Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng vi sinh vật phân giải xenlulo được phân lập từ các mẫu đất dưới tán rừng thông đuôi ngựa (piius massoniana) ở tam đảo, vĩnh phúc

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM CAM VĂN SẰN NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT PHÂN GIẢI XENLULO ĐƯỢC PHÂN LẬP TỪ CÁC MẪU ĐẤT DƯỚI TÁN RỪNG THÔNG

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

CAM VĂN SẰN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT SỐ CHỦNG

VI SINH VẬT PHÂN GIẢI XENLULO ĐƯỢC PHÂN LẬP TỪ CÁC MẪU ĐẤT DƯỚI TÁN RỪNG THÔNG ĐUÔI NGỰA (Pinus massoniana)

Ở TAM ĐẢO, VĨNH PHÚC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : NLKH

Khóa học : 2015 - 2019

Thái Nguyên - năm 2019

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

CAM VĂN SẰN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT SỐ CHỦNG

VI SINH VẬT PHÂN GIẢI XENLULO ĐƯỢC PHÂN LẬP TỪ CÁC MẪU ĐẤT DƯỚI TÁN RỪNG THÔNG ĐUÔI NGỰA (Pinus massoniana)

Ở TAM ĐẢO, VĨNH PHÚC

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : NLKH

Khóa học : 2015 - 2019 Giảng viên hướng dẫn: TS Vũ Văn Định Th.S Phạm Thu Hà

Thái Nguyên - năm 2019

LỜI CẢM ƠN Trên cơ sở hợp tác giữa Đại học Nông Lâm Thái Nguyên với Viện

Khoa Học Lâm Nghiệp Việt Nam và được sự phân công của khoa Lâm Nghiệp, trường Đại học nông Lâm Thái Nguyên tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng vi sinh vật phân giải xenlulo được phân lập từ các mẫu đất dưới tán rừng thông đuôi ngựa (Piius massoniana) ở Tam Đảo, Vĩnh Phúc ” Để hoàn thành khóa luận này trước hết

tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Vũ Văn Định - Bộ môn Vi sinh vật Bảo vệ rừng, Trung tâm Nghiên cứu Bảo vệ rừng, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam là người thầy rất tận tâm, đã định hướng nghiên cứu, trực tiếp hướng dẫn và chỉ bảo tận tình cho tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Tôi bày tỏ lòng biết ơn tới cô giáo ThS Phạm Thu Hà - Khoa Lâm Nghiệp, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Tôi xin trân trọng cám ơn tới KS Phạm Văn Nhật, KS Trần Nhật Tân và các cán bộ Trung tâm Nghiên cứu Bảo vệ rừng đã giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong việc triển khai các thí nghiệm nghiên cứu

Tôi trân trọng cảm ơn các thầy giáo, cô giáo, các cán bộ Khoa Lâm nghiệp, trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã giúp đỡ và trang bị tôi kiến thức hữu ích và đồng hành cùng tôi trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè yêu quý đã luôn là nguồn động viên và là chỗ dựa tinh thần vững chắc cho tôi trong suốt thời gian qua

Xin chân thành cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày 30 tháng 5 năm 2019

Sinh viên

Cam Văn Sằn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nghiên cứu trình bày trong khóa luận là kết quả thí nghiệm thực tế của tôi tại Viện Khoa Học Lâm Nghiệp Việt Nam, nếu có sai sót gì tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Thái Nguyên, ngày 30 tháng 5 năm 2019

XÁC NHẬN CỦA GVHD NGƯỜI VIẾT CAM ĐOAN

Th.S Phạm Thu Hà Cam Văn Sằn

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU Chữ viết tắt/ký hiệu Giải nghĩa đầy đủ

CFU : Đơn vị khuẩn lạc trong 1 ml hoặc 1 gam

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Một số VSV sản xuất cellulase 7 Bảng 4.1 Sinh trưởng và phát triển của VSV phân giải xenlulo trong các điều

kiện ẩm độ khác nhau sau 3 ngày nuôi cấy 27 Bảng 4.2: Sinh trưởng và phát triển của VSV phân giải xenlulo trong các điều

kiện ẩm độ khác nhau sau 7 ngày nuôi cấy 29 Bảng 4.3: Sinh trưởng và phát triển của VSV phân giải xenlulo trong các điều

kiện ẩm độ khác nhau sau 12 ngày nuôi cấy 31 Bảng 4.4 Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của các chủng

VSV sau 3 ngày nuôi cây 33 Bảng 4.5 Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của các chủng

VSV sau 7 ngày nuôi cây 35 Bảng 4.6: Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của các chủng

VSV sau 12 ngày nuôi cây 37 Bảng 4.7: Mức độ phân giải xenlulo của các chủng vsv 39 Biểu 4.8: Kết quả đánh giá sự phân hủy xenlulo của 3 chủng VSV 41

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 2.1: Bản đồ ranh giới huyện Tam Đảo 19

Hình 4.1: 9 chủng VSV đánh giá điều kiện sinh trưởng phát triển 26

Hình 4.2: Biểu đồ sinh trưởng và phát triển của VSV phân giải xenlulo trong

các điều kiện ẩm độ khác nhau sau 3 ngày nuôi cấy 27

Hình 4.3: Chủng VSV LSN6.2 và chủng khuẩn HBN1.1 sau 3 ngày phát triển

ở ẩm độ 80% 28

Hình 4.4: Biểu đồ sinh trưởng và phát triển của VSV phân giải xenlulo trong

các điều kiện ẩm độ khác nhau sau 7 ngày nuôi cấy 29

Hình 4.5: Chủng VSV LSN6.2 và chủng khuẩn LSN5.2 sau 3 ngày phát triển

ở ẩm độ 90% 30

Hình 4.6: Sinh trưởng và phát triển của VSV phân giải xenlulo trong các điều

kiện ẩm độ khác nhau sau 12 ngày nuôi cấy 31

Hình 4.7 Chủng VSV LSN6.2 và chủng VSV HBN3.1 sau 12 ngày phát triển

ở ẩm độ 80% 32

Hình 4.8 Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của các chủng

VSV sau 3 ngày nuôi cấy 34

Hình 4.9: Chủng VSV LSN9.2 và chủng VSV SSN5.4 sau 3 ngày phát triển ở

thang nhiệt độ 100C 34

Hình 4.10 Biểu đồ đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của

các chủng VSV sau 7 ngày nuôi cấy 36

Hình 4.11: Chủng VSV LSN7.1 và chủng VSV LSN 10.1 sau 12 ngày phát

triển ở thang nhiệt độ 250C 36

Hình 4.12: Biểu đồ đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của

các chủng VSV sau 12 ngày nuôi cây 38

Hình 4.13: Chủng VSV LSN6.1 và chủng VSV LSN 10.1 sau 12 ngày phát

triển ở thang nhiệt độ 300C 38

Hình 4.14: Biểu đồ mức độ phân giải xenlulo của các chủng vsv 40

Hình 4.15: Độ phân giải xenlulo từ không đến rất mạnh 40

Hình 4.16: Các chủng vi sinh vật có hoạt tính phân giải xenlulo cao được đưa

vào thí nghiệm 42

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN ii

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU iii

DANH MỤC CÁC BẢNG iv

DANH MỤC CÁC HÌNH v

MỤC LỤC vi

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Ý nghĩa của đề tài 2

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.3.2 Ý nghĩa trong thực tiễn 2

PHẦN 2: TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 3

2.1 Tổng quan tài liệu nghiên cứu 3

2.1.1 Tổng quan về Emzym xenlulo 3

2.1.1.1 Phân loại cellulase 3

2.1.1.2 Cơ chế tác dụng của enzyme cellulase 4

2.1.1.3 Ứng dụng của emzym cellulose 5

2.1.2 Vi sinh vật phân giải cellulose 7

2.1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 7

2.1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 11

2.1.3 Chế phẩm vi sinh vật có chứa vi sinh vật phân giải cellulose 14

2.1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 14

2.1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 16

2.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu 18

2.2.1 Vị trí địa lý 18

2.2.2 Điều kiện địa hình 19

2.2.3 Điều kiện khí hậu thời tiết 20

PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, PHAM VI, NỘI DUNG, VẬT LIỆU

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

3.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 21

3.2 Vật liệu nghiên cứu 21

3.3 Nội dung nghiên cứu 21

3.3.1 Đánh giá ảnh hưởng của ẩm độ không khí đến sự sinh trưởng của các chủng VSV phân giải xenlulo 21

3.3.2 Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV phân giải xenlulo 21

3.4 Phương pháp nghiên cứu 22

3.4.1 Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của ẩm độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV phân giải xenlulo 22

3.4.2 Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV phân giải xenlulo 22

3.4.3 Tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy xenlulo 23

3.4.3.1 Phương pháp xác định hoạt tính phân giải xenlulo của các chủng 23

3.4.3.2 Thí nghiệm các chủng rất mạnh đối với vật liệu cháy (trong bình thí nghiệm) 24

PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 26

4.1 Kết quả đánh giá ảnh hưởng của ẩm độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV phân giải xenlulo 27

4.1.1 Sinh trưởng và phát triển của VSV phân giải xenlulo sau 7 ngày

nuôi cấy 28

4.1.2 Sinh trưởng và phát triển của VSV phân giải xenlulo sau 12 ngày

nuôi cấy 30

4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng và phát triển của

các chủng VSV 33

4.2.1 Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV sau 3 ngày nuôi cây 33

4.2.2 Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV sau 7 ngày nuôi cây 35

4.2.3 Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV sau 12 ngày nuôi cây 37

4.3 Tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy xenlulo 39

4.3.1 Phương pháp xác định phân giải hoạt tính xenlulo của các chủng 39

4.3.2 Thí nghiệm các chủng rất mạnh đối với vật liệu cháy (trong bình

thí nghiệm) 41

PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 43

5.1 Kết luận 43

5.2 Tồn tại 43

5.3 Kiến nghị 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO 44

I TIẾNG VIỆT 44

II TIÊNG ANH 48

Hiện nay trên thế giới việc đưa các vi sinh vật vào phục vụ đời sống đang trở nên phổ biến Không nằm ngoài xu thế đó việc đưa các vi sinh vật có khả năng phân giải xenlulo dưới tán rừng Thông nhằm nâng cao hiệu quả của việc phòng trống cháy rừng Thông là hết sức cần thiết Nhằm phục vụ công tác nghiên cứu phát triển những lợi ích của các chủng VSV này tôi thực hiện

đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng vi sinh vật phân giải

xenlulo được phân lập từ các mẫu đất dưới tán rừng thông đuôi ngựa (Pinus

massoniana) ở Tam Đảo, Vĩnh Phúc”

Xác định được đặc điểm sinh học như điều kiện sinh trưởng và phát triển tối ưu nhất cho các chủng vi sinh vật có hoạt tính phân hủy xenlulo cao ứng dụng vào trong sản xuất chế phẩm sinh học phân hủy xenlulo nhanh, để phục vụ trong lĩnh vực sản xuất Nông - Lâm nghiệp và ứng dụng trong phòng chống cháy rừng

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

- Xác định được đặc điểm sinh học, điều kiện sinh trưởng và phát triển tối ưu của các chủng vi sinh vật là cơ sở khoa học để sản xuất chế phẩm sinh học nhằm phân hủy xenlulo

1.3 Ý nghĩa của đề tài

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

- Đề tài góp phần bổ sung cơ sở lý luận trong việc nghiên cứu và sản xuất chế phẩm sinh học nhằm phân hủy nhanh xenlulo

1.3.2 Ý nghĩa trong thực tiễn

- Là cơ sở để sản xuất chế phẩm sinh học nhằm phân hủy nhanh xenlulo phục vụ trong lĩnh vực sản xuất Nông - Lâm nghiệp và phòng chống cháy rừng

- Giúp sinh viên có cơ hội tiếp cận với việc nghiên cứu khoa học, kỹ năng thực hành học trong phòng thí nghiệm Qua đó kết hợp với các kiến thức

lý thuyết đã được học sinh viên sẽ có những hiểu biết chuyên sâu về chuyên nghành đào tạo

PHẦN 2 TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 2.1 Tổng quan tài liệu nghiên cứu

2.1.1 Tổng quan về Emzym xenlulo

Xenlulo là chất hữu cơ khó phân hủy Người và hầu hết động vật không

có khả năng phân hủy cellulose Do đó, khi thực vật chết hoặc con người thải các sản phẩm hữu cơ có nguồn gốc thực vật đã để lại trong môi trường lượng lớn rác thải hữu cơ Tuy nhiên nhiều chủng vi sinh vật bao gồm nấm, vi khuẩn

và xạ khuẩn có khả năng phân hủy xenlulo thành các sản phẩm dễ phân hủy nhờ enzyme cellulase (Trịnh Đình khả và cộng sự, 2007).[14]

Cellulase là phức hệ enzyme thủy phân xenlulo tạo thành các phân tử đường β-glucose Theo nghiên cứu của một số tác giả, xenlulo bị phân hủy dưới tác dụng hiệp đồng của phức hệ cellulase bao gồm ba enzyme là Exo-β-(1,4)-glucanase hay enzyme C1, Endo-β-glucanase hay endocellulase còn gọi

là enzyme CMC-ase hay Cx và β-(1,4)-glucosidase hay cellobioase:

Exo-1,4-gluconase giải phóng cellobiose hoặc glucose từ đầu không khử của cellulose, tác dụng yếu lên CMC nhưng tác dụng mạnh lên xenlulo và định hình hoặc xenlulo đã bị phân giải một phần Tác dụng lên xenlulo kết tinh không rõ ràng nhưng khi có một endoglucanase thì có tác dụng hiệp đồng

rõ rệt, enzyme tác dụng mạnh lên cellodextrin Enzyme này hoạt động mạnh ở vùng vô định hình nhưng lại hoạt động yếu ở vùng kết tinh của cellulose

β-1,4-glucosidase thủy phân cellobiose và các cellodextrin khác hòa tan trong nước sinh ra, chúng có hoạt tính cao trên cellobiase, còn cellodextrin thì hoạt tinh thấp và giảm khi chiều dài của chuỗi tăng lên

2.1.1.1 Phân loại cellulase

Cellulase là phức hệ enzyme có tác dụng thủy phân xenlulo thông qua việc thủy phân liên kết β-1,4-glycoside tạo thành các phân tử đường β-glucose

Dựa vào đặc điểm của cơ chất và cơ chế phân cắt, enzyme cellulase được chia thành ba loại: - 1,4-  -D-glucan cellobiohydrolase (EC 3.2.1.91) - 1,4-  -D-glucan 4-glucanohydrolase (EC 3.2.1.4) -  -D-glucoside glucohydrolase (EC 3.2.1.21) Các enzyme này được tìm thấy trong vi khuẩn

sống trong dạ dày cỏ bò và mối và trong một số nấm như Trichoderma,

Aspergillus…

Endo-1,4-glucanase (hay CMC-ase, Cx, EC 3.2.1.4) thủy phân liên kết ß-1,4-glucoside và tác động vào chuỗi xenlulo một cách tùy tiện, sản phẩm của quá trình thủy phân là cellobiose và glucose Do thủy phân CMC hoặc xenlulo theo kiểu tùy tiện nên endo-1,4-glucanase làm giảm nhanh chiều dài chuỗi xenlulo và tăng chậm các nhóm khử, enzyme tác dụng mạnh lên cellodextrin Enzyme này hoạt động mạnh ở vùng vô định hình nhưng lại hoạt động yếu ở vùng kết tinh của cellulose

Exo-1,4-gluconase (hay cellobiohydrolase, C1 EC 3.2.1.91) giải phóng cellobiose hoặc glucose từ đầu không khử của cellulose, tác dụng yếu lên CMC nhưng tác dụng mạnh lên xenlulo vô định hình hoặc xenlulo đã bị phân giải một phần Tác dụng lên xenlulo kết tinh không rõ nhưng khi có mặt endoglucanase thì có tác dụng hiệp đồng rõ rệt

ß-1,4-glucosidase (hay cellobiase, EC 3.2.1.21) thủy phân cellobiose và các cellodextrin khác hòa tan trong nước sinh ra, chúng có hoạt tính cao trên cellobiase, còn cellodextrin thì hoạt tính thấp và giảm khi chiều dài của chuỗi tăng lên Chức năng của ß-glucosidase có lẽ là điều chỉnh sự tích lũy các chất cảm ứng của cellulase

2.1.1.2 Cơ chế tác dụng của enzyme cellulase

Cellulase là một hệ enzyme phức tạp xúc tác sự thủy phân xenlulo thành cellobiose và cuối cùng thành glucose

Sự phân giải xenlulo dưới tác dụng của hệ enzyme cellulase xảy ra theo

3 giai đoạn chủ yếu sau:

Trong giai đoạn thứ nhất, dưới tác dụng của tác nhân C1, xenlulo bị thủy phân thành xenlulo hòa tan Trong giai đoạn thứ hai, xenlulo hòa tan sẽ bị thủy phân dưới tác dụng xúc tác của hệ enzyme Cx tạo thành đường cellobiose

Ở giai đoạn cuối cùng, dưới tác dụng của enzyme ß-1,4-glucosidase (hay cellobiase, EC 3.2.1.21), cellobiose bị thủy phân thành glucose

Các loài vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp cellulase trong điều kiện tự nhiên thường bị ảnh hưởng bởi tác động nhiều mặt của các yếu tố ngoại cảnh nên có loài phát triển rất mạnh, có loài phát triển yếu Chính vì thế, việc phân

hủy xenlulo trong tự nhiên được tiến hành không đồng bộ, xảy ra rất chậm

2.1.1.3 Ứng dụng của emzym cellulose

Hiện nay, enzyme cellulase được ứng dụng mạnh mẽ trong các ngành công nghiệp khác nhau như: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp sản xuất bia rượu, công nghiệp chế biến thức ăn gia súc, công nghiệp dệt, sản xuất bột

giặt, sản xuất giấy, trong nông nghiệp

Trong công nghiệp sản xuất bột giấy và giấy, bổ sung các loại enzyme trong khâu nghiền bột, tẩy trắng và xeo giấy có vai trò rất quan trọng Nguyên liệu ban đầu chứa hàm lượng cao các chất khó tan là lignin và một phần hemicellulose, nên trong quá trình nghiền để tách riêng các sợi gỗ thành bột mịn gặp nhiều khó khăn

Trong công nghiệp xử lý rác thải và sản xuất chế phẩm vi sinh Rác thải

là nguồn chính gây nên ô nhiễm môi trường dẫn tới mất cân bằng sinh thái và phá hủy môi trường sống, đe dọa tới sức khỏe và cuộc sống con người Thành phần hữu cơ chính trong rác thải là cellulose, nên việc sử dụng công nghệ vi sinh trong xử lý rác thải cải thiện môi trường rất có hiệu quả Enzyme này có khả năng thủy phân chất thải chứa cellulose, chuyển hoá các hợp chất kiểu

lignoxenlulo và xenlulo trong rác thải tạo nên nguồn năng lượng thông qua các sản phẩm đường, ethanol, khí sinh học hay các các sản phẩm giàu năng lượng khác

Trong công đoạn nghiền bột giấy, bổ sung endoglucanase sẽ làm thay đổi nhẹ cấu hình của sợi cellulose, tăng khả năng nghiền và tiết kiệm khoảng 20% năng lượng cho quá trình nghiền cơ học Trước khi nghiền hóa học, gỗ được xử lý với endoglucanase và hỗn hợp các enzyme hemicellulase, pectinase sẽ làm tăng khả năng khuếch tán hóa chất vào phía trong gỗ và hiệu quả khử lignin.Trong công nghệ tái chế giấy, các loại giấy thải cần được tẩy mực trước khi sản xuất các loại giấy in, giấy viết.Endoglucanase và hemicellulase đã được dùng để tẩy trắng mực in trên giấy Enzyme cellulase được bổ sung vào nhiều giai đoạn khác nhau trong quá trình sản xuất giấy

Trong công nghiệp dệt, người ta sử dụng enzyme cellulase để giữ màu vải sáng, bền và không bị sờn cũ Đối với vải jean, cellulase được dùng để làm mềm vải jean và tạo ra các vệt “stone washed” Trước đây các vệt “stone washed” được làm thủ công bằng cách dùng đá bọt chà lên vải jean, làm mất lớp kiềm trên bề mặt vải và tạo ra những sợi chỉ trắng Hiện nay người ta sử dụng enzyme cellulase trong giai đoạn giặt vải jean thay cho việc sử dụng đá bọt Enzyme cellulase chỉ phân hủy theo các vết kiềm trên vải jean đã nhuộm màu để tạo ra các vệt “stone washed” Các vệt “stone washed” được tạo ra bằng phương pháp này bền hơn bằng cách dùng đá bọt Ngoài ra, người ta có thể tăng độ đậm nhạt của các vệt này bằng cách tăng hay giảm hàm lượng cellulase sử dụng trong giai đoạn giặt

Ngoài việc bổ sung trực tiếp vi sinh vật vào bể ủ để xử lý rác thải thì việc tạo ra các chế phẩm vi sinh có chứa các vi sinh vật sinh ra cellulase đã được nghiên cứu và sản xuất

2.1.2 Vi sinh vật phân giải cellulose

2.1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Một số VSV đã được các nhà khoa học nghiên cứu nhiều về khả năng phân giải xenlulo được thể hiện bảng 2.1

Act.diastaticus Act roseus Act.griseus Act.melamocylas Act.coelicolor Act.candidus Act.chromogenes Act hygroscopicus Act.griseofulvin Act.ochroleucus Act.thermofulcus Act.xanthostrums Thermonospora curvata

Preudomonas Fluorescens B.megaterium B.mensenteroides Clostridium sp

Acetobacter xylinum

Vi khuẩn dạ cỏ Ruminoccus albus Ruminobacter parum Bacteroides

Amylophillus sp

Clos.butiricum Clos.locheheadil Cellulosemonas

Đã có nhiều nghiên cứu được tiến hành để phân lập dòng vi sinh vật sản sinh enzyme phân giải xenlulo và khả năng phân giải xenlulo của chúng Các vi sinh vật phân giải xenlulo trong tự nhiên rất phong phú và đa dạng bao gồm nấm, vi khuẩn và xạ khuẩn chủ yếu được phân lập từ hệ tiêu hóa động

vật ăn cỏ như bò, cừu, dê, và côn trùng như bọ cánh cứng, mối [43] Ngoài ra chúng còn được tìm ra trong phân ủ, phân hữu cơ, bùn từ nước thải [34]

- Vi khuẩn: Vi khuẩn phân giải xenlulo bao gồm Clostridium,

Bacteroidessucinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens, Ruminococcus albus, Methanobrevibacter ruminatium, Siphonobacter aquaeclarae, Cellulosimicrobium funkei, Paracoccussulfuroxidans, Ochrobactrum cytisi, Ochorobactrum Haematophilum, Kaistia adipata,Desvosia riboflavia, Labrys neptuniae,Ensifer adhaerens, Shinella zoogloeoides,Citrobacter freundii, and Pseudomonas nitroreducens Các loài này phần lớn thuộc nhóm vi sinh vật kị

khí, chúng được phân lập chủ yếu từ ruột của những loài động vật sử dụng gỗ làm nguồn thức ăn [43]

Trong lòng đất người ta cũng phân lập được các dòng vi khuẩn Gram

(+) hiếu khí như Brevibacllus, Paenibacillus, Bacillus, và Geobacillus Đối

với các dòng ưa ấm, pH và nhiệt độ tối thích cho enzyme carbonmethyl cellulase của chúng hoạt động là 5,5 và 550C, còn đối với các dòng ưa nhiệt

là pH 5,0 và nhiệt độ 750C [56]

- Xạ khuẩn: Xạ khuẩn (Actinomycetes) là vi khuẩn Gram (+) có dạng sợi như nấm Chúng là vi sinh vật hiếu khí có mặt khắp nơi trong tự nhiên ADN của xạ khuẩn rất giàu G+C chiếm 57-75 % [50]

Chúng chiếm ưu thế trong đất phèn khô [45].Xạ khuẩn còn được biết đến nhiều bởi các sản phẩm chuyển hóa bậc hai, nổi bật là các loại kháng sinh như streptomycin, gentamicin, rifamycin và erythomycin

Ngoài ra, xạ khuẩn còn có vai trò quan trọng trong công nghiệp dược

phẩm cũng như trong nông nghiệp.Streptomyces là giống chủ đạo trong xạ

khuẩn, đây cũng là vi sinh vật sản sinh cellulase được quan tâm nghiên

cứu.Một số loài đáng chú ý thuộc giống nay như Streptomyces reticuli,

Streptomyces drozdowiczii, Streptomyces lividans [46]

Thermoactimnomyces được tìm thấy trong trầm tích đại dương, Streptosporangium trong quặng apatit cũng là nhưng loài có khả năng phân

hủy xenlulo [46]

- Nấm: Nấm là sinh vật có cơ chế sinh hóa độc đáo trong phân giải cơ chất tạo những sản phẩm bậc hai đặc biệt, đây là nhóm được nghiên cứu nhiều nhất trong lĩnh vực phân hủy xenlulo [58] Các cellulase từ nấm thường có hoạt lực cao và dường như không có các dạng vật lý phức tạp như enzyme

này từ vi khuẩn Một số chủng nấm nhưAcremonium spp., Chaetomium spp.,

Trichoderma reesei, Trichodermaviride, penicillium pinophilum, Phanerochaete chrysosporium, Fusariumsolani,Talaromyces emersonii, Trichoderma koningii, Fusarium oxysporium, Aspergillus niger,Aspergillus terreus and Rhizopus oryzae có vai trò quan trọng trong quy trình phân hủy

xenlulo ở nhiều môi trường khác nhau [58]

Theo Sivakumaran (2014) phân lập được 21 chủng từ các nguồn vật liệu khác nhau như mùn cưa, lá rụng… Trong đó lựa chọn loài nấm có khả năng phân giải xenlulo bằng phương pháp giấy lọc và phương pháp dùng thuốc thử

DNS.Kết quả cho thấy Helminthosporium sp và Cladosporium sp là hai loài có khả năng phân giải mạnh nhất sau đó là Trichoderma sp và Aspergillus sp

Trong một nghiên cứu khác trên rơm rạ, thu được 25 loài khác nhau thuộc ngành

Ascomycetes và Basidiomycetes, trong đó loài Trichoderma harzianum có khả năng phân giải xenlulo tốt nhất (Lee et al., 2011).[61]

Theo nghiên cứu của V Makeshkumar và P.U Mahalingam (2011) 6

loại nấm bệnh có khả năng phân giải xenlulo (Fusarium sp.,

Aspergillusfumigatus, Cladosporium sp., Aspergillusflavus, Pyricularia sp và Nigrospora sp.) đã được phân lập và thử nghiệm các chủng nấm phân giải

xenlulo chiếu qua tia UV kết quả cho thấy nấm Fusarium phát triển tốt nhất và

có quá trình phân giải xenlulo hiệu quả nhất Do đó nghiên cứu đã đề xuất sử

dụng dòng nấm đột biến này để ủ chất thải hữu cơ khác nhau Bên cạnh đó một

số nhóm nấm khác như Trichoderma koningii, Sporotrichum thermophila,

Myceliophthora thermophila cũng được nghiên cứu cho thấy có khả năng phân

giải xenlulo tốt (Reddy.BR, Narasimha G và Babu GVAK (1998).[62]

Các loài nấm mốc có khả năng sinh nhiều cellulase thuộc các giống

Allernaria, Trichoderma, Myrothecium, Aspergillus, Penicillium Chúng

được tách ra từ đất xung quanh vùng rễ cây, từ các mẫu thực vật, từ than bùn

và các nguồn tự nhiên khác có quá trình phân hủy cellulose.Ngoài ra các

chủng nấm lớn thuộc lớp Basidomycetes cũng được đánh giá có khả năng sinh

xenlulo mạnh

Lamot, Voets (1979)[ 49] đã 7 chủng vi sinh vật phân giải xenluloza để

phân hủy xenlophan như: Aspergillus.sp, Penicillium.sp, 2 loài Chaetomium,

1 loài Sclerotium rolfsii, 2 loài xạ khuẩn Streptomyces Tác giả nhận thấy nếu

để riêng rẽ từng loại vi sinh vật tác dụng thì sự phân giải hầu như không diễn

ra, còn khi hỗn hợp các chủng nói trên thì sự phận giả xenlophan bị phân hủy Sau khi 7 chủng trong thời gian 100 ngày 85% xenlophan bị phân hủy sản phẩm cuối cùng được làm phân bón bao gồm: 30% protein, 60% đường hòa tan, 10% các gốc còn lại Tại New Delhi- Ấn Độ Gaur và Bhardwaj (1985)[39] đã phân lập và tuyển chọn được rất nhiều chủng vi sinh vật có khả

năng phân hủy xenluloza Sau đó tác giả đã sử dụng chủng nấm Trichurus

spiralis, Trichoderma viride, Paecilomyces fusisporus, Aspergillus.Sp để đưa

vào đống ủ (rơm rạ, lá khô) kết quả cho thấy: hàm lượng C hữu cơ giảm từ 48% xuống 25% trong vòng 1 tháng đầu tiên của quá trình ủ và chỉ trong vòng 8-10 tuần rơm rạ đã phân hủy hoàn toàn thành một loại phân hữu cơ có chất lượng tốt Trong phân chứa khoáng 1,7 %N và tỷ lệ C/N là 12:3

Ở Nhật Bản đã phân lập và tuyển chọn ra một hỗn hợp các vi sinh vật

có ích thuộc nhóm yếm khí và hiếu khí gồm: Nấm men, vi khuẩn quang hợp,

xạ khuẩn, vi khuẩn lactic, nấm lên men và chế tạo ra được một chế phẩm vi

sinh hữu hiệu (EM) đã được chứng minh có tác dụng tốt ở nhiều lĩnh vực của đời sống và sản xuất như: trong trồng trọt, trong chăn nuôi, trong bảo vệ môi trường góp phần nâng cao chất lượng của đống ủ

2.1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Trong những năm gần đây ở Việt Nam đã có rất nhiều nghiên cứu về vi sinh vật phân hủy xenlulo và khả năng sinh tổng hợp enzyme cellulase phân hủy xenlulo từ vi sinh vật Các nghiên cứu về vi sinh vật đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong lĩnh vực nghiên cứu sản xuất chế phẩm

từ vi sinh vật có hiệu lực phân giải hợp chất hữu cơ cao, nhằm tạo ra các chế phẩm sinh học thân thiện với môi trường, mang lại nhiều lợi ích kinh tế trong đời sống sản xuất Có thể điểm qua các công trình nghiên cứu về vi sinh vật gần đây ở nước ta của một số tác giả như: Tuyển chọn, nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên khả năng sinh tổng hợp cellulase và tính sạch,

đánh giá tính chất lý hóa của cellulase từ chủng penicillium sp DTQ - HK1

Phạm Thị Ngọc Lan và cộng sự cũng đã tiến hành nghiên cứu và tuyển chọn được một số chủng xạ khuẩn ưa ẩm phân lập từ mùn rác ở một số nơi có khả năng phân giải xenlulo mạnh Trong số 195 chủng xạ khuẩn nghiên cứu thì các chủng xạ khuẩn phân lập được từ các mẫu rơm mục và đất chân đống rơm có khả năng phân giải xenlulo và CMC mạnh nhất [15]

Nguyễn Xuân Thành và cộng sự (2004) đã phân lập tuyển chọn được 5 chủng vi sinh vật (VK1, VK2, N1, N2, N3) có sức sống cao và khả năng cạnh tranh lớn, khả năng thích ứng pH rộng để làm giống sản xuất chế phẩm vi sinh vật phân hủy phế thải mùn mía [24]

Trần Thị Ngọc Sơn và cộng sự (2010) đã phân lập được 40 chủng nấm

Trichoderma sp từ các mẫu đất đại diện cho hệ thống canh tác lúa 2 vụ, lúa 3

vụ, lúa mía ở Đồng Bằng Sông Cửu Long bao gồm Cần Thơ, Hậu Giang, Kiên Giang và An Giang từ vụ đông xuân 2008-2009 để nghiên cứu khả năng phân hủy rơm rạ [22]

Phạm Quang Thu, Nguyễn Thị Thuý Nga (2009) đã phân lập được 30 chủng vi sinh vật có khả năng phân giải lân và tuyển chọn được 15 chủng có hiệu lực phân giải lân rất cao đường kính vòng phân giải lân cao nhất (> 22mm) Trong đó có 3 chủng P1.1, P1.4, PGLRH3 sinh trưởng tốt nhất trên môi trường nước chiết khoai tây có bổ sung một số nguyên tố khoáng, có thể ứng dụng 3 chủng này để sản xuất phân bón vi sinh hỗn hợp [25]

Nguyễn Thị Thuý Nga (2010) đã phân lập được 25 chủng vi sinh vật có khả năng phân giải xenlulo trong đó có 10 chủng hiệu lực mạnh đường kính vòng phân giải >15 mm và 5 chủng hiệu lực rất mạnh đường kính vòng phân giải > 20mm Trong 5 chủng đó có 2 chủng ĐT2 và ĐV2 đường kính >25

mm, có thể ứng dụng 2 chủng này để sản xuất phân bón vi sinh hỗn hợp [19]

Theo Nguyễn Thị Thúy Nga và cộng sự (2015) đã phân lập được 24 chủng vi khuẩn phân giải xenlulo trong đó tuyển chọn 8 chủng có hiệu lực phân giải xenlulo khá và mạnh với đường kính vòng thủy phân lớn hơn 25mm bao gồm các chủng M1.1, M5.2, M5.3, M5.4, X7, X3, X1, X10 chiếm khoảng 33,0% [18]

Theo Võ Văn Phước Quệ và Cao Ngọc Điệp (2011) đã phân lập vi khuẩn phân giải xenlulo trong đất trồng lúa và dạ cỏ bò nhằm sử dụng phân

giải rơm rạ và rác hữu cơ thành phân hữu cơ Nhóm tác giả đã phân lập được

96 dòng vi khuẩn từ đất trồng lúa và 4 dòng vi khuẩn (Q4, Q5, Q8 và Q9) từ dịch dạ cỏ của bò Các dòng vi khuẩn phân lập được đều có khả năng thủy phân CMC [21]

Năm 1999, Đặng Minh Hằng đã nghiên cứu tuyển chọn được hai chủng nấm sợi có khả năng phân giải xenlulo cao.Tác giả cũng đã nghiên cứu và tìm

ra được một số điều kiện tối ưu cho khả năng sinh tổng hợp cellulase của hai chủng nấm này [10]

Hoàng Quốc Khánh và cộng sự (2003), đã nghiên cứu khả năng sinh tổng hợp và đặc điểm của cellulase từ chủng A niger NRRL-363 Qua nghiên cứu tác giả đã tìm ra được một số trông tin và điều kiện cơ bản cho sự tổng hợp cellulase của chủng này trên môi trường trấu xay và chất thải công nghiệp như mật rỉ đường [13]

Theo nguyên cứu của Nguyễn Danh (2009) đã phân lập từ vỏ cà phê ở Gia Lai kết quả thu được 115 chủng xạ khuẩn ưa nhiệt có khả năng phân giải xenluloza với tỷ lệ chủng phân giải rất mạnh chiếm 55,7% trong đó tác giả đã chọn được 2 chủng xạ khuẩn ưa nhiệt M48, M63 có khả năng phân giải xenluloza mạnh với kích thước vòng phân giải 36,5-38,5mm [6]

Theo Lê Việt Hà và Lê Văn Tri (2006) các tác giả đã phân vi sinh vật phân hủy xenlulo từ đất và bãi thải của các nhà máy đường kết quả thu được 2 chủng vi khuẩn phân hủy xelulo chịu nhiệt (ký hiệu X1, Đ3), 3 chủng xạ khuẩn

ưa ẩm (kí hiệu XK1, XK13, XK18), 2 chủng nấm mốc (ký hiệu M5, M3) [8]

Lê Văn Nhượng và Nguyễn Lan Hương (2001) đã phân lập tuyển chọn được 11 chủng nấm sợi, 7 chủng vi khuẩn, 6 chủng xạ khuẩn có khả năng phân hủy xenlulo cao [20]

Chu Thị Thanh Bình và cộng sự (2002) đã nghiên cứu ứng dụng các chủng nấm men trong chế biến bãi thải từ hoa quả giàu chất xơ làm thức ăn cho gia súc [3]

Nghiên cứu của Lưu Hồng Mẫn và cộng sự (2010), ở viện lúa Đồng bằng sông Cửu Long cho thấy, sử dụng đối tượng là nấm mốc

Trichodermasp Xử lý rơm dạ sau 30-45 ngày và phối trộn với phân lân sinh

học cho thấy hiệu quả đối với nền đất sét nặng, năng suất lúa (giống IR60) tăng 18,6% khi bón kết hợp với 50% phân vô cơ và 50% phân lân sinh học Kết quả cũng cho thấy, khả năng chống chịu sâu bệnh củ cây lúa cũng cao hơn và quần thể vi sinh vật đất được cải thiện [17]

2.1.3 Chế phẩm vi sinh vật có chứa vi sinh vật phân giải cellulose

2.1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Ở Nga đã sử dụng nấm Trichoderma lignorum đã sấy khô đến độ ẩm

13% có chứa từ 1-50 đơn vị xenlulaza trên 1g để nuôi cấy một loại chế phẩm xenlulaza “Cellolignorin” Ngoài các enzym C1, Cx còn có cả hemixenlulaza, pectinaza và xylanaza để phân hủy xylanaza

Năm 2007, Hesham khi đi nghiên cứu về khả năng xử lý rơm rạ của 3

chủng xạ khuẩn thuộc chi: Micromonospora, Streptomyces và Nocardiodes đã

kết luận rằng việc bổ sung xạ khuẩn vào đống ủ đã giúp đẩy nhanh qua trình phân hủy rơm rạ làm giảm thể tích đống ủ; sau 3 tháng ở đống ủ có bổ sung xạ khuẩn thể tích đống ủ giảm xuống 38,6-64% so với ban đầu, trong khi đó ở đống ủ đối chứng thể tích đống ủ chỉ giảm 13,6% so với trước khi ủ; việc bổ sung xạ khuẩn vào đống ủ còn làm tăng các chất hữu cơ (organic matter) lên 34,9% và hàm lượng nitơ lên 0,59mg/g, trong khi ở đống ủ đối chứng không bổ sung xạ khuẩn chất hữu cơ là 20% và hàm lượng nitơ chỉ đạt 0,21mg/g [42]

Các chủng vi sinh vật phân giải hợp chất hữu cơ được bổ sung trong quá trình ủ đóng vai trò vi sinh vật khởi động để sản xuất nhanh phân hữu cơ

có từ nguồn phế thải giàu xenluloza là Aspergillus, Trichoderma, Penicilium

Cũng từ kết quả thực tiễn nghiên cứu và sản xuất, năm 1982 Gaus và cộng sự

đã đề xuất kỹ thuật bổ sung thêm quặng photphat với liều lượng 5% và vi sinh

vật phân giải lân (Aspegillus, Bacillus….) với mật độ 106 - 108 CFU/gr cùng

với vi sinh vật cố định nitơ tự do Azotobacter nhằm nâng cao giá trị dinh

dưỡng của sản phẩm[39]

Năm 1979, Gaus đã sử dụng các chủng nấm ưa ẩm vào các đống ủ (rơm, lá khô…) Sự có mặt của vi sinh vật phân giải celluloza là một trong yếu tố quan trọng để rút ngắn thời gian phân hủy các hợp chất hữu cơ

Năm 1980 các kết quả nghiên cứu của Gaus và cộng sự cho thấy việc

bổ sung thêm các loại vi sinh vật có khả năng phân hủy xenluloza cao cùng các nguyên tố dinh dưỡng như đạm hữu cơ, lân dạng quặng photphorit và một

số điều kiện môi trường khác đã rút ngắn thời gian ủ phân chuồng từ 4-6 tháng xuống còn 2-4 tuần Các chủng vi sinh vật phân giải hợp chất hữu cơ được bổ sung trong quá trình ủ đóng vai trò vi sinh vật khởi động sản xuất

nhanh phân hữu cơ từ nguồn phế thải xenluloza là Aspergillus, Trichoderma

và Penicillium[39]

Lamot, Voets (1978) đã dùng 7 chủng vi sinh vật phân giải celluloza để

phân hủy xenlophan: Aspergillus.sp, Pennicillium.sp, 2 loài Chaetomium, 1 loài

Sclerotium rolfsii, 2 loài xạ khuẩn Streptomyces Xenlophan là chất không tan

trong tất cả các dung môi hữu cơ, chứa 10% nitroxenluloza và clorua polivinyliden, 90% xenlophan (trong đó có 70% là xenluloza) Tác giả nhận thấy: nếu để từng vi sinh vật tác dụng thì sự phân giải hầu như không diễn ra, còn khi dùng hỗn hợp các chủng nói trên thì sự phân giả xenlophan mới diễn

ra Khi dùng 7 chủng, thì sau 100 ngày 85% xenlophan bị phân hủy [49]

Tại New Delhi - Ấn Độ, từ năm 1985-1987, Gaur và Bhardwaj đã phân lập và tuyển chọn được rất nhiều chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy

xenlulo và lignin Sau đó Gaur đã sử dụng chủng nấm Trichurus spiralis,

Trichodema viride, Paecilomyces fusisporus, Aspergillus sp.để đưa vào các

đống ủ (rơm rạ, lá khô) kết quả cho thấy hàm lượng C hữu cơ giảm từ 48%

xuống còn 25% trong vòng một tháng dầu tiên của quá trình ủ và chỉ trong vòng 8-10 tuần rơm rạ đã phân hủy hoàn toàn thành một loại phân hữu cơ chất lượng tốt Trong phân chứa khoảng 1,7%N, và tỉ lệ C/N là 12:3 [39]

Ở Nhật Bản đã phân lập tuyển chọn ra một hỗn hợp vi sinh vật có ích thuộc nhóm yếm khí và hiếu khí bao gồm: Nấm men, vi khuẩn quang hợp, xạ khuẩn, vi khuẩn lactic, nấm lên men và chế tạo ra được một chế phẩm vi sinh hữu hiệu (EM) đã được chứng minh có tác dụng tốt ở nhiều lĩnh vực của đời sống và sản xuất như:trong trồng trọt, trong chăn nuôi, trong bảo vệ môi trường góp phần nâng cao chất lượng của đống ủ

Ở Cu Ba theo nghiên cứu Osmanetal (1972, 1974) đã nghiên cứu thành công trong phạm vi thí nghiệm sử dụng một số loài vi khuẩn có khả năng

phân hủy xenluloza thuộc giống Cellulomonas để chế biến thành chế phẩm có

sinh khối giàu protein và vitamin

Ở Trung Quốc có nhiều nghiên cứu về việc phân lập và ứng dụng chúng trong việc phân giải cellulose Wen-Jing Lu và cộng sự (2005) đã phân lập được 5 chủng vi khuẩn ưa ẩm phân giải xenluloza cao từ phế thải rau quả

và thân lá hoa thuộc giống Bacillus, Halobacillus, Aeromicrobium,

Brevibacterium [63]

Chế phẩm “Biosin” của Mỹ được sản xuất bằng phương pháp nuôi cấy

bề mặt Aspergillus oryzae chứa 26 enzym khác nhau trong đó có xenlulaza,

amylaza, proteaza, pectinaza

2.1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Lý Kim Bảng ở Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam đã nghiên cứu thành công chế phẩm VIXURA và công nghệ xử lý rơm rạ mang lại hiệu quả kinh tế cao Chế phẩm VIXURA chứa 12-15 chủng vi sinh vật có khả năng sinh các enzyme khác nhau để phân hủy hữu cơ trong rác thải rơm rạ [1]

Võ Bích Hạnh và cộng sự (2005), đã nghiên cứu và sản xuất chế phẩm Bio-F chứa các vi sinh vật như xạ khuẩn Streptomyces sp., nấm mốc Trichodemar sp và vi khuẩn Bacillus sp có tác dụng phân hủy nhanh các hợp chất hữu cơ[11]

Năm 2007, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa - Viện khoa học Nông nghiệp việt nam đã tiến hành đề tài cấp nhà nước “Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh vật xử lý nhanh phế thải chăn nuôi” Đề tài đã tạo ra chế phẩm sinh học gồm tổ hợp vi sinh vật có chứa các chủng vi sinh vật có hoạt tính chuyển hóa hợp chất hữu cơ giàu cacbon, photphat khó tan, lipit…

Năm 2007, Tăng Thị Chính và cộng sự đã nghiên cứu thành công chế phẩm vi sinh vật Biomix ứng dụng trong xử lý phế thải hữu cơ[5]

Nguyễn Lân Dũng, Phạm Văn Tý và cộng sự (trường ĐHKHTN Hà Nội), đã có nghiên cứu áp dụng công nghệ sinh học trong sản xuất phân vi sinh hữu cơ từ nguồn phế thải hữu cơ và tạo ra chế phẩm (EMUNI) sử dụng trong công nghiệp sử lý phế thải [7]

Nghiên cứu “Hiệu quả sử dụng chế phẩm Micromix 3 trong xử lý rác thải bằng phương pháp ủ hiếu khí tại nhà máy chế biến phế thải Việt Trì-Phú Thọ” (Lý Kim Bảng, 2003) [2]

Nghiên cứu về “Ứng dụng chế phẩm vi sinh vật xử lý tàn dư thực vật trên đồng ruộng thành phân hữu cơ tại chỗ bón cho cây trồng trên đất phù xa sông Hồng”(Phan Bá Học, 2007) [9]

Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam (2001-2004), đã chủ chì đề tài“Nghiên cứu công nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật chức năng phục vụ chăm sóc cho cây trồng ở một số vùng sinh thái” đã cho ra sản phẩm

là chế phẩm vi sinh Compostmaker là loại men tổng hợp sản xuất từ các chủng vi sinh vật phân giải chất hữu cơ, vi sinh vật phân giải chất xơ

2.2 Tổng quan khu vực nghiên cứu

2.2.1 Vị trí địa lý

Tam Đảo là tên gọi của 3 đỉnh núi cao (so mặt nước biển): Thiên Thị (1.375m) Thạch Bàn (1.388m) Phù Nghĩa (1.375m) Dãy núi Tam Đảo kéo dài trên 80km, với khoảng 20 đỉnh núi cao, cao nhất là đỉnh Tam Đảo Bắc (1.592m)

Huyện Tam Đảo mới thành lập theo nghị định số 153/2003/NĐ-CP, ngày 9 tháng 12 năm 2003 của Chính phủ nước Cộng hòa Xã hội chủ nghĩa Việt Nam, trên cơ sở các xã: Yên Dương, Đạo Trù, Bồ Lý của huyện Lập Thạch, các xã: Đại Đình, Tam Quan, Hồ Sơn, Hợp Châu của huyện Tam Dương, xã Minh Quang của huyện Bình Xuyên và thị trấn Tam Đảo của thành phố Vĩnh Yên

Tam Đảo nằm ở phía Đông - Bắc tỉnh Vĩnh Phúc, gần ngã ba ranh giới của Vĩnh Phúc với hai tỉnh Tuyên Quang và Thái Nguyên Phía Đông Nam và Nam của huyện Tam Đảo giáp huyện Bình Xuyên, phía Nam và Tây Nam giáp huyện Tam Dương, phía Tây giáp huyện Lập Thạch, phía Tây Bắc giáp huyện Sơn Dương của tỉnh Tuyên Quang, phía Bắc và Đông Bắc giáp huyện Đại Từ của tỉnh Thái Nguyên Tam Đảo cách Thành phố Vĩnh Yên 10

km và cách Thành phố Hà Nội 70 km, những nơi có dân số đông, có sự phát triển kinh tế năng động, có sức lan tỏa lớn Vì vậy, Tam Đảo có những điều kiện nhất định trong việc khai thác các tiềm năng về khoa học công nghệ, về thị trường cho các hoạt động nông, lâm sản, du lịch và các hoạt động kinh tế khác

Hình 2.1: Bản đồ ranh giới huyện Tam Đảo

2.2.2 Điều kiện địa hình

Tam Đảo là huyện miền núi, nằm trên phần chính, phía Tây Bắc của dãy núi Tam Đảo, nơi bắt nguồn của sông Cà Lồ (sông này nối với sông Hồng và sông Cầu) Địa hình của Tam Đảo khá phức tạp, đa dạng vì có cả vùng cao và miền núi, vùng gò đồi và vùng đất bãi ven sông Vùng miền núi

và núi cao với diện tích khoảng 11.000 ha, chủ yếu do Vườn Quốc gia Tam Đảo và Lâm trường Tam Đảo quản lý Diện tích còn lại bao gồm các vùng núi thấp, vùng bãi do các xã quản lý và sử dụng

Các vùng của huyện chạy dài theo hướng Tây Bắc - Đông Nam, mỗi vùng đều có những điều kiện tự nhiên, những nguồn lực kinh tế đặc thù tạo

nên những sắc thái riêng trong phát triển Kinh tế - Xã hội, nhất là kinh tế nông, lâm nghiệp và dịch vụ du lịch Tam Đảo nổi bật với địa hình vùng núi bởi dãy núi Tam Đảo, vùng rừng quốc gia tạo cảnh quan và những điều kiện đặc thù về yếu tố lịch sử, tín ngưỡng cho sự phát triển du lịch, nhất là du lịch nghỉ dưỡng, du lịch sinh thái và du lịch tâm linh

2.2.3 Điều kiện khí hậu thời tiết

Do địa hình phức tạp, nhất là sự khác biệt về địa hình giữa vùng núi cao với đồng bằng thấp ven sông nên khí hậu, thời tiết của huyện Tam Đảo được chia thành 2 tiểu vùng rõ rệt (các tiểu vùng về khí hậu, không trùng với địa giới hành chính cấp xã) Cụ thể:

Tiểu vùng miền núi, gồm toàn bộ vùng núi Tam Đảo thuộc trị trấn Tam Đảo và các xã Minh Quang, Hồ Sơn, Tam Quan, Đại Đình, Đạo Trù có khí hậu mát mẻ, nhiệt độ trung bình 180C-190C, độ ẩm cao, quanh năm có sương

mù tạo cảnh quan đẹp Khí hậu tiểu vùng miền núi mang sắc thái của khí hậu

ôn đới, tạo lợi thế trong phát triển nông nghiệp với các sản vật ôn đới và hình thành các khu nghỉ mát, phát triển du lịch sinh thái, du lịch nghỉ dưỡng vào mùa hè

Tiểu vùng khí hậu vùng thấp, bao gồm phần đồng bằng của các xã Minh Quang, Hồ Sơn, Tam Quan, Đại Đình, Đạo Trù và toàn bộ diện tích của các xã còn lại Tiểu vùng khí hậu của vùng mang các đặc điểm khí hậu gió mùa nội chí tuyến vùng Đông Bắc Bắc Bộ Nhiệt độ của tiểu vùng trung bình ở mức 220C-230C, độ ẩm tương đối trung bình khoảng 85-86%, lượng mưa trung bình 2.570 mm/năm và thường tập trung vào tháng 6 đến tháng 9 trong năm

Tam Đảo nằm trong vùng Trung du và miền núi phía Bắc nên chịu ảnh hưởng của chế độ nhiệt đới gió mùa ẩm Mưa bão có sự tác động tiêu cực đến sản xuất và đời sống Chế độ gió theo mùa, mùa hè chủ đạo là gió Đông Nam, mùa đông chủ đạo là gió mùa Đông Bắc