luận văn: NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM PHÂN BÓN VI SINH VẬT ĐA CHỦNG, PHÂN BÓN CHỨC NĂNG PHỤC VỤ CHĂM SÓC CÂY TRỒNG CHO MỘT SỐ VÙNG SINH THÁI

Chia sẻ: Nguyễn Thị Bích Ngọc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:105

Thêm vào BST

Báo xấu

266
lượt xem 79
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hiệu quả của vi sinh vật trong việc làm tăng khả năng sinh trưởng phát triển cây trồng, tiết kiệm phân bón hóa học cũng như tăng năng suất, chất lựơng nông sản đã được khẳng định trong nhiều công trình nghiên cứu của nhiều nước trên thế giới

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: luận văn: NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM PHÂN BÓN VI SINH VẬT ĐA CHỦNG, PHÂN BÓN CHỨC NĂNG PHỤC VỤ CHĂM SÓC CÂY TRỒNG CHO MỘT SỐ VÙNG SINH THÁI

Bé n«gn nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n ViÖn thæ nh−ìng n«ng hãa B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi cÊp nhµ n−íc nghiªn cøu s¶n xuÊt thö nghiÖm ph©n bãn vi sinh vËt ®a chñng, ph©n bãn chøc n¨ng phôc vô ch¨m sãc c©y trång cho mét sè vïng sinh th¸i M· sè KC 04.DA01 Chñ nhiÖm ®Ò tµi: PGs, ts. ph¹m v¨n to¶n ThS. L−¬ng H÷u Thµnh 6760 24/3/2008 hµ néi - 2007
D1-1-§GMOI B¶n tù ®¸nh gi¸ VÒ t×nh h×nh thùc hiÖn vµ nh÷ng ®ãng gãp míi Cña ®Ò tµi KHCN cÊp nhµ n−íc (KÌm theo quyÕt ®Þnh sè 13/2004/Q§-BKHCN ngµy 25/5/2004 cña Bé tr−ëng Bé Khoa häc vµ c«ng nghÖ ) 1. Tªn Dù ¸n: Nghiªn cøa s¶n xuÊt thö nghiÖm ph©n bãn vi sinh vËt ®a chñng, ph©n bãn chøc n¨ng phôc vô ch¨m sãc c©y trång cho mét sè vïng sinh th¸i M· sè: KC.04.DA11 2. Thuéc ch−¬ng tr×nh: Nghiªn cøu khoa häc vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ sinh häc 3. Chñ nhiÖm ®Ò tµi: PGS.TS Ph¹m V¨n To¶n ThS. L−¬ng H÷u Thµnh 4. C¬ quan chñ tr×: ViÖn Thæ nh−ìng N«ng ho¸ 5. Thêi gian thùc hiÖn: 6/2005- 6/2007 6. Tæng kinh phÝ thùc hiÖn ®Ò tµi: 6.400,000 triÖu ®ång Trong ®ã, kinh phÝ tõ NSNN: 1.959,985 triÖu ®ång 7. T×nh h×nh thùc hiÖn Dù ¸n so víi hîp ®ång 7.1. VÒ møc ®é hoµn thµnh khèi l−îng c«ng viÖc So víi hîp ®ång ®· ký kÕt gi÷a Bé KHCN, Ban chñ nhiÖm ch−¬ng tr×nh KC.04. vµ c¬ quan chñ tr× Dù ¸n, Dù ¸n ®· hoµn thµnh tèt tÊt c¶ c¸c néi dung chÝnh sau: - Hoµn thiÖn quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt chÕ phÈm vi sinh vËt ®a chñng, chøc n¨ng chÊt l−îng cao trªn thiÕt bÞ lªn men ch×m ë qui m« c«ng nghiÖp. - Hoµn thiÖn qui tr×nh s¶n xuÊt ph©n h÷u c¬ vi sinh vËt ®a chñng, chøc n¨ng. - S¶n xuÊt thö nghiÖm 8.000 tÊn ph©n h÷u c¬ vi sinh vËt ®a chñng, chøc n¨ng. - X©y dùng 6 m« h×nh tr×nh diÔn hiÖu qu¶ cña ph©n bãn vi sinh vËt ®a chñng, chøc n¨ng. Tổng hợp kết quả thực hiện dự án KC04.DA11 Số lượng Mức độ thức TT Theo Thực hiện so với Tên sản phẩm và chỉ tiêu chất lượng chủ yếu hợp hiện hợp đồng đồng 1 Chủng vi sinh vật đa hoạt tính (cố định nitơ, 10 11 Vượt phân giải lân, đối kháng vi sinh vật gây bệnh vùng rễ cây trồng cạn 2 Quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm vi 1 1 Đạt
sinh vật đa chủng, chức năng chất lượng cao trên thiết bị lên men chìm ở quy mô công nghiệp tạo sản phẩm có mật độ vi sinh vật đa hoạt tính đạt 109 CFU/g chế phẩm 3 Quy trình sản xuất phân hữu cơ vi sinh vật 1 1 Đạt đa chủng, chức năng được áp dụng tại cơ sở sản xuất 4 Phân hữu cơ vi sinh vật chức năng (tấn) 8000 8100 Vượt - Mật độ vi sinh vật chức năng (cfu/g) 106 106 - Tăng năng suất cây trồng (%) so với ĐC 15 15 - Giảm tỷ lệ bệnh vùng rễ (%) 60 60 5 Mô hình trình diễn sử dụng phân vi sinh vật 6 9 Vượt chức năng qui mô 1-5 ha/mô hình 6 Cơ sở sản xuất sử dụng công nghệ của dự án 1-2 5 Vượt 7 Đào tạo ĐH, SĐH - 8 Vượt 8 Công trình khoa học công bố - 4 Vượt Công nghệ chuyển giao cho địa phương 3 9 Đào tạo cán bộ và công nhân kỹ thuật sản 26 Vượt xuất phân hữu cơ VSV chức năng 10 Tập huấn nông dân kỹ thuật sử dụng phân 1000 Vượt hữu cơ VSV chức năng 7.2. VÒ tiÕn ®é thùc hiÖn: Dù ¸n ®· thùc hiÖn ®óng tiÕn ®é ®Ò ra. 8. VÒ nh÷ng ®ãng gãp míi cña Dù ¸n: VÒ gi¶i ph¸p khoa häc – c«ng nghÖ: Dù ¸n ®· nghiªn cøu hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt chÕ phÈm vi sinh vËt ®a chñng, chøc n¨ng chÊt l−îng cao vµ s¶n phÈm ph©n bãn h÷u c¬ vi sinh vËt ®a chñng, chøc n¨ng tõ c¸c tæ hîp vi sinh vËt tõ nhiÒu chñng vi sinh vËt cã ho¹t tÝnh sinh häc kh¸c nhau qui m« c«ng nghiÖp. S¶n phÈm ph©n bãn h÷u c¬ vi sinh vËt ®a chñng, chøc n¨ng võa cã ý nghÜa nh− mét lo¹i ph©n bãn lµm t¨ng n¨ng suÊt c©y trång, ®ång thêi còng cã kh¶ n¨ng h¹n chÕ mét sè bÖnh vïng rÔ c©y trång c¹n do vi khuÈn/ vi nÊm g©y nªn. S¶n phÈm cña Dù ¸n cã ý nghÜa quan träng trong s¶n xuÊt bÒn v÷ng n«ng phÈm an toµn. Chñ nhiÖm Dù ¸n PGS.TS. Ph¹m V¨n To¶n ThS. L−¬ng H÷u Thµnh
PHẦN I: MỞ ĐẦU Dự án SXTN: Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm phân bón vi sinh đa chủng, đa chức năng 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” được đặt ra với mục đích: Hoàn thiện công nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật đa chủng, chức năng chất lượng cao ở qui mô công nghiệp cho một số cây trồng trên vùng sinh thái và tổ chức chuyển giao công nghệ, ứng dụng vào sản xuất nhằm tạo mô hình sản xuất và sử dụng hỗn hợp vi sinh vật nhiều chức năng như một loại phân bón có tác dụng nâng cao năng suất, chất lượng nông sản, tiết kiệm phân hoá học, đồng thời có khả năng hạn chế một số bệnh vùng rễ cây trồng do nấm và vi khuẩn gây nên, góp phần phát triển nông phẩm an toàn. Dự án được thực hiện trong 2 năm (24 tháng) từ tháng 5 năm 2005 đến tháng 6 năm 2007 với tổng số kinh phí là 6.400 triệu đồng, trong đó, từ ngân sách sự nghiệp khoa học: 2.200 triệu đồng (năm 2006 không thực hiện vì không có kinh phí). Dưới đây là một số thông tin chung về dự án: 1. Tên dự án: Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm phân bón vi sinh đa chủng, đa chức năng ứng dụng cho cây trồng qui mô công nghiệp. 2. Thuộc chương trình KHCN cấp nhà nước: Nghiên cứu khoa học và phát triển Công nghệ sinh học 3. Mã số: KC.04.DA11 4. Cấp quản lý: cấp Nhà nước 5. Thời gian thực hiện: 24 tháng từ tháng 5/2005 đến 6/2007 6. Kinh phí thực hiện: Tổng số: 6.400,000 triệu đồng Trong đó, từ ngân sách sự nghiệp khoa học: 2.200,000 triệu đồng 7. Thu hồi: Kinh phí thu hồi: 1.320.000.000 (60% kinh phí hỗ trợ từ ngân sách) Thời gian thu hồi sau thời gian thực hiện (tháng): 18tháng và 24 tháng. 8. Tổ chức đăng ký chủ trì thực hiện dự án: Tên tổ chức: Viện Thổ nhưỡng Nông hoá, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam Địa chỉ: Đông Ngạc, Từ Liêm, Hà Nội Điện thoại: 7522125, Fax. 8389924 9. Chủ nhiệm dự án: Thời gian 5/2005-10/2006 Thời gian 11/2006-6/2007 Họ tên : Phạm Văn Toản Họ tên: Lương Hữu Thành Học hàm, học vị : PGS.TS Học vị: ThS Chức vụ: Trưởng bộ môn Vi sinh vật E.Mail: huuthanhvasi@yahoo.com E.Mail: pvtoan@hn.vnn.vn ĐT: 7522125, Fax. 8389924 ĐT: CQ: 8615557, NR: 8645607 1
10. Cơ quan phối hợp chính: - Liên hiệp khoa học & sản xuất CNSH-MT, Viện KH&CN Việt Nam - Trung tâm CNSH, Viện Hoá học công nghiệp - Trung tâm Nghiên cứu & Thực nghiệm đậu đỗ, Trung tâm Chuyển giao & Khuyến nông, Trung tâm cây có củ, Viện KHKTNNVN (nay là Viện cây lương thực và cây thực phẩm - Viện Bảo vệ thực vật - Công ty TNHH Hữu cơ, Đông Hoà, Dĩ An, Bình Dương, - Công ty sinh hoá hữu cơ Polyfa, Buôn Mê Thuột, Đắc Lắc - Công ty Thiên Sinh, chi nhánh phía Bắc; Gia Lâm, Hà Nội - Trung tâm ứng dụng Khoa học và Công nghệ, Sở KH&CN tỉnh Đăklăk - Công ty Cổ phần đầu tư khai thác mỏ 11. Danh sách cá nhân chính tham gia dự án. TT Họ tên Học hàm, Đơn vị công tác học vị 1 Phạm Văn Toản PGS.TS Bộ môn VSV, Viện TNNH 2 Lương Hữu Thành ThS Bộ môn VSV, Viện TNNH 3 Nguyễn Thu Hà ThS Bộ môn VSV, Viện TNNH 4 Vũ Thuý Nga CN Bộ môn VSV, Viện TNNH 5 Cao Thanh Tâm CN Bộ môn VSV, Viện TNNH 6 Đào Văn Thông ThS Bộ môn VSV, Viện TNNH 7 Phạm Bích Hiên ThS Viện Khoa học nông nghiệp VN 8 Phạm Việt Cường TS Liên hiệp KH&SX CNSH-MT Viện KH&CN VN 9 Nguyễn Phú Tuân TS Viện BVTV 12. Xuất xứ dự án: Xuất xứ của Dự án là kết quả “Sản xuất và sử dụng phân bón vi sinh vật (VSV) chức năng cho một số cây trồng “thuộc đề tài khoa học cấp Nhà Nước KC.04.04 (2001-2004) : “Nghiên cứu công nghệ sản xuất phân bón VSV đa chủng, phân bón chức năng phục vụ chăm sóc cây trồng cho một số vùng sinh thái” do Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam (Viện KHKTNNVN) chủ trì đã được Bộ Nông nghiệp & Phát triển nông thôn công nhận, đưa vào áp dụng trong sản xuất (Quyết định 2421/QĐ/BNN-KHCN ngày 17/8/2004 và kết quả nghiên cứu triển khai của đề tài KHCN.02.06B giai đoạn 1999-2000: Nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng chế phẩm phân bón VSV hỗn hợp phục vụ phát triển nông, lâm nghiệp bền vững do Viện KHKTNNVN chủ trì đã được nghiệm thu ngày 20/3/2001 đạt mức xuất sắc. Dự án cũng được xây dựng trên cơ sở kế thừa kết quả nghiên cứu triển khai các đề tài khoa học cấp Nhà nước do Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Việt Nam (KHKTNNVN) chủ trì giai đoạn 1991 -1998 đó là: 2
- Đề tài KH cấp Nhà nước KHCN.02.06A (1996-1998): Nghiên cứu áp dụng các giải pháp công nghệ mới nhằm mở rộng việc sản xuất và ứng dụng phân bón VSV cố định nitơ, phân giải lân trong nông lâm nghiệp do Viện KHKTNNVN chủ trì, đã được nghiệm thu ngày 20/4/1999 đạt mức xuất sắc. - Đề tài KH cấp Nhà nước KC.08.01 (1991-1995): Nghiên cứu công nghệ sản xuất và ứng dụng phân VSV cố định nitơ nhằm nâng cao năng suất lúa và cây trồng cạn do Viện KHKTNNVN chủ trì, được nghiệm thu ngày 10/01/1996 đạt mức xuất sắc - Đề án lưu giữ nguồn gen VSV nông nghiệp thuộc chương trình hàng năm của Bộ Khoa học & Công nghệ về công tác thu thập, tuyển chọn và lưu giữ nguồn gen cây trồng, vật nuôi và VSV do Viện KHKTNNVN chủ trì. Hiện nay quĩ gen VSV nông nghiệp đang bảo quản lưu giữ trên 600 chủng VSV sử dụng cho công tác nghiên cứu triển khai phân bón VSV, thuốc bảo vệ thực vật sinh học, chế phẩm VSV cải tạo môi trường, và chuyển đổi sinh học và được bổ sung hàng năm thêm hàng trăm chủng, giống VSV mới từ nhiều nguồn khác nhau. Đây là nguồn nguyên liệu quan trọng cho việc nghiên cứu phát triển các sản phẩm VSV sử dụng trong sản xuất nông nghiệp. 13. Nội dung chính của Dự án. 13.1. Xây dựng, thử nghiệm và hoàn thiện công nghệ sản xuất chế phẩm VSV đa chủng, chức năng đậm đặc qui mô công nghiệp. - Nghiên cứu xây dựng và hoàn thiện qui trình công nghệ sản xuất chế phẩm VSV vật đa chủng, chức năng đậm đặc từ tổ hợp các VSV cố định đạm, phân giải lân, sinh tổng hợp kích thích sinh trưởng thực vật và đối kháng VSV gây bệnh vùng rễ cây trồng cạn bằng phương pháp nuôi cấy chìm ở qui mô công nghiệp (công suất 1500 lít/mẻ). - Sản xuất thử nghiệm chế phẩm VSV đa chủng, chức năng đậm đặc. - Đánh giá chất lượng chế phẩm VSV đa chủng, chức năng, đậm đặc Nghiên cứu xây dựng qui trình bảo quản, sử dụng chế phẩm VSV đa chủng, chức năng đậm đặc. 13.2. Sản xuất thử nghiệm và phát triển phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng vào sản xuất trên trên cơ sở chế phẩm VSV đa chủng, chức năng đậm đặc và cơ chất hữu cơ đã xử lý. - Phối hợp với các đơn vị liên doanh, liên kết xây dựng qui trình xử lý cơ chất hữu cơ làm chất mang cho phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng. - Đào tạo, tập huấn cán bộ kỹ thuật tại đơn vị liên doanh, liên kết, phối hợp sản xuất thử nghiệm và đánh giá chất lượng phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng trên cơ sở chế phẩm VSV đa chủng, chức năng đậm đặc và cơ chất hữu cơ đa xử lý. - Nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng đối với cây trồng tại một số vùng sinh thái. 3
- Phối hợp sản xuất phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng và ứng dụng sản phẩm trên diện tích 2000 ha/năm tương đương với 8.000 tấn phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng trong 2 năm. - Tổ chức khuyến cáo và mở rộng qui mô sử dụng phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng cho các đối tượng cây trồng thông qua các mô hình trình diễn tại các vùng sinh thái khác nhau. 13.3. Đào tạo bồi dưỡng đội ngũ cán bộ, công nhân kỹ thuật. - Đào tạo nâng cao trình độ cho 2 cán bộ khoa học về qui trình công nghệ sản xuất phân vi sinh vật đa chủng, chức năng qui mô công nghiệp làm hạt nhân cho việc triển khai công nghệ tại cơ quan chủ trì dự án và đơn vị phối hợp, liên doanh, liên kết dự án - Đào tạo nâng cao tay nghề cho 5 công nhân kỹ thuật tham gia nghiên cứu triển khai sản xuất phân VSV đa chủng, chức năng tại cơ quan chủ trì dự án, đơn vị phối hợp và liên doanh, liên kết của dự án về kỹ thuật sản xuất, kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm tạo ra, đồng thời tổ chức các hoạt động nhằm mở rộng thông tin khoa học về sản phẩm phân VSV đa chủng, chức năng cho đội ngũ cán bộ kỹ thuật tại cơ sở sản xuất và địa phương. - Tập huấn nông dân về kỹ thuật sử dụng, hỗ trợ thử nghiệm và xây dựng mô hình trình diễn hiệu quả phân VSV đa chủng, chức năng tại cơ sở sản xuất và sử dụng sản phẩm 14. Sản phẩm của Dự án. Sản phẩm của dự án theo hợp đồng số 02/2005/HĐ-DASXTN/KC.04- DA11 và hợp đồng số: 11/2006/HĐ-DA ký kết giữa Bộ Khoa học và Công nghệ và Cơ quan chủ trì và chủ nhiệm dự án như bao gồm: STT Tên sản phẩm Số Chỉ tiêu kinh tế - kỹ Ghi lượng thuật chú 1 Quy trình công nghệ sản 01 10 chủng VSV đa hoạt xuất chế phẩm vi sinh vật đa tính, chủng, chức năng chất lượng Chế phẩm có mật độ VSV cao trên thiết bị lên men đa hoạt tính ≥ 109 CFU/g chìm ở quy mô công nghiệp 2 Quy trình sản xuất phân hữu 01 Qui trình được áp dụng tại cơ vi sinh vật đa chủng, chức 1-2 cơ sở sản xuất năng 3 Phân hữu cơ vi sinh vật đa 8.000 - Sử dụng cho một số đối chủng, chức năng tấn tượng cây trồng. - Mật độ VSV: 106 CFU/g 4 Mô hình trình diễn hiệu quả 6 mô Qui mô 1-5 ha/mô hình của phân bón vi sinh vật đa hình chủng, chức năng ở mộ số vùng sinh thái 4
PHẦN 2: KẾT QUẢ HOẠT ĐỘNG DỰ ÁN I. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC. Hiệu quả của VSV 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 đã được khẳng định trong nhiều công trình nghiên cứu của nhiều nước trên thế giới (5, 7, 13, 14, 20, 21, 25, 30). Các sản phẩm vi sinh như phân bón VSV cố định nitơ, phân giải photphat khó tan, chế phẩm VSV kích thích sinh trưởng thực vật, chế phẩm VSV phòng trừ bệnh cây trồng đã được 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. VSV tác động đến cây trồng trực tiếp hoặc gián tiếp. Sự tác động trực tiếp của VSV đến 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 VSV như quá trình cố định 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 động và dễ dàng sử dụng các nguồn dinh dưỡng từ môi trường. Tác động gián tiếp đến sinh trưởng của cây trồng xảy ra khi các chủng VSV có khả năng làm giảm bớt hoặc ngăn chặn các ảnh hưởng có hại từ môi trường hoặc từ các VSV bất lợi đối với thực vật, trong đó VSV có thể cạnh tranh dinh dưỡng với VSV 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 động nêu trên đối với cây trồng (1, 2, 3, 9, 10, 11, 16, 23, 26, 29, 32, 35). Kết quả nghiên cứu từ các nước Mỹ, Canada, Nga, Ấn Độ, Thái Lan, Trung Quốc, Nhật.... cho thấy sử dụng chế phẩm VSV có thể cung cấp cho đất 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 VSV sinh tổng hợp chất điều hoà sinh trưởng thực vật như Azotobacter, Azospirilum, Rhizobium…có thể cung cấp 10-20 µgIAA/ml hoặc 20 µg GA3/ml do đó 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. Một số chất kháng sinh như Agrocin 84, Agrocin 434, Phenazines, Pyoluteorin…được sinh ra bởi Agrobacterium, Pseudomonas và Bacillus…có khả năng hạn chế bệnh tua mực ở cây quế, bệnh trụi ngọn ở cam chanh, bệnh héo xanh vi khuẩn, bệnh thối rễ do nấm ở cây họ cà và cây đậu đỗ. Tuy nhiên do hệ VSV rất đa dạng và mỗi VSV trong đất đều chịu nhiều tác động qua lại của các VSV khác cũng như điều kiện môi trường nên hiệu quả của các sản phẩm vi sinh trong các điều kiện khác nhau không giống nhau. Một số nghiên cứu gần đây ở Ấn Độ, Trung Quốc, Đức, Nhật, Mỹ, Anh, Úc... cho thấy sản phẩm tổng hợp bao gồm tập hợp các nhóm VSV cố định nitơ, phân giải lân, kích thích sinh trưởng thực vật, đối kháng VSV gây bệnh vùng 5
rễ cây trồng như E2001, Phytobacter, superlife, .v.v. có tác dụng đối với cây trồng tốt hơn so với từng nhóm riêng rẽ. Các sản phẩm phân VSV trên thế giới được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp lên men chìm trong các nồi lên men ở qui mô công nghiệp, trong đó môi trường dinh dưỡng chuẩn không được sử dụng vì giá thành quá cao mà được 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 đậu tương, amoniac, .v.v. Thành phần môi trường được nghiên cứu, lựa chọn đảm bảo phù hợp với từng đối tượng VSV (1, 4, 6, 13). Trong khuôn khổ các đề tài, dự án nghiên cứu & triển khai các đơn vị khoa học trong cả nước đã tiến hành các nghiên cứu về VSV có ích ( cố định nitơ, phân giải photphat khó tan, sinh tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật…), trên cơ sở đó nghiên cứu sản xuất thành công một số loại phân bón VSV. Các sản phẩm phân bón VSV đơn chủng (Nitragin, Rhizoda, Azogin, Rhizolu, Phosphobacterin...) hay đa chủng ( phân hỗn hợp từ VSV cố định nitơ và phân giải lân: Biomix, Humix…) đã thể hiện được tác dụng nâng cao hiệu quả sử dụng phân khoáng, tăng cường trao đổi chất trong cây và qua đó nâng cao năng suất, chất lượng nông sản và tăng thu nhập cho người nông dân. Kết quả nghiên cứu triển khai các đề tài, dự án về phân bón VSV đơn chủng và đa chủng được hiện trong các công trình đã công bố (20, 21) Bên cạnh các VSV có lợi các VSV gây bệnh vùng rễ cây trồng tồn tại trong đất đã gây nhiều thiệt hại cho sản xuất nông, lâm nghiệp. Năng suất cây trồng ở nhiều nơi đã bị giảm từ 20-100%. Nhiều nghiên cứu ở Việt Nam đã chỉ ra Pseudomonas solanacearum là tác nhân chính gây bệnh chết ẻo ở cà chua, dưa, lạc và 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 điều (8, 12, 15). Ngoài các kỹ thuật canh tác đến nay chưa có biện pháp phòng trừ nào có hiệu quả. Các công trình nghiên cứu gần đây của Viện Bảo vệ Thực vật, Viện KHKTNNVN, Viện Di truyền Nông nghiệp, Viện CNSH, Viện Khoa học Lâm nghiệp.v.v. đã chứng minh một số VSV có khả năng ức chế và tiêu diệt nhiều vi sinh vật gây bệnh. Kết quả này đã tạo ra cơ sở ban đầu cho giải pháp phòng trừ sinh học các nguồn bệnh nguy hiểm này (21). Sản xuất và ứng dụng hỗn hợp VSV cố định nitơ, phân giải lân, sinh tổng hợp kích thích sinh trưởng thực vật và VSV đối kháng VSV 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 KHKTNNVN phối hợp cùng Viện CNSH – Viện KH&CN Việt Nam và Viện KH lâm nghiệp. Kết quả nghiên cứu đã chứng minh phân VSV đa chủng, 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 đã được nghiên cứu đánh giá trong phòng thí nghiệm, thử nghiệm ảnh hưởng trên một số đối tượng cây trồng ở qui mô chậu vại, nhà lưới, vườn ươm và khảo nghiệm đồng ruộng cả 6
diện hẹp và diện rộng. Kết quả thử, khảo nghiệm cho thấy phân VSV đa chủng, chức năng có khả năng gia tăng sinh khối và năng suất cây trồng. Sự tăng năng suất được xác nhận ngay cả khi giảm 10-30% lượng dinh dưỡng khoáng N,P. Số liệu tổng kết kết quả khảo nghiệm đồng ruộng diện rộng và mô hình trình diễn tại một số địa phương cho thấy phân VSV đa chủng chức năng có khả năng gia tăng sinh khối và năng suất cây trồng. Sự tăng năng suất được xác nhận ngay cả khi giảm một phần dinh dưỡng khoáng (N,P). Kết quả khảo nghiệm cũng xác định phân vi sinh vật đa chủng không những đem 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. Kết quả nghiên cứu cơ chế tác dụng, qui trình công nghệ sản xuất qui mô phòng thí nghiệm và hiệu lực của loại phân mới này đã được công bố trên nhiều tạp chí khoa học trong và ngoài nước, đặc biệt trong Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc tổ chức tại Hà Nội tháng 12 năm 2003. phân bón VSV đa chủng chức năng, sản phẩm của Viện KHKTNNVN kết hợp cùng Viện CNSH và Viện KHLN đã được Hội đồng Khoa học chuyên ngành Đất, 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). Với khuôn khổ một đề tài nghiên cứu khoa học trong thời gian qua các cán bộ khoa học của đề tài mới tập trung nghiên cứu nhằm chứng minh khả năng sử dụng hỗn hợp VSV đa chức năng làm phân bón và tổ chức xây dựng, triển khai qui trình công nghệ sản xuất ở qui mô nhỏ. Trong thời gian qua, mặc dù có hiệu quả và được người sử dụng tín nhiệm, song phân bón VSV đa chủng, chức năng chỉ mới được sử dụng ở phạm vi hết sức khiêm tốn. Nguyên nhân chính của hạn chế này là do chưa có qui trình sản xuất ở qui mô công nghiệp. Nhằm đáp ứng nhu cầu của thực tế sản xuất và nhanh chóng đưa tiến bộ khoa học vào sản xuất, việc nghiên cứu xây dựng qui trình sản xuất phân VSV đa chủng, chức năng ở qui mô công nghiệp tạo sản phẩm mới và phát triển trên diện rộng là hết sức cần thiết. Mục tiêu của dự án là hoàn thiện công nghệ sản xuất phân bón vi sinh vật đa chủng, chức năng chất lượng cao ở qui mô công nghiệp cho một số cây trồng trên vùng sinh thái và tổ chức chuyển giao công nghệ, ứng dụng vào sản xuất nhằm tạo mô hình sản xuất và sử dụng hỗn hợp vi sinh vật nhiều chức năng như một loại phân bón có tác dụng nâng cao năng suất, chất lượng nông sản, tiết kiệm phân hoá học, đồng thời có khả năng hạn chế một số bệnh vùng rễ cây trồng do nấm và vi khuẩn gây nên, góp phần phát triển nông phẩm an toàn. II. LỰA CHỌN ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. Công nghệ sản xuất chế phẩm VSV đa chủng, chức năng đã được nghiên cứu và thử nghiệm sản xuất ở qui mô phòng thí nghiệm và qui mô pilot trong khuôn khổ của đề tài KC.04.04. Sản phẩm đã được thử nghiệm trên cây trồng cho hiệu quả tốt. Từ chế phẩm VSV đa chủng, chức năng đề tài đã phối 7
hợp với một số công ty để sản xuất thử nghiệm phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng. Sản phẩm phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng được khảo nghiệm trên một số cây trồng ở miền Bắc, miền Nam, Tây nguyên và được người sử dụng đánh giá cao. Do mục tiêu của đề tài nghiên cứu là xây dựng công nghệ sản xuất phân VSV đa chủng chức năng ở qui mô pilot và thử nghiệm áp dụng tại một số cơ sở sản xuất, nên sản phẩm phân VSV đa chủng chức năng chỉ được ứng dụng trong khuôn khổ của đề tài trên diện tích khiêm tốn. Kết quả thử, khảo nghiệm đồng ruộng đã cho thấy phân bón VSV đa chủng, chức năng có hiệu quả tốt trong trồng trọt, mang lại nhiều lợi ích kinh tế xã hội cho người sử dụng và môi trường sinh thái. Thực tế sản xuất nông, lâm nghiệp đang rất cần sản phẩm phân bón VSV đa chủng chức năng. Nhằm hoàn thiện qui trình công nghệ tạo sản phẩm chất lượng cao ở qui mô lớn phục vụ công tác đưa nhanh tiến bộ kỹ thuật vào sản xuất đáp ứng nhu cầu của của người sử dụng, dự án cần thiết phải triển khai các nghiên cứu thử nghiệm và hoàn thiện để xác định được tính ổn định của qui trình công nghệ sản xuất chế phẩm VSV đa chủng, chức năng chất lượng cao ở qui mô công nghiệp; đồng thời phối hợp với các cơ sở sản xuất phân bón hữu cơ, hữu cơ sinh học ở các vùng sinh thái nghiên cứu hoàn thiện qui trình xử lý phân gia cầm, than bùn và các nguồn hữu cơ khác thành chất mang cho sản xuất phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng. Trên cơ sở đó dự án tổ chức sản xuất thử nghiệm và phát triển phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng vào sản xuất. Nhằm khuyến cáo phân bón VSV đa chủng, chức năng cho sản xuất dự án cũng đặt ra nội dung thử, khảo nghiệm phân VSV đa chủng, chức năng và xây dựng mô hình trình diễn trên diện rộng đối với một số cây trồng tại các vùng sinh thái. Để dự án được thực hiện thành công và có thể chuyển giao cho sản xuất, dự án xác định việc đào tạo, bồi dưỡng cán bộ là nội dung quan trọng tiếp theo của dự án. Để giải quyết các nội dung nghiên cứu đáp ứng mục tiêu xác định nêu trên dự án đã sử dụng kỹ thuật và phương pháp nghiên cứu sau (chi tiết các phương pháp nghiên cứu được tập hợp trong phụ lục 1): - Nghiên cứu đặc điểm chung và điều kiện sinh trưởng phát triển của VSV theo các phương pháp nghiên cứu VSV thông dụng. - Phương pháp phân tích các chỉ tiêu lý hoá học của mẫu đất, phân bón theo 10TCN 378-99; 369-99; 370-99; 377-99; 373-99; 371-99; 375-99; 303-97; 361-99; 306-97; 307-97; 308-97; 302-97; 366-99. - Phương pháp xác định hoạt tính cố định nitơ, phân giải lân VSV và chất lượng phân bón VSV theo TCVN 6166-2002; 6167-1996; 7185-2002; 10TCN 299-97; 298-97. - Đánh giá khả năng đối kháng vi khuẩn/ nấm bệnh vùng rễ cây trồng theo phương pháp khuyếch tán hoạt chất ức chế vi sinh vật trong môi trường thạch (27). 8
- Xác định tên VSV bằng phương pháp phân loại học phân tử dựa trên cơ sở giải trình tự gen 16S ARN ribosom và so sánh theo chương trình phần mềm Fasta. Tên VSV được xác định với xác xuất tương đồng cao nhất (17). - Xác định độ an toàn sinh học của các chủng vi sinh vật theo hướng dẫn về phân loại cấp độ an toàn sinh học của cộng đồng Châu Âu số 90/679/EWG (31). - Phương pháp bố trí thí nghiệm đồng ruộng diện hẹp và diện rộng theo 10TCN 216-95 (216-2003): Qui phạm khảo nghiệm đồng ruộng hiệu lực của phân bón đối với cây trồng và “Phương pháp thí nghiệm đồng ruộng”. Thí nghiệm được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh với 3 lần lặp lại. Số liệu nghiên cứu được xử lý theo chương trình thống kê và xử lý số liệu IRRISTAT III. NHỮNG NỘI DUNG ĐÃ THỰC HIỆN. Ngay sau khi Dự án được phê duyêt cơ quan chủ trì dự án đã tổ chức hội thảo kế hoạch triển khai dự án với sự tham gia của các cán bộ khoa học chủ chốt về các lĩnh vực có liên quan. Nội dung nghiên cứu của dự án được thống nhất và phân công cụ thể cho các đơn vị và triển khai chi tiết trong các năm như sau: Năm 2005: - Nghiên cứu xây dựng và hoàn thiện qui trình công nghệ sản xuất chế phẩm VSV vật đa chủng, chức năng đậm đặc từ tổ hợp các VSV cố định đạm, phân giải lân, sinh tổng hợp kích thích sinh trưởng thực vật và đối kháng VSV gây bệnh vùng rễ cây trồng cạn bằng phương pháp nuôi cấy chìm ở qui mô công nghiệp (công suất 1500 lít/mẻ). - Sản xuất thử nghiệm chế phẩm VSV đa chủng, chức năng đậm đặc. - Đánh giá chất lượng chế phẩm VSV đa chủng, chức năng, đậm đặc Nghiên cứu xây dựng qui trình bảo quản, sử dụng chế phẩm VSV đa chủng, chức năng đậm đặc. - Nghiên cứu xây dựng và hoàn thiện qui trình xử lý cơ chất hữu cơ làm chất mang cho phân bón hữu cơ VSV đa chủng, chức năng. - Nghiên cứu xây dựng và hoàn thiện qui trình sản xuất phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng trên cơ sở chế phẩm VSV đa chủng, chức năng đậm đặc và cơ chất hữu cơ đã xử lý. - Sản xuất thử nghiệm, đầu đánh giá khả năng sử dụng và bước đầu phát triển phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng vào sản xuất. Năm 2006 và 2007 - Tiếp tục hoàn thiện qui trình sản xuất phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng và phối hợp sản xuất phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng ở qui mô công nghiệp. - Tiếp tục nghiên cứu đánh giá khả năng sử dụng phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng đối với cây trồng tại một số vùng sinh thái. 9
- Tổ chức khuyến cáo và mở rộng qui mô sử dụng phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng cho các đối tượng cây trồng thông qua các mô hình trình diễn tại các vùng sinh thái khác nhau. Nội dung và các đơn vị chính thực hiện dự án cụ thể như sau: Đơn vị thực hiện Nội dung thực hiện Viện Khoa học Kỹ - Hoàn thiện công nghệ sản xuất chế phẩm VSV đa chủng, thuật Nông nghiệp chức năng đậm đặc sử dụng cho cây trồng nông nghiệp và hồ Việt Nam/ Viện Thổ tiêu. nhưỡng Nông hoá và - Hoàn thiện công nghệ xử lý cơ chất hữu cơ và sản xuất các đơn vị trực phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng sử dụng cho cây thuộc. trồng nông nghiệp. - Phối hợp sản xuất, đánh giá khả năng sử dụng và khuyến cáo ứng dụng phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng trên diện rộng. Viện CNSH, Viện - Hoàn thiện công nghệ sản xuất chế phẩm VSV đa chủng, KH&CN Việt Nam. chức năng đậm đặc, cơ chất hữu cơ và phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng sử dụng cho cây công nghiệp. - Phối hợp sản xuất và khuyến cáo đưa vào sử dụng phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng. Các công ty: TNHH - Phối hợp sản xuất phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng Hữu cơ Bình Dương, trên cơ sở chế phẩm đậm đặc và cơ chất đã xử lý. Polyfa, Thiên Sinh, - Phối hợp khuyến cáo và tổ chức phát triển hữu cơ VSV đa Cổ phần đầu tư khai chủng, chức năng vào sản xuất. thác mỏ, TT Ứng - Tiếp nhận chuyển giao công nghệ sản xuất phân hữu cơ dụng KHCN Đắc Lắc VSV đa chủng, chức năng. Các Sở nông nghiệp, Phối hợp đánh giá khả năng sử dụng và khuyến cáo ứng Chi cục BVTV các dụng phân hữu cơ VSV đa chủng, chức năng trên diện rộng. tỉnh, Viện BVTV IV. KẾT QUẢ THỰC HIỆN. 1. Kết quả khoa học công nghệ. 1.1 Hoàn thiện qui trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật đa chủng, chức năng trên thiết bị lên men chìm qui mô công nghiệp. 1.1.1.Tuyển chọn, xác định bộ giống vi sinh vật đa hoạt tính. Từ bộ giống VSV thuộc đề tài KC04-04 và Quỹ gen vi sinh vật nông nghiệp, dự án đã tiến hành tuyển chọn và đánh giá hoạt tính sinh học của một số chủng vi sinh vật. Trên cơ sở lý lịch khoa học về hoạt tính sinh học của một số chủng vi sinh vật đã biết về hoạt tính cố định nitơ, phân giải photphat khó tan, sinh tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật và đối kháng vi khuẩn, nấm gây bệnh vùng rễ, kết quả cụ thể như sau: 10
a). Azotobacter Theo lý lịch khoa học, 3 chủng Azotobacter, ký hiệu là 108, 70 và 106 là những chủng vi sinh vật có khả năng cố định nitơ tự do. Để sử dụng các chủng vi sinh vật này làm nguyên liệu sản xuất phân bón vi sinh vật đa chủng, chức năng, dự án tiến hành tuyển chọn ra những chủng có hoạt tính sinh học cố định nitơ mạnh. Kết quả kiểm tra hoạt tính cố định nitơ của các chủng Azotobacter được trình bày trong bảng 1. Bảng 1. Khả năng cố định nitơ của các chủng Azotobacter. STT Ký hiệu chủng Cố định nitơ (µmol Etylen/ml/ngày) 1 70 4345,6 2 106 3207,2 3 108 4281,6 Số liệu bảng 1 cho thấy, các chủng Azotobacter đều có khả năng cố định nitơ, với hoạt tính hình thành etylen đạt từ 2207,2 đến 4345,6 µmol/ml/ngày, trong đó chủng 70 có khả năng cố định nitơ cao nhất, đạt 4345,6 µmol/ml/ngày. Các chủng vi sinh vật sử dụng để sản xuất phân vi sinh vật chức năng đặc biệt có ý nghĩa sử dụng nếu các chủng này có tính chất đa hoạt tính sinh học. Vì vậy, dự án đã đánh giá các hoạt tính sinh học khác của chủng Azotobacter. Kết quả đánh giá khả năng sinh IAA của các chủng Azotobacter được trình bày trong bảng 2 cho thấy, các chủng Azotobacter sử dụng trong nghiên cứu đều có khả năng sinh IAA thô, hàm lượng đạt từ 3-430 µg/ml, hàm lượng IAA đạt cao nhất sau 5 ngày nuôi cấy các chủng vi khuẩn trong môi trường dinh dưỡng có bổ sung DL- triptophan 1%. Chủng 70 có khả năng sinh IAA thô cao nhất, đạt 430 µg/ml sau 5 ngày nuôi cấy. Trong khu hệ sinh thái tồn tại rất nhiều mối quan hệ giữa các quần thể sinh vật, quan hệ giữa VSV – VSV, VSV – Cây trồng, VSV - Động vật đất...Lợi dụng mối quan hệ cạnh tranh giữa các quần thể vi sinh vật có ý nghĩa quan trọng trong việc tạo chế phẩm phân bón vi sinh vật chức năng có khả năng hạn chế vi khuẩn gây bệnh vùng rễ thực vật. Kết quả đánh giá khả năng ức chế vi khuẩn gây bệnh héo xanh thực vật của các chủng Azotobacter được trình bày trong bảng 3. Kết quả bảng 3 cho thấy cả ba chủng Azotobacter sử dụng trong nghiên cứu đều có khả năng ức chế vi khuẩn gây bệnh héo xanh thực vật. Chủng 70 có khả năng ức chế vi khuẩn héo xanh cho lạc, chủng 108 có khả năng ức chế vi khuẩn héo xanh cho lạc và cà chua, chủng 106 có khả năng ức chế vi khuẩn héo xanh cho lạc, cà chua và khoai tây. 11
Bảng 2. Khả năng sinh tổng hợp IAA thô của các chủng Azotobacter. Ký hiệu Hàm lượng IAA thô (µg/ml) chủng 1 ngày 2 ngày 3 ngày 5 ngày 7 ngày 70 85 288 320 430 335 106 3 7 23 32 28 108 25 35 35 39 27 Bảng 3. Khả năng ức chế vi khuẩn gây bệnh héo xanh của các chủng Azotobacter. Ký hiệu Khả năng ức chế vi khuẩn héo xanh chủng (vòng ức chế D-d cm) Cà chua Khoai tây Lạc 70 - - 0,6 106 1,6 1,4 0,3 108 1,6 - 1,6 Ghi chú: (-): Không có hoạt tính Sinh tổng hợp polyshacarit là một trong các tính chất đặc trưng của Azotobacter. Sử dụng đặc tính này để cải thiện độ phì của đất trồng đã được nhiều nhà khoa học quan tâm. Kết quả nghiên cứu khả năng sinh polyshacarit của các chủng Azotobacter được thể hiện trong bảng 4. Bảng 4. Hàm lượng polyshacarit của các chủng Azotobacter. Ký hiệu chủng Lượng polyshacarit (g khô/l) 70 360 106 489 108 353 Kết quả bảng 4 cho thấy 3 chủng Azotobacter nghiên cứu đều có khả năng sinh polyshacarit, lượng polyshacarit tạo thành đạt từ 353 đến 489 g khô/lít. Khả năng sinh polyshacarit của các chủng Azotobacter có ý nghĩa trong sản xuất phân bón sinh học. Các chủng sinh polyshacarit có tác dụng tốt cho sinh thái đất và cây trồng nhờ khả năng giữ ẩm cho đất, tăng chất dinh dưỡng cho cây trồng v.v… Kết quả đánh giá hoạt tính phân giải lân và đối kháng VSV gây bệnh vùng rễ cây trồng cạn cho thấy các chủng Azotobacter có biểu hiện, song mức độ không cao. b). Rhizobium 12
Rhizobium là vi khuẩn gram (-), hiếu khí, sống cộng sinh với cây họ đậu. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển chúng có khả năng cố định nitơ và cung cấp nitơ cho cây chủ. Kết quả nghiên cứu khả năng hình thành nốt sần và cố định nitơ của các chủng Rhizobium sử dụng trong nghiên cứu được thể hiện trong bảng 5. Bảng 5. Khả năng cố định nitơ và hình thành nốt sần của các chủng Rhizobium. STT Ký hiệu Số lượng nốt sần/cây Khả năng cố định nitơ chủng Tổng số Rễ chính Rễ phụ (nmol C2H4/cây/ngày) 1 RA.04 33,5 13,0 20,5 621,5 2 RA.18 40,0 11,0 29,0 748,0 3 RA.42.2 222,5 115,0 107,5 5135,5 Kết quả bảng 5 cho thấy, 3 chủng Rhizobium sử dụng trong nghiên cứu đều có khả năng hình thành nốt sần và cố định nitơ, trong đó, chủng RA.42.2 có khả năng hình thành 222,5 nốt sần/cây và cố định được 5135,5 nmol C2H4/cây/ngày. Để có thể tạo nốt sần và cố định nitơ phân tử cung cấp cho đất và cây trồng, đòi hỏi các vi sinh vật cố định nitơ phải có khả năng cạnh tranh cao đối với các vi sinh vật có sẵn trong đất. Khả năng cạnh tranh của các vi sinh vật trong đất được đánh giá thông qua tính kháng kháng sinh. Kết quả nghiên cứu đánh giá mức độ kháng kháng sinh của các chủng Rhizobium được thể hiện trong bảng 6. Bảng 6. Khả năng kháng kháng sinh của chủng Rhizobium. STT Ký hiệu Loại kháng sinh chủng Streptomycin Spectinomycin Tetracilin 1 RA.04 - - - 2 RA.18 - + (30 ppm) - 3 RA.42.2 - + (30 ppm) - Ghi chú: (-): Không mọc trên môi trường bổ sung kháng sinh, (+): Mọc trên môi trường bổ sung kháng sinh Kết quả bảng 6 cho thấy, 3 chủng Rhizobium sử dụng trong nghiên cứu đều không mọc được trên môi trường có bổ sung streptomycin, tetracilin. Chủng RA.18 và RA.42.2 có khả năng phát triển trên môi trường chứa spectinomycin (30 ppm). Kết quả đánh giá hoạt tính sinh tổng hợp hoạt chất kích thích sinh trưởng 13
thực vật (IAA), phân giải lân và đối kháng VSV gây bệnh vùng rễ cây trồng cạn cho thấy các chủng Rhizobium không thể hiện rõ nét. c). Bacillus Khả năng chuyển hoá Ca3PO4 của các chủng Bacillus trên môi trường đặc được tổng hợp trong bảng 7 cho thấy cả 9 chủng vi sinh vật đều có khả năng chuyển hoá Ca3PO4 thành dạng hoà tan, trong đó chủng B.14 có đường kính vòng phân giải phosphat khó tan lớn nhất (21,5mm), chủng B.08, B.18, B.10, B.24 có đường kính vòng phân giải phosphat khó tan từ 14,5-15,5mm và chủng B.17 có khả năng phân giải phosphat nhỏ nhất (đường kính vòng phân giải = 4,0mm). Thời gian hình thành vòng phân giải đối với 8/9 chủng Bacillus là 3 ngày, riêng chủng B14 có khả năng hình thành vòng phân giải photphat ngay sau 1 ngày nuôi cấy. Bảng 7. Khả năng phân giải Ca3(PO4)2 của các chủng Bacillus trên môi trường đặc. Đường kính (d) vòng phân giải photphat khó tan TT Chủng vi khuẩn (mm) trên môi trường đặc sau 5 ngàynuôi cấy 1 B04 11,5 2 B08 14,6 3 B10 14,5 4 B14 21,5 5 B16 11,5 6 B17 4,0 7 B18 14,6 8 B24 15,5 9 B34 11,5 Kết quả xác định định lượng hoạt tính phân giải lân của các chủng vi sinh vật nghiên cứu cũng đồng nhất với kết quả đánh giá định tính khả năng chuyển hoá lân khó tan của các chủng Bacillus nghiên cứu. Số liệu bảng 8 cho thấy mức độ hoà tan lân của các chủng Bacillus đạt 1-20µg/ml sau 10 ngày nuôi cấy. Môi trường nuôi cấy 2 chủng B17 và B34 có hàm lượng lân tan thấp nhất, khoảng 1µg/ml, chủng B14, và B18 có hàm lượng hoà tan lân tương 15- 20µg/ml. Khả năng chuyển hoá lân từ các nguồn phốt phát khác nhau của chủng Bacillus sử dụng trong nghiên cứu cho thấy các nguồn photphat khác nhau có ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng, phát triển của Bacillus cũng như mức độ hoà tan lân của chúng. Ca3(PO4)2 là nguồn photpho được Bacillus sử dụng tốt nhất. Cả hai loại quặng apatit và photphorit đều không có ảnh hưởng tốt đến sinh trưởng, phát triển của Bacillus. Trong môi trường nuôi cấy có bổ sung hai loại quặng apatit và photphorit mật độ Bacillus chỉ đạt 107-108CFU/ml.Sự sinh 14
trưởng, phát triển của chủng B14, B18 trong môi trường nuôi cấy chứa các nguồn photpho khác nhau được minh hoạ trong các biểu đồ 1 và 2. Bảng 8. Khả năng hoà tan lân của các chủng Bacillus trong môi trường nuôi cấy lỏng sau thời gian nuôi cấy 10 ngày. STT Chủng vi khuẩn Chỉ số OD Hàm lượng lân tan (µg/l) 1 B04 0,063 6 2 B08 0,050 5 3 B10 0,064 6 4 B14 0,203 20 5 B16 0,064 6 6 B17 0,009 1 7 B18 0,156 15 8 B24 0,068 6 9 B34 0,013 1 Biểu đồ 1: Khả năngphát triển của B14 trong môi trường bổ sung nguồn các phosphate khác nhau. 10 9 8 7 6 mËt ®é tÕ bµo (CFU/ml) 5 4 3 2 1 0 2 ngµy 4 ngµy 6 ngµy 8 ngµy 10 ngµy Thêi gian nu«i cÊy (ngµy) Ca3PO4 ApatÝt Supel©n Photphorit 15
Biểu đồ 2. Khả năng phát triển của B18 trong môi trường bổ sung nguồn các phosphate khác nhau 10 8 MËt ®é tÕ bµo (CFU/ml) 6 4 2 0 2 ngµy 4 ngµy 6 ngµy 8 ngµy 10 ngµy Thêi gian nu«i cÊy (ngµy) Ca3PO4 ApatÝt Supel©n Photphorit Để xác định khả năng bền vững của hoạt chất sinh học phân giải hợp chất photpho, dự án tiến hành đánh giá mức độ hoạt tính của vi khuẩn trong điều kiện ly tâm và xử lý nhiệt độ, trong đó vi khuẩn được nuôi trên môi trường có bổ sung Ca3(PO4)2 trong 3 ngày sau đó tiến hành ly tâm hoặc xử lý nhiệt độ và đo vòng phân giải lân trên môi trường đặc. Kết quả nghiên cứư cho thấy các chủng vi khuẩn phân giải lân trong quá trình nuôi cấy đều làm giảm pH của môi trường, trong đó chủng B.14 trong điều kiện ly tâm có xử lý nhiệt độ 800C trong 10 phút thì hoạt tính phân giải lân không thể hiện nữa, các chủng còn lại không thay đổi hoạt tính phân giải lân khi xử lý ở độ nhiệt độ 800C trong 10 phút. Như vậy chủng B.14 có khả năng đã sản sinh ra 1 loại men phosphataza phân giải hợp chất Ca3(PO4)2. Men này dễ bị phân huỷ trong điều kiện nhiệt độ cao. Điều này cũng phù hợp với đặc điểm hình thái học của chủng vi khuẩn có khả năng sinh men phosphataza, chúng có khả năng phát triển trên môi trường thạch muối-khoai tây. Trên môi trường này có thể nhận ra khá dễ dàng các khuẩn lạc vi khuẩn phân giải hợp chất photpho: đó là khuẩn lạc lớn nhày và xung quanh có vòng trong suốt. Để xác định hoạt tính sinh tổng hợp IAA, các chủng vi khuẩn được nuôi cấy trong môi trường có bổ sung DL-triptophan 1%. Kết quả xác định hàm lượng IAA sau thời gian nuôi cấy từ 2-6 ngày được trình bày trong bảng 9 cho thấy tất cả các chủng vi khuẩn nghiên cứu đều có khả năng sinh IAA với hàm lượng đạt từ 35-352 µg/ml môi trường, trong đó hàm lượng IAA đạt cao nhất sau 4 ngày nuôi cấy các chủng vi khuẩn trong môi trường dinh dưỡng có bổ sung DL- triptophan 1%. Chủng B14 có khả năng sinh IAA cao nhất (đạt 352 µg/ml), chủng B.24,B10 cho hàm lượng IAA thấp nhất (82µg/ml và 87µg/ml) 16
sau 4 ngày nuôi cấy. Chủng B08 và B18 có khả năng sinh IAA tương ứng đạt 186 và 263µg/ml sau 4 ngày nuôi cấy. Bảng 9: Khả năng sinh IAA của các chủng Bacillus. TT Chủng vi Hàm lượng IAA (µg/ml) sau thời gian nuôi cấy khuẩn 2 ngày 4 ngày 6 ngày 1 B04 106 87 36 2 B08 72 186 112 3 B10 106 87 36 4 B14 343 352 149 5 B16 80 133 69 6 B17 120 238 228 7 B18 228 263 125 8 B24 80 82 35 9 B34 97 90 49 Để xác định khả năng cố định nitơ của các chủng vi khuẩn, dự án đã tiến hành nuôi cấy các Bacillus trên môi trường vô đạm (MT Asby) và nhận thấy mật độ chủng vi khuẩn đều thấp hơn so với môi trường chuẩn (MT Kinh). Trên môi trường Asby, các vi khuẩn nghiên cứu không phát triển thành các khuẩn lạc điển hình. Để khẳng định chắc chắn khả năng cố định nitơ của các vi kluẩn phân giải lân, chuyên đề đã tiến hành đo hoạt tính khả axetylen của chúng trên máy sắc ký khí. Kết quả phân tích không phát hiện thấy hoạt tính khử axety len của tất cả các chủng vi khuẩn nghiên cứu, điều đó cho thấy các chủng Bacillus nghiên cứu không có khả năng cố định nitơ Kết quả xác định khả năng ức chế vi sinh vật gây bệnh vùng rễ cây trồng được trình bày trong bảng 10 cho thấy các chủng vi sinh vật sử dụng trong nghiên cứu ngoài hoạt tính chính là phân giải hợp chất phosphat khó tan chúng đều có khả năng ức chế vi sinh vật gây bệnh héo xanh thực vật. Số liệu nghiên cứu cũng cho thấy ngoài chủng B24 chỉ có khả năng ức chế vi khuẩn gây bệnh héo xanh cho cây lạc, các chủng khác đều có khả năng ức chế từ 2 đến 3 loại vi sinh vật gây bệnh trên cà chua và cây lạc. Từ kết quả nghiên cứu nêu trên dự án đã xác định hầu hết các chủng vi khuẩn phân giải lân sử dụng trong nghiên cứu đều thuộc loại đa hoạt tính sinh học với mức độ biểu hiện khác nhau. Chúng không những phân giải lân mà còn có khả năng kích thích sinh trưởng thực vật, hạn chế vi sinh vật gây bệnh vùng rễ cây trồng cạn. Đây là những ưu điểm của bộ giống vi khuẩn Bacillus phân giải lân sử dụng trong sản xuất phân bón vi sinh vật chức năng. 17