Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa n và p trong đất góp phần vào việc phục hồi rừng ngập mặn tại thừa thiên huế

Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến khả năng sinh trưởng, phát triển và cố định N của chủng vi khuẩn được tuyển chọn...34 2.7.. Phương pháp nghiên cứu ảnh

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

- 

-Vũ Thị Hồng Hà

NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA N VÀ P TRONG ĐẤT GÓP PHẦN VÀO VIỆC PHỤC HỒI RỪNG NGẬP MẶN TẠI THỪA THIÊN HUẾ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2014

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

-

-Vũ Thị Hồng Hà

NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA N VÀ P TRONG ĐẤT GÓP PHẦN VÀO VIỆC PHỤC HỒI RỪNG NGẬP MẶN TẠI THỪA THIÊN HUẾ

Chuyên ngành: Khoa học Môi Trường

Mã số: 60440301

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGÔ THỊ TƯỜNG CHÂU

Hà Nội – Năm 2014

LỜI CAM ĐOAN

Tôi tên là Vũ Thị Hồng Hà, là học viên cao học chuyên ngành Khoa họcmôi trường, khóa 2011 – 2013, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đạihọc Quốc gia Hà Nội Tôi xin cam đoan:

- Công trình nghiên cứu này do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Ngô Thị Tường Châu

- Các số liệu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được công bố

ở các nghiên cứu khác hay trên bất kỳ phương tiện truyền thông nào

Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về kết quả nghiên cứu trong luận văntốt nghiệp của mình

Hà Nội, tháng 9 năm 2014

Học viên

Vũ Thị Hồng Hà

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này, lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn chânthành và sâu sắc nhất tới cô giáo hướng dẫn: Tiến sĩ Ngô Thị Tường Châu đãtận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài

Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ môn Khoa HọcĐất, các thầy cô giáo trong trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Đại học QuốcGia Hà Nội, đã trang bị cho em những kiến thức và kinh nghiệm quý giá trongquá trình học tập tại trường và nhiệt tình giúp đỡ em thực hiện đề tài này

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại họcKhoa học Huế đã cung cấp tài liệu và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoànthành luận văn này

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng do thời gian có hạn, trình độ, kỹnăng của bản thân còn nhiều hạn chế nên em không tránh khỏi những hạn chế,thiếu sót Rất mong được sự đóng góp, chỉ bảo, bổ sung thêm của thầy cô vàcác bạn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 9 năm 2014

Học viên

Vũ Thị Hồng Hà

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4

1 Tổng quan về rừng ngập mặn 4

1.1 Khái niệm 4

1.2 Tình hình rừng ngập mặn trên thế giới và tại Việt Nam 4

1.3 Rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế nói chung và Rú Chá nói riêng 5 2 Vi sinh vật chuyển hóa N và P trong đất 8

2.1 Vi sinh vật chuyển hóa N 8

2.2 Vi sinh vật chuyển hóa Phosphate 15

3 Nhu cầu dinh dưỡng N, P của RNM và các nhóm vi sinh vật liên quan 22

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25

1 Đối tượng nghiên cứu 25

2 Phương pháp nghiên cứu 26

2.1 Phương pháp thu thập tài liệu 26

2.2 Phương pháp lấy mẫu đất 26

2.3 Phương pháp phân tích đất 26

2.4 Phương pháp phân lập vi khuẩn cố định N 32

2.5 Phương pháp tuyển chọn các chủng vi khuẩn có khả năng cố định N 33 2.6 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến khả năng sinh trưởng, phát triển và cố định N của chủng vi khuẩn được tuyển chọn 34

2.7 Phương pháp phân lập vi khuẩn hòa tan phosphate 36

2.8 Phương pháp tuyển chọn chủng vi sinh vật chuyển hóa P 36

2.9 Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng, phát triển và khả năng hòa tan phosphate của các chủng nấm mốc 37

2.10 Bố trí thí nghiệm thăm dò khả năng cải thiện nguồn N và P trong đất trồng cây ngập mặn bởi các chủng vi sinh vật được tuyển chọn 38

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 40

1 Một số tính chất đất vùng RNM ở Thừa Thiên Huế 40

1.1 Chỉ số pH KCl 40

1.2 Chất hữu cơ 40

1.3 Thành phần cơ giới 41

1.4 Hàm lượng N tổng số và dễ tiêu 41

1.5 Hàm lượng P tổng số và dễ tiêu 42

2 Phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn cố định N từ đất vùng RNM tại Thừa Thiên Huế 42

2.1 Tìm hiểu sự phân bố vi khuẩn cố định N ở vùng rễ cây ngập mặn 42

2.2 Phân lập các chủng vi khuẩn có khả năng cố định N 43

2.3 Tuyển chọn chủng vi khuẩn có hoạt lực cố định N cao 44

2.4 Ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng, phát triển và cố định N của chủng N 27 47

3 Phân lập và tuyển chọn các chủng nấm mốc hòa tan phosphate khó tan từ vùng RNM tại Thừa Thiên Huế 54

3.1 Tìm hiểu sự phân bố nấm mốc hòa tan phosphate ở vùng rễ cây ngập mặn 54

3.2 Phân lập các chủng nấm mốc có khả năng hòa tan P 56

3.3 Tuyển chọn chủng nấm mốc có hoạt lực hòa tan phosphate cao 56

3.4 Ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng, phát triển và hòa tan phosphate của chủng M133 58

4 Tạo chế phẩm vi sinh vật từ các chủng vi khuẩn cố định N và hòa tan phosphate 68

5. Thăm dò khả năng chuyển hóa N và P trong đất của các chủng vi sinh vật 69

5.1 Thăm dò khả năng chuyển hóa N của chủng vi khuẩn cố định N 69

5.2 Thăm dò khả năng chuyển hóa P của chủng nấm mốc hòa tan phosphate 71

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Thang đánh giá hàm lượng chất hữu cơ trong đất 27Bảng 2 Thang đánh giá hàm lượng P tổng số trong đất 30Bảng 3 Thang đánh giá hàm lượng P dễ tiêu trong đất theo thang lân dễ tiêu

của Bray 1 32Bảng4 Kết quả phân tích mẫu đất vùng RNM ở Thừa Thiên Huế 40Bảng 5 Số lượng vi khuẩn cố định N tại vùng rễ cây ngập mặn tại TT Huế 42Bảng 6 Kết quả sơ tuyển các chủng vi khuẩn cố định N 45Bảng 7 Hàm lượng N-NH4 + tổng hợp của các chủng vi khuẩn được sơ tuyển

46Bảng 8 Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến khả năng sinh trưởng, phát triển

và cố định N của chủng N27 47Bảng 9 Ảnh hưởng của pH môi trường đến sinh trưởng, phát triển và cố định

N của chủng N27 49Bảng 10 Ảnh hưởng của nguồn N đến sinh trưởng, phát triển và cố định N của

chủng N27 51Bảng 11 Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến khả năng sinh trưởng và cố định

N của chủng N27 53Bảng 12 Số lượng nấm mốc hòa tan phosphate trong các mẫu đất phân lập 55Bảng 13 Năng lực sinh trưởng và phát triển của các chủng nấm mốc trên môi

trường thạch đĩa chứa Ca3(PO4)2 57Bảng 14 Hàm lượng PO4 3- hòa tan của các chủng nấm mốc được sơ tuyển 57Bảng 15 Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến khả năng sinh trưởng phát

triển và hòa tan phosphate của chủng nấm mốc M1 33 59

Bảng 16 Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng sinh trưởng phát triển và

hòa tan phosphate của M1 33 61Bảng 17 Ảnh hưởng của nguồn carbon đến khả năng sinh trưởng phát triển và

hòa tan phosphate của M1 33 63

Bảng 18 Ảnh hưởng của nguồn N đến khả năng sinh trưởng phát triển và hòa

tan phosphate của chủng M1 33 65Bảng 19 Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến khả năng sinh trưởng phát triển và

hòa tan phosphate của chủng nấm mốc M1 33 67Bảng 20: Sự thay đổi hàm lượng N trong đất khi bón chế phẩm vi khuẩn cố

định N (lô thí nghiệm với cây Đước) 69Bảng 21: Sự thay đổi hàm lượng N trong đất khi bón chế phẩm vi khuẩn cố

định N (lô thí nghiệm với cây Bần) 70Bảng 22: Ảnh hưởng của chế phẩm chủng N27 đến sự sinh trưởng và phát triển

của cây Đước 70Bảng 23: Sự thay đổi hàm lượng P trong đất khi bón chế phẩm nấm mốc hòa

tan phosphate (lô thí nghiệm với cây Đước) 71Bảng 24 Sự thay đổi hàm lượng P trong đất sau khi bón chế phẩm nấm mốc

hòa tan phosphate (lô thí nghiệm với cây Bần) 72Bảng 25: Ảnh hưởng của chế phẩm nấm mốc hòa tan phosphate đến sự sinh

trưởng và phát triển của cây Đước 73

DANH MỤC HÌNH

Hình 1 Rừng ngập mặn Rú Chá (ảnh vệ tinh) 8

Hình 2 Vòng tuần hoàn N trong tự nhiên 9

Hình 3 Chu trình chuyển hóa phosphate trong đất 16

Hình 4 Sơ đồ xác định thành phần cơ giới đất của USDA 28

Hình 5 Phân lập vi khuẩn trên môi trường Ashby thạch đĩa 44

Hình 6 Hình thái khuẩn lạc của chủng N27 trên môi trường Ashby thạch đĩa 47

Hình 7 Mật độ tế bào của chủng N27 tại các thời gian nuôi cấy khác nhau 48

Hình 8 Hàm lượng N-NH4 + được cố định bởi chủng N27 tại các thời gian nuôi cấy khác nhau 48

Hình 9 Mật độ tế bào của chủng N27 ở các pH môi trường khác nhau 50

Hình 10 Hàm lượng N-NH4 + được cố định bởi chủng N27 tại các pH môi trường khác nhau 50

Hình 11 Mật độ tế bào của chủng N27 với các nguồn N khác nhau 52

Hình 12 Hàm lượng N-NH4 + cố định được của chủng N27 ở các nguồn N khác nhau 52

Hình 13 Mật độ tế bào của chủng N27 tại các nồng độ NaCl 53

Hình 14 Hàm lượng N-NH4 + được cố định của chủng N27 tại các nồng độ NaCl khác nhau 53

Hình 15 Phân lập nấm mốc trên môi trường Czapek thạch đĩa 56

Hình 16 Hình thái khuẩn lạc của chủng M1 33 trên môi trường Czapek thạch đĩa 58

Hình 17 Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến sinh trưởng, phát triển của chủng M1 33 60

Hình 18 Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến khả năng hòa tan phosphate của chủng M1 33 60

Hình 19 Ảnh hưởng của pH môi trường đến sinh trưởng phát triển của chủng M133 62

Hình 20 Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng hòa tan phosphate của chủng M1 33 62

Hình 21 Ảnh hưởng của nguồn C đến sinh trưởng và phát triển của chủng

Hình 22 Ảnh hưởng của nguồn C đến khả năng hòa tan phosphate của chủng

M1 33 64Hình 23 Ảnh hưởng của nguồn N đến sinh trưởng và phát triển của chủng M1 33

66Hình 24 Ảnh hưởng của nguồn N đến khả năng hòa tan P của chủng M1 33 66Hình 25 Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến sinh trưởng phát triển của chủng

Hình 26 Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến khả năng hòa tan phosphate của

chủng M1 33 68Hình 27 Cây Đước sau 6 tháng bón chế phẩm chứa chủng N27 (A) và đối

chứng (B) 71Hình 28 Cây Đước sau 1 tháng bón chế phẩm chứa chủng M1 33 (A) và đốichứng (B) 74Hình 29 Cây Đước sau 6 tháng thí nghiệm (từ trái qua phải lần lượt: mẫu đối

Earth Observatory (Trạm quan sát mặt đất)

Food and Agriculture Organization of the United Nation (Tổ

chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc)Indol Acetic Acid

Dự án quản lí tổng hợp hoạt động đầm pháNitrogen

NN - PTNTBộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

Thành phần cơ giới

United States Department of Agriculture (Bộ Nông nghiệp Hoa

Kỳ)United States Geological Survey (Cục Khảo sát Địa chất HoaKỳ)

MỞ ĐẦU

Nằm ở vị trí vùng ven biển là nơi giao thoa giữa đất liền và biển, rừngngập mặn có hệ sinh thái với năng suất sinh học cao, cung cấp một nguồn tàinguyên rất phong phú và đa dạng như gỗ, than, tannin, chim, thú và nhiều loàithủy hải sản có giá trị xuất khẩu Ngoài ra, rừng ngập mặn còn đóng vai trò là

lá chắn xanh bảo vệ vùng cửa sông, cửa biển, chống xói lở, hạn chế tác hại củagió bão, mở rộng đất liền và còn được xem là nhà máy lọc sinh học khổng lồ,làm trong lành bầu không khí Vì vậy, hệ sinh thái rừng ngập mặn có ý nghĩahết sức quan trọng về kinh tế - xã hội và môi trường ở những vùng ven biển.Đồng thời có vai trò đặc biệt trong việc ứng phó biến đổi khí hậu

Tuy nhiên, diện tích rừng ngập mặn hiện đang giảm mạnh ở nước ta.Thực trạng này đã gây ra nhiều tác hại như làm mất đi bình phong bảo vệ đêbiển, gây ô nhiễm đất và nước đầm nuôi trồng thủy sản, giảm nguồn lợi sinhvật cũng như giống thủy sản tự nhiên, giảm năng suất nuôi tôm, nhất là ảnhhưởng đến sinh kế của người dân Riêng ở Thừa Thiên Huế, rừng ngập mặnquan trọng này ngày càng giảm về diện tích cũng như chất lượng do việc pháttriển của các khu ngập nước, đặc biệt là sự mở rộng các ao nuôi tôm ở trên đầmphá Vì vậy, việc bảo vệ và phát triển bền vững rừng ngập mặn tại Thừa ThiênHuế là rất cấp thiết, cần đề ra những giải pháp để tăng diện tích, đảm bảo độ đadạng sinh học và phát huy tối đa tiềm năng của rừng hiện có

Trước đây, nhiều tổ chức hoạt động bảo tồn tài nguyên thiên nhiên đãtriển khai các hoạt động nhằm phục hồi và phát huy các giá trị vốn có của rừngngập mặn tại Thừa Thiên Huế Điển hình là dự án hỗ trợ cộng đồng xây dựngvườn ươm do tổ chức SIDA tài trợ Tuy nhiên, trên thực tế, hiệu quả đạt đượckhông cao Bên cạnh việc thiếu sự giám sát và chăm sóc, nguyên nhân chính cóthể là do điều kiện môi trường điển hình là điều kiện dinh dưỡng không thuậnlợi cho sự phát triển của các cây con

Trong khi đó, hoạt động của vi sinh vật đất đóng vai trò quan trọng trongquá trình định hình đất, làm tăng độ phì cho đất và cải tạo dinh dưỡng đất Đặcbiệt, vi khuẩn cố định N hiếu khí sống tự do và nấm mốc hòa tan P chịu tráchnhiệm chính cho dinh dưỡng của cây ngập mặn Lớp trầm tích của

rừng ngập mặn nói chung được đặc trưng bởi môi trường nước lợ và có hàmlượng C hữu cơ cao nhưng lại bị hạn chế về N và P Ngoài một phần N đượccung cấp từ đất liền, nguồn N chính để đảm bảo cân bằng trong chu trình tuầnhoàn vật chất ở rừng ngập mặn do nhóm vi khuẩn cố định N đảm nhiệm Bêncạnh đó P dễ tiêu được giữ lại trong đất dưới dạng các hợp chất với nhôm vàsắt rất khó tan và chỉ được trả lại cho đất dưới dạng dễ tan nhờ vi sinh vậtchuyển hóa P Trên thực tế, việc tách tạo và gây nhiễm vào thực vật cũng nhưđưa trở lại môi trường đất dưới dạng chế phẩm sinh học của nhóm vi khuẩn cốđịnh N và nấm mốc hòa tan phosphate hữu hiệu này đã được sử dụng như làmột biện pháp nông nghiệp hiệu quả để nâng cao năng suất cây trồng.

Với ý nghĩa đó, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu tuyển chọn một

số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P trong đất góp phần vào việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế”.

 Mục tiêu nghiên cứu:

- Tuyển chọn được một số chủng vi khuẩn hiếu khí sống tự do có khảnăng cố định N và các chủng nấm mốc hòa tan phosphate vô cơ trong đất rừng ngậpmặn tại Thừa Thiên Huế

- Tạo nguồn vi sinh vật cố định N và hòa tan P với hoạt lực cao sẵn cónhằm góp phần cải thiện hiệu quả việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế

 Nội dung nghiên cứu:

1 Phân tích một số tính chất lý hóa của đất vùng rừng ngập mặn tại ThừaThiên Huế nhằm: (i) xác định tính cấp thiết của việc cải thiện điều kiện dinh dưỡng(nguồn N và P) cho vùng đất nghiên cứu; và (ii) thăm dò ảnh hưởng của

tính chất đất đến khả năng chuyển hóa N, P của các chủng vi sinh vật được phân lập

2 Phân lập các chủng vi khuẩn có khả năng cố định nitrogen hiếu khí sống

tự do và các chủng nấm mốc hòa tan phosphate vô cơ được phân lập từ mẫu đất

vùng rễ của một số loài cây ngập mặn ở Thừa Thiên Huế Nội dung này nhằmmục đích: (i) chứng minh sự tồn tại của các quần thể vi sinh vật cố địnhnitrogen và hòa tan phosphate vô cơ tại đất vùng rễ cây ngập mặn và (ii) cung

2

cấp nguồn vi sinh vật cho việc tuyển chọn các chủng vi sinh vật cố định

nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ với hoạt lực cao

3 Tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng cố định nitrogen và hòatan phosphate vô cơ với hoạt lực cao trong đất rừng ngập mặn tại Thừa Thiên

Huế, nhằm mục đích tạo nguồn giống vi sinh vật có tiềm năng ứng dụng trong phục hồi rừng ngập mặn

4 Đánh giá khả năng cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ của các

chủng vi sinh vật được tuyển chọn trong điều kiện in- vitro.

5 Tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy cho sinh trưởng, phát triển và khả năng cốđịnh nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ của các chủng vi sinh vật được tuyển chọn,nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc thu nhận sinh khối tạo chế phẩm

vi sinh vật với hoạt lực cố định nitrogen và hòa tan phosphate cao

6 Thăm dò khả năng cải thiện nguồn dinh dưỡng N, P cho đất trồng cây

ngập mặn của việc bổ sung các chế phẩm vi sinh vật cố định nitrogen và hòa

tan phosphate vô cơ được tuyển chọn trong điều kiện in- vivo Nội dung này

nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng một cách hiệu quả chế phẩm

vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ vào việc phục hồi rừng ngập mặn

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.2 Tình hình rừng ngập mặn trên thế giới và tại Việt Nam

Các nhà khoa học cho biết sau khi phân tích dữ liệu từ hệ thống vệ tinhchụp ảnh trái đất (Landsat) của NASA, ước tính RNM còn tồn tại chiếm 12,3%diện tích bề mặt trái đất (tương đương khoảng 137.760 km2) Tuy nhiên, theonhà nghiên cứu Chandra Giri tại USGS (United States Geological Survey), con

số trên sẽ tiếp tục giảm trong tương lai: RNM toàn cầu đang biến mất nhanhchóng do biến đổi khí hậu làm mực nước biển dâng cao, phá rừng để phát triểnkinh tế ven biển, làm nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản

Theo số liệu của EO (Earth Observatory) (29/9/2010), Indonesia có17.000 hòn đảo nhỏ và chiếm gần 1/4 diện tích RNM trên thế giới Tuy nhiên,các khu rừng này đã bị giảm một nửa trong ba thập kỷ qua - cụ thể giảm từ 4,2triệu ha (năm 1982) xuống còn 2 triệu ha (năm 2000) Gần 70% phần rừng cònlại “trong tình trạng nguy kịch và bị thiệt hại nặng”

Theo kết quả kiểm kê rừng toàn quốc (theo quyết định số03/2001/QĐ/TTg của Thủ tướng Chính phủ ký ngày 5/1/2001) công bố tháng7/2001 do Viện Điều tra Quy hoạch Rừng tiến hành: diện tích rừng ngập mặn(RNM) Việt Nam tính đến ngày 21/12/1999 là 156.608 ha Trong đó diện tíchRNM tự nhiên là 59.732ha chiếm 38,1% và diện tích RNM trồng là 96.876 hachiếm 61,95% Trong số diện tích RNM trồng ở Việt Nam, rừng Đước

(Rhizophora apiculata) trồng chiếm 80.000 ha (82,6%), còn lại 16.876 ha là rừng trồng trang (Kandelia obovata), Bần chua (Sonneratia caseolaris) và các

loại cây ngập mặn trồng khác (17,4%) (Viện Điều tra Quy hoạch Rừng, 2001).Cho đến nay, các số liệu thống kê về diện tích RNM ở Việt Nam không thốngnhất Kết quả thống kê diện tích rừng ngập mặn từ các tỉnh ven biển Việt Namtập hợp lại (Đỗ Đình Sâm và cs 2005), tính đến tháng 12/2001 thì Việt Nam cótổng diện tích RNM khoảng 155.290 ha, chênh lệch 1.318 ha so với số liệukiểm kê rừng toàn quốc tháng 12/1999 (156.608 ha) Trong đó diện tích RNM

tự nhiên chỉ có 32.402 ha chiếm 21%, diện tích RNM trồng 122.892 ha chiếm79%

Theo báo cáo của Hội thảo Quốc tế về RNM ở Việt Nam năm 2010,Việt Nam có khoảng 300.000 ha RNM, phân bố ở hầu khắp các vùng trong cảnước, trong đó khu vực miền Nam chiếm khoảng 70% tổng diện tích Diện tíchRNM ở miền Bắc chủ yếu tập trung ở các tỉnh: Nam Định, Thái Bình, HảiPhòng và Quảng Ninh, trong đó khu dự trữ sinh quyển thế giới vùng châu thổSông Hồng, với diện tích chủ yếu ở vùng lõi thuộc Vườn quốc gia Xuân Thủy

và khu sinh quyển Tiền Hải (Thái Bình) Các ý kiến phát biểu tại hội thảo đãkhẳng định, hiện nay RNM đang bị suy thoái do sự tàn phá của thiên tai như:gió bão, thủy triều dâng và đặc biệt là việc khai thác của con người Nhiều khuvực RNM bị chặt phá và chuyển đổi thành những vùng nuôi thuỷ sản

Số liệu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (NN - PTNT) chothấy, năm 1943 diện tích RNM Việt Nam trên 400.000 ha, đến năm 1996 giảmcòn 290.000 ha và 279.000 ha vào năm 2006

1.3 Rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế nói chung và Rú Chá nói riêng

Hiện tại, ở Thừa Thiên Huế rừng ngập mặn chủ yếu phân bố ở Rú Chá(Hương Trà), Cảnh Dương (Phú Lộc), Tân Mỹ (Phú Vang), đầm Lập An (PhúLộc)… Dưới sự hỗ trợ của công nghệ ảnh viễn thám và GIS đã xác định đượctổng diện tích RNM vùng ven biển Thừa Thiên Huế hiện có khoảng 29,98 ha.Diện tích phân bố ở 4 khu vực chính cũng đã được xác định: Rú Chá (11,25ha), khu vực Tân Mỹ (2,48 ha), khu vực cửa sông Bù Lu huyện Phú Lộc (3,2ha), đầm Lập An (13,05 ha) [44] Theo Phan Nguyên Hồng, RNM tại ThừaThiên Huế thuộc phân vùng 3 với đặc trưng cây kích thước không lớn, số loài

đa dạng hơn so với RNM ở các tỉnh miền Bắc nhưng lại kém đa dạng hơn sovới các tỉnh miền Nam [17].

Nhận thức được tầm quan trọng của RNM đối với kinh tế - xã hội, sinhthái và môi trường, đặc biệt là với tình hình biến đổi khí hậu, tỉnh Thừa ThiênHuế và các tổ chức xã hội đã hợp tác triển khai các dự án phục hồi diện tíchRNM thông qua các hoạt động tuyên truyền về vai trò, ý nghĩa quan trọng củaRNM; tập huấn cho người dân về sản xuất giống cây, kĩ thuật trồng, chăm sóc,quản lý vườn ươm để nâng cao ý thức người dân góp phần bảo vệ hệ sinh tháinày

Rú Chá thuộc địa phận xã Hương Phong, huyện Hương Trà, tỉnh ThừaThiên Huế Diện tích Rú Chá thuộc địa phận quản lý hành chính thôn ThuậnHòa, xã Hương Phong và có vị trí địa lý như sau:

- Phía Đông: giáp Bầu Lát gần Thị trấn Thuận An

- Phía Tây: giáp thôn Vân Quốc Đông, xã Hương Phong

- Phía Nam: giáp xã Phú Thanh, huyện Phú Vang

- Phía Bắc: giáp xã Hải Dương, huyện Hương Trà

Rú Chá là khu vực có diện tích RNM lớn nhất ở tỉnh Thừa Thiên Huếbao gồm 3 khu vực: Rú Chá trên, Rú Chá giữa và Rú Chá dưới Tổng diện tíchcủa Rú Chá trước đây khoảng 10 ha vào giai đoạn 30 năm về trước Từ saunăm 1975, chính quyền cùng người dân địa phương khai hoang một phần RúChá để làm đê ngăn mặn Ngoài ra, một số người dân vào Rú Chá chặt cây chálàm củi đốt nên diện tích Rú Chá giảm dần Theo số liệu thống kế của địa chính

xã Hương Phong (2009), diện tích Rú Chá giữa là lớn nhất với 3,24 ha

Rú Chá nằm ở khu vực cô lập, cấu trúc rừng đơn giản và không có sựlưu thông với các dòng sông nên hàm lượng phù sa bồi tụ thấp, vì vậy hàmlượng N, P được cung cấp từ đất liền thông qua các dòng sông cho vùng hầunhư không có, thực vật ngập mặn luôn bị thiếu hụt N, P để sinh trưởng và pháttriển

Rú Chá là bức bình phong che chắn, bảo vệ nhà cửa và tính mạng ngườidân trong vùng Dân cư địa phương quan niệm “rú tàn thì làng mạt” nên họ đãđóng góp nhiều công sức giữ gìn rú qua các giai đoạn lịch sử Trong trận lũ lịch

sử năm 1999, nhờ Rú Chá mà nhiều gia súc, gia cầm, tàu thuyền của người dântrong vùng được giữ lại Nhìn tổng thể thì Rú Chá là lá chắn tự nhiên cho vùngđất Thuận Hòa trước các đợt bão biển hay lũ lụt.

Rú Chá là nơi cung cấp củi làm chất đốt cho người dân trong vùng, đặcbiệt là khi đời sống của người dân gặp nhiều khó khăn trong giai đoạn 1975đến 1980 Bên cạnh đó, Rú Chá còn cung cấp rất nhiều loại thủy sản như cua,tôm, cá cũng như các loài chim di cư theo mùa Những người sinh sống lâunăm ở đây cho biết, các loài thủy sản ở đây đã giảm đi rất nhiều do bị khai thácquá mức cũng như không có kế hoạch sử dụng hợp lý

Một giá trị khác của Rú Chá là sử dụng vào mục đích chăn thả gia súc,gia cầm của người dân địa phương Tuy đã có những quy định cấm, nhưngnhiều hộ dân vẫn cố tình chăn thả gia súc ở đây do Rú Chá gần nhà, dễ quản lýcũng như nguồn thức ăn còn rất dồi dào

Đã có nhiều tổ chức bảo tồn quan tâm và nghiên cứu giải pháp để bảotồn và phát triển Rú Chá thông qua các mô hình trồng RNM, giáo dục nâng caonhận thức bảo tồn, hay hỗ trợ công tác quản lý thông qua cộng đồng địaphương Có thể nói Rú Chá là nơi phục vụ cho công tác nghiên cứu thử nghiệmcác giải pháp bảo tồn RNM nhằm chọn giải pháp tối ưu nhất cho các khu vựctương đồng trong khu vực

Ngoài ra, Rú Chá nằm ven theo đầm phá Tam Giang - Cầu Hai đượcnhiều người biết đến như là một điểm du lịch của tương lai Chính quyền tỉnhThừa Thiên Huế đã ban hành nhiều chủ trương để phát triển du lịch vùng đầmphá, trong đó có đề cập đến Rú Chá Điều này có nghĩa là Rú Chá đang đượcquan tâm để trở thành địa điểm du lịch sinh thái của tỉnh Theo Sở Tài nguyên

và Môi trường tỉnh Thừa Thiên-Huế, 100% người dân trong vùng mong muốndiện tích cây ngập mặn được mở rộng hơn Nhà nước hỗ trợ một phần, ngườidân đứng ra lập kế hoạch mở rộng diện tích rừng ngập mặn để ứng phó với biếnđổi khí hậu đang là một việc làm tích cực ở Hương Phong Khu vực Rú Chá đã

và đang được quy hoạch và phát triển để trở thành một khu bảo tồn thiên nhiêncây ngập mặn ven biển với diện tích lên đến 19,3 ha; trong đó vùng lõi là khuRNM hiện có hơn 14 ha rừng trồng cây ngập mặn trên cơ sở diện tích

nuôi trồng thủy sản hiện nay của cư dân thôn Thuận Hòa Việc trồng rừng phải

đi kèm với sự quản lí, chăm sóc cây Đặc biệt là phải tạo cho cây ngập mặnmôi trường sống phù hợp để bảo đảm sự phát triển tốt của cây

2 Vi sinh vật chuyển hóa N và P trong đất

2.1 Vi sinh vật chuyển hóa N

2.1.1 Vai trò của N

Nitrogen (N) là nguồn dinh dưỡng quan trọng không thể thiếu đối vớisinh vật Dự trữ N trong tự nhiên rất lớn, riêng trong không khí N2 chiếm78,16% thể tích, trong cơ thể sinh vật trên trái đất chứa khoảng 0,4x109 tấn N,trong trầm tích chứa khoảng 4x1015 tỷ tấn N Vai trò của N có thể được kể đếnnhư sau:

- Là nguyên tố đặc thù của protein - thành phần chủ yếu tham gia cấu trúcnên hệ thống chất nguyên sinh, hệ thống màng sinh học, các bào quan, các

enzyme trong tế bào

- Có trong thành phần của acid nucleic (ADN và ARN), là thành phần quan trọng của chlorophyll

- Là thành phần của một số phytohormone như auxin và cytokinin

-những chất quan trọng trong quá trình phân chia và sinh trưởng của tế bào thực vật

- Tham gia vào thành phần của ADP, ATP, có vai trò quan trọng trong trao đổi năng lượng của cây.

- Tham gia vào thành phần của phytochrome có nhiệm vụ điều chỉnh quátrình sinh trưởng, phát triển của cây có liên quan đến ánh sáng như phản ứng quangchu kỳ, sự nảy mầm, tính hướng quang

Cây trồng rất nhạy cảm với N, N có tác dụng hai mặt đến năng suất cây trồng, nếu cây trồng thừa hay thiếu N đều có hại Cụ thể như sau:

- Thừa N: khác với các nguyên tố khác, việc thừa N có ảnh hưởng rấtnghiêm trọng đến sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất ở cây trồng Câysinh trưởng quá mạnh, thân lá tăng nhanh mà mô cơ giới kém hình thành nên cây rấtyếu, dễ lốp đổ, giảm năng suất nghiêm trọng và có trường hợp không có thu hoạch

- Thiếu N: thiếu N cây sinh trưởng kém, chlorophyll không được tổnghợp đầy đủ, lá vàng, đẻ nhánh và phân cành kém, sút giảm hoạt động quang

hợp và tích lũy, giảm năng suất Tùy theo mức độ thiếu đạm mà năng suất giảmnhiều hay ít Trong trường hợp có triệu chứng thiếu đạm thì chỉ cần bổ sungphân đạm là cây sinh trưởng và phát triển bình thường

để thực hiện quá trình cố định N tự do Nhóm vi khuẩn có khả năng này được gọi là vikhuẩn cố định N.

a Phân loại các nhóm vi khuẩn cố định N

Vi khuẩn cố định N có khả năng chuyển hóa nguồn N phân tử trongkhông khí thành các hợp chất chứa N từ đó làm giàu thêm nguồn dự trữ thức ăn

N trong đất Chúng được phân ra thành ba nhóm nhỏ: nhóm vi khuẩn sốngcộng sinh, nhóm vi khuẩn sống tự do và nhóm vi khuẩn tương tác với thực vật

ký chủ Tuy nhiên, sự phân biệt giữa ba nhóm này, đặc biệt là giữa nhóm vikhuẩn cố định N sống tự do và nhóm vi khuẩn cố định N tương tác với thực vậtthì vẫn chưa được mô tả một cách rõ ràng

- Vi khuẩn cố định N sống cộng sinh

Là những vi khuẩn sống tương tác với thực vật chủ theo kiểu hai bêncùng có lợi Vi khuẩn cộng sinh sẽ tiến hành trao đổi chất dinh dưỡng với thựcvật và làm thay đổi cấu trúc mô thực vật ở nơi vi khuẩn định cư, điển hình làhiện tượng tạo nốt sần ở rễ cây họ Đậu Hầu hết các vi khuẩn cố định N là vikhuẩn Gram âm, có khả năng hình thành nốt sần ở rễ cây họ Đậu Ban đầu, vi

khuẩn cộng sinh với cây họ Đậu được phân loại thành chi Rhizobium, do đó,

những vi khuẩn này thường được nói đến như là những vi khuẩn nốt rễ(rhizobia) Ngày nay, những vi sinh vật cộng sinh ở cây họ Đậu được phân

thành nhiều chi, hầu hết các loài thuộc chi: Rhizobium, Sinorhizobium (Ensifer), Mesorhizobium và Bradyrhizobium.

- Vi khuẩn cố định N tương tác với thực vật ký chủ

Là những vi sinh vật tham gia vào quá trình trao đổi chất dinh dưỡng với

thực vật nhưng không làm thay đổi cấu trúc của rễ thực vật Để phân biệt đượcnhóm vi sinh cố định N cộng sinh hay nhóm vi khuẩn cố định N tự do thì chủyếu dựa vào mức độ tương tác Sự cố định N tương tác là một quá trình sinhthái trung gian giữa cố định N cộng sinh và N tự do Vi khuẩn cố định N tươngtác bao gồm những vi khuẩn sống tự do trong vùng lân cận rễ cây thực vật đếnnhững vi sinh vật sống nội sinh trong mô tế bào thực vật

Một số vi khuẩn tham gia vào quá trình cố định N tương tác điển hình

như: Azospirillum, Burkholderia, Enterobacter, Gluconoacetobacter, Herbasspirillum và Klebsiella.

b Đặc điểm của một số vi sinh vật cố định N sống tự do điển hình

- Azotobacter

Azotobacter được phát hiện từ năm 1901 do Beijerinck là một loại vi

khuẩn Gram âm, hiếu khí, không sinh bào tử, có khả năng cố định nitơ phân tử,sống tự do trong đất Khi nuôi cấy trong môi trường nhân tạo, chúng biểu hiệnđặc tính đa hình: khi còn non chúng có dạng trực khuẩn hình que, có tiên mao,

có khả năng di động; khi già mất khả năng di động, tế bào chuyển thành dậnghình cầu, xung quanh được bao bọc bởi một lớp vỏ nhầy Một số loài

Azotobacter có khả năng hình thành nang xác và sống tiềm sinh trong đó, khi

gặp điều kiện thuận lợi nang xác vỡ, tế bào lại sinh trưởng phát triển Nang xác

là một hình thức tồn tại của Azotobacter, nó không phải là bào tử Một nang xác có thể bao bọc một số tế bào bên trong Khuẩn lạc Azotobacter lúc non có

dạng nhầy màu trắng đục, khi già chuyển thành màu vàng lục hoặc màu nâu

Azotobacter có khả năng đồng hóa nhiều loại đường khác nhau, nhất là

các sản phẩm phân giải cellulose Vì vậy đất có bón phân xanh, rơm rạ rất tốt

cho sự phát triển của Azotobacter Sự phát triển và khả năng cố định nitơ của

Azotobacter phục thuộc rất nhiều vào hàm lượng P dễ tiêu trong môi trường.Ngoài ra, Ca và các nguyên tố vi lượng như B, Mo, Fe, Mn cũng rất cần thiết

đối với Azotobacter.

Azotobacter rất mẫn cảm với pH Azotobacter thích hợp nhất với pH

7,2-8,2 song chúng có thể phát triển được ở pH từ 4,5-9,0 Nhiệt độ thích hợp

là từ 25 đến 30oC Azotobacter đã được nghiên cứu để chế tạo phân vi sinh bón

cho lúa, ở một số nơi chúng có thể hiện hiệu quả tốt những không phổ biến

bằng phân vi khuẩn nốt sần Nitragin Chế phẩm chế tạo từ Azotobacter được

gọi là Azotobacterin

- Clostridium

Năm 1939, Vinogradskii (Nga) đã phân lập được một loài vi khuẩnGram dương, kị khí bắt buộc, sống tự do trong đất, sinh bào tử, có khả năng cố

định nitơ phân tử và đặt tên là Clostridium pasteurianum Đây cũng là loài phổ

biến nhất trong đất, có hình que ngắn, khi còn non có khả năng di động bởi tiênmao Khi già mất khả năng di động Khi hình thành bào tử thường có hình con

thoi do bào tử được hình thành lớn hơn kích thước tế bào Clostridium có khả

năng đồng hóa nhiều nguồn C khác nhau P và K là 2 nguyên tố rất cần thiết

cho sự phát triển và cố định nitơ của Clostridium Ngoài ra các nguyên tố vi lượng như Mo, Co, Cu, Mn cũng rất cần thiết đối với Clostridium.

So với Azotobacter, Clostridium có tính ổn định hơn đối với pH, có khả

năng phát triển ở pH 4,7-8,5 Bào tử của chúng chịu được nhiệt độ cao(1h/80oC hoặc 100oC/30 phút) Độ ẩm thích hợp 60-80%, nhiệt độ 25-30oC

c Vai trò của vi khuẩn cố định N

- Chính nhờ khả năng cố định N mà vai trò của nhóm vi khuẩn này có ýnghĩa hết sức quan trọng trong nông nghiệp Chúng tiếp nhận N trong không khí vàbiến N từ dạng cây trồng không hấp thu được thành dạng N mà cây trồng hấp thuđược Đây là vai trò có ý nghĩa quan trọng nhất của vi khuẩn cố định N đối với nôngnghiệp

- Kích thích sinh trưởng ở thực vật bằng cách tạo ra các enzyme như ACC

deaminase (1-aminocyclopropane-1-carboxylate deaminase) hay tạo ra cáchormone thực vật như auxin, cytokinin, gibberellin Đặc biệt, các chủng thuộc

chi Azotobacter kích thích sự nẩy mầm của hạt và giúp phát triển hệ rễ của cây

trồng

- Giảm tác động có hại của mầm bệnh bằng cách cạnh tranh về dinhdưỡng, cạnh tranh về nơi cư trú hay tạo ra các chất kháng sinh, các enzyme thủy phânchống lại bệnh sự xâm nhập của kẻ thù hay cảm ứng hệ thống phòng vệ của cây kýchủ.

- Ngoài ra, chúng còn giúp cây trồng hấp thu hiệu quả các ion như sắt, kẽm và các nguyên tố vi lượng khác

Như vậy, cây trồng có thể sử dụng nguồn N vô tận trong không khí nhờ

có sự tham gia của các vi khuẩn cố định N Hơn nữa, nhóm vi khuẩn này khôngnhững không làm ô nhiễm môi trường đất mà còn làm tăng độ phì nhiêu củađất và cải tạo môi trường Giá thành phân đạm vi sinh sản xuất từ các loài vikhuẩn cố định N thấp hơn nhiều so với phân đạm hóa học nên giúp cho nôngdân tiết kiệm chi phí đầu tư, tăng lợi nhuận

d Cơ chế của quá trình cố định N phân tử

Trong tế bào vi khuẩn cố định N có chứa hệ thống enzyme nitrogenase,nhờ sự xúc tác của enzyme này mà N của không khí có thể thực hiện được cácphản ứng liên kết với hydrogen hoặc oxygen trong không khí Nitrogenase làmột phức hệ enzyme Chúng cấu tạo bởi hai thành phần, một thành phần gọi làprotein sắt-molybden (Fe-Mo) còn gọi là thành phần I Một thành phần khácgọi là protein sắt, còn gọi là nitrogenase khử hay thành phần II Thành phần II

được nghiên cứu ở Clostridium pasteurianum gồm 2 tiểu phần đồng nhất, mỗi

tiểu phần có khối lượng phân tử là 29.000 đơn vị Carbon (đvC), ở giữa có mộttrung tâm chứa 4 nguyên tử Fe và 4 nguyên tử S không ổn định với acid Thành

phần I (Fe-Mo protein) ở C pasteurianum phức tạp hơn, có khối lượng phân tử

chung là 220.000 đvC, gồm 2 nguyên tử Mo, khoảng 30 nguyên tử Fe và nhiềunguyên tử S không ổn định với acid Chúng có cấu tạo gồm 4 tiểu phần, thuộc

2 loại, một loại có khối lượng phân tử là 50 đvC và một loại có khối lượngphân tử là 60.000 đvC Mỗi loại gồm 2 tiểu phần Khối lượng phân tử củathành phần I và thành phần II của các vi khuẩn cố định N là không giống nhau

và còn phụ thuộc vào cả phương pháp phân tích Số lượng các nguyên tử Mo,

Fe, S trong từng phân tử cũng khác nhau tùy từng loại vi khuẩn

Phản ứng khử N2 dưới sự xác tác của nitrogenase có thể trình bày nhưsau:

Người ta cho rằng quá trình khử này bao gồm nhiều phản ứng kế tiếpnhau:

Tuy nhiên, cũng có tác giả cho rằng nitrogenase có thể khử trực tiếp N2

mà không phải qua các sản phẩm trung gian Hai giả thuyết này vẫn cần đượctiếp tục làm sáng tỏ

Trong hệ sinh thái RNM, vi khuẩn cố định N có vai trò vô cùng quantrọng đối với sự phát triển của cây ngập mặn Lớp trầm tích của RNM nóichung được đặc trưng bởi môi trường nước lợ và có hàm lượng carbon hữu cơcao nhưng lại bị hạn chế về N và P [25] Ngoài một phần N được cung cấp từđất liền, nguồn N chính để đảm bảo cân bằng trong chu trình tuần hoàn vật chất

ở RNM do nhóm vi khuẩn cố định N đảm nhiệm [22] ,[25] Chúng sẽ chuyểnhoá N khí quyển (N2) thành NH4+ Đây là nguồn N mà cây có thể hấp thu để xây dựngnên vật chất sống cho cơ thể Do đó, có thể sử dụng vi khuẩn cố định

N như một công cụ để thúc đẩy sự sinh trưởng, phát triển của cây ngập mặntrong các chương trình phục hồi RNM hoặc thậm chí để tạo ra một RNM mới ởvùng đầm phá ven biển có những đặc điểm phù hợp cho sự phát triển của câyngập mặn

2.1.3 Các nhóm vi khuẩn chuyển hóa N khác

- Nhóm vi khuẩn ammonium hóa

Trong điều kiện hiếu khí, các hợp chất hữu cơ có chứa nitơ được phângiải tạo thành NH4+ hoặc NH3 bởi các loài trong giống Bacillus và Pseudomonas, các đại diện trong họ Enterobacteriaceae, các xạ khuẩn và nấm khuẩn ty Trong đó, vai trò quan trọng và chủ yếu nhất là giống Bacillus Trong điều kiện kỵ khí thì các loài trong giống Clostridium tham gia quá trình chuyển

hóa này Còn trong điều kiện thông khí hạn chế, quá trình ammonium hóa đượcthực hiện bới các loài vi khuẩn và trực khuẩn kỵ khí tùy nghi

- Nhóm vi khuẩn nitrite hóa

Dưới tác dụng của nhóm vi khuẩn nitrite hóa, NH4 + được hình thành từquá trình ammonium hóa sẽ được tiếp tục chuyển hóa thành NO2- (nitrite):

NH4+ + 1,5 O2 → NO2 + 2H + + H2OTrong tự nhiên, vi khuẩn nitrite hóa hiện diện rất nhiều:

Nitrosococcuseanus, Nitrosococcus (thuộc phân lớp γ- proteobacteria), Nitrosomonas, Nitrosopira (thuộc phân lớp β-proteobacteria), Nitrosocystis và Nitrosolobus Tất cả các giống vi khuẩn này đều giống nhau về đặc điểm sinh

lý, sinh hoá nhưng khác nhau về đặc điểm hình thái và cấu trúc tế bào Tất cảđều thuộc loại tự dưỡng bắt buộc, không có khả năng sống trên môi trườngthạch dinh dưỡng

- Nhóm vi khuẩn nitrate hóa

Sau quá trình nitrite hóa nói trên, các vi khuẩn thuộc nhóm nitrate hóa sẽthực hiện giai đoạn tiếp theo, chuyển hoá NO2- thành NO3- (là sản phẩm cuốicủa quá trình nitrate hóa):

NO2 + 0,5O2 → NO3Các vi khuẩn tham gia vào quá trình nitrate hóa cũng là các vi khuẩnhóa vô cơ tự dưỡng, các loài vi khuẩn nitrate hóa thường gặp (thuộc 3 giống

khác nhau) là: Nitrobacter vinogradskii, Nitrobacter agilis (thuộc phân lớp Proteobacteria), Nitrospina gracili, Nitrococcus mobilis (thuộc phân lớp β– Proteobacteria).

α-2.2 Vi sinh vật chuyển hóa Phosphate

2.2.1 Vai trò của Phosphorus (P)

P là nguyên tố quan trọng thứ hai trong ba nguyên tố dinh dưỡng đalượng chính của cây trồng (N, P, K), là nguyên tố cơ bản cần thiết cho sự sốngcủa tất cả các loài sinh vật, đặc biệt là thực vật

P là thành phần xây dựng nên các hợp chất quan trọng bậc nhất của tếbào như: phosphoprotein, phospholipid, phosphoester và các vitamin (B1,B6).Đặc biệt P là thành phần không thể thiếu của ATP, ADP, GTP, FAD, NADP,CoA Đây là những phân tử trao đổi năng lượng, có vai trò đặc biệt quantrọng trong quá trình quang hợp và hô hấp của thực vật

P cần thiết cho sự phân bào, phát triển đỉnh sinh trưởng của thực vật vàcho sự sống của các cây mầm và cây con Ngoài ra, P còn giúp cho cây chịuhạn tốt hơn nhờ khả năng ngậm nước cao của nó Trong quá trình sinh trưởngcủa cây, P có tác dụng khống chế độ độc của lượng đạm khoáng cao trong cây

vì nó giúp cho thực vật tăng cường việc chuyển hoá đạm khoáng thành đạmprotein Hơn nữa sự có mặt của P làm cây hấp thụ được lượng đạm khoángnhiều hơn

Thực tế đã chứng minh rằng khi thiếu P sự hình thành tế bào mới bịchậm lại, cây còi cọc ít phân cành đẻ nhánh, lá có màu xanh lục bẩn, khôngsáng Thiếu P năng suất cây trồng bị giảm sút nghiêm trọng, ngay cả khi câyđược cung cấp đầy đủ N

Vi sinh vật chuyển hóa P có vai trò đặc biệt quan trọng trong chu trìnhchuyển hoá P ở trong đất P dễ tiêu được giữ lại trong đất dưới dạng các hợpchất khó tan và chỉ được trả lại cho đất dưới dạng dễ tan nhờ vi sinh vật chuyểnhóa chúng (Hình 3)

2.2.2 Các vi sinh vật chuyển hóa P

a Nấm mốc hòa tan phosphate

Các loại nấm mốc hòa tan phosphate vô cơ thường gặp như

Penicillium, Aspergillus, Mucor, Alternaria, Fusarium, Verticillium, Cephalos, Chaetomium, Porium… Nấm mốc hòa tan phosphate khó tan thường có khuẩn

ty cơ chất phát triển, có khả năng sinh bào tử, đây là loại hiếu khí

Nhiều nghiên cứu cho thấy, nấm mốc tập trung ở vùng rễ thường hòatan phosphate mạnh hơn so với đất xa vùng rễ và số lượng chiếm khoảng 10%

so với tổng số vi sinh vật có trong đất Sở dĩ vùng rễ tập trung nhiều nấm mốcbởi vì hoạt động của rễ thường tiết ra một số acid, và các sản phẩm của quátrình trao đổi chất tạo môi trường thuận lợi cho nấm mốc sinh trưởng và pháttriển [5]

Nấm có ý nghĩa thực sự quan trọng cho sinh trưởng và phát triển củathực vật Hệ sợi nấm bao quanh rễ cây làm tăng bề mặt hoạt động của rễ, nhờvậy hệ thống rễ của thực vật hút nước và dinh dưỡng thuận lợi hơn Thí nghiệmdùng nguyên tố phóng xạ P32 đã phát hiện thấy ở những cây có rễ nấm thì khảnăng đồng hóa phosphate mạnh hơn những cây không có rễ nấm Đồng thời,hoạt động của rễ nấm giúp cho cây chịu hạn tốt hơn, nhiều hợp chất hữu cơ cóthể được khoáng hóa bởi rễ nấm [5]

Theo Nguyễn Thị Phương Chi và cộng sự (1997) thì nấm mốc

Aspergillus awamori có khả năng chuyển hóa phosphate rất cao Ở nấm mốc Penicillium bilaji cũng có khả năng hòa tan phosphate tương tự như A awamori [3].

Một số chủng nấm mốc hòa tan phosphate đã được nghiên cứu và đưa

vào sản xuất thử nghiệm mang lại các kết quả khả quan Penicillium bilaii là

loài nấm mốc hòa tan phosphate mạnh đã được sản xuất và chế biến thành phân

vi sinh tại Canada Loài Penicillium bilaii, P.striata, Aspergillus awamori đã

được đưa vào những vùng đất nghèo P, giúp tăng sản lượng lúa, ngô, các cây họ đậu,lúa mì…và được ứng dụng rộng rãi tại Ấn Độ [40]

b Các nhóm vi sinh vật khác có khả năng hòa tan phosphate

Vi khuẩn hòa tan phosphate là một nhóm vi khuẩn có lợi, có khả nănghòa tan các hợp chất phosphate vô cơ và hữu cơ ở dạng không hòa tan Khảnăng hòa tan phosphate của nhóm vi sinh vật này là đặc tính quan trọng nhất

liên quan tới dinh dưỡng của cây Vi khuẩn hòa tan phosphate vô cơ là đốitượng được nghiên cứu sớm nhất.

Năm 1990, Starkey đã làm thí nghiệm tiệt trùng đất, sau đó cho bột

xương vào và cấy những vi khuẩn như Bacillus butyricus, B mycoides, B.megaterium, Pseudomonas fluorescens, với biện pháp này đã tăng sản lượng

yếu mạch Các loài vi khuẩn đã được thử nghiệm khả năng hòa tan phosphate

vô cơ bao gồm: Micrococcus radiatus, Flavobacterium auranticus, Pseudomonas radiobacter Ngoài ra có một số vi khuẩn vùng rễ như Bacterium albusgeminum, Chlorobacterium denitrificans, Myxobacterium ciancums, P gracilis, P herbicola, Sarcina flava…cũng có khả năng hòa tan phosphate khá mạnh [5].

Ngoài ra còn có các vi khuẩn như B cereus, B asterosporus, B fosmis, Thiobacillus thiooxidans cũng có khả năng hòa tan phosphate vô cơ Đối với vi khuẩn hòa tan phosphate hữu cơ chủ yếu thuộc các giống Bacillus và Pseudomonas.

Các vi khuẩn nitrate hóa, sulfate hóa hay các vi sinh vật lên men lactic,acetic ở trong đất cũng có khả năng hòa tan phosphate mạnh Hoạt động củacác nhóm vi sinh vật này sẽ tiết ra acid vô cơ hoặc hữu cơ vào môi trường là cơ

sở để hòa tan các dạng phosphate khó tan trong đất

Ngoài ra nhóm xạ khuẩn cũng có khả năng hòa tan phosphate, chủ yếuthuộc nhóm ưa ấm Tuy nhiên hoạt tính hòa tan phosphate của chúng thường làrất yếu

2.2.3 Cơ chế hòa tan phosphate khó tan của các vi sinh vật

Về cơ chế của quá trình hòa tan phosphate vô cơ do vi sinh vật cho đếnnay vẫn còn nhiều tranh cãi Tuy vậy, sự khoáng hóa các hợp chất phosphateđược cho là có liên quan tới sự giải phóng các acid hữu cơ trọng lượng phân tửthấp, thông qua đó các nhóm H và C sẽ liên kết với các cation tạo thành hợpchất phosphate, do đó chuyển dạng phosphate không tan thành hòa tan Thêmvào đó, một vài nhóm vi khuẩn hòa tan P sản xuất ra phosphatase, giống như làphytase, sẽ thủy phân các cấu trúc hợp chất phosphate hữu cơ một cách hiệuquả Các vi sinh vật như vi khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn trong quá trình hô hấp

sẽ thải vào môi trường một lượng CO2 đáng kể, CO2 sẽ phản ứng với H2O cósẵn trong môi trường tạo thành acid H2CO3 H2CO3 sẽ kết hợp với phosphatekhó tan tạo thành dạng dễ tan theo phương trình:

Ca3(PO4)2 + 4 H2CO3 → Ca(H2PO4)2 + 2 Ca(HCO3)2

(Dạng khó tan) (Dạng dễ tan)

Các vi khuẩn nitrate sống trong đất cũng có khả năng hòa tanphosphate vô cơ do nó có khả năng oxy hóa NH3 thành NO2- và NO3- AcidHNO3 được hình thành sẽ phản ứng với phosphate khó tan tạo thành dạng dễtan:

Ca3(PO4)2 + 4 HNO3 → Ca(H2PO4)2 + 2 Ca(NO3)2Các vi khuẩn sulfate cũng có khả năng hòa tan phosphate khó tan do sựhình thành H2SO4 trong qua trình trao đổi chất:

Ca3(PO4)2 + 2 H2SO4 → Ca(H2PO4)2 + 2 CaSO4Theo nghiên cứu của Ilmer P và Schinner F (1992), các acid hữu cơ nhưcitric, oxalic, succinic cũng có khả năng hòa tan các hợp chất phosphate khótan Các acid này là sản phẩm trung gian của quá trình trao đổi chất diễn ratrong cơ thể sinh vật Ngoài ra, trong đất còn xảy ra quá trình lên men mà sảnphẩm của các quá trình này là các acid như lactic, propionic, acetic cũng cókhả năng hòa tan phosphate khó tan [32]

2.2.4 Vai trò của vi sinh vật chuyển hóa P

Phosphate là một trong những yếu tố rất cần thiết cho cây trồng Lượngphosphate tổng số trong đất có thể lớn nhưng lượng P dễ tiêu trong đất thườngkhông đáp ứng được nhu cầu của cây bởi chúng thường tồn tại ở dạng khó tannên xảy ra tình trạng thừa P mà cây trồng vẫn bị thiếu hụt P Phosphate trongđất gồm 2 dạng chính: phosphate vô cơ và hữu cơ Phosphate vô cơ thường ởtrong các dạng khoáng như apatite, phosphorite, phosphate sắt, phosphatenhôm Muốn cây trồng sử dụng được phải qua quá trình phân giải để trở thànhdạng dễ tan Trong đất nhờ vi sinh vật, phosphate hữu cơ được vô cơ hóa thànhmuối của acid phosphoric Các dạng phosphate này một phần được thực vật sửdụng để chuyển hóa thành phosphate hữu cơ, một phần bị cố định dưới dạngphosphate khó tan như Ca3(PO4)2, FePO4, AlPO4 Những dạng khó tan trong

môi trường có pH thích hợp, với sự tham gia của vi sinh vật sẽ chuyển hóathành dạng dễ tan.

Nhờ có hoạt động của vi sinh vật chuyển hóa P, lượng P hòa tan trongđất tăng cung cấp nguồn dinh dưỡng P tự nhiên cho cây trồng, giảm bớt chi phíphân bón và các rủi do môi trường do việc bón phân mang lại với chi phí thấp

2.2.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển và hoạt lực của nấm mốc hòa tan phosphate

a. Nhiệt độ

Cũng như các vi sinh vật khác, hoạt động sống của nấm mốc phụ thuộcnhiều vào nhiệt độ Theo các nghiên cứu cho thấy, khả năng hòa tan phosphatephụ thuộc rất lớn đến nhiệt độ nuôi cấy Hầu hết các vi sinh vật hòa tanphosphate đều thuộc nhóm ưa ấm, nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng của visinh vật hòa tan phosphate ở trong khoảng 20-400C Tuy nhiên mỗi loài lại cóngưỡng nhiệt độ thích hợp riêng Cũng có trường hợp đặc biệt là cùng một loài

nấm mốc Aspergillus niger nhưng ở các vùng địa lí khác nhau thì ngưỡng nhiệt

độ tối thích cho hoạt động hòa tan phosphate lại khác nhau

Theo những nghiên cứu của Gaind S và Gaur A C (1991), ở Việnnghiên cứu Nông nghiệp New Delhi (Ấn Độ) cho thấy nhiệt độ thích hợp cho

sinh trưởng phát triển và hòa tan phosphate của nấm mốc ưa nhiệt Aspergillus niger là trong khoảng 35 – 450C, mà cực đại là ở 450C [30] Nhưng cũng ở loại

nấm mốc này, theo nghiên cứu của Trần Cẩm Vân (Việt Nam) thì nhiệt độthích hợp cho hoạt động hòa tan phosphate là khoảng 30-350C, ở các ngưỡngnhiệt độ thấp hơn hoặc cao hơn thì khả năng hòa tan phosphate đều giảm sút vàkhông thể hiện rõ [19]

Theo Ilmer P và Schinner F (1992), nhiệt độ thích hợp nhất cho hoạt

động hòa tan phosphate của nấm mốc Penicilliumsp là trong khoảng 25 – 300C[32]

Theo nghiên cứu của Phạm Thị Ngọc Lan, Trần Thị Thanh Nhàn(2008), ở nhiệt độ 25 – 350C nấm mốc có khả năng tích lũy sinh khối sau đógiảm mạnh ở mức nhiệt độ 400C [12]

b pH

pH môi trường có ý nghĩa quyết định tới sinh trưởng và phát triển củanhiều vi sinh vật Các ion H+ và OH- là hai loại ion hoạt động lớn nhất trong tất

cả các ion, những biến đổi dù nhỏ về nồng độ của chúng cũng ảnh hưởng mạnh

mẽ đến sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật Vì vậy, việc xác định pH môitrường ban đầu và duy trì pH thích hợp trong thời gian sinh trưởng phát triểncủa vi sinh vật là rất quan trọng và cần thiết

Nhìn chung, nấm mốc thường sinh trưởng phát triển ở vùng acid yếu.Tuy nhiên, nấm mốc cũng có khả năng sống ở những vùng pH rộng hơn, trongkhoảng pH 2 - 10 và đối với mỗi loài nấm mốc thì có một giá trị pH thích ứngriêng Điều này còn phụ thuộc vào tính chất của từng loại đất mà nấm mốcphân bố Đối với loại đất cát có pH vào khoảng 6 - 7 thì nấm mốc cũng có khảnăng thích ứng với điều kiện pH này

Theo Gaind S và Gaur A C., pH thích hợp nhất của nấm mốc

Aspergillus niger là 5 [30] Theo Maddox J J và Soilea J M (1991) thì pH

thích hợp cho hoạt động hòa tan phosphate của nấm mốc là 5,2 [40]

c Độ mặn

Nồng độ muối (NaCl) có ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và pháttriển đặc biệt đối với vi sinh vật ưa mặn,khả năng phát triển của chúng phụthuộc đặc hiệu vào sự có mặt của ion Na+

Theo Kiều Hữu Ánh và Ngô Tự Thành (1985), nồng độ muối tối ưu cho

sự phát triển của vi sinh vật ở các vùng ven biển nước lợ vào khoảng 5 – 20‰,các vi sinh vật nước lợ thường hay bị ức chế sinh trưởng ở các nồng độ muốitrên 30‰ Khi hàm lượng muối cao vượt quá mức độ sinh trưởng tối ưu, trongđiều kiện này, vi sinh vật có xu hướng cố gắng tồn tại hơn là phát triển mạnh[1]

d Độ thoáng khí của môi trường

Phần lớn vi sinh vật hòa tan phosphate đều thuộc nhóm hiếu khí đến vihiếu khí Do đó, độ thoáng khí của môi trường nuôi cấy ảnh hưởng rất lớn đếnkhả năng sinh trưởng, phát triển của nấm mốc Đối với các loài nấm mốc hòatan phosphate chủ yếu sống trong điều kiện hiếu khí, điển hình là các loài

Aspergillus niger, A awamori, Penicillium bilaji Trong điều kiện môi trường

kém thoáng khí đều giảm khả năng sinh trưởng phát triển và hòa tan phosphate[18] Trên môi trường rắn, đặc biệt là đối với các nguồn phế phụ phẩm như vỏlạc, lõi ngô, rơm… thì khuẩn ti phát triển mạnh trên bề mặt và cả bề sâu củamôi trường Nhưng đối với môi trường lỏng, nấm thường có xu hướng pháttriển tạo thành váng trên bề mặt Khi nuôi cấy lắc, do độ thoáng của môi trườnglớn nên nấm mốc phát triển đều khắp cả bề mặt lẫn trong huyền dịch

Độ thoáng khí trong môi trường đất ảnh hưởng rất lớn đến sự phân bốcủa nấm mốc, ở các tầng bề mặt (5-10 cm), hay ở xung quanh rễ cây, số lượngnấm mốc tập trung nhiều, nhưng càng xuống sâu thì số lượng càng giảm dần do

độ thoáng khí thấp Ở các vùng đất ngập nước và vùng đầm lầy thì số lượngnấm mốc rất thấp so với vùng thoáng khí

Theo Nguyễn Thị Phương Chi (1999), khi nghiên cứu khả năng hòa tan

Ca3(PO4)2 của hai loài nấm mốc Aspergillus niger và Penicillium bilaji ở hai

chế độ nuôi cấy tĩnh và lắc thì thấy trong điều kiện nuôi cấy lắc khả năng hòatan phosphate của chúng mạnh hơn nhiều [3]

3 Nhu cầu dinh dƣỡng N, P của RNM và các nhóm vi sinh vật liên

quan

N và P được xem là các yếu tố giới hạn có ảnh hưởng rất lớn tới sinhtrưởng và phát triển của thực vật ngập mặn Hệ sinh thái RNM rất giàu chấthữu cơ nhưng rất thiếu hụt nguồn dinh dưỡng N và P – những nguyên tố dinhdưỡng đa lượng không thể thiếu cho sự sinh trưởng và phát triển của thực vật[43]

N tồn tại chủ yếu dưới dạng amoni do điều kiện đất ngập nước thiếuoxy, thực vật ngập mặn tăng trưởng chủ yếu bởi sự hấp thu amoni Tuy nhiên,hàm lượng N trong đất ngập mặn thường rất thấp do đặc tính dễ bị rửa trôi và ởđiều kiện ngập mặn bị các cation có trong nước biển cạnh tranh trong việc liênkết với các hạt đất vì vậy thực vật ngập mặn luôn bị thiếu dinh dưỡng N Hàmlượng N được vi khuẩn cố định trong rừng ngập mặn góp phần đáng kể vào cảithiện dinh dưỡng N trong RNM , quá trình này chủ yếu do vi khuẩn cố định N

cyanobacteria đảm nhiệm Vi khuẩn cố định N có rất nhiều ở vùng đất ngập

mặn với khả năng cố định N cao do điều kiện yếm khí trong rừng ngập mặn vàhàm lượng chất hữu cơ cao [39].

Theo Mann và Steinke (1993), sự cố định N của vi khuẩn trong RNM bịchi phối bởi các yếu tố như: ánh sáng, nhiệt độ, và mùa [38]

Theo Ravikumar (1995), sự hiện diện của vi khuẩn cố định N ở RNMcủa Pichavaram, phía nam Ấn Độ có vai trò rất quan trọng trong sự duy trì vàphát triển hệ sinh thái RNM này [24]

Chủng vi khuẩn cố định N Rhizobium đã được phân lập ở nốt sần ở rễ của hai loài Derris scandens và Sesbania phát triển trong vùng RNM của

Sunderbans [24]

Theo Holguin và cộng sự (1996), hoạt động cố định N của Azospirillum

đạt hiệu quả cao khi có sự kết hợp, tương tác với các vi khuẩn khác Ví dụ: các

vi khuẩn không cố định N thuộc chủng Staphylococcus sp được phân lập từ rễ

cây Đước (Rhizophora) thấp hơn trong lá cây mắm (Avicennia) [10] Nồng độ

P cũng khác nhau tùy thuộc các vị trí trong rừng - có liên quan đến sự ngậpnước do triều và tình trạng dinh dưỡng của trầm tích [10],[20],[33] NguyễnThị Hoa và cộng sự (2006) nghiên cứu sự trao đổi chất của hệ sinh thái RNM

và môi trường nước ven bờ ở Cà Mau đã nhận thấy hàm lượng dinh dưỡng Pthay đổi theo mùa và giảm vào mùa mưa [8]

Boto và Wellington (1983) trong nghiên cứu về tình trạng dinh dưỡng N

và P tại vùng RNM thuộc miền Bắc nước Úc đã đưa ra nhận định: sự giới hạn

P có lẽ là một trong những yếu tố giới hạn tốc độ tăng trưởng của RNM [21]

Tương tự, bàn về vấn đề bổ sung dinh dưỡng P, Fellec I.C và cộng sự

(1995, 1999) đã thực hiện các nghiên cứu trên cây Đước lùn (Rhizophora

mangle) tại Twin Cay, Belize (Trung Mỹ) và có kết luận ban đầu về sự thiếu

hụt P là nhân tố chính làm giảm năng suất sơ cấp [27], [28], [29]

Lovelock và cộng sự (2006) khi nghiên cứu về RNM ở quần đảo Belize

đã nêu ra được sự liên kết của các tiến trình sinh lí với cấu trúc cây RNM.Nhóm tác giả nhận định: thiếu hụt P làm giới hạn sự phát triển tán, tính dẫnnước và giảm khả năng đồng hóa C trong quá trình quang hợp đối với cây

Đước lùn (Rhizophora mangle) Nhóm tác giả cho rằng sự bổ sung P đối với

cây Đước lùn sẽ kích thích gia tăng đường kính các mạch xylem, mô xylem vànhững thay đổi về cấu trúc dẫn đến các thay đổi về chức năng như làm gia tăngtính dẫn nước, gia tăng khí khổng, làm cuống lá cứng cáp hơn, tăng diện tíchxanh khi lá đứng thẳng, do đó tăng mức độ đồng hóa do quang hợp tốt, làmtăng năng suất sinh học [35], [36]

Trong khi đó, Jane Rogers (1996) đã tổng hợp một số tư liệu nghiên cứu

về nồng độ P trong lá cây RNM và cho biết nồng độ này dao động từ 0,02 0,167% trọng lượng khô Hàm lượng P trong lá sau khi có bổ sung P là 0,09 -0,10% trọng lượng khô Tác giả nhận định P không làm giới hạn sự phát triểncủa cây RNM [33] Vì vậy, có thể cho rằng sự sẵn có của các nguồn dinhdưỡng có thể biến động lớn giữa các rừng ngập mặn

-CHƯƠNG II ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Đối tượng nghiên cứu

Mẫu đất, mẫu rễ, các chủng vi khuẩn có khả năng cố định N hiếu khísống tự do và các chủng nấm mốc có khả năng hòa tan phosphate vô cơ đượcphân lập từ đất vùng rễ của một số cây ngập mặn tại các vùng RNM của Thừa

Thiên Huế như Chá (Excoecaria agallocha L.) Griff.), Đước (Rhizophora stylosa Griff.), Mắm (Avicennia marina (Fossk.) Vierh Bu), Sú (Aegiceras corniculatum (L.) Blanco), Mốp (Acrostichum aureum L.), Vẹt (Bruguiera gymnorrhiza Lam.), Bần chua(Sonneratia caseolaris (L.) Engl.),…

Cây Đước (Rhizophora stylosa Griff.) thuộc họ Rhizophoraceae, bộ Sim Myrtales, mọc ở vùng nhiệt đới và Á nhiệt đới trong vùng bùn lầy của bờ biển,

có khả năng chịu mặn và hút được chất dinh dưỡng từ nước biển Đước là câythân gỗ cao từ 20 – 35 m, nhiều rễ chống Thân Đước tròn thẳng, vỏ dày màunâu xám đến nâu đen và có nhiều vết nứt dạng ô vuông Là cây có đặc tínhphân cành và có tán lá hình dù (1 – 5 tuổi), biến đổi thành hình trụ khi cây từ 6tuổi trở đi, cành thường nhỏ và có khả năng tỉa cành tự nhiên tốt Lá đơn, mọcđối từng đôi một, phiến lá dày hình thuôn dài, cuống là dài 1,5 – 2 cm Cụmhoa hình tán, mỗi cặp có 2 hoa mọc từ nách lá, hoa không cuống, màu đỏ lợt.Quả hình trái lê, dài 20 – 25 cm Hạt nảy mầm ngay sau khi chín và không cóthời gian nghỉ ngay ở trên cây mẹ tạo ra cây con nối liền với quả gọi là trụmầm Cây Đước dùng trong thí nghiệm có chiều cao trung bình 14 ± 0,18 cm,

số lá trung bình 8,4 ± 0,52 lá/cây

Cây Bần chua (Sonneratia caseolaris (L.) Engl.), thuộc họ Lythraceae,

sống ở các bãi triều bùn, bãi bồi phần trên của cửa sông (không nằm gần cửasông) trong vùng gian triều dưới, có thể chịu mặn đến tối đa 35 ppt Bần chuathuộc loài thân gỗ đại mộc, có nhiều cành Cây gỗ cao 10-15 m, cành non màu

đỏ, 4 cạnh, có đốt phình to Rể gốc to, khỏe, mọc sâu trong bùn, có nhiều rễ thởthành từng khóm quanh gốc Lá đơn, mọc đối, dày, giòn, hơi mọng nước, hìnhbầu dục hoặc trái xoan ngược hay trái xoan thuôn, thon hẹp thành cuống ở góc,cụt hay tròn ở chóp, dai, dài 5-10 cm, rộng 35-45 mm Cuống và một phần gânchính màu đỏ, gân giữa nổi rõ ở cả 2 mặt, cuống dài 0,5 - 1,5 cm Cụm hoa ở

đầu cành, có 2-3 hoa, rộng 5cm, có cuống hoa ngắn Quả mọng hơi nạc, khicòn non cứng, dòn, khi chín quả mọng, thịt quả mềm, ruột chứa nhiều hạt Khichín quả rụng và trôi nổi theo nước thủy triều, hạt sống lâu và phát tán mạnhtrên các bải bồi Cây Bần dùng trong thí nghiệm có chiều cao trung bình 13 ±0,15cm, số lá trung bình 7,4 ± 0,5 lá/cây.

2 Phương pháp nghiên cứu

2.1 Phương pháp thu thập tài liệu

Thu thập tài liệu, số liệu về các công trình nghiên cứu liên quan đến RNM

và các chủng vi sinh vật chuyển hóa N, P trong đất vùng RNM

2.2 Phương pháp lấy mẫu đất

Đất được lấy ở tầng mặt, độ sâu từ khoảng 10 – 30 cm Lượng đất lấymỗi lần khoảng 50 g Các mẫu đất được lấy theo phương pháp lấy mẫu hỗnhợp Mẫu đất được đựng trong túi nilon đã được khử trùng và được ghi nhãnnơi lấy, ngày lấy Thời gian lấy mẫu từ tháng 11 năm 2013 đến tháng 6 năm2014

Địa điểm lấy mẫu: RNM Rú Chá (Hương Trà), Cảnh Dương (Phú Lộc),tỉnh Thừa Thiên Huế

2.3 Phương pháp phân tích đất

2.3.1 Xử lý mẫu: Hong khô mẫu đất ngoài không khí dưới mái che, sau đó

nghiền nhỏ, rây qua rây 1 mm, nhặt sạch xác thực vật, bảo quản trong túi nhựaP.E

2.3.2 Xác định pH KCl bằng phương pháp cực chọn lọc hydro

- Lắc đều dung dịch khi cho 25 ml KCl 1N vào 10 g đất trong 15 phút trênmáy lắc Để yên 2 h

- Lắc đều rồi tiến hành đo pH bằng máy đo pH meter

2.3.3 Xác định chất hữu cơ trong đất bằng phương pháp Walkley – Black

để yên trong 30 phút, thêm 200 ml nước cất và 10 ml H3PO4 85%, 1ml chỉ thịdiphenylamino, chuẩn độ bằng FeSO4 0,5 N đến khi dung dịch có màu xanh lácây Thực hiện tương tự với mẫu trắng (hỗn hợp gồm 20ml H2SO4 đặc + 10 ml

K2Cr2O7 1 N)

- Kết quả được tính theo công thức:

m

% chất hữu cơ = % C.2

Trong đó:

N: nồng độ đương lượng muối FeSO4 (N)

V, V1: thể tích muối FeSO4 dùng để chuẩn độ mẫu trắng, mẫu đất (ml)m: khối lượng mẫu phân tích (g)

K: hệ số chuyển đổi từ mẫu khô không khí sang mẫu khô tuyệt đối

Dùng đũa chọc thủng giấy lọc dùng nước cất cọ rửa trực tiếp vào bình

có dung tích khoảng 750 cm3 Đổ vào bình dung dịch NH4OH 5% đến độ cao

30 cm, khuấy đều, để yên

Tách sét: sau các khoảng thời gian 23h7’ tiến hành hút lấy dịch huyềnphù, hút đến 20 cm tính từ trên xuống, sau đó tiếp tục đổ dung dịch NH4OH5% đến độ cao 30 cm, khuấy đều, để yên Tiếp tục làm như trên đến khi dungdịch trong bình ở độ sâu 0 – 20 cm từ trên xuống trở nên trong suốt

Tách limon: sau khi tách sét, khuấy đều dung dịch còn lại trong bình, đểyên 15 phút, hút lấy dịch huyền phù, hút đến 20cm tính từ trên xuống, sau đó

đổ dung dịch NH4OH 5% đến độ cao 30 cm, khuấy đều, để yên Tiếp tục làmnhư trên đến khi dung dịch trong bình ở độ sâu 0 – 20 cm từ trên xuống trở nêntrong suốt Phần còn lại trong bình là cát

Cho dịch huyền phù thu được vào cốc nhôm đã xác định khối lượng rồiđem sấy khô ở nhiệt độ 1050C đến khối lượng không đổi Cân lượng cát, sét vàlimon thu được sau đó dựa vào % khối lượng các cấp hạt trong mẫu đất để xácđịnh loại đất theo tam giác thành phần cơ giới của USDA:

2.3.5 Phá mẫu đất bằng H 2 SO 4 kết hợp với HClO 4 (phương pháp tro hóa ướt)

Cân 1g đất cho vào bình Kendan, cho 5 ml nước cất + 5 ml H2SO4 đặc98%, đậy bình bằng phễu nhỏ, đun đến khi ngừng thoát khói trắng mạnh Lấy

ra để nguội, cho 1 ml HClO4 15%, đun tiếp cho đến khi toàn bộ dung dịchchuyển màu trắng Để nguội, chuyển vào bình định mức 100 ml Dung dịch thuđược sau khi phá mẫu được dùng để xác định N, P tổng số

2.3.6 Xác định N tổng số bằng phương pháp Kendan

Sử dụng máy cất N để xác định N tổng số:

- Chuẩn bị dung dịch hấp thụ NH3: lấy 30 ml dung dịch acid boric 3%cho vào bình tam giác 250 ml, cho vào 3 giọt chỉ thị tasiro Lúc này dung dịch

có màu tím đỏ, đầu ống sinh hàn phải ngập xuống dung dịch hấp phụ

- Hút 10 ml dung dịch phá mẫu cho vào bình cất nito Kendan, cho thêmvào bình 40 ml NaOH 40%

- Tiến hành cất, NH3 giải phóng ra khiến dung dịch hấp thụ chuyển dần

thành màu xanh Cất đến khi thể tích lên khoảng 100 ml thì cho thêm vài giọt chỉ thị nessler, nếu chỉ thị không đổi màu chứng tỏ đã cất hết NH3

- Đồng thời tiến hành làm thí nghiệm trắng: các bước hoàn toàn như

trên nhưng thay dung dịch phá mẫu bằng 10 ml nước cất

- Dùng dung dịch HCl 0,05 N chuẩn độ đến khi vừa xuất hiện màu tím

a: khối lượng đất khô tương ứng với thể tích dung dịch đem đi cất N (g)

2.3.7 Xác định P tổng số bằng phương pháp so màu xanh molipden

Chuẩn bị thuốc thử:

này vào 100 ml H2SO4 5N, khuấy đều, dùng nước cất đưa dung dịch lên 2 lít.Bảo quản ở nơi tối và lạnh

 Thuốc thử B: hòa tan 1,056 g acid ascorbic trong 200 ml thuốc thử A

- Lấy 5 ml dung dịch phá mẫu cho vào bình định mức 100 ml, pha loãng

bằng nước cất đến 50 ml

- Thêm từ từ từng giọt NaOH 10% cho đến khi xuất hiện kết tủa để trung hòa lượng acid dư