Nghiên cứu cố định vi khuẩn cố định đạm trong hạt polyter và ứng dụng trên cây dâu tây (tt)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN THUỲ QUÝ TÚ NGHIÊN CỨU CỐ ĐỊNH VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM TRONG HẠT POLYTER VÀ ỨNG DỤNG TRÊN CÂY DÂU TÂY Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SINH HỌC Mã số chuyên ngành: 60420201 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH NĂM 2018 Cơng trình đƣợc hồn thành Trường Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 1: TS PHẠM S Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 2: PGS TS NGUYỄN THUÝ HƢƠNG Phản biện độc lập 1: Phản biện độc lập 2: Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Luận án đƣợc bảo vệ trƣớc Hội đồng chấm luận án họp vào lúc ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận án thƣ viện: - Thƣ viện Khoa học Tổng hợp Tp HCM - Thƣ viện Trƣờng Đại học Bách Khoa – ĐHQG-HCM DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ Nguyễn Thúy Hƣơng, Nguyễn Thùy Quý Tú, 2013 Thử nghiệm tạo chế phẩm Biopolyter-Azotobacter phƣơng pháp lên men bán rắn giá thể hạt Polyter Tạp chí Nơng nghiệp&PTNT, số 15 Nguyễn Thùy Q Tú, Nguyễn Thúy Hƣơng, 2013 Tối ƣu hóa thơng số trình tạo chế phẩm biopolyter-Azotobacter lên men bán rắn giá thể hạt polyter Tạp chí Nơng nghiệp&PTNT, số 17 Nguyễn Thùy Q Tú, Nguyễn Thúy Hƣơng, Phạm S, 2016 Xây dựng mơ hình canh tác dâu tây theo hƣớng an toàn giá thể mụn xơ dừa bổ sung biopolyter-Azotobacter Tạp chí Khoa học công nghệ NNVN, số Nguyễn Thùy Quý Tú, Nguyễn Thúy Hƣơng, Phạm S, 2016 Nghiên cứu ảnh hƣởng lƣợng nƣớc tƣới liều lƣợng N đến sinh trƣởng, phát triển suất dâu tây trồng giá thể mụn xơ dừa sử dụng biopolyter-Azotobacter Tạp chí Khoa học cơng nghệ NNVN, số 5 Nguyễn Thùy Quý Tú, Nguyễn Thúy Hƣơng, Phạm S, 2016 Nghiên cứu ảnh hƣởng lƣợng nƣớc tƣới đạm đến sinh trƣởng dâu tây giá thể vụn xơ dừa sử dụng biopolyter-Azotobacter Tạp chí Khoa học Đại học Tây Nguyên, số 21 MỞ ĐẦU Ở nƣớc ta, đặc biệt khu vực Tây nguyên Nam Trung năm gần đây, tình hình khí hậu có nhiều thay đổi, hạn hán thƣờng xuyên xảy nhiều nơi có dấu hiệu kéo dài, tình trạng suy giảm nguồn nƣớc dẫn đến tƣợng thiếu nƣớc lƣu vực sông, khan nƣớc diễn ngày thƣờng xuyên hơn, phạm vi rộng nghiêm trọng Do vậy, vấn đề cung cấp nƣớc cho trồng trở thành mối quan tâm hết Để canh tác nông nghiệp bền vững, biện pháp sử dụng nƣớc tiết kiệm đƣợc ƣu tiên nghiên cứu ứng dụng Tuy nhiên, việc sử dụng chất giữ ẩm nông nghiệp Việt Nam hạn chế Một số thử nghiệm sử dụng chất giữ ẩm đƣợc thực số công nghiệp nhƣ cà phê, chè, bắp… Ngoài ra, thử nghiệm dừng mức độ ứng dụng sản phẩm có sẵn, theo dõi mức độ tiết kiệm nƣớc tƣới ảnh hƣởng đến suất sản phẩm Thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng, nhóm đất xám có diện tích cao nhất, khoảng 35.200 ha, chiếm đến 90,05 tổng diện tích đất tự nhiên Đất xám có thành phần giới nh , kết cấu rời rạc, khả giữ nƣớc giữ phân kém, đất chua, hàm lƣợng hữu mùn thấp, nghèo dinh dƣ ng, dung tích hấp thu độ no kiềm đất thấp Hạt polyter sản phẩm polymer siêu hấp thụ nƣớc (Super absorbent polymers – SAP) đƣợc sử dụng làm chất giữ ẩm nơng nghiệp đƣợc thƣơng mại hóa giới Đây phát minh vào năm 90 nhà khoa học ngƣời Pháp, có tên Philippe Di Giorno Ouaki Khi gặp nƣớc, hạt polyter nở thành bọc có màng thẩm thấu hút lƣợng nƣớc đến 500 lần trọng lƣợng hạt ban đầu (kích thƣớc hạt khoảng vài mm) Hạt có đặc tính hút nƣớc kéo theo chất dinh dƣ ng, phân bón vào bọc để dự trữ cung cấp cho trồng theo nhu cầu, đồng thời hạn chế rửa trơi, bốc hơi, lãng phí, giúp khơng bị gián đoạn nƣớc dinh dƣ ng Bên cạnh đó, ƣu điểm loại dinh dƣ ng vi sinh vật có ích tổng hợp cung cấp cho trồng đƣợc biết đến ứng dụng sản xuất nơng nghiệp nhằm tăng độ phì đất, tăng sức đề kháng trồng, cung cấp dinh dƣ ng “sạch” cho tạo sản phẩm chất lƣợng tốt hạn chế ô nhiễm môi trƣờng thƣờng xuyên phải sử dụng lƣợng lớn phân bón hố học Hiện nay, chƣa có nghiên cứu đƣợc công bố việc sử dụng chất giữ ẩm làm chất mang để cố định vi sinh vật có lợi nhằm tổng hợp dinh dƣ ng từ tự nhiên nhƣ tác động kép đảm bảo đáp ứng nhu cầu nƣớc dinh dƣ ng đồng thời cung cấp cho trồng Để làm sở khoa học việc cải tiến ứng dụng chất giữ ẩm nông nghiệp ngày hiệu với nhiều chức hơn, góp phần ứng phó với biến đổi khí hậu sản xuất nơng nghiệp nói chung khu vực Tây Nguyên nói riêng, đề tài “Nghiên cứu cố định vi khuẩn cố định đạm hạt polyter ứng dụng dâu tây” đƣợc thực Mục tiêu đề tài Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu giải pháp để nâng cao hiệu sử dụng hạt polyter sản xuất nông nghiệp đồng thời làm sở khoa học cho nghiên cứu chuyên sâu tác dụng kép hạt polyter việc vừa giữ ẩm vừa làm chất mang cố định số vi sinh vật có ích cho trồng Mục tiêu cụ thể Nghiên cứu cố định vi khuẩn cố định đạm hạt polyter thử nghiệm ứng dụng dâu tây Các nội dung  Khảo sát số tính chất hạt polyter  Đánh giá, tuyển chọn chủng Azotobacter  Nghiên cứu tạo chế phẩm Biopolyter-Azotobacter tối ƣu hóa q trình tạo chế phẩm  Đánh giá chất lƣợng chế phẩm Biopolyter-Azotobacter  Đánh giá hiệu sử dụng ảnh hƣởng chế phẩm Biopolyter-Azotobacter đến dâu tây  Nghiên cứu ổn định chất lƣợng chế phẩm Biopolyter-Azotobacter Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học  Kết nghiên cứu cung cấp dẫn liệu khoa học nhằm bổ sung đặc tính hạt polyter góp thêm sở cho việc sử dụng hiệu chất giữ ẩm nông nghiệp  Kết nghiên cứu cung cấp thông số kỹ thuật tối ƣu tạo chế phẩm Biopolyter-Azotobacter nghiên cứu ổn định chất lƣợng chế phẩm  Nghiên cứu chế phẩm Biopolyter-Azotobacter bƣớc đầu đánh giá hiệu sử dụng chế phẩm Biopolyter-Azotobacter qua giai đoạn ứng dụng dâu tây Ý nghĩa thực tiễn  Lần nghiên cứu tạo chế phẩm Biopolyter-Azotobacter có tác dụng kép vừa giữ ẩm vừa lƣu giữ cung cấp vi sinh vật có ích cho trồng  Bƣớc đầu nghiên cứu Biopolyter-Azotobacter sản xuất nông nghiệp bổ sung vào giá thể trồng dâu tây  Nghiên cứu ứng dụng cách thực tế chất giữ ẩm nhằm mở đƣờng cải tiến tạo sản phẩm chất giữ ẩm đa chức tƣơng lai Những đóng góp đề tài Nghiên cứu thành công cố định vi khuẩn Azotobacter giá thể hạt polyter truyền thống phƣơng pháp lên men bán rắn để tạo chế phẩm BiopolyterAzotobacter Chế phẩm Biopolyter-Azotobacter tạo thành có hai chức năng, vừa chất giữ ẩm nông nghiệp vừa cung cấp vi sinh vật hữu ích cho trồng Q trình nghiên cứu đƣợc tiến hành qua giai đoạn: từ trình cố định, tạo chế phẩm, đánh giá chất lƣợng chế phẩm tạo thành đồng thời đánh giá hiệu sử dụng ảnh hƣởng chế phẩm đến dâu tây; đến giai đoạn cuối, nghiên cứu ổn định chất lƣợng chế phẩm CHƯƠNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI Chất giữ ẩm nông nghiệp hƣớng nghiên cứu đƣợc quan tâm giới, việc ứng dụng chất giữ ẩm canh tác đƣợc áp dụng nhiều nơi giới Từ năm 1990, hƣớng nghiên cứu chất giữ ẩm kết hợp với phân bón bắt đầu xuất nhƣng đến giai đoạn 2009 – 2012 hƣớng nghiên cứu thực phát triển Tuy nhiên, Việt Nam việc nghiên cứu ứng dụng chất giữ ẩm hạn chế Các sản phẩm giữ ẩm nông nghiệp Việt Nam đơn vật chất giữ ẩm cho đất khảo nghiệm số loại trồng (cây công nghiệp ngắn dài ngày) nhƣ thiếu nghiên cứu cụ thể đối tƣợng trồng để xác định phƣơng pháp canh tác phù hợp mang lại hiệu kinh tế cao Vi khuẩn Azotobacter có khả cố định đạm, sinh nhiều chất hoạt động sinh học nhƣ: indol acetic acid (IAA), vitamin B1, B6, biotin, kháng sinh nhóm anixomycin… kích thích sinh trƣởng trồng, nên đƣợc sử dụng sản xuất phân vi sinh từ lâu Trƣớc ngƣời ta thu sinh khối chủng Azotobacter phƣơng pháp lên men chìm sục khí Tuy nhiên phƣơng pháp cho suất không cao tốn nhiều lƣợng Phƣơng pháp cải tiến so với phƣơng pháp lên men chìm sục khí lên men bán rắn bề mặt giá thể [95] Nhiều giá thể đƣợc sử dụng lên men bán rắn tùy theo định hƣớng ứng dụng sau lên men Các giá thể trƣớc thƣờng đƣợc sử dụng cám trấu, mảnh hạt ngũ cốc, bã mía, bụi xơ dừa, lõi bắp, đất, than bùn,… Chế phẩm polyter đƣợc sử dụng rộng rãi nhiều khu vực giới, sản phẩm giữ ẩm canh tác nông nghiệp, đƣợc cấu tạo loại polymer (acrylic) số phụ liệu Ngoài ra, hạt polyter có nhiều ƣu điểm giá thể nuôi cấy vi sinh vật kiểu lên men bán rắn nhƣ giá thành thấp, độ tinh khiết cao, khả giữ ẩm tốt, có độ đàn hồi, độ bền cao, dễ bị phân hủy [40] Cho đến chƣa có cơng bố kết nghiên cứu liên quan đến cải tiến hay sử dụng polyter với tính chất đa chức năng, tức bên cạnh chức giữ ẩm có thêm chức khác nhƣ chế phẩm biopolyter Dâu tây (Fragaria x anannassa) trồng có nguồn gốc từ châu Mỹ, di thực vào Việt Nam từ thời Pháp thuộc, nên đƣợc gọi dâu tây [11] Tại Việt Nam, thành phố Đà Lạt điều kiện thuận lợi thổ nhƣ ng khí hậu mà dâu tây đƣợc canh tác quanh năm Dâu tây đòi hỏi điều kiện kỹ thuật canh tác đặc biệt nhƣ trồng giá thể sạch, sử dụng phân bón hóa học nhằm đảm bảo chất lƣợng; sản phẩm chủ yếu dùng cho ăn tƣơi Hiện Đà Lạt có tới 98 diện tích dâu tây đƣợc trồng trực tiếp đất Việc sử dụng giá thể phù hợp để canh tác nhằm giảm dƣ lƣợng phân bón, thuốc hóa học; đồng thời việc áp dụng giải pháp kỹ thuật đồng để tăng suất, chất lƣợng dâu tây vấn đề ngƣời trồng quan tâm Việc cải tiến chế phẩm polyter để sử dụng đa mục đích chưa có nghiên cứu tiến hành Việt Nam ghi nhận, hướng nghiên cứu hướng nghiên cứu có nhiều tiềm Luận án quan tâm chủ yếu đến cải tiến chất giữ ẩm polyter làm môi trường chất mang để lên men chủng Azotobacter chọn lựa phương pháp lên men bán rắn giá thể hạt polyter thu sinh khối Azotobacter nhằm thử nghiệm tạo chế phẩm Biopolyter-Azotobacter vừa giữ chức vật liệu giữ ẩm cho đất vừa đóng vai trò phân bón vi sinh nông nghiệp Chế phẩm tạo thành tiến hành khảo sát đại thể, vi thể, mật độ Azotobacter số tính chất chế phẩm; thông qua ứng dụng dâu tây Đà Lạt để nghiên cứu chế phẩm trình sử dụng; tiến hành nghiên cứu ổn định chất lượng chế phẩm CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Sơ đồ tổng quát nội dung luận án: KHẢO SÁT MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA HẠT POLYTER NGHIÊN CỨU TIỀN ĐỀ Khả Khả hấp thụ giải hấp nước nước Khả hấp thụ NO3-, PO 3+ , K+ Khả giải hấp NO3 , PO 3+ , K+ ĐÁNH GIÁ VÀ TUYỂN CHỌN BỘ CHỦNG AZOTOBACTER Hoạt tính Khảo sát điều kiện sinh sinh học trưởng, phát triển Khả Khả năng Nhiệt Chế độ cố pH sinh độ lắc định IAA nitơ Lên men bán rắn Azotobacter giá thể hạt polyter NGHIÊN CỨU TẠO CHẾ PHẨM BIOPOLYTERAZOTOBACTER Tối ưu hố thơng số q trình tạo chế phẩm Biopolyter-Azotobacter Thí nghiệm tìm tâm mơ hình CCD để tối Tối ưu hóa giá trị yếu tố ảnh hưởng đến mật ưu hóa mật độ tế bào Azotobacter độ vi khuẩn phương pháp RSM – CCD Tạo chế phẩm Biopolyter-Azotobacter ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CHẾ PHẨM BIOPOLYTERAZOTOBACTER Các khảo sát đại thể, vi thể mật độ Azotobacter chế phẩm giai đoạn ban đầu Một số tính chất chế phẩm Biopolyter-Azotobacter ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG VÀ ẢNH HƯỞNG CHẾ PHẨM BIOPOLYTERAZOTOBACTER ĐẾN CÂY DÂU TÂY Ảnh hưởng chế phẩm BiopolyterAzotobacter đến dây tây Nghiên cứu chế phẩm Biopolyter-Azotobacter trình trồng dâu tây NGHIÊN CỨU ỔN ĐỊNH CHẤT LƯỢNG CHẾ PHẨM BIOPOLYTERAZOTOBACTER Một số tính chất điển hình chế phẩm theo thời gian bảo quản phép thử dài hạn Đánh giá chung hạn sử dụng chế phẩm 10 CHƯƠNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Kết nghiên cứu tiền đề 3.1.1 Kết nghiên cứu số tính chất hạt Polyter 3.1.1.1 Ảnh hưởng pH lên khả hấp thụ nước polyter 3.1.1.2 Khả lưu giữ nước điều kiện thường polyter 3.1.1.3 Khả hấp thu số nguyên tố dinh dưỡng polyter 14 3.1.1.4 Khả giải hấp số nguyên tố dinh dƣ ng polyter Kết khảo sát số tính chất polyter polyter có khả hấp thụ nƣớc cao 377 g.g-1 pH dung dịch có khả lƣu trữ nƣớc sau tuần điều kiện phòng thí nghiệm Q trình hấp thụ nƣớc kéo theo q trình hấp thụ nguyên tố NO3-, PO43-, K+ Lƣợng hấp thụ giải hấp nguyên tố đạt giá trị cao pH Thời gian hấp thụ nguyên tố NO3-, PO43-, K+ diễn thời gian ngắn (1 ngày) nhiên thời gian giải hấp diễn suốt trình tuần theo dõi Ngoài ra, pH dung dịch để sử dụng polyter hiệu pH 3.1.2 Kết đánh giá tuyển chọn chủng Azotobacter 3.1.2.1 Kết khảo sát hoạt tính sinh học chủng Azotobacter a Khả cố định nitơ b Khả sinh IAA chủng vi khuẩn Azotobacter 15 Bảng 3.1 Khả sinh IAA chủng vi khuẩn Azotobacter Chủng vi khuẩn Mật độ tế bào (108 CFU/ml) Hàm lƣợng IAA (µg/ml) d A1 5.0600 ± 0.01 69.523 ± 0.0252c A2 9.2633 ± 0.0115a 78.163 ± 0.0153a A3 7.460 ± 0.01b 70.097 ± 0.0153b A4 5.2000 ± 0.00c 66.460 ± 0.01d 3.1.2.2 Khảo sát điều kiện sinh trưởng, phát triển chủng Azotobacter Bảng 3.2 Sinh trƣởng phát triển chủng Azotobacter (108 CFU/ml) Chủng Nhiệt độ sinh trưởng (0C) VK 20 25 30 35 40 A1 1,52c 3,24c 6,50d 3,50c 3,21c A2 8,85a 8,96a 9,89a 9,55a 8,79a b b b b A3 8,18 8,46 8,90 8,15 8,28b d d c d A4 1,09 2,23 6,80 1,82 1,15d pH 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 a a d d A1 8,66 8,50 6,50 6,28 1,16d A2 4,86c 5,29c 9,89a 9,95a 2,18c b b b b A3 4,90 5,36 8,90 8,98 3,56a d d c c A4 2,88 4,80 6,80 6,95 3,81b Chế độ lắc 100v/ph 150 v/ph 200 v/ph 250 v/ph A1 1,45c 2,50d 6,50d 6,55d b c a A2 2,15 2,74 9,89 9,75a A3 2,90a 3,94a 8,90b 8,56b d b c A4 1,19 2,80 6,80 6,85c Xét điều kiện sinh trƣởng, phát triển chủng Azotobacter, tính dễ thích nghi đƣa ứng dụng, sử dụng chủng A2 (Azotobacter chroococcum ATCC 4412) A3 (Azotobacter vinelandii ATCC 12837) cho thử nghiệm lên men bán rắn giá thể hạt polyter 3.2 Kết nghiên cứu tạo chế phẩm Biopolyter-Azotobacter 3.2.1 Kết bước đầu tạo chế phẩm Biopolyter-Azotobacter 16 Bảng 3.3 Mật độ vi khuẩn Azotobacter theo thời gian ủ giá thể (109CFU/g) Thời gian Azotobacter A2 Azotobacter A3 (ngày) 1,44e 2,08d d 1,89 2,92c 2,52c 3,52b b 3,20 3,80a b 3,28 3,84a b 3,25 3,83a 3.2.2 Kết tối ưu hố thơng số q trình tạo chế phẩm Biopolyter-Azotobacter lên men bán rắn giá thể hạt polyter 3.2.2.1 Thí nghiệm tìm tâm mơ hình CCD để tối ưu hóa mật độ tế bào Azotobacter Bảng 3.4 Kết khảo sát điểm tâm mơ hình CCD Các mức Mức Mức Mức Mức Mức Mức Hàm lƣợng sucrose (% w/w) Mật độ vi khuẩn (×109 CFU/g) Nhiệt độ (0C) Mật độ vi khuẩn (×109 CFU/g) pH Mật độ vi khuẩn (×109 CFU/g) Độ ẩm Mật độ vi khuẩn (×109 CFU/g) Tỉ lệ giống (% w/w) Mật độ vi khuẩn (×109 CFU/g) 1,5 0,821 25 1,206 5,5 0,859 55 1,830 0.5 1,830 2,0 1,760 27,5 2,732 6,0 1,596 60 2,792 0.75 2,792 2,5 3,717 30 3,791 6,5 3,779 65 3,793 1.0 3,793 3,0 3,794 32,5 2,660 7,0 2,491 70 2,469 1.25 2,469 3,5 2,795 35 1,603 7.5 2,428 75 1,589 1.5 1,589 4,0 1,740 37 1,010 8,0 2,296 80 1,101 1,101 17 3.2.2.2 Tối ưu hóa giá trị yếu tố ảnh hưởng đến mật độ vi khuẩn phương pháp RSM – CCD Bảng 3.5 Kết thực RSM – CCD để tối ƣu hóa mật độ Azotobacter mơi trƣờng bán rắn Thí nghiệm 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 Môi trƣờng Mật độ vi khuẩn Azotobacter (×109 CFU/g) Thực nghiệm Suy từ mơ hình x1 x2 x3 x4 x5 2,0 3,0 2,0 3,0 2,0 3,0 2,0 3,0 2,0 3,0 2,0 3,0 2,0 27,5 27,5 32,5 32,5 27,5 27,5 32,5 32,5 27,5 27,5 32,5 32,5 27,5 6,5 6,5 6,5 6,5 7,5 7,5 7,5 7,5 6,5 6,5 6,5 6,5 7,5 60,00 60,00 60,00 60,00 60,00 60,00 60,00 60,00 70,00 70,00 70,00 70,00 70,00 1,25 0,75 0,75 1,25 0,75 1,25 1,25 0,75 0,75 1,25 1,25 0,75 1,25 0,662 0,122 0,115 0,931 2,827 0,803 2,779 0,694 0,816 0,914 0,261 0,200 1,836 0,715 0,127 0,120 0,915 2,880 0,780 2,798 0,695 0,803 0,925 0,277 0,204 1,899 3,0 2,0 3,0 1,5 3,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 27,5 32,5 32,5 30 30 25 35 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 7,5 7,5 7,5 7,0 7,0 7,0 7,0 6,0 8,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 70,00 70,00 70,00 65,00 65,00 65,00 65,00 65,00 65,00 55,00 75,00 65,00 65,00 65,00 65,00 65,00 65,00 65,00 65,00 0,75 0,75 1,25 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,50 1,50 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 3,525 1,034 0,515 1,489 0,655 2,627 0,480 0,496 2,806 2,097 1,040 0,511 1,953 3,736 3,779 3,721 3,727 3,798 3,716 3,589 1,098 0,531 1,513 0,705 2,679 0,515 0,480 2,810 2,160 1,111 0,532 1,987 3,720 3,721 3,721 3,721 3,721 3,721 18 Bằng phƣơng pháp RSM-CCD, tối ƣu tổng hợp đƣợc giá trị yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến trình lên men bán rắn tạo chế phẩm Biopolyter-Azotobacter Các giá trị tối ƣu (sucrose 2,9 ; nhiệt độ 31,50C; pH 6,44; độ ẩm 61,04 ; tỉ lệ giống 1,05 ) dùng để thiết kế kiểm chứng thực nghiệm 3.2.3 Đánh giá kết tối ưu hoá Để kiểm tra kết mơ hình, tiến hành thí nghiệm với giá trị tối ƣu dự đoán để thu sinh khối cực đại Kết trung bình lần lặp lại, có kết hợp xử lý thống kê, mật độ vi khuẩn nhận đƣợc từ kết thực nghiệm 3,987 × 109 CFU/g, mật độ vi khuẩn thu đƣợc theo dự đốn mơ hình 4,12 × 10 CFU/g Kết thực nghiệm tƣơng thích 96,77% so với kết tối ƣu hóa mơ hình Sự tƣơng quan chặt chẽ hai kết tính tốn giúp khẳng định tính xác mơ hình tồn giá trị tối ƣu 3.3 Kết đánh giá chất lượng chế phẩm Biopolyter-Azotobacter sau hình thành 3.3.1 Các khảo sát đại thể, vi thể mật độ Azotobacter chế phẩm giai đoạn ban đầu 19 3.3.2 Một số tính chất chế phẩm Biopolyter-Azotobacter 3.3.2.1 Khả hấp thụ giải hấp nước 3.3.2.2 Khả hấp thụ giải hấp NO3-, PO43-, K+ 20 Các khảo sát số tính chất hố lý chế phẩm Biopolyter-Azotobacter sau trình lên men tạo chế phẩm, chế phẩm giữ đƣợc đặc tính ban đầu hạt polyter, chế phẩm tạo thành giữ đƣợc tính chất chất giữ ẩm dùng nơng nghiệp, mật độ A3 (Azotobacter vinelandii ATCC 12837) đạt 3,98 x 109 CFU/g 3.4 Khảo sát đánh giá hiệu sử dụng ảnh hưởng chế phẩm Biopolyter-Azotobacter đến dâu tây 3.4.1 Ảnh hưởng chế phẩm đến dây tây 3.4.1.1 Theo dõi tình hình sinh trưởng, suất dâu tây Bảng 3.6 So sánh số sinh trƣởng, suất dâu tây nghiệm thức sử dụng không sử dụng chế phẩm Biopolyter-Azotobacter canh tác Đà Lạt, thời gian 1/2015 – 6/2015 Chỉ tiêu Sử dụng BioPA Số ĐK tán (cm) ĐK thân (cm) Chiều cao (cm) Ra hoa NST (ngày) Tỉ lệ đậu ( ) Năng suất (kg/m2) 32,9a 21,3a 2,3 31,6a 83,9a 91,8 2,44a Không sử dụng BioPA 30,4b 20,5b 2,2 30,5b 95,9b 91,1 2,20b 21 Prob *** * ns * *** ns *** Bảng 3.7 So sánh số sinh trƣởng, suất dâu tây sử dụng không sử dụng chế phẩm Biopolyter-Azotobacter canh tác Đà Lạt, thời gian 7/2015 – 12/2015 Chỉ tiêu Sử dụng BioPA Số ĐK tán (cm) ĐK thân (cm) Chiều cao (cm) Ra hoa NST (ngày) Tỉ lệ đậu (%) Năng suất (kg/m2) 26,3a 26,4 2,06 26,3a 90,9a 93,0 3,16a Không sử dụng BioPA 25,5b 25,5 2,01 25,5b 98,0b 92,2 2,70b Prob * ns ns * *** ns *** 3.4.1.2 Đánh giá chất lượng sản phẩm (trái dâu tươi) thí nghiệm Bảng 3.8 Độ Brix trái dâu tây đo vƣờn Chỉ tiêu Sử dụng BioPA Không sử dụngBioPA Prob 6,9b ** 7,1b *** Vụ 1/2015 – 6/2015 Độ Brix 7,1a Vụ tháng 7/2015 – 12/2015 Độ Brix 7,4a Ghi bảng 3.6 3.7: ĐK: Đường kính; NST: ngày sau trồng *, ** ***: Trong hàng, có giá trị trung bình có chữ khơng khác biệt có ý nghĩa tương ứng với P = 0,05, P= 0,01 P = 0,001 ns: khác biệt khơng có ý nghĩa thống kê Việc bƣớc đầu sử dụng bổ sung Biopolyter-Azotobacter canh tác dâu tây giá thể ghi nhận dâu tây sinh trƣởng, phát triển tốt, hoa sớm – ngày, tỉ lệ đậu trái không khác biệt hai nghiệm thức nhƣng suất nghiệm thức sử dụng Biopolyter-Azotobacter cao 11 – 17 % nghiệm thức không sử dụng Biopolyter-Azotobacter cao công bố điều kiện (ở Việt Nam) giai đoạn gần 22 Bảng 3.9 Kết phân tích mẫu dâu tƣơi vụ tháng 1- 6/2015 Chỉ tiêu phân tích Đơn vị Sử dụng BioPA mg/kg tƣơi Nitrate Không sử dụng BioPA 28 41 Chất khơ hồ tan /kg tƣơi 7,78 6,68 Đƣờng tổng /kg tƣơi 6,7 5,6 49,1 33,7 mg/100g tƣơi Vitamin C Giới hạn cho phép Dư lượng thuốc BVTV Chlorpyrifos mg/kg tƣơi KPH (LOD=0,005) KPH (LOD=0,005) 0,3 Permethrin mg/kg tƣơi KPH (LOD=0,009) KPH (LOD=0,009) Cypermethrin mg/kg tƣơi KPH (LOD=0,004) KPH (LOD=0,004) 0,07 Metalaxyl mg/kg tƣơi KPH (LOD=0,005) KPH (LOD=0,005) 0,2 Difenoconazole mg/kg tƣơi KPH (LOD=0,005) 2.2 Chlorfenapyr mg/kg tƣơi KPH (LOD=0,005) 0.05 Bảng 3.10 Kết mẫu phân tích dâu tƣơi vụ tháng 7-12/2015 Chỉ tiêu phân tích Nitrate Chất khơ hồ tan Đƣờng tổng Vitamin C Đơn vị Sử dụng BioPA mg/kg tƣơi /kg tƣơi Không sử dụng BioPA 19 40 8.47 7.47 /kg tƣơi 7.3 6.8 mg/100gtƣơi 36.7 31.8 Giới hạn cho phép Dư lượng thuốc BVTV Chlorpyrifos mg/kg tƣơi KPH (LOD=0,005) KPH (LOD=0,005) 0,3 Permethrin mg/kg tƣơi KPH (LOD=0,009) KPH (LOD=0,009) Cypermethrin mg/kg tƣơi KPH (LOD=0,004) KPH (LOD=0,004) 0,07 Metalaxyl mg/kg tƣơi KPH (LOD=0,005) KPH (LOD=0,005) 0,2 Difenoconazole mg/kg tƣơi KPH (LOD=0,005) KPH (LOD=0,005) Chlorfenapyr mg/kg tƣơi KPH (LOD=0,005) KPH (LOD=0,005) Từ kết qủa phân tích đo đạc đƣợc gửi mẫu đánh giá khách quan Viện nghiên cứu hạt nhân Đà Lạt, nhận thấy hai vụ, kết phân tích tiêu kim loại nặng (As, Cd, Pb), vi sinh vật gây hại (E.Coli Coliforms), nitrat hai mẫu tƣơng đƣơng nhƣng hàm lƣợng chất khơ hồ tan, đƣờng tổng, vitamin C, độ Brix nghiệm thức sử dụng Biopolyter-Azotobacter 23 tăng so với nghiệm thức không sử dụng, dƣ lƣợng thuốc bảo vệ thực vật phát hàm lƣợng nhỏ mẫu khơng sử dụng Biopolyter-Azotobacter (vụ 1), từ khẳng định chất lƣợng trái dâu tƣơi đƣợc tăng lên bổ sung Biopolyter-Azotobacter giá thể canh tác Với mục tiêu luận án nghiên cứu chế phẩm BioPA tạo thành, qua mơ hình ứng dụng dây tây, khảo sát chế phẩm trình thực tế sử dụng, kết thể mục 3.4.2 3.4.2 Kết nghiên cứu chế phẩm Biopolyter-Azotobacter trình trồng dâu tây Bảng 3.11 Mật độ vi khuẩn Azotobacter chế phẩm tháng ứng dụng dâu tây Thời gian Thời gian Mật độ Azotobacter Mật độ Azotobacter theo dõi theo dõi (10 CFU/g) (109 CFU/g) (tuần) (tuần) 3,92 14 3,48 3,90 16 3,50 3,90 18 3,50 3,74 20 3,46 10 3,62 22 3,27 12 3,55 24 3,20 Bảng 3.12 Kết theo dõi độ ẩm giá thể trồng nghiệm thức sử dụng BioPA không sử dụng BioPA 24 Thời gian theo dõi Độ ẩm tƣơng ứng ( ) Prob (tuần) Sử dụng BioPA Không sử dụng BioPA 67a 59b *** a 72 62b *** a b 72 62 *** 71a 64b *** 10 70a 59b *** a b 12 70 63 *** 14 71a 68b *** 16 70a 67b *** 18 68a 61b *** a b 20 66 60 *** 22 72a 62b *** 24 67a 63b *** ***: Trong hàng, có giá trị trung bình có chữ khơng khác biệt có ý nghĩa tương ứng với P = 0,001 3.5 Kết nghiên cứu ổn định chất lượng chế phẩm Một số tính chất điển hình chế phẩm theo thời gian bảo quản phép thử dài hạn Bảng 3.13 Mật độ Azotobacter trình bảo quản chế phẩm (109 CFU/g) 3.5.1 Thời gian theo dõi (tháng) Chế độ phòng (28-320C) Chế độ mát (15-200C) Thời gian theo dõi (tháng) Chế độ phòng (28-320C) Chế độ mát (15-200C) Ban đầu 3,99 3,99 3,9 3,98 10 0,76 1,78 3,76 3,92 11 0,52 1,55 3,5 3,68 12 0,34 1,3 3,02 3,27 13 0,32 1,31 2,28 3,09 14 0,32 1,29 1,95 2,8 15 0,3 1,28 1,57 2,51 16 0,12 0,95 1,18 2,15 17 0,05 0,72 0,94 1,97 18 0,02 0,21 25 Bảng 3.14 Ẩm độ chế phẩm BioP-A 18 tháng bảo quản ( ) Thời gian theo dõi (tháng) Chế độ phòng (28-320C) Chế độ mát (15-200C) Thời gian theo dõi (tháng) Chế độ phòng (28-320C) Chế độ mát (15-200C) 10,58 10,55 10 10,82 10,7 10,6 10,6 11 10,89 10,75 10,65 10,64 12 10,85 10,75 10.59 10,6 13 11,21 11,05 10,6 10,6 14 11,36 11,12 10,68 10,65 15 11,4 11,21 10,75 10,68 16 11,55 11,42 10,8 10,7 17 11,94 11,67 10,78 10,7 18 12,67 11,93 Khảo sát số tính chất chế phẩm sau 18 tháng bảo quản khả trƣơng nƣớc, khả li giải nƣớc, khả hấp thụ giải hấp yếu tố NO3, PO43-, K+ không phát sai khác Hàm lƣợng nitơ tổng số chế phẩm đƣợc tái khảo sát sau 15 tháng bảo quản 15-200C 7,25 mg/ 100 ml, hàm lƣợng IAA 70,10 µg/ml tƣơng đƣơng với kết thu đƣợc khảo sát chế phẩm tạo thành 7,2-7,5 mg nitơ/ 100ml 70-78,2 µg IAA/ml dịch ni cấy 3.5.2 Đánh giá chung hạn sử dụng chế phẩm 26 Chế phẩm Biopolyter-Azotobacter tạo thành ban đầu với kích thước hạt có đường kính dao động từ 2-3 mm, mật độ vi khuẩn trung bình 3,97 x 109 CFU/g, bước đầu ứng dụng dâu tây với mục đích thăm dò nghiên cứu chế phẩm sử dụng thực tế đồng thời theo dõi ảnh hưởng việc sử dụng chế phẩm với sinh trưởng, suất chất lượng trái dâu Kết ứng dụng chế phẩm Biopolyter-Azotobacter thực tế trồng dâu giá thể, mật độ vi khuẩn Azotobacter có giảm dần trì khoảng 3,20 – 3,92 × 109 CFU/g suốt tháng theo dõi; sinh trưởng, suất chất lượng trái dâu tăng lên sử dụng chế phẩm Nghiên cứu ổn định chất lượng chế phẩm tiến hành thực 18 tháng chế độ bảo quản nhiệt độ phòng (28-320C) nhiệt độ mát (15200C Thơng qua kết theo dõi, nhận định bước đầu chế phẩm tạo thành có chất lượng phù hợp với tiêu chuẩn phân bón vi sinh 15 tháng sau tạo thành thể qua tiêu theo dõi: số lượng vi khuẩn hai điều kiện trì mức 0,30 – 1,28 × 109 CFU/g, hàm lượng nitơ tổng số sinh chế phẩm đạt 7,25 mg/ 100 ml, hàm lượng IAA: 70,10 µg/ml, độ ẩm chế phẩm 11,21 – 11,40 % Mặt khác, tính chất chế phẩm đảm bảo vai trò chất giữ ẩm nông nghiệp ổn định sau thời gian bảo quản 27 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Kết luận Bƣớc đầu thành công tạo chế phẩm Biopolyter-Azotobacter phƣơng pháp lên men bán rắn chủng Azotobacter vinelandii ATCC 12837 giá thể hạt polyter Chế phẩm Biopolyter-Azotobacter có dạng hạt, đƣờng kính dao động từ 2-3 mm Bằng phƣơng pháp RSM-CCD, tối ƣu tổng hợp đƣợc giá trị yếu tố quan trọng ảnh hƣởng đến trình lên men bán rắn tạo chế phẩm Biopolyter-Azotobacter sucrose 2,9 ; nhiệt độ 31,50C; pH 6,44; độ ẩm 61,04 ; tỉ lệ giống 1,05 Mật độ vi khuẩn nhận đƣợc từ kết thực nghiệm 3,987 × 109 CFU/g, tƣơng thích 97 so với mơ hình tối ƣu hố Sự tƣơng quan chặt chẽ hai kết tính tốn giúp khẳng định tính xác mơ hình tồn giá trị tối ƣu Nghiên cứu chế phẩm trình thực tế ứng dụng dâu tây, mật độ vi khuẩn Azotobacter chế phẩm trì mức 3,20 – 3,92 × 109 CFU/g suốt tháng theo dõi Cây dâu tây sinh trƣởng, phát triển tốt, hoa sớm – ngày, suất cao 11 – 17 , độ Brix trái tăng – , chất lƣợng trái dâu tƣơi đƣợc tăng lên bổ sung Biopolyter-Azotobacter giá thể thể qua tiêu chất khơ hồ tan, đƣờng tổng vitamin C Các khảo sát đại thể, vi thể, tính chất mật số Azotobacter cố định chế phẩm Biopolyter-Azotobacter cho thấy: chế phẩm tạo thành giữ đƣợc tính chất polyter – chất giữ ẩm nông nghiệp, đáp ứng tiêu chuẩn phân bón vi sinh vật 15 tháng bảo quản điều kiện nhiệt độ phòng (28-320C) nhiệt độ mát (15-200C) thể qua tiêu theo dõi: số lƣợng vi khuẩn hai điều kiện trì mức 0,30 – 1,28 × 109 CFU/g, hàm lƣợng nitơ tổng số sinh chế phẩm đạt 7,25 mg/ 100 ml, hàm lƣợng IAA: 70,10 µg/ml, độ ẩm chế phẩm 11,21 – 11,40% Đề nghị: Thực nghiên cứu, đánh giá chi tiết ứng dụng chế phẩm BiopolyterAzotobacter dâu tây nhằm hồn thiện quy trình canh tác cụ thể có bổ sung chế phẩm Thực nghiên cứu cố định vi sinh vật hữu ích giá thể chất giữ ẩm nơng nghiệp tạo dòng sản phẩm đa chức canh tác nông nghiệp 28 ... vực Tây Nguyên nói riêng, đề tài Nghiên cứu cố định vi khuẩn cố định đạm hạt polyter ứng dụng dâu tây đƣợc thực Mục tiêu đề tài Mục tiêu tổng quát Nghiên cứu giải pháp để nâng cao hiệu sử dụng. .. cụ thể Nghiên cứu cố định vi khuẩn cố định đạm hạt polyter thử nghiệm ứng dụng dâu tây Các nội dung  Khảo sát số tính chất hạt polyter  Đánh giá, tuyển chọn chủng Azotobacter  Nghiên cứu tạo... tác dụng kép vừa giữ ẩm vừa lƣu giữ cung cấp vi sinh vật có ích cho trồng  Bƣớc đầu nghiên cứu Biopolyter-Azotobacter sản xuất nông nghiệp bổ sung vào giá thể trồng dâu tây  Nghiên cứu ứng dụng