Luận văn thạc sĩ hus nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa n và p trong đất góp phần vào việc phục hồi rừng ngập mặn tại thừa thiên huế

Luận văn thạc sĩ phân tích hus nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa n và p trong đất góp phần, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải

• Tác giả: Vũ Thị Hồng Hà
• Người hướng dẫn: TS. Ngô Thị Tường Châu
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên
• Chuyên ngành: Khoa học Môi Trường
• Đề tài: Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P trong đất góp phần vào việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ khoa học
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. Tổng quan về rừng ngập mặn
• 1.2. Tình hình rừng ngập mặn trên thế giới và tại Việt Nam
• 1.3. Rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế nói chung và Rú Chá nói riêng
• 1.4. Vi sinh vật chuyển hóa N và P trong đất
• 1.4.1. Vi sinh vật chuyển hóa N
• 1.4.2. Vi sinh vật chuyển hóa Phosphate
• 1.5. Nhu cầu dinh dưỡng N, P của RNM và các nhóm vi sinh vật liên quan
• 2. CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Đối tượng nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu
• 2.2.1. Phương pháp thu thập tài liệu
• 2.2.2. Phương pháp lấy mẫu đất
• 2.2.3. Phương pháp phân tích đất
• 2.2.4. Phương pháp phân lập vi khuẩn cố định N
• 2.2.5. Phương pháp tuyển chọn các chủng vi khuẩn có khả năng cố định N
• 2.2.6. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến khả năng sinh trưởng, phát triển và cố định N của chủng vi khuẩn được tuyển chọn
• 2.2.7. Phương pháp phân lập vi khuẩn hòa tan phosphate
• 2.2.8. Phương pháp tuyển chọn chủng vi sinh vật chuyển hóa P
• 2.2.9. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng, phát triển và khả năng hòa tan phosphate của các chủng nấm mốc
• 2.2.10. Bố trí thí nghiệm thăm dò khả năng cải thiện nguồn N và P trong đất trồng cây ngập mặn bởi các chủng vi sinh vật được tuyển chọn
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN
• 3.1. Một số tính chất đất vùng RNM ở Thừa Thiên Huế
• 3.1.1. Chỉ số pHKCl
• 3.1.2. Thành phần cơ giới
• 3.1.3. Hàm lượng N tổng số và dễ tiêu
• 3.1.4. Hàm lượng P tổng số và dễ tiêu
• 3.2. Phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn cố định N từ đất vùng RNM tại Thừa Thiên Huế
• 3.2.1. Tìm hiểu sự phân bố vi khuẩn cố định N ở vùng rễ cây ngập mặn
• 3.2.2. Phân lập các chủng vi khuẩn có khả năng cố định N
• 3.2.3. Tuyển chọn chủng vi khuẩn có hoạt lực cố định N cao
• 3.2.4. Ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng, phát triển và cố định N của chủng N27
• 3.3. Phân lập và tuyển chọn các chủng nấm mốc hòa tan phosphate khó tan từ vùng RNM tại Thừa Thiên Huế
• 3.3.1. Tìm hiểu sự phân bố nấm mốc hòa tan phosphate ở vùng rễ cây ngập mặn
• 3.3.2. Phân lập các chủng nấm mốc có khả năng hòa tan P
• 3.3.3. Tuyển chọn chủng nấm mốc có hoạt lực hòa tan phosphate cao
• 3.3.4. Ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến sinh trưởng, phát triển và hòa tan phosphate của chủng M133
• 3.4. Tạo chế phẩm vi sinh vật từ các chủng vi khuẩn cố định N và hòa tan phosphate
• 3.5. Thăm dò khả năng chuyển hóa N và P trong đất của các chủng vi sinh vật
• 3.5.1. Thăm dò khả năng chuyển hóa N của chủng vi khuẩn cố định N
• 3.5.2. Thăm dò khả năng chuyển hóa P của chủng nấm mốc hòa tan phosphate
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu vi sinh vật chuyển hóa N và P trong đất

Nghiên cứu về vi sinh vật trong đất có vai trò quan trọng trong việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế. Vi sinh vật không chỉ giúp cải thiện chất lượng đất mà còn đóng góp vào quá trình chuyển hóa các chất dinh dưỡng như N và P. Việc hiểu rõ về các chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P sẽ giúp tối ưu hóa quy trình phục hồi rừng ngập mặn, từ đó nâng cao hiệu quả bảo tồn và phát triển bền vững hệ sinh thái này.

1.1. Khái niệm về vi sinh vật và vai trò của chúng trong đất

Vi sinh vật là những sinh vật nhỏ bé, không thể nhìn thấy bằng mắt thường, nhưng chúng có vai trò rất lớn trong việc duy trì sự cân bằng sinh thái. Chúng tham gia vào quá trình phân hủy chất hữu cơ, chuyển hóa các chất dinh dưỡng như N và P, từ đó cải thiện độ phì nhiêu của đất. Các chủng vi sinh vật như vi khuẩn cố định N và nấm mốc hòa tan phosphate là những ví dụ điển hình cho vai trò này.

1.2. Tình hình rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế

Rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế đang đối mặt với nhiều thách thức như sự suy giảm diện tích và chất lượng do hoạt động khai thác và biến đổi khí hậu. Việc phục hồi rừng ngập mặn không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn hỗ trợ sinh kế cho người dân địa phương. Nghiên cứu này nhằm tìm ra các giải pháp hiệu quả để cải thiện tình hình hiện tại.

II. Vấn đề và thách thức trong phục hồi rừng ngập mặn

Việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế gặp nhiều khó khăn. Một trong những vấn đề chính là sự thiếu hụt dinh dưỡng trong đất, đặc biệt là N và P. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của cây ngập mặn. Ngoài ra, sự biến đổi khí hậu cũng làm gia tăng áp lực lên hệ sinh thái này, khiến cho việc phục hồi trở nên khó khăn hơn.

2.1. Thiếu hụt dinh dưỡng trong đất

Đất tại các khu vực rừng ngập mặn thường có hàm lượng N và P thấp, điều này gây khó khăn cho sự phát triển của cây trồng. Việc bổ sung các chế phẩm vi sinh vật có khả năng cố định N và hòa tan P là cần thiết để cải thiện tình trạng này.

2.2. Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu

Biến đổi khí hậu dẫn đến sự thay đổi trong điều kiện môi trường, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây ngập mặn. Nhiệt độ tăng cao và mực nước biển dâng có thể làm giảm khả năng phục hồi của rừng ngập mặn, đòi hỏi các giải pháp thích ứng hiệu quả.

III. Phương pháp nghiên cứu vi sinh vật chuyển hóa N và P

Nghiên cứu này áp dụng nhiều phương pháp khoa học để phân lập và tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P. Các phương pháp này bao gồm phân tích đất, phân lập vi khuẩn và nấm mốc, cũng như thí nghiệm in-vitro để đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển của các chủng vi sinh vật.

3.1. Phân tích tính chất đất

Phân tích các tính chất lý hóa của đất là bước đầu tiên trong nghiên cứu. Điều này giúp xác định tình trạng dinh dưỡng của đất và khả năng chuyển hóa N, P của các chủng vi sinh vật. Các chỉ số như pH, hàm lượng N và P sẽ được đo đạc và phân tích.

3.2. Phân lập và tuyển chọn vi sinh vật

Việc phân lập các chủng vi sinh vật từ mẫu đất là rất quan trọng. Các chủng vi khuẩn cố định N và nấm mốc hòa tan phosphate sẽ được tuyển chọn dựa trên khả năng sinh trưởng và hoạt lực chuyển hóa N và P. Các thí nghiệm sẽ được thực hiện để đánh giá hiệu quả của các chủng này.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P hiệu quả. Những chủng này có thể được sử dụng để tạo ra các chế phẩm sinh học nhằm cải thiện chất lượng đất và hỗ trợ phục hồi rừng ngập mặn. Việc ứng dụng các chế phẩm này trong thực tiễn sẽ giúp nâng cao năng suất cây trồng và bảo vệ môi trường.

4.1. Hiệu quả của các chủng vi sinh vật

Các thí nghiệm cho thấy các chủng vi sinh vật được tuyển chọn có khả năng cố định N và hòa tan P cao. Điều này chứng tỏ rằng việc sử dụng các chế phẩm vi sinh vật có thể cải thiện đáng kể tình trạng dinh dưỡng của đất, từ đó hỗ trợ sự phát triển của cây ngập mặn.

4.2. Ứng dụng chế phẩm vi sinh vật trong thực tiễn

Các chế phẩm vi sinh vật có thể được áp dụng trong các dự án phục hồi rừng ngập mặn. Việc này không chỉ giúp cải thiện chất lượng đất mà còn góp phần bảo vệ và phát triển bền vững hệ sinh thái rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế.

V. Kết luận và triển vọng tương lai

Nghiên cứu về vi sinh vật chuyển hóa N và P trong đất phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế đã chỉ ra rằng việc sử dụng các chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa dinh dưỡng là một giải pháp hiệu quả. Tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các chế phẩm sinh học để nâng cao hiệu quả phục hồi rừng ngập mặn, đồng thời bảo vệ môi trường và sinh kế của người dân.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu vi sinh vật

Nghiên cứu vi sinh vật không chỉ giúp cải thiện chất lượng đất mà còn đóng góp vào việc bảo vệ môi trường. Việc hiểu rõ về các chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P sẽ giúp tối ưu hóa quy trình phục hồi rừng ngập mặn.

5.2. Hướng đi tương lai cho phục hồi rừng ngập mặn

Cần có các chính sách và chương trình hỗ trợ nghiên cứu và ứng dụng các chế phẩm vi sinh vật trong phục hồi rừng ngập mặn. Điều này sẽ góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững hệ sinh thái rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Hệ sinh thái rừng ngập mặn đóng vai trò như lá chắn sinh thái bảo vệ vùng duyên hải, chống xói lở và hấp thụ carbon mạnh mẽ. Trên phạm vi toàn cầu, rừng ngập mặn hiện chiếm khoảng 12,3% diện tích thảm thực vật ven biển tương đương 137.760 km2 nhưng đang đối mặt với nguy cơ suy giảm nhanh chóng do biến đổi khí hậu và áp lực từ các hoạt động nhân sinh. Tại Việt Nam, diện tích rừng ngập mặn đã giảm sút nghiêm trọng từ hơn 400.000 ha vào năm 1943 xuống còn khoảng 155.290 ha theo các kỳ kiểm kê của Viện Điều tra Quy hoạch Rừng, trong đó tỷ lệ rừng tự nhiên suy giảm chỉ còn chiếm khoảng 21% đến 38,1%.

Tại tỉnh Thừa Thiên Huế, tổng diện tích rừng ngập mặn phân bố phân tán với quy mô rất khiêm tốn khoảng 29,98 ha, tập trung tại bốn khu vực chính gồm Rú Chá với 11,25 ha, đầm Lập An với 13,05 ha, cửa sông Bù Lu với 3,2 ha và Tân Mỹ với 2,48 ha. Trong đó, khu vực Rú Chá thuộc xã Hương Phong, huyện Hương Trà giữ vị trí trọng yếu che chắn lũ bão cho cư dân đầm phá Tam Giang nhưng lại nằm ở vị trí cô lập thủy văn, hầu như không nhận được phù sa bồi tụ định kỳ từ hệ thống sông lớn. Tình trạng này khiến nền đất ngập mặn bị nghèo kiệt các nguyên tố dinh dưỡng khoáng đa lượng thiết yếu, đặc biệt là nguồn nitơ và photpho khả dụng.

Nhiều chương trình trồng phục hồi rừng ngập mặn tại địa phương, tiêu biểu như các dự án tài trợ bởi tổ chức SIDA, đã đạt hiệu quả thực tế chưa cao. Nguyên nhân chủ yếu xuất phát từ việc thiếu hụt dinh dưỡng đất khiến cây con sinh trưởng còi cọc và tỷ lệ sống sót thấp. Xuất phát từ thực tiễn đó, luận văn tập trung vào mục tiêu phân lập và tuyển chọn các chủng vi khuẩn cố định đạm tự do cùng các chủng nấm mốc hòa tan photphat khó tan bản địa có hoạt tính sinh học cao từ đất và rễ cây ngập mặn tại Thừa Thiên Huế trong giai đoạn 2013 đến 2014. Nghiên cứu tạo tiền đề sản xuất chế phẩm vi sinh vật nhằm cải tạo độ phì nhiêu đất, nâng cao tỷ lệ sống của cây Đước và cây Bần, đóng góp trực tiếp vào đề án mở rộng và bảo tồn khu rừng ngập mặn Rú Chá với quy mô quy hoạch lên đến 19,3 ha.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết về chu trình sinh địa hóa của các nguyên tố dinh dưỡng trong đất ngập nước ven biển, trọng tâm là chu trình tuần hoàn nitơ và chu trình chuyển hóa photpho. Trong tự nhiên, nitơ phân tử chiếm tới 78,16% thể tích khí quyển nhưng tồn tại dưới dạng liên kết ba cộng hóa trị vô cùng bền vững khiến thực vật bậc cao không thể đồng hóa trực tiếp. Quá trình khử nitơ khí quyển thành dạng amoni có thể hấp thụ được thực hiện nhờ phức hệ enzyme nitrogenase do các nhóm vi khuẩn cố định đạm hiếu khí sống tự do như Azotobacter tổng hợp. Phức hệ này bao gồm hai thành phần protein sắt-molybden và protein sắt, xúc tác phản ứng khử liên kết đa nguyên tử trong điều kiện nhiệt độ và áp suất môi trường.

Song song với chu trình nitơ, photpho là nguyên tố dinh dưỡng đa lượng cấu thành nên màng phospholipid, acid nucleic và các phân tử tích trữ năng lượng ATP, ADP của tế bào thực vật. Mặc dù tổng lượng photpho trong đất ngập mặn có thể tương đối lớn, hầu hết photpho vô cơ lại bị giữ chặt dưới dạng kết tủa khó tan như photphat canxi, photphat sắt hoặc photphat nhôm. Nấm mốc đất thuộc các chi Aspergillus và Penicillium tiết ra các acid hữu cơ phân tử lượng thấp như acid citric, oxalic, succinic và enzyme phosphatase, từ đó giải phóng ion photphat hòa tan vào dung dịch đất. Nghiên cứu đồng thời vận dụng lý thuyết về vi sinh vật vùng rễ nhằm giải thích cơ chế kích thích sinh trưởng thực vật thông qua sinh tổng hợp phytohormone tự nhiên và cải thiện cấu trúc dinh dưỡng tầng mặt.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thổ nhưỡng và sinh học được thu thập thông qua phương pháp lấy mẫu đất hỗn hợp ở tầng mặt có độ sâu từ 10 đến 30 cm, kết hợp lấy mẫu rễ cây Đước, Chá, Bần, Mắm, Sú, Vẹt tại hai địa điểm đại diện là rừng Rú Chá (Hương Trà) và Cảnh Dương (Phú Lộc) từ tháng 11 năm 2013 đến tháng 6 năm 2014. Mẫu đất được hong khô tự nhiên dưới bóng râm, nghiền nhỏ và rây qua cỡ rây 1 mm để chuẩn bị cho các phép thử hóa lý.

Phương pháp phân tích đất được lựa chọn dựa trên các tiêu chuẩn nông hóa chuẩn mực: xác định chỉ số pHKCl bằng máy đo điện cực hydro; hàm lượng chất hữu cơ tổng số xác định theo phương pháp Walkley-Black với chất oxy hóa K2Cr2O7 1 N và chuẩn độ bằng FeSO4 0,5 N; thành phần cơ giới phân tích theo phương pháp pipet của Katrinski-Gluskop và đối chiếu tam giác kết cấu USDA; tổng hàm lượng nitơ và photpho được phá mẫu tro hóa ướt bằng hỗn hợp H2SO4 đặc cùng HClO4 15%; định lượng nitơ tổng số bằng phương pháp cất Kjeldahl; nitơ dễ tiêu theo phương pháp Chiurin-Cononova; photpho tổng số và photpho dễ tiêu theo phương pháp Oniani được đo so màu quang phổ tại bước sóng 725 nm.

Quy trình vi sinh vật học sử dụng kỹ thuật thạch đĩa của Koch để phân lập vi khuẩn trên môi trường Ashby và HGB, đồng thời phân lập nấm mốc trên môi trường Czapek cải tiến bổ sung photphat canxi. Khả năng cố định đạm được định lượng bằng thuốc thử Nessler tại bước sóng 425 nm, trong khi hoạt lực hòa tan photphat được xác định bằng phương pháp so màu Ceruleo-Molypdic tại bước sóng 620 nm. Thí nghiệm in-vivo được thiết lập với cỡ mẫu 12 bầu đất kích thước 15 x 20 cm cho mỗi công thức thí nghiệm trên cây Đước (chiều cao ban đầu 14 ± 0,18 cm, 8,4 ± 0,52 lá) tại vườn ươm Cồn Tè và cây Bần (chiều cao ban đầu 13 ± 0,15 cm, 7,4 ± 0,5 lá) tại vườn ươm Thuận An. Chế phẩm vi sinh vật đạt mật độ 10^9 tế bào/ml được bổ sung định lượng 10 ml/bầu, theo dõi và đánh giá định kỳ sau 1 tháng, 3 tháng và 6 tháng nuôi trồng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Phân tích tính chất lý hóa cho thấy đất rừng ngập mặn Thừa Thiên Huế có phản ứng chua nhẹ đến trung tính, thành phần cơ giới chủ yếu là thịt pha sét và cát, hàm lượng hữu cơ ở mức trung bình khá nhưng hàm lượng nitơ và photpho dễ tiêu rất nghèo nàn. Đất tại khu vực Rú Chá thể hiện sự cạn kiệt nguồn lân hữu dụng nghiêm trọng nhất, xác nhận sự cần thiết phải can thiệp bằng các biện pháp sinh học.

Từ các mẫu đất và rễ cây ngập mặn, tác giả đã phân lập được nhiều chủng vi sinh vật bản địa, trong đó chủng vi khuẩn ký hiệu N27 và chủng nấm mốc ký hiệu M133 thể hiện hoạt lực chuyển hóa vượt trội nhất:

• Chủng vi khuẩn cố định đạm N27: Phát triển mạnh mẽ trên môi trường Ashby dịch thể, đạt mật độ tế bào cực đại sau 4 ngày nuôi cấy ở nhiệt độ 30 độ C. Chủng N27 có khả năng tổng hợp hàm lượng amoni tự do cao trong môi trường, sinh trưởng và cố định nitơ tối ưu trong dải pH từ 6,0 đến 7,0 và thích nghi tốt với nồng độ mặn NaCl từ 3‰ đến 18‰.
• Chủng nấm mốc hòa tan lân M133: Hình thành vòng phân giải photphat canxi rõ nét trên đĩa thạch Czapek, giải phóng hàm lượng ion photphat hòa tan đạt đỉnh sau 72 đến 96 giờ nuôi cấy lắc 120 vòng/phút. Chủng M133 đồng hóa tốt nhất nguồn carbon saccharose và glucose, nguồn nitơ vô cơ, hoạt động tối ưu ở pH 6,0 đến 6,5 và chịu được độ mặn lên tới 20‰.
• Hiệu quả ứng dụng chế phẩm in-vivo: Bổ sung chế phẩm chứa chủng N27 và M133 ở mật độ 10^9 tế bào/ml vào bầu đất cây con đã làm tăng hàm lượng nitơ dễ tiêu và photpho dễ tiêu trong đất từ 25% đến hơn 45% sau 6 tháng so với đối chứng. Tăng trưởng chiều cao của cây Đước và cây Bần được xử lý chế phẩm tăng trên 30%, số lượng lá phát triển thêm từ 2 đến 3 lá/cây so với lô đối chứng không bổ sung chế phẩm.

Thảo luận kết quả

Cơ chế cải thiện độ phì nhiêu đất được giải thích bởi hoạt tính enzyme nitrogenase của chủng vi khuẩn N27 giúp chuyển đổi nitơ khí quyển thành nguồn amoni dễ tiêu, bù đắp sự thiếu hụt dinh dưỡng do đất bị cô lập khỏi nguồn phù sa sông ngòi. Đồng thời, chủng nấm mốc M133 tiết ra các acid hữu cơ làm hạ nhẹ pH cục bộ quanh vùng rễ, cạnh tranh liên kết với các cation kim loại hóa trị hai và hóa trị ba để giải phóng photphat tự do.

Dữ liệu thực nghiệm của luận văn có thể được biểu diễn trực quan qua biểu đồ đường thể hiện động học tích lũy sinh khối và nồng độ amoni, photphat hòa tan theo thời gian nuôi cấy từ 1 đến 7 ngày. Bảng số liệu đối sánh đa thời gian tại các mốc 1, 3 và 6 tháng minh chứng rõ nét sự vượt trội về cả chỉ tiêu lý hóa đất lẫn hình thái sinh trưởng của cây ngập mặn.

So với các công trình nghiên cứu tại rừng ngập mặn Cần Giờ, Cà Mau và các nghiên cứu quốc tế tại Trung Mỹ hay Ấn Độ, việc sử dụng các chủng vi sinh vật bản địa chịu mặn như N27 và M133 mang lại hiệu quả vượt trội. Các chủng này duy trì hoạt tính trao đổi chất ổn định trong môi trường nước lợ mặn ven biển miền Trung, giải quyết triệt để rào cản thích nghi sinh thái mà các chế phẩm vi sinh nhập nội thường gặp phải.

Đề xuất và khuyến nghị

• Hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học chịu mặn quy mô pilot: Triển khai tối ưu hóa môi trường lên men xốp và lên men lỏng để nhân sinh khối chủng vi khuẩn N27 và nấm mốc M133 đạt mật độ tối thiểu 10^9 CFU/ml trước quý 2 năm tiếp theo, do Trung tâm Ứng dụng Tiến bộ Khoa học và Công nghệ tỉnh Thừa Thiên Huế chủ trì thực hiện.
• Tiêu chuẩn hóa quy trình bón chế phẩm tại các vườn ươm lâm nghiệp: Ban hành văn bản hướng dẫn kỹ thuật bổ sung định lượng từ 10 đến 15 ml chế phẩm vi sinh lỏng cho mỗi bầu đất ươm cây Đước và Bần chua ở giai đoạn 1 đến 3 tháng tuổi, nhằm nâng cao tỷ lệ sống sót của cây giống tại vườn ươm lên trên 90% trong vòng 12 tháng tới, do Chi cục Kiểm lâm địa phương quản lý.
• Mở rộng phạm vi thử nghiệm ứng dụng ra các diện tích bãi bồi ven đầm phá: Đưa chế phẩm vi sinh vào các dự án trồng rừng ngập mặn thực địa tại 19,3 ha quy hoạch khu bảo tồn thiên nhiên Rú Chá và vùng cửa sông ven đầm phá Tam Giang - Cầu Hai trong giai đoạn 2 năm tới, dưới sự giám sát kỹ thuật của Sở Tài nguyên và Môi trường.
• Thiết lập hệ thống quan trắc sinh thái đất định kỳ: Định kỳ 6 tháng một lần thực hiện phân tích kiểm tra các chỉ số lý hóa đất (pH, hàm lượng mùn, N và P tổng số, N và P dễ tiêu) cùng mật độ vi sinh vật có ích tại các lô rừng mới trồng nhằm đánh giá hiệu lực kéo dài của chế phẩm và điều chỉnh liều lượng bổ sung kịp thời.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

• Giảng viên, nhà khoa học và học viên cao học chuyên ngành Khoa học Môi trường, Khoa học Đất, Công nghệ Sinh học và Lâm nghiệp: Tham khảo phương pháp luận chuẩn mực về quy trình phân lập, tuyển chọn, đánh giá hoạt tính sinh hóa và kỹ thuật thử nghiệm in-vivo vi sinh vật chịu mặn.
• Cán bộ kỹ thuật và chuyên viên tại các Ban Quản lý rừng phòng hộ, Chi cục Kiểm lâm và Khu bảo tồn thiên nhiên: Ứng dụng giải pháp sinh học để cải thiện tỷ lệ sống, rút ngắn thời gian ươm cây con và nâng cao hiệu quả kinh tế cho các dự án trồng phục hồi rừng ngập mặn.
• Các doanh nghiệp và hợp tác xã sản xuất phân bón vi sinh và chế phẩm sinh học nông nghiệp: Khai thác nguồn giống vi sinh vật bản địa chịu mặn từ 3‰ đến 20‰ để phát triển các dòng phân bón chức năng chuyên dụng cho vùng đất phèn mặn và đất cát ven biển.
• Các tổ chức phi chính phủ và cơ quan quản lý dự án bảo tồn đa dạng sinh học ven biển: Sử dụng số liệu khoa học của luận văn làm căn cứ xây dựng hồ sơ giải pháp thích ứng biến đổi khí hậu và phục hồi hệ sinh thái ngập nước dựa vào thiên nhiên.

Câu hỏi thường gặp

• Tại sao đất rừng ngập mặn Rú Chá có hàm lượng hữu cơ khá nhưng cây trồng vẫn bị thiếu hụt nitơ và photpho? Mặc dù giàu xác bã thực vật, điều kiện ngập nước kỵ khí thường xuyên làm chậm tốc độ khoáng hóa hữu cơ. Thêm vào đó, địa hình Rú Chá bị cô lập khỏi dòng chảy phù sa sông ngòi khiến nguồn đạm tự nhiên không được bổ sung, trong khi photpho bị cố định chặt bởi các cation sắt, nhôm và canxi thành dạng khó tan mà cây không thể tự hấp thụ.

• Điểm khác biệt vượt trội của chủng vi khuẩn N27 và nấm mốc M133 so với các chủng vi sinh vật thông thường là gì? Hai chủng vi sinh vật này được phân lập trực tiếp từ vùng rễ cây ngập mặn bản địa Thừa Thiên Huế nên sở hữu tính thích nghi sinh thái rất cao. Cả hai chủng đều duy trì khả năng sinh trưởng, cố định đạm và hòa tan lân tối ưu ở nồng độ mặn NaCl từ 3‰ đến 20‰, vượt trội hơn hẳn các chủng vi sinh nước ngọt dễ bị ức chế trong môi trường mặn.

• Cách thức sử dụng chế phẩm vi sinh vật trong quy trình ươm cây ngập mặn được tiến hành như thế nào? Chế phẩm lỏng đạt mật độ 10^9 tế bào/ml được tưới trực tiếp vào bầu đất ươm cây giống Đước hoặc Bần với liều lượng 10 ml mỗi bầu ngay sau khi cấy cây con. Có thể bổ sung nhắc lại một lần sau 1 đến 3 tháng nuôi ươm nhằm duy trì mật độ quần thể vi sinh vật có ích xung quanh vùng rễ, kích thích bộ rễ phát triển mạnh.

• Việc bổ sung chế phẩm vi sinh vật này có gây nguy cơ ô nhiễm môi trường đầm phá hay không? Chế phẩm hoàn toàn thân thiện và an toàn với môi trường sinh thái do sử dụng các chủng vi sinh vật bản địa tự nhiên không biến đổi gen. Hoạt động của chúng thúc đẩy các chu trình sinh địa hóa tự nhiên trong đất, làm tăng độ phì nhiêu mà không để lại bất kỳ dư lượng độc hại nào cho thủy vực đầm phá.

• Hiệu quả sinh trưởng của cây ngập mặn sau khi được bổ sung chế phẩm sau 6 tháng thể hiện ra sao? Cây Đước và cây Bần chua được bổ sung chế phẩm ghi nhận mức tăng trưởng chiều cao thân cây tăng hơn 30% và số lượng lá tăng trung bình từ 2 đến 3 lá so với lô đối chứng. Đồng thời, hàm lượng nitơ và photpho dễ tiêu trong bầu đất tăng từ 25% đến 45%, giúp cây con khỏe mạnh và thích nghi tốt hơn khi đưa ra trồng thực địa.

Kết luận

• Luận văn đã xác định rõ nét thực trạng nghèo kiệt nitơ và photpho dễ tiêu tại vùng đất rừng ngập mặn Rú Chá, khẳng định tính cấp thiết của việc can thiệp bằng các biện pháp công nghệ sinh học.
• Tuyển chọn thành công hai chủng vi sinh vật bản địa ưu tú gồm vi khuẩn cố định đạm hiếu khí sống tự do N27 và nấm mốc hòa tan photphat khó tan M133 có khả năng thích nghi độ mặn lên đến 20‰.
• Xác lập toàn diện bộ thông số nuôi cấy tối ưu về thời gian, pH, nguồn carbon, nguồn nitơ và nồng độ muối, làm cơ sở khoa học vững chắc cho việc sản xuất sinh khối chế phẩm vi sinh vật mật độ cao đạt 10^9 tế bào/ml.
• Thử nghiệm in-vivo chứng minh chế phẩm vi sinh giúp tăng hàm lượng dinh dưỡng dễ tiêu trong đất từ 25% đến 45%, đồng thời thúc đẩy chiều cao cây ngập mặn tăng trưởng vượt bậc trên 30% sau 6 tháng theo dõi.
• Trong giai đoạn 12 đến 24 tháng tới, cần đẩy mạnh chuyển giao công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học quy mô lớn phục vụ các chương trình phục hồi rừng ngập mặn ven biển miền Trung; các cơ quan quản lý và đơn vị thực địa hãy liên hệ tiếp nhận quy trình kỹ thuật để nâng cao hiệu quả bảo tồn sinh thái.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Nằm ở vị trí vùng ven biển là nơi giao thoa giữa đất liền và biển, rừng ngập mặn có hệ sinh thái với năng suất sinh học cao, cung cấp một nguồn tài nguyên rất phong phú và đa dạng như gỗ, than, tannin, chim, thú và nhiều loài thủy hải sản có giá trị xuất khẩu. Ngoài ra, rừng ngập mặn còn đóng vai trò là lá chắn xanh bảo vệ vùng cửa sông, cửa biển, chống xói lở, hạn chế tác hại của gió bão, mở rộng đất liền và còn được xem là nhà máy lọc sinh học khổng lồ, làm trong lành bầu không khí. Vì vậy, hệ sinh thái rừng ngập mặn có ý nghĩa hết sức quan trọng về kinh tế - xã hội và môi trường ở những vùng ven biển. Đồng thời có vai trò đặc biệt trong việc ứng phó biến đổi khí hậu.

Tuy nhiên, diện tích rừng ngập mặn hiện đang giảm mạnh ở nước ta. Thực trạng này đã gây ra nhiều tác hại như làm mất đi bình phong bảo vệ đê biển, gây ô nhiễm đất và nước đầm nuôi trồng thủy sản, giảm nguồn lợi sinh vật cũng như giống thủy sản tự nhiên, giảm năng suất nuôi tôm, nhất là ảnh hưởng đến sinh kế của người dân. Riêng ở Thừa Thiên Huế, rừng ngập mặn quan trọng này ngày càng giảm về diện tích cũng như chất lượng do việc phát triển của các khu ngập nước, đặc biệt là sự mở rộng các ao nuôi tôm ở trên đầm phá. Vì vậy, việc bảo vệ và phát triển bền vững rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế là rất cấp thiết, cần đề ra những giải pháp để tăng diện tích, đảm bảo độ đa dạng sinh học và phát huy tối đa tiềm năng của rừng hiện có.

Trước đây, nhiều tổ chức hoạt động bảo tồn tài nguyên thiên nhiên đã triển khai các hoạt động nhằm phục hồi và phát huy các giá trị vốn có của rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế. Điển hình là dự án hỗ trợ cộng đồng xây dựng vườn ươm do tổ chức SIDA tài trợ. Tuy nhiên, trên thực tế, hiệu quả đạt được không cao. Bên cạnh việc thiếu sự giám sát và chăm sóc, nguyên nhân chính có thể là do điều kiện môi trường điển hình là điều kiện dinh dưỡng không thuận lợi cho sự phát triển của các cây con.

Trong khi đó, hoạt động của vi sinh vật đất đóng vai trò quan trọng trong quá trình định hình đất, làm tăng độ phì cho đất và cải tạo dinh dưỡng đất. Đặc biệt, vi khuẩn cố định N hiếu khí sống tự do và nấm mốc hòa tan P chịu trách nhiệm chính cho dinh dưỡng của cây ngập mặn. Lớp trầm tích của 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] rừng ngập mặn nói chung được đặc trưng bởi môi trường nước lợ và có hàm lượng C hữu cơ cao nhưng lại bị hạn chế về N và P. Ngoài một phần N được cung cấp từ đất liền, nguồn N chính để đảm bảo cân bằng trong chu trình tuần hoàn vật chất ở rừng ngập mặn do nhóm vi khuẩn cố định N đảm nhiệm.

Bên cạnh đó P dễ tiêu được giữ lại trong đất dưới dạng các hợp chất với nhôm và sắt rất khó tan và chỉ được trả lại cho đất dưới dạng dễ tan nhờ vi sinh vật chuyển hóa P. Trên thực tế, việc tách tạo và gây nhiễm vào thực vật cũng như đưa trở lại môi trường đất dưới dạng chế phẩm sinh học của nhóm vi khuẩn cố định N và nấm mốc hòa tan phosphate hữu hiệu này đã được sử dụng như là một biện pháp nông nghiệp hiệu quả để nâng cao năng suất cây trồng. Với ý nghĩa đó, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P trong đất góp phần vào việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế”.  Mục tiêu nghiên cứu: - Tuyển chọn được một số chủng vi khuẩn hiếu khí sống tự do có khả năng cố định N và các chủng nấm mốc hòa tan phosphate vô cơ trong đất rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế.

- Tạo nguồn vi sinh vật cố định N và hòa tan P với hoạt lực cao sẵn có nhằm góp phần cải thiện hiệu quả việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế  Nội dung nghiên cứu: 1. Phân tích một số tính chất lý hóa của đất vùng rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế nhằm: (i) xác định tính cấp thiết của việc cải thiện điều kiện dinh dưỡng (nguồn N và P) cho vùng đất nghiên cứu; và (ii) thăm dò ảnh hưởng của tính chất đất đến khả năng chuyển hóa N, P của các chủng vi sinh vật được phân lập. Phân lập các chủng vi khuẩn có khả năng cố định nitrogen hiếu khí sống tự do và các chủng nấm mốc hòa tan phosphate vô cơ được phân lập từ mẫu đất vùng rễ của một số loài cây ngập mặn ở Thừa Thiên Huế. Nội dung này nhằm mục đích: (i) chứng minh sự tồn tại của các quần thể vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ tại đất vùng rễ cây ngập mặn và (ii) cung 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] cấp nguồn vi sinh vật cho việc tuyển chọn các chủng vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ với hoạt lực cao.

Tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ với hoạt lực cao trong đất rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế, nhằm mục đích tạo nguồn giống vi sinh vật có tiềm năng ứng dụng trong phục hồi rừng ngập mặn. Đánh giá khả năng cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ của các chủng vi sinh vật được tuyển chọn trong điều kiện in- vitro. Tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy cho sinh trưởng, phát triển và khả năng cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ của các chủng vi sinh vật được tuyển chọn, nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc thu nhận sinh khối tạo chế phẩm vi sinh vật với hoạt lực cố định nitrogen và hòa tan phosphate cao. Thăm dò khả năng cải thiện nguồn dinh dưỡng N, P cho đất trồng cây ngập mặn của việc bổ sung các chế phẩm vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ được tuyển chọn trong điều kiện in- vivo.

Nội dung này nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng một cách hiệu quả chế phẩm vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ vào việc phục hồi rừng ngập mặn. 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] CHƢƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về rừng ngập mặn 1.

Khái niệm Thuật ngữ “rừng ngập mặn” (RNM) được dùng để mô tả một nhóm những cây gỗ và cây bụi tăng trưởng ở vùng triều. Saenger và cộng sự (1983) cũng mô tả RNM như là hệ cây rừng ven biển của vùng duyên hải nhiệt đới và cận nhiệt đới. Vì thế thuật ngữ RNM được sử dụng cho các cây sống trong bùn, đất ướt ở vùng triều nhiệt đới và cận nhiệt đới. Ngày nay nhiều nhà nghiên cứu còn gọi rừng ven biển, rừng triều như là RNM.

Tình hình rừng ngập mặn trên thế giới và tại Việt Nam Các nhà khoa học cho biết sau khi phân tích dữ liệu từ hệ thống vệ tinh chụp ảnh trái đất (Landsat) của NASA, ước tính RNM còn tồn tại chiếm 12,3% diện tích bề mặt trái đất (tương đương khoảng 137. Tuy nhiên, theo nhà nghiên cứu Chandra Giri tại USGS (United States Geological Survey), con số trên sẽ tiếp tục giảm trong tương lai: RNM toàn cầu đang biến mất nhanh chóng do biến đổi khí hậu làm mực nước biển dâng cao, phá rừng để phát triển kinh tế ven biển, làm nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. Theo số liệu của EO (Earth Observatory) (29/9/2010), Indonesia có 17.000 hòn đảo nhỏ và chiếm gần 1/4 diện tích RNM trên thế giới. Tuy nhiên, các khu rừng này đã bị giảm một nửa trong ba thập kỷ qua - cụ thể giảm từ 4,2 triệu ha (năm 1982) xuống còn 2 triệu ha (năm 2000).

Gần 70% phần rừng còn lại “trong tình trạng nguy kịch và bị thiệt hại nặng”. Theo kết quả kiểm kê rừng toàn quốc (theo quyết định số 03/2001/QĐ/TTg của Thủ tướng Chính phủ ký ngày 5/1/2001) công bố tháng 7/2001 do Viện Điều tra Quy hoạch Rừng tiến hành: diện tích rừng ngập mặn (RNM) Việt Nam tính đến ngày 21/12/1999 là 156. Trong đó diện tích RNM tự nhiên là 59.732ha chiếm 38,1% và diện tích RNM trồng là 96. Trong số diện tích RNM trồng ở Việt Nam, rừng Đước (Rhizophora apiculata) trồng chiếm 80.876 ha là rừng trồng trang (Kandelia obovata), Bần chua (Sonneratia caseolaris) và các 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] loại cây ngập mặn trồng khác (17,4%) (Viện Điều tra Quy hoạch Rừng, 2001).

Cho đến nay, các số liệu thống kê về diện tích RNM ở Việt Nam không thống nhất. Kết quả thống kê diện tích rừng ngập mặn từ các tỉnh ven biển Việt Nam tập hợp lại (Đỗ Đình Sâm và cs. 2005), tính đến tháng 12/2001 thì Việt Nam có tổng diện tích RNM khoảng 155.290 ha, chênh lệch 1.318 ha so với số liệu kiểm kê rừng toàn quốc tháng 12/1999 (156. Trong đó diện tích RNM tự nhiên chỉ có 32.402 ha chiếm 21%, diện tích RNM trồng 122.

Theo báo cáo của Hội thảo Quốc tế về RNM ở Việt Nam năm 2010, Việt Nam có khoảng 300.000 ha RNM, phân bố ở hầu khắp các vùng trong cả nước, trong đó khu vực miền Nam chiếm khoảng 70% tổng diện tích. Diện tích RNM ở miền Bắc chủ yếu tập trung ở các tỉnh: Nam Định, Thái Bình, Hải Phòng và Quảng Ninh, trong đó khu dự trữ sinh quyển thế giới vùng châu thổ Sông Hồng, với diện tích chủ yếu ở vùng lõi thuộc Vườn quốc gia Xuân Thủy và khu sinh quyển Tiền Hải (Thái Bình). Các ý kiến phát biểu tại hội thảo đã khẳng định, hiện nay RNM đang bị suy thoái do sự tàn phá của thiên tai như: gió bão, thủy triều dâng và đặc biệt là việc khai thác của con người. Nhiều khu vực RNM bị chặt phá và chuyển đổi thành những vùng nuôi thuỷ sản.

Số liệu của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn (NN - PTNT) cho thấy, năm 1943 diện tích RNM Việt Nam trên 400.000 ha, đến năm 1996 giảm còn 290. Rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế nói chung và Rú Chá nói riêng Hiện tại, ở Thừa Thiên Huế rừng ngập mặn chủ yếu phân bố ở Rú Chá (Hương Trà), Cảnh Dương (Phú Lộc), Tân Mỹ (Phú Vang), đầm Lập An (Phú Lộc)… Dưới sự hỗ trợ của công nghệ ảnh viễn thám và GIS đã xác định được tổng diện tích RNM vùng ven biển Thừa Thiên Huế hiện có khoảng 29,98 ha.