Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Phân lập, tuyển chọn và sử dụng một số chủng vi sinh vật nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất lạc trên vùng đất cát biển Bình Định

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:210

Thêm vào BST

Báo xấu

38
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của Luận án nhằm tuyển chọn và ứng dụng thành công chủng vi sinh vật có khả năng cố định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, hòa tan kali và sinh chất giữ ẩm polysaccarit nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất lạc trên đất cát biển tỉnh Bình Định. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Phân lập, tuyển chọn và sử dụng một số chủng vi sinh vật nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất lạc trên vùng đất cát biển Bình Định

i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THU HÀ PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SẢN XUẤT LẠC TRÊN VÙNG ĐẤT CÁT BIỂN BÌNH ĐỊNH LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI – 2017
ii BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THU HÀ PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SẢN XUẤT LẠC TRÊN VÙNG ĐẤT CÁT BIỂN Ở BÌNH ĐỊNH Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 62.42.02.01 LUẬN ÁN TIẾN SỸ NÔNG NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS.TS. Phạm Văn Toản 2. TS. Hoàng Minh Tâm HÀ NỘI – 2017
i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của tôi và một số kết quả cùng cộng tác với các cộng sự khác. Số liệu trình bày trong luận án là trung thực, một phần đã được công bố trên các tập san, tạp chí chuyên ngành với sự đồng ý và cho phép của các đồng tác giả. Phần còn lại chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Các trích dẫn đúng theo tài liệu tham khảo. Tác giả luận án Nguyễn Thu Hà
ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với hai thầy hướng dẫn khoa học là PGS. TS. Phạm Văn Toản, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam và TS. Hoàng Minh Tâm - Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Duyên hải Nam Trung Bộ đã chỉ bảo, dìu dắt, giúp đỡ tận tình về nội dung, phương pháp nghiên cứu, phân tích kết quả và luôn luôn động viên tôi trong suốt quá trình học tập để hôm nay bản luận án đã được hoàn thành. Nhân dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn tập thể thầy cô của Ban Đào tạo sau Đại học - Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất trong suốt quá trình học tập của tôi. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và tập thể cán bộ Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Duyên hải Nam Trung Bộ đã dành cho tôi thời gian tốt nhất và hỗ trợ mọi mặt trong học tập và nghiên cứu. Tôi xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học, các đồng nghiệp trong lĩnh vực nghiên cứu của luận án đã đóng góp những ý kiến quý báu về chuyên môn và cung cấp tư liệu để tôi hoàn thành luận án này. Xin cảm ơn những người thân và bạn bè đã dành cho tôi tình cảm và tinh thần tốt nhất trong suốt quá trình học tập. Tác giả luận án Nguyễn Thu Hà
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ................................. vii DANH MỤC BẢNG ........................................................................................ ix DANH MỤC HÌNH ........................................................................................ xii MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1 I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI.............................................................. 1 II. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI ........................................................................ 2 III. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ............................................. 3 3.1. Ý nghĩa khoa học .................................................................................... 3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn..................................................................................... 3 IV. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ........................................... 3 4.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................. 3 4.2. Phạm vi nghiên cứu ................................................................................ 3 V. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN ............................................ 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU ................................. 5 1.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NHU CẦU DINH DƯỠNG CỦA CÂY LẠC ........................................................................................................................ 5 1.1.1. Tình hình sản xuất lạc trên thế giới và Việt Nam ............................ 5 1.1.2. Nhu cầu dinh dưỡng của cây lạc ...................................................... 9 1.2. ĐẤT CÁT BIỂN VÀ ĐẤT CÁT BIỂN TẠI BÌNH ĐỊNH .................. 17 1.2.1. Đặc điểm của đất cát biển .............................................................. 17 1.2.2. Đất cát biển tại tỉnh Bình Định ...................................................... 22 1.3. VI SINH VẬT SỬ DỤNG LÀM PHÂN BÓN .................................... 24 1.3.1. Vi sinh vật cố định nitơ .................................................................. 25 1.3.2 Vi sinh vật phân giải phốt phát khó tan .......................................... 28
iv 1.3.3. Vi sinh vật hòa tan kali................................................................... 34 1.3.4. Vi sinh vật sinh polysaccarit .......................................................... 37 1.4. SẢN XUẤT CHẾ PHẨM SINH VẬT ................................................. 39 1.4.1. Nhân sinh khối vi sinh vật và các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nhân sinh khối vi sinh vật......................................................................... 41 1.4.2. Xử lý sinh khối, tạo sản phẩm ........................................................ 45 CHƯƠNG II. VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................................................................... 48 2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU .................................................................. 48 2.1.1. Vật liệu ........................................................................................... 48 2.1.2. Thiết bị, dụng cụ............................................................................. 48 2.1.3. Hóa chất thí nghiệm và môi trường nuôi cấy vi sinh vật ............... 49 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU................................................................. 49 2.2.1. Nghiên cứu tính chất đất cát biển vùng nghiên cứu ....................... 49 2.2.2. Phân lập, tuyển chọn bộ chủng vi sinh vật phù hợp cho cây lạc trên đất cát biển tỉnh Bình Định ...................................................................... 49 2.2.3. Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh vật từ các chủng vi sinh vật tuyển chọn ................................................................................................ 50 2.2.4. Đánh giá khả năng sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trên đất cát biển tỉnh Bình Định ...................................................................... 50 2.2.5. Xây dựng mô hình sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trên đất cát biển tỉnh Bình Định. ..................................................................... 50 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................ 50 2.3.1. Lấy mẫu .......................................................................................... 50 2.3.2. Phân lập, tuyển chọn bộ chủng vi sinh vật ..................................... 51 2.3.3. Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh vật..................................... 61 2.3.4. Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trồng trên đất cát biển tỉnh Bình Định ............................................................................ 63
v 2.3.5. Xây dựng mô hình sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trồng trên đất cát biển tỉnh Bình Định ............................................................... 66 2.3.6. Phương pháp đánh giá sinh trưởng, năng suất cây lạc ................... 67 2.3.7. Phương pháp phân tích mẫu đất ..................................................... 68 2.3.8. Phương pháp phân tích mẫu cây .................................................... 69 2.3.9. Phương pháp phân tích chất lượng nông sản ................................. 70 2.3.10. Hiệu quả kinh tế ........................................................................... 70 2.3.11. Phương pháp xử lý số liệu:........................................................... 70 CHƯƠNG III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................ 71 3.1. TÍNH CHẤT CỦA ĐẤT CÁT BIỂN TẠI VÙNG NGHIÊN CỨU .... 71 3.2. PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN VI SINH VẬT PHÙ HỢP CHO CÂY LẠC TRÊN ĐẤT CÁT BIỂN TỈNH BÌNH ĐỊNH ..................................... 72 3.2.1. Phân lập, tuyển chọn các chủng vi sinh vật ................................... 72 3.2.2. Định tên của các chủng vi sinh vật tuyển chọn .............................. 84 3.2.3. Đánh giá khả năng thích hợp với đất cát biển tỉnh Bình Định của các chủng vi sinh vật được tuyển chọn .................................................... 98 3.2.4. Đánh giá khả năng hỗn hợp của các chủng vi sinh vật tuyển chọn ................................................................................................................ 102 3.3. NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM VI SINH VẬT CHO CÂY LẠC TRÊN ĐẤT CÁT BIỂN ................................................................... 105 3.3.1. Nhân sinh khối vi sinh vật ............................................................ 105 3.3.2. Lên men xốp các chủng vi sinh vật .............................................. 116 3.3.3. Xây dựng qui trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật ....................... 121 3.4. KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH VẬT CHO CÂY LẠC TRÊN ĐẤT CÁT BIỂN TỈNH BÌNH ĐỊNH ............................................ 124 3.4.1. Xác định liều lượng chế phẩm vi sinh vật.................................... 124 3.4.2. Nghiên cứu phương pháp sử dụng chế phẩm vi sinh vật ............. 126
vi 3.4.3. Đánh giá ảnh hưởng của chế phẩm vi sinh vật đến sinh trưởng, năng suất và hiệu quả kinh tế của cây lạc .............................................. 128 3.5. XÂY DỰNG MÔ HÌNH SỬ DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH VẬT CHO CÂY LẠC TRÊN ĐẤT CÁT BIỂN BÌNH ĐỊNH .................................... 132 3.5.1. Ảnh hưởng của chế phẩm vi sinh vật đến một số tính chất đất cát biển vùng nghiên cứu ............................................................................. 132 3.5.2. Ảnh hưởng chế phẩm vi sinh vật đến sinh trưởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cây lạc ..................................................... 134 3.5.3. Ảnh hưởng của chế phẩm vi sinh vật đến chất lượng của lạc...... 135 3.5.4. Hiệu quả kinh tế khi sử dụng chế phẩm vi sinh vật đối với cây lạc ................................................................................................................ 136 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ....................................................................... 140 KẾT LUẬN................................................................................................ 140 KIẾN NGHỊ ............................................................................................... 141 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ..................................................................................................... 142 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 143 PHỤ LỤC ...................................................................................................... 168 Phụ lục 1. Trình tự gen 16S/28S ARN riboxom của các chủng vi sinh vật nghiên cứu.................................................................................................. 168 Phụ lục 2. Thành phần môi trường nuôi cấy vi sinh vật............................ 171 Phụ lục 3. Thông số kỹ thuật cho nhân sinh khối vi sinh vật .................... 173 Phụ lục 4. Giải trình chi tiết hiệu quả kinh té của mô hình ....................... 176 Phụ lục 5. Kết quả xử lý thống kê ............................................................. 178
vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa của từ BVTV Bảo vệ thực vật CĐN Cố định nitơ CFU Colony forming unit Đơn vị hình thành khuẩn lạc cs Cộng sự ĐC Đối chứng FAO Food and Agriculture Organization of the United Nations Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc KHKT Khoa học Kỹ thuật KK Không khí ldl Li đương lượng NCBI National Center for Biotechnology Trung tâm thông tin Công nghệ sinh học Quốc gia NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn NXB Nhà xuất bản OC Các bon hữu cơ PGK Hòa tan kali PGL Phân giải phốt phát khó tan Poly Polysaccarit P100 quả Khối lượng 100 quả PSM Phosphate solubilizing microorganisms Vi sinh vật phân giải phốt phát QCVN Qui chuẩn Quốc gia Tầng A Tầng canh tác
viii Tầng B Tầng tích tụ Tầng C Tầng mẫu chất TB Trung bình TCVN Tiêu chuẩn Quốc gia TNNH Thổ nhưỡng Nông hóa VAM Vesicular Arbuscular Mycorrhiza VCR Value cost ration Tỷ suất lợi nhuận VSV Vi sinh vật WHO World Health Organization Tổ chức y tế thế giới
ix DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Đa dạng sinh học của vi sinh vật phân giải phốt phát khó tan ....... 29 Bảng 3.1. Kết quả phân tích một số chỉ tiêu về tính chất đất cát biển tại vùng nghiên cứu (Cát Trinh, Cát Hiệp - Phù Cát - Bình Định) ............................... 71 Bảng 3.2. Khả năng cố định nitơ cộng sinh của các chủng vi sinh vật .......... 73 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn cố định nitơ RA18 đến khả năng hấp thụ nitơ, sinh trưởng và năng suất của cây lạc (TN trong chậu, tại Viện KHKT Duyên hải Nam Trung bộ, 2012) .................................................................... 75 Bảng 3.4. Khả năng phân giải phốt phát khó tan của các chủng vi sinh vật .. 76 Bảng 3.5. Ảnh hưởng của vi khuẩn phân giải phốt phát khó tan P1107 đến khả năng hấp thụ phốt pho, sinh trưởng và năng suất của cây lạc (TN trong chậu, tại Viện KHKT Duyên hải Nam Trung bộ, 2012) ............................................... 78 Bảng 3.6. Khả năng hòa tan kali của các chủng vi sinh vật............................ 79 Bảng 3.7. Ảnh hưởng của vi khuẩn hòa tan kali S3.1 đến khả năng hấp thụ kali, sinh trưởng và năng suất của cây lạc (TN trong chậu, tại Viện KHKT Duyên hải Nam Trung bộ, 2012) .................................................................... 80 Bảng 3.8. Khả năng sinh chất giữ ẩm polysacarit của các chủng nấm men ... 82 Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nấm men sinh polysaccarit PT5.1 đến khả năng giữ ẩm đất (TN trong chậu, không trồng cây, năm 2012) ..................................... 83 Bảng 3.10. Ảnh hưởng của vi sinh vật sinh polysaccarit PT5.1 đến độ trữ ẩm đồng ruộng của đất trồng lạc (TN tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, năm 2012)................................................................................................................ 83 Bảng 3.11. Một số đặc điểm hình thái, sinh hóa của chủng RA18 ................. 84 Bảng 3.12. Một số đặc điểm hình thái, sinh hóa của chủng P1107 ................ 86 Bảng 3.13. Khả năng sử dụng nguồn các bon đối với chủng P1107 theo kít chuẩn API 50 CHB ............................................................................ 87 Bảng 3.14. Một số đặc điểm hình thái, sinh hóa của chủng S3.1 ................... 89
x Bảng 3.15. Khả năng sử dụng nguồn các bon đối với chủng S3.1 theo kít chuẩn API 50 CHB.......................................................................................... 90 Bảng 3.16. Đặc điểm sinh lý và sinh hóa của chủng nấm men PT5.1 ............ 92 Bảng 3.17. Tổng hợp kết quả xác định tên đến loài và mức độ an toàn sinh học của các chủng vi sinh vật tuyển chọn ................................................................ 95 Bảng 3.18. Khả năng phát triển của vi khuẩn cố định nitơ RA18 ở điều kiện nhiệt độ, pH và độ mặn khác nhau (TN tại Viện TNNH, 2012)..................... 98 Bảng 3.19. Khả năng phát triển của vi khuẩn phân giải phốt phát khó tan P1107 ở điều kiện nhiệt độ, pH và độ mặn khác nhau (TN tại Viện TNNH, 2012).............................................................................................................. 100 Bảng 3.20. Khả năng phát triển của vi khuẩn hòa tan kali S3.1 ở điều kiện nhiệt độ, pH và độ mặn khác nhau (TN tại Viện TNNH, 2012)................... 101 Bảng 3.21. Khả năng phát triển của nấm men sinh polysaccarit PT5.1 ở điều kiện nhiệt độ, pH và độ mặn khác nhau (TN tại Viện TNNH, 2012) ........... 101 Bảng 3.22. Ảnh hưởng của tổ hợp vi sinh vật đến khả năng hấp thụ dinh dưỡng, sinh trưởng và năng suất của cây lạc (TN trong chậu, tại Viện KHKT Duyên hải Nam Trung bộ, năm 2012) .......................................................... 103 Bảng 3.23. Bộ chủng vi sinh vật được tuyển chọn ....................................... 104 Bảng 3.24. Thông số kỹ thuật cho nhân sinh khối các chủng vi sinh vật ..... 115 Bảng 3.25. Hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật ............................. 115 Bảng 3.26. Ảnh hưởng của tỷ lệ thành phần chất mang đến mật độ tế bào các chủng vi sinh vật ........................................................................................... 116 Bảng 3.27. Ảnh hưởng của tỷ lệ dịch vi sinh vật và thời gian lên men xốp đến mật độ tế bào các chủng vi sinh vật .............................................................. 117 Bảng 3.28. Ảnh hưởng của thời gian bảo quản đến mật độ tế bào các chủng vi sinh vật trong chế phẩm vi sinh vật............................................................... 120 Bảng 3.29. Hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật trong chế phẩm ... 120
xi Bảng 3.30. Yêu cầu chất lượng chế phẩm VSV và phương pháp kiểm tra .. 124 Bảng 3.31. Ảnh hưởng của liều lượng chế phẩm vi sinh vật đến sinh trưởng và năng suất của giống lạc LDH01 (Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, năm 2012).............................................................................................................. 125 Bảng 3.32. Ảnh hưởng của liều lượng chế phẩm vi sinh vật đến sinh trưởng và năng suất của giống lạc Lỳ (Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, năm 2012). ........ 126 Bảng 3.33. Ảnh hưởng của cách bón chế phẩm vi sinh vật đến sinh trưởng và năng suất cây lạc (Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, vụ hè thu 2013) ............ 127 Bảng 3.34. Ảnh hưởng của chế phẩm VSV đến sinh trưởng và năng suất giống lạc LDH01 (Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, vụ đông xuân, 2013) .... 128 Bảng 3.35. Ảnh hưởng của chế phẩm VSV đến sinh trưởng và năng suất giống lạc Lỳ (Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, vụ đông xuân, 2013) ............ 129 Bảng 3.36. Hiệu quả kinh tế sử dụng chế phẩm vi sinh vật giống lạc LDH01 (Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, vụ đông xuân 2013) .................................. 130 Bảng 3.37. Hiệu quả kinh tế sử dụng chế phẩm vi sinh vật giống lạc Lỳ (Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, vụ đông xuân 2013) .......................................... 131 Bảng 3.38. Ảnh hưởng của chế phẩm VSV đến một số tính chất đất cát biển (Cát Hiệp, Cát Trinh - Phù Cát -Bình Định, vụ đông xuân 2014 - 2015)..... 133 Bảng 3.39. Mô hình đánh giá ảnh hưởng của chế phẩm VSV đến năng suất cây lạc và hiệu suất sử dụng chế phẩm VSV (Phù Cát, Bình Định) ............. 134 Bảng 3.40. Ảnh hưởng của chế phẩm vi sinh vật đến chất lượng lạc (Vụ đông xuân 2013 - 2014) ......................................................................................... 135 Bảng 3.41. Hiệu quả kinh tế của bón chế phẩm vi sinh vật đối với cây lạc . 136
xii DANH MỤC HÌNH Hình 3.1 Vị trí phân loại của chủng RA18 và các loài có quan hệ họ hàng gần ......................................................................................................................... 86 Hình 3.2. Vị trí phân loại của chủng P1107 và các loài có quan hệ họ hàng gần ................................................................................................................... 89 Hình 3.3. Vị trí phân loại của chủng S3.1 và các loài có quan hệ họ hàng gần ......................................................................................................................... 91 Hình 3.4. Vị trí phân loại của chủng PT5.1 và các loài có quan hệ họ hàng gần ......................................................................................................................... 94 Hình 3.5. Khuẩn lạc (A) và tế bào (B) của chủng RA18 ................................ 96 Hình 3.6. Khuẩn lạc (A) và tế bào (B) của chủng P1107 ............................... 96 Hình 3.7. Khuẩn lạc (A) và tế bào (B) của chủng S3.1 .................................. 96 Hình 3.8. Khuẩn lạc (A) và tế bào (B) của chủng PT5.1 ................................ 96 Hình 3.9. Kết quả PCR đoạn gen mã hoá phần tử 16S ARN riboxom của các chủng vi khuẩn ................................................................................................ 97 Hình 3.10. Kết quả PCR đoạn gen mã hóa phần tử 18S ARN riboxom của chủng nấm men PT5.1..................................................................................... 97 Hình 3.11. Khả năng tương tác của các chủng vi sinh vật tuyển chọn ......... 102 Hình 3.12. Ảnh hưởng của môi trường nhân sinh khối đến mật độ tế bào các chủng vi sinh vật ........................................................................................... 106 Hình 3.13. Ảnh hưởng của pH đến mật độ tế bào các chủng vi sinh vật...... 108 Hình 3.14. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến mật độ tế bào các chủng vi sinh vật ....................................................................................................................... 109 Hình 3.15. Ảnh hưởng của lưu lượng cấp khí đến mật độ tế bào các chủng vi sinh vật .......................................................................................................... 110 Hình 3.16. Ảnh hưởng của tốc độ cánh khuấy đến mật độ tế bào các chủng vi sinh vật .......................................................................................................... 111
xiii Hình 3.17. Ảnh hưởng của tỷ lệ tiếp giống cấp I đến mật độ tế bào các chủng vi sinh vật ...................................................................................................... 112 Hình 3.18. Ảnh hưởng của thời gian đến mật độ tế bào các chủng VSV ..... 113 Hình 3.19. Sơ đồ qui trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật ............................ 121 Hình 3.20. Thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các chủng vi sinh vật đối với cây lạc (TN trong nhà lưới) ........................................................................... 138 Hình 3.21. Thí nghiệm đánh giá khả năng sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc (TN đồng ruộng tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định) ........................ 138 Hình 3.22. Mô hình đánh giá hiệu quả của chế phẩm vi sinh vật đối với cây lạc trên đất cát biển Bình Định...................................................................... 139
1 MỞ ĐẦU I. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Lạc (Arachis hypogaea L.) là cây công nghiệp ngắn ngày, có khả năng thích ứng rộng, có giá trị kinh tế cao và từ lâu được coi là cây cải tạo đất có tác dụng nâng cao độ phì nhiêu của đất trồng trọt. Lạc là mặt hàng nông sản xuất khẩu quan trọng. Nhu cầu sử dụng và tiêu thụ lạc ngày càng tăng đã và đang khuyến kích nhiều nước đầu tư phát triển sản xuất lạc với qui mô ngày càng mở rộng. Do đó, việc phát triển và mở rộng sản xuất lạc nhằm tăng hiệu quả kinh tế trên đơn vị diện tích và sử dụng bền vững tài nguyên đất là một trong những chủ trương, định hướng của cả nước (Trần Đình Long, 2002). Tỉnh Bình Định thuộc vùng sinh thái Duyên hải Nam Trung Bộ với tổng diện tích tự nhiên 602.506 ha, trong đó đất cát biển có diện tích 2.789 ha (chiếm 0,46% diện tích đất tự nhiên) tập trung ở các huyện Phù Cát (1.190 ha), Hoài Nhơn (857 ha), Phù Mỹ (533 ha), Qui Nhơn (106 ha),… Hạn chế sử dụng lớn nhất đối với loại đất này là thiếu nước tưới và độ phì nhiêu tự nhiên thấp. Đất cát biển Bình Định có thành phần cơ giới rất nhẹ, từ cát trung bình pha thịt đến cát mịn pha thịt, có độ chua từ chua đến chua nhẹ (pHH2O 5,2 - 5,6), dung tích hấp thu thấp, khoảng 2,1 - 2,3 meq/100g đất, khả năng hấp thu và trao đổi ion kém, hàm lượng các bon hữu cơ tổng số rất nghèo, từ 0,21 % đến 0,56 %. Bình Định có diện tích trồng lạc là 8.400 ha (chiếm 29,8 % so với diện tích trồng lạc toàn vùng), là tỉnh có diện tích trồng lạc đứng thứ hai vùng Duyên hải Nam Trung bộ, sau Quảng Nam (10.200 ha). Năng suất lạc ở Bình Định đạt cao nhất vùng Duyên hải Nam Trung Bộ, khoảng 29,9 tạ/ha. Tuy nhiên, năng suất trên còn thấp so với tiềm năng năng suất của cây lạc và các vùng khác trong cả nước như Trà Vinh (51,1 tạ/ha), Đồng Tháp (35 tạ/ha),
2 Tây Ninh (34,9 tạ/ha), Hưng Yên (33,3 tạ/ha), An Giang (32,0 tạ/ha) và Long An (31,5 tạ/ha) (Niên giám thống kê ngành nông nghiệp, 2014). Có nhiều nguyên nhân hạn chế năng suất lạc ở Bình Định nói chung và vùng đất cát biển nói riêng; trong đó đất trồng có hàm lượng hữu cơ thấp, nghèo dinh dưỡng, độ ẩm thấp và khả năng giữ nước kém được coi là nguyên nhân cơ bản bên cạnh các nguyên nhân khác như lượng mưa thấp, hệ thống thủy lợi kém và ít sử dụng phân hữu cơ. Vi sinh vật có vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng dinh dưỡng của cây trồng, tăng cường khả năng giữ nước, giữ ẩm của đất qua đó giúp cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt hơn và góp phần làm tăng năng suất, chất lượng nông sản cũng như tiết kiệm phân bón thuốc bảo vệ thực vật hóa học. Vai trò của phân bón vi sinh vật trong phát triển nông nghiệp bền vững đã được khẳng định trong nhiều công trình nghiên cứu của nhiều nước trên thế giới. Nhưng cho đến nay chưa có chế phẩm vi sinh vật chuyên dụng cho cây lạc tại vùng đất cát biển được nghiên cứu phát triển. Trên cơ sở đòi hỏi của thực tế sản xuất và phát triển cây lạc trên đất cát biển, đề tài luận án “Phân lập, tuyển chọn và sử dụng một số chủng vi sinh vật nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất lạc trên vùng đất cát biển Bình Định” được thực hiện nhằm tuyển chọn được một số chủng vi sinh vật an toàn, có khả năng cung cấp dinh dưỡng cho đất, cây trồng, gia tăng độ ẩm đất trồng và góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất lạc trên đất cát biển. II. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Tuyển chọn và ứng dụng thành công chủng vi sinh vật có khả năng cố định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, hòa tan kali và sinh chất giữ ẩm polysaccarit nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất lạc trên đất cát biển tỉnh Bình Định.
3 III. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 3.1. Ý nghĩa khoa học - Bổ sung các số liệu khoa học về vai trò của vi sinh vật cố định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, hòa tan kali và vi sinh vật tổng hợp polysaccarit trong mối quan hệ với khả năng sử dụng dinh dưỡng đạm, lân, kali của cây lạc, khả năng giữ ẩm đất trồng và hiệu quả sản xuất lạc trên đất cát biển. - Bổ sung số liệu, thông tin mới làm cơ sở cho việc sản xuất và sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trên đất cát biển. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Tuyển chọn được bộ chủng giống vi sinh vật phù hợp cho cây lạc trên đất cát biển Bình Định và bước đầu tạo được chế phẩm vi sinh vật từ các vi sinh vật tuyển chọn có chất lượng đáp ứng tiêu chuẩn, qui chuẩn hiện hành. - Đánh giá được vai trò của chế phẩm vi sinh vật trong nâng cao hiệu quả sử dụng dinh dưỡng đạm, lân, kali của cây lạc, cải thiện độ phì đất cát biển, tăng năng suất và hiệu quả sản xuất lạc trên đất cát biển ở Bình Định. IV. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 4.1. Đối tượng nghiên cứu - Các chủng giống vi sinh vật: Có khả năng cố định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, hòa tan kali và sinh polysaccarit. - Các giống lạc: Lỳ (giống địa phương) và LDH01 (giống triển vọng). 4.2. Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu cơ bản trong phòng thí nghiệm, nhà lưới tại Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, Viện Khoa học Kỹ thuật Duyên hải Nam Trung Bộ. - Nghiên cứu ứng dụng tại vùng trồng lạc chính của tỉnh Bình Định là xã Cát Trinh và Cát Hiệp, huyện Phù Cát.
4 V. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN - Tuyển chọn được bốn chủng vi sinh vật gồm: Vi khuẩn cố định nitơ (Bradyrhizobium japonicum RA18), vi khuẩn phân giải phốt phát khó tan (Bacillus megaterium P1107), vi khuẩn hòa tan kali (Paenibacillus castaneae S3.1) và chủng nấm men tổng hợp polysaccarit (Lipomyces starkeyi PT5.1) phù hợp với cây lạc trồng trên đất cát biển ở Bình Định. - Xây dựng được qui trình sản xuất và sản xuất được chế phẩm vi sinh vật từ bốn chủng vi sinh vật tuyển chọn có chất lượng đảm bảo đạt tiêu chuẩn theo qui định của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. - Xác định được liều lượng và phương pháp sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trên đất cát biển và áp dụng có hiệu quả trên diện rộng, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng dinh dưỡng đạm, lân, kali của cây lạc, cải thiện độ phì đất cát trồng lạc, tăng năng suất và hiệu quả sản xuất lạc trên đất cát biển ở Bình Định.
5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1. TÌNH HÌNH SẢN XUẤT VÀ NHU CẦU DINH DƯỠNG CỦA CÂY LẠC 1.1.1. Tình hình sản xuất lạc trên thế giới và Việt Nam 1.1.1.1. Tình hình sản xuất lạc trên thế giới Cây lạc đứng hàng thứ hai sau đậu tương trong số các cây trồng lấy dầu thực vật, cả về diện tích và sản lượng và được trồng rộng rãi ở hơn 100 nước trên thế giới, từ 40o Bắc đến 40o Nam (Nigam S. N. et al, 1991). Bên cạnh mục đích cung cấp thực phẩm cho người, nguyên liệu cho sản xuất thức ăn chăn nuôi, sản xuất lạc còn góp phần cải tạo đất trồng trọt nhờ hệ thống cố định nitơ cộng sinh giữa cây lạc và vi khuẩn nốt sần. Sinh khối cây lạc sau thu hoạch đã trả lại cho đất một lượng hữu cơ lớn với hàm lượng nitơ cao. Sau mỗi vụ trồng lạc, lượng đạm để lại trong đất khoảng 40-60 kg N/ha (William M. J. R., 1994 và Wright G. C., 1994). Bên cạnh đó sức khỏe đất trồng lạc sau mỗi vụ được cải thiện rõ rệt thông qua mức độ tăng lên của hàm lượng đạm và quần thể vi sinh vật háo khí trong đất. Theo số liệu thống kê của FAO (2016), diện tích sản xuất lạc trên thế giới năm 2014 đạt 25,67 triệu ha, tăng 40,73 % so với trung bình thập niên 70, tăng 40,04 % so với trung bình thập niên 80 và tăng 17,70 % so với trung bình thập niên 90. Một số quốc gia có diện tích trồng lạc lớn trên thế giới có thể kể đến là Ấn Độ (5,20 triệu ha), Trung Quốc (4,52 triệu ha), Nigeria (2,77 triệu ha), Sudan (2,10 triệu ha), Braxin (1,43 triệu ha) (Food and agriculture organization of the United nation, 2016). Năng suất lạc trên thế giới trong thập niên 90 đạt 12,9 tạ/ha, tăng 2,1 tạ/ha so với thập niên 80 và tăng 3,6 tạ /ha so với thập niên 70. Đến năm 2014 năng suất lạc bình quân trên thế giới đạt 19,7 tạ/ha, nhưng có sự chênh lệch