Tổng quan nghiên cứu

Cây lạc (Arachis hypogaea L.) là cây công nghiệp ngắn ngày có giá trị kinh tế và dinh dưỡng cao, được trồng phổ biến tại Việt Nam, đặc biệt ở các tỉnh miền Trung như Quảng Nam với diện tích khoảng 10.000 ha hàng năm. Tuy nhiên, năng suất lạc ở miền Trung vẫn còn thấp, dao động trong khoảng 14,4 - 19,9 tạ/ha, thấp hơn năng suất bình quân cả nước và thế giới. Nguyên nhân chủ yếu là do điều kiện đất đai nghèo dinh dưỡng, khí hậu bất lợi, sâu bệnh hại và phương pháp canh tác truyền thống chưa đồng bộ.

Việc sử dụng phân bón hóa học đã góp phần nâng cao năng suất nhưng cũng gây ra các vấn đề môi trường như tích lũy chất độc hại, mất cân bằng sinh thái. Do đó, xu hướng sử dụng phân bón vi sinh vật, đặc biệt là vi khuẩn có ích vùng rễ như Bacillus, được quan tâm nhằm nâng cao năng suất cây trồng đồng thời bảo vệ môi trường và phát triển nông nghiệp bền vững.

Mục tiêu nghiên cứu là tuyển chọn chế phẩm vi khuẩn Bacillus có khả năng kích thích sinh trưởng, hạn chế bệnh hại và tăng năng suất lạc tại Quảng Nam; xác định liều lượng và thời điểm sử dụng hiệu quả; đồng thời ứng dụng chế phẩm trong mô hình sản xuất thực tế. Nghiên cứu được thực hiện trong giai đoạn 2017-2020 tại các xã đất cát và đất thịt nhẹ của huyện Thăng Bình, tỉnh Quảng Nam.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc phát triển các chế phẩm vi sinh vật bản địa ứng dụng cho cây lạc, đồng thời góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường trong sản xuất nông nghiệp tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết về vi sinh vật vùng rễ (PGPR - Plant Growth Promoting Rhizobacteria) và cơ chế kích thích sinh trưởng cây trồng của vi khuẩn có ích. PGPR tác động trực tiếp bằng cách cố định đạm, hòa tan lân, sản sinh phytohormone (auxin, cytokinin, gibberellin) và gián tiếp qua cơ chế đối kháng tác nhân gây bệnh, sản sinh kháng sinh, enzyme, siderophores, kích thích kháng hệ thống (ISR).

Vi khuẩn Bacillus spp. là nhóm vi khuẩn Gram dương, sinh bào tử, có khả năng sản sinh nhiều hợp chất sinh học ức chế mầm bệnh, đồng thời kích thích sinh trưởng cây trồng. Các loài Bacillus như B. subtilis, B. amyloliquefaciens, B. pumilus đã được nghiên cứu rộng rãi về khả năng phòng trừ sinh học và tăng năng suất cây trồng.

Các khái niệm chính bao gồm:

  • Vi sinh vật vùng rễ (rhizobacteria)
  • Cơ chế kích thích sinh trưởng trực tiếp và gián tiếp
  • Chế phẩm sinh học vi khuẩn Bacillus
  • Phòng trừ sinh học bệnh hại cây trồng
  • Ứng dụng vi sinh vật trong nông nghiệp bền vững

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thu thập từ các thí nghiệm thực địa tại 4 xã thuộc huyện Thăng Bình, Quảng Nam trong các vụ Xuân Hè 2017, Đông Xuân 2017-2018 và Xuân Hè 2018. Giống lạc sử dụng là L23, được công nhận chính thức năm 2010, có năng suất trung bình 50-55 tạ/ha.

Phương pháp phân tích bao gồm:

  • Bố trí thí nghiệm theo khối ngẫu nhiên hoàn toàn (RCBD) với 7 công thức (6 chế phẩm Bacillus và đối chứng không sử dụng chế phẩm), mỗi công thức 3 lần nhắc lại.
  • Đánh giá các chỉ tiêu sinh trưởng: tỷ lệ mọc, chiều cao cây, chiều dài cành, số lá, số lượng nốt sần, tỷ lệ bệnh hại.
  • Đo đếm các yếu tố cấu thành năng suất: số quả/cây, khối lượng 100 quả, năng suất thực thu.
  • Phân tích số liệu bằng phần mềm Statistix 10, vẽ đồ thị bằng Microsoft Excel.
  • Thời gian nghiên cứu từ 2017 đến 2020, tập trung vào việc tuyển chọn chế phẩm Bacillus hiệu quả, xác định liều lượng và thời điểm sử dụng, và ứng dụng trong mô hình sản xuất thực tế.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Ảnh hưởng đến tỷ lệ mọc:

    • Tỷ lệ mọc 7 và 10 ngày sau gieo không khác biệt có ý nghĩa giữa các công thức.
    • 15 ngày sau gieo, các chế phẩm Bacillus làm tăng tỷ lệ mọc đáng kể, ví dụ công thức BaD-S20D12 đạt 88,89% so với 79,80% của đối chứng (tăng khoảng 9%).
    • Tỷ lệ mọc vụ Đông Xuân thấp hơn vụ Xuân Hè khoảng 5% do điều kiện khí hậu khác biệt.

  2. Ảnh hưởng đến chiều cao cây và chiều dài cành cấp 1:

    • Chiều cao cây con tăng từ 11 cm (đối chứng) lên 12,4 cm với BaD-S20D12 (tăng 12,7%).
    • Ở giai đoạn thu hoạch, chiều cao cây đạt 38,37 cm (đối chứng) và 40,77 cm (BaD-S20D12), tăng khoảng 6,3%.
    • Chiều dài cành cấp 1 tăng từ 49,63 cm (đối chứng) lên 51,40 cm (chế phẩm tốt nhất), tăng khoảng 3,6%.
    • Kết quả tương tự được ghi nhận ở vụ Đông Xuân 2017-2018 với sự khác biệt có ý nghĩa thống kê.

  3. Ảnh hưởng đến số lá và số lượng nốt sần:

    • Các chế phẩm Bacillus làm tăng số lá xanh và số lượng nốt sần trên rễ, góp phần cải thiện khả năng cố định đạm và hấp thu dinh dưỡng.
    • Số lượng nốt sần tăng trung bình 15-20% so với đối chứng.

  4. Ảnh hưởng đến tỷ lệ bệnh và năng suất:

    • Tỷ lệ bệnh héo rũ gốc mốc đen và trắng giảm đáng kể ở các công thức sử dụng chế phẩm Bacillus, giảm từ 24,5% xuống còn khoảng 10-12%.
    • Năng suất lạc tăng trung bình 12-17% so với đối chứng, với công thức BaD-S20D12 đạt năng suất 27,5 tạ/ha so với 23,5 tạ/ha của đối chứng.
    • Mô hình ứng dụng chế phẩm BaD-S20D12 tại Quảng Nam cho hiệu quả cao, năng suất tăng 15% so với mô hình đối chứng và tương đương hoặc vượt hơn chế phẩm thương mại Biota Max.

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy vi khuẩn Bacillus có khả năng kích thích sinh trưởng cây lạc thông qua việc tăng chiều cao, chiều dài cành, số lá và nốt sần, đồng thời giảm thiểu tỷ lệ bệnh hại. Điều này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế và trong nước về vai trò của Bacillus trong việc sản sinh phytohormone, kháng sinh và kích thích hệ miễn dịch cây trồng (ISR).

Sự khác biệt về tỷ lệ mọc và sinh trưởng giữa các vụ có thể giải thích do điều kiện khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm và lượng mưa khác nhau, ảnh hưởng đến khả năng phát triển của vi sinh vật và cây trồng. Việc sử dụng chế phẩm Bacillus bản địa phù hợp với điều kiện đất đai và khí hậu Quảng Nam giúp tăng khả năng thích ứng và hiệu quả sử dụng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh tỷ lệ mọc, chiều cao cây, tỷ lệ bệnh và năng suất giữa các công thức thí nghiệm, giúp minh họa rõ ràng hiệu quả của từng chế phẩm.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Áp dụng chế phẩm Bacillus BaD-S20D12 trong sản xuất lạc tại Quảng Nam:

    • Liều lượng 10 kg/ha, trộn vào đất và rải lên hạt khi gieo.
    • Thời gian áp dụng: ngay khi gieo hạt để tối ưu hiệu quả kích thích sinh trưởng và phòng bệnh.
    • Chủ thể thực hiện: nông dân, hợp tác xã, doanh nghiệp sản xuất giống.
    • Thời gian thực hiện: áp dụng ngay trong vụ sản xuất tiếp theo.

  2. Xây dựng mô hình sản xuất lạc bền vững kết hợp sử dụng chế phẩm vi sinh vật:

    • Kết hợp với các biện pháp canh tác tiên tiến, quản lý dịch hại tổng hợp (IPM).
    • Mục tiêu tăng năng suất ít nhất 15% và giảm tỷ lệ bệnh hại dưới 10%.
    • Chủ thể: các cơ quan khuyến nông, trung tâm nghiên cứu, nông dân.
    • Thời gian: triển khai trong 2-3 năm tới.

  3. Đào tạo, tập huấn kỹ thuật sử dụng chế phẩm vi sinh vật cho nông dân:

    • Tập trung vào kỹ thuật trộn chế phẩm với đất, thời điểm bón, bảo quản chế phẩm.
    • Mục tiêu nâng cao nhận thức và kỹ năng sử dụng hiệu quả.
    • Chủ thể: Sở NN&PTNT, các tổ chức khuyến nông.
    • Thời gian: tổ chức hàng năm, đặc biệt trước vụ gieo trồng.

  4. Nghiên cứu mở rộng và phát triển các chủng vi khuẩn Bacillus bản địa:

    • Tìm kiếm, tuyển chọn thêm các chủng có khả năng đa dạng về kích thích sinh trưởng và phòng trừ bệnh.
    • Phát triển các chế phẩm sinh học phù hợp với các vùng sinh thái khác nhau.
    • Chủ thể: viện nghiên cứu, trường đại học, doanh nghiệp công nghệ sinh học.
    • Thời gian: nghiên cứu liên tục trong 5 năm tới.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nông dân trồng lạc tại các vùng sinh thái miền Trung:

    • Lợi ích: Áp dụng kỹ thuật sử dụng chế phẩm vi khuẩn Bacillus để tăng năng suất, giảm bệnh hại, nâng cao thu nhập.
    • Use case: Hướng dẫn trộn chế phẩm với đất khi gieo hạt, theo dõi sinh trưởng và phòng bệnh.

  2. Các cơ quan khuyến nông và quản lý nông nghiệp:

    • Lợi ích: Cơ sở khoa học để xây dựng chương trình khuyến cáo sử dụng phân bón vi sinh vật, phát triển nông nghiệp bền vững.
    • Use case: Tổ chức tập huấn, xây dựng mô hình trình diễn, nhân rộng kỹ thuật.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành nông học, vi sinh vật:

    • Lợi ích: Tài liệu tham khảo về ứng dụng vi khuẩn Bacillus trong sản xuất lạc, phương pháp nghiên cứu thực địa và phân tích số liệu.
    • Use case: Phát triển đề tài nghiên cứu tiếp theo, mở rộng ứng dụng vi sinh vật trong nông nghiệp.

  4. Doanh nghiệp sản xuất chế phẩm sinh học và giống cây trồng:

    • Lợi ích: Tham khảo quy trình tuyển chọn, sản xuất chế phẩm vi khuẩn Bacillus bản địa, đánh giá hiệu quả thực tế.
    • Use case: Phát triển sản phẩm mới, mở rộng thị trường phân bón vi sinh vật.

Câu hỏi thường gặp

  1. Chế phẩm vi khuẩn Bacillus có an toàn cho môi trường và người sử dụng không?
    Chế phẩm Bacillus sử dụng trong nghiên cứu là vi khuẩn có ích, không gây hại cho con người, động vật và môi trường. Bacillus có khả năng sinh bào tử giúp tồn tại lâu dài và không tích lũy độc tố. Ví dụ, Bacillus thuringiensis được sử dụng rộng rãi trong phòng trừ sâu hại với độ an toàn cao.

  2. Liều lượng và thời điểm sử dụng chế phẩm Bacillus như thế nào là hiệu quả nhất?
    Nghiên cứu xác định liều lượng 10 kg/ha, trộn vào đất và rải lên hạt khi gieo là tối ưu, giúp tăng năng suất lạc lên đến 17%. Thời điểm này giúp vi khuẩn phát triển sớm, kích thích sinh trưởng và hạn chế bệnh hại từ giai đoạn đầu.

  3. Chế phẩm Bacillus có thể thay thế hoàn toàn phân bón hóa học không?
    Chế phẩm Bacillus hỗ trợ tăng hiệu quả sử dụng phân bón, giảm lượng phân hóa học cần thiết, nhưng chưa thể thay thế hoàn toàn. Việc kết hợp phân bón hóa học và phân vi sinh vật giúp cân bằng dinh dưỡng và bảo vệ môi trường.

  4. Có thể áp dụng chế phẩm Bacillus cho các giống lạc khác ngoài L23 không?
    Mặc dù nghiên cứu tập trung vào giống L23, các chủng Bacillus bản địa có khả năng thích ứng rộng với điều kiện đất đai và khí hậu, do đó có thể áp dụng cho các giống lạc khác với hiệu quả tương tự, cần thử nghiệm bổ sung để tối ưu.

  5. Chế phẩm Bacillus có thể bảo quản được bao lâu và điều kiện bảo quản như thế nào?
    Chế phẩm được sản xuất với mật độ vi khuẩn 1 x 10^9 cfu/g, bảo quản trong điều kiện khô ráo, nhiệt độ phòng có thể giữ được ít nhất 18 tháng mà không giảm mật độ vi khuẩn. Cần tránh ẩm ướt và ánh sáng trực tiếp để duy trì chất lượng.

Kết luận

  • Đã tuyển chọn được chế phẩm vi khuẩn Bacillus sp. BaD-S20D12 bản địa có khả năng kích thích sinh trưởng, hạn chế bệnh hại và tăng năng suất lạc giống L23 tại Quảng Nam.
  • Liều lượng 10 kg/ha, trộn vào đất và rải lên hạt khi gieo là phương pháp sử dụng hiệu quả nhất, giúp tăng năng suất lạc lên đến 17%.
  • Ứng dụng chế phẩm BaD-S20D12 trong mô hình sản xuất thực tế tại Quảng Nam cho hiệu quả cao, năng suất tăng 15% so với đối chứng và tương đương chế phẩm thương mại.
  • Kết quả nghiên cứu góp phần phát triển nông nghiệp bền vững, giảm sử dụng phân bón hóa học và thuốc bảo vệ thực vật, bảo vệ môi trường.
  • Đề xuất triển khai áp dụng rộng rãi chế phẩm Bacillus trong sản xuất lạc tại các vùng sinh thái miền Trung, đồng thời tiếp tục nghiên cứu mở rộng các chủng vi khuẩn có ích bản địa.

Hành động tiếp theo: Khuyến khích các cơ quan quản lý, khuyến nông và nông dân áp dụng chế phẩm Bacillus BaD-S20D12 trong sản xuất lạc; tổ chức tập huấn kỹ thuật sử dụng; phát triển các mô hình trình diễn và nhân rộng trên diện rộng.