Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật chịu mặn trong sản xuất phân vi sinh cải tạo đất trồng rau

LỜI CAM ĐOAN

1. MỞ ĐẦU

2. TỔNG QUAN TÀI LIỆU

2.1. ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ TÌNH HÌNH TRỒNG RAU TRÊN QUẦN ĐẢO TRƯỜNG SA

2.1.1. Điều kiện tự nhiên quần đảo Trường Sa

2.1.2. Tình hình trồng rau trên quần đảo Trường Sa

2.2. TỔNG QUAN VỀ VI SINH VẬT CỐ ĐỊNH NITƠ. PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN THU SINH KHỐI VI SINH VẬT

2.2.1. Phương pháp lên men chìm

2.2.2. Phương pháp lên men bề mặt

2.3. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỐI QUÁ TRÌNH LÊN MEN THU SINH KHỐI CỦA VI SINH VẬT CHỊU MẶN CÓ KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH ĐẠM

2.3.1. Ảnh hưởng của nguồn cacbon

2.3.2. Ảnh hưởng của nguồn nitơ

2.3.3. Các nguyên tố khoáng

2.3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình sinh trưởng của vi sinh vật chịu mặn có khả năng cố định đạm

2.3.5. Ảnh hưởng của pH đến sự phát triển của vi sinh vật chịu mặn có khả năng cố định đạm

2.3.6. Ảnh hưởng của nồng độ muối đến sự phát triển của vi sinh vật chịu mặn có khả năng cố định đạm

2.4. THỰC TRẠNG NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG VI KHUẨN CHỊU MẶN VÀO CÁC CHẾ PHẨM VI SINH TRÊN THẾ GIỚI

2.5. TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VÀ SẢN XUẤT PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH ĐẠM TRONG NƯỚC

3. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP

3.1. NGUYÊN VẬT LIỆU

3.1.1. Hóa chất và môi trường

3.1.2. Dụng cụ và thiết bị

3.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.2.1. Phương pháp lấy mẫu

3.2.2. Phương pháp phân lập các chủng vi sinh vật chịu mặn và bảo quản

3.2.3. Khảo sát hình thái khuẩn lạc và đặc điểm tế bào vi khuẩn

3.2.4. Phương pháp xác định khả năng sinh trưởng của vi khuẩn

3.2.5. Tách chiết DNA tổng số từ vi khuẩn

3.2.6. Khuếch đại gen 16S rRNA. Sàng lọc các chủng vi khuẩn có khả năng cố định nitơ

3.2.7. Sàng lọc các chủng có khả năng phân giải phosphate khó tan

3.2.8. Phương pháp xác định khả năng sinh IAA của các chủng chọn lọc

3.2.9. Phương pháp xác định đường tổng bằng phenol và acid sulfuric

3.2.10. Phương pháp định lượng protein bằng phương pháp Lowry

3.2.11. Phương pháp lên men

3.2.12. Nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men

3.2.12.1. Ảnh hưởng của NaCl lên sinh trưởng, cố định nitơ và sinh tổng hợp IAA

3.2.12.2. Ảnh hưởng của nguồn dinh dưỡng carbon đến sinh trưởng của các chủng vi sinh vật chịu mặn có khả năng cố định đạm

3.2.12.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ

3.2.12.4. Ảnh hưởng của pH

3.2.12.5. Ảnh hưởng của thời gian nhân sinh khối

4. SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM CHẾ PHẨM PHÂN VI SINH CHỊU MẶN CỐ ĐỊNH ĐẠM

4.1. Thử nghiệm, đánh giá chế phẩm vi sinh

5. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

5.1. KẾT QUẢ PHÂN LẬP VI SINH VẬT CHỊU MẶN CÓ KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH ĐẠM TỪ MẪU ĐẤT LẤY TẠI CÁC ĐẢO THUỘC QUẦN ĐẢO TRƯỜNG SA

5.2. KẾT QUẢ ĐỊNH LƯỢNG KHẢ NĂNG CỐ ĐỊNH ĐẠM, HÒA TAN PHOSPHATE VÀ SINH IAA CỦA CÁC CHỦNG CHỌN LỌC

5.3. GIẢI TRÌNH TỰ GEN 16S RRNA CỦA HAI CHỦNG CHỌN LỌC N4

5.4. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NACL LÊN KHẢ NĂNG SINH IAA CỦA CHỦNG N 4.1 VÀ KHẢ NĂNG SINH AMONI CỦA CHỦNG STT3

5.5. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG CỦA HAI CHỦNG N4

5.5.1. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ lên sự sinh trưởng của hai chủng N4

5.5.2. Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng của hai chủng N4

5.5.3. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến sự sinh trưởng của hai chủng N4

5.5.4. Ảnh hưởng của nồng độ oxi hòa tan ban đầu đến sự sinh trưởng của hai chủng N4

5.5.5. Ảnh hưởng của nguồn cacbon đến sự sinh trưởng của hai chủng N4

5.5.6. Ảnh hưởng của nguồn nitơ đến sự sinh trưởng của hai chủng N4

5.6. ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH LÊN MEN NHÂN SINH KHỐI

5.6.1. Động học quá trình lên men nhân sinh khối chủng N4

5.6.2. Động học quá trình lên men nhân sinh khối chủng STT3

5.7. QUY TRÌNH KỸ THUẬT NHÂN SINH KHỐI CHỦNG CỐ ĐỊNH ĐẠM

5.8. SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VI SINH TỪ HAI CHỦNG VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM CHỊU MẶN N4

5.9. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM PHÂN VI SINH CỐ ĐỊNH CHỊU MẶN CỐ ĐỊNH ĐẠM

6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

I. Giới thiệu và bối cảnh nghiên cứu

Nghiên cứu tập trung vào việc ứng dụng vi sinh vật chịu mặn để sản xuất phân vi sinh nhằm cải tạo đất trồng rau trên quần đảo Trường Sa. Điều kiện tự nhiên khắc nghiệt, đất đai cằn cỗi và thiếu nước ngọt là những thách thức lớn đối với việc trồng trọt. Việc sử dụng vi sinh vật có khả năng cố định đạm, phân giải phosphate và sinh chất kích thích sinh trưởng IAA được xem là giải pháp tiềm năng để cải thiện chất lượng đất và nâng cao năng suất cây trồng.

1.1. Điều kiện tự nhiên quần đảo Trường Sa

Quần đảo Trường Sa có khí hậu khắc nghiệt với hai mùa mưa và khô. Đất trồng chủ yếu là cát san hô và đất phân chim, giàu hữu cơ nhưng kém giữ nước và màu. Độ mặn cao và thiếu nước ngọt là những yếu tố hạn chế chính đối với việc trồng trọt.

1.2. Tình hình trồng rau trên quần đảo

Các loại rau chủ yếu được trồng bao gồm rau muống, mồng tơi và cải xanh. Tuy nhiên, năng suất thấp do ảnh hưởng của gió mặn, mưa dầm và thiếu đất trồng. Việc cải tạo đất bằng phân vi sinh được kỳ vọng sẽ giải quyết các vấn đề này.

II. Vi sinh vật cố định đạm và vai trò trong cải tạo đất

Vi sinh vật cố định đạm đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển hóa nitơ khí quyển thành dạng mà cây trồng có thể hấp thụ. Quá trình này được thực hiện nhờ phức hệ enzyme nitrogenase, bao gồm dinitrogenase và dinitrogenase reductase. Các vi sinh vật có lợi này không chỉ cung cấp dinh dưỡng mà còn cải thiện cấu trúc đất, tăng khả năng giữ nước và màu.

2.1. Cơ chế cố định đạm

Quá trình cố định đạm diễn ra thông qua sự tham gia của enzyme nitrogenase, chuyển hóa N2 thành NH3. Đây là nguồn dinh dưỡng thiết yếu cho sự phát triển của cây trồng.

2.2. Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất phân bón

Các chủng vi sinh vật chịu mặn được phân lập và tuyển chọn để sản xuất phân bón hữu cơ. Chúng không chỉ cố định đạm mà còn phân giải phosphate và sinh chất kích thích sinh trưởng, giúp cải thiện hiệu quả canh tác.

III. Phương pháp nghiên cứu và kết quả

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp phân lập, tuyển chọn và lên men để thu nhận sinh khối vi sinh vật chịu mặn. Các yếu tố ảnh hưởng như nồng độ muối, nhiệt độ và pH được đánh giá để tối ưu hóa quá trình sản xuất phân vi sinh. Kết quả cho thấy các chủng vi sinh vật được tuyển chọn có khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện mặn và cải thiện đáng kể chất lượng đất trồng.

3.1. Phân lập và tuyển chọn vi sinh vật

Các mẫu đất được lấy từ quần đảo Trường Sa để phân lập các chủng vi sinh vật chịu mặn. Các chủng này được đánh giá về khả năng cố định đạm, phân giải phosphate và sinh IAA.

3.2. Quy trình lên men và sản xuất phân bón

Quy trình lên men được tối ưu hóa để thu nhận sinh khối vi sinh vật. Phân bón vi sinh được sản xuất từ các chủng vi khuẩn cố định đạm chịu mặn và thử nghiệm trên đất trồng rau.

IV. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã thành công trong việc phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật chịu mặn có khả năng cố định đạm, phân giải phosphate và sinh IAA. Phân vi sinh được sản xuất từ các chủng này có tiềm năng lớn trong việc cải tạo đất trồng rau trên quần đảo Trường Sa. Đề tài góp phần vào việc phát triển nông nghiệp bền vững và cải thiện đời sống của bộ đội trên đảo.

4.1. Ý nghĩa khoa học

Nghiên cứu góp phần bảo tồn nguồn gen vi sinh vật đa dạng và cung cấp giải pháp kỹ thuật cho việc cải tạo đất trồng.

4.2. Giá trị thực tiễn

Kết quả nghiên cứu có thể ứng dụng trực tiếp vào việc sản xuất phân bón sinh học, giúp cải thiện năng suất và chất lượng rau trồng trên quần đảo Trường Sa.

Luận văn thạc sĩ: Ứng dụng vi sinh vật chịu mặn trong sản xuất phân vi sinh cải tạo đất trồng rau trên quần đảo Trường Sa