Bộ giáo dục và đào tạo trờng đại học vinh viên đình hợp vi khuẩn lam trong đất trong lúa và trồng thuốc lào ở một số xã thuộc huyện quảng x- ơng, thanh hoá Luận văn thạc sĩ sinh học i Vinh, 2009 lời cảm ơn Trớc hết tôi xin phép đợc bầy tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thầy giáo ,PGS-TS. Võ Hành - Thầy đã trực tiếp định hớng và tận tình giúp đỡ tôi rất nhiều cả về mặt kiến thức cũng nh phơng pháp nghiên cứu và cung cấp cho tôi tài liệu để tôi hoàn thành bản luận văn này. Cho phép tôi đợc bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với Thầy giáo PGS- TS.Nguyễn Đình San, Cô giáo TS.Lê Thị Thuý Hà, thầy cô đã có những góp ý, chỉ bảo quý báu giúp đỡ tôi trong quá trình viết luận văn. Nhân dịp này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn tới các thầy - Cô giáo khoa Sinh học, khoa đào tạo sau đại học trờng Đại học Vinh, Trờng Trung học phổ thông Quảng X- ơng 2, Thanh Hoá, tập thể anh chị em lớp Cao học 15 chuyên ngành Thực vật đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình học tập, cũng nh trong qúa trình làm luận văn. Tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ của Trung tâm khí tợng thuỷ văn Thanh Hoá, UBND huyện Quảng Xơng. Cuối cùng tôi xin đợc bầy tỏ lòng biết ơn đối với vợ con, gia đình tôi và đồng nghiệp - những ngời đã thờng xuyên động viên, giúp đỡ tôi về mọi mặt trong suốt quá trình học tập và công tác. Vinh, tháng 12 năm 2009 Tác giả Viên Đình Hợp ii Mục lục Trang Lời cảm ơn i Mục lục .iii Chữ viết tắt trong luận văn .iv Dang mục bảng và các hình trong luận văn .vi Mở đầu 1 Chơng 1: Tổng quan tài liệu .2 1.1 Tình hình nghiên cứu vi khuẩn lam trên thế giới và ở Việt Nam .2 1.1.1 Một số dẫn liệu nghiên cứu vi khuẩn lam trên thế giới .2 1.1.2 Một số dẫn liệu nghiên cứu vi khuẩn lam trong đất ở Việt Nam 3 1.2 Vai trò của vi khuẩn lam 5 1.3 Đặc điểm phân bố và sinh thái của VKL trong đất .6 1.3.1 Đặc điểm phân bố của VKL trong đất 6 1.3.2 ảnh hởng của các yếu tố sinh thái đến sinh trởng của VKL .6 1.4 Đặc điểm tự nhiên và khí hậu của huyện Quảng Xơng, Thanh Hoá 9 1.4.1 Đặc điểm tự nhiên 9 1.4.2 Điều kiện khí hậu 10 Chơng 2: Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu .12 2.1 Đối tợng, địa điểm và thời gian nghiên cứu .12 2.1.1 Đối tợng nghiên cứu 12 2.1.2 Địa điểm nghiên cứu .12 2.1.3 Thời gian thu và xử lý mẫu .12 2.2 Phơng pháp nghiên cứu 13 2.2.1 Phơng pháp lấy mẫu đất và phân tích các chỉ tiêu nông hoá .13 iii 2.2.2 Phơng pháp thu và xử lý mẫu VKL trong đất 13 2.2.3 Định loài VKL 14 Chơng 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận .17 3.1 Một số chỉ tiêu nông hoá thổ nhỡng của các loại đất trồng ở huyện Quảng Xơng, Thanh Hoá 17 3.1.1 Độ pH 17 3.1.2 Độ ẩm .18 3.1.3 Hàm lợng nitơ dể tiêu 19 3.1.4 Hàm lợng lân dể tiêu .20 3.1.5 Hàm lợng kali tổng số .21 3.2 Đa dạng vi khuẩn lam trong đất trồng của một số xã thuộc huyện Quảng X- ơng, Thanh Hoá .22 3.2.1 Cấu trúc thành phần loài .25 3.2.2 Phân bố các taxon bậc chi và loài trong họ .29 3.2.3 Phân bố các taxon bậc loài trong chi .31 3.2.4 Cấu trúc thành phần loài vi khuẩn Lam trong đất trồng ở các xã thuộc huyện Quảng Xơng, tỉnh Thanh Hoá .31 3.2.5 Đa dạng về hình thái .33 Kết luận, kiến nghị .35 Tài liệu tham khảo .36 Phụ lục 1 39 Phụ lục 2 40 iv Ch÷ c¸i viÕt t¾t trong luËn v¨n VKL Vi khuÈn lam VKLC§N Vi khuÈn lam cè ®Þnh ®¹m TB Trung b×nh v Danh mục bảng và biểu đồ Trang Bảng 2.1. Địa điểm thu mẫu12 Bảng 3.1. Độ pH đất ở các đợt thu mẫu 17 Bảng 3.2. Độ ẩm của đất ở các đợt thu mẫu18 Bảng 3.3. Hàm lợng nitơ dể tiêu trong đất ở các đợt thu mẫu 19 Bảng 3.4. Hàm lợng lân dể tiêu trong đất ở các đợt thu mẫu20 Bảng 3.5. Hàm lợng kali tổng số trong đất ở các đợt thu mẫu 21 Bảng 3.6. Danh mục Vi khuẩn Lam trong đất trồng lúa và trồng thuốc lào ở một số xã thuộc huyện Quảng Xơng, tỉnh Thanh Hoá. 22 Bảng 3.7 Số lợng taxon đã gặp của ngành VKL trong đất của các xã thuộc huyện Quảng Xơng, tỉnh Thanh Hoá26 Bảng 3. 8 Phân bố taxon bậc chi và loài trong các họ đã gặp.30 Bảng 3.9 Phân bố số lợng loài/dới loài trong các chi của VKL đã đợc phát hiện 31 Bảng 3.10 phân bố các taxon Vi khuẩn lam trong các xã 32 Bảng 3.11 Đa dạng hình thái các taxon VKL trong đất trồng ở một số xã thuộc huyện Quảng Xơng, tỉnh Thanh Hoá33 Bảng 3.12 Đa dạng hình thái các taxon VKL trong đất trồng ở một số xã thuộc huyện Quảng Xơng, tỉnh Thanh Hoá 33 Bảng 3.13 Đa dạng về hình thái vi khuẩn lam trong đất trồng ở huện Quảng Xơng so với các vùng đã đợc nghiên cứu34 Hình 3.1 pH đất ở các xã 17 Hình 3.2 Độ ẩm ở các xã .18 Hình 3.3 Hàm lợng nitơ dể tiêu ở các xã .19 Hình 3.4 Hàm lợng lân dể tiêu ở các xã 20 Hình 3.5 Hàm lợng kali giữa các xã . 21 Hình 3.6 Tỉ lệ % số loài ở các bộ của ngành Vi khuẩn lam trong đất ở một số xã thuộc Huyện Quảng Xơng, tỉnh Thanh Hoá 26 Hình 3.7 Tỉ lệ % số loài ở các họ của ngành vi khuẩn lam trong đất ở một số vi xã thuộc Huyện Quảng Xơng, tỉnh Thanh Hoá 30 Hình 3.8 Số lợng loài ở các xã .32 vii viii Lời mở đầu Vi khuẩn lam (VKL) là những sinh vật tiền nhân, có khả năng sống tự dỡng nhờ quá trình quang hợp, chúng có mặt trên trái đất cách đây khoảng 3,8 tỉ năm. Môi trờng sống chủ yếu là đất và nớc. Trong đất, một số VKL có khả năng cố định nitơ phân tử để chuyển thành dạng đạm dể hấp thụ cho cây trồng. Bên cạnh đó chúng còn đóng vai trò cải tạo môi trờng, cung cấp chất hữu cơ cho đất. Trong nớc, VKL đợc dùng làm sinh vật chỉ thị cho độ ô nhiễm của môi trờng, làm sạch môi trờng, cung cấp oxi cho nớc góp phần cải thiện chất lợng nớc, làm thức ăn cho các động vật thuỷ sinh. Từ những vai trò đó, VKL đã lôi cuốn nhiều nhà khoa học đi sâu nghiên cứu về sự đa dạng, sự phân bố, đặc điểm sinh lý hoá sinh cũng nh ứng dụng chúng vào thực tiển. Tuy nhiên, ở Việt Nam cho đến nay việc nghiên cứu tảo đất cha đợc chú ý nhiều (so với tảo sống trong môi trờng nớc), các công trình về chúng còn tản mạn, thiếu hệ thống, đặc biệt khu vực ở miền Trung lại càng ít đợc nghiên cứu. Xuất phát từ những lý do trên chúng tôi chọn đề tài: Vi khuẩn lam trong đất trồng lúa và trồng thuốc lào ở một số xã thuộc huyện Quảng Xơng Thanh Hoá. Mục tiêu của đề tài nhằm điều tra thành phần loài VKL trong các loại hình đất trồng (trồng lúa và trồng thuốc lào) ở một số xã thuộc huyện Quảng Xơng, Thanh Hoá Để đạt đợc mục tiêu trên, nhiệm vụ đặt ra là: 1. Xác định một số chỉ tiêu nông hoá của đất trồng lúa và đất trồng thuốc lào. 2. Xác định thành phần loài VKL có mặt trong các loại hình đất trồng. Đề tài đợc tiến hành tại Bộ môn Thực vật - khoa Sinh học trờng Đại học Vinh. Chơng 1 1 Tổng quan tài liệu 1.1 khái quat về Tình hình nghiên cứu vi khuẩn lam trên thế giới và ở Việt Nam 1.1.1 Một số dẫn liệu nghiên cứu Vi khuẩn lam trên thế giới Vi khuẩn lam đã đợc nhiều nhà khoa học tiến hành nghiên cứu từ những năm đầu thập kỷ XIX (C.Agardh, 1824, Kuetzing, 1843), các nghiên cứu chủ yếu tập trung về điều tra, phân loại và tìm hiểu quy luật phân bố của chúng. Ngời đầu tiên đặt nền móng nghiên cứu tảo đất (trong đó có VKL), với nhiều mặt của nó là Bristol- Roach (1920). Tại Mỹ, đã có nhiều công trình nghiên cứu khu hệ, phân loại, phân lập tảo đất đồng thời mô tả nhiều loài mới cho khoa học. Điển hình là Drouet (1956, 1968, 1973, 1978, 1981) [theo 2] ở nớc ý, Florenzano đã dành toàn bộ đời mình cho việc nghiên cứu động thái và nuôi trồng tảo đất từ các loại đất khác nhau; tiến hành phân lập tảo thuần khiết; nghiên cứu một số loài tảo có khả năng cố định nitơ khí quyển, đồng thời nuôi trồng chúng để thu sinh khối nhằm sử dụng chúng trong việc cải tạo đất trồng trọt. [theo 28] ở khu vực Châu á, Nhật Bản là nớc đã đạt đợc những thành tựu trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu VKL ở trong đất, nhất là các công trình nghiên cứu sinh thái, sinh lý, khả năng cố định N và sử dụng chúng nh nguồn phân bón sinh học vào cải tạo đất nông nghiệp nhằm tăng năng suất cây trồng [25]. ở ấn Độ có nhóm nghiên cứu tảo đất khá mạnh, nhất là đi sâu nghiên cứu VKL có khả năng cố định đạm và đã giành đợc sự chú ý cao. Tại trung tâm nghiên cứu nông nghiệp, Desikachary (1959) [25] tiến hành nghiên cứu khu hệ VKL ở ấn Độ trong nhiều năm, kết quả có 750 loài thuộc 85 chi đã đợc xác định, trong đó có 70 loài lần đầu tiên đợc phát hiện ở nớc này (chiếm 22% số loài của khu hệ). Còn 580 2 . giáo dục và đào tạo trờng đại học vinh vi n đình hợp vi khuẩn lam trong đất trong lúa và trồng thuốc lào ở một số xã thuộc huyện quảng x- ơng, thanh hoá. taxon VKL trong đất trồng ở một số xã thuộc huyện Quảng Xơng, tỉnh Thanh Hoá 33 Bảng 3.13 Đa dạng về hình thái vi khuẩn lam trong đất trồng ở huện Quảng Xơng