Nghiên cứu hoàn thiện quy trình sản xuất chế phẩm sinh học bidi micom ứng dụng xử lý chất thải nông nghiệp thành phân bón hữu cơ vi sinh và thử nghiệm hiệu quả đối với cây lạc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN NGUYỄN HÙNG CƢỜNG NGHIÊN CỨU HỒN THIỆN QUY TRÌNH SẢN XUẤT CHẾ PHẨM SINH HỌC BIDI-MICOM ỨNG DỤNG XỬ LÝ CHẤT THẢI NƠNG NGHIỆP THÀNH PHÂN BĨN HỮU CƠ VI SINH VÀ THỬ NGHIỆM HIỆU QUẢ ĐỐI VỚI CÂY LẠC Chuyên ngành: Sinh học thực nghiệm Mã số: 8420114 Ngƣời hƣớng dẫn: PGS.TS Võ Minh Thứ LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng Các số liệu kết nghiên cứu đƣợc trình bày luận văn trung thực khách quan, thơng tin trích dẫn đƣợc rõ nguồn gốc Kết nghiên cứu chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khoa học khác Nếu có sai sót, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm Bình Định, ngày 07 tháng 09 năm 2022 Tác giả luận văn Nguyễn Hùng Cƣờng LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận văn này, tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Võ Minh Thứ - Trƣờng Đại học Quy Nhơn Thầy ln động viên, hƣớng dẫn tận tình đầy tâm huyết suốt trình học tập nghiên cứu Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo Khoa khoa học tự nhiên, phịng Đào tạo sau đại học, Ban giám hiệu Trƣờng Đại học Quy Nhơn tạo điều kiện thuận lợi suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thiện luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trung tâm Thông tin - Ứng dụng khoa học cơng nghệ Bình Định tạo điều kiện, dành thời gian động viên tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến ngƣời thân gia đình bạn bè ln động viên, giúp đỡ dành cho tinh thần tốt suốt q trình học tập hồn thành luận văn Xin chân trọng cảm ơn! Bình Định, ngày 07 tháng 09 năm 2022 Tác giả luận văn Nguyễn Hùng Cƣờng MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1.Tình hình nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh 1.1.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh nước 1.1.3 Tình hình nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh tỉnh 1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất lạc nƣớc 1.2.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất lạc giới 1.2.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất lạc Việt Nam 1.2.3 Tình hình nghiên cứu sản xuất lạc Bình Định 10 1.3 Tổng quan số chủng VSV phục vụ sản xuất CPSH xử lý chất thải nông nghiệp 12 1.3.1 Các VSV phân giải cellulose 12 1.3.2 Các VSV phân giải protein 13 1.3.3 VSV phân giải tinh bột 14 1.3.4 VSV phân giải phosphate 15 1.4 Thực trạng sản xuất, ứng dụng phân bón hữu vi sinh trồng trọt 15 1.4.1 Thực trạng sản xuất, ứng dụng phân bón hữu vi sinh giới 15 1.4.2 Thực trạng sản xuất, ứng dụng phân bón hữu vi sinh nước 17 1.4.3 Thực trạng sản xuất, ứng dụng phân bón hữu vi sinh tỉnh Bình Định 19 1.5 Thực trạng xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp 19 1.5.1 Thực trạng xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp nước 19 1.5.2 Thực trạng xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp tỉnh Bình Định 21 1.6 Tình hình nghiên cứu, sử dụng phân bón hữu vi sinh trồng lạc 22 1.6.1 Tình hình nghiên cứu, sử dụng phân bón hữu vi sinh trồng lạc giới 22 1.6.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng phân bón hữu vi sinh trồng lạc Việt Nam 23 1.6.3 Tình hình nghiên cứu, sử dụng phân bón hữu vi sinh trồng lạc Bình Định 29 CHƢƠNG ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 32 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 32 2.2 Địa điểm thời gian nghiên cứu 32 2.3 Nội dung nghiên cứu 33 2.3.1 Đánh giá tuyển chọn chủng VSV ứng dụng sản xuất CPSH BIDI-MICOM 33 2.3.2 Hoàn thiện quy trình sản xuất CPSH BIDI-MICOM ứng dụng xử lý chất thải nông nghiệp thành PHCVS 35 2.3.3 Ứng dụng CPSH BIDI-MICOM sản xuất thử nghiệm PHCVS từ nguồn nguyên liệu chất thải chăn nuôi bã thải trồng nấm sau thu hoạch 35 2.3.4 Đánh giá hiệu PHCVS lạc L14 37 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 37 2.4.1 Phương pháp sàng lọc chủng vi sinh tiềm 37 2.4.2 Phương pháp xác định hoạt tính chủng vi sinh 38 2.4.3 Phương pháp xác định mật độ vi khuẩn CFU 38 2.4.4 Xác định khả sinh enzyme ngoại bào (amylase, protease, cellulase) 38 2.4.5 Xác định điều kiện tối ưu cho sinh trưởng phát triển chủng vi sinh tuyển chọn 39 2.4.6 Phương pháp đánh giá chất lượng PHCVS trước sau xử lý chế phẩm BIDI-MICOM 39 2.4.7 Đánh giá hiệu PHCVS lạc L14 40 2.4.8 Phương pháp xử lý số liệu thu 43 CHƢƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 44 3.1 Đánh giá tiềm ứng dụng chủng VSV phục vụ sản xuất CPSH xử lý chất thải nông nghiệp thành PHCVS 44 3.1.1 Tuyển chọn số chủng VSV hữu hiệu 44 3.1.2 Đánh giá hoạt tính sinh học chủng VSV lưu giữ 47 3.1.3 Đánh giá tương tác chủng vi sinh sưu tập xác lập chủng vi sinh ứng dụng sản xuất CPSH BIDI-MICOM 49 3.2 Hoàn thiện quy trình sản xuất CPSH BIDI-MICOM ứng dụng xử lý chất thải nông nghiệp thành PHCVS 51 3.2.1 Xác định điều kiện tối ưu lên men chủng VSV tuyển chọn 51 3.3 Ứng dụng CPSH BIDI-MICOM sản xuất thử nghiệm PHCVS từ nguồn nguyên liệu chất thải chăn nuôi bã thải trồng nấm sau thu hoạch 53 3.4 Ảnh hƣởng PHCVS tạo từ chế phẩm BIDI-MICOM đến sinh trƣởng, phát triển suất lạc L14 56 3.4.1 Ảnh hưởng PHCVS đến số tiêu sinh trưởng, phát triển lạc 56 3.4.2 Các yếu tố cấu thành suất suất lạc 61 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 70 Kết luận 70 1.1 Tuyển chọn chủng VSV để sản xuất chế phẩm BIDI-MICOM 70 1.2 Hoạt tính chủng VSV 70 1.3 Đánh giá tƣơng tác chủng vi sinh sƣu tập xác lập chủng vi sinh ứng dụng sản xuất CPSH BIDI-MICOM 70 1.4 Hoàn thiện quy trình sản xuất CPSH BIDI-MICOM 71 1.5 Ứng dụng CPSH BIDI-MICOM sản xuất thử nghiệm PHCVS 71 1.6 Mơ hình sản xuất lạc ứng dụng PHCVS 71 Kiến nghị 72 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN THẠC SĨ (bản sao) DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Cụm từ Chữ viết tắt CPSH Chế phẩm sinh học CT Công thức PHCVS Phân hữu vi sinh ĐC Đối chứng NN&PTNN Nông nghiệp Phát triển nông thôn LSD0,05 Sai khác có ý nghĩa thống kê TN Thí nghiệm CV (%) Hệ số biến động cs Cộng VSV Vi sinh vật NB Nutrient Broth CMC Carboxymethyl Cellulose PDA Potato Dextrose Agar CFU Colony Forming Unit DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu 1.1 Tên bảng Trang Diện tích, suất sản lƣợng lạc giới 1.3 Diện tích, suất sản lƣợng lạc Châu lục năm 2019 Diện tích, suất sản lƣợng lạc Việt Nam 10 1.4 Diện tích, suất sản lƣợng lạc tỉnh Bình Định 11 1.2 2.1 Ảnh hƣởng phân hữu vi sinh đến suất lạc đất xám Ảnh hƣởng phân hữu vi sinh đến suất lạc số vùng Khả tiết kiệm đạm khoáng phân hữu vi sinh cố định nitơ Chỉ tiêu phƣơng pháp định danh xác định chủng vi sinh 2.2 Các chủng Bacillus kiểm tra hoạt tính 1.5 1.6 1.7 3.2 3.3 24 24 25 33 34 o 3.1 o Các chủng VSV khảo sát nhiệt độ 45 C, 50 C sau phân lập môi trƣờng NB Hoạt tính enzyme amylase chủng VSV môi trƣờng đặc hiệu 0,5% tinh bột hoạt tính enzyme cellulase chủng mơi trƣờng đặc hiệu 0,5% CMC Định danh xác định tên chủng Bacillus 44 45 46 3.5 Thử nghiệm chủng có hoạt tính enzyme cellulase phƣơng pháp đục lỗ thạch Định danh xác định tên chủng Trichoderma 3.6 Hoạt tính phân giải casein, tinh bột chủng Bacillus 48 3.7 Khả lên men chủng S, VH, M1, M2 49 3.8 Kiểm tra tạp nhiễm VSV có hại CPSH 50 3.9 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến khả lên men tạo sinh khối chủng VSV tuyển chọn 51 3.4 46 47 Số hiệu Tên bảng Trang 3.14 Ảnh hƣởng thời gian nuôi cấy đến khả lên men thu sinh khối chủng vi sinh Ảnh hƣởng tốc độ lắc đến khả lên men thu sinh khối chủng vi sinh Một số tiêu dinh dƣỡng VSV có chất thải chăn ni sau xử lý thành phân bón hữu Hiệu mơ hình ứng dụng cơng nghệ sinh học xử lý chất thải chăn ni thành phân bón hữu vi sinh (tính cho quy mơ chất thải) Thời gian mọc tỉ lệ nảy mầm 3.15 Thời gian hoa giai đoạn sinh trƣởng lạc 57 3.16 Số lƣợng nốt sần rễ thời điểm thu hoạch 58 3.17 Chiều cao lạc thời điểm sinh trƣởng, phát triển 59 3.18 Số cành cấp 1, cấp thân lạc 61 3.19 Kích thƣớc quả, tỉ lệ lạc nhân cơng thức nghiên cứu 62 3.20 Khối lƣợng 100 quả, 100 hạt 63 3.10 3.11 3.12 3.13 52 53 54 55 56 3.22 Số lƣợng tia lạc, tỉ lệ đậu quả, số lƣợng tỉ lệ chắc/cây Số lƣợng hạt/quả, tỉ lệ hạt, hạt, hạt 3.23 Năng suất lạc L14 67 3.24 Hiệu kinh tế sử dụng PHCVS cho lạc L14 69 3.21 64 66 PL-16 Grand Mean 131.06 CV 1.21 Chi-Sq DF P 1.64 0.4406 Bartlett's Test of Equal Variances Cochran's Q 0.7249 Largest Var / Smallest Var 5.8015 Component of variance for between groups 37.8096 Effective cell size CT Mean 125.90 137.96 129.32 3.0 Observations per Mean Standard Error of a Mean 0.9130 Std Error (Diff of Means) 1.2912 Completely Randomized AOV for P100HAT Source DF SS MS F P CT 32.4093 16.2046 16.8 0.0035 Error 5.7929 0.9655 Total 38.2022 Grand Mean 51.550 CV 1.91 Bartlett's Test of Equal Variances Cochran's Q 0.5513 Largest Var / Smallest Var 3.5229 Chi-Sq DF P 0.63 0.7300 Component of variance for between groups Effective cell size CT Mean 49.290 53.933 51.427 Observations per Mean Standard Error of a Mean 5.07971 3.0 0.5673 PL-17 Std Error (Diff of Means) 0.8023 Statistix 8.0 14/08/2022, 10:50:54 CH LSD All-Pairwise Comparisons Test of P100QUA by CT CT Mean 137.96 129.32 125.90 Homogeneous Groups A B C Alpha Critical T Value 0.05 Standard Error for Comparison 1.2912 2.447 Critical Value for Comparison 3.1595 All means are significantly different from one another LSD All-Pairwise Comparisons Test of P100HAT by CT CT Mean 53.933 51.427 49.290 Homogeneous Groups A B C Alpha Critical T Value 0.05 Standard Error for Comparison 0.8023 2.447 Critical Value for Comparison 1.9631 All means are significantly different from one another Bảng 3.23 Năng suất lạc L14 Năng suất lý thuyết: Statistix 8.0 02/09/2022, 10:54:57 SA Completely Randomized AOV for KG Source DF SS MS F P 11.4902 5.74509 52.3 0.0000 Error 27 2.9671 0.10989 Total 29 14.4573 CT Grand Mean 11.371 CV 2.92 Chi-Sq DF P PL-18 Bartlett's Test of Equal Variances Cochran's Q 0.3865 Largest Var / Smallest Var 1.3620 0.20 Component of variance for between groups Mean 10.823 12.236 11.054 0.9027 0.56352 Effective cell size CT 10.0 Observations per Mean 10 Standard Error of a Mean 0.1048 Std Error (Diff of Means) 0.1483 Completely Randomized AOV for TAN Source DF SS MS F P 1.28241 0.64120 33.0 0.0000 Error 27 0.52434 0.01942 Total 29 1.80675 CT Grand Mean 3.7913 CV 3.68 Bartlett's Test of Equal Variances Cochran's Q 0.4233 Largest Var / Smallest Var 1.8989 Chi-Sq DF P 0.89 0.6406 Component of variance for between groups Effective cell size CT Mean 3.6120 4.0810 3.6810 Observations per Mean Standard Error of a Mean 0.06218 10.0 10 0.0441 Std Error (Diff of Means) 0.0623 Statistix 8.0 11:12:44 SA 02/09/2022, PL-19 LSD All-Pairwise Comparisons Test of KG by CT CT Mean Homogeneous Groups 12.236 11.054 B 10.823 B A Alpha Critical T Value 0.05 Standard Error for Comparison 0.1483 2.052 Critical Value for Comparison 0.3042 There are groups (A and B) in which the means are not significantly different from one another LSD All-Pairwise Comparisons Test of TAN by CT CT Mean Homogeneous Groups 4.0810 3.6810 B 3.6120 B A Alpha Critical T Value 0.05 Standard Error for Comparison 0.0623 2.052 Critical Value for Comparison 0.1279 There are groups (A and B) in which the means are not significantly different from one another Năng suất thực tế Statistix 8.0 02/09/2022, 11:54:15 SA Completely Randomized AOV for KG Source DF SS MS F P 28.9876 14.4938 396 0.0000 Error 27 0.9871 0.0366 Total 29 29.9748 CT Grand Mean 10.779 CV 1.77 Bartlett's Test of Equal Variances Cochran's Q 0.6662 Largest Var / Smallest Var 5.1342 Chi-Sq DF P 6.36 0.0415 PL-20 Component of variance for between groups 1.44573 Effective cell size CT Mean 9.643 12.041 10.654 10.0 Observations per Mean 10 Standard Error of a Mean 0.0605 Std Error (Diff of Means) 0.0855 Completely Randomized AOV for TAN Source DF SS MS F P 3.23489 1.61744 137 0.0000 Error 27 0.31970 0.01184 Total 29 3.55459 CT Grand Mean 3.5893 CV 3.03 Bartlett's Test of Equal Variances Cochran's Q 0.3679 Largest Var / Smallest Var 1.2526 Chi-Sq DF P 0.11 0.9465 Component of variance for between groups 0.16056 Effective cell size CT Mean 3.2100 4.0110 3.5470 Observations per Mean Standard Error of a Mean 10.0 10 0.0344 Std Error (Diff of Means) 0.0487 Statistix 8.0 11:55:35 SA LSD All-Pairwise Comparisons Test of KG by CT 02/09/2022, PL-21 CT Mean 12.041 10.654 9.6430 Homogeneous Groups A B C Alpha Critical T Value 0.05 Standard Error for Comparison 0.0855 2.052 Critical Value for Comparison 0.1755 All means are significantly different from one another LSD All-Pairwise Comparisons Test of TAN by CT CT Mean 4.0110 3.5470 3.2100 Homogeneous Groups A B C Alpha Critical T Value 0.05 Standard Error for Comparison 0.0487 2.052 Critical Value for Comparison 0.0998 All means are significantly different from one another PL-22 PHỤ LỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Hình ảnh chủng G1, G2, G3 T6 Các dòng BS, G3, G2, M1, G1, BD1(từ phải sang trái) PL-23 Dịng B2 Hình 2: Hoạt tính phân giải casein dòng BS, BD1, B2, M1, G1, G2, G3 Các dòng G2, G3, M1,BS G1, BD1 (từ phải sang trái) PL-24 Dịng B2 Hình 3: Hoạt tính phân giải tinh bột dòng BS, BD1, B2, M1, G1, G2, G3 Hình Chủng S mơi trường YPD, GPD PL-25 Hình Chủng VH mơi trường YPD, GPD Hình Chủng M2 mơi trường YPD, GPD PL-26 Hình Chủng M1 mơi trường YPD, GPD Hình Chế phẩm sinh học BIDI-MICOM PL-27 Hình Ủ phân hữu vi sinh PL-28 Hình 10 Đảo đống ủ phân hữu vi sinh Hình 11 Theo dõi kiểm tra chất lượng phân hữu vi sinh PL-29 Hình 12.1: Lạc L14 thời điểm 10 ngày sau gieo CT2 Hình 12.2 Lạc L14 thời điểm 55 ngày sau gieo PL-30 Hình 12.3 Lạc L14 thời điểm 95 ngày sau gieo Hình 14 Lạc L14 công thức sau thu hoạch ... hình nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh 1.1.1 Tình hình nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh giới 1.1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi sinh nước 1.1.3 Tình hình nghiên cứu sản. .. VSV ứng dụng sản xuất CPSH BIDI- MICOM 33 2.3.2 Hồn thiện quy trình sản xuất CPSH BIDI- MICOM ứng dụng xử lý chất thải nông nghiệp thành PHCVS 35 2.3.3 Ứng dụng CPSH BIDI- MICOM sản. .. chủng vi sinh Một số tiêu dinh dƣỡng VSV có chất thải chăn ni sau xử lý thành phân bón hữu Hiệu mơ hình ứng dụng cơng nghệ sinh học xử lý chất thải chăn ni thành phân bón hữu vi sinh (tính cho quy