Nghiên cứu diễn thế sinh thái và đặc điểm sinh học của vi sinh vật tham gia quá trình chuyển hóa rơm rạ thành mùn hữu cơ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI PHẠM THỊ THANH NHÀN NGHIÊN CỨU DIỄN THẾ SINH THÁI VÀ ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA VI SINH VẬT THAM GIA QUÁ TRÌNH CHUYỂN HÓA RƠM RẠ THÀNH MÙN HỮU CƠ Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 60 42 01 20 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Trần Thị Thúy HÀ NỘI, 2014 LỜI CẢM ƠN Trong thời gian thực đề tài, em nhận đƣợc nhiều giúp đỡ, bảo đóng góp ý kiến quý báu từ thầy cô giáo, gia đình, bạn bè đồng nghiệp. Em xin bày tỏ lòng kính trọng biết ơn sâu sắc tới TS. Trần Thị Thúy, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn, bảo tận tình đồng hành giúp đỡ em suốt trình học tập nghiên cứu đề tài. Em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội. Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy, cô giáo Bộ môn Vi sinh, khoa Sinh học - Kĩ thuật nông nghiệp, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội Bộ môn Công nghệ Sinh học - Vi sinh, khoa Sinh học, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội quan tâm, tạo điều kiện giúp đỡ em suốt thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành đề tài này. Em xin cảm ơn tất anh, chị bạn nghiên cứu, học tập phòng thí nghiệm Bộ môn Vi sinh, khoa Sinh học - Kĩ thuật nông nghiệp, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội Bộ môn Công nghệ Sinh học – Vi sinh, trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội giúp đỡ có ý kiến đóng góp cho em thời gian qua. Em xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn yêu thƣơng tới gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, khích lệ tạo điều kiện cho em trình thực đề tài. Trong trình thực tránh khỏi thiếu sót, em kính mong thầy cô giáo bạn đóng góp ý kiến để đề tài đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 11 năm 2014 Học viên Phạm Thị Thanh Nhàn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài khác. Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn đƣợc cảm ơn thông tin trích dẫn luận văn đƣợc rõ nguồn gốc. Tác giả Phạm Thị Thanh Nhàn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN . LỜI CAM ĐOAN . MỤC LỤC . DANH CÁC TỪ VIẾT TẮT . DANH MỤC BẢNG . MỞ ĐẦU . 1. Lí chọn đề tài 2. Đối tƣợng nghiên cứu . 3. Mục tiêu nghiên cứu 4. Nội dung nghiên cứu . 5. Những đóng góp đề tài . CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU . 1.1. Tổng quan rơm rạ 1.1.1. Phụ phẩm rơm rạ sản xuất lúa gạo 1.1.2. Hiện trạng sử dụng rơm rạ giới Việt Nam . 10 1.2. Tổng quan vi sinh vật có khả phân giải rơm rạ 13 CHƢƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1. Vật liệu . 18 2.1.1. Vi sinh vật . 18 2.1.2. Môi trƣờng nghiên cứu hóa chất . 18 2.1.3. Thuốc thử . 19 2.1.4. Thiết bị 19 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu 19 2.2.1. Lấy mẫu . 19 2.2.2. Phƣơng pháp vi sinh vật 19 2.2.3. Phƣơng pháp xác định độ ẩm tuyệt đối rơm rạ 28 2.2.4. Phƣơng pháp toán học thống kê xử lý số liệu 28 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 3.1. Diễn sinh thái vi sinh vật trình mùn hóa tự nhiên rơm rạ 29 3.1.1. Đặc điểm trạng thái rơm rạ trình mùn hóa . 29 3.1.2. Sự thay đổi nhiêt độ khối ủ mùa hè mùa đông 34 3.1.3. Sự giảm khối lƣợng khối ủ mùa hè mùa đông 36 3.2. Vi sinh vật đất phân lập đƣợc từ trình mùn hóa tự nhiên rơm rạ 39 3.3. Tuyển chọn chủng vi sinh vật đất có hoạt tính enzyme ngoại bào phân giải lignin, cellulose hemicelluloses . 42 3.4. Mô tả số đặc điểm sinh học 05 chủng vi sinh vật có hoạt tính enzyme ngoại bào điển hình 44 3.4.1. Hình thái khuẩn lạc hiển vi ba chủng vi khuẩn điển hình 45 3.4.2. Hình thái khuẩn lạc hiển vi hai chủng xạ khuẩn điển hình 49 3.4.3. Nghiên cứu tính đối kháng chủng VSV tuyển chọn 51 3.5. Đánh giá khả phân giải rơm rạ số chủng vi sinh vật tuyển chọn . 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC DANH CÁC TỪ VIẾT TẮT 1. BG : Bột giấy 2. CMC : Cacboxyl Methyl Cellulose 3. dd : dung dịch 4. g : gram 5. KL : khuẩn lạc 6. NM : Nấm mốc 7. RBBR : Remazol Brilliant Blue R 8. VK : Vi khuẩn 9. VSV : Vi sinh vật 10. XK : xạ khuẩn DANH MỤC BẢNG Bảng 2. 1. Môi trƣờng phân lập nuôi cấy VSV 18 Bảng 2. 2. Thành phần môi trƣờng thử hoạt tính enzyme ngoại bào . 18 Bảng 2. 3. Các khối ủ tỉ lệ thành phần phối trộn khối ủ . 20 Bảng 2. 4. Vi sinh vật bổ sung vào chất rơm rạ 27 Bảng 3. 1. Sự thay đổi trạng thái rơm rạ khối ủ vào mùa hè 30 Bảng 3. 2. Sự thay đổi trạng thái rơm rạ khối ủ vào mùa đông 32 Bảng 3. 3. Sự thay đổi độ mủn rơm rạ khối ủ 34 Bảng 3. 4. Vi sinh vật phân lập đƣợc đợt phân lập mẫu khối ủ mùa hè (U1 U2) . 40 Bảng 3. 5. Vi sinh vật phân lập đƣợc đợt phân lập mẫu khối ủ mùa đông (Đ1 Đ2) . 40 Bảng 3. 6. Hoạt tính enzyme ngoại bào chủng vi sinh vật phân lập đƣợc từ khối ủ . 42 Bảng 3. 7. Hoạt tính 05 chủng vi sinh vật có hoạt tính enzyme ngoại bào mạnh 43 Bảng 3. 8. Một số đặc điểm hình thái chủng vi khuẩn có hoạt tính enzyme ngoại bào mạnh 45 Bảng 3. 9. Một số đặc điểm hình thái chủng xạ khuẩn có hoạt tính enzyme ngoại bào mạnh 49 Bảng 3. 10. Thành phần C N rơm rạ khô (%) . 54 DANH MỤC HÌNH Hình 1. 1. Sản lƣợng diện tích gieo trồng lúa giới Hình 1. 2. Cấu trúc lập thể cellulose . Hình 1. 3. Cấu trúc hemicelluloses Hình 1. 4. Các đơn vị lignin Hình 1. 5. Cấu trúc lignin . 10 Hình 3. 1. Rơm rạ đƣợc ủ thùng xốp . 29 Hình 3. 2. Biến thiên nhiệt độ khối ủ U1 U2 . 35 Hình 3. 3. Biến thiên nhiệt độ khối ủ Đ1 Đ2 36 Hình 3. 4. Biến thiên khối lƣợng khối ủ U1 U2 10 tuần 37 Hình 3. 5. Biến thiên khối lƣợng khối ủ Đ1 Đ2 10 tuần 37 Hình 3. 6. Các khuẩn lạc vi sinh vật đĩa Petri phân lập mẫu từ khối ủ U2 (đợt phân lập IV môi trƣờng MPA) . 41 Hình 3. 7. Hoạt tính enzyme ngoại bào số chủng vi sinh vật phân lập đƣợc từ khối ủ rơm rạ . 44 Hình 3. 8. Hình thái khuẩn lạc (A, B) tế bào với độ phóng đại 800x (C, D) chủng IUv2.8.1. 47 Hình 3. 9. Hình thái khuẩn lạc (A, B) tế bào với độ phóng đại 800x(C, D) chủng IUv2.23 . 47 Hình 3. 10. Hình thái khuẩn lạc (A, B) tế bào với độ phóng đại 800x (C) chủng IIUv1.22 . 48 Hình 3. 11. Hình thái khuẩn lạc (A, B,C) tế bào với độ phóng đại 800x (D, E) chủng xạ khuẩn IIUx1.13.2 . 51 Hình 3.12. Hình thái khuẩn lạc (A), tế bào với độ phóng đại 400x (B), Làm đổi màu chất Gause I (C), hệ sợi bào tử mọc kín hộp thạch (D) chủng VUn1.51 . 52 Hình 3. 13. Kết kiểm tra tính đối kháng chủng vi sinh vật tuyển chọn . 53 Hình 3. 14. Thử nghiệm khả phân giải rơm rạ chủng vi sinh vật tuyển chọn . 54 MỞ ĐẦU 1. Lí chọn đề tài Việt Nam nƣớc nông nghiệp, đó, sản xuất lúa gạo chiếm tỷ trọng lớn. Cây lúa lƣơng thực mục tiêu phát triển nông nghiệp Việt Nam nhằm đảm bảo vững an ninh lƣơng thực quốc gia xuất khẩu. Hiện nay, Việt Nam, sản lƣợng lúa trung bình hàng năm khoảng 38 - 40 triệu diện tích gieo trồng khoảng 7,44 triệu hecta. Hai vùng trồng lúa trọng điểm nƣớc đồng sông Cửu Long đồng sông Hồng. Nông dân Việt Nam có tập quán canh tác lúa nƣớc từ hai đến ba vụ năm. Trung bình lúa gạo cho - 1,2 rơm rạ. Với sản lƣợng lúa nay, ƣớc tính lƣợng rơm rạ thải lên đến 40 46 triệu tấn/năm [20]. Việc xử lý rơm rạ - dạng phế phụ phẩm nông nghiệp sau vụ thu hoạch lúa - thực tế chƣa đem lại hiệu quả. Trƣớc đây, chất lƣợng đời sống nông dân thấp, rơm rạ đƣợc dùng làm vật liệu đun nấu sinh hoạt, làm thức ăn cho gia súc. Hiện nay, chất lƣợng sống ngƣời dân đƣợc nâng cao, khí đốt (gas) đƣợc dùng để đun nấu, thức ăn tổng hợp đƣợc sử dụng phổ biến cho chăn nuôi, đó, việc xử lý rơm rạ sau thu hoạch trở thành vấn đề cấp bách xã hội. Vấn đề trở nên nghiêm trọng nhận thức ngƣời nông dân bảo vệ môi trƣờng sống thấp. Nếu thu hoạch lúa vào mùa khô, ngƣời nông dân đốt đồng để tranh thủ mùa vụ, giảm lƣợng rơm rạ sau thu hoạch nhanh chóng. Còn thu hoạch lúa vào mùa mƣa ngƣời nông dân thƣờng vun rơm cạnh bờ kênh, rạch hay bên lề đƣờng. Rơm rạ để tự nhiên đồng ruộng cần nhiều thời gian để xảy trình phân hủy giúp tăng độ mùn đất. Xử lý rơm rạ theo cách thức gây tắc nghẽn giao thông gây ô nhiễm môi trƣờng khí, ảnh hƣởng tới sức khỏe ngƣời, đồng thời làm thất thoát, lãng phí nguồn cacbon chu trình chuyển hóa C hệ sinh thái nông nghiệp. Theo ƣớc tính đốt rơm thải 36,32 kg khí CO; 4,54 kg hydrocarbon; 3,18 kg tro bụi 56,00 kg CO2 [dẫn theo 4]. Đây thành phần khí đóng góp phần không nhỏ gây hiệu ứng nhà kính, gây ô nhiễm môi trƣờng nói chung không khí nói riêng. Trên giới, nhiều công trình khoa học đề cập đến công nghệ xử lý mùn cƣa, trấu, rơm số nguyên liệu khác thành phân bón hữu nhà khoa học nhƣ Kiohyko Nakasaky công (Khoa Kỹ thuật, Đại học Shizuoka, Nhật Bản). Ở Việt Nam, năm gần đây, vấn đề xử lý rơm rạ sau thu hoạch nhận đƣợc nhiều quan tâm nhà khoa học. Trong có nhiều công trình khoa học nghiên cứu ứng dụng công nghệ xử lý rơm rạ nhƣ: xử lý rơm rạ chế phẩm Trichoderma với nhiều loại đất canh tác khác (Viện Lúa đồng sông Cửu Long), xử lý rơm rạ ruộng làm phân bón sinh học (Công ty cổ phần phân bón FITOHOOCMON), . Tuy nhiên chƣa có nhiều công trình nghiên cứu đầy đủ khu hệ vi sinh vật (VSV) tự nhiên tham gia chuyển hóa rơm rạ thành mùn hữu nƣớc ta. Do vậy, nghiên cứu khu hệ VSV tham gia vào diễn sinh thái tự nhiên trình chuyển hóa rơm rạ thành mùn hữu hƣớng nghiên cứu cần thiết. Từ lý trên, tiến hành đề tài: “Nghiên cứu diễn sinh thái đặc điểm sinh học vi sinh vật tham gia trình chuyển hóa rơm rạ thành mùn hữu cơ”. 2. Đối tƣợng nghiên cứu Các chủng VSV đất tham gia trình chuyển hóa rơm rạ thành mùn hữu xã Liên Mạc, huyện Mê Linh, Hà Nội. 3. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu diễn sinh thái, đặc điểm sinh học vi sinh vật tham gia trình chuyển hóa rơm rạ thành mùn hữu làm phân bón cho trồng. 49 3.4.2. Hình thái khuẩn lạc hiển vi hai chủng xạ khuẩn điển hình Bảng 3. 9. Một số đặc điểm hình thái chủng xạ khuẩn có hoạt tính enzyme ngoại bào mạnh Đặc điểm Hình thái khuẩn lạc IIUx1.13.2 Sau 24h: Hình thái hiển vi - Hình dạng sợi - Hình dạng: Tròn chất: dài, phân nhánh - Đƣờng kính: - 2mm - Hình dạng sợi khí - Mầu sắc: vàng nhạt sinh cuống sinh - Sinh sắc tố: không bào tử: cuống sinh Sau 48h: bào tử dạng chuỗi - Hình dạng: Tròn đồng tâm rõ rệt ngắn có phần uốn - Đƣờng kính: - 3mmmm cong. - Mầu sắc: Trắng ngà - Bào tử: Trắng - Sinh sắc tố: không - Số lƣợng bào tử sau Sau 72h: 72 nuôi môi - Hình dạng: Tròn trƣờng thạch đĩa - Đƣờng kính: 2,5 - 3,5mm 35⁰C N = 52.107 - Mầu sắc: Xám nhạt đồng thời xuất CFU/cm2 đốm trắng - Sinh sắc tố: không Sau 96h: - Hình dạng: Tròn - Đƣờng kính: - 4mm - Mầu sắc: Xám xi, đốm trắng - Sinh sắc tố: vàng nhạt VUn1.51 Sau 24h: - Hình dạng sợi - Hình dạng: Tròn chất: trắng dài, phân 50 - Đƣờng kính: 1,5 - 2mm nhánh - Mầu sắc: trắng - Hình dạng sợi khí - Sinh sắc tố: không sinh cuống sinh Sau 48h: bào tử: dạng xoắn - Hình dạng: Tròn - Bào tử: Trắng - Đƣờng kính: - 3mm - Mầu sắc: Trắng Số lƣợng bào tử sau - Sinh sắc tố: không 72 nuôi môi Sau 72h: trƣờng thạch đĩa - Hình dạng: Tròn, sợi kín khuẩn 350C N = 47,6.106 lạc - Đƣờng kính: 2,5 - 3,5mm - Mầu sắc: trắng - Sinh sắc tố: nâu nhạt Sau 96h: - Hình dạng: Tròn - Đƣờng kính: - 4mm - Mầu sắc: Ven khuẩn lạc có màu vàng nhạt - Sinh sắc tố: nâu đậm CFU/cm2 51 A (Sau 72h độ pha loãng 106 lần) B (Sau 72h) C (độ phóng đại 10x) D E Hình 3. 11. Hình thái khuẩn lạc (A, B,C) tế bào với độ phóng đại 800x (D, E) chủng xạ khuẩn IIUx1.13.2 52 A (Sau 72 giờ) B C D Hình 3. 12. Hình thái khuẩn lạc (A), tế bào với độ phóng đại 400x (B), Làm đổi màu chất Gause I (C), hệ sợi bào tử mọc kín hộp thạch (D) chủng VUn1.51 3.4.3. Nghiên cứu tính đối kháng chủng VSV tuyển chọn Để đánh giá khả phân giải rơm rạ thực tế chủng VSV có hoạt tính enzyme ngoại bào đƣợc mô tả tập hợp VSV tuyển chọn, tiến hành kiểm tra tính đối kháng chủng phƣơng pháp cấy chữ thập (đối với chủng vi khuẩn) phƣơng pháp khối thạch (đối với chủng xạ khuẩn). Kết cho thấy 05 chủng VSV tuyển chọn không đối kháng nhau. 53 Hình 3. 13. Kết kiểm tra tính đối kháng chủng vi sinh vật tuyển chọn 54 3.5. Đánh giá khả phân giải rơm rạ số chủng vi sinh vật tuyển chọn Các chủng VSV có hoạt tính enzyme ngoại bào mạnh (mô tả mục 3.4) đƣợc đánh giá khả phân giải rơm rạ cách riêng lẻ tập hợp VSV. Rơm rạ sử dụng thử nghiệm loại rơm rạ đƣợc phơi khô tự nhiên theo phƣơng pháp truyền thống nhân dân ta (phơi dƣới ánh nắng mặt trời khoảng 2-3 ngày). Theo kết nghiên cứu, xác định hàm lƣợng nƣớc rơm phơi khô nhƣ 11,425%, rơm tƣơi 77,1%. Kết xác định hàm lƣợng C hữu N tổng số rơm khô (bảng 3.10), chất rơm phơi khô tự nhiên nghèo nitơ (0,24%). So sánh với nhiều kết nghiên cứu rơm rạ giới, tỉ lệ C:N rơm khô tự nhiên Việt Nam thấp so với quốc tế. Tập quán canh tác lúa nƣớc chƣa phù hợp, việc lạm dụng phân bón (trong có phân đạm) dẫn đến tích lũy đạm rơm rạ nên tỉ lệ C:N thấp nhƣ trên. Bảng 3. 10. Thành phần C N rơm rạ khô (%) N tổng số C hữu 0,24 19,42 Hình 3. 14. Thử nghiệm khả phân giải rơm rạ chủng vi sinh vật tuyển chọn 55 Kết thử nghiệm khả phân giải rơm rạ 20 ngày ủ 37⁰C chủng tuyển chọn đƣợc lặp lại lần 21 túi thí nghiệm đƣợc thể bảng 3.11. Bảng 3.11. Theo dõi giảm khối lƣợng độ mủn túi ủ rơm rạ với vi sinh vật nghiên cứu 20 ngày STT Thí nghiệm Tổ hợp VSV Khối lƣợng giảm Độ mủn (g) chất rơm rạ 12,52±0,49 ++++ tuyển chọn IUv2.23 12,01±0,83 ++++ VUn1.51 9,15±0,84 +++ IUv2.8.1 6,93±0,46 ++ IIUx1.13.2 6,86±0,34 ++ IIUv1.22 6,74±0,54 ++ ĐC (không bổ 6,37±0,49 + sung VSV) Mủn kém: + Mủn trung bình: + + Mủn tốt: + + + Mủn tốt: + + + + So với đối chứng (ĐC: không bổ sung VSV), thí nghiệm có độ mủn rơm rạ giảm khối lƣợng chất rõ rệt sau 20 ngày ủ 37⁰C. Trong thí nghiệm sử dụng đơn chủng VSV, chủng vi khuẩn IUv2.23 có khả phân giải rơm rạ tốt (lƣợng chất giảm thí nghiệm sử dụng tập hợp chủng VSV tuyển chọn 0,5 g). Các chủng: IUv2.8.1, IIUx1.13.2, IIUv1.22 có khả phân giải rơm rạ không cao (phân biệt với ĐC không đáng kể). Chủng xạ khuẩn VUn1.51, có khả phân giải rơm rạ mức trung bình (mức độ giảm khối lƣợng chất rơm rạ thấp thí nghiệm sử dụng tập hợp chủng ~ 3,5 g). 56 Sự thay đổi trạng thái rơm rạ túi ủ không rõ rệt nhƣ khối ủ lớn. Kết độ mủn rơm rạ thí nghiệm (bảng 3.11) cho thấy, chất rơm rạ có độ mủn tốt mẫu chứa tổ hợp VSV tuyển chọn, mẫu chứa xạ khuẩn IUv2.23. Bên cạnh đó, chất túi đối chứng có độ mủn nhất. Các túi thí nghiệm lại có độ mủn tƣơng đƣơng nhau. Nhƣ vậy, trình mủn hóa cao dẫn đến giảm khối lƣợng lớn. Chủng vi khuẩn IUv2.23 chủng xạ khuẩn VUn1.51 có khả phân giải rơm rạ thực tế tốt số chủng VSV tuyển chọn, chúng đƣợc sử dụng tập hợp VSV hữu hiệu để phân giải rơm rạ thành phân mùn hữu cơ, bón cho trồng. 57 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận 1.1. Quá trình mùn hóa tự nhiên rơm rạ khổi ủ 1m3 diễn theo giai đoạn: giai đoạn tiền sinh nhiệt, giai đoạn sinh nhiệt giai đoạn chín (sau sinh nhiệt) tƣơng ứng với mức độ nhiệt khác giai đoạn. Quá trình mùn hóa diễn mạnh mẽ sau giai đoạn sinh nhiệt. 1.2. Nhiệt độ môi trƣờng, số lƣợng vi sinh vật đất bổ sung ban đầu, cân C:N chất có ảnh hƣởng rõ rệt đến số lƣợng vi sinh vật khả phân giải rơm rạ chủng vi sinh vật khối ủ. 1.3. Diễn sinh thái nhóm vi sinh vật khối ủ diễn theo thứ tự: vi khuẩn chiếm ƣu giai đoạn tiền sinh nhiệt; giai đoạn sinh nhiệt xạ khuẩn nấm mốc chiếm ƣu thế; giai đoạn chín khối ủ chủ yếu có tham gia nấm mốc xạ khuẩn; vi khuẩn quay trở lại khối ủ sau khối ủ hoàn toàn chín mùn hóa mức tối đa. 1.4. Phân lập đƣợc 178 chủng từ khối ủ theo 05 đợt phân lập có 60 chủng có hoạt tính. Phần lớn chủng vi sinh vật có hoạt tính enzyme phân giải cellulose, số có hoạt tính phân giải lignin. 1.5. Năm chủng (03 chủng vi khuẩn, 02 chủng xạ khuẩn) có hoạt tính tốt đƣợc mô tả số đặc điểm sinh học, đánh giá hoạt tính enzyme ngoại bào thử nghiệm phân giải rơm rạ thực tế. 2. Kiến nghị Trong trình thực đề tài, có số kiến nghị sau: - Tiếp tục nghiên cứu diễn sinh thái vi sinh vật qua trình phân giải rơm rạ vào mùa hè mùa đông để xác định lặp lại chủng vi sinh vật giai đoạn định. Từ đó, định danh chủng vi sinh vật đặc trƣng giai đoạn trình diễn sinh thái phân hủy rơm rạ. 58 - Tiếp tục tuyển chọn chủng có khả chuyển hóa tốt rơm rạ thành mùn hữu cơ, hƣớng tới sản xuất chế phẩm sinh học. Từ thực chuyển hóa rơm rạ thành phân hữu quy mô công nghiệp. 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1. Nguyễn Lân Dũng (chủ biên), 1978, Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật học, NXB Khoa học Kĩ thuật, tập 1,2, 55-63 2. Mai Thị Hằng, Đinh Thị Kim Nhung, Vƣơng Trong Hào, 2011,Thực hành vi sinh vật, NXB Đại học Sƣ phạm, 69-72. 3. Nguyễn Huy Phiêu, Phùng Ngọc Bộ, 2002, Nghiên cứu cấu tạo lignin bồ đề tre nứa, Tạp chí Hóa học ứng dụng số 3, 17. 4. Trần Thị Ngọc Sơn cộng tác viên, 2011, Hiệu phân hữu phân vi sinh sản xuất lúa trồng cạn đồng sông Cửu Long, Hội thảo - Colloque - Đại học Mở HCM - Université Ouverte de HCM ville – 09/06/2011, 23-35. 5. Trịnh Thị Kim Vân, 2010, Nghiên cứu ứng dụng công nghệ enzim để sản xuất ứng dụng chức xylo-oligosacarit từ phế liệu giàu xylan, Báo cáo tổng kết đề tài, Viện Công nghệ thực phẩm, 25-38 Tiếng Anh 6. Archer H. C., Evanylo K.E. and Pease J. W., 1997, On farm composting: A guide to principles, planning and operation, Virginia state university publication, 452-232 7. Bertoldi M., Vallini G., Pera A., 1982, The biology of composting, Waste Management & Research, 1, 157-176. 8. Christakopoulos P., Katapodis P., Kalogeris E., Kekos D., Macris B.J. Stamatis, H., & Skaltsa H., 2003, Antimicrobial activity of acidic xylooligosaccharides produced by family 10 and 11 endoxylanases, International Journal of Biological Macromolecules, 171-175. 9. Fengel D. & Wegener G., 1989, Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions, Walter de Gruyter Press, 155-158. 60 10. Hudson M. & Marsh P, 1995, Carbohydrate metabolism in the colon, in Human colonic bacteria Role in nutrition, physiology and pathology, G. Gibson and G. Mac Farlane, Ed, CRC Press: Boca Raton, FL, 61-73. 11. Kontula P., von Wright A., Sandholm M. T., 1998, Oat branb gluco and xylo-oligosaccharides as fermentative substrates for lactic acid bacteria, International Journal of Food Microbiology, 45, 163-169. 12. Nakasaki K. and Marui T., 2011, Progress of organic matter degradation and maturity of compost produced in a large-scale composting facility, Waste Management & Research, 26(6), 574-581. 13. Nakasaki K., Ohtaki A., Takemoto M., Fujiwara S., 2011, Production of well-matured compost from night-soil sludge by an extremely short period of thermophilic composting, Waste Management & Research, 31(3), 495-501. 14. Nakasaki K., Shoda M., Kubota H., 1986, Effects of a bulking agent on the reaction rate of thermophilic sewage sludge composting, Journal of Fermentation Technology, 64(6), 539-544. 15. Rebolilido R., Martinez J., Aguilera Y., Melchor K., Koener I., Stegmann R., 2008, Microbial populations during composting process of organic fraction of municipal soild waste, Appl. Eco. Environ. Res., Penkala Bt., Budapest, Hungary, 6(3), 61-67. 16. Strom P.F.,1995, Effect temperature on bacterial species diverstry in thermophilic solid-waste composting, Applied Environmental Microbialogy, 50, 899-905. 17. Vazquez M., Alonso J., Dominguez H., & Parajó J, 2000, Xylooligosaccharides: manufacture and applications. Trends in Food Science and Technology, 11, 387-393. 61 Webside 18.http://www.duoclieu.org/2012/01/cellulose.html 19.http://hocvienquany.vn/Data/HocLieu/hoa%20sinh.pdf 20.http://www.monre.gov.vn/v35/default.aspx?tabid=428&CateID=39&I D=125957&Code=WPI3125957 21.http://www.tintucnongnghiep.com/2014/01/thi-truong-xuat-khau-gaoviet-nam-nam.html 22.http://vietsciences.free.fr/timhieu/khoahoc/chatdochai/dotromravithieuh ieubiet.htm PHỤ LỤC A B Tản vôi bột (A) hình thái hiển vi 100x (B) C D Sợi tơ trắng, mảnh (C) hình thái hiển vi 100x (D) Hạt trắng Hạt vàng Một số trạng thái rơm rạ trình phân hủy U1 sau ngày U1 sau 12 ngày U2 sau 12 ngày U2 sau 13 ngày Đ1 sau ngày ủ Đ2 sau ngày ủ Đ1 sau ngày ủ Đ2 sau 13 ngày ủ Một số hình ảnh rơm rạ khối ủ A D B E C G Một số hình ảnh vòng hoạt tính phân giải CMC (A, B, C), phân giải RBBR (D, E), phân giải BG (G) VSV [...]... dung nghiên cứu - Theo dõi diễn thế sinh thái của vi sinh vật đất trong quá trình mùn hóa tự nhiên của rơm rạ - Phân lập vi sinh vật tham gia quá trình mùn hóa tự nhiên của rơm rạ - Đánh giá vai trò của các vi sinh vật phân lập đƣợc thông qua hoạt tính enzyme ngoại bào và khả năng mùn hóa rơm rạ của chúng 5 Những đóng góp của đề tài Đánh giá đƣợc vai trò của các nhóm VSV đất khác nhau tham gia vào diễn. .. lƣợng rơm rạ tồn dƣ vẫn còn rất lớn Vấn đề chuyển hóa rơm rạ thành phân bón hữu cơ đã đƣợc nghiên cứu và đã có một số công trình nghiên cứu đƣa vào thực tiễn Tuy nhiên, phần lớn những công trình nghiên cứu đó đều nghiên cứu về xử lí rơm rạ của lúa mì, yến mạch của khu vực châu Âu và Bắc Á, Bắc Mĩ nhƣ: chế biến rơm rạ thành thức ăn vật nuôi, phân hữu cơ từ rơm rạ lúa mì (Hoa Kỳ), và gần đây là nghiên cứu. .. 2.2.2 Phương pháp vi sinh vật 2.2.2.1 Nghiên cứu diễn thế sinh thái của vi sinh vật tham gia chuyển hóa rơm rạ Khu hệ VSV có khả năng phân giải rơm rạ từ đất bùn đồng ruộng đƣợc ủ cùng với cơ chất rơm rạ trong khối ủ hiếu khí có bổ sung và không bổ sung 20 nguồn nitơ (bảng 2.3) Các khối ủ vào mùa hè (từ ngày 30 tháng 06 đến ngày 09 tháng 09 năm 2013) đƣợc ký hiệu là; U1, U2 Các khối ủ vào mùa đông (từ... cao, rơm rạ rất hữu hiệu Các chế phẩm phân hủy rơm rạ kể trên có thể bao gồm hỗn hợp VSV với nhiều nhóm VSV khác nhau (nhƣ Compost maker, Vixura, E.M) nhƣng cũng có những chế phẩm chỉ có một chủng VSV (chế phẩm nấm Trichoderma) Phần lớn các công trình nghiên cứu phân hủy rơm rạ đều nghiên cứu chuyên sâu về quy trình xử lí rơm rạ và công nghệ tạo chế phẩm Diễn thế sinh thái tự nhiên trong quá trình. .. phân bón hữu cơ sinh học hoặc làm nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ vi sinh vật Chế phẩm bao gồm 3 chủng vi sinh vật: Chủng xạ khuẩn (Streptomyces sp.), chủng vi khuẩn phân giải lân (Bacillus subtilis) và chủng nấm men (Saccharomyces cerevisiae) Chế phẩm Vixura: là chế phẩm dạng bột chứa 12 - 15 loại vi sinh vật đƣợc phân lập, tuyển chọn tại Vi n Công nghệ Sinh học, trong đó có các chủng Bacillus và xạ... phân hóa học, đất sẽ càng ngày càng cằn cỗi và chai cứng Hậu quả lâu dài không thể lƣờng trƣớc đƣợc Do đó, vi c nghiên cứu xử lí rơm rạ sau thu hoạch ở nƣớc ta là vấn đề nhận đƣợc sự quan tâm lớn của các nhà khoa học cũng nhƣ 13 chính phủ Nhiều công trình nghiên cứu xử lí rơm rạ đã đi vào thực tiễn và đạt đƣợc những kết quả nhất định nhƣ: trồng nấm rơm, chế biến rơm thành thức ăn vật nuôi, chế biến rơm. .. gia vào diễn thế sinh thái của quá trình mùn hóa rơm rạ trong tự nhiên Trên cơ sở các nghiên cứu cơ bản, đề tài đóng góp những hiểu biết toàn diện nhằm hƣớng tới xây dựng quy trình công nghệ xử lý phế phụ phẩm rơm rạ trong sản xuất nông nghiệp, tránh lãng phí các nguồn cacbon và góp phần hạn chế gây ô nhiễm môi trƣờng 4 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan về rơm rạ 1.1.1 Phụ phẩm rơm rạ trong sản... Seoul Hàn Quốc, cúp vàng hội chợ công nghệ Techmart năm 2003, 2005 [dẫn theo 22] 1.2 Tổng quan về vi sinh vật có khả năng phân giải rơm rạ Nhóm VSV phân hủy chất hữu cơ, rơm rạ trong tự nhiên rất phong phú và đƣợc các nhà khoa học đặc biệt quan tâm Theo nhiều nghiên cứu trên thế giới và trong nƣớc, rơm rạ đƣợc phân hủy bởi nhiều nhóm VSV Các VSV điển hình có khả năng phân giải rơm rạ là Bacillus sp,... 3 lần Dựa vào nghiên cứu và tính toán lƣợng tế bào hoặc bảo tử của mỗi chủng VSV trên 1ml dịch thể nuôi cấy hoặc 1 cm2 môi trƣờng thạch, chúng tôi xác định lƣợng VSV bổ sung vào cơ chất rơm rạ trong bảng 2.4 Bảng 2 4 Vi sinh vật bổ sung vào cơ chất rơm rạ Kí hiệu chủng IUv2.8.1 IUv2.23 IIUv1.22 IIUx1.13.2 VUn1.51 CFU/1ml dịch CFU/1cm2 nuôi cấy 81.107 ml dịch/30g rơm rạ cm2 nuôi cấy/30g rơm rạ 0.059ml... - Độ mủn cơ chất rơm rạ, theo dõi 2 tuần/lần - Đặc điểm hình thái cơ chất rơm rạ (mùi, màu sắc, độ nhớt), theo dõi hàng ngày 2.2.3 Phương pháp xác định độ ẩm tuyệt đối của rơm rạ Độ ẩm của rơm tƣơi và rơm khô (rơm đƣợc phơi khô tự nhiên) đƣợc xác định bằng phƣơng pháp sấy đến trọng lƣợng không đổi: Cân 20g rơm (tƣơi hoặc khô) cho vào đĩa Petri, sấy ở 105oC trong 16 giờ Sau đó cân lại mẫu và tiếp tục . Nghiên cứu diễn thế sinh thái và đặc điểm sinh học của vi sinh vật tham gia quá trình chuyển hóa rơm rạ thành mùn hữu cơ . 2. Đối tƣợng nghiên cứu Các chủng VSV đất tham gia quá trình chuyển. hóa rơm rạ thành mùn hữu cơ tại xã Liên Mạc, huyện Mê Linh, Hà Nội. 3. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu diễn thế sinh thái, các đặc điểm sinh học của vi sinh vật tham gia quá trình chuyển hóa. chuyển hóa rơm rạ thành mùn hữu cơ ở nƣớc ta. Do vậy, nghiên cứu khu hệ VSV tham gia vào diễn thế sinh thái tự nhiên của quá trình chuyển hóa rơm rạ thành mùn hữu cơ là hƣớng nghiên cứu cần thiết.