Nghiên cứu vi sinh vật có khả năng chịu mặn và sinh IAA tại vùng trồng lúa bị xâm nhập mặn Long An

Khóa luận nghiên cứu vi sinh vật cố định đạm và tổng hợp IAA tại vùng lúa Long An bị xâm nhập mặn, góp phần nâng cao năng suất cây trồng.

• Tác giả: Lại Nguyễn Nhất Sang
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thị Anh Hồng
• Trường học: Trường Đại học Nông Lâm
• Chuyên ngành: Công nghệ Sinh học
• Đề tài: Nghiên cứu vi sinh vật có khả năng chịu mặn và sinh IAA trong vùng trồng lúa Long An
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thủ Đức

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• XÁC NHẬN VÀ CAM ĐOAN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.1. Mục tiêu của đề tài
• 1.2. Nội dung thực hiện
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 2.1. Tình hình nhiễm mặn của nền nông nghiệp Việt Nam
• 2.2. Khái niệm về xâm nhập mặn
• 2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự xâm nhập mặn
• 2.4. Hậu quả của sự xâm nhập mặn
• 2.5. Ảnh hưởng của đất bị nhiễm mặn đối với sự phát triển của cây lúa
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu
• 3.2. Dụng cụ và thiết bị. Hoá chất và môi trường
• 3.3. Phương pháp nghiên cứu
• 3.3.1. Phương pháp thu mẫu
• 3.3.2. Kiểm tra giá trị pH và độ mặn của đất
• 3.3.3. Phương pháp phân lập vi sinh vật
• 3.3.4. Các phương pháp thử nghiệm sinh hóa
• 3.3.4.1. Xác định khả năng cố định đạm của vi sinh vật
• 3.3.4.2. Định tính khả năng cố định đạm
• 3.3.4.3. Định lượng khả năng cố định đạm của các chủng vi sinh vật
• 3.3.4.4. Xác định khả năng sinh chất kích thích sinh trưởng IAA của vi sinh vật
• 3.3.4.5. Định tính khả năng sinh IAA
• 3.3.4.6. Định lượng khả năng sinh IAA
• 3.3.5. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến sự phát triển của vi sinh vật
• 3.3.6. Phương pháp định danh sinh học phân tử
• 3.3.7. Phương pháp phân tích số liệu
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 4.1. Kết quả đo pH và độ mặn của mẫu đất phân lập
• 4.2. Kết quả phân lập và tuyển chọn vi sinh vật có khả năng cố định đạm
• 4.2.1. Kết quả phân lập và một số đặc điểm hình thái của các chủng vi sinh vật
• 4.2.2. Kết quả định tính khả năng cố định đạm
• 4.2.3. Kết quả định lượng khả năng cố định đạm của các chủng vi sinh vật
• 4.2.4. Khảo sát các đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa của các chủng có định đạm
• 4.3. Kết quả phân lập và tuyển chọn vi sinh vật có khả năng sinh IAA
• 4.3.1. Kết quả phân lập và đặc điểm hình thái của các vi sinh vật
• 4.3.2. Kết quả định tính khả năng sinh IAA
• 4.3.3. Kết quả định lượng khả năng sinh IAA của các chủng vi sinh vật
• 4.3.4. Khảo sát các đặc điểm hình thái, sinh lý, sinh hóa của các chủng sinh IAA
• 4.4. Ảnh hưởng của nồng độ NaCl đến sự phát triển của các vi sinh vật
• 4.5. Khả năng chịu mặn của các chủng vi sinh vật cố định đạm
• 4.6. Khả năng chịu mặn của các chủng vi sinh vật sinh IAA
• 4.7. Kết quả định danh sinh học phân tử
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu vi sinh vật chịu mặn và sinh IAA

Nghiên cứu vi sinh vật có khả năng chịu mặn và sinh IAA trong vùng trồng lúa Long An đang trở thành một chủ đề quan trọng trong nông nghiệp hiện đại. Tình trạng xâm nhập mặn tại Long An đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến sản xuất nông nghiệp, đặc biệt là cây lúa. Vi sinh vật có khả năng chịu mặn không chỉ giúp cải thiện sức khỏe của cây trồng mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường khả năng sinh trưởng của cây thông qua việc sản xuất IAA. Việc tìm hiểu và ứng dụng các chủng vi sinh vật này sẽ góp phần nâng cao năng suất và chất lượng lúa trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.

1.1. Tình hình nhiễm mặn tại Long An và tác động đến nông nghiệp

Tình trạng xâm nhập mặn tại Long An đã gia tăng trong những năm gần đây, ảnh hưởng đến hàng ngàn hecta đất trồng lúa. Theo báo cáo của Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, nhiều vùng trồng lúa đã bị thiệt hại nặng nề do độ mặn cao, dẫn đến giảm năng suất và chất lượng lúa. Việc nghiên cứu vi sinh vật chịu mặn là cần thiết để tìm ra giải pháp khắc phục.

1.2. Vai trò của vi sinh vật trong việc cải thiện sức khỏe cây trồng

Vi sinh vật có khả năng chịu mặn không chỉ giúp cây trồng phát triển tốt hơn trong điều kiện khắc nghiệt mà còn có khả năng sản xuất IAA, một chất kích thích sinh trưởng quan trọng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng vi sinh vật này có thể cải thiện khả năng hấp thụ nước và dinh dưỡng của cây, từ đó nâng cao năng suất lúa.

II. Vấn đề xâm nhập mặn và thách thức cho nông nghiệp

Xâm nhập mặn là một trong những thách thức lớn nhất đối với nông nghiệp tại Long An. Hiện tượng này không chỉ làm giảm năng suất cây trồng mà còn ảnh hưởng đến chất lượng đất và nguồn nước. Các yếu tố như biến đổi khí hậu, khai thác nước ngầm quá mức và sự phát triển công nghiệp đã làm gia tăng tình trạng xâm nhập mặn. Điều này đòi hỏi các nhà nghiên cứu và nông dân phải tìm ra các giải pháp bền vững để ứng phó.

2.1. Nguyên nhân chính gây ra xâm nhập mặn

Nguyên nhân chính gây ra xâm nhập mặn bao gồm sự thay đổi khí hậu, khai thác nước ngầm quá mức và sự phát triển của các dự án thủy điện. Những yếu tố này đã làm giảm lượng nước ngọt từ thượng nguồn, dẫn đến tình trạng nước mặn xâm nhập sâu vào đất liền.

2.2. Hậu quả của xâm nhập mặn đối với cây lúa

Xâm nhập mặn gây ra nhiều hậu quả nghiêm trọng cho cây lúa, bao gồm giảm khả năng hấp thụ nước và dinh dưỡng, làm chết cây và giảm năng suất. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng cây lúa rất nhạy cảm với độ mặn trong giai đoạn thụ phấn, dẫn đến thiệt hại lớn cho nông dân.

III. Phương pháp nghiên cứu vi sinh vật chịu mặn và sinh IAA

Nghiên cứu này sử dụng các phương pháp phân lập và định danh vi sinh vật từ mẫu đất tại các vùng trồng lúa bị nhiễm mặn. Các chủng vi sinh vật được phân lập sẽ được kiểm tra khả năng chịu mặn, khả năng cố định đạm và khả năng sinh IAA. Phương pháp này giúp xác định các chủng vi sinh vật có tiềm năng ứng dụng trong nông nghiệp.

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

Mẫu đất được thu thập từ các vùng trồng lúa bị nhiễm mặn và được phân lập vi sinh vật bằng các phương pháp nuôi cấy trên môi trường chọn lọc. Các chủng vi sinh vật sẽ được kiểm tra khả năng sinh trưởng trong điều kiện mặn khác nhau.

3.2. Đánh giá khả năng sinh IAA của vi sinh vật

Khả năng sinh IAA của các chủng vi sinh vật được đánh giá bằng phương pháp Salkowski. Các chủng có khả năng sinh IAA cao sẽ được lựa chọn để nghiên cứu sâu hơn về tác động của chúng đến sự phát triển của cây lúa.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy nhiều chủng vi sinh vật có khả năng chịu mặn và sinh IAA cao. Các chủng này có thể được ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp để cải thiện năng suất lúa trong điều kiện xâm nhập mặn. Việc sử dụng các chế phẩm vi sinh vật này sẽ giúp nông dân giảm thiểu thiệt hại do xâm nhập mặn gây ra.

4.1. Các chủng vi sinh vật có khả năng chịu mặn cao

Nghiên cứu đã phân lập được nhiều chủng vi sinh vật có khả năng chịu mặn tốt, trong đó có Bacillus subtilis và Bacillus amyloliquefaciens. Những chủng này cho thấy khả năng sinh trưởng tốt trong điều kiện mặn cao.

4.2. Ứng dụng vi sinh vật trong sản xuất lúa

Việc ứng dụng các chủng vi sinh vật chịu mặn và sinh IAA trong sản xuất lúa sẽ giúp cải thiện năng suất và chất lượng lúa. Các chế phẩm vi sinh này có thể được sử dụng để tăng cường sức khỏe cây trồng và giảm thiểu thiệt hại do xâm nhập mặn.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của nghiên cứu

Nghiên cứu vi sinh vật chịu mặn và sinh IAA trong vùng trồng lúa Long An mở ra nhiều triển vọng cho nông nghiệp bền vững. Việc ứng dụng các chủng vi sinh vật này không chỉ giúp cải thiện năng suất lúa mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Tương lai của nghiên cứu này sẽ tiếp tục được mở rộng để tìm ra các giải pháp hiệu quả hơn cho nông nghiệp trong bối cảnh biến đổi khí hậu.

5.1. Tương lai của nghiên cứu vi sinh vật trong nông nghiệp

Nghiên cứu vi sinh vật sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các giải pháp bền vững cho nông nghiệp. Các chủng vi sinh vật có khả năng chịu mặn và sinh IAA sẽ được nghiên cứu sâu hơn để ứng dụng rộng rãi trong sản xuất.

5.2. Khuyến nghị cho nông dân và nhà nghiên cứu

Nông dân nên áp dụng các chế phẩm vi sinh vật trong sản xuất lúa để cải thiện năng suất và chất lượng. Các nhà nghiên cứu cần tiếp tục tìm kiếm và phát triển các chủng vi sinh vật mới có khả năng chịu mặn và sinh IAA để ứng dụng trong nông nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, hiện tượng xâm nhập mặn diễn biến vô cùng phức tạp, đặc biệt tại các tỉnh Cà Mau, Kiêng Giang, Bến Tre, Tiềng Giang, Long An thuộc khu vực đồng bằng sông Cửu Long. Vị trí địa lý nơi đây thuộc hạ nguồn sông Mê Kông, giáp với biển Đông và có độ cao là thấp so với mực nước biển. Tại đây, có các con sông bắt đầu từ thượng nguồn sông Mê Kông, dẫn nước trực tiếp ra biển theo 9 nhánh. Vào mùa khô từ tháng 3 hay tháng 4, nước sông bắt đầu cạn dần do không có mưa.

Mức độ nhiễm mặn trong thời kỳ mùa khô tại nơi đây càng có xu hướng gia tăng qua từng năm. Hiện tượng thiên tai này tác động tiêu cực đến đời sống sinh hoạt và nền kinh tế của con người. Đồng thời, các công tác quản lý, trồng trọt, an sinh xã hội của địa phương vô vàn khó khăn. Theo Sở Nông Nghiệp va phát triển Nông thôn vào năm 2020, Long An có diện tích đất trồng cây hằng năm là 292369,07 ha, tuy nhiên là bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi tình trạng hạn hán và xâm nhập mặn.

Tháng 4/2020 lượng nước ngọt từ khu vực thượng nguồn đồ về thấp hơn 5 — 20% so với năm 2016. Nguyên nhân là do các quốc gia thuộc khu vực thượng nguồn sông Mê Kông day mạnh việc phát triển nông nghiệp, công nghiệp và thuỷ điện dẫn đến việc thiếu nước ngọt ở vùng hạ nguồn, cùng với việc sử dụng phân bón quá mức, gió lùa khiến nước biển xâm nhập sâu vào đất liền gây nên hiện trạng đất bị nhiễm mặn. Thông thường, khi nước biển xâm nhập vào đất liên, lượng nước ngọt từ những con sông từ thượng nguồn chảy về hạ nguồn giúp trung hòa nước mặn đồng thời day ngược ra biển. Tuy nhiên trong những tháng mùa khô, thời tiết không có mưa va nước sông bi bốc hơi do nắng nóng khiến lượng nước ngọt không đủ đẩy, làm hiện tượng xâm nhập diễn ra.

Tháng 4/2020 độ mặn của sông Vam Co Đông đạt 8,1 g/L và sông Vam Cỏ Tây đạt 4 g/L xâm nhập mặn sâu vào đất liền huyện Thủ Thừa, Bến Lức, Tân Trụ, Thạnh Hoá, Đức Hoà, Đức Huệ. Thống kê thiệt hại cho thấy tại huyện Thủ Thừa bị thiệt hại 1700 ha lúa, 1200 ha hoa màu và 9100 ha thanh long, đây là huyện chịu thiệt hại nặng nhất ở Long An. Vi sinh vật vùng rễ kích thích sinh trưởng thực vật (PGPR) là những vi sinh vật cư trú tại vùng rễ cây, xung quanh hay trên bề mặt rễ, các vi sinh vật này tác động trực tiếp hoặc gián tiếp tới sinh trưởng của cây thông qua các cơ chế như: tổng hợp nitơ, tổng hợp phytohormone, giúp cây trồng nhận sắt, điều hoà ethylen làm cho cây trồng ức chế các mầm bệnh. Chính vì thế các chủng PGPR có thể giúp giảm nhu cầu sử dụng thuốc trừ sâu và phân bón hoá học trong sản xuất, góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường.

(Nguyễn Anh Huy và ctv, 2018) Xuất phát từ ý tưởng trên đề tài tập trung nghiên cứu tuyển chọn chủng vi sinh vật vùng rễ có khả năng chịu mặn, có định đạm và chủng có khả năng bồ sung chất kích thích sinh trưởng giúp cho cây lúa có thể phát triển được khoẻ mạnh ngay trong những khu vực bị nhiễm mặn. Mục tiêu của đề tài Tuyển chọn được chủng wi sinh vật chịu mặn có khả năng có định đạm và chủng vị sinh vật chịu mặn có khả năng sinh tổng hợp chất kích thích sinh trưởng IAA tốtcho vùng trồng lúa bị xâm nhập mặn. Nội dung thực hiện Nội dung 1: Phân lập và tuyển chon vi sinh vật có khả năng cố định đạm. Nội dung 2: Phân lập và tuyển chọn vi sinh vật có khả năng sinh chất kích thích sinh trưởng IAA.

Nội dung 3: Đánh giá và chọn lọc các vị sinh vật có khả năng chịu mặn. Nội dung 4: Kiểm tra hình thái, các đặc tính của các vi sinh vật đã tuyển chọn và định danh các chủng bằng phương pháp sinh học phân tử. TONG QUAN TAI LIEU 2. Tình hình nhiễm mặn của nền nông nghiệp Việt Nam 2.

Khái niệm về xâm nhập mặn Nước ngọt là nguồn tài nguyên khan hiếm. Theo Tổ chức Khí tượng Thế giới năm 2017, chỉ có 2,5% tổng lượng nước trên trái đất là nước ngọt, phần còn lại là nước mặn. Nguồn nước ngọt lớn nhất nằm dưới lòng đất và một phần nước mặt nằm rải rác ở nhiều khu vực trên thế giới. Nước ngầm được sử dụng rộng rãi dé bổ sung cho nguồn nước mặt nhằm đáp ứng nhu cầu nước ngày càng tăng.

Tuy nhiên, một trong những vấn đề đối với hệ thông nước ngầm ở những vùng ven biển chính là xâm nhập mặn. Theo Trung tâm phòng tránh và giảm nhẹ thiên tai, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn năm 2017: Xâm nhập mặn là hiện tượng nước mặn với nồng độ mặn từ 4%o xâm nhập sâu vào nội đồng khi xảy ra triều Cường, nước biến dâng hoặc cạn kiệt nguồn nước ngọt. Ngoài ra, xâm nhập mặn là quá trình thay thế nước ngọt trong các tầng chứa nước ở ven biển bằng nước mặn do sự dịch chuyên của khối nước mặn vào tầng nước ngọt. Ngắn gon hon thì sự xâm nhập mặn là sự tích tụ quá nhiều muối hòa tan trong đất.

Xâm nhập mặn là vấn đề nghiêm trọng đối với nhiều chính quyền địa phương, vẫn dé này đã được nỗ lực giải quyết trong bối cảnh đang diễn ra biến đồi khí hậu như nước biển dâng, tăng nhiệt độ, khai thác nước ngầm quá mức dé đáp ứng nhu cau nước cho phát triển, những nguyên nhân này đang làm tăng nguy cơ xâm nhập mặn. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự xâm nhập mặn Theo Tạp chí Tài Nguyên và môi trường năm 2023, biến đổi khí hậu có thé ảnh hưởng sâu sắc đến chu trình thủy văn thông qua thay đổi mô hình lượng mưa, lượng nước bốc hơi và độ âm của đất. Lượng mưa có thé tăng hoặc giảm và phan bó không đồng đều trên toàn cầu. Hiện tượng này sẽ làm thay đổi lượng nước ngầm được bổ sung, đồng thời thay đổi tốc độ xâm nhập mặn vào tầng ngậm nước ven biển.

Lượng nước từ thượng nguồn đồ về, lưu lượng càng giảm, nước mặn càng tiến sâu vào đất liền. Biên độ triêu vùng cửa sông: vào giai đoạn triêu cường, nước mặn càng lân sâu vào. Địa hình: Địa hình bằng phẳng là yếu tố thuận lợi cho sự xâm nhập mặn. Các yêu tố khí tượng: Gió từ biển hướng vào đất liền, nhiệt độ cao, mưa it,.

sẽ là tac nhân làm mặn lấn sâu vào nội địa. Hoạt động kinh tế của con người: Tác động rõ nét nhất của biến đồi khí hậu là làm thay đổi lớn chế độ dòng chảy trên hầu hết các sông, suối dẫn đến sự suy giảm dòng chảy nghiêm trọng. Ngoài ra, còn làm gia tang tình trang 10 lụt, lũ quét, sat lở bờ sông. Khai thác quá mức nguồn nước ngầm dé phục vụ cho đời sống nhân dân, phát triển kinh tế xã hội cũng gây ra sự cạn kiệt nguồn nước.

Hơn nữa, không có sự bé sung cần thiết để bù lại lượng nước đã bị khai thác càng làm gia tăng nguy cơ xâm nhập mặn. Hậu quả của sự xâm nhập mặn Theo Tạp chí Tài Nguyên và môi trường năm 2023, việc xâm nhập mặn dẫn đến lượng muối trong sông hồ tăng cao, khi dùng nước bị nhiễm mặn tưới cho cây trồng làm cho áp suất thâm thấu của dung dich đất lớn hơn áp suất thấm thấu của tế bào, sự chênh lệch áp suất này nêu xảy ra thường xuyên làm cho màng tế bao của cây bị phá vỡ dẫn đến cây trồng bị chết. Không có nước ngọt, nông dân không thé tươi tiêu các loại cây ăn quả, cây hoa màu, lương thực, dẫn đến hệ thông sản xuất nông nghiệp bị trì trệ. Hơn nữa đất nhiễm mặn, gây tác động tiêu cực đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng, khả năng hấp các khoáng của cây bị hạn chế dẫn đến thiếu các khoáng chất và năng lượng.

Cây không thích ứng môi trường mặn xảy ra van dé chết hàng loạt. Việc nuôi trồng các giống sản phẩm thủy sản cũng bị thiệt hại nặng nề do hiện tượng xâm nhập mặn. Ảnh hưởng nghiêm trọng đến nền kinh tế của các hộ dân và địa phương. Ảnh hưởng của đất bị nhiễm mặn đối với sự phát triển của cây lúa Đây là nhóm dat có thành phan cơ giới nặng, có tỉ lệ sét từ 50 - 60%, tính thấm nước rất kém, khi ướt thì dẻo, khi khô thì co lại, nứt nẻ và ran chắc nên khó dé làm đất canh tác.

Vì đất có chứa nhiều muối như NaCl, NazSOx, NaHCOa, MgCla, MgSO¿ nên áp suất thâm thấu của dung dịch đất sẽ lớn, ảnh hưởng đến quá trình hút nước và các chất dinh đưỡng của rễ cây lúa khiến lúa không thé phát triển bình thường được. Việc làm tăng áp suất thâm thấu của dung dich đất làm ảnh hưởng đến khả năng hoạt động của rễ cây. Cây chỉ có thé lấy được nước và khoáng chất khi nồng độ muối hoà tan trong đất nhỏ hơn nồng độ dịch bào của rễ hay áp suất thâm thấu và sức hút nước của rễ cây phải lớn hơn áp suất thâm thấu và sức hút nước của đất. Vì thế việc độ mặn của đất ở mức quá cao sẽ dẫn đến hậu quả là cây không hút được nước từ đất và còn sẽ mất nước vào đất gây nên hiện tượng mất cân bằng nước, gây hậu quả làm cho cây bị hạn sinh lý và bị héo lâu dài.

Khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng cũng sẽ bị hạn chế dẫn đến thiếu các khoáng chất, thiếu phospho nên quá trình phosphoryl hóa bị kiềm hãm. Sự dư thừa các ion trong đất làm rối loạn tính thắm của màng nên làm rò rỉ các ion ra bên ngoài rễ cây làm cho quá trình trao đổi chất đặc biệt là trao đối Protein bị rối loạn dẫn đến tích lũy các acid amin trong cây (Nguyễn Đức Thanh và ctv, 2013). Ảnh hưởng của độ mặn thay đổi tùy theo giai đoạn sinh trưởng, phát triển của lúa. Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng cây lúa chịu được mặn trong quá trình nảy mầm nhưng trở nên rất nhạy cảm trong thời kỳ mạ non.

Mặc dù chịu được mặn trong suốt thời gian sinh trưởng sinh dưỡng và chín, cây lúa lại rất nhạy cảm với độ mặn trong thời gian thụ phấn (Lauchli và ctv, 2007). Theo Akita (1986), mặn làm giảm diện tích lá của cây lúa. Trong điều kiện thiệt hại nhẹ, khối lượng khô có xu hướng tăng lên trong một thời gian, sau đó giảm nghiêm trọng vì điện tích lá giảm.