ảnh hưởng của vi khuẩn cellulomonas flavigena, azospirillum sp , pseudomonas sp đến sự sinh trưởng và năng suất lúa ir50404 trồng trong điều kiện có chôn vùi rơm rạ tươi

MỞ ĐẦU Qua nhiều năm nghiên cứu của Võ Thị Gương 2005, cho thấy tình trạng nông dân thường xuyên canh tác liên tục 2-3 vụ/năm, có nơi 7vụ/2năm Phạm Thị Phấn và ctv., 2001; Trần An Phong,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

NGUYỄN QUỐC TRẠNG

ẢNH HƯỞNG CỦA VI KHUẨN Cellulomonas

flavigena, Azospirillum sp., Pseudomonas sp

ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT

LÚA IR50404 TRỒNG TRONG ĐIỀU KIỆN CÓ CHÔN VÙI

RƠM RẠ TƯƠI

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH NÔNG HỌC

2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

NGÀNH NÔNG HỌC

ẢNH HƯỞNG CỦA VI KHUẨN Cellulomonas

flavigena, Azospirillum sp., Pseudomonas sp

ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG VÀ NĂNG SUẤT

LÚA IR50404 TRỒNG TRONG ĐIỀU KIỆN CÓ CHÔN VÙI

RƠM RẠ TƯƠI

Ts Nguyễn Thành Hối Nguyễn Quốc Trạng

Lớp: Nông học K37 MSSV: 3113279

2014

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN DI TRUYỀN GIỐNG NÔNG NGHIỆP

Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp thuận luận văn với đề tài:

Ảnh hưởng của vi khuẩn Cellulomonas flavigena, Azospirillum sp., Pseudomonas sp đến sự sinh trưởng và năng suất lúa IR50404 trồng

trong điều kiện có chôn vùi rơm rạ tươi

Do sinh viên Nguyễn Quốc Trạng thực hiện

Kính trình lên hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2014

Cán bộ hướng dẫn

TS Nguyễn Thành Hối

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG

BỘ MÔN DI TRUYỀN GIỐNG NÔNG NGHIỆP

………

Hội đồng chấm luận văn tốt nghiệp đã chấp thuận luận văn tốt nghiệp kỹ sư ngành Nông học với đề tài: Ảnh hưởng của vi khuẩn Cellulomonas flavigena, Azospirillum sp., Pseudomonas sp đến sự sinh trưởng và năng suất lúa IR50404 trồng trong điều kiện có chôn vùi rơm rạ tươi Do sinh viên Nguyễn Quốc Trạng thực hiện và bảo vệ trước Hội Đồng Ý kiến của Hội Đồng chấm luận văn tốt nghiệp:………

………

.………

………

………

Luận văn tốt nghiệp được Hội Đồng đánh giá ở mức:………

Cần Thơ, ngày ….tháng…… năm 2014 Thành Viên Hội Đồng ……… ……… ………

DUYỆT KHOA Trưởng khoa: Nông Nghiệp & SHƯD

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân Các số liệu , kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình luận văn nào trước đây

Tác giả luận văn

Nguyễn Quốc Trạng

LÝ LỊCH CÁ NHÂN

I LÝ LỊCH SƠ LƯỢC

Họ và tên: Nguyễn Quốc Trạng Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 02/07/1991 Dân tộc: Kinh

Nơi sinh: xã Trường Long - H Phong Điền – TP Cần Thơ

Địa chỉ liên lạc: số nhà 141, ấp Trường Phú IB, xã Trường Long, huyện Phong Điền, TP Cần Thơ

E-mail:trang113279@student.ctu.edu.vn hoặc quoctrang0207@gmail.com

II QUÁ TRÌNH HỌC TẬP

1 Tiểu học

Thời gian: 1997 - 2002

Trường: Trường Long 3

Địa điểm: xã Trường Long, huyện Phong Điền, TP Cần Thơ

2 Trung học cơ sở

Thời gian: 2002 - 2006

Trường: Trung học cơ sở Trường Long

Địa điểm: xã Trường Long, huyện Phong Điền, TP Cần Thơ

3 Trung học phổ thông

Thời gian: 2006 - 2010

Trường: Trung học phổ thông Phan Văn Trị

Đại điểm: huyện Phong Điền, TP Cần Thơ

4 Đại học

Thời gian: 2011 – 2015

Trường: Đại học Cần Thơ

Địa điểm: Đường 3/2, phường Xuân Khánh, quận Ninh Kiều, TP Cần Thơ Chuyên ngành: Nông học (Khóa 37)

Cần Thơ, ngày…tháng… năm 2014

Nguyễn Quốc Trạng

LỜI CẢM TẠ

………oOo………

Xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến

Ts Nguyễn Thành Hối, Th.s Mai Vũ Duy người đã tận tình hướng dẫn gợi ý, giúp đỡ và cho những lời khuyên hết sức bổ ích cho việc nghiên cứu và hoàn thành luận văn này

Chân thành biết ơn

Thầy Nguyễn Lộc Hiền, cố vấn học tập lớp Nông học K37 đã quan tâm, giúp đỡ em trong suốt khóa học

Chân thành cảm ơn

Toàn thể quý Thầy Cô khoa Nông nghiệp & SHƯD, Trường Đại học Cần Thơ đã dìu dắt và truyền đạt nhiều kiến thức quí báu cho em trong suốt thời gian theo học ở trường và các bạn sinh viên Nông học K37, Phạm Hoàng Nam, Trần Thị Lệ Thu, Dương Văn Thật, Nông Trọng Hửu, Phan Hoàng Khang, Liêu Trần Hải Đăng, Nguyễn Hải Vương, Bùi Kiều Anh, Phạm Đức Hiến, Mai Thị Nhung,… đã giúp tôi thực hiện hoàn thành đề tài này

Tác giả luận văn

Nguyễn Quốc Trạng

NGUYỄN QUỐC TRẠNG 2014 “Ảnh hưởng của vi khuẩn Cellulomonas flavigena, Azospirillum sp., Pseudomonas sp đến sự sinh trưởng và năng

suất lúa IR50404 trồng trong điều kiện có chôn vùi rơm rạ tươi” Luận

văn tốt nghiệp kỹ sư chuyên ngành Nông học, Khoa Nông nghiệp và sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ, 44 trang Cán bộ hướng dẫn: Ts Nguyễn Thành Hối

TÓM LƯỢC

Ngộ độc hữu cơ là một hiện tượng xảy ra khá phổ biến trên lúa Hè Thu và Thu Đông ở vùng lúa 3 vụ Khi ngộ độc hữu cơ, lúa phát triển chậm và giảm năng suất Nghiên cứu được thực hiện trọng chậu vụ Hè Thu, với mục tiêu đánh giá

hiệu quả của vi khuẩn phân giải cellulose Cellulomonas flavigena, vi khuẩn cố định đạm Azospirillum sp và vi khuẩn phân giải lân Pseudomonas sp đến sự

sinh trưởng và năng suất lúa IR50404 có chôn vùi rơm rạ tươi trong điều kiện đất ngập nước Thí nghiệm được bố trí hoàn toàn ngẫu nhiên một nhân tố với

10 nghiệm thức và 5 lần lặp lại Kết quả thí nghiệm cho thấy khi sử dụng vi khuẩn Cellulomonas flavigena kết hợp giảm 25% lượng đạm và lân (75N-

45P2O5-30K2O kg/ha) trên lúa IR50404 giúp gia tăng năng suất, chiều cao cây,

số nhánh, khối lượng 1000 hạt cao nhưng tương đương với nghiệm thức sử dụng hoàn toàn bằng 100% lượng đạm và lân hóa học (100N-60P2O5-30K2O kg/ha) góp phần giảm chi phí phân bón trong sản suất lúa hiện nay, giảm 25% lượng phân hóa học (25 kg N và 15 kg P2O5)

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lý lịch cá nhân ii

Lời cảm tạ iii

Tóm lược iv

Mục lục v

Danh sách bảng viii

Danh sách hình ix

Danh sách chữ viết tắt ix

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

1 KHÁI QUÁT VỀ CÂY LÚA VÀ CÁC YẾU TỐ CẤU THÀNH NĂNG SUẤT LÚA 3

1.1 Các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa 3

1.1.1 Giai đoạn sinh trưởng 3

1.1.2 Giai đoạn sinh sản 4

1.1.2 Giai đoạn chín 4

1.2 Đặc điểm sinh thái học cây lúa 4

1.2.1 Rễ 4

1.2.2 Thân lúa 5

1.2.3 Lá 6

1.2.4 Bông lúa và hoa lúa 6

1.2.5 Hạt lúa 7

1.3 Năng suất và các yếu tốt cấu thành năng suất 7

1.3.1 Năng suất 7

1.3.2 Số bông/m2 8

1.3.3 Số hạt/bông 9

1.3.4 Tỷ lệ hạt chắc (%) 9

1.3.5 Khối lượng 1000 hạt 9

1.3.6 Hệ số kinh tế (HI) 10

2 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ VI KHUẨN VI KHUẨN PHÂN GIẢI Cellulose, VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM Azospirillum lipoferum, VI KHUẨN PHÂN GIẢI LÂN Pseudomonas stutzeri 10

2.1 Giới thiệu về vi khuẩn Cellulose (Cellulomonas flavigena) 10

2.2 Giới thiệu về vi khuẩn cố định đạm (Azospirillum lipoferum) 11

2.3 Giới thiệu về vi khuẩn phân giải lân (Pseudomonas stutzeri) 12

3 SỰ CHUYỄN HÓA ĐẠM VÀ LÂN TRONG ĐẤT NGẬP NƯỚC 14

3.1 Sự chuyển hóa đạm 14

3.1.1 Sự khoáng hóa đạm 14

3.1.2 Sự bất động đạm 15

3.1.3 Sự bất động đạm sinh học 15

3.2 Sự chuyển hóa lân trong đất ngập nước 16

4 NGỘ ĐÔC HỮU CƠ VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG TRÁNH NGỘ ĐỘC HỮU CƠ 17

4.1 Ngộ độc hữu cơ 17

4.2 Biện pháp phòng tránh khi lúa bị ngộ đôc hữu cơ 18

5 PHÂN VI SINH DASCELA-DASVILA (công ty Dasco-Đồng Tháp) 20

5.1 Phân vi sinh dascela (vi khuẩn Cellulomonas flavigena) 20

5.2 Phân vi sinh dasvila (chứa vi khuẩn Azospirillum sp và vi khuẩn Pseudomonas sp.) 21

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 22

2.1 PHƯƠNG TIỆN 22

2.1.1 Thời gian và địa điểm thí nghiệp 22

2.1.2 Vật liệu thí nghiệm 22

2.1.2.1 Giống IR50404 22

2.1.2.2 Phân bón, thuốc bảo vệ thực vật và các dụng cụ khác 22

2.1.2.3 Chậu thí nghiệm 23

2.1.2.4 Đất thí nghiệm 23

2.1.2.5 Rơm rạ 23

2.2 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 23

2.2.1 Bố trí thí nghiệm 23

2.2.2 Kỹ thuật canh tác 23

2.3 CÁC CHỈ TIÊU THEO DÕI 24

2.3.1 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất 24

2.3.2 Cách lấy pH 25

2.4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 26

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 27

3.1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH THÍ NGHIỆM 27

3.1.1 Quá trình sinh trưởng 27

3.1.2 Tình hình sâu bệnh 27

3.2 ĐẶC TÍNH NÔNG HỌC 27

3.2.1 Chiều cao cây (cm) 27

3.2.2 Số nhánh/chậu 29

3.2.3 Chiều dài rễ (cm) 31

3.2.4 Khối lượng rễ (g) 31

3.3 CÁC THÀNH PHÂN NĂNG SUẤT 32

3.3.1 Số hạt/bông 32

3.3.2 Số bông/chậu 32

3.3.3 Tỷ lệ hạt chắc (%) 33

3.3.4 Khối lượng 1000 hạt 33

3.3.5 Năng suất thực tế (g/chậu) 34

3.3.6 Hệ số kinh tế (HI) 35

3.4 pH DỊCH ĐẤT 35

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 36

4.1 Kết luận 36

4.2 Đề nghị 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

PHỤ CHƯƠNG 45

DANH SÁCH BẢNG

3.1

Chiều cao cây (cm), ở các giai đoạn sinh trưởng của lúa

IR50404 theo các mức độ phân hóa học kết hợp chủng vi

khuẩn trồng trong vụ Hè Thu năm 2014

28

3.2

Số nhánh/chậu ở các giai đoạn sinh trưởng của lúa IR50404

theo các mức độ phân hóa học kết hợp chủng vi khuẩn trồng

trong vụ Hè Thu năm 2014

31

3.3

Chiều dài rễ (cm) và khối lượng rễ (g) ở thời điểm thu

hoạch lúa IR50404 theo các mức độ phân hóa học kết hợp

chủng vi khuẩn trồng trong vụ Hè Thu năm 2014

32

3.4

Các thành phần năng suất của lúa IR50404 theo các mức độ

phân hóa học khác nhau kết hợp chủng vi khuẩn trồng trong

vụ Hè Thu năm 2014

33

3.5

Năng suất thực tế (g/chậu) và hệ số kinh tế (HI) theo các

mức độ phân hóa học kết hợp chủng vi khuẩn trồng trong vụ

Hè Thu năm 2014

34

3.6

pH dịch đất ở các giai đoạn 15, 30 NSG của lúa IR50404

theo các mức độ phân hóa học kết hợp chủng vi khuẩn trồng

trong vụ Hè Thu năm 2014

35

DANH SÁCH HÌNH

2.1 Phân vi sinh Dascela, Dasvila (công ty Dasco-Đồng Tháp) 22

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

Qua nhiều năm nghiên cứu của Võ Thị Gương (2005), cho thấy tình trạng nông dân thường xuyên canh tác liên tục 2-3 vụ/năm, có nơi 7vụ/2năm

(Phạm Thị Phấn và ctv., 2001; Trần An Phong, 1995) trong điều kiện thâm

canh tăng vụ lúa trong năm đã làm cho đất luôn ẩm ướt hoặc ngập nước tình trạng này sẽ phát sinh trở ngại là lượng rơm rạ chôn vùi trở lại ngày càng nhiều nhưng không đủ thời gian phân hủy hoàn toàn nên dễ gây ra tình trạng ngộ độc hữu cơ cho cây lúa (Nguyễn Thành Hối, 2008) Bên cạnh đó, thời gian nghỉ giữa 2 vụ rất ngắn trong điều kiện đất ngập nước khi cày vùi rơm rạ tươi sẽ tạo ra các độc chất như CO2, H2S, CH4, NH3,…(Yoshida, 1981) gây ức chế rễ làm chậm quá trình sinh trưởng của lúa, làm giảm năng suất lúa từ 15–41% (Nguyễn Thành Hối, 2008)

Chính vì thế, đốt đồng được nông dân cho là phương pháp nhanh và rẽ tiền nhất để tránh ngộ độc hữu cơ, nhất là trong điều kiện trên 90% ruộng lúa hiện nay đều thu hoạch bằng máy gặt đập liên hợp Một vài nghiên cứu gần đây cho thấy lượng rơm đốt hàng năm ở ĐBSCL khoảng 20 triệu tấn, khoảng

62 nghìn tấn CH4, 1,61 nghìn tấn N2O, 2,1 triệu tấn CO, 9,2 nghìn tấn SO2 và 57,5 nghìn tấn NOx thải ra môi trường (Ngo Thi Thanh Truc, 2011) làm mất đi khoảng 99,86% lượng N, 18,74% lượng P và 43,64% lượng K (Ngo Thi Thanh Truc and Duong Van Ni, 2009) Nếu để rơm rạ tự phân hủy phải mất

thời gian 6 tháng, nếu sử dụng nấm Trichoderma sẽ rút ngắn thời gian phân hủy rơm rạ xuống còn 20 ngày, hạn chế của nấm Trichoderma là chỉ phân hủy

rơm rạ ở điều kiện ruộng khô nên chỉ phù hợp vùng sản xuất đất 2 vụ Theo Tran Quang Tuyen and Pham Sy Tan (2001), bón rơm rạ đã hoai mục sau khi thu hoạch nấm rơm giúp tăng năng suất lúa, đồng thời góp phần tăng hàm lượng N và P trong đất Tuy nhiên, việc ủ rơm rạ có thể tốn nhiều công lao động, khó khuyến khích nông dân thực hiện

Vì thế để giải quyết vấn đề phân hủy rơm rạ nhanh trong điều kiện ngập nước có chôn vùi rơm rạ tránh ngộ độc hữu cơ và góp phần trong việc bảo vệ môi trường là điều hết sức cần thiết

Vi khuẩn Cellulomonas flavigena có khả năng phân hủy rơm rạ trong 7 ngày do tiết ra cellulases và hemicellulases (Sami et al., 1988) Cellulomonas

flavigena phân hủy rơm rạ thành glucose sẽ thu hút nhiều vi sinh vật đất, trong

đó có vi khuẩn Azospirillum brasilense cố định đạm cung cấp cho cây khoảng

27-30 kg N (Dorothy and David, 1998) Ngoài ra, bổ sung vi khuẩn

Azospirillum lipoferum có vai trò cố định đạm tiết ra kích thích tố tăng trưởng

như IAA, indole-3-butyric acid, Abscisic acid và Cytokynine (Bashan and

Levanony, 1990) làm tăng chiều dài rễ và số lượng rễ giúp cây sinh trưởng và

tăng năng suất (Okon and Kapulnik, 1986) và vi khuẩn Pseudomonas stutzeri

có vai trò phân giải lân khó tan thành dễ tan và tổng hợp IAA (indole-3-acetic acid) cho hiệu quả tích cực trên lúa cao sản giúp lúa sinh trưởng và tăng năng suất lúa lên 20-27% (Cao Ngọc Điệp, 2005)

Đề tài “Ảnh hưởng của vi khuẩn Cellulomonas flavigena, Azospirillum sp., Pseudomonas sp đến sự sinh trưởng và năng suất lúa

IR50404 trồng trong điều kiện có chôn vùi rơm rạ tươi” được thực hiện

nhằm mục tiêu đánh giá ảnh hưởng của vi khuẩn Cellulomonas flavigena, vi khuẩn Azospirillum sp., vi khuẩn Pseudomonas sp đến sự sinh trưởng và

năng suất của lúa IR50404, góp phần tăng hiệu quả sản suất, giảm ô nhiễm môi trường, giảm ngộ độc hữu cơ, giúp tiết kiệm chi phí phân bón

CHƯƠNG 1

LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

1 KHÁI QUÁT VỀ CÂY LÚA VÀ CÁC YẾU TỐ CẤU THÀNH NĂNG SUẤT LÚA

1.1 Các giai đoạn sinh trưởng của cây lúa

1.1.1 Giai đoạn sinh trưởng

Được tính từ khi hạt nẩy mầm đến khi bất đầu phân hóa đòng Theo Matsuo (1993) and Hoshikawa (1989), giai đoạn tăng trưởng được đặc trưng bởi sự nẩy mầm của hạt giống, gia tăng chiều dài rễ và chiều cao cây Trong các giai đoạn này rễ được hình thành nhiều và số chồi đạt tối đa, nhánh không hình thành bông (nhánh vô hiệu) sau đó thoái hóa và giảm dần cho đến khi cây lúa hình thành bông vào giai đoạn này các chất đạm, lân và kali được hấp thu

- Thời kỳ đẻ nhánh (7-30 NSG): trong giai đoạn này cây lúa sinh trưởng

và phát triển nhanh (đẻ nhánh, ra lá, tăng chiều cao, …) Nhu cầu dinh dưỡng cao hơn các thời kỳ khác (nhất là đạm và lân) Thời kỳ này quyết định số bông và độ đồng điều của bông Đây là thời kỳ có tính quyết định tới năng suất của lúa dựa trên cơ sở các yếu tố cấu thành nên năng suất

- Thời kỳ hình thành và phát triển đòng (35-65 NSG): giai đoạn này là cây lúa rất mẩn cảm với điều kiện môi trường như nhiệt độ, nước và chất dinh dưỡng, đặc biệt là đạm (còn gọi là thời kỳ khủng hoảng đậm) Thời kỳ này quyết định bông to hay nhỏ (hao nhiều hay ít liên quan đến

số hạt sau này) Về dinh dưỡng cây rất cần kali trong quá trình tích lũy chất khô ở các cơ quan dự trữ chuẩn bị tích lũy về hạt ở giai đoạn trổ chín

- Thờ kỳ trổ chín (65-90 NSG): cây ổn định về chiều cao, quá trình tích lũy chất khô về hạt xảy ra và ngày càng mạnh, màu sắc hạt lúa chuyển

từ màu xanh sang vàng Trọng lượng hạt cũng tăng dần và ổn định cho tới chín hoàn toàn Giai đoạn này quyết định hạt chắc/bông và trọng

lượng 1000 hạt Trong giai đoạn này trời có mưa nhiều hay thời tiết lạnh có thể kéo dài giai đoạn chín và ngược lại

1.1.2 Giai đoạn sinh sản

Bắt đầu từ lúc phân hóa đòng đến khi lúa trổ bông Giai đoạn này kéo dài

khoảng 27–35 ngày, trung bình 30 ngày và giống lúa dài ngày hay ngắn ngày thường không khác nhau nhiều Lúc này, số nhánh vô hiệu giảm nhanh, chiều cao tăng lên rõ rệt do sự vươn dài của 5 lóng trên cùng (Hoshikawa, 1989) Theo Morris (1980), trong giai đoạn này lá cờ giữ vai trò quan trọng trong việc cung cấp nguồn tinh bột cho hạt lúa thông qua quá trình quang tổng hợp

Ở giai đoạn này, môi trường có ảnh hưởng lớn đến phát triển cây lúa, bất kỳ ảnh hưởng nào của môi trường điều có thể làm giảm năng suất và ảnh hưởng đến số hạt (Donn, 2010)

1.1.3 Giai đoạn chín

Bắt đầu từ lúc trổ đến lúc chín hoàn toàn, tương tự thời gian sinh sản cho hầu hết các giống lúa (kể cả lúa mùa) là khoảng 25-30 ngày Đặc điểm chung của giai đoạn này là hoa lúa nở, thụ phấn, thụ tinh để hình thành hạt và quan trong nhất là quá trình vận chuyển và tích lũy hợp chất đồng hóa từ thân lá vào hạt Trong thời gian này nếu gặp điều kiện thuận lợi thì sẽ làm giảm tỷ lệ hạt lép, tăng tỷ lệ hạt chắc (tăng số hạt trên bông) và nhất là tăng khối lượng hạt (Vergara, 1991) Tuy nhiên, nếu đất ruộng có nhiều nước, thiếu lân, thừa đạm, trời mưa ẩm, ít nắng ở trong giai đoạn này thì sẽ làm cho thời gian chín kéo dài hơn (Đinh Thế Lộc và Phạm Văn Duệ, 2006)

Trong đó quan trọng nhất là giai đoạn chín sữa, trong quá trình chín sữa, các chất trong thân lá và các sản phẩm quang hợp được chuyển vào trong hạt Hơn 80% lượng vật chất khô tích lũy trong hạt là do quá trình quang hợp sau trổ cung cấp Do đó, các điều kiện dinh dưỡng, tình trạng sinh trưởng, phát triển của cây lúa và thời tiết giai đoạn sau trổ trở đi là hết sức quan trọng đối với quá trình hình thành năng suất lúa, kích thước trọng lượng hạt gạo tăng dần làm đầy vỏ trấu (Nguyễn Bảo Vệ, 2003) Như vậy, trong giai đoạn này thời kỳ chín sữa là quan trọng nhất, do sự tích lũy vật chất khô vào hạt tăng, trong điều kiện đầy đủ ánh sáng và chất dinh dưỡng

1.2 Đặc điểm sinh thái học cây lúa

rễ mới càng về sau số lượng rễ càng nhiều thêm, quan sát rễ lúa dễ dàng phân biệt giữa rễ non và rễ già của rễ, số lượng rễ của một khóm lúa phụ thuộc vào

số mắt trên thân Cây lúa có thêm nhánh thì số lượng rễ cũng nhiều thêm, số lượng rễ mọc ra từ các đốt trắng tăng dần theo thời gian sinh trưởng và phụ thuộc vào kích thước và khả năng hoạt động của lá tương ứng (Nguyễn Đình

Giao và ctv., 1997) Bộ rễ lúa, đặc biệt cấu tạo rễ lúa có những ống thông khí

ăn thông với thân và lá nên vẫn giúp cây lúa sống được trong điều kiện ngập nước, rễ lúa thích nghi bằng cách tăng cường nguồn cung cấp oxy từ khí quyển thông qua các ống thông khí (Justin and Aramstrong, 1987) Theo Edward (1993), rễ cung cấp nguồn dinh dưỡng cho cây lúa thông qua việc hút chất dinh dưỡng từ đất Trong điều kiện khô hạn rễ không hấp thu được chất dinh dưỡng cây sẽ lấy dinh dưỡng chủ yếu thông qua quá trình quang hợp để tích lũy carbohydrat Ở giai đoạn phát triển về sau của cây lúa những đốt trên cùng bất đầu sinh rễ và bất đầu sinh trưởng theo chiều ngang tạo thành lớp rễ trên bề mặt và có nhiều rễ ăn sâu vào trong lòng đất hơn (Arraudeau and Vergara, 1988)

1.2.2 Thân lúa

Thân lúa gồm những mắt và lóng nối tiếp nhau, lóng là phần thân rỗng ở giữa hai mắt và được bẹ lá ôm chặt, thông thường các lóng bên dưới ít phát triển nên các mắt rất khít nhau, chỉ khoảng 3–8 lóng trên cùng bất đầu vươn dài (20-35cm) khi lúa làm đòng Chiều cao phụ thuộc vào số lượng và chiều dài của lóng Bên cạnh đó, chiều cao cây cũng ảnh hưởng bởi môi trường, nhưng trong điều kiện tăng trưởng chủ yếu là do đặc tính của giống quyết định Trong giai đoạn đầu của sự phát triển có rất ít khác biệt chiều cao giữa các giống, giai đoạn sau sự khác biệt sẽ thể hiện rõ, khi sự kéo dài của các lóng và chiều cao đạt tối đa khi cây lúa trổ (Grist, 1986) Thân có chức năng là

hỗ trợ các lá, vận chuyển oxy và các chất dinh dưỡng giữa rễ và lá Các lóng của thân có khả năng kéo dài trong điều kiện ngập nước sâu để lộ phần lá giúp cây thực hiên quang hợp (Morris, 1980)

Thân lúa gồm 2 loại: thân thật và thân giả Thân giả do bẹ lá kết hợp lại với với nhau Thân thật được tạo nên bởi các đốt (lóng) kế tiếp nhau (Đinh Thế Lộc và Phạm Văn Duệ, 2006) Nó được hình thành kể từ khi cây lúa phân hóa đốt và là kết quả của sự vươn dài của các đốt Số đốt của thân nhiều hay ít tùy vào giống và ít thay đổi do điều kiện môi trường Một thân lúa có từ 4–6 đốt (lóng) dài (Arraudeau and Vergara, 1988)

1.2.3 Lá

Lúa là cây đơn tử diệp, lá mọc đối ở 2 bên thân lúa, lá ra sau sẽ nằm về phía đối diện với lá trước đó Lá trên cùng gọi là lá cờ hay lá đòng Lá lúa

gồm phiến lá, Cổ lá và Bẹ lá (Jenning et al., 1979)

Phiến lá dài hình mũi mác, là phần nằm phơi ngoài ánh sáng, gồm một gân lá chính giữa và nhiều gân với nhiều bó mạch lớn nhỏ chạy song song từ

cổ lá đến chót lá Phiến lá có chứa các bọng khí lớn phát triển gần gân lá chính, đồng thời hai mặt lá có rất nhiều khí khẩu Mặt trên phiến lá và nhiều lông để hạn chế sự mất nước, điều hòa nhiệt độ Nhiệm vụ chính là giúp cây quang hợp nhờ các tế bào nhu mô có chứa diệp lục tố (Hoshikawa, 1989), đóng vai trò quan trọng nhất vì đây là nơi diễn ra quá trình quang hợp để tạo chất đồng hóa tích lũy cho cây Diện tích là đòng lớn và góc lá hẹp giúp quang hợp tốt tạo tinh bột cho hạt Màu sắc và hình thái thay đổi tùy thuộc vào giống

và tình hình phân bón khác nhau Bẹ lá là phần ôm lấy thân lúa Các giống lúa

có bẹ ôm sát thân lúa thì cây lúa đứng vững và khó đổ ngã và ngược lại sự đổ

ngã càng sớm, lúa bị thiệt hại càng nhiều và năng suất càng giảm (Matsuo et

al., 1995)

Cổ lá là phần nối tiếp giữa phiến lá và bẹ lá, cổ lá càng nhỏ, góc lá càng hẹp, lá lúa càng thẳng đứng thì càng thuận lợi cho việc sử dụng ánh sáng mặt

trời để quang hợp (Jenning et al., 1979) Các khí khổng ở phiến lá thông với

thân, rễ dẫn khí từ trên lá xuống rễ giúp rễ có thể hô hấp trong điều kiện ngập nước Chức năng chủ yếu của lá là quang hợp, có nhiệm vụ tổng hợp và cung cấp chất dinh dưỡng cho hạt, rễ và những bộ phận khác của cây

1.2.4 Bông lúa và hoa lúa

Bông lúa là một bộ phận quan trong nhất của cây lúa là kết quả cho mọi hoạt động trong đời sống cây lúa Bông lúa gồm nhiều gié mang hoa, số lượng mang hoa trên một bông lúa dao động từ 100–120 (Vergara, 1992) Theo vị trí giữa gié cấp I và trục bông có thể phân biệt bông thành 4 loại: bông chum, bông hơi xòe, bông xòe, bông rất xòe Theo số lượng hoa trên một bông chia bông ra làm 4 nhóm: Nhóm bông bé số lượng bông dưới 100, nhóm bông trung bình số hoa/bông từ 102-150, bông to-số hoa/bông từ 151-200 và số bông rất to có thể đạt đến 300 hạt (trung bình tất cả các bông) và ở bông chính (bông to nhất) có thể 600-620 hoa (Ping and Xi-Qin, 1996)

Hoa lúa: là bộ phận quan trọng nhất của cây lúa, là kết quả của mọi hoạt động sống của cây lúa, là bộ phận tạo ra hạt lúa Hoa lúa là hoa lưỡng tính tự thụ phấn, cấu tạo gồm vỏ với trấu ngoài và trấu nhỏ, một vòi nhụy chẻ đôi thành 2 nướm và 6 nhị đực mang bao phấn Khi trổ khỗi thân, các hoa lúa sẽ

phơi màu trong nắng, đa số sẽ phơi buổi sáng (từ 8-13 giờ) để qua giai đoạn

thụ phấn, thụ tinh tạo thành hạt gạo (De Datta, 1981; Matsuo et al., 1993) Hạt

phấn chỉ sống khoảng 5 phút sau khi tung phấn, nhưng nướm nhụy cái có thể sống đến 1 tuần lễ và ít bị ảnh hưởng do nhiệt độ cao (Hoshikawa, 1989) Việc

nở và thụ phấn phụ thuộc vào đặc điểm của giống Có giống tiến hành nở hoa thụ phấn ngay nhưng cũng có giống chỉ chờ nở xong mới tiến hành nở hoa thụ phấn Hoa lúa nở theo quy luật từ trên xuống dưới từ ngoài vào trong cho nên một số bông, những hoa ở đầu bông và đầu gié thường nở trước, các hoa ở gốc bông thường nở cuối cùng Trình tự nở hoa có liên quan đến trình tự vào chắc, các hoa ở gốc bông nở cuối cùng nên vào chắc muộn và khi gặp điều kiện bất lợi thường dễ bị lép hoặc có trọng lượng thấp (Nguyễn Tiến Huy, 1999)

1.2.5 Hạt lúa

Thông thường một bông lúa có từ 9–15 gié cấp 1; 22–30 gié cấp 2 và 100–150 hoa Hạt lúa là cơ quan sinh sản duy trì sự phát triển của cây lúa Hạt

lúa gồm 2 phần: vỏ trấu và hạt gạo:

- Vỏ trấu: gồm hai vỏ trấu ghép lại với nhau (trấu lớn và trấu nhỏ) chiếm khoảng 20% trọng lượng hạt, màu sắc khác nhau tùy thuộc vào giống (Đinh Thế Lộc và Pạm Văn Duệ, 2006)

- Hạt gạo: nội nhũ và phôi Nội nhũ được bao bọc bởi một lớp vỏ cám, màu sắc vỏ cám tùy thuộc vào giống, bên ngoài được bao bọc bởi một lớp aleurone, tùy phôi mà có độ dày aleurone khác nhau Nội nhũ là nơi

dự trữ chất dinh dưỡng để nuôi phôi Phôi là nơi dự trữ chất dinh dưỡng

và mọc mần tạo cây mới khi gặp điều kiện thuận lợi

Dựa vào sự biến đổi màu sắc, hình dạng, chắc dự trữ và khối lượng hạt người ta chia quá trình chín ra làm 3 thời kỳ: chín sữa, chín sáp, chín hoàn toàn Các giai đoạn phát triển này nếu không được chăm sóc tốt hoặc cây lúa gặp những điều kiện bất lợi thì sẽ ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng hạt Hạt lép là do thiếu tinh bột để làm đầy hạt, như vậy nguyên nhân hạt lép còn

do nhiều yếu tốt khác như: nhiệt độ, ánh sáng, lượng mưa và tỷ lệ phân bón (Nguyễn Tiến Huy, 1999)

1.3 Năng suất và các yếu tố cấu thành phần năng suất

1.3.1 Năng suất

Năng suất lúa được hình thành và chịu ảnh hưởng trực tiếp của 4 yếu tố, gọi là 4 thành phần năng suất lúa: Số bông/đơn vị diện tích, số hạt/ bông, tỉ lệ hạt chắc, trọng lượng hạt Các thành phần năng suất có liên quan chặt chẽ với nhau Trong phạm vi giới hạn, 4 thành phần này càng gia tăng thì năng suất

lúa càng cao, cho đến lúc 4 thành phần này đạt được cân bằng tối hảo thì năng suất lúa sẽ tối đa Vượt trên mức cân bằng này, nếu một trong 4 thành phần năng suất tăng lên nữa, sẽ ảnh hưởng xấu đến các thành phần còn lại, làm giảm năng suất Số hạt trên m2 là thành phần năng suất quan trọng nhất trong

số các thành phần năng suất (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008) Do đó, muốn đạt năng suất cao cần nắm vững các yếu tố ảnh hưởng đến từng thành phần trong từng thời kỳ và điều kiện nhất định, để có thể tác động các biện pháp tích cực nhằm phát huy đầy đủ và tốt nhất các thành phần năng suất

Theo Matsushima (1976), cây lúa năng suất cao phải có 6 đặc điểm sau :

- Có tổng số hạt cần thiết và vừa đủ trên một đơn vị diện tích

- Thân thấp có nhiều bông nhưng bông ngắn

- Hai hoặc ba lá trên cùng phải ngắn, dày và thẳng đứng

- Giữ màu xanh sau khi trổ

- Càng giữ nhiều lá xanh trên bông càng tốt

- Trổ vào lúc có thời tiết tốt suốt 40 ngày từ 15 ngày trước khi trổ đến 25 ngày sau khi trổ ghé

1.3.2 Số bông/m 2

Số bông/m2 là thành phần năng suất quan trọng nhất trong số các thành phần năng suất (Yoshida and Parao, 1976) Trong các thành phần năng suất lúa thì số bông/m2 là thành phần ảnh hưởng nhiều nhất đến năng suất lúa (Nguyễn Thanh Tuyền, 2003) và sớm nhất số bông có thể đóng góp 74% năng suất, trong khi đó số hạt và trọng lượng hạt đóng góp 26% Trong canh tác lúa cấy, số bông/m2 tuỳ thuộc vào sự đâm chồi, nó được xác định phần lớn ở 10 ngày sau giai đoạn trổ tối đa

Số bông/m2 được quyết định vào giai đoạn sinh trưởng ban đầu của cây lúa, (giai đoạn tăng trưởng) chủ yếu là giai đoạn từ khi gieo đến khoảng 10 ngày trước trổ khi có số chồi tối đa Trong điều kiện mật độ gieo sạ cao làm tăng số bông/m2 ở mức vừa phải, nếu mật độ sạ lên quá cao thì sẽ gây sâu bệnh bọc phát và số hạt/bông ít đi rõ rệt (Yoshida, 1981) Quá trình hình thành bông bất đầu đánh dấu sự khởi đầu của giai đoạn sinh sản Thời gian quá trình này xảy ra là khoảng 28–32 ngày trước khi trổ ở hầu hết các giống ngắn ngày hoặc dài ngày, bông lúa bất đầu hình thành chỉ 15 ngày trước khi trổ quá trình này phát triển song song với phát triển lá, quang hợp ở lá có vai trò quan trọng đến

chất lượng hạt trên bông (Counce et al., 2000)

1.3.3 Số hạt/bông

Số hạt/bông là yếu tố thứ hai quyết định đến năng suất và chịu tác động rất lớn của điều kiện môi trường Do sự chênh lệch giữa số hoa phân hóa và số hoa thoái hóa Số hoa phân hóa càng nhiều, số hoa thoái hóa càng ít thì số hạt/bông càng nhiều Số hạt/bông bắt đầu ảnh hưởng đối với năng suất từ thời

kỳ bắt đầu phân hóa đòng, ảnh hưởng mạnh nhất là thời kỳ phân gié cấp thứ hai, sau thời kỳ phân hóa hoa hầu như không có ảnh hưởng nữa Số hoa thoái hóa ảnh hưởng mạnh nhất là vào thời kỳ giảm nhiễm, trước trổ bông 5 ngày hầu như số hạt/bông đã quyết định xong (Nguyễn Tiến Huy, 1999) Các quá trình này nằm trong thời kỳ sinh trưởng sinh dục từ lúc làm đòng đến lúc trổ bông, số hạt/bông ít hay nhiều tuỳ thuộc vào số gié, số hoa phân hoá cũng như

số hoa thoái hoá (Trần Hữu Phúc, 2008) Số gié và số hoa phân hoá được quyết định trong thời kỳ đầu của quá trình phân hoá đòng, trong 7-10 ngày, theo số hoa phân hoá ít hay nhiều tuỳ thuộc vào sinh trưởng của cây lúa và điều kiện ngoại cảnh (Vũ Văn Hiền và Nguyễn Văn Hoan, 1999)

1.3.4 Tỷ lệ hạt chắc (%)

Quá trình hình thành tỷ lệ hạt chắc được quyết định vào thời kỳ trước và sau trổ bông, có ba thời kỳ quyết định trực tiếp là giảm nhiễm, trổ bông và chín sữa Ảnh hưởng trước trổ bông chủ yếu là thành phần hoá học trong cây lúa, cấu tạo vật lý của cây lúa và số hoa trên bông nhiều hay ít Sau khi trổ quang hợp ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tích luỹ tinh bột trong phôi nhũ của hạt, vì 2/3 số lượng tinh bột tích lũy trong hạt dựa vào quá trình quang hợp trong thời kỳ hình thành bông Khi bức xạ môi trường thấp hoặc trong điều kiện cây đổ ngã nhiều không nhận đủ ánh sáng môi trường cung cấp cho quá trình quang hợp để tạo lượng carbohydrate giúp cho quá trình sinh trưởng của

hạt lúa giảm dẫn đến hạt lép tăng lên (Smith et al., 2003)

1.3.5 Khối lượng 1000 hạt

Khối lượng 1000 hạt ít thay đổi bởi điều kiện ngoại cảnh và kỹ thuật

canh tác nó được quyết định bởi hệ số di truyền cao (Nguyễn Đình Giao và

ctv., 1997) Khối lượng 1000 hạt do hai yếu tố cấu thành, khối lượng vỏ trấu

chiếm 20% và khối lượng hạt gạo chiếm 80% muốn có trọng lượng hạt gạo cao phải tác động vào cả hai yếu tố này Thời gian quyết định kích thước vỏ trấu chủ yếu vào thời kỳ giảm nhiễm đến trổ bông Sau khi trổ bông trọng lượng vỏ chấu ít thay đổi, khối lượng hạt tăng nhanh từ sau khi trổ đến thời kỳ chín sữa Theo kết quả nghiên cứu của Matsushima (1976), cho biết cây lúa bị che bóng nhiều trước khi trổ bông làm thay đổi kích thước vỏ hạt và làm giảm

khối lượng 1000 hạt khoảng 4–5 (g), trong điều kiện cung cấp nhiều CO2 cho cây lúa cũng bị ảnh hưởng đến khối lượng hạt trong phạm vi nhất định

1.3.6 Hệ số kinh tế (HI)

Hệ số kinh tế (Harvest Index = HI) đã gia tăng từ dưới 0,10–0,55 ở các giống cải tiến (Evans, 1984) Đây là một trong những đặc tính chủ yếu đáp ứng tới việc gia tăng năng suất Gia tăng hệ số kinh tế (HI) làm cho cây lúa ít rơm rạ hơn hoặc các phần không quang hợp của cây ít hơn và chiều cao cây giảm, giúp cây tăng cường chống đổ ngã (Tanaka, 1966) Nếu gia tăng hệ số kinh tế (HI) hơn nữa từ 0,55–0,60 cũng không cải thiện được năng suất hạt (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008) Ở các vùng khác nhau có hệ số kinh tế (HI) khác nhau và phụ thuộc vào yếu tố giống Hệ số kinh tế (HI) cao hay thấp do 3 yếu

tố sau quyết định:

Khả năng tích luỹ tinh bột trong bẹ lá và thân Khả năng vận chuyển vật chất tích luỹ từ thân, bẹ lá về bông Khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng của hạt

2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ VI KHUẨN PHÂN GIẢI

Cellulose, VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM Azospirillum lipoferum,

VI KHUẨN PHÂN GIẢI LÂN Pseudomonas stutzeri.

2.1 Giới thiệu về vi khuẩn phân giải Cellulose (Cellulomonas flavigena)

Theo nghiên cứu của Oyeleke and Okusanmi (2008), thì vi khuẩn phân giải cellulose được phân lập từ dạ cỏ của động vật nhai lại như bò, cừu, dê,

gồm Pseudomonas aeruginosa (9,0%); Bacillus (37,8%); Micrococcus (8,1%)

và Streptococcus (44,3%) Các loại nấm phân giải cellulose cũng được tìm thấy trong dạ cỏ gồm Fusarium (21,2%); Penicillium (23,4%); Aspergillus (14,7%) và Mucor (40,6%) Vi khuẩn Cellulomonas flavigena có khả năng phân hủy rơm rạ trong 7 ngày do tiết ra cellulases và hemicellulases (Sami et

al., 1988) Cellulomonas flavigena là vi khuẩn Gram dương sống điều kiện

hiếm khí có khả năng tổng hợp nhiều enzyme ngoại sinh có khả năng phân hủy chất xơ (extracellular fibrolytic enzymes) (Ponce and De la Torre, 2001)

ngoài ra Cellulomonas flavigena phân hủy rơm rạ thành glucose sẽ thu hút nhiều vi sinh vật đất, trong đó có vi khuẩn Azospirillum brasilense cố định đạm cung cấp cho cây lúa, vi khuẩn Cellulomonas sp phân hủy rơm rạ và vi khuẩn Azospirillum brasilense cố định đạm cả hai vi khuẩn sống chung với

nhau để vừa phân hủy rơm rạ vừa cố định đạm (Dorothy and David, 1986)

Theo Võ Văn Phước Quệ và Cao Ngọc Điệp (2011), đã phân lập và nhận diện thành công 4 dòng vi khuẩn Q4, Q5, Q8, và Q9 từ dịch dạ cỏ bò đều

có khả năng sản sinh ra enzyme cellulose và phân giải hiệu quả giấy photocopy và rơm rạ, qua phân tích di truyền phân tử dựa trên trình tự 16S-

rRNA cho rằng dòng vi khuẩn Q5, Q8 và Q9 đồng hình với Bacillus

megaterium, dòng vi khuẩn Q4 đồng hình với dòng Cellulomonas flavigena

Qua kết quả thí nghiệm của Lê Nhựt Lệ Trinh (2013), thì vi khuẩn

Cellulomonas flavigena dạng đơn hay phối trộn với T-Mix điều làm tăng giá

trị pH của đất, giúp phân hủy rơm rạ làm giảm ngộ độc hữu cơ trên rễ lúa, làm tăng số rễ, tăng số bông/m2, tỷ lệ phần trăm khối lượng rễ thối/cây thấp, gia tăng năng suất thu hoạch 5,65 tấn/ha tăng 11% so với đối chứng vùi rơm không chủng

2.2 Giới thiệu về vi khuẩn cố định đạm (Azospirillum lipoferum)

Vi khuẩn Azospirillum lipoferum là vi khuẩn cố định đạm hiện diện ở rễ,

vùng đất xung quanh rễ, thân và lá của cây trồng (Glick, 1995) Được phân lập đầu tiên bởi Beijerinck năm 1925 từ vùng đất cát nghèo dinh dưỡng ở Hà Lan

Theo Bashan and Levanony (1990), cho rằng vi khuẩn Azospirillum

lipoferum có thể tiết ra những kích thích tố tăng trưởng như IAA

(Indole-3-acetic acid), IBA (indole-3-butyric acid), ABA (Abscisic acid) và Cytokynine Những kích thích tố này làm tăng chiều dài rễ, kích thích rễ và tăng số lượng rễ cây trồng, chúng có khả năng hấp thụ các khoáng chất và nước, dẫn đến sự sinh trưởng và phát triển cũng như làm tăng năng suất cây trồng (Okon and Kapulnik, 1986) Vi khuẩn này giúp cây chống chịu điều kiện khô hạn, làm giảm hoặc cảng trở ảnh hưởng bất lợi của các vi sinh vật có hại phần lớn là do tổng hợp chất kháng sinh, siderophores của vi khuẩn hoặc do

tổng hợp các kích thích tố thực vật (Xie et al., 1992)

Tại Ấn Độ, sử dụng phân VSV cố định N từ Azospirillum lipoferum cho

lúa, cao lương và bông làm tăng năng suất trung bình 114%, 18,2%, và 6,8% hay mang lại lợi nhuận 1015 rupi, 1149 rupi và 343 rupi/ha Tại Liên Bang Nga, việc bón chế phẩm VSV cố định N làm tăng năng suất khoai tây 12,8 tạ/ha; năng suất cà chua tăng 28,0 tạ/ha; năng suất ngô tăng 22,4 tạ/ha; năng suất cây bắp cải tăng 75,2 tạ/ha (Nguyễn Minh Hưng, 2007)

Ở Brazil, vi khuẩn Azospirillum lipoferum có thể cung cấp cho cây bắp

2kg N/ha mỗi ngày (Bulow and Dobereiner, 1975) Ở Thái Lan, các công trình nghiên cứu trên cây bắp từ năm 1984-1985 cho thấy sản lượng bắp tăng 15-

35% (Vasuvat et al., 1986) Ngoài ra, Azospirillum lipoferum còn làm tăng 10

-40% sản lượng lúa mì ở Ý, 13-30% ở Argentina (Reynders and Vlassak,

1982) và nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đã phát hiện các nhóm vi

khuẩn cố định đạm, giúp tăng năng suất cây trồng từ 15 – 54% (Fivilli et al.,

1987) Ở Mexico, việc thử nghiệm chủng lên bắp, lúa mì, lúa đại mạch, lúa

miến với Azospirillum mang lại năng suất cao từ 20-70% (Caballero-Mellado

et al., 1993)

Ở Việt Nam, qua kết quả thí nghiệm của Đào Thành Hoàng và Nguyễn

Hữu Hiệp (2013), cho thấy khi chủng kết hợp hai dòng vi khuẩn Azospirillum

lipoferum 6T1 và Azospirillum lipoferum 25HR đã giúp lúa gia tăng chiều cao

cây (17,7-20,9%), chiều dài bông (4,9-13,6%), số hạt trên bông (10,2-23,5%), trọng lượng khô thân lá (28,6-57,1%), khối lượng 1000 hạt (8,1-8,5%) cao hơn

nghiệm thức đối chứng Thí nghiệm kết hợp vi khuẩn Azospirillum lipoferum

và vi khuẩn phân giải lân cho cây lúa và bón 45%N-15%P2O5 giúp tăng số bông/bụi 1,85 lần, tăng trọng lượng rễ lên 1,5 lần, năng suất hạt cao 1,75 lần

và giúp tiết kiệm được 50%N, 50%P2O5 (Nguyễn Ngọc Nga, 2008) Theo thí nghiệm của Lê Thị Diễm Ái (2010), cho thấy pH đất tăng lên sau hai vụ canh

tác, đều này cho thấy khi sử dụng vi khuẩn Azospirillum lipoferum và vi khuẩn

phân giải lân không làm ảnh hưởng đến pH đất và khi xử lý giống bằng

(Azospirillum lipoferum và Pseudomonas stutzeri) giúp tăng năng suất lúa cao

sản lên 102% so với đối chứng tiết kiểm 50kg N/ha Biện pháp nhúng rễ mạ

vào dung dịch chế phẩm Azospirillum cố định đạm trước khi cấy cây lúa sẽ

làm giảm số lượng phân bón hóa học cần bón sau này (Nguyễn Phước Tương,

1989) Trên cây bắp chủng vi khuẩn Azospirillum lipoferum làm tăng năng

suất lên 6,6 lần so với đối chứng và tiết kiệm được 90 kg N/ha (Nguyễn Thị Phương Tâm, 2006)

2.3 Giới thiệu về vi khuẩn phân giải lân (Pseudomonas stutzeri)

Loài vi khuẩn Pseudomonas stutzeri được phân lập đầu tiên bởi Burin

and Stutzeri vào năm 1895 Đối với những vi khuẩn có khả năng hòa tan lân, người ta xác định được khoảng 875 loài (Kyuma, 1976) Theo Yahya and Azwi (1989), nhận thấy những vi khuẩn hòa tan lân là nhờ enzyme và acid hữu cơ có khả năng hòa tan hợp chất khó tan như acid Gluconic, acid Oxalic, acid Citric, acid Butyric, acid Monolic và acid 2-ketogluconic thành lân dễ tan

để cây dễ hấp thụ Trong đất vi khuẩn hòa tan lân hiện diện với số lương khác nhau (Khan and Bhatnagar, 1997) Một lượng lớn vi khuẩn hòa tan lân sống trong vùng rễ (Sperber, 1958) và ảnh hưởng đến sự phát triển của cây (Glick,

1995) Làm tăng sự kéo dài rễ và chồi non (Hall et al., 1986; Glick, 1977) kích

thích sự tăng trưởng của cây ở đất phì nhiêu vừa phải và phì nhiêu cao do tổng

hợp phytohormones (Xie et al., 1992; Bishop et al., 1994) Tạo các chất

chuyển hóa khác nhau có lợi cho cây như phytohormones, antibiotics hoặc

siderophores, nhiều chất khác kích thích tăng trưởng cây và tăng năng suất (Suslov, 1982)

Theo Nguyễn Thị Quí Mùi (1999), nhóm vi khuẩn hòa tan phosphate sắt, phosphorid, apatite và chuyển hóa lân không tan thành dễ tan trong đó có vi

khuẩn Pseudomonas stutzeri, khi sử dụng chế phẩm Phosphate Solubilizing

Microoganisms (PSM) mang lại hiệu quả cao ở vùng thiếu lân trầm trọng Khi gặp các nhóm thực vật thích hợp, chúng sống cộng sinh trên rễ cây góp phần hòa tan lân để cung cấp cho cây trồng Trong đất vi khuẩn hòa tan lân hiện diện với số lượng khác nhau, một số lượng lớn vi khuẩn hòa tan lân sống trong vùng rễ của cây và ảnh hưởng đến sự phát triển của cây (Glick, 1995)

Theo Gaur (1990), nhiều kết quả nghiên cứu của khoa học, đã từng chứng minh ở Liên Xô (cũ) năng suất cây trồng tăng 5–10% và có trường hợp tăng 30% khi sử dụng PSM; hiệu quả này ở Ấn Độ tương ứng là 10–20% hoặc tương ứng với 50kg P2O5/ha Kết quả nghiên cứu mới nhất ở Canada và Ấn

Độ, sử dụng PSM có thể thay thế 50-75% lượng lân cần bón bằng quặng nghèo P2O5 mà năng suất và chất lượng không thay đổi Kết quả nghiên cứu ở Việt Nam khẳng định, khi sử dụng PMS năng suất cây trồng tăng 15% hoặc tiết kiệm được 1/3 lượng phân lân cần bón Ngoài tác dụng phân giải Phosphate khó tan, PMS còn có khả năng sản sinh ra các chất kích thích sinh trưởng thực vật hoặc chất kháng sinh giúp cây trồng phát triển tốt hơn, chống chịu tốt hơn với các điều kiện bất lợi từ ngoài

Ở Việt Nam, sử dụng Pseudomonas stutzeri để hoà tan lân khó tan và

tổng hợp IAA cho hiệu quả tích cực trên cây đậu nành giúp gia tăng số nốt rễ, thành phần năng suất và giảm được 60kg P2O5/ha (Nguyễn Văn Được và Cao

Ngọc Điệp, 2004) Vi khuẩn hòa tan lân Pseudomonas stutzeri còn có thể giúp

cây lúa giảm được 75% lượng lân vô cơ (Trương Quốc Anh, 2011) Giúp rễ mía phát triển nhiều và hấp thụ chất dinh dưỡng nhiều hơn (Cao ngọc Điệp và Bùi Thị Kiều Oanh, 2006) Ngoài ra, trên cây lúa cao sản sử dụng phân hữu

cơ–vi sinh chứa vi khuẩn Pseudomonas stutzeri giảm 100% lân nhưng năng

suất tương đương với lúa bón hoàn toàn bằng phân hóa học và không làm thay đổi độ phì nhiêu của đất qua hai vụ canh tác (Hà Ngọc Bằng, 2010; Trần Thị

Bé Loan, 2010) Theo kết quả nghiên cứu của Hà Đăng Khoa (2010) vi khuẩn

cố định đạm và vi khuẩn hòa tan lân giúp lúa tăng chiều dài rễ, khối lượng khô của rễ, số hạt chắc/bông lên lần lượt là 1,19 lần (19,36%), 1,41 lần (41,15%), 1,61 lần (61,72%) và 1,3 lần (30,87%) so với đối chứng và nhờ vi khuẩn phân giải lân có tác dụng tích cực trong việc phân giải lân khó tan trong đất, nên pH trong đất tăng so với trước khi tiến hành thí nghiệm điều đó cho thấy vi khuẩn hoà tan lân và phân lân vô cơ có tác động tốt đến độ pH của đất Hiệu quả

chủng vi khuẩn nốt rễ và vi khuẩn hòa tan lân (dạng lỏng) trên cây đậu nành

trồng trên đất phù sa ở Đồng bằng sông Cửu Long (Trần Thị Ngọc Sơn và ctv.,

2007) cho thấy hai nhóm vi khuẩn có ích này làm gia tăng số nốt rễ, thành phần năng suất, giảm được 40-60kg N/ha và 60kg P2O5/ha

Kết quả khảo nghiệm ở nhiều nơi cho thấy, phân VSV phân giải phosphate có thể nâng cao hiệu quả sử dụng phân lân khoảng 20–30% so với đối chứng, đồng thời có tác dụng nâng cao năng suất cây trồng 5–15%, tùy loại đất và cây trồng, nhiều thực nghiệm ở nhiều địa phương trong cả nước đã xác định việc sử dụng VSV phân giải lân có thể thay thế 30–50% lượng phân lân cần bón bằng quặng phosphoric với hàm lượng lân tổng số tương đương

mà năng suất cây trồng không bị giảm sút (Nguyễn Minh Hưng, 2007)

3 SỰ CHUYỄN HÓA ĐẠM VÀ LÂN TRONG ĐẤT NGẬP NƯỚC

3.1 Sự chuyển hóa đạm

Trong các dưỡng chất cần cho cây trồng đạm là nguyên tố dễ bị mất nhất

do sự bay hơi Đạm có thể bay hơi ở dạng NH3, N2O, NO, N2 và có thể xãy ra trên cả đất khô và đất ngập nước (Ngô Ngọc Hưng, 2009) Hầu hết dạng đạm trong đất ở dạng N hữu cơ Dạng này chiếm 95% tổng số N Chất hữu cơ chiếm 5% đạm Do đó hàm lượng chất hữu cơ trong đất thường đi với giàu đạm tổng số trong đất (Võ Thị Gương, 2005) sự rửa trôi và quá trình khử nitơ dưới điều kiện ngập nước có thể làm cạn kiệt hàm lượng nitơ trong đất ngập nước (Jackson and Drew, 1984)

3.1.1 Sự khoáng hóa đạm

Khoáng hóa là tiến trình sinh học có liên quan tính hữu dụng đạm trên đất lúa nước Dưới điều kiện ngập nước, sự chuyển hóa NH4

+ được kiểm soát bởi vi sinh vật dị dưỡng sủ dụng chất hữu cơ làm nguồn năng lượng (Alexander, 1985) Quá trình khoáng hóa gồm 3 bước, hai bước đầu chịu tác động của phản ứng amin, ammonium hóa và nitrate hóa vi sinh vật dị dưỡng

và bước sau là các vi sinh vật tự dưỡng Nitrobacter, Nitrosomonas trong đất Trong điều kiện ngâp nước liên tục hệ thống luân canh lúa nước sự phân hủy các chất dư thừa thực vật làm hạn chế khả năng tái hấp thụ N từ các thành phần mùn của chất hữu cơ trong đất (Olk and Cassman, 2002) Hàm lượng N được khoáng hóa ở trong đất lúa không những còn tùy thuộc vào số lượng mà

còn tùy thuộc vào mức độ mùn hóa chất hữu cơ (Nguyen Bao Ve et al., 2004)

Ở điều kiện ngập nước NH4

+ được cây lúa hấp thụ nhiều hơn NO3

- bởi vì sự ổn định N trong điều kiện này cho thấy NH4

+ thích hợp hơn NO3

Ngoài ra điều kiện pH thấp có sự tích lũy NH + nguyên nhân do nitrate hóa thấp và kết quả

-là NH4

+

được cây trồng hấp thụ tốt hơn là NO3

(Nartra, 1990) Khi ngập nước

-có chôn vùi rơm rạ đã làm giảm hàm lượng NH4

+ trong dịch đất do vi khuẩn yếm khí hoạt động mạnh gây nên hiện tượng cố định đạm trong đất và tạo ra độc chất làm ảnh hưởng đến hạt giống lúc mới gieo và làm giảm sự phát triển chiều dài rễ mần của hạt (Nguyễn Thành Hối và Nguyễn Bảo Vệ, 2007)

3.1.2 Sự bất động đạm

Các hợp chất N vô cơ và hữu cơ hòa tan hữu dụng trong đất có thể được đồng hóa thông qua tích hợp vào cơ thể vi sinh vật gọi là sự bất động (Ngô Ngọc Hưng, 2009) Sự bất động N (immobilization) là tiến trình ngược lại của

tiến trình khoáng hóa (Võ Thị Gương và ctv., 2004) Tiến trình bất động đạm

và khoáng hóa đạm trong đất có mối quan hệ với nhau Vi sinh vật phân hủy hợp chất hữu cơ chứa carbon trong đất, chúng có nhu cầu đạm cao hơn lượng đạm có trong hợp chất hữu cơ được chúng phân hủy để phát triển mô cơ thể

Vì thế, chúng sử dụng lượng đạm vô cơ (NH4

+

và NO3

) có sẵn trong đất Khi

-vi sinh vật chết đi, hợp chất đạm hữu cơ trong tế bào cơ thể của chúng sẽ được chuyển thành dạng đạm hữu cơ trong phức hợp mùn và sau đó sẽ được phân hủy, sự khoáng hóa xãy ra, phóng thích đạm vô cơ Sự khoáng hóa và sự bất động bất đầu xảy ra nối tiếp nhau Ảnh hưởng của hai tiến trình này làm tăng hay giảm đạm vô cơ trong đất tùy thuộc vào tỷ lệ C/N C/N cao trên 25 sự bật động N sẽ xảy ra

Theo Đỗ Thị Thanh Ren và Nguyễn Mỹ Hoa (1999), thì nếu hàm lượng chất hữu cơ có tỷ số C/N > 30 bón vào trong đất thì sự bất động ở giai đoạn đầu của quá trình phân hủy, khi khoảng 20-30 thì có thể sự bất động đạm và giải phóng đạm khoáng, khi C/N < 20 thì sự giải phóng đạm sẽ xảy ra dễ dàng trong quá trình phân hủy Trong khi sự bất động đạm sinh học và đạm vô cơ

và các phản ứng của sự bất động hóa học của đạm vô cơ như sau sự cố định ammonium tại vị trí xen giữa các khoáng mica bị kiệt huệ và sự cố định ammonium của các thành phần hữu cơ có thể làm giảm hiệu quả của đạm vô

cơ trong đất

3.1.3 Sự bất động đạm sinh học

Theo Yoneyama and Yoshida (1977), cho thấy rằng trong suốt thời gian phân hủy rơm rạ thì N bị cố định cả ở dạng N từ đất và N thêm vào từ phân bón Lượng N bất động ở đất ngập nước nhiều hơn ở đất khô Lượng N bất động ở đất ngập nước ít ở tuần đầu và sau đó tăng ở tuần thứ 2 và 3 Ở đất khô, sự bất động N đạt giá trị cao nhất ở tuần đầu tiên Tuy nhiên so sánh sự bất động N trong điều kiện đất khác nhau Theo Broadbent and Nakashima (1970), cho rằng đạm bất động ở đất ngập nước đạt giá trị trung gian giữa điều

kiện kỵ khí và điều kiện hiếu khí Sự khác nhau của lượng N bất động giữa điều khiện hiếu khí và điều kiện ngập là rất nhỏ và thậm chí trong điều kiện hoàn toàn yếm khí thì vẫn xảy ra sự bất động

Theo Jannson (1958), chứng minh rằng N trong đất tùy thuộc vào sự khoáng hóa đạm và sự bất động N bởi vì vi sinh vật dị dưỡng sử dụng và bài tiết N vô cơ trong suất quá trình phân hủy chất hủy cơ Khi thêm rơm với tỷ lệ C:N cao trong đất gây ra sự bất động N thuần của N vô cơ trong đất và N từ phân bón Mặc dù sự bất động N thuần ở vùng đất ngập thấp hơn trong những đất thoáng khí (Broadbent and Nakashima, 1970) hơn phân nữa 15N được tìm thấy dưới dạng N hữu cơ trong đất và những rễ lúa ở thời điểm kết thúc của những điểm thí nghiệm trong đất trồng lúa (Broadbent and Mikkelsen, 1968)

Sự bất động N từ phân bón ở bề mặt oxit hóa thì có liên quan đến vai trò rong tảo Bón phân đạm kích thích sự phát triển của tảo lam trong đất lúa (Saito and Watanabe, 1978) Những ước đoán lượng N bất động từ những vi sinh vật đó thì chưa xác định Trong những điều kiện kiễm soát, lên đến 30% lượng đạm thêm vào bị hấp thụ bởi tảo (Vlek and Craswell, 1978)

3.2 Sự chuyển hóa lân trong đất ngập nước

Khi đất ngập nước ở điều kiện kỵ khí, nhiều thay đổi về mặt dễ tiêu của phosphorus xảy ra Khi Fe3+ bị khử thành những hợp chất Fe2+ được hòa tan nhiều hơn được phóng vào dung dịch đồng thời phosphorus được giải phóng

ra từ các khoáng sét và các oxit ưa nước bằng phản ứng trao đổi với các anion (Ponnamperuma, 1972) Phosphorus cũng được giải phóng ra từ các muối không tan khi pH thay đổi và sản sinh ra các acid hữu cơ hoặc các acid HNO3,

H2SO4, bởi những vi khuẩn hóa tổng hợp Sự hấp thụ phosphorus sẽ cao nhất

ở những điều kiện acid hoặc acid yếu (Stumm and Morgan, 1970) Lượng lân hữu dụng trong đất gia tăng tỷ lệ thuận với thời gian ngập nước (Dương Văn Chín, 2006)

Sự cầm giữ lân bởi các thành phần khoáng đất chua thường là kết quả từ phản ứng các ion phosphorus với sắt nhôm và có thể với các khoáng sét silicate trong các loại đất chua hàm lượng các ion sắt, nhôm cao chúng phản ứng nhanh chống với hầu hết các ion H2PO4

hòa tan thành hợp chất hydroxyt phosphate kết tủa phân lân bón vào đất chuyển sang dạng Fe-P sau 15 ngày ngập nước chiếm 80-90% tổng hợp lượng lân Hàm lượng Al-P giảm đi nhanh chống sau 15-20 ngày Đất ở điều kiện oxy hóa cố định nhiều lân hơn dưới điều kiện thiếu oxy do hàm lượng Fe, Al hòa tan cao hơn (Đỗ Thị Thanh Ren, 1999)

-Theo Patrick et al., (1978) nghiên cứu sự phóng thích lân trên một số loại

đất không bón và có bón lân ở các nồng độ khác nhau với điều kiện oxy hóa

và khử oxy và ghi nhận rằng chất khử phóng thích nhiều lân vào dịch đất có nồng độ lân thấp và hấp thụ nhiều lân khi dung dịch có nồng độ lân cao hơn là đất ở điều kiện oxy hóa Sự khác biệt này được giải thích là do sự biến đổi của hydroxit Fe (III) trong đất khử

4 NGỘ ĐÔC HỮU CƠ VÀ BIỆN PHÁP PHÒNG TRÁNH NGỘ ĐỘC HỮU CƠ

4.1 Ngộ độc hữu cơ

Ngộ độc hữu cơ có thể xảy ra trong đất có hàm lượng hữu cơ cao và cũng có thể ở trong đó có nhiều chất hữu cơ (xác bả thực vật còn tươi, phân xanh, cỏ, rơm rạ) vùi vào đất sinh ra acid hữu cơ như acid metanic, acid acetic,… được tạo ra trong quá trình phân giải chất hữu cơ, xác sinh vật trong điều kiện ngập nước, chúng ngăn cản quá trình vươn dài của rễ, hô hấp và hút chất dinh dưỡng Hàm lượng acid hữu cơ tăng lên cùng với quá trình ngập nước đạt cực đại và sau đó giảm dần (Ponnamperuma, 1976) và khi hàm lượng acid hữu cơ trong đất vượt ngưỡng 1.000mmolc/m3 sẽ gây hại rễ lúa lúc mới gieo sạ (Yoshida, 1981)

Theo Nguyễn Thành Hối (2008), chôn vùi rơm rạ tươi phân hủy yếm khí vào đất làm chậm tốc độ gia tăng pH trong đất ngập nước, trị số pH của dịch đất ảnh hưởng rõ rệt đến sự gây độc của các acid hữu cơ trên lúa Khi đất ngập nước, pH gia tăng đến trị số từ 6,5-6,7 trong khoảng 3 tuần sau khi ngập nước (Ponnamperuma, 1965) Đồng thời, khi chôn vùi rơm rạ tươi càng nhiều thì hàm lượng acid tổng số trong dịch đất càng cao Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Đức Thuận (2005), nồng độ acid hữu cơ trong đất ở mức 120 ppm đã

có thể gây ngộ độc hữu cơ cho lúa Nếu nồng độ này vượt quá 180 ppm cây lúa có thể bị nhiễm độc hữu cơ ở mức độ nặng, các acid hữu cơ không những làm ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng của cây lúa mà còn làm cho Fe3+hòa tan trong dung dịch thông qua phức hợp, đôi khi sự ngộ độc hữu cơ còn trầm trọng hơn ngộ độc sắt trên một số loại đất (Yoshida and Tadano, 1978) Theo Phan Thị Công (2005), cho biết bón rơm rạ ở mức trung bình có thể có lợi cho năng suất lúa nếu thời điểm bón không gây cạnh tranh dinh dưỡng đạm với cây lúa, khi bón lượng rơm rạ từ 12 tấn/ha, sự sinh trưởng cây lúa bị đình trệ, nguyên nhân chủ yêu là do ngộ độc hữu cơ và thiếu đạm ở giai đoạn đầu sinh trưởng cây lúa Theo Nguyễn Thành Hối (2008), thì rơm rạ tươi sau khi được chôn vùi trong đất ngập nước có tốc độ phân hủy rất chậm (1,8%/ngày ở 2 tuần đầu và 0,48%/ngày từ tuần thứ 3 đến tuần thứ 12 sau khi