Tổng quan luận án

Cháy rừng là một trong những dạng thiên tai gây thiệt hại nghiêm trọng đến tài nguyên, đa dạng sinh học và môi trường đất. Tại Việt Nam, diện tích rừng trồng thông đạt khoảng 400.000 ha, đứng thứ ba sau keo và bạch đàn, tập trung chủ yếu vào các loài Thông nhựa (Pinus merkusii) và Thông mã vĩ (Pinus massoniana). Do đặc tính thực bì chứa hàm lượng nhựa cao (2–12%), cành lá khô rụng tích tụ chậm phân hủy, các lâm phần thông luôn tiềm ẩn nguy cơ bốc cháy rất cao. Thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ghi nhận trong giai đoạn 2016–2020, cả nước đã xảy ra 1.519 vụ cháy rừng, thiêu rụi 7.193 ha rừng, phần lớn rơi vào rừng thông thuần loài hoặc hỗn giao.

Các giải pháp kiểm soát cháy truyền thống như dọn thực bì thủ công hay đốt trước có điều khiển tồn tại nhiều nhược điểm về chi phí nhân công, nguy cơ cháy lan và tác động tiêu cực đến hệ sinh thái. Trong khi đó, việc sử dụng các chủng vi sinh vật hoại sinh có hoạt tính sinh học phân giải tổ hợp lignocellulose để làm giảm khối lượng vật liệu cháy (VLC) dưới tán rừng thông là một hướng tiếp cận sinh học chưa từng được nghiên cứu và công bố tại Việt Nam.

Luận án tiến sĩ "Nghiên cứu tạo chế phẩm sinh học phân huỷ vật liệu cháy dưới tán rừng Thông nhựa và Thông mã vĩ từ nấm ở Việt Nam" được thực hiện bởi nghiên cứu sinh Lê Thành Công tại Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam, thuộc chuyên ngành Quản lý tài nguyên rừng (mã số: 9 62 02 11), dưới sự hướng dẫn khoa học của GS. TS. Phạm Quang Thu và TS. Vũ Văn Định.

Mục tiêu nghiên cứu:

  • Mục tiêu chung: Tạo chế phẩm phân hủy VLC dưới tán rừng Thông nhựa và Thông mã vĩ từ nấm đảm bảo an toàn sinh học và thân thiện với môi trường.
  • Mục tiêu cụ thể:
    1. Phân lập, tuyển chọn, xác định được thành phần loài nấm phân giải cellulose dưới tán rừng Thông nhựa và Thông mã vĩ ở Việt Nam và đánh giá mức độ an toàn sinh học của các chủng nấm phân giải cellulose được tuyển chọn.
    2. Xác định được đặc điểm sinh học cơ bản trong nuôi cấy thuần khiết ảnh hưởng đến sự phát triển của các chủng nấm có hiệu lực phân giải cellulose mạnh.
    3. Mô tả được đặc điểm hệ sợi, hiển vi của các loài nấm phân giải cellulose rất mạnh và các loài nấm được ghi nhận mới cho khu hệ vi nấm ở Việt Nam.
    4. Xây dựng được quy trình tạo chế phẩm phân hủy vật liệu cháy dưới tán rừng Thông nhựa và Thông mã vĩ ở Việt Nam.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Các chủng nấm phân giải cellulose phân lập từ đất mùn và lá mục dưới tán rừng Thông nhựa, Thông mã vĩ; vật liệu cháy dưới tán rừng thông.
  • Phạm vi nội dung: Tập trung vào nấm phân giải cellulose hoại sinh; thử nghiệm phân hủy VLC quy mô phòng thí nghiệm và bước đầu đánh giá ngoài hiện trường (không bao gồm tầng thảm tươi sống).
  • Phạm vi không gian: Mẫu đất và lá mục được thu thập tại 5 địa điểm miền Bắc gồm: huyện Sóc Sơn (Hà Nội), huyện Hoành Bồ (Quảng Ninh), huyện Tĩnh Gia (Thanh Hóa), huyện Lộc Bình (Lạng Sơn) và huyện Trùng Khánh (Cao Bằng). Nghiên cứu đặc tính VLC thực hiện tại 4 địa điểm (Sóc Sơn, Hoành Bồ, Tĩnh Gia, Lộc Bình).
  • Thời gian thực hiện: Giai đoạn 2017–2021.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án đã tổng thuật hệ thống các công trình nghiên cứu trong nước và quốc tế liên quan đến ba nhóm vấn đề trọng tâm:

Nghiên cứu về cháy rừng và các biện pháp kiểm soát: Trên thế giới, cơ chế ba yếu tố tạo cháy (nguồn nhiệt, oxy, vật liệu cháy) đã được Brown và Davis (1973) xác lập, làm nền tảng cho các can thiệp kỹ thuật giảm tải thực bì. Dữ liệu từ Trung tâm Cứu hỏa Quốc gia Liên ngành Hoa Kỳ (NIFC, 2021) ghi nhận giai đoạn 2011–2020 trung bình có 62.693 vụ cháy/năm, ảnh hưởng 7,5 triệu mẫu Anh. Tại Canada, Trung tâm Dữ liệu Cháy rừng Quốc gia (CIFFC, 2020) thống kê giai đoạn 1959–2019 có các năm đỉnh điểm như 1989 (7,6 triệu ha bị cháy), 1995 (7,3 triệu ha) và 1981 (6,2 triệu ha). Các kỹ thuật đốt trước có điều khiển đã được nghiên cứu từ đầu thế kỷ XX tại Mỹ, Đức, Nga, Canada và Phần Lan (Gromovist et al., 1986, 1993; Johnson and Peterson, 2005). Tại Việt Nam, các công trình của Phạm Ngọc Hưng (1988, 2001) đã mô hình hóa quan hệ giữa độ ẩm VLC với dự báo cháy rừng Thông nhựa tại Quảng Ninh và quy định kích thước băng xanh cản lửa (20–30 m). Bế Minh Châu (2001) tiến hành đốt thực nghiệm trong phòng thí nghiệm chứng minh khi độ ẩm tuyệt đối của VLC đạt 21,5% (độ ẩm tương đối 17%), vật liệu quanh nguồn nhiệt than gỗ chỉ xém đen rồi tự tắt; ở độ ẩm 11% (độ ẩm tương đối 10%), lửa bùng phát sau 35 phút và cháy rụi trong 3 phút 15 giây. Quy phạm đốt trước có điều khiển cũng được Bộ Nông nghiệp và PTNT ban hành theo Quyết định số 40/2006/QĐ-BNN-LN.

Nghiên cứu về khu hệ nấm phân giải cellulose: Các nghiên cứu quốc tế đã định danh nhiều nhóm vi nấm có hoạt lực enzyme cellulase ngoại bào cao (endoglucanase, exoglucanase, cellobiase) như Trichoderma, Aspergillus, Penicillium, Talaromyces (Mahmoud et al., 2016; Reddy et al.; Sivaramanan, 2014). Đối với rừng thông, Fu-qiang et al. (2014) tại Nam Kinh phân lập được 67 loài nấm sợi; Boberg et al. (2011) xác định hai loài nấm đảm Marasmius androsaceus và Mycena epipterygia phân hủy được 69% lá thông Pinus sylvestris sau 3 tháng; Koukol và Baldrian (2012) phân lập 12 loài từ lá mục P. sylvestris, trong đó Verticicladium trifidum hoạt tính mạnh nhất. Ở Việt Nam, các điều tra vi nấm đất và lá mục diện rộng của Hop và Katsuhiko (2010) tại 10 vườn quốc gia phân lập 1.843 chủng nấm thuộc 54 chi; Lê Thị Hoàng Yến (2014) phân lập 176 loài nấm bất toàn từ lá rụng rừng tự nhiên; Vũ Văn Định et al. (2020) nghiên cứu vi khuẩn phân giải VLC rừng thông (Bacillus subtilis, Bacillus megaterium đạt hiệu lực giảm khối lượng 41,72–61,26% sau 6 tháng). Tuy nhiên, chưa có công trình nào khảo sát khu hệ nấm phân giải cellulose dưới tán rừng thông tại Việt Nam.

Nghiên cứu về công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học: Các công trình của Pandey (2003), Xia và Cen (1999), Prasertsan và Oi (1992), Sajith et al. chứng minh công nghệ lên men xốp (Solid State Fermentation - SSF) trên cơ chất bã thực vật rắn giúp nấm sợi sinh tổng hợp lượng lớn enzyme cellulase với chi phí năng lượng thấp. Tại Việt Nam, nhiều chế phẩm xử lý rơm rạ, phụ phẩm nông nghiệp đã được phát triển từ Trichoderma (Trần Thị Lệ et al., 2012; Trần Thị Ngọc Sơn et al., 2010), vi khuẩn và xạ khuẩn (Nguyễn Thị Minh, 2017; Lê Văn Lương và Nguyễn Văn Lương, 2001; Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam với chế phẩm VIXURA).

Khoảng trống nghiên cứu: Chưa có công trình nào đi sâu vào cơ sở sinh học, tuyển chọn tổ hợp vi nấm bản địa có hoạt tính phân giải cellulose cao từ thực bì rừng thông, đánh giá an toàn sinh học đối với cây rừng và xây dựng quy trình lên men tạo chế phẩm sinh học ứng dụng trực tiếp vào mục tiêu giảm thiểu vật liệu cháy phòng chống cháy rừng thông tại Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết

  • Lý thuyết về kiểm soát vật liệu cháy: Dựa trên mô hình ba yếu tố hình thành sự cháy của Brown & Davis (1973) và Bế Minh Châu (2001). Can thiệp hạ thấp tải lượng vật liệu cháy hữu cơ (lignocellulose) trên mặt đất giúp ngăn ngừa sự bùng phát và giảm cường độ lan truyền ngọn lửa mặt đất.
  • Cơ chế phân giải sinh học: Quá trình thủy phân phức hệ lignocellulose nhờ tổ hợp enzyme cellulase ngoại bào do vi nấm tiết ra, biến đổi chuỗi polyme cellulose không tan thành các phân tử đường đơn glucose dễ tiêu hóa và khoáng hóa thành mùn.
  • Nguyên lý lên men vi sinh: Ứng dụng quá trình nuôi cấy chìm nhân sinh khối lỏng kết hợp kỹ thuật lên men xốp trên cơ chất giá thể hữu cơ rắn nhằm tối ưu hóa mật độ bào tử nấm sợi tạo thành phẩm.

Phương pháp nghiên cứu

  • Khảo sát đặc điểm vật liệu cháy: Thiết lập ô tiêu chuẩn (OTC) tại các vùng rừng Thông nhựa và Thông mã vĩ; thu gom mẫu thảm khô, thảm mục và thảm tươi có đường kính < 1 cm theo định kỳ các tháng để xác định khối lượng tích tụ (tấn/ha), động thái rơi rụng và diễn biến độ ẩm tự nhiên. Phân tích hàm lượng cellulose, lignin và tinh dầu trong lá thông theo phương pháp hóa phân tích tiêu chuẩn.
  • Phân lập và tuyển chọn nấm: Phân lập mẫu đất mùn và lá mục trên môi trường thạch PDA và Czapek-Dox bổ sung carboxymethyl cellulose (CMC 1%). Đánh giá hoạt tính phân giải cellulose sơ bộ qua đường kính vòng phân giải ($D - d$) bằng thuốc thử Lugol hoặc phương pháp DNS.
  • Thử nghiệm hiệu lực phân hủy: Đánh giá khả năng làm giảm khối lượng khô của VLC lá thông trong bình tam giác và thùng ủ/chậu vại sau các mốc thời gian thí nghiệm (1 đến 6 tháng).
  • Giám định phân loại: Kết hợp phương pháp mô tả hình thái học (khuẩn lạc, cơ quan sinh dưỡng, cuống sinh bào tử dưới kính hiển vi) với kỹ thuật sinh học phân tử: tách chiết DNA tổng số, nhân bản vùng gen ITS (Internal Transcribed Spacer) bằng phản ứng chuỗi trùng hợp PCR, giải trình tự gen, tra cứu tương đồng trên ngân hàng gen NCBI (BLAST) và xây dựng cây phát sinh chủng loại (phylogenetic tree) kiểm tra độ tin cậy bootstrap > 50%.
  • Đánh giá an toàn sinh học và đa chức năng: Đánh giá khả năng đối kháng với vi khuẩn gây bệnh thối lá (Pantoea ananatis) và nấm gây bệnh thối rễ cây rừng trên đĩa thạch đối kháng; xác định khả năng hòa tan phốt phát khó tan trên môi trường chuyên dụng.
  • Nghiên cứu thông số tạo chế phẩm: Khảo sát ảnh hưởng của môi trường dinh dưỡng lỏng, tốc độ lắc, thời gian lắc, nhiệt độ nuôi cấy, độ pH môi trường và ẩm độ không khí đến sinh khối sợi nấm. Thử nghiệm cơ chất chất mang hữu cơ, mật độ bào tử (CFU/g) và thời hạn bảo quản ở các dải nhiệt độ.
  • Xử lý số liệu: Số liệu thí nghiệm được phân tích phương sai (ANOVA), kiểm định F ($F_{pr}$) và so sánh khoảng sai dị nhỏ nhất có ý nghĩa ($LSD$) ở mức xác suất 95%.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương này tổng thuật toàn diện bối cảnh cháy rừng thông và các giải pháp quản lý thực bì trên thế giới và tại Việt Nam. Tác giả phân tích các đặc tính tự nhiên của 5 địa bàn thu mẫu tại miền Bắc theo Bảng 1.1:

Địa điểm Độ cao so với mực nước biển (m) Tổng số giờ nắng (giờ/năm) Nhiệt độ trung bình năm (°C) Lượng mưa trung bình (mm/năm) Loài thông phân bố
Sóc Sơn (Hà Nội) 30 - 50 1.585 22 - 23 1.500 Thông nhựa, Thông mã vĩ
Hoành Bồ (Quảng Ninh) 250 - 300 1.586 21 - 22 1.500 Thông nhựa, Thông mã vĩ
Tĩnh Gia (Thanh Hóa) 100 - 150 1.620 22 - 23 1.500 Thông nhựa
Lộc Bình (Lạng Sơn) 300 - 400 1.618 20 - 21 1.500 Thông mã vĩ
Trùng Khánh (Cao Bằng) 400 - 500 1.618 18 - 19 1.500 Thông mã vĩ

Tổng quan chỉ rõ các khu vực này có điều kiện khí hậu phân mùa sâu sắc, tích tụ lượng lớn thực bì thông hàng năm nhưng thiếu hụt hoàn toàn các nghiên cứu ứng dụng nấm phân giải sinh học để phòng cháy.

Chương 2: Vật liệu, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết vật liệu nghiên cứu gồm các mẫu đất mùn, lá mục và VLC thu thập tại 5 huyện; thiết kế hệ thống phương pháp nghiên cứu bao gồm:

  1. Phương pháp điều tra khối lượng, động thái rơi rụng và độ ẩm VLC định kỳ theo tháng tại các OTC (kích thước lá, cành rụng < 1 cm).
  2. Quy trình phân lập thuần khiết vi nấm trên môi trường PDA và môi trường CMC 1%.
  3. Phương pháp sàng lọc hoạt tính phân giải cellulose bằng đo đường kính vòng phân giải Lugol và đo mức độ tiêu hao khối lượng VLC trong bình thí nghiệm/thùng ủ.
  4. Kỹ thuật sinh học phân tử khuếch đại vùng gen rADN-ITS bằng cặp mồi chuyên biệt, giải trình tự và phân tích phát sinh loài.
  5. Phương pháp kiểm tra tính an toàn sinh học (không gây hại cây rừng, ức chế vi khuẩn Pantoea ananatis, nấm thối rễ) và thử nghiệm hòa tan phốt phát.
  6. Phương pháp tối ưu hóa các yếu tố sinh học (nguồn carbon, nitơ, pH, nhiệt độ, tốc độ lắc, ẩm độ) và thử nghiệm chất mang phối trộn tạo chế phẩm.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày toàn bộ các phát hiện thực nghiệm qua các nhóm nội dung:

Đặc điểm vật liệu cháy dưới tán rừng thông:

  • Khối lượng VLC tích tụ dưới tán rừng Thông nhựa và Thông mã vĩ rất lớn, biến động theo mùa và đạt đỉnh điểm vào các tháng khô hanh.
  • Động thái rơi rụng của lá thông diễn ra liên tục quanh năm, lượng rơi rụng tập trung cao nhất vào các tháng mùa khô trùng với thời kỳ có độ ẩm thực bì xuống thấp nhất (dưới ngưỡng an toàn phòng cháy).
  • Phân tích hóa học cho thấy lá thông chứa tỷ lệ cellulose và lignin cao, kết hợp hàm lượng tinh dầu đáng kể, khiến quá trình tự phân hủy tự nhiên diễn ra rất chậm chạp.

Kết quả phân lập, tuyển chọn và giám định loài nấm:

  • Từ các mẫu đất mùn và lá mục tại 5 địa điểm, luận án đã phân lập được 42 chủng nấm sợi có khả năng sinh trưởng trên môi trường chứa cellulose.
  • Qua đánh giá vòng phân giải trên đĩa thạch và thử nghiệm phân hủy VLC trong bình tam giác và thùng ủ, đã sàng lọc và giám định được 22 loài nấm có hoạt lực phân giải cellulose mạnh và rất mạnh.
  • Luận án đã xác định và mô tả chi tiết đặc điểm hình thái học, cấu trúc hiển vi và cây phát sinh chủng loại ITS của 10 loài nấm mới ghi nhận cho khu hệ vi nấm Việt Nam:
    1. Aspergillus chrysellus Kwon-Chung & Fennell
    2. Cladosporium halotolerans Zalar, de Hoog, Schroers, Crous, Groenewald & Gunde-Cimerman
    3. Penicillium adametzii
    4. Penicillium mariae-crucis Quintanilla
    5. Penicillium yezoense Hanzawa ex Houbraken
    6. Talaromyces pinophilus (Hedgc.) Samson
    7. Trichoderma citrinoviride Bissett
    8. Umbelopsis angularis Gams & Sugiyama
    9. Penicillium sclerotiorum
    10. Các loài bổ sung thuộc các chi Penicillium, Talaromyces, Fomitopsis.

Đánh giá an toàn sinh học và tính đa chức năng:

  • Các chủng nấm tuyển chọn không gây hại cho cây lâm nghiệp, đồng thời thể hiện khả năng ức chế sinh học đối kháng với nấm gây thối rễ và vi khuẩn Pantoea ananatis gây bệnh thối lá cây.
  • Nhiều chủng có khả năng phân giải lân (phốt phát khó tan), chuyển hóa dinh dưỡng trả lại cho đất rừng.

Nghiên cứu cơ sở tạo chế phẩm sinh học:

  • Xác định được các thông số môi trường dinh dưỡng và điều kiện lý hóa tối ưu cho sự sinh trưởng sinh khối của 3 chủng nấm xuất sắc nhất: Penicillium sclerotiorum (chủng SSN5.3), Talaromyces pinophilus (chủng HBN4.5) và Trichoderma citrinoviride (chủng LBN8.1).
  • Hoàn thiện quy trình công nghệ nhân giống, lên men xốp trên giá thể rắn hữu cơ đạt mật độ bào tử cao ($> 10^9$ CFU/g), xác định điều kiện và thời gian bảo quản chế phẩm ổn định.
  • Thử nghiệm khả năng phân hủy VLC của tổ hợp chế phẩm 3 chủng nấm: làm giảm khối lượng VLC dưới tán rừng Thông nhựa và Thông mã vĩ rõ rệt so với công thức đối chứng không xử lý, chứng minh hiệu quả thực tiễn trong việc giảm tải lượng chất cháy rừng.

Kết quả và những đóng góp mới

Những đóng góp mới về mặt học thuật và lý luận

  1. Phân lập và đánh giá có hệ thống khả năng phân giải cellulose của 42 chủng nấm sợi hoại sinh từ đất mùn và lá mục dưới tán rừng Thông nhựa và Thông mã vĩ tại các vùng sinh thái đại diện ở miền Bắc Việt Nam.
  2. Giám định chính xác 22 loài nấm có hiệu lực phân giải cellulose mạnh và rất mạnh bằng phương pháp hình thái học kết hợp giải trình tự vùng gen rADN-ITS; trong đó đã phát hiện, mô tả đặc điểm hình thái hiển vi và bổ sung 10 loài mới cho khu hệ vi nấm ở Việt Nam (Aspergillus chrysellus, Cladosporium halotolerans, Penicillium adametzii, Penicillium mariae-crucis, Penicillium yezoense, Talaromyces pinophilus, Trichoderma citrinoviride, Umbelopsis angularis, Penicillium sclerotiorum...).
  3. Đánh giá tính an toàn sinh học đối với hệ sinh thái rừng, xác định hoạt tính đối kháng vi sinh vật gây bệnh thực vật (Pantoea ananatis, nấm thối rễ) và khả năng hòa tan phốt phát khó tan của các chủng nấm phân giải cellulose.

Đóng góp thực tiễn và giải pháp đề xuất

  1. Xác định được điều kiện sinh thái tối ưu (nhiệt độ, pH, môi trường dinh dưỡng, ẩm độ, tốc độ lắc) phục vụ nhân nuôi sinh khối thuần khiết các chủng nấm có hoạt lực phân giải mạnh.
  2. Xây dựng hoàn chỉnh quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học từ tập hợp 3 chủng nấm tuyển chọn gồm Penicillium sclerotiorum (SSN5.3), Talaromyces pinophilus (HBN4.5) và Trichoderma citrinoviride (LBN8.1).
  3. Đề xuất giải pháp sử dụng chế phẩm sinh học phun xử lý lớp lá rụng và thảm mục định kỳ trước mùa hanh khô nhằm đẩy nhanh tốc độ phân hủy vật liệu cháy, hạ thấp nguy cơ bắt lửa và cháy lan dưới tán rừng thông một cách an toàn, thân thiện với môi trường.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Nghiên cứu mới tập trung thực hiện trên hai đối tượng là Thông nhựa và Thông mã vĩ tại khu vực miền Bắc (5 địa phương), chưa khảo sát trên các loài thông khác như Thông ba lá (Pinus kesiya) hay Thông caribê (Pinus caribaea). Thí nghiệm phân hủy vật liệu cháy chủ yếu thực hiện ở quy mô phòng thí nghiệm và thùng ủ, bước đầu thử nghiệm diện hẹp ngoài hiện trường; vật liệu cháy nghiên cứu chỉ giới hạn ở lớp thảm khô, thảm mục và cành lá có đường kính < 1 cm, chưa bao gồm lớp cây bụi thảm tươi sống.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Tiếp tục mở rộng khảo nghiệm hiệu lực của chế phẩm sinh học trên diện tích rừng thông quy mô lớn ở nhiều vùng lập địa và điều kiện thời tiết khác nhau; nghiên cứu cải tiến chất mang và kéo dài thời hạn bảo quản chế phẩm ở quy mô sản xuất công nghiệp; đánh giá tác động lâu dài của chế phẩm đối với độ phì nhiêu của đất và động thái tái sinh tự nhiên của rừng thông.

Giá trị tham khảo

  • Đối tượng thụ hưởng:
    • Nghiên cứu sinh, học viên cao học, sinh viên và giảng viên các chuyên ngành Quản lý tài nguyên rừng, Lâm học, Bảo vệ thực vật, Vi sinh vật học và Công nghệ sinh học môi trường.
    • Cán bộ kỹ thuật, chuyên viên quản lý tài nguyên tại các Ban Quản lý rừng phòng hộ, Ban Quản lý rừng đặc dụng, Chi cục Kiểm lâm các tỉnh có diện tích rừng thông lớn.
    • Các doanh nghiệp sản xuất chế phẩm vi sinh nông lâm nghiệp.
  • Nội dung có giá trị ứng dụng cao:
    • Phương pháp phân lập, giám định nấm sợi bằng hình thái kết hợp chỉ thị phân tử ITS.
    • Dữ liệu định lượng về đặc tính tích tụ, rơi rụng và thành phần hóa học của VLC rừng thông.
    • Quy trình kỹ thuật nhân nuôi và phối trộn tổ hợp 3 chủng nấm (P. sclerotiorum SSN5.3, T. pinophilus HBN4.5, T. citrinoviride LBN8.1) để tạo chế phẩm sinh học phân hủy lignocellulose.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Tại sao việc xử lý vật liệu cháy dưới tán rừng thông bằng chế phẩm sinh học từ nấm lại cần thiết hơn các biện pháp dọn thực bì truyền thống? Trả lời: Rừng thông tích tụ lượng lớn lá rụng chứa nhiều cellulose, lignin và tinh dầu (hàm lượng nhựa 2–12%) rất khó phân hủy tự nhiên và dễ bắt cháy. Các biện pháp dọn thực bì thủ công tốn kém nhân lực, trong khi đốt trước có điều khiển tiềm ẩn nguy cơ cháy lan, gây khói bụi ô nhiễm và tiêu diệt hệ vi sinh vật đất. Chế phẩm sinh học từ vi nấm giúp phân hủy nhanh cành lá khô thành mùn hữu cơ một cách chủ động, an toàn sinh học và cải thiện độ phì của đất rừng.

Câu hỏi 2: Ba chủng nấm nào được luận án lựa chọn để sản xuất chế phẩm sinh học phân hủy vật liệu cháy? Trả lời: Ba chủng nấm được tuyển chọn bao gồm: Penicillium sclerotiorum (mã số chủng SSN5.3), Talaromyces pinophilus (mã số chủng HBN4.5) và Trichoderma citrinoviride (mã số chủng LBN8.1). Cả 3 chủng này đều có hoạt tính enzyme phân giải cellulose rất mạnh, tương thích sinh học khi phối trộn, đồng thời an toàn với cây rừng và có khả năng ức chế vi sinh vật gây bệnh.

Câu hỏi 3: Luận án đã ghi nhận bao nhiêu loài nấm mới cho khu hệ vi nấm tại Việt Nam? Trả lời: Luận án đã giám định và ghi nhận 10 loài nấm mới cho khu hệ vi nấm Việt Nam, trong đó có các loài tiêu biểu như: Aspergillus chrysellus Kwon-Chung & Fennell, Cladosporium halotolerans Zalar, de Hoog, Schroers, Crous, Groenewald & Gunde-Cimerman, Penicillium adametzii, Penicillium mariae-crucis Quintanilla, Penicillium yezoense Hanzawa ex Houbraken, Talaromyces pinophilus (Hedgc.) Samson, Trichoderma citrinoviride Bissett, và Umbelopsis angularis Gams & Sugiyama.

Câu hỏi 4: Độ ẩm của vật liệu cháy ảnh hưởng như thế nào đến khả năng bắt cháy của thực bì rừng thông theo các dẫn liệu trong luận án? Trả lời: Theo nghiên cứu thực nghiệm của Bế Minh Châu (2001) được luận án trích dẫn, với nguồn lửa than gỗ, khi độ ẩm tuyệt đối của VLC đạt 21,5% (độ ẩm tương đối 17%), vật liệu chỉ bị xém đen rồi tự tắt; ở mức độ ẩm tuyệt đối 17% (độ ẩm tương đối 15%), lửa nhỏ xuất hiện sau 48 phút 20 giây nhưng không cháy hết; khi độ ẩm tuyệt đối giảm xuống 11% (độ ẩm tương đối 10%), ngọn lửa bùng phát sau 35 phút và thiêu rụi toàn bộ vật liệu trong 3 phút 15 giây.

Câu hỏi 5: Mẫu vật nghiên cứu trong luận án được thu thập tại những địa phương nào? Trả lời: Mẫu đất mùn và lá mục được thu thập tại 5 địa phương thuộc miền Bắc Việt Nam gồm: huyện Sóc Sơn (Hà Nội), huyện Hoành Bồ (Quảng Ninh), huyện Tĩnh Gia (Thanh Hóa), huyện Lộc Bình (Lạng Sơn) và huyện Trùng Khánh (Cao Bằng).

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Lê Thành Công đã giải quyết thành công cơ sở khoa học và thực tiễn của việc sử dụng vi nấm bản địa để phân hủy vật liệu cháy dưới tán rừng Thông nhựa và Thông mã vĩ tại Việt Nam. Công trình đã phân lập 42 chủng, giám định 22 loài nấm có hoạt tính phân giải cellulose cao, mô tả và bổ sung 10 loài mới cho khu hệ vi nấm Việt Nam. Kết quả nghiên cứu đã xây dựng thành công quy trình tạo chế phẩm sinh học an toàn từ 3 chủng nấm P. sclerotiorum (SSN5.3), T. pinophilus (HBN4.5) và T. citrinoviride (LBN8.1), mở ra giải pháp sinh học triển vọng trong công tác phòng cháy và quản lý bền vững rừng thông.