Báo cáo kết quả đề tài: Nghiên cứu công nghệ sản xuất chế phẩm vi sinh vật hỗn hợp dạng viên nén cho bạch đàn và thông trên các lập địa thoái hoá, nghèo chất dinh dưỡng

PGS. TS. Phạm Quang Thu

Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam

1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Cây thông và cây bạch đàn đang là những loài cây trồng rừng phổ biến ở nước ta. Cả thông và bạch đàn đều mang lại các giá trị về kinh tế và môi trường cho người trồng rừng. Với lợi ích về mặt kinh tế nên diện tích rừng trồng của hai loài này ở Việt Nam đã lên đến gần 1,5 triệu ha. Tuy nhiên hiện nay nhiều diện tích rừng trồng cây thông và bạch đàn đang bị suy giảm về sinh trưởng và bị bệnh hại tấn công. Cây thông thường bị bệnh thối cổ rễ gây hại ngay từ giai đoạn vườn ươm và ở cả rừng trồng, cây bạch đàn thường bị các bệnh về lá (cháy lá, khô ngọn, đốm lá…) ở giai đoạn rừng trồng. Hơn nữa, hiện nay nhiều diện tích trồng thông và bạch đàn được trồng trên các lập địa thoái hóa, nghèo chất dinh dưỡng. Tất cả các ảnh hưởng trên đều dẫn đến sự suy giảm về sinh trưởng và chất lượng rừng trồng. Để khắc phục tình trạng trên, người ta đã sử dụng các chế phẩm có nguồn gốc VSV, thân thiện với môi trường để bón cho cây nhằm tăng năng suất và có tác dụng cải tạo đất, không gây ô nhiễm hoặc làm thoái hóa thêm đất.

Chế phẩm VSV dạng viên nén bón cho cây rừng nhằm tăng sinh trưởng của cây, giảm thiểu tỷ lệ bị bệnh của cây chủ đã được nhiều nước trên thế giới nghiên cứu và sản xuất dạng thương mại như ở Mỹ, Canada. Ở Việt Nam cũng đã có các nghiên cúu vế sản xuất chế phẩm cho cây thông, bạch đàn, chủ yếu cho giai đoạn cây con ở vườn ươm.

Để phát huy tốt hiệu lực của chế phẩm và đưa chế phẩm áp dụng vào sản xuất cần có bước cải tiến quy trình sản xuất chế phẩm từ dạng bột sang dạng viên nén để giữ bào tử tồn tại lâu hơn trong đất khi chưa thiết lập được mối cộng sinh với cây chủ và hạ giá thành sản phẩm. Chế phẩm hỗn hợp có khoảng 30% Potassium polyacrylamide, một chất keo giữ nước. Đây là một sản phẩm mới lần đầu tiên sẽ được nghiên cứu và áp dụng cho cây lâm nghiệp ở Việt Nam. Chế phẩm dạng viên nén ngoài thành phần VSV là nấm cộng sinh, VSV phân giải lân, VSV nội sinh đối kháng với nấm gây bệnh, keo giữ nước còn có khoảng 50 – 60% là chất hữu cơ và bột khoáng lân vô cơ giúp cho hệ VSV đất của chế phẩm tồn tại và phát triển và cung cấp dinh dưỡng cho cây.

Hiện nay, theo thống kê của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, cả nước có tới 9,34 triệu ha đất hoang hoá, trong đó có khoảng 7,85 triệu ha chịu tác động mạnh bởi sa mạc hoá, chủ yếu là đất trống, đồi núi trọc, bạc màu. Vì vậy, việc tuyển chọn các chủng VSV có lợi và tạo chế phẩm dạng hỗn hợp dưới dạng viên nén bao gồm bào tử nấm ngoại cộng sinh, VSV phân giải lân sẽ là điểm quan trọng trong việc bổ sung dần dần nguồn VSV có lợi cho cây trồng là cần thiết để sử dụng đạt hiệu quả cao những lập địa thoái hoá, nghèo chất dinh dưỡng và đang chịu sự sa mạc hoá.

2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Nội dung nghiên cứu

– Nghiên cứu phân lập mới, tuyển chọn và định danh nguồn VSV để sản xuất chế phẩm vi sinh hỗn hợp phục vụ chăm sóc cây trồng bạch đàn và thông.

– Nghiên cứu khả năng tập hợp chủng

– Nghiên cứu nhân sinh khối các chủng VSV và thu hái, sơ chế và làm khô bào tử nấm cộng sinh Pisolithus tinctorius

– Xây dựng quy trình công nghệ và sản xuất chế phẩm hỗn hợp phục vụ trồng và chăm sóc cây thông và bạch đàn

– Nghiên cứu bảo quản chế phẩm

– Xây dựng mô hình sử dụng hiệu quả chế phẩm và đánh giá hiệu lực của chế phẩm đối với bạch đàn và thông

– Xây dựng quy trình sử dụng chế phẩm hỗn hợp phục vụ trồng và chăm sóc cây thông và bạch đàn

2.2. Phương pháp nghiên cứu

– Nấm cộng sinh:

Nấm cộng sinh được phân lập và nuôi cấy trên môi trường MMN, Marx (1969); PACH (Pachlewski medium, 1974); FDA (Ferry & Das, 1968). Tuyển chọn nấm cộng sinh được thực hiện trong nuôi cấy thuần khiết in-vitro. Định danh nấm cộng sinh với thông và bạch đàn: dựa trên mô tả của chuyên khảo về các loài nấm cộng sinh của Brundrett và cộng sự (1996).

– Vi sinh vật phân giải lân

Phân lập VSV phân giải lân theo phương pháp pha loãng tới hạn trên môi trường Pikovskaya có Ca₃(PO₄)₂. Tuyển chon các chủng có hiệu lực dựa vào đường kính của vòng phân giải lân.

– VSV nội sinh đối kháng với nấm gây bệnh hại thông và bạch đàn

Phân lập được thực hiện trên môi trường PBS và môi trường PDA. Tuyển chọn VSV đối kháng với nấm gây bệnh (Fusarium oxysporum; Cylindrocladium quinqueseptatum và Cryptosporiopsis eucalypti) dựa vào đường kính vòng ức chế.

– Nghiên cứu khả năng tập hợp chủng

Đánh giá sự thay đổi mật độ tế bào của các chủng VSV trong các chế phẩm hỗn hợp bằng phương pháp pha loãng tới hạn và cấy trang trên môi trường thích hợp với từng loại VSV.

– Nghiên cứu nhân sinh khối các chủng VSV và phương pháp làm khô bào tử nấm cộng sinh Pisolithus tinctorius

Thử nghiệm với các loại môi trường dinh dưỡng khác nhau. Tốc độ lắc: 0, 100, 150 và 200 vòng/phút. Thời gian lắc: 24 giờ, 48 giờ, 72 giờ, 96 giờ và 120 giờ.

– Xây dựng quy trình công nghệ và sản xuất chế phẩm hỗn hợp phục vụ trồng và chăm sóc cây thông và bạch đàn

Quy trình công nghệ và sản xuất chế phẩm VSV hỗn hợp cho cây thông và bạch đàn được được xây dựng trên công thức của Mycro Tree Saver.

– Nghiên cứu bảo quản chế phẩm

Đánh giá sự thay đổi mật độ tế bào của các chủng VSV trong các chế phẩm hỗn hợp bằng phương pháp pha loãng tới hạn và cấy trang trên môi trường thích hợp với từng loại VSV theo phương thức bảo quản và thời gian bảo quản 30 ngày, 60 ngày, 90 ngày và 120 ngày.

– Xây dựng mô hình sử dụng có hiệu quả chế phẩm và đánh giá hiệu lực của chế phẩm

Thí nghiệm nhiễm chế phẩm đới với sản xuất cây con ở vườn ươm: Thí nghiệm được thử nghiệm đối với 2 loài thông (Thông mã vĩ – Pinus massoniana và Thông nhựa – Pinus merkusii) và 2 loài bạch đàn (Bạch đàn trắng – Eucalyptus camaldulensis và bạch đàn nâu – Eucalyptus urophyla). Đối với mỗi loài cây, thí nghiệm gồm 4 công thức khác nhau với 3 lần lặp, bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ. Mỗi công thức thí nghiệm sử dụng 40 cây con.

Thí nghiệm nhiễm chế phẩm đối với rừng trồng: Xây dựng 3 ha rừng trồng thí nghiệm bạch đàn và 2 ha rừng trồng thí nghiệm thông, trong đó 2 ha bạch đàn nâu dòng PN14, 1 ha bạch dòng U6 và 2 ha thông nhựa. Mô hình rừng trồng thí nghiệm bạch đàn (dòng PN14) tại Bắc Giang: Mật độ trồng rừng là 1660 cây/ha, cây cách cây 2 mét, hàng cách hang 3 mét (Sơ đồ trồng rừng xem Phụ lục 1). Thí nghiệm được chia làm 4 công thức với 4 lần lặp lại, bố trí theo khối ngẫu nhiên đầy đủ.

– Xây dựng hướng dẫn sử dụng chế phẩm hỗn hợp phục vụ trồng và chăm sóc cây thông và bạch đàn

Hướng dẫn kỹ thuật sử dụng chế phẩm được xây dựng trên cơ sở thí nghiệm nhiễm chế phẩm cho cây con ở vườn ươm và rừng trồng.

3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

3.1. Nghiên cứu phân lập mới, tuyển chọn và định danh nguồn VSV

Đã tuyển chọn được 10 chủng nấm cộng sinh với thông và bạch đàn. Các loài nấm cộng sinh được xác định là: Pisolithus tinctorius, Scleroderma bovista, Scleroderma areolatum, Russula emetica, Tylopilus chromupes, Lactarius hygrophroides, Lepista sordida, Russula rosea, Suillus collinitus. Phân lập được 15 chủng VSV phân giải lân, các chủng được xác định thuộc loài: Burkholderia cenocepacia, Burkholderia mana, Burkholderia bryophila, Burkholderia tropicalis. (có khả năng phân giải lân cao so với đối chứng, gấp từ 5,8 đến 11,3 lần), 10 chủng VSV đối kháng nấm gây bệnh thối cổ rễ cây thông, 5 chủng VSV đối kháng nấm gây bệnh cháy lá bạch đàn và 5 chủng VSV đối kháng nấm gây bệnh đốm lá bạch đàn (có đường kính ức chế đối với các loài nấm gây bệnh từ 21 đến 29 mm). Các chủng vi sinh vật được xác định là: Bacillus subtilis, Bacillus amyloliquefaciens.

3.2. Nghiên cứu khả năng tập hợp chủng

Trong chế phẩm viên nén, các chủng có thể tồn tại cùng với nhau và không có hiện tượng thực khuẩn. Mật độ tế bào của các chủng VSV hữu hiệu không thay đổi sau 4 tuần và giảm nhẹ sau 8 tuần. Hoạt tính sinh học của các chủng VSV sau khi tập hợp chủng vẫn bảo tồn được khả năng phân giải lân khó tan và đối kháng với các loại nấm bệnh.

3.3. Nghiên cứu nhân sinh khối các chủng VSV và thu hái, sơ chế và làm khô bào tử nấm cộng sinh Pisolithus tinctorius

Môi trường dinh dưỡng cho nhân sinh khối các chủng VSV phân giải lân là Pikovskaya, VSV đối kháng nấm gây bệnh là PD broth, tốc độ lắc tối ưu là 200 vòng/phút trong 72 giờ ở nhiệt độ 25^oC.

3.4. Xây dựng quy trình công nghệ và sản xuất chế phẩm hỗn hợp phục vụ trồng và chăm sóc cây thông và bạch đàn

Các thiết bị phục vụ cho sản xuất viên nén: Máy nghiền GF300, máy trộn CH150, máy dập viên THP. Thành phần chế phẩm viên nén: bột apatit: 20 %, mùn: 30%, đất sét: 5%, potassium polyacrylamide: 35 %, keo tạo hạt: 7% và VSV.

3.5. Bảo quản chế phẩm

Chế phẩm bảo quản bằng túi ni lông để ở nhiệt độ phòng, không thay đổi sau thời gian bảo quản 30 ngày, mật độ tế bào hữu hiệu vẫn đảm bảo trên 10⁹ CFU/g chế phẩm và giảm nhẹ sau 60 – 90 ngày, sau thời gian 120 ngày mật độ tế bào giảm mạnh hơn, từ 10⁹ xuống 10⁷ cfu/g.

5.6. Xây dựng mô hình sử dụng chế phẩm và đánh giá hiệu lực của chế phẩm

Ảnh hưởng của chế phẩm đối với Thông mã vĩ và Thông nhựa ở vườn ươm sau 4 tháng cho thấy công thức 1 có hiệu lực cao nhất. So với đối chứng, chiều cao trung bình cao hơn gấp 1,45 lần, tỷ lệ bị bệnh của các công thức bón chế phẩm giảm từ 90 đến 93% và tỷ lệ cộng sinh đạt từ 70,83 đến 98,3%.

Ảnh hưởng của chế phẩm đối với bạch đàn camal và bạch đàn nâu ở vườn ươm sau 4 tháng cũng cho thấy công thức 1 có hiệu lực cao nhất. So với đối chứng, chiều cao trung bình cao hơn gấp 1,4 lần, tỷ lệ bị bệnh của các công thức bón chế phẩm giảm từ 88 đến 93% và tỷ lệ cộng sinh đạt từ 80,83% đến 93,3%.

Ảnh hưởng của chế phẩm đối với dòng bạch đàn PN14 tại rừng trồng thí nghiệm sau 24 tháng tuổi: Công thức 1 (bón 7g chế phẩm/cây) có ảnh hưởng tốt nhất, so với công thức đối chứng, làm tăng sinh trưởng về chiều cao 28,7%, đường kính là 38,2% và giảm tỷ lệ cây bị bệnh là 83,06% %.

Ảnh hưởng của chế phẩm đối với dòng bạch đàn U6 tại rừng trồng thí nghiệm sau 20 tháng tuổi: Công thức 1 (bón 7g chế phẩm/cây) có ảnh hưởng tốt nhất, so với công thức đối chứng, làm tăng sinh trưởng về chiều cao 55,2%, đường kính là 38,9%, và giảm tỷ lệ cây bị bệnh là 85,09 %.

Ảnh hưởng của chế phẩm đối với Thông nhựa tại rừng trồng thí nghiệm sau 19 tháng tuổi: Công thức 1 (bón 7g chế phẩm/cây) có ảnh hưởng tốt nhất, so với công thức đối chứng, làm tăng sinh trưởng về chiều cao 16,1%, đường kính là 40,1%, và giảm tỷ lệ cây bị bệnh là 88,81 %.

5.7. Xây dựng quy trình sử dụng chế phẩm hỗn hợp phục vụ trồng và chăm sóc cây thông và bạch đàn

Quy trình đề cập dến các vấn đề sau: đối tượng để bón chế phẩm, xác định thời điểm bón chế phẩm, xác định liều lượng chế phẩm cần bón và cách bón chế phẩm

4. KẾT LUẬN

– Đề tài đã tuyển chọn và lưu giữ được các chủng vi sinh vật nấm cộng sinh, vi sinh vật phân giải lân và vi sinh vật đối kháng với nấm gây bệnh. Đây là những chủng có hiệu lực mạnh thích hợp với đất có độ pH thấp.

– Các chủng vi khuẩn có khả năng tập hợp và không co sự cạnh tranh, hoạt lực không bị ảnh hưởng.

– Môi trường dinh dưỡng cho nhân sinh khối các chủng VSV phân giải lân là Pikovskaya, VSV đối kháng nấm gây bệnh là PD broth, tốc độ lắc tối ưu là 200 vòng/phút trong 72 giờ ở nhiệt độ 25^oC.

– Chế phẩm có tác dụng tốt đến tăng sinh trưởng, chống chịu bệnh cho cây con thông và bạch đàn ở vườn ươm và rừng trồng.

5. TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Anh

Brundrett M., Bougher N., Dell B., Grove T. and Malajczuk N. (1996) Working with Mycorrhizas in Forestry and Agriculture. ACIAR Monograph 32. 374p.

Nautiyal C.S. (1999) An efficient microbiological growth medium for screening phosphate solubilizing microorganisms. FEMS Microbiol. Lett. 170: 65-270.

Pajand Nejad and Paul A. Johson (2000) Endophytic Bacteria Induce Growth Promotion and Wilt Disease Suppression in Oilseed Rape and Tomato. Biological Control 18, 208-215.

Pikovskaya RI (1948) Mobilization of phosphorus in soil connection with the vital activity of some microbial species. Microbiologiya 17 :362–370.

Rai M. K. (Editor) (2006) Handbook of Microbiol Biofertilizers. Food Product Press. An Imprint of The Haworth Press, Inc.

Tiếng Việt

Nguyễn Thị Thúy Nga và Phạm Quang Thu (2009) Phân lập, tuyển chọn VSV phân giải lân có hiệu lực cao và đặc điểm sinh học của chúng để sản xuất phân vi sinh cho cây lâm nghiệp. Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp, số 3: 1038-1045.

Phạm Quang Thu (1999) Ứng dụng nấm cộng sinh để sản xuất cây con ở Vườn ươm, Tạp chí công nghệ thực phẩm và Nông nghiệp, Số 9 (1999), trang (414-415).

Phạm Quang Thu và Đặng Như Quỳnh (2007) Thành phần loài nấm ngoại cộng sinh với bạch đàn và thông. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, số 18: 73-80.

Phạm Quang Thu và Đặng Như Quỳnh (2008) Đặc điểm sinh trưởng của hệ sợi và sự hình thành rễ nấm của một số loài nấm ngoại cộng sinh với bạch đàn trong nuôi cấy thuần khiết. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, số 9: 84-90.

Phạm Quang Thu và Nguyễn Thị Thúy Nga (2007) Phân lập và tuyển chọn VK nội sinh để phòng trừ nấm Cryptosporiopsis eucalypti Sankaran & Shutton gây bệnh cháy lá bạch đàn. Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp, số 4: 479-485.

Phạm Quang Thu, Trần Thanh Trăng, Nguyễn Hoài Thu, Nguyễn Mạnh Hà và Đặng Như Quỳnh (2009) Ứng dụng chế phẩm viên nén vi sinh hỗn hợp MF1 cho cây thông và bạch đàn ở vườn ươm. Kỷ yếu Hội nghị khoa học công nghệ lâm nghiệp khu vực phía bắc, tháng 10 năm 2009, trang 517-525.

Trần Thanh Trăng (2009) Định loại VSV phân giải lân và VSV đối kháng nấm bệnh bạch đàn và thông bằng phương pháp sinh học phân tử. Tạp chí Khoa học Lâm nghiệp, số 3: 1032-1037.