M Ở ĐẦU
1.13 VI SINH VẬT HÒA TAN LÂN
Mỗi vi sinh vật có khoảng pH riêng cho sự tồn tại, phát triển và mức tối
hảo mà tại đó vi sinh vật phát triển thuận lợi nhất. Do pH là nhân tố chính ảnh hưởng lên hoạt động của enzyme trong cơ thể sinh vật, mỗi enzyme hoạt động
trong khoảng pH cho phép, vượt qua giới hạn cho phép thì enzyme sẽ ngừng
hoạt động và có thể gây biến tính enzyme. Trong môi trường tự nhiên pH
thường trong khoảng 5 – 9 và vi sinh vật thích hợp với pH này rất phổ biến,
nhất là trong khoảng pH từ 6 – 8. Chỉ có một số ít loài có thể phát triển ở pH
thấp hơn 2 hoặc lớn hơn 10. Một số loài vi sinh vật chỉ sống được ở điều khiện acid (nhóm ưa acid bắt buộc: obligate acidophiles) chúng không thể phát triển ở pH trung tính như các loài Thiobacillus spp.. Ngược lại, cũng có một số ít vi
sinh vật thích sống trong điều kiện pH cao có thể từ 10 – 11 (được gọi là
alkaliphilic). Trong quá trình đồng hóa của vi sinh vật thường tiết ra acid hay bazơ làm thay đổi pH của môi trường nuôi cấy ảnh hưởng bất lợi đến sự phát
triển của vi sinh vật. Do đó trong điều kiện nuôi cấy, chất đệm như K2HPO4, Na2HPO4 thường được bổ sung giúp ổn định pH của môi trường (Madigan và ctv., 1997).
Vi sinh vật hòa tan lân theo một số cơ chế khác nhau bao gồm việc tạo
ra các acid hữu cơ, giúp tăng lượng lân hữu dụng cho cây, đặc biệt trong các đất có hàm lượng lân tích tụ cao (Phan Thị Mỹ Phúc, 2008). Nhờ có các vi sinh
vật chuyển hóa lân khó tan thành lân dễ tan nên cây trồng sử dụng được tối đa lượng lân có trong đất giúp cây trồng phát triển nhanh do đó cây trồng có thể đủ dinh dưỡng để phát triển và chống lại được mầm bệnh (Vessey, 2003).
Cây chỉ có thể hút lân từ đất dưới các dạng hòa tan tan lân trong dung dịch đất. Theo Vessey (2003), các vi sinh vật hòa tan lân khó tan bằng cách
Những acid này thay thế cho acid sunphuric để cắt đứt các ion orthophosphate
để tạo ra lân dễ tan và cây trồng có thể hấp thu dễ dàng.
Một số loài vi sinh vật sống cộng sinh trên rễ cây có khả năng hút lân để
cung cấp cho cây trồng. Trong số này đáng chú ý là nhóm Mycorrhiza có thể
hòa tan phosphate sắt trong đất để cung cấp lân cho cây. Theo Cao Ngọc Điệp
(2005), có nhiều nhóm vi sinh vật có khả năng hòa tan lân khó tan như: Vi
khuẩn (Pseudomonas, Bacillus cuculans…), xạ khuẩn và nhiều nhóm nấm
trong nhiều loại đất khác nhau như đất cát, đất sét, đất phù xa và cả đất sa mạc,
riêng vi khuẩn Pseudomonas có khả năng hòa tan lân hữu hiệu và cho năng
suất cao hơn so với chủng vi khuẩn nốt rễ và bón phân hóa học trên đất trồng cây đậu nành.
1.14 ENZIM β-GLUCOSIDASE
β -glucosidase là một enzyme phổ biến và chiếm ưu thế trong đất
(Makoi và A.Ndakidemi, 2008). β -glucosidase là một trong các enzyme của
glycosidase. α và β -glucosidase, α và β -galactosidase là bốn enzyme hoạt động chính của glycosidase, được phân bố rộng rãi trong tự nhiên (Eivazi và
Tabatabai, 1990) và đóng vai trò quan trọng trong chu trình carbon của hệ sinh thái đất (Ma và ctv., 2010).
β -glucosidase là enzyme hoạt động mạnh nhất trong bốn enzyme
glycosidase (Ma và ctv., 2010). β -glucosidase enzyme xúc tác phản ứng trong đất:
Glucoside-R + H2O Glucoside + R-OH
β -glucosidase trong đất là một chỉ số về chất lượng đất. β -glucosidase
tham gia vào bước cuối cùng của phân hủy sinh học cellulose. Nó có ý nghĩa
quan trọng trong chu trình C trong đất và được sử dụng như chỉ số về khả năng
sinh sản sinh học của đất (Yulan Zhang và ctv., 2011). Xúc tác thủy phân các
enzyme của polysaccharides khác nhau và β -glucosides (Jimenez và ctv.,
2007), xúc tác thủy phân và phân hủy sinh học các glucoside khác nhau trong các tàn dư thực vật trong hệ sinh thái đất (Martinez và Tabatabai, 1997). β -
đất, các sản phẩm thủy phân (glucose) là nguồn năng lượng quan trọng cho các
vi sinh vật sống trong đất (Eivazi và Tabatabai, 1988).
Các hoạt động β-glucosidase có mối quan hệ chặt chẽ với độ pH của đất
(Eivazi và Tabatabai, 1990). Các nghiên cứu của Deng và Tabatabai (1996), khi quan sát khả năng tổng hợp và sản sinh enzyme trên các loại đất khác nhau đã nhận thấy pH đất có ảnh hưởng rất lớn đến tỷ lệ tổng hợp và giải phóng các
enzyme. Các nghiên cứu của Wang và Lu (2006) cũng cho kết luận tương tự là
pH đất không chỉ ảnh hưởng rất lớn đến cộng đồng vi sinh vật đất mà còn ảnh hưởng đến sự tổng hợp và bài tiết enzyme trong đất.
Theo Eivazi và Tabatabai (1990), enzyme β-glucosidase nhạy cảm với
những thay đổi của các loại hình sử dụng đất. Trong lớp đất mặt, enzyme β- glucosidase luôn luôn có các hoạt động cao hơn so với chiều sâu đất khác nhau, do có hàm lượng của chất hữu cơ cao hơn và sinh khối vi khuẩn C sẽ kích thích
sự hoạt động của vi sinh vật và đẩy nhanh tốc độ tổng hợp enzyme (Ekenler và Tabatabai, 2003). Loại hình sử dụng đất khác nhau không chỉ ảnh hưởng trực
tiếp đến hàm lượng và phân bố của carbon trong đất, còn có tác dụng trên một
số điều kiện của vi sinh vật, trong đó có mối quan hệ chặt chẽ với sự hình thành và biến đổi carbon, sau đó ảnh hưởng đến phân bố chất dinh dưỡng một cách
CHƯƠNG 2
PHƯƠNG TIỆN – PHƯƠNG PHÁP
2.1 PHƯƠNG TIỆN
Ø Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 3/2012 đến 1/2013.
Ø Địa điểm thu mẫu: Mẫu đất được thu từ vườn trồng dừa tại xã Sơn Phú,
huyện Giồng Trôm, tỉnh Bến Tre.
Ø Mẫu đất phân tích: Đất dùng trong thí nghiệm là đất trồng dừa có xen
cây Cacao. Mẫu đất phân tích các chỉ tiêu hóa, sinh học tại Phòng thí nghiệm bộ môn Khoa Học Đất, Khoa Nông Nghiệp & SHƯD, Trường Đại Học Cần Thơ.
Ø Các trang thiết bị, dụng cụ lấy mẫu đất và dụng cụ phân tích của phòng thí nghiệm thuộc Bộ môn Khoa Học Đất, Khoa Nông Nghiệp và Sinh
Học Ứng Dụng Trường Đại Học Cần Thơ.
2.2 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN:
Thí nghiệm nhằm đánh giá mức độ ảnh hưởng của các cấp độ tuổi dừa lên
độ phì của đất. Mẫu đất phân tích được tiếp nối dựa trên bố trí thí nghiệm của
Nguyễn Thị Thanh Thì về đặc tính hóa học trên đất vườn dừa tại huyện Giồng
Trôm, tỉnh Bến Tre.
2.2.1 Đất nghiên cứu
Đề tài được thực hiện ở xã Sơn Phú, huyện Giồng Trôm, tỉnh Bến Tre là một trong những huyện có diện tích dừa có diện tích tương đối lớn.
Điều tra phỏng vấn được thực hiện ngẫu nhiên trên 19 hộ nông dân trong vườn dừa có diện tích canh tác tương đối lớn khoảng 2000 – 3000m2. Tiến hành thu mẫu đất theo cấp độ tuổi dừa với ba độ tuổi là 10 năm tuổi, 15 - 25 năm tuổi và 30 năm tuổi. Số mẫuđất thu được là 19 nông hộ tương ứng với
19 mẫu đất.
Mỗi hộ tiến hành thu ngẫu nhiên 5 mẫu đất, trộn thành một mẫu, được đưa về phòng thí nghiệm Bộ môn Khoa Học Đất, phơi khô ở nhiệt độ phòng, nghiền mịn qua rây 2 mm và 0,5 mm để phân tích một số chỉ tiêu như: pHH2O, lân tổng số, lân hữu dụng, đạm hữu dụng, đạm hữu cơ dễ phân huỷ (N labile),
chất hữu cơ dễ phân huỷ (C labile), các cation trao đổi (K, Na, Ca, Mg), khả năng hấp phụ cation (CEC), mật số nấm, mật số vi sinh vật hòa tan lân và hoạt độ enzym β -glucoside.
2.2.2 Các phương pháp phân tích mẫu đất
Ø pH: Trích bằng nước cất, tỷ lệ ly trích 1:2,5 (đất : nước) đo bằng pH kế
(Jackson, 1962).
Ø EC (mS/cm): Trích bằng nước cất, tỷ lệ ly trích 1:2,5 (đất:nước) đo
bằng EC kế (Jackson, 1962).
Ø Cation trao đổi và CEC trong đất: Xác định theo phương pháp không
đệm, trích bằng BaCl2 0,1M. Đây là phương pháp được cải tiến từ phương pháp của Gillman (1979). Mẫu đất được trích 3 lần với dung
dịch BaCl2 0,1M. Lần 1 lắc trong vòng 60 phút, lần 2 và lần 3 được lắc
trong vòng 30 phút. Sau khi lọc lấy dung dịch trích lên định mức đến
vạch 100 ml bằng dung dịch BaCl2 0,1M. Hút thể tích mẫu với lượng
thích hợp, hàm lượng các cation trao đổi (Na, Ca, Mg, K) được đo trên máy hấp thu nguyên tử (Atomic Absorption Spectrophotometer) để xác định cation trao đổi. Sau đó một lượng MgSO4 0,02M biết trước được
thêm vào hệ thống. Tất cả Ba2+ hiện diện trong phức hệ hấp thu được trao đổi với Mg và kết tủa thành dạng khó h.a tan BaSO4. Chuẩn độ Mg
còn thừa trong dung dịch với EDTA 0,01N sẽ tính toán được lượng Mg
hấp phụ và tính được trị số CEC.
Ø Đạm hữu dụng (NH4+ + NO3-): Trích bằng KCl 2M theo tỷ lệ 1:10, lắc
1 giờ sau đó cho hiện màu để:
+ Xác định hàm lượng đạm Nitrat trong đất: Vanadium (III)
chlorite, Sulfanilamide, N- (1-naphthyl) ethylenediamide
dihdrochloride. Đo trên máy so màu với bước sóng 540nm.
+ Xác định hàm lượng đạm amonium trong đất: (a) sodium nitroprusside, sodium salicylate, sodium citrate, sodium tatrate, và (b) sodium hydroxide, sodium hypochlorite. Đo trên máy so
Ø Lân tổng số (%P2O5): Cân 1g đất cho vào bình tam giác, thêm vào 5ml H2SO4 và 1m HClO4 vô cơ sau đó cho hiện màu với tác chất:
ammonium molybdate, potassiumantimonyl tatrate, sunphuric acid và ascorbic acid. Đo trên máy so màu với bước sóng 880nm.
Ø Lân dễ tiêu được xác định bằng phương pháp Olsen (1954): Lân dễ tiêu
trong đất được xác định bằng cách sử dụng dung dịch NaHCO3 0,5M ở
pH = 8,5 với tỷ lệ đất: dung môi là 1:20 và thời gian lắc 30 phút. Dung
môi NaHCO3 0,5M ở pH = 8,5 chủ yếu hòa tan lân ở dạng FePO4, AlPO4 và một ít Ca3(PO4)2. Hàm lượng lân dễ tiêu trong dung dịch
trích được xác định theo phương pháp so màu ammonium molipdate –
Ascorbic ở bước sóng 880nm.
Ø Đạm hữu cơ dễ phân hủy (N labile): Hàm lượng đạm dễ phân hủy được xác định theo phương pháp của Curtin và Wen (1999). Đạm hữu cơ dễ
phân hủy chính là hiệu của đạm NH4+-N đun nóng trừ đi đạm NH4+-N trích bằng KCl 2N.
Ø Carbon hữu cơ dễ phân hủy (C labile): Được xác định theo phương
pháp thủy phân trong môi trường acid (Sollins và ctv., 1999; Silveira và ctv., 2008); Carbon dễ phân hủy trong đất chính bằng chênh lệch giữa
carbon tổng số và carbon khó phân hủy.
Ø Mật số nấm: Môi trường PDA được sử dụng để nuôi cấy và xác định
mật số nấm (S.V. Mahamuni và ctv., 2012). (Phụ chương 1)
Ø Mật số vi sinh vật hòa tan lân: Môi trường Pikovskaya được sử dụng để
nuôi cấy và xác định tổng số vi sinh vật hòa tan lân (S.V. Mahamuni và ctv., 2012). (Phụ chương 1)
Ø Hoạt độ enzyme β – Glucosidase(mg p -nitrophenol/1g đất khô/1giờ):
Hoạt độ enzyme β – Glucosidase được xác định bằng phương pháp so
màu của Eivazi và Tabatabai (1988), dựa trên nguyên tắc đo sự phóng
thích p-nitrophenol của chất nền p - nitrophenyl beta – D - glucopyranoside (PNG - 25 mM) trên máy đo quang phổ ở bước sóng
2.3 XỬ LÝ SỐ LIỆU:
Xử lí và phân tích số liệu bằng phần mềm SPSS 15, sử dụng phần mềm Excel để tính toán số liệu và vẽ đồ thị.
CHƯƠNG 3
KẾT QUẢ THẢO LUẬN
3.1 KHẢO SÁT MỘT SỐ ĐẶC TÍNH HÓA HỌC ĐẤT VƯỜN DỪA THEO CẤP ĐỘ TUỔI DỪA THEO CẤP ĐỘ TUỔI DỪA
Kết quả phân tích mẫu đất cho thấy:
pHH2O: Kết quả trình bày hình 3.1 cho thấy pHH2O đất dao động trong khoảng (3,56 – 3,88) và không khác biệt có ý nghĩa thống kê về giá trị pH đất theo các cấp độ tuổi dừa. Khoảng pH thích hợp cho cây dừa trong khoảng 5 - 8 sinh trưởng và phát triển. Nhìn chung, pH đất rất thấp đây có thể là nguyên nhân gây bất lợi cho sự sinh trưởng và phát triển của cây dừa. Theo Landon (1991) đất có pHH2O < 5,5 được đánh giá là đất chua, đất có nguy cơ thiếu một số nguyên tố dinh dưỡng như Ca, K N, P và làm giảm hoạt động của vi sinh vật đất.
ns 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 10 tuổi 15-25 tuổi 35 tuổi Tu ổi d ừ a (n ăm ) pHH2O(1: 2.5)
Hình 3.1 : Sự thay đổi giá trị pHH2O theo cấp độ tuổi dừa.
Các nghiên cứu của Võ Thị Gương và ctv. (2010), cũng có kết luận tương tự, trên đất trồng cây ăn trái hầu hết pH đất giảm dần theo tuổi liếp (đất vườn dưới 10 năm có pH khoảng 4,5 và đất vườn trên 30 năm có pH khoảng 4).
EC (mS/cm): EC được xem là một trong các chỉ số biểu hiện cho độ mặn
nhất ở vườn dừa 35 tuổi và có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê với hai cấp độ tuổi dừa còn lại. Không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa vườn dừa 15 - 25 tuổi với vườn dừa 35 tuổi. Giá trị EC dao động trong khoảng 0,6 - 0,84 mS/cm được đánh giá là không ảnh hưởng đến cây trồng (theo Westrn Agricultural Laboratories, 2002). Theo Lê Văn Khoa và ctv. (2000), pH thấp nên nồng độ các muối phèn được hòa tan nhiều hơn làm EC gia tăng. b b a 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 10 tuổi 15-25 tuổi 35 tuổi Tu ổi d ừ a (n ăm ) EC (mS/cm)
Hình 3.2: Sự thay đổi giá trị EC trong đất theo cấp độ tuổi dừa
Khả năng trao đổi cation: Qua kết quả phân tích (Hình 3.8) cho thấy
khả năng trao đổi cation của đất được đánh giá là trung bình từ 10,63 - 11,91 Cmol/kg theo thang đánh giá của LanDon (1984). Kết quả phân tích cho thấy không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở ba cấp độ tuổi dừa. EC thấp có thể do hàm lượng chất hữu cơ trong đất thấp. Theo Swarnam và ctv. (2004), đất có CEC thấp thường có thành phần sét và hàm lượng chất hữu cơ thấp. Bên cạnh đó, do đất canh tác lâu năm lượng phân bón hóa học được bón vào đất nhiều và tích tụ dần làm cho pH thấp góp phần giảm các thành phần mang điện tích âm trong đất do đó khả năng giữ cation và cung cấp chất dinh dưỡng kém đi. Kết quả nghiên cứu nay phù hợp với nghiên cứu của Hồ Văn Thiệt (2006), CEC
đều thấp trên đất liếp vườn trồng chôm chôm (14,2 cmol/kg) và sầu riêng (12,9 cmol/kg) ở Chợ Lách, Bến Tre. ns 0 2 4 6 8 10 12 14 16 10 tuổi 15-25 tuổi 35 tuổi T u ổ i d ừ a (n ăm ) CEC (Cmol/kg)
Hình 3.3: Sự thay đổi giá trị CEC trong đất theo các cấp độ tuổi dừa
Các cation trao đổi trong đất theo kết quả thí nghiệm được trình bày (Hình 3.9) như sau:
+ Hàm lượng canxi trao đổi trong đất (3,76 - 5,22 cmol/kg) được đánh giá từ thấp đến trung bình theo Max và ctv. (1999). Kết quả phân tích thống kê (Hình 3.9) cho thấy không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa ba cấp độ tuổi dừa. Hàm lượng Ca trao đổi thấp do pH thấp, mặc khác đất được lên líêp nên một phần Ca mất do sự rửa rôi, cây hấp thụ, có thể do tập quán không bón vôi hoặc ít bón của nông dân làm giảm canxi trao đổi trong đất. Điều này phù hợp với nguyên cứu của Đỗ Thị Ren và ctv. (1998), đất liếp vườn trên các loại đất phù sa ở Cần Thơ hàm lượng canxi trao đổi trong đất ở mức trung bình. Theo Võ Thị Gương và ctv. (2006), sự hiện diện của Ca thấp đi đôi với độ pH thấp, ảnh hưởng đến độ hữu dụng của một số nguyên tố dinh dưỡng khác, ảnh hưởng đến sự khoáng hóa và các phản ứng hóa học trong đất. Do đó, canh tác vườn có tuổi liếp lâu năm trong điều kiện pH thấp thì cần cung cấp phân hữu cơ và vôi nhiều hơn trong thời gian dài mới có thể duy trì tốt hàm lượng Ca cung cấp cho cây trồng.
a B b ns ns A b B 0 1 2 3 4 5 6 K+ Na+ Ca2+ Mg2+
Cation trao đổi
C m ol /K g 10 tuổi 15 - 25 tuổi 35 tuổi
Hình 3.4: Sự thay đổi Cation trao đổi trong đất vườn dừa qua các cấp độ dừa.
+ Hàm lượng kali trao đổi từ 0,3 - 0,64 cmol/kg và được đánh giá ở