Nghiên cứu khảo nghiệm phân bón hữu cơ sinh học sản xuất từ nguyên liệu trên địa bàn tỉnh thái nguyên

1 PHN I: T VN 1.1 Tớnh cp thit ti Nh s dng phõn húa hc nng sut v sn lng cõy trng tng lờn rt nhanh chúng, nhiu cõy trng ó t c nng sut gn vi nng sut tim nng i vi nc ta, t nhng nm 80 ca th k trc sn lng lng thc cũn quỏ thp, hng nm phi nhp khu t nc ngoi mt lng ln lng thc Nh cú cuc cỏch mng xanh v ging, kt hp vi phõn hoỏ hc m n khụng nhng ỏp ng lng thc cho nhu cu nc m cũn cú mt lng khỏ ln c xut khu nc ngoi Nc ta hin ang l nc xut khu go ln th trờn th gii Vic s dng phõn hoỏ hc ó em li li ớch to ln nh vy, nhng lm dng phõn hoỏ hc thỡ cú nh hng rt ln i vi mụi trng Khi s dng phõn hoỏ hc khụng hp lý ó dn n ụ nhim t, nc, nh hng n cht lng ca sn phm, sc kho ca ngi, Trong iu kin hin nay, din tớch chn th i gia sỳc ngy cng thu hp, khõu lm t ú c c gii hoỏ, s lng trõu bũ chn nuụi nụng h gim, s h s dng Bioga x lý cht thi chn nuụi tng ln Vỡ vy lng phõn chung bún cho ng rung gim xung rừ rt, nhiu a phng b nụng dõn hu nh khụng s dng phõn chung bún cho rung Kt qu iu tra ca Vin Th nhng Nụng hoỏ huyn Lý Nhõn H Nam nm 2009 2010 cho thy hn 90% s h c hi khụng s dng phõn chung bún rung B nụng dõn da hon ton vo phõn hoỏ hc giỳp tng nng sut, bờn cnh ú vic t rm r, ph ph phm nụng nghip ang rt ph bin vựng ng bng sụng Hng õy l li cnh bỏo v kh nng gim hu c t nghim trng i vi vựng ny trỏnh c nhng hn ch ú, hin ó cú nhiu cụng ngh mi ỏp dng cho sn xut lng thc, thc phm i nh phỏt trin nụng nghip hu c, nụng nghip vi sinh, Vic phỏt trin cụng ngh sn xut cỏc loi phõn hu c sinh hc bún cho cõy trng cũn l mt cỏc gii phỏp giỳp b sung ngun hu c t, tng ngun dinh dng d tiờu cho cõy trng T ú gim c lng phõn hoỏ hc phi bún, giỳp lm tng cht lng sn phm, gim chi phớ phõn hoỏ hc v trỏnh ụ nhim mụi trng S dng nguyờn liu ti ch cũn gúp phn khai thỏc ti nguyờn a phng v tng hiu qu kinh t cho nụng dõn nh mua c sn phm sn xut ti ch cú giỏ hp lý Sn phm phõn hu c sinh hc NTT v hu c khoỏng NTR1 v NTR2 ca trng i hc Nụng Lõm, i hc Thỏi Nguyờn l nhng loi phõn bún s dng nguyờn liu a phng l than bựn Nhng loi phõn ny cha hm lng hu c cao, cht lng tt cho cõy trng Nhm ỏnh giỏ hiu qu ca cỏc loi phõn bún ny i vi cõy chố, rau v lỳa vựng Thỏi Nguyờn v ng bng sụng Hng, ti Nghiờn cu kho nghim phõn bún hu c sinh hc sn xut t nguyờn liu trờn a bn tnh Thỏi Nguyờn, mó s: B2009-TN03-31 ó c thc hin 1.2 Mc tiờu ti - ỏnh giỏ hiu lc phõn NTT trờn cõy chố v cõy rau - ỏnh giỏ hiu lc phõn NTR1 v NTR2 trờn cõy lỳa 1.3 Mc ớch ti ỏnh giỏ nh hng phõn NTT n cõy chố, cõy rau v phõn NTR1, NTR2 n n cõy lỳa v sinh trng phỏt trin, nng sut v cht lng nụng sn, lm c s khoa hc ngh Hi ng Khoa hc B NN & PTNT cụng nhn phõn bún mi PHN II: TNG QUAN TI LIU 2.1 Khỏi nim phõn hu c sinh hc v phõn hu c khoỏng 2.1.1 Phõn hu c sinh hc L sn phm phõn bún c to thnh thụng qua quỏ trỡnh lờn men cỏc hp cht hu c cú ngun gc khỏc Di s tỏc ng ca Vi sinh vt hoc cỏc hp cht sinh hc cỏc hp cht hu c c chuyn húa thnh mựn (Gaur A.C, 1980) [17] Trong phõn hu c sinh hc cú y thnh phn cỏc cht dinh dng hu c, dinh dng vụ c v vi sinh vt Nhng ngi ta cú th b sung thờm tỏc nhõn sinh hc(vi sinh, nm i khỏng) hay cỏc nguyờn t khoỏng a vi lng phự hp tng loi ging cõy trng Phõn bún hu c sinh hc v phõn bún hu c vi sinh c to nh s tr giỳp ca vi sinh vt chuyờn bit cú kh nng thỳc y nhanh quỏ trỡnh chuyn húa cỏc ph thi hu c thnh mựn thnh phõn bún cho cõy trng Cú nhúm vi sinh vt thng c s dng sn xut phõn hu c sinh hc ú l: Vi sinh vt chuyn húa hp cht hydratcacbon, vi sinh vt chuyn húa Protein v Vi sinh vt phõn gii photphat hu c Trong tỡnh hỡnh sn xut phõn bún hu c Bc nc ta hin nay, phõn hu c sinh cú u im so vi phõn hu c vi sinh nh sau: - Cú hm lng hu c cao hn - Cỏc hm lng cỏc cht dinh dng cao - Cú cht sinh hc kớch thớch cõy trng phỏt trin tt - Cú hm lng a xit humic ln hn 2% Phõn hu c sinh hc cú nhc im so vi phõn hu c vi sinh ú l: - Giỏ thnh thng cao hn - Mt s n v sn xut phõn bún ghi hm lng dinh dng phõn bún trờn bao bỡ khụng rừ rng hoc cụng b hm lng cht dinh dng vụ c dng tng s, gõy khú khn s dng phõn bún cõn i v hp lý cho cõy trng sn xut phn hu c sinh hc, theo quy nh ca B NN & PTNT (B NN & PTNT, (2010), [3] yờu cu sn phm phi cú t cỏc ch tiờu sau: - Hm lng hu c tng s khụng thp hn 22% - m i vi dng bt khụng vt quỏ 25% - Hm lng Nts khụng c thp hn 2,5% - Hm lng a xớt Humic khụng thp hn 2,5% 2.1.2 Phõn hu c khoỏng Phõn hu c khoỏng l phõn hu c cú b sung cỏc nguyờn t dinh dng vụ c, theo B NN & PTNT (B NN & PTNT, 2010) [3] thỡ sn phm phõn hu c khoỏng phi t cỏc ch tiờu sau: - Hm lng hu c tng s khụng thp hn 15 % - m i vi phõn bún dng bt khụng vt quỏ 25% - Tng hm lng: Nts+P2O5hh; Nts+K2Ohh; P2O5hh+K2Ohh; Nts+P2O5hh+ K2Ohh khụng thp hn 8% tng hiu qu s dng phõn bún, hin xu th nh sn xut phõn bún i theo hng sn xut loi phõn bún hu c khoỏng c chng cho cõy trng sn xut phõn c chng cỏc nh sn xut phõn bún b sung cỏc nguyờn t khoỏng vi liu lng phự hp vi tng giai on sinh trng ca mi loi cõy trng 2.2 Vi sinh vt phõn gii hu c Vo nhng nm gia th k XX, cỏc cụng trỡnh nghiờn cu ca cỏc nh khoa hc trờn th gii ó chng minh c vai trũ ca vi sinh vt t nhiờn i vi cỏc quỏ trỡnh phõn gii cỏc hp cht hu c Trong t nhiờn vi sinh vt c phõn b rng rói t, nc v khụng khớ v trờn c th ng thc vt Ngoi mt s ớt gõy bnh cho ngi v ng thc vt, hu ht vi sinh vt u tham gia v úng vai trũ quan trng quỏ trỡnh chuyn hoỏ vt cht v nh cú s tham gia ca chỳng vo quỏ trỡnh phõn gii cỏc cht m chui thc n v li nng lng luụn c trỡ trng thỏi cõn bng (John K Sheldon et al,1998)[29] Quỏ trỡnh ng hoỏ ca vt nuụi ó phõn gii hu ht cỏc hp cht hu c phc thnh cỏc cht n gin hn m c th cú th hp th c Tuy nhiờn, ph thi thi mụi trng cha rt nhiu nhng hp cht hu c cha c chuyn hoỏ bi cỏc h enzym ng rut ca ng vt Cỏc hp cht hu c chim khong 15-17%, ch yu l hp cht cacbon cao phõn t nh: xelluloza, hemixelluloza, pectin, tinh bt v mt phn protid, lipid (Gaur A.C,1980) [26] Trong mụi trng t nhiờn cỏc hp cht ny tip tc b phõn gii bi h enzym ca vi sinh vt mụi trng t, nc, khụng khớ xung quanh to thnh cỏc cht vụ c, hu c n gin hn, tr nờn n nh v thnh phn (mựn) Lng mựn ny c cung cp cho t trng cú tỏc dng ci to t, tng kh nng gi nc, gi phõn, lm ti xp t, to iu kin sng thớch hp cho h vi sinh vt cú ớch (Nguyn Thanh Hin, 2003)[10] Vi sinh vt khụng trc tip phõn hu cỏc hp cht hu c m chỳng ch tham gia chuyn húa hp cht hu c thnh nhng cht n gin nh ng, amino acid, m nh cỏc enzym ngoi bo Quỏ trỡnh phõn gii cú th c thụng qua ng sau: - Hp cht cỏc bon t nhiờn thnh ng n thụng qua phõn hu hon ton - M thnh ng n v axit bộo - Protein thnh amụn hoc nitrat 2.2.1 Vi sinh vt chuyn húa hp cht hydrat cacbon Chu trỡnh chuyn húa hydratcacbon c chuyn húa thụng qua hng lot cỏc phn ng húa hc Xỳc tỏc cho mi phn ng húa hc l mt loi enzym cú tớnh c hiu Hydrat cacbon tn ti ch yu thc vt, chim t 80-90% hai dng tinh bt v xenluloza (Trn Cm Võn v cs ,1995)[20] Vi sinh vt chuyn húa xenluloza Vi sinh vt cú kh nng phõn gii xenluloza l nhng vi sinh vt cú kh nng tng hp c h enzym xellulaza H enzym xellulaza gm bn enzym khỏc (Mandels Andreotii R and Rochee, 1996) [31], ( Resse E.T e al, 1952) [32] Xellobiohydrolaza: tỏc dng ct t liờn kt hydro lm bin dng xenluloza t nhiờn, phõn gii vựng kt tinh to dng cu trỳc vụ nh hỡnh Endoglucanaza: cú kh nng ct t cỏc liờn kt 1-4 glucozit bờn phõn t to thnh nhng chui di Exo- gluconaza: tin hnh phõn gii cỏc chui di trờn thnh cỏc disacarit gi l xellobioza -gluconaza: tin hnh thu phõn xellobioza thnh glucoza Trong t nhiờn cú rt nhiu nhúm vi sinh vt cú kh nng phõn hu xenluloza nh h enzym xellulaza ngoi bo (Jeris J S et al, 1973) [28], (Sheela Srivastava,2003) [33], (Sin R.G.H, 1951)[34] Nm mc: Aspergillus, Fusarium, Mucor, Tricoderma Cỏc loi nm mc ny u cú cu to dng h si, sinh sn ch yu bng bo t Chỳng phỏt trin mnh nhit 25-300C v pH=6,5-7,0, chỳng cú kh nng phõn gii xenluloza mnh nht vỡ chỳng cú kh nng sinh tng hp enzym rt cao (Lawrence Philip Wackett, 2001)[30] Vi khun: Nhiu loi vi khun cng cú kh nng phõn gii xenluloza nhiờn cng khụng mnh bng vi nm Nguyờn nhõn l lng enzym tit mụi trng ớt hn, thnh phn li khụng y t cú rt ớt loi vi khun cú kh nng tit bn loi enzym h enzym xellulaza m thng thỡ nhúm ny thỡ tit mt loi cũn nhúm thỡ tit loi khỏc, chỳng phi hp vi phõn gii c cht mi quan h tng h: Pseudomonas, Xellulomonas, Achromonobacter, Clostridium, Ruminococus (Smith, R.C.,1995) [35] X khun: Gúp phn tớch cc chuyn hoỏ xenluloza Cỏc chng x khun c ng dng ph bin hin thuc chi Streptomycin Cỏc chng x khun ny thuc nhúm a núng sinh trng phỏt trin tt nhit 45-50 0C rt thớch hp cho cỏc quỏ trỡnh phõn hu cỏc hp cht hu c Mt s nm men cng cú kh nng sinh enzym phõn hu xenluloza: Candida, Saccharomyces Vi sinh vt chuyn húa hemi- xenluloza Khi nghiờn cu hemi- xenluloza, ngi ta thy chỳng ging vi xenluloza v cu to, liờn kt hoỏ hc v cu trỳc i phõn t Nhiu tỏc gi cho rng, hemixenlulaza cú tớnh cht tng ng vi xenluloza v c ch tỏc ng, tớnh cht cm ng tng hp Tuy nhiờn, gia hemixenlulaza v xenluloza cng cú nhin s khỏc bit Hemixenluloza cú lng phõn t nh hn, cu trỳc n gin v kộm bn vng hn (Sin R.G.H, 1951) [34] Tuy khụng c nghiờn cu nhiu nhng cỏc nh khoa hc ó chng minh: a s vi sinh vt cú kh nng tng hp xenluloza cng cú kh nng tng hp xynalaza phõn hu xylan Kh nng ny thng thy vi sinh vt sng d c nh: Bacillus, Bacteriodes, Butyvibrio, Ruminococus v cỏc vi khun chi Clostridium Ngoi ra, mt s loi nm si nh: Mycotheciumverrucria, Chactomium, Stachybtrys mt s loi nm xp trng cng cú kh nng phõn gii nh: Corrodusversicolor, Polyrus anceps, Phanerochaete, aspergillus fumigatusv nhúm x khun gm: Streptomyces, Pseudomonas, Bacillus (Gaur A.C, 1980) [26] Vi sinh vt chuyn húa tinh bt Tinh bt l polysacarit bao gm hai cu t l amiloza v amilopectin Amiloza l nhng chui khụng phõn nhỏnh bao gm cỏc n phõn glucoza liờn kt vi bng liờn kt 1-4glucozit Amilopectin l chui phõn nhỏnh cỏc n phõn glucoza gn vi khụng ch nh liờn kt 1,4-glucotit m cũn nh liờn kt 1,6-glucozit (Trn Cm Võn, 2004 )[21] Vi sinh vt phõn gii tinh bt phi cú kh nng tit mụi trng h enzymamylaza gm enzym:-amilaza, -amilaza, phosphorilaza, amiloglucodaza Mt s loi vi sinh vt cú kh nng sinh enzym phõn gii tinh bt nh: Candida, Saccharomyces, Endomycopsis, Bac.subtilis, Clostridium, Pseudomonas 2.2.2 Vi sinh vt chuyn húa Protein Protein cú cu trỳc rt phc tp, n v c bn tham gia vo cu to Protein l cỏc axitamin, chỳng liờn kt vi nh liờn kt peptid (-CO-NH-) Nhúm vi sinh vt phõn hu protein cú kh nng sinh tng hp cỏc enzym proteasa, peptidaza phõn gii protein thnh chui polipeptid v oligopeptid, sau ú to thnh cỏc acid amin Mt phn ca acid amin c vi sinh vt hp th, mt phn cũn li thụng qua quỏ trỡnh kh amin to thnh NH3 (Berg et al, 2002)[24] Vi sinh vt cú kh nng sinh enzym phõn hu protein nh: + Cỏc chng vi khun: Bacillus mycoides, Bacillus subtilis, Pseudomonas fluorences, Achromobacter, Clostridium sporogenes + X khun: Steptomyces rimosus, Strep Griseus + Nm si: Aspergilus oryza, Asp niger, Penicilium camemberti Vi sinh vt ng v vi sinh vt lm giu dinh dng 2.2.3 Vi sinh vt phõn gii photphat hu c Hm lng photpho t núi chung l tng i thp, m bo s cõn bng dinh dng cho t v tng nng sut cõy trng, ngi ta thng xuyờn phi bún photpho vo t (Trn Cm Võn, 2004) [21] Vi sinh vt phõn gii photphat khụng ch cú kh nng khoỏng húa photphat hu c m cũn cú kh nng chuyn húa photphat vụ c khú tan thnh d tiờu cho cõy trng s dng Cỏc loi vi sinh vt phõn gii photphat khú tan cú th k n l Pseudomonas, Bacillus, Flavobacterium, Fusarium, Penicillium, Aspergillus (Sheela Srivastava, P S Srivastava, 2003) [33] 2.3 Nm i khỏng Trichoderma Nm Trichoderma spp hin din gn nh tt c cỏc loi t v mt s mụi trng sng khỏc Chỳng l loi nm c nuụi cy thụng dng nht Chỳng hin din vi mt cao v phỏt trin mnh vựng r ca cõy, mt s ging cú kh nng phỏt trin trờn r (Harman G.E , 2010) [27] Nhng ging ny cú th c b sung vo t hay ht ging bng nhiu phng phỏp Ngay chỳng tip xỳc vi r, chỳng phỏt trin trờn b mt r hay v r ph thuc vo tng ging Vỡ vy, c dựng x lý ht ging, nhng ging thớch hp nht s phỏt trin trờn b mt r c r phỏt trin di hn 1m phớa di mt t v chỳng cú th tn to v cũn hiu lc cho n 18 thỏng sau s dng Tuy nhiờn khụng nhiu ging cú kh nng ny Ngoi s hỡnh thnh khun lc trờn r, nm Trichoderma sp cũn tn cụng ký sinh v ly cht dinh dng t cỏc loi nm khỏc Bi vỡ ni Trichoderma phỏt trin tt nht l ni cú nhiu r khe mnh, vỡ Trichoderma s hu nhiu c ch cho vic tn cụng cỏc loi nm gõy bnh cng nh c ch cho vic nõng cao s sinh trng v phỏt trin ca cõy Nhiu phng phỏp mi kim soỏt sinh hc v nõng cao s sinh trng ca cõy hin ó c chng minh rừ rng Quỏ trỡnh ny c iu khin bi nhiu gen v sn phm t gen khỏc Sau õy l mt s c ch ch yu: Ký sinh nm, khỏng sinh, cnh tranh cht dinh dng v khụng gian; s chu ng cỏc iu kin bt li bng vic gia tng s phỏt trin ca cõy v r; lm hũa tan v cụ lp cht dinh dng vụ c, cm ng s khỏng bnh, bt hot enzyme gõy bnh Hu ht cỏc chng Trichoderma khụng sinh sn hu tớnh m thay vo ú l c ch sinh sn vụ tớnh Tuy nhiờn, cú mt s ging sinh sn hu tớnh ó c ghi nhn nhng nhng ging ny khụng thớch hp s dng cỏc phng phỏp kim soỏt sinh hc Phng phỏp phõn loi truyn thng da trờn s khỏc v hỡnh thỏi ch yu l b phn hỡnh thnh bo t vụ tớnh, gn õy nhiu phng phỏp phõn loi da trờn cu trỳc phõn t ó c s dng Hin nay, nm Trichoderma ớt nht 33 loi Kh nng kim soỏt bnh: Rt nhiu ging Trichoderma cú kh nng kim soỏt tt c cỏc loi nm gõy bnh khỏc Tuy nhiờn mt s ging thng cú hiu qu hn nhng ging khỏc trờn mt s bnh nht nh Nhiu kt qu nghiờn cu cho thy, nm Trichoderma git nhiu loi nm gõy thi r ch yu nh: Pythium, Rhizoctonia v Fusarium Quỏ trỡnh ú c gi l: kớ sinh nm (Mycoparasitism) Trichoderma tit mt enzym lm tan vỏch t bo ca cỏc loi nm khỏc Sau ú nú cú th tn cụng vo bờn loi nm gõy hi ú v tiờu th chỳng Chng s dng T-22 tit nhiu enzym chớnh yu, endochitinase, hn cỏc chng hoang di, ú, T-22 sinh trng tt hn v tit nhiu enzym hn cỏc chng hoang di S kt hp ny cho phộp nú bo v vựng r ca cõy trng chng li cỏc loi nm gõy thi r trờn ng rung (Dng Hoa Xụ, 2008)[22] Nhng phỏt hin mi hin cho thy rng mt s ging cú kh nng hot húa c ch t bo v ca thc vt, t ú nhng ging ny cng cú kh nng kim soỏt nhng bnh cỏc tỏc nhõn khỏc ngoi nm 10 ng dng ca nm i khỏng Trichoderma - Lng thc v ngnh dt: Trichoderma l nhng nh mỏy sn xut nhiu enzyme ngoi bo rt cú hiu qu Chỳng c thng mi húa vic sn xut cỏc cellulase v cỏc enzyme khỏc phõn hy cỏc polysaccharide phc Nh vy chỳng thng c s dng thc phm v ngnh dt cho cỏc mc ớch tng t - Cht kim soỏt sinh hc: Hin loi nm ny ó c s dng mt cỏch hp phỏp cng nh khụng c ng ký vic kim soỏt bnh trờn thc vt Cỏc ch phm nm Trichoderma c sn xut v s dng nh l cht kim soỏt sinh hc mt cỏch cú hiu qu Hỡnh thc s dng di dng ch phm riờng bit hoc c phi trn vo phõn hu c bún cho cõy trng va cung cp dinh dng cho cõy va tng kh nng khỏng bnh ca cõy - Kớch thớch s tng trng ca cõy trng: Nhng li ớch m nhng loi nm ny mang li ó c bit n t nhiu nm qua bao gm vic kớch thớch s tng trng v phỏt trin ca thc vt vic kớch thớch s hỡnh thnh nhiu hn v phỏt trin mnh hn ca b r so vi thụng thng Nhng c ch gii thớch cho cỏc hin tng ny ch mi c hiu rừ rng hn thi gian gn õy Hin nay, mt ging nm Trichoderma ó c phỏt hin l chỳng cú kh nng gia tng s lng r mc sõu (sõu hn m di mt t) Nhng r sõu ny giỳp cỏc loi cõy nh cõy ngụ hay cõy cnh cú kh nng chu c hn hỏn Mt kh nng cú l ỏng chỳ ý nht l nhng cõy bp cú s hin din ca nm Trichoderma dũng T22 r cú nhu cu v m thp hn n 40% so vi nhng cõy khụng cú s hin din ca loi nm ny r (Dng Hoa Xụ, 2008)[22] Cỏc kt qu nghiờn cu ca Trng i hc Cn th, Vin Lỳa ng Bng Sụng Cu Long, Cụng ty thuc sỏt trựng Vit Nam, Vin Sinh hc Nhit i ó cho thy hiu qu rt rừ rng ca nm Trichoderma trờn mt s cõy trng ng Bng Sụng Cu long v ụng nam B Cỏc nghiờn cu cho thy nm Trichoderma cú kh nng tiờu dit nm Furasium solani (gõy bnh thi r trờn cam quýt, bnh vng lỏ cht chm trờn tiờu) hay mt s loi nm gõy bnh khỏc nh Sclerotium rolfsii, Fusarium oxysporum, Rhizoctonia solani Cụng dng th hai ca nm Trichoderma 49 khúm ti cỏc thi im: 34 ngy, 39 ngy, 46 ngy 67 ngy sau gieo Nhng n ti thi im lỳa lm ũng (74 ngy sau gieo), cụng thc cú s nhỏnh trờn khúm cao hn (6,3 nhỏnh) cao hn cụng thc (5,7 nhỏnh), cụng thc (5,9 nhỏnh) cú s nhỏnh/khúm tng ng cụng thc Bng 4.17: nh hng phõn NTR1, NTR2 n ng thỏi nhỏnh Khang dõn 18 S ngy sau gieo m (ngy) Cụng thc 19 24 29 34 39 46 53 60 67 74 0,1c 1,4d 2,3c 4,2b 4,8b 4,5c 4,3c 3,9b 4,1c 1,0b 1,8c 3,2a 5,8a 7,3a 7,1a 6,3b 6,0a 5,7b 1,3a 2,1b 3,4a 6,3a 7,8a 7,4a 6,7a 6,4a 6,3a 1,2ab 2,4a 3,2a 6,2a 7,5a 6,8b 6,6a 6,2a 5,9ab P