hệ

vi sinh vật phân giải lân trong đất Ngày nay, trong quá trình canh tác nôngnghiệp, việc sử dụng phân lân vô cơ, phân bón hóa học ở mức cao đã gây nênnhiều vấn đề xấu đến môi trường đất nói chung cũng như hệ vi sinh vật đấtnói riêng Xuất phát từ những vấn đề trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài :

“Đánh giá thực trạng hệ vi sinh vật phân giải lân trong đất phù sa glây trồng lúa tại một số xã thuộc huyện Tiên Lữ, tỉnh Hưng Yên”

1.2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài

- Đánh giá thành phần, mật độ, hoạt tính hệ vi sinh vật phân giải lântrong đất nghiên cứu

- Đề xuất một số giải pháp phát triển hệ VSV phân giải lân và nâng caohiệu quả dinh dưỡng lân

PHẦN 2 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1.Tổng quan về cây lúa

2.1.1 Nguồn gốc và phân loại thực vật

Cây lúa (Oryza spp.) là một trong năm loại cây lương thực hàng đầu thế giới, cùng với ngô (Zea mays L.), lúa mì (Triticum sp.), sắn (Manihot

esculenta Crantz) và khoai tây (Solanum tuberosum L.).

Về phân loại thực vật, cây lúa thuộc:

Giới (kingdom/regnum): Thực vật (Plantae).

Ngành (phyla): Thực vật có hoa (Angiospermae).

Lớp (class): Thực vật một lá mầm (Monocots).

Bộ (ordo): Hòa thảo (Poales).

Họ (familia): Hòa thảo (Poaceae).

2.1.2 Đặc điểm thực vật học của cây lúa

Các giống lúa Việt Nam có những đặc điểm như chiều cao, thời giansinh trưởng (dài hay ngắn), chịu thâm canh, chịu chua mặn, chống chịu sâubệnh khác nhau Song cây lúa Việt Nam đều có những đặc tính chung vềhình thái, giải phẫu và đều có chung các bộ phận rễ, thân, lá bông và hạt

Rễ lúa: Bộ rễ lúa thuộc loại rễ chùm Những rễ non có màu trắng sữa,

rễ trưởng thành có màu vàng nâu và nâu đậm, rễ đã già có màu đen

Thân lúa: Thân lúa là loại thân thảo Ở thời kỳ mạ và lúa non thân lúa docác bẹ lá tạo thành Sau khi làm đốt, thân lúa do các lóng và các đốt tạo thành,bên ngoài có bẹ lá bao bọc.Số lóng trên mỗi thân phụ thuộc vào giống: giốngdài ngày 7-8 lóng, giống trung ngày 6-7 lóng và giống ngắn ngày có 4-5 lóng

Lá lúa: Lúa có lá mầm và lá thật Lá mầm mọc trong quá trình ngâm ủ

và thời gian đầu sau khi gieo Lá thật là lá mọc trong quá trình sinh trưởngsinh dưỡng của cây lúa và tồn tại trong suốt quá trình sinh trưởng của cây lúa

Số lá trên cây phụ thuộc vào giống: giống dài ngày ≥ 20 lá, giống trung ngày16-18 lá, giống ngắn ngày 12-15 lá.

Hoa lúa: Do có nhiều hoa trên một bông lúa, quá trình trỗ lại không

đồng thời nên hoa lúa nở theo quy luật từ trên xuống dưới, từ ngoài vào trong.Thời gian nở hoa phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết

Hạt lúa: mỗi một hạt lúa được hình thành từ một hoa lúa Các hạt lúa xếp

xít và gối lên nha tạo thành bông lúa Tuỳ vào các giống lúa khác nhau mà độdài bông, số lượng hạt cũng như mật độ xếp hạt của bông lúa khác nhau

2.1.3 Các thời kỳ sinh trưởng và phát triển của cây lúa

Thời gian sinh trưởng của cây lúa được tính từ khi hạt lúa nảy mầmđến khi chín hoàn toàn, thay đổi tùy theo giống và điều kiện ngoại cảnh

Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng: tính từ lúc hạt thóc nảy mầm đến khi

bắt đầu vào giai đoạn phân hoá hoa lúa

Thời kỳ sinh trưởng sinh thực: tính từ lúc bắt đầu phân hoá hoa lúa

đến khi lúa trỗ bông và thụ tinh

thời kỳ này là bông lúa chín hoàn toàn, sau đó tiến hành thu hoạch hạt thóc

2.1.4 Vai trò của các nguyên tố dinh dưỡng đối với cây lúa.

2.1.4.1 Vai trò của đạm (N)

Đạm là yếu tố dinh dưỡng quan trọng Nó là cơ sở để cấu tạo nên protein,cấu tạo nên tế bào và mô cây, giữ vai trò quan trọng trong việc hình thành bộ rễ

N thúc đẩy quá trình quang hợp, tích lũy chất hữu cơ; thúc đẩy nhanh quá trình

đẻ nhánh và cần thiết cho sự sinh trưởng, phát triển của thân lá

Bón đủ đạm thì thân lá lúa phát triển tốt, lúa đẻ nhánh mạnh, đòng to,bông lớn, năng suất cao.

Triệu chứng thiếu đạm ở lúa: cây còi cọc chậm phát triển, xuất hiệnmàu xanh lợt đến vàng nhạt trên lá già làm lá bị chết hoặc rụng Khi thiếutrầm trọng thì số hoa bị giảm nhiều và hàm lượng protein trong nông sản thấp

2.1.4.2 Vai trò của lân (P 2 O 5 )

Lân rất quan trọng trong thời kỳ sinh trưởng ban đầu của cây lúa Lân

là thành phần chính của tế bào, cần thiết để tạo tế bào mới Lân kích thích bộ

rễ phát triển, giúp quá trình đẻ nhánh tập trung, trổ đều và chín sớm, tăngnăng suất và phẩm chất lúa

Triệu chứng thiếu lân:cây còi cọc toàn bộ, các lá trưởng thành có màuxanh đậm đến lam lục, rễ bị kìm hãm Khi thiếu trầm trọng lá và thân có vếttím, thân mảnh, chín chậm, hạt không hoặc kém phát triển

2.1.4.3 Vai trò của kali (K 2 O)

K tham gia vào quá trình tổng hợp protein, quá trình hình thành đường,tinh bột, xenllulo K giúp vào quá trình quang hợp tốt hơn, đặc biệt trong điềukiện ánh sáng yếu, nhiệt độ thấp, thời tiết âm u Ngoài ra K còn giúp cho cấycứng cáp hơn, chịu đựng được trong điều kiện nước sâu, giảm đổ ngã vàchống chịu sâu bệnh tốt hơn

Triệu chứng thiếu K: cây sinh trưởng kém, lá ngắn và có màu xanh tối

Lá mềm rũ xuống và chuyển già nhanh, xuất hiện các đốm nâu theo hàng trênphiến lá Nếu thiếu nặng sẽ bị khô chóp lá và mép lá

2.1.4.4 Vai trò của canxi (CaO)

Canxi là thành phần của màng tế bào, tồn tại dưới dạng canxipectate cần thiết cho sự phân chia tế bào một cách bình thường; giúp chomàng tế bào vững chắc, duy trì cấu trúc nhiễm sắc thể, hoạt hóa nhềuenzym Ngoài ra nó còn đóng vai trò như một chất giải độc bằng cáchtrung hòa acid hữu cơ trong cây

Triệu chứng thiếu canxi: các lá non của cây mới trồng biến dạng, nhỏ

và có màu xanh lụa sẫm không bình thường; sinh trưởng của rễ bị suy yếu, cổ

rễ thường gãy Khi thiếu nặng đỉnh sinh trưởng của cây bị khô, chồi và hoarụng sớm, cấu trúc thân bị yếu

Ngoài ra còn một số nguyên tố vi lượng khác như :Mg, S, Cu, Fe, Zn,

Mn, B, Mo, Cl, cũng có vai trò quan trọng đối với sinh trưởng và phát triểncủa cây lúa Tùy theo mức độ thiếu của một trong các yếu tố trên mà cây sẽ bịảnh hưởng xấu ở các mức độ khác nhau như ảnh hưởng đến lá, thân, sinhtrưởng, năng suất, hoặc thậm chí bị chết nếu thiếu trầm trọng

2.1.5 Vai trò của cây lúa trong nền kinh tế

Ngày nay nhu cầu về lương thực là yếu tố được chú trọng hàng đầu.Lương thực luôn là mối quan tâm lớn của cả nhân loại, do nguy cơ nạn đóiđang đe dọa nhiều dân tộc Theo số liệu của Liên hợp quốc, hiện nay trên thếgiới có khoảng trên 800 triệu người ở những nước nghèo, nhất là ở Châu Phithường xuyên bị thiếu lương thực, trong đó khoảng 200 triệu là trẻ em Trungbình hàng năm trên thế giới có khoảng 13 triệu trẻ em dưới 5 tuổi do thiếudinh dưỡng tối thiểu vì nạn đói nghiêm trọng Do đó, Hội nghị Dinh dưỡngQuốc tế đã đi đến kết luận rằng: giải quyết kịp thời vấn đề lương thực là trungtâm của mọi cố gắng hiện nay để phát triển kinh tế xã hội Theo thống kênông nghiệp của FAO, các loại cây lương thực được sản xuất và tiêu thụ trênthế giới bao gồm trước hết là 5 loại cụ thể: lúa gạo, lúa mì, ngô, lúa mạch vàkê… Trong đó lúa gạo và lúa mì là 2 loại được sản xuất và tiêu dùng nhiềunhất Với nhu cầu trung bình hiện nay trên thế giới có thể duy trì sự sống chokhoảng 3.008 triệu người, chiếm gần 53% dân số thế giới, riêng lúa gạo đangnuôi sống hơn một nửa dân số trên thế giới Gần nửa dân số còn lại được đảmbảo bằng lúa mì và các loại lương thực khác

Việt Nam là một trong những nước có nghề truyền thống trồng lúanước cổ xưa nhất thế giới Nông nghiệp trồng lúa vừa đảm bảo an ninh lương

thực quốc gia, vừa là cơ sở kinh tế sống còn của đất nước Dân số nước ta đếnnay hơn 80 triệu người, trong đó dân số ở nông thôn chiếm gần 80% và lựclượng lao động trong nghề trồng lúa chiếm 72% lực lượng lao động cả nước.Điều đó cho thấy lĩnh vực nông nghiệp trồng lúa thu hút đại bộ phận lựclượng lao động cả nước, đóng vai trò rất lớn trong nền kinh tế quốc dân.Bêncạnh đó, ưu thế lớn của nghề trồng lúa còn thể hiện rõ ở diện tích canh táctrong tổng diện tích đất nông nghiệp cũng như tổng diện tích trồng cây lươngthực Ngành trồng trọt chiếm 4/5 diện tích đất canh tác trong khi đó lúa giữ vịtrí độc tôn, gần 85% diện tích lương thực Ngày nay Việt Nam đã biến từnước nhập khẩu lương thực thành nước xuất khẩu lương thực đứng thứ 2 trênthế giới, đóng góp lớn vào nền kinh tế quốc dân.

phèn hóa Về mặt hình thái nhóm đất phù sa mang đặc tính xếp lớp (Fluvic

properties), theo phân loại của FAO đất phù sa có các tầng A Ochric; A.

Mollic và A Umbric hay H Histic

Quá trình hình thành: quá trình bồi đắp phù sa là quá trình chính, ngoài

ra còn có quá trình chua hóa, glây hóa, bạc màu hóa, quá trình tích lũy sắt tạotầng loang lổ đỏ vàng

2.2.1.2 Phân loại

Diện tích đất phù sa là 3.400.059 ha, chiếm 10.27% diện tích đất tựnhiên Do đặc điểm cấu tạo về địa chất và địa hình của nước ta, những nhómđất được bồi tụ phù sa thường hình thành về phía biển Độ phì nhiêu của đấtphụ thuộc vào đặc tính phù sa của các con sông bồi đắp nên châu thổ Nhữngtỉnh ở 2 tam giác châu thổ lớn là sông Hồng và sông Cửu Long chiếm tỉ lệ

diện tích cao, ngoài ra có đều ở các tỉnh đồng bằng ven biển miền Trung.

Theo phân loại đất của FAO-UNESCO nhóm đất phù sa được chiathành 5 đơn vị:

Đất phù sa trung tính ít chua: Eutric Fluvisols (FLe)

Đất phù sa chua: Dystric Fluvisols (FLd)

Đất phù sa glây – Gleyic Fluvisols (FLg)

Đất phù sa mùn – Umbric Fluvisols (Flu)

Đất phù sa có tầng đốm rỉ - Cambic Fluvisols (FLb)

Theo hệ phân loại của VN, đất phù sa được chia làm 3 đơn vị chính:

Đất phù sa hệ thống sông Hồng: với diện tích khoảng 790.700ha, tậptrung chủ yếu ở đồng bằng Bắc Bộ

Đất phù sa hệ thống sông Cửu Long: có diện tích khoảng 1.1195.200

ha, phân bố dọc hai bên bờ sông Tiền Giang và sông Hậu Giang Đây là lớpphù sa trẻ nhất của đồng bằng nước ta

Đất phù sa của hệ thống các con sông khác

2.2.1.3 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 Dosông Hồng có đặc điểm thủy chế thất thường; có năm lũ lớn, có năm lũ nhỏnên đất phù sa sông Hồng có sự biến động lớn về thành phần cơ giới trên bềmặt cũng như theo chiều sâu phẫu diện Đất phù sa sông Hồng có thành phần

cơ giới dao động từ thịt nhẹ đến thịt trung bình do đó phù hợp với nhiều loạicây trồng Trầm tích sông Hồng có độ phì nhiêu cao, có phản ứng trung tính

và độ chua bazơ cao do đó đất thường giàu các kiêm loại kiềm và kiềm thổ.a) Diện tích và phân bố

Với diện tích khoảng 600.000 ha (bao gồm cả lưu vực sông Hồng vàsông Thái Bình), đất phù sa sông Hồng tập trung chủ yếu ở các tỉnh đồngbằng Bắc Bộ như Phú Thọ, Vĩnh Phúc, Hà Nội, Hưng Yên, Hải Dương, Hà

Nam, Nam Định, Thái Bình, Hải Phòng…Vùng đất này nằm gọn trongvùng châu thổ Bắc Bộ, kẹp giữa hai dãy núi Tây Bắc và Đông Bắc, phíaĐông mở ra biển, phía Nam ngăn cách với đồng bằng Thanh Hóa bởi mộtdãy 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 được hìnhthành trên đá vôi, đá phiến mica, đá gơ-nai, phiến thạch sét, mỏ apatit…Nướcsông Hồng lúc nào cũng có màu đỏ đục ngầu do mang theo những sản phẩm xóimòn, rửa trôi của hàng chục vạn hecta đất đỏ từ thượng nguồn về

Khí hậu thuộc khu vực nhiệt đới gió mùa điển hình Lượng mưa bìnhquân 1600- 1900 mm/năm Độ ẩm không khí bình quân trong năm là 82-83%, tháng 2 đến 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, nơi thấpnhất khoảng 3cm

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 chỉkhoảng 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 sa

nên 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 (Trần Văn Chính,2006)

2.2.2 Đất phù sa glây

Đất glây là nhóm đất mới tách ra theo phân loại của FAO – WRB, trước đây theo phân loại của ta để chung vào đất phù sa hoặc đất đầmlầy Đất phù sa glây hình thành do quá trình lắng đọng phù sa tại những nơithấp, đọng nước trong thời gian dài (trên 6 tháng), mực nước ngầm gần bằngmặt đất

UNESCO-Diện tích toàn nhóm đất này là khoảng 452.418 ha, chiếm tỉ lệ 1,3%diện tích cả nước Đất glây hình thành ở vùng trũng, đại đồng chiêm cũ, thunglũng hoặc những vùng đất thoát nước kém

Về tính chất: đất rất chua (pH gần bằng 4), bí, màu xanh, đôi khi có vệtvàng hoặc nâu, thành phần cơ giới nặng, mùn trung bình từ 2 - 4 %, đạm vàkali trung bình, nghèo lân

Về phân bố: đất phù sa glây tập trung nhiều ở đồng bằng sông Hồng,Bắc Trung Bộ và rải rác ở duyên hải Nam Trung Bộ, Đông Nam Bộ và TâyNguyên

2.3 Tổng quan về vi sinh vật phân giải lân

2.3.1 Vòng tuần hoàn của lân trong tự nhiên dưới tác dụng của vi sinh vật

Trong tự nhiên, vật chất chuyển động theo một vòng tuần hoàn gọi làchu trình sinh điạ hóa Vòng tuần hoàn của lân không giống như vòng tuầnhoàn của nitơ Trong khi nitơ luôn khan hiếm trong đất thì lân tồn tại nhiềutrong đất ở dạng khó phân giải Nitơ được đưa vào đất nhờ vi sinh vật cố địnhđạm từ không khí, còn đối với lân, chúng được các vi sinh vật phân giải từ cácnguồn lân vô cơ và hữu cơ khác nhau (Elizabeth Pe’rez và cs, 2007)

Vòng tuần hoàn của lân trong tự nhiên cũng như trong đất diễn ra

theo một quy trình khép kín gọi là vòng tuần hoàn của lân thông qua 4 quátrình ( khoáng hóa, cố định sinh học, cố định hóa học và phân giải) TheoMurphy và cộng sự (2013), cây trồng chỉ có thể hấp thu 5- 25% lượng lânđược 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 Vòng tuần hoàn của lân đượcbiểu diễn trong sơ đồ sau:

2.3.2 Các dạng lân và sự chuyển hóa lân trong đất

Lân rất quan trọng đối với cây trồng Tuy nhiên, hiệu suất sử dụng lânbởi cây trồng không quá 25%, trong một lượng lớn bị cố định trong đất vàchuyển thành dạng khó hấp thụ Lượng dư lân trong đất xấp xỉ 0,025 – 0,3%

P2O5 nhưng chúng tồn tại trong đất ở dạng không tan trong nước làm cây khóhấp thụ Thành phần lân khó tan và dễ tan trong đất được quyết định bởi tính

PO43- trong dung dịch đất

PO43ˉ 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

chất đá mẹ, thành phần cơ giới và hàm lượng chất hữu cơ quyết định Do quátrình tích lũy sinh học, hàm lượng lân trong đất mặt cao hơn lớp dưới(Nguyễn Kim Phụng, 2002).

Trong các loại đất khoáng, tỉ lệ lân hữu cơ thường từ 25 – 65% Các cỡhạt thuộc thành phần sét thường chứa nhiều lân hơn các cỡ hạt thuộc thànhphần cát Do đó, ở các chân đất đá mẹ, đất bạc màu, có ít keo sét thì tỉ lệ lânthấp hơn các loại đất khác

Tỉ lệ lân trong đất khác nhau tùy theo tính chất của đá mẹ và nhữngtầng phát sinh từ đá mẹ như: mica, quartzit, thường tỉ lệ lân thấp hơn là đấtphát sinh từ mẫu thạch không chua như bazan, đá vôi, (Võ Thị Lài, 2006)

Quá trình phân giải xác bã động vật cung cấp cho đất nguồn lân quantrọng Như vậy việc bổ sung chất hữu cơ vào đất giúp làm tăng cường hàmlượng lân cho đất (Minh D, Anh V T , 2003)

2.3.1.1.Lân hữu cơ và sự chuyển hóa lân hữu cơ

a.Lân hữu cơ

Tùy loại đất, tỉ lệ lân hữu cơ thường chiếm từ 20 – 80% lân tổng sốtrong đất Ở lớp đất mặt, lân chiếm khoảng 50% (Nguyễn Kim Phụng, 2002).Lân hữu cơ trong đất chủ yếu ở trong thành phần mùn Đất càng giàu mùn thìcàng giàu lân hữu cơ Đối với lân hữu cơ trong đất, dạng phổ biến nhất làdạng fytat, có thể chiếm 50% tổng số lân hữu cơ Tùy theo môi trường acidhay kiềm mà tồn tại các dạng fytat khác nhau Ở đất chua, lân hữu cơ chủ yếu

là dạng fytat Fe, Al; ở đất trung tính và kiềm tồn tại dạng fytat Ca, Mg (VõThị Lài, 2006)

Lân hữu cơ trong cơ thể động vật, thực vật và VSV thường gặp là cáchợp chất chủ yếu như fitin, phospholipide và acid nucleic Điều đáng chú ý làlân ở VSV không tham gia trực tiếp vào dinh dưỡng cây trồng mà phải đợi visinh vật chết đi, tế bào bị khoáng hóa thì cây trồng mới hấp thụ được (NguyễnKim Phụng, 2002)

Khi thực hiện khoáng hóa có sự tham gia của vi sinh vật phân giải lân,những hợp chất hữu cơ (trong đó có lân hữu cơ) sẽ được khoáng hóa để giảiphóng ra lân hữu cơ hay lân vô cơ, là nguồn dinh dưỡng cung cấp thức ăncho cây trồng Có 70 – 80 tập đoàn vi sinh vật tham gia vào quá trình phângiải lân (Võ Thị Lài, 2006) Trong quá trình khoáng hóa chất hữu cơ củađất, lân hữu cơ được giải phóng dưới dạng acid phosphoric và muối dễ tancủa nó Nhưng các dạng lân này lại bị đất hấp phụ và vi sinh vật hút lại,nên trong đất rất ít lân ở dạng hòa tan Nhiều tác giả nghiên cứu cho rằng:Nếu chất hữu cơ vùi trong đất là chất hữu cơ nghèo lân thì quá trình phângiải không những hàm lượng lân hữu cơ trong đất không tăng mà còn giảmxuống (Ivanop, 1995).

Theo những công trình nghiên cứu của Kaila (1954): nếu chất hữu cơvùi xuống đất chứa ít hơn 0,2 – 0,3% P2O5 thì quá trình phân giải lân khôngtăng thêm về lân dễ tan cho cây vì vi sinh vật sẽ hút hết Cường độ hút lânhữu cơ của đất thông qua sự phân giải của vi sinh vật phụ thuộc rất nhiều vàonhiệt độ Theo Sefe-Satsaben (1960), trong điều kiện bình thường ở các nước

ôn đới, sự khoáng hóa lân hữu cơ tiến hành rất chậm và lượng lân cung cấpcho cây từ những hợp chất hữu cơ không đáng kể Trái lại, ở nhiệt độ từ 35 –

500C thì quá trình khoáng hóa tăng lên rất mạnh và cung cấp cho cây đượcnhiều lân từ những hợp chất hữu cơ Vì thế, ở nước ta bón phân chuồng cũng

là giải pháp cung cấp lân cho cây trồng

b.Sự chuyển hóa lân hữu cơ

Trong đất có nhiều loài vi sinh vật khoáng hóa được lân hữu cơ Các visinh vật này tiết ra các enzyme khử phosphoryl đồng thời giải phóng ionphosphate Phản ứng enzyme nhanh khi hợp chất hữu cơ vừa mới bón vào đất vàsau đó xảy ra chậm khi lân đã bị cải biến Lân sẽ tạo thành các phức liên kết với

Fe, Al, các chất hữu cơ phân tử lượng cao và bị giữ chặt trên các phân tử sét

Tốc độ giải phống lân phụ thuộc vào các yếu tố sau:

-Bản chất của hợp chất hữu cơ có lân: acid nucleic dễ khoáng hóa hơnphytin Nguyên nhân do hầu hết các vi sinh vật khoáng hóa lân hữu cơ đềutiết ra các enzym tương ứng để phân giải acid nucleic.

-Nếu lượng C/P > 300 thì lân sẽ bị các vi sinh vật trong đất cố định.Còn ở mức C/P < 200, lân sẽ thừa nên được khoáng hóa (Minh.D, Anh.V.T,2003)

-pH là 6 – 7, ở môi trường kiềm lân vô cơ được phóng thích nhanh hơnlân hữu cơ

-Nhiệt độ cao cũng thuận lợi cho khoáng hóa lân hữu cơ Thích hợpnhất là 40 – 500C Do đó, trong mùa hè tốc độ khoáng hóa lân mạnh hơn cácmùa khác (Võ Thị Lài, 2006)

2.3.1.2.Lân vô cơ và sự chuyển hóa lân vô cơ

a.Lân vô cơ

Lân vô cơ tồn tại ở dạng muối của những nguyên tố Ca, Fe và Al Ở đấttrung tính và đất kiềm thì lân Ca là chủ yếu, còn ở đất chua thì lân Fe, Al làchủ yếu Lân Ca dễ được huy động để làm thức ăn cho cây hơn là lân Fe, Al

Sự tồn tại của ion phosphate trong môi trường đất bị chi phối bởi ionphosphate bị chuyển đổi hóa trị (Võ Thị Lài, 2006)

Môi trường chua: H2PO4-  HPO42-  PO4

2-Trong thực tế, H2PO42- là dạng cây trồng dễ hấp thu nhất Các dạng lâncòn lại thường là những loại khó tan mà cây trồng không thể đồng hóa được,muốn cây trồng sử dụng được phải qua quá trình biến đổi thành dạng dễ tan.Cũng như các yếu tố khác, lân trong tự nhiên luôn luôn tuần hoàn chuyển hóa.Nhờ vi sinh vật, lân được vô cơ hóa biến thành dạng muối của acidphosphoric Các dạng lân này một phần được cây trồng sử dụng biến thànhlân hữu cơ, một phần bị cố định dưới dạng khó tan như Ca3(PO4)2, AlPO4 vàFePO4 Các dạng khó tan này trong môi trường có ph thích hợp sẽ chuyểnthành dạng dễ tan Trong quá trình này, vi sinh vật giữ vai trò quan trọng (Võ

Thị Lài, 2006).

b.Sự chuyển hóa lân vô cơ

Sự tồn tại của các ion phosphate 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-  PO4Dung dịch acid Dung dịch kiềm

2-Ở pH = 7, tỷ lệ hai loại ion này gần bằng nhau H2PO4- dễ đồng hóahơn HPO42-, nên về mặt lý thuyết ở pH = 5 – 6, dinh dưỡng lân của câythuận lợi nhất Song trong đất do có mặt của nhiều ion khác mà vấn đề trởnên phức tạp hơn

 Sự chuyển hóa lân vô cơ ở đất chua

Trong đất chua nghèo chất hữu cơ, Fe, Al và Mn thường nằm dướidạng hòa tan phản ứng với H2PO4- tạo thành hợp chất không tan cây khôngđồng hóa được

Al3+ + H2PO4- + H2O  2H+ + Al(OH)3.H2PO4 (không tan)

Ở các loại đất chua, Al3+ và Fe3+ vượt các ion H2PO4- nhiều lần làm chophản ứng trên càng nghiêng theo chiều thuận tạo thành lân không tan khiếncho chỉ còn một lượng rất nhỏ H2PO4- trong đất

Ở đất chua, ion H2PO4- không những phản ứng với Al3+ , Fe3+ hòa tan

mà còn phản ứng với các oxit ngậm nước của các nguyên tố đó như gibbsit(Al2O3.3H2O) và goethit ( Fe2O3.3H2O) Ở đất chua, số lượng lân bị các oxitsắt và nhôm ngậm nước cố định còn vượt quá cả số lượng lân bị kết tủa với

Fe, Al và Mn hòa tan

Al(OH)3 + H2PO4-  Al(OH)3.H2PO4 + H2O Điều đáng lưu ý là hầu hết các loại đất đều chứa oxit sắt, nhôm ngậmnước nên đây cũng là kiểu cố định khá nhiều lân và diễn ra trên phạm vi rộng

Trong môi trường chua còn có hai quá trình cố định lân liên quan tớisét Đó là do sự tồn tại các ion OH- lộ trên bể mặt khoáng sét Sự cố định này

đi kèm với việc giải phóng kiềm theo phản ứng sau:

Sét – OH + Ca(H2PO4)2  sét - H2PO4- + 1/2Ca(OH)2Khả năng cố định lân thay đổi theo bản chất khoáng vật keo sét theothứ tự sau đây: Illit > Kaolinit > Montomorillonit

+ H2PO4- + 2H2O  2H+ + Al(OH)2.H2PO4

Vai trò của sắt và nhôm thể hiện qua thực tế là việc cố định các nhómanion mạnh lên khi tỉ lệ SiO2/seoquioxit giảm, với các loại đất đã mất vôi nếucác seoquioxit cũng mất đi thì khả năng cố định lân cũng giảm

Còn về vôi, người ta thấy rằng khi để cho sét hấp thụ Ca2+ , tỉ lệ anionphosphate được hấp thụ tăng lên bất chấp ngưỡng kết tủa caxi phosphate.Điều đó chứng tỏ rằng đây là quá trình cố định ion chứ không phải con đườnghóa học Tính ổn định của quá trình giữ chặt này phụ thuộc vào điều kiện môitrường và việc giải phóng anion có thể xảy ra khi điều kiện môi trường thayđổi và đặc biệt là nếu sét bị giải keo

Ở đất chua, các hydroxit sắt, nhôm lưỡng tính có thể mất một nhóm

OH- trở thành keo dương tính tham gia hấp phụ trao đổi anion:

Al(OH)3 + H+ = Al(OH)2+ + H2O

 Sự chuyển hóa lân ở đất kiềm:

Trong môi trường kiềm giàu Ca, ion H2PO4- phản ứng mạnh với Ca tạothành các hợp chất ít tan hơn theo các phản ứng lần lượt như sau :

Ca(H2PO4)- + CaCO3 + H2O = 2CaHPO4.2H2O + CO2

6CaHPO4.2H2O + 2CaCO3 + H2O = Ca8H2(PO4)6.5H2O + 2CO2

Ca8H2(PO4)6.5H2O + CaCO3 = Ca3(PO4)2 + CO2 + H2O

Lân trở lên kém hòa tan hơn khi gặp điều kiện thuận lợi và đủ thời gian

Ca3(PO4)2 có thể chuyển thành các hợp chất không tan hơn nữa như hydoxycarbon và ngay cả fluoro apait (Võ Thị Lài, 2006)

2.3.3 Vi sinh vật phân giải lân

Vi sinh vật (microorganisms) là tên chung dùng để chỉ tất cả các loài

sinh vật nhỏ bé mà muốn thấy chúng người ta phải dùng đến kính hiển vi Visinh vật phân giải lân khó tan là các vi sinh vật có khả năng chuyển hóa hợpchất lân khó tan thành dạng dễ tiêu cho cây trồng sử dụng Vi sinh vật có cácnhóm chính sau: vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm men, nấm mốc, vi tảo, virus(Nguyễn Lân Dũng và cộng sự, 1979) Các nhóm có khả năng phân giải lân là

vi khuẩn, xạ khuẩn, virus, vi tảo, nấm men và nấm mốc (Nguyễn Kim Phụng,2002) Vi sinh vật phân giải lân khó tan được biết đến nay là:

Pseudonomonass, Micrococcus, Bacillus, Flavobacterium, Penicillium, Selerotium, Aspergillus và nấm rễ (Mycorrhira) Các vi sinh vật này không

chỉ phân giải hợp chất phosphate canxi mà cả phosphate nhôm, sắt, mangan

và các dạng khác kể cả quặng Kết quả nghiên cứu hiệu quả phân giải lânđược thể hiện qua bảng sau:

Bảng 2.1 Khả năng phân giải hợp chất phosphat e khó tan

Tên chủng VSV Nguồn Phosphate % phân giải Nguồn tài liệu

Vi khuẩn Phosphate canxi 3 3 - 17 Moreau – 1995

Pseudonomonas Phosphate canxi 3 13 - 58 Ostwaba Bhide - 1992Aspergillus Phosphate canxi 3

Phosphate canxi 2Phosphate nhômPhosphate sắt

30,858,424,025,6

Gaura Gaind – 1983

Penicillium Phosphate canxi 3

Phosphate nhômPhosphate sắt

90,049,328,1

Gaura Gaind – 1983

Bacillus Quặng phosphate 5 - 10 Gaura Barrdiga – 1972Bacillus Quặng phosphate 12 - 20 Gaur et Al – 1973Penicillium Quặng phosphate 10 - 17 Asea et Al – 1988

Nghiên cứu của Puneet và cộng sự (2006) cho thấy: việc nhiễm một số chủng

nấm sợi có khả năng hòa tan lân như Aspergillus flavus và Aspergillus niger

với vi khuẩn cố định nitơ Azotobacter sp đã tăng năng suất hạt 17,7%, trong khi chỉ nhiễm Azotobacter sp chỉ làm tăng 9% Kapoor và cộng sự (2006) cũng đạt kết quả tương tự khi nghiên cứu sự phối hợp giữa chủng Azotobacter

sp với các vi khuẩn phân giải lân thuộc các chi Asgrobacterium sp, Bacillus

sp, Pseudomonas sp,

Vi sinh vật phân giải lân được chia làm hai nhóm: vi sinh vật phân giảilân hữu cơ và vi sinh vật phân giải lân vô cơ

2.3.3.1.Vi sinh vật phân giải lân hữu cơ

Sự chuyển hóa các hợp chất lân hữu cơ thành muối của H3PO4(Stoklaza – 1991, Menkina – 1952) theo sơ đồ sau:

- Nucleoprotein → nuclein→ acid nucleic → nucleotic → H3PO4

- Loxitin →Glixerphosphate → H3PO

Sơ đồ của quá trình phân giải nucleoprotein cụ thể như sau:

Vi sinh vật phân giải lân hữu cơ chủ yếu gồm cac chủng Bacillus và

Pseudonomonas Ngoài ra, còn có một số xạ khuẩn và nấm khác Đáng chú ý

là B megaterrium var phosphatsum có khả năng phân giải lân hữu cơ cao (Võ

Thị Lài, 2006) Đồng thời B megaterrium còn có khả năng hình thành bào tử

nên sức sống rất mạnh (Nguyễn Hữu Hiệp, 2009)

2.3.3.2 Vi sinh vật phân giải lân vô cơ

Nhiều vi khuẩn như B megaterrium, B mycoides, B mutyricus, P.

fluorescens, vi khuẩn nitrat hóa, một số vi khuẩn hệ rễ, xạ khuẩn có khả

năng phân giải Ca3(PO4)2 và bột apatit Khả năng phân giải lân vô cơ liênquan mật thiết tới sự sản sinh ra acid của vi sinh vật Quá trình lên men tạo

ra acid cacbonic, là acid chủ yếu thúc đẩy quá trình hòa tan lân vô cơ (Minh

D, Anh V T , 2003)

Ca3(PO4)2 + H2CO3 + H2O → Ca(PO4)2H2O + Ca(HCO3)2

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

có tác dụng quan trọng trong việc phân giải Ca3(PO4)2 Vì trong quá trìnhsống, các vi khuẩn này tích lũy trong đất HNO3 và H2SO4, quá trình hòa tan

có thể biểu thị theo phương trình sau:

Ca3(PO4)2 + 4HNO3 = Ca(H2PO4)2 + 2Ca(NO3)2

Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 = Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4

Đối với nấm thì Asperillus niger cho khả năng phân giải mạnh nhất Ngoài ra, còn có một số chủng khác như Penicillin, Rhizopus ( Minh D,

Anh V T, 2003)

2.3.4.Các điều kiện ảnh hưởng đến khả năng phân giải lân của vi sinh vật

Khả năng phân giải lân của vi sinh vật chịu ảnh hưởng của một số yếu

tố sau:

- Độ pH: nhìn chung pH ít ảnh hưởng đến khả năng phân giải lân.Tuy nhiên, pH trong khoảng 7,8 – 7,9 có ảnh hưởng tốt tới sự phát triển của

hệ vi sinh 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 trongbiên độ 20 – 400C ( Phạm Thanh Hà và cộng sự, 2003)

- Hợp chất hữu cơ: Theo Tardieux – Roche (1996), hàm lượng chấthữu cơ mùn hóa không làm ảnh hưởng đến quá trình phân giải lân Hợp chấthữu cơ tươi làm tăng quá trình sinh trưởng của vi sinh vật, từ đó dẫn đến quátrình hòa tan hợp chất lân khó tan

- Độ ẩm: ở những nơi có độ ẩm cao, do hoạt động của vi sinh vậtmạnh nên tạo ra nhiều acid hữu cơ làm tăng hiệu qua phân giải lân

- Hệ rễ: hệ rễ cây trồng kích thích sự sinh trưởng của vi sinh vật Do

đó, phân giải lân cũng được tăng cường Tuy nhiên một số loài cây có thể tiết

ra các chất độc ngăn cản sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật

- Tỉ lệ N và C trong môi trường: N, C trong môi trường cao sẽ thúcđẩy khả năng phân giải lân (Vũ Hữu Yêm, 1995)

2.3.5 Tình hình nghiên cứu vi sinh vật phân giải lân.

2.3.5.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Hàm lượng lân trong các loại đất thường rất thấp, vì vậy người ta tìmcách để tăng lượng lân dễ tan trong đất bằng cách bón phân Nhưng phần lớnlượng phân bón vào đất bị chuyển hóa trở thành lân khó tiêu khiến cây trồngkhông hấp thu được hoặc bị rửa trôi đi Các vi sinh vật phân giải lân khó tân

đã giải quyết được vấn đề này, vì thế chúng được nhiều nước trên thế giớiquan tâm Nhiều công trình nghiên cứu ở châu Âu, Mỹ và Ấn Độ đã cho thấyhiệu quả to lớn của các vi sinh vật phân giải lân

Các nghiên cứu của Sen và Paul (1957), Katznelon và Bose (1967),Ostwal và Bhide (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 lân khó tan thành dạng dễ hòa tan ở trong đất nhờ tiết

ra các acid hữu cơ như formic, acetic, lactic, propionic, fumaric, glucolic vàacid succinic Những acid này làm giảm pH và hòa tân các dạng lân khó tan

Ở Liên xô (cũ) sản phẩm phân bón vi sinh thương mại “

phosphobacterin” 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 suất cây

trồng 5 – 10% so với cây đối chứng Viện nghiên cứu nông nghiệp Ấn Độ đã

sử dụng phosphatbactericum trên lúa mì, lúa và ngô cũng đã cho kết quả đáng

kể so với đối chứng

Kết quả nghiên cứu mới nhất của Canada cho thấy bón vi sinh vật phângiải lân có thể thay thế 50 – 70% lượng lân cần bón bằng quặng nghèo P2O5

mà năng suất, chất lượng không hề thay đổi ( Gaur, 1992)

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 phosphate Fe và Al Tác giả cũng chọn được 10 chủng có

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

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.

Hiện nay, hai nước Trung Quốc và Ấn Độ đang đẩy mạnh nghiên cứu

và ứng dụng công nghệ sinh học trong sản suất phân lân vi sinh với quy môcông nghiệp, ứng dụng trên hàng chục triệu ha

2.3.5.2 Tình hình nghiên cứu trong nước.

Với mục tiêu phát triển nông nghiệp sinh thái bền vững, Việt Nam đãcps khá nhiều nghiên cứu về vi sinh vật phân giải lân Thập kỷ 90 của thế kỷ

XX các vi sinh vật phân giải lân sau khi được nhân sinh khối được tầm nhiễmvào chất mang tạo thành chế phẩm vi sinh vật phân giải lân hoặc phối trộn vớicác chất hữu cơ để tạo thành phân lân hữu cơ vi sinh vật

Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy phân vi sinh vật phân giải photphatekhó tan có thể nâng cao hiệu quả sử dụng phân lân khoáng lên 20 – 30% sovới 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 Việc sửdụng vi sinh vật phân giải lân có thể thay thế 30 – 50% lượng lân cần bónbằng 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 phângiải lân còn có khả năng sản sinh ra các chất kích thích sinh trưởng thực vậthoặc các chất kháng sinh giúp cây trồng phát triển tốt hơn, chống chịu tốt hơnđối với điều kiện bất lợi từ bên ngoài Nguyễn Thị Phương Chi, Phạm Thanh

Hà, Nguyễn Thị Quỳnh Mai đã nghiên cứu khả năng tiết enzyme photphatazacủa 10 chủng vi sinh vật hòa tan lân và nhận thấy rằng ngoài khả năng hòa tanlân khó tan các chủng vi sinh vật này có khả năng sản sinh enzymephotphatase (chủ yếu là nấm sợi và vi khuẩn) enzyme này đóng vai trò xúctác không thể thiếu cho quá trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ chứalân Vũ Thúy Nga ,Nguyễn Ngọc Quyên, Trần Thủy Tú, Phạm văn Toản(2003) nghiên cứu khả năng sinh tổng hợp IAA và phân giải phosphate 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 Phạm Thanh Hà,Nguyễn Thị Phương Chi (1999) 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 photphate của Aspergillus

NaNO3, (NH4)2SO4 là những nguồn nitơ tốt nhất cho môi trường nuôi chủngMN1 tạo khả năng phân giải photphat cao Còn đối với chủng ĐT1 là NH4Cl

Nghiên cứu gần đây nhất đối với vi sinh vật phân giải lân trên đấtbazan 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, việcbón thêm vi sinh vật phân giải lân làm tăng số lượng vi sinh vật phân giải lântrong đất, dẫn đến tăng cường độ phân giải lân khó tan trong đất 23 – 35%

PHẦN 3 : ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

Đất phù sa glây trồng lúa; vi sinh vật phân giải lân

3.2 Phạm vi nghiên cứu

- Phạm vi không gian:

+ Các xã: Lệ Xá, Cương Chính, Minh Phương huyện Tiên Lữ, tỉnh Hưng Yên

+ Phòng thí nghiệm bộ môn Vi sinh vật, khoa Môi trường

+ Phòng thí nghiệm Jica, học viện Nông nghiệp Việt Nam

- Phạm vi thời gian: từ tháng 8 đến tháng 12 năm 2015

3.3 Nội dung nghiên cứu

3.3.1 Đặc điểm phân bố và sử dụng của đất phù sa glây trên địa bàn huyện 3.3.2 Một số tính chất nông sinh học đất

3.3.3 Thực trạng hệ vi sinh vật phân giải lân

- Thực trạng hệ VSV trong đất

- Thành phần, số lượng các chủng VSV phân giải lân vô cơ, hữu cơ

- Hoạt tính phân giải lân vô cơ (Ca-P, Al-P,) và lân hữu cơ

- Đánh giá đặc tính sinh học của vi sinh vật phân giải lân

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

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Vật liệu nghiên cứu

 Hóa chất:

Lơxitin, MgSO4, (NH4)2SO4, FeSO4, CaCO3, NaCl, MnSO4, Saccaro, KCl, Fe2(SO4)3.7H2O, Ca3(PO4)2, KH2PO4, Pepton, Glucoza, MgSO4.7H2O, Thạch,

 Dụng cụ, thiết bị thí nghiệm:

Hộp lồng, ống nghiệm, bình tam giác, đèn cồn, que cấy, bình địnhmức,

Nồi hấp, tủ sấy, tủ định ôn, cân phân tích, cân kỹ thuật, máy lắc,

 Các công thức môi trường:

- Môi trường phân lập VSV phân giải lân vô cơ: Gluco: 10g, Ca3(PO4)2:5g, MgCl2.6H2O: 5g, MgSO4.7H2O: 0,25g, KCl: 0,2g, (NH4)2SO4: 0,1g, Thạch:20g, Nước cất : 1000ml

- Môi trường phân lập VSV phân giải lân hữu cơ: Lơxitin: 0,25g,MgSO4: 0,3g, (NH4)2SO4: 0,3g, FeSO4: vệt, CaCO3: 5g, Gluco: 10g, NaCl:0,3g, MnSO4: vệt, Thạch: 15 – 18g, Nước cất: 1000ml

- Môi trường nấm tổng số: Gluco:10g, MgSO4: 0,5g, KH2PO4:1g,Thạch:20g, Pepton:5g, Nước cất:1000ml, Rose Bengal:10ml

- Môi trường vi khuẩn hảo khí tổng số: Pepton: 14g, MgSO4: 0,2g,Thạch:20g, Nước cất:1000ml

- Môi trường vi khuẩn yếm khí tổng số:Pepton:15g, saccarrozo:10g,

KH2PO4:1g, MgSO4: 0,5-1g , FeSO4: 0,5g, NaCl:0,5g, NH4SO4 1%: 10ml,Thạch 16-20g, Nước cất:1000ml

- Môi trường xạ khuẩn tổng số: KH2PO4:0,5g; KNO3:1g, MgSO4: 0,5g,FeSO4: 0,01g, NaCl:0,5 g, Tinh bột tan:10g, Thạch;20g, Nước cất:1000ml

3.4.2 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

3.4.3 Phương pháp lấy mẫu đất

- Phương pháp lấy mẫu đất được áp dụng theo TCVN 7538-2005

- Loại đất: đất phù sa không được bồi, glây, trồng chuyên lúa (2vụ/năm)

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

- Số lượng mẫu: 5 hộ/xã*3 xã/huyện = 15 mẫu

- Cách lấy và xử lý mẫu: lấy mẫu sát rễ lúa, đo nhiệt độ đất, tại mỗi điểm (ruộng) lấy 5 vị trí, mỗi vị trí 200g, trộn đều mẫu, dùng phương pháp tứ phân để giữ lại 250g mẫu Mẫu được bảo quản trong thùng xốp lạnh trong quátrình vận chuyển Các chỉ tiêu vi sinh vật được phân tích ngay hoặc bảo quản trong tủ lạnh (khoảng 50C) nhưng không quá 1 tuần.

Bảng 3 1 Vị trí, địa điểm lấy mẫu

Xã Minh Phương, huyện

Tiên Lữ, tỉnh Hưng Yên

3.4.3 Phương pháp phân tích chỉ tiêu nông hóa đất

pHKCl: Đo bằng máy đo pH

N (%): Phương pháp Kjeldhal, công phá bằng H2SO4 và hỗn hợp xúc tác

P2O5 (%): Phương pháp so màu, công phá mẫu bằng hỗn hợp axit

H2SO4 và HClO4

K2O (%): Phương pháp quang kế ngọn lửa, công phá mẫu bằng hỗnhợp axit HF và HClO4

P2O5 dễ tiêu (mg/100g đất): Phương pháp Oniani.

K2O dễ tiêu (mg/100g đất): Phương pháp Maxlova

OC (%): Phương pháp Walkley – Black.

3.4.4 Phương pháp phân tích chỉ tiêu vi sinh vật

3.4.4.1 Phương pháp đếm số lượng tế bào

Cách đếm: Tiến hành pha loãng như phương pháp phân lập trên môitrường thạch bằng Sau khi nuôi cấy một thời gian thích hợp (3 – 5 ngày) ở 28-300C trong tủ nuôi, lấy ra đếm số lượng khuẩn lạc vi sinh vật phát triển trongmột hộp lồng, từ đó tính ra số lượng tế bào trong 1g (hay 1ml) cơ chất

ni: số lượng đĩa cấy tại độ pha loãng i

V: thể tích dịch mẫu (ml) cấy vào trong mỗi đĩa

f: độ pha loãng tương ứng

3.4.4.2 Phương pháp xác định mật độ VKTS, XKTS, NTS

Pha loãng mẫu đến nồng độ 10-6 theo TCVN 6168:2002

Chọn 3 nồng độ 10-4

, 10-5 , 10-6 Tại mỗi nồng độ lặp lại 3 lần trên môitrường VKTS, XKTS, NTS mỗi lần cấy 0,05ml dịch Nuôi cấy ở 280C từ 3 –

5 ngày Đếm số lượng khuẩn lạc mọc trên các đĩa hộp lồng

3.4.4.3 Phương pháp phân lập vi sinh vật trên môi trường thạch bằng

Pha loãng mẫu đến nồng độ 10-4 theo TCVN 6167:1996 Tại mỗinồng độ, dùng pipet hút 0,1ml dịch pha loãng cấy lên các loại môi trường lân

vô cơ và lân hữu cơ đã chuẩn bị sẵn, đem nuôi ở nhiệt độ thích hợp từ 2 – 3ngày

Khi các chủng vi sinh vật mọc rõ, hình thành khuẩn lạc thì làm thuầntheo phương pháp cấy ria Sau khi được làm thuần khiết, các chủng vi sinhvật được cấy vào ống nghiệm chứa môi trường thạch nghiêng để giữ giống

3.4.4.4 Phương pháp đánh giá hoạt tính phân giải lân

Sử dụng 10% các nguồn phosphate vô cơ không tan khác nhau làAlPO4, Ca3(PO4)2 và phosphate hữu cơ không tan là lơxitin, cho vào 10mlmôi trường chuyên tính, nuôi ở nhiệt độ thích hợp nhất Sau 3 ngày nuôi cấy,thu dịch môi trường của các ống nghiệm để làm phản ứng xanh molipdate,xác định nồng độ PO43- trong dịch nuôi

3.4.4.5 Đánh giá đặc tính sinh học của vi sinh vật phân giải lân

Đánh giá đặc tính sinh học: ảnh hưởng của nhiệt độ, ảnh hưởng của pH,khả năng kháng kháng sinh

Khả năng thích ứng nhiệt độ: sử dụng môi trường dịch thể, cấy cácchủng vi sinh vật trong các ống nghiệm chứa môi trường đã vô trùng và nuôilắc (tốc độ lắc 150 vòng/phút) ở các thang nhiệt độ khác nhau từ 20 – 400C,mỗi thang cách nhau 100C Sau 72h nuôi cấy xác định khả năng sinh trưởng

và phát triển của chúng bằng cách đo độ đục OD ở bước sóng 560nm trênmáy so màu

Khả năng thích ứng pH: pha dung dịch đệm Sorensen 1, bổ sung dungdịch đệm vào môi trường nuôi cấy để tạo các mốc pH= 4,0 -5,0 - 6,0 - 7,0 -8,0 Cấy 0,05 ml dịch cấy (dịch vi sinh vật) nồng độ 10-3 lên môi trường Nuôi

ở nhiệt độ thích hợp, sau 72h đếm số lượng khuẩn lạc

Khả năng kháng kháng sinh: pha môi trường nuôi cấy chứa kháng sinhStreptomycine ở các nồng độ: 300, 500, 800, 1000mg/lít môi trường Cấy0,05 ml dịch cấy (dịch vi sinh vật) nồng độ 10-3 lên môi trường Nuôi ở nhiệt

độ thích hợp, sau 72h đếm số lượng khuẩn lạc

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

4.1.Đặc điểm phân bố và sử dụng của đất phù sa glây trên địa bàn huyện

Huyện Tiên Lữ nằm ở phía nam tỉnh Hưng Yên, phía Bắc giáp vớihuyện Ân Thi và Kim Động, phía tây giáp với thành phố Hưng Yên, phíađông giáp huyện Phù Cừ và phía nam giáp tỉnh Thái Bình theo đường địagiới là sông Luộc Nằm ở khu vực đồng bằng sông Hồng và đồng bằngBắc Bộ rộng lớn là điều kiện thuận lợi cho Tiên Lữ phát triển kinh tếnông lâm nghiệp

Nhìn chung, Tiên Lữ có điều kiện đất đai và khí hậu thuận tiện chophát triển nông nghiệp đa dạng, phát triển các sản phẩm nông nghiệp phục vụđời sống dân cư và phát triển cây lương thực, cây công nghiệp và cây ăn quả.Tài nguyên đất nông nghiệp, đặc biệt là đất lúa và cây ăn quả của huyệnphong phú, đây là yếu tố quan trọng phát triển kinh tế của toàn huyện

Trên địa bàn huyện có các loại đất sau:

+ Đất phù sa được bồi màu nâu tươi trung tính ít chua của hệ thốngsông Hồng, diện tích là 367,05 ha chiếm 6,75% diện tích canh tác

+ Đất phù sa được bồi ngập nước có diện tích là 56,79 ha chiếm 1,04%diện tích canh tác

+ Đất phù sa không được bồi trung tính ít chua, không glây hoặc glâyyếu của hệ thống sông Hồng có diện tích 858,47 ha chiếm 15,49% diện tíchcanh tác

+ Đất phù sa không được bồi trung tính ít chua, glây trung bình hoặcglây mạnh của hệ thống sông Hồng có diện tích 2252,55 ha chiếm 41,44%diện tích canh tác

+ Đất phù sa không được bồi chua, glây trung bình hoặc glây mạnh của

hệ thống sông Hồng có diện tích 949,13 ha chiếm 17,46% diện tích canh tác

+ Đất phù sa không được bồi chua, không glây hoặc glây yếu của hệ