ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN TIẾN BƯỚC ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA VI KHUẨN PHÂN GIẢI PHOSPHATE KHÓ TAN LÊN MỘT SỐ LOẠI CÂY TRỒNG LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC THÁI NGUYÊN - 2014 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC NGUYỄN TIẾN BƯỚC ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA VI KHUẨN PHÂN GIẢI PHOSPHATE KHÓ TAN LÊN MỘT SỐ LOẠI CÂY TRỒNG Chuyên ngành: Công nghệ sinh học Mã số: 60.42.02.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Tăng Thị Chính THÁI NGUYÊN - 2014 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản luận văn là công trình nghiên cứu của chúng tôi dưới sự hướng dẫn của PGS. TS. Tăng Thị Chính, sự giúp đỡ của các cán bộ phòng Vi Sinh Vật Môi Trường - Viện Công Nghệ Môi Trường - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công Nghệ Việt Nam. Các số liệu, kết quả trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tôi xin chịu trách nhiệm hoàn toàn về những số liệu trong luận văn này. Thái Nguyên, ngày 19 tháng 05 năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Tiến Bước ii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập tại Trường Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên cũng như thời gian thực tập tại Phòng Vi sinh vật Môi Trường - Viện Công Nghệ Môi Trường - Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam, tôi đã được trang bị một số kiến thức và kinh nghiệm thực tế giúp tôi hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tôi xin chân thành cám ơn những tập thể và cá nhân đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn của mình. Tôi xin chân thành cám ơn PGS.TS. Tăng Thị Chính - Trưởng phòng Vi sinh vật Môi Trường - Viện Công Nghệ Môi Trường - Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam, đã định hướng nghiên cứu và tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi thực hiện đề tài luận văn. Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới Th.S. Đặng Thị Mai Anh và các anh chị cán bộ Phòng Vi sinh vật Môi Trường - Viện Công Nghệ Môi Trường - Viện Hàn Lâm Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình thực tập hoàn thành luận văn. Tôi xin cảm ơn PGS.TS. Nguyễn Vũ Thanh Thanh cùng các thầy cô giáo Khoa Khoa học Sự sống - Đại học Khoa học - Đại học Thái Nguyên đã luôn quan tâm, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình học tập. Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình và bạn bè những người đã luôn bên tôi, động viên và góp ý cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài luận văn. Thái Nguyên, ngày 19 tháng 05 năm 2014 Tác giả luận văn Nguyễn Tiến Bước iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i L Ờ I CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN vi DANH MỤC BẢNG vii DANH MỤC HÌNH viii MỞ ĐẦU 1 1. Lý do chọn đề tài 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 2 3. Nội dung nghiên cứu 2 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3 1.1. Khái quát về photpho đối với cây trồng 3 1.2. Ảnh hưởng của photpho đối với sinh trưởng và phát triển của cây trồng 3 1.3. Nguồn dinh dưỡng cho cây trồng từ phosphate 3 1.4. Sự tồn tại của phosphate trong đất 4 1.4.1. Phosphate hữu cơ 4 1.4.2. Phosphate vô cơ 5 1.4.3. Vòng tuần hoàn của phosphate trong tự nhiên 6 1.5. Vai trò của vi sinh vật phân giải phosphate khó tan 9 1.5.1. Vi sinh vật phân giải phosphate khó tan 9 1.5.2. Ảnh hưởng của vi sinh vật phân giải phosphate lên phân bón 12 1.6. Hiệu quả của phân vi sinh vật phân giải phosphate 14 1.7. Quá trình nghiên cứu và ứng dụng vi sinh vật phân giải phosphate 14 1.7.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vi sinh vật phân giải phosphate trên thế giới 14 1.7.2. Ứng dụng vi sinh vật phân giải phosphate khó tan để sản xuất phân vi sinh trên thế giới 16 iv 1.7.3. Ứng dụng vi sinh vật phân giải phosphate khó tan sản xuất phân vi sinh ở Việt Nam 18 CHƯƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20 2.1. Vật liệu nghiên cứu 20 2.2. Thiết bị (Phụ lục) 20 2.3. Môi trường (Phụ lục) 20 2.4. Hóa chất 20 2.4.1. Các hóa chất chung 20 2.4.2. Dung dịch phân tích 20 2.5. Phương pháp phân tích vi sinh vật 21 2.5.1. Phương pháp lấy mẫu đất 21 2.5.2. Phương pháp pha loãng 21 2.5.3. Phương pháp xác định mật độ vi sinh vật 22 2.6. Phương pháp phân tích hóa học 22 2.6.1. Phương pháp phân tích P tổng số trong đất 22 2.6.2. Phương pháp phân tích phosphate dễ tiêu trong đất (Phương pháp Olsen) 25 2.6.3. Phương pháp xác định độ ẩm và hệ số khô kiệt 27 2.7. Bố trí thí nghiệm 28 2.7.1. Bố trí thí nghiệm trong phòng thí nghiệm 28 2.7.2. Thực hiện bố trí thí nghiệm trên quy mô đồng ruộng 29 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 30 3.1. Kết quả ảnh hưởng của vi khuẩn phân giải phosphate khó tan đối với cây trồng đỗ xanh trong phòng thí nghiệm 30 3.1.1. Ảnh hưởng của vi khuẩn phân giải phosphate khó tan đối với hàm lượng photpho tổng số và photpho dễ tiêu trong đất 30 3.1.2. Ảnh hưởng của vi khuẩn phân giải phosphate khó tan lên các vi sinh vật trong đất 32 3.1.3. Đánh giá tác động của VSV phân giải phosphate khó tan lên sinh trưởng chiều cao, chiều dài rễ và sinh khối của cây đỗ xanh 34 v 3.2. Kết quả ảnh hưởng của vi khuẩn phân giải phosphate khó tan đối với cây trồng ngoài thực địa 37 3.2.1. Ảnh hưởng của vi sinh vật phân giải phosphate khó tan đối với cây Ngô 37 3.2.2. Ảnh hưởng của VSV phân giải phosphate khó tan đối với cây rau bắp cải 42 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 47 1. Kết luận 47 2. Đề nghị 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 PHỤ LỤC 52 vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN TT Chữ viết tắt Nội dung 1 CFU/ml Clony Forming Unit 2 CFU/g Colony Forming Unit 3 ĐC(-) Đối chứng âm 4 ĐC(+) Đối chứng dương 5 HCVS Phân hữu cơ vi sinh 6 MPA Meat pepton agar 7 N Nitơ 8 NPK Nitơ - Photpho - Kali 9 P Photpho 10 PGL Phân giải lân 11 PTN Phòng thí ngiệm 12 TN Thí nghiệm 13 VK Vi khuẩn 14 VSV Vi sinh vật vii DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Các VSV có khả năng phân giải các nguồn phosphate khó tan khác nhau 11 Bảng 2.1. Nồng độ dung dịch tiêu chuẩn ppm P để xây dựng đường chuẩn P tổng số 23 Bảng 2.2. Nồng độ dung dịch tiêu chuẩn ppm P để xây dựng đường chuẩn P dễ tiêu 25 Bảng 2.3. Bố trí thí nghiệm quy mô phòng thí nghiệm 28 Bảng 2.4. Bố trí thi nghiệm quy mô đồng ruộng 29 Bảng 3.1. Mật độ VSV phân giải phosphate và VSV tổng số hiếu khí ở các mẫu đất trồng cây đỗ xanh 33 Bảng 3.2. Chiều cao sinh trưởng của cây đỗ xanh phòng thí nghiệm theo thời gian 34 Bảng 3.3. Khối lượng và chiều dài của rễ cây đậu xanh 35 Bảng 3.4. Kết quả mật độ vi sinh phân giải phosphate và vi sinh vật tổng số trong đất trồng ngô 40 Bảng 3.5. Kết quả mật độ vi sinh vật phân giải phosphate khó tan và VSV tổng số trong đất trồng rau bắp cải 45 viii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Quá trình chuyển hóa P trong hệ sinh thái 8 Hình 1.2. Chu trình chuyển hóa P trong đất 8 Hình 1.3. Chu trình P trong tự nhiên 8 Hình 1.4. Các VSV phân giải phosphate 10 Hình 1.5. Một số vi khuẩn Pseudomonas, Alcaligenes, Achromobacter, Agrobacterium 13 Hình 1.6. Vi khuẩn Streptomyces 13 Hình 2.1. Phương pháp lấy mẫu đất 21 Hình 2.2. Đồ thị đường chuẩn thể hiện mỗi tương quan giữa P tổng số (mg/ml) với OD 882 23 Hình 2.3. Đồ thị đường chuẩn thể hiện mỗi tương quan giữa P dễ tiêu (mg/ml) với OD 882 26 Hình 3.1. Hàm lượng photpho tổng số trong mẫu đất trồng cây đỗ xanh 30 Hình 3.2. Hàm lượng photpho dễ tiêu trong các mẫu đất trồng cây đỗ xanh 31 Hình 3.3. Đồ thị mô tả sự tăng trưởng chiều cao của cây đỗ xanh trong các mẫu thí nghiệm 34 Hình 3.4. Biều đồ mô tả khối lượng và chiều dài rễ cây đỗ xanh 35 Hình 3.5. Ảnh chụp quả đỗ xanh thu hoạch ngày cuối ở quy mô phòng thí nghiệm 36 Hình 3.6. Tỷ lệ quả chắc, khối lượng quả chắc và năng suất quả của cây đỗ xanh 36 Hình 3.7. Ảnh hưởng của VK phân giải phosphate lên hàm lượng P tổng số trong đất trồng cây ngô 38 Hình 3.8. Ảnh hưởng của VK phân giải phosphate khó tan lên hàm lượng P dễ tiêu trong đất trồng ngô 39 Hình 3.9. Hình ảnh cây ngô ở quy mô ngoài đồng ruộng 41 Hình 3.10. Ảnh hưởng của vi khuẩn phân giải phosphate khó tan và mùn hữu cơ từ rác thải sinh hoạt lên năng suất của cây ngô 41 Hình 3.11. Kết quả phân tích hàm lượng photpho tổng số trong mẫu đất trồng cây rau bắp cải 43 Hình 3.12. Kết quả phân tích hàm lượng photpho dễ tiêu 44 Hình 3.13. Ảnh hưởng của VK phân giải P lên sự phát triển sinh khối và rễ của cây rau bắp cải 46 [...]... làm cho đất có độ phì nhiêu cao và cây trồng đạt năng suất cao Trên cơ sở lý luận và thực tiễn của hướng nghiên cứu này chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: Đánh giá ảnh hưởng của vi khuẩn phân giải phosphate khó tan lên một số loại cây trồng 2 Mục tiêu nghiên cứu Tuyển chọn được chủng có khả năng phân giải phosphate khó tan cao phục vụ cho sản xuất phân hữu cơ vi sinh 3 Nội dung nghiên cứu Đề tài... đất phân giải phosphate khó tan, khoáng hóa các hợp chất P hữu cơ thành dạng vô cơ (octophosphate) để cung cấp cho sinh trưởng và phát triển của cây Thực vật lại trở thành thức ăn của động vật và chu trình P lại lặp lại [18] 1.5 Vai trò của vi sinh vật phân giải phosphate khó tan 1.5.1 Vi sinh vật phân giải phosphate khó tan VSV phân giải hợp chất phosphate khó tan là những VSV, thông qua hoạt động của. .. các nội dung sau: Đánh giá mật độ vi sinh vật phân giải phosphate trong đất trồng đỗ xanh trong phòng thí nghiệm và mật độ vi sinh vật trong đất trồng ngô và rau bắp cải ở ngoài đồng ruộng Phân tích hàm lượng P tổng số và P dễ tiêu trong đất trồng đỗ xanh phòng thí nghiệm và đất trồng ngô, đất trồng rau bắp cải ngoài đồng ruộng Đánh giá ảnh hưởng của vi sinh vật lên năng suất cây trồng 3 CHƯƠNG 1... phân giải P mạnh nhất Ngoài ra còn có một số chi khác như Penicillin, Rhizopus… 1.5.2 Ảnh hưởng của vi sinh vật phân giải phosphate lên phân bón Trong tự nhiên, P nằm trong nhiều dạng hợp chất khác nhau Các hợp chất P hữu cơ trong đất có nguồn gốc từ xác động vật, thực vật, phân xanh, phân chuồng… Những hợp chất P hữu cơ này được vi sinh vật phân giải tạo thành những hợp chất P vô cơ khó tan, một số. .. định nitơ cũng như phân giải phosphate khó tan đã được tiến hành nghiên cứu từ những năm 1960 Năm 1958, Lê Văn Căn và Đặng Văn Ngữ đã nghiên cứu một số nấm mốc có khả năng phân giải được phosphate khó tan Một trong số các chủng nấm mốc có chủng Aspergillus niger có hoạt tính phân giải phosphate khó tan Sau 4 tuần nuôi cấy đã chuyển hóa được 17,2% P tổng số trong apatit và 14,2% P tổng số trong phosphorit... thời số lượng VSV phân giải P cũng thay đổi theo điều kiện khí hậu và lịch sử của đất, phụ thuộc vào chất đất, chế độ canh tác, loại cây trồng, mùa vụ và tuổi của cây [20] Theo Jayandra và cộng sự đã tổng kết: “Sự xuất hiện của VSV phân giải phosphate trong rễ cây là cao nhất sau đó là đất quanh rễ Tới nửa số VSV đất được kiểm tra có khả năng hòa tan Ca3(PO4)2 Số lượng VK hòa tan P vô cơ khó tan có... khó tan là những VSV, thông qua hoạt động của chúng, với các hợp chất P khó tan được chuyển hoá thành dễ tan đối với cây trồng VSV phân giải phosphate khó tan tạo vòng tròn trong suốt bao quanh khuẩn lạc (vòng phân giải) trên môi trường chứa nguồn P duy nhất là Ca3(PO4) hoặc lexitin [11] Các vi sinh vật phân giải phosphate khó tan được biết đến nay là các loài: Pseudomonas, Micrococus, Bacillus, Flavobacterium,... cần bón bằng quặng phodphorit mà năng suất cây trồng không thay đổi Phạm Thanh Hà, Nguyễn Thị Phương Chi (1999) nghiên cứu ảnh hưởng của các nguồn nitơ lên khả năng phân giải phosphate khó tan của 2 chủng nấm sợi Aspergillus awamori MN1 và Penicillium cyaneofulvum ĐT1 Tác giả nghiên cứu 7 19 nguồn cung cấp nitơ khác nhau lên khả năng phân giải phosphate khó tan của 2 chủng nấm sợi trên Kết quả cho thấy... trình phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ chứa P [6] Nghiên cứu gần đây nhất đối với VSV phân giải phosphate trên đất bazan nâu đỏ là sử dụng chế phẩm vi sinh phân giải phosphate (50g) cho 1hecta cà phê có tác dụng tương đương với 34,3kg P2O5/ hecta [8] Nghiên cứu cũng cho thấy, vi c bón thêm phân VSV phân giải phosphate làm tăng số lượng VSV phân giải phosphate trong đất, dẫn đến tăng cường độ phân giải. .. Arthrobster, Vi khuẩn: Pseudomonas, Alcaligenes, Achromobacter, Agrobacterium, Aerobacter, Brevibacterium, Micrococcus, Flavobacterium… Hình 1.5 Một số vi khuẩn Pseudomonas, Alcaligenes, Achromobacter, Agrobacterium [36] Xạ khuẩn: Streptomyces Hình 1.6 Vi khuẩn Streptomyces [36] 14 1.6 Hiệu quả của phân vi sinh vật phân giải phosphate Hàm lượng P dễ tiêu trong hầu hết các loại đất đều rất thấp Vì vậy vi c . khối của cây đỗ xanh 34 v 3.2. Kết quả ảnh hưởng của vi khuẩn phân giải phosphate khó tan đối với cây trồng ngoài thực địa 37 3.2.1. Ảnh hưởng của vi sinh vật phân giải phosphate khó tan. đề tài: Đánh giá ảnh hưởng của vi khuẩn phân giải phosphate khó tan lên một số loại cây trồng 2. Mục tiêu nghiên cứu Tuyển chọn được chủng có khả năng phân giải phosphate khó tan cao phục. 30 3.1. Kết quả ảnh hưởng của vi khuẩn phân giải phosphate khó tan đối với cây trồng đỗ xanh trong phòng thí nghiệm 30 3.1.1. Ảnh hưởng của vi khuẩn phân giải phosphate khó tan đối với hàm