Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Bón Nhiễm Chế Phẩm Nấm Rễ Nội Cộng Sinh Am (Arbuscularmycorrhiza) Tới Sinh Trưởng Keo Lá Tràm (Acacia Uriculiformis) Và Bạch Đàn Uro (Eucalyptus Urophylla) Tại Vườn Ươm Và Rừng Trồng

Nấm rễ nội cộng sinh AM được nghiên cứu sử dụng như một loại phân bón sinh học, một mặt có tácdụng làm tăng cường hấp thụ dinh dưỡng của cây trồng, đặc biệt là hấp thụ Lân và giữ nước tr

HÀ NỘI - 2013

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VIỆT

NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

- -NGUYỄN THỊ THU HẰNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG BÓN NHIỄM CHẾ PHẨM

NẤM RỄ NỘI CỘNG SINH AM (ARBUSCULARMYCORRHIZA) TỚI SINH TRƯỞNG KEO LÁ TRÀM (ACACIA

HÀ NỘI - 2013

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VIỆT

NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT

- -NGUYỄN THỊ THU HẰNG

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG BÓN NHIỄM CHẾ PHẨM

NẤM RỄ NỘI CỘNG SINH AM (ARBUSCULARMYCORRHIZA) TỚI SINH TRƯỞNG KEO LÁ TRÀM (ACACIA

Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ QUỐC HUY

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đãnhận được nhiều sự giúp đỡ của các thầy cô, các anh chị và gia đình

Với tất cả tấm lòng chân thành, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS

Lê Quốc Huy, Bộ môn Vi sinh cũng như tập thể cán bộ thuộc Viện Nghiên cứuSinh thái và Môi trường rừng, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, người đãtận tình giúp đỡ, chỉ bảo, hướng dẫn tôi thực hiện nghiên cứu, góp ý và sửa chữa

để tôi hoàn thiện luận văn này

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

Tôi cũng xin chân thành cảm ơn thể cán bộ anh chị em công tác tại Bộmôn Vi sinh, Viện Nghiên cứu Sinh thái và Môi trường rừng đã giúp đỡ Tôitrong quá trình hoàn thành luận văn

Tôi xin bày tỏ lòng biếtơn sâu sắc nhất đến gia đình thân yêu của tôi,những ngườiđã luôn ở bên tôi, ủng hộ, động viên và là chỗ dựa vững chắc đểtôi yên tâm học tập hoàn thành khóa học này

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

Tôi xin chân thành cảm ơn!

HàNội, ngày 15 tháng 12 năm 2013

Tác giả luận văn

NguyễnThịThu Hằng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này

là hoàn toàn trung thực, chưa hề sử dụng cho bảo vệ một học vị nào Mọi sựgiúp đỡ cho hoàn thành luận văn đều đã được cảm ơn Các thông tin, tài liệutrình bày trong luận văn này đã được ghi rõ nguồn gốc./

Tác giả luận văn

NguyễnThịThu Hằng

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI CAM ĐOAN iv

MỤC LỤC v

BẢNG NHỮNG TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN viii

DANH MỤC BẢNG, BIỂU ix

DANH MỤC HÌNH x

MỞ ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

1.1 Tổng quan về nấm rễ nội cộng sinh AM 4

1.1.1 Khái niệm 4

1.1.2 Đặc điểm của Nấm rễ nội cộng sinh AM (Arbuscular mycorrhiza) 6

1.1.3 Vai trò của nấm rễ nội cộng sinh với cây chủ 10

1.2 Nghiên cứu nấm rễ nội cộng sinh trên Thế giới và Việt Nam 12

1.2.1 Thế giới 12

1.2.2 Trong nước 17

1.3 Cây Bạch đàn Uro 21

1.3.1 Phân loại thực vật 21

1.3.2 Đặc điểm hình thái 21

1.3.3 Đặc tính sinh thái và sử dụng 21

1.3.4 Tổng quan nghiên cứu gây trồng cây Bạch đàn nâu (E.urophilla) 22

1.4 Cây Keo lá tràm 25

1.4.1 Phân loại thực vật 25

1.4.2 Đặc điểm hình thái 26

1.4.3 Đặc tính sinh thái và sử dụng 27

1.4.4 Tổng quan nghiên cứu gây trồng cây Keo lá tràm 29

1.5 Keo tai tượng 32

1.5.1 Phân loại thực vật 32

1.5.2 Đặc điểm hình thái 32

1.5.3 Đặc tính sinh thái và sử dụng 33

1.5.4 Tổng quan nghiên cứu gây trồng cây Keo tai tượng 34

Chương 2 VẬT LIỆU - NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU36 2.1 Vật liệu nghiên cứu 36

2.2 Thời gian, địa điểm nghiên cứu 36

2.3 Nội dung nghiên cứu 36

2.3.1 Nghiên cứu tuyển chọn các chủng AM và sản xuất chế phẩm nấm rễ nội cộng sinh AM 36

2.3.2 Đánh giá ảnh hưởng bón nhiễm chế phẩm AM tới sinh trưởng Bạch đàn Uro và Keo lá tràm vườn ươm 37

2.3.3 Đánh giá ảnh hưởng bón nhiễm chế phẩm AM tới sinh trưởng Bạch đàn Uro và Keo lá tràm tại thí nghiệm rừng trồng mới 37

2.3.4 Đánh giá ảnh hưởng áp dụng bón chế phẩm AM cho cây Bạch đàn Uro và Keo tai tượng tại rừng trồng sản xuất đại trà 37

2.4 Phương pháp nghiên cứu 38

2.4.1 Nghiên cứu tuyển chọn các chủng AM và sản xuất chế phẩm nấm rễ nội cộng sinh AM 38

2.4.2 Thí nghiệm với cây Bạch đàn và Keo lá tràm ở vườn ươm 43

2.4.3 Thí nghiệm bón nhiễm cho rừng trồng mới 44

2.4.4 Thí nghiệ 44

2.4.5 Phương pháp thu thập và xử lý số liệu 45

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 47

3.1 Kết quả tuyển chọn các chủng AM trên đối tượng tuyển chọn Keo lá tràm và Bạch đàn 47

3.2 Kết quả thí nghiệm bón nhiễm chế phẩm AM vườn ươm 59

3.3 Kết quả thí nghiệm bón nhiễm AM cho rừng trồng mới 68 3.4 Kết quả thí nghiệm rừng trồng sản xuấtđại trà 72

3.4.1 Ảnh hưởng bón nhiễm chế phẩm AM tới sinh trưởng củ

Uro và Keo tai tượng 73

- in vitro tớ – 76

KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 82 I Tài liệu tham khỏa tiếng Việt 82

II.Tài liệu tham khỏa tiếng nước ngoài 84

BẢNG NHỮNG TỪ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN

14 VAM Vesicular arbuscularmycorrhiza

15 VM Vesicular mycorrhiza

DANH MỤC BẢNG, BIỂU

Bảng 2.1 Quy trình sản xuất chế phẩm nấm rễ nội cộng sinh AM - Invitro 43

Bảng 2.2 Đặc điểm lập địa hiện trường thí nghiệm bón nhiễm chế phẩm AM cho rừng trồng Keo và Bạch đàn 45

Bảng 3.1: Bảng tóm tắt giá trị tuyệt đối tỷ lệ cộng sinh, khả năng hấp thụ lân, sinh khối khô của các chủng nấm rễ AM 54

Bảng 3.2 Bảng tóm tắt giá trị tương đối tỷ lệ cộng sinh, khả năng hấp thụ lân, sinh khối khô của các chủng nấm rễ AM so với đối chứng 54

Biểu đồ 3.1.Tỷ lệ cộng sinh, khả năng hấp thụ lân, sinh khối khô của các chủng nấm rễ AM tuyển chọn trên Keo lá tràm (a) và Bạch đàn (b) 55

Biểu đồ 3.2.Khả năng hấp thụ lân và sinh khối khô của các chủng nấm rễ AM tuyển chọn trên Keo lá tràm và Bạch đàn 56

Bảng 3.3: Ảnh hưởng chế phẩm AM đến sinh trưởng của Bạch đàn Uro 60

Bảng 3.4: Ảnh hưởng chế phẩm AM đến sinh trưởng Keo lá tràm 61

Bảng 3.5 tỷ lệ cộng sinh, sinh khối khô Bạch đàn Uro 63

Bảng 3.6.tỷ lệ cộng sinh, sinh khối khô Keo lá tràm 64

Biểu đồ 3.3.Kết quả tỷ lệ cộng sinh, sinh khối khô của các công thức bón nhiễm chế phẩm AM trên đối tượng cây chủ Keo lá tràm và Bạch đàn 66

Bảng 3.5: Ảnh hưởng của bón nhiễm chế phẩm AM in vitro đến sinh trưởng cây Keo lá tràm tại Ba Vì – Hà Nội 69

Bảng 3.6: Ảnh hưởng của bón nhiễm chế phẩm AM in vitro đến sinh trưởng cây Bạch đàn Uro tại Ba Vì – Hà Nội 70

Bả – in vitro 73

Bả – in vitro 74

Bả in vitro 76

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Cây phân loại nấm rễ nội cộng sinh AM 6

(Vesicules)(b).(Hà 2011) 7

(spores)(Hà 2011) 8Hình 1.4: Sơ đồ cấu trúc AM điển hình(Bao gồm arbuscules, vesicles, sợi nấm

ngoại bào và bào tử).(Web) 9Hình 1.5 Cây Medicago truncatula phát triển bình thường (a) Cây Medicago

truncatula có cộng sinh nấm rễ (b)(Lan 2011)

12

Hình 2.1: Thí nghiệm tuyển chọn Bạch đàn Uro và Keo lá tràm 47Hình2.2 : Thí nghiệm ảnh hưởng chế phẩm AM tới sinh trưởng của Bạch đàn 59Hình 2.3:Thí nghiệm ảnh hưởng chế phẩm AM tới sự phát triển của Keo lá tràm 61Hình2.4: Ảnh hưởng của bón nhiễm chế phẩm AM in vitro tới sinh trưởng

cây Keo lá tràm tạithí nghiệm rừng trồng, Ba Vì – Hà Nội 68Hình2.5: Ảnh hưởng của bón nhiễm chế phẩm AM in vitro tới sinh trưởng

cây Bạch đàn tại thí nghiệm rừng trồng, Ba Vì – Hà Nội 69Hình 2.6.Hiện trường áp dụng bónchế phẩm AM in vitro choBạch đàn Uro tại

Công ty Lâm nghiệp Đoan Hùng

73

Hình 3.1.Thí nghiệm bón nhiễm chế phẩm Am giai đoạn vườn ươm 59Hình 3.2.Ảnh Nhuộm rễ ở Bạch Đàn Uro (vật kính 20X) 65Hình 3.3.Ảnh Nhuộm rễ ở Keo lá tràm (vật kính 20X) 66

1.1Tính cấp thiết của đề tài.

MỞ ĐẦU

Mycorrhiza là thể cộng sinh giữa hệ sợi nấm AM trong đất với rễ của thựcvật Frank là người đầu tiên phát hiện ra đặc điểm kết hợp đặc biệt này ở rễ củacây Cupulifereae vào năm 1885 và gọi đó là mycorrhiza (Roger et al 2004)

Nấm rễ nội cộng sinh AM (Arbuscular mycorrhiza) được xác định là mối quan

hệ không thể thiếu ở khoảng hơn 90% các loài thực vật Nấm rễ nội cộng sinh

AM được nghiên cứu sử dụng như một loại phân bón sinh học, một mặt có tácdụng làm tăng cường hấp thụ dinh dưỡng của cây trồng, đặc biệt là hấp thụ Lân

và giữ nước trên những lập địa thoái hóa, do đó làm tăng sinh trưởng và năngsuất cây trồng, mặt khác nó cũng có tác dụng làm ổn định cấu trúc, đặc tính sinhhọc và chỉ thị cho mức độ suy thoái của môi trường đất

Bằng cách hình thành những hệ sợi nấm nội bào và ngoại bào Nấm rễ AMhấp thu hiệu quả nguồn dinh dưỡng và nước trong môi trường đất, đặc biệt làhấp thụ Lân, làm tăng sinh trưởng cây chủ, để đổi lại nguồn carbohydrate từ thựcvật chủ Quan hệ này đặc biệt thể hiện ưu thế trên những vùng đất khô cằn, hệsinh thái bị xáo trộn suy thoái nghiêm trọng, Nấm rễ nội cộng sinh AM có khảnăng áp dụng hiệu quả cho nhiều loài cây trồng, trong đó có các loài cây lâmnghiệp, không chỉ giúp tạo ra được nguyên liệu cây trồng rừng có chất lượngcao, khả năng thích nghi sinh trưởng tốt trên những lập địa cằn cỗi mà còn gópphần sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên đất, ổn định năng suất cây trồng và bảo

vệ môi trường

Tại Việt nam, các nghiên cứu ứng dụng nấm rễ nội cộng sinh AM mới chỉtập trung cho cây trồng nông nghiệp ngắn ngày, chưa có các nghiên cứu chuyênsâu, áp dụng cho đối tượng cây lâm nghiệp.Hướng đi mới trong lĩnh vực này vớiđối tượng cây lâm nghiệp đang mở ra khả năng áp dụng to lớn nhằm làm tăngcường hấp thụ, cải thiện dinh dưỡng cây trồng rừng, đặc biệt là Lân, tăng sinhtrưởng, năng suất, và bảo vệ ôn định môi trường đất

Trong Kế hoạch bảo vệ và phát triển rừng giai đoạn 2011 – 2020, Keo vàBạch đàn là những loài cây chính được chọn trong cơ cấu cây trồng chủ lực làmnguyên liệu và phủ xanh đất trống đồi núi trọc ở Việt Nam Đã có khá nhiềunghiên cứu về các loài này từ khảo nghiệm xuất xứ loài, cải tạo giống, nhângiống, lâm sinh và cả nghiên cứu về bón phân, tuy nhiên, hướng nghiên cứu ứngdụng chế phẩm sinh học cho mục đích tăng cường sinh trưởng, năng suất, đồngthời giảm sử dụng phân hóa học, tăng hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường sinh

thái còn chưa nhiều Keo lá tràm (A auriculiformis) và Bạch đàn Uro (E urophylla) là các loài cây trồng rừng quan trọng của Việt Nam Hầu hết các

hiện trường trồng các loài cây này đều nghèo Lân (P2O5), do vậy một mặtchúng cần phải được bón phân, mặt khác quan trọng hơn là cần phải thiết lậpđược quan hệ cộng sinh với nấm rễ AM để đảm bảo sinh trưởng và năng suấttrên các hiện trường này Việc bón nhiễm chế phẩm nấm rễ nội cộng sinh AM làcách tốt nhất cung cấp và hỗ trợ các loài cây trồng rừng này hình thành pháttriển được cộng sinh AM trong hệ rễ và do đó đảm bảo sinh trưởng và năng suấttốt trên hiện trường

Xuất phát từ các vấn đề tồn tại đã nêu trên và nằm góp phần giải quyết

vấn đề, tôi thực hiện đề tài nghiên cứu thạc sĩ: “Nghiên cứu ảnh hưởng bón

nhiễm chế phẩm Nấm rễ nội cộng sinh AM (Arbuscular mycorrhiza) tới sinh trưởng Keo lá tràm (Acacia auriculiformis) và Bạch đàn Uro (Eucalyptus urophylla) tại vườn ươm và rừng trồng” Đề tài thạc sĩ này của tôi thực hiện

trong khuôn khổ Đề tài cấp Nhà nước về “ Nghiên cứu sản xuất nấm rễ nội

công sinh AM - Arbuscular mycorrhiza cho cây Lâm nghiệp” thuộc Chương

trình trọng điểm phát triển và ứng dụng công nghệ sinh học trong lĩnh vực nông nghiệp và phát triển nông thôn đến năm 2020.

1.2Mục tiêu của đề tài

1.2.1 Mục tiêu chung

Nhằm nghiên cứu một số cơ sở khoa học cho công nghệ bón nhiễm chế

phẩm AM cho cây lâm nghiệp ở giai đoạn vườn ươm, rừng trồng mới và rừng

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

1.3.1 Ý nghĩa khoa học

Kết quả nghiên cứu của đề tài cung cấp các cơ sở khoa học về vai tròquan trọng của nấm rễ nội cộng sinh AM đối với dinh dưỡng, sinh trưởng thựcvật, và cơ sở cho áp dụng bón nhiễm chế phẩm AM cho các cây trồng lâm nghiệp

1.3.2 Ý ngĩa thực tiễn

Kết quả nghiên cứu của đề tài xác định được ảnh hưởng tác dụng về của việcbón nhiễm chế phẩm AM tới sinh trưởng cây con vườm ươm và sinh trưởngnăng xuất rừng trồng, từ đó đề xuất được các kỹ thuật bón nhiễm chế phẩm AM

về hàm lượng, thời gian và phương thức bón cho các đối tượng cây trồng rừng

1.4 Phạm vi nghiên cứu

Các nghiên cứu áp dụng quả của Đề tài được tiến hành trên 3 đối tượng câytrồng lâm nghiệp quan trọng là Keo tai tượng, Keo lá tràm và Bạch đàn Uro,thực nghiệm cho cả vườn ươm, thí nghiệm rừng trồng mới và rừng trồng sảnxuất tại Ba Vì, Hà Nội và Đoan Hùng, Phú Thọ

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tổng quan về nấm rễ nội cộng sinh AM

1.1.1 Khái niệm

Mycorrhiza là thể cộng sinh giữa hệ sợi nấm trong đất với rễ của thực vật

bậc cao Frank là người đầu tiên phát hiện ra đặc điểm kết hợp đặc biệt này ở rễ

của cây Cupulifereae vào năm 1885 và gọi đó là mycorrhiza Từ “mycorrhiza”

có nghĩa là “nấm - rễ”, tác giả đã dùng từ này để nhấn mạnh mối quan hệ giữanấm và rễ cây (Roger, Koide et al 2004)

Nấm rễ nội cộng sinh AM được xác định là mối quan hệ không thể thiếu ởhầu hết các loài thực vật (hơn 90% các loài thực vật có khả năng hình thành cộngsinh AM).Sự kết hợp đó mang lại lợi ích cho cả thực vật và vi sinh vật, qua đó,nấm có được các hợp chất đồng hóa từ thực vật để sống, đồng thời nấm lại giúp

rễ cây tăng cường khả năng hấp thụ nước, các chất hữu cơ hòa tan trong đất đặcbiệt là phospho, chống chịu các yếu tố bệnh hại cũng như các chất độc kim loạinặng Do đó, có tác dụng cải tạo và ổn định cấu trúc đất, cân bằng hệ sinhthái.Quan hệ cộng sinh này đặc biệt thể hiện vai trò trên những vùng đất khô cằn,

hệ sinh thái bị xáo trộn nghiêm trọng, nghèo dinh dưỡng hay có tiềm năng độchại cao.Vì vậy công nghệ AM có khả năng áp dụng rộng cho nhiều loài cây lâmnghiệp, không chỉ giúp tạo ra được nguyên liệu cây trồng rừng có chất lượngcao, khả năng thích nghi và năng suất tốt trên những lập địa cằn cỗi mà còn đápứng tốt nhất cho nhu cầu sử dụng hiệu quả nguồn tài nguyên đất đai theo mụctiêu mở rộng diện tích cây trồng rừng nhưng không cạnh tranh với đất trồng câynông nghiệp, tăng cường hiệu quả sử dụng các vùng đất hoang hóa theo cách bềnvững và thân thiện với môi trường

Mycorrhiza có phân bố ở hầu khắp các nơi, thấy ở cây cỏ, rêu, dương xỉ,

một số cây lá kim, và hầu hết các cây lá rộng Sự phổ biến cùng với những vai

trò tích cực của nấm rễ đã kích thích việc nghiên cứu về mycorrhiza ngày càng

mở rộng và sâu sắc hơn Trong khoảng 20 năm trở lại đây, những nghiên cứu cơbản được thực hiện bởi hàng trăm các nhà nghiên cứu từ các nước khác nhau

trên thế giới đã đem lại nhiều kết quả hết sức ý nghĩa cho ứng dụng mycorrhiza

trong hệ sinh thái nông nghiệp, lâm nghiệp và môi trường

Dựa trên đặc điểm xâm nhiễm của nấm vào rễ cây chủ, mycorrhiza được phân thành 2 nhóm chính là ngoại cộng sinh (Ectomycorrhiza, EM), và nội cộng sinh (Endomycorrhiza, AM).

Ectomycorrhiza:Ectomycorrhiza có ở những cây gỗ lớn, điển hình là thông,

sồi, cáng lò, những cây có giá trị kinh tế cao, tuy nhiên ectomycorrhiza có tính đặc trưng loài Đặc điểm của ectomycorrhiza là sợi nấm nội bào chỉ xâm nhập

vào khoảng gian bào của các tế bào vùng vỏ rễ và sợi nấm ngoại bào phân nhánhmạnh tạo thành lớp vỏ bao quanh rễ nên làm biến đổi hình thái bên ngoài của

rễ.Hầu hết ectomycorrhiza thuộc Lớp Basidiomycetes như Agaricales, số ít thuộc Lớp Ascomycetes.

Endomycorrhiza:Hình thành ở khoảng 80% thực vật bậc cao Đặc điểm của

endomycorrhyza là sợi nấm của chúng xâm nhập vào bên trong tế bào vỏ rễ của

thực vật bậc cao và không gây nên những biến đổi hình thái bên ngoài của rễ,thường có một phần của sợi nấm còn nằm phía ngoài nhưng chúng không tạo lớp

vỏ bao ngoài rễ.Cấu trúc điển hình của endomycorrhiza là sự hình thành những cấu trúc đặc biệt vesicules và arbuscules Ở một số nhóm endomycorrhiza người

ta quan sát thấy có vesicules(Vesicular mycorrhiza, VM) hoặc arbuscules (Arbuscular mycorrhiza, AM) hoặc đồng thời cả hai cấu trúc này trong tế bào vỏ

rễ (Vesicular arbuscular mycorrhiza).

Vậy AM là thể cộng sinh giữa nấm với rễ cây ở thực vật bậc cao mà hình thành nên cấu trúc đặc biệt vesicules, arbuscules trong tế bào vỏ rễ và không gây

biến đổi hình thái ngoài của rễ

Do tính phổ biến, có lợi và không cố hữu cho 1 loài nên nhóm

vesiculesarbuscular mycorrhiza rất được quan tâm nghiên cứu để ứng dụng

trong nông nghiệp cũng như trong lâm nghiệp.

1.1.2 Đặc điểm của Nấm rễ nội cộng sinh AM (Arbuscular mycorrhiza)

a Phân loại

Trong một thời gian dài AM được xếp vào ngành phụ nấm tiếp hợp

(Zygomycota) do cấu trúc sợi nấm không có vách ngăn, lớp nấm tiếp hợp (Zygomycetes) Hiện nay, bằng những nghiên cứu mức độ phân tử hệ thống phát sinh loài đã cho thấy Zygomycota là ngành đa hệ (poli-phyletic), do đó nấm AM được tách ra khỏi ngành Zygomycota hình thành lên ngành mới là Glomeromycota Phân loại đến cấp họ cho AM được dựa trên 4 tiêu chí cơ bản:

- Cấu trúc mycorrhiza cộng sinh trong rễ.

- Phương thức hình thành bào tử khi được phân lập trong đất

- Cấu trúc nội bào tử

- Phương thức nảy mầm bào tử

Hệ thống phân loại AM hiện nay ( dựa trên trình tự của rRNA ) được tómtắt trong hình sau:

Hình 1.1: Cây phân loại nấm rễ nội cộng sinh AM

Nấm rễ nội cộng sinh (AM) có cấu tạo điển hình bao gồm cấu trúc nội bào

(arbuscules, vesicules, sợi nấm nội bào) và cấu trúc ngoại bào (sợi nấm ngoại

bào, bào tử)

 Nhóm cấu trúc nội bào:

(Vesicules)(b).(Hà 2011)

- Arbuscules: là thể giác mút, lưỡng phân, dạng như lông bàn chải, là phần

trao đổi dinh dưỡng chính giữa thực vật chủ và nấm (Gianinazzi, Schüepp et al.2002) Chúng được hình thành bên trong tếbào vỏ rễ(Mosse and Hepper 1975)

và là dấu hiệu cho biết có hoạt động của mycorrhiza Tùy vào từng loài khác nhau mà arbuscules cũng có những đặc trưng riêng về hình dạng và sự

phân nhánh

- Vesicules: có dạng hình cầu hoặc trứng, có thành tế bào dày, là cơ quan dự

trữ dinh dưỡng cho nấm, có chứa lipit và glycolipit (Mosse and Thompson1981) Nó được tạo thành bởi đoạn giữa hay đầu lồi tận cùng của sợi nấm nộibào, phân bố trong khoảng gian bào hoặc bên trong tế bào vỏ rễ

- Sợi nấm nội bào: sợi nấm nội bào không có vách ngăn,dạng thẳng hoặc

phân nhánh hình chữ H hoặc Y,chúng cũng hình thành dạng cuộn, tần số xuấthiện của chúng phụ thuộc vào vị trí trong rễ và đặc điểm của từng loài nấm Sợinấm vừa là phần chứa chất dự trữ vừa là một phần của con đường vận chuyển

các chất hấp thụ bởi các sợi nấm bên ngoài từ đất tới arbuscules hoặc trực tiếp

tới tế bào rễ của cây chủ

 Nhóm cấu trúc ngoại bào:

(a) (

- Sợi nấm ngoại bào:Sợi nấm ngoại bào không có vách ngăn, vai trò làm

tăng rõ rệt diện tích hấp thụ của rễ cây,cầu sợi nấm hình thành con đường vậnchuyển chất dinh dưỡng giữa thực vật cộng sinh và khối đất bám quanh rễ(Koske and Gemma 1989) Sợi nấm ngoại bào tạo ra chỗ cư ngụ quan trọng của

hệ nấm rễ

- Bào tử:Bào tử có thể dạng đơn hoặc đa bào, chủ yếu hình thành ở đầu của

sợi sinh bào tử nối tiếp với sợi nấm ngoại bào, đôi khi bào tử cũng xuất hiện bêntrong rễ (Koske, Friese et al 1985), trên bề mặt đất (BeCard and Fortin 1988),trên bề mặt thực vật hay các mảnh phân giải (Blaszkowski, Tadych et al.1998) Số lượng bào tử hình thành phụ thuộc vào từng loài nấm, loài cây chủ vàtính đa dạng của nó, độ màu mỡ của đất và chế độ phân bón (Koske, Gemma et

al 1989), đặc điểm vật hậu của cây chủ (Giovannetti and Avio 2002), cường độánh sáng, và khả năng cạnh tranh của từng loài nấm (Koske, Gemma et al.1989) Bào tử có kích thước tương đối lớn (50 ÷ 500 µm), lớn hơn nhiều so vớibào tử của những loại nấm khác.Vai trò của bào tử là phát tán đến nơi sốngmới, và khởi đầu quá trình sinh trưởng khi được tách ra từ cơ thể mẹ Do đặcđiểm cấu trúc các thành phần cấu tạo nên bào tử ổn định trong những điều kiệnsinh thái khác nhau nên chúng được coi là tiêu chí quan trọng trong phân loạiAM

Hình 1.4: Sơ đồ cấu trúc AM điển hình(Bao gồm arbuscules, vesicles, sợi nấm

ngoại bào và bào tử).(Web)

d Chu trình sinh sản và vòng đời

Không có chứng liệu về sự sinh sản hữu tính của AM Nghiên cứu bằng chỉthị phân tử đã xác định không có sự tái tổ hợp hoặc ở mức độ rất thấp.Vì thếthường giả định rằng bào tử được hình thành bằng sinh sản vô tính bằng bào tửhoặc sợi nấm

1.1.3 Vai trò của nấm rễ nội cộng sinh với cây chủ

Nấm rễ là thể sống cộng sinh bắt buộc.Những hoạt động của nấm cũng nhưcủa thực vật có vai trò hỗ trợ cho nhau.Nấm sử dụng nguồn cacbon từ thực vậtdưới dạng đường hexoses và các vitamin Sự vận chuyển cacbon từ thực vật sang

nấm được thực hiện nhờ arbuscules hoặc các sợi nấm nội bào Tại các sợi nấm

nội bào diễn ra quá trình biến đổi dinh dưỡng thứ cấp để cung cấp glycogen,pentose, lipit… cho hoạt động của nấm (Turmel 2004) Gần 20% cacbon do thựcvật tổng hợp được chuyển sang nấm và khoảng 25% cacbon nguồn gốc từ thựcvật được nấm biến đổi và dự trữ ở những sợi nấm ngoại bào, việc này góp phầnlàm tăng thêm nguồn hữu cơ trong đất

Lợi ích của AM đối với thực vật chủ yếu là tăng cường cải thiện hấp thụcác chất dinh dưỡng và nước, trong đó quan trọng nhất là tăng cường hấp thụlân (P), hấp thụ nước, chống chịu với các yếu tố bất lợi của môi trường, đặc biệttrên các hiện trường đất đai cằn cỗi, khô hạn Hoạt động này được tăng cường là

do nấm rễ nội cộng sinh hình thành nhiều hệ sợi nấm phân nhánh mảnh tạo thành

vô số cầu nối giữa môi trường đất với các tế bào rễ, tăng diện tích tiếp xúc với

có thể hấp thụ được (đến 80% nhu cầu về P và 25% nhu cầu về N của cây đượccung cấp nhờ nấm) (Turmel 2004) Sợi nấm có thể lan rộng đến 8 cm quanh rễ

và hấp thụ chất dinh dưỡng vận chuyển lại vào rễ, tăng khả năng hấp thụ cácchất dinh dưỡng cao hơn so với lông rễ 10 lần Tốc độ thâm nhập của P qua sợinấm cao gấp 6 lần so với qua các lông rễ

Không những thế, thực vật còn được hưởng lợi nhờ được tăng cường khảnăng hấp thụ nước và bảo vệ rễ khỏi nguồn bệnh AM có vai trò kích thích sinhtrưởng thực vật bằng cách tiết ra rất nhiều các chất kích thích sinh trưởng nhưauxins, cytokinins, gibberellic acids và một số chất kháng sinh để bảo vệ cây chủchống lại các mầm bệnh từ trong đất

Sự cộng sinh AM có thể làm tăng cường sinh trưởng của cây con lên đến400%, giúp cây có khả năng chống chịu với điều kiện khô hạn và nghèo dinhdưỡng Thực tế ở những loài gỗ lớn có cộng sinh AM cho thấy cây vẫn tồn tại vàsinh trưởng trong điều kiện độ ẩm rất thấp trong khi những cây không có cộngsinh thì không sống được hoặc sinh trưởng yếu.Kết quả nghiên cứu cũng chothấy, sinh trưởng của cây con những loài gỗ lớn có sự cộng sinh AM đạt ngangvới cây không có sự cộng sinh nhưng chúng chỉ sử dụng lượng dinh dưỡngbằng một nửa Những loài sống phụ thuộc vào AM chủ yếu là ở những nơi đấtchặt, khô cằn, có hệ rễ ít phân nhánh vì lúc đó lượng chất dinh dưỡng tồn tạinhiều ở dạng khó tiêu, rễ cây không thể hấp thụ được mà phải nhờ đến sự lanrộng của hệ sợi nấm

a b

Hình 1.5 Cây Medicago truncatula phát triển bình thường (a)

Cây Medicago truncatula có cộng sinh nấm rễ (b)(Lan 2011)

Nấm AM không phải là một thành phần chính trong đất nhưng có vai tròquan trọng trong sự điều chỉnh hoạt tính sinh học của đất nhờ sự phân bố rộngkhắp của hệ sợi nấm AM trong lớp đất tầng mặt Nấm AM hấp thụ trực tiếphợp chất carbon do cây cố định và cấu thành đầu vào chính của carbon và nănglượng trong đất, chúng phân phối carbon này khắp cả khu vực đất quanh rễ câycho vi sinh vật đất sử dụng Lượng cacbon đáng kể được vận chuyển bằng hệsợi nấm từ cây này sang cây khác đã được xác định Điều này giúp giảm sựcạnh tranh giữa các loài khác nhau và góp phần vào tính ổn định và đa dạng của

hệ sinh thái

AM tham gia vào biến đổi mối quan hệ đất - cây - nước, tăng cường sựthích nghi của thực vật với các điều kiện bất lợi (khô hạn, nhiễm kim loại) Ởnhững nơi có hàm lượng kim loại nặng cao, AM có vai trò khử độc môi trườnggiúp cây sinh trưởng tốt (Songul and Sevinc 2002) Bắt đầu từ cải thiện hấp thụnước và các chất dinh dưỡng quan trọng cho sự sinh trưởng của cây sẽ dẫn tớităng hiệu suất quang hợp, sự vận chuyển chất dinh dưỡng và sự trao đổi chất củacây Cây sinh trưởng nhanh, giảm bớt việc sử dụng phân bón hóa học (đôi khilên tới một nửa lượng dự kiến) dẫn tới tăng thu nhập cho nông dân Kết quả thử

nghiệm phân bón sinh học mycorrhiza trên cây Asparagus đã chứng minh được

điều đó, khi những nông dân sử dụng lượng phân bón hóa học cùng với phân bón

sinh học mycorrhiza thì năng suất cây trồng được cải thiện hơn 50% và thu nhập

của nông dân tăng 61% so với khi sử dụng chỉ mỗi phân bón hóa học

1.2 Nghiên cứu nấm rễ nội cộng sinh trên Thế giới và Việt Nam

1.2.1 Thế giới

Mycorrhiza lần đầu tiên được phát hiện bởi nhà khoa học người Ba Lan

Franciszek Kamienski (1881) với tên gọi là Monotropa hypopitys L Sau đó

Frank đã nghiên cứu sâu hơn và gọi đó là Mycorrhiza vào năm 1885 Từ

“Mycorrhiza” có nghĩa là “nấm- rễ”, tác giả đã dùng từ này để nhấn mạnh mối

quan hệ giữa nấm và rễ cây Arbuscular mycorrhiza là 1 trong 4 nhóm nấm thuộc mycorrhiza, được phát hiện ra sau đó nhờ hình thành cấu trúc đặc biệt là arbuscule và vesicule trong tế bào vỏ rễ.

Arbuscular mycorrhiza có phân bố ở hầu khắp các nơi, cộng sinh với hơn

80% thực vật có mạch ở cạn.Sự phổ biến cùng với những vai trò quan trọng của

nấm rễ đã kích thích việc nghiên cứu về mycorrhiza ngày càng mở rộng và sâu

sắc hơn Trong khoảng 50 năm trở lại đây, những nghiên cứu cơ bản được thựchiện bởi hàng trăm các nhà nghiên cứu từ các nước khác nhau trên thế giới đã

đem lại nhiều kết quả hết sức ý nghĩa cho ứng dụng mycorrhiza trong hệ sinh

thái nông nghiệp, lâm nghiệp và môi trường Cộng sinh AM giữa nấm AM với rễcủa thực vật chủ mang lại ích lợi cho cả đôi bên, qua đó nấm có được các hợpchất đồng hóa từ thực vật để sống, đồng thời nấm lại giúp rễ cây tăng cường khảnăng hấp thụ nước, các chất hữu cơ hòa tan trong đất đặc biệt là phospho, chốngchịu các yếu tố bệnh hại cũng như các chất độc kim loại nặng, qua đó có tácdụng cải tạo và ổn định cấu trúc đất, cân bằng hệ sinh thái và hơn hết tạo cơ hội

sử dụng hiệu quả các vùng đất khô cằn suy thoái

Giai đoạn đầu, các nghiên cứu về AM trên thế giới tập trung ở các mặt: đadạng sinh học của các chủng bản địa, phân loại, chọn lọc các chủng hiệu lực vớitừng đối tượng cây trồng và đất trồng khác nhau, đồng thời phát triển nhữngphương pháp để định lượng và nhân nhanh chúng Phương pháp nhân AM truyền

thống là nhân trong chậu, gọi là nhân in - vivo Tuy nhiên phương pháp nhân

giống này yêu cầu có hiện trường rộng (nhà kính) và tốn nhiều nhân công laođộng cũng như thời gian để duy trì, đánh giá kết quả cũng như quản lý các điềukiện để tránh sự lây nhiễm giữa các chủng còn gặp nhiều khó khăn Hầu hết cácứng dụng của AM là sử dụng chất nhiễm được tách từ cây con trồng trong nhàkính Chất nhiễm thường là rễ nhiễm AM, đôi khi là đất nhiễm AM hoặc bào tử.Tuy nhiên việc sử dụng các chất nhiễm này có nguy cơ lan truyền mầm bệnh quađất Hơn nữa, thời gian cần thiết để sản xuất chất nhiễm là tương đối dài.Với

điều kiện kỹ thuật như vậy, giá trị tính ra sản phẩm chất nhiễm tối thiểu là bằnghoặc cao hơn các sản phẩm phân bón khác cho năng suất cùng loại.Điều này làmcản trở phát triển ứng dụng AM trên quy mô công nghiệp Vì vậy cần kỹ thuật để

có thể tạo ra số lượng lớn chất nhiễm AM, thuần khiết, bảo quản dễ dàng và sửdụng thuận tiện Vấn đề gặp phải là AM có đặc tính cộng sinh bắt buộc, sinhkhối của chúng chỉ tăng lên khi có sự cộng sinh với các tế bào vỏ rễ Do đó sửdụng môi trường dinh dưỡng nhân tạo không đáp ứng được nhu cầu sinh trưởng,phát triển của AM (Roger, Koide et al 2004)

Trong những năm 1980, sự phát triển công nghệ nuôi cấy mô rễ đã mở ra mộthướng đi mới, cho phép nuôi cấy thành công một số chủng AM trong điều kiện

in - vitro Sử dụng phương pháp này nấm AM và rễ cây được nhân lên đồng thời

và nhanh chóng qua một số lần cấy chuyển, thời gian được rút ngắn rất nhiều vàđảm bảo được độ thuần khiết cao (Fortin, Andre et al 1996)

Trong nghiên cứu nhân sinh khối rễ có mang Ri - plasmid của vi khuẩn

Agrobacterium rhizogenes, nhóm tác giả Mugnier (1997) đã quan sát thấy có sự

hình thành nhiều lông rễ trong môi trường nhân tạo và đã thúc đẩy cơ sở cho

nhân nhanh AM - in vitro Tác giả đã quan sát thấy sự cộng sinh hình thành giữa

AM và rễ chuyển gen khi nuôi cấy cùng với bào tử Glomus mosseae Tuy nhiên

đã có sự sinh trưởng giới hạn và chu trình sinh trưởng phát triển hoàn chỉnh của

AM trong môi trường in vitro chưa được hoàn thiện Trong nhiều nghiên cứu sau

đó, các nhóm tác giả đã nghiên cứu AM - in vitrotheo nhiều hướng khác nhau

nhằm tìm ta điều kiện để thu hồi được sinh khối AM chất lượng nhiều nhất trongthời gian ngắn nhất Các nghiên cứu bao gồm thành phần môi trường nuôi cấy,phương thức cộng sinh, phương thức nuôi cấy, phương thức thu hồi AM… Mộttrong những kết quả nổi bật kể đến là (Fortin, Andre et al 1996) đã thu hồi được15.000 bào tử/ đĩa peptri sau 16 tuần nuôi cấy với chủng DAOM 181602, năm

2001 (Declerck et al 2001) thu được kết quả 8.400 bào tử/ đĩa peptri sau 15 tuầnnuôi cấy với chủng MUCL 41833 Elsen và CS đã thu được kết quả 16.800 bào

tử/ đĩa peptri sau 18 tuần nuôi cấy với chủng MUCL 41833 Đây là những kết

quả hết sức có ý nghĩa để phát triển và hoàn thiện công nghệ nhân nhanh AM

-in vitro.

Năm 1999 (Jolicoeur, Williams et al 1999) đã công bố phương thức sản suất

chế phẩm từ loài Glomus intraradices bằng bioreactor Bằng phương pháp nuôi cấy Glomus intraradices với rễ cây Cà rốt được chuyển gen Ri- DNA của vi khuẩn Agrobacterium rhizogenes trên đĩa petri và bioreactor đã cho kết quả tăng

sinh khối AM cực đại đạt ~ 0,6g sinh khối khô trong 1lít môi trường Trong điều

kiện tối thích nuôi cấy trên đĩa petri, tốc độ sinh trưởng rễ tối đa và bào tử G intraradices lần lượt là 0,021 và 0,035/ngày.Nghiên cứu bước đầu nhân sinh

khối AM trong bioreactor luân chuyển khí đã cho kết quả thấp hơn so với nuôicấy trên đĩa petri 10 lần và cũng thấy sự hình thành cộng sinh ít hơn (0,13g sinhkhối khô trong 1 lít môi trường).Kết quả nghiên cứu đã mở ra khả năng nhânnhanh bào tử AM bằng bioreactor

Trong nghiên cứu trên đối tượng cây cỏ đã đã tạo chế phẩm AM với hiệu lựccộng sinh 200- 1000 IP/g Đồng thời nghiên cứu cũng trình bày phương pháp ápdụng chế phẩm đối với một số loài cây điển hình Alan & Egham (2001)

Fortin và cộng sự trình bày phương pháp nuôi cấy AM -in vitro sử dụng 2

nguồn nguyên liệu là rễ đã được chuyển gen Ri-DNA hoặc chưa được chuyểngen Phương pháp chọn cây chủ, kỹ thuật cộng sinh rễ- AM, thành phần môitrường nuôi cấy Nghiên cứu cũng đồng thời trình bày khả năng nuôi cấy và tạobào tử liên tục trong môi trường in vitro, phương pháp bảo quản bào tử trongthời gian dài Những lợi ích khi nuôi cấy AM - in vitro cho phép phát triểnnghiên cứu sâu và rộng hơn như hình thái AM, phân loại và tìm hiểu cơ chế cộngsinh với rễ (Fortin, Becard et al 2002)

Gần đây, tháng 1 năm 2009, nhóm tác giả Venter, Marianne, Wilma đã báocáo kết quả nghiên cứu trình bày thông tin khá đầy đủ và toàn diện về nhân

nhanh AM - in vitro bao gồm: phương pháp tạo cộng sinh AM, nhân nhanh bào

tử AM trong môi trường in vitro, các bước phân lập bào tử từ môi trường nuôi

cấy Nghiên cứu cũng tạo ra hạt bào tử có nhiều đặc điểm ưu trội như mật độ bào

tử cao, có tính ổn định và phân tán tốt trong môi trường đất.Hạt bào tử có thể ápdụng trong sản xuất nông lâm nghiệp như một loại chế phẩm có thể dùng trựctiếp Nghiên cứu cũng đề cập đến một số thành phần có thể bổ sung vào hạt bào

tử làm tăng tác dụng ở hiện trường như chất kích thích sinh trưởng, các chất traođổi thứ cấp

Dự án nghiên cứu gây trồng phát triển cây Cọc rào (Jatropha curcas) và cây Bánh dầy (Pongamia pinnata) trên các vùng đất khô cằn tại Hyderabat cho sản

xuất diesel sinh học do Viện Nghiên cứu Quốc tế về cây trồng vùng bán khô hạn

(ICRISAT) tiến hành đã áp dụng chế phẩm nấm rễ AM - in vivo (soil innoculum)

cho cây Bánh dầy, tuy nhiên kết quả tăng sinh trưởng quan trọng nhất lại là côngthức áp dụng phối hợp giữa chế phẩm AM (soil innoculum) với chế phẩm vi

khuẩn cộng sinh cố định đạm Rhizobium: tăng sinh khối rễ 46% và sinh khối

thân, chồi 91% so với đối chứng (cây Bánh dầy 1 năm tuổi)

Công nghệ nhân sinh khối in vitro và chế phẩm AM tinh khiết của Viện Năng

lượng và Tài nguyên (TERI), Ấn Độ là một bước đột phá công nghệ quan trọngtrong lịch sử nghiên cứu AM trên thế giới, đã mang lại cơ hội áp dụng lớn hơn

và hiệu quả hơn Công nghệ in vitro AM đã được TERI chuyển giao áp dụng tới

5 nước khác trên thế giới, hiệu quả cho gây trồng nhiều loài cây nông lâmnghiệp, trong đó có Cọc rào, đặc biệt hiệu quả cho các vùng sinh thái suythoái nghiêm trọng như vùng cát khô cằn, bãi thải khai thác và vùng ô nhiễmchất thải (Alberto, Custodia et al 2006)

Trên nhiều lập địa khác nhau, việc áp dụng chế phẩm AM - in vitro của TERI

cho gây trồng Cọc rào đã làm cho cây ra hoa, kết hạt sớm hơn 7-15 tháng, năng

suất hạt tăng hơn 20-30% so với cây không áp dụng bón nhiễm mycorhiza mycorrhizal seedling) Việc triển khai áp dụng được tiến hành rộng rãi trên 7

(non-vùng sinh thái khác nhau của Ấn Độ và đều cho thấy rất hiệu quả về tính thích

nghi, sinh trưởng và năng xuất của cây Cọc rào trên những vùng đất khô cằn,thậm chí hoang hóa (Alberto, Custodia et al 2006) Trong 2 năm 2007 và 2008,

dự án Project Green, liên doanh giữa TERI và tập đoàn BP đã áp dụng sản xuấtđược 16 triệu cây con Cọc rào nhiễm AM và trồng 8.000 ha cây Cọc rào có

mycorrhiza tại Eluru, Hyderabat (Adholeya and Singh 2009).

Hiện nay trên thế giới, nghiên cứu phát triển công nghệ AM cho mục tiêuphục vụ cây trồng nông lâm nghiệp, làm tăng sinh trưởng, năng suất và chấtlượng sản phẩm cũng như phục vụ các mục tiêu làm sạch môi trường, góp phầnlàm cân bằng ổn định các hệ sinh thái đang ngày càng được quan tâm đầu tưnhiều hơn về mọi khía cạnh, nghiên cứu chuyên sâu và mở rộng lĩnh vực ápdụng công nghệ và sản phẩm Nhiều trung tâm nghiên cứu lớn về AM trên thếgiới được thành lập để tiếp tục phát triển và ứng dụng không chỉ những sảnphẩm AM mà còn cả những giải pháp công nghệ cho thực tiễn sản xuất, các hệsinh thái và môi trường sống Một số trung tâm lớn có thể kể đến như INVAM(Mỹ), GINCO (Canada), CESAMM (Bỉ), Mycorrhiza Association (Úc), TERI(Ấn Độ), ACT (Đài Loan) v.v

1.2.2 Trong nước

Ứng dụng nấm rễ ngoại cộng sinh Ectomycorrhiza cho sản xuất cây con

thông nhựa đã được nghiên cứu bằng việc sử dụng đất mùn rừng thông như mộtloại chất nhiễm tự nhiên (natural soil innoculum) và tuyển chọn sản xuất chấtnhiễm nhân tạo (Giao and Nhâm 1988) Tuy nhiên, quy mô & kết quả áp dụngcòn rất hạn chế

Lê Quốc Huy với nghiên cứu kỹ thuật mycorrhiza cho lâm nghiệp (Viện

nghiên cứu năng lượng TATA, New Delhi - Ấn Độ, 1999)(Huy 1999) đã đưa ra

một hướng đi mới cho nghiên cứu mycorrhiza ở Việt Nam

Nghiên cứu Ectomycorrhiza cho Bạch đàn và Phi lao của hai tác giả: Phạm

Quang Thu, (Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam), Nguyễn Văn Mão, (TrườngĐại học Lâm nghiệp) đã có những kết quả bước đầu ứng dụng thử nghiệm vườn

ươm và rừng trồng (Phạm Quang Thu 2004).Sản xuất chế phẩm nấm cộng sinh

đa chủng chức năng cho cây Lâm nghiệp cũng đã được nghiên cứu Đề tài đãnghiên cứu sản xuất chế phẩm nấm cộng sinh cho Thông và Bạch đàn dưới dạng

bột chứa bào tử hữu tính của nấm Pisolithus tinctorius và một số vi sinh vật chức

năng Hiệu quả của chế phẩm khi nhiễm cho bạch đàn PN2 trồng trên các lập địathoái hoá cho thấy có sự khác biệt rõ rệt so với đối chứng Đề tài còn nghiên cứucông nghệ sản xuất chế phẩm vi sinh hỗn hợp dạng viên nén cho bạch đàn vàthông trên các lập địa thoái hoá, nghèo chất dinh dưỡng(Thu 2004)

Một nghiên cứu khác do PGS.TS Phạm Quang Thu (Viện Khoa học Lâmnghiệp Việt Nam) và tác giả Đặng Như Quỳnh (Trường ĐH Lâm nghiệp) thựchiện nghiên cứu sinh trưởng hệ sợi của một số loài nấm cộng sinh với bạch đàntrong nuôi cấy thuần khiết; nghiên cứu đặc điểm hình thành rễ nấm cộng sinh với

cây chủ bạch đàn trong nuôi cấy in vitro.Qua đó cho thấy: Bạch đàn là loài cây

có nhiều nấm ngoại cộng sinh ( khoảng hơn 400 loài có thể cộng sinh được vớibạch đàn)(Thu 2006-2010, Thu 2006-2010)

Chế phẩm nấm rễ ngoại cộng sinh (ECM) dạng viên nang (gel) đã được

nghiên cứu và áp dụng thử nghiệm cho đối tượng cây Sao đen (Hopea odorata),

nhằm tăng sinh trưởng, sản xuất cây con Sao đen chất lượng cao cung cấp chotrồng rừng Kết quả áp dụng đã làm tăng sinh trưởng cây con sao đen tại vườnươm lên 50-80% so với đối chứng Tuy nhiên, vấn đề tồn tại cần được tiếp tụcnghiên cứu giải quyết đối với chế phẩm ECM dạng này đó là tỷ lệ sống sót củacác sợi nấm ECM trong viên Gel giảm nhanh chóng sau một thời gian bảo quản,

và làm sao để bảo quản cho sử dụng dạng chế phẩm này trong một thời gian dài,tối thiểu là 6 tháng cũng đã được đặt ra (Châu and Huy 2007)

Các nghiên cứu trên chủ yếu tập trung nấm rễ ngoại cộng sinh

Ectomycorrhiza Dotính chất đặc biệt của Nấm rễ nội cộng sinh Abuscular mycorrhiza (AM), việc nghiên cứu AM cần có phương pháp tiếp cận khác; các

chủng AM phân lập tuyển chọn từ một đối tượng cây chủ này có khả năng ứng

dụng hiệu quả cho nhiều loài cây trồng khác, nghiên cứu và ứng dụng AM tronglâm nghiệp hiện nay tại Việt Nam là một đòi hỏi hết sức cần thiết.

Đề tài Nghiên cứu, áp dụng kỹ thuật phát triển cộng sinh mycorhiza cho một

số cây trồng chính tại một số vùng sinh thái phục vụ sản xuất nông nghiệp bềnvững ở Việt Nam (Viện Thổ Nhưỡng Nông Hoá 2004 -2006) đã cho thấy vai tròcủa cộng sinh nấm rễ cây không chỉ thúc đẩy sinh trưởng mà còn ảnh hưởngtốt đến năng suất cây trồng nông và lâm nghiệp

Nghiên cứu sự đa dạng nấm cộng sinh Arbuscular mycorrhiza ở cỏ Vetiver

từ đất ô nhiễm chì(Chính and Cường 2007)

Nghiên cứu phương pháp nuôi cấy dung dịch lỏng (MS cải tiến) in vitro

Keo lai và Keo tai tượng (hay gọi là phương pháp “nuôi cấy trên cầu giấy”)nhằm làm nảy mầm bào tử AM và xúc tiến quá trình hình thành cộng sinh AMtrong rễ Keo đã được tiến hành thành công(Huy and Châu 2004) Kết quảphương pháp là một cơ sở quan trọng cho thử nghiệm phát triển phương pháp

nuôi cấy nhân nhanh sinh khối AM in vitro và Bioreactor cải tiến cho sản suất

chế phẩm AM

Những kết quả bước đầu về phân lập, tuyển chon các chủng AM cho sản

xuất thử chế phẩm in vivo và nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của bón nhiễm một

số loại chế phẩm AM tới sinh trưởng và năng suất quả hạt của cây Cọc rào tạivườn ươm và rừng trồng rất khả quan (thực hiện tại Trung tâm CNSH Lâmnghiệp, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam) Tại vườn ươm, khi áp dụng bónnhiễm chế phẩm AM 250mg/cây (200IP) đạt được phản ứng sinh trưởng caonhất của cây con Cọc rào về đường kính (D), chiều cao (H) và sinh khối (P) sau

24 tuần thí nghiệm, tăng hơn so với đối chứng tương ứng cho các chỉ tiêu là18,8%, 27,4% và 63% (Đông 2009)

Tương tự, kết quả đánh giá mức độ cộng sinh AM trong tế bào rễ cây Cọcrào vườn ươm với các loại chế phẩm AM và công thức nhiễm khác nhau đã đượcnghiên cứu tiến hành tại Trung tâm CNSH Lâm nghiệp: công thức FM1

-25mg/cây (≈200IP), loại chế phẩm AM in vitro của TERI cho thấy mức độ cộng

sinh AM - rễ cao nhất (F: 96,67%, và A: 39,79%, cao hơn so với đối chứng (F:83,33% và A: 16,62%) (Đông 2009)

Kết quả áp dụng bón nhiễm chế phẩm AM cho Cọc rào trồng rừng tại vùngcát khô hạn Ninh Phước, Ninh Thuận sau 01 năm trồng đã làm tăng năng suất hạttrung bình đạt 25-35% so với đối chứng không bón nhiễm(Huy, Huệ et al 2009)

chế phẩm ứng dụng cho cây trồng và bảo vệ môi trường(Giang 2012)

Ở Việt Nam hiện nay, mặc dù cũng đã có những bước đầu nghiên cứu,nhưng nhìn chung công nghệ nấm rễ nội cộng sinh AM, công nghệ nhân nhanh

sinh khối AM in vitro đặc biệt là những nghiên cứu về việc bón nhiễn chế phầm

AM với cây Lâm nghiệp vẫn đang còn là vấn đề khá mới mẻ, chưa được đầu tư

đi sâu nghiên cứu áp dụng Để có thể nghiên cứu phát triển và ứng dụng đượcsản phẩm công nghệ quan trọng này cho thực tiễn sản xuất, một mặt cần sự nỗlực nghiên cứu sáng tạo và đầu tư thích đáng, mặt khác phải tìm kiếm hợptác nghiên cứu hiệu quả với các phòng thí nghiệm mycorhiza quốc tế nhằm đạtđược hỗ trợ và chia sẻ công nghệ.Phát triển nghiên cứu ứng dụng bónnhiễm nhiễm chế phẩm AM trong nông lâm nghiệp, phục vụ gây trồng rừng,quản lý phục hồi sinh thái là một hướng đi quan trọng, phù hợp với

những nỗ lực phát

triển trên thế giới.

Họ( Familia):Myrtaceae ( Họ Sim / Đào kim nương)

Chi ( genus): Eucalyptus ( Chi Bạch đàn/ Khuynh điệp).

Loài ( species): E.Urophylla.

Tên khoa học: Eucaluptus urophylla S.T.Blake, 1977 (Bạch đàn nâu) Tên khác : Bạch đàn uro(Nam 2010).

1.3.2 Đặc điểm hình thái

Cây gỗ lớn, cao tới 40-50m, đường kính 40-50cm, thân thẳng, cành nhánhnhỏ, tỉa cành tự nhiên tốt, ít mắt mấu, độ cao dưới cành lớn Cá biệt có cây caotới 55m đường kính đạt 2m.Vỏ màu nâu, nứt dọc, hơi xù xì, phía trên nhẵn.Gỗmàu đỏ hồng, có vân và bền

Lá trưởng thành hình mũi mác, màu xanh đậm, mọc cách.Hoa mọc cụm

3-4 nụ ở nách lá, nở tháng 3-3-4.Quả hình cầu có nắp đậy, chin tháng 9-10.Một kghạt có khoảng 450-500 nghìn hạt (Nam 2010)

120C.(Nam 2010)

Cây gặp trên các độ cao từ 70m trên đảo Wetar tới 2960m trên đảo Timor,

ở các nơi khác thường thấy giữa các độ cao 300-1100m Độ cao đã đưa lại nhữngkhác biệt lớn về nhiệt độ, thí dụ nhiệt độ trung bình tháng nóng nhất nằm trongphạm vi 27-300C trên độ cao 400m, song chỉ còn là 17-210C trên độ cao 1900m Trong tự nhiên, thường bắt gặp cây phân bố trên các sườn núi và trong thunglũng.Chúng phát triển tốt nhất trên các độ cao giữa 1000-2000m ở Timor, trênđất tốt, ẩm.Hiếm khi thấy cây mọc trên đất núi đá vôi.(Nam 2000)

Được trồng ở nhiều nước như Indonesia, Malaysia , Oxtraylia, Brazin,Nam Phi, Congo, … ở vùng vĩ độ thấp, khí hậu ẩm hoặc hơi ẩm nhiệt đới, cậnnhiệt đới, lượng mưa 1100-1500mm, mùa khô 1-5 tháng

Ở nước ta, Bạch đàn nâu đang được trồng ở nhiều vùng thấp dưới 500m so với mực nước biển.Ưa đất thịt nhẹ, thịt trung bình, thịt nặng và sét nhẹ,chua, tầng dày 50-60m trở lên, ít có đá sỏi và thoát nước tốt

400-Bạch đàn nâu sinh trưởng rất nhanh, tại nhiều nước rừng trồng 4-4 tuổi đạt2,5-3,5m/năm về chiều cao và 3-4cm/năm về đường kính Ở nước ta, lượng tăngtrưởng của rừng tồng chưa thâm canh cao đặt 15-18m3/ha/năm Sau 8 năm đạt120-150m3/ha

Tái sinh chồi mạnh nên áp dụng nhân giống hom và kinh doanh rừng chồi.Bạch đàn nâu là cây mọc nhanh, cung cấp gỗ nhỏ với chu kỳ 5-10 năm

Gỗ màu nâu nhạt, thớ mịn, tỷ trọng 0,5-0,6, hơi mềm, dễ cưa xẻ Sợi gỗ ngắn,hàm lượng celllulose cao và lignin thấp

Là một trong những loài cây chủ lực để trồng rừng công nghiệp cung cấpnguyên liệu giấy, sợi, dăm, cột điện, trụ mỏ và củi đun,… Có thể trồng rừng vớichu kỳ 15-20 năm lấy gỗ đường kính 25-30cm, xẻ gỗ hộp, ván làm nhà, đóng đồgia dụng, làm cầu, gỗ xây dựng,…

Tán lá dày, hạn chế xói mòn, rửa trôi đất tốt hơn các loài bạch đàn khác.Hình dáng đẹp có thể trồng cây bóng mát, hoa để nuôi ong.(Nam 2010)

1.3.4 Tổng quan nghiên cứu gây trồng cây Bạch đàn nâu (E.urophilla)

a) Trên thế giới

Cây Bạch đàn được coi là cây đặc trưng của lục địa Australia và chỉ có hailoài có phân bố ngoài Australia trong đó có Bạch đàn nâu Nhiều loài và loài phụBạch đàn đều là đặc hữu của lục địa Australia, nhưng hiện nay các đảo lớn củaNew Guinea ở phía Bắc của Australia, một số đảo nhỏ ở phía Đông của Australia(Timor, Wetar…) có nhiều loài đang tồn tại ở trạng thái tự nhiên.

Trong các loài đã tìm thấy ngoài Australia có hai loài E.deglupta và E.urophillađây là hai loài có đặc tính đáng chú ý là có thể sống được ở vùng có vĩ độ thấp

Theo tài liệu của Martin và Costalter công bố năm 1975 Bạch đàn nâuE.urophilla phân bố tự nhiên ở Timor và các đảo khác ở phía Đông quần đảoIndonesia, vĩ độ 8-100 Nam Khi dẫn giống loài cây này ra ngoài vùng phân bố tựnhiên, thấy chúng đặc biệt thích hợp với vùng vĩ độ thấp, có khí hậu nhiệt đới vàcận nhiệt đới ẩm, hơi ẩm (NXBNN 1990)

Do sự phong phú về loài, biên độ sinh thái rộng,sinh trưởng nhanh, năngsuất cao, giá trị kinh tế lớn Bạch đàn nói chung trong đó có Bạch đàn nâu đã trởthành cây trồng của cả thế giới (NXBNN 1990)

Theo thống kê, vào những năm 90 đã có 58 nước trồng bạch đàn với tổngdiện tích lên tới 7.000.000ha và 50 quốc gia khác đã trồng thử nghiệm đưa bạchđàn lên vị trí đứng đầu trong các loài cây trồng của thế giới vào những năm đầuthập niên 90 (NXBNN 1990)

Đứng đầu các nước trồng bạch đàn trên thế giới là Brazin, đến năm 1973diện tích đã trồng được là 1.052.000ha Tới năm 1983, Brazin đã có 4 triệu harừng trồng bạch đàn trong đó diện tích trồng loài E.alba mà thực chất là cây laigiữa Bạch đàn nâu – E.urophilla và một loài khác ở vườn thụ mộc Rio Claro(Nam 2010) Đứng thứ hai trên thế giới sau Brazin là Ấn Độ, từ năm 1970-1974

đã trồng được 415.000ha Cho đến nay diện tích trồng bạch đàn của hai quốc gianày và trên thể giới đã tăng đáng kể

Trước kia, các loài bạch đàn được trồng rộng rãi bằng cây con thực sinh, hạtđược thu hái tại chỗ, do có nên tảng di truyền hệp nên các cá thể trong rừng

trồng có biến động mạnh về đường kính, chiều cao, dễ bị nhiễm bệnh, làm giảmnăng suất, chất lượng gỗ Vì vậy, các nhà khoa học đã nghiên cứu các biện phápnhằm tăng sự đồng đều của các cá thể, tang năng suất và chất lượng gỗ.

Brazin đã trồng bạch đàn bằng cây mô, hom được coi là một điển hìnhthành công, có tác dụng khích lệ đối với nhiều nước trên thế giới.Mở đầu chogiai đoạn trồng bạch đàn bằng cây mô, hôm.Ngay từ những năm 1980 Brazin đãsản xuất hàng năm 8 triệu cây mô, hom cho Bạch đàn E.gradis Tới nay con sốcây mô, hom đã tang lên gấp nhiều lần Công nghệ sản xuất cây giống bằng mô,hôm cũng được nghiên cứu và đạt được nhiều thành công

Cùng với việc trồng cây mô, hom các nhà khoa học còn bắt đầu chươngtrình cải thiện giống Vào năm 1991, trong số 75 dòng vô tính tốt nhất để sảnxuất cây hom phục vụ trồng rừng đại trà, đã có 13 dòng vô tính có nguồn gốc từhai cây, trong đó có Bạch đàn nâu –E.urophilla, tăng trưởng bình quân đạt35m3/ha/năm

Rất nhiều nghiên cứu về khảo nghiệm hậu thế đã được tiến hành từ nhữngnăm 1970, cho đến ngày này công tác nghiên cứu về khảo nghiệm đã đạt đượcrất nhiều kết quả cụ thể, đã có hàng trăm xuất xứ được khảo nghiệm Ngoài ra

để tăng nền tảng di truyền người ta cũng quan tâm đến việc tăng số lượng cây

mẹ Từ những năm 1979, một vài ba quần thể gốc đã được xây dựng tại Congo

và Guyana

Cho tới những năm gần đây việc nghiên cứu các hướng giải pháp để tăngsản lượng gỗ và nâng cao hiệu quả kinh tế cho cây bạch đàn rất được chú trọng.Rất nhiều nghiên cứu áp dụng các kỹ thuật cao như chuyển gene, biến đổi geneđược tiến hành.Trên Thế giới, đã có những nghiên cứu quan tâm đến mối quan

hệ cộng sinh giữa nấm rễ nội cộng sinh và cây lâm nghiệp Mục đích để tăngsinh trưởng nâng cao hiệu quả kinh tế

Bạch đàn được dẫn giống vào nước ta trước năm 1945 , nhưng chủ yếu là

trồng thử nghiệm và làm cảnh, chưa trồng thành rừng kinh tế tập trung Việcphát triển trồng bạch đàn trên qui mô lớn, mới được bắt đầu từ năm 1960.(Nghĩa1995)

Riêng ở miền Bắc, ngay từ 1960 đến 1971 lực lượng quốc doanh đã trồngđược 40.000 ha rừng bạch đàn, trong đó phần lớn là bạch đàn liễu ( E exserta)

Từ 1972-1977 diện tích trồng rừng bạch đàn hàng năm khoảng 10.000-15.000

ha, chiếm 10% tổng diện tích rừng trồng (Tài 1991)

Từ 1960 bạch đàn trở thành một trong những loài cây trồng chủ yếu củaLâm Nghiệp, tuy nhiên cho đến nay bạch đàn đã phải trải qua những bước thăngtrầm, có thể chia ra 3 giai đoạn: Từ 1977-1983 là thời kỳ bài trừ bạch đàn mạnhnhất, do có quan niệm bạch đàn trồng làm xấu đất, làm cạn kiệt nguồn nước, do

đó diện tích trồng chỉ còn 2.000-3.000 ha/năm, mặt khác rừng bạch đàn còn bịtàn phá hoặc không được chăm sóc, nhiều cây con ở vườn ươm đủ tiêu chuẩn bịvứt bỏ Giai đoạn 1984-1986 là giai đoạn phục hồi, diện tích trồng bạch đànhàng năm không ngừng tăng lên và từ 1987 trở lại đây là giai đoạn phát triển,diện tích trồng rừng bạch đàn luôn đứng đầu trong các loài cây trồng của LâmNghiệp, các loài bạch đàn được trồng nhiều như: E exserta, E.camaldulensis,E.citriodora, E.robusta E.urophylla…(Chỉnh 2012)

Lê Đình Khả cho rằng: Bạch đàn uro là loài cây thích hợp với các điềukiện lập địa đất sâu ẩm ở các tỉnh miền Bắc, Bắc Trung Bộ và Tây Nguyên.Các xuất xứ có triển vọng nhất cho vùng Trung tâm miền Bắc là Lewotobi

và Egon Flores Trong những năm gần đây Bạch đàn urođược phát triển khámạnh ở khu vực Đông Bắc để cung cấp nguyên liệu giấy, ván nhân tạo vàcung cấp gỗ trụ mỏ (Khả 2003)

1.4 Cây Keo lá tràm

1.4.1 Phân loại thực vật

Giới ( Regnum):Plantae ( Thực vật).

Ngành ( Divisio):Angiospermae ( Thực vật hạt kín).

Lớp ( Class):Eudicots ( Thực vật hai lá mầm).

Bộ ( Ordo):Fabales ( Bộ Đậu).

Họ ( Familia): Fabalceae ( Họ Đậu).

Chi ( genus): Acacia ( Chi Keo).

Loài ( species): A.auriculiformis.

Tên khoa học: Acacia auriculiformis (Keo lá tràm).

Tên khác : Tràm bông vàng(Nam 2010).

1.4.2 Đặc điểm hình thái

Là cây gỗ nhỡ, chiều cao có thể hơn 25m, đường kính ngang ngực (1,3m)30-40cm nếu sinh trưởng trong điều kiện lập địa thuận lợi thì cây có thể cao tới30m và đường kính ngang ngực có thể lên tới 80cm(Bộ Nông nghiệp và Pháttriển Nông thôn Trung tâm Khuyến nông Quốc gia Tổng cục Lâm nghiệp2010) Thân tròn thẳng, tán rộng và phân cành thấp, cành thường phấn nhánhđôi, vỏ dày màu nâu đen

Cây con ở giai đoạn 2-3 tuần kể từ khi nẩy mầm có 1-2 lá kép lông chim 2lần chẵn được gọi là lá thật Tiếp theo sau đó xuất hiện lá biến dạng trung gianphần đầu vẫn là lá kép, phần cuống phình ra tạo thành hình mũi mác thẳng, dài

và rộng bản Sau đó, lá kép bị mất hoàn toàn được thay thế bằng lá đơn trưởngthành, mọc cách, mép lá không có rang cưa, phiến hơi cong như hình lưỡi liềm,gọi là lá giả Loại lá này được tồn tại trong suốt thời gian sống của cây, lá dày,màu xanh thẫm, cuống ngắn có 3 gân gốc chạy song song dọc theo phiến lá

Hoa tự hình bông dài 8-15cm, mọc ở nách lá gần đầu cành, tràng màuvàng nhiều nhị vươn dài ra ngoài hoa

Quả đậu xoắn, hạt nằm ngang, tròn và dẹt khi khô màu nâu bóng, dây rốndài, quấn quanh hạt.Khi còn non quả hình dẹt, mỏng, thẳng, màu vàng khi giàchuyển sán mầu nâu nhạt, vỏ quả khô hình xoắn, mỗi quả có từ 5-7 hạt

Khi chín vỏ quả khô và nứt ra, hạt vẫn dược dính với vỏ bằng 1 sợi dâymàu vàng ở rốn hạt Hạt màu nâu đên và bóng, mỗi kg có 45.000-50.000 hạt