Nghiên cứu quy trình sản xuất vật liệu sinh học nhằm tái tạo thảm cỏ làm tiểu cảnh cho khuôn viên

TRÍCH YẾU LUẬN VĂNArbuscular Mycorhizae là loài nấm rễ nội cộng sinh ở rễ cây mang lại nhiều lợiích cho cây chủ như làm tăng sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng do tăng cườnghấp t

HỌC VIỆN NÔNG NGHI P Ệ VI T Ệ

NAM

NGUYỄN THANH NHÀN

NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

Mã s : ố: 60 44 03 01

Người h ướng dẫn khoa học: TS Nguy n ng ễn Th Mi ị Mi nh

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiêncứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng đểbảo vệ lấy bất kỳ học vị nào

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám

ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Thanh Nhàn

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhậnđược sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên củabạn bè, đồng nghiệp và gia đình

Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng vàbiết ơn sâu sắc cô giáo TS Nguyễn Thị Minh đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều côngsức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộmôn Vi sinh vật, Khoa Môi trường – Học viện Nông Nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp

đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạomọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoànthành luận văn./

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tác giả luận văn

Nguyễn Thanh Nhàn

1 Mở đầu 11.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 3

1.3 Phạm vı nghıên cứu 3

1.4 Những đóng góp mớı, ý nghĩa khoa học và thực tıễn của đề tàı 3

Phần 2 Tổng quan tàı lıệu .5

2.1 Thảm thực vật xanh và kıến trúc cảnh quan trong đô thị 5

2.1.1 Thảm thực vật xanh 5

2.1.2 Vai trò của tiểu cảnh xanh đối với môi trường đô thị 5

2.1.3 Kiến trúc cảnh quan trong đô thị 7

2.2 Hiện trạng kıến trúc cảnh quan, thảm thực vật trong đô thị trên thế

gıớı

và Vıệt Nam 72.2.1 Kiến trúc cảnh quan và và thảm thực vật đô thị trên thế giới 7

2.2.2 Kiến trúc cảnh quan và và thảm thực vật đô thị tại Việt Nam 9

2.3 Vật liệu sinh học 9

2.3.1 Khái niệm, phân loại 9

2.3.2 Thành phần và nguyên liệu sản xuất vật liệu sinh học

10 2.4 Nấm rễ Mycorrhızae

11 2.4.1 Khái niệm, phân loại 11

2.4.2 Nấm rễ nội cộng sinh Arbuscular Mycorrhizae (AM) 13

2.4.3 Mối quan hệ cộng sinh giữa AM và cây chủ 14

2.4.4 Sự phản hồi của cây trồng với nấm rễ nội cộng sinh 16

2.5 Tình hình nghıên cứu ứng dụng của nấm rễ và vật lıệu sınh học trên thế gıớı và Vıệt Nam 17

2.5.1 Tình hình nghiên cứu ứng dụng AM và vật liệu sinh học trên thế giới 17

2.5.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng của nấm rễ và vật liệu sinh học ở Việt Nam

19 2.6 Vi khuẩn nốt sần Rhızobıum 20

2.6.1 Một vài đặc điểm của Rhizobium 20

2.6.2 Tình hình sản xuất và sử dụng chế phẩm vi khuẩn nốt sần trên thế giới và ở Việt Nam 21

Phần 3 Vật lıệu và phương pháp nghıên cứu 23

3.1 Đốı tượng nghıên cứu 23

3.2 Vật lıệu nghıên cứu 23

3.3 Phạm vı nghıên cứu 23

3.4 Nộı dung nghıên cứu 23

3.5 Phương pháp nghıên cứu 24

3.5.1 Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp

24 3.5.2 Phương pháp thu nhận bào tử từ vùng rễ của cây trồng theo phương pháp sàng ướt cải tiến

24 3.5.3 Phương pháp phân lập vi khuẩn nốt sần Rhizobium 24

3.5.4 Phương pháp đánh giá đặc tính sinh học trực tiếp các giống Arbuscular mycorrhizae

25 3.5.5 Phương pháp đánh giá đặc tính sinh học trực tiếp các giống Rhizobium 25

3.5.6 Đánh giá khả năng cộng sinh trên cây chủ và lựa chọn cây chủ để nhân giống nấm rễ 26

3.5.7 Phương pháp phân tích các tính chất (vật lý, hóa học, sinh học) của chất nền 26

3.5.8 Phương pháp xác định tỷ lệ nảy mầm của hạt giống 27

3.5.9 Phương pháp đánh giá hiệu quả tái tạo thảm cỏ của vật liệu sinh học

27 Phần 4 Kết quả và thảo luận 29 4.1 Tuyển chọn gıống arbuscular mycorrhızae, rhızobıum và nhân gıống dùng

cho sản xuất 29

4.1.1 Tuyển chọn giống Arbuscular mycorrhizae 294.1.2 Lựa chọn cây chủ để nhân giống nấm rễ được tuyển chọn 30

4.1.3 Tuyển chọn giống Rhizobium 31

4.1.4 Xác định các điều kiện nhân sinh khối giống Rhizobium 32

4.2 Xác định, lựa chọn và xử lý chất nền của vật liệu sinh học 37

4.3 Lựa chọn loại dinh dưỡng và tỷ lệ bổ sung vào vật liệu sinh học 39

4.4 Lựa chọn hạt giống (cây giống) để tạo thảm cỏ làm tiểu cảnh 41

4.5 Phối trộn vlsh và kiểm tra chất lượng của VLSH 42

4.5.1 Xác định tỷ lệ phối trộn các nguyên liệu sản xuất VLSH 42

4.5.2 Đánh giá chất lượng của VLSH 42

4.6 Quy trình sản xuất VLSH 43

4.7 Đánh giá hiệu quả sử dụng VLSH để tạo thảm cỏ bằng thí nghiệm đồng ruộng

46 Phần 5 Kết luận và kıến nghị 51

5.1 Kết luận 51

5.2 Kiến Nghị 52

Tàı lıệu tham khảo 53

Phụ lục 56

DANH MỤC BẢNG

Bảng 4.1 Đặc tính của các chủng giống AM được tuyển chọn 29Bảng 4.2 Ảnh hưởng của các chủng nấm rễ đến sinh trưởng của cây chủ 30Bảng 4.3 Đặc tính của các chủng giống Rhizobium được tuyển chọn 31Bảng 4.4 Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng và phát triển của các chủng

Rhizobium 32Bảng 4.5 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng và phát triển của các

chủng Rhizobium 33Bảng 4.6 Ảnh hưởng của tốc độ sục khí đến mật độ tế bào của các chủng vi

khuẩn tuyển chọn 34

Bảng 4.7 Ảnh hưởng của tốc độ cánh khuấy đến mật độ tế bào của các chủng

Rhizobium 35Bảng 4.8 Ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấp 2 đến mật độ tế bào của các chủng

Rhizobium 36Bảng 4.9 Các thông số kỹ thuật lên men tối ưu của các chủng Rhizobium 36Bảng 4.10 Đặc điểm của các loại nguyên liệu được chọn làm chất nền 38Bảng 4.11 Một số tính chất của các loại nguyên liệu được chọn làm chất nền

38

Bảng 4.12 Kết quả sinh trưởng của Gigaspora sp6 và Dentiscutata nigra trong

dịch chiết NPK sau 30 ngày nuôi cấy 39Bảng 4.13 Sinh trưởng của Gigaspora sp6 và Dentiscutata Nigra trong dịch chiết

NPK 15-0-15 với tỷ lệ phối trộn khác nhau sau 30 ngày nuôi cấy 40

Bảng 4.14 Theo dõi sự nảy mầm của hạt giống 41Bảng 4.15 Tỷ lệ phối trộn các nguyên liệu trong VLSH (/kg) 42Bảng 4.16 Một số tính chất của VLSH 42Bảng 4.17 Ảnh hưởng của xử lý VLSH đến một số chỉ tiêu sinh trưởng của cỏ

lạc cảnh 46Bảng 4.18 Ảnh hưởng của xử lý VLSH đến tính chất đất sau 8 tuần thí nghiệm 49

DANH MỤC HÌNH

Hình 4.1 Sơ đồ quy trình sản xuất VLSH 45Hình 4.2 Sự biến động của diện tích lá theo thời gian thử nghiệm 48Hình 4.3 Tỷ lệ nảy mầm của bào tử sau 30 ngày nuôi cấy 59

TRÍCH YẾU LUẬN VĂN

Arbuscular Mycorhizae là loài nấm rễ nội cộng sinh ở rễ cây mang lại nhiều lợiích cho cây chủ như làm tăng sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng do tăng cườnghấp thụ các chất dinh dưỡng và nâng cao khả năng chống chịu với các điều kiện bất lợicủa môi trường Vi khuẩn Rhizobium là loài sống cộng sinh với các cây họ đậu hay câyđiền thanh, lục lạc lá tròn,… có khả năng cố định Nitơ cung cấp cho sự phát triển củacây trồng và cải thiện tính chất đất

Đề tài này lợi dụng các đặc tính đó của nấm rễ và Rhizobium vào trong sản xuấtvật liệu sinh học, đi sâu vào nghiên cứu khả năng khai thác tối đa hiệu quả hiệpđồng của Arbuscular Mycorrhizae và Rhizobium để giúp tái tạo nhanh hơn cho thảmthực vật nói chung, thảm cỏ nói riêng trong khuôn viên đồng thời cải tạo đất Mục đíchcủa đề tài là bước đầu xây dựng được quy trình sản xuất VLSH dùng cho tái tạo thảmthực vật và thử nghiệm tái tạo thảm thực vật tạo cảnh quan cho khuôn viên để tiến tớichuyển giao quy trình công nghệ này ra ứng dụng thực tiễn

Trên cơ sở 13 chủng AM được phân lập từ 2 loại đất khác nhau, 2 giống AMGigaspora sp6 và Dentiscutata nigra với hoạt tính sinh học cao và khả năng cộng sinhtrên cây chủ đã được tuyển chọn để sản xuất VLSH Cây đậu xanh và cây cỏ đuôi phụngđược lựa chọn làm cây chủ để nhân giống nấm rễ do có thời gian sinh trưởng ngắn,

bộ rễ phát triển nhanh và khỏe mạnh, có khả năng tạo sinh khối lớn trong thời gianngắn và phù hợp để cho nấm rễ phát triển và nhân sinh khối nhanh chóng

Từ 24 chủng Rhizobium phân lập được trên đất phù sa sông Hồng, 2 giốngBradyrhizobium japonicum và Shinorhizobium fredii có đặc tính sinh học cao nhất(thích ứng nhiệt độ và pH rộng, kháng kháng sinh cao) được tuyển chọn làm giống đểsản xuất vật liệu sinh học

Chất nền chính cho VLSH được lựa chọn là đất phù sa cũ do có các điều kiệnthích hợp cho AM và Rhizobium sinh trưởng và phát triển, phân bón NPK 15-0-15được bổ sung vào VLSH với tỷ lệ 15g/kg vật liệu có tác dụng kích thích sự nảy mầm vàphát triển của sợi nấm rễ AM và Rhizobium

Quy trình sản xuất vật liệu được xây dựng gồm 5 bước chính: (i) Chọn và nhângiống AM và Rhizobium, (ii) xử lý chất nền, (iii) bổ sung dinh dưỡng, (iv) thêm hạtgiống (nếu trồng bằng hạt), (v) phối trộn và kiểm tra chất lượng trước khi sửdụng Kiểm tra cho thấy vật liệu sinh học có chất lượng luôn ổn định và vẫn có thể pháthuy hiệu quả sử dụng sau 6 tháng sản xuất

Vật liệu sinh học được thử nghiệm trên cây cỏ lạc cảnh (Arachis pintoi) tại khuthí nghiệm của khoa Môi trường Theo dõi sau 8 tuần thử nghiệm thấy rõ sự chênhlệch về mức độ sinh trưởng và phát triển của cây trồng ở mức sai số có ý nghĩagiữa các công thức thí nghiệm Ở công thức sử dụng VLSH, cỏ sinh trưởng nhanh, trọnglượng thân, trọng lượng rễ cũng như mức độ xâm nhiễm rễ và số bào tử cao hơn hẳn

so với cỏ ở công thức đối chứng, đặc biệt là ở các chỉ tiêu sinh trưởng của rễ: Chiềudài rễ gấp

1,76 lần; Trọng lượng rễ gấp 3,64 lần; Mức độ xâm nhiễm rễ gấp 9,35 lần; Số lượng bào

tử gấp 7,91 lần; Số lượng nốt sần gấp 3,03 lần so với công thức đối chứng Bên cạnh

đó, tỷ lệ che phủ ở công thức VLSH cũng cao hơn hẳn so với đối chứng Điều này chứng

tỏ, bước đầu VLSH đã phát huy được tính tích cực theo giả thuyết ban đầu, đem lại sựsinh trưởng và phát triển tốt hơn cho cây trồng

Hơn thế nữa, khi so sánh các chỉ số đánh giá chất lượng đất trước và saukhi thí nghiệm thì nhận thấy VLSH đã làm cho tính chất đất chuyển biến nhẹ theochiều hướng tốt

Kết quả sử dụng VLSH mở ra triển vọng ứng dựng quy trình sản xuất VLSH vàothực tiễn với quy mô lớn nhằm đem lại hiệu quả cao trong việc tái tạo thảm thựcvật, tăng cường độ che phủ và cải tạo tính chất đất,

THESIS ABSTRACT

Arbuscular mycorrhizal (AM) is an endosymbiotic fungi in plant roots bringsmany benefits to the host plants as increasing the growth and development of plantingcrops by enhancing the absorption of nutrients and improving the resistance to theadverse conditions of the environment Rhizobium is a symbiosis species with legumes

or Fabaceae plants (Sesbania sesban, Crotalaria pallida Aiton, .) with ability innitrogen fixing and providing for plant growth and improving soil properties

This subject aim is to use those advantage of mycorrhizal fungi and Rhizobium

in the production of biological materials, research deeply on the capabilities ofmaximize exploiting the synergistic effect of AM and Rhizobium leading to restorefaster for revegetaion in general and grass greenery in particular, at the same time

to land reclamation The purpose of this research is preliminary constructing theproduction process of biomaterial for revegetation and testing in revegetation grasswhich could make landscape, forward to transfer technology process in the practicalapplication

Based on 13 AM strains were isolated from 2 different soil types, 2 AM strains(Gigaspora SP6 and Dentiscutata nigra) with high biological activities and symbioticcapabilities on host plants have been selected to produce biomaterial The greenbean and Calathea lancifolia plants were chosen as hosts for propagationmycorrhizal fungi by growth time short, root develop fast and strong, capable ofproducing large biomass in a short time and suitable for AM symbiosis From 24Rhizobium strains isolated on alluvial soils of Red river, 2 strains (Bradyrhizobiumjaponicum and Shinorhizobium fredii) with highest biological activities (adaptive widetemperature and pH, high antibiotic resistance) were selected as species forbiomaterial production

Main substrate for biomaterial was chosen as the old alluvial soil due to itincluding the conditions suitable for AM and Rhizobium growth and development, NPK15-0-15 be added at a rate of 15g/kg, give effect in stimulating the germination and growth of AM mycelium and Rhizobium

The production process of biomaterial is constructed consisting of 5 main steps:(i) Select, propagation AM and Rhizobium, (ii) substrate treatment, (iii) nutritionalsupplements, (iv) adding seeds (if planted by seeds) and (v) mixing and quality

checking before using Results showed that biomaterial have stable quality and stillgive efficient after 6 months production

Biomaterials are tested on scene peanut plants (Arachis pintoi) in theexperimental station of faculty of Environment There was clearly difference in thegrowth and development of plants after 8 weeks observation at significant levelsamong treatments In the treatment using biomaterial, grass grow and develop fast,the stem weight, root weight and root colonization level and spores numbersignificantly higher than in the control, especially in the root growth parameters: rootlength in biomaterial treatment was higher 1.76 times; root weight was higher 3.64times; The colonization rate was higher 9.35 times; The spores number was higher 7.91times; The nodule number was higher 3.03 times compared to control treatment.Besides, the covered rate in the biomaterial treatment was also much highercompared to the control Those results prove that biomaterial has been promotingpositive according to the initial hypothesis, bringing the growth and development ofcrops better Furthermore, the results of quality soil before and after the testedexperiment suggested that biomaterial given slight changes in soil properties in a goodway.

Results using biomaterial opens up promising applying the biomaterialproduction processes into practice on a large scale in order to bring highly effective inrevegetation, increasing covered rate and improving soil properties,

PHẦN 1 MỞ ĐẦU

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Cây xanh đóng một vị trí quan trọng trong môi trường sống của chúng ta.Không chỉ có vai trò cung cấp oxy, hấp thụ khói bụi ô nhiễm, cây xanh còn là mộtphần trong kiến trúc cảnh quan Theo Hàn Tất Ngạn (1999), cây xanh sử dụngtrong việc trang trí cho khuôn viên rất đa dạng từ mảng rừng, khóm cây,mảng hoa, thảm cỏ…tất cả đều mang những giá trị về thẩm mỹ cao, có ảnhhưởng đến sự cảm nhận của con người về cảnh quan thiên nhiên Cây xanh đôthị có thể làm giảm từ 40% đến 50% cường độ bức xạ mặt trời và hấp thụ 70%đến 75% năng lượng mặt trời Bên cạnh đó, nhiều nghiên cứu cho thấy vỏ cây,tán cây hay thảm cỏ đều có tác dụng như vật liệu xốp, lá cây và thân cây chia cắtnhỏ sóng âm thanh từ đó làm giảm được khoảng 30% tiếng ồn (Bùi Ngọc Tấn vàcs., 2013)

Tuy nhiên, Việt Nam có tốc độ đô thị hóa nhanh, mật độ xây dựng ngàycàng cao ở một số đô thị lớn như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh,… Luồng di cư củangười dân từ các thành phố vệ tinh hay nông thôn đến các đô thị này đã gây ramột áp lực lớn với môi trường Không gian xanh suy giảm nhiều về chất lượng

và số lượng

Trước thực tế đó, công tác tạo tiểu cảnh khuôn viên với thảm cỏxanh đang ngày càng được chú trọng Đặc biệt trong một diện tích đất eo hẹpcần phải có biện pháp kỹ thuật để tạo điều kiện cung cấp đầy đủ chất dinhdưỡng cho thảm thực vật phát triển Hiện nay có nhiều biện pháp nhằm cải tạođất và kích thích sinh trưởng của cỏ và thảm thực vật, tuy nhiên còn bị hạn chế

về mặt kinh phí, kỹ thuật và hiệu quả chưa cao Một hướng giải pháp mới cótriển vọng trong ứng dụng thực tiễn là sử dụng vật liệu sinh học từ một số chủng

vi sinh vật có tính năng đặc biệt với hoạt tính sinh học và khả năng cộng sinh caotrên cây chủ như Mycorrhizae và Rhizobium

Nấm rễ Arbuscular mycorrhizae (AM) đang nhận được sự quan tâm bởikhả năng ứng dụng chúng trong thực tế đồng ruộng cũng như đa dạng sinh học,nông nghiệp bền vững, các chương trình tái tạo rừng và quản lý hệ sinh thái

(Gianinazzi and Schuepp, 1994) Nấm rễ AM có khả năng cộng sinh với cây, giúpcho cây tăng

cường hấp thu và vận chuyển chất dinh dưỡng (Haystead et al., 1988; Smithand Read, 2008) Nấm rễ AM cũng giúp thực vật tăng khả năng hút nước (Gavitoand Varela, 1995), đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành kết cấu đất(Miller and Jastrow, 1991; Hamel et al., 1997), ảnh hưởng đến đa dạng sinh họccủa các vùng đất (Jasper, 1994; Van der Heijden et al., 1998), giúp cây chống lạicác bệnh và côn trùng gây hại (Azcon-Aguilar and Barea, 1996) Chính vì vậy, việc

sử dụng nấm rễ như một “cộng sự” của thực vật có thể giúp chúng chống chịulại các điều kiện bất thuận, sinh trưởng tốt hơn (Smith and Read, 1997) và nhanhchóng tái tạo được thảm thực vật che phủ Bên cạnh đó Rhizobium là vi khuẩn

có khả năng cố định đạm, sống cộng sinh với hệ rễ cây trồng hình thành nên nốtsần ở rễ cung cấp đạm cho cây trồng và cải thiện tính chất đất

Việc sử dụng nấm rễ AM trong tái tạo thảm thực vật đã được nghiên cứurộng rãi và hiệu quả của chúng đã được chứng minh Tại Nhật Bản, Marumoto.K

et al (1999) đã thành công trong việc ứng dụng công nghệ xử lý nấm rễ để táitạo thảm thực vật và rừng cho các sườn dốc tại vùng đất bị phá hủy sau khinúi lửa phun tại Nagasaki, tạo cảnh quan cho đường cao tốc ở quậnYamaguchi, Việc ứng dụng nấm rễ cho cỏ Bermuda để xây dựng và bảo trì sângolf tại California (Mỹ) cũng đã thu được những kết quả đáng ghi nhận(Mike Amarathus, 2001) Trên thế giới, Rhizobium cũng được ứng dụng nhiềutrong sản xuất phân đạm sinh học và phân hữu cơ vi sinh nhằm tăng năngsuất cây trồng hay ứng dụng công nghệ Rhizobium cho keo lai, keo tượng tạivườn ươm và rừng trồng đều thu được hiệu quả rõ rệt

Ở Việt Nam, một số tác giả đã nghiên cứu xử lý AM cho cây trồng và khẳngđịnh xử lý nấm rễ có tác dụng làm tăng khả năng sinh trưởng phát triển của câychủ và sự thiết lập mối quan hệ cộng sinh của nấm rễ trên cây chủ giúp cho cây

có sức sống cao hơn, có khả năng chống chịu tốt hơn với các điều kiện bất lợicủa môi trường sống (Nguyễn Thị Minh 2005, 2007; Nguyễn Văn Sức, 2005,2007) Phan Quốc Hưng và cs (2010) đã sử dụng nấm rễ là một trong các loại visinh vật kết hợp với thực vật để xử lý đất nông nghiệp bị ô nhiễm kim loại nặng

do khả năng chống chịu và chuyển hóa khoáng chất cao của nấm rễ trong đất

Sử dụng AM cũng làm tăng khả năng sinh trưởng phát triển của cây nông nghiệp

và lâm nghiệp, cả trong vườn ươm cũng như cây trưởng thành (Lê Quốc Huy vàNguyễn Minh Châu, 2006).

Như vậy có thể nói nấm rễ AM và Rhizobium đều đóng vai trò đặc biệtquan trọng trong sinh thái học của cây và đất, sự tăng cường sinh trưởng củacác loài vi sinh vật này sẽ giúp cho sự thiết lập một hệ sinh thái đa dạng, bềnvững và trở thành yếu tố quan trọng cho sự tái tạo thành công thảm thực vật.Tuy nhiên, thực tế hiện nay chưa có nhiều nghiên cứu về khả năng kết hợp hailoại vi sinh vật này và ứng dụng chúng trong thực tế

Xuất phát từ thực tiễn đó, với mong muốn phát triển kỹ thuật tạo cho đôthị Việt Nam một không gian xanh mới mẻ đầy sức sống, chúng tôi tiến hànhthực hiện đề tài: “Nghiên cứu quy trình sản xuất vật liệu sinh học nhằmtái tạo thảm cỏ làm tiểu cảnh cho khuôn viên”

1.2 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI

 Xây dựng được quy trình sản xuất vật liệu sinh học nhằm tái tạo thảm cỏ làm tiểu cảnh cho khuôn viên

 Bước đầu đánh giá được hiệu quả của vật liệu sinh học trong tái tạo thảm

cỏ làm tiểu cảnh

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu

- Vật liệu sinh học

Vật liệu nghiên cứu

- Giống vi sinh vật: Nấm rễ nội cộng sinh Arbuscular Mycorrhizae, vi khuẩn cố định đạm Rhizobium

- Thực vật: giống cây họ hòa thảo

- Một số nguyên liệu có thể dùng để làm nguyên liệu cho vật liệu sinh học: đất, than bùn, rơm rạ, phân rác

Phạm vi nghiên cứu

 Cỏ lạc cảnh: Arachis pintoi

 Thời gian: từ tháng 01/2015 – tháng 11/2015

 Địa điểm: Học viện Nông Nghiệp Việt Nam

1.4 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI, Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

- Những đóng góp mới

Trước đây đã có những đề tài nghiên cứu về khả năng ứng dụng đặctính cố định đạm của Rhizobium để sản xuất phân bón vi sinh hay ứng dụng cácđặc tính tốt của các chủng giống AM để thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triểncủa cây trồng Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu nào đề cập đến sự kết hợp hainhóm VSV AM và Rhizobium, nghiên cứu này không chỉ khai thác được các đặctính tốt của từng loại vi sinh vật, mà còn phát huy hiệu quả hiệp đồng của AM vàRhizobium để tạo thành quy trình sản xuất loại vật liệu sinh học nhằm tăngcường sự phát triển của cây trồng, tái tạo thành công thảm thực vật tạo nênkhông gian xanh, làm cảnh quan cho các khuôn viên.

- Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Với thực tế hiện nay ở các đô thị lớn là không gian xanh đang ngày càng

bị thu hẹp một cách nghiêm trọng, thay vào đó là các tòa nhà cao tầng và sự bêtông hóa Diện tích mảng xanh còn lại trong đô thị khá ít ỏi, đề tài đã góp phầngiải quyết được vấn đề cấp thiết là với một diện tích eo hẹp nhưng cây trồngvẫn sinh trưởng và phát triển tốt và lại còn đem lại cảnh quan đẹp cho khuônviên

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1 THẢM THỰC VẬT XANH VÀ KIẾN TRÚC CẢNH QUAN TRONG ĐÔ THỊ2.1.1 Thảm thực vật xanh

Có nhiều khái niệm về thảm thực vật:

Theo Trần Đình Lý (1998) thảm thực vật là toàn bộ lớp phủ thực vật ởmột vùng cụ thể hay toàn bộ lớp phủ thực vật trên bề mặt trái đất

Theo Thái Văn Trừng (1978) thảm thực vật là các quần hệ thực vật phủtrên bề mặt trái đất như một tấm thảm xanh

Thảm thực vật xanh trong đô thị được hiểu là cây xanh đô thị, trong phạm

vi nghiên cứu của để tài thì thảm thực vật ở đây được hiểu là thảm cỏ che phủ.Không gian xanh là phần diện tích được bao phủ xanh (bằng cây, cỏ) trên mặtđất Tất cả các diện tích từ lớn đến nhỏ đều được tính vào diện tích không gianxanh

Theo Nghị định số 64/2010 NĐ-CP về quản lý cây xanh đô thị thì kháiniệm về cây xanh đô thị được định nghĩa như sau:

Cây xanh đô thị gồm cây xanh sử dụng công cộng, cây xanh sử dụng hạnchế và cây xanh chuyên dụng trong đô thị

Cây xanh sử dụng công cộng đô thị là các loại cây xanh được trồng trênđường phố (gồm cây bóng mát, cây trang trí, dây leo, cây mọc tự nhiên, thảm

cỏ trồng trên hè phố, dải phân cách, đảo giao thông), cây xanh trong côngviên, vườn hoa; cây xanh và thảm cỏ tại quảng trường và các khu vực công cộngkhác trong đô thị

2.1.2 Vai trò của tiểu cảnh xanh đối với môi trường đô thị

Để bảo vệ môi trường và cải thiện không gian sống đô thị, ngoài các biệnpháp giảm thiểu nguồn ô nhiễm thì việc sử dụng cây xanh có vai trò vô cùngquan trọng Hệ thống cây xanh có những chức năng sau:

 Hệ thống cây xanh có tác dụng cải thiện khí hậu vì chúng có khả năngngăn chặn và lọc bức xạ mặt trời, ngăn chặn quá trình bốc hơi nước, giữ độ

ẩm đất và độ ẩm không khí thông qua việc hạn chế bốc hơi nước, kiểm soátgió và lưu thông gió.

 Cây xanh có tác dụng bảo vệ môi trường: Lọc khí CO2 và cung cấp O2,ngăn giữ các chất khí bụi độc hại Ở vùng ngoại thành, cây xanh có tác dụngchống xói mòn, điều hoà mực nước ngầm Cây xanh còn có tác dụng hạn chếtiếng ồn nhất là ở khu vực nội thành

 Cây xanh có vai trò quan trọng trong kiến trúc và trang trí cảnh quan.Những tính chất của cây xanh như: hình dạng (tán lá, thân cây), màu sắc (lá, hoa,thân cây, ) là những yếu tố trang trí làm tăng giá trị thẩm mỹ của công trìnhkiến trúc cũng như cảnh quan chung (Phạm Ngọc Đăng, 2014)

 Ngoài chức năng trang trí, tăng thêm vẻ đẹp thẩm mỹ cây xanh còn cótác dụng kiểm soát giao thông Việc kiểm soát giao thông bao gồm cả xe cơ giới

và người đi bộ Các bụi thấp, bờ dậu, đường viền cây xanh trong vườn hoa côngviên vừa có tác dụng trang trí vừa có tác dụng định hướng cho người đi bộ

Như vậy, ngoài chức năng là sinh vật sản xuất như trong các hệ sinh tháikhác (hệ sinh thái rừng, hệ sinh thái nông nghiệp ), cây xanh trong hệ sinh thái

đô thị còn có chức năng quan trọng hơn đó là bảo vệ môi trường và trang trícảnh quan

Người ta thường ví cây xanh đối với môi trường đô thị như một màng lọcbụi Ở các đô thị, lượng bụi phát sinh là tương đối lớn, khi gió thổi không khíxuyên qua cây xanh, hàm lượng bụi trong không khí sẽ được các lá cây giữ lạiphần lớn làm cho không khí trong sạch hơn Cây càng rậm rạp và lá càng xù xìthì bụi càng dễ bám Khi lá cây đã bám đầy bụi trời mưa sẽ rửa sạch lá và lá lạitiếp tục chu kỳ lọc bụi của mình Tổng lượng bụi được bám giữ trên một cây cótán lá lớn, rậm có thể đạt từ 10 – 30 kg Nồng độ bụi trong không khí thổi quacây xanh có thể giảm đi từ 20 – 60% (Phạm Ngọc Đăng, 2014)

Dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời, cây xanh tiến hành quang hợphấp thụ khí CO2 và nhả oxy góp phần làm giảm thiểu khí nhà kính Bên cạnh đó,hơi nước thoát ra từ các lỗ khí khổng sẽ làm giảm nhiệt độ không khí nóng bứcxung quanh Vì vậy, so với vùng đất trống không trồng cây, nhiệt độ không khí ởvùng cây xanh ban ngày thấp hơn từ 1-30C, hàm lượng oxy trong không khílớn hơn tới 20%, độ ẩm tăng từ 2-5% Do đó, mỗi người dân đô thị đều cần cómột diện tích không gian xanh nhất định (10m2 đối với cây xanh và 25m2 đối vớithảm cỏ) để đảm bảo được chất lượng không khí (Hồng Vân, 2015)

2.1.3 Kiến trúc cảnh quan trong đô thị

Kiến trúc cảnh quan là nghệ thuật, lập kế hoạch phát triển, thiết kế,quản lý, bảo tồn và phục chế lại cảnh quan của khu vực và địa điểm xây dựngcủa con người Phạm vi hoạt động của kiến trúc cảnh quan liên quan đếnthiết kế kiến trúc, thiết kế tổng mặt bằng, phát triển bất động sản, bảo tồn

và phục chế môi trường, thiết kế đô thị, quy hoạch đô thị, thiết kế các côngviên và các khu vực nghỉ ngơi giải trí và bảo tồn di sản (Ngô Thế Thi, 2009)

Theo quan điểm trên thì kiến trúc cảnh quan là chuyên ngành rộng

Nó bao gồm cả quy hoạch đô thị, nông thôn, quy hoạch không gian, phân tích xãhội và thiết kế đô thị Tuy nhiên, điều khác biệt cơ bản từ khi kiến trúc cảnhquan ra đời (giữa thế kỷ XIX) đó là nó đặt khái niệm “môi trường” làm trung tâmnghiên cứu (environment is the core concept), khác với quan điểm của nhà quyhoạch và kiến trúc sư (human is the core concept) (Ngô Thế Thi, 2009)

2.2 HIỆN TRẠNG KIẾN TRÚC CẢNH QUAN, THẢM THỰC VẬT TRONG

ĐÔ THỊ TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

2.2.1 Kiến trúc cảnh quan và và thảm thực vật đô thị trên thế giới

Ở các đô thị lớn, đi cùng hệ thống sông hồ là hệ thống cây xanh làm tăngthẩm mỹ cảnh quan, tạo ra sự phong phú về hình khối, màu sắc Hơn thế,các công trình kiến trúc vốn nhân tạo, khi được kết hợp với kiến trúc tự nhiên

sẽ tạo ra sự hài hòa và tăng tính sinh thái trong kiến trúc

Tuy nhiên, hiện chỉ tiêu cây xanh đô thị của Việt Nam khá “khiêm tốn”,đặc biệt là khi so với nhiều đô thị trên thế giới Nếu như Singapore có diện tíchcây xanh đến 30,3 m2/người, Seoul là 41 m2/người, Berlin (Đức) 50m2/người,Moscow (Nga) 44m2/người, Paris (Pháp) 25m2/người… thì Hà Nội chỉ đạtkhoảng 2m2/người, bằng 1/10 chỉ tiêu cây xanh của các thành phố hiện đại trênthế giới (khoảng 20m2 - 25m2 cây xanh/người) và theo quy hoạch đến năm

2030, tỷ lệ cây xanh của Hà Nội mới được nâng lên thành 10-12m2/người Tấtnhiên để có được thảm thực vật xanh đa dạng, một lá phổi sống khỏe mạnh chothành phố và đô thị là cả một quá trình với nhiều cách làm sáng tạo Trên thếgiới, đã có rất nhiều quốc gia phát động phong trào kiến tạo không gian xanhtrong đất nước Trào lưu mang thiên nhiên vào không gian sống của riêngmình đã trở nên rất gần gũi và phổ biến như ở thủ đô Copenhagen (Đan Mạch),thành phố Reykjavik (Iceland), thành phố Malmo (Thụy Điển), Vancouver

(Canada), Ecuador, Sydney (Australia), Colombia, thành phố Curitiba (Brazil),Anh…

Tại Australia, hai thành phố Sydney và Melbourne đã áp dụng hình thứcxanh hóa mái nhà tại các trung tâm thương mại nhằm thu hút du khách đồngthời cải thiện môi trường cho cư dân và người lao động tại đây Chính quyềnthành phố khuyến khích người dân trồng cây trên mái nhà và biến tường công

sở thành những bức tường xanh Hình thức trồng cây trên mái nhà cũng hếtsức đa dạng, từ các hộp xốp trồng cây cỡ nhỏ và đơn giản cho tới cả khu vườn

có diện tích lên tới 2.600m2 trên nóc tòa nhà MCentral ở phố Harris, khuPyrmont, thành phố Sydney…

Hơn 30 năm trước, thành phố Portland thuộc bang Oregon, Mỹ đã dẫnđầu quy hoạch xanh bằng cách phá bỏ một tuyến đường cao tốc sáu làn và pháttriển một công viên bờ sông tại đó Hiện tại ở Portland có khoảng hơn 36.000hakhông gian xanh; 119km đường đi bộ và đi xe đạp; hơn 25 triệu héc ta rừng

và trang trại Ít ai biết rằng, trước đây Portland từng là thành phố nằm thứ haitrong danh sách “Những thành phố gây ô nhiễm nhiều nhất thế giới”

Tại quốc đảo Singapore, mỗi đường phố của đảo quốc này trồng một loạicây với chiều cao được khống chế và cắt tỉa tạo dáng phù hợp Cây xanh thân gỗche bóng mát, dây leo, cây bụi và các loại hoa được trồng trên những con phố,công viên, các công trình công cộng, khu bảo tồn thiên nhiên đã tạo nên khônggian xanh mát của quốc gia này Dọc theo những đại lộ chính của Singapore lànhững hàng cây me Tây đã nhiều tuổi, có độ che phủ và tỏa bóng rộng đến 30mđường kính Điểm đặc biệt của loại cây này ban ngày lá cây xanh tươi nhưngchiều tối khép lại và hoa tỏa hương đêm Những nhà thiết kế cây xanh thànhphố này đã tận dụng đặc điểm của loại cây nhằm tận dụng bóng mát vào banngày và hạn chế việc lá cây che khuất hệ thống chiếu sáng công cộng vào banđêm

Với Curitiba (Brazil), thành phố này là một điển hình cho sự ưu đãi vềthuế để phát triển các dự án về môi trường và sinh thái Hồ và công viên ởnơi đây không chỉ đơn thuần là để thưởng thức mà còn giúp giải quyết vấn đề lũlụt Thành phố có hơn 30 công viên và một lượng cây xanh đáng kể Trong vòng

30 năm, Curitiba đã tăng không gian xanh trung bình từ 1m2/người lên52m2/người và con số này hứa hẹn vẫn sẽ tiếp tục tăng Nhân dân thành phốcùng nhau trồng 1,5

triệu cây xanh dọc theo đường cao tốc của thành phố Thuế tài sản được loại

bỏ hoàn toàn cho những trường hợp chủ đất duy trì từ 70% đến 100% rừng bản địa

Bằng rất nhiều cách thức, từng thành phố trên thế giới đã có những sángtạo riêng để dần may cho mình tấm áo xanh thân thiện với môi trường, duy trìnét đẹp và sự mềm mại cho đô thị (Hồng Vân, 2015)

2.2.2 Kiến trúc cảnh quan và và thảm thực vật đô thị tại Việt Nam

Singapore là một quốc gia này đã áp dụng chiến lược vườn tường, vườnmái, vườn ở bất cứ nơi đâu để đi đâu cũng là màu xanh thiên nhiên Với

300 công viên và 9.000 ha cây xanh, diện tích cây xanh ở Singapore chiếmxấp xỉ

50% diện tích lãnh thổ, là tỷ lệ đáng mơ ước của nhiều thành phố trên thếgiới

Với thành tựu đáng nể, Singapore là hình mẫu lý tưởng cho các quốc giakhác noi theo, trong đó có Việt Nam Thực tế, một số khu đô thị tại Việt Nam đãứng dụng bài học thực tiễn đó vào việc xây dựng, quy hoạch các khu dân cư Câyxanh không chỉ liên tục được trồng thêm và trồng mới trên các tuyếnđường, công viên mà còn được bổ sung vào quy hoạch tổng thể của các khu

đô thị và khu dân cư mới (Hồng Vân, 2015)

Hiện nay, không gian xanh đã trở thành tiêu chí để đánh giá chất lượngcuộc sống và văn minh đô thị tại Việt Nam Điều này thể hiện tại các khu đô thịmới, chung cư, cao ốc văn phòng… những nơi này có giá trị hơn, thu hút kháchhàng hơn là nhờ vào cảnh quan môi trường, nhờ vào những mảng xanh trongkhông gian như khu Thảo Điền (quận 2, thành phố Hồ Chí Minh), đặc biệt là khu

đô thị Phú Mỹ Hưng (quận 7, thành phố Hồ Chí Minh) với diện tích phủ xanh là

124 ha trên tổng 433 ha quy hoạch tổng

thể

Ngoài 2 công viên có diện tích lớn là công viên Hồ Bán Nguyệt rộng hơn70.000m2, công viên nối dài ở khu dân cư Nam Viên có tổng diện tích khoảng45.000m2 thì Phú Mỹ Hưng còn có hệ thống các công viên, mảng xanh có diệntích từ 1.000m2 đến 80.000m2 cùng hàng trăm công viên nội khu Đây vừa làđiểm đến thư giãn cho cư dân vừa là những con đường kết nối người dân từnhà đến các khu tiện ích đô thị

Các khu đô thị ngày nay không chỉ sang trọng vì cơ sở hạ tầng được đầu

tư, quy hoạch tốt mà còn thể hiện được sự hài hòa giữa các công trình kiến trúcvới thiên nhiên, mang lại bầu không khí trong lành… (Phương Thảo, 2014)

2.3 VẬT LIỆU SINH HỌC

2.3.1 Khái niệm, phân loại

Khái niệm: Ngành học về vật liệu sinh học (khoa học VLSH) nghiên cứucác tính chất vật lý, hóa học, sinh học của các vật liệu và tương tác giữa các vật

liệu này với môi trường sinh học Sự nghiên cứu và phát triển mạnh nhất làhướng đến việc tổng hợp, tối ưu hóa, xác định đặc tính, thử nghiệm và đánh giáđặc điểm sinh học của các tương tác vật chủ - vật liệu Hầu hết các VLSH gây ra

một phản ứng sinh học không đặc hiệu và rập khuôn Hiện nay, các nhà khoahọc đang nỗ lực hướng đến việc phát triển các bề mặt đã được kĩ nghệ để cóthể phù hợp với một ứng dụng cụ thể (Trần Lê Bảo Hà, 2012).

VLSH là vật liệu có chứa các thông tin di truyền, có khả năng tự tái tạohoặc được tái tạo trong hệ thống sinh học, ví dụ như tế bào, gen, cây chuyểngen

- Phân loại: phân loại theo chất mang có thể chia VLSH thành 2 loại:+ VLSH được phối trộn theo phương pháp phối trộn chất mang khôngthanh trùng: tất cả các nguyên liệu dùng để sản xuất VLSH được phối trộn vớinhau trong điều kiện tự nhiên

+ VLSH được phối trộn theo phương pháp phối trộn chất mang có thanhtrùng: các nguyên liệu dùng để sản xuất VLSH được phối trộn với nhau trongđiều kiện vô trùng (Trần Lê Bảo Hà, 2012)

2.3.2 Thành phần và nguyên liệu sản xuất vật liệu sinh học

Các thành phần cơ bản của VLSH gồm có: cùng với chất hữu cơ, VSV sốngtrong đất, nước, vùng rễ cây có ý nghĩa quan trọng trong mối quan hệ giữa câytrồng, đất và phân bón Hầu như mọi quá trình xảy ra trong đất đều có sựtham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của VSV: mùn hóa, khoáng hóa, giải phóng chấtdinh dưỡng vô cơ từ hợp chất khó tan hoặc tổng hợp chất dinh dưỡng từ môitrường (Trần Lê Bảo Hà, 2012)

+ Giống VSV: VSV là những sinh vật có kích thước nhỏ, được quan sátdưới kính hiển vi bao gồm cả virus, vi khuẩn, nấm, tảo… Chúng có nhiều vai tròquan trọng đối với môi trường như: làm tăng độ phì nhiêu của đất, cải tạo đất,

xử lý ô nhiễm môi trường đất, nước, cung cấp các chất dinh dưỡng dễ tiêu từquá trình cố định đạm hay phân hủy các chất khó tiêu thành các chất dễ tiêucho cây trồng sinh trưởng, góp phần nâng cao năng suất và chất lượng nôngsản…Việc lựa chọn giống VSV để bổ sung vào VLSH phải đảm bảo yêu cầu,

đó là các chủng VSV có ích đã được tuyển chọn có hoạt lực, khả năng cạnhtranh cao, có mật độ đạt tiêu chuẩn quy định và không có khả năng gây hại.Việc sử dụng đặc biệt là các chủng nấm rễ nội cộng sinh AM để làm VLSH ứngdụng trong lĩnh vực nông nghiệp đã được nghiên cứu ở nhiều nước trên thếgiới (Marumoto.K et al., 2006; Mikeamarathus, 2011; M.A.U Mridha, 2003)

+ Chất nền: Là chất để VSV được cấy vào đó, cung cấp môi trường thuậnlợi cho VSV tồn tại và phát triển, bên cạnh đó nó còn tạo điều kiện thuận lợi cho

vận chuyển, bảo quản, sử dụng và duy trì hiệu lực của VLSH Chất nền phải chứamột lượng dinh dưỡng nhất định, đảm bảo cung cấp được dinh dưỡng đểVSV tồn tại Không được chứa chất có hại cho VSV, cho người, động thực vật,môi trường sinh thái và chất lượng nông sản… (Nguyễn Như Hà, 2011).

Chất nền được sử dụng trong sản xuất VLSH khá phong phú, thường được

sử dụng các loại chất mang dạng vô cơ (bột photphorit, bột apatit, bột xương,bột vỏ sò) hay chất mang dạng hữu cơ (than bùn, bã nấm, phế thải nôngnghiệp, rác thải) (Nguyễn Như Hà, 2011)

Chất mang dạng vô cơ đều là các dạng phân lân thiên nhiên, chỉđược dùng để bón lót và nên bón lót sớm vào đất để cung cấp lân tốt hơn chocây trồng, thường bón theo hàng, theo hốc, càng gần rễ cây càng tốt, rất phùhợp cho cải tạo đất Tuy nhiên hiệu lực của phân lân tự nhiên phụ thuộc vào độmịn của phân và kéo dài qua nhiều vụ, phân này chỉ phát huy được hiệu quả khibón đủ đạm và các loại phân khác, nhất là đất nghèo dinh dưỡng (Nguyễn Như

Hà, 2011)

Chất mang dạng hữu cơ có đặc điểm là không tan trong nước, thường cóphản ứng trung tính hay kiềm yếu, có tác dụng cải tạo đất khá toàn diệnnhưng cần thời gian dài và hàm lượng lớn Về mặt dinh dưỡng, chất mang dạnghữu cơ là những phân đa yếu tố, nhưng có tỷ lệ các chất dinh dưỡng đều thấp,các chất trong phân đều ở dạng khó tiêu cho cây trồng Nếu sử dụng loại phânnày khó có thể đáp ứng được điều kiện dinh dưỡng của cây trồng đặc biệt làthời kỳ sinh trưởng và thời kỳ cây có nhu cầu dinh dưỡng cao (Nguyễn Như Hà,2011)

+ Chất phụ gia: Ngoài ra, trong thành phần của VLSH còn có thể có cácchất dinh dưỡng cho cây trồng Phân bón là nguồn cung cấp chủ yếu dinhdưỡng vô cơ cho cây trồng thông qua quá trình hô hấp của rễ, vì thế nên phânbón được sử dụng để bổ sung vào VLSH nhằm nâng cao giá trị sử dụng của vậtliệu Tuy nhiên việc lựa chọn chất phụ gia để bổ sung vào VLSH phải chú ý tínhphù hợp đối với sự có mặt của VSV có trong VLSH (Nguyễn Như Hà, 2011)

2.4 NẤM RỄ MYCORRHIZAE

2.4.1 Khái niệm, phân loại

- Khái niệm: Trong đất có rất nhiều loại VSV như nấm, vi khuẩn, xạkhuẩn, tảo, Chúng phân bố theo điều kiện tự nhiên, địa lý, thực bì, đất đai,

loài cây khác nhau, thậm chí theo mùa khác nhau và thường tụ tập quanh rễcây Hầu hết các loài thực vật khai thác tiềm năng đất trồng nhờ sự giúp ích củacác VSV

trong đó có một số loài nấm gọi là Mycorrhizae (nấm rễ) Từ Mycorrhizae là mộtthuật ngữ được Frank sử dụng lần đầu tiên vào năm 1885 khi phát hiện mối liên

hệ giữa sợi nấm và rễ cây trên cây thông và một số loại cây lá rộng Xuất phát từtên gọi rễ cây ở Hy Lạp “Myker” và “Rhiza” Sau đó ghép từ tiếng anh “Myco”thành Mycorrhizae, nghĩa là nấm rễ (Trần Văn Mão, 2011)

Nấm rễ là hiện tượng cộng sinh thực vật phổ biến trong tự nhiên Nấm cộngsinh được nhận từ cơ thể thực vật nguồn Cacbon và các chất dinh dưỡng màthực vật cũng nhận được dinh dưỡng và nước cần thiết, chúng giúp nhau cùng

có lợi Nấm rễ xuất hiện ở hầu hết các loại cây trồng khác nhau, đặc biệt xuấthiện nhiều ở các quần xã thực vật có tính đa dạng cao như rừng nhiệt đới hayđồng cỏ ôn đới, có tỷ lệ thấp hơn trong đất khô cằn hay đất nhiều chất dinhdưỡng (Trần Văn Mão, 2011)

- Phân loại: Dựa vào một vài kiểu kết hợp khác nhau giữa nấm và cây chủ

mà chúng được chia làm 3 nhóm chính là: Ectomycorrhizae; Endomycorrhizae;Ectoendmycorrhizae (Trần Văn Mão, 2011; Trần Thị Dạ Thảo, 2007)

+ Ectomycorrhizae:

Là loại Mycorrhizae ngoại cộng sinh, cộng sinh với rễ cây chủ theo kiểunấm bao quanh rễ dinh dưỡng chưa hóa gỗ, không xuyên qua mô tế bào mà chỉkéo dài giữa các vách tế bào Đặc trưng cơ bản của chúng là sợi nấm phát triểntrên bề mặt rễ được gọi là những sợi khuẩn ty của bề mặt rễ Các sợi khuẩn tykhông ăn sâu vào trong các tế bào gốc nhưng phát triển một mạng trong khônggian ngoại bào được gọi là Hartig Do tác động của Mycorrhizae bộ rễ ngắn, to,giòn và có màu sắc khác nhau, tán rễ biểu bì không có lông hút, bề mặt màng cónhiều sợi nấm kéo dài ra Ectomycorrhizae nói chung không có hình dạng vàmàu sắc nhất định, rất dễ nhận biết bằng mắt thường Hầu hết sự kết hợpEctomycorrhizae được hình thành giữa nấm cộng sinh với cây nấm (mushroom)

và giữa nấm cộng sinh với cây gỗ lớn trong rừng như bạch dương, sồi, thông, liễu

+ Endomycorrhizae:

Là loài nấm cộng sinh kết hợp với rễ cây theo kiểu sợi nấm xuyên qua

tế bào và rễ cây chủ hình thành nên các cấu trúc đặc trưng là versicles vàarbuscules nên có thể gọi là Vesicular Arbuscular Mycorrhizae (VAM), bề mặt rễ

sẽ không hình thành màng nấm mà chỉ có các sợi lưa thưa, lông hút vẫn giữnguyên Tuy nhiên, sợi nấm vẫn kéo dài giữa gian bào nhưng không hình thành

mạng lưới Hartig Sợi nấm xuyên qua vách tế bào vào trong hình thành vòi hút.Những loài này rất khó phân biệt bằng mắt thường

Căn cứ vào kết cấu sợi nấm có vách ngăn và vòi hút, người ta chia ra 2loại là không có vách ngăn và có vách ngăn (Trần Văn Mão, 2011; Trần Thị DạThảo, 2007).

+ Ectoendmycorrhizae

Là loài nấm Mycorrhizae nội ngoại cộng sinh có đặc trưng của cả 2loại Ectomycorrhizae và Endomycorrhizae (Trần Văn Mão, 2011; Trần Thị

Dạ Thảo, 2007)

2.4.2 Nấm rễ nội cộng sinh Arbuscular Mycorrhizae (AM)

Nấm rễ nội cộng sinh Arbuscular Mycorrhizae (AM) khi cộng sinh trênthực vật phân hóa thành các dạng cấu trúc khác nhau bao gồm:

- Cấu trúc trong rễ ngăn:

+ Sợi nấm (Hypha): Không có vách ngăn khi còn non và đâm nhánh bêntrong lớp vỏ rễ hình thành nên cấu trúc bụi và túi

+ Bụi (Arbuscule): Phân nhánh ngoằn nghèo trong tế bào vỏ

+ Túi (Vesicles): Là cấu trúc dự trữ dinh dưỡng cho nấm

- Cấu trúc trong đất: Bào tử và sợi nấm:

+ Bào tử: Vô tính, hình cầu lớn (đường kính: 20 – 1000µm) nó được tạothành từ sợi nấm trong đất hoặc rễ

+ Sợi nấm: Mạng lưới sợi nấm trong đất có hình dạng sợi mỏng, chức năngcủa nó là ống dẫn để hấp thu chất dinh dưỡng

Trong đó:

+ Bào tử: Là chỗ phình to lên của sợi nấm, bào tử được hình thành khidinh dưỡng đã cạn và sự kết hợp giữa nấm và cây chủ bị già yếu Bào tử chứađựng lipid, tế bào chất và nhiều nucleid

+ Sợi nấm: Sự kết hợp Mycorrhiza bắt đầu bằng sự nảy mầm của bào tửkhi có sự hiện diện của rễ Sợi nấm có khả năng phát triển giới hạn, chúng sẽchết sau vài tuần khi nảy mầm mà không gặp rễ ký chủ Chúng có nhiệm vụ hấpthu chất dinh dưỡng và làm gia tăng sự kết hợp với rễ và hình thành bào tử nấm

Bụi: Bụi phân nhánh rất phức tạp và được hình thành bên trong tế bào vỏ

rễ Bụi được hình thành từ sự chia đôi của nhánh và sự nén bề rộng của sợinấm, bắt đầu từ thân sợi nấm (đường kính: 5-10µm) và kết thúc bằng sự pháttriển mạnh của cành nhánh sợi nấm (đường kính 1µm) Bụi được xem là vị tríchủ đạo để trao đổi dinh dưỡng giữa nấm và cây chủ

2.4.3 Mối quan hệ cộng sinh giữa AM và cây chủ

- Cơ chế cộng sinh giữa AM và cây chủ:

Trong dạng cộng sinh AM, sợi nấm xâm nhập vào tế bào vỏ rễ, phát triểnbên trong tế bào và hình thành những cấu trúc dạng bụi (arbuscules) haydạng bọng (vesicules) Cấu trúc Arbuscules do các cành nhánh của sợi nấm đượcbao gọn bên trong huyết tương của tế bào nguyên vẹn của cây chủ và làm tăng

bề mặt tiếp xúc của sợi nấm và nguyên sinh chất của tế bào rễ giúp cho việc traođổi dinh dưỡng giữa nấm và thực vật trở nên hiệu quả hơn (Nancy clooinsJonhnson, 2007)

Mối quan hệ tương hỗ này cung cấp cho nấm một lượng cacbon đáng kểnhư glucoza, saccaroza được tạo ra từ quá trình quang hợp của cây.Cacbonhydrat được chuyển từ lá đến rễ và sau đó đến hệ thống sợi nội bàocủa nấm đã liên kết chặt chẽ với tế bào rễ Ngược lại, cây nhận được nhiềukhoáng chất và nước hơn từ hệ sợi lan tỏa của nấm trong đất Hệ sợi xâm nhậpbên trong có thể đâm nhánh ra ngoài và phát triển dài dọc theo bề mặt rễ vàhình thành thêm nhiều điểm xâm nhập vào rễ hơn Chúng cũng phát triển đivào sợi đất, sợi nấm kết các hạt đất lại Smith (1990) đã chỉ ra rằng chiều dài sợinấm phát triển trong đất ước lượng trung bình là khoảng 1m sợi nấm trên 1cm

rễ Mạng lưới sợi nấm này có thể mở rộng hàng nghìn centimet bên ngoài từ bềmặt rễ cây, đi qua khu vực cạn kiệt dinh dưỡng cho rễ hấp thu nhữngkhoáng kém linh động từ trong đất cung cấp cho cây trồng (Smith, 1990)

- Vai trò của cây chủ đối với nấm rễ: Chủ yếu là nấm rễ lấy nguồn dinhdưỡng Cacbon từ cây chủ để sinh trưởng và phát triển Bên cạnh đó, rễ của câychính là giá đỡ để bào tử nấm rễ có thể cộng sinh với cây trồng (Trần Văn Mão,2011; Geogre E, 1995)

- Vai trò của nấm rễ: Nấm rễ có vai trò rất quan trọng trong đời sốngthực vật ở cạn, chúng có vai trò thực tiễn trong nền kinh tế, khoa học và các chutrình vật chất, năng lượng trong tự nhiên (Brudrett MC, 2012)

+ Mở rộng diện tích hấp thu của rễ cây: Sợi nấm cộng sinh là cơ quan hấpthu chủ yếu của rễ thực vật, nấm rễ làm tăng diện tích bề mặt hấp thụ của rễ câytừ