Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của Nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hóa đảm bảo an toàn môi trường

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường "Nghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của Nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hóa đảm bảo an toàn môi trường" được nghiên cứu với mục tiêu: Đáp ứng yêu cầu xử lý hiệu quả số lượng lớn bã thải, giảm ô nhiễm môi trường và tạo ra loại phân bón hữu cơ phục vụ cho sản xuất cây Gai xanh nói riêng và các cây trồng khác nói chung, góp phần sản xuất nông nghiệp theo hướng kinh tế tuần hoàn, tạo sản phẩm sạch, an toàn.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của Nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hóa đảm bảo an toàn môi trường

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM NGUYỄN THẾ KHOA NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH XỬ LÝ BÃ THẢI CÂY GAI XANH CỦA NHÀ MÁY SẢN XUẤT SỢI DỆT THANH HOÁ ĐẢM BẢO AN TOÀN MÔI TRƯỜNG Ngành: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Mã số: 9.44.03.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG THÁI NGUYÊN - 2024
Công trình được hoàn thành tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Lê Như Kiểu 2. TS. Dư Ngọc Thành Phản biện 1: ............................................................. Phản biện 2:.............................................................. Phản biện 3:.............................................................. Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp....... Họp tại: TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM - ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN Vào hồi......., ngày ...... tháng .... năm 2024 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia; - Trung tâm Số Đại học Thái Nguyên; - Thư viện trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên.
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CÓ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN [1]. Nguyễn Thế Khoa, Lê Như Kiểu, Dư Ngọc Thành, Lê Thị Thanh Thủy (2023), "Isolation and screening indigenous microorganisms capable of degrading cellulose to treat hemp hurd in Thanh Hoa province (Phân lập, tuyển chọn vi sinh vật bản địa phân giải xenlulo cao để sản xuất chế phẩm vi sinh vật xử lý bã thải cây Gai xanh tại Thanh Hóa)", Tạp chí Khoa học - Đại học Tân Trào, Tập 9, Số 1 - 1/2023, Tr 171 -180. [2]. Nguyễn Thế Khoa, Lê Như Kiểu, Dư Ngọc Thành, Lê Thị Thanh Thủy (2023), "Phân lập, tuyển chọn vi sinh vật cố định Nitơ, phân giải lân từ đất nhằm xử lý bã thải cây Gai xanh trồng tại Thanh Hóa", Tạp chí Tài nguyên và Môi trường, Số 7 - 4/2023, Tr 50 - 53. [3]. Nguyễn Thế Khoa (2023), " Nghiên cứu xử lý bã thải Gai xanh trong sản xuất sợi dệt thành phân hữu cơ tại tỉnh Thanh Hoá", Tạp chí Khoa Học Đất, Số 72/2023, tr 38-45.
1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Trong quá trình sản xuất, lượng bã thải từ việc nghiền cây Gai xanh lấy sợi là rất lớn. Tuy là phế thải nhưng trong bã cây lại có nhiều chất hữu cơ "bổ béo" mà cây Gai xanh đã hút từ đất như protêin, lipít, các chất khoáng, vitamin... Mỗi năm 1ha cây Gai xanh cần lượng phân bón hóa học vào khoảng 1,9 tấn. Với diện tích 460 ha trồng Gai xanh và còn phát triển hơn nữa trong thời gian tới thì nhu cầu phân bón của nông dân là rất lớn. Chính vì vậy, đề tài luận án “Nghiên cứu quy trình xử lý bã thải cây Gai xanh của nhà máy sản xuất sợi dệt Thanh Hoá đảm bảo an toàn môi trường” được thực hiện nhằm đáp ứng yêu cầu xử lý hiệu quả số lượng lớn bã thải, giảm ô nhiễm môi trường và tạo ra loại phân bón hữu cơ phục vụ cho sản xuất cây Gai xanh nói riêng và các cây trồng khác nói chung, góp phần sản xuất nông nghiệp theo hướng kinh tế tuần hoàn, tạo sản phẩm sạch, an toàn. Đề tài có ý nghĩa thực tiễn tận dụng hiệu quả chất thải nông nghiệp, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường, nâng cao năng suất cây trồng và phù hợp với xu hướng phát triển kinh tế tuần hoàn. 2. Đóng góp mới của luận án - Phân lập và tuyển chọn được 02 chủng xạ khuẩn có khả năng phân giải xenlulo cao phù hợp để xử lý bã thải trồng cây gai xanh làm nguyên liệu sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh. Các chủng này đã được định tên đến loài bằng phân tích trình tự 16S – rARN. - Phân lập và tuyển chọn được 03 chủng vi khuẩn cố định nitơ, phân giải phốt phát vô cơ khó tan, kích thích sinh trưởng có hoạt tính sinh học cao phù hợp với điều kiện thổ nhưỡng của tỉnh Thanh Hóa để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh - Đã xây dựng được quy trình sản xuất chế phẩm vi sinh từ các chủng vi sinh tuyển chọn được và quy trình sử dụng chế phẩm vi sinh để xử lý bã thải trồng cây Gai xanh thành phân bón hữu cơ vi sinh đạt tiêu chuẩn theo quy định hiện hành của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Sử dụng phân bón hữu cơ vi sinh từ bã thải bón cho cây Gai xanh, giúp giảm ô nhiễm môi trường do tái sử dụng bã thải dư thừa sau sản xuất thành sản phẩm có ích.
2 Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tổng quan về cây Gai xanh Cây Gai xanh (Boehmeria nivea L. Gaud) tên tiếng Anh là Green Ramie, Chinese grass, thuộc họ Gai xanh (Urticaceae), là loại cây song tử diệp, đâm chồi lưu niên, cao 0,9 - 2,1m, cây lưỡng tính, thụ phấn nhờ gió. Là loài lưỡng bội với 2n=14 (Balakrishna Gowda, 2010). Toàn bộ cây Gai xanh gồm có 2 phần liên quan mật thiết: bộ phận khí sinh và bộ phận địa sinh. Bộ phận khí sinh gồm có các thân khí sinh, cành, lá, hoa, quả; bộ phận địa sinh gồm có các loại thân ngầm và các loại rễ (Trung tâm tiền sử Đông Nam Á, 2003). Mặt cắt ngang sợi Gai xanh có hình hơi dẹt, hình dạng không đều, có vách dày và thon nhọn ở 2 đầu. Sợi Gai xanh là loại sợi có giá trị vì nó mịn, bóng, độ bền cao, chịu lực tốt, chịu ẩm tốt và có khả năng trộn với tất cả các loại sợi tự nhiên và nhân tạo khác. Sợi Gai xanh kháng lại các hoạt động hóa học tốt hơn so với các loại sợi khác và ít chịu ảnh hưởng của vi khuẩn, nấm bao gồm cả nấm mốc. Tuy nhiên, sợi Gai xanh cũng chịu ảnh hưởng bởi một số sinh vật trong điều kiện nóng và ẩm. Gai xanh là một trong những cây lấy sợi từ vỏ rất có giá trị vì sợi Gai xanh có nhiều đặc tính quý và do đó có nhiều công dụng quan trọng. Sợi Gai xanh là loại sợi dệt cổ xưa nhất, được sử dụng từ thời tiền sử ở Trung Quốc, Ấn Độ, Indonesia, được nhắc đến và ngợi ca trong nhiều bài thơ cổ (Sanskrit) (Brink M. và Escobin R.P., 2003). Gai xanh không chỉ là là cây công nghiệp mà còn là một cây dược liệu rất đáng phát triển. 1.2. Tình hình sản xuất, chế biến và xử lý phế thải cây Gai xanh trên thế giới Cây Gai xanh có thể có nguồn gốc từ phía tây và trung phần Trung Quốc, nó đã trở thành cây trồng rất lâu đời ở Trung Quốc rồi lan dần sang các nước châu Á. Trên thế giới, cây Gai xanh phân bố ở Ấn Độ, Malaysia, Lào, Campuchia, Philippin, Trung Quốc và Nhật Bản. Những nghiên cứu cho thấy cây Gai xanh có tiềm năng phát triển theo nhiều hướng, là nguồn nguyên liệu cho công nghiệp dệt may, công nghệ thức ăn chăn nuôi, phục vụ nghiên cứu cơ bản và phát triển dược liệu, thực phẩm và thực phẩm chức năng. Có thể thấy, cây Gai xanh là cây có ý nghĩa kinh tế cần được lưu ý phát triển.
3 1.3. Tình hình sản xuất, chế biến và xử lý bã thải cây Gai xanh ở Việt Nam Ở Việt Nam, cây Gai xanh được biết đến từ cổ xưa. Người ta trồng cây Gai xanh lấy sợi dệt thành vải “bố”, một loại vải thô dùng làm bao tải hoặc sợi để đan lưới bắt cá và làm dây cung, tên, nỏ… Cây Gai xanh phân bố chủ yếu ở các tỉnh phía Bắc Việt Nam, dưới dạng cây trồng hoặc cây bán hoang dã. Ủy ban nhân dân tỉnh Thanh Hóa phê duyệt đề án phát triển vùng nguyên liệu cây Gai xanh phục vụ nhà máy sản xuất sợi dệt tại xã Cẩm Tú, huyện Cẩm Thủy đến năm 2020 và định hướng đến năm 2030. Đề án cũng định hướng rõ diện tích trồng cây Gai xanh cho từng địa phương theo từng giai đoạn cụ thể. Hiện nay bã thải chủ yếu được ủ theo phương pháp truyền thống, thời gian lâu và chất lượng phân không cao. Vì vậy, cần có nhiều giải pháp phù hợp để xử lý các chất thải tạo ra trong quá trình sản xuất và đảm bảo môi trường sống sạch, an toàn. Đặc biệt việc tái sử dụng bã thải nông nghiệp làm phân bón đang là giải pháp được quan tâm, thân thiện với môi trường. 1.4. Sử dụng vi sinh vật trong xử lý các hợp chất giàu xenlulo 1.4.1. Vi sinh vật phân giải xenlulo Nhiều loại vi sinh vật (VSV) phân giải xenlulo đã được nghiên cứu, xác định trong nhiều năm (Milala M.A. et al., 2005; Schwarz W.H., 2001; Rubén López et al., 2016.; Gaurab Karki 2019...). - Vi khuẩn là nhóm được nghiên cứu nhiều nhất từ khoảng thế kỷ 19 đến nay. Các nhà khoa học đã phân lập được một số chủng VSV có khả năng phân giải xenlulo từ phân và dạ cỏ của động vật nhai lại. Đầu thế kỷ 20, người ta phân lập được các nhóm vi khuẩn hiếu khí phân giải xenlulo. Trong môi trường có độ ẩm cao thường làm tăng khả năng phân giải xenlulo và hemixenlulo của các nhóm vi khuẩn, nhưng chủ yếu là các nhóm vi khuẩn hiếu khí. - Xạ khuẩn là một nhóm vi khuẩn đặc biệt, Gram dương, hiếu khí, tế bào đặc trưng bởi sự phân nhánh, hệ sợi chia thành khuẩn ty cơ chất và khuẩn ty khí sinh, bào tử bắn, thường có mặt quanh năm trong các loại đất. Xạ khuẩn phân giải xenlulo thường được phân lập từ các mẫu đất, mùn rác, mẫu mùn...ở những nơi có chứa xenlulo. - Nhóm nấm: có nhiều loài nấm phân giải xenlulo mạnh nhưng phần lớn chúng thường phân hủy xenlulo khi nhiệt độ cao và ở nhiệt độ 20 - 30oC, pH trong khoảng từ 3,5 - 6,6. Vì vậy, chúng thường phân hủy xenlulo ở giai đoạn cuối của bể ủ, khi nhiệt độ bể ủ lạnh đi.
4 1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phân giải xenlulo của VSV Quá trình tổng hợp các enzyme phân giải xenlulo và lignin của VSV chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Yếu tố bên trong như: thành phần, số lượng các chất dinh dưỡng, cũng như các yếu tố bên ngoài như: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, oxy, chất hữu cơ, pH của môi trường … đều có ảnh hưởng không nhỏ tới mọi hoạt động sống của VSV, khi nó gắn liền chặt chẽ với môi trường. Các yếu tố bên trong và bên ngoài này có thể làm kích thích hoặc ức chế sự sinh trưởng, thậm chí có thể tiêu diệt VSV. 1.5. Một số nghiên cứu về khả năng ứng dụng các nhóm VSV trong cung cấp dinh dưỡng cây trồng 1.5.1. VSV cố định nitơ Nitơ là chất dinh dưỡng quan trọng với sinh trưởng và năng suất của cây. Khoảng 78 -80% nitơ có trong không khí, nhưng cây trồng không sử dụng được nguồn nitơ này. Nitơ trong không khí được chuyển thành dạng dễ hấp thụ với cây trồng thông qua quá trình cố định nitơ bởi các VSV sử dụng enzyme nitrogenase (Nguyễn Văn Giang và cs., 2022). Một số vi khuẩn nội sinh cố định nitơ (cố định đạm) đã được phân lập từ cây lúa và có thể cung cấp nitơ cố định được cho cây chủ (Gyaneshwar et al., 2002). Nhiều chủng vi khuẩn nội sinh có phổ ký chủ rộng. Hiện nay, ở Việt Nam đã sử dụng các VSV cố định nitơ để sản xuất nhiều loài phân vi sinh khác nhau dưới các thương phẩm: Nitragin, Rhidafo, Azotobacterin, Azogin, Dasvila, ... và đã thử nghiệm trên phạm vi cả nước. 1.5.2. VSV phân giải lân hay VSV hòa tan phốt phát (Phosphate Solubilizing Microorganisms - PSM) Phốt pho (P) là một chất dinh dưỡng thiết yếu cho thực vật, tham gia như một thành phần cấu trúc của axit nucleic, phospholipid và adenosine triphosphate (ATP), là yếu tố chính của quá trình trao đổi chất và sinh hóa (Khan et al., 2009; Richardson và Simpson, 2011). Cây hấp thụ P ở hai dạng hòa tan: đơn bazơ (H 2PO4−) và hai bazơ (HPO4 2−) (Glass, 1989). VSV phân giải lân được chia thành hai nhóm: VSV phân giải lân hữu cơ và VSV phân giải lân vô cơ.
5 1.5.3. VSV kích thích sinh trưởng Axit Indole -3 -Acetic (IAA), là chất kích thích sinh trưởng thực vật thuộc nhóm auxin được xác định giữ vai trò trung tâm trong sự tăng trưởng ở thực vật. IAA thường được dùng như một chất điều hòa quá trình sinh học, giúp kích thích kéo dài tế bào bằng cách thay đổi các điều kiện nhất định như tính thấm lọc, tăng tính thấm nước, giảm áp lực thành tế bào và tăng tổng hợp thành tế bào. IAA còn kìm hãm quá trình rụng lá, hoa, đặc biệt hạn chế hiện tượng rụng quả nhỏ, giúp cuống chắc khỏe, thúc đẩy sự ra hoa, tạo quả 1.6. Tình hình nghiên cứu, sản xuất phân hữu cơ, hữu cơ vi sinh từ phụ phẩm nông nghiệp trên thế giới và Việt Nam 1.6.1. Trên thế giới Sử dụng phế phụ phẩm trồng trọt của vụ trước cho cây trồng vụ sau được coi là một giải pháp đúng đắn nhằm tận dụng nguồn hữu cơ sẵn có bổ sung cho đất đồng thời phế phụ phẩm trồng trọt còn cung cấp cho cây trồng một lượng dinh dưỡng đáng kể đặc biệt là kali. Những yếu tố như nhu cầu ngày càng tăng đối với các sản phẩm hữu cơ, tiềm năng cải thiện năng suất thu hoạch, tiềm năng giảm thiểu rủi ro so với sử dụng hóa chất, giảm chi phí quản lý tồn dư khi sử dụng các chế phẩm sinh học nông nghiệp đang trở thành động lực thúc đẩy sự tăng trưởng của thị trường này trong khu vực. 1.6.2. Ở Việt Nam Tại Việt Nam, từ xa xưa người nông dân đã biết sử dụng phân ủ (compost) sản xuất từ phế thải chăn nuôi phục vụ cho sản xuất nông nghiệp. Hiện nay, do chăn nuôi nông hộ là chủ yếu nên biện pháp truyền thống để xử lý chất thải phổ biến là ủ làm phân bón hữu cơ (ủ compost). Phế phụ phẩm nông nghiệp như rơm rạ, thân lá cây bộ đậu (lạc và đậu tương), bã mía, lõi ngô cũng là nguồn phế thải giàu ligno -xenlulo rất phù hợp cho sản xuất phân bón hữu cơ/hữu cơ vi sinh. Có nhiều cách sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp kết hợp với chất thải chăn nuôi để tạo nguồn hữu cơ như vùi lại cho đất, ủ phân compost…. Có một số công nghệ ủ phân hữu cơ ở Việt Nam như sau: ủ phân đống, ủ phân buồng hộp, ủ phân rãnh lộ thiên có quay và sục khí và ủ phân trong thùng kín có khuấy và sục khí cơ học. Nhìn chung, các cơ sở sản xuất phân hữu cơ trong nước hiện nay đều đầu tư công nghệ sản xuất đơn giản hơn.
6 Chương 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng, phạm vi, địa điểm và thời gian nghiên cứu 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu - Bã thải cây Gai xanh lấy tại Thanh Hóa - Giống VSV có khả năng phân giải hữu cơ từ bã thải Gai xanh. - Cây Gai xanh đang trồng tại Thanh Hóa. 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu Vùng trồng cây Gai xanh tại Thanh Hóa; Bã thải cây Gai xanh lấy tại Thanh Hóa; các chủng VSV có hoạt tính phân giải xenlulo, cố định nitơ, phân giải lân, kích thích sinh trưởng. 2.1.3. Địa điểm nghiên cứu Viện Thổ nhưỡng Nông hóa. Một số xã ở tỉnh Thanh Hóa. 2.1.4. Thời gian nghiên cứu: tháng 08/2018 đến tháng 8/2021. 2.2. Nội dung nghiên cứu 2.2.1. Điều tra tình hình sản xuất và chế biến sợi Gai xanh 2.2.2. Hiện trạng môi trường và tình hình xử lý bã thải cây Gai xanh sau thu hoạch 2.2.3. Phân lập và tuyển chọn các chủng VSV có ích để xử lý nguyên liệu và bổ sung tạo phân hữu cơ vi sinh 2.2.4. Nghiên cứu nhân sinh khối VSV phân giải xenlulo, cố định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, kích thích sinh trưởng thực vật trên thiết bị lên men 3 lít 2.2.5. Sản xuất các chế phẩm VSV phục vụ cho thử nghiệm 2.2.6. Xây dựng quy trình xử lý bã thải Gai xanh thành phân hữu cơ vi sinh 2.2.7. Đánh giá hiệu quả của phân hữu cơ vi sinh đến cây Gai xanh tại Thanh Hóa 2.3. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu 2.3.1. Vật liệu và thiết bị nghiên cứu - Các mẫu đất trồng Gai xanh, mẫu đất màu thu thập tại một số xã, huyện ở tỉnh Thanh hóa. - Bã thải cây Gai xanh, vôi bột, phân NPK. - Giống Gai xanh AP1. - Thiết bị và hóa chất sử dụng: Thiết bị và hóa chất của phòng nghiên cứu vi sinh thuộc Viện Thổ nhưỡng Nông hóa.
7 - Các môi trường nuôi cấy VSV: Môi trường Asby; Môi trường King B; Môi trường Pikovskaia; Môi trường AT; Môi trường Hans; Môi trường Gauze I; Môi trường CMC đặc; Môi trường LB; Môi trường PDA; Thuốc thử lugôn. 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thu thập số liệu; Phương pháp tính toán, dự báo khối lượng, tính chất bã thải cây Gai xanh; Phương pháp xác định các chỉ tiêu lý, hóa học bã thải; Phương pháp xác định mật độ vi khuẩn và xạ khuẩn phân giải xenlulo; Phương pháp phân lập và xác định hoạt tính sinh học các chủng VSV có khả năng phân hủy xenluloPhân lập và xác định hoạt tính sinh học các chủng VSV cố định nitơ tự do; Phân lập và xác định hoạt tính sinh học các chủng VSV phân giải lân Phân lập và xác định hoạt tính sinh học các chủng VSV kích thích sinh trưởng thực vật (IAA) nhóm Bacillus, Azotobacter. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm nuôi cấy và hình thái theo Nguyễn Lân Dũng (1998). Kiểm tra mật độ VSV theo phương pháp Koch Xác định tên loài VSV của các chủng VSV phân lập Đánh giá an toàn sinh học VSV tuyển chọn; Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Điều tra tình hình sản xuất và chế biến sợi Gai xanh trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa 3.1.1. Hiện trạng sản xuất, chế biến cây Gai xanh a) Diện tích: Theo số liệu tổng hợp của Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Thanh Hoá, tính đến tháng 12 năm 2021, diện tích trồng Gai xanh trên địa bàn tỉnh đạt 460 ha, trong đó trồng mới 310 ha và lưu gốc 150 ha. Riêng huyện Cẩm Thủy đã phát triển được gần 260 ha Gai xanh. Hiện nay, tất cả diện tích trồng Gai xanh nguyên liệu trên địa bàn tỉnh đều được Công ty An Phước ký hợp đồng và bao tiêu sản phẩm. b) Năng suất: Bình quân 1 năm cây Gai xanh thu hoạch từ 4 - 5 lứa, thậm chí 6 lứa. Năng suất trung bình hiện nay 24,58 tấn/ha/vụ (gồm cả vỏ, thân, lá tươi). Trong đó, đất bãi bồi 26,08 tấn/ha/vụ; đất lúa 1 vụ đạt 25,27 tấn/ha/vụ; đất gò đồi 22,33 tấn/ha/vụ; đất vườn tạp 22,75 tấn/ha/vụ. c) Sản lượng:
8 Tổng sản lượng Gai xanh tươi thu hoạch (bao gồm cả thân, vỏ, lá) khoảng 13,022 tấn, trong đó sản lượng thu hoạch năm 2016 đạt 3.000 tấn. d) Đất trồng Gai xanh Cây Gai xanh tại tỉnh Thanh Hóa được trồng chủ yếu trên đất bãi bồi, đất lúa 1 vụ, đất gò đồi, vườn tạp. Trong đó: Đất bãi bồi diện tích 60,39 ha, đất lúa 1 vụ 27,02 ha, đất gò đồi 22,59 ha và đất vườn tạp 10,88 ha. e) Phát triển vùng nguyên liệu trong tương lai - Giai đoạn 2018 - 2020: vùng đất trồng Gai xanh được bố trí ở những nơi thuận lợi về giao thông, thủy lợi, đất đai và đã được người dân địa phương hiểu biết hoặc đang trồng sản xuất. Tổng diện tích đất trồng Gai xanh giai đoạn 2018 - 2020 là 3.000 ha, tập trung ở 8 huyện, gồm 58 xã. Năng suất Gai xanh toàn vùng bình quân 100 tấn/ha/năm; tổng sản lượng Gai xanh đạt 300.000 tấn Gai xanh tươi/năm (bao gồm than, vỏ, lá). Trong đó, diện tích Gai xanh ở đất lúa 1 vụ năng suất đạt 105 tấn tươi/ha/năm, sản lượng đạt 40.160 tấn; đất bãi màu năng suất đạt 105 tấn tươi/ha/năm, sản lượng đạt 95.500 tấn; đất gò đồi năng suất đạt 95 tấn/tươi/ha/năm, sản lượng đạt 63.846 tấn; đất khác năng suất đạt 95 tấn/tươi/ha/năm, sản lượng đạt 98.380 tấn. - Giai đoạn 2021 - 2025: tiếp tục mở rộng diện tích trồng Gai xanh ở các huyện còn lại với 3.457ha, ở 10 huyện gồm 65 xã. Tổng diện tích trồng Gai xanh nguyên liệu đến năm 2025 là 6.457ha, bố trí ở 12 huyện/123 xã. Năng suất Gai xanh toàn vùng bình quân 110 tấn/ha/năm; tổng sản lượng Gai xanh đạt 720.000 tấn Gai xanh tươi/ha/năm (bao gồm thân, vỏ, lá). - Định hướng đến năm 2030 Phát triển vùng nguyên liệu ổn định với diện tích 6.457 ha , tập trung 12 huyện và 123 xã; năng suất Gai xanh toàn vùng bình quân 115 tấn/ha/năm; sản lượng Gai xanh đạt 750.000 tấn Gai xanh tươi/ha/năm (gồm thân, vỏ, lá). g) Hiệu quả mang lại từ cây Gai xanh - Về kinh tế: Cây Gai xanh trồng 1 năm thu hoạch 10 năm, mỗi năm thu hoạch 4 vụ, lợi nhuận kinh tế trên một ha/năm khoảng 30,7 - 42,7 triệu đồng, cao hơn một số cây trồng khác. Mang lại nguồn thu nhập ổn định, lâu dài cho người dân, hiệu quả kinh tế cao hơn những loại cây trồng công nghiệp tại địa phương.
9 - Về xã hội: Chuỗi giá trị này tạo ra hiệu quả kinh tế lâu dài, bền vững, tạo việc làm thường xuyên cho gần 1.000 công nhân tại nhà máy và hơn 5.000 hộ dân trong vùng nguyên liệu. - Về môi trường: Với những đặc tính sinh học của cây Gai xanh, việc phát triển cây Gai xanh có thể bảo vệ cho đất, bảo vệ môi trường đầu nguồn, bảo vệ nguồn nước… tăng khả năng che phủ đất, giảm thiểu thoái hóa, ô nhiễm đất, chống xói mòn, rửa trôi đất. 3.1.2. Diện tích vùng trồng Gai xanh thâm canh Trên cơ sở diện tích vùng Gai xanh nguyên liệu và hệ thống hạ tầng kỹ thuật hiện có; mô hình trồng Gai xanh thâm canh trong quá trình khảo nghiệm, sản xuất thử; khả năng đầu tư hệ thống hạ tầng kỹ thuật và ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật tiên tiến vào thâm canh Gai xanh của người dân và doanh nghiệp. Nhằm tạo nâng cao năng suất, chất lượng Gai xanh nguyên liệu trong thời gian thời, dự kiến xây dựng vùng thâm canh Gai xanh nguyên liệu với diện tích 1.838ha chiếm 30% tổng diện tích toàn vùng nguyên liệu. 3.2. Hiện trạng môi trường và tình hình xử lý bã thải cây Gai xanh sau thu hoạch 3.2.1.Tính toán khối lượng bã thải cây Gai xanh Theo báo cáo để thu được 1 kg vỏ Gai xanh tươi cần tới 7 kg thân Gai xanh tươi (gồm cả lá, thân). Trong Giai đoạn 2017 - 2020, khối lượng vỏ Gai xanh tươi cần cho nhu cấp sản xuất của nhà máy là 45.000 Tấn tương đương với khối lượng thân Gai xanh tươi là 300.000 tấn. Giai đoạn 2021 - 2025, khối lượng vỏ Gai xanh tươi cần cho nhu cấp sản xuất của nhà máy là 99.000 tấn, tương đương với khối lượng thân Gai xanh tươi là 693.000 tấn. Như vậy, lượng bã thải hữu cơ là 601.000 tấn/năm. Nếu có biện pháp xử lý thích hợp thì đây sẽ là nguồn nguyên liệu rất lớn cho sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh cho sản xuất nông nghiệp, giảm ô nhiễm môi trường. 3.2.2. Phân tích thành phần lý, hóa, sinh học bã thải cây Gai xanh a, Tính chất cảm quan, kích thước, màu, mùi... Bã Gai xanh thu thập từ Thanh Hóa có kích thước từ 5 - 7cm, màu vàng trắng và có chỗ màu sẫm hơn, mùi ngái, các sợi liên kết với nhau thành đám, búi, mảng. Bã thải Gai xanh trong mẫu là hỗn hợp xơ sợi và nước, kích thước sợi từ 0,2 - 1,4cm, tỷ lệ kích thước từ 0,6 - 1,1cm chiếm cao nhất. b, Tính chất lý, hoá, sinh học Kết quả phân tích một số chỉ tiêu lý, hóa, sinh học trong bã thải cây Gai xanh tại tỉnh Thanh Hóa cho thấy: độ ẩm bã Gai xanh đạt 16,81%;
10 pH đạt 6,9; hàm lượng cacbon tổng số đạt khá 21,76%; Nitơ tổng số đạt 2,73%; P2O5 tổng số (0,82%) và K2O tổng số 0,62%. Trong bã thải có tồn tại VSV phân giải xenlulo tự nhiên, tuy nhiên tỷ lệ chỉ đạt 9,5% x 102 CFU/g. Kết quả này cho thấy bã thải cây Gai xanh là nguồn nguyên liệu quý có thể sử dụng làm phân hữu cơ/hữu cơ vi sinh. 3.2.3. Tình hình xử lý bã thải cây Gai xanh sau thu hoạch Cây Gai xanh là cây nguyên liệu hàng đầu để làm sợi dệt cho ngành may mặc. Tuy nhiên, hiện nay người dân thu hoạch Gai xanh lấy vỏ xong thì thường bỏ các bã thải, lá khô ngoài đồng ruộng và tự hoai mục. Chính vì vậy, cần có biện pháp xử lý bã Gai xanh dễ thực hiện, hiệu quả, tốt cho đất và cây trồng để người nông dân có thể áp dụng vào trồng cây Gai xanh. Ở các vùng trồng Gai xanh khác nhau (đất gò đồi, bãi bồi, lúa 1 vụ), người dân có tập quán khác nhau trong sử dụng chất thải cây Gai xanh. Tuy nhiên hầu hết người dân để khô rồi đốt tại ruộng. Trong 100 hộ điều tra tại 3 vùng có 70 - 83% số hộ đốt tại ruộng; 12 - 30% số hộ sử dụng bón cho cây trồng vụ sau (để tự hoai mục trên ruộng) và 5 - 10% số hộ sử dụng để làm chất đốt. 3.3. Phân lập và tuyển chọn các chủng VSV có ích để xử lý nguyên liệu và bổ sung tạo phân hữu cơ vi sinh 3.3.1. Phân lập và tuyển chọn các chủng VSV có khả năng phân giải xenlulo cao từ các mẫu đất thu thập tại Thanh Hóa 3.3.1.1. Phân lập Tiến hành phân lập VSV phân giải xenlulo từ 20 mẫu đất trồng cây màu, 25 mẫu đất trồng Gai xanh tại Thanh Hóa và 2 mẫu phân bón hữu cơ từ bã thải Gai xanh tại huyện Ngọc Lặc, kết quả cho thấy: - Trên đất trồng Gai xanh đã phân lập được 04 chủng vi khuẩn và 06 chủng xạ khuẩn phân giải xenlulo từ 20 mẫu đất. Hoạt tính thấp (đường kính vòng phân giải từ 0,7 – 2,7cm). - Trên đất màu đã phân lập được 07 chủng vi khuẩn và 13 chủng xạ khuẩn phân giải xenlulo từ 20 mẫu đất. Đường kính vòng phân giải từ 1,5 – 2,7cm. - Đã tuyển chọn từ nguồn phân lập VSV phân giải xenlulo trong các mẫu phân bón hữu cơ, 02 chủng xạ khuẩn phân giải xenlulo có hoạt tính cao (đường kính vòng phân giải từ 3,0 – 3,5 cm). 3.3.1.2. Tuyển chọn các chủng VSV có khả năng phân giải xenlulo cao Từ kết quả phân lập 32 chủng VSV có khả năng phân giải xenlulo (có khả năng tạo vòng phân giải trên môi trường chứa cơ chất xenlulo tổng hợp là CMC) đã chọn ra 02 chủng vi khuẩn (TG2.1,
11 CM4.1) và 06 chủng xạ khuẩn (TG8.1, CM4.3, CM 3.1, CM 9.2, PU1.1, PU2.1) để tiến hành các thí nghiệm tiếp theo. Các kết quả phân lập, tuyển chọn VSV phân giải xenlulo của đề tài luận án đã chọn ra 02 chủng xạ khuẩn, ký hiệu PU1.1, PU2.1 có đường kính vòng phân giải xenlulo 30 - 35 mm và khả năng làm giảm khối lượng của bã thải Gai xanh (từ 58,68 - 62,8%). 3.3.2. Phân lập và tuyển chọn các chủng VSV có hoạt tính cố định nitơ tự do từ các mẫu đất trồng Gai xanh tại tỉnh Thanh Hóa Từ 25 mẫu đất thu thập đã phân lập được 17 chủng VSV có khả năng phát triển tốt trên môi trường Ashby (môi trường phân lập đặc hiệu không chứa nguồn nitơ). Nhận dạng khuẩn lạc vi khuẩn nhóm Azotobacter theo khóa phân loại Bergey (1989) dựa trên một số đặc điểm: hình thái khuẩn lạc, hình dạng tế bào vi khuẩn (nhuộm Gram, quan sát dưới kính hiển vi điện tử… Tiến hành xác định đặc điểm sinh lý, sinh hóa của chủng VSV lựa chọn ACT02, có hoạt tính cố định nitơ tự do cao. Kết quả cho thấy, chủng VSV cố định nitơ tự do ACT 02 là vi khuẩn gram âm, hiếu khí, phát triển tốt ở pH trung tính, tế bào hình trứng lớn, có khả năng tạo thành dạng nang tế bào (cyst), sinh trưởng, phát triển tốt trên môi trường vô đạm. Dựa vào đặc điểm sinh lý sinh hóa đã nghiên cứu và kết quả tra cứu theo đặc điểm sinh lý, sinh hóa theo khóa phân loại Bergey (1994) và của Nguyễn Lân Dũng (1984), có thể thấy rằng chủng vi khuẩn trên thuộc chi Azotobacter. 3.3.3. Phân lập và tuyển chọn các chủng VSV có khả năng phân giải các hợp chất phốtpho vô cơ khó tan từ các mẫu đất trồng Gai xanh tại tỉnh Thanh Hóa Với mục đích tuyển chọn những chủng VSV có khả năng phân giải các hợp chất phốtpho vô cơ khó tan ở vùng đất trồng Gai xanh của một số huyện trên địa bàn tỉnh Thanh Hóa. Từ 25 mẫu đất, tiến hành phân lập trên môi trường đặc hiệu có chứa thành phần Ca 3(PO4)2 . Kết quả phân lập được 10 chủng VSV có khả năng chuyển hoá Ca 3(PO4)2 thành các dạng hoà tan mà cây trồng dễ sử dụng được, đặc điểm hình thái khuẩn lạc. Chủng VSV lựa chọn PCT2 được cấy truyền 5 lần, lưu giữ và đánh giá hoạt tính phốt phát vô cơ khó tan. Kết quả cho thấy sau 5 lần cấy truyền hoạt tính phốt phát vô cơ khó tan của các chủng vẫn ổn định. Vì vậy, các chủng PCT2 được lưu giữ để tiến hành các nghiên cứu tiếp theo.
12 3.3.4. Phân lập và tuyển chọn các chủng VSV có hoạt tính kích thích sinh trưởng thực vật từ các mẫu đất trồng Gai xanh tại tỉnh Thanh Hóa Từ 25 mẫu đất trồng Gai xanh của các huyện Cẩm Thủy, Thọ Xuân và Như Xuân của tỉnh Thanh Hóa, phân lập được 15 chủng VSV có khả năng kích thích sinh trưởng thực vật. Kết quả cho thấy, đặc điểm hình thái của 15 chủng VSV phân lập rất khác nhau. Đất trồng Gai xanh ở Cẩm Thủy phân lập được 7 chủng từ KCT1 đến KCT7, huyện Thọ Xuân phân lập được 4 chủng (từ KTX8 đến KTX11) và huyện Như Xuân phân lập được 4 chủng (KNX12 đến KNX15). Tiến hành xác định đặc điểm sinh lý, sinh hóa của chủng VSV lựa chọn KCT5, có hoạt tính sinh tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật. Kết quả cho thấy, chủng VSV sinh tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật KCT5 là vi khuẩn gram âm, hiếu khí, phát triển tốt ở pH trung tính, tế bào hình trứng lớn, có khả năng tạo thành dạng nang tế bào (cyst), sinh trưởng, phát triển tốt trên môi trường vô đạm. Dựa vào đặc điểm sinh lý sinh hóa đã nghiên cứu và kết quả tra cứu theo đặc điểm sinh lý, sinh hóa theo khóa phân loại Bergey (1994) và của Nguyễn Lân Dũng (1984), có thể thấy rằng chủng vi khuẩn trên thuộc chi Azotobacter. 3.3.5. Đánh giá an toàn sinh học và xác định tên loài các chủng VSV tuyển chọn Thông qua kết quả xác định các đặc điểm sinh lý sinh hóa, bước đầu đã xác định được các chủng xạ khuẩn PU1.1; PU2.1 thuộc chi Streptomyces; vi khuẩn cố định nitơ tự do ACT 02 và VSV sinh tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật KCT5 thuộc chi Azotobacter và chủng VSV phân giải các hợp chất phốt phát vô cơ khó tan PCT2 thuộc chi Bacillus. Để phân loại các VSV tuyển chọn đến loài, nghiên cứu đã sử dụng phương pháp giải trình tự ADN bằng phương pháp Sanger. Phân tích trình tự gen 16S rARN đã trở thành một kỹ thuật chuẩn trong nghiên cứu và xác định những mối quan hệ phát sinh chủng loại và tiến hoá của VSV. Kết quả phân loại các chủng phân lập cho thấy, chủng PU1.1 là Streptomyces lilaceus; PU2.1 là Streptomyces misionensis; ACT02 là Azotobacter chroococcum; PCT2 là Bacillus polymyxa; KCT5 là Azotobacter vinelandii.
13 Tất cả các chủng này đã được đánh giá an toàn sinh học thông qua danh mục đánh giá mức độ an toàn sinh học của các chủng VSV. Số liệu cho thấy, các chủng đều thuộc nhóm an toàn cấp 1 và có thể sử dụng cho sản xuất chế phẩm sinh học/phân bón hữu cơ vi sinh. 3.4. Nghiên cứu nhân sinh khối VSV phân giải xenlulo, cố định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, kích thích sinh trưởng thực vật trên thiết bị lên men 3 lít 3.4.1. Nghiên cứu nhân sinh khối VSV phân giải xenlulo 3.4.1.1. Nghiên cứu lựa chọn môi trường thích hợp nhân sinh khối VSV phân giải xenlulo VSV luôn có nhu cầu sử dụng các nguồn dinh dưỡng khác nhau để duy trì hoạt động sống của cơ thể như hydrat cacbon, nitơ, các yếu tố khoáng... tiến hành nghiên cứu trên các nguồn dinh dưỡng khác nhau gồm nguồn dinh dưỡng tổng hợp và nguồn dinh dưỡng tự nhiên dễ kiếm, rẻ tiền trong nuôi cấy nhân sinh khối các chủng VSV. Trong đó, SX1, SX2 là các môi trường chứa gỉ đường mía, dịch nước chiết đậu, có bổ sung một số chất dinh dưỡng và khoáng; King B, GauzeI: là môi trường thích hợp cho nuôi cấy các chủng vi khuẩn chi Bacillus và Streptomyces. Tiến hành đánh giá hoạt tính sinh học của các chủng VSV trên và kết quả cho thấy, các chủng xạ khuẩn Streptomyces PU1.1 và Streptomyces PU2.1 môi trường thích hợp là GauzeI và SX2. SX2 có nguồn gốc tự nhiên, rẻ tiền, dễ kiếm, do đó nghiên cứu lựa chọn môi trường này để nhân sinh khối VSV phân giải xenlulo. 3.4.1.2. Nghiên cứu các thông số thích hợp cho lên men nhân sinh khối VSV phân giải xenlulo Các thông số kỹ thuật thích hợp cho lên men nhân sinh khối các chủng xạ khuẩn Streptomyces PU1.1, PU2.1 được thiết lập và đánh giá dựa trên các tài liệu nghiên cứu trước về nhân sinh khối các chủng VSV chi Streptomyces. Kết quả thu được cho thấy, mật độ tế bào của các chủng Streptomyces đạt cao nhất sau 48 - 54 giờ nuôi cấy. Tại thời điểm sinh khối VSV đạt mật độ tế bào cao nhất, đề tài tiến hành đánh giá hoạt tính sinh học của các chủng VSV nghiên cứu. Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học của các chủng Streptomyces PU1.1, PU2.1 sau quá trình khi lên men chìm cho thấy: Không có sự sai khác về mức độ hoạt tính sinh học của chủng VSV sau quá trình lên men so với hoạt tính sinh học theo lý lịch khoa học của các chủng. 3.4.2. Nghiên cứu nhân sinh khối VSV cố định nitơ
14 3.4.2.1. Nghiên cứu lựa chọn môi trường thích hợp nhân sinh khối VSV cố định nitơ Kết quả so sánh mật độ tế bào chủng VSV tuyển chọn Azotobacter ACT02 và hoạt tính cố định nitơ trên các môi trường có thành phần dinh dưỡng SX3 (môi trường chứa dịch nước chiết đậu, có bổ sung một số chất dinh dưỡng và khoáng); Ashby, AT (môi trường thích hợp cho nuôi cấy các chủng vi khuẩn chi Azotobacter). Qua nghiên cứu cho thấy, chủng VSV cố định nitơ Azotobacter ACT02 đều phát triển tốt trên môi trường tổng hợp Ashby, AT và môi trường tự nhiên SX3, mật độ tế bào đạt 10 8 CFU/ml và có hoạt tính sinh học cao trên các môi trường tổng hợp cho từng chủng Ashby, AT và SX3. SX3 có nguồn gốc tự nhiên, rẻ tiền, dễ kiếm, do đó nghiên cứu lựa chọn môi trường này để nhân sinh khối VSV cố định nitơ. 3.4.2.2. Nghiên cứu các thông số thích hợp cho lên men nhân sinh khối VSV cố định nitơ Các thông số kỹ thuật thích hợp cho lên men nhân sinh khối chủng VSV cố định nitơ tự do Azotobacter ACT02 được thiết lập và đánh giá dựa trên các tài liệu nghiên cứu trước về nhân sinh khối các chủng VSV chi Azotobacter. Mật độ tế bào của chủng ACT02 được kiểm tra theo các thời gian lên men khác nhau. Kết quả cho thấy, mật độ tế bào của chủng VSV cố định Nitơ tự do Azotobacter ACT02 phụ thuộc vào thời gian nuôi cấy. Mật độ tế bào đạt cao nhất sau 48 - 54 giờ nuôi cấy. Sau đó mật độ tế bào bắt đầu giảm dần. Điều này hoàn toàn phù hợp với đường cong sinh trưởng của VSV. Như vậy, thời gian thu sinh khối VSV đạt hiệu quả cao nhất là sau 48 - 54 ngày nuôi cấy. Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học của chủng Azotobacter ACT02 sau quá trình khi lên men chìm và so sánh với hoạt tính sinh học theo lý lịch khoa học của chủng giống thu được cho thấy: Không có sự sai khác về mức độ hoạt tính sinh học của chủng VSV sau quá trình lên men so với hoạt tính sinh học theo lý lịch khoa học của chủng Azotobacter ACT02. 3.4.3. Nghiên cứu nhân sinh khối VSV phân giải phốt phát khó tan 3.4.3.1. Nghiên cứu lựa chọn môi trường thích hợp nhân sinh khối VSV phân giải phốt phát khó tan Kết quả so sánh mật độ tế bào các chủng VSV tuyển chọn Bacillus PCT2, PTX4 và hoạt tính phân giải phốt phát khó tan trên các môi trường có thành phần dinh dưỡng khác nhau cho thấy, các chủng VSV phân giải phốt phát khó tan đều phát triển tốt trên môi
15 trường tổng hợp KingB và Pikovskaya và môi trường tự nhiên SX1, mật độ tế bào đạt 109 cfu/ml. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng khác nhau đến hoạt tính sinh học của các chủng VSV cố định nitơ cho thấy, trên môi trường SX1 chủng VSV lựa chọn Bacillus PCT2 đều có hoạt tính sinh học cao tương đương trên khi nuôi cấy các chủng này trên môi trường tổng hợp Pikovskaya. SX1 có nguồn gốc tự nhiên, rẻ tiền, dễ kiếm, do đó nghiên cứu lựa chọn môi trường này để nhân sinh khối VSV phân giải phốt phát khó tan. 3.4.3.2. Nghiên cứu các thông số thích hợp cho lên men nhân sinh khối VSV phân giải phốt phát khó tan Các thông số kỹ thuật thích hợp cho lên men nhân sinh khốichủng VSV Bacillus PCT2 được thiết lập và đánh giá dựa trên các tài liệu nghiên cứu trước về nhân sinh khối các chủng VSV chi Bacillus. Mật độ tế bào của chủng Bacillus PCT2 được kiểm tra theo các thời gian lên men khác nhau. Kết quả cho thấy, mật độ tế bào của chủng Bacillus PCT2 đạt cao nhất sau 54 giờ nuôi cấy. Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học của chủng Bacillus PCT2 sau quá trình khi lên men chìm và so sánh với hoạt tính sinh học theo lý lịch khoa học của chủng giống cho thấy, không có sự sai khác về mức độ hoạt tính sinh học của chủng VSV sau quá trình lên men so với hoạt tính sinh học ban đầu của các chủng này. 3.4.4. Nghiên cứu nhân sinh khối VSV kích thích sinh trưởng thực vật 3.4.4.1. Nghiên cứu lựa chọn môi trường thích hợp nhân sinh khối VSV kích thích sinh trưởng thực vật Kết quả so sánh mật độ tế bào chủng VSV tuyển chọn Azotobacter KCT5 hoạt tính sinh chất kích thích sinh trưởng thực vật trên các môi trường có thành phần dinh dưỡng khác nhau cho thấy, chủng VSV sinh chất kích thích sinh trưởng thực vật chi Azotobacter phát triển tốt trên môi trường tổng hợp AT và SX3, mật độ tế bào các chủng VSV tuyển chọn Azotobacter KCT5 đạt 108 CFU/ml. Tiếp tục tiến hành đánh giá hoạt tính sinh học của các chủng VSV trên và kết quả cho thấy, trên môi trường SX3 chủng VSV lựa chọn Azotobacter KCT5 có hoạt tính sinh học cao tương đương trên khi nuôi cấy chủng này trên môi trường tổng hợp (AT). Do đó, nghiên cứu lựa chọn môi trường SX3 để nhân sinh khối VSV sinh chất kích thích sinh trưởng thực vật.
16 3.4.4.2. Nghiên cứu các thông số thích hợp cho lên men nhân sinh khối VSV, VSV kích thích sinh trưởng thực vật Các thông số kỹ thuật thích hợp cho lên men nhân sinh khối VSV sinh chất kích thích sinh trưởng thực vật Azotobacter KCT5 được thiết lập và đánh giá dựa trên các tài liệu nghiên cứu trước về nhân sinh khối các chủng VSV chi Azotobacter. Kết quả cho thấy, mật độ tế bào của chủng VSV sinh chất kích thích sinh trưởng thực vật Azotobacter KCT5 phụ thuộc vào thời gian nuôi cấy. Mật độ tế bào đạt cao nhất sau 48 giờ nuôi cấy 10 8 CFU/ml. Sau đó mật độ tế bào duy trì và giảm dần sau 66 giờ nuôi cấy. Kết quả đánh giá hoạt tính sinh học của chủng Azotobacter KCT5 sau quá trình khi lên men chìm và so sánh với hoạt tính sinh học theo lý lịch khoa học của chủng giống cho thấy: Không có sự sai khác về mức độ hoạt tính sinh học của chủng VSV sau quá trình lên men so với hoạt tính sinh học ban đầu của chủng này. 3.5. Sản xuất các chế phẩm VSV phục vụ cho thử nghiệm 3.5.1. Sản xuất chế phẩm vi sinh phân hủy bã thải sau chế biến cây Gai xanh thành nguồn hữu cơ 3.5.1.1.Khả năng tổ hợp các chủng VSV sử dụng cho sản xuất chế phẩm vi sinh phân hủy bã thải Gai xanh Trên cơ sở các chủng VSV tuyển chọn, tiến hành lựa chọn các chủng vsv để sản xuất chế phẩm vi sinh xử lý nguyên liệu hữu cơ gồm: chủng Streptomyces lilaceus PU1.1 và Streptomyces misionensis PU2.1. Đánh giá khả năng tồn tại cùng nhau của 02 chủng xạ khuẩn phân giải xenlulo trong điều kiện hỗn hợp chủng Sau thời gian 1,4,8,12 tuần kiểm tra mật độ tế bào và hoạt tính các chủng VSV có trong chất mang. Kết quả nghiên cứu được cho thấy các chủng xạ khuẩn được nhiễm ở dạng đơn lẻ và hỗn hợp đã thay đổi mật độ theo thời gian bảo quản, trong đó mật độ tế bào các chủng VSV ở dạng đơn lẻ và dạng hỗn hợp ở các thời điểm bảo quản không có sự khác biệt đáng kể. Điều này chứng tỏ trong điều kiện hỗn hợp các chủng VSV đều có thể tồn tại tốt cùng nhau. Hoạt tính sinh học của các chủng xạ khuẩn phân giải xenlulo PU1.1 và Streptomyces misionensis PU2.1 trong chế phẩm bột duy trì ổn định sau 12 tuần. Hoạt tính phân giải xenlulo của các chủng xạ khuẩn PU1.1 và Streptomyces misionensis PU2.1 trong chế phẩm than bùn tương tự như trong chế phẩm dịch giảm sau 8 – 12 tuần bảo quản.
17 Như vậy có thể sử dụng tổ hợp 02 chủng xạ khuẩn Streptomyces lilaceus PU1.1 và Streptomyces misionensis PU2.1 để sản xuất chế phẩm vi sinh phân hủy bã thải. 3.5.1.2. Sản xuất chế phẩm vi sinh phân hủy bã thải Kế thừa các kết quả nghiên cứu trước về các thông số kỹ thuật trong nhân sinh khối các chủng xạ khuẩn, tiến hành nhân giống và nhân sinh khối các chủng xạ khuẩn phân giải xenlulo PU1.1 và Streptomyces misionensis PU2.1. Chất mang là than bùn (dễ kiếm và giá thành hợp lí) để sản xuất chế phẩm. Hai chủng xạ khuẩn lựa chọn được nhân sinh khối riêng rẽ, sau đó hỗn hợp các chủng này theo tỷ lệ 1:1 ta thu được dịch hỗn hợp VSV. Dịch hỗn hợp VSV này được nhiễm vào chất mang (than bùn) theo tỷ lệ 1:4 để tạo chế phẩm vi sinh xử lý nguyên liệu giàu cacbon Kết quả cho thấy ở điều kiện bảo quản nhiệt độ phòng, sau thời gian 3 tháng thì mật độ tế bào của các chủng VSV trong chế phẩm duy trì ổn định đạt 10 8 CFU/g. Sau 6 tháng bảo quản mật độ tế bào của các chủng VSV giảm còn 10 7 CFU/g. Như vậy chế phẩm có thể sử dụng tốt trong vòng 6 tháng. Để tăng hiệu quả sử dụng cần nghiên cứu bổ sung dinh dưỡng và các chất phụ gia để nâng cao chất lượng và tăng thời gian bảo quản chế phẩm vi sinh. Từ kết quả nhận thấy, sau thời gian bảo quản 6 tháng hoạt tính phân giải xenlulo của các chủng vi khuẩn thay đổi không đáng kể. 3.5.2. Sản xuất chế phẩm vi sinh chứa VSV có ích (cố định nitơ, phân giải lân, sinh chất kích thích sinh trưởng thực vật) để bổ sung vào phân hữu cơ tạo phân hữu cơ vi sinh Trên cơ sở các chủng VSV có ích phân lập, tuyển chọn, tiến hành lựa chọn các chủng VSV để sản xuất chế phẩm vi sinh gồm: các chủng vi khuẩn cố định nitơ – Azotobacter chroococcum ACT02; vi khuẩn phân giải lân Bacillus megaterium PCT2; vi khuẩn sinh chất kích thích sinh trưởng – Azotobacter vinelandii KCT5. Khả năng tồn tại của 03 chủng VSV trong điều kiện hỗn hợp (trong chất mang than bùn). Kết quả cho thấy, hoạt tính sinh học của các chủng VSV ổn định trong chế phẩm dịch sau 3 tháng và giảm sau 4 tháng bảo quản. 03 chủng VSV lựa chọn được nhân sinh khối riêng rẽ, với các điều kiện phù hợp, sau đó hỗn hợp các chủng này theo tỷ lệ 1:1:1, thu được dịch hỗn hợp VSV. Dịch hỗn hợp VSV này được nhiễm vào chất mang là than bùn theo tỷ lệ 1:4 để tạo chế phẩm vi sinh có ích.