Khóa luận tốt nghiệp nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng vi sinh vật sinh màng nhầy được phân lập từ các mẫu đất dưới tán rừng thông ở lộc bình lạng sơn

Khóa luận nghiên cứu đặc điểm sinh học vi sinh vật sinh màng nhầy từ đất dưới tán rừng thông Lộc Bình, Lạng Sơn, cung cấp thông tin quý giá cho sinh học môi trường.

• Tác giả: Nguyễn Văn Phong
• Người hướng dẫn: GS. Đặng Kim Vui
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên rừng
• Đề tài: Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng vi sinh vật sinh màng nhầy được phân lập từ các mẫu đất dưới tán rừng thông ở Lộc Bình, Lạng Sơn
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thái Nguyên

Mục lục chi tiết

• TRANG BÌA PHỤ
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC BẢNG
• DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, BIỂU ĐỒ
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ CÁC KÝ HIỆU
• 1. Phần 1: MỞ ĐẦU
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Ý nghĩa của luận án
• 2. Phần 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
• 2.1. Cơ sở khoa học
• 2.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
• 2.2.1. Nghiên cứu về thông
• 2.2.2. Vi sinh vật sinh màng nhầy
• 2.2.3. Ứng dụng của vi sinh vật trong sản xuất chế phẩm vi sinh
• 2.3. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội khu vực nghiên cứu
• 2.3.1. Các nguồn lực kinh tế - xã hội
• 3. Phần 3: ĐỐI TƯỢNG - NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 3.2. Địa điểm nghiên cứu
• 3.3. Nội dung nghiên cứu
• 3.3.1. Xác định môi trường nhân sinh khối phù hợp
• 3.3.2. Đánh giá ảnh hưởng của ẩm độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV sinh màng nhầy
• 3.3.3. Đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV sinh màng nhầy
• 3.4. Phương pháp nghiên cứu
• 3.4.1. Phương pháp xác định môi trường nhân sinh khối phù hợp
• 3.4.2. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của ẩm độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV sinh màng nhầy
• 3.4.3. Phương pháp xác định nhiệt độ sinh trưởng phù hợp
• 4. Phần 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 4.1. Mô tả đặc điểm hình thái của các chủng vi sinh vật sinh màng nhầy
• 4.2. Kết quả xác định môi trường nhân sinh khối phù hợp
• 4.3. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV sinh màng nhầy
• 4.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng và phát triển của các chủng VSV sinh màng nhầy sau 5 ngày nuôi cấy
• 4.3.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự sinh trưởng và phát triển của các chủng VSV sinh màng nhầy sau 10 ngày nuôi cấy
• 4.4. Kết quả đánh giá ảnh hưởng của ẩm độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV sinh màng nhầy
• 4.4.1. Đánh giá ảnh hưởng của ẩm độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV sinh màng nhầy sau 5 ngày nuôi cấy
• 4.4.2. Đánh giá ảnh hưởng của ẩm độ đến sự sinh trưởng của các chủng VSV sinh màng nhầy sau 10 ngày nuôi cấy
• 5. Phần 5: KẾT LUẬN - TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu vi sinh vật sinh màng nhầy từ đất rừng thông Lộc Bình

Nghiên cứu về vi sinh vật sinh màng nhầy từ đất rừng thông Lộc Bình là một lĩnh vực quan trọng trong sinh học vi sinh vật. Các chủng vi sinh vật này có khả năng tạo ra polysacarit, giúp cải thiện độ ẩm và cấu trúc đất. Việc tìm hiểu đặc điểm sinh học của chúng không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn ứng dụng thực tiễn trong sản xuất nông nghiệp và lâm nghiệp.

1.1. Đặc điểm sinh học của vi sinh vật sinh màng nhầy

Các chủng vi sinh vật sinh màng nhầy như Lipomyces, Bacillus, và Azotobacter có khả năng tiết ra polysacarit, giúp giữ ẩm cho đất. Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ phì nhiêu của đất và hỗ trợ sự phát triển của cây trồng.

1.2. Vai trò của vi sinh vật trong hệ sinh thái rừng thông

Vi sinh vật sinh màng nhầy không chỉ giúp cải thiện độ ẩm mà còn tạo ra môi trường sống thuận lợi cho các sinh vật khác. Chúng góp phần duy trì sự cân bằng sinh thái và bảo vệ đất khỏi xói mòn.

II. Thách thức trong nghiên cứu vi sinh vật sinh màng nhầy tại Lộc Bình

Mặc dù có nhiều tiềm năng, nhưng việc nghiên cứu vi sinh vật sinh màng nhầy tại Lộc Bình cũng gặp phải nhiều thách thức. Các yếu tố như điều kiện môi trường, sự đa dạng sinh học và sự biến đổi khí hậu ảnh hưởng đến sự phát triển của các chủng vi sinh vật này.

2.1. Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến vi sinh vật

Nhiệt độ, độ ẩm và pH của đất là những yếu tố quyết định đến sự phát triển của vi sinh vật sinh màng nhầy. Việc nghiên cứu các yếu tố này giúp xác định điều kiện tối ưu cho sự phát triển của chúng.

2.2. Sự đa dạng sinh học và vai trò của vi sinh vật

Sự đa dạng của các chủng vi sinh vật sinh màng nhầy tại Lộc Bình là rất phong phú. Tuy nhiên, việc bảo tồn và phát triển chúng trong bối cảnh biến đổi khí hậu là một thách thức lớn.

III. Phương pháp nghiên cứu vi sinh vật sinh màng nhầy hiệu quả

Để nghiên cứu các chủng vi sinh vật sinh màng nhầy, cần áp dụng các phương pháp khoa học hiện đại. Việc phân lập và xác định các chủng vi sinh vật có khả năng sinh màng nhầy cao là rất quan trọng.

3.1. Phương pháp phân lập vi sinh vật từ mẫu đất

Phương pháp phân lập vi sinh vật từ mẫu đất dưới tán rừng thông bao gồm việc sử dụng môi trường nuôi cấy đặc biệt để kích thích sự phát triển của các chủng vi sinh vật mong muốn.

3.2. Đánh giá khả năng sinh màng nhầy của vi sinh vật

Các phương pháp đánh giá khả năng sinh màng nhầy bao gồm việc đo độ nhớt và khả năng giữ ẩm của các chủng vi sinh vật. Điều này giúp xác định tiềm năng ứng dụng trong sản xuất chế phẩm sinh học.

IV. Ứng dụng thực tiễn của vi sinh vật sinh màng nhầy trong sản xuất

Vi sinh vật sinh màng nhầy có nhiều ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp và lâm nghiệp. Chúng giúp cải thiện độ ẩm của đất, tăng năng suất cây trồng và giảm chi phí sản xuất.

4.1. Tăng cường khả năng giữ ẩm cho đất

Chế phẩm từ vi sinh vật sinh màng nhầy có khả năng giữ ẩm cho đất, giúp cây trồng phát triển tốt hơn trong điều kiện khô hạn. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

4.2. Ứng dụng trong sản xuất chế phẩm sinh học

Việc sản xuất chế phẩm sinh học từ các chủng vi sinh vật sinh màng nhầy không chỉ giúp cải thiện năng suất mà còn bảo vệ môi trường. Các chế phẩm này đã được áp dụng thành công tại nhiều địa phương.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu vi sinh vật sinh màng nhầy

Nghiên cứu về vi sinh vật sinh màng nhầy từ đất rừng thông Lộc Bình mở ra nhiều triển vọng cho việc cải thiện sản xuất nông nghiệp và lâm nghiệp. Cần tiếp tục nghiên cứu để khai thác tối đa tiềm năng của chúng.

5.1. Tương lai của nghiên cứu vi sinh vật sinh màng nhầy

Nghiên cứu về vi sinh vật sinh màng nhầy sẽ tiếp tục được mở rộng, với mục tiêu phát triển các chế phẩm sinh học hiệu quả hơn, đáp ứng nhu cầu sản xuất trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

5.2. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo

Cần nghiên cứu sâu hơn về các điều kiện sinh trưởng và phát triển của các chủng vi sinh vật sinh màng nhầy, cũng như ứng dụng của chúng trong các lĩnh vực khác nhau như bảo vệ môi trường và sản xuất thực phẩm.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong hệ sinh thái rừng trồng, đặc biệt là các diện tích rừng Thông mã vĩ (Pinus massoniana Lambert), lớp thảm mục và vật liệu hữu cơ rơi rụng tích tụ dưới tán cây vào mùa khô hanh tiềm ẩn nguy cơ cháy rừng rất lớn. Đồng thời, đất dưới tán rừng thông thường bị khô hạn, thiếu hụt cấu tượng bền vững và dễ bị rửa trôi chất dinh dưỡng. Nhóm vi sinh vật sinh màng nhầy (polysaccharide sinh học) đóng vai trò sinh thái quan trọng trong tự nhiên nhờ khả năng liên kết các hạt đất và hạt cát rời rạc khi có sự hiện diện của ion Ca²⁺, hình thành cấu tượng đất bền vững, gia tăng độ xốp, duy trì độ ẩm và hạn chế bốc hơi nước. Việc khai thác các chủng vi sinh vật bản địa dưới tán rừng có hoạt tính sinh polysaccharide cao nhằm phục vụ định hướng sản xuất chế phẩm sinh học giữ ẩm đất và xúc tiến quá trình phân hủy vật liệu cháy là một hướng tiếp cận kỹ thuật lâm sinh thiết thực.

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Văn Phong tại Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên tập trung giải quyết các nhiệm vụ thực nghiệm cụ thể sau:

1. Xác định điều kiện sinh trưởng và phát triển tối ưu của một số chủng vi sinh vật sinh màng nhầy được nuôi cấy trong điều kiện phòng thí nghiệm.
2. Tuyển chọn môi trường nhân sinh khối lỏng thích hợp trong số các môi trường dinh dưỡng thông dụng (PD, NB và King'B không agar) đối với các chủng có hoạt lực cao.
3. Đánh giá ảnh hưởng của các thang nhiệt độ nuôi cấy khác nhau (từ 5°C đến 40°C) đến đường kính khuẩn lạc sau 5 ngày và 10 ngày theo dõi.
4. Đánh giá ảnh hưởng của các thang ẩm độ không khí (RH từ 60% đến 100%) đến khả năng phát triển của các chủng vi sinh vật sau 5 ngày và 10 ngày nuôi cấy.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài được giới hạn rõ ràng:

• Đối tượng nghiên cứu: 12 chủng vi sinh vật (vi khuẩn và nấm) có khả năng sinh màng nhầy polysaccharide, đã được phân lập trước đó từ các mẫu đất dưới tán rừng thông tại các ô tiêu chuẩn trên địa bàn nghiên cứu.
• Phạm vi không gian: Các mẫu đất vi sinh vật ban đầu được thu thập tại huyện Lộc Bình, tỉnh Lạng Sơn. Các nội dung phân tích đặc điểm sinh học, thử nghiệm môi trường nhân sinh khối, nhiệt độ và ẩm độ được thực hiện tại Trung tâm Nghiên cứu Bảo vệ Rừng thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam.
• Phạm vi thời gian: Toàn bộ quá trình theo dõi, bố trí thí nghiệm và thu thập số liệu thực hiện từ tháng 01 năm 2018 đến tháng 05 năm 2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu dựa trên cơ sở khoa học về vai trò của các nhóm vi sinh vật tiết polysaccharide sinh học trong đất (như Lipomyces, Bacillus, Azotobacter, Beijerinckia, Enterobacter...). Các công trình nền tảng của Babieva và Gorin (1987), Tống Kim Thuần (2005), cùng nghiên cứu ứng dụng chế phẩm giữ ẩm Lipomycin M từ chủng Lipomyces PT7.1 của Nguyễn Kiều Băng Tâm (2009) chỉ ra rằng chất nhầy polysaccharide tương tác cùng Ca²⁺ giúp ổn định kết cấu đất, tăng khả năng giữ nước hữu hiệu từ 13,28 đến 28,95 g nước/kg đất và tăng độ ẩm đất từ 8,35% đến 16,6% so với đối chứng. Về mặt lâm nghiệp, nghiên cứu dẫn chiếu Quyết định số 3322/QĐ-BNN-TCLN ngày 28/7/2014 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn về hiện trạng rừng toàn quốc năm 2013, trong đó diện tích rừng thông chiếm khoảng 400.000 ha, giữ vai trò kinh tế - sinh thái xung yếu nhưng đối mặt với nguy cơ cháy cao trong mùa khô.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trong phòng thí nghiệm được bố trí khoa học theo các quy chuẩn vi sinh vật học:

1. Phương pháp xác định môi trường nhân sinh khối lỏng: Khảo sát 3 công thức môi trường dinh dưỡng không bổ sung agar:

   • Môi trường PD: 200 g khoai tây thái hạt lựu (1x1x1 cm) đun sôi 30 phút trong 1000 ml nước, lọc trong, bổ sung 20 g D-glucose, khử trùng ở 121°C trong 20 phút.
   • Môi trường King’B không agar: 0,15 g K₂HPO₄; 0,15 g MgSO₄·7H₂O; 20 g Peptone; 10 ml Glycerol; định mức 1000 ml H₂O; khử trùng ở 121°C trong 20 phút.
   • Môi trường NB không agar: Nước thịt 1000 ml, Pepton 10 g, điều chỉnh pH = 7, hấp khử trùng áp suất 1 atm trong 30 phút. Quy trình nuôi cấy: Cấy 1 vòng que cấy vi khuẩn vào bình tam giác 250 ml, đặt trên máy lắc với vận tốc 150 vòng/phút ở nhiệt độ 28°C trong thời gian 72 giờ. Mật độ khuẩn lạc hữu hiệu (CFU/ml) được xác định thông qua phương pháp pha loãng tới hạn và trang mẫu trên đĩa thạch PDA (theo quy trình của Nguyễn Lân Dũng, Phạm Văn Ty, 1998; Phạm Quang Thu, Nguyễn Thị Thúy Nga, 2007).

2. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ nuôi cấy: Thí nghiệm được thiết lập ở 8 ngưỡng nhiệt độ: 5°C ± 1, 10°C ± 1, 15°C ± 1, 20°C ± 1, 25°C ± 1, 30°C ± 1, 35°C ± 1 và 40°C ± 1. Cấy 1/3 vòng que cấy vi sinh vật vào tâm đĩa Petri chứa môi trường Asby hoặc dinh dưỡng tiêu chuẩn, mỗi công thức thực hiện 5 đĩa lặp lại 3 lần. Đường kính khuẩn lạc được đo theo hai chiều vuông góc và lấy giá trị trung bình sau 5 ngày và 10 ngày nuôi cấy.

3. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của ẩm độ không khí: Sử dụng phương pháp bình hút ẩm kiểm soát ẩm độ không khí theo Booth C bằng dung dịch muối NaCl ở các nồng độ khác nhau:

Công thức thí nghiệm	Nồng độ NaCl (g/100 ml)	Độ ẩm không khí tương đối tạo lập (RH %)
CT1	0	100%
CT2	8	95%
CT3	16	90%
CT4	24	85%
CT5	32	80%

Dung dịch được rót vào bình hút ẩm (500 ml/bình). Mỗi bình đặt 10 đĩa thạch PDA đã cấy vi sinh vật ở tâm, đậy kín nắp, ủ trong tối ở nhiệt độ phòng. Mức độ sinh trưởng của hệ sợi và khuẩn lạc được đo đạc sau 5 ngày, 10 ngày và 14 ngày, lặp lại 3 lần trên 5 dải ẩm độ nghiên cứu (60%, 70%, 80%, 90%, 100%).

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của việc bảo tồn và nâng cao chất lượng rừng Thông mã vĩ thông qua biện pháp sinh học. Do đặc tính rụng lá và tích tụ tàn dư thực vật giàu nhựa dễ bắt lửa, việc phân lập các vi sinh vật có khả năng phân hủy nhanh thảm mục và tiết polysaccharide giữ ẩm cho đất dưới tán rừng là giải pháp vừa phòng chống cháy rừng, vừa hạn chế xói mòn và nâng cao độ phì. Mục tiêu chính là xác định điều kiện tối ưu (dinh dưỡng, nhiệt độ, ẩm độ) cho sinh trưởng của các chủng vi sinh vật sinh màng nhầy phân lập tại Lộc Bình, Lạng Sơn nhằm tạo cơ sở khoa học để sản xuất chế phẩm sinh học phục vụ sản xuất lâm nghiệp.

Phần 2: Tổng quan tài liệu nghiên cứu

Chương này tổng kết toàn diện các tài liệu khoa học liên quan:

• Đặc điểm sinh thái, giá trị kinh tế của cây thông (nhựa thông, tinh dầu, colophan) và hiện trạng phát triển rừng thông theo các chương trình trồng rừng 327 và 5 triệu hecta rừng tại Việt Nam.
• Nhóm vi sinh vật sinh màng nhầy: Tổng quan các công trình quốc tế về chế phẩm EM của Nhật Bản, sản phẩm thương mại Superbio thập niên 1990, nghiên cứu của Babieva (1987) về giống Lipomyces, Bacillus, và các nghiên cứu tại Capcaz, Trung Quốc. Trong nước, đề cập các công bố của Tống Kim Thuần (2005) về nấm men Lipomyces sinh màng nhầy trong đất đồi núi, nghiên cứu tuyển chọn chủng PT7.1 của Nguyễn Kiều Băng Tâm (2009), và công bố loài nấm men mới Lipomyces orientalis của Vũ Nguyên Thành (2006).
• Ứng dụng vi sinh vật trong phân hủy cellulose và sản xuất phân vi sinh: Các công trình của Gaus (1979, 1980, 1982), Gaur và Bhardwaj (1985-1987) tại Ấn Độ, Hesham (2007) về xạ khuẩn phân hủy rơm rạ; các nghiên cứu trong nước của Phan Bá Ngọc (2007), Phạm Quang Thu và cộng sự (2002, 2009) về chế phẩm MF1 cho thông và bạch đàn, chế phẩm VIXURA và Micromix 3 của Lý Kim Bảng.
• Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Lộc Bình: Vị trí địa lý tiếp giáp biên giới Trung Quốc, địa hình đồi núi dốc phân hóa theo lưu vực sông Kỳ Cùng, khí hậu nhiệt đới gió mùa Đông Bắc (nhiệt độ trung bình năm 19°C, cực đại 40°C, cực tiểu 8°C, lượng mưa trung bình 1390 mm, ẩm độ trung bình 82%). Toàn huyện có 80.244 ha đất lâm nghiệp, diện tích rừng thông chiếm khoảng 30.000 ha (51% đất có rừng).

Phần 3: Đối tượng - Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Mô tả chi tiết 12 chủng vi sinh vật được phân lập từ các ô tiêu chuẩn đất rừng thông Lộc Bình. Trình bày chi tiết công thức môi trường và quy trình nhân sinh khối trong bình tam giác trên máy lắc 150 vòng/phút ở 28°C trong 72 giờ. Thiết lập phương pháp đo đếm mật độ CFU/ml bằng kỹ thuật pha loãng tới hạn. Mô tả bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ (8 thang nhiệt độ từ 5°C đến 40°C) và ẩm độ không khí (5 thang ẩm độ tạo lập trong bình hút ẩm bằng dung dịch muối NaCl theo phương pháp Booth C).

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này phản ánh toàn bộ dữ liệu thực nghiệm qua hệ thống bảng biểu và hình ảnh:

• Đặc điểm hình thái và độ nhớt: 12 chủng vi sinh vật biểu hiện sự tiết polysaccharide với độ nhớt dao động từ 2 cP đến 9 cP. Chủng LSL 12.2 sinh polysaccharide mạnh nhất đạt độ nhớt 9 cP, trong khi chủng SSL 3.3 đạt độ nhớt thấp nhất (2 cP).
• Môi trường nhân sinh khối: Sau 72 giờ nuôi cấy lắc, dịch nuôi cấy chuyển từ trong sang đục và sánh. 5 chủng có độ nhớt cao nhất được thử nghiệm cho thấy sự phân hóa về tính thích ứng cơ chất: chủng CETGL 2.1 sinh trưởng tối ưu trên môi trường PD lỏng (đạt mật độ từ 4,24 x 10⁹ đến 6,7 x 10⁹ CFU/ml); chủng CETGL 2.2 đạt mật độ tế bào cao nhất trên môi trường NB không agar (6,16 x 10⁹ CFU/ml đến 8,x x 10⁹ CFU/ml); chủng HBL 3.1 thích hợp nhất với môi trường King’B không agar (đạt 8,28 x 10⁹ CFU/ml).
• Ảnh hưởng của nhiệt độ: Ở 5°C và 10°C, hầu như toàn bộ các chủng không sinh trưởng (đường kính khuẩn lạc bằng 0). Khi nhiệt độ tăng từ 10°C đến 25°C, đường kính khuẩn lạc tăng nhanh và đạt cực đại đồng loạt tại ngưỡng 25°C sau cả 5 ngày và 10 ngày. Ví dụ, sau 5 ngày tại 25°C, chủng LSN 12.1 đạt đường kính 12,2 mm, chủng SSL 3.3 đạt 4,5 mm; sau 10 ngày tại 25°C, chủng LSL 12.1 đạt 17,75 mm, chủng SSL 3.2 đạt 14,0 mm. Vượt qua mốc 25°C (từ 30°C đến 40°C), kích thước khuẩn lạc sụt giảm rõ rệt.
• Ảnh hưởng của ẩm độ: Các chủng vi khuẩn sinh màng nhầy phát triển được trên tất cả 5 thang ẩm độ thử nghiệm (60% - 100%), song phát triển mạnh nhất ở dải 80% - 90%, cực đại tại 80% RH. Chủng LSL 12.1 thể hiện tốc độ phát triển vượt trội ở mọi dải ẩm (sau 5 ngày đạt 12,2 mm ở 60% và 15,x mm ở 80%; sau 10 ngày đạt đỉnh 19,x mm ở 80%). Chủng CETGL 2.3 và CETGL 2.2 cũng đạt đường kính lớn nhất tại độ ẩm 80% sau 10 ngày (lần lượt đạt 14,x mm và 12,x mm).

Phần 5: Kết luận - Tồn tại và kiến nghị

Tóm tắt các kết luận thực nghiệm về môi trường nhân sinh khối tối ưu cho từng chủng (HBL 3.1 với King'B; CETGL 2.2 với NB; THL 3.1 và CETGL 2.1 với PD), khoảng nhiệt độ sinh trưởng tối ưu (25°C) và độ ẩm không khí tối ưu (80% RH). Thừa nhận các hạn chế về thời gian thực tập và điều kiện thực nghiệm dẫn đến việc chưa khảo sát ảnh hưởng của pH môi trường, thời gian nhân sinh khối và vận tốc lắc máy.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã cung cấp số liệu thực nghiệm định lượng về các chỉ tiêu sinh học của tập đoàn vi sinh vật sinh polysaccharide bản địa dưới tán rừng Thông mã vĩ Lộc Bình:

1. Khả năng sản sinh màng nhầy (độ nhớt): Đánh giá độ nhớt của 12 chủng vi sinh vật khảo nghiệm cho thấy sự dao động từ 2 đến 9 centipoise (cP). Chủng LSL 12.2 có khả năng tiết polysaccharide cao nhất đạt 9 cP; các chủng tiếp theo có chỉ số cao gồm CETGL 2.1, CETGL 2.2, HBL 3.1; chủng thấp nhất là SSL 3.3 chỉ đạt 2 cP.

2. Khả năng tăng sinh khối trên các môi trường lỏng không agar: Mỗi chủng vi sinh vật thích nghi với một môi trường dinh dưỡng chuyên biệt:

Ký hiệu chủng vi sinh vật	Môi trường nhân sinh khối tối ưu	Mật độ khuẩn lạc hữu hiệu (CFU/ml)
CETGL 2.1	PD lỏng (Khoai tây - Glucose)	6,70 x 10⁹
CETGL 2.2	NB không agar (Thịt - Peptone)	6,70 x 10⁹ - 8,x x 10⁹
HBL 3.1	King’B không agar lỏng	8,28 x 10⁹
THL 3.1	PD lỏng	Sinh trưởng tối ưu

3. Ngưỡng nhiệt độ sinh trưởng: Nhiệt độ tối ưu tuyệt đối cho sinh trưởng và mở rộng đường kính khuẩn lạc của tất cả các chủng được xác định là 25°C. Ở nhiệt độ ≤ 10°C, các chủng rơi vào trạng thái ngừng sinh trưởng hoặc không xuất hiện khuẩn lạc. Ở nhiệt độ từ 30°C đến 40°C, sinh trưởng bị kìm hãm mạnh.

4. Ngưỡng ẩm độ không khí: Dải ẩm độ 70% – 90% là vùng sinh thái thích hợp cho sự phát triển hệ khuẩn lạc, trong đó ngưỡng ẩm độ tối ưu là 80% RH. Sau 10 ngày nuôi cấy ở 80% RH, chủng LSL 12.1 đạt kích thước lớn nhất (trên 19 mm), CETGL 2.3 đạt 14 mm và CETGL 2.2 đạt 12 mm.

Đóng góp của khóa luận nằm ở việc xác lập các thông số môi trường cơ bản ban đầu trong phòng thí nghiệm đối với các chủng vi sinh vật phân lập từ hệ sinh thái rừng thông Lạng Sơn, tạo cơ sở thực nghiệm cho công đoạn nuôi cấy sinh khối lớn phục vụ tạo chế phẩm vi sinh bảo vệ rừng.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận thẳng thắn chỉ ra các giới hạn kỹ thuật do điều kiện thời gian thực tập ngắn:

• Thí nghiệm mới chỉ giới hạn đánh giá phản ứng sinh trưởng của vi sinh vật đối với hai thông số vi khí hậu là nhiệt độ và ẩm độ không khí tĩnh, cùng 3 công thức môi trường dinh dưỡng cố định.
• Chưa khảo sát ảnh hưởng của độ pH môi trường nuôi cấy – một yếu tố quan trọng tác động đến quá trình tổng hợp polysaccharide ngoại bào.
• Chưa xác định được động thái tích lũy sinh khối theo thời gian nuôi cấy (đường cong sinh trưởng) và chưa tối ưu hóa tốc độ lắc của máy lắc nhân sinh khối.
• Chưa thực hiện bước định danh loài bằng phương pháp sinh học phân tử (giải trình tự gen 16S rRNA hoặc ITS) đối với các chủng tuyển chọn.
• Chưa tiến hành thử nghiệm ứng dụng chế phẩm trên quy mô chậu vại và hiện trường thực địa dưới tán rừng thông để đánh giá hiệu quả giữ ẩm đất và xúc tiến phân hủy vật liệu cháy trong thực tế.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận có giá trị tham khảo chuyên môn hữu ích cho:

• Sinh viên, học viên chuyên ngành Quản lý tài nguyên rừng, Lâm học, Khoa học môi trường và Công nghệ sinh học ứng dụng trong đất.
• Cán bộ kỹ thuật lâm nghiệp đang thực hiện các đề tài nghiên cứu về phòng cháy chữa cháy rừng bằng giải pháp sinh học, cải tạo đất đồi núi thoái hóa và sản xuất phân bón vi sinh vật.
• Các nội dung có giá trị tham khảo kỹ thuật cao gồm: quy trình pha chế các loại môi trường nhân sinh khối lỏng không dùng thạch (PD, NB, King'B), phương pháp tạo môi trường ẩm độ không khí kiểm soát bằng dung dịch bão hòa muối NaCl theo mô hình Booth C, và phương pháp xác định độ nhớt dịch nhầy vi sinh vật.

Câu hỏi thường gặp

1. Các chủng vi sinh vật nghiên cứu trong khóa luận được thu thập từ nguồn vật liệu nào và tại địa phương nào? Các chủng vi sinh vật sinh màng nhầy được phân lập từ các mẫu đất lấy dưới tán rừng Thông mã vĩ (Pinus massoniana) tại các ô tiêu chuẩn thuộc địa bàn huyện Lộc Bình, tỉnh Lạng Sơn.

2. Khả năng sinh màng nhầy (polysaccharide) của 12 chủng vi sinh vật thể hiện qua chỉ số độ nhớt như thế nào? Độ nhớt của dịch nuôi cấy 12 chủng dao động từ 2 đến 9 cP. Trong đó, chủng LSL 12.2 có khả năng sinh tổng hợp polysaccharide cao nhất (độ nhớt đạt 9 cP), và chủng SSL 3.3 có hoạt tính thấp nhất (đạt 2 cP).

3. Môi trường nhân sinh khối lỏng thích hợp nhất cho các chủng CETGL 2.1, CETGL 2.2 và HBL 3.1 là môi trường nào? Chủng CETGL 2.1 đạt mật độ tế bào cao nhất trên môi trường PD lỏng (đạt 6,70 x 10⁹ CFU/ml); chủng CETGL 2.2 phát triển tối ưu trên môi trường NB không agar; chủng HBL 3.1 đạt mật độ cực đại trên môi trường King’B không agar lỏng (đạt 8,28 x 10⁹ CFU/ml).

4. Nhiệt độ và độ ẩm không khí tối ưu cho sự sinh trưởng của các chủng vi sinh vật được xác định là bao nhiêu? Nhiệt độ tối ưu cho tất cả các chủng vi sinh vật khảo nghiệm là 25°C (dưới 10°C vi sinh vật không phát triển, trên 25°C đường kính khuẩn lạc giảm dần). Độ ẩm không khí tối ưu là 80% RH (thuộc dải thích ứng thuận lợi 70% – 90% RH).

5. Tác giả đã dùng kỹ thuật gì để tạo lập các thang ẩm độ không khí khác nhau trong phòng thí nghiệm? Tác giả áp dụng phương pháp của Booth C, sử dụng các bình hút ẩm kín chứa 500 ml dung dịch NaCl pha ở các nồng độ khác nhau (0 g/100 ml tương ứng 100% RH; 8 g tương ứng 95%; 16 g tương ứng 90%; 24 g tương ứng 85%; và 32 g tương ứng 80% RH).

Kết luận

Khóa luận của tác giả Nguyễn Văn Phong đã hoàn thành việc khảo sát đặc điểm sinh học thực nghiệm của 12 chủng vi sinh vật sinh polysaccharide phân lập từ đất rừng Thông mã vĩ tại Lộc Bình, Lạng Sơn. Kết quả đã làm rõ sự tương thích dinh dưỡng của từng chủng với các môi trường nhân sinh khối lỏng (PD, NB, King'B không agar) cùng ngưỡng vi khí hậu tối ưu tuyệt đối cho sinh trưởng tại 25°C và 80% RH. Toàn bộ các phát hiện này cung cấp dữ liệu kỹ thuật quan trọng cho định hướng nghiên cứu sản xuất chế phẩm sinh học phục vụ giữ ẩm đất và giảm thiểu vật liệu cháy trong quản lý rừng thông bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Vi sinh vật là những sinh vật đơn bào có kích thước nhỏ, không quan sát được bằng mắt thường mà phải sử dụng kính hiển vi. Thuật ngữ vi sinh vật không tương đương với bất kỳ đơn vị phân loại nào trong phân loại khoa học. Nó bao gồm cả virus, vi khuẩn, archaea, vi nấm, vi tảo, động vật nguyên sinh. Vi sinh vật là một thế giới sinh vật vô cùng nhỏ bé ta không thể quan sát thấy bằng mắt thường.

Nó phân bố ở khắp mọi nơi, trong đất, trong nước, trong không khí, trong thực phẩm. Nó có mặt ở dưới những độ sâu tăm tối của đại dương. Bào tử của nó tung bay trên những tầng cao của bầu khí quyển, chu du theo những đám mây. Nó sống được trên kính, trên da, trên giấy, trên những thiết bị bằng kim loại.

Vi sinh vật màng nhầy đóng vai trò vô cùng quan trọng trong thiên nhiên cũng như trong cuộc sống của con người. Chế phẩm vi sinh vật sinh màng nhầy tăng khả năng giữ nước đối với cây trồng ở vùng khô hạn, tăng khả năng sinh trưởng và giảm chi phí trong sản xuất Lâm nghiệp Trong đất nhóm vi sinh vật sinh màng nhầy (polysacarit) có vai trò quan trọng trong việc giữa ẩm đất và vật liệu cháy dưới tán rừng Nhóm sinh màng nhầy bao gồm: Lipomyces, Bacillus, Azotobacter, Beijerinckia, Enterobacter…Các nhóm vi sinh vật này, trong quá trình sinh trưởng phát triển, đã tiết ra polysacarit sinh học. Khi có mặt Ca++, các polysacarit sẽ cùng tác động tương hỗ trong đất, giúp gắn kết các hạt đất, các hạt cát với nhau để tạo thành một cấu tượng ổn định và bền vững. Do đó đất có khả năng tăng độ kết cấu, có khả năng giữ nước, chống rửa trôi, làm giảm sự bay hơi nước Xuất phát từ những thực tế đó tôi chọn đề tài “Nghiên cứu đặc điểm sinh học của một số chủng Vi Sinh Vật sinh màng nhầy được phân lập từ các mẫu đất dưới tán rừng thông ở Lộc Bình - Lạng Sơn ”.

Làm đề tài khóa luận tốt nghiệp đại học, và đó cũng là một hướng mới và rất cần thiết với thực tiễn, đề xuất các phương pháp phân lập, tuyển chọn các vi sinh vật màng nhầy có hoạt tính cao để sử dụng trong sản xuất chế phẩm sinh học tạo 2 các chế phẩm sinh học phục vụ cho hoạt động sản xuất lâm nghiệp đạt được năng xuất cao. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được điều kiện sinh trưởng và phát triển tối ưu của một số chủng VSV sinh màng nhầy nuôi cấy trong phòng thí nghiệm. Ý nghĩa của luận án 1. Ý nghĩa khoa học - Là cơ sở khoa học để tạo chế phẩm sinh học từ một số chủng vi khuẩn sinh màng nhầy dưới tán rừng thông.

- Giúp sinh viên làm quen với công tác nghiên cứu khoa học và tăng các kỹ năng thực hành trong phòng thí nghiệm và ngoài hiện trường. - Ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất. Phân lập được một số loại vi sinh vật sinh màng nhầy phân hủy nhanh vật liệu khô dễ cháy dưới tán rừng thông nhằm hạn chế khả năng cháy rừng. Ý nghĩa trong thực tiễn - Là cơ sở ban đầu nghiên cứu các điều kiện tối ưu cho sinh trưởng và phát triển của các vi sinh vật sinh màng nhầy.

- Là cơ sở để sản xuất chế phẩm sinh học nhằm cải tạo đât phục vụ trong sản xuất lâm nghiệp. - Nâng cao chất lượng và sản lượng của sản xuất lâm nghiệp hiện tại và trong tương lai, góp phần nâng cao dinh dưỡng đất, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. 3 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 2. Cơ sở khoa học Trong đất nhóm vi sinh vật sinh màng nhầy (polysacarit) có vai trò quan trọng trong việc giữa ẩm đất.

Khi có mặt Ca++, các polysacarit sẽ cùng tác động tương hỗ trong đất, giúp gắn kết các hạt đất, các hạt cát với nhau để tạo thành một cấu tượng ổn định và bền vững. Do đó đất có khả năng tăng độ kết cấu, có khả năng giữ nước, chống rửa trôi, làm giảm sự bay hơi nước; thông qua đó độ phì của đất được cải thiện. Chế phẩm sinh học có tác dụng giữ nước trong đất, tăng độ ẩm trong đất từ 12-16% trên quy mô chậu vại và đồng ruộng. Đây là loại chế phẩm vi sinh đầu tiên sản xuất tại Việt Nam có tác dụng giữ ẩm cho đất được rất nhiều địa phương và nông dân quan tâm.

Chế phẩm có tác dụng làm tăng khả năng giữ ẩm cho đất ở cả điều kiện thí nghiệm chậu vại và thí nghiệm đồng ruộng. Ở điều kiện thí nghiệm trong chậu không trồng cây độ ẩm đất bón chế phẩm tăng so với đối chứng (không bón chế phẩm) khoảng 8,35%. Trong chậu trồng Keo lá tràm sau 60 ngày bón chế phẩm độ ẩm tăng 16,6% so với đối chứng. Trong điều kiện thí nghiệm đồng ruộng chế phẩm sau 6 tháng bón chế phẩm độ ẩm tăng 10,63% so với đối chứng, lượng nước hữu hiệu ở đất có bón chế phẩm cao hơn đối chứng 13,28-28,95g nước/1 kg đất đây là những cơ sở khoa học ban đầu để tôi thực hiện khóa luận nhằm đáp ứng nhu cầu thực tiễn hiện nay đang biến đổi khí hậu khô hạn ngày càng nhiều và để rèn luyện các kỹ năng thực hành của sinh viên trước khi ra trường.

Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 2. Nghiên cứu về thông Theo Quyết định số 3322/QĐ-BNN-TCLN của Bộ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ngày 28/7/2014 về việc công bố hiện trạng rừng toàn quốc 4 năm 2013, tính đến ngày 31/12/2013 tổng diện tích rừng của cả nước là 13,954 triệu ha mới đạt độ che phủ 41,0% với tổng diện tích rừng trồng là 3.294 ha (Bộ NN và PTNT, 2014); trong đó diện tích rừng trồng các loài thông chiếm khoảng 400. Với đặc điểm sinh lý, sinh thái của cây thông, một loài cây chịu hạn có thể sống và phát triển trên những lập địa xấu, khô hạn. Do đó trong chương trình trồng rừng 327 và chương trình trồng mới năm triệu hecta rừng, thông được chọn là cây trồng chính quan trọng cần được ưu tiên phát triển.

Trong ba loài thông đang được sử dụng để khai thác nhựa ở nước ta thì Thông là loài cây cho nhiều nhựa nhất (khoảng 5-6 kg/cây/năm). Mặt khác, với phương thức khai thác bằng cách đẽo máng, chu kỳ khai thác nhựa của loài thông này có thể kéo dài 40-50 năm. Vì vậy, mục đích kinh doanh chính của các rừng trồng Thông ở nước ta hiện nay chủ yếu là để khai thác nhựa. Thông là một trong những loài cây có giá trị kinh tế cao, ngoài gỗ cho xây dựng, làm giấy; nhựa thông còn được dùng trong nhiều ngành công nghiệp như sơn, vécni, vật liệu cách điện và các mặt hàng tiêu dùng khác.

Về kinh tế, cây thông dễ trồng, sinh trưởng nhanh, biện pháp lâm sinh đơn giản, dễ áp dụng, trồng một lần cho thu nhập hàng năm, giá trị kinh tế cao, ổn định. Thân cây thông có thể sử dụng trong xây dựng, trong công nghiệp giấy, công nghiệp sản xuất ván nhân tạo. Về mặt xã hội, cây thông tạo công ăn việc làm, tăng thu nhập, cải thiện mức sống cho người dân, đặc biệt là người dân vùng trung du, miền núi. Cây thông còn có giá trị đặc biệt trong cơ cấu cây trồng vùng đồi do những đặc tính sinh thái đặc biệt thích ứng với điều kiện lập địa cằn cỗi mà ngoài thông ra không thể trồng loài cây nào khác.

Thông là nguồn cung cấp tùng hương (colophan) và tinh dầu thông (turpentine oil) chủ yếu. Tinh dầu được sử dụng rộng rãi trong công nghệ hoá mỹ phẩm, là nguyên liệu để chế terpineol, terpin, borneol, camphor tổng hợp, sản xuất sơn, véc ni, xi… Colophan được dùng nhiều trong công nghiệp cao su, hoá dẻo, vật liệu cách điện, keo dán, sản xuất các chất tẩy rửa…, đặc biệt là trong công nghiệp sản xuất giấy. Trong y dược, tinh dầu thông được sử dụng làm thuốc chữa viêm thấp khớp, ho, làm thuốc kích thích, giảm mệt mỏi, thuốc diệt khuẩn, sát trùng … Thông là cây có 5 giá trị kinh tế cao bao gồm một số loài thông chính như Thông mã vĩ Pinus massoniana Lambert, Thông nhựa Pinus merkusii Jungh et.de Vries, Thông 3 lá Pinus kesiya Royle ex Gordon. Ngoài các sản phẩm của thông như gỗ, nhựa, nguyên liệu giấy, cây thông còn được sử dụng trong việc phủ xanh đất trống đồi núi trọc và tạo cảnh quan môi trường.

chính vì vậy diện tích rừng thông ngày càng được mở rộng và là một trong những cây trồng chính của ngành Lâm nghiệp. Thông được trồng ở các tỉnh như: Sóc Sơn, Hà Nội, Lạng Sơn, Hà Giang, Cao Bằng, Quảng Ninh, Vĩnh Phúc, Hà Tây, Hòa Bình, Tuyên Quang, Sơn La, Hải Hưng, Ninh Bình, Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh. Thân cây cao 40m, đường kính thân cây có thể đạt hơn 1m. Vỏ cây mỏng, về già bong thành mảng hay nứt giống như sợi dây thừng.

Lá cây có 2 dạng hình dải và hình kim, lá hình dải chỉ tồn tại ở cây con dưới 1 tuổi, mọc cách vòng thân cây non có màu xanh lá mạ với chiều dài 2-4cm, lá kim tăng dần theo tuổi cây và dài tối đa 15-20cm ở cây trưởng thành. Tán lá ở cây 5-10 tuổi hình tháp, hình trứng và hình lọng ở tuổi già. Thông đuôi ngựa 6-7 tuổi đã bắt đầu ra nón. Nón đơn tính cùng gốc, nón đực mọc cách vòng ở gốc chồi ngọn, nón cái 1-4 mọc vòng ở đỉnh chồi ngọn.

Cây ra nón vào tháng 3-4, nón chín vào tháng 11-12 năm sau. Hạt có hình trái xoan dẹt, khi chín có màu nâu sẫm. Vi sinh vật sinh màng nhầy 2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới Trong đất nhóm vi sinh vật sinh màng nhầy (polysacarit) có vai trò quan trọng trong việc giữa ẩm đất và vật liệu cháy dưới tán rừng. Nhóm sinh màng nhầy bao gồm: Lipomyces, Bacillus, Azotobacter, Beijerinckia, Enterobacter…Các nhóm vi sinh vật này, trong quá trình sinh trưởng phát triển, đã tiết ra polysacarit sinh học.

Ở Nhật Bản đã phân lập và tuyển chọn ra một hỗn hợp các vi sinh vật có ích thuộc nhóm yếm khí và hiếu khí gồm: Nấm men, vi khuẩn quang hợp, xạ khuẩn, vi khuẩn lactic, nấm lên men và chế tạo ra được một chế phẩm vi sinh hữu hiệu (EM) đã được chứng minh có tác dụng tốt ở nhiều lĩnh vực của đời sống và sản xuất như: 6 trong trồng trọt, trong chăn nuôi, trong bảo vệ môi trường góp phần nâng cao chất lượng của đống ủ. Khi có mặt Ca++, các polysacarit sẽ cùng tác động tương hỗ trong đất, giúp gắn kết các hạt đất, các hạt cát với nhau để tạo thành một cấu tượng ổn định và bền vững.