Ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm vi sinh vật vào đất

1.1 .Đất canh tác và nhóm chỉ tiêu đánh giá chất lượng đất

1.1.1 .Đất canh tác

1.2. Ảnh hưởng của hoạt động canh tác nông nghiệp tới chất lượng đất

1.2.7.3. Ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm vi sinh vật vào đất

Việc bổ sung các chế phẩm vi sinh vật tự nhiên hay được biến đổi di truyền có thể được phân chia theo đặc tính của chúng: (i) tồn tại chính trong mơi trường đất của chúng (bản địa), (ii) cư trú trong vùng rễ, (iii) hình thành các mối quan hệ cộng sinh với thực vật, hoặc (iv) thúc đẩy hoạt động của vi sinh vật trên bề mặt lá hoặc rơm. Để đạt được hiệu quả mong muốn trên đồng ruộng, các sinh vật được cấy vào khơng chỉ phải tồn tại mà cịn phải tự thiết lập và chiếm ưu thế trong đất hoặc

vùng rễ. Sự sống còn phụ thuộc trước hết vào chất lượng của chính các vi sinh vật trong chế phẩm, ví dụ: độ tinh sạch, số lượng tế bào sống, mức độ lây nhiễm và mức độ tạp nhiễm [95]. Thứ hai, việc thiết lập và phát triển của các vi sinh vật được cấy vào trong môi trường đất được xác định bởi nhiều yếu tố thổ nhưỡng và khí hậu, sự hiện diện của sinh vật chủ (đối với trường hợp cộng sinh và ký sinh) và quan trọng nhất là bởi các tương tác cạnh tranh với các vi sinh vật khác và hệ động vật đất [118]. Vì vậy, ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm vi sinh vật đến hệ sinh vật đất bản địa có thể là do tác động bổ sung trực tiếp và các tương tác với sinh vật đất bản địa, hoặc do tác động gián tiếp thông qua việc tăng cường sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Các ảnh hưởng tích cực của các chế phẩm vi sinh vật đến sinh khối vi sinh vật trong đất có thể ngắn ngủi [98], và việc tăng sinh khối hoặc hoạt động thậm chí có thể là do quần thể bản địa ăn các vi sinh vật mới được thêm vào [36]. Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi sinh vật đang ngày càng tập trung vào việc cấy phối hợp bởi một vài chủng hoặc hỗn hợp chủng mà có các hiệu quả bổ sung. Ví dụ là việc sử dụng các vi khuẩn hịa tan lân khó tan để tăng lượng P dễ tiêu cùng với nấm rễ mà thúc đẩy hút thu P vào thực vật [51, 98] đã phát hiện một sự giảm đáng kể số lượng các xạ khuẩn ký sinh bản địa khi bổ sung vào đất một sản phẩm đa chủng thương mại so với sự khơng thay đổi tính đa dạng sau khi bổ sung vào đất với một lồi duy nhất. Thử nghiệm bón vào đất chế phẩm “vi sinh vật hữu hiệu” - một sự kết hợp độc quyền của các vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn axit lactic và nấm men- cho thấy đã thúc đẩy sinh khối vi sinh vật đất, sinh trưởng cây trồng và chất lượng đất [47]. Sự tương tác của các chế phẩm vi sinh vật với các sinh vật đất bản địa có thể sẽ phức tạp và việc hiểu rõ các cơ chế này là cần thiết để dự đoán hiệu quả ngắn hạn và dài hạn.

Một trong những chỉ thị được sử dụng để đánh giá sự ảnh hưởng của hoạt động canh tác tới tính chất sinh học đất là các nhóm động vật khơng xương sống. Đặc điểm của nhóm động vật này là di chuyển kém nhưng có tính ổn định, bền vững ngay cả khi hệ sinh thái có những điều kiện bất lợi. Nghiên cứu của Krivolutski đã cho thấy có thể dựa vào động vật đất để đánh giá mức độ tác động của con người đến sinh cảnh, lớp thổ nhưỡng bề mặt [20].

Trong số các loại động vật đất, bọ đuôi bật Collembola là thành viên tham gia tích cực vào các q trình sinh học của đất. Bọ đi bật cư trú rộng trên khắp bề mặt Trái đất và liên quan đến tất cả các kiểu đất, các kiểu thảm thực vật. Chúng thường sinh sống chủ yếu ở lớp thảm vụn hữu cơ trên bề mặt đất (thảm lá rừng,

thảm cỏ, thân cây mục, bãi phân gia súc…). Bọ đuôi bật có thể sống trong những điều kiện cực kỳ bất lợi của mơi trường sống và thích ứng với nhiều chế độ đất khác nhau. Một số nghiên cứu cho thấy, bọ đuôi bật không chỉ là nhân tố đầu tiên phân huỷ lớp thảm thực vật mà còn là nhân tố thứ hai phân huỷ dựa trên sự phân huỷ của các nhóm động vật khác như giun đất, động vật nhiều chân… làm tăng lượng chất mùn được tạo thành. Bọ đuôi bật hô hấp bằng da nên rất nhạy cảm với độ ẩm khơng khí xung quanh, thể hiện qua sự biến đổi theo mùa hay sự phân bố của loài này hoặc lồi khác. Trong đó, có nhiều lồi có tính chịu hạn cao hơn và có khả năng thích ứng được với mức độ nào đó dưới những tác động khơ hạn của mơi trường. Sự tồn tại, sự phát triển cũng như sự đa dạng của Collembolla chịu tác động rất lớn bởi đất nhiễm axit, sự biến đổi khí hậu tồn cầu, các kỹ thuật canh tác đất sử dụng trong nông nghiệp, các nhân tố gây ức chế (stress) trong các thành phố, đô thị [83, 128, 165]. Bên cạnh giun đất, bọ đuôi bật được xem là một trong số các nhóm sinh vật điển hình để nghiên cứu những nguyên tắc của sự hình thành quần xã và giới hạn sinh thái bền vững của quần thể dưới áp lực đơ thị hóa.

Nhóm chân khớp bé Microarthropoda, vớ i kích thước cơ thể nhỏ bé (0,1-0,2 đến 2-3 mm) thường chiếm ưu thế hơn về số lượng so với các nhóm khác trong cấu trúc hệ động vật đất. Vì vậy, chúng là đối tượng được chú ý trong các nghiên cứu chỉ thị đặc tính chất lý hóa của mơi trường đất ở mức đô ̣ tâ ̣p hợp các loài và mối tương quan số lươ ̣ng giữa các thành phần nhóm loài thể hiện sự đă ̣c trưng đối với từng loại đất [63, 107, 136, 166, 180].

Cấu trúc quần xã chân khớp bé ở đất thường có những phản ứng nhạy cảm và rõ rệt đối với những thay đổi bất kỳ của điều kiê ̣n môi trường sống dù là nh ỏ bé [52, 63]. Việc lựa chọn bọ đuôi bật làm sinh vật chỉ thị sinh học đã được nhiều học giả quan tâm, nghiên cứu phục vụ các mục đích bảo vệ thiên nhiên và sự trong sạch của môi trường đất [18, 50, 136, 178].

Trong đất đồng cỏ và chăn ni gia súc, nhóm bọ đi bật sống trên bề mặt giảm, số lượng cá thể thấp. Đất có nhiều phân hữu cơ thì sự sinh sản của bọ đi bật tăng hơn rất nhiều so với số lượng của chúng trong đất bón phân vơ cơ. Trong tiến trình phân huỷ vụn hữu cơ có các đại diện khác nhau của bọ đuôi bật ở các giai đoạn khác nhau. Mỗi sinh cảnh được đặc trưng bởi một lồi hay một nhóm lồi ưu thế và phạm vi của những dạng ưu thế tiềm tàng, do sự biến đổi các điều kiện sống theo mùa có thể làm thay đổi tỷ lệ số lượng các lồi. Các dạng sống của bọ đi bật

phản ánh một hệ thống thành thục của sự thích ứng hình thái trong quá trình tiến hố đối với mơi trường sống ở lớp thảm và đất. Do đó, sự cư trú của bọ đuôi bật như một chỉ thị cho điều kiện của đất và là chỉ thị sinh học tốt cho trạng thái cơ chất đang phân huỷ [165].

Nhóm chân khớp bé cũng là đối tượng chịu tác động trong q trình canh tác nơng nghiệp. Việc sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu có tác động nhất định tới một số lồi chân khớp bé. Trong chừng mực nào đó việc bón phân sẽ làm gia tăng một số lồi của bọ đi bật ưa thích loại phân bón đó. Ngồi ra việc nghiên cứu về phân huỷ phế phụ phẩm hữu cơ cho phép đánh giá được một số thông số sinh học của đất, như: mất lớp thảm (tỷ lệ phân huỷ), ảnh hưởng của chất lượng lớp thảm đến tỷ lệ phân huỷ, đánh giá mối tương tác với động vật đất và vi sinh vật trong phân huỷ thảm, đánh giá ảnh hưởng của các nhân tố vô sinh đến phân huỷ lớp thảm như nhiệt độ, pH,… [72].

Rất nhiều các nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng của các nhân tố vô sinh, hữu sinh, con người đến bọ đi bật. Có mối tương quan rõ được quan sát thấy giữa quần thể bọ đuôi bật với lượng nước, loại hình thảm thực vật, vật chất hữu cơ, cácbon hữu cơ và nitơ tổng số trong đất. Trong các kết quả nghiên cứu về mối liên quan giữa bọ đuôi bật với các hoạt động canh tác nông nghiệp của con người cho thấy, các lồi bọ đi bật thay đổi do khả năng và cách thức chúng phản ứng với những thay đổi của môi trường vô sinh (abiotic), cũng như những thay đổi dưới ảnh hưởng của hoạt động của con người qua những phân tích về lồi phổ biến và phần trăm giá trị đóng góp của lồi [139].

Các nhà khoa học cũng đã nhận thấy ảnh hưởng của mùa vụ cây trồng đến thành phần lồi bọ đi bật bề mặt [71] và cho thấy độ phong phú và thành phần lồi của bọ đi bật biến đổi khác nhau tuỳ thuộc vào loại cây trồng, tuỳ loại đất, và sự luân phiên mùa vụ cây trồng, v.v... Các tác giả cũng đưa ra tập hợp các lồi ưu thế ở các điểm thí nghiệm, đó là Sminthurinus elegans (22%), Sminthurus viridis (20%), Isotoma viridis (20%), Lepidocyrtus spp. (15%) và Entomobrya multifasciata (6%), Deuterosminthurus spp. (5%), Pseudosinella alba (4%), Isotomurus spp. (2%). Do vậy, chỉ một số lồi có tính chun hố cao, thích nghi được với điều kiện biệt hố mới tồn tại được ở những mơi trường nhất định [147]. Trong nghiên cứu sinh thái học chỉ thị, việc xuất hiện sự ưu thế bất thường trong cấu trúc quần xã động vật được xem xét như một chỉ số xác định mức độ thối hố của mơi trường đất [13].

1.3. Kỹ thuật điện di gel biến tính trong nghiên cứu sự biến động thành phần lồi của hệ vi sinh vật đất