MỞ ĐẦU Tây Nguyên có gần 2 triệu ha đất bazan màu mỡ, chiếm đến 60 % đất bazan của cả nƣớc, rất phù hợp với những cây công nghiệp nhƣ cà phê, ca cao, hồ tiêu, dâu tằm, chè. Hồ tiêu là một trong những cây công nghiệp quan trọng ở Tây Nguyên. Theo số liệu của Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn, năm 2019, cả nƣớc hiện có gần 145.447 ha hồ tiêu. Diện tích hồ tiêu ở Tây Nguyên chiếm hơn 1/2 diện tích hồ tiêu của cả nƣớc.
Tây Nguyên nằm trong khu vực có khí hậu nhiệt đới gió mùa, với đặc trƣng khí hậu nóng ẩm, lƣợng mƣa hàng năm lớn tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật, điển hình là nấm gây hại trên cây trồng gây ra tổn thất lớn cho sản xuất nông nghiệp. Mỗi năm chi phí trong việc phòng, trừ bệnh trên cây hồ tiêu là rất cao, mà phần lớn là sử dụng thuốc hoá học. Trên thực tế, phƣơng pháp này có hiệu quả tức thời nhƣng nếu sử dụng lâu dài sẽ dẫn đến tình trạng thoái hoá đất và kháng thuốc của các nguồn bệnh. Việc sử dụng thuốc hóa học trong nông nghiệp trong đó có thuốc trừ nấm ngày càng nhiều gây ảnh hƣởng xấu đến môi trƣờng và làm giảm chất lƣợng sản phẩm khi dƣ lƣợng thuốc cao.
Ngoài ra, đất đai bạc màu làm chết các sinh vật có ìch, làm tăng khả năng kháng thuốc của sinh vật gây hại, kết quả là việc sản xuất nông nghiệp rơi vào tính trạng khó khăn. Tại khu vực Tây Nguyên, tỷ lệ hồ tiêu bị bệnh thối rễ rất cao, tác nhân chính bao gồm Fusarium oxysporum, Fusarium solani, Rhizoctonia solani, Phytophthora sp.và một số tác nhân gây hại khác. Tây Nguyên từ lâu đƣợc xem là mỏ “vàng đen” của Việt Nam, “vàng đen” đã từng giúp rất nhiều nông dân trở thành tỷ phú. Nhƣng hiện nay, ngƣời trồng tiêu đang gặp khó khăn nghiêm trọng về tài chính.
Nguyên nhân do hàng loạt rẫy tiêu bị dịch bệnh chết cây, héo rũ phủ kín. Diên tích hồ tiêu tăng nhanh, ngƣời nông dân sản xuất hồ tiêu theo kiểu tận thu, áp dụng nhiều biện pháp canh tác miễn sao đạt đƣợc mục đìch năng suất cao dẫn đến tình trạng bệnh càng hại nặng. Hiện nay, chế phẩm sinh học cũng đã đƣợc sử dụng khá phổ biến nhƣng vẫn không khống chế đƣợc bệnh hiệu quả. luan an 2 Trên cây hồ tiêu, nấm là tác nhân gây bệnh phổ biến nhất; là nguyên nhân chính làm cho cây hồ tiêu bị chết.
Tuyến trùng cũng là một đối tƣợng gây hại trên cây hồ tiêu, chúng gây ra vết thƣơng, hính thành các nốt sần trên rễ hồ tiêu, làm suy yếu cây và tạo điều kiện cho các vi sinh vật khác xâm nhập và gây hại, chủ yếu là nấm gây hại. Vì vậy, trong khuôn khổ nghiên cứu của luận án, tác giả chỉ tập trung vào 3 chủng nấm gây bệnh trên rễ hồ tiêu Fusarium oxysporum; Rhizoctonia solani; Pythium splendens. Ngoài ra, cần phải nghiên cứu vi sinh vật hữu ích tại vùng bản địa và đƣa ra quy trình sử dụng chế phẩm vi sinh vật bản địa nhằm tăng cƣờng khả năng phòng chống bệnh, cải thiện môi trƣờng, tăng năng suất cho hồ tiêu vùng Tây Nguyên phù hợp. Chính vì vậy, đề tài “Nghiên cứu và sử dụng chế phẩm vi sinh vật bản địa đối kháng với một số nấm gây hại rễ cây hồ tiêu tại Đăk Lắk” sử dụng kỹ thuật metagenomics phân tích đầy đủ hơn về tác nhân chính gây bệnh hồ tiêu và ứng dụng sản xuất chế phẩm vi sinh từ vi sinh vật bản địa khu vực nghiên cứu để phòng trừ nấm bệnh hại rễ, tăng năng suất, tạo ra sản phẩm sạch, an toàn, có tiêu chuẩn chất lƣợng đáp ứng nhu cầu trong nƣớc và xuất khẩu, qua đó góp phần phát triển kinh tế xã hội một cách bền vững.
Mục tiêu nghiên cứu - Xác định đƣợc tác nhân chính gây bệnh trên cây hồ tiêu dựa vào cơ sở dữ liệu của gene 18s RNA metagenome tách chiết từ đất hồ tiêu bị bệnh và không bị bệnh. - Phân lập và tuyển chọn đƣợc các chủng vi sinh vật bản địa có khả năng ức chế các tác nhân gây bệnh trên cây hồ tiêu. - Sản xuất 01 chế phẩm dựa trên các vi sinh vật bản địa đã đƣợc tuyển chọn có khả năng đối kháng với một số bệnh hại rễ trên cây hồ tiêu và xây dựng mô hình thử nghiệm. Nội dung luận án - Đánh giá quần thể eukaryote đất vùng rễ hồ tiêu khu vực bị bệnh và không bị bệnh tại Đăk Lắk.
- Phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật bản địa để phòng chống một luan an 3 số tác nhân gây bệnh rễ trên cây hồ tiêu. - Đánh giá khả năng phòng trừ bệnh hại rễ cây hồ tiêu tại Đăk Lắk của chế phẩm vi sinh vật bản địa kháng nấm bệnh. Những đóng góp mới của luận án - Bằng kỹ thuật metagenomic đã đánh giá đƣợc sự đa dạng của vi nấm và giới phụ Stramenopiles ở đất trồng vùng rễ cây hồ tiêu tại Đăk Lắk. - Phân lập và tuyển chọn đƣợc một số chủng vi sinh vật bản địa hữu ích kháng một số nấm gây bệnh cây hồ tiêu.
- Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng chế phẩm Polyfa – TN3 đối với cây hồ tiêu. luan an 4 CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. TỔNG QUAN VỀ HỒ TIÊU 1. Cây hồ tiêu Hồ tiêu còn gọi là tiêu ăn, cổ nguyệt, hắc cổ nguyệt, bạch cổ nguyệt (danh pháp khoa học: Piper nigrum L.) là một loài cây leo có hoa thuộc họ Piperaceae, trồng chủ yếu để lấy quả và hạt, thƣờng dùng làm gia vị dƣới dạng khô hoặc tƣơi.
Hoa hồ tiêu là quốc hoa của đất nƣớc Liberia. Hồ tiêu là một loại dây leo, thân dài, nhẵn không mang lông, bám vào các cây khác bằng rễ. Thân mọc cuốn, mang lá mọc cách. Lá giống nhƣ lá trầu không, nhƣng dài và thuôn hơn.
Có hai loại nhánh: một loại nhánh mang quả, và một loại nhánh dinh dƣỡng, cả hai loại nhánh đều xuất phát từ kẽ lá. Mọc đối xứng với lá là một cụm hoa hính đuôi sóc, khi chín, rụng cả chùm. Quả hình cầu nhỏ, chừng 20-30 quả trên một chùm, lúc đầu màu xanh lục, sau có màu vàng, khi chìn có màu đỏ. Từ quả này có thể thu hoạch đƣợc hồ tiêu trắng, hồ tiêu đỏ, hồ tiêu xanh và hồ tiêu đen.
Đốt hồ tiêu rất dòn, khi vận chuyển nếu không cận thận thì cây có thể chết. Quả có một hạt duy nhất (Lê Đức Niệm, 2001). Vƣờn hồ tiêu Thành phần hoá học của hồ tiêu rất giàu vitamin C, thậm chì còn nhiều hơn cả cà chua. Cứ 4,28 g hạt tiêu sẽ cung cấp 10,88 calorie; 0,88 mg vitamin C; 0,24 mg mangan; 1,24 mg sắt,.
Trong tiêu có 1,2-2 % tinh dầu, 5-9 % piperin và 2,2- 6 % chanvixin. Piperin và chanvixin là hai loại ankaloid làm cho tiêu có vị cay hắc. luan an 5 Ngoài ra, trong tiêu còn có 8 % chất béo, 36 % tinh bột và 4 % tro (Đỗ Tất Lợi, 2006). Tiêu thƣờng đƣợc dùng làm gia vị.
Tiêu thơm, cay nồng và kìch thìch tiêu hoá, có tác dụng chữa một số bệnh. Hạt tiêu cũng rất giàu chất chống oxy hóa, có betacarotene, giúp tăng cƣờng hệ miễn dịch và ngăn ngừa sự hủy hoại các tế bào, gây ra các căn bệnh ung thƣ và tim mạch (Đỗ Tất Lợi, 2006). Tình hình sản xuất và tiêu thụ trên thế giới Theo thống kê của FAO, hồ tiêu đƣợc sản xuất khắp thế giới bắt đầu từ thế kỷ 19 và hiện nay có khoảng 70 quốc gia trồng tiêu. Các nƣớc sản xuất nhiều tiêu nhất thế giới là Việt Nam, Ấn Độ, Campuchia, Indonesia, Malaysia, Brazil, Madagasca, Srilanka (tài liệu tổng hợp cứ IPC năm 2016 của Viện Khoa học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam), (IPC – Hiệp hội hồ tiêu quốc tế).
Năm 1959, toàn thế giới có khoảng 64.600 tấn tiêu hạt thí đến năm 2016 sản lƣợng tiêu hạt đã tăng lên đến là 386.500 tấn, năm 2019 tăng 8,27% so với năm 2018 đạt 602 ngàn tấn. Việt Nam tiếp tục giữ vững vị trí dẫn đầu về sản lƣợng sản xuất, với 250.000 tấn và xuất khẩu dự kiến 235 ngàn tấn. Brasil đƣợc dự kiến sẽ trở thành quốc gia sản xuất hồ tiêu lớn thứ hai xếp sau Việt Nam. Năm 2019, sản lƣợng của Brasil dự kiến sẽ đạt 67.000 tấn, bao gồm 64.000 tấn hạt tiêu đen và 3.000 tấn hạt tiêu trắng.
Tƣơng tự nhƣ Việt Nam, sản lƣợng của Brasil cũng dự kiến sẽ giảm so với ƣớc tình của năm trƣớc. Ƣớc tình sản lƣợng sụt giảm ví Brasil có một số vƣờn tiêu đã già cỗi trong khi những vƣờn trồng mới chƣa cho sản lƣợng (VITIC/financialexpress - 2020). Indonesia đƣợc dự kiến sẽ chiếm vị trì thứ ba sau Việt Nam và Brasil trong sản xuất hồ tiêu. Năm 2019, Indonesia dự kiến sẽ sản xuất 25.000 tấn hạt tiêu đen và 40.000 tấn hạt tiêu trắng.
So với ƣớc tình của năm trƣớc, sản lƣợng của Indonesia năm 2019 cũng đƣợc dự báo giảm. Nguyên nhân sụt giảm sản lƣợng là do nhiều vƣờn ở các vùng trồng hồ tiêu chình hiện trong tính trạng thiếu đầu tƣ chăm sóc. Nông dân Indonesia không còn háo hức trong việc duy trí trang trại hồ tiêu do giá thấp kéo dài trong mấy năm vừa qua. luan an 6 Sản lƣợng hồ tiêu Ấn Độ cũng đƣợc dự kiến giảm so với ƣớc tình của năm trƣớc.
Năm 2019, Ấn Độ dự kiến sẽ sản xuất 45.500 tấn hạt tiêu đen và 1.500 tấn hạt tiêu trắng. Nguyên nhân sụt giảm sản lƣợng là do nhiều trang trại ở các vùng trồng hồ tiêu chình của bang Kerala bị hƣ hại do đợt lũ lụt hồi giữa tháng 8. Nhiều vƣờn tiêu ở Kerala đã bị lũ lụt cuốn trôi và năng suất sụt giảm còn do thời tiết không thuận lợi. Điều kiện thời tiết ẩm ƣớt sau lũ lụt đã kéo theo sự xuất hiện của các loại nấm bệnh gây hại trên cây hồ tiêu.
Sản lƣợng hạt tiêu của Trung Quốc ƣớc tình đạt 33.000 tấn bao gồm 1.000 tấn hạt tiêu đen và 32.000 tấn hạt tiêu trắng. Do đó, ghi nhận mức giảm 6% trong tổng sản lƣợng năm nay so với năm trƣớc. Năm 2019, sản lƣợng hạt tiêu đen ở Sri Lanka sẽ đạt 26.000 tấn và sản lƣợng hạt tiêu trắng ƣớc tình đạt 700 tấn, do đó, tổng sản lƣợng năm nay dự kiến đạt 26.700 tấn, ghi nhận mức tăng 44% so với ƣớc tình của năm 2018. Sản lƣợng hồ tiêu ở Malaysia dự kiến sẽ tăng so với năm trƣớc.
Năm 2019, Malaysia dự kiến sẽ sản xuất 17.872 tấn hạt tiêu đen và 6.128 tấn hạt tiêu trắng, do đó tổng sản lƣợng hồ tiêu ƣớc tình là 24.