Đang tải... (xem toàn văn)
Các nghiên cứu trước đây cho thấy rằng loài vi khuẩn lam Nostoc calcicola Brébisson ex Bornet et Flahault (1886) không những có khả năng cố định nitơ phân tử mà còn tổng hợp nên một số chất kích thích sinh trưởng thực vật. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu về sự ảnh hưởng của dịch nuôi chủng Nostoc calcicola HN9-1a đến sự sinh trưởng và năng suất giống lúa Tám thơm thử nghiệm ở huyện Hƣng Nguyên, tỉnh Nghệ An.
Trường Đại học Vinh Tạp chí khoa học, Tập 46, Số 3A (2017), tr 13-19 ẢNH HƢỞNG CỦA DỊCH NUÔI CHỦNG VI KHUẨN LAM Nostoc calcicola HN9-1a ĐẾN SINH TRƢỞNG VÀ NĂNG SUẤT GIỐNG LÚA TÁM THƠM THỬ NGHIỆM Ở HUYỆN HƢNG NGUYÊN, TỈNH NGHỆ AN Nguyễn Đức Diện (1), Nguyễn Lê Ái Vĩnh (1) Nguyễn Đình San (2), Võ Hành (3) Viện Cơng nghệ Hóa Sinh - Mơi trường, Trường Đại học Vinh Viện Sư phạm Tự nhiên, Trường Đại học Vinh Hội ngành Sinh học tỉnh Nghệ An Ngày nhận 25/5/2017, ngày nhận đăng 15/10/2017 Tóm tắt Các nghiên cứu trƣớc cho thấy loài vi khuẩn lam Nostoc calcicola Brébisson ex Bornet et Flahault (1886) khơng có khả cố định nitơ phân tử mà tổng hợp nên số chất kích thích sinh trƣởng thực vật Bài báo trình bày kết nghiên cứu ảnh hƣởng dịch nuôi chủng Nostoc calcicola HN9-1a đến sinh trƣởng suất giống lúa Tám thơm thử nghiệm huyện Hƣng Nguyên, tỉnh Nghệ An Việc phun dịch nuôi chủng Nostoc calcicola HN9-1a vào giai đoạn lúa bắt đầu đẻ nhánh giai đoạn bắt đầu làm địng giúp tăng diện tích lá, hàm lƣợng diệp lục, cƣờng độ quang hợp, đồng thời ảnh hƣởng tích cực đến yếu tố cấu thành suất giống lúa Tám thơm Tỷ lệ gia tăng suất thực tế lúa Tám thơm 11,99% ĐẶT VẤN ĐỀ Vi khuẩn lam (Cyanobacteria) vi sinh vật có khả quang hợp thải oxi, phân bố rộng rãi đất nƣớc Chúng đƣợc xem lồi vi sinh vật có ích cho nơng nghiệp chúng góp phần tạo nên lớp mùn bề mặt đất nhiều lồi có khả cố định nitơ phân tử, bổ sung nguồn đạm cho trồng Một số chi vi khuẩn lam bao gồm chi Nostoc đƣợc đánh giá phát triển ƣu đất trồng lúa [4, 8] Các nghiên cứu trƣớc cho thấy loài vi khuẩn lam Nostoc calcicola Brébisson ex Bornet et Flahault (1886) khơng có khả cố định nitơ phân tử [4] mà tổng hợp nên chất kích thích sinh trƣởng thực vật nhƣ indole 3-butyric acid (IBA), indole 3-acetic acid (IAA) [7] Ở Việt Nam, số nghiên cứu cho thấy loài Nostoc calcicola có ảnh hƣởng tích cực đến sinh trƣởng lúa [5, 6] Đối với chủng vi khuẩn lam Nostoc calcicola HN9-1a, nghiên cứu trƣớc cho thấy dịch chiết có tác dụng tích cực lên giai đoạn sinh trƣởng phát triển sinh dƣỡng đậu tƣơng [1, 3] Bài báo giới thiệu kết nghiên cứu ảnh hƣởng dịch nuôi chủng Nostoc calcicola HN9-1a đến sinh trƣởng suất giống lúa Tám thơm thử nghiệm huyện Hƣng Nguyên, tỉnh Nghệ An PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu Giống lúa Tám thơm canh tác vùng chuyên canh lúa huyện Hƣng Nguyên, tỉnh Nghệ An đƣợc cung cấp Viện Nông nghiệp Việt Nam Email: ducdien78@yahoo.com (N Đ Diện) 13 N Đ Diện, N L Á Vĩnh, N Đ San, V Hành / Ảnh hưởng dịch nuôi chủng vi khuẩn lam… Chủng vi khuẩn lam có tế bào dị hình HN9-1a đƣợc phân lập nhóm nghiên cứu từ đất trồng lúa xã Hƣng Xá, huyện Hƣng Nguyên, tỉnh Nghệ An năm 2013; đƣợc định loại thuộc loài vi khuẩn lam Nostoc calcicola Brébisson ex Bornet et Flahault (1886) [8] 2.2 Phƣơng pháp tạo dịch nuôi vi khuẩn lam để phun cho lúa Dịch nuôi vi khuẩn lam bao gồm tồn mơi trƣờng lỏng sinh khối chủng Nostoc calcicola HN9-1a nuôi môi trƣờng BG-11 khơng đạm Q trình tạo dịch ni đƣợc tóm tắt nhƣ sau: Đầu tiên, chủng vi khuẩn lam đƣợc ni 10 lít mơi trƣờng BG-11 có đạm với tỷ lệ giống 20%; sau 15 ngày, toàn sinh khối đƣợc lọc chuyển vào bình ni chứa lít mơi trƣờng BG-11 khơng đạm; sau 20 ngày tiếp theo, dịch nuôi vi khuẩn lam chuyển sang trạng thái đậm đặc với sinh khối đạt 2,5 gam khơ/lít tƣơng đƣơng 25 - 40 g tƣơi/lít 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu ảnh hƣởng dịch nuôi vi khuẩn lam lên số tiêu sinh lý, sinh trƣởng suất lúa 2.3.1 Bố trí thí nghiệm đồng ruộng Các thí nghiệm đƣợc triển khai vụ Đơng Xuân năm 2016 đất chuyên canh lúa có điều kiện thổ nhƣỡng xã Hƣng Long, huyện Hƣng Nguyên, tỉnh Nghệ An Việc gieo trồng chăm bón đƣợc thực theo quy trình canh tác lúa với mật độ trồng 38 khóm/m2; chế độ phân bón cho 500 m2 gồm 200 kg phân chuồng, 10 kg NPK (8:10:3) kg urê Các cơng thức thí nghiệm khác chế độ chăm bón nhƣ sau: - Cơng thức đối chứng: Diện tích 500 m2; chăm bón bình thƣờng theo chế độ nêu - Cơng thức BG-11 khơng đạm: Diện tích 500 m2; ngồi việc chăm sóc theo chế độ nêu trên, mơi trƣờng BG-11 không đạm đƣợc phun lên lúa sau cấy 15 ngày (lúa bắt đầu đẻ nhánh) sau cấy 50 ngày (lúa bắt đầu làm địng); lít mơi trƣờng BG-11 khơng đạm pha lỗng 10 lần (20 lít) đƣợc sử dụng cho lần phun - Cơng thức Nostoc calcicola HN9-1a: Diện tích 500 m2; ngồi việc chăm sóc theo chế độ nêu trên, dịch ni Nostoc calcicola HN9-1a đƣợc phun lên lúa sau cấy 15 ngày sau cấy 50 ngày; lít dịch ni nêu pha lỗng 10 lần (20 lít) đƣợc sử dụng cho lần phun 2.3.2 Phương pháp thu thập phân tích số liệu Trong cơng thức thí nghiệm, 10 khóm lúa đƣợc lấy ngẫu nhiên để thu thập số liệu Các tiêu diện tích lá, hàm lƣợng diệp lục, cƣờng độ quang hợp đƣợc phân tích vào giai đoạn lúa đẻ nhánh rộ (sau cấy 35 ngày) Bên cạnh đó, kích thƣớc địng (giai đoạn lúa trƣớc trổ bơng) yếu tố cấu thành suất suất thực tế sau thu hoạch đƣợc đánh giá Các tiêu đƣợc phân tích theo phƣơng pháp hành dùng nghiên cứu sinh lý thực vật [2] Các phép đo đƣợc lặp lại lần cho tiêu nghiên cứu Kết thể bảng giá trị trung bình số đƣợc nghiên cứu Mức độ sai khác giá trị trung bình đƣợc kiểm định phân tích ANOVA mức α=0,05 14 Trường Đại học Vinh Tạp chí khoa học, Tập 46, Số 3A (2017), tr 13-19 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Ảnh hƣởng dịch nuôi Nostoc calcicola HN9-1a đến diện tích lúa Tám thơm Diện tích số diện tích điều kiện cần thiết để lúa tiếp thu lƣợng mặt trời, giúp cho trình quang hợp đƣợc tiến hành mạnh mẽ Khi lúa đẻ nhánh rộ, chúng tơi tiến hành đo kích thƣớc (kí hiệu: 1, theo thứ tự từ xuống), kết thu đƣợc thể bảng Bảng 1: Diện tích trung bình lúa giai đoạn đẻ nhánh rộ Lá Lá Lá Công thức DT (cm2) %SS DT (cm2) %SS DT (cm2) %SS Đối chứng 27,80 100 21,97 100 18,95 100 BG-11 không đạm 26,52 95,39 20,73 94,36 18,04 95,19 Nostoc calcicola HN9-1a 40,54 145,82 30,04 136,73 26,01 137,25 (Ghi chú: DT - diện tích; %SS - so sánh với công thức đối chứng theo tỷ lệ phần trăm) Kết bảng cho thấy lúa Tám thơm đƣợc xử lý dịch nuôi Nostoc calcicola HN 9-1a có diện tích rộng so với đối chứng: Diện tích đạt đƣợc 40,54 cm2 (đối chứng 27,80 cm2), đạt đƣợc 30,04 cm2 (đối chứng 21,97 cm2), đạt đƣợc 26,01 cm2 (đối chứng 18,95 cm2) Nhƣ vậy, dịch nuôi Nostoc calcicola HN9-1a làm tăng diện tích 1, từ 36,73% đến 45,82% so với đối chứng; sai khác có ý nghĩa thống kê mức α=0,05 Trái lại, công thức xử lý mơi trƣờng BG-11 khơng đạm có dấu hiệu ức chế phát triển số sinh trƣởng thấp so với đối chứng, sai khác chƣa thực rõ ràng 3.2 Ảnh hƣởng dịch nuôi Nostoc calcicola HN9-1a đến hàm lƣợng diệp lục lúa Tám thơm Kết phân tích hàm lƣợng diệp lục lúa Tám thơm giai đoạn đẻ nhánh rộ đƣợc trình bày bảng Bảng 2: Hàm lượng diệp lục trung bình lúa giai đoạn đẻ nhánh rộ Công thức Diệp lục a mg/g %SS Diệp lục b mg/g %SS Diệp lục tổng số mg/g %SS Đối chứng 1,497 100 0,663 100 2,160 100 BG-11 không đạm 1,402 93,71 0,624 94,05 2,026 93,78 Nostoc calcicola HN9-1a 1,768 118 0,764 115 2,532 117 (Ghi chú: %SS - So sánh với công thức đối chứng theo tỷ lệ phần trăm) 15 N Đ Diện, N L Á Vĩnh, N Đ San, V Hành / Ảnh hưởng dịch nuôi chủng vi khuẩn lam… Bảng cho thấy dung dịch BG-11 không đạm làm giảm hàm lƣợng diệp lục, dịch ni Nostoc calcicola HN9-1a có tác dụng tốt đến tổng hợp sắc tố quang hợp lúa Tám thơm Ở lúa đƣợc xử lý dịch nuôi vi khuẩn lam, hàm lƣợng diệp lục a đạt 1,768 mg/g lá, cao 18% so với đối chứng (1,497 mg/g lá); diệp lục b đạt 0,764 mg/g lá, cao 15% so với đối chứng (0,663 mg/g lá); diệp lục tổng số (a+b) đạt 2,532 mg/g lá, cao 17% so với đối chứng (2,160 mg/g lá) Những sai khác hàm lƣợng diệp lục công thức xử lý dịch nuôi vi khuẩn lam so với đối chứng có ý nghĩa mức α=0,05 3.3 Ảnh hƣởng dịch nuôi Nostoc calcicola HN9-1a đến cƣờng độ quang hợp lúa Tám thơm Quang hợp trình định suất trồng, tổng số chất khô quang hợp tạo chiếm 90 - 95% tổng số chất khô thực vật Các biện pháp canh tác nhằm mục đích tối ƣu hóa hoạt động máy quang hợp Cƣờng độ quang hợp tăng dẫn đến suất tăng Cƣờng độ quang hợp lúa Tám thơm giai đoạn đẻ nhánh rộ đƣợc trình bày bảng Bảng 3: Cường độ quang hợp trung bình lúa giai đoạn đẻ nhánh rộ Công thức Cƣờng độ quang hợp IQH (mg CO2/g lá) %SS Đối chứng 0,683 100 BG-11 không đạm 0,652 95,48 Nostoc calcicola HN9-1a 0,964 141,14 (Ghi chú: IQH - cƣờng độ quang hợp; %SS - so sánh với đối chứng theo tỷ lệ phần trăm) Kết bảng cho thấy lúa đƣợc phun dịch nuôi Nostoc calcicola HN9-1a đạt cƣờng độ quang hợp cao (0,964 mg CO2/g lá), tăng tới 41,14% so với đối chứng (0,683 mg CO2/g lá), số công thức xử lý môi trƣờng BG-11 không đạm giảm 4,52% so với đối chứng Phân tích ANOVA mức α=0,05 cho thấy sai khác có ý nghĩa cƣờng độ quang hợp cơng thức thí nghiệm 3.4 Ảnh hƣởng dịch nuôi Nostoc calcicola HN9-1a đến kích thƣớc địng lúa Tám thơm giai đoạn trƣớc trổ bơng Lá địng trẻ (đƣợc tạo sau cùng) nhánh lúa, có vai trị quan trọng ni dƣỡng bơng lúa Kích thƣớc địng lớn góp phần tăng khả thu nhận ánh sáng quang hợp Kích thƣớc địng cơng thức thí nghiệm đƣợc thể bảng 16 Trường Đại học Vinh Tạp chí khoa học, Tập 46, Số 3A (2017), tr 13-19 Bảng 4: Kích thước trung bình địng lúa giai đoạn trước trổ bơng Chiều dài địng Số đo (cm) %SS 33,10 100 Công thức Đối chứng Chiều rộng đòng Số đo (cm) %SS 1,42 100 BG-11 không đạm 31,92 96,43 1,36 95,77 Nostoc calcicola HN9-1a 38,23 115,49 1,57 110,56 (Ghi chú: %SS - so sánh với đối chứng theo tỷ lệ phần trăm) Cây lúa đƣợc phun dịch ni Nostoc calcicola HN9-1a có chiều dài đòng đạt 38,23 cm, cao 15,49% so với đối chứng (33,10 cm); chiều rộng đòng đạt 1,57 cm, cao 10,56% so với đối chứng (1,42 cm) Sai khác có ý nghĩ mặt thống kê mức tin cậy 95% Trong đó, lúa đƣợc phun môi trƣờng BG-11 không đạm có kích thƣớc địng thấp so với đối chứng nhƣng sai khác khơng có ý nghĩa, chiều dài thấp 3,57%, chiều rộng thấp 4,22% so với đối chứng 3.5 Ảnh hƣởng dịch nuôi Nostoc calcicola HN9-1a đến suất lúa Tám thơm Năng suất lúa đƣợc định yếu tố: số bông/m2, số hạt/bông, tỉ lệ hạt khối lƣợng 1000 hạt Các yếu tố có liên quan mật thiết với Số bơng/m2 phụ thuộc vào tỉ lệ đẻ nhánh mật độ trồng Khi đẻ nhánh mạnh số bơng/m2 tăng Khi số bơng/m2 tăng q cao bơng bé đi, số hạt/bông giảm, tỷ lệ hạt chắc/bông giảm Tỷ lệ hạt trọng lƣợng hạt phụ thuộc vào số hạt/bông Giá trị yếu tố cấu thành suất, suất lý thuyết suất thực tế thí nghiệm đƣợc thể bảng Bảng 5: Các yếu tố cấu thành suất giống Tám thơm Công thức Mật độ Tổng số Số hạt P1000 Số bơng/ Dài NS LT NSTT khóm/ hạt/ chắc/ hạt (tạ/ha) (tạ/ha) khóm bơng (g) m2 bơng Đối chứng 38 7,2 22,01 155 129 25,0 88,23 76,20 BG-11 không đạm 38 7,2 21,55 150 126 24,9 85,83 70,67 Nostoc calcicola HN9-1a 38 8,0 24,03 167 140 25,2 107,25 85,34 (Ghi chú: P1000 - trọng lƣợng 1000 hạt; NSLT - suất lý thuyết; NSTT - suất thực tế) Số liệu bảng thể dịch ni Nostoc calcicola HN9-1a có tác dụng làm tăng yếu tố cấu thành suất giống lúa Tám thơm Số bơng/khóm, chiều dài 17 N Đ Diện, N L Á Vĩnh, N Đ San, V Hành / Ảnh hưởng dịch nuôi chủng vi khuẩn lam… bông, số hạt chắc/bông, trọng lƣợng 1000 hạt cơng thức xử lý vi khuẩn lam có giá trị cao so với đối chứng Năng suất lý thuyết đƣợc tính tốn cho tỷ lệ gia tăng 21,55% so với đối chứng Việc cân, đo sau thu hoạch cho thấy thấp suất lý thuyết nhƣng suất thực tế lúa đƣợc phun dịch nuôi vi khuẩn lam cao vƣợt trội; suất thực tế (85,34 tạ/ha) tăng 11,99% so với đối chứng (76,20 tạ/ha) KẾT LUẬN Dịch nuôi chủng vi khuẩn lam Nostoc calcicola HN9-1a có tác dụng tích cực đến sinh trƣởng, phát triển giống lúa Tám thơm thử nghiệm huyện Hƣng Nguyên, tỉnh Nghệ An Sau phun dịch nuôi, vi khuẩn lam thúc đẩy lúa tăng diện tích lá, hàm lƣợng diệp lục, cƣờng độ quang hợp, đồng thời ảnh hƣởng tốt đến yếu tố cấu thành suất Tỷ lệ gia tăng suất thực tế lúa Tám thơm 11,99% TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyen Duc Dien, Nguyen Dinh San, Vo Hanh, Mai Van Chung, Effect of Cyanobacteria Nostoc calcicola HN9-la on the enzymatic antioxidants of Glycine max DT84, Proceeding of the 6th International Conference on Sciences and Social Sciences (ICSSS 2016), Thailand, September 22-23, 2016, 833-840 [2] Trƣơng Đích, Kỹ thuật trồng giống lúa mới, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 2000 [3] Trần Văn Hùng, Nguyễn Đức Diện, Mai Văn Chung, Ảnh hưởng dịch chiết vi khuẩn lam Nostoc calcicola HN9-1a đậu tương (Gtycine max (L.) Merr Cv “Nam Đàn” giai đoạn sinh trưởng phát triển sinh dưỡng, Hội nghị khoa học toàn quốc nghiên cứu giảng dạy Sinh học Việt Nam lần thứ 2, ĐHSP Đà Nẵng, 20/5/2016, 1044-1051 [4] Kadirova G Kh and Shakirov Z S., Identification of nitrogen-fixing and saltresistant cyanobacteria Nostoc calcicola isolated from the rhizosphere of cotton in Uzbekistan, Environmental Science: An Indian Journal 7(8), 2012, 305-309 [5] Nguyễn Đình San, Nguyễn Thị Kiều Đông, Ảnh hưởng chủng vi khuẩn lam lên nảy mầm, tăng trưởng rễ mầm thân mầm giống lúa Khải Phong, Tạp chí khoa học - Đại học Vinh, 36 (1A), 2007, 111-115 [6] Nguyễn Đình San, Lê Thanh Tùng, Ảnh hƣởng hai chủng vi khuẩn lam đến sinh lý sinh trƣởng suất giống lúa Mộc tuyền huyện Tĩnh Gia, Thanh Hóa Tạp chí Nơng nghiệp Phát triển nơng thôn, 15, 2007, 51-56 [7] Shariatmadari Z., Riahi H., Hashtroudi S M., Ghassempour A and Aghashariatmadary Z., Plant growth promoting cyanobacteria and their distribution in terrestrial habitats of Iran, Soil Science and Plant Nutrition, 59:4, 2013, 535-547 [8] Dƣơng Đức Tiến, Phân loại vi khuẩn Lam Việt Nam, NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 1996 18 Trường Đại học Vinh Tạp chí khoa học, Tập 46, Số 3A (2017), tr 13-19 SUMMARY EFFECTS OF THE LIQUID CULTURE OF Nostoc calcicola HN9-1a ON GROWTH AND PRODUCTIVITY OF THE “TAM THOM” RICE VARIETY EXPERIMENTED IN HUNG NGUYEN DISTRICT, NGHE AN PROVINCE Previous studies indicated that the cyanobacteria species Nostoc calcicola Brébisson ex Bornet et Flahault (1886) not only be able to fix nitrogen but also produces several plant growth promoting compounds This paper reported the influences of the cyanobacterial strain Nostoc calcicola HN9-1a on the growth and productivity of the “Tam thom” rice variety tested in Hung Nguyen District, Nghe An Province Spraying the liquid culture of this train when rice starts branching and be in ear promoted the increases of leaf area, chlorophyll content, photosynthesis and effected positively on productivity indexes of the “Tam thom” rice variety; its real productivity has increased 11.99% in comparison with the control experiment 19 ... cực đến sinh trƣởng, phát triển giống lúa Tám thơm thử nghiệm huyện Hƣng Nguyên, tỉnh Nghệ An Sau phun dịch nuôi, vi khuẩn lam thúc đẩy lúa tăng diện tích lá, hàm lƣợng diệp lục, cƣờng độ quang... Đ San, V Hành / Ảnh hưởng dịch nuôi chủng vi khuẩn lam? ?? Chủng vi khuẩn lam có tế bào dị hình HN9-1a đƣợc phân lập nhóm nghiên cứu từ đất trồng lúa xã Hƣng Xá, huyện Hƣng Nguyên, tỉnh Nghệ An. .. công thức xử lý dịch nuôi vi khuẩn lam so với đối chứng có ý nghĩa mức α=0,05 3.3 Ảnh hƣởng dịch nuôi Nostoc calcicola HN9-1a đến cƣờng độ quang hợp lúa Tám thơm Quang hợp trình định suất trồng,