Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P trong đất góp phần vào việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế Vũ Thị Hồng Hà Trường Đại học Khoa h
Trang 1Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P trong đất góp phần vào việc phục hồi rừng ngập mặn tại
Thừa Thiên Huế
Vũ Thị Hồng Hà
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Khoa học môi trường; Mã số 60 44 03 01
Người hướng dẫn: TS Ngô Thị Tường Châu
Năm bảo vệ: 2014
Keywords Khoa học môi trường; Môi trường; vi sinh vật; Đất; Rừng ngập mặn; Thừa Thiên Huế
Content
MỞ ĐẦU
Nằm ở vị trí vùng ven biển là nơi giao thoa giữa đất liền và biển, rừng ngập mặn có hệ sinh thái với năng suất sinh học cao, cung cấp một nguồn tài nguyên rất phong phú và đa dạng như gỗ, than, tannin, chim, thú và nhiều loài thủy hải sản có giá trị xuất khẩu Ngoài ra, rừng ngập mặn còn đóng vai trò là lá chắn xanh bảo vệ vùng cửa sông, cửa biển, chống xói lở, hạn chế tác hại của gió bão, mở rộng đất liền và còn được xem là nhà máy lọc sinh học khổng lồ, làm trong lành bầu không khí Vì vậy, hệ sinh thái rừng ngập mặn có ý nghĩa hết sức quan trọng về kinh tế - xã hội và môi trường ở những vùng ven biển Đồng thời có vai trò đặc biệt trong việc ứng phó biến đổi khí hậu
Tuy nhiên, diện tích rừng ngập mặn hiện đang giảm mạnh ở nước ta Thực trạng này
đã gây ra nhiều tác hại như làm mất đi bình phong bảo vệ đê biển, gây ô nhiễm đất và nước đầm nuôi trồng thủy sản, giảm nguồn lợi sinh vật cũng như giống thủy sản tự nhiên, giảm năng suất nuôi tôm, nhất là ảnh hưởng đến sinh kế của người dân Riêng ở Thừa Thiên Huế, rừng ngập mặn quan trọng này ngày càng giảm về diện tích cũng như chất lượng do việc phát triển của các khu ngập nước, đặc biệt là sự mở rộng các ao nuôi tôm ở trên đầm phá Vì vậy, việc bảo vệ và phát triển bền vững rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế là rất cấp thiết, cần đề
Trang 2ra những giải pháp để tăng diện tích, đảm bảo độ đa dạng sinh học và phát huy tối đa tiềm năng của rừng hiện có
Trước đây, nhiều tổ chức hoạt động bảo tồn tài nguyên thiên nhiên đã triển khai các hoạt động nhằm phục hồi và phát huy các giá trị vốn có của rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế Điển hình là dự án hỗ trợ cộng đồng xây dựng vườn ươm do tổ chức SIDA tài trợ Tuy nhiên, trên thực tế, hiệu quả đạt được không cao Bên cạnh việc thiếu sự giám sát và chăm sóc, nguyên nhân chính có thể là do điều kiện môi trường điển hình là điều kiện dinh dưỡng không thuận lợi cho sự phát triển của các cây con
Trong khi đó, hoạt động của vi sinh vật đất đóng vai trò quan trọng trong quá trình định hình đất, làm tăng độ phì cho đất và cải tạo dinh dưỡng đất Đặc biệt, vi khuẩn cố định N hiếu khí sống tự do và nấm mốc hòa tan P chịu trách nhiệm chính cho dinh dưỡng của cây ngập mặn Lớp trầm tích của rừng ngập mặn nói chung được đặc trưng bởi môi trường nước
lợ và có hàm lượng C hữu cơ cao nhưng lại bị hạn chế về N và P Ngoài một phần N được cung cấp từ đất liền, nguồn N chính để đảm bảo cân bằng trong chu trình tuần hoàn vật chất ở rừng ngập mặn do nhóm vi khuẩn cố định N đảm nhiệm Bên cạnh đó P dễ tiêu được giữ lại trong đất dưới dạng các hợp chất với nhôm và sắt rất khó tan và chỉ được trả lại cho đất dưới dạng dễ tan nhờ vi sinh vật chuyển hóa P Trên thực tế, việc tách tạo và gây nhiễm vào thực vật cũng như đưa trở lại môi trường đất dưới dạng chế phẩm sinh học của nhóm vi khuẩn cố định N và nấm mốc hòa tan phosphate hữu hiệu này đã được sử dụng như là một biện pháp nông nghiệp hiệu quả để nâng cao năng suất cây trồng
Với ý nghĩa đó, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P trong đất góp phần vào việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế”
Mục tiêu nghiên cứu:
- Tuyển chọn được một số chủng vi khuẩn hiếu khí sống tự do có khả năng cố định N
và các chủng nấm mốc hòa tan phosphate vô cơ trong đất rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế
- Tạo nguồn vi sinh vật cố định N và hòa tan P với hoạt lực cao sẵn có nhằm góp phần cải thiện hiệu quả việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế
Nội dung nghiên cứu:
1 Phân tích một số tính chất lý hóa của đất vùng rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế nhằm: (i) xác định tính cấp thiết của việc cải thiện điều kiện dinh dưỡng (nguồn N và P) cho vùng đất nghiên cứu; và (ii) thăm dò ảnh hưởng của tính chất đất đến khả năng chuyển hóa N,
P của các chủng vi sinh vật được phân lập
2 Phân lập các chủng vi khuẩn có khả năng cố định nitrogen hiếu khí sống tự do và các chủng nấm mốc hòa tan phosphate vô cơ được phân lập từ mẫu đất vùng rễ của một số loài
Trang 3cây ngập mặn ở Thừa Thiên Huế Nội dung này nhằm mục đích: (i) chứng minh sự tồn tại của các quần thể vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ tại đất vùng rễ cây ngập mặn và (ii) cung cấp nguồn vi sinh vật cho việc tuyển chọn các chủng vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ với hoạt lực cao
3 Tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng cố định nitrogen và hòa tan phosphate
vô cơ với hoạt lực cao trong đất rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế, nhằm mục đích tạo nguồn giống vi sinh vật có tiềm năng ứng dụng trong phục hồi rừng ngập mặn
4 Đánh giá khả năng cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ của các chủng vi sinh
vật được tuyển chọn trong điều kiện in- vitro
5 Tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy cho sinh trưởng, phát triển và khả năng cố định nitrogen
và hòa tan phosphate vô cơ của các chủng vi sinh vật được tuyển chọn, nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc thu nhận sinh khối tạo chế phẩm vi sinh vật với hoạt lực cố định nitrogen
và hòa tan phosphate cao
6 Thăm dò khả năng cải thiện nguồn dinh dưỡng N, P cho đất trồng cây ngập mặn của việc bổ sung các chế phẩm vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ được
tuyển chọn trong điều kiện in- vivo Nội dung này nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc
ứng dụng một cách hiệu quả chế phẩm vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô
cơ vào việc phục hồi rừng ngập mặn
Reference
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tiếng Việt
1 Kiều Hữu Ảnh, Ngô Tự Thành (1985), Vi sinh vật học của các nguồn nước NXB Khoa
học và Kỹ thuật, Hà Nội
2 Nguyễn Kim Anh, Phạm Thị Ngọc Anh, Lê Thị Thúy Hoa, Nguyễn Thị Quỳnh Như, Đậu
Thị Tỉnh (2008), “Phân lập và tuyển chọn một số chủng vi khuẩn Azotobacter có hoạt tính nitrogenaza và sinh tổng hợp IAA (indol axetic acid) từ đất thôn Bình Kỳ - Hòa
Quý – Ngũ Hành Sơn – TP Đà Nẵng”, Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên
cứu khoa học” lần thứ 6, Đại học Đà Nẵng
3 Nguyễn Thị Phương Chi, Phạm Thanh Hà, Hà Thị Hồng Hạnh (1997), “Khả năng chuyển
hóa hợp chất phosphate khó tan của chủng Aspergillus awamori NAKAZAWA MN1”,
Tạp chí sinh học 19(2), tr 68-73
Trang 44 Chi cục Kiểm lâm tỉnh Thừa Thiên Huế (2010), “Báo cáo tổng kết nghiên cứu rừng ngập
mặn Rú Chá, Hương Phong, Thừa Thiên Huế”, Dự án quản lí tổng hợp hoạt động đầm
phá - Dự án IMOLA II, tr 8-11
5 Đoàn Văn Cung, Phạm Văn Quyến, Trần Thúc Sơn, Nguyễn Văn Sức, Trần Thị Tâm
(1998), Sổ tay phân tích đất, nước, phân bón cây trồng, Nhà xuất bản Nông nghiệp Hà
Nội, Hà Nội
6 Đường Hồng Dật, Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đường (1979), Giáo trình vi sinh vật học
trong trồng trọt, NXB ĐH & THCN, Hà Nội
7 Phạm Thị Thanh Hà, Nguyễn Thị Phương Chi (1999), “Ảnh hưởng của nguồn nitrogen
lên khả năng phân giải phosphore của hai chủng nấm sợi MN1 và ĐT1”, Hội nghị
Công nghệ Sinh học toàn quốc, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội
8 Nguyễn Thị Hoa, Lê Xuân Thuyên, Đinh Văn Hiệp (2006), “Trao đổi chất giữa rừng ngập
mặn Cà Mau và môi trường nước ven bờ”, Kết quả khảo sát mùa mưa và mùa khô
năm 2006, Phân viện Địa lý thuộc Viện khoa học và Công nghệ Việt Nam
9 Phạm Quỳnh Hương (2007), “Driving forces behind nutrients dunamics in Khe Ốc - A
tidal creek in Cần Giờ mangrove biosphere reserve, HCM city”, Luận văn thạc sĩ khoa
học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh
10 Phạm Thị Ngọc Lan, Trương Văn Lung (1999), “Bước đầu nghiên cứu vi khuẩn
Azotobacter trong đất vùng gò đồi tỉnh Thừa Thiên Huế”, Hội nghị Công nghệ Sinh
học toàn quốc, Hà Nội
11 Phạm Thị Ngọc Lan, Nguyễn Công Minh (2005), “Ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi
cấy đến hoạt động phân giải protein của vi khuẩn phân lập từ ao nuôi tôm ở phá Tam
Giang – Cầu Hai, tỉnh Thừa Thiên Huế”, Những vấn đề nghiên cứu cơ bản trong khoa
học sự sống, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, tr 957 – 960
12 Phạm Thị Ngọc Lan, Trần Thị Thanh Nhàn (2008), “Điều kiện nuôi cấy tối ưu cho sinh
trưởng và phát triển của một số chủng nấm mốc hòa tan phosphate vô cơ”, Tạp chí
khoa học - Đại học Huế, số 48, tr 103-108
13 Phạm Thị Ngọc Lan, Hoàng Xuân Thế, Huỳnh Kim Hoàng (2002), “Khả năng phân giải
phosphore khó tan của các nhóm vi sinh vật phân lập từ đất trồng lúa”, Kỉ yếu hội nghị
khoa học lần thứ I, Đại học Huế, tr 60 – 64
14 Trần Thị Thanh Nhàn (2008), “Nghiên cứu một số chủng nấm mốc hòa tan phosphate vô
cơ được phân lập từ đất trồng hoa màu”, Luận văn thạc sĩ, Đại học Khoa ho ̣c Huế
15 Đỗ Kim Nhung, Vũ Thành Công (2011), “Khảo sát khả năng sinh tổng hợp IAA và cố
định đạm của vi khuẩn Gluconacetobacter sp và Azospirillum sp được phân lập từ
cây mía”, Tạp chí khoa học 2011,18a, Đại học Cần Thơ, tr 161 – 167
Trang 516 Đỗ Hoành Quân (2011), “Phân lập, tuyển chọn và nghiên cứu các đặc tính tăng trưởng,
cố định đạm của vi khuẩn Azotobacter – thử nghiệm trên cây trồng”, Luận văn Thạc sĩ
Sinh học, Trường đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh
17 Lê Ngọc Trân (2011), “Nghiên cứu sự thay đổi hàm lượng carbon, nitrogen, phosphorus
trong quá trình phân hủy Đước đôi (Rhizophora apiculata Bl.) tại phần rừng bị gãy đổ
do tác động của bão Durian ở huyện Cần Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh”, Luận văn
Thạc sĩ, Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh
18 Nguyễn Văn Uyển (1973), Sinh ly ́ trao đổi chất ở thực vật , dịch, NXB Khoa học và Kỹ
thuật, Hà Nội
19 Trần Cẩm Vân, Bùi Thị Ngọc Dung, Đào Thị Lương (1994), “Khả năng phân hủy
phosphore vô cơ của một số chủng loại vi khuẩn phân lập từ đất”, Thông báo khoa học
của các trường Đại học, tr 44 – 48
20 Vũ Văn Vụ, Vũ Thanh Tâm, Hoàng Minh Tấn (1999), Sinh lí học thực vật, NXB Giáo
dục, Hà Nội
Tài liệu tiếng Anh
21 American Public Health Association (2005), Standard Methods for the Examination of
Water and Wastewater
22 Cleveland CC (1999), “Global patterns of terrestrial biological nitrogen (N2) fixation”,
Glob Biogeochem, Cycles 13, pp 623 – 645
23 Dhara P Chaudhari, Sachdev, Hemangi G Kasture, Vijay M Dhavale, Dilip D Chopade,
Balu A Chopade (2009), “Isolation and characterization of indole acetic acid (IAA) producing Klebsiella pneumonia strains from rhizosphere of wheat (Triticum
aestivum) and their effect on plant growth”, Indian J of Exp Biol., 47, pp 993 –
1000
24 Dinesh K Maheshwari (2014), “Bacterial Diversity in Sustainable Agriculture”,
Sustainable Development and Biodiversity, Vol 1, Springer International Publishing
Switzerland, pp 287 – 291
25 Dittmar T., Lara RJ (2000), “Driving forces behind nutrient and organic matter dynamics
in a mangrove tidal creek in north Brazil”, Estuarine, Coastal and Shelf Science, 52,
pp 249 – 259
26 FAO (2007), The world’s mangrove (1980 – 2005), FAO forestry, pp 153
27 Feller I C (1995), “Effects of nutrient enrichment on growth and herbivory of dwarf red
mangrove (Rhizophora mangle)”, Ecological Monographs, 65 (4), pp 477 – 505
Trang 628 Feller I C., Mckee K I., Wigham D F and O’Neil J.P (2006), “Nitrogen vs phosphorus
limitation across an ecotonal gradient in a mangrove forest”, Biogeochemistry, pp
1-31
29 Feller I C., Whigham D.F., O’Neil J.P and McKee K L (1999), “Effects of nutrient
enrichment on within – stand cycling in a mangrove forest”, Ecology, 80 (7), pp 2193
– 2250
30 Gaind S., Gaur A C (1991), “Thermotolerant phosphate solubilizing microorganism and
after interaction with mung bean”, Plant and Soil, 133(1), pp 141-149
31 Gül Fidan Saribay (2003), “Growth and nitrogen fixation dynamics of Azotobacter
chroococcum in nitrogen – free an OMW containing medium”, Thesis submitted to the
graduate school of Natural and Applied Sciences of the Midde East Technical University, pp 1 – 11
32 Ilmer P and Schinner F (1992), “Solubilization of inorganic phosphate by
microorganisms isolated from forest soil”, Soil Biology Biochemistry, 24 (4), pp
389-395
33 Jane Rogers (1996), “Nutrient dynamics and productivity in mangrove ecosystem”,
Litterature Review – Submitted in partial fulfilment of assessment for the Degree of Bachelor of Science(Hons.) 1997/1998
34 Liu J., Peng M., Li Y (2012), “Phylogenetic diversity of nitrogen-fixing bacteria an the
nif gene from mangrove rhizophere soil”, Can J Microbiol, 58 (4), pp 531 – 539
35 Lovelock C E., Ball M C., Brendan Choat, Bettina J E., Holbrook N M and Feller I C
(2006), “Linking physiological progresses with mangrove forest structure: phosphore deficiency limits canopy development, hydraulic conductivity and photosynthetic
carbon gain in dwarf Rhizophora mangle”, Plant, Cell and Environment, 29, pp 793 –
801
36 Lovelock C.E., Feller I.C., Ball M C., Bettina M J E and Mei Ling Ewe (2006),
“Diffrences in plant funtion in phosphorus and nitrogen limited mangrove
ecosystems”, New Phytologist, 172, pp 514 – 522
37 Maddox J J., Soilea J M (1991), “Effects of phosphate fertilization, lime amendments
and inoculation with VA - mycorrhizal fungi on soy abeans in acid soil”, Plant and
Soil, 134(1), pp 89-93
38 Mann D, Steinke TD (1993), “Biological nitrogen fixation (acetylene reduction)
associated with blue-green algal (cyanobacterial) communities in the Beachwood
Mangrove Nature Reserve11”, Seasonal variation in acetylene reduction activity S
Afr J Bot., 59
Trang 739 Ruth Reef, Ilka C Feller and Catherine E Lovelock (2010), “Nutrition of mangroves”,
Tree Physiology, 30, pp 1148 – 1160
40 Tylka G.L., Hussey R S., Roncadori R W (1991), “Interactions of vesicular-arbuscular
mycorrhizal fungi, phosphorus, and Heterodera glycines on soybean”, Journal of
Nematology, 23 (1), pp 122-133
41 Usha DK., Kanimozhi K (2011), “Isolation and characterization of saline tolerant
Azospirillum strains from paddy field of Thanjavur district”, Advances in Applied
Science Reseach, 2(3), pp 239 – 245
42 Yoav Bashan and Gina Holguin (1996), Azospirillum-plant relationships: environmental
and physiological advances, 1990-1996, pp 112
43 Yoav Bashan and Gina Holguin (2002), “Plant growth-promoting bacteria: a potential tool
for arid mangrove reforestation”, Trees (2002), 16, Springer-Verlag, pp 159-166
Tài liệu internet
44 Hoàng Công Tín, Mai Văn Phô, Thành phần loài và đặc điểm phân bố của thực vật ngập
mặn ở Thừa Thiên Huế
< http://123doc.vn/document/1242272-thanh-phan-loai-va-dac-diem-phan-bo-cua-thuc-vat-ngap-man-o-thua-thien-hue-docx.htm?page=6>