Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.3. Đặc điểm phân hủy VRR
3.3.4. Tác động của vi sinh vật đối với sự phân hủy VRR
Độ che phủ của lớp phủ thực vật có ảnh hưởng lớn đến sự phát sinh, phát triển của vi sinh vật đất. Số lượng các nhóm vi sinh vật dưới đất rừng tự nhiên có giá trị cao nhất đạt (1,9 - 2,9).108 CFU/g, cao gấp hàng trăm lần so với đất trảng cỏ, cây bụi 1,4.106 CFU/g.
Bảng 3.18. Mật độ vi sinh vật dưới các trạng thái TTV
Trạng thái TTV
Số lƣợng VSV hiếm khí (CFU/g) Vi khuẩn
tổng số Nấm mốc Xạ khuẩn VSV phân hủy xenlulo
VSV sinh màng nhầy Rừng giàu 2,9 x 108 1,7 x 105 5,7 x 105 4,2 x 107 7,5 x 105 Rừng trung bình 2,2 x 108 1,5 x 105 4,8 x 105 2,9 x107 7,1 x 105 Rừng nghèo 1,9 x 108 1,3 x 105 3,5 x 105 2,3 x107 5,7 x 105 Luồng 3,3 x 107 0,8 x 105 1,6 x 105 1,9 x 106 1,9 x 105 Keo tai tƣợng 4,2 x 107 2,7 x 105 3,4 x 105 2,4 x 106 2,6 x 105 Trảng cỏ, cây bụi 1,4 x 106 1,1 x 104 0,8 x 104 2,2 x 105 1,4 x 104
“Nguồn: Nguyễn Minh Thanh, Dương Thanh Hải (2014) [43]”
Trong các nhóm vi sinh vật đất, nhóm vi sinh vật phân hủy xenlulo giữ vai trò rất quan trọng, đặc biệt, là nhóm vi khuẩn. Nhờ chúng mà các thân cây, lá rụng và các phế liệu thực vật đƣợc chuyển hóa thành mùn. Kết quả phân hủy xenlulo của một số chủng vi sinh vật phân lập từ 18 mẫu đất tại khu vực nghiên cứu cho thấy: hoạt tính phân hủy xenlulo của các chủng vi sinh vật rất khác nhau, đặc biệt là nhóm vi khuẩn và nấm mốc, xạ khuẩn thể hiện khả năng phân hủy xenlulo ở các trạng thái đều ở mức yếu (đường kính vòng phân hủy đạt 1 - 5 mm). Dưới đây chỉ phân tích nhóm vi khuẩn và nấm mốc.
Đối với đất dưới trạng thái rừng tự nhiên từ nghèo đến giàu và rừng trồng Keo tai tƣợng hay rừng Luồng, số lƣợng nấm mốc, xạ khuẩn và vi sinh vật phân hủy xenlulo đạt 1,9 x 106 – 4,3 x 107 CFU/g với trảng cỏ, cây bụi là 2,2 x 105 CFU/g. Kết quả này chứng tỏ độ che phủ, lượng VRR, độ ẩm đất ảnh hưởng rất lớn đến số lƣợng vi sinh vật trong đất. Ngô Đình Quế (2008) [30] cũng đã khẳng định điều này khi nghiên cứu vi sinh vật đất rừng Thông nhựa và Keo là 7,94.105 – 10,155 CFU/g, lớn hơn rất nhiều so với đất trảng cỏ và trảng cỏ, cây bụi. Ngoài ra Đỗ Đình Sâm, Phạm Ngọc Mậu (2012) [35] nghiên cứu về VSV tổng số và cố định N trên các rừng Keo và Bạch đàn nhận thấy các chỉ số này ở rừng Keo cao hơn rừng Bạch đàn. Đây là một trong những cơ sở đề xuất các biện pháp kỹ thuật trồng cây che phủ, bảo vệ đất. Với nấm men sinh màng nhầy polysacarit lipomyces cũng cho một kết quả tương tự, cao nhất ở các trạng thái rừng tự nhiên, tiếp đến là rừng trồng, trảng cỏ, cây bụi.
Mật độ vi sinh vật nhiều có ảnh hưởng lớn đến một số tính chất của đất. Kết quả nghiên cứu cho thấy giữa độ tàn che, lƣợng VRR, mật độ vi sinh vật và hàm lƣợng chất hữu cơ trong đất có quan hệ với nhau rất rõ nét. Kết quả đƣợc trình bày trong bảng 3.19.
Bảng 3.19. Lượng VRR, chất hữu cơ, vi sinh vật đất tổng số dưới các trạng thái TTV Trạng thái TTV Độ tàn che Khối lƣợng
VRR (tấn/ha)
Chất hữu cơ (OM %)
VSV tổng số (CFU/g)
Rừng giàu 0,7 - 0,8 12,9 4,58 2,9 x 108
Rừng trung bình 0,5 - 0,6 10,2 3,67 2,2 x 108
Rừng nghèo 0,5 - 0,6 5,4 2,32 1,9 x 108
Rừng Luồng 0,5 - 0,7 10,4 2,47 4,2 x 107
Rừng Keo tai tƣợng 0,6 - 0,7 10,9 2,4 3,3 x 107
Trảng cỏ, cây bụi - 4,0 1,47 1,4 x 106
“Nguồn: Nguyễn Minh Thanh, Dương Thanh Hải (2014) [43]”
Như vậy, số lượng vi sinh vật giảm dần theo thứ tự rừng tự nhiên -> rừng trồng -> trảng cỏ, cây bụi. Độ che phủ của lớp phủ thực vật càng cao thì sự phát sinh, phát triển của vi sinh vật đất càng tốt. Điều này sẽ thúc đẩy quá trình phân hủy VRR diễn ra nhanh hơn.
3.3.4.2. Hoạt tính sinh học của các nhóm vi sinh vật dưới các trạng thái TTV Nhƣ chúng ta đã biết, chất lƣợng đất không chỉ đƣợc đánh giá bằng số lƣợng các nhóm vi sinh vật có ích trong đất, mà còn phải thông qua vai trò, chức năng của một nhóm vi sinh vật riêng biệt hay toàn bộ các nhóm vi sinh vật có trong đất trong việc tác động và giữ vững chu trình vận chuyển vật chất và chức năng thúc đẩy sự sinh trưởng và phát triển của cây cối. Các nhóm vi sinh vật trong đất đều có những hoạt tính sinh học, khả năng tổng hợp các loại emzim nhƣ: Amylaza, catalaza, gelatinaza, lipaza, oxydaza... Các nhóm vi sinh vật này làm tăng nhanh quá trình phân hủy chất hữu cơ, góp phần làm tăng độ phì của đất. Kết quả nghiên cứu hoạt tính sinh học của các nhóm vi sinh vật được phân lập từ đất dưới các trạng thái TTV ở khu vực đƣợc trình bày trong bảng 3.20.
Bảng 3.20. Hoạt tính sinh học của một số nhóm vi sinh vật chủ yếu
Loại đất Nhóm vsv
Số chủng
thử hoạt tính
Hoạt tính phân hủy (%) tổng số chủng đƣợc phân lập Xenlulo Phốt phát
khó tan Tinh bột Sinh màng nhầy
Tốt Khá Tốt Khá Tốt Khá Tốt Khá
Rừng giàu
VK 145 57 32 43 26 28 24 29 20
NM 51 48 35 40 35 26 23 6 8
XK 23 25 21 17 12 5 12 2 3
Rừng trung bình
VK 110 55 28 42 20 26 24 27 20
NM 45 47 36 38 29 25 20 14 9
XK 19 27 19 14 11 6 10 5 3
Rừng nghèo
VK 76 48 30 39 21 24 20 26 18
NM 39 39 31 33 22 27 18 10 3
XK 14 22 19 15 9 7 12 2 0
Luồng VK 18 31 23 18 12 12 8 4 6
Loại đất Nhóm vsv
Số chủng
thử hoạt tính
Hoạt tính phân hủy (%) tổng số chủng đƣợc phân lập Xenlulo Phốt phát
khó tan Tinh bột Sinh màng nhầy
Tốt Khá Tốt Khá Tốt Khá Tốt Khá
NM 25 33 26 21 17 15 11 6 3
XK 21 22 11 19 16 17 9 5 0
Keo tai tƣợng
VK 17 32 23 29 12 8 11 3 8
NM 54 35 29 23 21 10 8 6 4
XK 10 23 19 20 15 12 6 7 0
Trảng cỏ, cây bụi
VK 42 18 22 15 34 25 19 22 5
NM 3 25 30 38 32 12 9 1 0
XK 16 21 23 24 29 11 3 0 0
“Nguồn: Nguyễn Minh Thanh, Dương Thanh Hải (2014) [43]”
Bảng 3.20 cho thấy, hoạt tính sinh học (phân hủy xenlulo, phốt phát khó tan, phân hủy tinh bột và sinh màng nhầy) của 3 nhóm vi khuẩn, nấm mốc và xạ khuẩn ở đất rừng cho độ che phủ khác nhau là rất khác nhau: cao nhất là đất rừng tự nhiên (giàu, nghèo, trung bình), thấp nhất là đất trảng cỏ, cây bụi. Nhóm vi khuẩn dưới đất rừng tự nhiên giàu với 145 chủng kiểm tra có tới 57% số chủng có hoạt tính phân hủy xenlulo; 43, 28 và 29% số chủng phân hủy phốt phát khó tan, tinh bột và sinh màng nhầy đạt loại tốt. Đường kính phân hủy 25 - 35 mm. Trong khi đó, các chủng vi sinh vật phân lập từ đất rừng trồng Keo tai tƣợng là 32, 29, 8 và 3 trên 17 chủng đƣợc phân lập; ở đất rừng Luồng là 31, 18, 12 và 4 trên 18 chủng đƣợc phân lập. Vi khuẩn phân lập từ đất trảng cỏ, cây bụi có hoạt tính sinh học thấp hơn 1,5 - 3,2 lần: tương ứng là 18, 15, 25 và 22%.
Với nấm mốc, hoạt tính sinh học cũng rất khác nhau dưới các loại đất: Cao nhất là nhóm đất rừng tự nhiên 39 - 48% số chủng có khả năng phân hủy tốt xenlulo; ở đất rừng trồng Keo là 35%, ở đất trồng Luồng là 33%, thấp nhất ở đất trảng cỏ, cây bụi có 25% số chủng. Các hoạt tính phân hủy tinh bột, phốt phát khó tan và sinh màng nhầy cũng tương tự.
Hình 3.16. Nấm mốc Hình 3.17. Vi khuẩn Hình 3.18. Xạ khuẩn
“Nguồn: Nguyễn Minh Thanh, Dương Thanh Hải (2014) [43]”
Trong 3 nhóm vi sinh vật đất nghiên cứu, nhóm vi sinh vật phân hủy xenlulo có vai trò rất quan trọng, nhất là nhóm vi khuẩn. Nhờ chúng mà VRR (thân, cành, lá, rễ, hoa quả...) đƣợc phân hủy chuyển thành mùn.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, hoạt tính phân hủy xenlulo của các chủng vi khuẩn rất khác nhau. Trong 30 chủng vi khuẩn phân lập đƣợc từ mẫu đất rừng tự nhiên (giàu, trung bình, nghèo) tương ứng có 20%, 15%, 13% số chủng có hoạt tính phân hủy xenlulo tốt (đường kính vòng phân hủy 25 - 35 mm); 20 - 27% số chủng có hoạt tính phân hủy khá (đường kính vòng phân hủy 15 - 25 mm). Trong đó, chỉ có 20% số chủng được phân lập từ đất dưới trảng cỏ, cây bụi có hoạt tính khá, còn lại tới 25% có hoạt tính yếu (bảng 3.21).
Bảng 3.21. Khả năng phân hủy xenlulo của một số chủng vi khuẩn trong đất dưới các trạng thái TTV
Loại đất Số chủng thử hoạt tính
Tỷ lệ % các chủng VSV phân hủy xenlulo (D vòng phân hủy - mm)
Tốt Khá Trung bình Yếu
Rừng giàu 30 20 20 45 15
Rừng trung bình 30 15 25 40 20
Rừng nghèo 30 13 27 40 20
Luồng 15 8 45 30 17
Keo tai tƣợng 20 10 40 35 15
Trảng cỏ, cây bụi 15 10 20 40 25
“Nguồn: Nguyễn Minh Thanh, Dương Thanh Hải (2014) [43]”
Với rừng Keo tai tƣợng (20 chủng) và Luồng (15 chủng), có 8 - 10% số chủng có hoạt tính tốt, 15 - 17% số chủng có hoạt tính yếu. Trong 15 chủng vi khuẩn phân lập từ đất dưới trảng cỏ, cây bụi chỉ có 10% số chủng có hoạt tính tốt, còn lại có hoạt tính trung bình 40%, 25% số chủng có hoạt tính yếu. Từ đó, có thể thấy rằng sự chuyển hóa các chất trong đất nhờ vi sinh vật diễn ra có độ mạnh yếu rất khác nhau phụ thuộc vào độ che phủ của thực vật.
Hình 3.19. D vòng phân hủy vi khuẩn Hình 3.20. D vòng phân hủy nấm mốc
“Nguồn: Nguyễn Minh Thanh, Dương Thanh Hải (2014) [43]”
Như vậy, hoạt tính sinh học của 3 nhóm vi khuẩn, nấm mốc và xạ khuẩn ở đất rừng cao nhất là các trạng thái rừng tự nhiên (giàu, nghèo, trung bình), thấp nhất là đất trảng cỏ, cây bụi. Đồng thời sự chuyển hóa các chất trong đất nhờ vi sinh vật mạnh nhất ở đất dưới trạng thái rừng tự nhiên, giảm dần ở đất rừng trồng và yếu nhất ở đất trảng cỏ, cây bụi.
3.3.4.3. Đa dạng vi sinh vật
Tính đa dạng vi sinh vật trong đất ở các trạng thái TTV ở huyện Đà Bắc, Hòa Bình giảm dần theo thứ tự: rừng tự nhiên - rừng trồng - trảng cỏ, cây bụi. Kết quả này cũng phản ánh đúng mối quan hệ chặt chẽ giữa chất lƣợng đất và tính đa dạng thành phần loài vi sinh vật. Tính đa dạng thành phần vi sinh vật trong đất dưới các trạng thái TTV đƣợc tổng hợp tại phụ lục 3 và bảng 3.22.
Bảng 3.22. Tính đa dạng vi sinh vật đất dưới các trạng thái TTV
Trạng thái TTV
Tổng số giống
Vi khuẩn Xạ khuẩn Nấm mốc Sinh màng nhầy Số
lượng % Số
lượng % Số
lượng % Số
lượng %
Rừng tự nhiên 20 11 55 6 30 2 10 1 5
Luồng 14 7 50 4 28,6 2 14,3 1 7,1
Keo tai tƣợng 15 8 53,3 5 33,3 1 6,7 1 6,7
Trảng cỏ, cây bụi 14 6 42,8 5 35,7 2 14,3 1 7,1
“Nguồn: Nguyễn Minh Thanh, Dương Thanh Hải (2014) [43]”
Trong đất rừng thường hay gặp các chủng vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ, phân hủy xenlulo, phân hủy phốt phát khó tan nhƣ: Pseudomonas, Bacillus, Azotobacter, Nitrosomonas và Nitrobacter với số lƣợng nhiều, mật độ dày.
Trong một số loại nấm mốc phát hiện trong đất ở 5 trạng thái TTV, chủ yếu gặp những loài có khả năng phân hủy lân khó tan nhƣ: Aspergillus spp., Penicillium spp., Rhizopus spp...Các loài có khả năng phân hủy xenlulo hay gặp là Aspergillus, Penicillium trichoderma....Ngoài ra còn gặp 2 loài nấm có khả năng diệt sâu là Beauveria và Mertahzium. Nhóm xạ khuẩn hay gặp là Streptomyces trong đất rừng và trảng cỏ, cây bụi. Đặc biệt trong đất rừng gặp rất nhiều giun, mật độ khá lớn nhất ở đất rừng tự nhiên trạng thái giàu; số lƣợng giảm dần và thấp nhất là đất trảng cỏ, cây bụi. Kết quả phân loại vi sinh vật đất đƣợc trình bày phụ lục 4A, 4B.