Nghiên cứu màng bao vi khuẩn phân giải lân cho phân bón vô cơ tan chậm

LàI CÀM ¡N

LàI CAM ĐOAN

TÓM TÂT

SUMMARY

Mục lục

Danh sách chữ viết tắt

Danh sách các bÁng

Danh sách các hình

1. Mở Đầu

1.1. Tính cấp thiết cÿa đề tài

1.2. Mục tiêu nghiên cāu cÿa đề tài

1.3. Thßi gian và địa điểm nghiên cāu

1.4. Đối t°ợng nghiên cāu cÿa đề tài

1.5. Giới h¿n ph¿m vi nghiên cāu cÿa đề tài

1.6. Nội dung nghiên cāu cÿa đề tài

1.7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn cÿa đề tài

1.8. Tính mới cÿa luận án

2. TäNG QUAN TÀI LIàU

2.1. Khái niệm và đặc điểm cÿa phân bón vô c¡

2.2. Tính tan và yêu cầu cÿa phân bón vô c¡

2.3. Phân lo¿i phân bón vô c¡

2.4. Tác động cÿa việc sử dụng phân bón vô c¡ đến môi tr°ßng và sāc khỏe

2.5. Polymer phân hÿy sinh học sử dụng làm màng bao phân bón

2.5.1. Phân hÿy sinh học và polymer phân hÿy sinh học

2.5.2. Phân lo¿i polymer phân hÿy sinh học sử dụng làm màng bao phân tan chậm

2.5.3. Polymer tự nhiên hoặc polymer tự nhiên đã đ°ợc cÁi biến

2.5.4. Phāc hợp các polymer tự nhiên

2.5.5. Polymer táng hợp có ngußn gốc sinh học hoặc tự nhiên

2.5.6. Phāc hợp cÿa polymer táng hợp và polymer tự nhiên

2.5.7. Hỗn hợp các hydrocarbon tự nhiên

2.5.8. Polymer táng hợp từ phāc hợp các hydrocarbon tự nhiên

2.6. Lân trong đất và vi sinh vật phân giÁi lân

2.6.1. Các d¿ng lân trong đất và vai trò cÿa lân đối với cây trßng

2.6.2. Vai trò cÿa vi sinh vật phân giÁi lân

2.6.3. Sự chuyển hóa lân hữu c¡ nhß vi sinh vật

2.6.4. Sự chuyển hóa lân vô c¡ nhß vi sinh vật

2.7. Táng quan về cố định tế bào vi sinh vật

2.7.1. Các ph°¡ng pháp cố định tế bào

2.7.2. Ph°¡ng pháp cố định tế bào trên bề mặt chất mang rắn

2.7.3. Ph°¡ng pháp cố định tế bào bằng cách nhốt tế bào trong gel

2.7.4. Ph°¡ng pháp cố định tế bào bằng cách keo tụ tế bào

2.7.5. Ph°¡ng pháp cố định tế bào bằng cách nhốt tế bào trong hệ sợi

2.7.6. Ph°¡ng pháp cố định tế bào bằng cách t¿o vi nang

2.7.7. ¯u, nh°ợc điểm cÿa tế bào cố định

2.8. Phân bón tan chậm

2.8.1. ¯u điểm và nh°ợc điểm cÿa phân bón tan chậm

2.8.2. Phân biệt một số lo¿i phân bón tan chậm

2.8.3. Phân bọc tan chậm (CRFs)

2.8.4. Cấu t¿o phân bọc tan chậm và c¡ chế phóng thích chất dinh d°ỡng cÿa phân bọc tan chậm

2.8.5. Tiêu chí đánh giá phân bọc tan chậm

2.9. Táng quan về các nguyên liệu chính dùng táng hợp màng bao phân tan chậm kết hợp vi khuẩn phân giÁi lân phân

2.10. Tình hình nghiên cāu phân bón tan chậm và phân bón tan chậm kết hợp vi sinh vật

2.10.1. Tình hình nghiên cāu phân bón tan chậm và phân bón tan chậm kết hợp vi sinh vật á trên thế giới

2.10.2. Tình hình nghiên cāu phân bón tan chậm và phân bón tan chậm kết hợp vi sinh vật á Việt Nam

3. VÀT LIàU VÀ PH¯¡NG PHÁP NGHIÊN CĀU

3.1. Ph°¡ng pháp nghiên cāu

3.2. Nội dung 1: Phân lập, tuyển chọn chÿng vi khuẩn phân giÁi lân vô c¡ khó tan và khÁo sát điều kiện tối °u t¿o vi h¿t calcium sodium alginate

3.2.1. Phân lập, tuyển chọn chÿng vi khuẩn phân giÁi lân từ đất trên môi tr°ßng th¿ch đĩa

3.2.2. Định danh chÿng vi khuẩn

3.2.3. KhÁo sát Ánh h°áng cÿa nßng độ sodium alginate đến kích th°ớc vi h¿t calcium sodium alginate

3.2.4. KhÁo sát Ánh h°áng cÿa nßng độ calcium chloride đến kích th°ớc vi h¿t calcium sodium alginate

3.2.5. KhÁo sát Ánh h°áng cÿa khối l°ợng phân tử sodium alginate đến kích th°ớc vi h¿t calcium sodium alginate

3.3. Nội dung 2: Táng hợp màng polymer phân hÿy sinh học

3.3.1. T¿o màng PVA và màng CMC

3.3.2. T¿o màng polymer bái sự kết hợp giữa CMC với PVA, urea và glycerol

3.3.3. KhÁo sát khÁ năng phân hÿy sinh học cÿa màng t¿o bái CMC kết hợp với PVA, urea và glycerol

3.3.4. KhÁo sát māc độ hấp thụ n°ớc cÿa màng CMC kết hợp với PVA, urea và glycerol chāa và không chāa vi h¿t calcium sodium alginate

3.4. Nội dung 3: Cố định vi khuẩn phân giÁi lân trong vi h¿t calcium sodium alginate

3.4.1. KhÁo sát Ánh h°áng cÿa thßi gian nuôi cấy đến nhân sinh khối vi khuẩn

3.4.2. Cố định tế bào vi khuẩn phân giÁi lân và và xác định mật số vi khuẩn trong vi h¿t calcium sodium alginate

3.4.3. Xác định ho¿t tính phân giÁi lân cÿa vi khuẩn đ°ợc cố định trong vi h¿t calcium sodium alginate

3.4.4. KhÁo sát khÁ năng t¿o màng cÿa chitosan và khÁ năng bÁo vệ vi khuẩn trong vi h¿t calcium sodium alginate

3.5. Nội dung 4: T¿o chế phẩm phân tan chậm kết hợp vi khuẩn phân giÁi lân và b°ớc đầu thử nghiệm phân bón cho cây trßng

3.5.1. T¿o màng bao bái các lo¿i polymer và khÁo sát quá trình tan theo thßi gian cÿa phân trong n°ớc

3.5.2. Đánh giá khÁ năng tßn t¿i cÿa vi khuẩn phân giÁi lân trên màng bao phân vô c¡ tan chậm theo thßi gian

3.5.3. Chọn lọc chÿng vi khuẩn phân giÁi lân có khÁ năng chịu đ°ợc nßng độ muối cao

3.5.4. So sánh ho¿t tính phân giÁi lân cÿa vi khuẩn tự do, vi khuẩn cố định trên màng t¿o bái PVA, CMC, urea và glycerol

3.5.5. Phân tích hình thái bề mặt viên phân tan chậm bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM)

3.5.6. KhÁo sát khÁ năng phóng thích chất dinh d°ỡng cÿa phân tan chậm kết hợp vi khuẩn phân giÁi lân trong mô hình mô phỏng điều kiện tự nhiên

3.5.7. Đánh giá māc độ phân hÿy sinh học cÿa màng bao phân tan chậm

3.5.8. Āng dụng thử nghiệm phân bón tan chậm kết hợp vi khuẩn phân giÁi lân cho cây trßng trong nhà l°ới

3.6. Ph°¡ng pháp xử lý số liệu

4. CH¯¡NG 3. K¾T QUÀ VÀ THÀO LUÀN

4.1. Nội dung 1: Phân lập, tuyển chọn chÿng vi khuẩn phân giÁi lân vô c¡ khó tan và khÁo sát điều kiện tối °u t¿o vi h¿t calcium sodium alginate

4.1.1. Kết quÁ phân lập vi khuẩn chuyển hóa lân vô c¡ khó tan

4.1.2. Kết quÁ đánh giá ho¿t tính phân giÁi lân vô c¡ khó tan cÿa vi khuẩn dựa trên đ°ßng kính vòng phân giÁi

4.1.3. Định danh chÿng vi khuẩn phân giÁi lân vô c¡ khó tan

4.1.4. KhÁo sát điều kiện tối °u t¿o vi h¿t cố định calcium sodium alginate

4.1.4.1. Ành h°áng cÿa nßng độ sodium alginate đến kích th°ớc vi h¿t cố định

4.1.4.2. Ành h°áng cÿa nßng độ calcium chloride đến kích th°ớc vi h¿t cố định

4.1.4.3. Ành h°áng cÿa khối l°ợng phân tử sodium alginate đến kích th°ớc vi h¿t cố định

4.2. Nội dung 2: Táng hợp màng polymer phân hÿy sinh học

4.2.1. Độ bền c¡ lý cÿa màng PVA và màng CMC

4.2.2. Tỷ lệ CMC kết hợp với PVA, urea và glycerol để t¿o màng

4.2.3. KhÁ năng phân hÿy sinh học cÿa màng CMC kết hợp với PVA, urea và glycerol

4.2.4. Māc độ hấp thụ n°ớc cÿa màng CMC kết hợp với PVA, urea và glycerol chāa và không chāa h¿t calcium sodium alginate

4.3. Nội dung 3: Cố định vi khuẩn phân giÁi lân trong vi h¿t calcium sodium alginate

4.3.1. Ành h°áng cÿa thßi gian nuôi cấy đến quá trình nhân sinh khối vi khuẩn

4.3.2. Mật số vi khuẩn trong vi h¿t calcium sodium alginate

4.3.3. KhÁ năng t¿o màng cÿa chitosan và khÁ năng bÁo vệ vi khuẩn trong vi h¿t calcium sodium alginate

4.4. Nội dung 4: T¿o chế phẩm phân tan chậm kết hợp vi khuẩn phân giÁi lân và b°ớc đầu thử nghiệm phân bón cho cây trßng

4.4.1. Māc độ tan trong n°ớc theo thßi gian cÿa phân tan chậm t¿o bái các lớp màng bao

4.4.2. KhÁ năng tßn t¿i cÿa vi khuẩn PSM57 trên màng bao phân tan chậm theo thßi gian

4.4.3. Chọn lọc chÿng vi khuẩn phân giÁi lân có khÁ năng chịu đ°ợc nßng độ muối cao

4.4.4. Định danh chÿng vi khuẩn phân giÁi lân có khÁ năng chịu đ°ợc nßng độ muối cao

4.4.5. Thßi gian nhân sinh khối tối °u cÿa chÿng vi khuẩn phân giÁi lân có khÁ năng chịu đ°ợc nßng độ muối cao

4.4.6. So sánh ho¿t tính phân giÁi lân cÿa vi khuẩn tự do, vi khuẩn cố định trên màng t¿o bái PVA, CMC, urea và glycerol

4.4.7. KhÁ năng tßn t¿i cÿa vi khuẩn PSM 54 trên màng bao phân tan chậm theo thßi gian

4.4.8. KhÁ năng phóng thích dinh d°ỡng cÿa phân tan chậm kết hợp vi khuẩn phân giÁi lân trong mô hình mô phỏng điều kiện tự nhiên

4.4.9. KhÁ năng phân hÿy sinh học cÿa màng bao phân vô c¡ tan chậm kết hợp vi khuẩn phân giÁi lân theo thßi gian

4.4.10. Āng dụng thử nghiệm phân bón tan chậm kết hợp vi khuẩn phân giÁi lân cho cây trßng trong điều kiện nhà l°ới

4.4.10.1. Ành h°áng cÿa phân vô c¡ tan chậm đến chiều cao thân chính cÿa cây đậu phộng

4.4.10.2. Ành h°áng cÿa phân vô c¡ tan chậm đến số cành trên cây đậu phộng

4.4.10.3. Ành h°áng cÿa phân vô c¡ tan chậm đến khÁ năng hình thành nốt sần cÿa đậu phộng

4.4.10.4. Ành h°áng cÿa phân vô c¡ tan chậm đến các yếu tố cấu thành năng suất cÿa đậu phộng

K¾T LUÀN VÀ KI¾N NGHà

TÀI LIàU THAM KHÀO

I. Giới thiệu

Nghiên cứu này tập trung vào việc phát triển màng bao vi khuẩn nhằm tạo ra phân bón vô cơ tan chậm có khả năng giải phóng dinh dưỡng từ từ. Mục tiêu chính là kết hợp vi khuẩn phân giải lân với các polymer phân hủy sinh học để tạo ra sản phẩm phân bón hiệu quả hơn. Việc sử dụng phân bón tan chậm không chỉ giúp cải thiện hiệu suất sử dụng phân bón mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

II. Tính năng và ứng dụng của màng bao vi khuẩn

Màng bao vi khuẩn được thiết kế để bảo vệ vi khuẩn phân giải lân khỏi các điều kiện môi trường khắc nghiệt. Việc cố định vi khuẩn trong màng bao giúp duy trì hoạt tính sinh học của chúng trong thời gian dài. Các polymer như polyurethane, bentonite, và sodium alginate được sử dụng để tạo ra màng bao, đảm bảo rằng phân bón sinh học có thể giải phóng dinh dưỡng một cách từ từ. Kết quả cho thấy sau 60 ngày, mật độ vi khuẩn vẫn duy trì ở mức 88,3% so với ban đầu, chứng tỏ tính hiệu quả của phương pháp này.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp phân lập và định danh vi khuẩn phân giải lân từ đất. Các thí nghiệm được thực hiện để xác định điều kiện tối ưu cho việc tạo vi hạt cố định vi khuẩn bằng sodium alginate và calcium chloride. Kết quả cho thấy thời gian nuôi cấy tối ưu để đạt được mật độ vi khuẩn cao nhất là 48 giờ. Các thí nghiệm cũng xác định được khả năng phân giải lân của các chủng vi khuẩn, từ đó lựa chọn được những chủng vi khuẩn có khả năng chịu nồng độ muối cao.

IV. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy phân bón tan chậm kết hợp với vi khuẩn phân giải lân có tác động tích cực đến sự phát triển của cây trồng. Thí nghiệm trên cây đậu phộng cho thấy việc sử dụng phân bón này chỉ cần 60% - 80% lượng phân bón thông thường mà vẫn đạt hiệu quả tương đương. Điều này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các yếu tố như chiều cao cây, số cành và khả năng hình thành nốt sần đều được cải thiện đáng kể.

V. Kết luận

Nghiên cứu đã chứng minh rằng việc kết hợp màng bao vi khuẩn với phân bón vô cơ tan chậm là một giải pháp hiệu quả cho nông nghiệp bền vững. Sản phẩm này không chỉ nâng cao hiệu suất sử dụng phân bón mà còn bảo vệ môi trường. Các kết quả đạt được mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các sản phẩm phân bón sinh học trong tương lai.

Luận án tiến sĩ về nghiên cứu màng bao vi khuẩn phân giải lân trong phân bón vô cơ tan chậm cho cây trồng