Nghiên cứu, tuyển chọn các chủng vi sinh vật hữu ích để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh cho cây chè Shan tại Yên Bái

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ SINH HỌC TÊN ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu, tuyển chọn các chủng vi sinh vật hữu ích để sản xuất phân bón

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ SINH HỌC

TÊN ĐỀ TÀI: “Nghiên cứu, tuyển chọn các chủng vi sinh vật hữu ích để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh cho cây chè Shan tại Yên Bái”

Người thực hiện: NGUYỄN THỊ THAO

Người hướng dẫn: TS Lê Như Kiểu

ThS Lê Thị Thanh Thủy

Hà nội, 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Thao

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn này cùng với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân

tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy Lê Như Kiểu, Phó Viện trưởng, Cô Lê Thị Thanh Thủy, Phó Trưởng Bộ môn Vi sinh vật, Viện Thổ nhưỡng Nông

hóa đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo của Viện Sinh thái và tài nguyên sinh vật, Trường Đại Học Thái Nguyên đã tận tình truyền đạt cho Tôi kiến thức trong suốt 2 năm học tập, là nền tảng cho Tôi trong quá trình nghiên cứu luận văn, là hành trang qúy báu theo tôi trong suốt cuộc đời

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các Cô, Chú, Anh ,Chị công tác tại

Bộ môn Vi sinh vật, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa đã giúp đỡ Tôi trong quá trình hoàn thành luận văn

Cuối cùng Tôi xin kính chúc quý Thầy, Cô, Anh, Chị và gia đình dồi dào sức khỏe, thành công trong sự nghiệp!

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2012

Học viên

Nguyễn Thị Thao

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN II LỜI CẢM ƠN III DANH MỤC BẢNG VIII DANH MỤC BIỂU ĐỒ XI DANH MỤC BIỂU ĐỒ XI DANH MỤC HÌNH ẢNH XII DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT XIII DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT XIII

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1

1.2 Mục đích của đề tài 2

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2

1.3.1 Ý nghĩa khoa học 2

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 3

1.3.3 Phạm vi nghiên cứu 3

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 4

2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới và ở Việt Nam 4

2.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới 4

2.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè ở Việt Nam 6

2.1.3 Tổng quan hiện trạng sản xuất chè ở Yên Bái: 8

2.1.3.1 Về diện tích, năng suất, sản lƣợng 8

2.1.3.2 Về chất lƣợng 11

2.2 Tình hình nghiên cứu, sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh ở Việt Nam và trên thế giới 12

2.2.1 Tình hình nghiên cứu, sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh trên thế giới 13

2.2.2 Tình hình nghiên cứu, sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh ở Việt Nam

14

2.3 Tổng quan về các nhóm vi sinh vật hữu hiệu trong đất 20

2.3.1 Vi sinh vật cố định Nitơ (Vi khuẩn Azotobacter) 20

2.3.2 Vi sinh vật phân giải lân 22

2.3.3 Vi sinh vật kích thích sinh trưởng 24

2.4 Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến sinh trưởng, phát triển của vi sinh vật 27

2.4.1 Nguồn dinh dưỡng 27

2.4.2 Nguồn cacbon 28

2.4.3 Nguồn nitơ 28

2.4.4 Nguồn khoáng 29

2.4.5 Chất sinh trưởng 30

2.4.6 Điều kiện nhiệt độ 30

2.4.7 pH 30

2.4.8 Ôxy 31

2.5 Bón phân cho chè: 31

2.5.1 Cơ sở khoa học của việc bón phân cho chè 31

2.5.2 Sử dụng phân đạm cho chè 33

2.5.3 Sử dụng phân lân cho chè: 35

2.5.4 Sử dụng phân kali cho chè 36

2.5.5 Sử dụng phân hữu cơ cho chè 38

2.5.6 Một số nguyên tố vi lượng 38

PHẦN 3: VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40

3 1 Vật liệu nghiên cứu 40

3.2 Nội dung nghiên cứu 40

3.2 1 Tuyển chọn các chủng vi sinh vật hữu ích 40

3.2.2 Nghiên cứu khả năng tồn tại của các chủng vi sinh vật tuyển chọn trong đất trồng chè Shan Yên Bái 41

3.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chủng vi sinh vật tuyển chọn đến sinh trưởng cây chè Shan (thí nghiệm nhà lưới) 41

3.3 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 41

3.3.1 Thời gian nghiên cứu 41

3.3.2 Địa điểm nghiên cứu 41

3.4 Phương pháp nghiên cứu 41

3.4.1 Phương pháp xác định khả năng cố định nitơ của vi sinh vật 41

3.4.2 Phương pháp xác định khả năng phân giải lân của vi sinh vật 42

3.4.3 Phương pháp xác định khả năng sinh tổng hợp IAA thô của vi sinh vật 44

3.4.4 Xác định một số đặc điểm sinh học và ảnh hưởng của điều kiện nuôi cấy đến hoạt tính của các chủng vi sinh vật: 45

3.4.5 Nghiên cứu khả năng tồn tại của các chủng vi sinh vật tuyển chọn trong đất trồng chè Shan Yên Bái 45

3.4.6 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chủng vi sinh vật tuyển chọn đến sinh trưởng, phát triển cây chè Shan 46

3.4.7 Phương pháp xử lý số liệu 47

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 48

4.1 Tuyển chọn các chủng vi sinh vật hữu ích 48

4.1.1 Tuyển chọn các chủng vi sinh vật hữu ích 48

4.1.1.1 Phân lập, tuyển chọn các chủng Azotobacter cố định Nitơ từ các mẫu đất 48

4.1.1.2 Phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng phân giải lân 52

4.1.1.3 Phân lập, tuyển chọn VSV sinh chất kích thích sinh trưởng thực

vật 57

4.2 Lựa chọn các chủng vi sinh vật để sản xuất phân bón hữu cơ 61

4.3 Nghiên cứu các thông số kỹ thuật tối ưu cho sự sinh trưởng của các chủng vi sinh vật trường nuôi cấy đến sự phát triển của tổ hợp vi sinh vật tuyển chọn 61

4.3.1 Nghiên cứu ảnh hưởng môi trường dinh dưỡng 61

4.3.2 Ảnh hưởng của pH môi trường nuôi cấy 62

4.3.3 Ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường nuôi cấy 63

4.3.4 Ảnh hưởng của thời gian nuôi cấy 64

4.3.5 Ảnh hưởng của lượng không khí cung cấp 65

4.3.6 Ảnh hưởng của tốc độ cánh khuấy 66

4.3.7 Ảnh hưởng của tỷ lệ cấp giống 67

4.4 Nghiên cứu khả năng tồn tại của các chủng vi sinh vật tuyển chọn trong đất trồng chè Shan Yên Bái 68

4.4.1 Phân tích các chỉ tiêu lý, hóa, sinh học đất trồng chè Yên Bái 68

4.4.2 Xác định ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đất trồng chè Shan (chất dinh dưỡng, pH, các nhóm vi sinh vật) đến khả năng tồn tại của các chủng vi sinh vật nghiên cứu 70

4.5 Nghiên cứu ảnh hưởng của các chủng vi sinh vật tuyển chọn đến sinh trưởng cây chè Shan 71

PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 79

5.1 Kết luận 79

5.2 Đề nghị 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

DANH MỤC BẢNG

BẢNG 1 DIỆN TÍCH, NĂNG SUẤT VÀ SẢN LƯỢNG CHÈ CỦA MỘT

SỐ NƯỚC NĂM 2005 4 BẢNG 2: DIỆN TÍCH, NĂNG SUẤT VÀ SẢN LƯỢNG CHÈ VÙNG NGHIÊN CỨU NĂM 2010 9 BẢNG 3: MỘT SỐ CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG CHÈ SHAN TẠI VÙNG NGHIÊN CỨU 12 BẢNG 4 TÁC DỤNG CỦA PHÂN HỮU CƠ VI SINH CHỨC NĂNG ĐỐI VỚI CÀ PHÊ TẠI ĐÔNG NAM BỘ 18 BẢNG 5 CÁC VI SINH VẬT CÓ KHẢ NĂNG PHÂN GIẢI CÁC NGUỒN PHỐTPHO KHÓ TAN KHÁC NHAU 22 BẢNG 6: HÀM LƯỢNG MỘT SỐ NGUYÊN TỐ KHOÁNG TRONG CHÈ

Ở MỘT SỐ NƠI (% CHẤT TRO) 32 BẢNG 7: HÀM LƯỢNG N TRONG CHÈ NGUYÊN LIỆU (% CHẤT KHÔ) 33 BẢNG 8: LIỀU LƯỢNG PHÂN N BÓN CHO CHÈ 35 BẢNG 9: BÓN PHÂN CHO CHÈ 37 BẢNG 10: ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI KHUẨN LẠC CỦA CÁC CHỦNG AZOTOBACTER MỚI PHÂN LẬP 48 BẢNG 11: KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH NITƠ CỦA CÁC CHỦNG AZOTOBACTER 50 BẢNG 12 HOẠT TÍNH PHÂN GIẢI LÂN CỦA 15 CHỦNG MỚI PHÂN LẬP 54 BẢNG 13 HOẠT TÍNH PHÂN GIẢI CA3(PO4)2 TRONG MÔI TRƯỜNG DỊCH CỦA CÁC CHỦNG VI SINH VẬT TRONG NHÓM PHÂN GIẢI LÂN CAO 55

BẢNG 14: ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI KHUẨN LẠC CỦA CÁC CHỦNG VI KHUẨN PHÂN GIẢI CÁC HỢP CHẤT PHỐTPHO VÔ CƠ KHÓ TAN 57 BẢNG 15: HÀM LƯỢNG IAA HÌNH THÀNH TRONG DUNG DỊCH NUÔI CẤY CÁC CHỦNG VI SINH VẬT (G/ML) 59 BẢNG 16: ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI KHUẨN LẠC CỦA CÁC CHỦNG CÓ KHẢ NĂNG SINH IAA 60 BẢNG 17: MẬT ĐỘ TẾ BÀO CỦA CÁC CHỦNG AZOTOBACTER TUYỂN CHỌN TRÊN CÁC MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG 62 BẢNG 18 ẢNH HƯỞNG CỦA PH LÊN SỰ SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 63 BẢNG 19 ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ LÊN SỰ SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 64 BẢNG 20 MẬT ĐỘ TẾ BÀO CỦA CÁC CHỦNG VI SINH VẬT HỮU ÍCH THEO THỜI GIAN NUÔI CẤY 65 BẢNG 21 ẢNH HƯỞNG CỦA LƯỢNG KHÔNG KHÍ LÊN SỰ SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 65 BẢNG 22 TÁC ĐỘNG CỦA TỐC ĐỘ CÁNH KHUẤY LÊN SỰ SINH TRƯỞNG, PHÁT TRIỂN CỦA VI SINH VẬT 66 BẢNG 23 ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ GIỐNG ĐẾN SINH TRƯỞNG VÀ PHÁ TRIỂN CỦA CÁC CHỦNG VI SINH VẬT 67 BẢNG 24: THÀNH PHẦN LÝ, HOÁ, SINH HỌC ĐẤT TRỒNG CHÈ YÊN BÁI * 69 BẢNG 25 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NHÂN TỐ VẬT LÝ, HÓA VÀ SINH HỌC TRONG ĐẤT TRỒNG CHÈ SHAN ĐẾN KHẢ NĂNG TỒN TẠI CỦA CÁC CHỦNG VI SINH VẬT NGHIÊN CỨU 70

BẢNG 26 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHỦNG VI SINH VẬT NGHIÊN CỨU TỚI CHIỀU CAO(CM) CỦA CÂY CHÈ SHAN (GIAI ĐOẠN VƯỜN ƯƠM) 72 BẢNG 27 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHỦNG CỦA VI SINH VẬT NGHIÊN CỨU TỚI ĐƯỜNG KÍNH THÂN(CM)CÂY CHÈ SHAN (GIAI ĐOẠN VƯỜN ƯƠM) 74 BẢNG 28 ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHỦNG VI SINH VẬT NGHIÊN CỨU TỚI CÀNH CẤP 1(CẶP) CỦA CÂY CHÈ SHAN (GIAI ĐOẠN VƯỜN ƯƠM) 76

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

BIỂU ĐỒ1: BIỂU DIỄN CƠ CẤU CÁC GIỐNG CHÈ ĐANG ĐƯỢC TRỒNG TẠI YÊN BÁI 10 BIỂU ĐỒ 2: KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH NITƠ CỦA CÁC CHỦNG AZOTOBACTER 51 BIỂU ĐỒ 3: ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHỦNG VI SINH VẬT NGHIÊN CỨU TỚI CHIỀU CAO(CM)CỦA CÂY CHÈ SHAN (GIAI ĐOẠN VƯỜN ƯƠM) 73 BIỂU ĐỒ 4: ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHỦNG VI SINH VẬT NGHIÊN CỨU TỚI ĐƯỜNG KÍNH THÂN CÂY CHÈ SHAN GIAI ĐOẠN VƯỜN ƯƠM 75 BIỂU ĐỒ 5: ĐỒ THỊ ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC CHỦNG VI SINH VẬT NGHIÊN CỨU TỚI CÀNH CẤP 1(CẶP) CỦA CÂY CHÈ SHAN (GIAI ĐOẠN VƯỜN ƯƠM) 77

DANH MỤC HÌNH ẢNH

HÌNH 1: MỘT SỐ SẢN PHẨM PHÂN HỮU CƠ VI SINH TRÊN THỊ TRƯỜNG VIỆT NAM HIỆN NAY 20 HÌNH 2: PHÂN LẬP CÁC CHỦNG AZOTOBACTER 48 HÌNH 3: PHÂN LẬP CÁC CHỦNG VI KHUẨN PHÂN GIẢI LÂN 52 HÌNH 4: HOẠT TÍNH PHÂN GIẢI LÂN CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN PHÂN LẬP 53 HÌNH 5 HÌNH ẢNH CHUẨN BỊ MẪU ĐO HÀM LƯỢNG LÂN TAN TRONG DỊCH NUÔI CẤY VI SINH VẬT 55 HÌNH 6: HOẠT TÍNH PHÂN GIẢI HỢP CHẤT PHỐTPHO VÔ CƠ KHÓ TAN CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN 56 HÌNH 7: SỰ CHUYỂN MÀU GIẤY LỌC TẨM THUỐC THỬ SALKOWSKI DƯỚI TÁC DỤNG CÁC CHỦNG VI KHUẨN CÓ KHẢ NĂNG TỔNG HỢP IAA 57 HÌNH 8: HÌNH THÁI KHUẨN LẠC CỦA MỘT SỐ CHỦNG KHI CẤY TRUYỀN 58 HÌNH 9: KHẢ NĂNG SINH TỔNG HỢP IAA CỦA MỘT SỐ CHỦNG VI KHUẨN 58 HÌNH 10: HÌNH THÁI KHUẨN LẠC CỦA CÁC CHỦNG CÓ KHẢ NĂNG SINH IAA 60 HÌNH 11: KHUẨN LẠC CỦA MỘT SỐ LOÀI VI SINH VẬT TRONG ĐẤT 70 HÌNH 12: TRỒNG CÂY CHÈ SHAN 72

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT BVTV: Bảo vệ thực vật

Chè KT cơ bản: Chè kiến thiết cơ bản

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

TCN: Tiêu chuẩn ngành

VSV: Vi sinh vật

PHCVS: Phân hữu cơ vi sinh

PHCVSCN: Phân hữu cơ vi sinh chức năng

PGPR: (Plant Growth Promoting Rhizobacteria )

Vi khuẩn vùng rễ kích thích sinh trưởng

NPK: Đạm, lân, Kali

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Cây chè hay cây trà có tên khoa học là Camellia sinensis, thuộc họ

Theacae là loài cây mà lá và chồi của chúng được sử dụng để sản xuất đồ

uống (chè) Việt Nam là một trong những nước có điều kiện tự nhiên thích hợp cho cây chè phát triển Lịch sử trồng chè của nước ta đã có từ lâu, cây chè cho năng suất sản lượng tương đối ổn định và có giá trị kinh tế, tạo việc làm cũng như thu nhập hàng năm cho người lao động, đặc biệt là các tỉnh trung du và miền núi Với ưu thế là một cây công nghiệp dễ khai thác, nguồn sản phẩm đang có nhu cầu lớn về xuất khẩu và tiêu dùng trong nước, thì cây chè đang được coi là một cây trồng mũi nhọn, một thế mạnh của khu vực trung du miền núi Người ta thường bảo “Chè Thái…”, thế nhưng chè Shan Tuyết Suối Giàng mới thực sự là đặc sản Cây chè Shan Tuyết chỉ có ở hai tỉnh Yên Bái và Hà Giang; rất ít người có cơ hội được thưởng thức thứ trà ấy bởi giá mỗi kg chè Shan Tuyết có giá đến bạc triệu Chè Shan Tuyết đắt không chỉ bởi chất lượng, bởi hiếm mà vì cây chè sống hoàn toàn phụ thuộc vào tự nhiên, không thuốc trừ sâu, không phân bón hoá học và Shan Tuyết là loại duy nhất được xếp vào hàng “chè sạch” [15]

Do nhu cầu xã hội ngày càng phát triển cao đòi hỏi con người sử dụng nhiều biện pháp khác nhau để tăng năng suất sản lượng sản phẩm Những hoạt động nhằm mục đích kinh tế này cũng là nguyên nhân cơ bản làm ô nhiễm môi trường

Mặt khác, ngành nông nghiệp ở Việt Nam hiện nay chủ yếu sử dụng phân bón hóa học, vì thế dư lượng các chất hóa học trong các loại phân này gây ô nhiễm môi trường đất, môi trường nước và ảnh hưởng nhiều đến sinh vật cũng như con người

Vậy làm thế nào để trả lại độ phì nhiêu cho đất mà vẫn đảm bảo tiêu

chuẩn về năng suất và chất lượng cho chè?

Đó là sử dụng sản phẩm phân hữu cơ vi sinh vật đa chủng chế biến từ các nguồn khác nhau, đây chính là giải pháp hay nhất hiện nay có thể giải quyết được các vấn đề trên Phân bón hữu cơ vi sinh dựa vào các chủng vi sinh vật sẽ phân giải các chất hữu cơ trong bùn, phế thải, rác thải, phế phẩm công nông nghiệp,… tạo ra sinh khối, sinh khối này rất tốt cho cây cũng như cho đất, giúp cải tạo làm đất tơi xốp Sự ra đời của phân vi sinh đã đáp ứng được mong muốn của người nông dân, vừa tăng năng suất lại hợp túi tiền Dùng phân hữu cơ vi sinh có thể thay thế được từ 50 - 100% lượng phân đạm hóa học (tùy từng loại cây trồng bón phân vi sinh có thể tiết kiệm được nhiều chi phí do giá phân hạ, giảm lượng phân bón, giảm số lần phun và lượng thuốc BVTV)…Do bón phân hữu cơ vi sinh nên sản phẩm rất an toàn, lượng nitrat giảm đáng kể, đất không bị ô nhiễm, khả năng giữ ẩm tốt hơn, tăng cường khả năng cải tạo đất do các hệ sinh vật có ích hoạt động mạnh làm cho đất tơi xốp hơn, cây dễ hút thu dinh dưỡng hơn

Xuất phát từ những thực tiễn đòi hỏi trên chúng tôi tiến hành nghiên

cứu đề tài:“Nghiên cứu, tuyển chọn các chủng vi sinh vật hữu ích để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh cho cây chè Shan tại Yên Bái”

1.2 Mục đích của đề tài

Tuyển chọn được các chủng vi sinh vật hữu ích có hoạt tính cố định nitơ, phân giải lân, kích thích sinh trưởng cao, có khả năng tồn tại tốt trong đất trồng chè để sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh cho cây chè Shan tại Yên Bái

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

- Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ cung cấp các dẫn liệu khoa học nghiên cứu về phân bón hữu cơ vi sinh cho cây chè Shan Yên Bái, tác động của phân bón hữu cơ vi sinh tới năng suất, chất lượng búp chè

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Đề xuất các chủng vi sinh vật hữu ích, để sản xuất phân bón hữu

cơ vi sinh cho cây chè Shan tại Yên Bái

- Cung cấp nguồn nguyên liệu cho sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh cung cấp cho sản xuất chè Shan- Yên Bái theo hướng sạch, an toàn

1.3.3 Phạm vi nghiên cứu

- Đề tài được tiến hành ở phạm vi phòng thí nghiệm và nhà lưới

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU

2.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới và ở Việt Nam

2.1.1 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè trên thế giới

Cây chè có nguồn gốc từ Trung Quốc và vùng Đông Nam của Châu Á sau được đem trồng ở nhiều nước trên thế giới Từ khi được phát hiện, sử dụng, truyền bá đến nay cây chè đã có lịch sử gần 5.000 năm Do khả năng thích nghi của cây chè, sự giao lưu thương mại, văn hoá, chính trị và truyền

bá tôn giáo nên diện tích, sản lượng chè, sản phẩm chè được lan rộng trên khắp hành tinh Đến nay trên thế giới có 60 nước trồng và chế biến chè, hầu hết các dân tộc trên thế giới đều biết và được thưởng thức nước chè Nhiều dân tộc đã sử dụng nước chè làm thức uống chính hàng ngày.[12]

Năm 2005 sản xuất chè của các nước trên thế giới đạt diện tích 2.561.001 ha, sản lượng đạt 3.200.877 tấn chè khô Trong đó có 70% diện tích và 75% sản lượng chè tập trung tại các nước ở Châu Á [12]

Các nước trồng chè lớn trên thế giới:

Bảng 1 Diện tích, năng suất và sản lượng chè của một số nước năm 2005

Tên nước Diện tích

(ha)

Năng suất (tạ chè khô/ha)

Sản lượng (tấn chè khô)

* Trung Quốc: Người Trung Quốc đầu tiên phát hiện ra cây chè và sử dụng lá chè làm thuốc chữa bệnh từ cách đây gần 5000 năm Cây chè được xem là loại cây có nguồn gốc tại Trung Quốc, người Trung Quốc cũng được xem là đóng vai trò chính trong việc trồng, sản xuất và truyền bá sản phẩm chè cho các dân tộc khác trên thế giới Ngày nay sản xuất chè của Trung Quốc được phát triển tại các tỉnh ở phía Nam và phía Đông của đất nước trong khoảng 23 đến 35 độ vĩ Bắc Trong nhiều năm gần đây diện tích chè của Trung Quốc luôn đứng đầu thế giới Các sản phẩm chè của Trung Quốc cũng rất đa dạng với nhiều loại chè đặc sản như chè xanh, chè ô long, phổ nhĩ, ngân kim v.v có giá trị cao trên thị trường quốc tế [12]

* Ấn Độ: Năm 1823 Robert Bruce đã phát hiện ra các cây chè mọc hoang dại ở vùng đồi gần Rangpur sau này là thủ phủ của bang Assam Sau phát hiện này đã có nhiều thí nghiệm trồng thử cây chè tại Ấn Độ Từ các kết quả thử nghiệm thành công, đến năm 1839 các đồn điền chè đầu tiên được xây dưng ở vùng Đông Bắc Ấn Độ Năm 1840 Chính phủ Ấn Độ đã thành lập các công ty chè đầu tiên Vượt qua những khó khăn đầu tiên đến nay sản xuất chè ở ấn độ được xếp hàng thứ nhất thế giới về sản lượng Sản xuất chè tại Ấn

Độ tập trung chủ yếu ở hai vùng; Vùng đông bắc nằm giữa vĩ độ 24-27 độ bắc, gồm các bang Assam, Tây Bengal, Tripura, Dehra Doon và Kangra; vùng chè phía nam nằm ở 8 đến 13 độ vĩ Bắc, tập trung ở các bang Tamil Nadu, Kerala và Karnataka Các sản phẩm chè của Ấn Độ chủ yếu là chè đen, đã có thị trường ổn định tại các nước Tây Âu [12]

* Srilanka: Những cây chè đầu tiên được đưa vào trồng ở Srilanka từ những năm 1837-1840, cây chè sinh trưởng tốt ở vườn thực vật Peradeniya, tuy vậy việc trồng chè thương mại chỉ được bắt đầu từ năm 1869 để thay thế các vườn cà phê bị bệnh rỉ sắt phá hại Tại đây, diện tích chè được mở rộng nhanh chóng đến năm 1880 có 3700ha và năm 1900 đã có 150.000ha, hầu hết

các vườn chè nằm trong vĩ độ 6-9 độ vĩ Bắc, với độ cao trên 900m so với mực nước biển Các sản phẩm chè của Srilanka rất đa dạng và có chất lượng cao được xuất khẩu vào hầu hết các nước công nghiệp phát triển với giá trị cao

Đa số sản phẩm chè của Srilanka được xuất khẩu đi các nước ở Tây Âu và

Mĩ [12]

* Kenya: Trồng chè thương mại ở Kenya được xem là ngành sản xuất mới, bắt đầu từ năm 1960, song ngày nay Kenya là nước có sản lượng chè đứng hàng thứ 4 trên thế giới và đứng đầu các nước sản xuất chè ở châu Phi Các vùng chè của Kenya nằm dọc theo đường xích đạo và nằm giữa của vùng núi Kenya và hồ Victoria Đa số các sản phẩm chè của Kenya là chè đen với chất lượng trung bình được bán trên thị trường với giá thấp Trong những năm gần đây sản xuất chè của Kenya tăng mạnh cả về diện tích, năng suất và sản lượng [12]

* Thổ nhĩ kì: Sản xuất chè của Thổ Nhĩ kì bắt đầu từ năm 1939-1940

từ việc nhập khẩu hạt chè của Liên Xô trước đây Các vùng trồng chè của Thổ Nhĩ Kì nằm trong khoảng từ 40 đến 42 độ vĩ Bắc, giữa vùng cao nguyên Iran

và biển Caspien Sản xuất chè của Thổ Nhĩ Kì trong những năm gần đây có tốc độ phát triển nhanh Các sản phẩm chè chủ yếu là chè đen sử dụng nội tiêu

và xuất khẩu tới các nước Đông Âu.[12]

2.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ chè ở Việt Nam

Sau năm 1995 do sự năng động của các công ty sản xuất, chế biến và tiêu thụ chè, với các hình thức tổ chức sản xuất mới, ngành chè Việt Nam đã vượt qua được những khó khăn để phát triển với những thành tích nổi bật như sau: Xây dựng được các thị trường tiêu thụ chè mới tại các nước trong vùng Nam á và Trung cận đông; Đa dạng hoá các sản phẩm, ứng dụng các thành tựu khoa học mới trong sản xuất và chế biến chè, nâng cao năng suất, chất lượng chè Việt Nam, tích cực xây dựng thương hiệu chè Việt Nam trên thị

trường quốc tế Năm 2005 diện tích, sản lượng chè Việt Nam đã đạt được mức kỉ lục là 116.582 ha, trong đó có 104.000 ha chè kinh doanh với sản lượng chè đạt 110.000 tấn chè khô, năng suất đạt 10,577 tạ/ha (52,88 tạ búp/ha) Xuất khẩu 95.000 tấn chè khô đến nhiều nước trên thế giới Để có các kết quả trên ngành chè đã có nhiều thay đổi về tổ chức sản xuất, chế biến, tiêu thụ và ứng dụng nhiều tiến bộ khoa học và sản xuất như thay đổi cơ cấu giống chè, thâm canh chè theo hướng an toàn, đa dạng các sản phẩm chè theo nhu cầu của thị trường thế giới và nội tiêu…v v…

Cùng với việc phát triển sản xuất, công tác nghiên cứu khoa học về cây chè cũng được trú trọng Nhiều tiến bộ kĩ thuật mới được đưa vào ản xuất như giống chè, kĩ thuật đốn hái, bón phân, phòng trừ sâu bệnh, chế biến chè v.v Trong 50 năm tại Viện nghiên cứu chè và Trung tâm nghiên cứu nông lâm nghiệp Bảo Lộc Lâm Đồng đã đưa ra sản xuất được 5 giống chè mới, hàng chục giống chè mới đang được đề nghị nhân rộng Một tập đoàn giống 140 giống chè được thu thập từ nhiều nguồn khác nhau đang được bảo quản và khai thác Nhiều quy trình kĩ thuật trồng và chế biến chè đã được đưa vào áp dụng trong sản xuất Nhiều nhà máy chế biến chè với các quy trình công nghệ mới đã được xây dựng ở Việt Nam Các kết quả nghiên cứu khoa học đã thực

sự có tác động lớn đến sản xuất chè ở Việt Nam

Triển vọng phát triển chè trong những năm tới Trong tương lai cây chè vẫn được xem là một loại cây trồng mũi nhọn trong nền kinh tế của đất nước, đặc biệt có ý nghĩa với công cuộc xoá đói giảm nghèo của đất nước Song để cây chè Việt Nam phát triển một cách bền vững cần có những định hướng đúng đắn dựa trên các cơ sở về khoa học, kinh tế thị trường không ngừng nâng cao chất lượng chè Việt Nam Các định hướng cụ thể là:

- Ổn định diện tích chè hiện có, mở rộng diện tích chè có quy hoạch

và định hướng lâu dài

- Đổi mới các giống chè theo hướng thay thế các giống cũ bằng các giống có năng suất và chất lượng cao

- Thay đổi công nghệ chế biến và đa dạng hoá các sản phẩm chè nhằm đáp ứng các nhu cầu của người tiêu dùng trong và ngoài nước

- Ứng dụng các quy trình công nghệ mới để sản xuất chè an toàn, xây dựng thương hiệu chè Việt Nam trên thị trường thế giới

2.1.3 Tổng quan hiện trạng sản xuất chè ở Yên Bái:

2.1.3.1 Về diện tích, năng suất, sản lượng

Cây chè là cây công nghiệp dài ngày có tính truyền thống của tỉnh Yên Bái Năm 2009 diện tích chè toàn tỉnh đạt 12.034,7 ha, trong đó có 2.585

ha chè Shan, 1.555 ha chè lai LDP, 1.633 ha chè nhập nội, du 6.000 ha chè Trung Du, … Sản lượng chè búp tươi hàng năm từ 80.000-85.000 tấn, năm

2009 chế biến đạt 18.460 tấn, trong đó chè đen OTD 14.230 tấn, chè đen CTC 2.100 tấn, chè xanh các loại 2.130 tấn, xuất khẩu trực tiếp và uỷ thác được 1.017 tấn, trị giá 1,257 triệu USD

Tại vùng nghiên cứu, cây chè có tổng diện tích 8.642,8 ha; chiếm khoảng 72 % tổng diện tích chè Yên Bái, trong đó nhiều nhất là huyện Văn Chấn, sau đó đến Trấn Yên và Yên Bình; sản lượng búp tươi đạt 71.603 tấn; năng suất trung bình 76 tạ/ha; đặc biệt huyện Văn Chấn còn đạt 84 tạ/ha (Bảng 2) Nếu so sánh với năng suất chè của các huyện khác trong tỉnh Yên Bái thì năng suất chè trong 3 huyện thuộc vùng điều tra là cao nhất, các huyện khác năng suất chè chỉ đạt từ 65 - 70 tạ/ha, thậm chí huyện Trạm Tấu và Mù Căng Chải nhiều nơi còn mất trắng ở những nương chè già cỗi, lâu năm

Bảng 2: Diện tích, năng suất và sản lượng chè vùng nghiên cứu năm 2010

TT Tên

huyện

Diện tích (ha) Năng suất

chè kinh doanh (tấn/ha)

Sản lượng búp tươi

(tấn)

Chè kinh doanh

(Số liệu 2010, tổng hợp từ các báo cáo của địa phương)

Trong tổng số 8.642,8 ha chè ở vùng điều tra, chè Shan có diện tích là 1.231, được phân bố như sau: 1.213 ha ở các xã Nậm Búng, Gia Hội, Nghĩa Sơn, Nậm Lành, Suối Bu, An Lương, Suối Quyền, Suối Giàng, Nậm Mười, Sùng Đô huyện Văn Chấn, 18 ha ở xã Hồng Ca, huyện Trấn Yên và 123 ha ở

xã huyện Yên Bình

Theo kết quả điều tra khảo sát, chè Shan vùng điều tra ở Yên Bái có 2 dạng canh tác khác nhau: Canh tác theo kiểu thâm canh như các giống chè khác gọi là chè Shan tập trung và canh tác theo kiểu cây rừng gọi là chè Shan

tự nhiên Canh tác theo kiểu chè rừng là loại hình canh tác chủ yếu phân bố trên vùng núi cao, chè sống chung với cây rừng, cây cao, tán rộng, đường kính gốc lớn Chè Shan tự nhiên sinh trưởng và phát triển ở độ cao trên 1.000 mét, tại vùng nguyên liệu chè Suối Giàng (Văn Chấn), cây chè Shan tập trung được trồng với mật độ 16.000 cây/ha, có diện tích 570 ha tại xã: Suối Giàng, Suối Quyền, Nậm Mười, Nậm Lành, Sùng Đô, An Lương, Nậm Mười, Nậm Búng (Văn Chấn), Hồng Ca (Trấn Yên),

23.14%

9.63%

9.59%

chè Trung du chè Shan Chè lai Chè nhập nội

Biểu đồ1: Biểu diễn cơ cấu các giống chè đang được trồng tại Yên Bái

Chè tuyết Suối Giàng có ở khắp nơi, nhưng mọc nhiều ở những triền núi cao và nơi khe sâu, tập trung chủ yếu ở 5 thôn là Păng Cáng, Bản Mới, Giàng A, Giàng B và Giàng Cao Qua khảo sát đến nay Suối Giàng vẫn còn tới gần 4 vạn cây chè hoang dại mọc thành rừng Qua nhiều lần khảo sát, hiện nay Suối Giàng, huyện Văn Chấn của tỉnh vẫn còn khoảng gần 40.000 cây chè hoang dại mọc thành rừng trong đó có khoảng 30.000 cây chè cổ thụ hơn

100 tuổi nằm trên dãy núi Hoàng Liên Sơn Chè được trồng với mật độ thấp, khoảng 1.500-2.000 cây/ha, đôi khi chỉ 1.000cây/ha, tán cây để cao tự nhiên

mà không hãm ngọn, do đó cây cao tới 4-5 mét, đường kính tán cây tới 3-5m Khoảng cách giữa các cây trung bình là 2,0 - 3,0 m/1cây; như vậy nếu quy về diện tích chè tập trung phát triển tự nhiên sẽ tương đương với khoảng 1.500 - 2.000 cây/1 ha Kết quả phỏng vấn và điều tra cho thấy cứ một cây chè Shan

tự nhiên sẽ cho thu hoạch trung bình 1,5 - 2,0 kg chè búp tươi/lứa hái, như vậy năng suất điều tra chè Shan tự nhiên sẽ được ước lượng = năng suất/lứa hái x 4 lứa/năm x 1.700 (mật độ cây trung bình khoảng 1.700 cây/ha); tương đương với 10,2 - 14,3 tấn/ha; trung bình đạt 11,75 tấn/ha;

Qua điều tra và khảo sát các hộ gia đình cho thấy năng suất chè Shan tập trung có giá trị 7,0 - 9,5 tấn/ha; trung bình đạt 8,36 tấn/ha Tuy nhiên, nếu

so với yêu cầu của một số giống chè Shan tập trung ở miền núi phía Bắc thì

năng suất phải đạt từ 17 - 20 tấn/ha nếu được chăm sóc, đầu tư tốt Kết quả điều tra, khảo sát về kỹ thuật trồng chè Shan tự nhiên ở miền núi phía Bắc cũng khẳng định năng suất chè Shan công nghiệp vùng thấp đạt 10 - 13 tấn/ha Mặt khác, một số giống chè Shan tự nhiên do Viện Nghiên cứu chè tuyển chọn từ Suối Giàng nếu chăm sóc đúng kỹ thuật còn đạt được sản lượng

15 - 22 kg búp/cây (mật độ khoảng 1.500 cây/ha) Như vậy, năng suất chè Shan tại Yên Bái nhìn chung là thấp so với tiềm năng của các giống chè Shan

2.1.3.2 Về chất lượng

Dựa vào kết quả phân tích các chỉ tiêu chất lượng của các mẫu chè

Shan thu thập được của đề tài “Nghiên cứu tiềm năng và hạn chế về đất đai

làm cơ sở đề xuất các giải pháp tác động nhằm ổn định, nâng cao năng suất

và chất lượng chè tỉnh Yên Bái” cho thấy chất lượng chè Shan vùng nghiên

cứu có đặc điểm như sau (Bảng 3):

Hàm lượng tanin dao động từ 6,0 – 8,9%; trung bình đạt 7,3%; hàm lượng chất hòa tan dao động từ 9,01 – 12,81%; trung bình đạt 11,48 %; hàm lượng đường tổng số trung bình ở mức 3,05% Tuy nhiên, đây là kết quả phân tích các mẫu chè tươi, nếu tính quy đổi ra cho chè khô thành phẩm thì hàm lượng tanin dao động trong khoảng 24 - 36%; hàm lượng các chất hòa tan dao động từ 36 – 51% Khi so sánh với yêu cầu của chè xuất khẩu thì chè Shan tại vùng nghiên cứu đều đạt yêu cầu (yêu cầu xuất khẩu của hàm lượng tanin đối với chè xanh > 20%; hàm lượng tanin đối với chè đen > 9%, hàm lượng các chất hòa tan yêu cầu đối với chè xanh > 34%; hàm lượng các chất hòa tan yêu cầu đối với chè đen > 32%)

Bảng 3: Một số chỉ tiêu chất lượng chè Shan tại vùng nghiên cứu

nhất

Giá trị lớn nhất Giá trị TB

Hàm lượng đường tổng số

Để đánh giá thật chính xác chất lượng chè, ngoài việc phân tích thành phần hóa học của từng loại chè thì thực tiễn cho thấy chất lượng chè có liên quan chặt chẽ với các chỉ tiêu có thể xác định nhanh theo phương pháp đánh giá cảm quan Khi so sánh với tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 3218 - 1993) thấy rằng 100% các mẫu chè Shan thu thập được trong vùng nghiên cứu đều đạt tiêu chuẩn và được đánh giá đạt loại khá (> 15 điểm), các mẫu chè Shan có vị đậm hơi xít, có vị ngọt đặc trưng

Riêng đối với vùng chè shan suối giàng, huyện văn chấn, với hàng chục biến chủng khác nhau của giống chè cổ thụ có hương vị tuyệt vời và năng suất cao, đã tạo ra một sự phong phú về đa dạng sinh học trong nông nghiệp địa phương chè suối giàng từ lâu đã nổi tiếng cả nước bởi vị ngọt chát, đậm… cùng hương vị lạ dường như chỉ có ở loại chè này và được đánh giá là có chất lượng chè cổ thụ suối giàng sinh trưởng tự nhiên, búp chè to, mập, đâm lên tua tủa như những ngọn măng sặt trên núi đá rừng chè cổ thụ ở suối giàng có hàng vạn cây, nhiều cây có tuổi thọ trên 300 năm, cao gần chục mét, tán xoè rộng hàng chục mét vuông chính những cây chè cổ thụ độc nhất vô nhị ấy đã toả ra một sức hấp dẫn đặc biệt với du khách và là nguồn cảm hứng sáng tạo cho giới nghệ sĩ của cả nước chẳng thế mà viện sĩ người nga k.m djemukhatze từng nhận xét: "tôi đã đến 120 nước có chè trên thế giới, nhưng

chưa thấy ở đâu có những cây chè lâu năm như ở suối giàng phải chăng đây

là tổ quốc của cây chè? chè ở đây vô cùng độc đáo, trong bát nước chè xanh

có đủ 18 vị đầu đẳng trên thế giới" do sinh trưởng ở độ cao 1.400 m so với mặt biển, nền nhiệt độ trung bình 22 - 260c, lại có điều kiện thổ nhưỡng và nguồn nước khác biệt so với các nơi khác nên cây chè shan suối giàng phát triển tốt, không phải bón phân, tưới nước hay phun thuốc bảo vệ thực vật vì vậy chè thành phẩm được coi là loại chè sạch đến độ lý tưởng, sự thật chè suối giàng đã và đang chinh phục bằng hương vị ngất ngây và chính thương hiệu suối giàng mà thiên nhiên đã ban tặng cho vùng đất này cũng vì chè shan suối giàng có chất lượng vượt trội, lại đảm bảo tuyệt đối về vệ sinh an toàn thực phẩm nên chè suối giàng của công ty chè văn hưng của tỉnh yên bái được hiệp hội chè việt nam bình chọn là một trong 7 sản phẩm đạt chuẩn thương hiệu chè quốc gia, xuất khẩu ra nhiều nước trên thế giới

2.2 Tình hình nghiên cứu, sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh ở Việt Nam

và trên thế giới

2.2.1 Tình hình nghiên cứu, sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh trên thế giới

Phân bón vi sinh do Noble Hiltner sản xuất đầu tiên tại Đức năm 1896 và được đặt tên là Nitragin Sau đó phát triển sản xuất tại một số nước khác như ở Mỹ(1896), Canada (1905), Nga (1907), Anh (1910) và Thụy Điển (1914)

Nitragin là loại phân được chế tạo bởi vi khuẩn Rhizolium do Beijerink phân lập năm 1888 và được Fred đặt tên vào năm 1889 dùng để bón cho các loại cây thích hợp họ đậu Từ đó cho đến nay đã có rất nhiều công trình nghiên cứu nhằm ứng dụng và mở rộng việc sản xuất các loại phân bón vi sinh cố định nitơ mà thành phần còn được phối hợp thêm một số vi sinh vật

có ích khác như một số xạ khuẩn cố định nitơ sống tự do Frankia spp,

Azotobacter spp, các vi khuẩn cố định nitơ sống tự do Clostridium, Pasterium, Beijerinkiaindica, các xạ khuẩn có khả năng giải cellulose, hoặc

một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa các nguồn dự trữ phospho

và kali ở dạng khó hoà tan với số lượng lớn có trong đất mùn, than bùn, trong các quặng apatit, phosphoric v.v chuyển chúng thành dạng dễ hoà tan, cây trồng có thể hấp thụ được

Trên thế giới , các loại phân hữu cơ vi sinh (PHCVS) được sử dụng ngày càng nhiều do làm tăng năng suất , giảm chi phí phân khoáng , cải thiện độ phì nhiêu đất và đặc biệt làm tăng chất lượng nông sản

PHCVS là loại phân bón mà thành phần chủ yếu là chất hữu cơ và có chứa một hoặc nhiều chủng vi sinh vật sống có ích ở mật trên 106

CFU/gam phân Ở những nước có nền nông nghiệp tiến bộ, xu hướng hiện nay là sử dụng những loại PHCVS vừa có hàm lượng hữu cơ cao vừa chứa nhiều chủng VSV có ích để đồng thời giải quyết được nhiều mục tiêu trong nền nông nghiệp hiện đại Ở Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc, Ấn Độ, Úc đã nghiên cứu sản xuất được những loại PHCVS cao cấp, thành phần chính ngoài chất hữu cơ có chất lượng cao, nhiều chủng VSV

có ích còn giàu dinh dưỡng (NPK, trung lượng, vi lượng)

2.2.2 Tình hình nghiên cứu, sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh ở Việt Nam

Phân hữu cơ vi sinh là phân bón hữu cơ có bổ sung vi sinh vật hữu ích, là sản phẩm được sản xuất từ các nguồn nguyên liệu hữu cơ khác nhau, nhằm cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng, cải tạo đất, chứa một hay nhiều chủng vi sinh vật sống được tuyển chọn với mật độ đạt tiêu chuẩn qui định, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng nông sản Phân hữu cơ vi sinh vật không gây ảnh hưởng xấu đến người, động vật, môi trường sinh thái và chất lượng nông sản

Các loại vi sinh vật hữu ích thường được bổ sung bao gồm các nhóm:

nhóm cố định nitơ, nhóm phân giải lân, nhóm kích thích tăng trưởng

Phân vi sinh vật cố định đạm Có nhiều loài vi sinh vật có khả năng cố

định N từ không khí Đáng chú ý có các loài: tảo lam (Cyanobacterium), vi

khuẩn Azotobacter, Bradyrhizobium, Rhyzobium; xạ khuẩn Actinomyces,

Klebsiella

Phần lớn các loài vi khuẩn cố định đạm thường sống cộng sinh với các cây họ đậu Chúng xâm nhập vào rễ cây và sống cộng sinh trong đó, tạo thành các nốt sần ở rễ cây Chúng sử dụng chất hữu cơ của cây để sinh trưởng đồng thời hút đạm từ không khí để cung cấp cho cây, một phần tích luỹ lại trong cơ thể chúng

Tảo lam cộng sinh với bèo hoa dâu và hút đạm tích luỹ lại làm cho bèo hoa dâu có hàm lượng đạm cao, trở thành cây phân xanh rất quý

Thời gian gần đây, cùng với những tiến bộ của khoa học và công nghệ, các nhà khoa học đã sử dụng công nghệ gen để tạo ra các chủng vi sinh vật cố định đạm có nhiều đặc điểm tốt: khả năng cố định đạm cao, khả năng cộng sinh tốt Công nghệ sinh học cũng giúp tạo ra những chủng vi sinh vật

có đặc tính cạnh tranh cao với các loài vi sinh vật trong đất Mặt khác, công nghệ sinh học đã cho phép các nhà khoa học tách được gen quy định đặc tính

cố định đạm từ vi khuẩn và đem cấy vào nhân tế bào cây trồng, làm cho một

số loài cây trồng cũng tạo được khả năng cố định đạm như vi khuẩn

Hiện nay trên thị trường phân bón nước ta, phân vi sinh vật cố định đạm được bán dưới các tên thương phẩm sau đây:

Phân nitragin chứa vi khuẩn nốt sần cây đậu tương

Phân rhidafo chứa vi khuẩn nốt sần cây lạc

Azotobacterin chứa vi khuẩn hút đạm tự do

Azozin chứa vi khuẩn hút đạm từ không khí sống trong ruộng lúa Loại phân này có thể trộn với hạt giống lúa

Vi sinh vật phân giải lân Cây chỉ có thể hút được lân từ đất dưới

dạng hoà tan trong dung dịch đất Vì vậy, cây chỉ có thể hút được lân ở dạng

dễ tiêu trong đất Lân ở dạng khó tan trong đất cây không hút được Vì vậy,

có nhiều loại đất như đất đỏ bazan, đất đen, v.v hàm lượng lân trong đất khá cao, nhưng cây không hút được vì lân ở dưới dạng khó hoà tan

Trong đất thường tồn tại một nhóm vi sinh vật có khả năng phân giải lân Nhóm vi sinh vật này được các nhà khoa học đặt tên cho là nhóm HTL (phân giải lân, các nước nói tiếng Anh đặt tên cho nhóm này là PSM – phosphate solubilizing microorganisms)

Nhóm phân giải lân bao gồm: Aspergillus niger, một số loài thuộc các chi vi khuẩn Pseudomonas, Bacillus, Micrococens Nhóm vi sinh vật này dễ

dàng nuôi cấy trên môi trường nhân tạo Nhiều nơi người ta đã đưa trộn sinh khối hoặc bào tử các loại vi sinh vật hoà tan lân sau khi nuôi cấy và nhân lên trong phòng thí nghiệm, với bột phosphorit hoặc apatit rồi bón cho cây Sử dụng các chế phẩm vi sinh vật HTL đem lại hiệu quả cao ở những vùng đất cây bị thiếu lân

Một số loài vi sinh vật sống cộng sinh trên rễ cây có khả năng hút lân

để cung cấp cho cây Trong số này, đáng kể là loài VA mycorrhiza Loài này

có thể hoà tan phosphat sắt trong đất để cung cấp lân cho cây Ngoài ra loài này còn có khả năng huy động các nguyên tố Cu, Zn, Fe… cho cây trồng

Nhiều nơi người ta sử dụng VA mycorrhiza đã làm tăng năng suất cam, chanh, táo, cà phê… Nuôi cấy VA mycorrhiza trên môi trường nhân tạo rất khó Vì vậy hiện nay các chế phẩm có chưa VA mycorrhiza chỉ có bán rất hạn chế trên

thị trường phân bón Mỹ

Những năm gần đây, trên thị trường phân bón ở một số nước có bán chế phẩm Phospho – bacterin trong có chứa vi khuẩn giải phóng lân dễ tiêu từ các chất hữu cơ

Vi sinh vật kích thích sinh trưởng cây trồng Gồm một nhóm nhiều

loài vi sinh vật khác nhau, trong đó có vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn, v.v Nhóm này được các nhà khoa học phân lập ra từ tập đoàn vi sinh vật đất

Người ta sử dụng những chế phẩm gồm tập đoàn vi sinh vật được chọn lọc để phun lên cây hoặc bón vào đất làm cho cây sinh trưởng và phát triển tốt, ít sâu bệnh, tăng năng suất Chế phẩm này còn làm tăng khả năng nảy mầm của hạt, tăng trọng lượng hạt, thúc đẩy bộ rễ cây phát triển mạnh Như vậy, chế phẩm này có tác động tương đối tổng hợp lên cây trồng

Để sản xuất chế phẩm vi sinh vật kích thích tăng trưởng của cây, người ta sử dụng công nghệ lên men vi sinh vật Ở các nước phát triển người

ta sử dụng các thiết bị lên men tự động, công suất lớn Ở nước ta, đã dùng kỹ thuật lên men trên môi trường bán rắn để sản xuất chế phẩm này, bước đầu cho kết quả khá tốt

Ở Việt Nam , nhiều loại PHCVS đã được nghiên cứu sản xuất và được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công nhận là tiến bộ kỹ thuật Theo ước tính của Cục Trồng trọt , lượng PHCVS sản xuất trong năm 2008 có trên

100 loại với khoảng 1,2 triệu tấn , bước đầu tham gia vào sản xuất nông nghiệp theo hướng hữu cơ Thị trường cho các sản phẩm dạng này đang dần được mở rộng, trong đó ứng dụng nhiều nhất là các vùng đất cơ giới nhẹ , các vùng trồng rau tập trung như Lâm Đồng , vùng ven Hà Nội và những vùng trồng các loại cây có giá trị kinh tế cao như cà phê, hồ tiêu, thanh long Có thể

ví dụ một kết quả nghiên cứu của đề tài cấp nhà nước KC 04.04, được công nhận là tiến bộ kỹ thuật, cho phép ứng dụng trong sản xuất theo Quyết định số 2421/QĐ/BNN-KHCN ngày 17/8/2004 Sản phẩm của đề tài có tên là Phân hữu cơ vi sinh vật chức năng (PHCVSVCN) PHCVSVCN được sản xuất theo một quy trình chặt chẽ từ nguyên liệu là hữu cơ động vật, phụ phế phẩm của công nghiệp chế biến cà phê với tổ hợp vi sinh vật chức năng đậm đặc (mật độ VSV hữu hiệu từ 106

-107 CFU/g phân), gồm các VSV cố định đạm, VSV phân giải lân, VSV tổng hợp chất kích thích sinh trưởng thực vật và VSV đối kháng vi khuẩn và nấm bệnh vùng rễ cây trồng Các kết quả nghiên

cứu đã kết luận sử dụng PHCVSVCN cung cấp N, P cho cây, tăng khả năng trao đổi chất trong cây, tiết kiệm được phân khoáng , cải thiện độ phì nhiêu đất, giảm đầu tư phân hoá học và hạn chế rõ rệt một số bệnh vùng rễ do nấm

và vi khuẩn gây ra, đặc biệt là bệnh do Phytophthora

- Tính toán hiệu quả kinh tế từ một số nghiên cứu ban đầu cho các vùng trồng tiêu ở Đông Nam Bộ cho thấy sử dụng PHCVSVCN với lượng từ 2-4 kg/nọc sẽ giảm được 25-40 kg N, 25-35 kg P2O5, giảm tỷ lệ bệnh héo rũ từ 16,5% xuống còn 5%, năng suất tiêu tăng hơn so với chỉ bón phân hoá học từ 7-15%, lợi nhuận 12,3 triệu đồng đối với cà phê

- Theo kết quả nghiên cứu của đề tài KC.04.04 thì sử dụng PHCVSVCN có hiệu quả rõ rệt với nhiều loại cây trồng, trong đó có cây cà phê ở Đông Nam Bộ

Kết quả nghiên cứu bón PHCVSVCN cho thấy : trên cây khoai tây bón PHCVSVCN bằng 1/10 lượng phân chuồ ng nhưng năng suất khoai tây tăng 16,67%-19,27%, đồng thời giảm tỷ lệ bệnh héo xanh từ 21,45% xuống dưới 10% Trên cây cà chua (tại Vĩnh Phúc ) bón PHCVSVCN, năng suất cà chua

tăng 20,5%, tỷ lệ bệnh héo xanh giảm từ 33,5% xuống còn 24,1%

Bảng 4 Tác dụng của phân hữu cơ vi sinh chức năng đối với cà phê tại Đông Nam Bộ

Trên cây lạc tại tỉnh Hòa Bình , bón PHCVSVCN thay thế được 20% lượng đạm, năng suất vẫn cao hơn đối chứng đồng thời giảm rõ rệt tỷ lệ cây

bị bệnh

Tóm tắt quy trình tổng quát sản xuất phân hữu cơ vi sinh vật[16]

Hình 1: Một số sản phẩm phân hữu cơ vi sinh trên thị trường Việt Nam hiện nay

2.3 Tổng quan về các nhóm vi sinh vật hữu hiệu trong đất

2.3.1 Vi sinh vật cố định Nitơ (Vi khuẩn Azotobacter)

Trong đất và nước tồn tại một số vi khuẩn sống tự do có khả năng cố định nitơ không khí, tổng hợp thành đạm cung cấp cho đất và cây trồng Một

trong số vi khuẩn quan trọng đó là Azotobacter Azotobacter được phân lập lần đầu tiên vào năm 1901, đó là loài Azotobacter chroococcum Về sau, người ta tìm thấy nhiều loài khác nhau trong chi Azotobacter Azotobacter là

vi khuẩn gram âm, hiếu khí, sống tự do và có mặt ở hầu hết các loại đất và hệ sinh thái nông nghiệp với số lượng khác nhau, trong đó đất giàu mùn có độ

pH trung tính chứa nhiều Azotobacter nhất [8]

Azotobacter có tế bào hình trứng lớn Đường kính tế bào 1,5 – 2,0 mm

hoặc hơn nữa Tế bào chuyển động nhờ tiêm mao hoặc không có khả năng chuyển

động Azotobacter có khả năng tạo chuyển thành dạng nang tế bào (cyst)

Phần lớn các chủng Azotobacter phân lập được từ thiên nhiên có khả

năng cố định được trên 10 mg N2 khi tiêu thụ hết 1g các hợp chất cacbon Một

số chủng Azotobacter trong những điều kiện thích hợp có khả năng đồng hoá

được đến 300 mg N2/1g hợp chất cacbon [8]

Nhiều nghiên cứu cho biết khi phát triển chung với một số vi sinh vật

khác Azotobacter sẽ có hoạt động cố định nitơ cao hơn so với nuôi cấy riêng

rẽ Azotobacter sẽ đem một phần nitơ đồng hoá được đưa vào môi trường

dưới dạng NH2, axit amin hoặc protein [8]

Sự phát triển và cố định nitơ của Azotobacter trong đất còn chịu ảnh

hưởng mật thiết của khu hệ các vi sinh vật đất Bên cạnh các nhóm vi sinh vật

có ảnh hưởng tốt đối với sự phát triển của Azotobacter (tổng hợp các chất

hoạt động sinh học, phân giải các thức ăn hữu cơ bền vững) còn có nhiều

nhóm vi sinh vật có khả năng làm ức chế sự phát triển của Azotobacter (cạnh

tranh thức ăn, sản sinh chất kháng sinh v.v ) [8]

Đã có nhiều công trình nghiên cứu đề cập đến mối quan hệ giữa

Azotobacter và cây trồng Azotobacter thường xuyên có mặt trong vùng rễ cây

trồng với số lượng cao hơn nhiều so với ngoài vùng rễ Số lượng của chúng còn biến đổi phụ thuộc vào từng loài cây, từng giai đoạn phát triển của cây và nhiều yếu tố sinh thái - địa lý khác Người ta đã chứng minh được rằng

Azotobacter không phát triển trên bề mặt rễ mà phát triển trong đất xung

quanh rễ [8]

Azotobacter có tác dụng làm tăng cường thức ăn nitơ cung cấp cho

cây trồng Trung bình khi tiêu thụ hết 1g các chất sinh năng lượng,

Azotobacter có khả năng đồng hoá được khoảng 10 – 15 mg nitơ phân tử [8]

Phân bón vi sinh vật Azotobacter có thể được coi là loại phân bón vi

sinh vật được ứng dụng sớm nhất Sau đó trong quá trình nghiên cứu, các nhà

khoa học đã khám phá ra Azotobacter không chỉ có khả năng cố định nitơ mà

còn có khả năng sinh tổng hợp hoạt chất kích thích sinh trưởng thực vật, một

số vitamin và hoạt chất ức chế sự sinh trưởng, phát triển của một số vi nấm gây bệnh vùng rễ một số cây trồng [8]

Sản phẩm phân bón vi sinh vật cố định nitơ tự do từ vi khuẩn

Azotobacter đã được sản xuất tại Mỹ, Úc và sử dụng ở nhiều nơi trên thế giới

và đã mang lại hiệu quả kinh tế xã hội tương đối cao Ở Việt Nam, Sản phẩm

phân bón vi sinh vật chứa vi khuẩn cố định nitơ tự do (Azotobacter) đã được

khảo nghiệm hiệu lực đối với cây trồng trên đồng ruộng và được đưa vào danh mục các loại phân bón được phép sử dụng tại Việt Nam [8]

2.3.2 Vi sinh vật phân giải lân

Việc tiến hành phân lập các chủng vi sinh vật có khả năng phân giải các hợp chất phốtpho vô cơ khó tan đã được tiến hành từ những năm 40 của thế kỷ XX qua các công trình của Gerretsen (1948), Sperber (1958), Low (1959)…sau đó đến các công trình của Greaves năm 1965… và ngày nay công việc này vẫn được tiếp tục bởi các tác giả Kucey (1997), Kappoor (1989), Salish (1989), Sattar (1989), Richardson (1997)…trên các vùng đất, các loại đất khác nhau

Đồng thời với việc phân lập, việc nghiên cứu để làm sáng tỏ cơ chế của sự phân giải cũng được tiến hành từ khá sớm với các đóng góp của Sperber (1958), Rose (1986)…

Ngày nay danh sách các vi sinh vật có khả năng phân giải các nguồn phốtpho khó tan khác nhau đã được công bố

Bảng 5 Các vi sinh vật có khả năng phân giải các nguồn phốtpho khó tan khác nhau

Vi khuẩn, xạ khuẩn

Bacillus sp, B pulvifacien, B megaterium, B

circulans, B subtilis, B mycoides, B

mesenteries, B fluorescence, Pseudomonas

sp, P putida, P liquifaciens, P culcis, P

rathonia

Escherichia freundii, E intermedia

Chất khoáng

Tricanxi phốtphat Canxi phốtphat Sắt phốtphat Hydroxyapatit Fluorapatit

Asperigillus sp, A niger, A flavus

A fumigatus, A terreus, A awamori

Penicillium sp, P lilacinum, P digatatum

Glyxerophotphat Phytin

Lecithin Hexose Monophotphat Este

Các phốtphat hữu cơ khác

Qua bảng 5 cho thấy, các vi sinh vật phân giải phốtpho thuộc nhiều nhóm khác nhau bao gồm vi khuẩn, nấm và xạ khuẩn Chúng đƣợc phân lập

từ các nguồn khác nhau Số lượng các loài trong đất phụ thuộc vào nguồn cácbon, nitơ, dạng phốtpho khó tan, pH, nhiệt độ…

2.3.3 Vi sinh vật kích thích sinh trưởng

Thuật ngữ vi khuẩn vùng rễ kích thích sinh trưởng thực vật (Plant Growth Promoting Rhizobacteria – PGPG) được sử dụng đầu tiên vào năm

1970 bởi Kloepper và Schroth cùng các cộng sự

Vi khuẩn vùng rễ kích thích sinh trưởng (PGPR) đại diện chung cho một quần thể VSV đất lớn thường sống thành quần thể cùng với cây chủ, nhờ

đó mà nó có thể kích thích sự tăng trưởng của cây chủ Cơ chế hoạt động của chúng được hiểu như là một loại phân bón sinh học vì chúng trực tiếp cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây chủ, hoặc có tác động gián tiếp và tích cực đến sự phát triển của rễ hoặc hỗ trợ cho các quan hệ cộng sinh hữu ích khác Tuy nhiên không phải tất cả PGPR đều là phân bón sinh học vì nhiều loại PGPR có thể kích thích sinh trưởng thực vật bằng cách kiểm soát các loại VSV gây bệnh (theo tóm tắt về việc coi PGPR như là tác nhân kiểm soát sinh học - Whipps, 2001, Zehnder và mọi người, 2001)

PGPR tăng cường sinh trưởng thực vật theo con đường trực tiếp hoặc gián tiếp nhưng những cơ chế cụ thể rất rắc rối và phức tạp nên chưa được miêu tả cụ thể Cơ chế trực tiếp của việc kích thích sinh trưởng cây trồng bởi PGPR được chứng minh có thể là do vắng mặt những tác nhân gây bệnh cho thực vật hoặc những vi sinh vật vùng rễ khác Trong khi đó những cơ chế gián tiếp đòi hỏi khả năng của PGPR làm giảm những tác động có hại của những tác nhân gây bệnh đến năng suất cây trồng PGPR đã được ghi nhận là trực tiếp làm tăng sinh trưởng cây trồng bằng các cơ chế khác nhau:

- Sự cố định Nitơ không khí để chuyển vào thực vật: vi khuẩn

cộng sinh trong rễ cây họ đậu Rhizobium sẽ tăng cường quá trình khử Nitơ

không khí thành dạng đạm amoni khi có mặt thêm PGPR

- Việc sản sinh ra các siderophores: Các vi khuẩn sẽ tăng cường tạo móc hóa học lấy và giữ các nguyên tử sắt để ức chế sinh trưởng phát triển của các vi khuẩn khác

- Sự hòa tan các khoáng chất như photpho: Sự hấp thu khoáng chất trực tiếp làm tăng sinh trưởng thực vật do làm tăng sự lưu chuyển dòng ion tại

bề mặt rễ khi có sự hiện diện của PGPR

- Sự tổng hợp các phytohormon: PGPR nâng cao năng suất cây trồng bằng cách tổng hợp auxin và cytokinin hoặc can thiệp vào sự tổng hợp ethylen ở cây trồng

Trong các cơ chế trực tiếp làm tăng sinh trưởng thực vật thì cơ chế tổng hợp nên các phytohormon (đặc biệt là khả năng tổng hợp indole acetic acid – IAA) là cơ chế đang được tập trung nghiên cứu nhiều nhất, thể hiện rõ nhất khả năng kích thích sinh trưởng thực vật của các vi sinh vật vùng rễ

PGPR gián tiếp nâng cao sinh trưởng ở cây trồng thông qua sự ngăn chặn các nguồn bệnh ở cây trồng bởi các cơ chế khác nhau:

- Khả năng sản xuất các siderophores

- Khả năng tổng hợp các chất kháng nấm như là thuốc kháng sinh

để ngăn chặn sự phát triển của các nguồn nấm gây bệnh

- Khả năng cạnh tranh dinh dưỡng hoặc các nơi cư trú ở gốc với các nguồn bệnh

- Khả năng tạo ra hệ thống đề kháng

Nói chung, PGPR nâng cao sinh trưởng thực vật có thể bằng một hoặc nhiều cơ chế trực tiếp và gián tiếp khác nhau Các phương pháp tiếp cận bằng hóa sinh và sinh học phân tử đang cung cấp cái nhìn mới sâu sắc hơn về cơ sở

di truyền của các đặc điểm trên, các con đường sinh tổng hợp liên quan và tầm quan trọng của lĩnh vực kiểm soát sinh học trong các nghiên cứu ở phòng thí nghiệm và thực tế trên đồng ruộng [4]

Trên thế giới đã nghiên cứu và phát hiện có rất nhiều chủng vi sinh vật

có khả năng sản sinh chất kích thích sinh trưởng thực vật theo các cơ chế khác nhau đã nêu ở trên Dưới đây là một số chủng vi sinh vật điển hình:

Bacillus là tên của một chi gồm các vi khuẩn hình que, Gram dương,

hiếu khí, thuộc về họ Bacillaceae trong Firmicutes Bacillus sử dụng khí oxy

làm chất nhận electron khi trao đổi khí trong quá trình trao đổi chất Qua kính

hiển vi, Bacillus đơn lẻ có hình dạng giống những chiếc que, phần lớn những

chiếc que này có bào tử trong hình oval có khuynh hướng phình ra ở một đầu Thường thì người ta quan sát thấy tập đoàn vi sinh vật này rất rộng lớn, có hình

dạng bất định và đang phát triển lan rộng Một số Bacillus có khả năng sinh chất

kích thích sinh trưởng thực vật, đối kháng với một số bệnh trên cây trồng và sử dụng trong sản xuất các sản phẩm sinh học ứng dụng trong thực tế

Vi khuẩn Pseudomonas là vi khuẩn Gram âm, thuộc ngành

Proteobacteria, lớp Gamma Proteobacteria, chi Gamma Proteobacteria, loài Pseudomonas

Vi khuẩn Rhizobium tồn tại trong đất, có thể xâm nhập vào các lông hút

của rễ cây họ đậu và kích tác tạo thành nốt sần nên còn gọi là vi khuẩn nốt

sần Rhizobium thuộc nhóm vi khuẩn Gram âm, sống hiếu khí, có dạng hình

que, có khả năng di động và không sinh bào tử Vi khuẩn phát triển tối ưu ở nhiệt độ 28 - 30o

C và pH trung tính 6,5 – 7,0 Nhu cầu dinh dưỡng của

Rhizobium không có gì đặc biệt Chúng có thể sử dụng đường, rượu và một

vài loại axit làm nguồn năng lượng Một số nòi Rhizobium cần phải lấy

vitamin và chất kích thích sinh trưởng từ môi trường, một số khác có thể tự tổng hợp được Trên môi trường đặc, vi khuẩn nốt sần thường tạo thành những khuẩn lạc trơn bóng, nhầy, vô màu Chất nhầy do vi khuẩn nốt sần tiết

ra là một loại polysaccatir cấu tạo bởi các hexozan, pentoza và axit uronic

Vi khuẩn Azotobacter là một loại vi khuẩn háo khí, Gram âm, không

sinh bào tử, sống tự do và có mặt ở hầu hết các loại đất và hệ sinh thái nông nghiệp với số lượng khác nhau, trong đó đất giàu mùn có độ pH trung tính

chứa nhiều Azotobacter nhất Phân bón vi sinh vật Azotobacter có thể được

coi là loại phân bón vi sinh vật được ứng dụng sớm nhất Sau đó trong quá

trình nghiên cứu, các nhà khoa học đã khám phá ra Azotobacter không chỉ có

khả năng cố định Nitơ mà còn có khả năng sinh tổng hợp hoạt chất kích thích sinh trưởng thực vật, một số vitamin và hoạt chất ức chế sinh trưởng, phát triển của một số vi nấm gây bệnh vùng rễ một số cây trồng Khuẩn lạc

Azotobacte lồi, đàn hồi, hơi nhầy, khi còn non có màu trắng, khi già có màu

xẫm dần

Vi khuẩn Azospirillum là loại vi khuẩn Gram âm, có dạng xoắn từ nửa

vòng đến vài vòng, sống hội sinh trong vùng rễ cây hòa thảo, cây bộ đậu,

bông và rau Trong vùng rễ cây, Azospirillum nhận các chất hữu cơ từ chất

tiết rễ cây làm nguồn dinh dưỡng, tổng hợp đạm cung cấp trở lại cho cây và

đất Quá trình cố định đạm do vi khuẩn Azospirillum được xảy ra trong vùng phân cách hiếu khí và yếm khí của rễ cây do vậy người ta gọi Azospirillum là loại vi khuẩn vi hiếu khí Giống như Azotobacter, Azospirillum ngoài khả

năng cố định nito còn có thể sinh tổng hợp một số hoạt chất kích thích sinh trưởng thực vật [1]

2.4 Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến sinh trưởng, phát triển của

vi sinh vật

2.4.1 Nguồn dinh dưỡng

Vi sinh vật cũng như các loài động thực vật khác, chúng luôn có nhu cầu sử dụng các nguồn dinh dưỡng để duy trì các hoạt động sống Các chất dinh dưỡng đối với vi sinh vật là những chất chúng có thể hấp thụ từ môi trường xung quanh và được sử dụng làm nguyên liệu để cung cấp cho quá trình sinh