HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM NGUYỄN THANH NHÀN NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH SẢN XUẤT VẬT LIỆU SINH HỌC NHẰM TÁI TẠO THẢM CỎ LÀM TIỂU CẢNH CHO KHUÔN VIÊN Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60 44 03 01 Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Thị Minh NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP - 2016 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn là trung thực, khách quan và chưa từng dùng để bảo vệ lấy bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được cám ơn, các thông tin trích dẫn trong luận văn này đều được chỉ rõ nguồn gốc. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Nhàn i LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo, sự giúp đỡ, động viên của bạn bè, đồng nghiệp và gia đình.
Nhân dịp hoàn thành luận văn, cho phép tôi được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc cô giáo TS. Nguyễn Thị Minh đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều công sức, thời gian và tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Ban Quản lý đào tạo, Bộ môn Vi sinh vật, Khoa Môi trường – Học viện Nông Nghiệp Việt Nam đã tận tình giúp đỡ tôi trong quá trình học tập, thực hiện đề tài và hoàn thành luận văn. Xin chân thành cảm ơn gia đình, người thân, bạn bè, đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi về mọi mặt, động viên khuyến khích tôi hoàn thành luận văn.
Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Tác giả luận văn Nguyễn Thanh Nhàn ii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC Lời cam đoan. ii Mục lục. iii Danh mục chữ vıết tắt. vi Danh mục bảng.
vii Danh mục hình. viii Trích yếu luận văn. ix Thesıs abstract. Tính cấp thiết của đề tài.
Mục tiêu của đề tài. Phạm vı nghıên cứu. Những đóng góp mớı, ý nghĩa khoa học và thực tıễn của đề tàı. Tổng quan tàı lıệu.
Thảm thực vật xanh và kıến trúc cảnh quan trong đô thị. Thảm thực vật xanh. Vai trò của tiểu cảnh xanh đối với môi trường đô thị. Kiến trúc cảnh quan trong đô thị.
Hiện trạng kıến trúc cảnh quan, thảm thực vật trong đô thị trên thế gıớı và Vıệt Nam. Kiến trúc cảnh quan và và thảm thực vật đô thị trên thế giới. Kiến trúc cảnh quan và và thảm thực vật đô thị tại Việt Nam. Vật liệu sinh học.
Khái niệm, phân loại. Thành phần và nguyên liệu sản xuất vật liệu sinh học. Nấm rễ Mycorrhızae. Khái niệm, phân loại.
Nấm rễ nội cộng sinh Arbuscular Mycorrhizae (AM). Mối quan hệ cộng sinh giữa AM và cây chủ. 14 iii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Sự phản hồi của cây trồng với nấm rễ nội cộng sinh.
Tình hình nghıên cứu ứng dụng của nấm rễ và vật lıệu sınh học trên thế gıớı và Vıệt Nam. Tình hình nghiên cứu ứng dụng AM và vật liệu sinh học trên thế giới. Tình hình nghiên cứu ứng dụng của nấm rễ và vật liệu sinh học ở Việt Nam. Vi khuẩn nốt sần Rhızobıum.
Một vài đặc điểm của Rhizobium. Tình hình sản xuất và sử dụng chế phẩm vi khuẩn nốt sần trên thế giới và ở Việt Nam. Vật lıệu và phương pháp nghıên cứu. Đốı tượng nghıên cứu.
Vật lıệu nghıên cứu. Phạm vı nghıên cứu. Nộı dung nghıên cứu. Phương pháp nghıên cứu.
Phương pháp thu thập tài liệu thứ cấp. Phương pháp thu nhận bào tử từ vùng rễ của cây trồng theo phương pháp sàng ướt cải tiến. Phương pháp phân lập vi khuẩn nốt sần Rhizobium. Phương pháp đánh giá đặc tính sinh học trực tiếp các giống Arbuscular mycorrhizae.
Phương pháp đánh giá đặc tính sinh học trực tiếp các giống Rhizobium. Đánh giá khả năng cộng sinh trên cây chủ và lựa chọn cây chủ để nhân giống nấm rễ. Phương pháp phân tích các tính chất (vật lý, hóa học, sinh học) của chất nền. Phương pháp xác định tỷ lệ nảy mầm của hạt giống.
Phương pháp đánh giá hiệu quả tái tạo thảm cỏ của vật liệu sinh học. Kết quả và thảo luận. Tuyển chọn gıống arbuscular mycorrhızae, rhızobıum và nhân gıống dùng cho sản xuất. Tuyển chọn giống Arbuscular mycorrhizae.
Lựa chọn cây chủ để nhân giống nấm rễ được tuyển chọn. 30 iv LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Tuyển chọn giống Rhizobium. Xác định các điều kiện nhân sinh khối giống Rhizobium.
Xác định, lựa chọn và xử lý chất nền của vật liệu sinh học. Lựa chọn loại dinh dưỡng và tỷ lệ bổ sung vào vật liệu sinh học. Lựa chọn hạt giống (cây giống) để tạo thảm cỏ làm tiểu cảnh. Phối trộn vlsh và kiểm tra chất lượng của VLSH.
Xác định tỷ lệ phối trộn các nguyên liệu sản xuất VLSH. Đánh giá chất lượng của VLSH. Quy trình sản xuất VLSH. Đánh giá hiệu quả sử dụng VLSH để tạo thảm cỏ bằng thí nghiệm đồng ruộng.
Kết luận và kıến nghị. 52 Tàı lıệu tham khảo .56 v LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa tiếng Việt CT Công thức ĐC Đối chứng VLSH Vật liệu sinh học VSV Vi sinh vật vi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC BẢNG Bảng 4. Đặc tính của các chủng giống AM được tuyển chọn. Ảnh hưởng của các chủng nấm rễ đến sinh trưởng của cây chủ.
Đặc tính của các chủng giống Rhizobium được tuyển chọn. Ảnh hưởng của pH đến sự sinh trưởng và phát triển của các chủng Rhizobium. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng và phát triển của các chủng Rhizobium. Ảnh hưởng của tốc độ sục khí đến mật độ tế bào của các chủng vi khuẩn tuyển chọn.
Ảnh hưởng của tốc độ cánh khuấy đến mật độ tế bào của các chủng Rhizobium. Ảnh hưởng của tỷ lệ giống cấp 2 đến mật độ tế bào của các chủng Rhizobium. Các thông số kỹ thuật lên men tối ưu của các chủng Rhizobium. Đặc điểm của các loại nguyên liệu được chọn làm chất nền.
Một số tính chất của các loại nguyên liệu được chọn làm chất nền. Kết quả sinh trưởng của Gigaspora sp6 và Dentiscutata nigra trong dịch chiết NPK sau 30 ngày nuôi cấy. Sinh trưởng của Gigaspora sp6 và Dentiscutata Nigra trong dịch chiết NPK 15-0-15 với tỷ lệ phối trộn khác nhau sau 30 ngày nuôi cấy. Theo dõi sự nảy mầm của hạt giống.
Tỷ lệ phối trộn các nguyên liệu trong VLSH (/kg). Một số tính chất của VLSH. Ảnh hưởng của xử lý VLSH đến một số chỉ tiêu sinh trưởng của cỏ lạc cảnh. Ảnh hưởng của xử lý VLSH đến tính chất đất sau 8 tuần thí nghiệm.
49 vii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com DANH MỤC HÌNH Hình 4. Sơ đồ quy trình sản xuất VLSH. Sự biến động của diện tích lá theo thời gian thử nghiệm. Tỷ lệ nảy mầm của bào tử sau 30 ngày nuôi cấy.
59 viii LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TRÍCH YẾU LUẬN VĂN Arbuscular Mycorhizae là loài nấm rễ nội cộng sinh ở rễ cây mang lại nhiều lợi ích cho cây chủ như làm tăng sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng do tăng cường hấp thụ các chất dinh dưỡng và nâng cao khả năng chống chịu với các điều kiện bất lợi của môi trường. Vi khuẩn Rhizobium là loài sống cộng sinh với các cây họ đậu hay cây điền thanh, lục lạc lá tròn,… có khả năng cố định Nitơ cung cấp cho sự phát triển của cây trồng và cải thiện tính chất đất. Đề tài này lợi dụng các đặc tính đó của nấm rễ và Rhizobium vào trong sản xuất vật liệu sinh học, đi sâu vào nghiên cứu khả năng khai thác tối đa hiệu quả hiệp đồng của Arbuscular Mycorrhizae và Rhizobium để giúp tái tạo nhanh hơn cho thảm thực vật nói chung, thảm cỏ nói riêng trong khuôn viên đồng thời cải tạo đất. Mục đích của đề tài là bước đầu xây dựng được quy trình sản xuất VLSH dùng cho tái tạo thảm thực vật và thử nghiệm tái tạo thảm thực vật tạo cảnh quan cho khuôn viên để tiến tới chuyển giao quy trình công nghệ này ra ứng dụng thực tiễn.
Trên cơ sở 13 chủng AM được phân lập từ 2 loại đất khác nhau, 2 giống AM Gigaspora sp6 và Dentiscutata nigra với hoạt tính sinh học cao và khả năng cộng sinh trên cây chủ đã được tuyển chọn để sản xuất VLSH. Cây đậu xanh và cây cỏ đuôi phụng được lựa chọn làm cây chủ để nhân giống nấm rễ do có thời gian sinh trưởng ngắn, bộ rễ phát triển nhanh và khỏe mạnh, có khả năng tạo sinh khối lớn trong thời gian ngắn và phù hợp để cho nấm rễ phát triển và nhân sinh khối nhanh chóng. Từ 24 chủng Rhizobium phân lập được trên đất phù sa sông Hồng, 2 giống Bradyrhizobium japonicum và Shinorhizobium fredii có đặc tính sinh học cao nhất (thích ứng nhiệt độ và pH rộng, kháng kháng sinh cao) được tuyển chọn làm giống để sản xuất vật liệu sinh học. Chất nền chính cho VLSH được lựa chọn là đất phù sa cũ do có các điều kiện thích hợp cho AM và Rhizobium sinh trưởng và phát triển, phân bón NPK 15-0-15 được bổ sung vào VLSH với tỷ lệ 15g/kg vật liệu có tác dụng kích thích sự nảy mầm và phát triển của sợi nấm rễ AM và Rhizobium.
Quy trình sản xuất vật liệu được xây dựng gồm 5 bước chính: (i) Chọn và nhân giống AM và Rhizobium, (ii) xử lý chất nền, (iii) bổ sung dinh dưỡng, (iv) thêm hạt giống (nếu trồng bằng hạt), (v) phối trộn và kiểm tra chất lượng trước khi sử dụng. Kiểm tra cho thấy vật liệu sinh học có chất lượng luôn ổn định và vẫn có thể phát huy hiệu quả sử dụng sau 6 tháng sản xuất. ix LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Vật liệu sinh học được thử nghiệm trên cây cỏ lạc cảnh (Arachis pintoi) tại khu thí nghiệm của khoa Môi trường.