Nội dung và phương pháp nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu
- Giống vi sinh vật: Nấm rễ Mycorrhizae
- Chế phẩm sinh học dùng để cải tạo đất nhiễm mặn.
Phạm vi nghiên cứu
- Địa điểm nghiên cứu: Học viện Nông Nghiệp Việt Nam
- Cây trồng thí nghiệm chậu vại: Cây đậu đũa (Tên khoa học là Vigna unguiculata subsp Sesquipedalis)
- Đất thí nghiệm: Phù sa sông Hồng được nhiễm mặn nhân tạo.
- Thời gian nghiên cứu: từ tháng 9 năm 2018 đến tháng 8 năm 2019
Nội dung nghiên cứu
- Đặc điểm của các chủng vi sinh vật dùng để sản xuất chế phẩm sinh học cải tạo đất nhiễm mặn.
- Lựa chọn nguyên liệu để sản xuất chế phẩm
- Chất lượng chế phẩm sinh học để cải tạo đất nhiễm mặn.
- Đánh giá hiệu quả cải tạo đất nhiễm mặn bằng chế phẩm sinh học.
Phương pháp nghiên cứu
3.4.1 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp
- Thu thập số liệu từ các nguồn báo chí, internet, bài báo khoa học trong nước và quốc tế.
- Kế thừa có chọn lọc từ những tài tiệu và nghiên cứu của các nhà khoa học có liên quan đến nghiên cứu.
3.4.2 Phương pháp thu nhận bào tử từ vùng nấm rễ của cậy trồng theo phương pháp sang ướt cải tiến
Mẫu đất được lấy ở vùng rễ ở độ sâu khoảng 15-20cm Cho mẫu đất hòa vào 1 lít nước Khuấy đều, loại bỏ tàn dư thực vật, bóp nhỏ những cục đất lớn Để lắng 20 giây rồi đổ dung dịch qua bộ sàng với kích cỡ lỗ lần lượt từ trên xuống là1.000 àm, 500 àm, 200 àm, 100 àm, 50 àm Quỏ trỡnh này được lặp lại 3 lần.Những thành phần còn lại trên sang được chuyển qua đĩa petri Dùng kính hiển vi soi nổi để quan sát và nhặt bào tử nấm rễ ra khỏi đĩa petri, bảo quản bào tử trong nước vô trùng ở 4 o C.
- Quan sát hình thái, màu sắc và đo kích thước của bào tử nấm rễ theo phương pháp quan sát và đo trực tiếp bằng kính hiển vi soi nổi và so sánh với khóa phân loại của Franke và Morton (1994)
- Xác định hình thái và kích thước của bào tử: bảng so sánh của Morton (1994)
- Màu sắc của bào tử: Xác định bằng bảng màu chuẩn 4 nhân tố CMYB (Cyan/ Mangenta/ Yellow/ Black) (theo INVAM)
- Số lượng bào tử: Xác định bằng phương pháp đếm trực tiếp (Brundrett Mart et al.).
3.4.3 Phương pháp đánh giá đặc tính sinh học của nấm rễ Đánh giá đặc tính sinh học của các chủng giống nấm rễ bằng cách xác định tỷ lệ nảy mầm, sự phát triển của hệ sợi và quá trình sinh trưởng của bào tử nấm rễ trong dung dịch chiết đất Dung dịch sinh dưỡng được chiết theo tỷ lệ 1:10, phân vào các ô của hộp nuôi cấy bằng plastic (2ml/ô) Bào tử nấm ễ được khử trùng bề mặt bằng Chloramin T và Streptomycin rồi rửa sạch bằng nước vô trùng trước khi nuôi cấy trong dung dịch chiết ( 1 bào tử/ô, theo dõi 10 bào tử/ giống) trong điều kiện tối ở 25 o C Sau 15, 30 ngày nuôi cấy, xác định số lượng bào tử theo các giao đoạn sinh trưởng khác nhau, sự phát triển của hệ sợi nấm và sự nảy mầm của bào tử nấm rễ ( Nguyễn Thị Minh và cs., 2005,2014). Đặc tính đánh giá:
- Theo dõi quá trình sinh trưởng của bào tử trên dịch chiết đất có độ mặn khác nhau, theo 4 cấp độ:
Giai đoạn ban đầu (Kiểu A): Chưa hình thành sợi
Giai đoạn 2 (Kiểu B): Hình thành 1 sợi ngắn
Giai đoạn phát triển (Kiểu C): Sợi nấm bắt đầu phân nhánh
Giai đoạn trưởng thành (Kiểu D): Sợi nấm phân nhiều nhánh, hình thành cấu trúc đặc trưng.
- Xác định tỷ lệ nảy mầm và phát triển hệ sợi, quá trình sinh trưởng và phát triển của nấm rễ trên dịch chiết đất có độ mặn khác nhau, theo 3 mức:
Phát triển nhẹ (Mức 1): Bào tử phát triển một vài sợi.
Phát triển vừa phải (Mức 2): Số lượng sợi nấm phát triển trung bình
Phát triển mạnh (Mức 3): Sợi nấm sinh trưởng mạnh tới mức tối đa với nhiều cấu trúc đặc trưng (Nguyễn Thị Minh và cs.,2014)
3.4.4 Đánh giá khả năng cộng sinh trên cây chủ của các chủng giống nấm rễ
Khả năng cộng sinh của nấm rễ được đánh giá thông qua việc xử lý AM trên cây chủ bằng thí nghiệm chậu vại theo phương pháp của Vincent (1976) Thí nghiệm được bố trí ba lần nhắc lại trong chậu đất vô trùng (100g).
Hạt giống cây đậu đỗ được khử trùng trong dung dịch NaClO 10%, rửa sạch bằng nước cất rồi cho nảy mầm trên giấy lọc ẩm trong đĩa petri vô trùng
25 o C Sau khi hạt nảy mầm và ra rễ khoảng 2 – 3 cm, cây con sẽ được đặt trong chậu đất vô trùng (3 cây/ 100g đất) Đất được sàng qua rây 2 mm và khử trùng 2 lần ở 80 o C trong nồi hấp trước khí sử dụng Bào tử AM được nhiễm vào hệ rễ của cây chủ với 10 bào tử/ chậu Xác định các chỉ tiêu sinh trưởng của nấm rễ cây sau 30 ngày xử lý nấm rễ ở 25 o C; 12h sáng/ ngày Các chỉ tiêu theo dõi gồm: chiều cao cây, chiều dài rễ, trọng lượng than tươi và trọng lượng rễ tươi.
- Xác định tỷ lệ xâm chiếm của nấm rễ vào rễ cây chủ theo phương pháp phóng đại ô giao nhau của McGonige (1990), và đếm số lượng bào tử tạo thành từ thí nghiệm chậu vại
Rễ cây làm sạch, nhuộm bằng Tryphan Blue và quan sát dưới kính hiển vi để xác định các cấu trúc điển hình của nấm AM bên trong tổ chức rễ Đo chiều dài rễ có cấu trúc AM và đo tổng chiều dài rễ để xác định tỉ lệ xâm nhiễm của nấm rễ vào rễ cây.
Công thức tính: Độ dài rễ có cấu trúc AM × 100 (%) Tổng chiều dài rễ
3.4.5 Phương pháp lựa chọn cây chủ để nhân giống:
Lựa chọn cây chủ nhân giống nấm rễ theo phương pháp xử lý giống vi sinh vật trực tiếp cho cây con Nuôi tại 25 o C điều kiện ánh sáng/ tối 12 giờ Chỉ tiêu đánh giá: Số lượng bào tử, tỷ lệ xâm chiếm của rễ cây, phát triển sinh trưởng của cây Nhân giống nấm rễ theo phương pháp invivo hoặc invitro.
3.4.6 Phương pháp sản xuất và đánh giá chất lượng của chế phẩm sinh học
+ Chế phẩm sản xuất theo quy trình của Nguyễn Thị Minh và cs (2014). + Đánh giá chất lượng của chế phẩm sinh học
Dựa trên khả năng sinh trưởng (số lượng chủng nấm rễ) và tính chất, thành phần dinh dưỡng (tính chất đất trước thí nghiệm), đất phù sa được chọn làm chất nền để sản xuất chế phẩm sinh học Các thành phần trong chế phẩm được phối trộn theo tỷ lệ: 1kg đất (rây qua rây 2mm), bổ sung 2000 bào tử nấm rễ (mật độ
200 bào tử/100g đất) và bổ sung thêm phân bón NPK (2,6g Ure và 2gKCl) Độ ẩm của chế phẩm dao động khoảng 20 - 25% Đánh giá chất lượng chế phẩm thông qua một số chỉ tiêu: pH, độ ẩm, hàm lượng Nitơ tổng số,… (Bảng 3.1).
Bảng 3.1 Phương pháp xác định chất lượng chế phẩm sinh học Đặc tính Phương pháp TCVN pH Đo bằng pH meter 1867:2001
Nito tống số Phương pháp Kjeldahl cải biên 6498:1999
K2O% Phương pháp xác định Kali tổng số 4402: 1987
VSV tạp (CFU/ml) Phương pháp pha loãng Koch
Số lượng bào tử nấm rễ Phương pháp đếm Brundrett Mart Độ ẩm Phương pháp sấy khô 9297:2012
P2O5 (mg/100g đất) Phương pháp Pniani 8661:2011
K2o5(mg/100g đất) Phương pháp Maxlova 8560:2010
3.4.7 Phương pháp bố trí thí nghiệm để đánh giá hiệu quả chế phẩm sinh học
Thí nghiệm chậu vại để dánh giá hiệu quả của chế phẩm sinh học theo phương pháp Vincent (1976) gồm 7 công thức với 5 lần nhắc lại với 3 cây/ chậu. Mỗi chậu chứa 5kg đất.
Thí nghiệm chậu vại đánh giá hiệu quả của CPSH trên cây trồng trong điều kiện đất bị nhiễm mặn nhân tạo (từ 0,5% - 1,5%) gồm 7 công thức với 5 lần lặp lại được bố trí, mỗi chậu 3 cây/5kg đất Trong đó:
+ CT1, CT2, CT4, CT6 – Các công thức đối chứng: Bổ sung dinh dưỡng tương ứng với lượng bón thâm canh Dựa trên kết quả phân tích tính chất của
CPSH sau khi phối trộn và lượng bón có thể tính toán được lượng dinh dưỡng tương ứng cần bổ sung vào mỗi chậu thí nghiệm của CT1, CT2, CT4, CT6 là 3,28g Ure, 2,175g KCl và 2,448g Ca(H2PO4)2.
+ CT3, CT5, CT7 – Các công thức sử dụng chế phẩm nấm rễ: Bổ sung thêm dinh dưỡng 2,965g Ure và 2,178g Ca(H2PO4)2.
+ Các công thức sử dụng chế phẩm từ nấm rễ (10ml chế phẩm pha với 50 ml nước sạch) bón 10ml/ chậu từ lúc cây ra lá thật.
Bảng 3.2.Các công thức thí nghiệm
STT Công thức (Tổng số muối Chế phẩm sử dụng hiệu tan %)
1 Công thức 1 CT1 0,02 Không sử dụng chế phẩm
2 Công thức 2 CT2 0,5 Không sử dụng chế phẩm
3 Công thức 3 CT3 0,5 Sử dụng chế phẩm
4 Công thức 4 CT4 1,0 Không sử dụng chế phẩm
5 Công thức 5 CT5 1,0 Sử dụng chế phẩm
6 Công thức 6 CT6 1,5 Không sử dụng chế phẩm
7 Công thức 7 CT7 1,5 Sử dụng chế phẩm
+ Các chỉ tiêu theo sinh trưởng và phát triển cây: Chiều cao cây, chiều dài rễ, số lượng quả, diện tích lá, tỷ lệ sâu bệnh.
- Đánh giá tính chất của đất trước và sau khi thí nghiệm.
Bảng 3.3 Các chỉ tiêu đánh giá đất trồng
Chỉ tiêu Phương pháp Tiêu chuẩn pH Đo bằng pH meter Độ ẩm Phương pháp sấy khô TCVN 4048:2011
OC (%) Phương pháp Walkley - Black TCVN 9294:2012
KTS (%) Phương pháp quang kế ngọn lửa TCVN 8660:2011
PTS (%) Phương pháp Xanh Molipden TCVN 4052:1985
P2O5 (mg/100g đất) Phương pháp Oniani TCVN 8661:2011
K2O (mg/100g đất) Phương pháp Maxlova TCVN 8560:2010
+ Đánh giá độ mặn: Để đánh giá độ mặn, những phương pháp thường dùng là:
Phương pháp xử lý số liệu
- Sử dụng phần mềm Excel
- Sử dụng phần mềm xử lý thống kê IRRISTAT 5.0
Kết quả nghiên cứu
Đặc điểm của các chủng vi sinh vật có tuyển chọn làm giống sản xuất chế phẩm
4.1.1 Đặc điểm hình thái học của các chủng nấm rễ cộng sinh Để tuyển chọn được các chủng nấm rễ cộng sinh có đặc tính sinh học cao sản xuất chế phẩm sinh học để cải tạo đất bị nhiễm mặn cần phải đánh giá chỉ tiêu khả năng chịu mặn cao và thích nghi tốt với điều kiện môi trường Các giống
AM bản địa thường có ưu điểm thích nghi với điều kiện ngoại cảnh của địa phương, không cần thời gian thích nghi nên có sức sống cao và ít bị suy thoái.
Quan sát và so sánh đặc điểm hình thái học của giống nấm rễ đã phân lập được và loại trừ các giống có sự giống nhau đã chọn được 12 chủng nấm rễ bản địa (lấy từ Bộ môn vi sinh, khoa Môi trường, Học viện Nông nghiệp Việt Nan) được phân lập trực tiếp từ đất vùng rễ của một số cây họ thảo ( mần trâu, cây cỏ đuôi phụng) khảo sát trên đất phù sa cổ ( lấy tại xã Tri Phương, huyện Tiên Du, tỉnh Bắc Ninh) và đất nhiễm mặn (Nam Định) Kết quả đặc điểm hình thái học của các bào tử nấm rễ được trình bày trong bảng 4.1.
Phân loại sơ bộ các chủng nấm rễ cộng sinh đã phân lập theo hệ thống của Franke và Morton (1994) thì 12 chủng phân lập được gồm có:
- 6 chủng thuộc giống Gigaspora gồm Gigaspora decipiens, Gigaspora albida và 4 chủng giống còn lại được ký hiệu từ Gigaspora sp1 đến Gigaspora sp4
- 2 chủng thuộc giống Acaulospora được ký hiệu là Acaulospora sp1 và
- 1 chủng thuộc giống Glomus được ký hiệu Glomus sp1
- 2 chủng thuộc giống Scutellospora được ký hiệu từ Scutellospora sp1 đến Scutellospora sp2
- 1 chủng thuộc giống Dentiscutata nigra
Kết quả bảng 4.1 cũng cho thấy:
Hình thái, màu sắc, kích thước bào tử nấm rễ AM phân lập được rất đa dạng Hình thái, kích thước bào tử của các chủng giống khác nhau là khác nhau.Tuy nhiên, hình thái bào tử chủ yếu là dạng hình cầu, gần hình cầu với màu sắc khỏ phong phỳ, kớch thước của bào tử nằm trong khoảng từ 85 tới 430 àm.
Bảng 4.1 Hình thái học và phân loại các chủng nấm rễ AM
Hình dạng Màu sắc Kích thước
Phân loại hiệu lấy mẫu (àm)
A1 Tri Phương Hình cầu, gần hình cầu, một số thuôn dài Vàng xanh tới vàng cam, nâu 245-330 Gigaspora sp1
A2 Tri Phương Hình cầu, gần hình cầu Trắng trong tới trắng kem 250-355 Gigaspora decipiens
A3 Tri Phương Hình cầu, gần hình cầu, một số bất quy tắc Nâu vàng nhạt tới nâu cam sẫm, 140-270 Acaulospora sp1 đen A4 Tri Phương Hình cầu, gần hình cầu,một số thuôn dài Trắng trong tới hồng nhạt 185-320 Scutellospora sp1
A5 Tri Phương Hình cầu, gần hình cầu Vàng rơm tới vàng nâu 85-120 Glomus sp1
A6 Tri Phương Hình cầu, gần hình cầu Trắng kem tới xanh nhạt 220-290 Gigaspora albida
AMQ1 Nam Định Hình cầu, gần hình cầu, một số thuôn dài Trắng trong tới xanh lục nhạt 320-430 Scutellospora sp2
AMQ2 Nam Định Hình cầu, gần hình cầu, bề mặt nhám Trắng ánh nâu tới trắng ánh hồng 310-405 Gigaspora sp2
AMQ3 Nam Định Hình cầu, gần hình cầu, một số bất quy tắc Vàng nhạt tới nâu cam 130-265 Acaulospora sp2
AM1 Tri Phương, Hình cầu, gần hình cầu, bề mặt nhám Nâu nhạt tới nâu sẫm 270-350 Gigaspora sp3
AM2 Tri Phương, Hình cầu, gần hình cầu, một số thuôn dài Nâu vàng nhạt tới nâu đen 270-415 Gigaspora sp4
AM3 Tri Phương, Hình cầu, gần hình cầu Kem nhạt tới vàng nâu, chuyển 210-340 Dentiscutata nigra
Các chủng nấm rễ có sự phân bố khác nhau Giống nấm rễ cộng sinh nào phân bố được trên nhiều vùng đất khác nhau thì khả năng sống sót, thích nghi với môi trường tốt hơn.
Kết quả này cũng hoàn toàn tương đương với các kết quả nghiên cứu của Nguyễn Thị Minh (2005, 2007, 2014) về đặc điểm hình thái, kích thước của các chủng nấm rễ phân lập được ở vùng đất phù sa đồng bằng sông Hồng.
4.1.2 Khả năng sinh trưởng của bào tử nấm rễ cộng sinh
Nghiên cứu khả năng sinh trưởng của bào tử nấm rễ, nhiều nhà khoa học cho rằng chủng nào sinh trưởng nhanh và mạnh thì có sức sống cao, khả năng hấp thụ và vận chuyển dinh dưỡng cao làm tăng cường sự sinh trưởng của cây trồng, đặc biệt trong điều kiện đất bị nhiễm mặn và thiếu nước Đây là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá và tuyển chọn các chủng giống nấm rễ có sức sống cao để sản xuất chế phẩm phục hồi đất bị nhiễm mặn Các đặc tính sinh học chủ yếu được đánh giá là: quá trình sinh trưởng của bào tử, sự phát triển của hệ sợi nấm và tỷ lệ nảy mầm.
* Sự sinh trưởng của bào tử nấm rễ cộng sinh
+ Trên dịch chiết đất có độ mặn 0,5%
Hình 4.1 Số lượng bào tử sau 15 ngày và 30 ngày nuôi cấy ở độ mặn 0,5%
Sau 15 ngày đa số bào tử ở giai đoạn đầu của thời kỳ phát triển và chưa hình thành sợi (kiểu A); một số đã chuyển sang giai đoạn hình thành sợi ngắn(kiểu B) và sợi nấm bắt đầu phân nhánh (kiểu C); có khá nhiều bào tử ở giai đoạn sinh trưởng (kiểu D) như chủng A1 (Gigaspora sp1), AMQ3 (Acaulospora sp2),
AM2 (Gigaspora sp4), AM3 (Dentiscutata nigra), …
- Chủng bào tử có số lượng ở giai đoạn D nhiều và sinh trưởng mạnh, chủng bào tử ở giai đoạn A là những chủng sinh trưởng yếu.
- AM2 và AM3 là các chủng phát triển mạnh và nhanh nhất Số lượng bào tử ở kiểu D chiếm số lượng lớn, chủng AM2 (5/10 bào tử) và chủng AM3 (4/10 bào tử).
- A3, A4, A6 và AMQ2 là các chủng sinh trưởng yếu nhất Chiếm số lượng lớn bào tử là ở kiểu A, chủng A3 (6/10 bào tử), chủng A4 (5/10 bào tử), chủng A6 (6/10 bào tử) và chủng AMQ2 (5/10 bào tử).
- Sau 30 ngày nuôi cấy, hầu hết các bào tử chuyển sang giai đoạn sinh trưởng kiểu D, nhiều bào tử sinh trưởng chậm vẫn ở giai đoạn sinh trưởng kiểu A, B.
Số lượng bào tử ở giai đoạn kiểu C tăng lên.
Các chủng sinh trưởng mạnh nhất gồm: AMQ1, AMQ3, AM1, AM2 và AM3 Các chủng này có hầu hết bào tử đang ở giai đoạn sinh trưởng mạnh kiểu D, rất ít bào tử ở kiểu A Đặc biệt chủng AM3 có tới 6/10 bào tử ở kiểu D, chủng AM2 và chủng AMQ3 có 5/10 bào tử ở kiểu D.
Chủng A4 sinh trưởng yếu nhất chỉ có 2/10 bào tử ở giai đoạn sinh trưởng kiểu D
+ Trên dịch chiết đất có độ mặn 1%
Hình 4.2 Số lượng bào tử sau 15 ngày và 30 ngày nuôi cấy ở độ mặn 1%
- Sau 15 ngày nuôi cấy, hầu hết các chủng đều ở giai đoạn kiểu A;một số bào tử đã chuyển sang giai đoạn kiểu B, kiểu C; một số ít đã chuyển sang giai đoạn kiểu D như AM3, AM2, AM, AMQ3,…
Chủng AM3 là chủng phát triển nhanh và mạnh nhất Tiếp theo là đến các chủng AMQ3, AM2,…
Chủng A4, chủng A3 và chủng A6 sinh trưởng yếu nhất Cả 2 chủng A3, A6 đều không có bào tử nào ở giai đoạn kiểu D, 5/10 bào tử ở giai đoạn kiểu A. Chủng A4 có 1/10 bào tử ở giai đoạn kiểu D, 7/10 bào tử ở giai đoạn kiểu A
So với sự sinh trưởng của bào tử sau 15 ngày ở độ mặn 0,5% nhận thấy chủng AM3, AM2 vẫn là chủng phát triển nhanh và mạnh nhất Các chủng sinh trưởng yếu nhất vẫn là A3, A6.
- Sau 30 ngày nuôi cấy, hầu hết các bào tử chuyển sang giai đoạn kiểu B và kiểu C
Các chủng sinh trưởng mạnh gồm: AM3, AMQ3, AMQ1 đều có 4/10 bào tử ở giai đoạn kiểu D và AM1, AM2 có 3/10 bào tử ở giai đoạn kiểu D.
Chủng A4, A1, A6, A3sinh trưởng yếu nhất chỉ có1/10 bào tử ở giai đoạn sinh trưởng kiểu D
Lựa chọn nguyên liệu chính để sản xuất chế phẩm
Chất nền để sản xuất vật liệu sinh học phải là nguyên liệu rẻ tiền, sẵn có và đảm bảo được sự sinh trưởng và phát triển của nấm rễ, cũng như cây con.
Ba nguyên liệu được chọn để nghiên cứu gồm có: Đất phù xa cổ (Tri
Phương, Tiên Du, Bắc Ninh); than bùn và phân rác.
Bảng 4.4 Đặc điểm của các loại nguyên liệu được chọn làm chất mang:
Nguyên liệu Nguồn gốc Đặc điểm Đất phù xa cổ Hình thành do quá trình bồi tụ của các Có giá trị pH, hàm lượng dòng chảy dinh dưỡng N,P,K phù hợp với phạm vi hoạt động của nấm rễ AM
Than bùn Được hình thành do sự phân hủy các Độ ẩm cao, vi sinh vật tạp lớp thực vật thủy sinh và bán thủy sinh thấp, có tính axit Phân rác Ủ từ rác, phế thải
Bảng 4.5 Một số tính chất của các loại nguyên liệu được chọn làm chất mang Chỉ tiêu phân tích Đất phù sa cổ Than bùn Phân rác pH H2O 7,22 5,3 8,24 Độ ẩm 29,42 45,39 17,35
Tính chất lý, OC (%) 1,12 5,27 6,07 hóa học N (%) 0,06 0,62 1,09
Qua bảng 4.5 và 4.6 ta thấy:
Than bùn có số lượng VSV tạp thấp nhưng việc đưa vào sử dụng phức tạp hơn, cụ thể cần tiến hành khử chua và phơi khô để giảm lượng nước.
Phân rác có giá trị pH, hàm lượng dinh dưỡng N, P, K phù hợp với phạm vi hoạt động của nấm rễ do đó cũng có thể sử dụng làm chất nền để sản xuất vật liệu sinh học Tuy nhiên, tỷ lệ VSV tạp và chi phí mua nguyên liệu là khá cao Mặt khác, phân rác có pH khá cao, không phù hợp cho sự sinh trưởng của phát triển của nấm rễ
Đất phù sa cổ tại Tri Phương là nguyên liệu tối ưu nhất so với nguyên liệu còn lại: vừa đáp ứng được điều kiện sinh trưởng và phát triển của nấm rễ lại vừa sẵn có, vừa đáp ứng được bài toán chi phí Bên cạnh đó, một số chủng giống AM lại được phân lập chính từ đất phù sa cổ nên đây là môi trường mà nấm rễ sẽ dễ dàng thích nghi nhất.
Trước khi sử dụng: Đất được sang qua rây 2-5mm trước khi sử dụng để loại bỏ hết các tàn dư hữu cơ và đất đá thô.
Kết quả này hoàn toàn phù hợp với kết quả nghiên cứu của Nông Thị Quỳnh Anh “xây dựng quy trình sản xuất vật liệu sinh học từ nấm rễ nội cộng sinh Arbuscular mycorhizae nhằm tái tạo thẩm thwucj vật phủ xanh đất trống đồi núi trọc”.
4.2.2.Lựa chọn dinh dưỡng bổ sung
VLSH cần đáp ứng được nhu cầu dinh dưỡng ban đầu cho cây sinh trưởng và phát triển, đồng thời phải tạo điều kiện thuận lợi cho sự nhân lên của giống VSV do đó cần phải bổ sung dinh dưỡng vô cơ vào VLSH Hàm lượng dinh dưỡng vô cơ bổ sung vào cần phải phù hợp, đảm bảo không gây bất lợi đối với sự phát triển của bào tử nấm rễ mà vẫn đủ lượng dinh dưỡng thiết yếu đối với cây trồng.
Bảng 4.6 Kết quả sinh trưởng của nấm rễ trong dịch chiết NPK sau 30 ngày nuôi cấy
Tỷ lệ Số lượng bào tử ở giai đoạn Số lượng bào tử ở các
Tỷ lệ nảy sinh trưởng khác nhau mức phát triển hệ sợi
Kiểu Kiểu Kiểu Kiểu Mức
Ghi chú: Kiểu A: Chưa hình thành sợi; Kiểu B: Hình thành sợi ngắn; Kiểu C: sợi nấm bắt đầu phân nhánh; Kiểu D: Sợi nấm phân nhiều nhánh, hình thành các cấu trúc đặc trưng.
(): Kết quả của chủng Dentiscutata nigra
Do AM là các chủng VSV có khả năng rất tốt trong việc chuyển hóa lân khó tiêu trong đất để sử dụng, do đó tỷ lệ bổ sung P lấy bằng 0 (không bổ sung P) Việc bổ sung P ở trạng thái dễ tiêu với tỷ lệ cao có thể làm giảm hoạt tính của nấm rễ trong việc chuyển hóa P (Augree, 2001).
Kết quả bảng 4.6 cho thấy: Chủng nấm rễ nảy mầm tốt ở mức dinh dươngc13-0-13 đến 19-0-19, cao nhất ở mức 15-0-15 (đạt 80-90%) Số lượng bào tử phát
Do đó chọn NPK có tỷ lệ dinh dưỡng 15-0-15 để bổ sung vào VLSH.
Kết quả này hoàn toàn phù hợp với nghiên cứu của Nguyễn Thị Minh và cs (2014).
Tỷ lệ phối trộn phân NPK 15-0-15 được xác định thông qua tỷ lệ nảy mầm, sự phát triển của hệ sợi và quá trình sinh trưởng của bào tử nấm rễ trong dịch triết có chứa hàm lượng NPK 15-0-15 được bổ sung với tỷ lệ khác nhau.
Bảng 4.7 Kết quả sinh trưởng của nấm rễ trong dịch chiết NPK 15-0-15 với tỷ lệ phối trộn khác nhau sau 30 ngày nuôi cấy
Tỷ lệ Số lượng bào tử ở giai đoạn Số lượng bào tử ở các mức Tỷ lệ phối sinh trưởng khác nhau phát triển hệ sợi nảy trộn Kiểu Kiểu Kiểu Kiểu
Mức I Mức II Mức III mầm
Ghi chú: Kiểu A: Chưa hình thành sợi; Kiểu B: Hình thành sợi ngắn; Kiểu C: sợi nấm bắt đầu phân nhánh; Kiểu D: Sợi nấm phân nhiều nhánh, hình thành các cấu trúc đặc trưng.
(): Kết quả của chủng Dentiscutata nigra
Tỷ lệ nảy mầm của nấm rễ AM thấp nhất khi bổ sung 5 hoặc 25g NPK 15- 0-15/ kg vào VLSH Tỷ lệ này tằng đều khi bổ sung lần lượt 10, 15, 20 g vào 1 kg VLSH, tỷ lệ nảy mầm lúc này đạt 80% Ở tỷ lệ phối trộn này, số lượng bào tử sinh trưởng đến giai đoạn D và số lượng bào tử có sự phát triển của hệ sợi đạt đến mức III (là mức cao nhất) là cao hơn so với tỷ lệ phối trộn khác (bảng 4.7).
Như vậy, khoảng tỷ lệ phối trộn NPK 15-0-15 cho kết quả tốt ở nấm rễ
AM là khoảng 10-20g/ kg vật liệu.
Tuy nhiên, tùy từng loại cây trồng được lựa chọn để cải tạo đất nhiễm mặn mà tỷ lệ này có thể thay đổi.
4.2.3 Lựa chọn cây chủ để nhân giống nấm rễ
Chất lượng chế phẩm sinh học để cải tạo đất nhiễm mặn
CPSH được sản xuất thử từ 2 giống AM đã được tuyển chọn và các nguyên liệu cần thiết theo quy trình của Nguyễn Thị Minh và cs (2014).
Chế phẩm sinh học được sản xuất với chất nền chính là đất phù sa Các thành phần trong CPSH được phối trộn theo phương pháp phối trộn chất mang không thanh trùng (Nguyễn Thị Minh và cs., 2014) với tỷ lệ: 1kg đất, bổ sung
2000 bào tử AM (mật độ 200 bào tử/100g đất) và bổ sung thêm phân bón NPK (2,6g Ure và 2g KCl) Độ ẩm của CPSH dao động vào khoảng 25- 30% Sau khi phối trộn CPSH, chúng tôi tiến hành kiểm tra chất lượng của CPSH và thu được kết quả ở bảng 4.9 dưới đây.
Bảng 4.9 Chất lượng chế phẩm sinh học từ nấm rễ cộng sinh pH Độ ẩm OC
Kết quả ở bảng 4.9 cho thấy, sau khi phối trộn độ ẩm của CPSH đạt 26,38%; giàu đạm và lân tổng số, kali ở mức trung bình Mật độ AM ở mức cao là 217 bào tử nấm rễ/ 100 g đất Như vậy, CPSH hoàn toàn đảm bảo được mật độ nấm rễ cũng như hàm lượng dinh dưỡng cho cây con phát triển và đạt tiêu chuẩn vì vậy loại chế phẩm trên đạt chất lượng và được phép sử dụng.
Đánh giá hiệu quả cải tạo đất nhiễm mặn bằng chế phẩm sinh học
4.4.1 Hiệu quả của chế phẩm sinh học đến một số chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây đậu đũa Đậu đũa là cây họ đậu thuộc loại dây leo hàng năm, ngoài việc được dùng để chế biến làm thức ăn nó còn là một trong những vị thuốc chữa nhiều bệnh cho con người như ăn khó tiêu, mụn nhọt, đau lưng, bệnh tiết niệu, di tinh, ra mồ hôi trộm hoặc chữa rắn cắn… Không những dễ trồng, sinh trưởng, phát triển nhanh mà còn có thể thích ứng với nhiều loại đất xấu bạc màu, nghèo dinh dưỡng, đất chua mặn ven biển Chính vì vậy, đậu đũa đã được lựa chọn làm cây giống để thử nghiệm xử lý CPSH nhằm phục hồi đất bị nhiễm mặn.
Sau 8 tuần thử nghiệm CPSH trên cây đậu đũa tại nhà lưới Học viện Nông nghiệp Việt Nam, tiến hành khảo sát các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây nhằm đánh giá ảnh hưởng của CPSH đến khả năng chống chịu mặn.
Kết quả bảng 4.10 cho thấy, sau 8 tuần theo dõi trong công thức có bổ sung CPSH (CT3, CT5, CT7), các chỉ tiêu sinh trưởng của cây đậu đũa đều cho kết quả cao hơn công thức đối chứng tương ứng (CT2, CT4, CT6) ở cả 3 độ mặn(0,5%, 1% và 1,5%) ở mức sai số có ý nghĩa LSD5% Điều đó chửng tỏ CPSH cho hiệu quả rõ rệt đến sự sinh trưởng phát triển của cây đậu đũa Trong đó:
- Chiều cao cây cao hơn từ 8,6 – 24,56 cm tăng 4,67 – 14,29% so với các công thức đối chứng.
- Chiều dài rễ tăng 1,25 – 3,95 cm tương ứng 13,89 – 41,57% so với các công thức đối chứng.
- Số lượng quả tăng 1,32 – 1,6 quả/cây tương đương 22,76 – 32,93% so với các công thức đối chứng.
- Diện tích lá tăng 9,89 – 21,46 cm 2 /cây tương ứng 12,24 – 26,68% so với các công thức đối chứng.
- Tỷ lệ sâu bệnh giảm 24,85 – 33,49% so với các công thức đối chứng.
Bảng 4.10 Một số chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây đậu đũa sau 8 tuần thí nghiệm
Chỉ tiêu Chiềucao cây Chiều dài rễ Số lượng Diện Tỷ lệ sâu
Công thức (cm) (cm) quả tích lá bệnh (%)
Kết quả bảng 4.10 cũng cho thấy, các chỉ tiêu theo dõi ở các công thức có sử dụng CPSH (CT3, CT5, CT7) cũng có sự chênh lệch so với CT1 (đất bình thường, không sử dụng chế phẩm) Trong đó:
- Chiều cao cây có sự chênh lệch nhỏ (0,41 – 1,61%) so với CT1
- Chiều dài rễ tăng 1,23 – 4,84 cm tương đương 14,28 – 56,21% so với CT1
- Số lượng quả chênh lệch 1,84 – 9,53% so với CT1
- Diện tích lá chênh lệch so với CT1 là 3,24 – 11,69%
- Tỷ lệ sâu bệnh giảm 41,75 – 52,22% so với CT1
Như vậy, kết quả trên chỉ ra rằng: CPSH đã cho hiệu quả tích cực đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng trên độ mặn từ 0,5% - 1,5, đặc biệt là đối với chỉ tiêu chiều dài rễ, năng suất và tỷ lệ sâu bệnh Điều này được giải thích là do nấm rễ AM là giống cộng sinh ở vùng rễ của cây, giúp mở rộng diện tích hấp thụ của rễ cây và làm cho bộ rễ của cây phát triển mạnh hơn bình thường Bên cạnh đó, hệ nấm rễ phát triển mạnh làm tăng khả năng tận dụng nguồn chất dinh dưỡng từ đất cho cây hấp thụ dẫn đến cây sinh trưởng và phát triển thuận lợi, tăng khả năng kháng bệnh.
Các kết quả này cũng hoàn toàn phù hợp với các kết quả nghiên cứu trước về nấm rễ AM của Nguyễn Thị Minh và cs (2014), Nguyễn Văn Sức và cs (2005).
Hình 4.11 Cây đậu đũa sau 8 tuần xử lý nấm rễ 4.4.2 Hiệu quả cải tạo đất của chế phẩm sinh học
Chế phẩm sinh học được sử dụng làm tăng khả năng sinh trưởng, phát triển của cây trồng Ngoài ra, hệ nấm rễ nội cộng sinh trong chế phẩm còn giúp cây hấp thu được các chất dinh dưỡng khó di động, chống chịu được với độ mặn trong đất đồng thời cải thiện cấu trúc đất Kết quả phân tích một số tính chất đất trước và sau thí nghiệm được trình bày ở bảng 4.11.
Nhìn vào bảng 4.11, ta thấy sử dụng CPSH có xu hướng góp phần cải thiện tính chất đất, các công thức bổ sung CPSH (CT3, CT5, CT7) hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu đều cao hơn so với công thức đối chứng tương ứng (CT2, CT4, CT6) ở cả 3 mức độ mặn (0,5%, 1% và 1,5%) Đặc biệt, lượng P dễ tiêu tăng 30,81 – 31,42% so với công thức đối chứng và tăng 3,86 – 4,03% so với công thức đất bình thường (CT1) Nguyên nhân là do hệ nấm rễ cộng sinh trong đất giúp cho cây hấp thu P dễ dàng hơn góp phần cải tạo tính chất đất.
Kết quả trên cũng tương đồng với kết quả nghiên cứu của Trần Thị Dạ Thảo (2007) Nấm AM làm tăng khả năng hấp thu lân trên các loại đất phèn, mặn và đất nghèo lân dễ tiêu Điều này có ý nghĩa trong việc giảm lượng phân bón cho cây trồng trong sản xuất.
Kết quả bảng 4.11 cũng cho thấy số lượng bào tử AM trong đất ở công thức sử dụng CPSH (CT3 có 92 bào tử AM/ 100g đất, CT5 có 85 bào tử AM/ 100g đất, CT7 có 78 bào tử AM/ 100g đất) cũng tăng lên rõ rệt, so với công thức đối chứng tương ứng (CT2 có 3 bào tử AM/ 100g đất, CT4 có 6 bào tử AM/ 100g đất, CT6 có
4 bào tử AM/ 100g đất) số lượng bào tử AM tăng lần lượt là 84 bào tử AM/ 100g đất, 79 bào tử AM/ 100g đất, 74 bào tử AM/ 100g đất; so với CT1 (đất bình thường, không sử dụng chế phẩm có 8 bào tử AM/ 100g đất) thì số lượng bào tử AM tăng lần lượt là 84 bào tử AM/ 100g đất, 77 bào tử AM/ 100g đất, 70 bào tử AM/ 100g đất. Chứng tỏ, khi bổ sung CPSH vào trong đất thì số lượng bào tử mới được sinh ra nhiều hơn góp phần cải thiện tính chất đất Kết quả này cũng tương đồng với kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Sức và cs (2004), Nguyễn Thị Minh và cs (2014, 2016),… Các kết quả nghiên cứu đều chỉ ra rằng, việc ứng dụng CPSH không chỉ kích thích sự sinh trưởng phát triển của cây trồng mà còn có xu hướng cải thiện tích cực các yếu tố môi trường đất ( độ mặn, độ ẩm,…) góp phần nâng cao sức chống chịu các điều kiện bất lợi cho cây trồng.
Ngoài ra, độ ẩm đất cũng tăng từ 2,17 – 4,36% so với công thức đối chứng tương ứng (CT2, CT4, CT6) và tăng 1,79 – 3,43 so với công thức đất bình thường (CT1) và độ mặn cũng được cải thiện từ 20,39 – 40,38 % so với công thức đối chứng tương ứng (CT2, CT4, CT6).
Bảng 4.11 Một số tính chất đất trước và sau thí nghiệm
Chỉ tiêu Độ ẩm OC TSMT N K TS P TS P 2 O 5 K 2 O Số bào tử pH (%) (%) (%) (%) (%) (%) (mg/100g) (mg/100g) AM/100g
