Phân lập, tuyển chọn và sử dụng một số chủng vi sinh vật nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất lạc trên vùng đất cát biển Bình Định.

Nội dung tài liệu: Phân lập, tuyển chọn và sử dụng một số chủng vi sinh vật nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất lạc trên vùng đất cát biển Bình Định.

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THU HÀ PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT NHẰM NÂNG CAO HIỆU QUẢ SẢN XUẤT LẠC TRÊN VÙNG ĐẤT CÁT BIỂN BÌNH ĐỊNH Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 62.42.02.01 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI, 2017
2. Công trình được hoàn thành tại: VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS. TS. Phạm Văn Toản 2. TS. Hoàng Minh Tâm Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện: Họp tại Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam Vào hồi giờ ngày tháng năm 2017 Có thể tìm hiểu luận án tại: 1. Thư viện Quốc gia Việt Nam 2. Thư viện Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam 3. Thư viện Viện Thổ nhưỡng Nông hóa
3. 1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết Lạc (Arachis hypogaea L) là cây có tầm quan trọng toàn cầu và được trồng rộng rãi ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Lạc (Arachis hypogaea L.) là cây công nghiệp ngắn ngày, có khả năng thích ứng rộng và có giá trị kinh tế cao. Lạc được xem là cây cải tạo đất, có tác dụng nâng cao độ phì nhiêu của đất trồng trọt. Tỉnh Bình Định thuộc vùng sinh thái Duyên hải Nam Trung Bộ với tổng diện tích tự nhiên 602.506 ha, trong đó đất cát biển có diện tích 2.789 ha (chiếm 0,46 % diện tích đất tự nhiên). Theo thống kê ngành nông nghiệp năm 2014, Bình Định có diện tích trồng lạc là 8.400 ha. Năng suất lạc ở Bình Định đạt cao nhất vùng Duyên hải Nam Trung Bộ, khoảng 29,9 tạ/ha. Tuy nhiên, năng suất trên còn thấp so với tiềm năng năng suất của cây lạc và các vùng khác trong cả nước. Có nhiều nguyên nhân hạn chế năng suất lạc ở Bình Định nói chung và vùng đất cát biển nói riêng; trong đó đất trồng có hàm lượng hữu cơ thấp, nghèo dinh dưỡng, độ ẩm thấp và khả năng giữ nước kém được coi là nguyên nhân cơ bản bên cạnh các nguyên nhân khác như lượng mưa thấp, hệ thống thủy lợi kém và ít sử dụng phân hữu cơ. Vi sinh vật có vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng dinh dưỡng của cây trồng, tăng cường khả năng giữ nước, giữ ẩm của đất qua đó giúp cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt hơn và góp phần làm tăng năng suất, chất lượng nông sản cũng như tiết kiệm phân bón thuốc bảo vệ thực vật hóa học. Vai trò của phân bón VSV trong phát triển nông nghiệp bền vững đã được khẳng định trong nhiều công trình nghiên cứu của nhiều nước trên thế giới. Nhưng cho đến nay chưa có chế phẩm vi sinh vật chuyên dụng cho cây lạc tại vùng đất cát biển được nghiên cứu phát triển. Trên cơ sở đòi hỏi của thực tế sản xuất và phát triển cây lạc trên đất cát biển, đề tài luận án “Phân lập, tuyển chọn và sử dụng một số chủng vi sinh vật nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất lạc trên vùng đất cát biển Bình Định” được thực hiện nhằm tạo được chế phẩm vi sinh vật có tác dụng nâng cao hiệu quả sử dụng dinh dưỡng đạm, lân, kali của cây lạc, gia tăng độ ẩm đất trồng lạc và góp phần tăng năng suất, hiệu quả sản xuất lạc trên đất cát biển. 2. Mục tiêu Tuyển chọn và ứng dụng thành công các vi sinh vật cố định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, hòa tan kali và tổng hợp polysaccarit nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất lạc trên đất cát biển tỉnh Bình Định. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3.1. Ý nghĩa khoa học - Bổ sung cơ sở dữ liệu khoa học về vai trò của vi sinh vật cố định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, hòa tan kali và vi sinh vật tổng hợp polysaccarit trong mối quan hệ với khả năng sử dụng dinh dưỡng của cây lạc, khả năng giữ ẩm đất trồng và hiệu quả sản xuất lạc trên đất cát biển. - Bổ sung số liệu, thông tin mới làm cơ sở về sản xuất và sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trên đất cát biển.
4. 2 3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Tuyển chọn được bộ chủng giống vi sinh vật phù hợp cho cây lạc trên đất cát biển Bình Định và bước đầu tạo được chế phẩm vi sinh vật từ các vi sinh vật tuyển chọn có chất lượng đáp ứng tiêu chuẩn, qui chuẩn hiện hành. - Đánh giá được vai trò của chế phẩm vi sinh vật trong nâng cao hiệu quả sử dụng dinh dưỡng đạm, lân, kali của cây lạc, cải thiện độ phì đất cát biển, tăng năng suất và hiệu quả sản xuất lạc trên đất cát biển ở Bình Định. 4. Những đóng góp mới của luận án - Tuyển chọn được bốn chủng vi sinh vật gồm: Vi khuẩn cố định nitơ (Bradyrhizobium japonicum RA18), vi khuẩn phân giải phốt phát khó tan (Bacillus megaterium P1107), vi khuẩn hòa tan kali (Paenibacillus castaneae S3.1) và chủng nấm men sinh polysaccarit (Lipomyces starkeyi PT5.1) phù hợp với cây lạc trồng trên đất cát biển ở Bình Định. - Xây dựng được qui trình sản xuất và sản xuất được chế phẩm vi sinh vật từ bốn chủng vi sinh vật tuyển chọn có chất lượng đạt tiêu chuẩn theo qui định của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. - Xác định được liều lượng và phương pháp sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trên đất cát biển và áp dụng có hiệu quả trên diện rộng, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng dinh dưỡng đạm, lân, kali của cây lạc, cải thiện độ phì đất cát trồng lạc, tăng năng suất và hiệu quả sản xuất lạc trên đất cát biển ở Bình Định. 5. Cấu trúc của luận án Luận án có 195 trang, gồm phần mở đầu (4 trang); chương I. Tổng quan tài liệu nghiên cứu (43 trang); chương II. Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu (23 trang); chương III. Kết quả và thảo luận (69 trang); Kết luận và đề nghị (2 trang); phụ lục (28 trang) với 41 bảng số liệu, 22 hình. Tham khảo 201 tài liệu, trong đó có 83 tài liệu tiếng Việt, 118 tài liệu tiếng Anh. Chương I TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU Lạc (Arachis hypogaea L) là một loại cây có tầm quan trọng toàn cầu và được trồng rộng rãi ở các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Với lợi thế là cây ngắn ngày, dễ trồng, thích ứng với nhiều loại hình canh tác, sản phẩm lại dễ tiêu thụ, cây lạc được xác định là cây trồng chủ lực của Việt Nam nói chung và của tỉnh Bình Định nói riêng. Nằm ở vùng sinh thái Duyên hải Nam Trung Bộ, tỉnh Bình Định mang đậm nét khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa với 2 mùa mưa nắng rõ rệt, phù hợp với yêu cầu sinh thái của cây lạc, tỉnh Bình Định có tiềm năng phát triển sản xuất lạc theo hướng tập trung hàng hóa. Tuy nhiên, năng suất lạc tại Bình Định còn thấp so với một số tỉnh khác trong cả nước, năng suất thực thu còn thấp so với tiềm năng năng suất. Một trong các nguyên nhân là do đặc điểm của đất cát biển tại Bình Định. Đặc điểm của đất cát biển nói chung và đất cát biển tại tỉnh Bình Định nói riêng là độ phì nhiêu thấp, thành phần cơ giới nhẹ (chủ yếu là cát), rất nghèo dinh dưỡng, độ ẩm thấp, khả năng giữ nước và phân bón kém, dễ bốc hơi và rửa trôi mạnh
5. 3 đã gây ảnh hưởng đến năng suất cây trồng. Do đó, việc nghiên cứu giải pháp nhằm nâng cao năng suất lạc ở nước ta nói chung và năng suất lạc trồng trên đất cát biển nói riêng có ý nghĩa quan trọng. Hệ vi sinh vật đất rất phong phú và đa dạng, vi sinh vật là một phần thiết yếu và không thể tách rời của đất trồng, giúp tăng cường sức khỏe của đất; góp phần thúc đẩy phát triển nông nghiệp bền vững. Vi sinh vật cố định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, hòa tan kali có vai trò như “nhà máy phân bón mini„ có khả năng cung cấp nitơ, chuyển hóa lân, kali trong đất từ dạng khó tan thành dạng dễ tiêu, cung cấp dinh dưỡng cho đất và cây trồng. Trong đất, nhóm vi sinh vật sinh màng nhầy (polysaccarit) có vai trò quan trong trong việc giữ ẩm đất. Sử dụng chế phẩm vi sinh vật là một trong các giải pháp giúp khắc phục hạn chế của đất cát biển, giúp tăng năng suất cây trồng. CHƯƠNG II VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU Vật liệu sử dụng trong nghiên cứu gồm đất cát biển, mẫu đất, mẫu rễ lạc trồng tại Phù Cát, Bình Định; 04 chủng vi sinh vật từ quỹ gen vi sinh vật trồng trọt; 02 giống lạc gồm giống lạc Lỳ địa phương và giống lạc mới được công nhận LDH01; các loại phân bón hóa học (đạm, lân, kali) và phân chuồng đang được sử dụng phổ biến tại địa phương. 2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Để đáp ứng mục đích đề ra, đề tài luận án tập trung vào các nội dung nghiên cứu sau: 1. Nghiên cứu tính chất đất vùng nghiên cứu. 2. Phân lập, tuyển chọn bộ chủng vi sinh vật phù hợp cho cây lạc trồng trên đất cát biển Bình Định. 3. Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh vật từ các vi sinh vật tuyển chọn. 4. Đánh giá khả năng sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trồng trên đất cát biển tỉnh Bình Định. 5. Xây dựng mô hình sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trồng trên đất cát biển tỉnh Bình Định. 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3.1. Lấy mẫu Lấy mẫu đất thực địa theo TCVN 7538-2:2005, TCVN 7538-6:2005; lấy mẫu đất vùng rễ, độ sâu 5 - 20 cm. Lấy mẫu nốt sần tại thời điểm lạc ra hoa rộ bằng cách thu toàn bộ rễ, tách các nốt sần có màu đỏ để phân lập vi khuẩn cố định nitơ cộng sinh. 2.3.2. Tuyển chọn bộ chủng vi sinh vật 2.3.2.1. Phân lập các chủng vi sinh vật Từ mẫu nốt sần cây lạc trồng tại đất cát biển Bình Định, tiến hành phân lập các chủng vi khuẩn nốt sần trên thạch đĩa chứa môi trường YMA theo Beck D. P. et al. (1993). Từ mẫu đất vùng rễ, tiến hành phân lập các chủng vi sinh vật trên thạch đĩa chứa môi trường Pikovskaya đối với vi khuẩn phân giải phốt phát khó tan (TCVN 6167:1996) và
6. 4 Aleksandrov đối với vi khuẩn hòa tan kali (theo Cao Ngoc Diep, 2010). Để phân lập nấm men tổng hợp polysaccarit, các mẫu đất được nghiền nhỏ, trộn với nước khử trùng tạo thành cụm đất, đặt lên đĩa thạch chứa môi trường Hansen, nuôi cấy ở 28 - 30 oC, sau ba tuần, quan sát sự hình thành màng nhầy ở xung quanh cụm đất, tách nấm men sinh polysaccarit từ các cụm đất sinh màng nhầy (Nguyễn Kiều Băng Tâm, 2009). Các mẫu phân lập được làm thuần và lưu giữ để đánh giá hoạt tính sinh học. 2.3.2.2. Đánh giá hoạt tính sinh học Hoạt tính cố định nitơ của các chủng vi khuẩn nốt sần phân lập được xác định thông qua khả năng hình thành nốt sần hữu hiệu trên cây lạc và định lượng hoạt tính cố định nitơ trên cây chủ thông qua phản ứng khử axetylen (TCVN 8564:2010). Khả năng phân giải phốt phát khó tan của vi sinh vật được xác định định tính thông qua đường kính vòng phân giải Ca3(PO4)2 trên môi trường thạch đĩa (TCVN 6167:1996) và định lượng thông qua hàm lượng phốt pho tan trong dịch nuôi cấy chứa nguồn photpho duy nhất là Ca3(PO4)2 ,(TCVN 8565:2010). Khả năng hòa tan kali của chủng phân lập được xác định định tính thông qua đường kính vòng phân giải fenspat trên môi trường thạch đĩa chứa fenspat và định lượng thông qua hàm lượng kali hòa tan trong dịch nuôi cấy chứa nguồn kali duy nhất là fenspat (Cao Ngoc Diep, 2010). Khả năng tổng hợp polysaccarit của vi sinh vật được xác định định tính thông qua độ nhớt của dịch nuôi cấy vi sinh vật trên máy đo độ nhớt Elcometer 2300 với phần mềm Viscosity MasterTM và xác định định thông qua hàm lượng polysaccarit tạo thành trong dịch nuôi cấy (Nguyễn Kiều Băng Tâm, 2009). 2.3.2.3. Đánh giá khả năng nâng cao hiệu quả sử dụng đạm, lân, kali của cây lạc Thí nghiệm được thực hiện trong chậu chứa 10 kg đất và cát theo tỷ lệ đất/cát là 50:50 được được bố trí ngẫu nhiên với 5 lần lặp, 3 hạt/chậu. Chậu thí nghiệm được đặt trong nhà lưới, có mái che. Công thức thí nghiệm: Gồm đối chứng: Không nhiễm vi sinh vật trên nền phân bón NPK đầy đủ (30 kg N, 60 kg P2O5 và 90 kg K2O/ha; tương đương 0,64 g urê, 2,5 g supe lân, 0,5 g kali clorua/chậu) và thí nghiệm: Nhiễm riêng rẽ hoặc hỗn hợp các vi sinh vật trên nền phân bón đầy đủ và giảm bớt 10, 20, 30% lượng phân đạm, lân hoặc kali theo hoạt tính cố định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, hòa tan kali của vi sinh vật tuyển chọn hoặc bón đầy đủ và giảm 10, 20, 30% lượng phân khoáng NPK đối với thí nghiệm sử dụng hỗn hợp các vi sinh vật, nhiễm 1 ml dịch vi sinh vật (mật độ 108 CFU/ml)/hạt. Các chỉ tiêu theo dõi: Hàm lượng N, P2O5, K2O tổng số trong sinh khối chất xanh, chiều cao cây, sinh khối chất xanh và năng thực thu. 2.3.2.4. Đánh giá khả năng giữ ẩm đất của vi sinh vật tổng hợp polysaccarit Thí nghiệm nhà lưới: Thí nghiệm được thực hiện trong chậu chứa 10 kg đất và cát theo tỷ lệ đất/cát là 50:50 được bố trí ngẫu nhiên với 5 lần lặp. Chậu thí nghiệm được đặt trong nhà lưới, có mái che. Công thức thí nghiệm gồm đối chứng bổ sung mỗi chậu 10 ml môi trường Hansen đã khử trùng và thí nghiệm bổ sung mỗi chậu 10 ml dịch nuôi cấy nấm men có mật độ 108 CFU/ml. Các chậu thí nghiệm được tưới nước đạt độ ẩm 40 %, sau đó để bốc hơi nước tự nhiên và không tưới nước suốt thời gian thí nghiệm. Xác định độ ẩm đất ở tầng 5 - 20 cm vào các thời điểm 0, 15, 30, 45 và 60 ngày kể từ khi bắt đầu thí nghiệm.
7. 5 Thí nghiệm đồng ruộng: Thí nghiệm được thực hiện tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định với 2 công thức: Đối chứng (không nhiễm vi sinh vật) và thí nghiệm (bổ sung dịch vi sinh vật với lượng 50 ml (108 CFU/ml)/ô, 3 lần lặp. Đổ đầy nước sạch vào các khung, lấy rơm tủ kín toàn bộ trên khung. Sau 24 giờ, dỡ rơm, nhấc 2 khung ra; lấy mẫu đất ở độ sâu 5 cm vào gần tâm của khung để xác định độ ẩm theo TCVN 4048:2011. Lượng nước mà đất giữ lại được tính theo tỷ lệ %. 2.3.2.5. Xác định mật độ vi sinh vật Mật độ các vi sinh vật trong môi trường nuôi cấy, trong chế phẩm vi sinh vật, trong đất trồng lạc được xác định theo TCVN 6166:2002 đối với vi sinh vật cố định nitơ, TCVN 6167:1996 đối với vi sinh vật phân giải phốt phát khó tan và TCVN 8275-2:2010 đối với nấm men. Mật độ vi sinh vật hòa tan kali được xác định theo Cao Ngọc Điệp (2010) và TCVN 10785:2015. 2.3.2.6. Đánh giá khả năng thích hợp với đất cát biển Bình Định của các VSV phân lập Nuôi cấy chủng các chủng vi sinh vật RA18, P1107, S3.1, PT5.1 trong các bình tam giác chứa môi trường phù hợp trên máy lắc ở các nhiệt độ (20±1, 25±1, 30±1 và 35±1 oC), pH (4,5, 5,0, 5,5 và 6,0) và độ mặn (0,2, 0,4 và 0,6 ‰). Dựa trên mật độ các vi sinh vật sau thời gian nuôi 5 ngày đối với chủng RA18 và 2 ngày đối với chủng P1107, S3.1, PT5.1 để xác định khả năng thích hợp của các chủng vi sinh vật được tuyển chọn. 2.3.2.7. Định tên các chủng vi sinh vật tuyển chọn Vi sinh vật tuyển chọn được định tên theo kỹ thuật truyền thống và kỹ thuật sinh học phân tử. Trong đó kỹ thuật truyền thống được thực hiện theo khóa phân loại Bergey (George M. G. et al., 2005) và Yarrow (Yarrow D., 1998) trên cơ sở xác định đặc điểm hình thái tế bào, khuẩn lạc, khả năng đồng hóa các nguồn hydratcacbon dựa trên kít API50 CHB và kỹ thuật sinh học phân tử được thực hiện trên cơ sở so sánh kết quả giải trình tự đoạn gen 16S/28S ARN riboxom của vi sinh vật nghiên cứu với cơ sở dữ liệu GenBank ( theo phần mềm BLAST; Tên loài vi sinh vật được xác định với xác suất tương đồng cao nhất. 2.3.2.8. Đánh giá khả năng tương tác của các vi sinh vật tuyển chọn Bốn chủng vi sinh vật nghiên cứu được nuôi cấy trên thạch đĩa với môi trường thạch thịt theo phương pháp cấy vạch tạo các điểm tiếp xúc giữa các chủng. Theo dõi và đánh giá khả năng ức chế phát triển của các chủng VSV tại điểm tiếp xúc. Trường hợp hình thành vùng ức chế tại điểm tiếp xúc, chứng tỏ giữa các VSV có quan hệ đối kháng và 2 chủng VSV không thể cùng phát triển và thể hiện hoạt tính trong cùng một môi trường. 2.3.3. Nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh vật 2.3.3.1. Xác định điều kiện lên men nhân sinh khối của các chủng vi sinh vật Luận án kế thừa kết quả về điều kiện lên men nhân sinh khối chủng RA18 của nhiệm vụ Quỹ gen VSV trồng trọt, bảo vệ thực vật và nghiên cứu điều kiện lên men nhân sinh khối của chủng P1107, S3.1 và PT5.1. Các chủng vi sinh vật nghiên cứu được nhân sinh khối trong nồi lên men chìm với các môi trường Pikovskaya, SX Ba, SX2 đối với chủng P1107, Aleksandrov, SX5 đối với chủng S3.1, Hansen, SX1 và SX3 đối với chủng PT5.1. Xác định mật độ tế bào vi sinh vật (theo 2.3.2.5) sau thời gian nuôi cấy trong điều kiện lên men nhân sinh khối (nhiệt độ 30 oC;
8. 6 pH môi trường = 7 đối với chủng P1107, S3.1; pH môi trường = 6,5 đối với chủng PT5.1; lưu lượng cấp khí 0,65 lít KK/lít MT/phút đối với chủng PT5.1 và 0,7 lít KK/lít MT/phút đối với chủng P1107, S3.1; tốc độ cánh khuấy 300 vòng/phút đối với chủng PT5.1 và 350 vòng/phút đối với chủng P1107, S3.1). Từ kết quả thu được, lựa chọn môi trường thích hợp cho lên men nhân sinh khối bốn chủng vi sinh vật nghiên cứu. Các VSV nghiên cứu được nhân sinh khối trong môi trường xác định ở trên với pH được điều chỉnh đạt 6,0, 6,5, 7,0 và 7,5. Mật độ các vi sinh vật được xác định theo phương pháp trình bày tại mục 2.3.2.4 và so sánh để xác định pH môi trường lên men thích hợp. Các thí nghiệm tương tự được tiến hành nhằm xác định nhiệt độ lên men, tỉ lệ tiếp giống cấp I, lưu lượng cấp khí, tốc độ cánh khuấy và thời gian lên men phù hợp, trong đó các điều kiện thí nghiệm là 25, 30, 35 oC đối với nhiệt độ; 3, 5, 10 % đối với tỷ lệ tiếp giống cấp I; 0,60, 0,65, 0,70 và 0,75 lít không khí/lít môi trường/phút đối với lưu lượng cấp khí; 250, 300, 350 và 400 vòng/phút đối với tốc độ cánh khuấy và thời gian lên men 12, 24, 36, 48, 60 giờ đối với chủng P1107, S3.1, PT5.1. 2.3.3.2. Xác định điều kiện lên men xốp của các chủng vi sinh vật Nhằm tạo chế phẩm dạng bột, sinh khối vi sinh vật được phối trộn với chất mang và đưa vào lên men xốp ở các điều kiện khác nhau. Xác định điều kiện lên men xốp thích hợp thông qua lựa chọn thành tỷ lệ phần chất mang (tỷ lệ tinh bột sắn:cám gạo = 8:2, 7:3, 6:4 và 5:5), tỷ lệ dịch sinh khối vi sinh vật phối trộn (5, 10, 15%) và thời gian lên men xốp thích hợp (24, 36, 48, 60, 72 giờ). 2.3.4. Nghiên cứu sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trồng trên đất cát biển tỉnh Bình Định 2.3.4.1. Xác định liều lượng chế phẩm vi sinh vật Thí nghiệm được bố trí trên đất cát biển, tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định trong vụ đông xuân 2012; bố trí theo khối ngẫu nhiên với 3 lần nhắc lại. Diện tích ô thí nghiệm là 20 m2. Sử dụng giống lạc Lỳ, LDH01, mật độ gieo là 40 cây/m2. Đối chứng: Nền (N:P:K = 30:90:60 + 10 tấn phân chuồng + 400 vôi bột). Công thức thí nghiệm: Nền và bón 5, 10, 20, 30 kg chế phẩm VSV/ha. Phương pháp bón: Bón lót 100 % phân chuồng + 50 % urê + 100 % supe lân + 50 % kali clorua + 50 % vôi bột. Bón thúc lần 1 (khi cây lạc được 3-4 lá thật): 50 % urê + 50 % kali clorua. Bón thúc lần 2 (khi cây lạc ra hoa rộ): 50 % vôi bột. Chế phẩm vi sinh vật: Bón lót vào đất. Chỉ tiêu theo dõi: Chiều cao cây (cm), số cây thực thu/m2 (cây), số quả chắc/cây (quả), tỷ lệ hạt (%), khối lượng 100 quả (g) và năng suất quả khô (tạ/ha). Phương pháp đánh giá được trình bày tại mục 2.3.6. 2.3.4.2. Xác định phương pháp sử dụng chế phẩm vi sinh vật Thí nghiệm được bố trí trên đất cát biển, tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định trong vụ đông xuân 2012 - 2013 và hè thu 2013; bố trí theo kiểu ô chính, ô phụ, trong đó ô chính là giống, ô phụ là cách bón chế phẩm vi sinh vật, 3 lần nhắc lại, diện tích ô thí nghiệm 20 m2. Sử dụng giống lạc Lỳ, LDH01, mật độ gieo là 40 cây/m2.
9. 7 Đối chứng: Nền (N:P:K = 30:90:60 + 10 tấn phân chuồng + 400 vôi bột). Công thức thí nghiệm: Nền + bón VSV cách 1 (bón lót vào đất) và Nền + bón VSV cách 2 (hòa vào nước và tưới). Phương pháp bón: Theo phương pháp bón tại mục 2.3.4.1. Chỉ tiêu theo dõi: Chiều cao cây (cm), số cây thực thu/m2 (cây), số quả chắc/cây (quả), tỷ lệ hạt (%), khối lượng 100 quả (g), năng suất chất xanh (tạ/ha) và năng suất quả khô (tạ/ha). Phương pháp đánh giá được trình bày tại mục 2.3.6. 2.3.4.3. Xác định ảnh hường của chế phẩm vi sinh vật đến sinh trưởng và năng suất và hiệu quả kinh tế của cây lạc. Thí nghiệm được bố trí trên đất cát biển, tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định trong vụ đông xuân 2012 - 2013; bố trí theo khối ngẫu nhiên, 3 lần nhắc lại. Diện tích ô thí nghiệm là 20 m2. Sử dụng giống lạc Lỳ, LDH01, mật độ gieo là 40 cây/m2. Đối chứng: Không bón chế phẩm VSV trên nền phân bón NPK đầy đủ và công thức thí nghiệm: Bón 70, 80 hoặc 90% NPK + 20 kg chế phẩm VSV. Phương pháp bón: Theo phương pháp bón tại mục 2.3.4.1. Chỉ tiêu theo dõi: Sinh khối chất xanh (tạ/ha), năng suất thực thu (tạ/ha), hiệu quả kinh tế (lãi thuần, lãi so đối chứng) và hiệu suất sử dụng chế phẩm vi sinh vật. Phương pháp đánh giá được trình bày tại mục 2.3.6 và 2.3.10. 2.3.5. Xây dựng mô hình sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trồng trên đất cát biển tỉnh Bình Định Mô hình được bố trí trên đất cát biển tại Cát Hiệp và Cát Trinh, huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định, vụ đông xuân 2013 - 2014, hè thu 2014 và đông xuân 2014 - 2015. Diện tích mô hình 1 ha. Giống lạc sử dụng là lạc LDH01 tại Cát Hiệp và lạc Lỳ tại Cát Trinh, mật độ gieo 40 cây/m2, trồng theo băng, không lên luống. Ngoài mô hình: Nền theo khuyến cáo của địa phương (N:P:K = 30:90:60 + 10 tấn phân chuồng + 400 kg vôi/ha). Trong mô hình: Nền theo khuyến cáo của địa phương + 20 kg chế phẩm vi sinh vật/ha. Phương pháp bón: Theo phương pháp bón tại mục 2.3.4.1. Chỉ tiêu theo dõi: Sinh khối chất xanh (tạ/ha) và năng suất quả khô (tạ/ha) ); Phương pháp đánh giá được trình bày tại mục 2.3.6. Chỉ tiêu phân tích đất: Độ ẩm đất, Nts (%), P2O5 ts (%), K2O ts (%), P2O5 dt (mg/100 g đất), K2Odt (mg/100 g đất), OC (%); mật độ vi sinh vật hữu ích (cố định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, hòa tan kali, nấm men sinh polysaccarit; CFU/g đất); Phương pháp đánh giá được trình bày tại mục 2.3.7. Chỉ tiêu phân tích chất lượng nông sản: Protein (%), lipit (%); Phương pháp đánh giá được trình bày tại mục 2.3.9. Hiệu quả kinh tế: Lãi thuần, tỷ suất lợi nhuận, chỉ số VCR, hiệu suất sử dụng phân bón; Phương pháp đánh giá được trình bày tại mục 2.3.10. 2.3.6. Phương pháp đánh giá sinh trưởng, năng suất cây lạc Các chỉ tiêu được đánh giá theo QCVN 01-57:2011/BNNPTNT: 2.3.7. Phương pháp phân tích mẫu đất - Độ ẩm đất trong thí nghiệm đánh giá khả năng giữ ẩm đất của chủng vi sinh vật sinh polysaccarit được xác định theo TCVN 4048:2011. Độ ẩm đất tại mô hình: Được xác định
10. 8 bằng máy Moisture Probe Meter; thời gian đo: 8-9 giờ, đo 1 lần/tuần. Lấy kết quả trung bình ở các lần đo. Độ mặn: Được xác định bằng máy đo độ mặn. - Các bon hữu cơ tổng số (OC %) theo TCVN 8941:2011; nitơ tổng số (N %) bằng phương pháp Kjedahl theo TCVN 6498:1999; phốt pho tổng số (P2O5 %) theo TCVN 8940:2011; kali tổng số (K2O %) theo TCVN 8660:2011; phốt pho dễ tiêu (P2O5 mg/100 g đất) theo TCVN 5256:2009; kali dễ tiêu (K2O mg/100 g đất) theo TCVN 8662:2011. - Mật độ vi sinh vật hữu ích được xác định theo 2.3.2.5. 2.3.8. Phương pháp phân tích mẫu cây Phương pháp phân tích mẫu cây theo sổ tay phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng của Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, 1998. Trong đó, nitơ tổng số (N %) được xác định theo nguyên tắc của phương pháp Kjedahl cải tiến. Phốt pho tổng số (P2O5 %) được xác định theo phương pháp trắc quang, phức chất màu vàng tạo thành giữa orthophotphat và vanadomolypdat. Kali tổng số (K2O %): Sử dụng axit nitric ôxy hóa, hòa tan các dạng kali trong mẫu; xác định hàm lượng kali trong dung dịch bằng quang kế ngọn lửa. 2.3.9. Phương pháp phân tích chất lượng nông sản Phương pháp phân tích chất lượng nông sản theo sổ tay phương pháp nghiên cứu sinh lý, sinh hóa cây trồng (Phạm Văn Chương và cs, 2005). Xác định hàm lượng protein tổng số trong hạt theo phương pháp Kjedahl; hàm lượng lipit tổng số trong hạt theo phương pháp Shoclet, dựa trên nguyên tắc chiết lipit ra khỏi mẫu bằng dung môi hữu cơ ete etylic. 2.3.10. Hiệu quả kinh tế Lãi thuần = Tổng thu - Tổng chi; Chỉ số VCR = Tổng thu tăng do sử dụng chế phẩm vi sinh vật/tổng chi tăng do sử dụng chế phẩm vi sinh vật; hiệu suất sử dụng chế phẩm: Số kg lạc tăng lên khi đầu tư 1 kg chế phẩm vi sinh vật. 2.3.11. Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu được xử lý thống kê bằng chương trình IRRISTAT và EXCEL. CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. MỘT SỐ TÍNH CHẤT ĐẤT CÁT BIỂN TẠI VÙNG NGHIÊN CỨU Kết quả nghiên cứu cho thấy đất cát biển, vùng trồng lạc tại Cát Trinh và Cát Hiệp, Phù Cát, Bình Định có độ ẩm thấp, đạt 4,4 - 4,6 %. Đất có độ chua từ chua đến chua nhẹ (pHKCl = 4,6-4,8), đất có độ mặn ở ngưỡng từ không mặn đến mặn ít (đạt 0,17 - 0,26 ‰). Hàm lượng cac bon hữu cơ tổng số thấp (đạt 0,18 %), nghèo các chất dinh dưỡng (hàm lượng đạm, lân, kali tổng số rất thấp, đạt lần lượt 0,03 - 0,04 %, 0,01 - 0,02 % và 0,01 - 0,02 %), hàm lượng lân dễ tiêu từ nghèo đến trung bình (4,2 - 6,3 mg/100 g đất); hàm lượng kali dễ tiêu cũng rất nghèo (đạt từ 1,34 mg/100 g đất đến 2,14 mg/100 g đất). Mật độ vi sinh vật hữu ích trong đất thấp: Vi sinh vật cố định nitơ đạt 2,08 - 2,20 x 104 CFU/g, phân giải phốt phát khó tan đạt 1,10 - 1,90 x 104 CFU/g, hòa tan kali đạt 1,45 - 2,52 x 104 CFU/g và sinh chất giữ ẩm polysaccarit đạt 5,80 x 103 - 1,56 x 104 CFU/g.
11. 9 Các kết quả trên cho thấy, đất cát biển vùng nghiên cứu có độ ẩm thấp, hàm lượng dinh dưỡng, hữu cơ và vi sinh vật có ích thấp. Đây là một trong các trở ngại chính trong sản xuất nông nghiệp tại đây cũng như vùng đất cát biển khác ở Việt Nam (Vinh T. C., 2006; Ha P. Q. et al, 2006). 3.2. PHÂN LẬP, TUYỂN CHỌN VI SINH VẬT PHÙ HỢP CHO CÂY LẠC TRÊN ĐẤT CÁT BIỂN TỈNH BÌNH ĐỊNH 3.2.1. Phân lập, tuyển chọn bộ chủng, giống vi sinh vật Việc lựa chọn các chủng vi sinh vật và tổ hợp vi sinh vật được dựa trên các nguyên tắc sau: (i) Có hoạt tính sinh học cao; (ii) có khả năng thích nghi (điều kiện nhiệt độ, pH và độ mặn) tại vùng đất nghiên cứu; (iii) có khả năng cùng tồn tại; (iv) an toàn sinh học.  Vi sinh vật cố định ni tơ cộng sinh Các chủng Rhizobium phân lập từ các mẫu nốt sần cây lạc trồng tại đất cát biển Bình Định và từ quĩ gen vi sinh vật trồng trọt được đánh giá khả năng cố định nitơ và khả năng hấp thụ dinh dưỡng N của cây lạc. Bảng 3.2. Khả năng cố định nitơ cộng sinh của các chủng vi sinh vật Ký hiệu Số nốt sần hữu hiệu/cây Khả năng cố định nitơ (hàm TT chủng (nốt sần) lượng etylen, nmol C2H2/cây) 1 RA1 58,2 ± 2,86 2.355 ± 8,94 2 RA4 55,5 ± 2,77 1.514 ± 9,06 3 RA16 60,2 ± 2,28 3.100 ± 14,82 4 RA22 54,6 ± 3,58 1.600 ± 8,34 5 RA25 54,0 ± 2,77 1.250 ± 9,35 6 RA18 65,8 ± 2,59 3.458 ± 10,95 Bảng 3.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn cố định nitơ RA18 đến khả năng hấp thụ nitơ, sinh trưởng và năng suất lạc (TN trong chậu, tại Bình Định, 2012) Hàm lượng N Nốt sần Sinh khối Chiều Năng suất tích lũy trong hữu chất xanh Công thức cao cây quả khô sinh khối chất hiệu/cây (g khô/ (cm) (g/chậu) xanh (g/chậu) (nốt sần) chậu) 100 % NPK 1,55 60,4 186,0 81,8 25,50 100 % NPK + 2,02 67,0 220,0 89,8 28,56 RA18 90 % N + 100 % 1,98 66,1 216,0 88,4 27,82 PK+ RA18 80 % N + 100 % 1,80 63,5 207,0 86,8 27,61 PK + RA18 70 % N + 100 % 1,59 62,6 200,6 83,5 26,38 PK + RA18 CV (%) 5,9 2,5 3,2 2,8 3,0 LSD0,05 0,2 3,0 12,5 4,5 1,5
12. 10 Kết quả ở bảng 3.2 cho thấy chủng Rhizobium RA18 có khả năng hình thành nốt sần hữu hiệu (đạt 65,8 ± 2.59 nốt sần/cây) và khả năng hình thành etylen (đạt 3,458 ± 10.95 nmol C2H2/cây) cao hơn các chủng phân lập khác. Kết quả này tương tự như kết quả của Phạm Văn Toản (2002) và Nguyễn Hữu Hiệp (2009) khi đánh giá khả năng cố định nitơ của các chủng phân lập từ Bắc Giang, Nghệ An và Trà Vinh. Kết quả ở bảng 3.3 cũng cho thấy khi sử dụng chủng RA18 có khả năng tiết kiêm 30% lượng đạm cần bón cho cây lạc.  Vi sinh vật phân giải phốt phát khó tan Các chủng vi sinh vật phân lập từ các mẫu đất cát biển vùng rễ tại Phù Cát, Bình Định và chủng từ quỹ gen vi sinh vật trồng trọt được đánh giá khả năng phân giải phốt phát khó tan và khả năng hấp thụ dinh dưỡng phốt pho của cây lạc. Bảng 3.4. Khả năng phân giải phốt phát khó tan của các chủng vi sinh vật Ký hiệu Đường kính vòng phân giải Hàm lượng phốt pho hòa TT chủng Ca3(PO4)2, (D-d, mm) tan (mg P2O5/100 ml) 1 P55 12,0 ± 0,35 15,2 ± 0,45 2 P100 16,2 ± 0,45 18,5 ± 0,50 3 P114 14,9 ± 0,22 16,6 ± 0,47 4 P1107 18,0 ± 0,35 21,2 ± 0,27 5 P1108 15,9 ± 0,42 16,8 ± 0,57 6 PV22 18,1 ± 0,22 20,3 ± 0,37 Kết quả ở bảng 3.4 cho thấy chủng vi khuẩn phân lập ký hiệu P1107 có khả năng phân giải Ca3(PO4)2 cao nhất (đường kính vòng phân giải đạt 18,0 mm) và khả năng giải phóng P2O5 hòa tan trong môi trường nuôi cấy chứa Ca3(PO4)2 cao nhất, đạt 21,2 mg/100 ml. Khả năng phân giải phốt phát khó tan của chủng P1107 là tương đương chủng do quỹ gen vi sinh vật trồng trọt cung cấp hoặc chủng do Fateme và Ibrahim I. (2014) phân lập từ đất vùng rễ và cao hơn chủng do Shilpi D. và Poonam D. (2016) phân lập được từ đất vườn. Bảng 3.5. Ảnh hưởng của vi khuẩn phân giải phốt phát khó tan P1107 đến khả năng hấp thụ phốt pho, sinh trưởng và năng suất lạc (TN trong chậu, tại Bình Định, 2012) Hàm lượng P O tích Sinh khối Năng suất 2 5 Chiều cao Công thức lũy trong sinh khối chất xanh quả khô cây (cm) chất xanh (g/chậu) (g khô/ chậu) (g/chậu) 100 % NPK 0,18 60,4 81,8 25,50 100 % 0,20 65,0 89,8 27,56 NPK+P1107 90 % P + 100 % 0,20 64,6 85,9 26,77 NK + P1107 80 % P + 100 % 0,18 63,2 82,5 26,62 NK + P1107 70 % P + 100 % 0,17 62,1 78,3 25,70 NK + P1107 CV (%) 3,7 2,1 2,8 2,2 LSD0,05 0,01 2,48 3,35 1,09
13. 11 Kết quả ở bảng 3.5 cho thấy: Sử dụng vi khuẩn phân giải lân P1107 và 70% lượng lân khoáng theo khuyến cáo cho năng suất sinh khối thân lá và năng suất quả khô tương đương khi được bón 100% lượng lân theo khuyến cáo. Kết quả cho thấy chủng P1107 có khả năng tăng 30 % khả năng hấp thụ lân của cây lạc.  Vi sinh vật hòa tan kali Từ các chủng vi sinh vật phân lập từ đất cát vùng rễ tại Phù Cát, Bình Định và chủng do quỹ gen vi sinh vật cung cấp đã tuyển chọn được vi khuẩn hòa tan kali S3.1 có khả năng tạo vòng phân giải fenspat (đường kính vòng phân giải đạt 12,0 mm) cao hơn nhiều so với các chủng vi khuẩn còn lại. Kết quả đánh giá hàm lượng K2O hòa tan trong môi trường nuôi cấy các chủng vi khuẩn cũng xác định chủng S3.1 có khả năng hòa tan kali từ fenspat đạt cao nhất (19,2 mg/lít). Bảng 3.6. Khả năng hòa tan kali của các chủng vi sinh vật Ký hiệu Đường kính vòng phân Hàm lượng kali hòa tan trong môi STT chủng giải fenspat (D-d, mm) trường dịch nuôi cấy (mg K2O/lít) 1 S1.1 8,2 ± 0,27 18,4 ± 0,31 2 S3.1 12,0 ± 0,35 19,2 ± 0,21 3 S3.3 7,8 ± 0,45 16,0 ± 0,27 4 S8 6,4 ± 0,42 12,5 ± 0,35 5 S10 8,0 ± 0,35 16,4 ± 0,44 6 S11.2 7,6 ± 0,31 15,6 ± 0,31 7 SV15 12,1 ± 0,38 19,4 ± 0,32 Kết quả ở bảng 3.7 cho thấy chủng S3.1 có khả năng nâng cao hiệu quả sử dụng của phân kali khoáng; qua đó có thể tiết kiệm 30 % lượng phân kali khoáng cần bón. Kết quả trên cũng phù hợp với kết quả của Sheng (2005) khi nghiên cứu về vi khuẩn hòa tan kali trên cây bông và nho ở thí nghiệm chậu. Bảng 3.7. Ảnh hưởng của vi khuẩn hòa tan kali S3.1 đến khả năng hấp thụ kali, sinh trưởng và năng suất lạc (TN trong chậu, tại Bình Định, 2012) Hàm lượng K O 2 5 Chiều Sinh khối Năng suất tích lũy trong Công thức cao cây chất xanh quả khô sinh khối chất (cm) (g khô/ chậu) (g/chậu) xanh (g/chậu) 100 % NPK 1,04 60,4 81,8 25,50 100 % NPK+ S3.1 1,18 66,2 87,2 28,42 90 % K + 100 % NP 1,14 64,9 84,4 27,63 + S3.1 80 % K + 100 % NP 1,12 63,1 83,8 26,83 + S3.1 70 % K + 100 % NP 1,04 61,7 81,0 25,15 + S3.1 CV (%) 3,8 2,1 3,0 2,5 LSD0,05 0,08 2,45 1,78 1,27
14. 12  Vi sinh vật tổng hợp polysaccarit Từ kết quả đánh giá khả năng sinh polysaccarit, độ nhớt của các chủng vi sinh vật nghiên cứu, đề tài đã lựa chọn được chủng PT5.1 có khả năng sinh polysaccarit cao nhất -3 2 (đạt 36,0 0,62 g khô/lít), độ nhớt đạt (37,6 0,42) x 10 Ns/m . Bảng 3.8. Khả năng sinh chất giữ ẩm polysacarit của các chủng nấm men Ký hiệu Độ nhớt Khối lượng STT -3 2 chủng (10 Ns/m ) Polysaccarit khô (g/l) 1 PT2 26,5 0,79 34,5 0,55 2 PT1 26,4 0,84 32,0 0,61 3 PT12 30,8 0,57 31,8 0,35 4 PT15 25,6 0,55 30,8 1,15 5 PT39 10,4 0,42 16,2 0,57 6 PT5.1 37,6 0,42 36,0 0,62 Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nấm men sinh polysaccarit PT5.1 đến độ ẩm đất (TN trong chậu, không trồng cây, năm 2012) Đối chứng (không nhiễm Nhiễm chủng nấm men Thời gian Tăng so với chủng nấm men PT5.1) PT5.1 (ngày) ĐC (%) Độ ẩm (%) Qui đổi (%) Độ ẩm (%) Qui đổi (%) 0 40,0 100,0 40,0 100,0 - 15 24,2 60,5 35,4 88,5 28,0 30 22,6 56,5 28,4 71,0 14,5 45 18,3 45,8 22,5 56,3 10,5 60 13,0 32,5 16,8 42,0 9,5 CV(%) 2,3 2,6 LSD0,05 0,97 1,0 Bảng 3.10. Ảnh hưởng của nấm men sinh polysaccarit PT5.1 đến độ trữ ẩm đồng ruộng của đất trồng lạc (TN đồng ruộng, không trồng cây tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, năm 2012) Công thức Độ trữ ẩm đồng ruộng Tăng so với đối chứng (Wdr, %) (%) Đối chứng (không nhiễm 22,53 ± 0,31 - chủng nấm men sinh polysaccarit PT5.1) Nhiễm chủng nấm men sinh 25,93 ± 0,42 15,09 polysaccarit PT5.1 Kết quả ở bảng 3.9 và 3.10 cho thấy: Sau 15 - 60 ngày, Chủng PT5.1 cho độ ẩm đất tăng 9,5 - 28,0 % so với đối chứng; đồng thời tăng độ trữ ẩm đồng ruộng 15,09 % so với đối chứng (không nhiễm nấm men sinh polysaccarit). Sử dụng chủng nấm men PT5.1 giúp tăng khả năng giữ nước của đất độ ẩm đất tăng 9,5 - 28,0 % so với đối chứng (không nhiễm nấm men sinh polysaccarit); đồng thời tăng độ trữ ẩm đồng ruộng 15,09 % so với đối chứng. Sử dụng chủng nấm men PT5.1 giúp tăng khả năng giữ nước của đất 15 ngày; Điều này mở ra
15. 13 triển vọng có khả năng tiết kiệm lượng nước tưới trong canh tác lạc. Các kết quả trên tương tự như kết quả của Tống Kim Thuần (205) và Nguyễn Kiều Băng Tâm (2009) khi nghiên cứu trên đất đồi về khả năng giữ nước của nấm men sinh polysaccarit Lipomyces. 3.2.2. Định danh các vi sinh vật tuyển chọn Với mục tiêu tạo một sản phẩm thân thiện với môi trường, an toàn với con người và động thực vật cũng như chất lượng nông sản, đề tài luận án đã tiến hành định tên và xác định độ an toàn sinh học đối với các chủng vi sinh vật tuyển chọn. Chủng RA18 Sau 120 giờ nuôi cấy trên môi trường YMA, khuẩn lạc không bắt màu công gô đỏ, khuẩn lạc tròn, lồi, bóng; đường kính 1,5 - 2,0 mm; Tế bào gram (-), hình que, kích thước 0,65 x 2,5 μm, không hình thành bào tử, có khả năng di chuyển. Phản ứng oxydaza, catalaza, ureaza dương tính; thủy phân gelatin, tinh bột, urê; không thủy phân casein; có thể sử dụng malonic axit nhưng không sử dụng L-Rhamnoza, D-Glucosamin, D-Alanin; tạo axit từ nguồn D-Glucoza, D-Mannoza, D-Manitolza, sacaroza. Trên cơ sở các kết quả đánh giá đặc điểm hình thái tế bào, khuẩn lạc, các phản ứng sinh hóa so với khóa phân loại Bergey (George M. G. et al., 2005), đề tài xác định chủng vi khuẩn cố định nitơ RA18 có nhiều đặc điểm giống loài Bradyrhizobium japonicum. Kết quả so sánh trình tự gen 16S ARN riboxom của vi khuẩn cố định nitơ RA18 với trình tự tương ứng trên ngân hàng dữ liệu cơ sở GenBank cho thấy chủng RA18 có độ tương đồng 99,9 % (1333/1335) so với loài Bradyrhizobium japonicum USDA 6.  Chủng P1107 Sau 48 giờ nuôi cấy trên môi trường King B, khuẩn lạc tròn, bóng, đục, lồi, bề mặt nhám, màu vàng nhạt, đường kính 2,0 - 3,0 mm; Tế bào gram (+), hình que, có khả năng di chuyển, kích thước tế bào 0,6 x 1,6 µm, tế bào đứng đơn lẻ hay chuỗi, tạo bào tử ellip; Phản ứng oxydaza, catalaza, ureaza dương tính; thủy phân casein, gelatin, tinh bột, tổng hợp nitrat yếu. Căn cứ kết quả đánh giá đặc điểm hình thái tế bào, khuẩn lạc, các phản ứng sinh hóa và khóa phân loại Bergey (George M. G. et al., 2005), đề tài xác định chủng vi khuẩn phân giải phốt phát khó tan P1107 có nhiều đặc điểm giống loài Bacillus megaterium. Kết quả so sánh trình tự gen 16S ARN riboxom của vi khuẩn phân giải phốt phát khó tan P1107 với trình tự tương ứng trên ngân hàng dữ liệu cơ sở GenBank cho thấy chủng P1107 có độ tương đồng 99,9 % (1543/1544) so với loài Bacillus megaterium AC46b1.  Chủng S3.1 Sau 72 giờ nuôi cấy trên thạch đĩa chứa môi trường Aleksandrov, khuẩn lạc màu vàng đục, tròn, lồi, bóng, bề mặt nhám, đường kính 6,0 - 8,0 mm; Tế bào gram (+), hình que, có khả năng di chuyển, kích thước tế bào 0,6 x 1,6 µm, tế bào đứng đơn lẻ, tạo bào tử hình bầu dục; Phản ứng oxydaza, catalaza dương tính, phản ứng ureaza âm tính; thủy phân gelatin, tinh bột, không thủy phân casein, urea. Các kết quả đánh giá đặc điểm hình thái tế bào, khuẩn lạc, các phản ứng sinh hóa thực hiện với bộ kít API50 CHB so sánh với khóa phân loại Bergey (George M. G. et al., 2005), có thể xác định chủng vi khuẩn hòa tan kali S3.1 có nhiều đặc điểm giống loài Paenibacillus castaneae. Kết quả so sánh trình tự gen 16S ARN riboxom của vi khuẩn hòa
16. 14 tan kali S3.1 với trình tự tương ứng trên ngân hàng dữ liệu cơ sở GenBank cho thấy chủng S3.1 có độ tương đồng 98,5 % (1425/1446) so với loài Paenibacillus castaneae Ch-32.  Chủng PT5.1 Sau 72 giờ nuôi cấy trên môi trường thạch chứa môi trường Hansen, khuẩn lạc tròn, lồi, bóng, nhầy, bề mặt nhẵn, khuẩn lạc màu trắng đến màu kem, đường kính 6,0 - 8,0 mm; tế bào hình cầu, chứa tế bào lipit, hình thành bào tử. Kết quả đánh giá đặc điểm hình thái tế bào, khuẩn lạc, các phản ứng sinh hóa xác định chủng nấm men PT5.1 có nhiều đặc điểm giống loài Lipomyces starkeyi theo khóa phân loại của Yarrow D. (2011). Kết quả so sánh trình tự gen 28S ARN riboxom của chủng nấm men sinh polysaccarit PT5.1 với các trình tự tương ứng trên ngân hàng dữ liệu cơ sở GenBank cho thấy chủng PT 5.1 có độ tương đồng 99,4 % (503/506) so với loài nấm men Lipomyces starkeyi NBRC 106975. Các loài Bradyrhizobium japonicum, Bacillus megaterium, Paenibacillus castaneae, Lipomyces starkeyi được WHO, Úc, Canada, Bỉ, cộng đồng châu Âu xếp vào nhóm các vi sinh vật an toàn cấp độ 1, không có khả năng gây bệnh đối với người, động, thực vật. Trên cơ sở kết quả định danh các vi sinh vật tuyển chọn nêu trên, có thể xác định Bradyrhizobium japonicum RA18, Bacillus megaterium P1107, Paenibacillus castaneae S3.1, Lipomyces starkeyi PT5.1 an toàn đối với sức khỏe người, động vật và thực vật. 3.2.3. Khả năng thích hợp với đất cát biển tỉnh Bình Định của các chủng vi sinh vật được tuyển chọn Đặc điểm lý, hóa đất có thể ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và trao đổi chất của vi sinh vật, do đó ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật đất. Nhiệt độ, độ mặn, độ pH của đất có thể dẫn đến giảm sinh khối vi sinh vật đất hoặc kiềm chế hoạt động của vi sinh vật đất (Natalia S. P. et al, 2011; Pan C. C. et al, 2013 và Yuan B. C et al, 2007). Với mục đích tuyển chọn chủng vi sinh vật sử dụng cho sản xuất chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc tại tỉnh Bình Định, chúng tôi đã đánh giá khả năng thích hợp của các chủng vi sinh vật được tuyển chọn với nhiệt độ, pH và độ mặn tại đất cát biển tỉnh Bình Định. Kết quả đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển của bốn chủng vi sinh vật nghiên cứu trong môi trường nuôi cấy với các pH, nhiệt độ nuôi cấy và nồng độ muối khác nhau xác định bốn chủng vi sinh vật tuyển chọn có khả năng sinh trưởng ở nhiệt độ từ 20oC đến 35 oC, pH từ 4,5 đến 6,0 và độ mặn từ 0,2 đến 0,6 NaCl. Bốn chủng vi sinh vật này có khả năng sinh trưởng ở đất cát biển tại vùng nghiên cứu. 3.2.4. Khả năng tổ hợp các chủng vi sinh vật tuyển chọn Khả năng tổ hợp của bốn vi sinh vật tuyển chọn được đánh giá thông qua khả năng tương tác của các chủng trên môi trường thạch đĩa Kết quả đánh giá khả năng tương tác giữa bốn chủng vi sinh vật tuyển chọn bằng phương pháp cấy vạch cùng tiếp xúc trên môi trường dinh dưỡng cho thấy bốn chủng đều sinh trưởng tốt cùng nhau, không có biểu hiện kìm hãm lẫn nhau. Thử nghiệm ảnh hưởng của tổ hợp các vi sinh vật tuyển chọn đến sinh trưởng và năng suất của lạc cho thấy: Trong điều kiện tổ hợp, các vi sinh vật tuyển chọn cho khả năng tích lũy đạm, lân, kali trong sinh khối chất xanh và năng suất quả khô cao hơn có ý nghĩa so với đối chứng (bón 100 % phân khoáng NPK). Kết quả nghiên cứu của đề tài tương đồng
17. 15 với kết quả nghiên cứu của Phạm Văn Toản và cs (2007) về hiệu lực của vi sinh vật đối với sinh trưởng, năng suất cây trồng trong điều kiện tổ hợp. 3.3. NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT CHẾ PHẨM VI SINH VẬT CHO CÂY LẠC TRÊN ĐẤT CÁT BIỂN 3.3.1. Nhân sinh khối vi sinh vật Trong công nghệ sản xuất chế phẩm vi sinh vật, quá trình nhân sinh khối vi sinh vật là một trong các yếu tố quyết định đến chất lượng sản phẩm. Để đáp ứng mục tiêu xây dựng qui trình công nghệ sản xuất chế phẩm vi sinh vật, luận án đã tiến hành nghiên cứu một số điều kiện thích hợp cho quá trình nhân sinh khối các chủng vi sinh vật như: Môi trường, pH, nhiệt độ, tỷ lệ tiếp giống cấp I, mức độ cấp khí, tốc độ cánh khuấy và thời gian nhân sinh khối. Lựa chọn các thông số kỹ thuật cho nhân sinh khối các chủng vi sinh vật dựa trên các tiêu chí: VSV sinh trưởng ở giai đoạn đầu của pha cân bằng, mật độ tế bào vi sinh vật đạt >108 CFU/ml, tiết kiệm thời gian nhân giống và giá thành sản phẩm. Chủng Bradyrhizobium japonicum RA18 có nguồn gen từ quỹ gen vi sinh vật, đã có các thông số kỹ thuật thích hợp cho nhân sinh khối. Luận án kế thừa kết quả về thông số kỹ thuật cho nhân sinh khối của chủng RA18 và nghiên cứu điều kiện thích hợp cho nhân sinh khối chủng P1107, S3.1 và PT5.1. Kết quả được tổng hợp trong bảng 3.24. Bảng 3.24. Thông số kỹ thuật cho nhân sinh khối các chủng vi sinh vật Chủng Chủng Chủng Chủng Thông số kỹ thật RA18 P1107 S3.1 PT5.1 Môi trường lên men YGB SX2 SX5 SX3 pH 7,0 7,0 7,0 6,5 Nhiệt độ lên men (oC) 30 30 30 30 Tỷ lệ giống cấp I (%) 5 5 5 3 Lưu lượng cấp không khí 0,65 0,70 0,70 0,65 (lít KK/lít MT/phút) Tốc độ cánh khuấy (vòng/phút) 300 350 350 300 Thời gian lên men (giờ) 72 36 36 36 Các chủng vi sinh vật sau quá trình nhân sinh khối được đánh giá lại hoạt tính sinh học. Kết quả cho thấy hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật nghiên cứu không có sự thay đổi đáng kể so với giống gốc. Điều này chứng tỏ các thông số kỹ thuật lựa chọn phù hợp cho quá trình nhân sinh khối các chủng vi sinh vật. 3.3.2. Lên men xốp các chủng vi sinh vật Chất mang được lựa chọn phải đảm bảo đủ dinh dưỡng để vi sinh vật có thể tồn tại và duy trì mật độ tế bào theo thời gian bảo quản, đồng thời chi sản xuất thấp. Khả năng tồn tại của các chủng vi sinh vật trong chất mang sau quá trình bảo quản là chỉ tiêu đánh giá điều kiện lên men có phù hợp cho sản xuất chế phẩm vi sinh vật hay không. Kết quả nghiên cứu đã lựa chọn tỷ lệ phối trộn tinh bột sắn và cám gạo trong thành phần chất mang là 7:3; tỷ lệ dịch sinh khối vi sinh vật phối trộn là 10 %; thời gian lên men xốp là 3 ngày đối với chủng RA18, 1 ngày đối với chủng P1107, 2 ngày đối với chủng S3.1 và PT5.1.
18. 16 Sau quá trình lên men xốp, chủng tôi đã tiến hành đánh giá lại hoạt tính sinh học của các chủng VSV. Kết quả hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật trong chế phẩm sau lên men xốp không có sự thay đổi đáng kể so với ban đầu và đạt tiêu chuẩn theo qui định của Bộ NN&PTNT (Thông tư 41/2014/TT-BNNPTNT ngày 13/11/2014). Điều này chứng tỏ quá trình lên men xốp của các chủng vi sinh vật trên chất mang lựa chọn là phù hợp, không ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học của các chủng vi sinh vật và đảm bảo mật độ tế bào vi sinh vật trong chế phẩm. Từ các thông số kỹ thuật đã nghiên cứu, đề tài đã xây qui trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật. Sơ đồ sản xuất chế phẩm vi sinh vật (hình 3.19). Hình 3.19. Sơ đồ qui trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật
19. 17 3.4. KHẢ NĂNG SỬ DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH VẬT CHO CÂY LẠC TRÊN ĐẤT CÁT BIỂN TỈNH BÌNH ĐỊNH 3.4.1. Liều lượng sử dụng chế phẩm vi sinh vật Kết quả đánh giá ảnh hưởng của liều lượng chế phẩm vi sinh vật đến sinh trưởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất của giống lạc LDH01 và Lỳ trình bày trong bảng 3.31 và 3.32 cho thấy: Bảng 3.31. Ảnh hưởng của liều lượng chế phẩm VSV đến sinh trưởng và năng suất của giống lạc LDH01 (Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, năm 2012) Chiều cao cây Số cây thực thu/ Năng suất Công thức (cm) m2 (cây) quả khô (tạ/ha) CT1: NPK 39,2 36,5 35,9 CT2: NPK + 5 kg VSV 39,6 37,2 37,0 CT3: NPK + 10 kg VSV 40,0 37,5 39,0 CT4: NPK + 20 kg VSV 44,2 38,0 41,5 CT5: NPK + 30 kg VSV 45,0 38,4 42,4 CV (%) 7,0 2,1 6,1 LSD0,05 5,0 1,4 4,3 Bảng 3.32. Ảnh hưởng của liều lượng chế phẩm VSV đến sinh trưởng và năng suất của giống lạc Lỳ (Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, năm 2012) Chiều cao cây Số cây thực thu/ Năng suất Công thức (cm) m2 (cây) quả khô (tạ/ha) CT1: NPK 34,0 36,0 31,6 CT2: NPK + 5 kg VSV 35,0 36,4 33,0 CT3: NPK + 10 kg VSV 36,2 38,2 35,0 CT4: NPK + 20 kg VSV 39,2 38,6 36,4 CT5: NPK + 30 kg VSV 40,4 38,8 36,9 CV (%) 7,1 2,9 6,5 LSD0,05 4,7 2,0 4,1 Kết quả ở bảng 3.31 và 3.32 cho thấy: - Về chiều cao cây: Sự tăng trưởng chiều cao thân chính là chỉ tiêu quan trọng, phản ánh khả năng sinh trưởng, phát triển và tiềm năng năng suất của cây lạc. Ở các công thức sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho chiều cao cây tăng so với đối chứng (không sử dụng chế phẩm vi sinh vật); điều này có thể do hoạt động của vi sinh vật trong chế phẩm vi sinh vật đã thúc đẩy sinh trưởng của cây lạc. Kết quả này phù hợp với nghiên cứu trước đây khi đánh giá về ảnh hưởng của chế phẩm vi sinh vật đến sinh trưởng của cây lạc trồng tại các tỉnh khác (Ngô Thế Dân, 2000; Nguyễn Thu Hà, 2005; Phạm Văn Toản và cs, 2007). Kết quả trên được thể hiện ở cả hai giống lạc thử nghiệm. - Về năng suất quả khô: Ở các công thức sử dụng 20 hoặc 30 kg chế phẩm vi sinh vật, năng suất quả khô cao hơn công thức đối chứng không sử dụng chế phẩm VSV. Năng suất thực thu tăng 15,6 - 18,1 % đối với giống lạc LDH01 và 17,4 - 19,0 % đối với giống lạc
20. 18 Lỳ. Tuy nhiên, chưa có sự sai khác có ý nghĩa thống kê giữa công thức sử dụng 20 kg chế phẩm và 30 kg chế phẩm. Kết quả này tương tự ở giống lạc LDH01 và lạc Lỳ. Từ các kết quả trên, liều lượng sử dụng chế phẩm vi sinh vật là 20 kg/ha được lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo. 3.4.2. Phương pháp sử dụng chế phẩm vi sinh vật Kế thừa các nghiên cứu trước đây (Ngô Thế Dân, 2000; Nguyễn Kim Vũ, 1995), các khuyến cáo về hướng dẫn sử dụng chế phẩm vi sinh vật trên thị trường hiện nay và trên cơ sở điều kiện khí hậu nắng nóng tại địa phương, hai phương pháp sử dụng chế phẩm VSV gồm trộn với đất bột, bón lót vào đất trước khi gieo hạt hoặc hòa với nước và tưới phủ sau khi gieo hạt được thử nghiệm trên đồng ruộng. Bảng 3.33. Ảnh hưởng của cách bón chế phẩm VSV đến sinh trưởng và năng suất lạc (Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, vụ hè thu 2013) Chỉ tiêu Số cây thực NS chất NS quả Cao thu/m2 xanh khô cây (cm) Công thức (cây) (tạ khô/ha) (tạ/ha) Giống LDH01 Đối chứng 46,2 36,7 22,9 33,4 Trộn VSV với đất và bón lót trước khi gieo hạt 53,8 38,7 27,6 39,2 Hòa VSV vào nước và tưới phủ sau khi gieo hạt 53,1 38,7 27,4 39,1 Giống lạc Lỳ Đối chứng 40,4 36,3 24,6 25,6 Trộn VSV với đất và bón lót trước khi gieo hạt 45,2 37,3 29,0 30,4 Hòa VSV vào nước và tưới phủ sau khi gieo hạt 44,8 37,7 29,5 30,3 CV (%) 7,4 3,7 9,4 8,4 LSDCB;0,05 4,4 0,7 3,2 3,5 LSDG;0,05 3,6 1,4 2,6 2,9 LSDCB-G;0,05 6,3 2,4 4,5 5,0 Kết quả ở bảng 3.33 cho thấy chế phẩm vi sinh vật có tác dụng tích cực đến sinh trưởng, phát triển và năng suất lạc. Các chi tiêu theo dõi gồm chiều cao cây, số cây thực thu/m2, sinh khối chất xanh và năng suất quả khô đều cao hơn có ý nghĩa so với đối chứng (không sự dụng chế phẩm vi sinh vật). So sánh các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất lạc khi sử dụng phương pháp trộn với đất bột, bón lót vào đất trước khi gieo hạt và hòa với nước, tưới phủ sau khi gieo hạt không phát hiện thấy sai khác có ý nghĩa thống kê. Như vậy có thể sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trên đất cát biển Bình Định bằng một trong hai cách trên. 3.4.3. Hiệu quả sử dụng chế vi sinh vật đối với sản xuất lạc trên đất cát biển Bình Định 3.4.3.1. Ảnh hưởng của chế phẩm vi sinh vật đến sinh trưởng và năng suất lạc
21. 19 Kết quả ở bảng 3.34 và 3.35 cho thấy chế phẩm vi sinh vật có ảnh hưởng tốt đến sinh khối chất xanh và năng suất quả khô của cả hai giống lạc LDH01 và lạc Lỳ. Trường hợp giảm 30% lượng phân khoáng NPK theo khuyến cáo, giống lạc LDH01, lạc Lỳ vẫn cho năng suất sinh khối chất xanh và năng suất củ tương đương với đối chứng bón 100 % phân khoáng NPK theo khuyến cáo. Như vậy, trong vụ đông xuân sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trên đất cát có thể thay thế 30% lượng phân khoáng NPK theo khuyến cáo. Kết quả trên phù hợp với kết quả của Phạm Văn Toản và cs (2005) và Fan Bingquan (2011): Sử dụng chế phẩm vi sinh vật, có thể giảm 20 - 30 % lượng phân khoáng sử dụng. Bảng 3.34. Ảnh hưởng của chế phẩm VSV đến sinh trưởng và năng suất của giống lạc LDH01 (Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, vụ đông xuân, 2013) Sinh khối chất xanh Quả khô Công thức bón Năng Năng suất Tăng so Tăng so suất (tạ/ha) ĐC (%) ĐC (%) (tạ/ha) 100 % NPK 45,00 - 37,02 - 100 % NPK+20 kg chế phẩm VSV 52,50 16,67 42,21 14,02 90 % NPK + 20 kg chế phẩm VSV 50,60 12,44 41,20 11,29 80 % NPK + 20 kg chế phẩm VSV 50,35 11,89 40,66 9,83 70 % NPK + 20 kg chế phẩm VSV 46,60 3,56 37,39 1,00 CV (%) 5,5 5,0 LSD0,05 4,8 3,6 Bảng 3.35 Ảnh hưởng của chế phẩm VSV đến sinh trưởng và năng suất của giống lạc Lỳ (Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, vụ đông xuân, 2013) Sinh khối chất xanh Quả khô Năng Công thức Năng suất Tăng so Tăng so suất (tạ/ha) ĐC (%) ĐC (%) (tạ/ha) 100 % NPK 46,10 - 33,43 - 100 % NPK+20 kg chế phẩm VSV 53,70 16,49 38,88 16,30 90 % NPK + 20 kg chế phẩm VSV 50,53 9,61 37,53 12,26 80 % NPK + 20 kg chế phẩm VSV 49,15 6,62 36,85 10,23 70 % NPK + 20 kg chế phẩm VSV 47,10 2,17 31,50 - 5,77 CV (%) 5,9 5,4 LSD0,05 2,5 2,2 3.4.3.2. Hiệu quả kinh tế sử dụng chế phẩm vi sinh vật Kết quả đánh giá hiệu quả kinh tế sử dụng chế vi sinh vật trên giống lạc LDH01 và lạc Lỳ được tổng hợp ở bảng 3.36 và 3.37 cho thấy chế phẩm vi sinh vật đã có tác dụng tích cực đến hiệu quả kinh tế sản xuất lạc trên đất cát biển Bình Định và mang lại lợi nhuận cho nông dân trồng lạc từ 5.368.500 đ đến 8.620.000 đ tùy theo mức độ đầu tư phân NPK khoáng; trong đó sử dụng 100 % phân khoáng NPK theo khuyến cáo và chế phẩm vi sinh vật cho lợi nhuận nhất (đạt 8.100.000 đ đối với giống lạc LDH01, 8.620.000 đ/ha đối với
22. 20 giống lạc Lỳ) và hiệu suất sử dụng chế phẩm vi sinh vật đạt 26,0 - 27,3 kg quả khô/kg chế phẩm vi sinh vật sử dụng. Từ các kết quả thử nghiệm, liều lượng chế phẩm vi sinh vật là 20 kg/ha và sử dụng 100 % NPK theo khuyến cáo được lựa chọn cho xây dựng mô hình. Bảng 3.36. Hiệu quả kinh tế sử dụng chế phẩm VSV đối với giống lạc LDH01 (Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, vụ đông xuân, 2013) Hiệu suất sử Tổng chi Tổng thu Lãi Lợi nhuận dụng chế Công thức (1.000 (1.000 (1.000 so với ĐC phẩm VSV đ/ha) đ/ha) đ/ha) (1.000 đ/ha) (kg/kg) 100 % NPK 27.584,5 74.040,0 46.455,5 - - 100 % NPK + 20 29.864,5 84.420,0 54.555,5 8.100,0 26,0 kg chế phẩm VSV 90 % NPK + 20 kg 29.467,5 82.400,0 52.932,5 6.477,0 20,9 chế phẩm VSV 80 % NPK + 20 kg 29.056,0 81.320,0 52.264,0 5.808,5 18,2 chế phẩm VSV 70 % NPK + 20 kg 28.659,0 74.780,0 46.121,0 -334,5 1,8 chế phẩm VSV Bảng 3.37. Hiệu quả kinh tế của sử dụng chế phẩm VSV và lượng NPK sử dụng đối với cây lạc Lỳ (Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định, vụ đông xuân, 2013) Hiệu suất sử Tổng chi Tổng thu Lãi Lợi nhuận dụng chế Công thức (1.000 (1.000 (1.000 so với ĐC phẩm VSV đ/ha) đ/ha) đ/ha) (1.000 đ/ha) (kg/kg) 100 % NPK 25.204,5 66.860,0 41.655,0 - - 100 % NPK + 20 kg 27.484,5 77.760,0 50.275,5 8.620,0 27,3 chế phẩm VSV 90 % NPK + 20 kg 27.087,5 75.060,0 47.972,5 6.317,0 20,5 chế phẩm VSV 80 % NPK + 20 kg 26.676,0 73.700,0 47.024,0 5.368,5 17,1 chế phẩm VSV 70 % NPK + 20 kg 25.993,5 63.000,0 37.006,5 - 4.649 - 9,7 chế phẩm VSV Ghi chú: Giá lạc giống: LDH01: 35.000 đ/kg, Lỳ: 30.000 đ/kg; giá lạc thịt: LDH01: 25.000 đ/kg, Lỳ: 20.000đ/kg; urê: 10.500 đ/kg, supe lân: 4.000 đ/kg, kali clorua: 11.000 đ/kg, phân chuồng: 500 đ/kg, chế phẩm VSV: 100.000 đ/kg, vôi: 1.500 đ/kg, thuốc BVTV: 600.000 đ/ha. Công lao động: 150.000đ/công, 82 công/vụ, công thức đối chứng 80 công/vụ. Trên cơ sở qui trình canh tác canh tác lạc tại Bình Định và kết quả đánh giá khả năng sử dụng chế phẩm vi sinh vật đối với cây lạc trên đất cát biển Bình Định, đề tài đã xây dựng qui trình sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trên đất cát biển Bình Định. Tóm tắt qui trình như sau:
23. 21 Qui trình áp dụng cho 500 m2. Nguyên, vật liệu: - Chế phẩm vi sinh vật: 1 kg (tương đương 20 kg/ha). - Đất bột hoặc cát: 10 - 15 kg hoặc nước sạch: 100 lít. Dụng cụ: Xô, chậu, bình tưới. Cách tiến hành: - Sau khi làm đất, tiến hành rạch hàng; trộn 1 kg chế phẩm vi sinh vật với 10 - 15 kg đất bột/cát, rắc vào các hàng; sau đó phủ một lớp đất mỏng lên trước khi gieo hạt; độ sâu lấp hạt 2 - 3 cm; hoặc - Sau khi làm đất, tiến hành rạch hàng; hòa 1 kg chế phẩm vi sinh vật vào 100 lít nước sạch, sau đó tưới phủ sau khi gieo hạt; độ sâu lấp hạt 2 - 3 cm; - Các biện pháp kỹ thuật như làm đất, bón phân NPK, vôi, mật độ gieo trồng, chăm sóc, thu hoạch, v.v thực hiện theo qui trình trồng và chăm sóc lạc được khuyến cáo tại địa phương. Lưu ý sử dụng: Không sử dụng đồng thời chế phẩm VSV với phân bón vô cơ, thuốc bảo vệ thực vật; không bón chế phẩm VSV khi trời mưa hoặc nắng to. 3.5. MÔ HÌNH SỬ DỤNG CHẾ PHẨM VI SINH VẬT CHO CÂY LẠC TRÊN ĐẤT CÁT BIỂN BÌNH ĐỊNH 3.5.1. Ảnh hưởng của chế phẩm VSV đến một số tính chất đất Bảng 3.38. Ảnh hưởng của chế phẩm VSV đến một số tính chất đất cát biển (Cát Hiệp, Cát Trinh-Phù Cát-Bình Định, vụ đông xuân 2014 - 2015) Cát Hiệp - Phù Cát - Cát Trinh - Phù Cát - Chỉ tiêu Bình Định Bình Định Ngoài MH Trong MH Ngoài MH Trong MH N tổng số (%) 0,04 0,05 0,04 0,05 P2O5 tổng số (%) 0,02 0,03 0,02 0,03 K2O tổng số (%) 0,02 0,03 0,01 0,02 P2O5 dễ tiêu (mg/100 g) 4,30 5,93 8,3 10,57 K2O dễ tiêu (mg/100 g) 2,17 2,57 1,33 1,81 Độ ẩm (%) 4,02 4,84 4,41 5,33 Mật độ VSV hữu ích (CFU/g) - Cố định nitơ 2,6 x 104 5,2 x 105 3,1 x 104 4,5 x 105 - Phân giải phốt phát khó tan 4,9 x 104 6,1 x 105 1,5 x 104 6,3 x 105 - Hòa tan kali 1,8 x 104 4,0 x 105 4,0 x 104 5,1 x 105 - Sinh chất giữ ẩm polysaccarit 2,8 x 104 4,5 x 105 1,2 x 104 3,1 x 105 Kết quả ở bảng 3.38 cho thấy sử dụng chế phẩm vi sinh vật không gây ra biến động đối với các chỉ tiêu N, P2O5, K2O tổng số, nhưng đã góp phần nâng cao hàm lượng P2O5, K2O dễ tiêu (hàm lượng P2O5 dễ tiêu tăng 1,63 - 2,27 mg/100 g đất, K2O dễ tiêu tăng 0,40 - 0,48 mg/100 g đất) và đặc biệt đã nâng cao được khả năng giữ ẩm của đất trồng lạc (tăng 20,4 - 2,9 % so với đối chứng không sử dụng chế phẩm vi sinh vật). Mật độ vi sinh vật cố định ni tơ, chuyển hóa lân, kali khó tan, tổng hợp polysaccarit trong đất trồng lạc sử dụng chế phẩm vi sinh vật cao gấp 10 lần so với đối chứng không sử dụng chế phẩm vi sinh vật. Sự gia tăng mật độ vi sinh vật hữu hiệu trong đất đã thúc đấy quá trình chuyển hóa hợp chất
24. 22 phốt pho, kali khó tan thành dạng dễ tiêu và tổng hợp polysaccarit có tác dụng tăng khả năng giữ ẩm của đất. 3.5.2. Ảnh hưởng chế phẩm VSV đến sinh trưởng và năng suất cây lạc Hiệu quả của chế phẩm vi sinh vật được thể hiện thông qua các chỉ tiêu sinh trưởng và năng suất của cây trồng. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của chế phẩm vi sinh vật đến chiều cao cây, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cây lạc được thể hiện trong bảng 3.39. Bảng 3.39. Ảnh hưởng của chế phẩm VSV đến năng suất và hiệu suất sử dụng chế phẩm vi sinh vật của cây lạc (Cát Hiệp, Phù Cát, Bình Định) Lạc LDH Lạc Lỳ Hiệu suất Hiệu suất Năng Năng Năng Năng sử dụng sử dụng Công thức suất quả suất tăng suất quả suất chế phẩm chế phẩm khô so ĐC khô tăng so VSV VSV (tạ/ha) (%) (tạ/ha) ĐC (%) (kg/kg) (kg/kg) Vụ đông xuân 2013 - 2014 Ngoài mô hình 37,2 - 32,4 - Trong mô hình 43,4 16,67 31,0 38,3 18,21 29,5 CV (%) 7,2 7,2 LSD0,05 4,9 4,5 Hè thu 2014 Ngoài mô hình 29,8 - 27,7 - Trong mô hình 34,6 16,11 24,0 32,2 16,25 22,5 CV (%) 8,0 7,0 LSD0,05 4,5 3,6 Vụ đông xuân 2014 - 2015 Ngoài mô hình 37,4 - 27,7 - Trong mô hình 43,8 17,11 32,0 32,5 17,33 24,0 CV (%) 6,9 7,3 LSD0,05 4,9 3,8 Kết quả ở bảng 3.39 cho thấy: - Về năng suất quả khô: Ở mô hình bón chế phẩm vi sinh vật cho năng suất lạc tăng 16,11 - 17,11 % đối với giống lạc LDH01 và 16,25 - 18,21 % đối với giống lạc Lỳ so với đối chứng (không bón chế phẩm vi sinh vật). Năng suất quả khô là chỉ tiêu quan trọng, phản ánh một cách chính xác và thực tế nhất khả năng sinh trưởng, phát triển của lạc trên đồng ruộng và hiệu quả của việc bón chế phẩm vi sinh vật. - Về hiệu suất sử dụng phân bón: Ở mô hình bón chế phẩm vi sinh vật cho hiệu suất sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc LDH01 đạt 24,0 - 32,0 kg quả khô/kg chế phẩm vi sinh vật và đạt 22,5 - 29,5 kg quả khô/kg chế phẩm vi sinh vật đối với giống lạc Lỳ. 3.5.3. Ảnh hưởng của chế phẩm vi sinh vật đến chất lượng của lạc Hàm lượng protein và lipit là các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của lạc. Ảnh hưởng chế phẩm vi sinh vật đến hàm lượng protein và lipit của lạc được thể hiện trong bảng 3.40.
25. 23 Bảng 3.40. Ảnh hưởng của chế phẩm vi sinh vật đến chất lượng lạc (Vụ đông xuân 2013 - 2014) Protein (%) Lipit (%) Giống lạc Ngoài Trong Ngoài Trong mô hình mô hình mô hình mô hình LDH01 28,90 29,59 45,53 45,64 Lỳ 28,34 28,39 44,80 45,01 Kết quả ở bảng 3.40 cho thấy: Ở các mô hình sử dụng chế phẩm vi sinh vật thì hàm lượng protein và lipit của giống lạc LDH01 và lạc Lỳ đều cao hơn đối chứng (không sử dụng chế phẩm vi sinh vật), tuy nhiên sự sai khác này chưa có ý nghĩa thống kê. Kết quả này phù hợp với TCVN về yêu cầu đối với chế phẩm vi sinh vật: Chế phẩm vi sinh vật không gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng nông sản. 3.5.4. Hiệu quả kinh tế khi sử dụng chế phẩm vi sinh vật đối với cây lạc Hiệu quả kinh tế khi sử dụng chế phẩm vi sinh vật đối với cây lạc được thể hiện trong bảng 3.41. Bảng 3.41. Hiệu quả kinh tế của bón chế phẩm vi sinh vật đối với cây lạc LDH01 Lỳ TT Chỉ tiêu phân tích Ngoài Trong Ngoài Trong mô hình mô hình mô hình mô hình Tổng chi 1 30.084,5 32.384,5 28.984,5 31.284,5 (nghìn đồng/ha/vụ) Tổng thu 87.000,0 101.500,0 58.533,3 68.666,7 2 (nghìn đồng/ha/vụ) Lãi thuần 56.915,5 69.115,5 29.548,8 37.382,2 3 (nghìn đồng/ha/vụ) Lãi so đối chứng 12.200,0 7.883,3 4 (nghìn đồng/ha/vụ) 5 Chỉ số VCR 5,30 3,41 Ghi chú: Giá lạc giống: LDH01: 35.000 đ/kg, Lỳ: 30.000 đ/kg; giá lạc thịt: LDH01: 25.000 đ/kg, Lỳ: 20.000đ/kg; urê: 10.500 đ/kg, supe lân: 4.000 đ/kg, kali clorua: 11.000 đ/kg; phân chuồng: 500 đ/kg, vôi bột: 1.500 đ/kg, chế phẩm VSV: 100.000 đ/kg, thuốc BVTV: 600.000 đ/ha; công lao động: 150.000 đ/công, 82 công/ha/mô hình, 80 công/ha/đối chứng. Kết quả ở bảng 3.41 cho thấy: Sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trên đất cát biển tại Bình Định cho lợi nhuận tăng 20,75 - 25,03 % (đạt 7,88 - 12,20 triệu đồng/ha), chỉ số VCR đạt 3,41 - 5,30 so với đối chứng (không sử dụng chế phẩm VSV). Chỉ số VCR là chỉ tiêu quan trọng trong việc đánh giá hiệu quả đầu tư chế phẩm VSV. Các nhà kinh tế cho rằng khi VCR = 1 thì sản xuất lỗ, VCR = 2 thì hòa vốn; VCR > 2 được xem như sản xuất có lãi và khi giá trị VCR >= 3 thì có sức thuyết phục người nông dân. Kết quả bảng 3.41 cho thấy: Sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho sản xuất lạc trên đất cát biển tỉnh Bình Định cho hiệu quả cao, có khả năng thuyết phục người dân.
26. 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Bộ chủng giống vi sinh vật sử dụng cho cây lạc trên đất cát biển tỉnh Bình Định gồm: Vi khuẩn cố định nitơ Bradyrhizobium japonicum RA18 có hoạt tính cố định nitơ đạt 3.458 nmol C2H2/cây, vi khuẩn phân giải phốt phát khó tan Bacillus megaterium P1107 hình thành vòng phân giải Ca3(PO4)2 trên môi trường thạch đĩa với đường kính đạt 18,0 mm và hòa tan Ca3(PO4)2 trong môi trường nuôi cấy lỏng đạt nồng độ P2O5 tan là 21,2 mg/100 ml môi trường, vi khuẩn hòa tan kali Paenibacillus castaneae S3.1 hình thành vòng phân giải kali trên môi trường thạch đĩa chứa fenspat với đường kính đạt 12,0 mm, giải phóng 19,2 mg K2O/lít môi trường nuôi cấy chứa fenspat và nấm men tổng hợp polysaccarit Lipomyces starkeyi PT5.1 có độ nhớt dịch nuôi cấy đạt 37,6 x 103 Ns/m2 và tổng hợp được 36,0 g polysaccarit khô /lít môi trường nuôi cấy. Các chủng vi sinh vật ký hiệu RA18, P1107, S3.1 và PT5.1 thuộc nhóm vi sinh vật an toàn sinh học cấp 1 theo qui định của cộng đồng châu Âu, có khả năng thích ứng với điều kiện nhiệt độ, pH và độ mặn của đất cát biển Bình Định và có tác dụng tăng 30 % hiệu quả sử dụng phân đạm, lân, kali của cây lạc và gia tăng độ trữ ẩm đồng ruộng lên 15,09 % so với đối chứng. Qui trình sản xuất chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trồng trên đất cát biển từ các chủng vi sinh vật ký hiệu RA18, P1107, S3.1 và PT5.1 gồm hai công đoạn, nhân sinh khối trong nồi lên men chìm và lên men xốp với cơ chất gồm tinh bột sắn và cám gạo theo tỷ lệ 7:3 trong thời gian 72 giờ đối với chủng RA18, 24 giờ đối với chủng P1107 và 48 giờ đối với các chủng S3.1 và PT5.1. Chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trồng trên đất cát biển có mật độ mỗi nhóm vi sinh vật đạt >108 CFU/g trong thời gian bảo quản 6 tháng; đảm bảo yêu cầu chất lượng theo qui định của Bộ NN&PTNT. Sử dụng 20 kg chế phẩm vi sinh vật dưới dạng bón lót cho 01 ha lạc trên đất cát biển có ảnh hưởng tích cực đến tích lũy sinh khối chất xanh và năng suất quả khô của giống lạc LDH01 và lạc Lỳ. Trường hợp giảm 30% lượng phân khoáng NPK theo khuyến cáo, giống lạc LDH01, lạc Lỳ vẫn cho năng suất sinh khối chất xanh và năng suất quả khô tương đương với đối chứng bón 100 % phân khoáng NPK theo khuyến cáo. Chế phẩm vi sinh vật mang lại lợi nhuận cho nông dân trồng lạc từ 5.808.500 đ đến 8.100.000 đ tùy theo mức độ đầu tư phân NPK khoáng. Sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho cây lạc trên đất cát biển tại xã Cát Trinh và Cát Hiệp, huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định đã góp phần cải thiện hàm lượng P2O5, K2O dễ tiêu trong đất, gia tăng độ ẩm đất 20,4 - 20,9 %, mật độ vi sinh vật hữu ích trong đất hơn 10 lần so với đối chứng không sử dụng chế phẩm vi sinh vật. Năng suất lạc trên đất cát biển được bón chế phẩm vi sinh vật cao hơn đối chứng 16,11 - 18,21 %. Lợi nhuận do sử dụng chế phẩm vi sinh vật đạt 7,88 - 12,20 triệu đồng/ha cao hơn đối chứng 20,75 - 25,03 % và hiệu suất sử dụng chế phẩm vi sinh vật đạt 22,5 - 32,0 kg quả khô/kg chế phẩm vi sinh vật. KIẾN NGHỊ Chế phẩm vi sinh vật của đề tài được đánh giá hiệu quả sử dụng trên hai giống lạc là LDH01 và lạc Lỳ tại Cát Trinh, Cát Hiệp thuộc huyện Phù Cát, tỉnh Bình Định. Để có thể sử dụng rộng rãi chế phẩm trên địa bàn tỉnh Bình Định và các vùng đất cát biển khác, cần tiếp tục triển khai các thí nghiệm cơ bản, khảo nghiệm đồng ruộng đối với các giống lạc khác ở các địa phương khác nhau.
27. 25 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ CÓ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN 1. Nguyễn Thu Hà, Phạm Văn Toản, Nguyễn Viết Hiệp (2014), “Nghiên cứu hai vi khuẩn hòa tan kali phân lập được từ đất cát biển Bình Định sử dụng cho cây lạc”, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, chuyên đề 45 năm Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, tr. 82-88. ISSN: 1859-4581. 2. Nguyễn Thu Hà, Phạm Văn Toản (2015), “Tiềm năng sử dụng vi sinh vật đối với cây lạc trên đất cát biển tại Bình Định”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ nông nghiệp Việt Nam, số 5 (58), tr. 98-105. ISSN: 1859-1558. 3. Pham Van Toan, Nguyen Thu Ha (2015), “Isolation and selection of beneficial microorganism used for peanut growing in sandy soil of Binhdinh province, Vietnam”, Journal of agricultural science and technology B 5, Vo. 5, No. 10, pp. 664-671. ISSN: 2161-6264. 4. Nguyễn Thu Hà, Trần Tiến Dũng, Nguyễn Thị Hằng (2016), “Hiệu quả sử dụng chế phẩm vi sinh vật đối với cây lạc trên đất cát ven biển tại tỉnh Nghệ An và Bình Định”, Tạp chí Khoa học và Công nghệ nông nghiệp Việt Nam, số 1 (62), tr. 8-12. ISSN: 1859- 1558.