Bộ giáo dục đào tạo Trờng đại học vinh nguyễn thị hòa DN LIỆU VỀ THÀNH PHẦN LOÀI VI KHUẨN LAM (CYANOBACTERIA) TRONG ĐẤT TRỒNG MÀU Ở HUYỆN NGHI LỘC, TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành: thực vật MÃ số: 60.42.20 Luận văn thạc sÜ sinh häc Ngêi híng dÉn khoa häc: gs.ts vâ hµnh NghƯ An, 2012 i LỜI CẢM ƠN Trong q trình thực hồn thành đề tài, tơi nhận quan tâm, góp ý thầy giáo, giáo, cán Phịng Đào tạo Sau đại học, Khoa Sinh học, Bộ mơn Thực vật, Phịng thí nghiệm Thực vật Phịng thí nghiệm Hóa sinh - Trường Đại học Vinh Tôi nhận giúp đỡ Trung Tâm thủy văn Bắc Trung Bộ Phịng Nơng nghiệp huyện Nghi Lộc (Nghệ An) Tơi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý báu Cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn chân thành sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn, GS TS Võ Hành, dành nhiều thời gian để giảng dạy hướng dẫn cho học tập nghiên cứu chuyên môn Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Lê Ái Vĩnh giúp đỡ bảo tận tình để tơi hồn thành cơng việc nghiên cứu Cuối tơi xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, người thân đồng nghiệp học sinh trường THPT Quảng Xương II (Thanh Hóa) động viên, giúp đỡ mặt sống để yên tâm học tập nghiên cứu Tp Vinh, tháng 10 năm 2012 TÁC GIẢ ii MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tình hình nghiên cứu vi khuẩn lam giới Việt Nam .3 1.1.1 Một số dẫn liệu tình hình nghiên cứu VKL giới 1.1.2 Một số dẫn liệu tình hình nghiên cứu VKL Việt Nam 1.2 Một số đặc điểm sinh học VKL 1.3 Vai trò VKL ứng dụng chúng vào thực tiễn sản xuất đời sống 1.4 Đặc điểm tự nhiên khí hậu huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An 1.4.1 Đặc điểm tự nhiên 1.4.2 Đặc điểm khí hậu, thời tiết 13 Chương ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15 2.1 Đối tượng nghiên cứu .15 2.2 Địa điểm thời gian nghiên cứu 15 2.3 Phương pháp nghiên cứu 16 2.3.1 Phương pháp thu xử lý mẫu đất 16 2.3.2 Phương pháp phân tích số tiêu nơng hóa .16 2.3.3 Phương pháp thu xử lý mẫu tảo đất 18 2.3.4 Định loại lồi VKL phương pháp hình thái so sánh 19 2.3.5 Phương pháp xử lý số liệu 19 Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .20 3.1 Kết phân tích số tiêu nơng hóa đất trồng màu huyện Nghi Lộc (Nghệ An) 20 3.1.1 Độ ẩm 20 3.1.2 Độ pH đất đợt thu mẫu .21 3.1.3 Hàm lượng nitơ dễ tiêu 22 3.1.4 Hàm lượng lân dễ tiêu 23 iii 3.1.5 Hàm lượng kali tổng số .24 3.2 Vi khuẩn lam đất trồng màu số xã thuộc huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An 25 3.2.1 Thành phần loài vi khuẩn lam đất trồng màu huyện Nghi Lộc, Nghệ An 25 3.2.2 Vi khuẩn lam cố định nitơ đất trồng màu huyện Nghi Lộc (Nghệ An) 33 3.3 Mối quan hệ tính chất nơng hóa thổ nhưỡng thành phần lồi VKL phân bố đất trồng màu huyện Nghi Lộc (Nghệ An) 35 3.3.1 Sự biến động thành phần số lượng loài VKL qua đợt thu mẫu 35 3.3.2 Mối quan hệ tiêu nơng hóa, thổ nhưỡng đến phân bố số lượng VKL đất trồng hoa màu .36 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 39 KẾT LUẬN: 39 ĐỀ NGHỊ: .39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC iv DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Độ ẩm đất đợt thu mẫu 20 Bảng 3.2.Độ pH đất đợt thu mẫu .21 Bảng 3.3 Hàm lượng nitơ dễ tiêu đất đợt thu mẫu 22 Bảng 3.4 Hàm lượng lân dễ tiêu đất đợt thu mẫu 23 Bảng 3.5 Hàm lượng kali tổng số đất đợt thu mẫu 24 Bảng 3.7 Số lượng taxon ngành VKL đất trồng màu số xã thuộc huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An 25 Bảng 3.6 Thành phần loài vi khuẩn lam đất trồng màu huyện Nghi Lộc (Nghệ An) 26 Bảng 3.8 Số lượng loài VKL chi đất trồng màu Nghi Lộc (Nghệ An) so với số loài gặp Thạch Hà (Hà Tĩnh) Đắc Lắc 32 Bảng 3.9 Hình thái lồi VKL có tế bào dị hình phát đất trồng màu huyện Nghi Lộc (Nghệ An) 34 Bảng 3.10 So sánh thành phần loài đợt xã .35 Bảng 3.11 Mối quan hệ số lượng loài VKL với số tiêu nơng hóa thổ nhưỡng đất trồng màu huyện Nghi Lộc, Nghệ An .36 Bảng 3.12 So sánh thành phần loài VKL đất trồng màu số xã Nghi Lộc (Nghệ An) với vùng đất cát ven biển Thạch Hà (Hà Tĩnh) 38 v DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ thu mẫu đất mẫu VKL xã thuộc huyện Nghi Lộc (Nghệ An) 16 Hình 3.1 Độ ẩm xã đợt thu mẫu 20 Hình 3.2 Bảng độ pH xã đợt thu mẫu 21 Hình 3.3 Hàm lượng nitơ dễ tiêu xã đợt thu mẫu 22 Hình 3.4 Hàm lượng lân dễ tiêu xã đợt thu mẫu 23 Hình 3.5 Hàm lượng kali xã đợt thu mẫu 24 Hình 3.6: Biểu đồ tỉ lệ % số loài VKL chi phát xã trồng màu thuộc huyện Nghi Lộc (Nghệ An) 30 Hình 3.7 So sánh số lượng lồi VKL có tế bào dị hình huyện Nghi Lộc (Nghệ An), Thạch Hà (Hà Tĩnh) tỉnh Đắc Lắc 33 Hình 3.8 Biến động số lượng lồi VKL qua đợt thu mẫu 36 MỞ ĐẦU Vi khuẩn lam (Cyanobacteria) sinh vật tiền nhân, có khả quang tự dưỡng nhờ chứa sắc tố quang hợp diệp lục a, β-caroten sắc tố phụcaroten sắc tố phụ khác Trước đây, Vi khuẩn lam (VKL) thường gọi Tảo lam hay Tảo lam lục (Green-caroten sắc tố phụblue algae), Rong lam (Cyanophyta), Tảo nhầy (Myxophyceae) hay thực vật phân cắt (Schizophyceae) xếp thành ngành nhóm Tảo (Algae) Nhưng ngày VKL biết đến với nhiều đặc điểm giống vi khuẩn nên chúng xếp vào nhóm sinh vật tiền nhân (Procaryota) Tuy nhiên, nghiên cứu, VKL thường xem thành phần nhóm Tảo VKL phân bố rộng rãi tự nhiên, có mặt chủ yếu thủy vực nước ngọt; số phân bố vùng nước mặn giàu chất hữu nước lợ, nhiều lồi có mặt đất, bề mặt tảng đá sống cộng sinh… Nhiều loài VKL có khả cố định nitơ phân tử, góp phần đáng kể vào việc cung cấp nguồn nitơ dễ tiêu cho trồng Vi khuẩn lam xem sinh vật tiên phong vùng đất cằn cỗi chúng có khả tự tổng hợp chất hữu cơ, chất nhầy chúng giữ ẩm cho đất, đồng thời trình sinh trưởng VKL tiết môi trường xung quanh lượng đáng kể hợp chất chứa nitơ chất có hoạt tính sinh học kích thích sinh trưởng thực vật bậc cao Các nhà khoa học dành nhiều cố gắng lớn để sâu nghiên cứu VKL nhằm phát huy tiềm nông nghiệp chúng, đồng thời mở rộng phạm vi ứng dụng VKL lĩnh vực khác như: công nghiệp thực phẩm, mỹ phẩm, y học, công nghệ môi trường Ở nước ta, nghiên cứu điều tra VKL đất trồng tiến hành rải rác số nơi Các kết nghiên cứu cho thấy thành phần loài VKL, đặc biệt thành phần lồi VKL có khả cố định nitơ (VKLCĐN) có khác loại đất trồng vùng địa lý Đến chưa có cơng trình nghiên cứu VKL đất trồng hoa màu huyện Nghi Lộc (tỉnh Nghệ An) nên tiến hành nghiên cứu đề tài: “Dẫn liệu thành phần loài vi khuẩn lam (Cyanobacteria) đất trồng màu huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An” Mục tiêu đề tài nhằm điều tra thành phần loài VKL đất trồng màu huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An Để đạt mục tiêu trên, nhiệm vụ đặt là: Xác định thành phần lồi VKL có đất trồng màu huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An Đánh giá tính đa dạng thành phần lồi VKL VKLCĐN đất trồng màu huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An Tìm hiểu mối quan hệ thành phần lồi VKL với số tiêu nơng hóa đất trồng màu huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An Chương TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tình hình nghiên cứu vi khuẩn lam giới Việt Nam 1.1.1 Một số dẫn liệu tình hình nghiên cứu VKL giới Những cơng trình nghiên cứu VKL tiến hành nửa đầu kỷ XIX, C.Agardh (1824) Kuetzing (1843) Tuy nhiên người đặt móng cho việc phân loại VKL Thuret (1875) sau Kirchner (1900), với đóng góp Stizenberger (1860) Sach (1874) [22] Người có nhận xét khả đồng hóa nitơ số VKL Frank (1889) [ 21] Bước sang kỷ XX hàng loạt cơng trình nghiên cứu VKL công bố, chúng tập trung theo hướng phân loại học sinh học thực nghiệm Sau năm 1914 xuất hệ thống phân loại VKL với số lượng loài ngày tăng Đó cơng trình Elenkin (1916, 1923, 1936), Borch (1914, 1916, 1917), Geitler (1925, 1932) Các nhà Tảo học Liên Xô (cũ) tiếp tục phát triển theo hướng phân loại học như: Gollerbakh, Kosinski, Polianski (1953) Kondratieva (1968) [22] Hướng nghiên cứu phân loại VKL vùng nhiệt đới năm 1930 nhà khoa học P.Frémy thực Ơng mơ tả nhiều lồi VKL có vùng nhiệt đới mà không thấy vùng ôn đới Nhà Tảo học Ấn Độ Desikachary (1959) có cơng trình nghiên cứu phản ánh phong phú taxon thường gặp khu vực nóng ẩm có mưa nhiều vùng nhiệt đới [22] Alen (1956), De (1959), Singh (1961), Watanabe (1961), Subrahmanyan cộng (1964) nhận xét VKL có mặt nhiều nơi nơi mà chúng phát triển phong phú ruộng lúa Watanabe Yamamoto (1971) cho biết VKL phân bố rộng đất đạt đến mức độ phong phú khu vực nhiệt đới [31] Bên cạnh hướng nghiên cứu phân loại học, nhà khoa học tập trung nghiên cứu sinh lý, sinh hóa VKL đặc biệt khả đồng hóa nitơ phân tử số VKL Các nhận xét vấn đề Frank (1889), Beierink (1901), Heize (1906) chưa thừa nhận việc phân lập VKL khiết cịn gặp nhiều khó khăn [1] Hơn 20 năm sau (1928) , Drewes chứng minh khả cố định nitơ loài VKL phân lập nuôi cấy khiết Tiếp theo hướng nghiên cứu cơng trình Allison Morris (1930, 1932), Fogg (1942, 1951, 1956, 1962), Singh (1942, 1961), Herisset (1946, 1952), Watanabe (1950, 1956) [1], [21] Tuy nhiên, khơng phải tất lồi VKL có khả cố định nitơ khí mà số loài thuộc họ: Anabaenaceae, Nostocacea, Rivulariaceae Scytonemataceae thuộc lớp Hormogonneae [21] Về sau hàng loạt cơng trình tập trung nghiên cứu VKL CĐN như: Venkataraman (1975, 1982) [40], [41]; Roger (1979, 1986, 1989) [36], [37], [38]; Kapoor (1981) [35]; Hamdi (1986) [34]; Schaejer (1987) [39]; Antarikamoda (1983, 1991) [29], [30] Trong thập kỷ gần nghiên cứu cố định nitơ VKL tăng lên nhanh chóng mở rộng nhiều địa bàn khác Việc sử dụng VKL CĐN làm nguồn phân bón cho ruộng lúa hoạt động cố định nitơ địa phương lãnh thổ khác giành ý nhà khoa học, đặc biệt nước có vùng trồng lúa Châu Á Nhật Bản, Ấn Độ, Trung Quốc Ý, Ai Cập [21] 1.1.2 Một số dẫn liệu tình hình nghiên cứu VKL Việt Nam Cơng trình nghiên cứu VKL Việt Nam thuộc nhà khoa học P Frémy (1927), ông cơng bố lồi VKL tìm thấy Việt Nam sở định loại mẫu D Gaumont thu thập Người Việt Nam nghiên cứu công bố kết chuyên VKL Cao Ngọc Phương (1964) Tác giả công bố 23 taxon VKL sát mặt đất (subaerien) Sài Gòn Đà Lạt, có 11 chi với chi có tế bào dị hình (heterocyst) chi khơng có tế bào dị hình, lồi khoa học: Phormidium vietnamense thứ (varietas) mới: Gloeocapsa punctata var phamhoangii Nhà Tảo học Hungari ... 3.2 Vi khuẩn lam đất trồng màu số xã thuộc huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An 25 3.2.1 Thành phần loài vi khuẩn lam đất trồng màu huyện Nghi Lộc, Nghệ An 25 3.2.2 Vi khuẩn lam. .. thành phần loài VKL có đất trồng màu huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An Đánh giá tính đa dạng thành phần loài VKL VKLCĐN đất trồng màu huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An Tìm hiểu mối quan hệ thành phần loài. .. (Cyanobacteria) đất trồng màu huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An? ?? Mục tiêu đề tài nhằm điều tra thành phần loài VKL đất trồng màu huyện Nghi Lộc, tỉnh Nghệ An Để đạt mục tiêu trên, nhiệm vụ đặt là: Xác định thành