Luận án TS. Nguyễn Thị Thuý Nga - Chế phẩm vi sinh vật đa chủng gieo ươm thông nhựa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM ======================== NGUYỄN THỊ THUÝ NGA TÓM TẮT LUẬN ÁN NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC SẢN XUẤT CHẾ PHẨM VI SINH VẬT ĐA CHỦNG ĐỂ GIEO ƯƠM VÀ TRỒNG THÔNG NHỰA (Pinus merkusii Jungh. Et de Vriese) TRÊN ĐẤT THOÁI HÓA Ở MIỀN BẮC VIỆT NAM TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP 2 Công trình được hoàn thành tại: VIỆN KHOA HỌC LÂM NGHIỆP VIỆT NAM NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS. PHẠM QUANG THU Phản biện 1: ……………………………………………… ……………………………………………………………. Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án cấp Viện khoa học Lâm nghiệp Việt Nam vào hồi giờ ngày tháng năm 2016 2 DANH MỤC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ­ Nguyễn Thị Thuý Nga, Phạm Quang Thu (2009), Phân lập, tuyển chọn vi sinh vật phân giải lân có hiệu lực cao và đặc điểm sinh học của chúng để sản xuất phân vi sinh cho cây lâm nghiệp.

Tạp chí khoa học lâm nghiệp, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, số 3, tr 1038 – 1045. ­ Nguyễn Thị Thuý Nga (2015), Phân lập, tuyển chọn một số chủng vi khuẩn nội sinh tạo chất kích thích sinh trưởng Indole-3- acetic axit (IAA) và đối kháng nâm Fusarium oxysporum gây bệnh thối cổ rễ cây thông. Tạp chí khoa học lâm nghiệp, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, số 3, tr 3948 - 3959. ­ Nguyễn Thị Thuý Nga (2015), Nghiên cứu tạo chế phẩm đa chủng VSV và đánh giá hiệu quả của chế phẩm đối với sản xuất cây con Thông nhựa (Pinus merkusii) ở vườn ươm.

Tạp chí khoa học lâm nghiệp, Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, số 3, tr 3960 – 3968. Thông là cây trồng Lâm nghiệp, được gây trồng ở hầu khắp các tỉnh trung du và miền núi nước ta. Cây thông được coi là cây loại trồng chủ yếu, với diện tích đứng thứ ba sau bạch đàn và keo. Theo quyết định số 3135/QĐ-BNN-TCLN ngày 06/8/2015 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn công bố số liệu hiện trạng rừng toàn quốc năm 2014, diện tích rừng trồng thông các loại là khoảng 400.

Loài thông được trồng chủ yếu là Thông nhựa (Pinus merkusii), cây Thông nhựa mang lại giá trị lớn về mặt kinh tế, xã hội. Các loài cây hạt trần nói chung và thông nói riêng, lông hút ở rễ kém phát triển, nên trong tự nhiên có quá trình cộng sinh bắt buộc với nấm. Sợi nấm giúp cây trồng hấp thụ nước và dinh dưỡng khoáng tốt hơn. Quy trình kỹ thuật gieo ươm thông do Bộ Lâm nghiệp nay là Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành năm 1983 đã quy định tiêu chuẩn, chất lượng cây thông con khi xuất vườn phải có nấm rễ.

Để đạt được điều đó các cơ sở sản xuất phải sử dụng 10% đất mặt rừng thông đã khép tán trộn với thành phần ruột bầu, để có nguồn nấm cộng sinh. Việc làm này đã gây nên nhiều bất lợi như : nấm cộng sinh không được tuyển chọn; mang theo mầm sâu, bệnh đặc biệt bệnh lở cổ rễ và bệnh rơm lá thông; hệ sinh thái của rừng thông khép tán bị ảnh hưởng nghiêm trọng, và chi phí lớn. Ở nước ta hiện nay gieo ươm thông tại vườn ươm còn mắc nhiều bệnh như: bệnh vàng còi do cây thông không có nấm cộng sinh, bệnh thối cổ rễ do nấm Fusarium spp. Tỷ lệ cây con bị chết ở vườn ươm do nấm Fusarium spp.

gây ra ước tính từ 40% đến 50%. Không những thế năng suất rừng trồng thông hiện nay còn hạn chế, cây thông sinh trưởng phát triển kém, kéo theo sức đề kháng yếu, dễ bị bệnh và sự tấn công của nhiều loài sâu và bệnh. Trên thế giới cũng như ở nước ta, đã sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc vi sinh vật (VSV) để bổ xung vào bầu ươm cây con, cũng như trồng rừng thông, việc làm này đã mang lại lợi ích kinh tế cao hơn và thân thiện với môi trường, nhằm tăng năng suất giá trị của cây trồng và làm giảm hiện tượng thoái hóa đất. Hiện nay trên thị trường phân bón nước ta, có một số thương hiệu phân vi sinh nhưng chủ yếu phục vụ cho phát triển cây Nông nghiệp và cây ăn quả, những loại phân VSV riêng cho cây lâm nghiệp còn ít hoặc rất hạn chế.

Phát triển cây Lâm nghiệp và cải tạo đất thoái hoá là cần thiết và quan trọng trong việc phát triển kinh tế, xã hội, bảo vệ môi trường và đặc biệt là phát triển nghề rừng. Để khắc phục những tồn tại trên tôi tiến hành nghiên cứu luận án “Nghiên cứu cơ sở khoa học sản xuất chế phẩm vi sinh 5 vật đa chủng để gieo ươm và trồng Thông nhựa (Pinus merkusii Jungh. Et de Vriese) trên đất thoái hoá ở Miền Bắc Việt Nam”. Mục tiêu tổng quát - Xác định cơ sở khoa học sản xuất được chế phẩm vi sinh vật đa chủng (gồm nấm ngoại cộng sinh, vi khuẩn sinh IAA và đối kháng nấm gây bệnh, vi sinh vật phân giải phốt phát khó tan và cố định nitơ tự do) để gieo ươm, gây trồng thông nhựa nhằm tăng sinh trưởng, hạn chế bệnh thối cổ rễ và cải tạo đất thoái hoá.

Mục tiêu cụ thể -Tuyển chọn được chủng nấm ngoại cộng sinh, thuộc loài Pisolithus tinctorius, phân lập và tuyển chọn vi khuẩn nội sinh cây Thông nhựa, có khả năng sinh tổng hợp IAA và đối kháng với nấm Fusarium oxysporum gây bệnh thối cổ rễ cây Thông nhựa; phân lập và tuyển chọn vi sinh vật phân giải phốt phát khó tan và cố định nitơ tự do có hiệu lực cao. - Xác định được đặc điểm sinh học của các chủng VSV tuyển chọn. - Xác định được cơ sở khoa học tạo chế phẩm VSV đa chủng. - Sản xuất được chế phẩm VSV đa chủng có khả năng tăng sinh trưởng, hạn chế bị bệnh đối với cây Thông nhựa ở vườn ươm và rừng trồng, cải tạo đất thoái hoá, bạc màu.

ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN - Lần đầu tiên phân lập và tuyển chọn được 2 chủng vi khuẩn Pseudomonas fluorescens, Bacillus subtilis nội sinh cây Thông nhựa, có khả năng sinh tổng hợp IAA vừa có khả năng đối kháng với nấm F.oxysporum gây bệnh thối cổ rễ cây thông. - Lần đầu tiên phân lập và tuyển chọn được 2 chủng vi khuẩn Burkholderia cenocepacia, Azotobacter beijerinskii có khả năng phân giải phốt phát khó tan vừa có khả năng cố định nitơ tự do. - Tạo chế phẩm vi sinh vật đa chủng cho cây Thông nhựa có khả năng kích thích sinh trưởng, cố định đạm, phòng trừ nấm gây bệnh thối cổ rễ và cải tạo đất thoái hoá bạc màu, thay thế việc sử dụng 10% đất mặt rừng thông khi gieo ươm và thay thế việc sử dụng phân NPK bón lót khi trồng rừng. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ở NGOÀI NƯỚC 1. Nghiên cứu về nấm cộng sinh. Nấm cộng sinh đã được các nhà nghiên cứu vi sinh vật quan tâm từ rất sớm, ở Venezuela, người ta lấy lớp đất mặt của các rừng trồng thông đã khép tán trộn với đất của vườn ươm để tạo ruột bầu gieo ươm cây con, nấm cộng sinh chủ yếu ở đây là loài Thelephora terrestric. Từ những năm 1980, bào tử nấm Pisolithus tinctorius được bang Georgia của Mỹ nhiễm cho cây thông con ở vườn ươm.

Marx và đồng tác giả (1982) đã nghiên cứu, được chế phẩm P. tinctorius đã được sản xuất và bán rộng rãi ngoài thị trường, hầu hết các cây con gieo ươm đều được nhiễm chế phẩm này trên quy mô lớn. Theo Marx và đồng tác giả (1989) bào tử nấm P. tinctorius được thu từ thể quả của nấm ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, cộng sinh với nhiều loài cây chủ, đã tạo cho chế phẩm bằng bào tử có tính đa dạng về mặt sinh học hơn chế phẩm bằng hệ sợi.

Hơn tám triệu cây con, đã được nhiễm chế phẩm bằng hệ sợi và nhiều triệu cây con đã được nhiễm chế phẩm bằng bào tử, cho kết quả sinh trưởng vượt trội. Nghiên cứu về VSVNS sinh IAA kích thích tăng trưởng thực vật. Các chất kích thích tăng trưởng thực vật là những chất tự nhiên được sản xuất bởi các VSV nội sinh. Chúng có tác dụng kích thích hoặc ức chế một số quá trình sinh lý, sinh hóa ở thực vật và vi sinh vật.

Brakel và Hilger (1965) cho rằng, vi khuẩn Azotobacter có thể sản sinh ra axit indol-3-acetic (IAA) là chất tăng trưởng thực vật. Chandramohan và Mahadevan (1968b) đã phân lập được vi khuẩn sinh IAA tăng trưởng thực vật từ cây Bông. Những năm trước đây nhiều nhà khoa học cho rằng IAA được sản suất bởi vi sinh vật chỉ là chất chuyển hóa thứ cấp. Nhưng gần đây nhà nghiên cứu Stijn và Jos (2010) cho rằng, VSV nội sinh như những nhà máy khổng lồ, sản xuất IAA tăng kích thính sinh trưởng thực vật.

Ruben và đồng tác giả (2012) cho rằng, có mặt của các vi sinh vật sinh IAA sẽ làm tăng sản lượng cây trồng một cách rõ rệt. Nghiên cứu về vi sinh vật phân giải phốt phát khó tan. Johri và đồng tác giả (1999), đã phân lập và mô tả đặc điểm của khoảng 4.800 chủng VSV có khả năng phân giải phốt phát khó tan. Tuy nhiên, các tác giả chỉ dừng ở mô tả đặc điểm của các chủng, mà chưa ứng dụng những chủng vi sinh vật phân giải phốt phát này vào sản xuất phân vi sinh.

Alan (2000) cho rằng, vi sinh vật đất đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thụ và quá trình biến đổi của các chất dinh dưỡng trong đất. Đối với 7 phốt pho, vi sinh vật đất có ảnh hưởng nhiều đến quá trình biến đổi phốt pho, đặc biệt vi sinh vật có thể phân giải phốt pho từ các hợp chất phốt pho có trong đất. José và đồng tác giả (2001) nghiên cứu, các chủng vi khuẩn phân giải phốt phát được phân lập từ các nguồn khác nhau có hiệu lực phân giải phốt phát khác nhau.Việc sử dụng vi sinh vật phân giải phốt phát, không những có tác dụng cải tạo đất, mà còn làm tăng lượng phốt pho cho cây trồng và đem lại kết quả tốt cho mùa vụ. Nghiên cứu vi sinh vật đối kháng với nấm gây bệnh.

Alecxander Fleming (1928), tình cờ phát hiện ra quan hệ đối kháng giữa nấm Penicillinum notatum với khuẩn Staphylococus aureus và đã tìm ra chất kháng sinh đầu tiên là penicillin. Hiện nay, trên thế giới có khoảng 13.000 chất kháng sinh tự nhiên, trong đó có hơn 3.000 chất do thực vật tạo ra, hơn 9.000 chất kháng sinh do VSV tổng hợp được và hàng ngàn dẫn chất là kháng sinh bán tổng hợp.