ĐẶT VẤN ĐỀ Từ cuối năm 2014, do ảnh hưởng của biến đổi khí hậu làm cho nền nhiệt độ tăng cao, thiếu hụt lượng mưa, là nguyên nhân gây ra tình trạng hạn hán, xâm nhập mặn, đã gây thiệt hại nặng nề và đe dọa nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp, sinh hoạt của người dân. Các khu vực bị ảnh hưởng nặng là Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và Đồng bằng sông Cửu Long. Do ảnh hưởng của xâm nhập mặn, nhiều diện tích cây trồng đã bị ảnh hưởng. Ở vụ Mùa và Thu Đông năm 2015, có khoảng 90.000 ha lúa bị ảnh hưởng đến năng suất, trong đó thiệt hại nặng khoảng 50.000 ha (Kiên Giang 34.000 ha, Sóc Trăng 6.300 ha, Bạc Liêu 5.
Vụ Đông Xuân 2015-2016, có 104.000 ha lúa bị ảnh hưởng nặng đến năng suất (chiếm 11% diện tích gieo trồng 8 tỉnh ven biển - đang bị ảnh hưởng nặng của xâm nhập mặn). Dự kiến, trong thời gian tới, diện tích bị ảnh hưởng khoảng 340. Đến đầu năm 2020, mức ảnh hưởng của xâm nhập mặn được đánh giá còn diễn ra gay gắt hơn so với năm 2015 - 2016. Tính đến ngày 4 tháng 3 năm 2020, đã có 5 tỉnh Kiên Giang, Bến Tre, Tiền Giang, Cà Mau và Long An công bố tình huống khẩn cấp về hạn, mặn.
Dù các địa phương đã rút kinh nghiệm từ những đợt hạn, mặn trước đây nhưng vẫn không tránh được thiệt hại. Ở hạ nguồn 3 nhánh sông Mekong gồm sông Tiền, sông Hàm Luông và sông Cổ Chiên, tỉnh Bến Tre là địa phương chịu ảnh hưởng sớm nhất của tình huống nước mặn xâm nhập. Đợt xâm nhập mặn năm 2016 được xem là đợt mặn kỷ lục, 100 năm mới lặp lại thì mùa khô năm 2020 đã phá vỡ mọi kỷ lục được xác lập trước đó. Nếu như năm 2016, nước mặn “âm thầm” xâm nhập vào những ngày người dân đang đón Tết Nguyên đán thì năm 2020 nước mặn xâm nhập sớm hơn năm 2016 khoảng 1 tháng.
Bến Tre là một trong những địa phương sẽ chịu ảnh hưởng nặng nề do biến đổi khí hậu. Đặc biệt, năm 2010, hạn mặn đã làm thiệt hại và giảm năng suất 1.575 ha lúa, bỏ hoang không sản xuất 4.500 ha, thiệt hại và giảm năng 4 suất 10.162 ha cây ăn quả. Theo dự báo của Trung tâm Khí tượng - Thủy văn tỉnh Bến Tre, nhiễm mặn 1‰ trên 3 sông lớn là Hàm Luông, Cửa Đại và Cổ Chiên vào sâu trong đất liền từ 57 - 68 km. Nhiễm mặn 4‰ trên sông Hàm Luông đã và sâu 50km; đặc biệt mặn 1 - 3‰ trên sông Hàm Luông đã tấn công đến vương quốc trái cây đặc sản, hoa kiểng, cây giống Chợ Lách.
Trong khi đó, trên sông Cửa Đại mặn 4‰ đã vào sâu gần 50 km, đến xã Quới Sơn, Tân Thạch thuộc huyện Châu Thành; trên sông Cổ Chiên mặn 4‰ lên đến xã Nhuận Phú Tân, Hưng Khánh Trung (khoảng 55 - 60 km). Tình hình thiệt hại do xâm nhập mặn tính đến tháng 3/2016 trên địa bàn tỉnh Bến Tre, diện tích cây ăn quả bị thiệt hại khoảng 1. Xuất phát từ thực tiễn trên, với mong muốn tìm ra giải pháp cải tạo đất giúp cây trồng sinh trưởng phát triển tốt trên nền đất nhiễm mặn, tăng năng suất, chất lượng và đem lại hiệu quả kinh tế cao, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu vi sinh vật chịu mặn, tổng hợp kích thích sinh trưởng thực vật trên đất trồng cây bưởi Da xanh và cây sầu riêng tại tỉnh Bến Tre”. MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 2.
Mục đích Phân lập, định danh tên loài chủng vi sinh vật (vi khuẩn) có khả năng chịu mặn, có hoạt tính sinh học (kích thích sinh trưởng thực vật) nhằm hỗ trợ cây ăn quả (cây bưởi Da xanh, cây sầu riêng) phục hồi và phát triển trên đất bị nhiễm mặn. Yêu cầu Đánh giá khả năng chịu mặn được muối NaCl của các chủng vi khuẩn đã phân lập, tuyển chọn. Định danh chủng vi khuẩn đã phân lập, tuyển chọn dựa vào kỹ thuật truyền thống và kỹ thuật sinh học phân tử (PCR và giải trình tự gen). Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường nuôi cấy, nhiệt độ và độ pH đến sự phát triển của chủng vi khuẩn đã phân lập, tuyển chọn.
TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA BIỆN PHÁP CẢI TẠO ĐẤT NHIỄM MẶN BẰNG CHẾ PHẨM VI SINH VẬT a) Khả năng chống chịu mặn Nhiều nghiên cứu cho thấy sau khi nhiễm nấm cộng sinh vùng rễ như Glomus mosseae, G. etunicatum, Paraglomus occultum (Selvaraj & Chellappan, 2006; Wu & Zou, 2009; Evelin et al., 2009; Porcel et al., 2011), vi khuẩn như các loài thuộc chi Azospirillum, Enterobacter, Klebsiella, Pseudomonas, Bacillus, Azotobacter (Kumar et al., 2001; Khan et al., 2007) lên cây trồng giúp cho cây trồng tăng khả năng chống khô hạn, chống chịu mặn, nhiệt độ, độ ẩm và pH cực đoan và hàm lượng kim loại nặng. Cây nhiễm vi sinh vật có ích thì có thể chống chịu được với độ mặn trong đất hoặc trong nước tưới.
Hệ thống nấm đóng vai trò quan trọng trong quá trình thẩm thấu và tạo điều kiện cho sự hấp thụ nước có nồng độ muối cao hơn (Khan et al. b) Khả năng kích thích tăng trưởng của vi sinh vật Trong quá trình cộng sinh với rễ cây, vi sinh vật hình thành nhiều chất kích thích sinh trưởng như chất sinh trưởng tế bào (auxin), chất phân chia tế bào (cytokinin), vitamin B1, indol-3acetic acid (IAA),… (Hayat et al., 2010; Khan et al. c) Khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng Trong đất, hàm lượng lân khó tan (insoluble phosphate) chiếm tỷ lệ 95 - 99% (Hayman, 1975), chỉ một lượng rất ít lân dễ tiêu (soluble phosphate) mà cây có thể hấp thụ được. Vi sinh vật tiết ra enzym phosphorase chuyển hóa lân khó tan thành lân dễ tiêu giúp cho cây sinh trưởng phát triển.
Ngoài ra, vi sinh vật có thể sản sinh muối oxalate kết hợp với sắt (Fe), nhôm (Al), 6 lân (P) không tan trong đất, từ đó mà làm tăng khẳ năng hút P của rễ cây (Khan et al. d) Khả năng kháng bệnh Nhiều loại vi sinh vật có khả năng kháng bệnh hại cây trồng bởi một số cơ chế sau như tạo ra kháng sinh là một chất quan trọng sinh ra trong quá trình sinh trưởng của vi sinh vật để tiêu diệt những mầm bệnh có trong đất, giúp cây trồng phát triển. Nó có khả năng tiêu diệt vi khuẩn hay kìm hãm sự sinh trưởng của vi khuẩn một cách đặc hiệu. Tăng cường sức đề kháng của cây: Tác dụng của vi sinh vật kích thích sinh trưởng thực vật (PGPR - Plant Growth Promoting Bacteria) là vi khuẩn vùng rễ, sống tự do ở trong đất, tác động trực tiếp hoặc gián tiếp kích thích sinh trưởng bộ rễ và toàn bộ cây trồng (Mayak et al.
Tác động gián tiếp, khi tương tác với rễ cây thông qua rất nhiều cơ chế khác nhau tạo ra tính kháng của cây chống lại các tác nhân gây bệnh cây. Tác động trực tiếp lên cây trồng như khả năng cố định ni tơ, phân giải lân, sắt, sản sinh ra phytohormone, enzym 1-aminocyclopropane-1- carboxylate (ACC),… (Glick, 1995; Hayat et al. Hiện tượng này được gọi là tính kích kháng hệ thống (ISR - Induced Systemic Resistance), cũng giống như tính kích kháng hệ thống có điều kiện (SAR- Systemic Acquired Resistance) (Ryu et al. Nhiều nghiên cứu đã ghi nhận việc ứng dụng vi sinh vật kích thích sinh trưởng thực vật trong trồng trọt làm tăng sức đề kháng và năng suất của các loại cây trồng khác nhau trong cả điều kiện bình thường và bất lợi.
Cơ chế do siderophore: Siderophore là một loại protein sinh ra trong quá trình sinh trưởng của vi sinh vật, nó có khả năng hấp thụ các ion Fe+3 trong môi trường với ái lực cao nhằm phục vụ trực tiếp cho sự sinh trưởng và hô hấp của vi sinh vật, làm cho môi trường xung quanh nghèo sắt, dẫn đến các loại vi sinh vật khác không có đủ ion Fe+3 cho quá trình sinh trưởng của mình, do đó chúng sẽ không sinh trưởng được (Sadeghi et al. TÌNH HÌNH XÂM NHẬP MẶN TẠI TỈNH BẾN TRE 1. Đặc điểm đất nhiễm mặn Đất có thành phần cơ giới nặng, tỷ lệ sét cao (50-60%), đất bí chặt, thấm nước kém, khi khô đất co lại nứt nẻ, khi ướt đất dẻo dính, khó làm đất, vùng rễ cây hoạt động kém. Thành phần muối trong đất phổ biến là NaCl (mặn clo), ngoài ra còn có các muối khác như Na2SO3, Na2SO4, Na2CO3 và MgCl2, MgSO4.
Các muối này ở nồng độ cao sẽ gây độc cho cây trồng. Đất có tính kiềm (pHH2O > 6), vi sinh vật hoạt động yếu (Hồ Quang Đức và cs. Đất bị nhiễm mặn do sự tích tụ quá mức bình thường của các loại muối hòa tan trong đất, dẫn đến áp suất thẩm thấu của dung dịch đất tăng cao, natri trao đổi ở mức độ cao, dẫn đến tính chất vật lý của đất rất xấu, hàm lượng dễ tiêu của một số chất dinh dưỡng cần thiết rất thấp. Đất nhiễm mặn làm cho cây trồng bị thiếu dinh dưỡng và nhiễm độc ion, làm cho kết cấu đất bị suy thoái (Setter et al.
Nguyên nhân gây mặn Do hạn hán, mực nước sông thấp, nước biển theo các con sông vào kênh rạch rồi đi vào đồng ruộng gây mặn. Mặt khác, những vùng ở xa sông thì do nước ngầm mặn di chuyển tầng đất mặt gây mặn (Hồ Quang Đức và cs. Xâm nhập mặn ở tỉnh Bến Tre Bến Tre là một trong những địa phương sẽ chịu ảnh hưởng nặng nề do biến đổi khí hậu. Theo Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Bến Tre, từ năm 2000 trở về trước, thường cứ 4 đến 5 năm mới xuất hiện một năm hiện tượng mặn xâm nhập sâu vào nội đồng.
Nhưng từ năm 2000 đến nay, xâm nhập mặn sâu xảy ra ngày càng dày hơn, cứ 2 năm xảy ra một lần, thậm chí 2 năm liên tục. Cụ thể là các năm 2000, 2002, 2004, 2005, 2007, 2009, 2010 độ mặn đo được đều ở mức 4‰. Đặc biệt, trong các năm 2004, 2005, 2010 độ mặn 4‰ đã xuất hiện tại Vàm Mơn, cách cửa sông Hàm Luông khoảng 60 km. Những năm này, độ mặn 1‰ hầu như xâm nhập toàn bộ tỉnh Bến Tre.
Nguyên nhân chính ảnh 8 hưởng đến mức độ xâm nhập mặn là do ảnh hưởng biến đổi khí hậu làm cho dòng chảy cạn trên sông Tiền, ở mức thấp, thủy triều biển Đông lên cao vào những ngày mùa khô. Những biến đổi này đã dẫn đến hậu quả nghiêm trọng trong sản xuất nông nghiệp. Năm 1995 - 2008, hạn hán và xâm nhập mặn gây ra những thiệt hại 672,305 tỷ đồng. Đặc biệt, năm 2010, hạn mặn đã làm thiệt hại và giảm năng suất 1.575 ha lúa, bỏ hoang không sản xuất 4.500 ha, thiệt hại và giảm năng suất 10.