Phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật hữu ích để sản xuất phân hữu cơ vi sinh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO Gia TẠOLai,BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT 2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHẠM THỊ BÍCH LIỄU PHÂN LẬP VÀ TUYỂN CHỌN CÁC CHỦNG VI SINH VẬT HỮU ÍCH ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VI SINH CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÃ SỐ: 8420201 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN NHƯ NGỌC TS VŨ KIM DUNG Gia Lai, 2023 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa công bố Nếu sai xin chịu trách nhiệm hồn tồn Mọi trích dẫn đề tài ghi rõ nguồn gốc Học viên Phạm Thị Bích Liễu ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài này, xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, hướng dẫn, hỗ trợ tạo điều kiện của: TS Nguyễn Như Ngọc, TS Vũ Kim Dung toàn thể cán Viện Công nghệ sinh học Lâm nghiệp, Ban Giám đốc Phân hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp tỉnh Gia Lai, Ban Giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, phòng Đào tạo sau Đại học trường Đại học Lâm Nghiệp Học viên Phạm Thị Bích Liễu iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC HÌNH ẢNH vii ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN 1.1 Khái niệm phân hữu vi sinh 1.2 Vai trò vi sinh vật phân giải chất hữu 1.2.1 Vi sinh vật phân giải chất hữu 1.2.3 Vai trò vi sinh vật phân giải lân khó tan 1.3 Tình hình nghiên cứu sản xuất phân bón hữu giới 1.4 Tình hình nghiên cứu sản xuất phân bón hữu Việt Nam 10 Chương MỤC TIÊU – NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13 2.1 Mục tiêu 13 2.1.1 Mục tiêu chung 13 2.1.2 Mục tiêu cụ thể 13 2.2 Đối tượng nghiên cứu 13 2.3 Nội dung nghiên cứu 13 2.4 Phương pháp nghiên cứu 14 2.4.1 Phương pháp phân lập chủng vi sinh vật có lực phân giải hợp chất hữu 14 2.4.2 Tuyển chọn chủng vi sinh vật có đặc tính phù hợp để sản xuất phân hữu vi sinh 14 2.4.3 Phương pháp định tên chủng tuyển chọn 16 iv 2.4.4 Phương pháp tối ưu hóa xác định thơng số lên men thu sinh khối chủng vi sinh vật tuyển chọn 19 Chương KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 23 3.1 Kết phân lập chủng vi sinh vật 23 3.2 Kết tuyển chọn chủng vi sinh vật 25 3.2.1 Các chủng có khả phân giải hợp chất hữu 25 3.2.2 Chủng có khả cố định ni tơ 28 3.2.3 Chủng có khả phân giải Photphate khó tan 30 3.2.4 Chủng có khả sinh tổng hợp IAA 31 3.2.5 Chủng có khả đối kháng với vi sinh vật gây bệnh 32 3.3 Kết định tên chủng tuyển chọn 33 3.3.1 Chủng vi khuẩn N24 33 3.3.2 Chủng vi khuẩn NT 34 3.3.3 Chủng nấm N1 35 3.4 Kết khảo sát tối ưu điều kiện lên men thu sinh khối chủng36 3.4.1 Kết khảo sát điều kiện lên men thu sinh khối chủng 36 3.4.2 Kết tối ưu hóa thơng số lên men thu sinh khối chủng 41 3.5 Kết xác định thơng số quy trình tạo chế phẩm phân bón 50 3.5.1 Tạo chế phẩm phân bón vi sinh chất mang 50 3.5.2 Thử nghiệm hiệu chế phẩm vi sinh chất thải 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54 Kết luận 54 Kiến nghị 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CMC Cacboxyl metyl cellulose DNA Deoxy ribo nucleic acid HCHC Hợp chất hữu IAA Indole acetic acid NCBI National Center for Biotechnology Information RCR Polymerase chain reaction TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam VSV Vi sinh vật vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1 Đặc điểm khuẩn lạc chủng vi sinh vật phân lập 23 Bảng 3.2 Đường kính vịng phân giải chất enzym ngoại bào từ chủng 26 Bảng 3.3 Hàm lượng NH4+ dịch nuôi cấy chủng 29 Bảng 3.5 Hàm lượng IAA dịch nuôi cấy chủng 31 Bảng 3.7 Kết so sánh mức độ tương đồng trình tự gen 16 S rRNA chủng N24 NCBI 34 Bảng 3.9 Mức độ tương đồng đoạn gen ITS1-5,8S-ITS2 mẫu nấm N1 với trình tự mẫu gen Ngân hàng liệu gen NCBI 35 Bảng 3.10 Ma trận thực nghiệm q trình ni cấy thu sinh khối chủng N24 42 Bảng 3.11 Kết phân tích phương sai ANOVA mơ hình thí nghiệm chủng N24 43 Bảng 3.12 Ma trận thực nghiệm q trình ni cấy thu sinh khối chủng NT 45 Bảng 3.13 Kết phân tích phương sai ANOVA mơ hình thí nghiệm chủng NT 46 Bảng 3.14 Ma trận thực nghiệm q trình ni cấy thu sinh khối chủng N1 48 Bảng 3.15 Kết phân tích phương sai ANOVA mơ hình thí nghiệm chủng N1 49 Bảng 3.16 Mật độ vi sinh vật hữu ích chế phẩm 51 Bảng 3.17 Kết phân tích tiêu phân bón 52 vii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sơ đồ ủ chất thải thành phân bón 22 Hình 3.1 Vịng phân giải chất số chủng vi sinh vật phân lập (A: CMC; B: tinh bột; C: pectin; D: cazein) 27 Hình 3.2 Vịng phân giải Ca3(PO4)2 chủng 31 Hình 3.3 Vịng đối kháng vi sinh vật gây bệnh chủng 33 Hình 3.4 Ảnh hưởng hàm lượng tinh bột tới sinh khối chủng 36 Hình 3.5 Ảnh hưởng hàm lượng peptone đến sinh khối chủng 37 Hình 3.6 Ảnh hưởng pH môi trường nuôi cấy đến sinh khối chủng 38 Hình 3.7 Ảnh hưởng nhiệt độ môi trường nuôi cấy đến sinh khối chủng 40 Hình 3.8 Ảnh hưởng tốc độ lắc đến sinh khối chủng 41 Hình 3.9 Bề mặt đáp ứng hàm lượng sinh khối ướt chủng N24 43 Hình 3.10 Hàm kỳ vọng điều kiện tối ưu chủng N24 44 Hình 3.11 Bề mặt đáp ứng hàm lượng sinh khối ướt chủng NT 46 Hình 3.12 Hàm kỳ vọng điều kiện tối ưu chủng NT 47 Hình 3.13 Bề mặt đáp ứng hàm lượng sinh khối ướt chủng N1 49 Hình 3.14 Hàm kỳ vọng điều kiện tối ưu chủng N1 50 Hình 3.15 Chế phẩm vi sinh chất mang 51 ĐẶT VẤN ĐỀ Trong thập kỷ gần đây, nơng nghiệp Việt Nam có bước phát triển mạnh mẽ đạt thành tựu đáng kể suất, sản lượng, chủng loại quy mô sản xuất tạo khối lượng sản phẩm lớn đảm bảo tiêu dùng nước xuất Tuy nhiên, nông nghiệp nước ta phải đối mặt với thách thức lớn vấn đề ô nhiễm môi trường, đất đai bạc màu, suy giảm đa dạng sinh học, ngộ độc thuốc bảo vệ thực vật người, bùng phát sâu bệnh phá huỷ hệ sinh thái xuất phát từ việc sử dụng q nhiều hóa chất… Hiện nay, nơng nghiệp nước ta bước chuyển dịch sang sản xuất nơng nghiệp an tồn, nơng nghiệp hữu Người dân biết đến hình thành thói quen sử dụng sản phẩm nông sản hữu cơ: rau sạch, sạch, ngũ cốc thực phẩm sạch, an tồn… Để có nơng nghiệp hữu ngày phát triển bền vững yếu tố quan trọng thiếu sản lượng chất lượng phân bón hữu Việc nghiên cứu để sản xuất loại phân bón hữu vi sinh quan tâm từ lâu xong đến hiệu việc sử dụng phân bón hữu diện rộng chưa lớn hiệu kinh tế loại phân bón hữu chưa thực cạnh tranh với thị trường phân bón hóa học Với lý vậy, ngày nhà khoa học tập trung nghiên cứu để lựa chọn chủng vi sinh vật hữu ích, đa để sản xuất phân bón hữu cơ, đặc biệt xử lý phế phụ phẩm nông nghiệp chất thải thành phân bón hữu cơ, vừa giảm tải ô nhiễm môi trường, vừa giảm giá thành sản xuất để mang phân bón hữu đến với đa số người dân, dần thay cho phân bón hóa học với giá thành cạnh tranh Do đó, đề tài “Phân lập tuyển chọn chủng vi sinh vật hữu ích để sản xuất phân hữu vi sinh” tập trung vào nghiên cứu tuyển chọn chủng vi sinh vật hữu ích, có lực phân giải mạnh chất thải đặc tính phù hợp để sản xuất phân bón hữu vi sinh Tính cấp thiết, ý nghĩa khoa học thực tiễn Tính cấp thiết Hiện nay, nông nghiệp bước chuyển dịch sang sản xuất nơng nghiệp an tồn, nơng nghiệp hữu Người dân hình thành thói quen sử dụng các loại phân bón, thuốc trừ sâu có nguồn gốc sinh học sản xuất nơng nghiệp Việc nghiên cứu sản xuất loại phân bón hữu vi sinh quan tâm từ lâu nhiều nhà khoa học tập trung nghiên cứu để lựa chọn chủng vi sinh vật hữu ích, đa để sản xuất phân bón hữu cơ, đặc biệt xử lý phế phụ phẩm nơng nghiệp chất thải thành phân bón hữu cơ, vừa giảm tải ô nhiễm môi trường, vừa giảm giá thành sản xuất để mang phân bón hữu đến với đa số người dân, dần thay cho phân bón hóa học với giá thành cạnh tranh Việc nghiên cứu tphaan lập, tuyển chọn chủng vi sinh vật có ích tạo chế phẩm vi sinh vật có khả phân giải phế phụ nơng nghiệp thành phân bón hữu vi sinh giúp bảo vệ môi trường phát triển nông nghiệp theo hướng bền vững Vì vậy, việc thực đề tài “Phân lập tuyển chọn chủng vi sinh vật hữu ích để sản xuất phân hữu vi sinh” cần thiết Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Kết đề tài cung cấp thông tin chủng vsv hữu ích nơng nghiệp, đồng thời đề tài góp phần tạo phân bón vi sinh phục vụ cho việc phát triển nông nghiệp bền vững