PHÂN lập và TUYỂN CHỌN VI KHUẨN “QUANG DƯỠNG KHÔNG lưu HUỲNH màu tía” có TIỀM NĂNG CUNG cấp SIDEROPHORES từ đất mặn lúa – tôm tại THẠNH PHÚ – bến TRE

TÓM LƯỢC Mục tiêu nghiên cứu là phân lập và tuyển chọn vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía có tiềm năng cung cấp siderophores từ đất mặn lúa tôm tại Thạnh Phú – Bến Tre. Hai mươi mốt mẫu đất được thu tại các ruộng lúa khoảng 20 – 25 ngày tuổi tại Thạnh Phú – Bến Tre được sử dụng để phân lập các dòng vi khuẩn có tiềm năng cung cấp siderophores trên môi trường BIM. Các dòng vi khuẩn được phân lập được mô tả hình thái khuẩn lạc, đánh gíá tiềm năng cung cấp siderophores. Các dòng vi khuẩn có triển vọng cung cấp siderophores được tiếp tục đánh giá trong điều kiện ảnh hưởng của môi trường muôi cấy. Đặc tính đất của vùng nghiên cứu đều thuộc loại đất nhiễm mặn lúa tôm, có pH cao và lượng dưỡng chất của đạm tổng số được đánh giá từ cao đến rất cao. Kết quả của đề tài đã phân lập được 63 dòng vi khuẩn có tiềm năng cung cấp siderphores. Trong đó, dòng vi khuẩn w21 có khả năng cung cấp siderophores tốt nhất trong cả 2 điều kiện ủ gần yếm khí sáng và háo khí tối, 6363 dòng vi khuẩn có dạng hình bìa răng cưa, bìa nguyên và 3863 dòng vi khuẩn có màu đỏ. Từ khóa: Siderophores, PNSB, đất mặn, lúa – tôm.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỬU LONGKHOA NÔNG NGHIỆP – THỦY SẢN

o O o

-PHAN LÂM TIỂU NGỌC

1611033016

PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN VI KHUẨN

“QUANG DƯỠNG KHÔNG LƯU HUỲNH MÀU TÍA”

CÓ TIỀM NĂNG CUNG CẤP SIDEROPHORES TỪ ĐẤT MẶN LÚA – TÔM TẠI THẠNH PHÚ – BẾN TRE

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

VĨNH LONG, 2019

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CỬU LONGKHOA NÔNG NGHIỆP – THỦY SẢN

o O o

-PHAN LÂM TIỂU NGỌC

1611033016

PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN VI KHUẨN

“QUANG DƯỠNG KHÔNG LƯU HUỲNH MÀU TÍA”

CÓ TIỀM NĂNG CUNG CẤP SIDEROPHORES TỪ ĐẤT MẶN LÚA – TÔM TẠI THẠNH PHÚ – BẾN TRE

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS NGUYỄN QUỐC KHƯƠNG

TIỂU LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC

VĨNH LONG, 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu, kết quả trìnhbày trong tiểu luận là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trìnhluận văn nào trước đây

Tác giả

Phan Lâm Tiểu Ngọc

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện tiểu luận tốt nghiệp tại phòng thí nghiệm vi sinh (Khu thínghiệm – thực hành), trường Đại học An Giang, em đã nhận được sự quan tâm, độngviên rất lớn từ người thân, gia đình, sự hướng dẫn và chỉ dạy tận tình của quý cô, quýthầy cùng sự giúp đỡ tận tình của bạn bè để em có thể hoàn thành được tiểu luận tốtnghiệp này Em xin chân thành gửi lời cám ơn sâu sắc đến:

- Thầy Nguyễn Quốc Khương

- Cảm ơn thầy đã tận tình giúp đỡ và đã tạo điều kiện và làm tiền đề để em hoàn thànhtiểu luận

- Thân gửi lời cảm ơn đến anh Trần Chí Nhân trong phòng thí nghiệm đã luôn sát cánhbên em, trao đổi và thảo luận để giúp em hoàn thành tốt tiểu luận này

- Cuối cùng, lời cảm ơn sâu sắc và biết ơn gia đình em đã ủng hộ và tiếp sức cho em

về mọi phương diện, là sức mạnh tinh thần cũng như hậu phương vững chắc giúp emvươn lên trong cuộc sống với bao khó khăn

Xin kính chúc quý thầy cô, bạn bè và gia đình luôn dồi dào sức khỏe và đạt được nhiềuthành tựu trong cuộc sống

Em xin chân thành cám ơn!

Vĩnh Long, ngày tháng năm 2019

Sinh viên thực hiện

Phan Lâm Tiểu Ngọc

TÓM LƯỢC

Mục tiêu nghiên cứu là phân lập và tuyển chọn vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía có tiềm năng cung cấp siderophores từ đất mặn lúa tôm tại Thạnh Phú – Bến Tre Hai mươi mốt mẫu đất được thu tại các ruộng lúa khoảng 20 – 25 ngày tuổi tại Thạnh Phú – Bến Tre được sử dụng để phân lập các dòng vi khuẩn có tiềm năng cung cấp siderophores trên môi trường BIM Các dòng vi khuẩn được phân lập được mô tả hình thái khuẩn lạc, đánh gíá tiềm năng cung cấp siderophores Các dòng

vi khuẩn có triển vọng cung cấp siderophores được tiếp tục đánh giá trong điều kiện ảnh hưởng của môi trường muôi cấy Đặc tính đất của vùng nghiên cứu đều thuộc loại đất nhiễm mặn lúa tôm, có pH cao và lượng dưỡng chất của đạm tổng số được đánh giá từ cao đến rất cao Kết quả của đề tài đã phân lập được 63 dòng vi khuẩn có tiềm năng cung cấp siderphores Trong đó, dòng vi khuẩn w21 có khả năng cung cấp siderophores tốt nhất trong cả 2 điều kiện ủ gần yếm khí sáng và háo khí tối, 63/63 dòng vi khuẩn có dạng hình bìa răng cưa, bìa nguyên và 38/63 dòng vi khuẩn có màu đỏ.

Từ khóa: Siderophores, PNSB, đất mặn, lúa – tôm.

MỤC LỤC

Trang

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu đề tài 1

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 Sơ lược vùng nghiên cứu 2

2.2 Sự hình thành đất ở Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL) 2

2.2.1 Sự xâm nhiễm mặn ở ĐBSCL 3

2.2.2 Ảnh hưởng của dòng triều đến việc xâm nhiễm nước mặn vào đất liền ở ĐBSCL .5

2.3 Tổng quan về đất canh tác lúa – tôm 5

2.4 Tính chất của các nhóm đất mặn 7

2.4.1 Đất mặn 8

2.4.2 Đất Sodic 8

2.4.3 Đất mặn – Sodic 9

2.5 Chuẩn đoán đo lường đất mặn 9

2.6 Vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía (PNSB) 10

2.7 Siderophores 11

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 12

3.1 Thời gian và địa điểm thí nghiệm 12

3.1.1 Thời gian nghiên cứu 12

3.1.2 Địa điểm nghiên cứu 12

3.2 Phương tiện nghiên cứu 12

3.2.1 Vật liệu 12

3.2.2 Dụng cụ 12

3.2.3 Thiết bị 12

3.3 Phương pháp nghiên cứu 13

3.3.1 Thu mẫu đất 13

3.3.2 Xử lý mẫu đất 14

3.3.3 Các phương pháp phân tích đất 14

3.3.4 Phân lập vi khuẩn từ mẫu đất và nước 15

3.3.5 Tuyển chọn trong điều kiện pH = 5,0 16

3.3.6 Tuyển chọn trong điều kiện 1% NaCl 16

3.3.7 Tuyển chọn các dòng vi khuẩn có khả năng sản sinh siderophores 16

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 17

4.1 Kết quả phân tích đất từ đất nhiễm mặn lúa – tôm tại Thạnh Phú – Bến Tre. 17

4.1.1 Đặc tính hóa học của mô hình từ đất nhiễm mặn lúa – tôm tại Thạnh Phú – Bến Tre .17

4.1.2 Dưỡng chất trong đất của đất nhiễm mặn từ mô hình lúa – tôm tại Thạnh Phú – Bến Tre 19

4.1.3 Độc chất đất của đất nhiễm mặn từ mô hình lúa – tôm tại Thạnh Phú – Bến Tre .22

4.2 Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía từ đất nhiễm mặn lúa – tôm tại Thạnh Phú – Bến Tre 25

4.2.1 Kết quả phân lập vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía từ đất nhiễm mặn lúa – tôm tại Thạnh Phú – Bến Tre 26

4.2.2 Tuyển chọn vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía từ đất nhiễm mặn lúa – tôm tại Thạnh Phú – Bến Tre 27

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 31

5.1 Kết luận 31

5.2 Kiến nghị 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

DANH SÁCH BẢNG

TrangBảng 1 Các nhóm đất chính ở ĐBSCL 3Bảng 2 Phân loại độ mặn theo tổng số muối hòa tan (g/l) 9Bảng 3 Phân loại đất nhiễm mặn 9Bảng 4 Phương pháp phân tích đất từ đất nhiễm mặn lúa – tôm tại Thạnh Phú – BếnTre 14Bảng 5 Đặc tính đất tại Thạnh Phú – Bến Tre 18Bảng 6 P tổng số, N tổng số 20Bảng 7 Hàm lượng Fe2+, Fe2++ Fe3+ của đất nhiễm mặn từ mô hình lúa – tôm tại ThạnhPhú – Bến Tre 22Bảng 8 Hàm lượng P-Al, P-Fe, P-Ca của đất nhiễm mặn từ mô hình lúa – tôm tạiThạnh Phú – Bến Tre 24Bảng 9 Đặc tính hình thái của các dòng vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màutía được phân lập từ đất mặn 26Bảng 10 Nguồn gốc vi khuẩn được phân lập từ đất nhiễm mặn lúa – tôm tại ThạnhPhú – Bến Tre 27Bảng 11 Khả năng sống sót của vi khuẩn quang dương không lưu huỳnh màu tíatrongđiều kiện môi trường pH = 7,0 28Bảng 12 Khả năng tồn tại của vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía trongđiều kiện môi trường chua 28

TỪ VIẾT TẮT

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Đồng bằng sông Cửu Long có diện tích gần 4 triệu ha, trong đó có 1,7 triệu ha đất nôngnghiệp được sử dụng để trồng lúa với diện tích canh tác lúa hàng năm lên đến 3,9 triệu ha Đấtnhiễm mặn ở Đồng bằng Sông Cửu Long chiếm diện tích khá lớn so với diện tích toàn vùng,đứng thứ hai sau đất phù sa, với 809,034 ha (21,38% diện tích) (Cao Văn Phụng và NguyễnVăn Luật, 1995) Đối với vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía có tiềm năng cungcấp siderophores được sử dụng như chế phẩm vi sinh hửu cơ đã góp phần quang trọng trongviệc gia tăng năng suất cây trồng Để đảm bảo năng suất, nông dân đã sử dụng rất nhiều phânbón nhưng hiện nay giá cả phân bón hóa học ngày càng tăng cao làm tăng giá thành sản xuất

và giảm hiệu quả kinh tế trong nông nghiệp, đồng thời không đảm bảo cho một hệ sinh tháiphát triển bền vững

Việc nghiên cứu ứng dụng các chủng vi khuẩn có khả năng cung cấp siderophores hữu hiệubón cho cây lúa ở đồng bằng sông Cửu Long mang tính cấp thiết, nhằm góp phần giảm sửdụng phân hóa học cho cây lúa nhưng vẫn giữ vững năng suất, bảo vệ môi trường và gópphần đảm bảo cho sự phát triển nông nghiệp bền vững trong khu vực Do đó, đề tài “Phân lập

và tuyển chọn vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía có tiềm năng cung cấpsiderophores từ đất mặn lúa – tôm tại Thạnh Phú – Bến Tre” được tiến hành

1.2 Mục tiêu đề tài

Nhằm tìm ra các dòng vi khuẩn có tiềm năng cung cấp siderophores từ đất mặn lúa –tôm tại Thạnh Phú – Bến Tre

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 Sơ lược vùng nghiên cứu

Huyện Thạnh Phú, tỉnh Bến Tre nằm ở phía đông nam tỉnh Bến Tre, cuối cù lao Minh

- Phía Đông giáp Biển Đông (với bờ biển dài 25 km, tính từ Vàm Rỏng đến KhâuBăng)

- Phía tây giáp huyện Mỏ Cày

- Phía nam giáp tỉnh Trà Vinh, ngăn cách bởi con sông Cổ Chiên

- Phía bắc giáp huyện Ba Tri, có ranh giới chung con sông Hàm Luông

Thạnh Phú được hình thành từ đất phù sa của hai con sông Hàm Luông và CổChiên bồi tụ nên qua nhiều thế kỷ và hiện nay, bãi biển Thạnh Phú vẫn lấn dần raphía biển Đông Nhiều cồn cát nhô lên ngoài khơi cho thấy diện tích của huyệntrong tương lai sẽ còn mở rộng thêm ra Là một trong 3 huyện duyên hải của tỉnh,Thạnh Phú gồm những cánh đồng bằng phẳng xen kẽ với những giồng cát và nhữngkhu rừng ngập mặn Ở ven biển, ven sông là những dải rừng ráng, chà là, dừa nước,bần, mắm, đước, vẹt v.v Diện tích chung toàn huyện là 41,180 ha, phần lớn đất đai

do ảnh hưởng thủy triều của biển Đông nên bị nhiễm mặn, còn các xã từ thị trấnThạnh Phú trở lên giáp với huyện Mỏ Cày thuộc vùng nước lợ Việc phát triểnnông nghiệp, nhất là cây lúa, gặp nhiều khó khăn, năng suất thường bấp bênh

2.2 Sự hình thành đất ở Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL)

ĐBSCL được hình thành bởi quá trình tạo trầm tích từ sông Mê Kông trong suốt thời

kì Halocene cách đây 6000 năm Trong suốt thời kì của quá trình tạo trầm tích và hìnhthành đất, mực nước biển thay đổi đáng kể (Võ Quang Minh, 1995) Trên những vùngđất canh tác nhờ mùa mưa, nước biển xâm nhập trong suốt mùa khô, đất bị nhiễmmặn Vào đầu mùa mưa, mặc dù mặt đất bị rửa bởi nước ngọt nhưng nước ngầm vẫncòn mặn Trong quá khứ, khi sông thay đổi dòng và vài nhánh sông trên vùng đất thấpđược hình thành Dọc theo nó là vật liệu sulfidic với nồng độ lưu huỳnh và hàm lượngchất hữu cơ cao Có 7 nhóm đất chính ở ĐBSCL (Nguyễn Ngọc Trân, 1990)

Đặc biệt ở vùng ĐBSCL quá trình mặn hóa, phèn hóa xảy ra phổ biến Quá trình này

là kết quả của tác động tổng hợp của nhiều yếu tố tự nhiên và hoạt động nhân sinh (LêVăn Khoa, 2009)

2.2.1 Sự xâm nhiễm mặn ở ĐBSCL

Đất có thể chứa nhiều muối vì đá mẹ tạo thành nó có chứa muối Nước biển làmột nguồn muối khác ở vùng đất thấp dọc bờ biển Một nguồn muối rất phổ biếntrong đất là chính của nguồn nước tưới Hầu hết nước tưới có chứa một số muối Saukhi tưới, nước bổ sung vào đất được cây trồng sử dụng hoặc bay hơi trực tiếp từ đất

ẩm Tuy nhiên, muối được giữ lại trong đất Nếu không được lấy đi, nó tích tụ trongđất, quá trình này được gọi là sự mặn hóa

Do vị trí địa lý tự nhiên nên ĐBSCL bị ảnh hưởng mặn cả từ phía Đông và biển phíaTây Do chế độ bán nhật triều không đều ở biển Đông, nên việc truyền mặn từ cácvùng biển này vào các cửa sông cũng theo nhịp điệu của quá trình triều Vào cuối mùa

lũ, khi nguồn nước từ thượng lưu về trong sông giảm dần, mặn từ biển bắt đầu lấn dầnvào vùng cửa sông và theo triều xâm nhập vào sâu lên thượng lưu Đất mặn có nhiềuloại muối khác nhau Trong đó, các muối Clorua bao giờ cũng chiếm ưu thế Đất mặncũng được hình thành do sản phẩm bồi tụ của sông ngòi và biển chịu ảnh hưởng củaquá trình nhiễm mặn do thủy triều (Nguyễn Vy và Đỗ Đình Thuận, 1977)

Sự mặn hóa là một trong nhiều nguyên nhân làm cho đất suy thoái đi ngày càng nhiềutrên thế giới Đất nhiễm mặn là hiện tượng tự nhiên do trong đất có chứa một nồng độcao của những dung dịch muối Muối trong đất có thể bắt nguồn tại chỗ từ trầm tíchhoặc do sự xâm nhập của nước biển hay được cung cấp vào bởi việc sử dụng nước

mặn (James Camberato, 2001) Sự tích tụ của muối trong đất bắt đầu xuất hiện khilượng nước bốc hơi vượt quá lượng nước cung cấp vào đất bởi mưa hoặc sự tưới Đấtnhiễm mặn với sự gia tăng lượng muối trong đất đưa đến những thay đổi xấu đặc tínhđất mà điều này làm giảm khả năng sử dụng đất trong nông nghiệp.

Vùng ĐBSCL là vùng đất thấp và phẳng được tạo thành bởi đất bồi lắng sôngCửu Long Ngoại trừ những dãy cát và những vùng dọc bờ sông, mặt đất củaĐBSCL không vượt quá 1 m so với trung bình mực nước biển dọc bờ biển và khôngvượt quá 2 m so với trung bình mực nước biển ở những vùng phía Bắc Độ dốcchung của ĐBSCL khoảng 1% Đây là điều kiện thuận lợi cho nước biển từ biểnĐông và Vịnh Thái Lan xâm nhập vào ĐBSCL Vì vậy sự xâm nhập mặn là mộttrong những nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự phát triển ĐBSCL, nhất làthời gian gần đây nhà nước có trú trọng cho phát triển nuôi trồng thủy sản nướcmặn ven biển từ Long An, Bến Tre, Trà Vinh, Sóc Trăng, Bạc Liêu, Cà Mau vàKiên Giang

Cường độ của việc bốc thoát hơi nước của nước ngầm và quá trình tích tụ của muốitrong đất, gia tăng với độ tiếp xúc của mực nước ngầm Quá trình tích tụ muối đạtđược mức độ cao nhất trong những vùng có điều kiện khí hậu khô cằn trong khoảng từ

1500 – 3000 mm trong năm, do đó vượt xa lượng mưa thực sự, đối với những vùngnày lượng mưa hàng năm rất thấp không đủ để rửa trôi các cation base như Ca, Mg, K,

Na và các dạng muối dễ hòa tan như NaCl, CaCl2, MgCl2, KCl đưa đến đất bị mặn vàkiềm, pH lớn hơn 7 (Võ Thị Gương, 2006)

Theo Brouwer et al., (1985), nước mặn ngầm cũng có thể đóng góp cho sự nhiễm mặn.Khi mực nước dâng cao (chẳng hạn nước tưới không có hệ thống thoát nước phù hợp),nước mặn ngầm có thể đạt đến các lớp đất phía trên, do đó cung cấp muối tới vùng rễ.Loại đất có chứa một lượng muối có hại thường được gọi là đất mặn Đất nhiễm mặn ởĐồng bằng Sông Cửu Long chiếm diện tích khá lớn so với diện tích toàn vùng, đứngthứ hai sau đất phù sa, với 809,034 ha (21,38% diện tích) (Cao Văn Phụng và NguyễnVăn Luật, 1995)

Trong mùa khô, sông Cửu Long chảy chậm đến nỗi nước biển xâm nhập vào nhữngđoạn sông thấp hơn, làm nước bị lợ, không thích hợp cho việc phát triển cây lúa (NgôNgọc Hưng, 2007) Theo Võ Quang Minh (1995), có khoảng 2 triệu hecta đất bị đedọa mặn trong mùa khô, nước mặn đã lấn sâu vào đất liền khoảng 5 km

Vùng ĐBSCL có 3 khu vực nhiễm mặn đáng chú ý, đó là: vùng mặn sông Vàm Cỏ,vùng Bán đảo Cà Mau, vùng ven biển phía Tây của Tứ Giác Long Xuyên

2.2.2 Ảnh hưởng của dòng triều đến việc xâm nhiễm nước mặn vào đất liền ở ĐBSCL.

Đối với những vùng gần cửa biển, ngoài ảnh hưởng thủy triều dưới dạng daođộng sóng dài truyền vào sông, còn có sự xâm nhập của nước biển vào kèm theo nướctriều lên hay xuống Tùy theo từng điều kiện cụ thể có thể có các kiểu xáo trộn nướcmặn, nước ngọt khác nhau:

 Xáo trộn yếu: Trong đó lưu lượng nước sông lấn át

 Xáo trộn vừa: Hình thành dòng chảy hai lớp, có xáo trộn thẳng đứng

 Xáo trộn mạnh: Theo chiều thẳng đứng khi lưu lượng triều từ biển vào lấn át

Đối với sự xâm nhiễm mặn vào nước và đất liền: Vào mùa khô kéo dài khoảng 7 tháng, với nguồn nước mưa ít, đối với những vùng ven biển châu thổ cách biển khoảng

40 – 50 km thì nước mặn xâm nhập vào sâu trong đất liền Do ảnh hưởng của thủytriều, nước mặn từ biển vào sâu trong đất liền và sông gây trở ngại cho sản xuất nôngnghiệp ở vùng tiếp giáp biển vào mùa khô Việc xáo trộn mặn ngọt ở những vùng giápnước đối với ĐBSCL chủ yếu là kiểu xáo trộn mạnh với sự truyền triều có biên độ lớnvào các cửa sông khá rộng (Võ Thị Gương, 2006)

Nhìn chung ở ĐBSCL đất nhiễm mặn, đất bị nhiễm theo từng thời kì, vào mùa khô,lượng mưa ít kèm theo nhiệt độ cao, độ ẩm thấp, bốc hơi cao, đã tạo điều kiện chonước biển theo các kênh gạch, sông ngòi vào sâu trong đất liền, làm cho đất bị nhiễmmặn Vào mùa mưa, với lượng mưa lớn đã tạo điều kiện rửa mặn được tích tụ trên tầngmặt theo các cửa sông đổ ra biển trở lại hoặc thấm sâu vào đất, hạn chế mức độ xâmnhiễm của nước biển

2.3 Tổng quan về đất canh tác lúa – tôm

Mô hình nuôi tôm đã có từ những năm 1970 Tuy nhiên, nghiên cứu về hệ thống canhtác lúa – tôm thì chỉ gần đây mới được quan tâm chỉ đạo Hệ thống canh tác lúa – tômtương đối mới so với hệ thống canh tác khác Điều quan tâm chủ chốt của nông dâncanh tác lúa – tôm là: thiếu tôm giống, sự mặn hóa đất đai, mất đất trồng lúa do bồilắng phù sa, các vấn đề quản lý dịch hại cho lúa do ít dùng thuốc hóa học để tránh thiệthại cho tôm, sự phát triển của rong đáy và thiếu vốn…Bên cạnh đó, xét về một khíacạnh khác thì theo Trần Thanh Bé (1994) ghi nhận rằng vấn đề bồi lắng phù sa khôngphải được xem xét là tác động xấu đến môi trường ở tất cả ruộng nuôi tôm Ở nhữngvùng đất thấp, phù sa bồi lắng được xem là quà tặng của thiên nhiên vì nó làm gia tăngsản lượng lúa

Hình 1 Mô hình Lúa – tôm (báo Kiên Giang, 2016)

Chất lượng nước và phù sa trong ruộng là vấn đề chủ yếu trong mọi hình thức nuôitôm Thế nhưng hầu hết thông tin về nuôi tôm đều từ các hệ thống thâm canh và bánthâm canh, nơi mà việc quản lý ao kém thường được coi là yếu tố chính của thất bạitrong nuôi tôm Việc dẫn nước lợ vào ruộng trong mùa khô đưa đến một số vấn đề vềmặn hóa cho cả chính ruộng đó và những ruộng xung quanh Kết quả điều tra của TrầnThanh Bé (1994) thì những nông dân canh tác lúa – tôm cho rằng họ có thể rửa hếtmặn ra khỏi ruộng của họ vào đầu mưa Tuy nhiên, biện pháp này dẫn đến việc cấy lúatrễ và nông dân xác định rằng cần có giống cải thiện ngắn ngày chịu mặn để canh tác

Mô hình canh tác lúa – tôm là hệ thống canh tác đặc thù của những vùng bị nhiễm mặntheo mùa trong hơn 50 năm qua (Nguyễn Bảo Vệ và ctv, 2005) Vào mùa mưa nướcrửa mặn, ngọt hóa đất ruộng, đây là thời vụ trồng lúa Các tháng còn lại đều bị nướcmặn xâm nhập, ruộng lúa lại biến thành vuông tôm với phương thức lấy giống và thức

ăn tự nhiên, nước mặn có chứa các ấu trùng của tôm bạc có trong các hệ thống kênh,rạch, sông địa phương Tôm sú lớn lên nhờ thức ăn tự nhiên có sẵn trong các vuông vàđược thu hoạch sau 3 – 5 tháng nuôi Thực ra ở buổi ban sơ nước mặn đưa vào ruộngchỉ nhằm mục đích giữ chân ruộng ẩm để ngăn chặn sự oxy hóa tầng phèn dưới lớp đấtmặt Về sau nông dân chú ý khai thác khả năng chứa nước và dinh dưỡng của ruộng đểnuôi tôm dần dần tạo nên kỹ thuật xen canh lúa – tôm ở vùng ven biển Nông dân đàomương đắp đê xung quanh ruộng lúa và có hệ thống cống dẫn nước và thoát nước(Preston and Clayton, 2003 và Nguyễn Bảo Vệ và ctv, 2005)

Mô hình nuôi tôm sú luân canh với trồng lúa đạt hiệu quả cao so với độc canh lúa Môhình vụ lúa sau vụ tôm sẽ giúp bồi bổ đất và trồng lúa tốt hơn do lượng chất hữu cơ từthức ăn tôm lắng đọng đáy ao, đồng thời sau vụ lúa môi trường nuôi tôm sẽ tốt hơn, là

mô hình bền vững, đem lại hiểu quả cao (Nguyễn Bảo Vệ và ctv., 2005)

Theo Nguyễn Thanh Phương (2006): Mô hình lúa – tôm luân canh là mô hình có tínhđặc thù của những vùng nhiễm mặn theo mùa (mùa khô) ở các tỉnh thuộc ĐBSCL.Hiện nay, mô hình này phát triển rất nhanh, từ 36,000 ha (năm 1999) tăng lên 118,000

ha (năm 2001), đặc biệt ở những vùng mới chuyển đổi cơ cấu sản xuất từ canh tác lúamột vụ không hiệu quả sang lúa – tôm luân canh như Cà Mau, Bạc Liêu, Kiên Giang.Nét đặc thù của mô hình này là tôm sú được thả nuôi trong mùa khô theo phương thứcquảng canh tiên tiến (khi nguồn nước trên sông bị nhiễm mặn) và việc canh tác lúađược thực hiện trong mùa mưa (nước ngọt)

Sự nhiễm mặn đã ảnh hưởng không nhỏ tới sự sinh trưởng và phát triển của cây lúanhư: Giảm sức nảy mầm của lúa, giảm chiều cao và khả năng đẻ nhánh, hệ rễ pháttriển kém, giảm sự cố định đạm sinh học và quá trình khoáng hóa đạm trong 17 đất.Tính trung bình năng suất lúa có thể giảm tới 20 – 25%, thậm chí tới 50% (Trung tâmtin học, 2005)

Trong nghiên cứu về “Chất lượng nước và sinh trưởng tôm sú trong ruộng nuôi luâncanh tôm – lúa” của Trương Hoàng Minh và ctv., (1999) kết luận đặc điểm môi trườngnước ruộng trồng lúa dùng để nuôi tôm sú vào mùa khô là hoàn toàn phù hợp cho sựsinh trưởng và phát triển của tôm Việc canh tác một vụ tôm vào mùa khô là có hiệuquả cao và hoàn toàn có thể ứng dụng cho các vùng bị nhiễm mặn theo mùa củaĐBSCL

2.4 Tính chất của các nhóm đất mặn

Đất mặn chứa đựng đủ muối để làm giảm sự sinh trưởng của cây trồng Nhưng sự gâyhại của muối phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loài, giống, giai đoạn sinh trưởng và cáctác nhân môi trường và các đặc tính của đất với nguồn gốc muối, hàm lượng muối, sựphân bố muối theo mùa, pH, hàm lượng chất hữu cơ, tình trạng dưỡng chất, chế độnước với những độc chất khác có liên hệ với đất Do đó, rất khó để cho đất mặn có mộtđịnh nghĩa chính xác Định nghĩa hiện nay dựa vào sự đo lượng muối hoặc lượng muốiliên kết trong cấu trúc, hình thái học, thủy học Định nghĩa được chấp nhận rộng rãinhất là đất mặn có độ dẫn điện của chất ly trích lúc đất bão hòa hơn 4 mS cm-1 ở 25oC(U.S Salinity Laboratery, 1954)

Theo Nguyễn Mỹ Hoa (2007), độ dẫn điện (EC: Electric Conductivity) được địnhnghĩa là khả năng dẫn điện của dung dịch đất Dung dịch đất càng có nồng độ muối tancao sẽ có độ dẫn điện cao (Lê Văn Căn, 1978) Đất mặn thay đổi nhiều trong tính chấthóa học và vật lý của chúng, động lực của muối và thuỷ văn Những thay đổi bao gồmnguồn muối, tính chất và hàm lượng của các loại muối; sự phân bố muối theo mùa, pHđất, tính chất và hàm lượng của keo đất, lượng chất hữu cơ, tình trạng dinh dưỡng, chế

độ nước và nhiệt độ Những khác biệt có ý nghĩa quan trọng đối với việc quản lý các

loại đất mặn và lai tạo giống chống chịu mặn Tùy thuộc vào các trị số EC, SAR, ESP

và pH đất nhiễm mặn được phân thành 3 loại: đất mặn, đất sodic và đất mặn – Sodic

2.4.1 Đất mặn

Đất mặn chứa đựng nồng độ quá mức của carbonate hòa tan, muối clorua và sulfategây ra EC vượt quá 4 mS cm-1 Mặc dù các muối không hòa tan tương đối nhưcarbonate Ca2+ và Mg2+ không gây mức EC cao, chúng thường hiện diện trong đất mặn

và có thể dẫn đến sự hình thành của một lớp màu trắng trên bề mặt đất Thách thứcchính của đất mặn đối với đất nông nghiệp là ảnh hưởng của chúng trên mối quan hệnước và cây Muối dư thừa trong vùng rễ làm giảm lượng nước hữu dụng cho cây và lànguyên nhân làm cho cây trồng tốn nhiều năng lượng để loại bỏ muối và hấp thu nướctinh khiết

Ngoài ra, nếu độ mặn trong dung dịch đất đủ lớn, nước có thể bị rút ra khỏi các tế bàocây để vào dung dịch đất, làm cho các tế bào rễ co lại và tan vỡ (Brady và Weil, 2002)

Độ mặn cũng có thể ảnh hưởng đến thảm thực vật bằng cách gây ra hiệu ứng ion đặcbiệt (ví dụ như thiếu hụt chất dinh dưỡng hoặc độc tính), hoặc chính muối nó có thểgây độc cho cây ở nồng độ cao (Balba, 1995) Vì vậy, có thể làm tiêu hao sức khỏe củacây, giảm năng suất cây trồng có khả năng xảy ra với độ mặn ngày càng tăng

Mặc dù các muối cao quá mức có thể nguy hại đến sinh trưởng cây trồng, độ mặn thấpđến trung bình có thể thực sự cải thiện một số điều kiện vật lý đất Ion Ca2+ và Mg2+ cókhuynh hướng kết tụ (thành cục với nhau) các keo đất (keo sét mịn và các 4 hạt vậtchất hữu cơ), do đó gia tăng lượng đoàn lạp và tính xốp Đất xốp, ổn định cấu trúc và

sự di chuyển nước có thể thực sự được cải thiện ở đất mặn (Ann McCauley, 2005)

2.4.2 Đất Sodic

Ngược lại với đất mặn, đất sodic có EC tương đối thấp, nhưng một lượng lớn Na+

chiếm các vị trí trao đổi, thường làm cho đất có pH bằng hoặc trên 8,5 Thay vì kết tụ,

Na+ làm cho các keo đất phân tán hoặc trải ra, nếu đủ lượng của các cation kết tụ (tức

là Ca2+ và Mg2+) không có mặt để chống lại Na+ Phân tán keo đất làm tắc nghẽn lỗ tếkhổng của đất, làm giảm khả năng vận chuyển nước và không khí của đất Kết quả làđất có độ thấm nước thấp và sự thấm vào chậm (Ann McCauley, 2005) Các điều kiệnnày có xu hướng ức chế cây con mọc mầm và cản trở sự sinh trưởng của cây trồng.Đất bị Sodic cũng dễ phình lên và co lại trong suốt giai đoạn khô và ướt, phá vỡ cấutrúc đất Lớp đất ở dưới của đất Sodic thường là rất rắn chắc, ẩm ướt và dính, có thểkết hợp các cột đất lại với nhau Kết cấu đất mịn với hàm lượng sét cao dễ bị phân tánhơn so với kết cấu đất thô bởi tiềm năng trực di thấp của chúng, tốc độ thấm chậm vàkhả năng trao đổi cao Các triệu chứng khác của đất Sodic bao gồm: nước hữu dụng

của cây ít, lớp đất trồng trọt kém và đôi khi phủ một lớp vỏ màu đen trên bề mặt hìnhthành từ chất hữu cơ bị phân tán.

2.4.3 Đất mặn – Sodic

Đất mặn – Sodic là loại đất có đặc tính hóa học của cả hai loại: đất mặn và đất Sodic

Vì vậy, tăng trưởng của cây trong đất mặn – Sodic bị ảnh hưởng bởi cả muối và Na+

vượt mức Những đặc tính vật lý của đất mặn – Sodic là trung gian giữa đất mặn và đấtSodic; nhiều muối kết tụ giúp làm dịu hoạt động phân tán của Na+ và cấu trúc đấtkhông kém như ở đất Sodic Độ pH của đất mặn – Sodic nói chung là dưới 8,5; tuynhiên, điều này có thể tăng với việc trực di các muối hòa tan, nếu không nồng độ của

Ca2+ và Mg2+ cao trong đất hoặc nước tưới (Brady and Weil, 2002)

2.5 Chuẩn đoán đo lường đất mặn

Người ta dựa vào:

+ EC;

+ pH;

+ ESP;

+ SAR

Bảng 2 Phân loại độ mặn theo tổng số muối hòa tan (g/l)

Tổng số muối tan (g/L) Đánh giá

(Ngô Ngọc Hưng, Đỗ Thị Thanh Ren, Võ Thị Gương, Nguyễn Mỹ Hoa, 2004)

Bảng 3 Phân loại đất nhiễm mặn

Phân loại đất EC(mS cm-1 ) pH SAR ESP

(Lamond and Whitney, 1992)

Ngoài ra theo hệ thống xác định đặc tính đất mặn của FAO – UNESCO (1973) thì đấtmặn được xác định là đất có nồng độ muối hòa tan rất cao ở tầng mặt (từ 0 – 20 cm),nồng độ muối có thể lên đến bảy phần ngàn ở đất mặn sa mạc, hàm lượng muối dướidạng những tinh thể (ở 0 – 5 cm) ở vài trường hợp có thể lên cao đến 20 hoặc 30% Hàmlượng muối hòa tan trong phẫu diện sẽ giảm dần từ trên xuống dưới Tầng mặt thườngtích tụ những muối hòa tan như: NaCl, MgSO4, Na2SO4, Na2CO3, MgCl2 Bên cạnh đó,hàm lượng Gypsum (CaSO4) trên tầng mặt có thể chứa đến 3% hoặc hơn, có khi lên đến10%

2.6 Vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía (PNSB)

Là nhóm vi khuẩn quang dị dưỡng hữu cơ thường kỵ khí bắt buộc, một số loài là quang tựdưỡng vô cơ không bắt buộc (trong tối là hóa dị dưỡng hữu cơ –chemoorganoheterotrophs) Tế bào chứa chlorophyl a hoặc b, hệ thống quang hợp chứacác màng hình cầu hay hình phiến gắn với màng sinh chất Nguồn cho điện tử trongquang hợp thường sử dụng chất hữu cơ, đôi khi sử dụng hợp chất lưu huỳnh dạng khửhoặc H2 Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía có khả năng di động với tiêm mao mọc ởcực, hoặc không di động, một số loài có túi khí, tỷ lệ G + C là 61 – 72% (Nguyễn LânDũng, 2005)

Theo Blankenship và cộng sự (1995), vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tíađược biết khi sử dụng oxy phototrophic prokaryote – cyanobacteria và khả năng tiết ranăng lượng bằng photophosphorylation Tuy nhiên, không giống như cyanobacteria vàaerobic không oxy hoá phototrophs, quang hợp trong vi khuẩn tía xảy ra dưới điềukiện thiếu oxy (O2 – free) Đây cũng là đúng với các hình thức quang hợp không oxyhoá theo truyền thống như: vi khuẩn lưu huỳnh xanh, vi khuẩn không lưu huỳnh màuxanh và heliobacteria

Vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía hiện nay được công nhận hai mươi chi Trong đó,

loài Rhodobacter và Rhodopseudomonas đã được sử dụng cho nghiên cứu trong phòng

thí nghiệm quang hợp không oxy hoá Nhưng nhiều loài thú vị khác, một số trong đó

có một hoặc nhiều tính năng trao đổi chất bất thường, cũng được biết đến Ví dụ,những loài sống ở nhiệt độ nóng, lạnh, mặn, kiềm, và môi trường axit đã được cô lập.Tất cả vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía là proteobacteria, và cây phát quang cho thấycác loài khác nhau có liên quan chặt chẽ với các chất không phototrophic loài

Theo Madigan (1988), về tăng trưởng vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía có thể sinhtrưởng và phát triển cả trong tối và ngoài sáng do là loài vi khuẩn sống trong điều kiệnkhông oxy hoặc rất ích oxy Trong môi trường tối thì sự tăng trưởng của vi khuẩn dựavào môi trường có chứa nhiều hợp chất hữu cơ Các hợp chất hữu cơ được vi khuẩn

không lưu huỳnh màu tía phân giải để sử dụng như các vật chất cho điện tử và cácnguồn carbon trong điều kiện bóng tối Dùng thay oxy cho hô hấp, sự tăng trưởng thay

đổi giữa các loài, một số loài chẳng hạn như loài Rhodobacter, có thể được phát triển

với khả năng sục khí Một số vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía có thể phát triển dướiđiều kiện thiếu oxy hoặc lên men hoặc hô hấp yếm khí Tăng trưởng lên men mạnh củaRba capsulatus đòi hỏi phải bổ sung thêm một chất oxy hóa phụ chẳng hạn nhưdimethyl sulfoxide

Theo Satoh và cs (1976), Rba sphaeroides có khả năng giảm NO3- đến N2 sử dụngcarbon không phân huỷ các nguồn như các vật chất cho điện tử Sự tăng trưởng hóahọc của một số loài vi khuẩn nonsulfur màu tím có thể sử dụng H2 hoặc S2O32- như cácvật chất cho điện tử Trong Rba capsulatus, hóa học gây độc tăng trưởng H2 xảy ra vàsinh vật có thể được trồng trong một môi trường tổng hợp cung cấp với các khí H2, O2,

và CO2 như là các vật chất cho điện tử, điện tử chấp nhận và nguồn carbon tương ứng

Chức năng của Vi khuẩn quang dưỡng không lưu huỳnh màu tía (PNSB):

Theo Czeczuga (1968), vi khuẩn tía là loài vi khuẩn quang dưỡng không độc hại khitham gia vào chu trình sống và phân giải các hợp chất hữu cơ Ở một số môi trườngsống đặc biệt thuận lợi cho phát triển, vi khuẩn tía đã được chứng minh vi khuẩn tíađược xem là sinh vật sản xuất chính đáng kể Tuy nhiên, vi khuẩn màu tía cũng cóđóng góp quan trọng trong việc sản xuất và cư trú sinh ra các dạng hợp chất khôngchứa lưu huỳnh trong điều kiện chiếu sáng Tăng trưởng tối thiểu nhiều hợp chất hữu

cơ tương tự đã được phân giải vi khuẩn không lưu huỳnh màu tía cũng có thể được sửdụng như các vật chất cho điện tử và các nguồn carbon cho tăng trưởng và hô hấptrong điều kiện không có ánh sáng Ngoài ra, vi khuẩn này có thể kết hợp các quá trìnhphản ứng enzyme oxy và nhạy cảm với oxy để trao đổi chất và do đó, nó có thể pháttriển mạnh theo nhiều mức độ khác nhau và thậm chí rất ít oxy

2.7 Siderophores

Siderophores là chất tạo phức ion sắt có khối lượng phân tử thấp mà thường được sảnxuất bởi các vi sinh vật và thực vật trong điều kiện sắt hạn chế Siderophores đượcđịnh nghĩa là trọng lượng phân tử tương đối thấp, các hợp chất chelating cụ thể của cácion sắt chứa các vi khuẩn và nấm phát triển dưới áp lực sắt thấp Siderophores đượcthiết kế để hòa tan, vận chuyển và dự trữ sắt trong vi sinh vật Tất cả các vi sinh vậtđều cần sắt cho quá trình sinh trưởng, hiện tượng siderophores là hiện tượng vi khuẩntiết ra các chất kết tủa ion sắt có trọng lượng phân tử thấp trong môi trường và hấp thuchúng làm giảm lượng sắt có trong môi trường, cạnh tranh với các vi sinh vật gây hạilàm chúng thiếu sắt để sinh trưởng Siderophores được sản xuất bởi nhiều vi sinh vật,trong đó có vi khuẩn, nấm men và nấm, lấy sắt từ môi trường Hơn 500 siderophores

khác nhau đã được xác định từ vi sinh vật Một số vi khuẩn sản xuất nhiều hơn mộtloại siderophore Siderophores đã được chứng minh chúng có vai trò trong việc ức chếbệnh phát triển ở vi sinh vật gây bệnh do sự ức chế hoạt động trao đổi chất bằng cáchgiử chặt ion sắt (Haggag, Wafaa và Abo Sedera, 2000).

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Thời gian và địa điểm thí nghiệm

3.1.1 Thời gian nghiên cứu

Thời gian thực hiện thí nghiệm từ tháng 02 năm 2019 đến tháng 5 năm 2019

3.1.2 Địa điểm nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu được thực hiện tại phòng thí nghiệm vi sinh (Khu thí nghiệm – thựchành), trường Đại học An Giang

3.2 Phương tiện nghiên cứu

Sử dụng phương tiện và trang thiết bị có tại Khu thí nghiệm – thực hành, Trường Đạihọc An Giang