TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI SINH VẬT ĐỂ XỬ LÝ NHANH RƠM RẠ THÀNH PHÂN BÓN HỮU CƠ pot

TUYN CHN CC CHNG VI SINH VT X Lí NHANH RM R THNH PHN BểN HU C Lờ Th Thanh Thy 1 , Lờ Nh Kiu 1 , Nguyn Vit Hip 1 , Trn Th La 1 , Nguyn Th Thu Hng 1 , Nguyn Th Yờn 1 , Nguyn Th Hin 1 , Trn Th Ngc Sn 2 SUMMARY Selection of microorganisms to treat rice straw rapidly getting biofertilizer 02 bacterial strains and 02 actinomyces were selected from 08 isolates that have highest activity of cellulose decomposition. These strains will be used for production of microbial preparation. The selected strains were assess optimum conditions for growth, development. Microbial preparation was produced from mix of bacteria and actinomyces (VK2, VK3, XK3, XK5). The application of microbial preparation contained microorganisms that have high activity of cellulose decomposition not only shorten time of compost, improved the quality of mature compost as total of N, P, K level, density of aerobic microorganisms is 7,4 x 10 8 CFU/g but also decrease environmental pollution (bad smell and waste water from compost were less than control). Keywords: Cellulose, rice straw, composting I. ĐặT VấN Đề Vit Nam cõy lỳa l cõy trng chớnh, sn lng lỳa trung bỡnh hng nm khong 38,89 triu tn lỳa (Tng cc Thng kờ nm 2010). Trung bỡnh mt tn lỳa cho ra 1,2 tn rm r khụ, nh vy vi sn lng lỳa hin nay, riờng lng rm r cú th thu gom c khong 46,67 triu tn. khu vc ng bng sụng Hng (BSH), x lý rm r sau mi v thu hoch lỳa vn cha cú cỏch lm hu hiu. nhiu tnh, thnh nh: H Ni, Hng Yờn, Nam nh, Ngh An ó xy ra cỏc hin tng t ng hng lot bt k thi gian no, gõy ụ nhim mụi trng nghiờm trng, nh hng n cuc sng, sinh hot ca cỏc khu dõn c. Mt khỏc, cỏc loi ph ph phNm nụng nghip nh rm r cha mt lng dinh dng khỏ ln, nu c tỏi s dng li s rt cú ớch cho cõy trng. Dinh dng trong rm r trung bỡnh cha khong 0,6% N , 0,1% P, 0,1% S, 1,5% K, 5% Si v 40% C, (Ponnamperruma, 1984). X lý ph phNm nụng nghip bng phng phỏp cụng ngh sinh hc (CN SH) ó c nghiờn cu Vit N am vi vic s dng c ngun vi khuNn, x khuNn v nm si. Tuy nhiờn cụng ngh cha n nh, thi gian x lý cũn di. Vỡ vy, nghiờn cu ny t ra mc tiờu tuyn chn cỏc chng vi sinh vt cú hot tớnh phõn gii xenlulo cao x lý nhanh rm r, rỳt ngn quỏ trỡnh , nhm hn ch ngun sõu bnh, to ngun phõn bún hu c t rm r, bún tr li cho rung lỳa, gúp phn nõng cao dinh dng t, gim thiu ụ nhim mụi trng. II. VậT LIệU Và PHƯƠNG PHáP NGHIÊN CứU 1. Vt liu nghiờn cu 20 chng vi sinh vt (VSV) phõn gii xenlulo phõn lp t cỏc mu phõn bún hu c (compost), cỏc mu t v rỏc thi xung quanh H Ni; húa cht v dng c cn thit s dng trong nuụi cy v ỏnh giỏ hot tớnh phõn gii xenlulo ca cỏc chng 1 Vin Th nhng Nụng húa; 2. Vin Lỳa ng bng sụng Cu Long VSV; các môi trưng Hans, Gauze, Czapeck s dng trong nuôi cy VSV. 2. Phương pháp nghiên cứu - Kim tra mt  vi sinh vt theo phương pháp Koch. - Xác nh các iu kin sinh trưng, phát trin ca VSV theo phương pháp VSV thông dng. - Xác nh nh tính hot tính CMC- aza (Williams, 1983). - Xác nh kh năng phân gii lignoxenluloza bng t l gim trng lưng ca mu thí nghim so vi mu i chng. Mu thí nghim và i chng sau khi x lý ưc ra sch, loi b tp cht hòa tan và sy khô phn còn li chưa phân hy ưc. T l gim trng lưng ca mu thí nghim so vi mu i chng ưc tính theo công thc: X(%) = 0 t0 m mm − x 100 Trong ó: X: %  gim trng lưng ca mu thí nghim; m t : Trng lưng khô còn li ca mu thí nghim; m o : Trng lưng khô còn li ca mu i chng. - Phương pháp  x lý rơm r: Rơm r sau thu hoch ưc ct ngn khong 10-15 cm, x lý qua nưc vôi trong trưc khi ; sau ó phi trn vi ch phNm vi sinh vt 3kg/tn cơ cht và ph gia. Các ch tiêu theo dõi: Nhit , pH, bin ng qun th vi sinh vt trong ng , t l C/N, P tng s, K tng s. III. KÕT QU¶ Vµ TH¶O LUËN 1. Tuyển chọn các chủng vi sinh vật có hoạt tính phân giải xenlulo mạnh T 20 chng VSV (vi khuNn và x khuNn) có kh năng phân gii xenlulo, phân lp t các mu phân bón hu cơ (compost), các mu t và rác thi xung quanh Hà Ni, ã tuyn chn ưc 8 chng VSV có hot tính phân gii xenlulo mnh nht. Kt qu ưc tng hp trong bng 1 cho thy hu ht các chng là x khuNn, ch có 2/8 chng là vi khuNn. Bảng 1. Các chủng vi sinh vật phân lập, tuyển chọn có hoạt tính phân giải xenlulo cao STT Ký hiệu chủng Nguồn phân lập Khả năng phân giải xenlulo (D-d, mm) STT Ký hiệu chủng Nguồn phân lập Khả năng phân giải xenlulo (D-d, mm) 1 XK1 Đất trồng rau màu 15 11 XK22 Rác thải (mẫu ủ) 16 2 XK2 Đất trồng rau màu 17 12 XK26 Rác thải (mẫu ủ) 16 3 XK3 Đất trồng rau màu 25 13 XK28 Rác thải (mẫu ủ) 15 4 XK4 Đất trồng rau màu 22 14 XK48 Rác thải (mẫu ủ) 22 5 XK5 Đất trồng rau màu 30 15 XK49 Rác thải (mẫu ủ) 28 6 XK6 Phân bón hữu cơ 15 16 XK54 Rác thải (ủ chín) 17 7 XK7 Phân bón hữu cơ 16 17 VK2 Rác thải (ủ chín) 31 8 XK9 Phân bón hữu cơ 20 18 VK3 Rác thải (mẫu ủ) 30 9 XK12 Phân bón hữu cơ 18 19 VK4 Rác thải (mẫu ủ) 16 10 XK15 Phân bón hữu cơ 18 20 VK5 Rác thải (mẫu ủ) 18 ánh giá kh năng phân gii rơm r ca 08 chng vi sinh vt tuyn chn bng vic xác nh mc  gim trng lưng ca mu rơm r ưc x lý vi sinh vt phân gii xenlulo, so vi mu rơm r không b sung vi sinh vt sau thí nghim. Kt qu ưc th hin  bng 2. Bảng 2. Tỷ lệ giảm trọng lượng rơm trong bình ủ ở 37 0 C sau 7 ngày nhiễm vi sinh vật (20/5/2009 - 27/5/2009) Mẫu ủ Tỷ lệ giảm trọng lượng so với mẫu đối chứng (%) XK3 10,2 ± 0,26 XK4 9,8 ± 0,15 XK5 10,3 ± 0,05 XK9 6,2 ± 0,30 XK48 9,3 ± 0,35 XK49 8,1 ± 0,25 VK2 10,8 ± 0,20 VK3 12,3 ± 0,32 Mẫu đối chứng - Kt qu bng 2 cho thy, b sung các chng VSV ã có hiu qu làm gim khi lưng rơm trong bình so vi mu không b sung VSV. Trong s các chng VSV b sung các chng XK3, XK5, VK2, VK3 cho kt qu gim khi lưng cao nht. ây là các chng tim năng  sn xut ch phNm vi sinh vt phân gii xenlulo. Mt s c im sinh hc ca các chng vi sinh vt tuyn chn như: Nhu cu oxy, pH, nhit  ưc th hin trong bng 3. Bảng 3. Đặc điểm sinh học của các chủng vi sinh vật tuyển chọn Ký hiệu chủng Nhu cầu oxy Gram Điều kiện thích hợp pH Nhiệt độ ( 0 C) Môi trường Nồng độ NaCl (%) VK2 + + 6,5 - 7,5 28 - 30 Hans 0,05 - 0,6 VK3 + + 6,5 - 7,5 28 - 30 Hans 0,05 - 0,6 XK3 + + 6,5 - 7,5 30 - 35 Gauze 0,05 - 0,6 XK5 + + 6,5 - 7,5 30 - 35 Gauze 0,05 - 0,6 Gauze I: Môi trưng Gauze b sung thêm bt CMC Qua bng 3 thy rng, các chng x khuNn và vi khuNn la chn u có nhu cu oxy, phát trin tt trong iu kin nhit  t 28 - 35 0 C, là vi khuNn Gram dương, chu pH trong khong t 6,5 n 7,5 nhưng phát trin tt nht  pH = 7. 2. Lựa chọn bộ chủng giống vi sinh vật sản xuất chế phẩm phân giải xenlulo Theo nhiu nghiên cu cho thy, ch phNm cha hn hp chng VSV có hiu qu hơn ch phNm ơn chng. T các kt qu ánh giá hot tính phân gii xenlulo và mc  gim trng lưng ca mu rơm r sau x lý vi sinh ã chn ra ưc 2 chng x khuNn XK3, XK5 và 2 chng vi khuNn VK2, VK3 làm ngun vt liu  sn xut ch phNm. Tin hành ánh giá, xác nh nh tính tác ng tương h gia các chng bng phương pháp cy vch tip xúc gia các chng VSV trên cùng môi trưng dinh dưng. Kt qu cho thy các chng VSV không kìm hãm s phát trin ca nhau. Như vy có th s dng các chng VSV trong sn xut ch phNm. Các chng vi sinh vt tuyn chn tip tc ưc ánh giá kh năng tn ti và hot tính sinh hc trong cơ cht hu cơ (cám, ngô, tru)  dng ơn l và hn hp,  khng nh kh năng s dng hn hp 4 chng vi sinh vt tuyn chn  sn xut ch phNm. 2 chng xạ khun XK3, XK5 và 2 chng vi khun VK2, VK3 ưc nhim vào cht mang cám: Ngô: Tru t l 2:1:1 vi mt  10 9 - 10 10 CFU/ml. Mt  t bào và hot tính sinh hc ca các chng vi sinh vt ưc kim tra sau 1 n 4 tun sau khi nhim. Kt qu th hin trong các bng 4, 5. Bảng 4. Mật độ tế bào các chủng VSV khi nhiễm vào chất mang sau các thời gian khác nhau Thời gian theo dõi Mật độ tế bào (CFU/g) trong chế phẩm nhiễm hỗn hợp Mật độ tế bào (CFU/g) trong chế phẩm nhiễm đơn lẻ Vi khuẩn Xạ khuẩn VK2 VK3 XK3 XK5 0 giờ 2,1x10 10 4,2x10 10 1,5x10 9 2,8x10 9 1,0x10 10 3,0x10 10 1 tuần 2,8x10 10 3,4x10 10 2,0x10 9 1,7x10 9 3,6x10 10 2,9x10 10 4 tuần 1,6x10 10 3,7x10 10 1,1x10 9 3,4x10 9 2,4x10 10 2,8x10 10 Bảng 5. Hoạt tính các chủng VSV khi nhiễm vào chất mang sau các thời gian khác nhau Thời gian theo dõi Kích thước vòng phân giải xenlulo: D-d (mm) của hỗn hợp chủng VSV Kích thước vòng phân giải xenlulo: D-d (mm) của đơn chủng VSV VK2 VK3 XK3 XK5 0 giờ - 31 30 25 30 1 tuần 67 31 30 25 30 4 tuần 60 27 27 25 29 (-): Không kim tra Kt qu bng 4, 5 cho thy, mt  t bào các chng vi khuNn và x khuNn trong cht mang nhim hn hp sau 4 tun t 10 10 CFU/ml. Nhìn chung không thay i nhiu so vi nhim ơn chng. Tuy nhiên, hot tính phân gii xenlulo ca các chng vi khuNn và x khuNn trong ch phNm hn hp tăng mnh gp ôi so vi hot tính ca các chng trong ch phNm nhim ơn l, c th sau 4 tun nhim các chng vi sinh vt vào cht mang, ưng kính vòng phân gii xenlulo o ưc trong ch phNm hn hp t 60 cm, trong khi ó trong các ch phNm nhim ơn chng t 27 cm (nhim VK2), 27 cm (VK3), 25 cm (XK3), 29 cm (XK5). 3. Hiệu quả của chế phẩm vi sinh vật Rơm khô ưc cân cho vào thùng nha (5kg/thùng), x lý qua nưc vôi trong trưc khi , trn u ch phNm VSV phân gii xenlulo cha hn hp 4 chng VK2, VK3, XK3, XK5 vi rơm, liu lưng 3 kg/tn rơm. Tưi nưc m bo  Nm t 45 - 50%, sau ó y kín. Thi gian o rơm ln 1 sau 1 tun , ln 2 sau 3 tun . Trưc và trong quá trình  1, 2, 3, 4 tun ly mu  phân tích ch tiêu nhit , pH, cht hu cơ (%), N, P, K tng s, C/N, mt  t bào vi sinh vt. Bảng 6. Sự thay đổi nhiệt độ, pH và biến động VSV hiếu khí phân giải xenlulo trong đống ủ sau 28 ngày xử lý chế phm Ngày Nhiệt độ pH Mật độ VSV hiếu khí tổng số (cfu/g x10 8 ) Mật độ vi khuẩn hiếu khí phân giải xenlulo (cfu/g x10 6 ) Mật độ xạ khuẩn khuẩn hiếu khí phân giải xenlulo (cfu/g x10 6 ) 0 31,0 7,5 20 18 16 2 44,5 7,5 21 20 25 7 39,0 8,7 54 44 59 14 35,5 8,3 96 70 82 21 32,5 8,3 79 68 70 28 30,7 7,0 74 63 76 Kt qu bng 6 cho thy rng, nhit  ca b  tăng dn lên sau khi , t cao nht vào ngày th 2 n ngày th 7 (sau 2 ngày nhit  t 44,5 0 C), sau ó gim dn, thp nht vào tun th tư sau . Bin ng nhit  trong quá trình  cũng chng t các chng vi khuNn và x khuNn ã s dng cơ cht trong ng  như mt ngun dinh dưng và quá trình phân gii các hp cht giàu xenlulo này ã gii phóng lưng nhit ln ra môi trưng xung quanh, nhit  tăng cao nht trong quá trình  ch t 44,5 0 C có th do khi lưng cơ cht  quá nh 5 kg/thùng . Nhit  tăng cao trong khong 45 0 C - 55 0 C hu ht các vi sinh vt gây bnh b tiêu dit. pH ca ng  cũng tăng dn theo hưng kim sau , sau mt thi gian pH li có xu th hơi gim. Sau  1 tun pH t 8,7; sau 2- 3 tun pH li có xu th hơi gim, thp hơn t 8,3 và sau 4 tun pH o ưc là 7,0. Thi gian  có mt  VSV hiu khí nhiu nht là sau 14 ngày (t 96 x 10 8 cfu/g). Trong ng , mt  vi khuNn và x khuNn tăng lên rõ rt sau , iu này chng t rng các yu t dinh dưng và iu kin trong ng  rt phù hp cho s sinh trưng và phát trin ca các chng vi khuNn và x khuNn. Bảng 7. Một số chỉ tiêu hóa học cơ chất rơm rạ sau 4 tuần xử lý ủ chế phm vi sinh TT Công thức Chỉ tiêu hóa học Σ ΣΣ Σ C% Σ ΣΣ Σ N % Σ ΣΣ Σ P % Σ ΣΣ Σ K % C/N 1 Đối chứng 33,38 1,08 0,36 1,61 30,91 2 Thí nghiệm 25,40 1,33 0,46 1,18 19,10 3 CV % 1,90 7,00 7,20 7,70 7,40 4 LSD 0.05 1,18 0,18 0,76 0,30 3,84 Qua kt qu bng 7 cho thy hàm lưng N, P tng s trong mu  có b sung ch phNm VSV cao hơn so vi mu  nh VSV t nhiên (i chng), hàm lưng C, K tng s li thp hơn so vi mu i chng. Sau 4 tun  các công thc b sung ch phNm vi sinh, t l C/N t 19,10 (theo nhiu tài liu t l C/N như vy m bo phân  chín [4,5]), trong khi công thc i chng t l C/N vn cao, phân  chưa chín, cn tip tc . Bảng 8. Một số chỉ tiêu so sánh giữa việc ủ nhờ VSV tự nhiên và ủ nhờ bổ sung VSV Chỉ tiêu Đống ủ VSV tự nhiên Bổ sung chế phẩm Thời gian ủ trung bình 60 ngày 28 ngày Mùi - nước rác chảy ra hơi lâu, nhiều ít hơn nhiều Tỷ lệ giảm chiều cao đống ủ (%) 20 50 Độ mềm rơm ủ Sợi khô, cứng hơn Sợi mềm, mủn nhanh hơn Như vy, ngoài các iu kin nhit ,  Nm,  thông khí thích hp thì vic b sung thêm mt b ging VSV hn hp vào b  là vô cùng hu ích. iu này ã rút ngn thi gian , nâng cao cht lưng phân thành phNm, gim ô nhim môi trưng. IV. KÕT LUËN - T 8 chng VSV có hot tính phân gii xenlulo mnh nht ã chn ra ưc 2 chng vi khuNn VK2, VK3 và 2 chng x khuNn XK3, XK5 làm ngun vt liu  sn xut ch phNm. - Ch phNm vi sinh vt ã ưc sn xut t hn hp chng vi khuNn và x khuNn (XK3, XK5, VK2, VK3). - B sung ch phNm vi sinh vào ng  x lý rơm r không nhng rút ngn ưc thi gian  so vi  t nhiên không b sung vi sinh vt, nâng cao cht lưng phân thành phNm như hàm lưng N ,P,K tng s, mt  VSV tng s, x khuNn phân gii xenlulo cao hơn mu i chng mà còn gim thiu ưc ô nhim môi trưng (mùi và nưc r rác ít hơn). TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. N guyn Lân Dũng, Phương pháp nghiên cu vi sinh vt hc, tp 1-2, N XB Khoa hc và K thut, 1978. 2. Lê Văn N hương, 2001. Công ngh x lý mt s ph thi nông phNm ch yu. 3. Lê Th Thanh Thu, Phm Văn Ton, 2001. Bưc u nghiên cu kh năng s dng vi sinh vt phân gii xenlulo trong chuyn hóa nhanh rơm r làm phân bón. 4. Berghem, L. E.R., Peterson L.G. (1973), A mechanism of emzymatic cellulose degredation, Eur. J. Bioch. 5. Hang, RT. 1980. Composting engineering principles and practice. Ann. Arbor. Sci. Michigan. 6. Ponnamperruma F.N , 1984. Straw as a source of nutrients for wetland rice. In Oganic matter and Rice. IRRI. Los Banos, Philippines, pp.117-137 Người phản biện: TS. Nguyễn Văn Viết . (mẫu ủ) 28 6 XK6 Phân bón hữu cơ 15 16 XK54 Rác thải (ủ chín) 17 7 XK7 Phân bón hữu cơ 16 17 VK2 Rác thải (ủ chín) 31 8 XK9 Phân bón hữu cơ 20 18 VK3 Rác. cho thy hu ht các chng là x khuNn, ch có 2/8 chng là vi khuNn. Bảng 1. Các chủng vi sinh vật phân lập, tuyển chọn có hoạt tính phân giải xenlulo