1.4.6.1. Vi khuẩn Bacillus
Trong tự nhiên nhiều loài vi sinh vật có khả năng ức chế sinh trưởng của các loài vi sinh vật khác và chúng thường được gọi là vi sinh vật đối kháng. Việc sử dụng hiện tượng đối kháng này trong công tác bảo vệ thực vật được gọi là biện pháp phòng trừ sinh học. Hướng phòng trừ này đã và đang được nhiều các nhà khoa học trong và ngoài nước nghiên cứu và cho ra các chế phẩm có nhiều triển vọng. Đây là một trong những phương pháp phòng chống dịch hại có hiệu quả khả quan, vừa phòng trừ các loại nấm gây bệnh hại cây trồng, vừa giúp cây trồng phát triển tốt hơn, làm cho tác nhân gây bệnh không kháng thuốc, an toàn với môi trường sinh thái, là chìa khóa để tạo một nền nông nghiệp bền vững. Tìm ra các chủng vi sinh vật có khả năng kháng nấm bệnh là biện pháp phổ biến của công tác phòng trừ sinh học. Cơ chế đối kháng với vi sinh vật gây bệnh là chủng vi sinh vật này có thể tiết ra chất kháng sinh, cạnh tranh về dinh dưỡng hoặc tấn công trực tiếp lên tơ nấm gây bệnh, hay tiết ra những chất kích thích sinh trưởng giúp cho cây trồng tăng khả năng kháng bệnh [15].
Các loài vi khuẩn đối kháng đều thuộc hệ vi sinh vật sống ở vùng rễ cây trồng và sống hoại sinh trong đất (Schlegel, 1981). Trên thế giới đã có nhiều tác giả nghiên cứu về hiệu lực của vi khuẩn đối kháng với các tác nhân gây bệnh cây (do vi khuẩn và nấm). Kết quả nghiên cứu cho thấy các loài vi khuẩn đối kháng có thể bảo vệ cây trồng, chống lại các vi sinh vật gây bệnh, đồng thời tạo điều kiện
cho cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt (Weller, 1988; Défago ct Haas, 1990; Kloepper, 1993) [4].
Trong các vi khuẩn có ích, Bacillus là một trong những vi sinh vật được nghiên cứu ứng dụng nhiều, đặc biệt là trong phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng. Một số chủng Bacillus đã được sử dụng để sản xuất các chế phẩm sinh học trừ côn trùng gây hại cây trồng như Bacillus thuringiensis var Kurstaki trừ sâu tơ, Bacillus thuringiensis var Bralensis trừ muỗi, các chế phẩm này được đưa vào sản xuất với khối lượng lớn phục vụ sản xuất. Một số chủng Bacillus khác còn khả năng kích thích sinh trưởng và ức chế một số loại nấm gây bệnh cây trồng cũng đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu.
Bacillus thuộc nhóm vi khuẩn sống phổ biến trong đất, kích thước (3-5) x 0.6μm, có khả năng sinh bào tử và là loài sinh vật tự dưỡng, hiếu khí hoặc kị khí tùy nghi nên có nhiều ưu thế trong khả năng chế tạo ra chế phẩm sinh học có thời gian bảo quản lâu dài. Hạt lạc được nhiễm bằng dung dịch huyền phù của vi khuẩn
Bacillus làm tăng số lượng nốt sần, hạn chế bệnh héo rũ gốc mốc trắng. Ngoài ra vi khuẩn Bacillus có thể kết hợp với vi khuẩn Pseudomonas để hạn chế bệnh héo rũ gốc mốc trắng và nâng cao năng suất lạc [15] [37]. Chúng có khả năng đối kháng các loại vi nấm gây bệnh với phổ tác động rộng, không gây hại cho con người và cây trồng. Mặt khác, Bacillus còn tham gia vào quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ khó phân hủy thành những chất hữu cơ đơn giản cho cây trồng dễ sử dụng, giúp cải tạo đất, khống chế và tiêu diệt một số loại vi sinh vật gây bệnh cho cây trồng bởi các chức năng sinh học chuyên biệt của chúng. Vi khuẩn Bacillus
nằm trong nhóm vi khuẩn có khả năng đối kháng với một số nấm gây bệnh cho cây. Trong các vi sinh vật đối kháng, vi khuẩn Bacillus được chứng minh có khả năng đối kháng với nhiều loại nấm như: Rhizoctonia, Sclerotinia, Fusarium, Pythium và Phytopthora và một số vi khuẩn khác nhờ vào khả năng sinh ra các chất kháng sinh (Lê Đức Mạnh và cs, 2003; Nguyễn Văn Thanh, Nguyễn Thu Hoa, 2005; Nguyễn Xuân Thành và cs 2003, Võ Thị Thứ, 1996) [14] [15].
1.4.6.2. Cơ chế đối kháng của vi khuẩn có ích
a. Cơ chế do kháng sinh
Kháng sinh là một chất quan trọng sinh ra trong quá trình sinh trưởng của vi sinh vật để tiêu diệt những mầm bệnh có trong đất, giúp cây trồng phát triển. Nó có khả năng tiêu diệt vi khuẩn hay kìm hãm sự sinh trưởng của vi khuẩn một cách đặc hiệu [26].
b. Cơ chế do siderophore
Vi sinh vật đối kháng có khả năng cạnh tranh trực tiếp với nguồn bệnh về dinh dưỡng, oxy, không gian sống, sinh kháng sinh, tạo siderophore… để sinh trưởng.
Trong đó, siderophore là một loại protein sinh ra trong quá trình sinh trưởng của vi sinh vật, nó có khả năng hấp thụ các ion Fe+3
trong môi trường với ái lực cao nhằm phục vụ trực tiếp cho sự sinh trưởng và hô hấp của vi sinh vật, làm cho môi trường xung quanh nghèo sắt, dẫn đến các loại vi sinh vật khác không có đủ iôn Fe+3
cho quá trình sinh trưởng của mình, do đó chúng sẽ không tiếp tục sinh trưởng được [26].
c. Cơ chế tăng cường sức đề kháng của cây (kích kháng)
Tác dụng của vi sinh vật kích thích sinh trưởng thực vật: Vi khuẩn kích thích sinh trưởng thực vật là vi khuẩn vùng rễ khi tương tác với rễ cây có thể tạo tính kháng của cây chống lại vi khuẩn, nấm và virus gây bệnh. Hiện tượng này được gọi là tính kích kháng hệ thống (Ryu, C.M. và cs., 2004).
Vi khuẩn kích thích sinh trưởng thực vật là các vi khuẩn sống xung quanh vùng rễ, dễ hình thành khuẩn lạc, nhân lên với số lượng lớn và ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp giúp cây ngăn cản những tác nhân gây bệnh thực vật, có khả năng ức chế các tác nhân gây bệnh thông qua cạnh tranh chất dinh dưỡng, cạnh tranh sắt thông qua thể mang sắt (siderophore), tạo ra kháng sinh hoặc tiết ra enzim thủy phân tạo hệ thống đề kháng cho cây (Bhattacharyya P., D.K.Jha, 2012) [26].
1.4.6.3.Ứng dụng phòng trừ bệnh hại cây trồng
Việc sử dụng chủng vi khuẩn có ích Bacillus để phòng trừ bệnh hại cây trồng cần phải được tiến hành xử lý sớm, kịp thời, chủ động nhằm mang lại hiệu quả phòng chống cao. Các loài vi khuẩn có ích thường được sử dụng phòng chống nhóm bệnh trong đất do nấm, vi khuẩn gây ra:
Phòng trừ bệnh héo xanh vi khuẩn (Ralstonia solanacearum Smith) hại một số cây trồng cạn họ cà, họ đậu (cà chua, khoai tây, lạc, …) bằng cách ngâm hạt/củ trong dịch chế phẩm vi khuẩn có ích (mật độ 106-107 CFU/ml nước dịch chế phẩm đối kháng) trước khi gieo trồng, thời gian xử lý tùy thuộc vào đặc điểm của các loài hạt, củ giống. Ví dụ như đối với khoai tây, hạt cà chua, thì tiến hành ngâm trong thời gian 25-30 phút, sau đó gieo và dùng dịch vi khuẩn có ích tưới đều cho đủ ẩm, nhằm sử dụng triệt để lượng vi khuẩn có ích trên một đơn vị diện tích. Riêng đối với hạt lạc thì cách ngâm hạt vẫn như trên nhưng thời gian xử lý ngắn hơn, thường ngâm hạt trong dung dịch vi khuẩn có ích khoảng 10-15 phút, sau đó đem gieo trồng [26].
Vi khuẩn có ích Bacillus được phân lập từ đất, rễ cây, có khả năng kiểm soát hiệu quả đối với nấm Pythium, R. solani và F. oxysporum… gây bệnh thối rễ, thối thân ở cây đậu tương, cây đỗ, rau diếp, cây trạng nguyên, cây khoai tây. Biện pháp chủ yếu để diệt nấm bệnh hiện nay là dùng thuốc diệt nấm có nguồn gốc hóa học. Tuy nhiên, nếu dùng nhiều loại thuốc hóa học với liều lượng cao trong thời gian dài sẽ làm mất cân bằng trong quần thể vi sinh vật đất có ích, tạo môi trường bất lợi đối với các sinh vật có ích phát triển, tạo điều kiện để nấm bệnh, các loài côn trùng có hại kháng thuốc hơn, đồng thời cũng tiêu diệt các loài thiên địch có ích. Dư lượng thuốc diệt nấm, thuốc trừ sâu hóa học còn lại trên sản phẩm nông nghiệp và trên đất sẽ làm ô nhiễm vào nguồn nước ngầm, gây ra tác hại nghiêm trọng đối với sức khỏe của người và vật nuôi. Ở một số nước phát triển, thuốc diệt nấm có nguồn gốc hóa học bị hạn chế hoặc cấm sử dụng [36].
Chế phẩm sinh học diệt nấm có nguồn gốc từ vi khuẩn có ích có tác dụng tích cực đối với nông nghiệp, ưu việt hơn so với việc dùng thuốc hóa học. Sử dụng chế phẩm có nguồn gốc từ vi khuẩn có ích để diệt nấm gây hại trên cây trồng sẽ mang lại những lợi ích lâu dài cho người sản xuất như làm tăng năng suất của cây trồng, giảm chi phí đầu tư, làm đất không bị bạc màu, thân thiện với môi trường sinh thái, không ảnh hưởng đến sức khỏe của người và vật nuôi, góp phần quan trọng trong việc phát triển nền nông nghiệp hữu cơ bền vững và hiệu quả. Người sản xuất hoàn toàn có thể yên tâm sử dụng chế phẩm sinh học từ vi sinh vật để kiểm soát nấm R. solani và F. oxysporum gây hại cây trồng [35].
Chương 2. PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Phạm vi nghiên cứu
2.1.1. Thời gian, địa điểm nghiên cứu
- Thí nghiệm được thực hiện tại thị xã An Nhơn, tỉnh Bình Định.
- Thời vụ: vụ Đông Xuân 2014-2015. Dự kiến gieo trong tháng 01/2015.
2.1.2. Vật liệu, đối tượng nghiên cứu
- Giống lạc trong thí nghiệm là giống L14. Đây là giống cho năng suất cao, và có nhiều đặc điểm nông học tốt. Những đặc tính chủ yếu của giống L14:
+ Thời gian sinh trưởng: 120 - 125 ngày ở vụ Xuân và 90 - 110 ngày trong vụ Thu và Thu Đông.
+ Cây thân đứng, góc phân cành hẹp, lá dày màu xanh đậm, lá hình êlíp. Chiều cao thân chính 30 - 50 cm, quả to, quả lụa màu hồng, hạt căng đều, khối lượng 100 quả đạt 155 - 165 gam, khối lượng 100 hạt đạt 60 - 65 gam, tỷ lệ nhân trên quả đạt 72% - 75%. Năng suất quả 45 - 60 tạ/ha. Có hàm lượng dầu 52,4%, hàm lượng protein 31,2%.
+ Chịu thâm canh, cho năng suất cao. Là giống lạc có khả năng thích ứng rộng, cho năng suất cao ở các vùng sinh thái.
+ Kháng bệnh trên lá và bệnh héo xanh vi khuẩn khá, tỷ lệ thối quả 0,7% và chết cây 0,6%, chịu hạn khá.
- Các chủng vi khuẩn có ích được phối chế thành chế phẩm để thử nghiệm.
Bảng 2.1. Danh sách các chủng vi khuẩn sử dụng trong nghiên cứu
TT Tên chủng vi khuẩn Năm và nơi phân lập Vùng rễ cây trồng
1 Bacillus sp. S20D12 2009 tại Thừa Thiên Huế Lạc
2 Bacillus sp. S13E2 2009 tại Quảng Nam Lạc
2.2. Nội dung nghiên cứu
1) Điều tra tình hình sản xuất lạc trong vụ Đông Xuân 2014-2015 ở thị xã An Nhơn.
2) Nghiên cứu hiệu quả hạn chế bệnh hại và kích thích sinh trưởng lạc của vi khuẩn có ích, bao gồm:
- Nghiên cứu ảnh hưởng của vi khuẩn có ích đến sinh trưởng, phát triển và năng suất lạc.
- Đánh giá hiệu quả hạn chế bệnh hại lạc của các vi khuẩn có ích.
2.3. Phương pháp nghiên cứu
2.3.1. Điều tra tình hình tình sản xuất lạc
- Phương pháp điều tra:
+ Số liệu thứ cấp: Thu thập từ Phòng Kinh tế, Trạm BVTV, Chi cục Thống kê Thị xã An Nhơn.
+ Số liệu sơ cấp: Tiến hành điều tra phỏng vấn nông hộ để tìm hiểu và thu thập thông tin về tình hình sản xuất lạc. Tổng số hộ điều tra là 50 hộ (điều tra 5 xã, phường có diện tích trồng lạc lớn; mỗi xã điều tra 10 hộ).
2.3.2. Nghiên cứu hiệu quả hạn chế bệnh hại và kích thích sinh trưởng lạc của các chủng vi khuẩn có ích các chủng vi khuẩn có ích
* Phương pháp bố trí thí nghiệm:
+ Thí nghiệm được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên RCBD, với 4 công thức (3 chủng vi khuẩn và 1 công thức đối chứng - không lây nhiễm), 3 lần nhắc lại tại 1 loại đất thí nghiệm.
*. Sơ đồ bố trí thí nghiệm: Dải bảo vệ Dải bảo vệ Dải bảo vệ CT1 CT2 CT3 CT3 CT1 CT4 CT4 CT3 CT2 CT2 CT4 CT1 Dải bảo vệ
Trong đó: CT 1 (đối chứng): không lây nhiễm;
CT2: Chủng vi khuẩn S20D12;
CT 3: Chủng vi khuẩn S13E2;
CT 4: Chủng vi khuẩn S18F11.
*. Quy mô thí nghiệm
- Diện tích mỗi ô thí nghiệm: 10 m2 (2 x 5). - Số ô thí nghiệm: 24 ô thí nghiệm.
- Giữa các ô thí nghiệm được làm rãnh rộng (50 cm). - Diện tích toàn bộ ô thí nghiệm: 240 m2.
- Diện tích bảo vệ: 200 m2.
- Tổng diện tích của ruộng thí nghiệm: 480 m2.
2.4. Quy trình kỹ thuật
2.4.1. Xử lý lạc giống
Chọn hạt giống thuần, sạch bệnh. Trước khi gieo 5 ngày phơi quả lạc giống ở điều kiện nắng nhẹ. Chọn hạt giống cùng kích cỡ, không dị dạng, vỏ lụa sáng không nhăn nheo, không sâu mọt hay biến màu.
Xử lý hạt giống bằng chế phẩm: Hạt giống được trộn đều với chế phẩm với liều lượng 500 g/10 kg lạc giống.
2.4.2. Kỹ thuật làm đất
Đất đượccày sâu, bừa kỹ và làm sạch cỏ dại tạo điều kiện cho bộ rễ phát triển.
2.4.3. Gieo trồng
Mật độ gieo 33 cây/ m2
: 30 cm x 10 cm x 1 cây/hốc. Rạch hàng theo chiều dọc luống.
Độ sâu lấp hạt từ 3 - 4 cm.
2.4.4. Chăm sóc lạc sau khi trồng
- Làm cỏ đợt 1: Vào lúc cây được 3 - 4 lá thật (sau gieo 15ngày) tiến hành làm cỏ vun gốc nhẹ.
- Làm cỏ đợt 2: Vào lúc cây có 5 - 6 lá thật (sau gieo 30 ngày), tiến hành làm cỏ, xới sâu, kết hợp bón phân thúc và vun gốc.
- Sau khi lứa hoa đợt 2 kết thúc (sau gieo 40 ngày) tiến hành làm sạch cỏ, xới vun nhẹ xung quanh gốc.
2.4.5. Bón phân cho lạc
Bảng 2.2. Quy trình và kỹ thuật bón phân cho 1 ha trồng lạc
Liều lượng/Cách
bón
Loại phân Phân hữu cơ
(tấn/ha) N (kg/ha) P2O5 (kg/ha) K2O (kg/ha) Vôi (kg/ha) 7 30 90 60 500 Bón lót Toàn bộ 0 Toàn bộ 0 1/2 Thúc 1 0 2/3 0 1/2 0 Thúc 2 0 1/3 0 1/2 1/2
2.5. Các chỉ tiêu và phương pháp theo dõi
2.5.1. Chỉ tiêu liên quan đến sinh trưởng, phát triển và năng suất lạc
* Theo dõi tỷ lệ mọc của lạc ở các công thức thí nghiệm vào giai đoạn 7 ngày, 10 ngày và 14 ngày.
* Theo dõi một số chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển khác: Khi cây được 3 lá thật thì chọn 10 cây ngẫu nhiên, đóng cọc cố định để theo dõi các chỉ tiêu:
- Theo dõi thời gian sinh trưởng và phát triển của lạc ở các ô thí nghiệm: Số ngày từ khi gieo đến khi chín.
- Theo dõi động thái tăng trưởng chiều cao cây (cm): đo từ chỗ phân cặp cành cấp 1 đầu tiên đến đỉnh sinh trưởng của thân chính của 10 cây mẫu/ô ở các giai đoạn 5-6 lá, bắt đầu ra hoa, kết thúc ra hoa, thu hoạch.
- Theo dõi động thái ra lá: Đếm số lá của 10 cây mẫu/ô.
+ Xác định tổng số lá trên thân chính ở các giai đoạn: Bắt đầu ra hoa, ra hoa rộ, kết thúc ra hoa, thu hoạch.
+ Theo dõi số lá xanh còn lại trên thân chính khi thu hoạch.
+ Theo dõi tổng số cành/cây, số cành cấp 1/cây, số cành cấp 2/cây. (Theo dõi ở giai đoạn thu hoạch).
+ Xác định chiều dài cặp cành cấp 1 đầu tiên ở giai đoạn thu hoạch.
- Theo dõi một số chỉ tiêu về nốt sần trên rễ lạc: Theo dõi số lượng nốt sần trên rễ lạc ở các giai đoạn: bắt đầu lạc ra hoa, kết thúc ra hoa.
- Theo dõi sự ra hoa của lạc
Chọn 5 cây/ô ra hoa cùng một ngày để theo dõi sự ra hoa của lạc. Đếm số hoa/cây hàng ngày từ lúc lạc bắt đầu ra hoa đến khi kết thúc ra hoa, từ đó xác định:
+ Tổng số hoa/cây (hoa)
+ Tổng thời gian ra hoa của lạc (ngày)
+ Xác định tỷ lệ hoa hữu hiệu (%)