Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Trên thế giới Trên thế giới đã và đang có rất nhiều nước quan tâm nghiên cứu ứng dụng nấm ngoại cộng sinh vào sản xuất nông lâm nghiệp. Theo kết quả các nghiên cứu cho thấy vai trò và ý nghĩa của nấm ngoại cộng sinh đối với sinh trưởng và phát triển của cây con trong các điều kiện có khác nhau. Ở Mỹ, từ hai thập kỷ qua, các nhà khoa học Nông - Lâm thuộc Viện Nghiên cứu và phát triển nấm (IRMD) đã tiến hành nghiên cứu xác định vai trò và ý nghĩa của nấm ngoại cộng sinh với sinh trưởng và phát triển của cây con trong các điều kiện khác nhau.
Hầu hết các công trình đều tập trung nghiên cứu về nấm Pisolithus tinctorius bởi lẽ tính thích ứng của nó với nhiều vùng sinh thái, nhiều loài cây chủ, có khả năng chống chịu tốt với điều kiện bất lợi của môi trường và hệ sợi của nó dễ nuôi cấy trong môi trường nhân tạo (Schramm, 1966; Marx, 1980, 1981; Marx và cộng sự 1984)[32]. Chế phẩm nấm cộng sinh Pt được sản xuất theo công thức đã được thương mại hóa và việc nhiễm chế phẩm cho cây con đã được sử dụng trên quy mô lớn. Các công trình nghiên cứu mới đây khẳng định các loại chế phẩm này có khả năng cộng sinh cao và làm tăng sinh trưởng của cây trồng. Theo Marx và cộng sự năm 1989: Bào tử nấm Pt thu được từ thể quả của nấm ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, cộng sinh với nhiều loài cây chủ đã tạo cho chế phẩm bằng bào tử có tính đa dạng về mặt sinh học hơn chế phẩm bằng hệ sợi [33].
Năm 1989 hơn 8 triệu cây con đã được nhiễm chế phẩm bằng hệ sợi và nhiều triệu cây con đã được nhiễm chế phẩm bằng bào tử. Ở Pháp đã tiến hành nhiễm nấm ngoại cộng sinh cho các cây con vườn ươm nhằm 2 mục đích: tăng sinh trưởng của cây, nâng cao hiệu quả của việc trồng rừng và nâng cao khả năng sản xuất nấm ăn (Le Tacon và cộng sự năm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Quy trình sản xuất chế phẩm và nhiễm nấm cho cây con cũng tương tự như ở Mỹ. Từ năm 1973 các cây con được nhiễm nấm cộng sinh phục vụ cho việc trồng rừng đã được sản xuất ở các vườn ươm quy mô lớn và mang tính thương mại.
Quy trình lên men công nghiệp đã áp dụng thành công trong việc sản xuất chế phẩm bằng hệ sợi. Các kết quả thí nghiệm nhiễm nấm cộng sinh cho các loài cây con ở vườm ươm đã được Le Tacon và cộng sự tổng kết năm 1985 [30]. Hầu hết các công trình nghiên cứu đều tập trung vào một số loài cây đặc biệt là loài cây lá kim. Các loài nấm cộng sinh được chú ý nhiều là Pisolithus tinctorius, Laccaria laccata và Laccaria bicolor.
Ở Canađa các công trình nghiên cứu về sản xuất chế phẩm và nhiễm chế phẩm cho cây con ở vườn ươm cũng tập trung vào các loài cây lá kim với các loài nấm như Pisolithus tinctorius; Laccaria laccata và Laccaria bicolor. Từ năm 1992 Canađa đã xây dựng một kế hoạch lớn là sản xuất đủ chế phẩm nấm cộng sinh để cung cấp cho các cơ sở sản xuất cây con trong phạm vi toàn quốc. Ở Philippin, De La Cruz và cộng sự đã sản xuất chế phẩm nấm cộng sinh dưới dạng viên nén bằng bào tử của các loại nấm Pisolithus tinctorius và Scleroderma spp. để nhiễm cho các loài cây lá kim và các loài bạch đàn.
Sau 3 tháng nấm và rễ cây đã thiết lập mối quan hệ cộng sinh với tỷ lệ khá lớn. Đặc biệt với cây được trồng trên các loại đất nghèo chất dinh dưỡng và có hàm lượng nhôm tự do cao. Cây con 16-18 tháng tuổi được nhiễm chế phẩm có đường kính tăng hơn so với đối chứng là 75%[16]. Hiện nay chế phẩm bằng viên nén này đang được dùng rất phổ biến ở Philippin.
Trong những năm 1970, ở Venezuela người ta sử dụng lớp đất mặt của các rừng trồng đã khép tán trộn với đất của vườn ươm để tạo ruột bầu sản xuất cây con. Nguồn nấm cộng sinh chủ yếu là Thelephora terrestric có trong tự nhiên. Từ đầu năm 1980, bào tử nấm Pisolithus tinctorius được đưa về từ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 5 bang Georgia của Mỹ đã được sử dụng để nhiễm cho cây con các vườn ươm. Hiện nay thể quả nấm P.tinctorius được thu hái ở các vườn ươm đã đủ để sản xuất mỗi năm 100 triệu cây con phục vụ cho chương trình trồng rừng của quốc gia.
Thông thường có ba dạng chế phẩm nấm cộng sinh: - Chế phẩm từ đất rừng (soil inoculum): nguồn nấm cộng sinh hoàn toàn từ tự nhiên, tồn tại trên lớp đất mặt của rừng, người ta thu lớp đất mặt trộn với đất của vườn ươm tạo ruột bầu để gieo cây. Hình thức tạo chế phẩm này rất đơn giản, ít tốn kém song cũng có hiệu quả nhất định; tuy nhiên có rất nhiều những bất lợi được kể đến như: phá vỡ hệ sinh thái của tầng đất mặt, nguồn nấm cộng sinh không được tuyển chọn, hiệu lực thấp và mang theo nguồn bệnh từ rừng về vườn ươm. - Chế phẩm bằng bào tử (spore inoculum): Những năm 80 và đầu năm 90 các nước như Mỹ, Canađa đã sử dụng bào tử hữu tính nấm cộng sinh được trộn với chất mang tạo thành chế phẩm; chế phẩm này có hiệu quả cao trong việc tăng sinh trưởng cho cây trồng. Những năm sau đó và hiện nay bào tử của nấm được trộn với chất mang và đất sét dập thành viên nén.
Chế phẩm dạng viên nén này đã làm tăng tỷ lệ nhiễm nấm cộng sinh với cây chủ vì viên nén có tác dụng duy trì và đảm bảo cho bào tử của nấm cộng sinh tồn tại trong đất lâu hơn ngay cả khi gặp điều kiện khô hạn. - Chế phẩm bằng hệ sợi (mycelial inoculum): Các nước tiên tiến hiện nay đang áp dụng chế phẩm bằng hệ sợi nấm cộng sinh. Hệ sợi nấm cộng sinh được nuôi cấy trên môi trường rắn là than bùn, vermiculite được làm ẩm bằng môi trường dinh dưỡng MMN. Chế phẩm này có rất nhiều ưu điểm như có khă năng sản xuất lớn, hiệu quả cộng sinh cao, những cũng có nhược điểm là rất dễ bị các sinh vật hoại sinh tấn công chế phẩm khi bón cho cây trồng để sử dụng nguồn dinh dưỡng còn thừa khi nuôi cấy hệ sợi dẫn đến sợi nấm dễ bị chết trước khi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 6 hình thành mối quan hệ cộng sinh với cây chủ.
Một dạng khác của chế phẩm bằng hệ sợi là chế phẩm sợi nước (mycelial sluries). Dạng chế phẩm này cũng có thể sản xuất quy mô công nghiệp bằng nuôi cấy sợi nấm trên môi trường dinh dưỡng lỏng và định kỳ lắc trên máy lắc để cắt ngắn sợi nấm. Tuy nhiên cũng giống như chế phẩm dạng rắn là dinh dưỡng của quá trình nhân sinh khối hệ sợi vẫn còn sinh vật hoại sinh dễ tấn công và giết chết sợi nấm. Một dạng khác nữa của hệ sợi là chế phẩm dạng nang (alginate beads).
Nuôi cấy sợi nấm trên môi trường dinh dưỡng lỏng thu hệ sợi, xay nhỏ và trộn với dung dịch sodium alginate cố định viên trên CaCl2. Sợi nấm được bao bọc trong một thể dạng keo và hoàn toàn tránh được những bất lợi dạng chế phẩm rắn và lỏng. Dạng chế phẩm nang đang được áp dụng ở nhiều nước trên thế giới. Rễ nấm cây bạch đàn Căn cứ vào thống kê chưa đầy đủ thì bạch đàn có hơn 700 loài, phân bố chủ yếu nhiều nơi ở Úc, Indonesia, Philippin, Châu Á, Nam Phi.
Vào khoảng năm 1900 nước ta nhập giống bạch đàn. Ngày nay bạch đàn đã được trồng khắp đất nước với nhiều loài và dòng khác nhau. Năm 1917 người ta đã phát hiện bạch đàn có nấm rễ, nhưng đến thập kỷ 50 mới được chú ý (Malajczuk, 1994) [37][38]. Cây bạch đàn không chỉ có rễ nấm mà còn có các loại nấm ngoại cộng sinh, nấm nội cộng sinh và rễ nấm hỗn hợp.
Pryor (1956) phát hiện lấy đất tầng mặt để chăm sóc cây con bạch đàn hoặc dùng bột bào tử nấm cổ ngựa vỏ cứng (Scleroderma flavidum Ell.) rắc lên luống cây con đều có thể xúc tiến sinh trưởng cây con. Sau đó Redell (1984)[40]; Garbaye (1988)[24]; Malajczuk (1993) và Bougher (1994) [12] đã tiến hành nghiên cứu chứng minh sự tồn tại các kiểu rễ nấm và chứng minh tác dụng xúc tiến sinh trưởng của rễ nấm bạch đàn. Trung Quốc nghiên cứu rễ nấm bạch đàn vào các năm 1985, 1986, 1989, 1991, 1994 (Gong, 1998). Gong đã nghiên cứu rễ nấm ngoại cộng sinh, nấm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 7 nội cộng sinh, phân lập giống nấm, công nghệ cấy nấm chế tạo chế phẩm, thí nghiệm trên vườn ươm và ứng dụng ngoài đồng ruộng đã thu được kết quả nhất định.
Theo nghiên cứu của Malajzuk (1993) nấm rễ bạch đàn có 400 loài thuộc 81 chi ở vùng nguyên sản Úc, trong đó có nhiều loài mới. Ở Irac đều có thông báo nghiên cứu. Ở Thái Lan đã phát hiện trong rừng trồng bạch đàn nấm rễ ngoại cộng sinh có 19 loài, 10 chi, 9 họ, chủ yếu là nấm cổ ngựa vỏ cứng (Scleroderma) nấm mỡ đỏ (Russula), và các loại khác như Tylopilus rubrobrunneus; Thelephora ramarioides; Amanita sp. Theo điều tra của Gong (1994) ở 4 tỉnh phía nam Trung Quốc có 22 loài nấm ngoại cộng sinh.
Trong đó các loài Pisolithus tinctorius, Scleroderma polyrhizum, Scleroderma cepa, Cantharellus minor và Laccaria amethystea, thường thấy ở Quảng Đông, Quảng Tây, ở Vân Nam thường có Rhizopogon luteolus và Pisolithus microcarpus. Garbaye (1988) [24] đã dùng 6 loài nấm rễ nhiễm cho cây con bạch đàn, sau 4 năm lượng sinh trưởng tăng 26-30%. Bougher (1990) [11] cũng cho biết trong điều kiện đất thiếu P cây con bạch đàn sau khi bón nấm mỡ sáp (Laccaria laccafae) trọng lượng khô cây con tăng 21 lần. Gong (1995) cho biết dùng bột bào tử nấm cổ ngựa đậu màu (Pisolithus tinctorius) bón cho cây con bạch đàn nâu Eucalyptus urophylla sau 2 năm rừng trồng cao hơn đối chứng 14,3%, đường kính tăng 13,7%, mỗi ha rừng tăng lên 3,12m3 so với đối chứng.
Rễ nấm thông Căn cứ vào thống kê các loài cây: thông đuôi ngựa, thông Caribaea, thông eliotii, thông 3 lá đã có 168 loài nấm rễ. Trong đó chi nấm đỏ (Russula); nấm sữa (Lactarius); nấm gan bò (Boletus); nấm gan bò sữa (Suillus); nấm màng sợi (Cortinarius) đều là những loài nấm mọc trên rễ thông. LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 8 Ngày nay việc nghiên cứu nấm cộng sinh Thông caribaea đã được tiến hành, chủ yếu có các loài nấm cổ ngựa vỏ cứng (Scleroderma cepa); nấm cổ ngựa vỏ cứng nứt hình sao (S.