Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P trong đất góp phần vào việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:93

Thêm vào BST

Báo xấu

20
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài là tuyển chọn được một số chủng vi khuẩn hiếu khí sống tự do có khả năng cố định N và các chủng nấm mốc hòa tan phosphate vô cơ trong đất rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế; tạo nguồn vi sinh vật cố định N và hòa tan P với hoạt lực cao sẵn có nhằm góp phần cải thiện hiệu quả việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P trong đất góp phần vào việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------- Vũ Thị Hồng Hà NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA N VÀ P TRONG ĐẤT GÓP PHẦN VÀO VIỆC PHỤC HỒI RỪNG NGẬP MẶN TẠI THỪA THIÊN HUẾ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2014
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ---------- Vũ Thị Hồng Hà NGHIÊN CỨU TUYỂN CHỌN MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG CHUYỂN HÓA N VÀ P TRONG ĐẤT GÓP PHẦN VÀO VIỆC PHỤC HỒI RỪNG NGẬP MẶN TẠI THỪA THIÊN HUẾ Chuyên ngành: Khoa học Môi Trường Mã số: 60440301 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. NGÔ THỊ TƢỜNG CHÂU Hà Nội – Năm 2014
LỜI CAM ĐOAN Tôi tên là Vũ Thị Hồng Hà, là học viên cao học chuyên ngành Khoa học môi trường, khóa 2011 – 2013, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội. Tôi xin cam đoan: - Công trình nghiên cứu này do chính tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Ngô Thị Tường Châu. - Các số liệu trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được công bố ở các nghiên cứu khác hay trên bất kỳ phương tiện truyền thông nào. Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về kết quả nghiên cứu trong luận văn tốt nghiệp của mình. Hà Nội, tháng 9 năm 2014 Học viên Vũ Thị Hồng Hà
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất tới cô giáo hướng dẫn: Tiến sĩ Ngô Thị Tường Châu đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đề tài. Em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong bộ môn Khoa Học Đất, các thầy cô giáo trong trường Đại học Khoa học Tự Nhiên – Đại học Quốc Gia Hà Nội, đã trang bị cho em những kiến thức và kinh nghiệm quý giá trong quá trình học tập tại trường và nhiệt tình giúp đỡ em thực hiện đề tài này. Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học Khoa học Huế đã cung cấp tài liệu và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em hoàn thành luận văn này. Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng do thời gian có hạn, trình độ, kỹ năng của bản thân còn nhiều hạn chế nên em không tránh khỏi những hạn chế, thiếu sót. Rất mong được sự đóng góp, chỉ bảo, bổ sung thêm của thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 9 năm 2014 Học viên Vũ Thị Hồng Hà
MỤC LỤC MỞ ĐẦU............................................................................................................ 1 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................... 4 1. Tổng quan về rừng ngập mặn .............................................................. 4 1.1. Khái niệm ................................................................................................ 4 1.2. Tình hình rừng ngập mặn trên thế giới và tại Việt Nam ..................... 4 1.3. Rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế nói chung và Rú Chá nói riêng ................................................................................................................. 5 2. Vi sinh vật chuyển hóa N và P trong đất ............................................. 8 2.1. Vi sinh vật chuyển hóa N ....................................................................... 8 2.2. Vi sinh vật chuyển hóa Phosphate....................................................... 15 3. Nhu cầu dinh dƣỡng N, P của RNM và các nhóm vi sinh vật liên quan ............................................................................................................... 22 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......... 25 1. Đối tƣợng nghiên cứu .......................................................................... 25 2. Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................... 26 2.1. Phương pháp thu thập tài liệu ............................................................. 26 2.2. Phương pháp lấy mẫu đất .................................................................... 26 2.3. Phương pháp phân tích đất ................................................................. 26 2.4. Phương pháp phân lập vi khuẩn cố định N ........................................ 32 2.5. Phương pháp tuyển chọn các chủng vi khuẩn có khả năng cố định N .............................................................................................................. 33 2.6. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến khả năng sinh trưởng, phát triển và cố định N của chủng vi khuẩn được tuyển chọn ........................................................................................................ 34 2.7. Phương pháp phân lập vi khuẩn hòa tan phosphate .......................... 36 2.8. Phương pháp tuyển chọn chủng vi sinh vật chuyển hóa P ................ 36 2.9. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng, phát triển và khả năng hòa tan phosphate của các chủng nấm mốc .......................................................................................................... 37 2.10. Bố trí thí nghiệm thăm dò khả năng cải thiện nguồn N và P trong đất trồng cây ngập mặn bởi các chủng vi sinh vật được tuyển chọn .................. 38 CHƢƠNG III: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ............................................... 40 1. Một số tính chất đất vùng RNM ở Thừa Thiên Huế ........................ 40 1.1 Chỉ số pHKCl .......................................................................................... 40
1.2 Chất hữu cơ ......................................................................................... 40 1.3 Thành phần cơ giới ............................................................................. 41 1.4 Hàm lượng N tổng số và dễ tiêu .......................................................... 41 1.5 Hàm lượng P tổng số và dễ tiêu ........................................................... 42 2. Phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn cố định N từ đất vùng RNM tại Thừa Thiên Huế .............................................................................. 42 2.1 Tìm hiểu sự phân bố vi khuẩn cố định N ở vùng rễ cây ngập mặn ... 42 2.2 Phân lập các chủng vi khuẩn có khả năng cố định N ........................ 43 2.3 Tuyển chọn chủng vi khuẩn có hoạt lực cố định N cao ..................... 44 2.4 Ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng, phát triển và cố định N của chủng N27 ............................................................................ 47 3. Phân lập và tuyển chọn các chủng nấm mốc hòa tan phosphate khó tan từ vùng RNM tại Thừa Thiên Huế ......................................................... 54 3.1 Tìm hiểu sự phân bố nấm mốc hòa tan phosphate ở vùng rễ cây ngập mặn ............................................................................................................... 54 3.2 Phân lập các chủng nấm mốc có khả năng hòa tan P ....................... 56 3.3 Tuyển chọn chủng nấm mốc có hoạt lực hòa tan phosphate cao ...... 56 3.4 Ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng, phát triển và hòa tan phosphate của chủng M133 .......................................................... 58 4. Tạo chế phẩm vi sinh vật từ các chủng vi khuẩn cố định N và hòa tan phosphate .................................................................................................. 68 5. Thăm dò khả năng chuyển hóa N và P trong đất của các chủng vi sinh vật ............................................................................................................ 69 5.1 Thăm dò khả năng chuyển hóa N của chủng vi khuẩn cố định N .... 69 5.2 Thăm dò khả năng chuyển hóa P của chủng nấm mốc hòa tan phosphate ......................................................................................................... 71 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 78
DANH MỤC BẢNG Bảng 1. Thang đánh giá hàm lượng chất hữu cơ trong đất ............................. 27 Bảng 2. Thang đánh giá hàm lượng P tổng số trong đất .................................. 30 Bảng 3. Thang đánh giá hàm lượng P dễ tiêu trong đất theo thang lân dễ tiêu của Bray 1 ......................................................................................................... 32 Bảng4. Kết quả phân tích mẫu đất vùng RNM ở Thừa Thiên Huế .................. 40 Bảng 5. Số lượng vi khuẩn cố định N tại vùng rễ cây ngập mặn tại TT Huế .. 42 Bảng 6. Kết quả sơ tuyển các chủng vi khuẩn cố định N ................................. 45 Bảng 7. Hàm lượng N-NH4+ tổng hợp của các chủng vi khuẩn được sơ tuyển .......................................................................................................................... 46 Bảng 8. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến khả năng sinh trưởng, phát triển và cố định N của chủng N27 .............................................................................. 47 Bảng 9. Ảnh hưởng của pH môi trường đến sinh trưởng, phát triển và cố định N của chủng N27 ............................................................................................... 49 Bảng 10. Ảnh hưởng của nguồn N đến sinh trưởng, phát triển và cố định N của chủng N27 .......................................................................................................... 51 Bảng 11. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến khả năng sinh trưởng và cố định N của chủng N27 ............................................................................................... 53 Bảng 12. Số lượng nấm mốc hòa tan phosphate trong các mẫu đất phân lập .. 55 Bảng 13. Năng lực sinh trưởng và phát triển của các chủng nấm mốc trên môi trường thạch đĩa chứa Ca3(PO4)2 ...................................................................... 57 Bảng 14. Hàm lượng PO43- hòa tan của các chủng nấm mốc được sơ tuyển ... 57 Bảng 15. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến khả năng sinh trưởng phát triển và hòa tan phosphate của chủng nấm mốc M133 ...................................... 59 Bảng 16. Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng sinh trưởng phát triển và hòa tan phosphate của M133 .............................................................................. 61 Bảng 17. Ảnh hưởng của nguồn carbon đến khả năng sinh trưởng phát triển và hòa tan phosphate của M133 .............................................................................. 63
Bảng 18. Ảnh hưởng của nguồn N đến khả năng sinh trưởng phát triển và hòa tan phosphate của chủng M133 .......................................................................... 65 Bảng 19. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến khả năng sinh trưởng phát triển và hòa tan phosphate của chủng nấm mốc M133 ................................................... 67 Bảng 20: Sự thay đổi hàm lượng N trong đất khi bón chế phẩm vi khuẩn cố định N (lô thí nghiệm với cây Đước) ............................................................... 69 Bảng 21: Sự thay đổi hàm lượng N trong đất khi bón chế phẩm vi khuẩn cố định N (lô thí nghiệm với cây Bần) .................................................................. 70 Bảng 22: Ảnh hưởng của chế phẩm chủng N27 đến sự sinh trưởng và phát triển của cây Đước .................................................................................................... 70 Bảng 23: Sự thay đổi hàm lượng P trong đất khi bón chế phẩm nấm mốc hòa tan phosphate (lô thí nghiệm với cây Đước) .................................................... 71 Bảng 24. Sự thay đổi hàm lượng P trong đất sau khi bón chế phẩm nấm mốc hòa tan phosphate (lô thí nghiệm với cây Bần) ................................................ 72 Bảng 25: Ảnh hưởng của chế phẩm nấm mốc hòa tan phosphate đến sự sinh trưởng và phát triển của cây Đước ................................................................... 73
DANH MỤC HÌNH Hình 1. Rừng ngập mặn Rú Chá (ảnh vệ tinh) ................................................... 8 Hình 2. Vòng tuần hoàn N trong tự nhiên .......................................................... 9 Hình 3. Chu trình chuyển hóa phosphate trong đất .......................................... 16 Hình 4. Sơ đồ xác định thành phần cơ giới đất của USDA .............................. 28 Hình 5. Phân lập vi khuẩn trên môi trường Ashby thạch đĩa ........................... 44 Hình 6. Hình thái khuẩn lạc của chủng N27 trên môi trường Ashby thạch đĩa .......................................................................................................................... 47 Hình 7. Mật độ tế bào của chủng N27 tại các thời gian nuôi cấy khác nhau .... 48 Hình 8. Hàm lượng N-NH4+ được cố định bởi chủng N27 tại các thời gian nuôi cấy khác nhau ................................................................................................... 48 Hình 9. Mật độ tế bào của chủng N27 ở các pH môi trường khác nhau .......... 50 Hình 10. Hàm lượng N-NH4+ được cố định bởi chủng N27 tại các pH môi trường khác nhau .............................................................................................. 50 Hình 11. Mật độ tế bào của chủng N27 với các nguồn N khác nhau ................ 52 Hình 12. Hàm lượng N-NH4+ cố định được của chủng N27 ở các nguồn N khác nhau .................................................................................................................. 52 Hình 13. Mật độ tế bào của chủng N27 tại các nồng độ NaCl ........................ 53 Hình 14. Hàm lượng N-NH4+ được cố định của chủng N27 tại các nồng độ NaCl khác nhau ................................................................................................ 53 Hình 15. Phân lập nấm mốc trên môi trường Czapek thạch đĩa ...................... 56 Hình 16. Hình thái khuẩn lạc của chủng M133 trên môi trường Czapek thạch đĩa .......................................................................................................................... 58 Hình 17. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến sinh trưởng, phát triển của chủng M133 ........................................................................................................ 60 Hình 18. Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy đến khả năng hòa tan phosphate của chủng M133 ................................................................................................. 60 Hình 19. Ảnh hưởng của pH môi trường đến sinh trưởng phát triển của chủng M133 ................................................................................................................... 62 Hình 20. Ảnh hưởng của pH môi trường đến khả năng hòa tan phosphate của chủng M133 ........................................................................................................ 62
Hình 21. Ảnh hưởng của nguồn C đến sinh trưởng và phát triển của chủng M133 ................................................................................................................... 64 Hình 22. Ảnh hưởng của nguồn C đến khả năng hòa tan phosphate của chủng M133 ................................................................................................................... 64 Hình 23. Ảnh hưởng của nguồn N đến sinh trưởng và phát triển của chủng M133 .......................................................................................................................... 66 Hình 24. Ảnh hưởng của nguồn N đến khả năng hòa tan P của chủng M133 ... 66 Hình 25. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến sinh trưởng phát triển của chủng M133 ................................................................................................................... 68 Hình 26. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến khả năng hòa tan phosphate của chủng M133 ........................................................................................................ 68 Hình 27. Cây Đước sau 6 tháng bón chế phẩm chứa chủng N27 (A) và đối chứng (B) ......................................................................................................... 71 Hình 28. Cây Đước sau 1 tháng bón chế phẩm chứa chủng M133 (A) và đối chứng (B) .......................................................................................................... 74 Hình 29. Cây Đước sau 6 tháng thí nghiệm (từ trái qua phải lần lượt: mẫu đối chứng, mẫu bón chủng M133 và mẫu bón chủng N27) ....................................... 74
BẢNG CHÚ THÍCH CÁC TỪ VIẾT TẮT EO Earth Observatory (Trạm quan sát mặt đất) FAO Food and Agriculture Organization of the United Nation (Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc) IAA Indol Acetic Acid IMOLA Dự án quản lí tổng hợp hoạt động đầm phá N Nitrogen NN - PTNT Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn P Phospho RNM Rừng ngập mặn SIDA Swedish International Development Cooperation Agency (Cơ quan Hợp tác Phát triển Quốc tế Thụy Điển) TPCG Thành phần cơ giới USDA United States Department of Agriculture (Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ) USGS United States Geological Survey (Cục Khảo sát Địa chất Hoa Kỳ)
MỞ ĐẦU Nằm ở vị trí vùng ven biển là nơi giao thoa giữa đất liền và biển, rừng ngập mặn có hệ sinh thái với năng suất sinh học cao, cung cấp một nguồn tài nguyên rất phong phú và đa dạng như gỗ, than, tannin, chim, thú và nhiều loài thủy hải sản có giá trị xuất khẩu. Ngoài ra, rừng ngập mặn còn đóng vai trò là lá chắn xanh bảo vệ vùng cửa sông, cửa biển, chống xói lở, hạn chế tác hại của gió bão, mở rộng đất liền và còn được xem là nhà máy lọc sinh học khổng lồ, làm trong lành bầu không khí. Vì vậy, hệ sinh thái rừng ngập mặn có ý nghĩa hết sức quan trọng về kinh tế - xã hội và môi trường ở những vùng ven biển. Đồng thời có vai trò đặc biệt trong việc ứng phó biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, diện tích rừng ngập mặn hiện đang giảm mạnh ở nước ta. Thực trạng này đã gây ra nhiều tác hại như làm mất đi bình phong bảo vệ đê biển, gây ô nhiễm đất và nước đầm nuôi trồng thủy sản, giảm nguồn lợi sinh vật cũng như giống thủy sản tự nhiên, giảm năng suất nuôi tôm, nhất là ảnh hưởng đến sinh kế của người dân. Riêng ở Thừa Thiên Huế, rừng ngập mặn quan trọng này ngày càng giảm về diện tích cũng như chất lượng do việc phát triển của các khu ngập nước, đặc biệt là sự mở rộng các ao nuôi tôm ở trên đầm phá. Vì vậy, việc bảo vệ và phát triển bền vững rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế là rất cấp thiết, cần đề ra những giải pháp để tăng diện tích, đảm bảo độ đa dạng sinh học và phát huy tối đa tiềm năng của rừng hiện có. Trước đây, nhiều tổ chức hoạt động bảo tồn tài nguyên thiên nhiên đã triển khai các hoạt động nhằm phục hồi và phát huy các giá trị vốn có của rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế. Điển hình là dự án hỗ trợ cộng đồng xây dựng vườn ươm do tổ chức SIDA tài trợ. Tuy nhiên, trên thực tế, hiệu quả đạt được không cao. Bên cạnh việc thiếu sự giám sát và chăm sóc, nguyên nhân chính có thể là do điều kiện môi trường điển hình là điều kiện dinh dưỡng không thuận lợi cho sự phát triển của các cây con. Trong khi đó, hoạt động của vi sinh vật đất đóng vai trò quan trọng trong quá trình định hình đất, làm tăng độ phì cho đất và cải tạo dinh dưỡng đất. Đặc biệt, vi khuẩn cố định N hiếu khí sống tự do và nấm mốc hòa tan P chịu trách nhiệm chính cho dinh dưỡng của cây ngập mặn. Lớp trầm tích của 1
rừng ngập mặn nói chung được đặc trưng bởi môi trường nước lợ và có hàm lượng C hữu cơ cao nhưng lại bị hạn chế về N và P. Ngoài một phần N được cung cấp từ đất liền, nguồn N chính để đảm bảo cân bằng trong chu trình tuần hoàn vật chất ở rừng ngập mặn do nhóm vi khuẩn cố định N đảm nhiệm. Bên cạnh đó P dễ tiêu được giữ lại trong đất dưới dạng các hợp chất với nhôm và sắt rất khó tan và chỉ được trả lại cho đất dưới dạng dễ tan nhờ vi sinh vật chuyển hóa P. Trên thực tế, việc tách tạo và gây nhiễm vào thực vật cũng như đưa trở lại môi trường đất dưới dạng chế phẩm sinh học của nhóm vi khuẩn cố định N và nấm mốc hòa tan phosphate hữu hiệu này đã được sử dụng như là một biện pháp nông nghiệp hiệu quả để nâng cao năng suất cây trồng. Với ý nghĩa đó, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P trong đất góp phần vào việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế”.  Mục tiêu nghiên cứu: - Tuyển chọn được một số chủng vi khuẩn hiếu khí sống tự do có khả năng cố định N và các chủng nấm mốc hòa tan phosphate vô cơ trong đất rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế. - Tạo nguồn vi sinh vật cố định N và hòa tan P với hoạt lực cao sẵn có nhằm góp phần cải thiện hiệu quả việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế  Nội dung nghiên cứu: 1. Phân tích một số tính chất lý hóa của đất vùng rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế nhằm: (i) xác định tính cấp thiết của việc cải thiện điều kiện dinh dưỡng (nguồn N và P) cho vùng đất nghiên cứu; và (ii) thăm dò ảnh hưởng của tính chất đất đến khả năng chuyển hóa N, P của các chủng vi sinh vật được phân lập. 2. Phân lập các chủng vi khuẩn có khả năng cố định nitrogen hiếu khí sống tự do và các chủng nấm mốc hòa tan phosphate vô cơ được phân lập từ mẫu đất vùng rễ của một số loài cây ngập mặn ở Thừa Thiên Huế. Nội dung này nhằm mục đích: (i) chứng minh sự tồn tại của các quần thể vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ tại đất vùng rễ cây ngập mặn và (ii) cung 2
cấp nguồn vi sinh vật cho việc tuyển chọn các chủng vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ với hoạt lực cao. 3. Tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ với hoạt lực cao trong đất rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế, nhằm mục đích tạo nguồn giống vi sinh vật có tiềm năng ứng dụng trong phục hồi rừng ngập mặn. 4. Đánh giá khả năng cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ của các chủng vi sinh vật được tuyển chọn trong điều kiện in- vitro. 5. Tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy cho sinh trưởng, phát triển và khả năng cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ của các chủng vi sinh vật được tuyển chọn, nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc thu nhận sinh khối tạo chế phẩm vi sinh vật với hoạt lực cố định nitrogen và hòa tan phosphate cao. 6. Thăm dò khả năng cải thiện nguồn dinh dưỡng N, P cho đất trồng cây ngập mặn của việc bổ sung các chế phẩm vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ được tuyển chọn trong điều kiện in- vivo. Nội dung này nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng một cách hiệu quả chế phẩm vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ vào việc phục hồi rừng ngập mặn. 3
CHƢƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về rừng ngập mặn 1.1. Khái niệm Thuật ngữ “rừng ngập mặn” (RNM) được dùng để mô tả một nhóm những cây gỗ và cây bụi tăng trưởng ở vùng triều. Saenger và cộng sự (1983) cũng mô tả RNM như là hệ cây rừng ven biển của vùng duyên hải nhiệt đới và cận nhiệt đới. Vì thế thuật ngữ RNM được sử dụng cho các cây sống trong bùn, đất ướt ở vùng triều nhiệt đới và cận nhiệt đới. Ngày nay nhiều nhà nghiên cứu còn gọi rừng ven biển, rừng triều như là RNM. 1.2. Tình hình rừng ngập mặn trên thế giới và tại Việt Nam Các nhà khoa học cho biết sau khi phân tích dữ liệu từ hệ thống vệ tinh chụp ảnh trái đất (Landsat) của NASA, ước tính RNM còn tồn tại chiếm 12,3% diện tích bề mặt trái đất (tương đương khoảng 137.760 km2). Tuy nhiên, theo nhà nghiên cứu Chandra Giri tại USGS (United States Geological Survey), con số trên sẽ tiếp tục giảm trong tương lai: RNM toàn cầu đang biến mất nhanh chóng do biến đổi khí hậu làm mực nước biển dâng cao, phá rừng để phát triển kinh tế ven biển, làm nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Theo số liệu của EO (Earth Observatory) (29/9/2010), Indonesia có 17.000 hòn đảo nhỏ và chiếm gần 1/4 diện tích RNM trên thế giới. Tuy nhiên, các khu rừng này đã bị giảm một nửa trong ba thập kỷ qua - cụ thể giảm từ 4,2 triệu ha (năm 1982) xuống còn 2 triệu ha (năm 2000). Gần 70% phần rừng còn lại “trong tình trạng nguy kịch và bị thiệt hại nặng”. Theo kết quả kiểm kê rừng toàn quốc (theo quyết định số 03/2001/QĐ/TTg của Thủ tướng Chính phủ ký ngày 5/1/2001) công bố tháng 7/2001 do Viện Điều tra Quy hoạch Rừng tiến hành: diện tích rừng ngập mặn (RNM) Việt Nam tính đến ngày 21/12/1999 là 156.608 ha. Trong đó diện tích RNM tự nhiên là 59.732ha chiếm 38,1% và diện tích RNM trồng là 96.876 ha chiếm 61,95%. Trong số diện tích RNM trồng ở Việt Nam, rừng Đước (Rhizophora apiculata) trồng chiếm 80.000 ha (82,6%), còn lại 16.876 ha là rừng trồng trang (Kandelia obovata), Bần chua (Sonneratia caseolaris) và các 4
loại cây ngập mặn trồng khác (17,4%) (Viện Điều tra Quy hoạch Rừng, 2001). Cho đến nay, các số liệu thống kê về diện tích RNM ở Việt Nam không thống nhất. Kết quả thống kê diện tích rừng ngập mặn từ các tỉnh ven biển Việt Nam tập hợp lại (Đỗ Đình Sâm và cs. 2005), tính đến tháng 12/2001 thì Việt Nam có tổng diện tích RNM khoảng 155.290 ha, chênh lệch 1.318 ha so với số liệu kiểm kê rừng toàn quốc tháng 12/1999 (156.608 ha). Trong đó diện tích RNM tự nhiên chỉ có 32.402 ha chiếm 21%, diện tích RNM trồng 122.892 ha chiếm 79%. Theo báo cáo của Hội thảo Quốc tế về RNM ở Việt Nam năm 2010, Việt Nam có khoảng 300.000 ha RNM, phân bố ở hầu khắp các vùng trong cả nước, trong đó khu vực miền Nam chiếm khoảng 70% tổng diện tích. Diện tích RNM ở miền Bắc chủ yếu tập trung ở các tỉnh: Nam Định, Thái Bình, Hải Phòng và Quảng Ninh, trong đó khu dự trữ sinh quyển thế giới vùng châu thổ Sông Hồng, với diện tích chủ yếu ở vùng lõi thuộc Vườn quốc gia Xuân Thủy và khu sinh quyển Tiền Hải (Thái Bình). Các ý kiến phát biểu tại hội thảo đã khẳng định, hiện nay RNM đang bị suy thoái do sự tàn phá của thiên tai như: gió bão, thủy triều dâng và đặc biệt là việc khai thác của con người. Nhiều khu vực RNM bị chặt phá và chuyển đổi thành những vùng nuôi thuỷ sản. Số liệu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (NN - PTNT) cho thấy, năm 1943 diện tích RNM Việt Nam trên 400.000 ha, đến năm 1996 giảm còn 290.000 ha và 279.000 ha vào năm 2006. 1.3. Rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế nói chung và Rú Chá nói riêng Hiện tại, ở Thừa Thiên Huế rừng ngập mặn chủ yếu phân bố ở Rú Chá (Hương Trà), Cảnh Dương (Phú Lộc), Tân Mỹ (Phú Vang), đầm Lập An (Phú Lộc)… Dưới sự hỗ trợ của công nghệ ảnh viễn thám và GIS đã xác định được tổng diện tích RNM vùng ven biển Thừa Thiên Huế hiện có khoảng 29,98 ha. Diện tích phân bố ở 4 khu vực chính cũng đã được xác định: Rú Chá (11,25 ha), khu vực Tân Mỹ (2,48 ha), khu vực cửa sông Bù Lu huyện Phú Lộc (3,2 ha), đầm Lập An (13,05 ha) [44]. Theo Phan Nguyên Hồng, RNM tại Thừa Thiên Huế thuộc phân vùng 3 với đặc trưng cây kích thước không lớn, số loài 5
đa dạng hơn so với RNM ở các tỉnh miền Bắc nhưng lại kém đa dạng hơn so với các tỉnh miền Nam [17]. Nhận thức được tầm quan trọng của RNM đối với kinh tế - xã hội, sinh thái và môi trường, đặc biệt là với tình hình biến đổi khí hậu, tỉnh Thừa Thiên Huế và các tổ chức xã hội đã hợp tác triển khai các dự án phục hồi diện tích RNM thông qua các hoạt động tuyên truyền về vai trò, ý nghĩa quan trọng của RNM; tập huấn cho người dân về sản xuất giống cây, kĩ thuật trồng, chăm sóc, quản lý vườn ươm để nâng cao ý thức người dân góp phần bảo vệ hệ sinh thái này. Rú Chá thuộc địa phận xã Hương Phong, huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế. Diện tích Rú Chá thuộc địa phận quản lý hành chính thôn Thuận Hòa, xã Hương Phong và có vị trí địa lý như sau: - Phía Đông: giáp Bầu Lát gần Thị trấn Thuận An - Phía Tây: giáp thôn Vân Quốc Đông, xã Hương Phong - Phía Nam: giáp xã Phú Thanh, huyện Phú Vang - Phía Bắc: giáp xã Hải Dương, huyện Hương Trà Rú Chá là khu vực có diện tích RNM lớn nhất ở tỉnh Thừa Thiên Huế bao gồm 3 khu vực: Rú Chá trên, Rú Chá giữa và Rú Chá dưới. Tổng diện tích của Rú Chá trước đây khoảng 10 ha vào giai đoạn 30 năm về trước. Từ sau năm 1975, chính quyền cùng người dân địa phương khai hoang một phần Rú Chá để làm đê ngăn mặn. Ngoài ra, một số người dân vào Rú Chá chặt cây chá làm củi đốt nên diện tích Rú Chá giảm dần. Theo số liệu thống kế của địa chính xã Hương Phong (2009), diện tích Rú Chá giữa là lớn nhất với 3,24 ha. Rú Chá nằm ở khu vực cô lập, cấu trúc rừng đơn giản và không có sự lưu thông với các dòng sông nên hàm lượng phù sa bồi tụ thấp, vì vậy hàm lượng N, P được cung cấp từ đất liền thông qua các dòng sông cho vùng hầu như không có, thực vật ngập mặn luôn bị thiếu hụt N, P để sinh trưởng và phát triển . Rú Chá là bức bình phong che chắn, bảo vệ nhà cửa và tính mạng người dân trong vùng. Dân cư địa phương quan niệm “rú tàn thì làng mạt” nên họ đã đóng góp nhiều công sức giữ gìn rú qua các giai đoạn lịch sử. Trong trận lũ lịch 6
sử năm 1999, nhờ Rú Chá mà nhiều gia súc, gia cầm, tàu thuyền của người dân trong vùng được giữ lại. Nhìn tổng thể thì Rú Chá là lá chắn tự nhiên cho vùng đất Thuận Hòa trước các đợt bão biển hay lũ lụt. Rú Chá là nơi cung cấp củi làm chất đốt cho người dân trong vùng, đặc biệt là khi đời sống của người dân gặp nhiều khó khăn trong giai đoạn 1975 đến 1980. Bên cạnh đó, Rú Chá còn cung cấp rất nhiều loại thủy sản như cua, tôm, cá cũng như các loài chim di cư theo mùa. Những người sinh sống lâu năm ở đây cho biết, các loài thủy sản ở đây đã giảm đi rất nhiều do bị khai thác quá mức cũng như không có kế hoạch sử dụng hợp lý. Một giá trị khác của Rú Chá là sử dụng vào mục đích chăn thả gia súc, gia cầm của người dân địa phương. Tuy đã có những quy định cấm, nhưng nhiều hộ dân vẫn cố tình chăn thả gia súc ở đây do Rú Chá gần nhà, dễ quản lý cũng như nguồn thức ăn còn rất dồi dào. Đã có nhiều tổ chức bảo tồn quan tâm và nghiên cứu giải pháp để bảo tồn và phát triển Rú Chá thông qua các mô hình trồng RNM, giáo dục nâng cao nhận thức bảo tồn, hay hỗ trợ công tác quản lý thông qua cộng đồng địa phương. Có thể nói Rú Chá là nơi phục vụ cho công tác nghiên cứu thử nghiệm các giải pháp bảo tồn RNM nhằm chọn giải pháp tối ưu nhất cho các khu vực tương đồng trong khu vực. Ngoài ra, Rú Chá nằm ven theo đầm phá Tam Giang - Cầu Hai được nhiều người biết đến như là một điểm du lịch của tương lai. Chính quyền tỉnh Thừa Thiên Huế đã ban hành nhiều chủ trương để phát triển du lịch vùng đầm phá, trong đó có đề cập đến Rú Chá. Điều này có nghĩa là Rú Chá đang được quan tâm để trở thành địa điểm du lịch sinh thái của tỉnh. Theo Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Thừa Thiên-Huế, 100% người dân trong vùng mong muốn diện tích cây ngập mặn được mở rộng hơn. Nhà nước hỗ trợ một phần, người dân đứng ra lập kế hoạch mở rộng diện tích rừng ngập mặn để ứng phó với biến đổi khí hậu đang là một việc làm tích cực ở Hương Phong. Khu vực Rú Chá đã và đang được quy hoạch và phát triển để trở thành một khu bảo tồn thiên nhiên cây ngập mặn ven biển với diện tích lên đến 19,3 ha; trong đó vùng lõi là khu RNM hiện có hơn 14 ha rừng trồng cây ngập mặn trên cơ sở diện tích 7
nuôi trồng thủy sản hiện nay của cư dân thôn Thuận Hòa. Việc trồng rừng phải đi kèm với sự quản lí, chăm sóc cây. Đặc biệt là phải tạo cho cây ngập mặn môi trường sống phù hợp để bảo đảm sự phát triển tốt của cây. 2. Vi sinh vật chuyển hóa N và P trong đất 2.1. Vi sinh vật chuyển hóa N 2.1.1. Vai trò của N Nitrogen (N) là nguồn dinh dưỡng quan trọng không thể thiếu đối với sinh vật. Dự trữ N trong tự nhiên rất lớn, riêng trong không khí N2 chiếm 78,16% thể tích, trong cơ thể sinh vật trên trái đất chứa khoảng 0,4x109 tấn N, trong trầm tích chứa khoảng 4x1015 tỷ tấn N. Vai trò của N có thể được kể đến như sau: - Là nguyên tố đặc thù của protein - thành phần chủ yếu tham gia cấu trúc nên hệ thống chất nguyên sinh, hệ thống màng sinh học, các bào quan, các enzyme trong tế bào. - Có trong thành phần của acid nucleic (ADN và ARN), là thành phần quan trọng của chlorophyll. - Là thành phần của một số phytohormone như auxin và cytokinin - những chất quan trọng trong quá trình phân chia và sinh trưởng của tế bào thực vật. 8
- Tham gia vào thành phần của ADP, ATP, có vai trò quan trọng trong trao đổi năng lượng của cây. - Tham gia vào thành phần của phytochrome có nhiệm vụ điều chỉnh quá trình sinh trưởng, phát triển của cây có liên quan đến ánh sáng như phản ứng quang chu kỳ, sự nảy mầm, tính hướng quang. Cây trồng rất nhạy cảm với N, N có tác dụng hai mặt đến năng suất cây trồng, nếu cây trồng thừa hay thiếu N đều có hại. Cụ thể như sau: - Thừa N: khác với các nguyên tố khác, việc thừa N có ảnh hưởng rất nghiêm trọng đến sinh trưởng, phát triển và hình thành năng suất ở cây trồng. Cây sinh trưởng quá mạnh, thân lá tăng nhanh mà mô cơ giới kém hình thành nên cây rất yếu, dễ lốp đổ, giảm năng suất nghiêm trọng và có trường hợp không có thu hoạch. - Thiếu N: thiếu N cây sinh trưởng kém, chlorophyll không được tổng hợp đầy đủ, lá vàng, đẻ nhánh và phân cành kém, sút giảm hoạt động quang hợp và tích lũy, giảm năng suất. Tùy theo mức độ thiếu đạm mà năng suất giảm nhiều hay ít. Trong trường hợp có triệu chứng thiếu đạm thì chỉ cần bổ sung phân đạm là cây sinh trưởng và phát triển bình thường. 9