Nghiên cứu khả năng ứng dụng vi sinh vật đối kháng và phân giải hữu cơ để sản xuất phân bón đa chức năng phục vụ sản xuất rau an toàn

Luận văn, khóa luận, chuyên đề, cao học, thạc sĩ, tiến sĩ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

-* -

CÙ THỊ THANH PHÚC

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG VI SINH VẬT ðỐI KHÁNG VÀ PHÂN GIẢI HỮU CƠ ðỂ SẢN XUẤT PHÂN BÓN ðA CHỨC NĂNG PHỤC

VỤ SẢN XUẤT RAU AN TOÀN

LỜI CẢM ƠN!

L ời ñầu tiên tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành, sâu sắc tới TS Nguyễn

H ồng Sơn, Viện trưởng Viện Môi trường Nông nghiệp, người ñã tận tình hướng

d ẫn, giúp ñỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn này

Tôi xin bày t ỏ lòng cảm ơn chân thành,sâu sắc tới TS Trần Quang Tấn,

TS Nguy ễn Tất Khang, cùng toàn thể giáo viên và các anh, chị, em cán bộ Ban ñào tạo Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam ñã tận tình giúp ñỡ tôi trong suốt

quá trình h ọc tập và hoàn thành ñề tài

Tôi xin chân thành c ảm ơn Ban Giám ñốc Viện Khoa học Nông nghiệp

Vi ệt Nam, Ban lãnh ñạo Viện Môi trường Nông nghiệp cùng toàn thể các cán bộ

B ộ môn Sinh học môi trường - Viện Môi trường Nông Nghiệp và các bạn ñồng

nghi ệp ñã ñộng viên và tạo ñiều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện và hoàn thành

lu ận văn này

L ời cuối cùng là lòng biết ơn vô hạn dành cho cha mẹ, cùng tất cả thành

viên trong gia ñình ñã giúp sức và tạo ñiều kiện cho tôi ñược học tập và nghiên cứu

Tôi xin trân tr ọng cảm ơn!

Tác giả luận văn

CÙ THỊ THANH PHÚC

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan ñây là công trình nghiên cứu của tôi dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Hồng Sơn và sự giúp ñỡ của các ñồng nghiệp trong Bộ môn Sinh học Môi trường – Viện Môi trường Nông nghiệp Các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa ñược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Người viết cam ñoan

CÙ THỊ THANH PHÚC

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN! i

LỜI CAM ðOAN ii

MỞ ðẦU 1

1 Tính cấp thiết của ñề tài 1

2 Mục tiêu và yêu cầu của ñề tài 3

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài 4

3.1 Ý nghĩa khoa học 4

3.2 Ý nghĩa thực tiễn 4

4 ðối tượng và phạm vi nghiên cứu của ñề tài 5

4.1 ðối tượng nghiên cứu 5

4.2 Phạm vi nghiên cứu 5

CHƯƠNG ITỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 5

1.1 Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu 5

1.2 Một số kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan ñến ñề tài 7

1.2.1 Các kết quả nghiên cứu về nguồn phát thải hữu cơ trong sản xuất rau và ô nhiễm sinh học do chúng gây ra 7

1.2.2 Các kết quả nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật phân giải hữu cơ và vi sinh vật ñối kháng 9

1.2.2.1 Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật phân giải hữu cơ 9

1.2.2.2 Tình hình ứng dụng vi sinh vật chức năng và vi sinh vật ñối kháng 12

1.2.3 Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật phân giải hữu cơ và vi sinh vật ñối kháng ñể sản xuất phân bón hữu cơ sinh học chức năng 22

CHƯƠNG II VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 29 2.1 Vật liệu nghiên cứu 29

2.2 Nội dung nghiên cứu 29

2.3 Phương pháp nghiên cứu 29

2.3.1 Phương pháp ñánh giá và lựa chọn các chế phẩm phân giải hữu cơ 29

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu khả năng sử dụng chế phẩm Trichoderma ñể sản xuất phân bón hữu cơ sinh học chức năng 31

2.3.3 Phương pháp ñánh giá hiệu quả của sản phẩm phân bón hữu cơ ña chức năng 33

2.3.4 Xây dựng mô hình ứng dụng phân hữu cơ ña chức năng vào sản xuất 34

CHƯƠNG 3.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 36

3.1 Kết quả ựánh giá lựa chọn các chế phẩm phân giải rác hữu cơ phát thải

trong sản xuất rau 36

3.1.1 Kết quả ựánh giá lựa chọn các chế phẩm phân giải rác hữu cơ phát thải trong sản xuất rau ăn quả 36

3.1.1.1 Diễn biến nhiệt ựộ 36

3.1.1.2 Diễn biến pH 39

3.1.1.3 Diễn biến màu sắc và mùi của các ựống ủ 41

3.1.1.4 Các chỉ tiêu dinh dưỡng sản phẩm phân hữu cơ 43

3.1.1.5 Kết quả ựánh giá các chỉ tiêu VSV gây bệnh cho người 44

3.1.2 Kết quả ựánh lựa chọn chế phẩm phân giải rác hữu cơ phát thải trong quá trình sản xuất rau ăn lá 45

3.1.2.1 Diễn biến nhiệt ựộ 45

3.1.2.2 Diễn biến pH 48

3.1.2.3 Diễn biến màu sắc và mùi của các ựống ủ 50

3.1.2.4 Các chỉ tiêu dinh dưỡng của sản phẩm phân hữu cơ 53

3.1.2.5 Kết quả ựánh giá các chỉ tiêu VSV gây bệnh cho người 53

3.1.3 đánh giá một số chỉ tiêu chất lượng ựống ủ khi sử dụng chế phẩm phân giải hữu cơ trong ựiều kiện ựảo trộn và không ựảo trộn ựống ủ 54

3.2 Kết quả nghiên cứu khả năng sử dụng chế phẩm Trichoderma ựể sản xuất phân bón hữu cơ sinh học chức năng 58

3.2.1 Kết quả nghiên cứu khả năng sống sót và sinh trưởng bào tử khi ựưa chế phẩm Trichoderma và ựống ủ rác hữu cơ ở các thời ựiểm khác nhau 58

3.2.2 Kết quả nghiên cứu khả năng sống sót và sinh trưởng bào tử khi ựưa chế phẩm Trichoderma và ựống ủ rác hữu cơ ở các lượng chế phẩm ban ựầu khác nhau 60

3.3 Kết quả ựánh giá hiệu quả của sản phẩm phân bón hữu cơ ựa chức năng64 3.4 Kết quả xây dựng mô hình ứng dụng phân hữu cơ chức năng vào sản xuất 66

3.4.1 Kết quả theo dõi tỉ lệ bệnh của 2 mô hình 66

3.4.2 Kết quả theo dõi năng suất cây trồng 67

3.4.3 Kết quả theo dõi hiệu quả kinh tế 68

3.4.3.1 Về thu nhập 68

3.4.3.2 Về chi phắ 69

3.4.3.3 Về hiệu quả kinh tế 71

3.4.4 Về chỉ tiêu chất lượng sản phẩm 71

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ đỀ NGHỊ 72

4.1 Kết luận 74

4.2 đề nghị 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

BẢNG CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1 Diễn biến nhiệt ñộ trong các ñống ủ cây rau ăn quả của các chế phẩm

khác nhau 38 Bảng 3.2 Diễn biến pH của các ñổng ủ các cây rau ăn quả của các ñống ủ bằng

các chế phẩm khác nhau 41 Bảng 3.3 Diễn biến màu mùi của các công thức ủ xác cây rau ăn quả bằng các

chế phẩm khác nhau 42 Bảng 3.4 Các chỉ tiêu dinh dưỡng của các sản phẩm phân hữu cơ từ các ñống ủ

xác rau ăn quả khi sử dụng các chế phẩm khác nhau 44 Bảng 3.5 Các chỉ tiêu VSV trong phân hữu cơ ñược sản xuất từ xác cây rau ăn

quả từ các chế phẩm phân giải khác nhau 45 Bảng 3.6 Diễn biến nhiệt ñộ trong các ñống ủ cây rau ăn lá của các chế phẩm

khác nhau 48 Bảng 3.7 Diễn biến pH trong các ñổng ủ xác cây rau ăn lá bằng các chế phẩm

khác nhau 50 Bảng 3.8 Diễn biến màu mùi của các công thức ủ xác cây rau ăn lá 50 Bảng 3.9 Các chỉ tiêu dinh dưỡng của các sản phẩm phân hữu cơ ñược sản xuất

từ xác cây rau ăn lá bằng các chế phẩm khác nhau 53 Bảng 3.10 Các chỉ tiêu VSV trong phân hữu cơ sinh học ñược sản xuất từ xác

cây rau ăn lá bằng các chế phẩm phân giải khác nhau 54 Bảng 3.11 Diễn biến nhiệt ñộ tại các ñống ủ bằng các phương pháp ủ khác nhau

56 Bảng 3.12 Các chỉ tiêu dinh dưỡng và VSV trong các ñống ủ xác rau ăn quả và

ăn lá khi sử dụng phương pháp ủ khác nhau 57

Bảng 3.13 Khả năng sinh trưởng của nấm Trichoderma trong ñống ủ rau ăn quả

và xác rau ăn lá ở các thời ñiểm khác nhau 60

Bảng 3.14 Khả năng sinh trưởng của nấm Trichoderma trong ñống ủ ở các

lượng dùng khác nhau 63

Bảng 3.15 Tỉ lệ chết ẻo cây con khi sử dụng các loại phân hữu cơ khác nhau 64 Bảng 3.16 Năng suất các loại cây trồng khi sử dụng các loại phân hữu cơ khác nhau 65

Bảng 3.17 Hiệu quả trừ bệnh của các mô hình sản xuất 66

Bảng 3.18 Hiệu quả của phân hữu cơ chức năng tới năng suất 67

của một số cây trồng 67

Bảng 3.19 Thu nhập của 2 mô hình 69

Bảng 3.20 Tổng hợp chi phí của các mô hình (tính cho 01 ha) 70

Bảng 2.21 Hiệu quả kinh tế của 2 mô hình 71

Bảng 3.22 Dư lượng thuốc BVTV trong các mẫu nông sản trong 2 mô hình 71

Bảng 2.23 Chỉ tiêu vi sinh vật gây bệnh trong các mẫu nông sản trong hai mô hình 72

DANH MỤC HÌNH VÀ ðỒ THỊ

Hình 1 Diễn biến nhiệt ñộ các ñống ủ xác rau ăn quả của các chế phẩm khác

nhau 38 Hình 2 Diễn biến nhiệt ñộ của các ñống ủ xác rau ăn lá bằng các chế phẩm

khác nhau 47

MỞ ðẦU

1 Tính cấp thiết của ñề tài:

Nhu cầu sản xuất và tiêu thụ rau an toàn ñang là vấn ñề cấp bách mà toàn

xã hội ñang ñặt ra cho ngành sản xuất nông nghiệp nước ta Trong những năm qua, nhờ sự nỗ lực của các cơ quan nghiên cứu, quản lý nhà nước và hệ thống chuyển giao tiến bộ kỹ thuật, chúng ta ñã từng bước hoàn thiện và chuyển giao các quy trình sản xuất rau an toàn cho nông dân, tạo ñiều kiện thúc ñẩy sản xuất rau an toàn ở các vùng trọng ñiểm rau lớn trong cả nước Tuy nhiên, do những cản trở về mặt kỹ thuật và tổ chức sản xuất, những bước tiến trong công tác sản xuất rau an toàn vẫn còn rất chậm Gần ñây nhất, sự ra ñời của VietGAP là một bước tiến quan trọng ñể ñẩy mạnh quản lý sản xuất, giám sát chất lượng và truy nguyên nguồn gốc VietGAP nhấn mạnh vào quản lý chất lượng rau an toàn ngay trong quá trình sản xuất thông qua lựa chọn vùng sản xuất và sử dụng có kiểm soát nguyên liệu ñầu vào không bị nhiễm bẩn bởi các tác nhân hóa học cũng như sinh học, hạn chế nhiễm bẩn trực tiếp sản phẩm vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường

Trong quá trình thực hiện VietGAP, việc quản lý tác nhân gây ô nhiễm hữu cơ (ñặc biệt là phế phụ phẩm và tàn dư thực vật) và các nguồn bệnh hại trong ñất ñược coi là hai yếu tố quan trọng ñể hạn chế sự lây lan của dịch hại, góp phần giảm thiểu sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) Trước ñây, các phế phụ phẩm trong sản xuất rau thường ñược tận dụng làm thức ăn trong chăn nuôi gia súc, gia cầm và cá hay ñược nông dân thu gom, phơi khô làm chất ñốt Gần ñây, do chăn nuôi quy mô nhỏ ñã ñược thay thế dần bằng hình thức chăn nuôi tập trung và thức ăn công nghiệp ñã thay dần thức ăn hữu cơ, nông dân thường không quan tâm ñến việc tận thu rác hữu cơ mà chủ yếu bỏ lại tại ruộng ðiều

ñó không chỉ gây lãng phí nguồn phụ phẩm có giá trị có thể làm nguyên liệu ñầu vào cho sản xuất mà còn trực tiếp gây ô nhiễm môi trường sản xuất và môi

trường nông thôn, tạo môi trường tích luỹ các nguồn vi sinh vật gây bệnh cho cây trồng, gây nhiễm bẩn sản phẩm cũng như gây khó khăn cho công tác phòng trừ sâu bệnh trong các vụ gieo trồng tiếp theo, v.v

ðể góp phần giảm thiểu ô nhiễm hữu cơ và quản lý bệnh hại trong ñất, trong những năm gần ñây, ñã có nhiều công trình trong nước và quốc tế tập trung nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật phân huỷ nhanh chất hữu cơ ñể xử lý rác hữu cơ sinh hoạt và ñã tạo ra ñược nhiều chế phẩm phân giải hữu cơ cao như chế phẩm chế phẩm Emic của Công ty Cổ phần VSV ứng dụng, chế phẩm Kom – Biox của Công ty TNHH Thương mại Hoàng Gia,

Tuy nhiên, do những giới hạn về công nghệ sản xuất và quy trình ứng dụng, các sản phẩm này còn ñược ít ñược ứng dụng phổ biến trong sản xuất mà nguyên nhân trực tiếp là hiệu quả còn hạn chế, giá thành cao, quy trình sử dụng còn chưa phù hợp

Bên cạnh ñó do chưa quan tâm ñầy ñủ ñến các thành phần ñặc trưng riêng của từng loại rác thải nên hiệu lực của các chế phẩm còn hạn chế Mặc dù vậy hầu như chưa có công trình nào ñề cập tới vấn ñề thu gom, phân loại và lựa chọn các chế phẩm xử lý rác thải phù hợp với quy mô, chủng loại của các vùng chuyên canh rau ñể sản xuất các loại phân bón hữu cơ vi sinh

Tương tự, nấm ñối kháng Trichoderma là một nhóm tác nhân sinh học ñã

ñược nghiên cứu ứng dụng thành công ở nhiều nước trên thế giới ñể trừ các ñối

tượng bệnh hại trong ñất Tại Việt Nam, nghiên cứu về Trichoderma ñã ñược

nhiều cơ quan và công ty nghiên cứu và sản xuất thành chế phẩm phục vụ sản xuất ñạt hiệu quả cao Tuy nhiên, do việc sản xuất chủ yếu dựa trên nền giá thể ñặc thù, chưa gắn ñược với các phế phụ phẩm trong nông nghiệp nên giá thành cao Mặt khác, khi sử dụng nông dân thường phải sử dụng riêng lẻ ñể xử lý ñất, không tiện lợi và gây lãng phí nhân công Trong khi ñó nông dân thường có tâm

lý chưa nhìn thấy dịch hại xuất hiện, chưa sử dụng nên chế phẩm này còn ít

ựược quan tâm ứng dụng Từ những cản trở trên nên mặc dù các chế phẩm nấm

Trichoderma ựã ựược chứng minh có hiệu quả cao với nhiều ựối tượng vi sinh vật trong ựất nhưng cho ựến nay việc ứng dụng chúng vẫn còn rất hạn chế Trong khi ựó, một số công trình nghiên cứu trên thế giới ựã chứng minh có thể ựưa các nguồn nấm ựối kháng vào các loại phân bón hữu cơ vi sinh ựể làm giàu nguồn vi sinh vật, vừa cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, vừa hạn chế bệnh hại lây lan qua ựất ngay từ giai ựoạn ựầu Ở nước ta, Trần Thị Thuần (1997) cũng có

nhận xét khi ựưa chế phẩm Trichoderma vào phân chuồng trước khi sử dụng 10

Ờ 15 ngày sẽ cho hiệu quả trừ bệnh cao hơn Tuy nhiên cho ựến nay vẫn chưa có công trình nghiên cứu nào mang tắnh hệ thống về khả năng duy trì và sinh

trưởng nấm Trichoderma trong các ựống ủ hữu cơ

để góp phần nâng cao hiệu quả và ựẩy mạnh việc ứng dụng vi sinh vật phân giải phế phụ phẩm phát thải trong quá trình sản xuất rau và các vi sinh vật ựối kháng trong quản lý bệnh hại trong ựất, chúng tôi tiến hành nghiên cứu ựề

tài: ỘNghiên cứu khả năng ứng dụng vi sinh vật ựối kháng và phân giải hữu

cơ ựể sản xuất phân bón hữu cơ ựa chức năng phục vụ sản xuất rau an toànỢ

2 Mục tiêu và yêu cầu của ựề tài:

Mục tiêu chung: Xây dựng ựược quy trình ứng dụng chế phẩm phân giải hữu

cơ và chế phẩm nấm Trichoderma ựể sản xuất phân bón hữu cơ ựa chức năng từ

nguồn xác thải hữu cơ phát thải trong sản xuất rau nhằm hạn chế ô nhiễm sinh học

và nguồn bệnh lây lan qua ựất phục vụ sản xuất rau an toàn

Mục tiêu cụ thể:

- Lựa chọn ựược các chế phẩm phân giải hữu cơ có khả năng phân giải cao

và kỹ thuật sử dụng phù hợp với từng loại rác hữu cơ phục vụ sản xuất phân bón hữu cơ

- đánh giá ựược khả năng ứng dụng và ựề xuất kỹ thuật phối hợp chế

phẩm Trichoderma trong sản xuất phân bón hữu cơ sinh học chức năng

3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài

3.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu của ñề tài sẽ cung cấp các dẫn liệu khoa học quan trọng về kỹ thuật ứng dụng chế phẩm phân giải hữu cơ phù hợp với từng nhóm rác thải chính phát thải trong sản xuất rau ñể từ ñó có thể tận dụng chúng một cách hiệu quả nhất phục vụ sản xuất phân bón hữu cơ và xử lý ô nhiễm sinh học trong các vùng sản xuất rau

Các kết quả nghiên cứu cũng cung cấp dẫn liệu khoa học quan trọng về khả năng tồn tại, phát triển của các vi sinh vật ñối kháng trên nền phân bón hữu

cơ, từ ñó ñề xuất ñược kỹ thuật ứng dụng chúng ñể sản xuất phân bón hữu cơ ña chức năng trừ bệnh trong ñất nhằm hạn chế nguồn bệnh lây lan qua ñất ðây là hướng nghiên cứu ứng dụng mới, nó không chỉ giúp cho việc sản xuất các chế phẩm vi sinh chức năng phục vụ xử lý ô nhiễm hữu cơ mà còn góp phần cải tiến nền giá thể và phương thức ứng dụng, từ ñó góp phần hạ giá thành, tạo ñiều kiện ứng dụng thuận lợi ñể thúc ñẩy việc ứng dụng các vi sinh vật ñối kháng ñặc biệt

là nấm ñối kháng Trichoderma ñể hạn chế bệnh hại trong ñất

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

Hiện nay, nguồn rác hữu cơ phát thải trong các vùng sản xuất rau tập trung là khá lớn, nó chiếm tới 25% sản lượng chất xanh Trước ñây, các sản phẩm này ñược tận thu ñể phục vụ chăn nuôi gia súc, gia cầm và cá Tuy nhiên, không phải nguồn phát thải nào trong sản xuất rau cũng có thể tận dụng cho chăn nuôi ñược (ví dụ xác cây ñậu, cà chua, dưa chuột v.v không thể sử dụng trực tiếp làm thức ăn chăn nuôi ñược), mặt khác cùng với xu hướng phát triển chăn nuôi tập trung, quy mô công nghiệp, việc sử dụng phụ phẩm trong nông nghiệp cũng ñang hạn chế dần Như vậy, nhu cầu xử lý ô nhiễm và sử dụng hiệu quả các nguồn phát thải hữu cơ ngày càng gia tăng Các kết quả nghiên cứu sẽ giúp nông dân ở các vùng sản xuất ứng dụng hiệu quả các chế phẩm vi sinh vật

ñể xử lý rác thải hữu cơ trong các vùng sản xuất tập trung làm phân bón hữu cơ

ña chức năng, nhờ ñó không chỉ hạn chế sự lây lan của các ñối tượng bệnh hại qua xác thực vật và qua ñất mà còn góp phần hạn chế ô nhiễm sinh học từ các nguồn vi sinh vật gây bệnh thực vật, ñồng thời tăng thêm nguồn dinh dưỡng hữu

cơ ñể phục vụ cho việc phát triển các vùng sản xuất rau an toàn

Việc ñưa các vi sinh vật ñối kháng vào nền phân bón hữu cơ vi sinh sẽ góp phần giảm giá thành, nhân nhanh vi sinh vật, từ ñó thúc ñẩy việc ứng dụng chế phẩm ñể hạn chế nguồn bệnh lây lan qua ñất, giảm sử dụng thuốc BVTV

Các kết quả nghiên cứu sẽ ñược nhiều nông dân, cơ sở sản xuất và doanh nghiệp ứng dụng ñể sản xuất phân bón hữu cơ ña chức năng thông qua việc ủ compost trực tiếp trên ñồng ruộng hay thu gom và xử lý tập trung trong các cơ

sở sản xuất phân bón

4 ðối tượng và phạm vi nghiên cứu của ñề tài

4.1 ðối tượng nghiên cứu

- Chế phẩm phân giải hữu cơ ñược nghiên cứu và phát triển trong nước;

- Chế phẩm nấm ñối kháng Trichoderma ñã ñược lên men trên nền giá thể

hạt thóc;

- Các loại rác hữu cơ phát thải trong quá trình sản xuất và chế biến rau

4.2 Phạm vi nghiên cứu

- ðịa bàn: Phòng thí nghiệm và ruộng thực nghiệm của Viện Môi trường nông

nghiệp - Từ Liêm - Hà Nội

- Cây trồng: Các loại rau chủ yếu như bắp cải, cải xanh, cà chua và dưa chuột

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC 1.1 Cơ sở khoa học của việc nghiên cứu

Hiện tượng ñối kháng và phân giải chất hữu cơ thực vật ñể sử dụng một phần vật chất của chúng làm thức ăn của các loài vi sinh vật là một hiện tượng phổ biến trong tự nhiên Thực tế trong tự nhiên, ngoài một số ít gây bệnh cho người và ñộng thực vật, hầu hết vi sinh vật ñều tham gia và ñóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hoá vật chất và nhờ có sự tham gia của chúng vào quá trình phân giải các chất mà chuỗi thức ăn và lưới năng lượng luôn ñược duy trì ở trang thái cân bằng Các loài vi sinh vật có thể tác ñộng ñến cây trồng một cách trực tiếp hoặc gián tiếp Có những loài có khả năng giúp cây trồng tăng khả năng huy ñộng và dễ dàng sử dụng các nguồn dinh dưỡng từ môi trường, có nhiều loài có khả năng làm giảm bớt hoặc ngăn chặn các ảnh hưởng có hại từ môi trường hoặc từ các tác nhân gây bệnh bất lợi ñối với thực vật Trong các loài vi sinh vật, vi sinh vật ñối kháng có thể cạnh tranh dinh dưỡng với vi sinh vật bất lợi hoặc sinh tổng hợp các chất có tác dụng trung hoà, phân huỷ, chuyển hoá các tác nhân có hại hoặc tiêu diệt, ức chế các vi sinh vật bất lợi Dựa trên nguyên lý ñó, các nhà khoa học trong nước ñã phân lập, tuyển chọn, nhân giống

và phát triển ñược nhiều chế phẩm vi sinh vật phục vụ sản xuất phân bón hữu cơ

vi sinh từ các nguồn rác thải cũng như chế phẩm nấm ñối kháng sử dụng ñể trừ bệnh hại trong ñất Nó ñược coi là một mắt xích quan trong trong chuỗi thức ăn của thế giới sinh vật, góp phần vào quá trình chuyển hoá vật chất và tạo lập mối cân bằng tự nhiên giữa các loài sinh vật Tuy nhiên, không phải bất cứ loài vi sinh vật nào cũng ñối kháng ñược với tất cả các vi sinh vật khác cũng như có thể phân giải tất cả các hợp chất hữu cơ chứa trong thực vật Vì vậy, ñể nâng cao hiệu quả ñối kháng và phân giải rác hữu cơ phục vụ cho hoạt ñộng có chủ ñích của con người ñó là xử lý ô nhiễm sinh học, hạn chế các nguồn vi sinh vật lan truyền qua ñất và phân bón có thể gây bệnh cho người và thực vật, ñồng thời sản xuất phân bón hữu cơ ñể cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, cần phải có những hiểu biết ñầy ñủ về tiềm năng ñối kháng và phân giải của các nhóm vi sinh vật chức năng ñể lựa chọn các chủng có hoạt lực cao nhất ðồng thời cũng phải tìm

ra ñược ñiều kiện tối ưu cho các chủng vi sinh vật ñã ñược lựa chọn hoạt ñộng

ñể có thể phát huy ñược hiệu quả khi sử dụng chúng như một chất xúc tác sinh học phục vụ cho việc sản xuất phân bón hữu cơ chức năng cho các vùng sản xuất rau an toàn

1.2 Một số kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan ñến ñề tài

1.2.1 Các kết quả nghiên cứu về nguồn phát thải hữu cơ trong sản xuất rau

và ô nhiễm sinh học do chúng gây ra

Diện tích ñất trồng rau trên thế giới liên tục tăng trong hơn 20 năm qua Tính chung trên toàn thế giới, diện tích ñất trồng rau hiện ñang tăng 2,8%/năm Theo số liệu thống kê của Tổ chức Nông lương thế giới (FAO), hiện thế giới có khoảng 15 triệu ha ñất ñang ñược sử dụng ñể trồng rau với hơn 120 chủng loại khác nhau Trong ñó có những chủng loại quan trọng chiếm diện tích lớn nhất là

cà chua trên 2,7 triệu ha, dưa hấu 1,93 triệu ha, hành 1,91 triệu ha, cải bắp 1,7 triệu ha, ớt 1,1 triệu ha Sản lượng rau hàng năm toàn thế giới khoảng 450 triệu tấn

Theo Manfred Oepen, lượng phế thải hàng năm do ngành nông nghiệp khoảng 1.200 triệu tấn/ năm (2001) Hiện nay, phần lớn lượng rác thải hữu cơ trong nông nghiệp ñược các nước xử lý bằng phương pháp sinh học, trong ñó sử dụng công nghệ vi sinh có ñiều khiển góp phần giảm ñáng kể ô nhiễm môi trường do nguồn rác thải gây ra và ñáp ứng một phần nhu cầu về phân bón hữu

cơ cho sản xuất nông nghiệp Nhờ các tác nhân vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên

và nguồn vi sinh vật thuần chủng bổ sung, quá trình xử lý rác thải nông nghiệp diễn ra nhanh hơn Sản phẩm tạo ra không chỉ góp phần ổn ñịnh về dinh dưỡng, tăng khả năng giữ nước, ñộ xốp ñất và chất lượng ñất trồng cũng như tạo ñiều kiện thích hợp cho quần thể vi sinh vật ñất có ích sinh trưởng và phát triển [1]

Ở nước ta, diện tích trồng rau ñã tăng lên nhanh chóng kể từ ñầu thập kỷ

90 Tính ñến năm 2004, tổng diện tích trồng rau, ñậu trên cả nước ñạt trên 600 nghìn ha, gấp hơn 3 lần so với năm 1991 ðồng bằng sông Hồng (ðBSH) là

vùng sản xuất lớn nhất, chiếm khoảng 29% sản lượng rau toàn quốc ðBSCL là vùng trồng rau lớn thứ 2 của cả nước, chiếm 23% sản lượng rau của cả nước Tính ñến năm 2005, tổng diện tích trồng rau các loại trên cả nước ñạt 635,1 nghìn ha sản lượng 9.640,3 ngàn tấn; so với năm 1999 diện tích tăng 175,5 ngàn

ha, sản lượng tăng 3.071,5 ngàn tấn (tốc ñộ tăng bình quân 7,55%/năm) Sản phẩm rau ñóng góp 60% tổng kim ngạch xuất khẩu rau hoa quả và cây cảnh, trung bình trong 5 năm (2000 - 2004) là 224,4 triệu USD và mục tiêu ñến 2010

sẽ ñạt 690 triệu USD Cà chua, dưa chuột và các cây họ bầu bí khác là những sản phẩm rau xuất khẩu ổn ñịnh nhất

Rác thải hữu cơ trong sản xuất rau bao gồm rễ, thân, lá ñược phát thải trong quá trình chăm sóc, phần tàn dư sau thu hoạch và các sản phẩm loại thải trong quá trình sơ chế Thành phần hoá học của chúng chủ yếu gồm các nhóm: Lignin, Hemicenlulo và xenlulo, ñường và tinh bột, mỡ, dầu, protenin [56] Do chứa hàm lượng lớn các chất hữu cơ phức tạp, chúng cần một thời gian rất lâu mới phân hủy hoàn toàn thành mùn Trong quá trình phân hủy tự nhiên, các rác thải hữu cơ thường sinh ra các chất khí như: H2S, NH4, S02, gây hôi thối, ô nhiễm môi trường sinh sống và sản xuất của người dân

Ở nước ta, khí hậu nhiệt ñới nóng ẩm và mưa nhiều là ñiều kiện thuận lợi cho các thành phần hữu cơ phân huỷ, thúc ñẩy nhanh quá trình lên men, thối rữa và tạo mùi khó chịu nếu không ñược xử lý bằng biện pháp phù hợp

Bên cạnh ñó, các rác thải hữu cơ cũng là ký chủ trung gian lan truyền nguồn vi sinh vật gây bệnh cho người và thực vật, ñặc biệt là các vi sinh vật lan truyền qua ñất và phân bón, do ñó lan truyền nguồn bệnh từ vụ trước cho vụ sau hay giữa các vùng sản xuất khác nhau cũng như gây nhiễm bẩn trực tiếp sản phẩm do chứa các vi sinh vật gây bệnh cho người ðồng thời, các rác thải hữu

cơ cũng có thể chứa dư lượng hoá chất ñộc hại như thuốc BVTV, kim loại nặng v.v

Trước ñây các phụ phẩm nông nghiệp trong sản xuất rau thường ñược nông dân tận dụng ñể làm thức ăn chăn nuôi như nuôi cá, lợn, bò v.v…Gần ñây, việc sử dụng ñã giảm do quy mô chăn nuôi nhỏ ñã ñược thay thế bằng hình thức chăn nuôi tập trung theo hướng thâm canh Việc xử lý và sử dụng rác thải trong sản xuất rau ñể sản xuất phân bón hữu cơ còn ít ñược áp dụng

1.2.2 Các kết quả nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật phân giải hữu cơ và vi sinh vật ñối kháng

1.2.2.1 Nghiên c ứu ứng dụng vi sinh vật phân giải hữu cơ

Vào giữa thế kỷ XX, các công trình nghiên cứu của các nhà khoa học trên thế giới ñã chứng minh ñược vai trò của vi sinh vật trong tự nhiên ñối với các quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ Trong tự nhiên vi sinh vật ñược phân

bố rộng rãi trong ñất, nước và không khí và trên cơ thể ñộng, thực vật Ngoài một số ít gây bệnh cho người và ñộng thực vật, hầu hết vi sinh vật ñều tham gia vào quá trình chuyển hoá vật chất Nhờ có sự tham gia của chúng vào quá trình phân giải các chất hữu cơ mà chuỗi thức ăn và lưới năng lượng luôn ñược duy trì

ở trạng thái cân bằng [1, 37, 56] Trên thực tế, vi sinh vật không trực tiếp phân huỷ các hợp chất hữu cơ mà chúng chỉ tham gia chuyển hóa hợp chất hữu cơ thành những chất ñơn giản như ñường, amino acid, mỡ nhờ các enzym ngoại bào Quá trình phân giải có thể ñược thông qua 3 con ñường sau: (1) hợp chất cacbon tự nhiên thành ñường ñơn thông qua phân huỷ hoàn toàn; (2) mỡ thành ñường ñơn và axit béo và (3) Protein thành amôn hoặc nitrat

Chu trình chuyển hóa hydratcacbon ñược thực hiện thông qua hàng loạt phản ứng hóa học Xúc tác cho mỗi phản ứng hóa học là một loại enzym ñặc hiệu Hydrat cacbon tồn tại chủ yếu trong thực vật, chiếm từ 80 - 90% ở hai dạng tinh bột và xenluloza

Các nhóm vi sinh vật phân giải hữu cơ chủ yếu bao gồm:

- Vi sinh vật phân giải xelluloza: vi sinh vật có khả năng phân giải

xenluloza là những vi sinh vật có khả năng tổng hợp ñược hệ enzym xellulaza

Hệ enzym xellulaza gồm bốn enzym khác nhau

+ Xellobiohydrolaza: tác dụng cắt ñứt liên kết hydro làm biến dạng xenluloza tự nhiên, phân giải vùng kết tinh tạo dạng cấu trúc vô ñịnh hình

+ Endoglucanaza: có khả năng cắt ñứt các liên kết β 1-4 glucozit bên trong phân tử tạo thành những chuỗi dài

+ Exo- gluconaza: tiến hành phân giải các chuỗi dài trên thành các disacarit gọi là xellobioza

+ β-gluconaza: tiến hành thuỷ phân xellobioza thành glucoza Trong tự nhiên có rất nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng phân huỷ xelluloza nhờ hệ Enzym xellulaza ngoại bào [35, 52, 54] như:

+ Nấm mốc (Aspergillus, Fusarium, Mucor, Tricoderma );

+ Vi khuẩn: nhiều loài vi khuẩn cũng có khả năng phân giải xelluloza tuy

nhiên cường ñộ không mạnh bằng vi nấm như vi khuẩn Pseudomonas,

Xellulomonas , Achromonobacter, Clostridium, Ruminococus;

+ Xạ khuẩn: góp phần tích cực trong chuyển hoá xelluloza Xạ khuẩn ñược ứng dụng phổ biến hiện nay là Streptomycin Các xạ khuẩn này thuộc nhóm ưa nóng sinh trưởng phát triển tốt ở nhiệt ñộ 45 - 500C rất thích hợp cho các quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ

+ Nấm men: một số loài nấm men cũng có khả năng sinh enzym phân huỷ

xelluloza: Candida, Saccharomyces

- Vi sinh vật phân giải Hemicenluloza: tuy không ñược nghiên cứu

nhiều nhưng các nhà khoa học ñã chứng minh ña số vi sinh vật có khả năng tổng hợp xenluloza cũng có khả năng tổng hợp xynalaza ñể phân giải xylan Khả

năng này thường thấy ở vi sinh vật sống trong dạ cỏ như: Bacillus, Bacteriodes,

Butyvibrio, Ruminococus và các vi khuẩn chi Clostridiu

Ngoài ra, một số loài nấm sợi như: Mycothecium verrucria, Chactomium,

Stachybtrys…, nấm xốp trắng như: Corrodusversicolor, Polyrus anceps,

Phanerochaete, aspergillus fumigatus .và nhóm xạ khuẩn gồm: Streptomyces,

cũng có khả năng phân giải xylan

- Vi sinh vật phân giải Lignin xenluloza: do có cấu trúc ñặc biệt nên

lignin rất bền, thời gian phân huỷ chậm, thường kéo dài hàng tháng thậm chí tới hàng năm Một số nhóm nấm mục trắng và vi khuẩn, xạ khuẩn có khả năng phân huỷ lignin thông qua hoạt ñộng sống của chúng Người ta ñã xác ñịnh ñược hàng trăm loài nấm mục trắng có khả năng phân giải lignin, chúng thuộc các nhóm:

Agaricaceae, Hydnaceae, Polyporaceae, Thelephoracea Ngoài ra người ta còn

thấy các loài nấm trắng như Corroluversiolor dolyrus, Polydonic versicolor Nhóm vi khuẩn có khả năng phân huỷ lignin gồm Pseudomonas, Xanthomonas,

Acinetobacter, Arthrobacter, Micrococcus, Aeromonas, Chromobacterium, Flavobacterium Một số công trình nghiên cứu cũng cho thấy các nhóm vi sinh

vật như Nocardia, Streptomyces, Pseudomonas spp, Bacillus có khả năng giải

phóng CO2 từ các phân tử lignin

- Vi sinh vật khử mùi hôi: tinh bột bao gồm hai cấu tử là amiloza và

amilopectin Amiloza là những chuỗi không phân nhánh bao gồm các ñơn phân glucoza liên kết với nhau bằng liên kết 1 - 4glucozit Amilopectin là chuỗi phân nhánh gồm các ñơn phân glucoza gắn với nhau không chỉ nhờ liên kết 1,4 - glucozit mà còn nhờ liên kết 1,6 – glucozit

Một số loài vi sinh vật có khả năng sinh enzim khử mùi hôi như: Candida,

Saccharomyces, Endomycopsis, Bac.subtilis, Clostridium, Pseudomonas có khả năng tiết ra môi trường hệ enzymamylaza gồm 4 enzym: α - amilaza, β -

amilaza, phosphorilaza, amiloglucodaza (glucoamilaza)

- Vi sinh vật phân giải protein:

Protein có cấu trúc rất phức tạp, ñơn vị cơ bản tham gia vào cấu tạo Protein là các axitamin, chúng liên kết với nhau nhờ liên kết peptid (-CO-NH) Nhóm vi sinh vật phân huỷ protein có khả năng sinh tổng hợp các enzym proteasa, peptidaza ñể phân giải protein thành chuỗi polipeptid và oligopeptid,

sau ñó tạo thành các acid amin Một phần của acid amin ñược vi sinh vật hấp thụ, phần còn lại thông qua quá trình khử amin tạo thành NH3.

+ Các chủng vi khuẩn: Bacillus mycoides, Bacillus subtilis,

Achromobacter, Clostridium sporogenes…

+ Xạ khuẩn: Steptomyces rimosus, Strep Griseus

+ Nấm sợi: Aspergilus oryza, Asp niger, Penicilium camemberti

1.2.2.2 Tình hình ứng dụng vi sinh vật chức năng và vi sinh vật ñối kháng

- Vi sinh vật chức năng:

Hiệu quả của vi sinh vật trong việc làm tăng khả năng sinh trưởng phát triển cây trồng, tiết kiệm phân bón hoá học cũng như tăng năng suất, chất lượng nông sản ñã ñược khẳng ñịnh trong nhiều công trình nghiên cứu của nhiều nước trên thế giới Các sản phẩm vi sinh như phân bón vi sinh vật cố ñịnh nitơ, phân giải photphat khó tan, chế phẩm vi sinh vật kích thích sinh trưởng thực vật, chế phẩm vi sinh vật phòng trừ bệnh cây trồng ñã ñược nghiên cứu từ nhiều năm nay

có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và xây dựng nền nông nghiệp bền vững Vi sinh vật tác ñộng ñến cây trồng trực tiếp hoặc gián tiếp Sự tác ñộng trực tiếp của vi sinh vật ñến cây trồng thể hiện qua sự tổng hợp, khoáng hoá hoặc chuyển hoá các chất dinh dưỡng xảy ra trong quá trình chuyển hoá vật chất của vi sinh vật như quá trình cố ñịnh nitơ, phân giải lân, sinh tổng hợp auxin, giberellin, etylen v.v Những vi khuẩn này có khả năng giúp cây trồng tăng khả năng huy ñộng và dễ dàng sử dụng các nguồn dinh dưỡng từ môi trường Tác ñộng gián tiếp ñến sinh trưởng của cây trồng xảy ra khi các chủng vi sinh vật có khả năng làm giảm bớt hoặc ngăn chặn các ảnh hưởng có hại từ môi trường hoặc từ các vi sinh vật bất lợi ñối với thực vật, trong ñó vi sinh vật có thể cạnh tranh dinh dưỡng với vi sinh vật bất lợi hoặc sinh tổng hợp các chất có tác dụng trung hoà, phân huỷ, chuyển hoá các tác nhân có hại hoặc tiêu diệt, ức chế các vi sinh vật bất lợi Mỗi loại vi sinh vật trong tự nhiên có thể có 1 hoặc cả 2

tác ñộng nêu trên ñối với cây trồng

Kết quả nghiên cứu từ các nước Mỹ, Canada, Nga, Ấn ðộ, Thái Lan, Trung Quốc, Nhật cho thấy sử dụng chế phẩm vi sinh vật có thể cung cấp cho ñất và cây trồng từ 30 - 60 kg N/ ha/ năm hoặc thay thế 1/ 2 - 1/ 3 lượng lân vô

cơ bằng quặng photphat Dịch nuôi cấy các vi sinh vật sinh tổng hợp chất ñiều

hoà sinh trưởng thực vật như Azotobacter, Azospirilum, Rhizobium…có thể cung

cấp 10 - 20 µgIAA/ml hoặc 20 µg GA3/ml do ñó làm tăng khả năng nảy mầm,

ra rễ của hạt giống, tăng khả năng phân chia mô tế bào, kích thích hoặc kìm hãm

sự nở hoa, tăng khả năng sinh trưởng và năng suất củ quả và tăng tính chống chịu hạn

Tuy nhiên do hệ vi sinh vật rất ña dạng và mỗi vi sinh vật trong ñất ñều chịu nhiều tác ñộng qua lại của các vi sinh vật khác cũng như ñiều kiện môi trường nên hiệu quả của các sản phẩm vi sinh trong các ñiều kiện khác nhau không giống nhau Một số nghiên cứu gần ñây ở Ấn ðộ, Trung Quốc, ðức, Nhật, Mỹ, Anh, Úc cho thấy sản phẩm tổng hợp bao gồm tập hợp các nhóm VSV cố ñịnh nitơ, phân giải lân, kích thích sinh trưởng thực vật, ñối kháng VSV gây bệnh vùng rễ cây trồng như E2001, Phytobacter, superlife.v.v có tác dụng ñối với cây trồng tốt hơn so với từng nhóm riêng rẽ

- Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật ñối kháng ñể hạn chế bệnh hại trong ñất:

Trong ñất trồng trọt ñều có chứa vi sinh vật ñối kháng với vi sinh vật khác Trong số các loài có nhân, có rất nhiều loài nấm ñược phân lập và ứng dụng trong kiểm soát sinh học Nấm ñối kháng ñược nghiên cứu nhiều trên thế

giới như Trichoderma harzianum, Trichoderma viridae, Coniothyrium minitans,

Sporidesmium sclerotivorum, Aureobasidium pollulans, Alternaria cuscutacidae, Aspergillus niger

Trên thế giới, Trichoderma là loài ñược nghiên cứu nhiều nhất ñể trừ bệnh hại cây trồng Nấm ñối kháng Trichoderma có nhiều trong ñất và ñược biết

rõ ñến hiệu quả trong việc kiểm soát các nấm bệnh như Rhizoctonia solani,

Pythium ultimum và Botrytis cinerea Cơ chế trực tiếp liên quan ñến hiệu quả

ñối kháng là sự cạnh tranh, sinh kháng sinh và ký sính Trichoderma phát triển

về phía nấm bệnh và giải phóng ra hợp chất (như kháng sinh glitoxin, gliovirin, peptabiols) và một loạt các hệ thống enzymes (như chitinases, glucanases và

proteases) Những enzymes này tạo ñiều kiện thuận lợi cho Trichoderma xâm

nhập vào ký chủ và tận dụng dinh dưỡng của ký chủ

Hiện tượng ký sinh của nấm Trichoderma trên nấm gây bệnh cây ñược

Weindling mô tả năm 1932 Tác giả gọi ñó là hiện tượng “giao thoa sợi nấm”

Trước tiên sợi nấm của Trichoderma vây quanh sợi nấm gây bệnh cây, sau ñó các sợi nấm Trichoderma thắt chặt lấy các sợi nấm gây bệnh, làm thủng màng

ngoài của nấm gây bệnh, gây nên sự phân hủy các chất nguyên sinh trong sợi nấm gây bệnh cây

Theo các nhà khoa học thì tác ñộng ñối kháng của nấm Trichoderma ñối

với vi sinh vật gây bệnh cây ñược thông qua 3 cơ chế chính:

C ơ chế ký sinh: Trước tiên sợi nấm Trichoderma vây xung quanh sợi nấm

gây bệnh cây, sau ñó các sợi nấm Trichoderma thắt chặt lấy các sợi nấm, xuyên

thủng qua màng ngoài của nấm bệnh và phân hủy các chất nguyên sinh trong sợi nấm bệnh

C ơ chế kháng sinh: Nấm Trichoderma sinh ra một số kháng sinh như

Gliotoxin, Viridin tác ñộng lên vi khuẩn, nấm (Ascochyta, pisi; Botrytis,

R.solani) hạn chế khả năng sinh trưởng phát triển của chúng

Cơ chế cạnh tranh: Nấm Trichoderma cạnh tranh với nguồn gây bệnh

cây về dinh dưỡng nơi cư trú Do ñó, chúng chiếm các chỗ ñịnh cư cũng như dinh dưỡng của nấm gây bệnh

Có rất nhiều các nghiên cứu về yếu tố môi trường ảnh hưởng ñến sinh trưởng

và phát triển của nấm Trichoderma

+ Ẩm ñộ: các kết quả nghiên cứu ñều chỉ ra rằng bào tử nấm Trichoderma chỉ

nẩy mầm bình thường trong ñiều kiện ẩm ñộ tối thuận là 70 – 100% Tuy nhiên

phạm vi ẩm ñộ mà nấm Trichoderma có thể nảy mầm ñược khá rộng và tỉ lệ nẩy

mầm sẽ giảm dần theo chiều giảm của ẩm ñộ Khi ẩm ñộ ñạt 20% thì bào tử

Trichoderma không có khả năng nẩy mầm [13]

+Nhiệt ñộ: Giới hạn nhiệt ñộ của sự phát triển nấm Trichoderma rất rộng Theo Danielson và Davey (1973) thì các loài T viride; T polysorum có thể chịu

ñược nhiệt ñộ 5 – 70C Nhưng Persson – Hupple (1963) lại chỉ ra rằng khi nhiệt ñộ thấp hơn 120C thì nấm T viiride phát triển rất chậm Giới hạn nhiệt ñộ trên của nấm

Trichoderma khá cao Loài T viride có khả năng sống sót ở nhiệt ñộ từ 52 – 64%,

vượt quá nhiệt ñộ này nấm sẽ chết Nhiệt ñộ thích hợp cho nấm phát triển bình thường trong khoảng từ 22 – 320C Nhiệt ñộ tối thuận là 25 – 280C Nhiệt ñộ cao hơn

300C thì sự sinh trưởng của nấm Trichoderma bị chậm lại, trên khuẩn lạc không hình

thành các sợi nấm không khí, bề mặt khuẩn lạc trở nên lồi lõm và nhầy nhớt [13]

Tuy nhiên nhiệt ñộ không thấy ảnh hưởng rõ rệt ñến hoạt tính ñối kháng của nấm T

viride ; T hamatum; T koningii [26]

+ pH: một trong những yếu tố quan trọng quyết ñịnh sinh trưởng và phát triển

của nấm Trichoderma là phản ứng sự thay ñổi pH trong môi trường Khi pH thay ñổi theo chiều hướng bất thuận thì nấm Trichoderma ngừng sinh trưởng ngay cả khi các

ñiều kiện khác là tối thuận Sự thay ñổi pH làm ảnh hưởng ñến sự tích lũy các sản phẩm cuối cùng trong quá trình trao ñổi chất (tức là các chất kháng sinh: gliotoxin,

viridin) Các loài Trichoderma có phản ứng không giống nhau ñối với ñộ pH của môi trường nuôi cấy nhìn chung môi trường thuận lợi cho Trichoderma là pH = 5,5

Kết quả nghiên cứu của G Guntter (1963) cho thấy ñộ pH tối thuận cho sinh trưởng

của nấm T viride là 5 – 5,5 nhưng nấm này có thể sinh trưởng trong ñiều kiện pH ñạt tới 9 Nấm T koningii và T harzanium sinh trưởng tối thích khi pH là 4,5 và phát triển chậm khi pH < 2 hoặc > 8 Nấm T pseudokoningii ức chế ñược hơn 60% sự phát triển của nấm gây bệnh ñạo ôn khi ở ñiều kiện pH = 4,1 và nấm T harzianum

có hiệu quả cao nhất ñối với nấm H tumicum chỉ ở ñiều kiện nhiệt ñộ là 250C và pH

= 4 hoặc 5,5 [13]

+ Ánh sáng: kết quả nghiên cứu của Seiketov (1982) cho thấy ánh sáng có ảnh

hưởng tới hoạt ñộng sống của nấm Trichoderma Trong ñiều kiện tối, sự tăng trưởng

và sản sinh bào tử của nấm tốt hơn so với ñiều kiện chiếu sáng liên tục Quá trình chiếu sáng liên tục làm ức chế sự tạo thành sinh khối, hình thành bảo tử và tăng trưởng của sợi nấm Kết quả này không ñồng nhất với ý kiến của Khatri (1969) theo ông trong ñiều kiện chiếu sáng liên tục, sợi nấm kém sinh trưởng nhưng lại thúc ñẩy quá trình hình thành bào tử Tương tự theo ý kiến Lili & Barnett (1953) là trong ñiều

kiện chiếu sáng liên tục nấm Trichoderma sinh trưởng và phát triển tốt hơn [13]

Ý tưởng sử dụng Trichoderma ñể trừ nấm bệnh hại cây trồng ñược ñưa ra

từ những năm ñầu thập kỷ 30 của thế kỷ 20 Cha ñẻ của ý tưởng này là

Weinding [13] Ông ñề nghị sử dụng nấm Trichoderma vào trong việc trừ nấm

Rhizoctonia gây bệnh thối cây con mới mọc từ hạt cam quýt Từ ñó, các nghiên

cứu về nấm Trichoderma ñược triển khai rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới

Tính ñến nay ñã có hơn 30 nước tiến hành nghiên cứu sử dụng chúng ñể trừ nấm gây bệnh trong ñất (Nga, Mỹ, Hunggary, ðức, Ấn ðộ, ) Các nghiên cứu này ñược tiến hành trong PTN, trong nhà lưới và trên ñồng ruộng

+ Trong phòng thí nghiệm: có rất nhiều thí nghiệm trong phòng ñã ñược

tiến hành ñể ñánh giá hiệu quả của nấm Trichoderma với nấm gây bệnh hại cây trồng Kết quả cho thấy nấm Trichoderma có khả năng cao (thậm chí rất cao) ức chế sự phát triển của nấm gây bệnh cây Với nấm Rhizoctonia nấm T reesei có thể ức chế 61%, nấm T viride là 61,1% Nấm T hazianium có hiệu lực rất cao

ñối với nhiều loài gây bệnh như Schlerotium rolfsii, Rhizoctonia solani,

Alternaria zinniae , nhưng lại không có hiệu quả ñối với nấm Alternaria

alternata, Cladosporium [13]

+ Trong nhà lưới: các thí nghiệm sử dụng nấm Trichoderma ñể trừ bệnh

hại cho cà chua, dưa chuột, ớt, lúa ñậu, cho các kết quả không ñồng nhất

Trong một số trường hợp hiệu quả của nấm ñạt khá cao Nấm T hazianium bảo

vệ ñược 87% cây cà chua khỏi bị nhiễm bệnh thối thân do S rolfsii gây ra, tuy nhiên nó lại chỉ hạn chế ñược 25% bệnh thối do nấm Polymyxa betae gây ra

[13]

+ Trên ựồng ruộng: các kết quả thắ nghiệm ở nhiều nước khác nhau cho

thấy hiệu quả trừ bệnh của nấm Trichoderma có sự biến ựộng rất lớn Trong

nhiều trường hợp, nấm cho hiệu quả rất cao, nhưng trong một số trường hợp hiệu quả lại thấp hoặc không có hiệu quả Hiệu quả ức chế của nấm

Trichoderma ựối với bệnh do R solani gây ra ựạt 89,1% tại Ấn độ và 93% tại Israel; trong khi ựó tại Thổ Nhĩ Kỳ hiệu quả phòng trừ R.solani lại rất kém [42,

55, 57, 60]

Việc nghiên cứu sản xuất chế phẩm sinh học từ Trichoderma cũng ựã

ựược các nước nghiên cứu và sản xuất từ những năm 1980 Trong quá trình sản xuất cần phải tạo ra ựược một sinh khối nấm lớn, ựây là một khâu quan trọng vì hiệu lực phòng trừ phụ thuộc vào chất lượng chế phẩm Ở các nước khác nhau người ta dùng các nguồn vật liệu khác nhau ựể làm môi trường nhân giống Ở

Mỹ ựã nghiên cứu sử dụng cám + than bùn hoặc cám + mạt cưa; ở Israel dùng cám lúa mỳ hoặc than bùn; ở Pháp dùng yến mạch và agar; ở Ấn độ dùng các phế liệu chế biến nông sản (vỏ cà phê, vỏ các loại quả cây, phế liệu sản xuất nấm ăn, phân gà, phân vịtẦ); ở đài Loan dùng vỏ trấu làm môi trường (Chet, Elad, 1983; Elad et al, 1980; Dubos, 1979; Inbar et al, 1996; Cao, 1991; Lewis

etal, 1995; Sawant et al, 1996 Ờ Dẫn theo Nguyễn Hồng Sơn và CTV, 2008) [5]

Nước nghiên cứu nhiều nhất về nấm Trichoderma là Liên Xô (cũ) Các tác giả

khác nhau thuộc Liên Xô cũ cũng sử dụng các nguồn chất mang khác nhau ựể

sản xuất chế phẩm Trichoderma Có 4 loại chế phẩm từ Trichoderma ựã ựược

sản xuất tại Liên Xô từ 4 nguồn chất mang khác nhau là:

+ Chế phẩm sản xuất trên môi trường giàu chất ựạm như hạt mỳ, ựại mạch và ngô;

+ Trên môi trường là từ các phế liệu thực vật như rơm, cỏ nghiền nhỏ; + Nhân trên than bùn ựã ựược sấy khô;

+ Cuối cùng là nhân theo phương pháp cấy sâu các nguồn nấm thuộc loài

T lignorum

Theo Seiketov (1982), cám ñại mạch và bã ép quả nho là nguồn nguyên liệu

tốt nhất cho sinh trưởng Trichoderma [13]

Các thí nghiệm sử dụng chế phẩm nấm ñối kháng thường ñược tiến hành theo phương pháp xử lý hạt giống, bón vào ñất, phun lên cây hay nhúng vào dịch bào tử Trong các phương pháp trên thì bón vào ñất ñược sử dụng nhiều hơn cả trong phòng chống các nguồn bệnh có trong ñất [13]

Các chế phẩm từ nhóm nấm ñối kháng Trichoderma vừa có tác dụng

kháng một số nấm bệnh gây hại trên rễ cây trồng như: bệnh vàng lá chết nhanh,

còn gọi là bệnh thối rễ do nấm Phytophthora palmirova gây ra, hay bệnh vàng héo rũ còn gọi là bệnh héo chậm do một số nấm bệnh gây ra như: Furasium

solari , Pythium sp, Sclerotium rolfosii

Hiệu quả sử dụng nấm Trichoderma trên ñồng ruộng phần lớn vẫn còn

hạn chế Liên Xô cũ là nước duy nhất có những thông báo sử dụng rộng rãi và cho hiệu quả kinh tế cao Trong những năm 80, diện tích sử dụng chế phẩm

Trichoderma ở Liên Xô ñạt 3.000 ha [13]

Nấm Trichoderma có nhiều lợi ích, bên cạnh hiệu quả trừ nấm gây bệnh một số chủng nấm Trichoderma còn có tác dụng kích thích sinh trưởng của cây

trồng Tùy thuộc vào ñặc ñiểm tác ñộng lên mầm cây có thể chia ra 3 nhóm:

kích thích, ức chế và không có hoạt tính Trong tổng số 768 chủng Trichoderma

ñược Seiketov (1982) phân lập từ mẫu ñất vùng rễ cây có 44 – 61% chủng có hoạt tính kích thích, 30 – 48% có hoạt tính ức chế và 2 – 18% không có hoạt tính Quy luật này ñặc trưng cho tất cả các vùng rễ thực vật mà ở ñó phân lập ñược [20, 22, 26, 34, 58, 62]

Qua các thí nghiệm tiến hành trên ñồng ruộng cho thấy việc dùng nấm

Trichoderma làm tăng ñáng kể năng suất cây trồng Sử dụng nấm Trichoderma

trừ bệnh trên lúa mì và ựại mạch có thể tăng năng suất từ 8 Ờ 17% so với ựối chứng; với củ cải ựường, có thể tăng từ 13,6 Ờ 16,6%; dưa chuột: 18,3 Ờ 22,3%; bắp cải: 9,6% [13]

Ngoài Trichoderma, các kết quả nghiên cứu kỹ cho thấy có nhiều loài

nấm khác cũng có khả năng ựối kháng cao với các nấm gây bệnh trong ựất Một

số tác giả cho biết nấm Aspergillus niger có khả năng ựối kháng với các nấm

Fusarium solani, Rhizoctonia solani, Alternaria alternata ; nấm Aureobasidium

pollulans và Sporobolomyces ựối kháng với nấm Septoria nodorum Nấm

Cercospora kikuchii ựối kháng nấm Diaporthe phaseolorum var Sojae Theo Eguradova và cs (1979) nấm Alternaria cuscutacidae Rud dùng ựể diệt nhiều

loại vi khuẩn và siêu vi khuẩn trên cà rốt, bắp cao lương, tỷ lệ bệnh giảm 40

-50% so với ựối chứng Bón trong ựất nấm Trichoderma koningi Oud giảm ựược

tới 50% tỷ lệ bệnh chết héo ở bông, bệnh than ựen ở bắp và một số bệnh khoai

tây Nấm Fusarium orobanches Jacz diệt cỏ dại (Orobanche) trong ruộng dưa

hấu Loài nấm này ựem nhân trên thân rơm rạ băm nhỏ trộn với bột ngô và rắc vào các luống gieo trồng có tưới thêm ắt nước giảm ựược cỏ dại và sản lượng dưa hấu tăng ựược 47 - 50%

Các nghiên cứu của trường ựại học quốc gia Chung Hsing đài Loan cho

thấy các loài nấm như Aspergillus, Glicocladium, Paecilomyces, Trichoderma

ựược sử dụng ựể nghiên cứu trong việc kiểm soát bệnh thối thân hoa cúc do sự

xâm nhiễm của Rhizoctonia solani Tất cả những vi sinh vật này ựều bảo vệ hoa cúc khỏi sự xâm nhiễm của Rhizoctonia solani (Johannes, 2003)[36]

Hầu hết các nấm ựối kháng ựều sản sinh ra các chất ức chế quá trình

chuyển hoá Nấm Glicocladium sinh ra diketopiperazine giết chết Pythium vì chất này có tác dụng làm ựông ựặc tế bào chất Chất Pirone do Trichoderma sinh

ra ựược xem là có khả năng làm giảm bệnh chết úng do Rhizoctonia Việc ứng

dụng các chất ức chế quá trình chuyển hoá vào kiểm soát sinh học là một hướng

ñi khả thi

Như vậy cho ñến nay, trên thế giới ñã có nhiều công trình ñi sâu nghiên cứu ứng dụng các nấm ñối kháng ñể trừ các loài VSV lan truyền qua ñất Tuy

nhiên thành tựu nổi bật nhất vẫn là việc sử dụng chế phẩm nấm Trichoderma

như một loại thuốc bảo vệ thực vật

Ở Việt Nam, nghiên cứu nấm ñối kháng trừ bệnh hại cây ñược bắt ñầu từ năm 1987 cho ñến nay ñã có nhiều công trình nghiên cứu về khả năng ñối kháng của các loài nấm khác nhau ñối với các vi sinh vật gây bệnh trong ñất Tuy nhiên, cho ñến nay kết quả nổi bật nhất vẫn là nghiên cứu sản xuất chế phẩm từ

nấm Trichoderma và cung ứng chế phẩm từ nấm Trichoderma ðến năm 1990

Bộ môn Bệnh cây của Viện Bảo vệ thực vật ñã nghiên cứu thành công ñề tài

nghiên c ứu sử dụng nấm ñối kháng Trichoderma Các chủng nấm Trichoderma

ñã thu thập ñược có hiệu quả ức chế cao ñối với nấm gây bệnh Rhizoctonia

solani, Sclerotium rolfsii, Fusarium sp., Aspegillus Các kết quả nghiên cứu

cũng cho thấy nấm Trichoderma rất dễ nhân nuôi trên môi trường bã mía, lõi

ngô, bã ñậu, cám gạo, hạt thóc Qua ñó Viện Bảo vệ thực vật ñã phát triển ñược chế phẩm có thể ứng dụng rộng rãi ñể xử lý ñất phòng trừ bệnh khô vằn trên ngô

và bệnh chết ẻo trên lạc và rau Hiện nay ñã có nhiều ñơn vị sản xuất thành công

chế phẩm Trichoderma ñể cung ứng trên thị trường như chế phẩm Bima của

Trung tâm Công nghệ Sinh học Thành phố Hồ Chí Minh; chế phẩm Trio – ðHCT của Khoa Sinh hóa ứng dụng – Trường ðại học Cần Thơ, chế phẩm SUN

do Viện Công nghệ ứng dụng Quốc gia phối hợp với Công ty TNHH Thảo ðiền sản xuất, chế phẩm Tri1 của bộ môn Bệnh cây – Viện Bảo vệ thực vật; chế

phẩm Vi sinh Trichoderma của Trung tâm Công nghệ Sinh học Nông nghiệp

ABC Thành phố Hồ Chí Minh Nhìn chung, các chế phẩm ñều ñược sản xuất trên nền là thóc, cám gạo, và ñược khuyến cáo bón vào ñất hay ủ chung với phân chuồng hoai mục trước khi trồng 10 – 15 ngày Theo tác giả Trần Thị Thuần

(1997) khi trộn chế phẩm Trichoderma vào phân chuồng trước khi sử dụng 10 –

15 ngày hiệu quả trừ bệnh sẽ tăng lên rõ rệt ðiều ñó chứng tỏ chế phẩm

Trichoderma có thể sinh trưởng trên nền phần chuồng Tuy nhiên tác giả chưa

nghiên cứu ñẩy ñủ về các kỹ thuật sử dụng chế phẩm Trichoderma ñể sản xuất

phân bón sinh học cũng như chưa xác ñịnh ñược thời ñiểm ứng dụng chế phẩm tối ưu, lượng chế phẩm sử dụng trên 1ñơn vị phân hữu cơ v.v ðặc biệt, việc ñưa chế phẩm vào phân chuồng tuy có tăng ñược hiệu quả trừ bệnh nhưng giải pháp này chỉ có thể áp dụng ở quy mô thí nghiệm Trên thực tế việc ñưa chế phẩm vào ñống ủ sau khi ñã ủ kín là không thuận tiện cho người nông dân Mặt khác, khi ñống ủ ñã ñược hình thành, việc rắc chế phẩm vào trong ñống ủ là không khả thi Như vậy cần có nghiên cứu về kỹ thuật sử dụng phù hợp ñặc biệt là nghiên cứu ứng dụng chế phẩm ñể sản xuất phân hữu cơ ngay từ giai ñoạn hình thành ñống ủ

Tóm l ại: Trichoderma là loài nấm ñối kháng ñược nghiên cứu nhiều nhất

ñể trừ bệnh hại cây trồng ở nước ta cũng như các nước khác trên thế giới Tuy

nhiên các nghiên c ứu này hầu hết mới chỉ dừng lại ở việc tạo ra chế phẩm chủ

y ếu sử dụng ở dạng bón vào ñất, tưới vào gốc hay một số ít chế phẩm có thể sử

d ụng ñể phun lên lá Trong thực tế các nhà sản xuất mới chỉ khuyến khích người

s ử dụng trộn vào phân hữu cơ hoai mục trước khi sử dụng Cho tới nay tại Việt

Nam h ầu như chưa có công trình nghiên cứu nào ñề cập tới việc hỗn hợp nấm

Trichoderma vào trong phân ủ từ xác thực vật ngay từ giai ñoạn ñầu của quá

trình ủ nhằm tăng khả năng sống sót và sinh trưởng của nấm Trichoderma, giảm

l ượng chế phẩm sử dụng và giảm ñược công lao ñộng khi bón Trichoderma vào

trong ñất Mặc dù, việc sản xuất chế phẩm Trichoderma trên các nền giá thể

tiêu chu ẩn như hạt thóc, cám sẽ làm tăng chi phí sản xuất, trong khi ñó

Trichoderma có th ể sinh trưởng trên nhiều nền giá thể khác nhau Do ñó hướng

nghiên c ứu ứng dụng nấm ñể ñưa vào các ñống ủ rác hữu cơ khi sản xuất phân

bón h ữu cơ không chỉ làm giảm giá thành sản xuất mà cón tạo ñiều kiện thuận

l ợi cho người nông dân trong sử dụng

1.2.3 Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật phân giải hữu cơ và vi sinh vật ñối kháng ñể sản xuất phân bón hữu cơ sinh học chức năng

Phân bón hữu cơ sinh học ñược Noble Hiltner sản xuất ñầu tiên tại ðức vào năm 1896 và ñược ñặt tên là Nitragin Sau ñó sản phẩm này ñược sản xuất tại một số nước khác như Mỹ (1896), Canada (1905), Nga (1907), Anh (1910)

và Thụy ðiển (1914) Nitrgin là loại phân ñược chế tạo bởi vi khuẩn Rhibolium

do Beijerink phân lập từ năm 1888 và ñược Fred ñặt tên vào năm 1889 dùng ñể bón cho các loại cây thích hợp họ ñậu Từ ñó cho ñến nay ñã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm ứng dụng và mở rộng việc sản xuất các phân bón hữu cơ vi sinh cố ñịnh nitơ Trong các sản phẩm này, ngoài thành phần hữu cơ có một số

vi sinh vật có ích khác như xạ khuẩn cố ñịnh nitơ Frankia spp, Azotobacter spp, các vi khuẩn cố ñịnh nitơ như Clostridium, Pasterium; các xạ khuẩn có khả năng

phân giải cellulo hoặc một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa các nguồn dự trữ trong phospho và kali ở dạng khó hòa tan với một số lượng lớn có trong ñất mùn, than bùn, chuyển hóa thành dạng dễ hòa tan cây trồng có thể hấp thụ ñược

Hiệu quả của vi sinh vật trong việc làm tăng khả năng sinh trưởng phát triển cây trồng, tiết kiệm phân bón hoá học cũng như tăng năng suất, chất lượng nông sản ñã ñược khẳng ñịnh trong nhiều công trình nghiên cứu của nhiều nước trên thế giới [2, 8, 7, 25, 38, 39, 48, 51]

Các sản phẩm vi sinh như phân bón vi sinh vật cố ñịnh nitơ, phân giải photphat khó tan, chế phẩm vi sinh vật kích thích sinh trưởng thực vật, chế phẩm vi sinh vật phòng trừ bệnh cây trồng không chỉ có tác dụng tăng năng suất cây trồng mà còn có ý nghĩa quan trọng trong việc bảo vệ môi trường và xây dựng nền nông nghiệp bền vững VSV có thể tác ñộng ñến cây trồng thông qua con ñường trực tiếp hoặc gián tiếp Sự tác ñộng trực tiếp của vi sinh vật ñến cây trồng thể hiện qua sự tổng hợp, khoáng hoá hoặc chuyển hoá các chất dinh dưỡng xảy ra trong quá trình chuyển hoá vật chất của vi sinh vật như quá trình

cố ñịnh nitơ, phân giải lân, sinh tổng hợp auxin, giberellin, etylen, v.v Những

vi khuẩn này có khả năng giúp cây trồng tăng khả năng huy ñộng và dễ dàng sử dụng các nguồn dinh dưỡng từ môi trường Tác ñộng gián tiếp của vi sinh vật ñến sinh trưởng của cây trồng xảy ra khi các chủng vi sinh vật có khả năng làm giảm bớt hoặc ngăn chặn ảnh hưởng có hại từ môi trường hoặc từ các vi sinh vật bất lợi ñối với thực vật, trong ñó vi sinh vật có thể cạnh tranh dinh dưỡng với vi sinh vật bất lợi hoặc sinh tổng hợp các chất có tác dụng trung hoà, phân huỷ, chuyển hoá các tác nhân có hại hoặc tiêu diệt, ức chế các VSV bất lợi Mỗi loại VSV trong tự nhiên có thể có 1 hoặc cả 2 tác ñộng nêu trên ñối với cây trồng [16, 17, 18, 29, 30, 32, 40, 45, 49, 50, 53, 59]

Việc sử dụng chế phẩm dạng hỗn hợp này không chỉ có hiệu quả cao trong việc hạn chế tác hại của sâu mà còn giúp cây phát triển khoẻ hơn, sớm vượt qua các thời kỳ khủng hoảng trong quá trình phát triển của cây trồng [33, 43] Một số công trình cũng ñã thử nghiệm phối trộn bã hạt xoan Ấn ðộ với các vật liệu khác như rơm rạ, lúa mỳ, bùn thải, phân bón NPK cho kết quả phòng trị tuyến trùng rất tốt [15, 44, 46]

Tuy nhiên, Isman M.B (1998) và Agbenin N.O và cộng sự (2004) ñã chỉ

rõ các tác nhân sinh học phối hợp với giá thể hữu cơ chỉ có hiệu quả cao khi giữa chúng không có tác ñộng ức chế lẫn nhau Trong thực tế do hệ vi sinh vật rất ña dạng và mỗi vi sinh vật trong ñất ñều chịu nhiều tác ñộng qua lại của các

vi sinh vật khác cũng như ñiều kiện môi trường nên hiệu quả của các sản phẩm

vi sinh trong các ñiều kiện khác nhau không giống nhau Một số nghiên cứu gần ñây ở Ấn ðộ, Trung Quốc, ðức, Nhật, Mỹ, Anh, Úc cho thấy sản phẩm tổng hợp bao gồm tập hợp các nhóm vi sinh vật cố ñịnh nitơ, phân giải lân, kích thích sinh trưởng thực vật, ñối kháng vi sinh vật gây bệnh vùng rễ cây trồng như E2001, Phytobacter, superlife, v.v có tác dụng ñối với cây trồng tốt hơn so với từng nhóm riêng rẽ

Các sản phẩm phân vi sinh vật trên thế giới ñược sản xuất chủ yếu bằng

phương pháp lên men chìm trong các bồn lên men ở qui mô công nghiệp, trong

ñó môi trường dinh dưỡng chuẩn không ñược sử dụng vì giá thành quá cao mà ñược thay thế bằng môi trường tổng hợp từ các nguồn liệu sẵn có như tinh bột ngô, sắn, rỉ mật, nước chiết ngô, nước chiết men, nước chiết ñậu tương, amoniac, v.v Thành phần môi trường ñược nghiên cứu, lựa chọn ñảm bảo phù hợp với từng ñối tượng vi sinh vật [16, 21, 24, 38]

Có rất nhiều loại mô hình khác nhau cũng như qui mô và công nghệ xử lý khác nhau cho các loại rác hữu cơ khác nhau Trong các biện pháp xử lý và tái

sử dụng rác thải thì biện pháp ủ hiếu khí (aerobic composting) ñược quan tâm nhiều nhất Biện pháp này không chỉ rút ngắn quá trình ủ mà còn nâng cao chất lượng mùn rác và ñặc biệt các nhà khoa học ñã chứng minh rằng các VSV gây bệnh cây trồng cũng như VSV sản sinh các chất ñộc không thể phát triển ñược trong môi trường thiếu khí Khi tiến hành thí nghiệm ủ hiếu khí xác thực vật có nhiễm với các vi sinh vật gây bệnh thực vật do nấm và vi khuẩn, M A Elorrieta

và cộng sự nhận thấy các vi sinh vật gây bệnh ñã bị tiêu diệt trong 48 -120 giờ sau ủ

Tùy ñiều kiện kinh tế, xã hội và ñiều kiện sản xuất của từng vùng mà có thể áp dụng những quy trình công nghệ xử lý xác thải hữu cơ và quy mô sản xuất phân hữu cơ khác nhau Những quốc gia, ñịa phương có tiềm lực kinh tế,

có trình ñộ khoa học kỹ thuật cao thì công nghệ Composting ñược thực hiện với quy mô hiện ñại, tự ñộng hóa Ở Miura Peninrula (Nhật Bản) hàng năm sản xuất trên 30.000 tấn phân compost từ rác hữu cơ trong sản xuất rau Ở Crete, Hy Lạp hàng năm có khoảng 40.000 tấn tàn dư cà chua trồng trong nhà kính ñược sử dụng sản xuất phân compost

Tại Việt Nam, việc sản xuất phân hữu cơ từ các nguồn phụ phẩm và phế thải trong nông nghiêp ñã ñược quan tâm từ lâu Tuy nhiên, gần ñây người ta không còn mặn mà với phân xanh, phân chuồng, mà chủ yếu dựa vào phân hóa học do tiện dụng và hiệu quả nhanh chóng Tuy nhiên phân hóa học lại là thủ

phạm làm nghèo dinh dưỡng trong ñất, dẫn ñến tình trạng ñất bị bạc màu, kéo theo sản lượng mỗi năm giảm dần, trong khi chi phí ñầu tư ngày càng tăng Chính vì vậy, xu hướng quay trở lại nền nông nghiệp hữu cơ với việc tăng cường sử dụng chế phẩm sinh học, phân bón hữu cơ trong canh tác cây trồng ñang là xu hướng chung của Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung

Trong những năm gần ñây ở nước ta có nhiều ñề tài nghiên cứu xử lý rác thải bằng biện pháp sinh học, nghiên cứu tuyển chọn các chủng vi sinh vật có hoạt tính phân giải các hợp chất hữu cơ từ phế thải chăn nuôi, phế phụ phẩm nông nghiệp, rác thải trong sinh hoạt Trong khuôn khổ các ñề tài, dự án nghiên cứu và triển khai, các ñơn vị khoa học trong cả nước ñã tiến hành các nghiên cứu về vi sinh vật có ích (cố ñịnh nitơ, phân giải photphat khó tan, sinh tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật…), trên cơ sở ñó nghiên cứu sản xuất thành công một số loại phân bón vi sinh vật Các sản phẩm phân bón vi sinh vật ñơn chủng (Nitragin, Rhizoda, Azogin, Rhizolu, Phosphobacterin ) hay ña chủng (phân hỗn hợp từ vi sinh vật cố ñịnh nitơ và phân giải lân: Biomix, Humix…) ñã thể hiện ñược tác dụng nâng cao hiệu quả sử dụng phân khoáng, tăng cường trao ñổi chất trong cây và qua ñó nâng cao năng suất, chất lượng nông sản, tăng thu nhập cho người nông dân [7, 8]

Bên cạnh các VSV có lợi các VSV gây bệnh vùng rễ cây trồng tồn tại trong ñất ñã gây nhiều thiệt hại cho sản xuất nông, lâm nghiệp Năng suất cây trồng ở nhiều nơi ñã bị giảm từ 20 - 100% Nhiều nghiên cứu ở Việt Nam ñã chỉ

ra Pseudomonas solanacearum là tác nhân chính gây bệnh chết ẻo ở cà chua, dưa, lạc; Aspergillus niger, Macropholina phaseomina, Sclerotium rolfsii và

Fusarium là tác nhân gây bệnh lở cổ rễ và bệnh thối rễ ở cà phê, tiêu và ñiều [4,

11, 12] Ngoài các kỹ thuật canh tác ñến nay chưa có biện pháp phòng trừ nào có hiệu quả Các công trình nghiên cứu gần ñây của Viện Bảo vệ thực vật, Viện Khoa học kỹ thuật NNVN, Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học Lâm nghiệp.v.v ñã chứng minh một số vi sinh vật có khả

năng ức chế và tiêu diệt nhiều vi sinh vật gây bệnh Kết quả này ñã tạo ra cơ sở ban ñầu cho giải pháp phòng trừ sinh học các nguồn bệnh nguy hiểm này [8]

Sản xuất và ứng dụng hỗn hợp VSV cố ñịnh nitơ, phân giải lân, sinh tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật và vi sinh vật ñối kháng với vi sinh vật gây bệnh vùng rễ như một loại phân bón chức năng sử dụng trong sản xuất nông lâm nghiệp là kết quả nghiên cứu của Viện Khoa học kỹ thuật NNVN phối hợp với Viện Công nghệ sinh học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam và Viện Khoa học Lâm nghiệp Kết quả nghiên cứu ñã chứng minh phân vi sinh vật ña chủng, ña chức năng có tác dụng tiết kiệm phân khoáng, giảm thiểu thuốc bảo vệ thực vật hoá học và góp phần tích cực cho việc xây dựng nền nông nghiệp bền vững Sản phẩm ñã ñược nghiên cứu ñánh giá trong phòng thí nghiệm, thử nghiệm ảnh hưởng trên một số ñối tượng cây trồng ở qui mô chậu vại, nhà lưới, vườn ươm và khảo nghiệm ñồng ruộng cả diện hẹp và diện rộng Kết quả thử, khảo nghiệm cho thấy phân VSV ña chủng, ña chức năng có khả năng gia tăng sinh khối và năng suất cây trồng Sự gia tăng năng suất ñược xác nhận ngay cả khi giảm 10 - 30% lượng dinh dưỡng khoáng N, P Kết quả khảo nghiệm ñồng ruộng trên diện rộng và mô hình trình diễn tại một số ñịa phương cho thấy phân

vi sinh vật ña chủng, ña chức năng có khả năng gia tăng sinh khối và năng suất cây trồng Sự tăng năng suất ñược xác nhận ngay cả khi giảm một phần dinh dưỡng khoáng (N, P) Kết quả khảo nghiệm cũng xác ñịnh phân vi sinh vật ña chủng không những ñem lại lợi ích về mặt cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng

mà còn có tác dụng tích cực trong việc hạn chế bệnh vùng rễ ở các cây trồng thử nghiệm và ñã ñược Hội ñồng Khoa học chuyên ngành ñất, Phân bón và Hệ thống nông nghiệp, Bộ Nông nghiệp & PTNT kiến nghị công nhận tiến bộ kỹ thuật và áp dụng rộng trong sản xuất (21)

Bên cạnh ñó, Viện Công nghệ Sinh học và Công nghệ Thực phẩm ðại học Bách khoa Hà Nội cũng ñã nghiên cứu công nghệ xử lý một số phế thải nông sản chủ yếu (lá mía, vỏ thải cà phê, rác thải nông nghiệp) thành phân bón

hữu cơ sinh học thuộc chương trình Công nghệ Sinh học KHCN-02-04B giai ñoạn 1999 - 2000 Viện Khoa học Kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam ñã nghiên cứu xử lý một số nguyên liệu và phế thải giàu hợp chất cacbon thành các chất hữu cơ ñơn giản sử dụng làm cơ chất cho sản xuất phân bón hữu cơ sinh học trên nền chất mang không khử trùng Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp bền vững, trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội I ñã hợp tác với khoa Sinh và Kinh tế nông nghiệp, ðại học Udine, Ttalia (2003 - 2005) thực hiện ñề

tài “Sản xuất phân hữu cơ từ rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp

ñể dùng làm phân bón cho rau sạch vùng ngoại ô thành phố” ðề tài ñã xây

dựng ñược quy trình sản xuất phân hữu cơ từ rác thải hữu cơ sinh hoạt và phế thải nông nghiệp Nối tiếp kết quả của ñề tài KH cấp Nhà nước KHCN.02.06A

(1996-1998): Nghiên cứu áp dụng các giải pháp công nghệ mới nhằm mở rộng

vi ệc sản xuất và ứng dụng phân bón VSV cố ñịnh nitơ, phân giải lân trong nông

lâm nghi ệp” và ñề tài KH cấp Nhà nước KC.08.01 (1991-1995): Nghiên cứu

công ngh ệ sản xuất và ứng dụng phân vi sinh vật cố ñịnh nitơ nhằm nâng cao

n ăng suất lúa và cây trồng cạn do Viện Khoa học kỹ thuật NNVN chủ trì, các

cán bộ Bộ môn Vi sinh vật ñất – Viện Thổ nhưỡng Nông hóa ñã tiến hành dự án

SXTN:“Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm phân bón vi sinh ña chủng, ña chức

n ăng ứng dụng cho cây trồng qui mô công nghiệp“, mã số KC.04.DA11 thuộc chương trình “Nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ sinh học KC.04”

Từ các kết quả thử nghiệm nêu trên có thể xác ñịnh với liều lượng bằng 1/10 lượng phân chuồng cần bón, phân hữu cơ vi sinh vật ña chủng ña chức năng ñã

có tác dụng thay thế phân chuồng và ảnh hưởng tích cực ñến sinh trưởng, phát triển của các ñối tượng cây trồng thử nghiệm Phân hữu cơ vi sinh vật chức năng

có chất lượng bảo ñảm tiêu chuẩn Việt Nam và ñạt hiệu quả tốt trong chăm sóc sức khoẻ cây trồng, giảm 20% phân khoáng, tăng năng suất cây trồng trên 15%

và giảm tỷ lệ bệnh vùng rễ trên 60%

Tóm l ại, ñể ñáp ứng yêu cầu của nền sản xuất nông nghiệp bền vững,

trong n ước ñã có nhiều công trình tập trung nghiên cứu và phát triển các sản

ph ẩm phân bón hữu cơ và phân bón hữu cơ vi sinh dựa trên nền tảng của các

ch ế phẩm vi sinh vật phân giải hữu cơ Tuy nhiên, các công trình chủ yếu tập

trung ứng dụng chế phẩm vi sinh ñể sản xuất phân bón hữu cơ sinh học từ rác

th ải sinh hoạt và phế thải chăn nuôi Cho ñến nay, vẫn chưa có công trình

nghiên c ứu nào ñề cập ñến việc ứng dụng chế phẩm ñể phân giải rác hữu cơ

trong s ản xuất rau phục vụ việc tận dụng rác thải ñể sản xuất phân bón hữu cơ

Vi ệc nghiên cứu sử dụng kết hợp các chế phẩm vi sinh phân giải hữu cơ với các

vi sinh ñối kháng trong sản xuất phân bón ñể vừa tạo ra sản phẩm có giá trị

dinh d ưỡng cao, vừa hạn chế sâu bệnh hại cũng là hướng ñi mới còn chưa ñược

quan tâm nghiên c ứu

CHƯƠNG II VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu nghiên cứu

- Rác thải hữu cơ: ựược thu từ phế phẩm trong sản xuất và chế biến rau;

- Các chế phẩm phân giải hữu cơ bao gồm:

+ Chế phẩm CBR: ựược sản xuất tại Trung tâm Ứng dụng khoa học kỹ thuật, trên nền chất mang là nước, mật ựộ bào tử vi sinh vật là > 109 CFU/ g + Chế phẩm Emic: ựược sản xuất tại Công ty Cổ phần Vi sinh vật ứng dụng, trên nền chất mang là cám gạo, mật ựộ bào tử vi sinh vật > 109 CFU/ g + Chế phẩm SHMT: ựược sản xuất tại bộ môn Sinh học môi trường trên nền chất mang là than bùn, mật ựộ bào tử vi sinh vật > 109 CFU/ g

- Chế phẩm nấm ựối kháng Trichoderma: ựược sản xuất từ quy trình sản

xuất của Bộ môn Bệnh cây Ờ Viện Bảo vệ thực vật trên nền chất mang là thóc Chế phẩm ựược sử dụng ựể ủ chung cùng rác thải và các vi sinh vật phân giải hữu cơ nhằm tạo nguồn nấm ựối kháng ban ựầu, mật ựộ bào tử vi sinh vật 3,2 x

109 CFU/ g

2.2 Nội dung nghiên cứu

1 đánh giá lựa chọn các chế phẩm vi sinh phân giải hữu cơ phù hợp ựể xử lý rác thải phát sinh trong sản xuất rau;

2 Nghiên cứu xác ựịnh kỹ thuật nhân sinh khối nấm ựối kháng Trichoderma

trong môi trường ựống ủ hữu cơ;

3 đánh giá hiệu quả của sản phẩm phân bón hữu cơ chức năng

4 Xây dựng mô hình ứng dụng sản phẩm ựể sản xuất rau an toàn

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp ựánh giá và lựa chọn các chế phẩm phân giải hữu cơ

ðược tiến hành thông qua các thí nghiệm ứng dụng chế phẩm ñể xử lý các

rác thải trong sản xuất rau thành phân bón hữu cơ sinh học Các thí nghiệm ñược

tiến hành 2 nhóm rác hữu cơ ñiền hình là rác cây rau ăn quả và rác cây rau ăn lá nhằm lựa chọn ñược chế phẩm phù hợp nhất ñối với từng nhóm rác thải phù hợp trong sản xuất rau Cụ thể:

+ Công thức 1: Sử dụng chế phẩm CBR

+ Công thức 2: Sử dụng chế phẩm Emic

+ Công thức 3: Sử dụng chế phẩm SHMT

+ Công thức 4: Ủ tự nhiên không sử dụng chế phẩm

- ðối tượng thí nghiệm: trên xác cây rau ăn quả và rau ăn lá

- Phương pháp: thí nghiệm ñược tiến hành tại Viện Môi trường Nông nghiệp Mỗi công thức ủ 500kg, không nhắc lại, phương pháp ủ và sử dụng chế phẩm ñược tuân thủ theo hướng dẫn của từng nhà sản xuất ñối với từng chế phẩm riêng biệt

• ðối với chế phẩm CBR: hòa tan 1,5l dung dịch chế phẩm với 30 lít nước, thêm 1kg rỉ mật vào dung dịch, ủ dung dịch ở nhiệt ñộ 30 – 350C trong 1 ngày Nguyên liệu ñánh thành ñống sau ñó tưới ñều dung dịch chế phẩm lên ñống nguyên liệu Che kín hoàn toàn ñống ủ và tiến hành ñảo trộn sau

15 ngày

• ðối với chế phẩm Emic: hòa tan 200g Emic vào nước, nguyên liệu ñược tãi ñều sau ñó tưới dung dịch chế phẩm sao cho nguyên liệu ñạt ñộ ẩm 45 – 50% Sau khi tưới dung dịch chế phẩm, ủ nguyên liệu thành ñống có che phủ Cứ 7 – 10 ngày ñảo trộn 1 lần

• ðối với chế phẩm SHMT: hòa tan 2,5kg vôi bột vào 25l nước sạch tưới ñều lên nguyên liệu trước 24h sau ñó lấy 5 kg ñạm; 3kg lân; 2,5kg rỉ mật, 1kg kali hòa tan trong nước Cho 100g chế phẩm vào khuấy ñều Nguyên liệu ñược băm nhỏ, tãi mỏng, tưới ñều dung dịch chứa VSV lên nguyên liệu và dùng cuốc, xẻng ñảo trộn ñều Sau ñó ñánh thành ñống có chiều

cao 1m và phủ bạt Tiến hành ñảo trộn ở thời ñiểm 7 và 15 ngày sau ủ, trong quá trình ñảo trộn bổ sung nước tránh ñống ủ bị khô

• Ủ tự nhiên không sử dụng chế phẩm: ủ bình thường, không sử dụng chế phẩm

- Chỉ tiêu và phương pháp ñánh giá:

+ ðộ chín nguyên liệu: ñược ñánh giá theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN7185:2002 [32] thông qua việc ño nhiệt ñộ của các ñống ủ Sử dụng nhiệt

kế có mức ño nhiệt ñộ từ 00C ñến 1000C, cắm sâu 50cm ñến 60cm vào trong ñơn

vị bao gói có khối lượng không nhỏ hơn 10 kg Sau 15 phút, ñọc nhiệt ñộ lần thứ nhất ðo, ghi chép và theo dõi sự thay ñổi về nhiệt ñộ 2 ngày/ lần, mỗi ngày ño một lần (ño vào 9 giờ hoặc 10 g sáng) Phân hữu cơ bảo ñảm ñộ chín khi nhiệt

ñộ không còn tăng quá 0,50C trong suốt 3 ngày theo dõi liên tiếp

• pH của các ñống ủ: ñược ño 2 ngày/ lần, ño bằng máy ño pH cầm tay

• Màu sắc và mùi ñống ủ: ñánh giá cảm quan mầu sắc và mùi của các ñống

ủ 6 ngày/ lần;

• Hàm lượng N, P, K, OC, C/ N: mẫu ñược lấy sau khi phân hữư cơ ñã ñược ủ hoai mục Các chỉ tiêu ñược phân tích tại phòng Phân tích trung tâm – Viện Môi trường nông nghiệp và phải ñảm bảo ñược TCVN 7185 –

2002 về chất lượng phân hữu cơ

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu khả năng sử dụng chế phẩm Trichoderma ñể sản xuất phân bón hữu cơ sinh học chức năng

ðể ñánh giá khả năng thích ứng của chế phẩm Trichoderma trong các ñống ủ, từ ñó có thể sử dụng chế phẩm ñể sản xuất phân bón hữu cơ sinh học chức năng, tiến hành 2 thí nghiệm nhằm xác ñịnh thời ñiểm và tỷ lệ hỗn hợp tối

ưu giữa chế phẩm với lượng rác hữu cơ Thông qua ñó xác ñịnh khả năng sống sót, khả năng sinh trưởng của bào tử nấm cũng như ñiều kiện ứng dụng tốt nhất

Chế phẩm ñược sử dụng trong nghiên cứu là chế phẩm Trichoderma do Viện

Bảo vệ thực vật sản xuất Chế phẩm ñược sản xuất trên nền chất mang là thóc