TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 70 NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ VÀ ĐỘNG THÁI CỦA HỆ VI SINH VẬT ĐẤT TẠI XÃ ĐIỆN THẮNG NAM - ĐIỆN BÀN - QUẢNG NAM A RESEARCH ON THE DISTRIBUTION AND VARIETY OF SOIL MICROORGANISMS IN DIEN THANG NAM - DIEN BAN - QUANG NAM Đỗ Thu Hà Trường Đại học Sư phạm, Đà Nẵng Hà Cẩm Thu Trường Cao đẳng Đức Trí Đà Nẵng Phạm Thị Ngọc Dung, Đặng Thị Nguyệt Sương TT KT tiêu chuẩn đo lường chất lượng 2 TÓM TẮT Trong đất thường tồn tại nhiều nhóm vi sinh vật có ích đã góp phần đáng kể trong việc cải tạo và nâng cao độ phì nhiêu cho đất. Tuy nhiên, thành phần và số lượng của vi sinh vật đất diễn biến rất phức tạp, phụ thuộc vào nhiều yếu tố sinh thái khác nhau. Trong bài viết này, các tác giả đã đề cập đến sự phân bố và động thái của hệ vi sinh vật đất tại xã Điện Th ắng Nam - Điện Bàn - Quảng Nam theo thành phần cơ giới, theo thời gian và độ ẩm đất. Kết quả nghiên cứu từ 105 mẫu đất các loại tại địa phương này đã phân lập được 143 chủng vi sinh vật trong đó có 16 chủng vi khuẩn, 28 chủng nấm mốc và 8 chủng xạ khuẩn có khả năng phân giải xenluloza, phân giải photphat vô cơ khó tan và cố định nitơ mạnh. Từ đó chọn ra 12 chủng vi sinh vật có ho ạt tính sinh tổng hợp enzym xenlulaza, photphataza và nitrogenaza mạnh nhất để nghiên cứu ứng dụng làm phân bón hữu cơ vi sinh từ phế thải trồng nấm. ABSTRACT In soil, there are many varieties of useful microorganisms. They play an important role in improving and increasing fertility of soil. However, the species composition and the quantity of soil microorganisms vary with complicated degrees, depending on their different ecological factors. In this article, the authors want to deal with the distribution and variety of soil microorganisms in Dien Thang Nam Commune, Dien Ban District, Quang Nam Province in terms of soil structure, humidity and time. The research results of 105 different soil samples extracted from this area show that the soil in this locality contain 143 varieties of microorganisms, including 16 varieties of bacteria, 28 varieties of molds and 8 varieties of actinomycetes, which can decompose cellulose, insoluble inorganic phosphate compounds and fix nitrogen powerfully. Thus, 12 best varieties which can biosynthesize cellulase, phosphatase and nitrogenase enzymes are selected for an application research on composting mushroom substrate into an micro-organic fertilizer. 1. Đặt vấn đề Việc nghiên cứu về sự phân bố, động thái của hệ vi sinh vật đất và tìm kiếm những chủng mạnh, vừa có hoạt tính sinh học cao vừa phù hợp với điều kiện sinh thái của từng địa phương từ đó đề xuất các biện pháp sử dụng và cải tạo đất có hiệu quả là một trong những hướng đi đúng đắn nhằm thực hiện định hướng phát triển nền nông nghiệp bền vững. Tuy nhiên, hiện nay vấn đề này chủ yếu là tập trung ở miền Bắc và TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 71 miền Nam, còn miền Trung trong đó có tỉnh Quảng Nam thì rất ít. Vì vậy, những nghiên cứu của chúng tôi góp thêm vào cơ sở dữ liệu về tính đa dạng của hệ vi sinh vật đất ở vùng nghiên cứu và làm cơ sở khoa học cho việc đề xuất các biện pháp ứng dụng vào thực tiễn sản xuất ở địa phương. 2. Đối tượng và phương pháp nghiên cứu 2.1. Đối tượng - Các chủng vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm mốc hiếu khí phân lập từ đất ở xã Điện Thắng Nam - Điện Bàn - Quảng Nam. - Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm hữu cơ vi sinh trên cây rau dền tía (Amaranthus tricolor). 2.2. Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp lấy mẫu đất theo thành phần cơ giới, thời gian và độ ẩm (Egorov; 1983). + Phương pháp phân lập và xác định số lượng tế bào VSV (Nguyễn Lân Dũng và cộng sự; 1972, 1978). + Phương pháp sơ tuyển và tuyển chọn các chủng VSV có khả năng phân giải xenluloza, phân giải photphat vô cơ khó tan và cố định nitơ sống tự do (Nguyễn Lân Dũng và cộng sự; 1972, 1978). + Phân loại các chủng vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm mốc tuyển chọn dựa theo khóa phân loại của Gause và cộng sự (1983); Krasilnhicop (1958); Bergey và cộng sự (1989). + Xác định thành phần cơ giới và độ ẩm đất theo tiêu chuẩn AOAC 2000. 3. Kết quả nghiên cứu 3.1. Sự phân bố của hệ vi sinh vật đất theo thành phần cơ giới Từ 105 mẫu đất các loại lấy tại 5 thôn của xã Điện Thắng Nam, chúng tôi đã thu được những kết quả chính về sự phân bố của hệ vi sinh vật đất theo thành phần cơ giới như sau: Bảng 1. Thành phần và số lượng VSV trên một số loại đất chính tại các thôn thuộc xã Điện Thắng Nam (tháng 03/2010) ( x 10 5 CFU/g) S T T Địa điểm lấy mẫu Loại đất Thảm thực vật pH Độ ẩm (%) VKTS HK Nấm mốc TS Xạ khuẩn TS Cát pha Thuốc lá 7,1 32 5,1 12,1 4,6 Thịt nhẹ Hoa cúc 6,3 50 0,9 122,3 1,3 1 Phong Lục Tây Thịt trung bình Khoai lang 6,5 55 240,5 45,4 23,0 Cát pha Thuốc lá 5,5 33 2,4 36,6 4,1 2 An Thanh Thịt nhẹ Đậu phụng 6,7 50 164,6 113,0 1,2 TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 72 Thịt trung bình Cỏ hoang 7,3 52 107,7 44,1 2,1 Cát pha Khoai lang 4,6 30 71,4 63,3 0,9 Thịt nhẹ Bắp 5,5 50 199,7 74,5 1,5 3 Phong Lục Đông Thịt trung bình Đậu xanh 6,8 60 1139 33,6 2,7 Thịt nhẹ Đậu phụng 7,0 50 179,4 66,2 29,8 Thịt trung bình Bắp 5,7 55 59,7 36,0 9,0 4 Phong Lục Nam Thịt nặng Lúa 6,8 70 306,8 245,0 0,5 Thịt nhẹ Bắp 6,2 51 30,2 36,4 10,2 Thịt trung bình Đậu xanh 6,7 57 115,4 39,2 13,9 5 Phong Ngũ Tây Thịt nặng Lúa 6,0 75 147,6 92,8 28,8 Nhận xét: Qua bảng 1 ta nhận thấy + Đất thịt trung bình chuyên canh cây màu, có độ phì nhiêu cao do phù sa bồi tụ, độ ẩm vừa phải (48 - 60%), pH thích hợp (5,5 - 6,8), nên có số lượng VSVHK cao nhất, trong đó: VKTSHK (25,4 - 1212) x 10 5 CFU/g; nấm mốc TS (5,7 - 54,5) x 10 5 CFU/g; XKTS (0,2 - 23,0) x 10 5 CFU/g đất. + Đất thịt nặng trồng lúa có độ ẩm tương đối cao (62 - 75%), pH (6,8 - 7,0), giàu dinh dưỡng, được cày xới, phơi ải nên có độ thông thoáng cao. Vì vậy, thành phần và số lượng VSVHK trong loại đất này là tương đối cao, chỉ thấp hơn trong đất thịt trung bình, trong đó: VKTSHK (66,7 - 306,8)x10 5 CFU/g; nấm mốc TS (30 - 245) x 10 5 CFU/g; XKTS (0,1 - 28,8) x 10 5 CFU/g đất. + Đất thịt nhẹ có kết cấu đất tơi xốp, thoáng khí, độ ẩm (40 - 51%), pH (5,4 - 7,0) cũng rất thích hợp cho hoạt động của VSVHK nhưng được sử dụng chủ yếu cho mục đích xây dựng nhà ở, việc canh tác ít được đầu tư, đất đai kém màu mỡ. Vì vậy số lượng VSV trên đất thịt nhẹ ít hơn đất thịt trung bình và đất thịt nặng, trong đó: VKTSHK (0,1 - 199,7) x 10 5 CFU/g; nấm mốc TS (15 - 171,1) x 10 5 CFU/g; XKTS (0,1 - 29,8) x 10 5 CFU/g đất. + Đất cát pha có độ ẩm thấp (23 - 35%), pH (4,6 - 7,1), độ thoáng khí cao, nhưng nghèo dinh dưỡng do dễ bị rửa trôi, khả năng giữ nước kém, hay bị khô hạn. Vì vậy, hệ VSVHK kém phát triển hơn so với các loại đất trên, trong đó: VKTSHK (0,5 - 71,4) x 10 5 CFU/g; nấm mốc TS (5 - 63,3) x 10 5 CFU/g; XKTS (0,2 - 4,6) x 10 5 CFU/g đất. + Qua những số liệu nghiên cứu về sự phân bố của khu hệ VSVHK theo thành phần cơ giới tại 05 thôn của xã Điện Thắng Nam cũng cho thấy rằng số lượng VSVHK ở thôn Phong Lục Đông, Phong Lục Nam tương đối cao hơn so với các thôn khác. Trong đất của 2 thôn này số lượng VSVTS dao động như sau: VKTSHK (25,4 - 1212) x 10 5 CFU/g; nấm mốc TS (26,4 - 245) x 10 5 CFU/g; XKTS (0,1 - 29,8) x 10 5 CFU/g. Còn ở các thôn còn lại chỉ có VKTSHK (0,1 - 240,5) x 10 5 CFU/g; nấm mốc TS (5,7 - 171,1) x 10 5 CFU/g; XKTS (0,1 - 28,8) x 10 5 CFU/g đất. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 73 3.2. Động thái của vi sinh vật theo thời gian (tháng) Để nghiên cứu động thái của VSV theo thời gian, chúng tôi chọn đối tượng là VKTSHK và chỉ nghiên cứu trên nền đất thịt trung bình từ tháng 03 đến tháng 09/2010. Kết quả được ghi nhận ở biểu đồ sau: Biểu đồ 1. Động thái của VKTSHK theo thời gian (tháng) Nhận xét: Qua biểu đồ 1 ta nhận thấy + Tháng 3, 4 khi nhiệt độ trong đất trung bình khoảng 31,1 o C, độ ẩm đất dao động trong khoảng 50 - 60% thích hợp cho sự hoạt động của VSV trong đất. Vì vậy, số lượng VKTSHK trong 2 tháng này là cao nhất, dao động từ (332,5 - 339,5) x 10 5 CFU/g đất. + Tháng 5 nhiệt độ đất tăng 32,5 o C, độ ẩm đất giảm, dao động từ 47 - 55%. Vì vậy, số lượng VKTSHK trong đất vào tháng 5 có giảm nhưng không đáng kể, có khoảng 295,2 x 10 5 CFU/g. + Tháng 6, 7 là 2 tháng có nhiệt độ cao nhất trong năm khoảng 36 o C, độ ẩm đất giảm mạnh, dao động trong khoảng 39 - 53% ở đất thịt trung bình và 23 - 27% ở đất cát pha. Do đó, thành phần và số lượng VKTSHK có sự suy giảm rõ rệt, có khoảng 221,4 x 10 5 CFU/g vào tháng 6 và 140,2 x 10 5 CFU/g vào tháng 7. + Vào cuối tháng 8 và đầu tháng 9, bắt đầu sang mùa mưa nên nhiệt độ không khí giảm, độ ẩm đất tăng lên, dao động từ 51 - 60% tạo điều kiện thuận lợi cho VSV đất phát triển trở lại. Tuy nhiên, do vào thời gian này phần lớn đất bị bỏ hoang, ít được chăm sóc nên số lượng VKTSHK trong đất có tăng nhưng không đáng kể, có khoảng 152,8 x 10 5 CFU/g vào cuối tháng 8 và 160,5 x 10 5 CFU/g trong đầu tháng 9. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 74 3.3. Tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học Từ các mẫu đất thịt nặng, thịt trung bình, thịt nhẹ trồng lúa và các loại cây họ Đậu, chúng tôi tiến hành phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng phân hủy xenluloza, phân hủy photphat vô cơ khó tan và cố định đạm sống tự do. Kết quả như sau: Bảng 2. Tỉ lệ % số chủng vi sinh vật có khả năng sinh tổng hợp các hợp chất có hoạt tính sinh học cao Vi khuẩn Nấm mốc Xạ khuẩn STT Số chủng có khả năng Số chủng mạnh % số chủn g mạnh Số chủng có khả năng Số chủng mạnh % số chủng mạnh Số chủng có khả năng Số chủn g mạnh % số chủng mạnh Phân giải xenluloza 35 9 14,2 8 47 24 36,92 15 8 53,33 Phân giải photphat khó tan 10 3 4,76 18 4 6,15 - - - Cố định nitơ 18 4 6,35 - - - - - - Tổng số 63 16 25,3 9 65 28 43,07 15 8 53,33 Ảnh. Một số chủng vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm mốc tuyển chọn Vi Nấm mốc X ạ khuẩn TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 75 Nhận xét: Qua bảng 2 ta nhận thấy Trong tổng số 143 chủng vi sinh vật mà chúng tôi phân lập được có 63 chủng vi khuẩn, 65 chủng nấm mốc và 15 chủng xạ khuẩn. Trong đó có 16/63 chủng vi khuẩn, 28/65 chủng nấm mốc và 8/15 chủng xạ khuẩn có khả năng phân giải xenluloza, phân giải photphat khó tan, cố định nitơ mạnh. Chúng tôi tiếp tục chọn ra 12 chủng có khả năng mạnh nhất để nghiên cứu ứng dụng làm phân bón hữu cơ vi sinh từ phế thải trồng nấm. 3.4. Hiệu quả của chế phẩm hữu cơ vi sinh từ phế thải trồng nấm và các chủng vi sinh vật tuyển chọn đến sự sinh trưởng và phát triển của cây rau dền tía (Amaranthus tricolor) Để đánh giá hiệu quả của chế phẩm hữu cơ vi sinh nghiên cứu, chúng tôi tiến hành xác định một số chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây rau dền tía ở giai đoạn 10 ngày, 20 ngày, 30 ngày tuổi trong 3 công thức sau: - CT1: bón bã thải trồng nấm đã ủ không bổ sung dịch nuôi cấy vi sinh vật. - CT2: bón phân hữu cơ vi sinh sông Gianh. - CT3: bón bã thải trồng nấm đã ủ có bổ sung dịch nuôi cấy vi sinh vật. Kết quả sinh trưởng và phát triển của cây rau dền tía ở giai đoạn 30 ngày tuổi được trình bày ở bảng 3. Bảng 3. Ảnh hưởng của chế phẩm hữu cơ vi sinh nghiên cứu đến một số chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây rau dền tía Công thức Chiều cao cây (cm) Sinh khối tươi (g) Sinh khối khô (g) Hàm lượng vitamin C (%) CT1 26,15 ± 0,20 9,23 ± 0,13 1,14 ± 0,03 0,063 ± 0,03 CT2 27,50 ± 0,21 10,53 ± 0,27 1,19 ± 0,24 0,093 ± 0,04 CT3 29,37 ± 0,27 12,50 ± 0,34 1,31 ± 0,08 0,102 ± 0,08 Nhận xét: Qua bảng 3 ta nhận thấy Các chỉ tiêu sinh lý như chiều cao cây, sinh khối tươi, sinh khối khô và hàm lượng vitamin C của cây rau dền tía ở CT3 đều cao hơn CT1 và CT2. Điều này chứng tỏ việc ứng dụng các chủng vi sinh vật phân giải xenluloza mạnh đã làm tăng tốc độ của quá trình phân hủy bã thải trồng nấm, cùng với việc bổ sung các chủng vi sinh vật có khả năng phân giải photphat khó tan và cố định nitơ đã tạ o ra một chế phẩm hữu cơ vi sinh có ích cho đất và cây trồng. 4. Kết luận Qua các kết quả nghiên cứu trên, chúng tôi rút ra một số kết luận sau: 4.1. Từ 105 mẫu đất các loại tại 5 thôn của xã Điện Thắng Nam - Điện Bàn - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 76 Quảng Nam, sau khi nghiên cứu về sự phân bố của hệ VSV theo thành phần cơ giới đã cho thấy thành phần và số lượng VSVHK trong 1 gam đất ở các loại đất khác nhau là khác nhau, trong đó: đất thịt trung bình số lượng VSVHK cao nhất (VKTSHK (25,4 - 1212) x 10 5 CFU/g; nấm mốc TS (5,7 - 54,5) x 10 5 CFU/g; XKTS (0,2 - 23,0) x 10 5 CFU/g), tiếp đến là đất thịt nặng và đất thịt nhẹ (VKTSHK (0,1 - 306,8) x 10 5 CFU/g; nấm mốc TS (15 - 245) x 10 5 CFU/g; XKTS (0,1 - 29,8) x 10 5 CFU/g), thấp nhất đất cát pha (VKTSHK (0,5 - 71,4) x 10 5 CFU/g; nấm mốc TS (5 - 63,3) x 10 5 CFU/g; XKTS (0,2 - 4,6) x 10 5 CFU/g). 4.2. Động thái VSV theo thời gian (tháng): thành phần và số lượng VKTSHK giảm dần từ tháng 3 đến tháng 7, sau đó bắt đầu tăng nhẹ vào cuối tháng 8 và đầu tháng 9, trong đó cao nhất là vào tháng 4 và thấp nhất là vào tháng. 4.3. Phân lập được 143 chủng vi sinh vật, trong đó có 52 chủng vi khuẩn, nấm mốc, xạ khuẩn có khả năng phân giải xenluloza, phân giải photphat khó tan và cố định nitơ mạnh. Tiếp tục chọn ra 12 chủng để nghiên cứu ứng dụng. 4.4. Nghiên cứu ứng dụng các chủng VSV tuyển chọn làm chế phẩm hữu cơ vi sinh từ bã thải trồng nấm và thử nghiệm trồng cây rau dền tía cho kết quả tốt, có thể ứng dụng vào thực tiễn tại địa phương. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Nguyễn Lân Dũng và cộng sự (1972, 1978), Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật học tập I, II, III, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội. [2]. Egorov N.X, Thực tập vi sinh vật học, NXB Mir, Maxcơva, Nguyễn Lân Dũng dịch (1983), NXB ĐH và THCN Hà Nội. [3]. Nguyễn Xuân Thành (chủ biên), Nguyễn Đường, Hoàng Hải, Vũ Thị Hoàn (2007), Giáo trình sinh học đất, NXB Giáo dục. [4]. Bergey’s (1989), Manwal of Systematic Bacteriologey vol 2.3.4/28. [5]. G.F.Gause, T.P.Prebrazenskai, M.A.Sresnicora, P.P. Terekhova (1983), Opredelitels actinomyceles. [6]. Krasilnhirov’s (1958), Marwal of systematic Bacteriology and Streptomyces. . TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(40).2010 70 NGHIÊN CỨU SỰ PHÂN BỐ VÀ ĐỘNG THÁI CỦA HỆ VI SINH VẬT ĐẤT TẠI XÃ ĐIỆN THẮNG NAM - ĐIỆN BÀN - QUẢNG NAM A RESEARCH. phụ thuộc vào nhiều yếu tố sinh thái khác nhau. Trong bài vi t này, các tác giả đã đề cập đến sự phân bố và động thái của hệ vi sinh vật đất tại xã Điện Th ắng Nam - Điện Bàn - Quảng Nam theo. quả nghiên cứu 3.1. Sự phân bố của hệ vi sinh vật đất theo thành phần cơ giới Từ 105 mẫu đất các loại lấy tại 5 thôn của xã Điện Thắng Nam, chúng tôi đã thu được những kết quả chính về sự phân