nghiên cứu chúng tôi lựa chọn sử dụng cây lạc cảnh đã được ươm bầu sẵn để tiến hành thử nghiệm.
4.5. PHỐI TRỘN VLSH VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CỦA VLSH 4.5.1. Xác định tỷ lệ phối trộn các nguyên liệu sản xuất VLSH 4.5.1. Xác định tỷ lệ phối trộn các nguyên liệu sản xuất VLSH
Kế thừa quy trình sản xuất VLSH trong tái tạo thảm thực vật che phủ của Nguyễn Thị Minh và cs. (2014), các nguyên liệu được phối trộn trên nền chất mang không thanh trùng. Nguyên liệu và tỷ lệ phối trộn để sản xuất VLSH dùng tái tạo thảm thực vật làm tiểu cảnh được thể hiện ở bảng 4.15.
Bảng 4.15. Tỷ lệ phối trộn các nguyên liệu trong VLSH (/kg)
Chất nền – Đất phù sa cũ (g) Nấm rễ AM (bào tử) Phân N-P-K 15-0-15 Rhizobium (ml) 870-900 2.000-2.500 10-20 70-100
Trong đó, phân bón NPK 15-0-15 được chuẩn bị trên cơ sở phối trộn bởi: 325g urê + 250g phân kali clorua + 425g đất mịn, trộn đều (Nguyễn Thị Minh và cs., 2014).
4.5.2. Đánh giá chất lượng của VLSH
Chất lượng của VLSH được kiểm tra ở 3 thời điểm: Ngay sau khi phối trộn, sau 3 tháng và sau 6 tháng. Kết quả được thể hiện ở bảng 4.16.
Bảng 4.16. Một số tính chất của VLSH Thời gian Thời gian Tính chất vật lý Tính chất hóa học Tính chất sinh học pHH20 Độ ẩm OC N P2O5 K2O Mật độ AM/100g Mật độ Rhizobium % Bào tử CFU/g
Ngay sau khi phối trộn 7,31 27,9 1,18 0,22 0,07 1,26 241 5,8x107 Sau phối trộn 3 tháng 7,23 25,4 1,02 0,2 0,04 1,05 239 4,64x107 Sau phối trộn 6 tháng 6,84 22,0 0,86 0,18 0,04 0,87 221 2,3x107
Qua kiểm tra chất lượng trong phạm vi thời gian nghiên cứu của đề tài, VLSH có chất lượng ổn định theo thời gian, sau 6 tháng tính chất hầu như khơng thay đổi hoặc thay đổi không đáng kể (bảng 4.16). Đây là cơ sở để đưa ra biện pháp bảo quản và ứng dụng VLSH về sau khi chuyển giao quy trình trong thực tiễn ứng dụng.
4.6. QUY TRÌNH SẢN XUẤT VLSH
Quy trình sản xuất VLSH được xây dựng theo sơ đồ hình 4.1 bao gồm các bước chính như sau:
Bước 1. Chọn giống và nhân giống vi sinh vật
Giống nấm rễ: Nhân giống Gigaspora sp6 và Dentiscutata Nigra Cây chủ: Cây đậu xanh và cây cỏ đuôi phụng
Nhân giống AM
- Chuẩn bị đất: tiến hành vô trùng đất và chậu trồng cây. Khối lượng đất 100g/chậu.
- Chuẩn bị cây giống (đậu xanh và cỏ đuôi phụng): Khử trùng hạt và cho nảy mầm trên đĩa petri trong phịng thí nghiệm đến khi rễ cây dài khoảng 3cm. Số lượng cây: 3 cây/chậu.
- Chuẩn bị nấm rễ AM: khử trùng bề mặt bào tử nấm rễ. Số lượng nấm rễ AM nhân giống: 10 bào tử/chậu.
- Thu nhặt nấm rễ AM sau nuôi cấy ở điều kiện 250C; 12h sáng/ngày trong 2 tháng và bào tử AM được bảo quản ở 4oC.
- Mật độ AM sử dụng để phối trộn VLSH là > 2.000 bào tử / 1kg vật liệu.
Nhân giống Rhizobium.
Hai giống Rhizobium được nhân lên trong các điều kiện sinh trưởng tối ưu như đã nêu ở bảng 4.9, với pH= 7, to = 300C, trên môi trường YMA, thời gian nhân sinh khối 7 ngày, lưu lượng cấp khơng khí 0,7 lít kk/lít mt/phút, tỷ lệ tiếp giống 3%, tốc độ cánh khuấy 250 vòng/phút đối với Bradyrhizobium japonicum
ASS3 và 300 vòng/phút đối với Shinorhizobium fredii.
Bước 2. Lựa chọn và xử lý chất nền
Chất nền: Được lựa chọn là đất phù sa cũ Gia Lâm là nguyên liệu có sẵn,
giá thành rẻ và thích hợp cho sự sinh trưởng và phát triển của cả nấm rễ và Rhizobium.
Xử lý: Đất được loại bỏ các tàn dư thực vật, sỏi đá, được hong trong khơng khí trong 3 ngày, sàng qua rây 2-5mm trước khi sử dụng.
Bước 3. Chuẩn bị dinh dưỡng bổ sung
Chuẩn bị phân bón NK 15-0-15 bằng cách phối trộn theo tỷ lệ: 325g urê +
250g phân kali clorua + 425g đất mịn, trộn đều.
Bổ sung NPK 15-0-15 với tỷ lệ 15-20g/ kg vật liệu.
Bước 4. Lựa chọn cây giống thử nghiệm
Cây giống: Cây cỏ lạc cảnh : 25 bầu ươm/ m2.
Tỷ lệ VLSH sử dụng: 30g vật liệu/ bầu ươm.
Bước 5. Phối trộn và kiểm tra chất lượng trước khi sử dụng
Phối trộn các nguyên liệu theo phương pháp phối trộn chất mang không thanh trùng.
Hiệu lực của chế phẩm phụ thuộc vào mật độ và mức độ tương hỗ của các chủng vi sinh vật trong hỗn hợp. Phối trộn sinh khối với chất mang theo tỷ lệ như đã nêu ở bảng 4.15. Sản phẩm tạo ra cần đạt độ đồng đều về vi sinh vật cũng như về mặt vật lý.
Ngay sau khi phối trộn và sau trộn 3-6 tháng cần tiến hành kiểm tra chất lượng VLSH.
Hình 4.1. Sơ đồ quy trình sản xuất VLSH Lựa chọn và nhân giống nấm rễ Giống nấm rễ: Gigaspora sp6 và Dentiscutata Nigra
Cây chủ: Cây đậu xanh
và cây cỏ đuôi phụng Mật độ nấm rễ: 2000 bào tử / 1kg VLSH Chất nền: Đất phù sa cũ Gia Lâm Xử lý: Sàng qua rây 2-5 mm trước khi sử dụng Bổ sung dinh dưỡng: Bổ sung NPK 15-0-15 với tỷ lệ 15-20g/1kg VLSH
Lựa chọn cây giống sử dụng
Cây giống sử dụng: cây cỏ lạc cảnh (25 bầu ươm/m2)
Lượng VLSH sử dụng: 750g/m2
Kiểm tra chất lượng – Bảo quản và sử dụng
Kiểm tra chất lượng: Mật độ nấm rễ AM, độ ẩm, pH, hàm lượng dinh dưỡng (N,P,K tổng số…) Bảo quản và sử dụng: Bảo quản ở 4-80C và sử dụng trong vòng 6 tháng Nhân giống vi khuẩn nốt sần Rhizobium trên môi trường tối ưu
4.7. ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG VLSH ĐỂ TẠO THẢM CỎ BẰNG THÍ NGHIỆM ĐỒNG RUỘNG THÍ NGHIỆM ĐỒNG RUỘNG
Hiệu quả của xử lý VLSH đến sinh trưởng, phát triển của cây cỏ lạc cảnh
Thí nghiệm đồng ruộng đánh giá hiệu quả của vật liệu sinh học với việc tái tạo thảm thực vật gồm hai công thức với 3 lần lặp lại được bố trí theo khối ngẫu nhiên, diện tích mỗi ơ thí nghiệm là 1m2.
Trong đó:
CT1 – Đối chứng (ĐC): bổ sung dinh dưỡng tương ứng có trong VLSH. Dựa trên kết quả phân tích tính chất của VLSH sau khi phối trộn và lượng bón (750g/ m2), có thể tính tốn được lượng dinh dưỡng tương ứng cần bổ sung vào mỗi ơ thí nghiệm (1m2) của CT1 là 0,359g Urê + 1,505g KCl + 0,087g Ca(H2PO4)2. Lượng phân bón này tương đương với lượng N,P,K/m2 thí nghiệm lần lượt là: 0,165g; 0,023g; 0,788g.
CT2 – VLSH: sử dụng VLSH.
Sau 8 tuần thử nghiệm VLSH trên cây cỏ lạc cảnh tại Học Viện Nông Nghiệp Việt Nam, tiến hành khảo sát các chỉ tiêu sinh trưởng của cây nhằm đánh giá ảnh hưởng của VLSH đến khả năng tái tạo thảm cỏ (bảng 4.17).
Bảng 4.17. Ảnh hưởng của xử lý VLSH đến một số chỉ tiêu sinh trưởng của cỏ lạc cảnh CTTN Chiều cao cây Chiều dài rễ Trọng lượng thân( g/cây) Trọng lượng rễ (g/cây) Mức độ xâm nhiễm rễ (% theo chiều dài rễ) Số lượng bào tử (Bào tử / 100g đất) Số lượng nốt sần ( nốt sần/ cây) DC 11,87 6,59 6,27 2,41 2,29 3,03 7,32 VLSH 11,67 11,61 12,25 8,78 21,41 23,96 22,18 LSD5% 1,78 1,69 2,1 1,39 1,44 2,95 2,33 CV% 5,2 8,2 10,0 11,0 5,4 9,6 7,0
Kết quả phân tích thống kê cho thấy sau 8 tuần theo dõi, các chỉ tiêu sinh trưởng và phát triển của cây ở công thức sử dụng VLSH đều cao hơn so với cơng thức đối chứng ở mức sai số có ý nghĩa, đặc biệt là các chỉ số sinh trưởng của rễ
cây: Chiều dài rễ gấp 1,76 lần; Trọng lượng rễ gấp 3,64 lần; Mức độ xâm nhiễm rễ gấp 9,35 lần; Số lượng bào tử gấp 7,91 lần so với công thức đối chứng; Số lượng nốt sần gấp 3,03 lần.
Như vậy, kết quả trên chỉ ra rằng: VLSH đã cho hiệu quả tích cực đến sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, đặc biệt là đối với chỉ tiêu trọng lượng rễ, mức độ xâm nhiễm rễ, số lượng bào tử và số lượng nốt sần. Điều này được giải thích là do nấm rễ AM là giống cộng sinh ở vùng rễ của cây, làm mở rộng diện tích hấp thu của rễ cây, làm cho bộ rễ của cây phát triển mạnh hơn bình thường. Bên cạnh đó, khi hệ nấm rễ phát triển mạnh thì tỷ lệ xâm nhiễm rễ cây càng lớn, điều này làm tăng khả năng tận dụng nguồn chất dinh dưỡng từ đất cho cây hấp thụ dẫn đến cây sinh trưởng và phát triển thuận lợi và cho các chỉ tiêu khác như chỉ tiêu về trọng lượng thân, độ che phủ có giá trị cao hơn so với cơng thức đối chứng. Mặt khác, sự có mặt của Rhizobium làm tăng khả năng cố định N2 tự do, cung cấp đạm cho sự phát triển của cây trồng, cây trồng sinh trưởng mạnh hơn và khả năng chống chịu cao hơn.
Nấm rễ AM và vi khuẩn nốt sần Rhizobium có trong VLSH đã hình thành quá trình cộng sinh với cỏ lạc cảnh, cơ chế cộng sinh này đã hiệp đồng hỗ trợ cho sự phát triển sinh trưởng của cây, giúp cho thực vật có thể hấp thụ hiệu quả nước và các chất dinh dưỡng vi lượng từ đất để sinh trưởng phát triển.
Các kết quả này cũng hoàn toàn phù hợp với các kết quả nghiên cứu trước về nấm rễ AM của Nguyễn Thị Minh (2005, 2007, 2014); Nguyễn Văn Sức, (2005, 2007); Phan Quốc Hưng và cs. (2010)… cũng như các kết quả nghiên cứu khác về lợi ích của vi khuẩn cố định đạm Rhizobium như kết quả nghiên cứu của Hồ Thị Kim Anh và cs. (1999) về ảnh hưởng của các chủng vi khuẩn cố định nitơ trong rễ lúa lên sinh trưởng của mầm lúa CR203 hay kết quả nghiên cứu thử nghiệm của Lê Xuân Cường (2013) về tác động cộng sinh của Rhizobium trên cây ngô. Các kết quả nghiên cứu đều chỉ ra rằng các chủng Rhizobium mang lại hiệu quả sinh trưởng vượt trội trên cây trồng. Hơn thế nữa, những đặc tính tối ưu này được khai thác một cách triệt để khi hai chủng vi sinh vật nấm rễ AM và vi khuẩn nốt sần Rhizobium tương tác hiệp đồng trên cây chủ. Arbuscular Mycorrhizae được chứng minh là phát triển tốt hơn và kích thích sinh trưởng phát triển của cây họ đậu mạnh hơn do sự cố định nitơ phân tử (Howeler et al., 1987). Sự liên kết của AM làm tăng sự hình thành nốt sần ở cây họ đậu, dẫn đến tăng cường sự sinh trưởng phát triển của cây (Bethelenfalvay et al., 1987; Gueye et al., 1987; Badr
EL-Dim and Moawad, 1988; de la Cruz et al., 1988; Louis and Lim, 1988; Kaur and Singh, 1988) nhờ khả năng hấp thụ photpho qua hệ sợi nấm. Hơn thế nữa, trạng thái nitơ ở cây họ đậu được tăng cường bởi AM do kích thích q trình cố định nitơ (Munns and Mosse, 1980; Russo et al., 1993). Vai trò của AM trong sự thúc đẩy cố định nitơ của hệ cộng sinh Rhizobium với cây họ đậu thường được thể hiện làm tăng sinh khối nốt sần, tăng hàm lượng leghemoglobin và hoạt tính enzyme nitrogenaza (Kucey and Paul, 1982). Chính vì vậy, Arbuscular Mycorhizae và Rhizobium mang đến hiệu quả hiệp đồng làm cho hệ cộng sinh phát huy được tối đa đặc tính tốt trên cây.
Sự biến động độ che phủ theo thời gian thí nghiệm
Đối với mục đích nghiên cứu nhằm tái tạo thảm cỏ tạo tiểu cảnh trong khn viên thì theo dõi sự biến động độ che phủ theo thời gian là cần thiết để đánh giá được hiệu quả của VLSH. Sự biến động này được theo dõi thông qua chỉ số diện tích lá của cây lạc cảnh.
Chỉ số diện tích lá của cây lạc cảnh được xác định bắt đầu từ tuần thứ 2. Kết quả theo dõi được thể hiện trong hình 4.2.
Hình 4.2. Sự biến động của diện tích lá theo thời gian thử nghiệm
Ở tuần thứ hai, mức độ che phủ giữa hai cơng thức là khơng có sự sai khác quá lớn. Tuy nhiên bắt đầu từ tuần thứ 4 về sau, giá trị này có sự sai khác rõ rệt:
ở tuần 4 chỉ số LAI ở công thức VLSH gấp 2,26 lần so với công thức đối chứng; ở tuần 6 giá trị này gấp 3,45 và ở tuần 8 tăng gấp 5,67 lần.
Ở đây, sự theo dõi bắt đầu từ tuần thứ 2, khi đó đang trong giai đoạn hình thành sự cộng sinh giữa hệ vi sinh và cây trồng, do đó sự chênh lệch về chỉ số diện tích lá là chưa cao. Bắt đầu từ tuần thứ 4 trở đi, sự chênh lệch ở hai công thức trở nên rõ ràng do lúc này hệ vi sinh đã cộng sinh chặt chẽ với cây trồng, làm tăng quá trình sinh trưởng và phát triển cây nói chung và tăng kích thước lá nói riêng.
So với các kết quả thử nghiệm của nhóm tác giả Nguyễn Thị Minh cùng Nguyễn Thu Hà và Phan Quốc Hưng Học viện Nông Nghiệp Việt Nam (2014) chỉ sử dụng giống Arbuscular mycorhizae để sản xuất vật liệu sinh học nhằm tái tạo thảm thực vật phủ xanh thì kết quả nghiên cứu này sử dụng VLSH từ nấm rễ AM và Rhizobium có xu hướng tăng cường sinh trưởng và phát triển ở cây cao hơn. Sở dĩ có sự khác biệt này là do ở đây, trong VLSH có sự kết hợp các đặc tính tối ưu của nấm rễ AM và Rhizobium nhằm phát huy hiệu quả hiệp đồng của chúng lên sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, giúp đảm bảo sự tái tạo thành công thảm thực vật.
- Ảnh hưởng của sử dụng vật liệu sinh học đến tính chất đất thí nghiệm