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 các chủng vi sinh vật
Các nghiên cứu trước đây đã chỉ rõ vai trò không thể thiếu của vi sinh vật trong việc nâng cao dinh dưỡng và khả năng giữ nước cho đất. Do vậy, để nâng cao dinh dưỡng và khả năng giữ nước cho đất, ngoài việc tăng cường các điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi sinh vật có sẵn trong tự nhiên cần phải tuyển chọn các chủng vi sinh vật có hoạt tính sinh học cao và khả năng thích nghi tốt bổ sung vào đất với mục đích tăng mật độ vi sinh vật có ích trong đất nhằm cải tạo đất. 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.
3.2.1.1. Vi sinh vật cố định nitơ
Đánh giá hoạt tính sinh học của vi sinh vật cố định nitơ
Từ các nốt sần của cây lạc trồng trên đất cát biển tại Bình Định, đã phân lập được năm chủng vi sinh vật có khả năng cố định nitơ cộng sinh cao và duy trì ổn định hoạt tính sinh học sau nhiều lần cấy truyền. Kết quả đánh giá khả năng cố định nitơ cộng sinh của các chủng vi sinh vật phân lập được và chủng do quỹ gen vi sinh vật cung cấp được trình bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2. Khả năng cố định nitơ cộng sinh của các chủng vi sinh vật
TT Ký hiệu
chủng Nguồn gốc
Số nốt sần hữu hiệu/cây
(nốt sần)
Khả năng cố định nitơ (hàm lượng etylen,
nmol C2H2/cây)
1 RA1
Nốt sần cây lạc trồng tại Cát Trinh, Bình Định
58,2 ± 2,86 2.355 ± 8,94
2 RA4
Nốt sần cây lạc trồng tại Cát Trinh, Bình Định
55,5 ± 2,77 1.514 ± 9,06
3 RA16
Nốt sần cây lạc trồng tại Cát Trinh, Bình Định
60,2 ± 2,28 3.100 ± 14,82
4 RA22
Nốt sần cây lạc trồng tại Cát Hiệp, Bình Định
54,6 ± 3,58 1.600 ± 8,34
5 RA25
Nốt sần cây lạc trồng tại Cát Hiệp, Bình Định
54,0 ± 2,77 1.250 ± 9,35
6 RA18 Quỹ gen VSVTT
cung cấp 65,8 ± 2,59 3.458 ± 10,95
Kết quả ở bảng 3.2 cho thấy: Các chủng vi sinh vật nghiên cứu đều có khả năng hình thành nốt sần hữu hiệu (đạt từ 54 ± 2,77 đến 60,2 ± 2,28 nốt/cây) và có khả năng cố định nitơ trên cây lạc (đạt 1.250 ± 9,35 đến 3.100 ± 14,82 nmol C2H2/cây) . Kết quả này tương tự kết quả của Phạm Văn Toản (2002) cũng như Nguyễn Hữu Hiệp (2009) khi đánh giá hoạt tính cố định nitơ của các chủng Rhizobium phân lập từ các vùng đất khác ở Việt Nam. Tuy nhiên, chủng RA18 do quỹ gen vi sinh vật cung cấp có khả năng hình thành nốt sần hữu hiệu (65,8 ± 2,59 nốt/cây) và hàm lượng etylen hình thành (3.458 ± 10,95 nmol C2H2/cây) đạt cao nhất. Đây cũng là chủng được quỹ gen vi sinh vật trồng trọt khuyến cáo sử dụng trong sản xuất phân bón. Do đó, chủng RA18 được lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.
Khả năng nâng cao hiệu quả sử dụng đạm khoáng của cây lạc nhờ vi khuẩn cố định nitơ
Kết quả đánh giá ảnh hưởng của vi khuẩn cố định nitơ RA18 đến sinh trưởng và khả năng tích lũy nitơ trong sinh khối chất xanh của cây lạc được trình bày trong bảng 3.3.
Kết quả ở bảng 3.3 cho thấy: Vi khuẩn cố định nitơ RA18 có tác dụng tích cực đến khả năng tích lũy nitơ trong sinh khối chất xanh. Ở công thức sử dụng vi khuẩn RA18 và giảm 30 % lượng phân đạm urê, tổng nitơ trong thân lá không có sự sai khác có ý nghĩa so với đối chứng (sử dụng 100 % phân đạm urê). Xu hướng tương tự cũng được xác định đối với chỉ tiêu chiều cao cây, sinh khối chất xanh và năng suất thực thu. Ở các công thức sử dụng vi khuẩn cố định nitơ và giảm 10 % hoặc 20 % lượng phân đạm urê, khả năng tích lũy nitơ trong thân lá, chiều cao cây, năng suất lạc cao hơn có ý nghĩa so với đối chứng (bón 100 % phân đạm urê).
Bảng 3.3. Ảnh hưởng của vi khuẩn cố định nitơ RA18 đến khả năng hấp thụ nitơ, sinh trưởng và năng suất của cây lạc (TN trong chậu, tại Viện
KHKT Duyên hải Nam Trung bộ, 2012)
Công thức
Hàm lượng N tích lũy trong sinh khối chất
xanh (g/chậu)
Chiều cao cây (cm)
Nốt sần hữu hiệu/cây (nốt sần)
Sinh khối chất xanh
(g khô/
chậu)
Năng suất quả khô (g/chậu)
100 % NPK 1,55 60,4 186,0 81,8 25,50
100 % NPK +
RA18 2,02 67,0 220,0 89,8 28,56
90 % N + 100 %
PK+ RA18 1,98 66,1 216,0 88,4 27,82
80 % N + 100 %
PK + RA18 1,80 63,5 207,0 86,8 27,61
70 % N + 100 %
PK + RA18 1,59 62,6 200,6 83,5 26,38
CV (%) 5,9 2,5 3,2 2,8 3,0
LSD0,05 0,2 3,0 12,5 4,5 1,5
3.2.1.2. Vi sinh vật phân giải hợp chất phốt phát khó tan
Đánh giá hoạt tính sinh học của vi sinh vật phân giải hợp chất phốt phát khó tan
Từ các mẫu đất vùng rễ thu thập được, đã phân lập được năm chủng vi sinh vật có phân giải phốt phát khó tan và ổn định hoạt tính sinh học sau năm lần cấy chuyển. Kết quả đánh giá khả năng phân giải phốt phát khó tan của
các chủng vi sinh vật phân lập được và chủng do quĩ gen vi sinh vật cung cấp được trình bày trong bảng 3.4.
Bảng 3.4. Khả năng phân giải phốt phát khó tan của các chủng vi sinh vật
TT Ký hiệu
chủng Nguồn gốc
Đường kính vòng phân giải Ca3(PO4)2,
(D-d, mm)
Hàm lượng phốt pho hòa tan (mg P2O5/100 ml)
1 P55
Đất vùng rễ cây lạc tại Cát Hiệp Phù Cát, Bình Định
12,0 ± 0,35 15,2 ± 0,45
2 P100
Đất vùng rễ cây lạc tại Cát Hiệp, Phù Cát, Bình Định
16,2 ± 0,45 18,5 ± 0,50
3 P114
Đất vùng rễ cây lạc xen điều tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định
14,9 ± 0,22 16,6 ± 0,47
4 P1107
Đất vùng rễ cây lạc tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định
18,0 ± 0,35 21,2 ± 0,27
5 P1108
Đất vùng rễ cây lạc tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định
15,9 ± 0,42 16,8 ± 0,57
6 PV22 Quỹ gen VSVTT
cung cấp 18,1 ± 0,22 20,3 ± 0,37
Kết quả bảng 3.4 cho thấy: Năm chủng vi sinh vật phân lập được đều có khả năng phân giải Ca3(PO4)2; đường kính vòng phân giải Ca3(PO4)2 đạt 12,0 - 18,1 mm sau 4 ngày nuôi cấy. Hàm lượng phốt pho hòa tan trong dịch nuôi cấy đạt 15,2 - 21,2 P2O5 mg/100 ml. Trong đó, chủng P1107, có khả năng phân giải phốt phát khó tan cao nhất (đường kính vòng phân giải
Ca3(PO4)2 đạt 18,0 mm và hàm lượng phốt pho hòa tan đạt 21,2 mg/100 ml).
Khả năng phân giải phốt phát khó tan của các chủng vi sinh vật phân lập được từ đất cát biển Bình Định là tương đương với chủng PV22 do Quỹ gen vi sinh vật trồng trọt cung cấp; cao hơn các chủng vi sinh vật do Shilpi D. và Poonam D. (2016) phân lập được từ đất vườn; cao hơn hoặc tương đương so với các chủng do Fateme F. và Ibrahim I. (2014) phân lập từ đất vùng rễ. Chủng P1107 được lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.
Khả năng nâng hiệu quả sử dụng lân khoáng của cây lạc nhờ vi sinh vật phân giải phốt phát khó tan
Kết quả đánh giá ảnh hưởng của vi khuẩn phân giải phốt phát P1107 đến khả năng hấp thụ phốt pho, sinh trưởng và năng suất lạc được trình bày trong bảng 3.5.
Kết quả ở bảng 3.5 cho thấy: Ở công thức nhiễm chủng vi khuẩn P1107 và giảm 30 % lượng lân khoáng, hàm lượng P2O5 tích lũy trong sinh khối chất xanh, chiều cao cây, sinh khối chất xanh và năng suất thực thu không có sự sai khác có ý nghĩa thống kê so với đối chứng (sử dụng 100 % lượng lân khoáng và không nhiễm vi sinh vật). Ở công thức nhiễm vi khuẩn P1107 và giảm 10 %, 20 % lượng lân khoáng cho chiều cao cây và năng suất thực thu cao hơn có ý nghĩa so với đối chứng. Ở công thức nhiễm vi khuẩn P1107 và giảm 10 % lượng lân khoáng cho hàm lượng P2O5 tích lũy trong sinh khối chất xanh và sinh khối chất xanh cao hơn đối chứng. Kết quả trên cho thấy chủng P1107 có khả năng nâng cao hiệu quả sử dụng lân khoáng của cây lạc;
qua đó có thể tiết kiệm 30 % lượng lân khoáng cần bón. Kết quả trên tương tự với kết quả nghiên cứu đã công bố của P. V. Toản (2004, 2007) và N. H. Hiệp (2009) về khả năng tiết kiệm phân lân khoáng khi sử dụng vi sinh vật phân giải phốt phát khó tan.
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của vi khuẩn phân giải phốt phát khó tan P1107 đến khả năng hấp thụ phốt pho, sinh trưởng và năng suất của cây lạc
(TN trong chậu, tại Viện KHKT Duyên hải Nam Trung bộ, 2012)
Công thức
Hàm lượng P2O5 tích lũy
trong sinh khối chất xanh (g/chậu)
Chiều cao cây
(cm)
Sinh khối chất xanh
(g khô/
chậu)
Năng suất quả
khô (g/chậu)
100 % NPK 0,18 60,4 81,8 25,50
100 % NPK + P1107 0,20 65,0 89,8 27,56
90 % P + 100 % NK
+ P1107 0,20 64,6 85,9 26,77
80 % P + 100 % NK
+ P1107 0,18 63,2 82,5 26,62
70 % P + 100 % NK
+ P1107 0,17 62,1 78,3 25,70
CV (%) 3,7 2,1 2,8 2,2
LSD0,05 0,01 2,48 3,35 1,09
3.2.1.3. Vi sinh vật hòa tan kali
Đánh giá hoạt tính sinh học của vi sinh vật hòa tan kali
Từ các mẫu đất vùng rễ thu thập được, đã phân lập được sáu chủng vi sinh vật có khả năng hòa tan kali và ổn định hoạt tính sinh học sau nhiều lần cấy chuyển. Kết quả đánh giá khả năng hòa tan kali của các chủng vi sinh vật phân lập được và chủng do quỹ gen vi sinh vật cung cấp được trình bày trong bảng 3.6.
Bảng 3.6. Khả năng hòa tan kali của các chủng vi sinh vật
STT Kí hiệu
chủng Nguồn gốc
Đường kính vòng phân giải fenspat
(D-d, mm)
Hàm lượng kali hòa tan trong môi trường
dịch nuôi cấy (mg K2O/lít)
1 S1.1
Đất vùng rễ cây lạc xen điều tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định
8,2 ± 0,27 18,4 ± 0,31
2 S3.1
Đất vùng rễ cây lạc tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định
12,0 ± 0,35 19,2 ± 0,21
3 S3.3
Đất vùng rễ cây lạc tại Cát Hiệp, Phù Cát, Bình Định
7,8 ± 0,45 16,0 ± 0,27
4 S8
Đất vùng rễ cây xoài tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định
6,4 ± 0,42 12,5 ± 0,35
5 S10
Đất vùng rễ cây điều tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định
8,0 ± 0,35 16,4 ± 0,44
6 S11.2
Đất vùng rễ cây điều tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định
7,6 ± 0,31 15,6 ± 0,31
7 SV15 Quỹ gen VSVTT
cung cấp 12,1 ± 0,38 19,4 ± 0,32
Kết quả ở bảng 3.6 cho thấy: Sáu chủng vi sinh vật phân lập được từ đất cát biển Bình Định có đường kính vòng phân giải fenspat 6,4 - 12,0 mm sau 4 ngày nuôi cấy. Hàm lượng kali hòa tan trong dịch nuôi cấy đạt từ 12,5 mg K2O/lít đến 19,2 mg K2O/lít. Trong đó, chủng S3.1, có khả năng hòa tan kali cao nhất (đường kính vòng phân giải fenspat đạt 12,0 mm và hàm lượng kali
hòa tan đạt 19,2 mg/lít). Kết quả này cũng tương tự kết quả của Cao Ngọc Điệp và cs (2010), Amalraj et al. (2012), Archana et al. (2013), Hu et al. (2006), Parmar (2013) và Sheng (2008) khi phân lập chủng vi khuẩn hòa tan kali. Tuy nhiên, Badr (2006) cho rằng khả năng giải phóng kali của chủng vi sinh vật phụ thuộc vào nguồn khoáng silicat. Khả năng giải phóng kali từ illite >
fenspat > muscovit. Chủng S3.1 được lựa chọn cho các nghiên cứu tiếp theo.
Khả năng nâng hiệu quả sử dụng kali khoáng của cây lạc nhờ vi khuẩn hòa tan kali
Kết quả đánh giá ảnh hưởng của vi khuẩn hòa tan kali S3.1 đến khả năng hấp thụ kali, sinh trưởng và năng suất cây lạc được trình bày trong bảng 3.7.
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của vi khuẩn hòa tan kali S3.1 đến khả năng hấp thụ kali, sinh trưởng và năng suất của cây lạc (TN trong chậu, tại Viện KHKT
Duyên hải Nam Trung bộ, 2012)
Công thức
Hàm lượng K2O5 tích lũy
trong sinh khối chất xanh (g/chậu)
Chiều cao cây
(cm)
Sinh khối chất xanh
(g khô/
chậu)
Năng suất quả
khô (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
+ S3.1 1,14 64,9 84,4 27,63
80 % K + 100 % NP
+ S3.1 1,12 63,1 83,8 26,83
70 % K + 100 % NP
+ S3.1 1,04 61,7 81,0 25,15
CV (%) 3,8 2,1 3,0 2,5
LSD0,05 0,08 2,45 1,78 1,27
Kết quả ở bảng 3.7 cho thấy:
- Ở công thức nhiễm chủng S3.1 và giảm 30 % lượng phân kali khoáng sử dụng cho sinh trưởng và năng suất của cây lạc không có sự sai khác so với đối chứng (sử dụng 100 % lượng phân kali khoáng và không nhiễm vi sinh vật).
- Ở công thức nhiễm chủng S3.1 và giảm 10 %, 20 % lượng phân kali khoáng cần bón cho sinh trưởng và năng suất của cây lạc cao hơn đối chứng, hàm lượng kali tổng số trong sinh khối chất xanh tăng 10,14 - 15,79 %.
Kết quả 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 by Sheng X. F. (2005) khi nghiên cứu về vi khuẩn hòa tan kali trên cây bông và nho ở thí nghiệm chậu. 3.2.1.4. Nấm men sinh polysaccarit
Đánh giá hoạt tính sinh học của nấm men sinh polysaccarit
Từ các mẫu đất thu thập được, đã phân lập được năm chủng nấm men có khả năng sinh chất giữ ẩm polysacarit có hoạt tính ổn định qua các lần cấy truyền. Kết quả đánh giá khả sinh chất giữ ẩm polysacarit của các chủng vi sinh vật phân lập được và chủng do quĩ gen vi sinh vật cung cấp được trình bày trong bảng 3.8.
Kết quả bảng 3.8 cho thấy: Các chủng nấm men nghiên cứu được đều có khả năng sinh chất giữ ẩm polysacarit; độ nhớt dịch nuôi cấy đạt 10,42 - 37,6 x 10-3Ns/m2, khối lượng polysacarit khô tạo thành đạt 16,2 - 36,0 g/lít. Trong đó, chủng PT5.1 do Quỹ gen vi sinh vật trồng trọt cung cấp, có khả năng sinh polysaccrit cao nhất, được lựa chọn chủng PT5.1 cho các nghiên cứu tiếp theo.
Bảng 3.8. Khả năng sinh chất giữ ẩm polysacarit của các chủng nấm men
STT Ký hiệu
chủng Nguồn gốc Độ nhớt (10-3Ns/m2)
Khối lượng polysacarit khô (g/l) 1 PT2 Đất vùng rễ cây lạc
tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định
26,5 0,79 34,5 0,55
2 PT1 Đất vùng rễ cây lạc tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định
26,4 0,84 32,0 0,61
3 PT12 Đất vùng rễ cây lạc tại Cát Hiệp, Phù Cát, Bình Định
30,8 0,57 31,8 0,35
4 PT15 Đất vùng rễ cây lạc tại Cát Hiệp, Phù Cát, Bình Định
25,6 0,55 30,8 1,15
5 PT39 Đất vùng rễ cây lạc tại Cát Hiệp, Phù Cát, Bình Định
10,4 0,42 16,2 0,57
6 PT5.1 Quỹ gen VSVTT cung cấp
37,6 0,42 36,0 0,62
Đánh giá khả năng giữ nước của chủng nấm men sinh polysaccarit Ảnh hưởng của chủng nấm men phân lập được đến khả năng giữ ẩm đất được thể hiện trong bảng 3.9 và 3.10.
Kết quả ở bảng 3.9 và 3.10 cho thấy: Ở công thức nhiễm nấm men sinh polysaccarit (PT5.1) cho 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 triển vọng có khả năng tiết kiệm lượng nước tưới trong canh tác lạc.
Bảng 3.9. Ảnh hưởng của nấm men sinh polysaccarit PT5.1 đến khả năng giữ ẩm đất (TN trong chậu, không trồng cây, năm 2012)
Thời gian (ngày)
Đối chứng Thí nghiệm
Tăng so với 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
Ghi chú: ĐC: Bổ sung môi trường Hansen, 10 ml/chậu TN: Bổ sung dịch nấm men PT5.1, 10 ml/chậu
Bảng 3.10. Ảnh hưởng của vi sinh vật sinh polysaccarit PT5.1 đến độ trữ ẩm đồng ruộng của đất trồng lạc (TN tại Cát Trinh, Phù Cát, Bình Định,
năm 2012)
Công thức Wdr, % so với đất khô kiệt Tăng so với đối chứng (%)
CT1 22,53 ± 0,31 -
CT2 25,93 ± 0,42 15,09
Ghi chú: CT1 (ĐC): Không nhiễm vi sinh vật; CT2: Nhiễm dịch nấm men PT5.1
Các kết quả trên cũng tương tự với kết quả của Tống Kim Thuần và cs (2005), Nguyễn Kiều Băng Tâm (2009) khi nghiên cứu về khả năng của chủng nấm men Lipomyces sinh polysaccarit trong cải thiện độ ẩm đất đồi tại tỉnh Mê Linh và Vĩnh Phúc.