Untitled 3960(5) 5 2018 Khoa học Nông nghiệp Đặt vấn đề Cao su là cây công nghiệp lâu năm có vai trò quan trọng trong nền kinh tế Việt Nam Cây cao su đòi hỏi dinh dưỡng đủ để có thể tăng trưởng và duy[.]
Khoa học Nông nghiệp Nghiên cứu ảnh hưởng chủng vi khuẩn nội sinh đến cao su - Hevea brasiliensis giai đoạn vườn ươm Đoàn Phạm Ngọc Ngà1*, Hà Thị Ngọc Trinh1, Ngô Trần Ngọc Quý2, Nguyễn Hữu Hiệp3 Trung tâm Hạt nhân TP Hồ Chí Minh Trường Đại học Nơng lâm TP Hồ Chí Minh Trường Đại học Cần Thơ Ngày nhận 20/12/2017; ngày chuyển phản biện 27/12/2017; ngày nhận phản biện 6/2/2018; ngày chấp nhận đăng 22/2/2018 Tóm tắt: Nghiên cứu thực nhằm đánh giá ảnh hưởng bốn chủng vi khuẩn nội sinh Enterobacter asburiae, Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus safensis Rhizobium freirei đến cao su (Hevea brasiliensis) giai đoạn vườn ươm Kết nhận cho thấy, bốn chủng có ảnh hưởng đến tỷ lệ nảy mầm (P ≤ 0,01), tỷ lệ nảy mầm cao nhận ủ hạt cao su với chủng Bacillus safensis thấp xử lý hạt Rhizobium freirei Ngược lại, kết phần trăm hạt nảy mầm khơng có khác biệt thống kê (P > 0,05) Hạt ủ với bốn chủng vi khuẩn mật độ 109 CFU/túi cho kết cao chiều dài rễ, chiều dài thân mầm, chiều cao trọng lượng khô (P < 0,01) Kết đánh giá kỹ thuật đánh dấu đồng vị N-15 cao su giai đoạn vườn ươm cho thấy, %N có nguồn gốc từ khơng khí Enterobacter asburiae Stenotrophomonas maltophilia đóng góp đạt 46,43-47,62%; khi, Bacillus safensis Rhizobium freirei đạt 35,71-38,69% Từ khóa: Bacillus, cao su, Enterobacter, N-15, Rhizobium, Stenotrophomonas Chỉ số phân loại: 4.1 Đặt vấn đề Nội dung nghiên cứu Cao su công nghiệp lâu năm có vai trị quan trọng kinh tế Việt Nam Cây cao su đòi hỏi dinh dưỡng đủ để tăng trưởng trì suất tốt [1] Kết thí nghiệm cho thấy, thời kỳ kiến thiết cao su rút ngắn nhờ vào chế độ phân bón tối ưu [2] Cịn cao su trưởng thành, việc sử dụng phân bón cải thiện suất mủ lên tới 15-30% [3] Thí nghiệm thực Đồn điền cao su Bến Củi, huyện Dương Minh Châu, tỉnh Tây Ninh Thời gian thực thí nghiệm từ tháng 10/2015 đến tháng 1/2017 Hạt cao su thuộc dịng vơ tính GT1 Để đảm bảo tỷ lệ nảy mầm đồng nhất, chọn hạt thu hoạch, vỏ có màu sáng bóng, ruột cịn trắng, đầy nặng Các thí nghiệm tiến hành vùng có điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa Cây cao su trồng bầu nhựa kích thước 18x40 cm Thí nghiệm bố trí diện tích 300 m2, hàng đơn cách m, vườn ươm tưới hệ thống tưới phun mưa Đất vô bầu lấy lơ thí nghiệm có thành phần giới thịt pha sét cát; mức độ kết vón 10-30% thể tích; pHH O 5,5; hàm lượng chất hữu 2,5% (kết phân tích Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam) Trong năm gần đây, nhiều chủng vi khuẩn có khả cố định nitơ tự nhiên sống nội sinh rễ, thân, khơng thuộc họ đậu (ví dụ: Lúa, mía, bắp, cọ, dứa ) nghiên cứu phân lập tuyển chọn ứng dụng [4] Tại Việt Nam, từ trước đến canh tác cao su chủ yếu phụ thuộc vào phân bón đạm vơ Tuy nhiên, việc lạm dụng phân đạm vô làm cao su dễ mẫn cảm với dịch hại, giảm suất, giảm hiệu kinh tế mà gây nên tình trạng nhiễm mơi trường Chính vậy, nghiên cứu ứng dụng chủng vi khuẩn có khả cố định nitơ góp phần đáng kể cho việc giảm chi phí đầu tư giảm ô nhiễm môi trường canh tác cao su Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, nghiên cứu nhằm cung cấp sở khoa học cho việc tuyển chọn chủng vi khuẩn cố định nitơ tiềm kích thích tăng trưởng cao su giai đoạn vườn ươm * Thí nghiệm 1: Đánh giá tác động vi khuẩn nội sinh nảy mầm phát triển cao su Hevea brasiliensisis Thí nghiệm gồm yếu tố bố trí theo kiểu khối đầy đủ ngẫu nhiên, lần lập lại Yếu tố thứ 1: Bốn chủng vi khuẩn nội sinh cố định đạm Enterobacter asburiae, Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus safensis Rhizobium freirei phân lập từ rễ cao su (nguồn cung Tác giả liên hệ: Email: dpngocnga@gmail.com 60(5) 5.2018 39 Khoa học Nông nghiệp Effect of diazotrophic bacteria on rubber trees - Hevea brasiliensis at the nursery stage Pham Ngoc Nga Doan1*, Thi Ngoc Trinh Ha1, Tran Ngoc Quy Ngo2, Huu Hiep Nguyen3 Center for Nuclear Techniques in Ho Chi Minh City Nong lam University Ho Chi Minh City Can Tho University Received 20 December 2017; accepted 22 February 2018 Abstract: This study was carried out to investigate the effects of four diazotrophic bacteria: Enterobacter asburiae, Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus safensis, and Rhizobium freirei, which were isolated from rubber roots planted in Vietnam, on rubber trees at the nursery stage The results showed that these bacteria had significant influences on the germination rate (P ≤ 0.01); the germination rate was affected highest by Bacillus safensis and lowest by Rhizobium freirei In contrast, the four bacteria had no significant effect on the germination percentage (P > 0.05) The best colony forming unit was 109 CFU/pot The bacteria also created statistically significant differences in root length, stem length, height and dry weight (P < 0.01) By using 15N dilution technique, Enterobacter asburiae and Stenotrophomonas maltophilia demonstrated a biological nitrogen fixing contribution to the rubber trees with the ratio of nitrogen drived from air (%Ndfa) of 46.43-47.62% higher than Bacillus safensis and Rhizobium freirei with the %Ndfa of 35.71-38.69% Keywords: Bacillus, Enterobacter, 15N, Rhizobium, rubber tree, Stenotrophomonas Classification number: 4.1 cấp từ Trung tâm Hạt nhân TP Hồ Chí Minh) Yếu tố thứ 2: Enterobacter asburiae, Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus safensis Rhizobium freirei cho vào túi trồng cao su mật số vi khuẩn sau: 109 CFU, 108 CFU, 107 CFU, 106 CFU 105 CFU Vi khuẩn chủng lần: Lần đầu - áo hạt cao su, ngâm hạt cao su hỗn hợp vi khuẩn aginate 2% 30 phút; lần thứ 11 ngày sau hạt nảy mầm, rễ nhúng hỗn hợp vi khuẩn aginate 2% 30 phút trước trồng vào bầu nhựa 60(5) 5.2018 Thí nghiệm 2: Ứng dụng kỹ thuật đánh dấu đồng vị N để đánh giá hiệu cố định đạm sinh học vi khuẩn cố định đạm lên cao su giai đoạn ươm 15 Enterobacter asburiae, Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus safensis Rhizobium freirei xử lý mật số vi khuẩn 109 CFU/túi đối chứng không chủng vi khuẩn Urê - N - 15 sử dụng 3,2 g urê - 15N/cây có 5,231 %15Na.e (%N-15 atom excess - %N - 15 làm giàu) bón vào túi nhựa 45 ngày sau trồng Phân chứa P K sử dụng theo khuyến cáo Viện Nghiên cứu Cao su Việt Nam gồm 11 g SSP/túi 1,9 g KCl/túi Thí nghiệm theo dõi lấy số liệu đến thời điểm 120 ngày sau bón phân urê - N - 15 Xác định khả nảy mầm: Theo phương pháp Djavanshir Pourberk (1976) [5], giá trị tính theo cơng thức: GP = x 100 GV = ( ∑DGS / N) x Trong đó: GP tỷ lệ hạt nảy mầm cuối thí nghiệm, Ni số lượng hạt nảy mầm S tổng số hạt trồng GV giá trị nảy mầm, DGS tốc độ nảy mầm hàng ngày, tính cách chia tỷ lệ (%) nảy mầm cộng dồn cho số ngày thí nghiệm, tính từ ngày gieo; ∑DGS tổng số tốc độ nảy mầm hàng ngày; N số ngày có đếm nảy mầm, bắt đầu từ ngày có nảy mầm Phương pháp phân tích mẫu N tổng phân tích theo phương pháp Kjeldahl %N - 15 a.e xác định quang phổ kế phát xạ NOI 7PC Trung tâm Hạt nhân TP Hồ Chí Minh theo quy trình G Hardarson (1990) [6] Kết %N có nguồn gốc từ phân urê N - 15 (%Ndff), %N có nguồn gốc từ đất (%Ndfs) %N có nguồn gốc từ khơng khí (%Ndfa) tính theo cơng thức: %Ndff = ( ( ) x100 ) Nghiệm thức đối chứng (NF- Non fixing): %NdffNF + %NdfsNF = 100 Tuy nhiên, bổ sung vi khuẩn (F- fixing): %NdffF + %NdfsF + %Ndfa = 100 Giả thuyết: NF F hấp thu lượng N từ phân bón đất thì: 40 Khoa học Nơng nghiệp Bảng Ảnh hưởng vi khuẩn cố định đạm đến phát triển cao su = Xử lý số liệu Số liệu thực nghiệm xử lý theo công thức phần mềm Microsoft Excel 2007 Phân tích xử lý thống kê theo chương trình MSTATC Phép thử Duncan sử dụng để so sánh khác biệt nghiệm thức, độ khác biệt có ý nghĩa mức LSD 5% Kết Nghiệm thức Chiều dài rễ (cm) Chiều dài thân (cm) Trọng lượng khô (g) Đối chứng 8,21c 15,11 c 66,26b Enterobacter asburiae 9,37a 15,58 b 82,06a Stenotrophomonas maltophilia 9,35a 15,83 a 80,86a Bacillus safensis cao 14-16% so với đối chứng nghiệm thức ủ với Rhizobium Bacillus freirei safensis 9,49a F Nghiệm thức CV (%) 11,08 Chiều dài rễ (cm) 6,82 8,21c Nghiệm thức Tỷ lệ nảy mầm % (GP) Giá trị nảy mầm (GV) Đối chứng (khơng có vi khuẩn) 76,65 40,23c Enterobacter asburiae 78,27 48,26b Stenotrophomonas maltophilia 78,77 48,42b Bacillus safensis 78,27 55,89a Rhizobium freirei 78,03 40,69 FCns CV% = 7,77 FV** CV% = 10,12 c Ghi chú: Trong cột giá trị có ký tự kèm khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê; **: Khác biệt có ý nghĩa thống kê với P < 0,01; ns: khác biệt khơng có ý nghĩa mặt thống kê Ảnh hưởng chủng vi khuẩn cố định đạm đến phát triển cao su Kết từ bảng cho thấy ảnh hưởng tích cực chủng vi khuẩn cố định đạm đến chiều dài rễ, chiều dài thân trọng lượng khô cao su giai đoạn vườn ươm (P < 0,01) Các chủng vi khuẩn Enterobacter asburiae, Stenotrophomonas maltophilia Bacillus safensis thể ảnh hưởng đến chiều dài rễ thân vượt trội so với nghiệm thức xử lý chủng Rhizobium freirei Tương tự, trọng lượng khô nghiệm thức xử lý vi khuẩn Enterobacter asburiae, Stenotrophomonas maltophilia Bacillus safensis cao 14-16% so với đối chứng nghiệm thức ủ với Rhizobium freirei ** Trọng13,25 lượng khô (g) 10,22 66,26b ** 8,84b 15.18 c 70,06b Mật số vi khuẩn khác Enterobacter asburiae, 11,08 6,13 13,25 Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus 10,22 safensis 6,82 1,97 Ghi chú: Trong cột giá trị có kí tự kèm khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê; Rhizobium đến chiều dài rễ (P < 0,01) **: Khác biệt cófreirei ý nghĩa thốngảnh kê với P hưởng < 0,01 Mật số cao gây ảnh hưởng lớn đến Mậtvi số khuẩn vi khuẩn khác Enterobacter asburiae, Stenotrophomonas dài rễ (P < 0,01) Bacilluscủa safensis Rhizobium hưởng đến sựmaltophilia, phát triển rễ Mật sốfreirei vi ảnh khuẩn 10chiều CFU cho kết Mật số vi khuẩn cao gây ảnh hưởng lớn đến phát triển rễ Mật5số vi chiều dài rễ dài đạt 9,6 cm thấp 10 CFU đạt khuẩn 10 CFU cho kết chiều dài rễ dài đạt 9,6 cm thấp 10 CFU đạt 8,42 cm (hình 1) 8,42 cm (hình 1) Rhizobium freirei ** F CV (%) ** ** 12 10 Chiều dài rễ (cm) Bảng Ảnh hưởng chủng vi khuẩn cố định đạm lên nảy mầm hạt cao su 6,13 Chiều dài thân1,97 (cm) 15,11 c ** Ghi chú: Trong cột9,37a giá trị 15,58 có ký tự82,06a kèm khác Enterobacter asburiae b biệt khơng có ý nghĩa thống kê; **: Khác biệt có ý nghĩa thống kê Stenotrophomonas maltophilia 9,35a 15,83 a 80,86a vớiBacillus P < 0,01 safensis 9,49a 15,86 a 80,75a 10 CFU Enterobacter asburiae Rhizobium freirei 10 CFU 10 CFU Stenotrophomonas maltophilia Non- Bio-fertilizer 10 CFU Bacillus safensis 10 CFU Hình Ảnh hưởng mật số vi khuẩn đến chiều dài rễ cao su giai đoạn Hình Ảnh hưởng mật số vi khuẩn đến chiều dài rễ vườn ươm cao su giai đoạn vườn ươm Mật số vi khuẩn khác Enterobacter asburiae, Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus safensis Rhizobium freirei tạo nên khác biệt thống kê trọng số vi khuẩn (P khác 0,05) giá trị nảy mầm (GV) có khác biệt thống kê nghiệm thức 80,75a Rhizobium 8,84b 15.18 c 70,06b Bảng Ảnhfreirei hưởng vi khuẩn cố định đạm đến phát triển cao su Đối chứng Ảnh hưởng chủng vi khuẩn cố định đạm lên nảy mầm hạt cao su 15,86 a 80.00 60.00 40.00 20.00 0.00 9CFU 1010^9 Enterobacter asburiae 8CFU 1010^8 10^7 107 CFU Stenotrophomonas maltophilia Bacillus safensis 10^6 106CFU Rhizobium freirei 10510^5 CFU Non- Bio-fertilizer Hình số vilênkhuẩn lênkhơtrọng khơ HìnhẢnh Ảnhhưởng hưởng mật mật số vi khuẩn trọng lượng câylượng cao su giai đoạnsu vườn ươm.đoạn vườn ươm cao giai Theo kết từ bảng 3, chủng vi khuẩn cố định đạm ảnh hưởng đến chiều cao (P < 0,01) Tại tất thời điểm khảo sát từ 30 ngày đến 150 ngày sau nảy mầm, nghiệm thức xử lý vi khuẩn cố định đạm gia tăng chiều cao 60(5) 5.2018 41 Trong bốn chủng vi khuẩn cố định đạm, nghiệm thức ủ với Enterobacter asburiae, Stenotrophomonas maltophilia Bacillus safensis ln có ảnh hưởng gia tăng chiều dài thân nhiều so với nghiệm thức xử lý chủng Rhizobium freirei Bảng Ảnh hưởng chủng vi khuẩn cố định đạm đến chiều cao cao su Khoa học Nông nghiệp Theo kết từ bảng 3, chủng vi khuẩn cố định đạm ảnh hưởng đến chiều cao (P < 0,01) Tại tất thời điểm khảo sát từ 30 ngày đến 150 ngày sau nảy mầm, nghiệm thức xử lý vi khuẩn cố định đạm gia tăng chiều cao Trong bốn chủng vi khuẩn cố định đạm, nghiệm thức ủ với Enterobacter asburiae, Stenotrophomonas maltophilia Bacillus safensis ln có ảnh hưởng gia tăng chiều dài thân nhiều so với nghiệm thức xử lý chủng Rhizobium freirei Bảng Ảnh hưởng chủng vi khuẩn cố định đạm đến chiều cao cao su Chiều cao sau nảy mầm (cm) Nghiệm thức 30 ngày 60 ngày 90 ngày 120 ngày Đối chứng 28,35b 47,53b 66,95c 98,85c Enterobacter asburiae 30,04 49,91 71,78 106,70 Stenotrophomonas maltophilia 29,92a 50,64a 71,89ba 107,99a 144,37a Bacillus safensis 29,90 a 50,91 a 72,59 a 109,07 a 144,54a Rhizobium freirei 29,30 a 49,53 a 69,77 b 104,26 b 136,43b F CV (%) 7,15 3,47 a 7,42 3,82 ** a 6,87 4,79 ** ba ** 10,32 4,65 150 ngày 131,86b ba ** 143,77a 11,31** 4,73 Ghi chú: Trong cột giá trị có ký tự kèm khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê; **: Khác biệt có ý nghĩa thống kê với P < 0,01 Đánh giá đóng góp cố định đạm sinh học chủng vi khuẩn cố định đạm cho cao su Bảng Đóng góp chủng vi khuẩn cố định đạm cho cao su từ trình cố định đạm sinh học Nghiệm thức % N-15 a.e %Ndff %Ndfs Đối chứng (NF) 1,68a 31,57a 68,43a %Ndfa Enterobacter asburiae 0,88c 16,54c 35,84c 47,62a Stenotrophomonas maltophilia 0,9 16,91 c 36,66 46,43a Bacillus safensis 1,08ab 20,30b 43,99b 35,71b Rhizobium freirei 1,03 19,36 41,95 38,69b Urê - N - 15 (g) 5,321 F CV (%) 13,32** 9,12 11,34** 10,03 10,42** 6,17 17,54** 8,52 Xử lý vi khuẩn (F): c c ab b b xử lý chủng vi khuẩn cố định đạm - F Nghiệm thức xử lý Enterobacter asburiae Stenotrophomonas maltophilia cho kết %N có nguồn gốc từ khơng khí 46,43- 47,62%, cao so với nghiệm thức xử lý Bacillus safensis Rhizobium freirei đạt 35,7138,69% Điều chứng tỏ khả cố định đạm cao su giai đoạn vườn ươm chủng Enterobacter asburiae Stenotrophomonas maltophilia cao chủng Bacillus safensis Rhizobium freirei Kết luận Từ kết nhận q trình nghiên cứu, chúng tơi rút số kết luận sau: - Enterobacter asburiae, Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus safensis Rhizobium freirei chủng vi khuẩn cố định đạm có tiềm hỗ trợ phát triển cao su giai đoạn vườn ươm - Cây cao su thu lợi từ trình cố định N sinh học Enterobacter asburiae, Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus safensis Rhizobium freirei - Khả cố định đạm cao su giai đoạn vườn ươm chủng Enterobacter asburiae Stenotrophomonas maltophilia cao chủng Bacillus safensis Rhizobium freirei TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Y.T Adiwiganda, A Hardjono, A Manurung, U.T.B Sihotang, Darmandono Sudiharto, D.H Goenadi, H Sihombing (1994), Manuring recommendation technique for rubber plantation, Indonesian Rubber Research Institute [2] Y.T Adiwiganda, A.E Siahaan, J.P Peranginangin, S Darminta (1995), “Review of rubber nursery aging in PT Goodyear Sumatra Plantations”, Indonesian Rubber Research Institute News, 14(2), pp.76-88 [3] B.B Bohlool, J.K Ladha, D.P Garrity, T George (1992), “Biological nitrogen fixation for sustainable agriculture: a perspective”, Plant and Soil, 141, pp.1-11 Ghi chú: Trong cột giá trị có ký tự kèm khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê; **: Khác biệt có ý nghĩa thống kê với P < 0,01 [4] M Park, C Wookim, J Jan, H Lee, W Shin, S Kim, T Sa (2005), Isolation and characterization of diazotrophic growth promoting bacteria form rhizosphere of agricultural crop of Korea, 160, pp.127-133 Kết từ bảng thể hiện, thời điểm kết thúc thí nghiệm - 120 ngày sau bón phân urê - 15N, NF F có khác biệt thống kê (P < 0,01) Nghiệm thức đối chứng - NF thu hàm lượng 15Na.e cao so với nghiệm thức [5] K Djavanshir, Pourberk (1976), “Germination value: A new formula, Silvae”, Genetica journal, 25, pp.79-83 60(5) 5.2018 [6] G Hardarson (1990), “Use of nuclear techniques in studies of soilplant relationships”, Training course series No 2, IAEA-TSC2, pp.41-52 42 ... số vilênkhuẩn lênkhơtrọng khơ HìnhẢnh Ảnhhưởng hưởng mật mật số vi khuẩn trọng lượng câylượng cao su giai đoạnsu vườn ươm .đoạn vườn ươm cao giai Theo kết từ bảng 3, chủng vi khuẩn cố định đạm ảnh. .. safensis 10 CFU Hình Ảnh hưởng mật số vi khuẩn đến chiều dài rễ cao su giai đoạn Hình Ảnh hưởng mật số vi khuẩn đến chiều dài rễ vườn ươm cao su giai đoạn vườn ươm Mật số vi khuẩn khác Enterobacter... kê Ảnh hưởng chủng vi khuẩn cố định đạm đến phát triển cao su Kết từ bảng cho thấy ảnh hưởng tích cực chủng vi khuẩn cố định đạm đến chiều dài rễ, chiều dài thân trọng lượng khô cao su giai đoạn