Đặt vấn đề Rau là thực phẩm quan trọng không thể thiếu trong bữa ăn hàng ngày của các gia đình người Việt Nam vì rau cung cấp những dưỡng chất cần thiết cho con người. Trung bình mỗi người cần 400 g rau xanh/ngày (FAO/WHO, 2004). Trong đó, các loại rau ăn lá như: rau muống, mồng tơi, cải xanh, cải ngọt, xà lách… được ưa chuộng và tiêu thụ nhiều vì chúng dễ trồng, dễ chế biến và giàu dinh dưỡng. Tỉnh Sóc Trăng với điều kiện thuận lợi cho việc trồng rau màu quanh năm, từ lâu đã hình thành nhiều vùng đất chuyên canh cây rau điển hình như Thành phố Sóc Trăng, xã Đại Tâm, huyện Mỹ Xuyên, xã Phú Tâm, Phú Tân và An Hiệp, huyện Châu Thành, thị xã Ngã Năm và thị xã Vĩnh Châu với tổng diện tích trồng rau và màu trên toàn tỉnh hằng năm trên 50.
Các loại rau chủ lực mang lại giá trị kinh tế cao và có xu hướng phát triển ở Sóc Trăng gồm cải xanh, cải ngọt, cải thìa, cải xà lách pháp, mồng tơi, rau muống, hẹ, hành tím, dưa leo, ớt, bí, khổ qua… trong đó có các rau ăn lá được tiêu thụ thường xuyên với số lượng lớn như mồng tơi, rau muống, cải xanh. Trong canh tác rau ăn lá, để đạt năng suất tối đa, mẫu mã đẹp, dễ bán và thu được lợi nhuận cao, nông dân ở nhiều vùng chuyên canh rau ăn lá đã lạm dụng phân hóa học đặc biệt là phân đạm và các chất kích thích sinh trưởng (Trần Ngọc Hiếu, 2017). Thêm vào đó, rau ăn lá có thời gian sinh trưởng ngắn, thiếu thời gian cách ly an toàn nên dễ dẫn đến việc tồn dư các chất độc hại ảnh hưởng đến sức khỏe của người tiêu dùng, đặc biệt là dư lượng nitrate và các chất kích thích sinh trưởng trong rau. Ngoài ra việc lạm dụng phân hóa học, chất kích thích sinh trưởng trong canh tác rau đã và đang tác động tiêu cực lâu dài, nghiêm trọng đến môi trường sinh thái và làm gia tăng tiến trình suy thoái, bạc màu đất (Stinner, 2007).
Do đó, nhu cầu rau sạch, rau an toàn, và rau hữu cơ ở cả nước nói chung và ở Sóc Trăng nói riêng hiện nay là rất lớn. Một trong những chiến lược quan trọng trong canh tác rau sạch và an toàn trong phát triển nông nghiệp bền vững nhằm hạn chế ô nhiễm môi trường và tác động tiêu cực đến sức khỏe người tiêu dùng là canh tác rau theo hướng sinh học và hữu cơ trong đó chú trọng đến sử dụng các sản phẩm có nguồn gốc từ sinh học hữu cơ và vi sinh có các chức năng có lợi cho cây trồng có nguồn gốc bản địa (Alves et al., 2004; Adesemoye et al., 2009; Hungria et al. Trong đó ứng dụng hệ vi sinh vật bản địa (indigenous microorganisms (IMO)) có sẵn trong đất để phục vụ cho phát triển nông nghiệp bền vững đã được nghiên cứu và phát triển từ lâu bởi Cho Han Kyu vào những năm 1960 (Reddy, 2011). Tại một số nước, nghiên cứu và sử dụng hệ IMO đã được chứng minh và cho thấy chúng có hiệu quả cao trong việc tăng sinh trưởng, năng suất cây trồng và chất lượng của nông sản (Phạm Chí Thành và Y Ka Nin H’ Dok, 2002; Pham Tien Dung and Y Ka Nin H’ Dok, 2009; Chiemela et al., 2013b; Koon et al., 2013; Mbouobda et al., 2013; Sekhar and Gopal, 2013).
Ngoài ra, hệ IMO còn có hiệu quả trong việc cải tạo, phục hồi, duy trì và bảo vệ sức khoẻ của đất (Phạm Chí 1 Thành và Y Ka Nin H’ Dok, 2002; Pham Tien Dung and Y Ka Nin H’ Dok, 2009; Illani et al., 2012; Sumathi et al., 2012; Mbouobda et al., 2013; Kumar and Gopal, 2015). Tuy nhiên, nghiên cứu về thành phần vi sinh vật có các chức năng kích thích sinh trưởng cây trồng của các hệ vi sinh vật bản địa ở Sóc Trăng nhằm khai thác và ứng dụng chúng trong canh tác rau ở tỉnh Sóc Trăng giúp nâng cao năng suất và chất lượng cây rau vẫn chưa được nghiên cứu một cách bài bảng và có hệ thống. Đặc biệt là các nghiên cứu về phân lập và tuyển chọn những dòng vi khuẩn có 2 chức năng cố định đạm và tổng hợp Indole-3-acetic acid (IAA) từ các hệ IMO để ứng dụng trên cây rau nhằm giảm lượng phân đạm hóa học bón còn nhiều hạn chế ở phạm vi cả trong và ngoài nước. Do đó nghiên cứu “Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn bản địa có khả năng cố định đạm và tổng hợp IAA để canh tác rau ở Sóc Trăng” cần thiết được thực hiện.2 Mục tiêu của đề tài Mục tiêu của nghiên cứu nhằm phân lập và tuyển chọn một số dòng vi khuẩn bản địa có hai chức năng cố định đạm và tổng hợp IAA trong các hệ IMO thu thập từ đất canh tác các loại cây trồng khác nhau ở tỉnh Sóc Trăng giúp kích thích sinh trưởng và gia tăng năng suất cây rau muống và cây cải xanh.
Trong đó, có các mục tiêu cụ thể như sau: - Xác định được sự đa dạng các nhóm vi sinh vật và đánh giá được chức năng kích thích sinh trưởng cây trồng của các hệ IMO thu thập. - Phân lập và tuyển chọn được một số dòng vi khuẩn có 2 chức năng cố định đạm và tổng hợp IAA từ các hệ vi sinh vật bản địa IMO thu thập. - Đánh giá được ảnh hưởng của một số dòng vi khuẩn tuyển chọn lên tỷ lệ nảy mầm và sinh trưởng của cây rau muống và cải xanh ở điều kiện phòng thí nghiệm. - Đánh giá được hiệu quả của một số dòng vi khuẩn tuyển chọn lên sinh trưởng và năng suất rau muống và cải xanh ở điều kiện nhà lưới và ngoài đồng.3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là các hệ vi sinh vật bản địa (IMO) và vi khuẩn có khả năng cố định đạm và tổng hợp IAA được phân lập từ các hệ IMO này.
Phạm vi nghiên cứu của đề tài là các hệ IMO thu thập ở các hệ thống canh tác cây trồng khác nhau ở tỉnh Sóc Trăng và các thí nghiệm được bố trí dựa trên cơ sở ở điều kiện phòng thí nghiệm, nhà lưới và ngoài đồng ở tỉnh Sóc Trăng. Giới hạn nghiên cứu của đề tài là chỉ khảo sát khả năng cố định đạm và tổng hợp IAA của hệ IMO và dựa trên cơ sở đó tiến hành phân lập các dòng dòng vi khuẩn có hai chức năng cố định đạm và tổng hợp IAA trong các hệ IMO nghiên cứu và chỉ ứng dụng chúng trên 2 đối tượng cây rau muống và cây cải xanh tại xã Trường Khánh huyện Long Phú tỉnh Sóc Trăng.4 Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Khảo sát sự đa dạng các nhóm vi sinh vật trong các hệ IMO từ đất canh tác các loại cây trồng khác nhau ở tỉnh Sóc Trăng. Nội dung 2: Đánh giá khả năng kích thích sinh trưởng cây trồng gồm cố định đạm và tổng hợp IAA của các hệ IMO thu thập. Nội dung 3: Phân lập, tuyển chọn và định danh các dòng vi khuẩn bản địa có hai chức năng cố định đạm và tổng hợp IAA từ các hệ IMO thu được.
Nội dung 4: Đánh giá ảnh hưởng của một số dòng vi khuẩn cố định đạm và tổng hợp IAA tuyển chọn và các IMO chứa những dòng vi khuẩn này lên khả năng nảy mầm và sinh trưởng cây rau muống và cải xanh ở điều kiện phòng thí nghiệm. Nội dung 5: Đánh giá hiệu quả của 5 dòng vi khuẩn cố định đạm và tổng hợp IAA tuyển chọn và 5 IMO chứa những dòng vi khuẩn này lên sinh trưởng và năng suất rau muống và cải xanh ở điều kiện nhà lưới. Nội dung 6: Đánh giá hiệu quả của 3 dòng vi khuẩn cố định đạm và tổng hợp IAA tuyển chọn và 2 IMO chứa những dòng vi khuẩn này lên sinh trưởng và năng suất rau muống và cải xanh ở điều kiện ngoài đồng.5 Tính cấp thiết của luận án Hiện nay việc áp dụng vi sinh vật kích thích sinh trưởng thực vật trong trồng trọt đang được quan tâm, nghiên cứu, ứng dụng và phát triển mạnh trên thế giới cũng như trong nước. Tại tỉnh Sóc Trăng phát triển cây rau theo xu hướng an toàn sinh học được chú trọng trong đó khuyến khích sử dụng phân bón hữu cơ, các sản phẩm có nguồn gốc hữu cơ, sinh học, hoặc vi sinh vật an toàn cho con người và môi trường sinh thái.
Đặc biệt là nhóm vi sinh vật bản địa đa chức năng có lợi cho cây trồng trong phạm vi tỉnh Sóc Trăng vẫn chưa được khai thác và tận dụng. Do đó việc khai thác vi sinh vật bản địa ở tỉnh để ứng dụng vào sản xuất nông nghiệp trong đó có cây rau giúp giảm thiểu việc bón các hóa chất nông nghiệp như phân bón hóa học, chất kích thích sinh trưởng tổng hợp nhằm giảm lưu tồn hóa chất trong nông sản và giảm thiểu các tác động làm ô nhiễm môi trường là việc làm rất quan trọng và cần thiết. Mặc khác, việc nghiên cứu các vi sinh vật có lợi ở tỉnh Sóc Trăng ứng dụng trong canh tác rau ở tỉnh này sẽ góp phần tăng sản lượng và diện tích sản xuất rau sạch, rau an toàn cho tỉnh Sóc Trăng nói chung và cho Đồng bằng sông Cửu Long nói riêng. Từ đó cho thấy đề tài "Phân lập và tuyển chọn vi khuẩn bản địa có khả năng cố định đạm và tổng hợp IAA để canh tác rau ở Sóc Trăng" là thật sự cần thiết để thực hiện.6 Đóng góp mới của luận án Hướng nghiên cứu đánh giá thành phần vi sinh vật, chức năng kích thích sinh trưởng của IMO cũng như khai thác nhóm vi khuẩn cố định đạm và tổng hợp các IAA trong các IMO của luận án là hướng nghiên cứu mới do đó đã mang lại một số đóng góp mới sau: 3 Luận án đã cung cấp những kết quả nghiên cứu khoa học mới về một số đặc tính của 20 hệ vi sinh vật bản địa IMO trên các hệ thống canh tác cây trồng tại tỉnh Sóc Trăng.
Kết quả nghiên cứu cho thấy có sự đa dạng về các nhóm vi sinh vật chính bao gồm vi khuẩn, nấm và xạ khuẩn trong các hệ IMO. Tuy nhiên, không có sự hiện diện những vi sinh vật gây bệnh đường tiêu hóa ở người như Salmonella, Shigella, Coliform, E. Bên cạnh đó các IMO còn cho thấy chúng có các chức năng kích thích sinh trưởng cây trồng như cố định đạm và tổng hợp IAA.
