Tiểu luận Ảnh hưởng của các liều lượng lân phối hợp vi khuẩn hòa tan lân lên năng suất khoai lang trên đất phèn huyện Tân Phước tỉnh Tiền Giang

LỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan đề tài “Ảnh hưởng của các liều lượng lân phối hợp vi khuẩn hòa tan lân lên năng suất khoai lang trên đất phèn huyện Tân Phước – Tiền Giang” là công trình ngh

LỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan đề tài “Ảnh hưởng của các liều lượng lân phối hợp vi khuẩn hòa tan lân lên năng suất khoai lang trên đất phèn huyện Tân Phước – Tiền Giang” là công trình nghiên cứu của bản thân và Thầy hướng dẫn Các số liệu,

kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳluận văn nào trước đây

Tác giả luận văn

Hữu Thị Kiều

LỜI CẢM TẠ

Sau hơn 3 năm học tập tại Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, nay em

đã hoàn thành luận văn tốt nghiệp Đại học chuyên ngành Nông nghiệp sạch Để cóđược kết quả như ngày hôm nay, trước hết:

Kính dâng!

Cha, Mẹ và người thân đã luôn quan tâm, động viên con trong suốt quá trìnhhọc tập và tạo điều kiện tốt nhất để con có thể phấn đấu hết mình trong học tập vànghiên cứu

Xin thể hiện lòng biết ơn sâu sắc đến:

Thầy Ngô Ngọc Hưng đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt nhiều kiến thức, kinhnghiệm quý báu trong suốt quá trình em nghiên cứu đề tài để hoàn thành tốt luận văntốt nghiệp

Thầy cố vấn Dương Minh Viễn đã hết lòng lo lắng, truyền đạt những kiến thứcquý báu trong học tập cũng như trong cuộc sống

Chân thành cảm ơn:

Anh Lê Phước Toàn, anh Lê Văn Dang, anh Trần Ngọc Hữu, bạn Thạch ThịLoan đã nhiệt tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện thí nghiệm luận văn này

Qúy Thầy, Cô và các Anh, Chị trong Bộ môn Khoa học đất luôn quan tâm và

hỗ trợ em trong việc hoàn thành đề tài tốt nghiệp

Toàn thể quý thầy cô trường Đại Học Cần Thơ đã nhiệt tình giảng dạy, truyềnđạt nhiều kiến thức, kinh nghiệm thực tiễn hết sức quý báu cho chúng em Với vốnkiến thức đã được tiếp thu, nó không chỉ giúp em hoàn thành bài luận văn mà còn làhành trang để em bước vào đời một cách vũng chắc và tự tin

Chân thành gửi đến lớp Nông nghiệp sạch K39 lời cảm ơn và chúc thành đạttrong cuộc sống

Cuối cùng, xin chúc cho toàn thể quý Thầy, Cô và các Anh, Chị trong Bộ mônKhoa học đất có nhiều sức khỏe và luôn thành công

Hữu Thị Kiều

HỮU THỊ KIỀU (2016), Ảnh hưởng của các liều lượng lân phối hợp vi khuẩn hòa

tan lân lên năng suất khoai lang trên đất phèn huyện Tân Phước – Tiền Giang,

Luận văn tốt nghiệp đại học ngành Nông nghiệp sạch, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ, trang

Cán bộ hướng dẫn: GS.TS Ngô Ngọc Hưng.

TÓM LƯỢC

Mục tiêu của nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng của các liều lượng lân phối trộn với các dòng vi khuẩn hòa tan lân lên sinh trưởng, năng suất và khả năng hấp thu lân của khoai lang trồng trên đất phèn Tân Phước – Tiền Giang Thí nghiệm thừa số 2 nhân tố được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 2 lần lặp lại Trong

đó, nhân tố (A): dòng vi khuẩn (vi khuẩn Burkholderia acidipaludis, Burkholderia cenocepacia, Burkholderia pyrrocinia) và nhân tố (B): lượng phân lân (30P 2 O 5 , 60P 2 O 5 và 90P 2 O 5 ) Kết quả thí nghiệm cho thấy bón lân cho khoai lang trên đất phèn

có hiệu quả khi bón ở liều lượng 90 kg P 2 O 5 /ha, bón lân ở lượng thấp sẽ làm giảm sinh trưởng, số củ từ đó cho năng suất củ thấp Trong số 3 dòng vi khuẩn Burkholderia acidipaludis, Burkholderia cenocepacia, Burkholderia pyrrocinia được thử nghiệm đáp ứng lân, vi khuẩn Burkholderia cenocepacia được ghi nhận có tác động cao nhất đối với năng suất khoai lang Bón 60 kg P 2 O 5 /ha có chủng vi khuẩn Burkholderia cenocepacia cho năng suất củ tương đương đương chỉ bón 90 kg P 2 O 5 /ha cho cây khoai lang trồng trên đất phèn Tân Phước – Tiền Giang Bón 60 và 90 kg P 2 O 5 /ha làm gia tăng hấp thu lân trong củ so với bón 30 kg P 2 O 5 /ha, nhưng không làm gia tăng hấp thu lân trong thân lá Cần đánh giá khả năng hòa tan lân của vi khuẩn Burkholderia cenocepacia lên sinh trưởng và năng suất khoai lang trồng trên nhiều vùng đất phèn khác.

Từ khóa: Burkholderia, khoai lang, năng suất, sinh trưởng, vi khuẩn, hấp thu lân.

MỤC LỤC

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i

XÁC NHẬN CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM LUẬN VĂN ii

LỜI CAM ĐOAN i

TIỂU SỬ CÁ NHÂN ii

LỜI CẢM TẠ iii

TÓM LƯỢC i

MỤC LỤC ii

DANH SÁCH HÌNH v

DANH SÁCH BẢNG vi

MỞ ĐẦU viii

CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1

1.1 Đặc điểm vùng nghiên cứu 1

1.1.1 Vị trí địa lý 1

1.1.2 Diện tích, dân số 1

1.1.3 Địa hình 1

1.1.4 Khí hậu 1

1.3.5 Thủy văn 2

1.3.6 Thổ nhưỡng 2

1.2 Khái quát về đất phèn 2

1.2.1 Khái niệm đất phèn 2

1.2.2 Sự phân bố và hình thành đất phèn 2

1.2.3 Các trở ngại chính trên đất phèn 3

1.2.3.1 pH 3

1.2.3.2 Al3+ 3

1.2.3.3 Fe2+, Fe3+ 4

1.2.3.4 Sự thiếu lân 4

1.3 Tổng quan về khoai lang 5

1.3.1 Nguồn gốc, phân bố và phân loại 5

1.3.2 Tình hình sản xuất khoai lang trên thế giới 5

1.3.3 Tình hình sản xuất khoai lang trong nước 6

1.3.4 Đặc tính thực vật 7

1.3.4.1 Rễ 7

1.3.4.2 Thân 8

1.3.4.3 Lá 8

1.3.4.4 Hoa 8

1.3.5 Các thời kì phát triển cây khoai lang 9

1.4 Lân trong đất và vi khuẩn hòa tan lân 10

1.4.1 Vai trò của lân 10

1.4.2 Vi khuẩn hòa tan lân 10

1.4.2.1 Vi khuẩn Azospirillum 11

1.4.2.2 Vi khuẩn Pseudomonas 11

1.4.2.3 Vi khuẩn Burkholderia 12

CHƯƠNG 2 : PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 13

2.1 Phương tiện nghiên cứu 13

2.1.1 Thời gian và địa điểm 13

2.1.2 Vật liệu thí nghiệm 13

2.1.3 Dụng cụ thí nghiệm 13

2.2 Phương pháp nghiên cứu 14

2.2.1 Bố trí thí nghiệm 14

2.2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm 14

2.2.3 Công thức, giai đoạn và liều lượng phân bón 14

2.2.4 Chỉ tiêu theo dõi 15

2.2.4.1 Chỉ tiêu sinh trưởng 15

2.2.4.2 Các chỉ tiêu về yếu tố cầu thành năng suất: 15

2.2.5 Phương pháp lấy mẫu và phương pháp phân tích mẫu 15

2.2.5.1 Trên đất 15

2.2.5.2 Trong mẫu thực vật 16

2.3 Xử lý số liệu thống kê 16

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 17

3.1 Ảnh hưởng của vi khuẩn và liều lượng lân đến sinh trưởng, phát triển của khoai lang 17

3.1.1 Chiều dài thân khoai lang (cm) 17

3.1.2 Đường kính lá (cm) 17

3.2 Ảnh hưởng của vi khuẩn và liều lượng lân đến thành phần năng suất và năng suất của khoai lang 18

3.2.1 Thành phần năng suất khoai lang 18

3.2.1.1 Chiều dài củ khoai lang (cm) 18

3.2.1.2 Chiều rộng củ (cm) 18

3.2.1.3 Số củ 19

3.2.2 Năng suất khoai lang (tấn/ha) 19

3.3 Ảnh hưởng của vi khuẩn và liều lượng lân đến hàm lượng, hấp thu đạm và lân của khoai lang 20

3.3.1 Hàm lượng đạm, lân của khoai lang 20

3.3.1.1 Hàm lượng đạm 20

3.3.1.2 Hàm lượng lân 21

3.3.2 Hấp thu đạm, lân của khoai lang 21

3.3.2.1 Hấp thu đạm 21

3.3.2.2 Hấp thụ lân 22

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ KIẾN NGHỊ 24

4.1 Kết luận 24

4.2 Kiến nghị 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

DANH SÁCH BẢNG

1.1 Các nước có sản lượng khoai lang đứng đầu thế giới năm 2008(FAO, 2009) 6

3.1

Chiều dài thân và đường kính lá của khoai lang ở giai đoạn

sinh trưởng 25 NSKT, 50NSKT dưới ảnh hưởng của vi khuẩn

và mức độ lân

173.2 Ảnh hưởng của vi khuẩn và mức độ lân lên thành phần năng suất và năng suất khoai lang 183.3

So sánh thành phần năng suất và năng suất củ khi bón lân ở

liều lượng 90 kg P2O5/ha không chủng vi khuẩn và liều lượng

60 kg P2O5/ha có chủng vi khuẩn

20

3.4 Ảnh hưởng của vi khuẩn và mức độ lân đến hàm lượng đạm vàlân của khoai lang 21

DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT

ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long

ĐTM Đồng Tháp Mười

NSKT Ngày sau khi trồng

KVK Không chủng vi khuẩn

MỞ ĐẦU

Khoai lang (Imopoea patatas) là một loại cây lương thực rất quen thuộc với

người dân Việt Nam trên cả mọi miền đất nước Việc canh tác cây khoai lang cũng rấtphổ biến và dần hình thành những vùng chuyên canh về khoai lang Ngoài ra, khoailang còn là một nguồn nguyên liệu để sản xuất các chế phẩm phục vụ đời sống cho conngười

Tuy nhiên, để đạt được năng suất cao người dân đã lạm dụng phân hóa học đểbón cho cây dẫn đến tình trạng đất bị thoái hóa, vi sinh vật đất bị hủy hoại, ảnh hưởngđến năng suất cây trồng Ở một số loại đất, lân trở thành yếu tố hạn chế đối với năngsuất cây trồng, đặc biệt là trên đất phèn hiệu quả sử dụng lân thấp do lân phản ứng với

Fe và Al tạo ra những hợp chất phosphate khác nhau mà khả năng tan bị giới hạn(Afzal et al., 2010) Hàng năm khoảng 180.000 tấn P2O5 được bón vào đất nông nghiệp

ở Đồng bằng sông Cửu Long nhưng cây trồng chỉ sử dụng khoảng 1/3 (Cao Ngọc Điệp

và Bùi Thị Kiều Oanh, 2006) Dạng lân hòa tan trong đất này thường rất thấp, ở mức 1ppm hoặc ít hơn (Goldstein, 1994) Nhiều nghiên cứu cho thấy nhiều loài vi sinh vậtđất vùng rễ và vi khuẩn nội sinh vừa có khả năng cố định đạm, vừa hòa tan được lânkhó tan, thậm chí là phân giải các chất hữu cơ, các hợp chất chứa kali như kaolinite,illite, montmorillonite,…(Lin Qi – mei et al, 2002; Zhao et al, 2008) Trong đó, sửdụng vi khuẩn hòa tan lân trên cây trồng để tăng năng suất, tiết kiệm phân bón, đồngthời tránh gây ô nhiễm môi trường là biện pháp được các nước tiên tiến trên thế giới ápdụng từ rất lâu Tuy nhiên, hiệu quả của vi khuẩn hòa tan lân phụ thuộc rất nhiều vàotương tác vi khuẩn – cây chủ cũng như điều kiện sinh thái của môi trường (Patnaik,

1994) Do đó, đề tài “Ảnh hưởng của các liều lượng lân phối hợp vi khuẩn hòa tan lân lên năng suất khoai lang trên đất phèn huyện Tân Phước – Tiền Giang” với

mục tiêu nhằm đánh giá 3 dòng vi khuẩn phối hợp 3 liều lượng lân đối với: (1) Sinhtrưởng và năng suất của khoai lang (2) Hấp thu đạm và lân của khoai lang trồng trênđất phèn Tân Phước – Tiền Giang

CHƯƠNG 1: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 1.1 Đặc điểm vùng nghiên cứu

1.1.1 Vị trí địa lý

Huyện Tân Phước là một huyện nằm trong vùng Đồng Tháp Mười của tỉnhTiền Giang, cách trung tâm thành phố Mỹ Tho 20 km về hướng Tây Bắc Huyện nằmtại tọa độ 106005’đến 106020’ kinh độ Đông và 10025’ đến 10035’ vĩ độ Bắc

Phía Bắc: giáp tỉnh Long An

Phía Tây: giáp huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang và tỉnh Long An

Phía Nam: giáp huyện Châu Thành và huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang

Phía Đông: giáp huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang và tỉnh Long An

1.1.3 Địa hình

Huyện Tân Phước có cao độ trên mực nước biển thấp, từ 0,6 – 0,75 m, đặc biệt

ở Tân Lập 1 và Tân Lập 2 có độ cao thấp đến 0,4 – 0,5 m Vì thế, thường bị ngập lụtnặng khi lũ hàng năm tràn về từ sông Cửu Long

1.1.4 Khí hậu

Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm thuộc vùng ĐBSCL vớiđặc điểm: Nền nhiệt cao và ổn định quanh năm Khí hậu phân hóa thành hai mùatương phản rõ rệt: Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11 trùng với mùa gió Tây Nam, mùakhô từ tháng 12 đến tháng 4 trùng với mùa gió Đông Bắc

Chịu ảnh hưởng hai mùa gió chính: Gió mùa Tây Nam mang theo nhiều hơinước, thổi vào mùa mưa Hướng gió thịnh hành là hướng Đông Bắc chiếm tầng suất

50-60%, kế đến là hướng Đông chiếm tầng suất 20-30%, tốc độ gió trung bình là3,8m/s Từ tháng 11 đến tháng 4, gió mùa Đông Bắc thịnh hành, thổi cùng hướng vớicác cửa sông, làm gia tăng tác động thủy triều và xâm nhập mặn theo sông rạch vàođồng ruộng, đồng thời làm hư hại đê biển, được gọi là gió chướng.

1.3.5 Thủy văn

Huyện hàng năm có 6 tháng khô và 6 tháng nước Vào mùa khô, huyện thiếunước trầm trọng Kênh Nguyễn Văn Tiếp là con kênh lớn nhất, chia địa bàn huyệnthành 2 vùng Nam - Bắc Tại thị trấn Mỹ Phước có kênh Xáng - Nguyễn Tất Thànhnối kênh Nguyễn Văn Tiếp với sông Tiền, là nguồn cung cấp nước ngọt chủ yếu cho

cả huyện Vào mùa nước nổi, toàn bộ địa bàn huyện bị ngập nước, phương tiện giaothông chính là ghe, xuồng.

1.3.6 Thổ nhưỡng

Tân Phước nằm trong vùng trũng của vùng Đồng Tháp Mười nên đất đai bịnhiễm phèn rất nặng Vùng đất phèn và ngập lũ ĐTM là vùng đất phèn lớn ở ĐBSCL

(chiếm khoảng 39,27%) Đại diện là các biểu loại đất: Sulfidic Humaquepts, Sulfuric

Humaquepts, Typic Sulfaquepts và Umbric Sulfaquepts (Lê Văn Khoa, 2003).

1.2 Khái quát về đất phèn

1.2.1 Khái niệm đất phèn

Đất phèn (Acid sulphate soils) là loại đất có chứa vật liệu sinh phèn mà kết quả

của các tiến trình sinh hóa xảy ra là acid sulfuric được tạo thành với số lượng có ảnhhưởng lâu dài đến những đặc tính chủ yếu của đất (Võ Thị Gương, 2003)

1.2.2 Sự phân bố và hình thành đất phèn

Trên thế giới có khoảng 15 triệu ha đất phèn, chủ yếu xuất hiện ở các vùng venbiển nhiệt đới hay cận nhiệt đới Đất phèn ở Việt Nam khoảng 2 triệu ha chiếm 6,5%diện tích tự nhiên toàn quốc (Trần Văn Chính, 2006) Đồng bằng sông Cửu Long vớidiện tích gần 4 triệu ha, phân bố chủ yếu ở Đồng Tháp Mười, Tứ giác Long Xuyên,Trũng Nam Sông Hậu và bán đảo Cà Mau

Nhóm đất phèn hay nhóm đất phù sa phèn là tên gọi dùng để chỉ nhóm đất cóchứa vật liệu tạo thành axit sulfuric Đất phèn thường có màu đen hoặc nâu tầng mặt,đất thường bị glay nên có độ phì tương đối khá Độ sâu xuất hiện trung bình của tầngsulfuric đất phèn ĐBSCL nằm trong khoảng 46,8 – 57,8 cm Độ pH thấp (p<5,5) cókhi pH chỉ còn 3 hoặc 2 (Nguyễn Đăng Nghĩa và Mai Thành Phụng, 2014)

Sự hình thành đất phèn là do kết quả của sự tích tụ pyrite trong điều kiện ngậpnước, ở đất có nhiều chất hữu cơ, sulphat, sắt và nhôm Đất phèn được hình thành ởnhững vùng nước lợ hoặc vùng ven biển nơi có mực thủy triều lên xuống Sự hìnhthành của đất phèn gắn liền với sự tạo thành của khoáng pyrite trong đất Pyrite là hợpchất được cấu tạo bởi sắt và lưu huỳnh (công thức FeS2)

Mức độ phèn nhiều hay ít tùy thuộc vào độ nông (50 – 60 cm), sâu (100 – 120

cm ) của tầng sinh phèn (tầng pyrite) Dựa vào sự hình thành và phát triển của đất, có

thể chia đất phèn ra làm hai loại: đất phèn tiềm tàng và đất phèn hoạt động Đất phèn

tiềm tàng (PotentiAl Acid Sulfate Soil) hình thành trong điều kiện khử (thiếu oxy), và

có chứa vật liệu sinh phèn (sulfidic materials) chủ yếu là các khoáng pyrite FeS và

chất hữu cơ khoáng có màu đặc trưng là xám đến xám đen Đất phèn hoạt động hình

thành trong điều kiện phải có sự oxy hóa (đủ oxy) và chứa vật liệu phèn (sulfuric

materials) chủ yếu là các khoáng Jarosite có màu đặc trưng là vàng rơm hoặc có đốm

vàng rơm, nhưng pH thấp <3,5, đất giàu chất hữu cơ bán phân hủy vẫn được xếp vàonhóm đất phèn hoạt động có tầng perdysic (Võ Thị Gương và Nguyễn Mỹ Hoa, 2010)

Đất phèn được hình thành ở những vùng địa mạo đầm lầy, rừng ngập mặn, cửasống có địa hình trũng, khó thoát nước Do sản phẩm bồi tụ phù sa kết hợp với vật liệusinh phèn (xác sinh vật chứa nhiều lưu huỳnh) và muối phèn

Môi trường tự nhiên ở ĐBSCL tương đối thuận lợi cho việc thành lập đất phènhoạt động do chế độ mưa nhiều cùng với mùa nắng kéo dài và sự lên xuống của mựcnước biển đã tạo điều kiện cho Pyrite có điều kiện tiếp xúc với không khí Đất phènlàm hạn chế sự canh tác ở ĐBSCL chỉ trồng được những cây chịu phèn như: khóm,khoai mì và điều, cả giống lúa cải tiến và giống lúa lai cũng như cho năng suất thấptrên những vùng đất phèn nặng Nhìn chung thì đất phèn gây hại cho cây trồng dongăn cản sự hấp thu dinh dưỡng, cố định lân và giảm sự trao đổi các cation ion bazo(Kyuma, 1976)

1.2.3 Các trở ngại chính trên đất phèn

1.2.3.1 pH

thấp và làm cho độ hòa tan chuyển hóa dinh dưỡng kém Trên đất phèn pH thấp nênphần lớn nguyên tố nhôm, sắt…được chuyển vào dinh dưỡng đất đến mức độ có thểgây độc hại cho cây Theo Thái Công Tụng (1971) sự gia tăng pH trong đất ngập nướcphần lớn do Fe3+ bị khử thành Fe2+, Mn4+ bị khử thành Mn2+, các phản ứng tiêu thụ H+

làm gia tăng pH, khi pH thấp thì Al, Fe, Mn sẽ trở nên hòa tan làm cản trở các phảnứng nitrate hóa, amon hóa, sulphate hóa, nhưng thích hợp cho quá trình tích lũy acidhữu cơ Do đó, pH gây độc gián tiếp cho cây thông qua quá trình làm tăng hàm lượngđộc chất Fe2+, Mn2+, Al3+, H+…đồng thời làm giảm độ hữu dụng của P, Mo, Ca…

1.2.3.2 Al3+

Nhôm hiện diện ở nồng độ thấp có thể có ích cho cây trồng vì nó đóng vai tròphụ xúc tác một số phản ứng trong tiến trình sinh lý, nhưng dường như không đượcxem là một dinh dưỡng khoáng cho cây trồng, mặc dù cây trồng sẽ xuất hiện nhữngđốm chết nhác khi trồng trong dung dịch dinh dưỡng thiếu nhôm Tuy nhiên, sự hiện

diện một lượng lớn Al3+ có thể là nguyên nhân gây độc cho cây trồng Nồng độ Al3+ từ

50 – 100 mg/l sẽ làm giảm sự phát triển của cây một cách đáng kể (Tan, 1986)

Theo Trần Kim Tính (1999) dưới điều kiện đất khô, acid (chủ yếu là nồng độ

Al3+ cao) ở mức ngộ độc cho cây trồng đối với đất phèn nặng, Al3+ làm kết tủa các keosét và các chất lơ lửng trong nước nên nước phèn rất trong, càng nhiều Al3+ càng độc,nhưng nếu tồn tại đồng thời cả Al3+ va Fe2+ thì độc chất của đất phèn tăng lên so với đấtphèn chỉ có Al3+ hoặc Fe2+

Theo Fageria & et al, (1988) Khi Al3+ hiện diện trong đất ở hàm lượng cao sẽgây độc cho cây, ảnh hưởng đến các quá trình sinh lý, sinh hóa của cây, cuối cùng ảnhhưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây Tác hại của chúng có thể là:

Gây trở ngại cho sự phân chia và kéo dài của tế bào

Gây ức chế enzyme làm nhiệm vụ tổng hợp vật chất của vách tế bào

Làm trở ngại cho sự hấp thu các dưỡng chất N, P, K, Ca, Mg của cây

Làm giảm sự tăng trưởng của rễ và thân

Làm giảm sự hấp thụ nước của cây và hậu quả làm giảm năng suất cây trồng Làm giảm hô hấp của các tế bào rễ

1.2.3.3 Fe2+, Fe3+

Fe2+ là nguyên tố độc của môi trường sinh thái đất phèn, Fe2+ xuất hiện trong đấtphèn trước Al3+ Trong đất yếm khí chúng ở dạng có thể kết hợp với H2S tạo thành FeSbám vào rễ cây và làm ngộ độc cho cây Nồng độ Fe2+ cao gây ngộ độc cho cây trồng,

2000)

Fe3+ ít gây độc hóa tính mà gây hại chủ yếu là sự bám dính vào chung quanh rễ,làm khả năng trao đổi chất của thực vật bị hạn chế Fe3+ bám vào da người rất khó tẩyrửa (Trần Kim Tính, 1999)

1.2.3.4 Sự thiếu lân

Trong các loại đất chua, hàm lượng các ion sắt, nhôm và mangan cao, chúng dễkết hợp với H2PO4- tạo thành hợp chất lân không tan (Võ Thị Gương & et al, 1994;Trần Kim Tính, 1999) Vì thế hàm lượng lân tổng số trên đất phèn rất ít và giảm dầntheo độ sâu Lân ở tầng mặt 0,031 – 0,071%, còn lại ở các tầng sâu chỉ khoảng 0,023 –0,043%, lân dễ tiêu rất nghèo, tầng đất mặt P2O5 trong khoảng 2,9 – 3,8 mg/100g đất,tầng phèn 2,5 – 3,58 mg/100g đất lại bị nhôm giữ ở dạng cố định, nên ở một vài nơikhông thấy sự hiện diện của lân dễ tiêu Đây là nhóm đất thiếu lân trầm trọng nhất ởĐBSCL (Tôn Thất Chiểu & et al, 1991)

Một đặc tính quan trọng của lân trong đất là hàm lượng lân dễ tiêu hiện diệntrong đất phèn cực kì thấp do chúng dễ bị cố định dưới dạng các hợp chất khó tan Đặctính cố định lân của đất phụ thuộc vào pH, hàm lượng sắt, nhôm, chất hữu cơ, thànhphần khoáng và trạng thái oxy – hóa khử của đất (Nguyễn Phi Hùng & et al, 2001).Đất ở trạng thái oxy hóa cố định nhiều lân hơn đất ở điều kiện khử do lượng nhômtrong đất cao hơn.

Sự cầm giữ lân bởi các thành phần khoáng của đất phèn thường là kết tủa từphản ứng của ion photphate với sắt, nhôm và có thể khoáng sét silicate Cây trồng sẽchết vì thiếu lân, trước khi chết vì chua Nguyên nhân của sự thiếu hụt lân trên đấtphèn trầm trọng là do các ion Fe, Al, Mn hòa tan cố định, chúng phản ứng nhanhchóng với ion H2PO4- tạo thành hợp chất lân không hòa tan Các ion H2PO4- khôngnhững phản ứng với các ion sắt, nhôm, mangan hòa tan mà còn phản ứng với cáchydroxyt sắt, nhôm không hòa tan như Giddsite (Al2O3.3H2O) và Goethte(Fe2O3.3H2O) Số lượng lân bị giữ bởi các tinh khoáng trong đất chua lớn hơn số lượnglân bị kết tủa hóa học bởi các ion sắt, nhôm và mangan hòa tan

1.3 Tổng quan về khoai lang

1.3.1 Nguồn gốc, phân bố và phân loại

Khoai lang (Ipomoea batatas) thuộc chi Ipomea, họ Convolvulaceae có nguồn

gốc ở châu Mỹ (Mexico, Trung Mỹ và Caribe) và một phần Tây Bắc của Nam Mỹ(Kareem, 2013) Nó cũng đã được biết đến trước khi có sự thám hiểm của ngườiphương tây tới Polynesia, sau đó nó phổ biến sang các nước khác ở Châu Âu như TâyBan Nha, Bồ Đào Nha, Châu Á như Ấn Độ, Trung Quốc, Philippin, Indonesia, ViệtNam Ngày nay, khoai lang được trồng rộng khắp trong các khu vực nhiệt đới, ôn đới

ấm và có mặt trên 100 quốc gia (Grant, 2003)

Trên thế giới có trên 7000 giống khoai, trong đó có 1944 giống cao sản Trong

673 giống khoai được canh tác nhiều nhất trên thế giới, có 25 giống cho củ màu trắng,

185 giống cho củ màu kem, 220 giống cho củ màu vàng, 143 giống cho củ màu cam

và 64 giống cho củ màu tím (Trịnh Xuân Ngọ và Đinh Thế Lộc, 2004)

Khoai lang ở Việt Nam có nhiều giống với 3 xuất xứ chính là Trung Quốc, Mỹ

và Nhật Bản, những giống có tính hàng hóa cao được trồng thành những vùng lớn nhưKiên Giang, Vĩnh Long, Đắk Nông, Lâm Đồng là giống có nguồn gốc từ Nhật

1.3.2 Tình hình sản xuất khoai lang trên thế giới

Năm 2008, trên thế giới có 111 nước trồng khoai lang với diện tích 8,17 triệu

ha, trong đó 95% khoai lang trồng tại các nước đang phát triển, năng suất bình quân134,6 tấn/ha, sản lượng 110,13 triệu tấn ( so với năm 2005 là 123,27 triệu tấn và năm

1961 là 98,19 triệu tấn) (FAO, 2009) Trên thế giới, khoai lang là cây lương thực đứngthứ bảy sau cây lúa nước, lúa mì, bắp, khoai tây, lúa mạch, khoai mì (sắn) (NguyễnThị Lang, 2010)

Bảng 1.1 Các nước có sản lượng khoai lang đứng đầu thế giới năm 2008

1.3.3 Tình hình sản xuất khoai lang trong nước

Trong quá trình phát triển sản xuất nông nghiệp ở nước ta, khoai lang đã chiếmmột vị trí quan trọng trong sản xuất lương thực, đứng thứ 4 sau lúa, ngô, và khoai mì(Nguyễn Thị Lang, 2010)

ngô, và đứng thứ hai về giá trị kinh tế sau khoai tây Tại miền Nam, nó cũng đứnghàng thứ 4 sau lúa, cao su và dừa (Dương Minh, 1999) Khoai lang được trồng ở khắpnơi trên cả nước từ Đồng bằng đến miền núi, Duyên hải Miền Trung và vùng Đồngbằng sông Cửu Long Năm 2004 diện tích khoai lang đạt 203,6 nghìn ha và sản lượng

là 1.535,7 nghìn tấn Đặc biệt, tổng diện tích trồng khoai lang ở vùng ĐBSCL liên tụctăng trong những năm gần đây: từ 9.900 ha ( năm 2000) lên 14.000 ha ( năm 2007) vớisản lượng đạt 285,5 nghìn tấn; năm 2014 diện tích cả nước 129,9 nghìn ha, sản lượng

là 1401,0 nghìn tấn Năng suất khoai lang ở ĐBSCL thuộc loại cao nhất đạt 556,9nghìn/ha với diện tích 23,0 nghìn ha (Bảng1.2)

Bảng 1.2: Diện tích và sản lượng khoai lang (Niên Giám Thống Kê, 2014).

(nghìn ha)

Sản lượng (nghìn tấn)

(Nguồn: tổng hợp số liệu niên giám thống kê toàn quốc Đơn vị diện tích nghìn ha, sản lượng

nghìn tấn)

1.3.4 Đặc tính thực vật

Cây khoai lang thuộc họ bìm bìm (Convolvulaceae) là cây thân thảo, sống hàng

năm, thân mềm bò hoặc leo (Trần Văn Minh, 2009) Khoai lang có thể trồng trên mộtloạt các loại đất từ acid mạnh đến trung hòa (Kirchhof, 2009)

1.3.4.1 Rễ

Khoai lang có 3 loại rễ:

Rễ phụ: phát triển ở lớp đất mặt và phát triển tối đa ở giai đoạn sau trồng

khoảng 1,5 – 2 tháng, chức năng chủ yếu là hút nước và chất dinh dưỡng nuôi cây(Đinh Thế Lộc, 1997) (Hình 1.2a)

Rễ đực: rễ khá to với đường kính khoảng 2 cm, rất dài và nhiều xơ Rễ này làm

tiêu hao dinh dưỡng và không có lợi (Dương Minh, 1999) (Hình 1.2b)

Rễ củ: được tạo ở lớp đất mặt (sâu 10 -25 cm), trên những mắt hom gần mặt đất

(mắt thứ 2 – 4) Củ bắt đầu phát triển theo chiều dài trước, sau đó mới phát triển theođường kính và nhanh nhất chỉ khoảng 1 tháng trước khi thu hoạch (Dương Minh,1999) (Hình 1.2c)

Hình 1.2: Rễ khoai lang

giai đoạn 30 NSKT (a) Rễ phụ, (b) Rễ đực, (c) Rễ củ 1.3.4.2 Thân

Khoai lang gồm có thân chính và nhánh (Dương Minh, 1999)

Thân chính: thấy ở dây khoai lang trồng bằng hom ngọn, được tạo thành do

hom mọc dài ra, thân chính mang nhiều chồi phụ (Dương Minh, 1999)

Nhánh do nhiều chồi phụ ở thân chính tạo thành Nó có nhiều chồi nhưng chỉ

một ít phát triển thành nhánh cấp 2 (Dương Minh, 1999)

Thân khoai lang chủ yếu là thân bò, bên cạnh đó cũng có những giống thânđứng hoặc thân leo Màu sắc thân cũng tùy giống khác nhau: trắng vàng, xanh đậm,xanh nhạt,…Trong sản xuất để có năng suất cao thường người ta chọn những giốngkhoai lang có chiều dài thân ngắn hoặc trung bình, thân đứng hoặc bán đứng, đườngkính thân lớn và chiều dài đốt ngắn (Trịnh Xuân Ngọ và Đinh Thế Lộc, 2004)

1.3.4.3 Lá

Lá khoai lang mọc cách, mỗi nách cho một lá Cuống lá dài 15 – 20 cm, nhờ đóphiến lá có thể xoay ra ánh sáng dễ dàng (Dương Minh, 1999) Hình dạng, màu sắc láthay đổi tùy giống và vị trí lá trên thân Có một số giống, màu sắc lá thân và màu sắc

lá ngọn khác nhau (Trịnh Xuân Ngọ và Đinh Thế Lộc, 2004)

1.3.4.4 Hoa

Khoai lang có hoa hình chuông, cuống dài giống hoa rau muống Hoa thườngmọc ở nách lá hoặc đầu ngọn thân, mọc riêng rẽ hoặc thành chùm 3-7 hoa Mỗi hoachỉ nở một lần vào lúc sáng sớm và héo vào lúc giữa trưa (Trịnh Xuân Ngọ và ĐinhThế Lộc, 2004)

1.3.4.5 Củ

Cấu tạo củ khoai lang 3 phần: vỏ ngoài, vỏ cùi và thịt củ

Vỏ ngoài: mỏng, chiếm 1% khối lượng củ, gồm những tế bào có chứa sắc tố,

cấu tạo chủ yếu là cenllulose và hemicellulose Tác dụng làm giảm tác động từ bênngoài, hạn chế sự bay hơi nước trong quá trình bảo quản

Vỏ cùi: chiếm từ 5-12%, gồm những tế bào chứa tinh bột, nguyên sinh chất và

dịch thể Hàm lượng tinh bột ở vỏ cùi ít hơn ở thịt củ

Thịt củ: gồm các tế bào nhu mô có chứa tinh bột trong củ (rất cao >36%) và các

hợp chất chứa nitơ (Dương Minh, 1999)

Tùy vào giống mà củ khoai lang có nhiều màu sắc khác nhau như: trắng, đỏ,vàng, cam,…với nhiều hình dạng: tròn, trụ, thoi,…Kinh nghiệm cho thấy những giống

có củ dài thường cho năng suất cao (Dương Minh, 1999)

1.3.5 Các thời kì phát triển cây khoai lang

Theo Nguyễn Như Hà (2006), khoai lang có các thời kì sinh trưởng phát triểnnhư sau: mọc mầm – ra rễ, phân cành – kết củ, sinh trưởng thân lá, phát triển củ

Mọc mầm – ra rễ

Là thời kì tính từ khi đặt dây đến khi cây ra rễ khoảng từ 7 – 10 ngày, cây chủyếu tập trung phát triển nhiều rễ con, bộ phận thân lá phát triển chậm, cần ít dinhdưỡng

Phân cành – kết củ

Là thời kì rễ con bắt đầu phát triển chậm lại, rễ củ bắt đầu phân hóa, đến cuốigiai đoạn số lượng củ đã có xu hướng ổn định, bộ phận thân lá trên mặt đất bắt đầutăng dần, cần đất thoáng và nhiều dinh dưỡng Trong điều kiện thuận lợi, sau khi trồng

15 – 20 ngày, trong rễ con có sự phân hóa và hoạt động tượng tầng để quyết định rễcon phân hóa thành rễ củ Rễ củ khoai lang phát triển thành củ khoai lang vào thờiđiểm sau trồng 25 – 30 ngày đối với giống ngắn ngày và 35 – 40 ngày đối với giốngtrung bình và vài ngày

Sinh trưởng thân lá

Là thời kì thân lá phát triển nhanh, diện tích lá tăng nhanh đạt trị số tối đa, sau

đó giảm xuống từ từ, đồng thời trọng lượng củ cũng tăng nhanh dần, thời kì này rấtcần nhiều dinh dưỡng

Phát triển củ

Là thời kì trọng lượng củ tăng lên rất nhanh, sự phát triển của thân lá phát triểnchậm dần và giảm sút, cây hút nhiều dinh dưỡng kali

1.4 Lân trong đất và vi khuẩn hòa tan lân

1.4.1 Vai trò của lân

Lân là một trong các yếu tố thiết yếu cho cây trồng, lân xuất hiện trong đất ởdạng vô cơ và hữu cơ Cây trồng chỉ hút được lân ở dạng ion vô cơ như: H2PO4-,HPO42-, trong đó dạng H2PO4- chiếm ưu thế ở đất acid và dạng HPO42- chiếm ưu thế ởdạng đất kiềm Hầu hết lân liên kết với thành phần ít hòa tan của đất Lân là thànhphần của Andenosine triphosphate (ATP), lân có tác dụng thúc đẩy quá trình chín, lân

là nguồn năng lượng vận chuyển và bảo tồn vật chất, lân cần thiết cho sự hình thànhacid nucleic và phospholipid, thúc đẩy đẻ nhánh, trổ bông và tăng cường chất lượnghạt (Đỗ Ánh, 2003) Ngoài ra, lân còn có tác dụng giải độc phèn khi bón cho đất phèn(Mai Thành Phụng, 2005)

Trong quá trình sinh trưởng, cây khoai lang có nhu cầu phân lân cao ở các thờikỳ: cây non và phân nhánh mạnh Lân là yếu tố cần thiết cho hệ rễ phát triển và khảnăng hút thức ăn của cây, đồng thời ảnh hưởng đến quá trình quang hợp và vận chuyểnchất trong cây khoai lang Lân làm tăng trọng lượng của củ khoai lang và tỷ lệ củ.Đồng thời làm tăng hàm lượng carotene nên làm tăng năng suất và phẩm chất củ khoailang Lân còn tăng khả năng chịu hạn, rét và chống chịu sâu bệnh hại khoai lang, hạnchế tác hại của việc thừa đạm đối với cây Lân góp phần thúc đẩy sự hình thành tinhbột của khoai lang, bón đủ phân lân sẽ làm cho củ khoai ít xơ Nhu cầu về dinh dưỡnglân của khoai lang không lớn, chỉ bằng 1/10 lượng kali (Đinh Thế Lộc, 1997)

1.4.2 Vi khuẩn hòa tan lân

Đối với vi khuẩn có khả năng hòa tan lân, người ta xác định được khoảng 857loài Một lượng lớn vi khuẩn hòa tan lân sống trong vùng rễ và ảnh hưởng đến sự pháttriển của cây Vi khuẩn hòa tan lân được phân lập ở các vùng rễ của nhiều loài thực vậtkhả năng hoạt động cao hơn các vùng khác

Một số chi vi khuẩn có khả năng hòa tan lân khó tan được biết đến hiện nay

Gluconacetobacter, Rhizobium, Flavobacterium Vi khuẩn hòa tan lân khó tan khi bổ

sung vào thực vật làm tăng khả năng hấp thu lân (Chen et al., 2006) Matsuoka et al.,

(2013) phân lập được các dòng vi khuẩn nội sinh Bacillus sp., Pseudomonas từ rễ

Carex kobobugi có khả năng hòa tan lân vô cơ và tạo ra siderophore trong điều kiện Fe

và P cho phép Các vi sinh vật hòa tan lân khó tan thành dễ tan bằng cách tiết ra acid.Các acid hữu cơ được sản xuất bởi vi khuẩn và nấm trong quá trình hòa tan lân khó tanchủ yếu là: citric, lactic, gluconic, oxalic, tartaric, acetic và 2-ketogluconic acid.Lượng lân được hòa tan phụ thuộc vào nhiều yếu tố như dạng lân vô cơ (bao gồmCanxi, sắt nhôm phosphate) Ngoài cơ chế acid hóa, các vi khuẩn còn có thể hòa tanlân khó tan bằng sự tạo phức và các phản ứng trao đổi ion (Khan và Doty, 2009)

1.4.2.1 Vi khuẩn Azospirillum

Vi khuẩn Azospirillum là vi khuẩn hiện diện trong rễ, vùng đất quanh rễ, thân

và lá của cây Chúng sống tự do trong đất hay cộng sinh với rễ các loại ngũ cốc, cácloại cây cỏ và cây có củ

Azospirillum lipoferum là một loại vi khuẩn Gram âm, hình que hoặc hình chữ

S, chiều rộng 1 -1,5 mm và chiều dài 2,0 – 3,0 mm, sinh trưởng tốt ở 30oC và pH từ6,0 – 7,0 (Bashan et al., 2004) Chúng sinh trưởng và phát triển dưới cả hai điều kiệnhiếu khí và kỵ khí nhưng thích hợp trong điều kiện hiếu khí với sự có hoặc không cóđạm trong môi trường (Dobereiner và Pedrosa, 1987) Khuẩn lạc của chúng trong môitrường agar khoai tây, có màu hồng nhạt hay đậm Vi khuẩn Azospirillum lipoferumphát triển tốt trên môi trường có muối hữu cơ như malate, succinate, lactate haypyruvate Vi khuẩn này khồng sử dụng đường đơn mà sử dụng đường fructose và cácđường đa khác làm nguồn carbon của chúng

Vi khuẩn Azospirillum lipoferum có thể tiết ra những kích thích tố tăng trưởng

như IAA, IBA, ABA và cytokynine Những kích tố này làm tăng chiều dài rễ, khíchthước rễ và số lượng rễ cây trồng Từ đó chúng có khả năng hấp thu các khoáng chất

và nước, dẫn đến sự sinh trưởng và phát triển cũng như năng suất của cây trồng tăng(Bashan và Levanony, 1990)

1.4.2.2 Vi khuẩn Pseudomonas

Chi Pseudomonas gồm các loài vi khuẩn được mô tả với các đặc điểm: hình

que, Gram âm, hiếu khí, không có khả năng tạo bào tử, phản ứng Catalase và oxidasedương tính, có một hoặc nhiều chiên mao tập trung ở một đàu và có khả năng chuyểnđộng Chi Pseudomonas có độ đa dạng loài cao bởi lẽ các loài khác nhau sẽ tìm thấy tùvào loại cây trồng và loại đất Qua nhiều năm nghiên cứu các nhà khoa học đã pháthiện nhiều đặc tính kích thích sinh trưởng cây trồng quan trọng của một số loài thuộcchi Pseudomonas, trong đó các chủng thuộc loài Pseudomonas flourescens nhận được

sự quan tâm nghiên cứu đặc biệt hơn cả (http://en.wikipedia.org/wiki/ Pseudomonas,ngày 14/08/2013)

Trong vùng rễ, vi khuẩn Pseudomonas làm biến đổi mạnh mẽ môi trường sống

của chúng theo hướng có lợi cho cây chủ thông qua các sản phẩm từ các con đườngtrao đổi chất thích nghi linh hoạt với sự biến động của môi trường xung quanh Ví dụnhư sự ảnh hưởng của các chất có tính kháng sinh và siderophore hay hydrogen

cyanide mà hầu hết các chủng Pseudomonas tiết ra sẽ ức chế sự sinh trưởng của những

vi sinh vật có hại và tăng cường lượng chất dinh dưỡng sẵn có cho cây hấp thụ(Barriuso et al., 2008)

kích thích sự phát triển của hệ rễ, sự phát triển của cây non, tăng trọng lượng tươi và

năng suất cây trồng, hòa tan lân khó tan trong đất, khả năng tiết hormone sinh trưởngIAA, khả năng đối kháng sinh học,…(Antoun và Prevots, 2005).

1.4.2.3 Vi khuẩn Burkholderia

Giới: Bacteria; Ngành: Proteobacteria; Lớp: Beta Proteobacteria; Bộ:

Burkholderiales; Họ: Burkholderiaceae; Chi: Burkholderia.

Một số đặc điểm chung của vi khuẩn Burkholderia là: Gram âm, di chuyển nhờ

các chiên mao ở đầu, hình que, đường kính 1 µm, hiếu khí bắt buộc (Jesus el at.,

kích thích sự tăng trưởng của cây, hiện diện trong rễ của nhiều loại cây như: bắp, mía,

cà phê, lúa, cỏ…Một số vi khuẩn Burkholderia cũng được tìm thấy trong đất, nước và

rễ cây Phổ biến hiện nay phải kể đến các loài sau: Burkholderia cepacia (cộng sinh ở

rễ bắp trồng ở châu Âu, rễ lúa và cây đậu trồng ở Úc), Burkholderia tropicalis (ở khóm), Burkholderia phymatum (cây Minosa và một số cây họ đậu), Burkholderia

vietnamiensis (tìm thấy trong rễ lúa trồng ở miền nam Việt Nam).