Ảnh hưởng của vi khuẩn lam cố định nitơ lên sự nảy mầm của giống đậu tương đt 96 luận văn tốt nghiệp đại học

Ngoài ra, trong quá trình tạo ra NH4, vi khuẩn lam cố định Đạm còn tạo ra các chất có hoạt tính sinh học caokích thích sự sinh trưởng phát triển và năng suất của thực vật bậc cao.. Trong

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA SINH HỌC -

¶NH H¦ëNG CñA VI KHUÈN LAM Cè §ÞNH NIT¬ LªN Sù N¶Y MÇM CñA GIèNG §ËU T¦¥NG §T 96

kho¸ luËn tèt nghiÖp

Ngµnh : Cö NH¢N KHOA HäC SINH HäC

Gi¸o viªn híng dÉn : PGS.TS NguyÔn §×nh San

Sinh viªn thùc hiÖn : Lª Thïy Linh Líp : 48B – Sinh häc Sinh häc

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong tổ Sinh lý - hoá sinh nóichung và các thầy cô trong phòng thí nghiệm Sinh lý - hoá sinh nói riêng đã góp

ý, giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất cho tôi thực hiện đề tài

Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, các anh chịCao học, những người đã luôn ở bên, động viên tôi trong những lúc khó khănnhất

Dù đã cố gắng hết sức, nhưng do thời gian và kinh nghiệm còn hạn chế,khoá luận này sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong được sự góp ý củathầy cô và các bạn

Xin chân thành cảm ơn!

Lô 2 100% dung dịch BG 11 không đạm ( Đối chứng)

Lô 1A – 1B 25% dịch vẩn vi khuẩn lam + 75% nước cất

Lô 2A – 2B 50% dịch vẩn vi khuẩn lam + 50% nước cất

Lô 3A – 3B 75% dịch vẩn vi khuẩn lam + 25% nước cất

Chủng A Nostoc calcicola Breb.ex Born.et Flah

Chủng B Cylindrospermum licheniforme Kuetz.ex Born.et Flah

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Diện tích, năng suất, sản lượng đậu tương trên thế giới 14

Bảng 1.2: Diện tích, năng suất, sản lượng đậu tương của Việt Nam 15

Bảng 2.1: Thành phần môi trường BG11: 17

Bảng 3.1 : Sinh khối VKL sau 15, 30 và 45 ngày 19

Bảng 3.2 : Tốc độ sinh trưởng tuyệt đối của VKL 20

Bảng 3.3 : Tỉ lệ nảy mầm của giống đậu tương ĐT 96 21

Bảng 3.4 : Ảnh hưởng của VKL đến chiều dài thân mầm (mm): 23

Bảng 3.5 : Ảnh hưởng của VKL đến đường kính thân mầm (mm) 25

Bảng 3.6 : Ảnh hưởng của dịch vẩn VKL lên cường độ hô hấp 28

của hạt nảy mầm ở giống đậu tương ĐT 96 28

Bảng 3.7 : Ảnh hưởng của dich vẩn VKL CĐN lên hoạt độ catalaza của hạt đậu tương ĐT 96 ( đơn vị catalaza) 30

DANH MỤC BIỂU ĐỒ Biểu đồ 3.1: Sinh khối của VKL sau 15, 30 và 45 ngày 19

Biểu đồ 3.2: Tỉ lệ nảy mầm của giống đậu tương ĐT 96 sau 24, 48, 72 giờ 21

Biểu đồ 3.3: Chiều dài thân mầm giống đậu tương ĐT 96 23

Biểu đồ 3.4: Đường kính thân mầm đậu tương ĐT 96 26

Biểu đồ 3.5: Cường độ hô hấp của hạt đang nảy mầm giống đậu tương ĐT 96 28

Biểu đồ 3.6: Hoạt độ catalaza của hạt đang nảy mầm giống đậu tương ĐT 96 30

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Vài nét về vi khuẩn lam cố định nitơ 3

1.1.1 Đặc điểm của vi khuẩn lam 3

1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng, phát triển, cố định Nitơ của VKL 4

1.1.3 Ứng dụng của VKL trong sản xuất 5

1.2 Vài nét về cây đậu tương 8

1.2.1 Đặc điểm phân loại học, hình thái cây đậu tương 8

1.2.1.1 Đặc điểm phân loại học 8

1.2.1.2 Đặc điểm hình thái cây đậu tương 8

1.2.2 Nguồn gốc của cây đậu tương 9

1.2.3 Các giai đoạn sinh trưởng cây đậu tương 10

1.2.4 Các đặc điểm sinh thái cây đậu tương 11

1.2.5 Giá trị cây đậu tương 12

1.2.6 Tình hình sản xuất đậu tương 13

1.2.6.1 Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới 13

1.2.6.2 Hiện trạng sản xuất đậu tương tại Việt Nam 15

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 16

2.1 Đối tượng 16

2.1.1 Chủng vi khuẩn lam 16

2.1.2 Giống đậu tương đậu tương ĐT 96 16

2.2 Nội dung nghiên cứu 16

2.3 Phương pháp nghiên cứu 16

2.3.1 Nuôi cấy vi khuẩn lam 16

2.3.2 Bố trí thí nghiệm 18

2.3.3 Xử lý hạt giống 18

2.4 Phương pháp xử lý số liệu 18

CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 19

3.1 Kết quả theo dõi sinh khối tảo lam sau 15 ngày, 30 ngày và 45 ngày: 19

3.2 Ảnh hưởng của VKL lên tỉ lệ nảy mầm của giống đậu tương ĐT 96 20

3.4 Ảnh hưởng của dịch vẩn VKL lên tăng trưởng đường kính của thân mầm giống đậu tương ĐT 96 25

3.5 Ảnh hưởng của dịch vẩn VKL đến cường độ hô hấp hạt nảy mầm giống đậu tương ĐT 96 27

3.6 Ảnh hưởng của dịch vẩn VKL lên hoạt độ catalaza ở hạt đang nảy mầm của giống đậu tương ĐT96 29

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 32

A- Kết luận: 32

B- Đề nghị 33

MỞ ĐẦU

Trong tự nhiên, vi khuẩn lam (Cyanobacteria) là sinh vật nhỏ bé, quang tự

dưỡng Trong chúng có một số loài có khả năng cố định đạm, chuyển nitơ tự dosang dạng nitơ sử dụng được như amonium (NH4) Ngoài ra, trong quá trình tạo

ra NH4, vi khuẩn lam cố định Đạm còn tạo ra các chất có hoạt tính sinh học caokích thích sự sinh trưởng phát triển và năng suất của thực vật bậc cao Nhờ cócác khả năng này vi khuẩn lam được ứng dụng như một loại phân bón sinh họchữu hiệu

Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam những loại vi khuẩn lam để làmgiàu đạm cho đất ngày càng được đầu tư nghiên cứu, sử dụng Những nghiêncứu, ứng dụng vi khuẩn lam lên quá trình nảy mầm, sinh trưởng phát triển vànăng suất của một số cây như lúa, ngô, lạc… đều cho kết quả khả quan Điều đócho thấy, khả năng ứng dụng của vi khuẩn lam vào thực tiễn sản xuất là rất lớn Ngày nay, ô nhiễm môi trường đã trở thành vấn đề nan giải đối với conngười, trong đó có nguyên nhân do lạm dụng quá mức phân bón hoá học trongthời gian dài và không có khoa học Do đó việc nghiên cứu, ứng dụng nhữngloại phân bón có nguồn gốc sinh học, thân thiện với môi trường như vi khuẩnlam cố định đạm là rất có ý nghĩa.

Nước ta là nước nông nghiệp, có các điều kiện thích hợp cho nhiều loại câytrồng phát triển, đặc biệt là những cây lương thực, hoa màu Trong đó, cây đậutương là một trong những loại cây trồng chính, có giá trị kinh tế cao, đây lànguồn thực phẩm giàu dưỡng chất cho con người và nguyên liệu cho một sốngành công nghiệp chế biến thực phẩm Vì vậy, việc nâng cao chất lượng cũngnhư sản lượng đậu tương có ý nghĩa lớn Trong các giai đoạn phát triển của câyđậu tương, giai đoạn nảy mầm là giai đoạn có vai trò nền móng cho sự phát triểncủa cây sau này và trong sản xuất thời kỳ mọc mầm có tính quyết định đến sốlượng cây trên đơn vị diện tích và ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất

Để đánh giá rõ nét hơn vai trò của vi khuẩn lam lên quá trình nảy mầm đối

với cây trồng chúng tôi tiếp tục nghiên cứu đề tài : “Ảnh hưởng của vi khuẩn

lam cố định Nitơ lên sự nảy mầm của giống đậu tương ĐT 96”.

Mục tiêu của đề tài này là nghiên cứu vai trò tích cực của vi khuẩn lam cốđịnh nitơ lên cây đậu tương ở giai đoạn nảy mầm để sử dụng chúng như mộtbiện pháp sinh học nâng cao hiệu suất nảy mầm, sức sống, chịu đựng của mầm

Để đạt được những mục tiêu nhiệm vụ của đề tài là:

- Nuôi 2 chủng vi khuẩn lam cố định Đạm để thu sinh khối làm thínghiệm

- Chuẩn bị giống đậu tương để tác động lên sự nảy mầm của hạt

- Nghiên cứu thời gian nuôi vi khuẩn lam cố định đạm để làm thí nghiệm

- Tìm hàm lượng vi khuẩn lam tươi trong dịch vẩn thích hợp có tác dụngtối ưu lên sự nảy mầm.

CHƯƠNG I TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Vài nét về vi khuẩn lam cố định nitơ

1.1.1 Đặc điểm của vi khuẩn lam ( VKL )

VKL (Cyanobacteria) trước đây gọi là tảo lam (Cyanophyta) là những cơ thểnguyên thuỷ, tế bào của chúng chưa có cấu trúc nhân điểm hình giống như vikhuẩn, nhưng khác vi khuẩn ở chỗ chúng có sắc tố quang hợp nên tự dưỡngđược Cùng với vi khuẩn trong sinh giới, người ta xếp chúng vào nhóm cơ thểchưa có cấu trúc nhân điển hình (Procaryota)

Xét về cấu trúc hình thái, cơ thể tảo lam thường gặp các mức độ sau: đơn bào,tập đoàn (kiểu palmelloid), dạng sợi và dị sợi Tế bào cơ thể đơn bào thường códạng hình cầu, hình trụ hoặc hình elip có hoặc không có màng nhầy Ở cơ thểtập đoàn các tế bào sau khi phân chia lại tập hợp lại để thành dạng mới [7], [19] VKL chứa các sắc tố: diệp lục a, B- caroten và phycobiliprotein (gồm phycocyanin,allophycocyanin và phycoerythrin) Sản phẩm quang hợp là glycogen, các chất dự trữ:tinh bột tảo lam (cyanophycin), hạt volutin (polyphosphat), các hạt carboxysome [7] Chất nguyên sinh ở VKL đậm đặc hơn ở các loài thực vật khác, chúng chứa rất

ít không bào, thường chứa không bào khí Không bào khí thường gặp ở các loài cóđời sống trôi nổi, và thường xuất hiện nhiều khi cường độ ánh sáng tăng lên, trongtrường hợp này chúng có vai trò tán xạ ánh sáng để tế bào khỏi bị đốt nóng [7]

Ở VKL còn có các tế bào dị hình, đó là các tế bào với màng tế bào dày, cómàu vàng hay không màu, không chứa các hạt dự trữ Tế bào dị hình có nhiềucách phân chia khác nhau, được coi là tế bào sinh sản, cơ quan liên kết, điềuchỉnh sự hình thành bào tử và sự cố định Nitơ tự do Tế bào dị hình có nhiều ở

những tảo lam đa bào ví dụ ở Nostocales và Stgonematales [7], [19] Một số tảo

lam có khả năng cố định Đạm khí quyển, những loài này hầu hết đều có tế bào

dị hình và thích ứng với lối sống trên mặt đất.[20]

Tảo lam phân bố khắp nơi trên Trái Đất Đại bộ phận tảo lam sống trongnước ngọt và hình thành phù du thực vật của các thuỷ vực Một số phân bố trongnước mặt giàu chất hữu cơ, hoặc trong nước lợ Ngoài môi trường nước tảo lamcòn thấy trên đá, trên vỏ cây, ở trong đất chứa chất hữu cơ Tảo lam cộng sinhvới nấm hình thành địa y.[20]

1.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới sự sinh trưởng, phát triển, cố định Nitơ của VKL

* Các yếu tố vật lý

- Nhiệt độ:

VKL thuộc loại ưa nhiệt, nhiều loài có khả năng chịu giá lạnh, mặt khácchúng có khả năng phát triển ở nhiệt độ cao, thậm chí ở trong các hồ nước nóng(có thể tới 87oC) Nhiệt độ tối ưu tối ưu cho sinh trưởng của VKL vào khoảng30-35 0C, tuy nhiên có một số loài có khả năng phát triển bình thường ở 40oC

Sự dao động nhiệt độ ảnh hưởng tới sinh khối, thành phần khu hệ và khả năngsinh sản của VKL.[19],[20]

- Ánh sáng:

Ánh sáng là nhân tố quan trọng hàng đầu đối với sự sinh trưởng của VKL Theonhiều tác giả VKL đặc biệt mẫn cảm với cường độ chiếu sáng, được coi là loài kém

ưa sáng Sự sinh trưởng của VKL bị ức chế dưới ánh sáng cường độ cao Tuy nhiên

có một số loài như Anabaena cylidrica sự sinh trưởng và cố định đạm tăng khi

cường độ chiếu sáng là 16000 lux trong 13-14 giờ chiếu sáng.[19]

- Độ ẩm và nước:

Đây là 2 yếu tố ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến thành phần loài và mật

độ VKL trong đất Độ ẩm và nước quy định nhiệt độ đất, độ hoà tan và nồng độcác muối, hàm lượng CO2, O2 trong đất, là điều kiện có tính chất quyết định đếnhoạt động sống của VKL

* Các nhân tố hoá học :

- Độ pH của môi trường:

PH là yếu tố quan trọng xác định thành phần của VKL trong đất VKL được tìmthấy rất ít trong đất, nước có độ pH thấp hơn 4,4 pH từ trung tính đến kiềm thíchhợp nhất cho sự tăng trưởng của VKL, kém tăng trưởng khi pH thấp hơn 6,5 PHtối ưu cho sinh trưởng của VKL 6,5 - 7,0 Tuy nhiên 1 số loài sinh trưởng và pháttriển bình thường trong môi trường pH = 5,0 – 6,0 thậm chí 3,5- 6,5 [8], [12]

- Phot pho :

Nhu cầu P đối với sinh trưởng tối ưu của VKL khác nhau giữa các loài khikhông có các yếu tố bên ngoài giới hạn (Kuhl 1974, Rohode 1984) TheoStewart và cộng sự (1970) thì hoạt tính khử acetylen của VKL thấp khi thiếuPhotpho và khi thêm phôtpho hoạt tính nitrogenaza tăng trong 15-30 phút TheoFogg và cộng sự (1973) sự sinh trưởng của VKL CĐN hầu hết bị hạn chế bởi

pH thấp và thiếu phôtpho [19]

- Cacbon:

Sinh trưởng của VKL phụ thuộc vào nồng độ CO2 trong không khí Nồng độ CO2

tối thích cho sự phát triển của VKL trong điều kiện chiếu sáng thích hợp là 0,1% ở

150C; 0,25% ở 20oC Sự đồng hoá sẽ dừng lại ở mức nồng độ CO2 0,5% [19]

- Nitơ:

Nhu cầu nitơ của VKL lớn hơn nhu cầu Photpho, nhưng trong điều kiện tựnhiên nitơ không phải là chất dinh dưỡng chủ yếu giới hạn sinh trưởng của VKL

Mặc dù nhiều VKL có khả năng lấy nitơ khí quyển và không phụ thuộc vào nguồnnitơ liên kết, song tất cả chúng đều có khả năng sử dụng Nitơ liên kết để phát triển.Mặt khác Nitơ liên kết ở nồng độ cao lại ức chế sinh trưởng của VKL Dạng đạmUrê, amon, nitrat ức chế mạnh quá trình cố định đạm [19]

- Molipden:

Mo là nguyên tố cần thiết đối với tất cả các VKL trong quá trình phát triểncủa chúng Mo là thành phần của enzim Nitrogenaza, đây là enzim xúc tác quátrình cố định Đạm ở VKL cũng như ở các loài sinh vật khác Mo còn tham giavào thành phần của enzim Nitrat reductaza – enzim xúc tác quá trình trao đổihydratcacbon, các hợp chất lân, qúa trình tổng hợp diệp lục và vitamim [12],[19]

* Các nhân tố khác:

Nhu cầu Canxi đối với sinh trưởng VKL nhiều hơn nhu cầu Nitơ liên kết(Fay 1962) Nguyên tố Magie rất cần thiết cho việc tổng hợp Nitrogenaza vàglutamim Phản ứng cố định Nitơ chỉ xảy ra khi có Magie Các ion Mn, Co, Fe,

Ni có thể thay thế Mo, nhưng Cu, Zn lại kìm hãm quá trình này [19]

Ngoài ra tác động đến sự sinh trưởng của VKL còn có yếu tố sinh học và cáchoạt động canh tác của con nguời

1.1.3 Ứng dụng của VKL trong sản xuất

Hiện nay trên thế giới cũng như ở Việt Nam, nghiên cứu và sử dụng VKL vớinhiều mục đích khác nhau ngày càng được đẩy mạnh VKL đã lôi cuốn được sựchú ý của nhiều nhà khoa học thuộc các lĩnh vực khác nhau như: thực vật học, visinh vật học, sinh lý học, hoá sinh học, công nghệ sinh học, trồng trọt…

Những năm gần đây một số VKL ( Spirulina platenisis, Spirulina maxina…)

được tập trung sản xuất trên quy mô công nghiệp để thu sinh khối nhằm bổ sung

lượng protein cần thiết cho chăn nuôi và cho con người Tảo xoắn Spirulina

plantensis đã được nuôi trồng ở nhiều nước trên thế giới và ở Việt Nam theo quy

mô công nghiệp Tại Việt Nam, tảo Spirulina đã được nuôi thử ở quy mô khá lớn

từ nguồn nước khoáng ở Bình Thuận hoặc từ nguồn nước thải của nhà máy phân

đạm Bắc Giang Việc nuôi cấy tảo Spirulina từ nước thải của các bể khí sinh học

có thể phát triển rộng ở các vùng nông thôn để vừa góp phần cải thiện môi trườngsống vừa tạo ra nguồn thức ăn bổ sung cho nghề nuôi trồng thủy sản [17]

Tảo lam đã được dùng làm thức ăn cho người từ rất lâu ở nhiều nước trên thếgiới, người ta đã chứng minh tảo có tác dụng rất tốt với vận động viên thể thao

và trẻ em Ở nước ta cũng đã thử nghiệm đưa Spirulina vào khẩu phần ăn cho bộ

đội (30g tảo khô/ ngày) Đã sử dụng rộng rãi tảo trong chăn nuôi gà và cho kếtquả tốt, làm tăng màu làm đỏ trứng và làm thịt vàng, gà sinh trưởng tốt và ít mắcbệnh Kết quả thí nghiệm tại trại gà Cầu Diễn với tỉ lệ 1% tảo bổ sung đã cho kếtquả tốt và cũng đã sử dụng tảo để nuôi thuỷ sản, tăng tỷ lệ nuôi sống cá bộttrong điều kiện nuôi với mật độ cá dày [17]

Hiện nay ô nhiễm môi trường trở thành vấn đề báo động, VKL được sử dụngnhư tác nhân hữu hiệu trong việc sử lý các nguồn nước thải, chúng góp phần loạitrừ các chất độc hại, làm tăng hàm lượng oxy trong nước, có ý nghĩa đối với qúatrình hô hấp của rễ thực vật

Vai trò quan trọng của VKL trong nghề trồng lúa liên quan trực tiếp với khảnăng cố định N của chúng, tức là khả năng khử N phân tử (N2) khí quyển thànhamonium (NH4) mà sau đó chúng được sử dụng cho sinh vật tổng hợp axit amin

và protein Các hợp chất chứa N có thể được thực vật bậc cao đồng hoá, cuốicùng được thoát ra đất, sau khi tế bào VKL chết, và sự khoáng hoá hoặc Nitrathoá sẽ diễn ra tiếp theo [3]

Hiện tại đã xác định được khoảng 250 loài VKL có khả năng cố định đạm.VKL sống tự do có khả năng cố định từ 20-30 kg N/ h năm [6] Ở vùng ôn đới,lượng Nitơ do VKL đưa lại cho đất đạt 17-24 kg/năm; ở vùng nhiệt đới tới 90kg/

năm, đó là kết quả hoạt động của các loài thuộc các chi Nostoc, Anabaena,

Calothrix, Tolypothrix [7] Ngoài cố định N phân tử VKL còn tiết ra các chất có

hoạt tính sinh học cao có tác dụng kích thích sự sinh trưởng và phát triển củacây trồng Vì vậy VKL cố định đạm được nhiều nước sử dụng như một nguồnđạm sinh học

Những chủng VKL lam có hoạt tính CĐN cao đã được sản xuất thành cácchế phẩm dùng để lây nhiễm cho ruộng lúa nhằm giảm bớt việc sử dụng phânđạm hoá học Các thực nghiệp tại một số vùng nông thôn cho thấy mỗi sào lúa

có thể tích kiệm được mỗi vụ 2-3 kg Urê.[17]

Trong những thập kỷ gần đây nghiên cứu về sự cố định Nitơ của VKL đượctăng lên nhanh chóng và mở rộng trên nhiều địa bàn khác nhau Việc sử dụng

VKL CĐN làm nguồn phân bón cho ruộng lúa cũng như các hoạt động cố địnhđạm trên các địa phương, lãnh thổ khác nhau giành được sự chú ý của các nhàkhoa học đặc biệt ở các nước có vùng trồng lúa như ở châu Á, như Nhật Bản, Ấn

Độ, Trung Quốc…Ở Ấn Độ từ lâu đời ở nhiều địa phương đã có tập quán chia bờgiữ nước ruộng trong thời kỳ ruộng bỏ hoá để tạo điều kiện cho VKL phát triểnnhằm tăng độ phì cho đất trước khi gieo trồng Người Trung Quốc đã thực hiệnbiện pháp: “Rêu hoá ruộng nước” thực chất là tăng cường sinh khối VKL CĐN tự

do Ở trung Á, Liên Xô cũ thường dùng kênh mương vốn rất giàu VKL làm phânbón Các nước cộng hoà thuộc Liên Xô cũ thường dùng những khối lượng VKL(vốn làm hồ ao có màu sắc) làm phân bón đều có năng suất cao.[19]

Theo tính toán thì gây nhiễm VKL CĐN có thể thay thế cho 60 kg đạmsunfat/ha Ở Ai Cập gây nhiễm VKL CĐN tự do làm tăng năng suất lúa lên 20-30% Ở Trung Quốc biện pháp lây nhiễm VKL CĐN được mở rộng trên hàngvạn ha lúa, trung bình tăng 10-20% Ở Liên Xô cũ tại các nước Cộng hoà có

trồng lúa lây nhiễm Nostoc muscorum và Nostoc punctiforme đã làm tăng năng

suất từ 13- 20% [19]

Ở việt Nam các công trình nghiên cứu sử dụng VKL CĐN tự do đã được tiếnhành tập trung từ thập kỷ 90 Việc lây nhiễm VKL CĐN vào đồng ruộng đãđược triển khai và có những kết quả tốt (Dương Đức Tiến 1990, Trần Văn Nhị

và cộng sự, 1984, 1991; Nguyễn Thanh Hiền 1991) [19]

Trên các ruộng lúa nước huyện Hoài Đức (Hà Nội) trong 3 năm (1988, 1989,

1990) đã thí nghiệm lây nhiễm các loài VKL Aphanothes sp, Nostoc muscorum,

Anabaenas phaeria, Fisherrella sp, Scytonema sp với diện tích 240 m2 đến 1ha,lây nhiễm VKL CĐN vao ruộng lúa được tiến hành khi cấy 10 - 15 ngày Kếtquả cho thấy VKL CĐN có tác dụng tốt tới năng suất lúa tiết kiệm Urê, hàmlượng mùn và N tổng số trong đất ruộng trước và sau khi lây nhiễm Đáng chú ý

là tác dụng kéo dài của VKL và sự tăng dần hiệu ứng của VKL nếu lây nhiễmnhiều lần trên một nền đất Điều đó cho thấy rằng nếu liên tục lây nhiễm VKLCĐN thì VKL không chỉ là lượng phân đạm thay thế một phần đạm khoáng màcòn là một yếu tố cải tạo và nâng dần độ phì của đất ruộng (về cả chất hữu cơ và

và chất đạm) Tuy nhiên VKL CĐN chỉ là yếu tố giúp cho cây trồng tăng năngsuất, đấy không phải là nguồn đạm duy nhất cung cấp cho sản xuất [19]

Ngoài những hữu ích đã nêu, một số VKL trong quá trình sống đã tiết ra môitrường những độc tố gây độc cho các sinh vật khác Khi phát triển mạnh, VKLgây ra hiện tượng nở hoa trong nước, trong các thuỷ vực làm ảnh hưởng tới chấtlượng nước Vì thế chúng có tác dụng có hại hoặc ức chế quá trình sinh trưởng

và phát triển của các sinh vật sống trong môi trường nước

1.2 Vài nét về cây đậu tương

1.2.1 Đặc điểm phân loại học, hình thái cây đậu tương

1.2.1.1 Đặc điểm phân loại học

Cây đậu tương Glycine max (L.) Merrill thuộc :

+ Họ đậu : Fabaceae

+ Bộ đậu : Fabales

+ Phân lớp Hoa hồng : Rosidae

+ Lớp 2 lá mầm : Dicotyledoneae hay Lớp Ngọc lan Magnoliopsida

+ Ngành hạt kín : Angiospermae hay Ngành Ngọc lan Magnoliophyta

1.2.1.2 Đặc điểm hình thái cây đậu tương : [1],[5]

Thân đậu tương: là thân thảo, có màu xanh hoặc tím nhạt Trên thân có nhiều

lông tơ, chiều cao thân thường thay đổi từ 20-50 cm, có khi tới 150 cm Trên

thân cây đậu tương chủ yếu là cành cấp 1

Lá đậu tương: gồm có 3 loại lá : hai lá mầm (tử diệp); hai lá đơn mọc đối và

các lá kép Lá kép ( lá thật) có 3 lá chét Hình dạng lá chét khác nhau tùy giống :

có thể hơi dài, hẹp, tròn hình quả trứng hoặc lưỡi mác

Hoa đậu tương: Hoa có màu trắng, tím hoặc tím nhạt Hoa thường mọc thành

chùm, mỗi chùm thường từ 3-5 hoa, hoa lưỡng tính

Quả đậu tương: thường là quả giáp Mỗi quả có 1-4 hạt, thường là 2 hạt; lúc

chín quả thường có màu vàng tro hoặc xám đen Nhiều giống quả có lông tơ baophủ

Hạt đậu tương: Hạt đậu tương có nhiều hình dáng: tròn bầu dục, trò dài, tròn

dẹt, và có nhiều màu sắc: vàng đậm, vàng nhạt, xanh đen, nâu Vỏ hạt nhẵnbóng hoặc xỉn mỡ

Rễ cây đậu tương: Bộ rễ gồm có rễ chính và nhiều rễ phụ Rễ chính ăn sâu tới

150 cm, từ rễ chính, các rễ bên mọc sâu xuống còn phát triển ngang tới 40- 50

cm Đặc điểm quan trọng của rễ là hình thành nốt sần với sự cộng sinh của vi

khuẩn Rhizobium japonicum Nốt sần có phẩm chất tốt là loại nốt sần to, màu

hồng Số lượng, trọng lượng và phẩm chất nốt sần có quan hệ chặt chẽ với sựsinh trưởng và năng suất cây đậu tương

1.2.2 Nguồn gốc của cây đậu tương

Cây đậu tương là cây trồng cổ của nhân loại, nguồn gốc cụ thể của nó vẫnchưa được làm rõ Căn cứ vào các thư tịch cổ Trung Quốc như “Thần nông bảnthảo kinh”, “Bản thảo cương mục”, cây đậu tương đã được đề cập đến Theo đóthì cây đậu tương có nguồn gốc ở phương Đông (Đông Á), được biết đến cáchđây 5000 năm, được trồng vào thế kỷ XI trước Công nguyên và được coi là 1trong 5 cây lương thực cổ đại của Trung Quốc [14],[16]

Theo một số nhà khoa học cho rằng, cây đậu tương xuất hiện đầu tiên ở lưu

vực sông Trường Giang (Trung Quốc) và loại đậu tương trồng (Glycine max) có thể có nguồn gốc từ loài dại (G ussuriensis) Hiện nay, loài đậu tương dại (G.

ussuriensis) được thấy nhiều ở vùng Đông Bắc – Trung Quốc.

Từ Trung Quốc, đậu tương được du nhập đến các quốc gia phía đông và đôngnam Á khác, chủ yếu là Nhật Bản, Triều Tiên, Việt Nam, Thái Lan, Indonecia vàvùng viễn Đông thuộc Liên bang Nga Từ phía bắc Trung Quốc cây đậu tươngđược di thực thâm nhập sang Châu Âu Châu Âu bắt đầu trồng đậu tương vàokhoảng thế kỷ XVIII Cho đến giữa thế kỷ XX, Trung Quốc là quốc gia sản xuấtđậu tương lớn nhất thế giới (sản xuất 60% sản lượng thế giới) [14]

Ở châu Mỹ, cây đậu tương được trồng ở Hoa Kỳ từ năm 1804, nhưng đến năm

1924, mới được trồng chính thức như một cây trồng nông nghiệp sản xuất thức ănxanh cho gia súc Do sự thích hợp về điều kiện sống, cộng với nhu cầu thị trường

và sự khuyến khích của Chính phủ… sản xuất đậu tương ở Hoa Kỳ tăng trưởngnhanh và đến thập kỷ 60 của thế kỷ XX, Hoa Kỳ đã trở thành quốc gia sản xuấtđậu tương dẫn đầu thế giới cả diện tích và sản lượng.[14]

1.2.3 Các giai đoạn sinh trưởng cây đậu tương

Tuỳ thuộc vào từng giống và điều kiện ngoại cảnh khác nhau mà các giaiđoạn phát triển của đậu tương có thể kéo dài từ 80 đến 140 ngày

- Giai đoạn nảy mầm - mọc :

Giai đoạn này bắt đầu khi hạt hút nước, mầm phôi phát động sinh trưởng, kếtthúc khi xoè 2 lá đơn mọc đối trên 2 lá mầm Giai đoạn này dài hay ngắn là tuỳ

thuộc vào giống có thể kéo dài 10 -12 ngày mới mọc (vụ xuân); hoặc chỉ 4- 5ngày đã mọc (vụ hè) Trong giai đoạn này, nước cần có sẵn cho hạt hấp thụ,nhiệt độ thích hợp để hạt nảy mầm và trụ mầm dưới phát triển là 25 – 30oC, độ

ẩm 65 – 75% trong đất [14],[2],[18]

- Giai đoạn cây non ( giai đoạn sinh trưởng thân lá)

Giai đoạn này bắt đầu từ khi có một lá kép và kết thúc căn bản vào thời kỳ nởhoa (giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng), đây là thời kỳ phát triển của thân và lá.Giai đoạn này kéo dài 20-40 ngày [5],[16]

Vào thời kỳ đầu của giai đoạn này, cây con sinh trưởng rất chậm, trong khi đó

bộ rễ của nó lại phát triển nhanh, các nốt sần trên rễ được hình thành và pháttriển Đến thời kỳ cây chuẩn bị ra nụ, ra hoa thì tốc độ sinh trưởng của cây tăngnhanh lên Đây cũng là thời điểm cây đậu tương chịu hạn khá nhất.[2], [16], [18]

- Giai đoạn nở hoa :

Đây là thời kỳ quan trọng trong đời sống cây đậu tương Thời gian ra hoa kéodài 15 -20 ngày, có trường hợp kéo dài đến 40 ngày Khác với các cây trồngkhác, đồng thời với ra hoa, cây đậu tương vẫn phát triển mạnh về thân, lá, rễ[18] Đây cũng là thời kỳ cây đậu tương mẫn cảm nhất với điều kiện ngoại cảnh.Thời tiết thuận lợi cho việc nở hoa là lúc nhiệt độ đạt 25 – 28oC, độ ẩm khôngkhí khoảng 75 – 80% [2]

- Giai đoạn hình thành quả và hạt :

Giữa thời ra hoa và hình thành quả hạt không có ranh giới rõ ràng (thườngthấy cả nụ, hoa, quả trên cùng một cây) Lúc các chùm quả non đã xuất hiện thìcác chất dinh dưỡng trong thân, lá được vận chuyển về làm cho hạt mảy dần, lúcnày sự sinh trưởng của cây bắt đầu chậm lại Tốc độ tích luỹ chất hữu cơ của hạttăng nhanh đều cho đến khi hạt chắc.[16], [18]

- Giai đoạn hạt chín :

Đây là giai đoạn ngắn nhất trong đời sống cây đậu tương và chịu ảnh hưởngnhiều của nhiệt độ Hạt đạt tốc độ chín sinh lý khi hạt đã cứng lại và có màu sắcđiển hình của giống, vỏ quả đã chuyển sang màu vàng hoặc xám đen [2] Đậutương chín cần thời tiết khô ráo, cây có khả năng chịu hạn Lúc này trong hạtcác quá trình chuyển hoá diễn ra mạnh mẽ nhất.[14]

1.2.4 Các đặc điểm sinh thái cây đậu tương

20oC – 28oC Nhiệt độ thích hợp cho quang hợp ở 25 - 30oC Ở nhiệt độ 25 - 27oC

hoạt động của vi khuẩn nốt sần Rhizobium japonicum là tốt nhất [2],[14],[18].

* Ánh sáng

Đậu tương là cây ngắn ngày và là cây rất mẫn cảm với ánh sáng Chất lượngánh sáng ảnh hưởng đến sinh trưởng, phát triển của cây Cường độ ánh sánggiảm 50% so với bình thường làm giảm số cành, đốt mang quả và năng suất cóthể giảm 50% [4]

Mức độ bão hoà ánh sáng đối với quang hợp của cây đậu tương tuỳ thuộc vàomôi trường trồng trọt, trong nhà kính là 20.000 lux, ngoài đồng là 15.000 lux.Trong điều kiện độ dài ngày thích hợp, cây chỉ cần 30% cường độ của bức xạ mặttrời là được, do đó có thể trồng xen đậu tương với các loại cây khác.[18]

* Độ ẩm

Đậu tương là cây ưa ẩm, nhu cầu về nước của cây đậu tương không đồng đềuqua các giai đoạn Lượng nước cần thiết từ 300 – 400 mm đến 600 mm nước.[14],[18] Trong thời kỳ nảy mầm, độ ẩm thích hợp là 50%, lượng nước cần hút

là 100-150% trọng lượng khô của hạt Thiếu nước vào thời kỳ ra hoa làm hoarụng nhiều, làm giảm tỉ lệ đậu quả Giai đoạn hình thành quả, hạt là thời kỳ đậutương cần nhiều nước nhất, nếu thiếu nước vào thời gian này làm cho năng suấtgiảm hơn ở các giai đoạn khác.[2]

* Chất dinh dưỡng

Các nguyên tố N, P, K cần thiết cho cây đậu trong suốt quá trình sinh trưởng,phát triển Nếu thiếu hoàn toàn hoặc thiếu bất cứ một nguyên tố nào đều ảnhhưởng đến sinh trưởng phát triển của cây

- Đạm : Nhu cầu về đạm có thể coi là ít nhất so với các cây trồng trong họ đậukhác Cây đậu tương có thể tự cấp đạm do hoạt động của vi khuẩn nốt sần cốđịnh.[18]

- Lân : Cây đậu tương cần lân cao hơn đạm Đủ nhu cầu về lân làm giảm sựrụng hoa, quả non, tăng tỉ lệ quả mảy, hạt chắc, tăng năng suất và chất lượng rõrệt Lân ảnh hưởng lên quá trình cố định và tăng cường hoạt động của vi khuẩnnốt sần trong rễ đậu tương Nhu cầu sử dụng thường là 260 -300 kg/ha lân super.

- Kali : Đối với đậu tương, nhu cầu về kali còn lớn hơn nhu cầu về đạm và lân

Tỉ lệ sử dụng kali tăng dần theo thời gian và cao nhất ở giai đoạn sinh trưởngthân, lá (trước lúc ra hoa), sau đó thấp dần cho đến bắt đầu hình thành hạt vàngừng sử dụng kali vào 2 đến 3 tuần trước khi hạt chín.[2]

- Vôi : Bón vôi cho đất chua để tạo pH khoảng 6 – 6,5 trung hoà độ chua trongđất, tạo môi trường trung tính cho vi khuẩn nốt sần hoạt động

Ngoài các yếu tố đa lượng, cây đậu tương cũng cần các yếu tố vi lượng như

Mo, Mn, Cu, Bo, Fe… để sinh trưởng phát triển bình thường.[2]

1.2.5 Giá trị cây đậu tương

Đậu tương là cây công nghiệp ngắn ngày, có giá trị kinh tế cao, chiếm vị tríquan trọng trong việc chuyển đổi cơ cấu cây trồng và đa dạng hoá các sản phẩmnông nghiệp

Giá trị kinh tế của đậu tương được quyết định bởi các thành phần chứa tronghạt đậu tương: protein, lipit, hidratcacbon và các khoáng chất Trong đó proteinchiếm 40-50 %, lipit 12-24% dao động theo từng giống Giá trị protein của đậutương đứng hàng đầu trong các cây trồng, đầy đủ và cân đối các loại axit aminthiết yếu cho cơ thể đặc biệt là thành phần lizin và triptophan cao và không cócác thành phần tạo colesteron và các dạng axit uric Lipit của đậu tương còn cómột tỉ lệ lớn axit béo chưa no có hệ số đồng hoá cao, có mùi vị thơm ngon (baogồm 30-35% axit oleic, 45-55% axit lioleic, 5-10% linoleic) Trong hạt đậu tươngcòn chứa sắt, canxi, phốt pho và các thành phần chất xơ tốt cho tiêu hóa, vitamintrong đậu tương có nhiều nhóm B đáng kể là vitamin B1, B2, ngoài ra còn cóvitamin PP, E, A, K, D, C và các loại thành phần muối khoáng khác [11], [18]

Có khoảng 600 loại thực phẩm khác nhau được chế biến từ đậu tương, trong

đó khoảng 300 món ăn cổ truyền phương đông như: đậu phụ, tương, sữa đậunành, xì dầu hoặc làm các món ăn chế biến cao cấp khác như : socola đậutương, bánh kẹo, batê, thịt nhân tạo Ở các nước phát triển, dầu đậu tương là

nguyên liệu của nhiều ngành công nghiệp như sử dụng làm xi, sơn, mực in, xàphòng, thuốc trừ sâu, chất dẻo, cao su nhân tạo [10],[18].

Đậu tương còn được làm thuốc chữa nhiều bệnh như: bệnh đái đường, suynhược thần kinh, suy dinh dưỡng Ngoài ra đậu tương còn được sử dụng làmthức ăn cho gia súc, gia cầm, đặc biệt là giá trị của khô dầu đậu tương đượcđánh giá cao, chiếm 60% thức ăn có đạm [2].[11]

Trong nông nghiệp, đậu tương là loại cây có giá trị cải tạo đất Vi khuẩn

Rhizobium japonicum cộng sinh trong nốt sần cây đậu tương có khả năng cố

định Nitơ khí quyển, cung cấp cho đất một lượng N sinh học lớn khoảng 60-168kgN/ha/năm [17] Thân lá đậu tương có khả năng làm phân xanh bón cho đất.Trong điều kiện nhiệt đới ẩm nước ta, đậu tương là cây trồng ngắn ngày dễ đưavào hệ thống luân canh tăng vụ, trồng xen trồng gối Nó là cây trồng đem hiệuquả kinh tế cho cây trồng sau

1.2.6 Tình hình sản xuất đậu tương

1.2.6.1 Tình hình sản xuất đậu tương trên thế giới :

Do những giá trị kinh tế và giá trị dinh dưỡng mà nó mang lại, đậu tươngđược trồng ở hơn 80 quốc gia trên thế giới và được coi là cây trồng quan trọngđứng hàng thứ 4 trên thế giới (sau lúa mì, lúa nước và ngô)

Theo số liệu của tổ chức lương thực thế giới (FAO), năm 1985 cả thế giới diệntích mới đạt 54,07 triệu ha, 10 năm sau (năm 1995) cũng chỉ mới tăng lên 61,96triệu ha, nhưng đến năm 2004, diện tích đậu tương cả thế giới là 91,61 triệu ha,tăng 1,48 lần so với năm 1995 và 1,70 lần so với năm 1985 Diện tích trồng đậutương được tập trung nhiều ở châu Mỹ (73,03 %), tiếp đến là châu Á (23,15%)

Bảng 1.1: Diện tích, năng suất, sản lượng đậu tương trên thế giới

(triệu ha)

Năng suất (tạ/ha)

Sản lượng (triệu tấn)

Cùng với việc mở rộng diện tích, năng suất đậu tương trên thế giới cũng

không ngừng tăng cao, trung bình khoảng 1 tạ/ha/năm Năng suất đậu tươngbình quân của toàn thế giới năm 2005 là 22,91 tạ/ha, tăng so với năm 1985 là5,66 tạ/ha Do việc mở rộng diện tích và không ngừng nâng cao năng suất nênsản lượng đậu tương trên toàn thế giới tăng lên một cách nhanh chóng, năm

2005 đạt 214,8 tấn, tăng hơn 2,2 lần so với năm 1985, gấp hơn 1,6 lần so vớinăm 1995 và 1,2 lần so với năm 2000

Hiện nay, có 4 quốc gia sản xuất đậu tương lớn nhất nhất trên thế giới là Mỹ,Brazil, Argentina, và Trung Quốc Các nước này chiếm khoảng 90-95% tổngsản lượng đậu tương trên thế giới Sản phẩm đậu tương được tiêu thụ chủ yếudưới 3 dạng hạt, dầu, bột Khu vực tiêu thụ đậu tương nhiều nhất là Mỹ, EEC,Brazil, Trung Quốc, Nhật, Ấn Độ [18]

Hiện nay xu hướng sản xuất đậu tương của một số nước trên thế giới là sảnxuất các giống “Đậu tương công nghệ sinh học” (Biotech Soybean) như đậutương chống chịu chất diệt cỏ, đậu tương chịu hạn tốt

1.2.6.2 Hiện trạng sản xuất đậu tương tại Việt Nam

Ở nước ta, đậu tương được phát triển rất sớm từ khi còn là cây hoang dại, sauđược thuần hoá và được trồng như là cây có giá trị dinh dưỡng cao

Bảng 1.2: Diện tích, năng suất, sản lượng đậu tương của Việt Nam