Đa dạng di truyền tập đoàn vi khuẩn cố định nitơ trong đất vùng rễ lúa ở đồng bằng sông cửu long và tuyển chọn một số dòng có khả năng cố định đạm cao cho canh tác lúa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ











NGUYỄN THỊ PHA




ĐA DẠNG DI TRUYỀN TẬP ĐOÀN VI KHUẨN
CỐ ĐỊNH NITƠ TRONG ĐẤT VÙNG RỄ LÚA
Ở ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ TUYỂN
CHỌN MỘT SỐ DÒNG CÓ KHẢ NĂNG CỐ
ĐỊNH ĐẠM CAO CHO CANH TÁC LÚA





LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Chuyên ngành VI SINH VẬT HỌC

2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ







NGUYỄN THỊ PHA



ĐA DẠNG DI TRUYỀN TẬP ĐOÀN VI KHUẨN
CỐ ĐỊNH NITƠ TRONG ĐẤT VÙNG RỄ LÚA Ở
ĐỒNG BẰNG SÔNG CỬU LONG VÀ TUYỂN
CHỌN MỘT SỐ DÒNG CÓ KHẢ NĂNG CỐ
ĐỊNH ĐẠM CAO CHO CANH TÁC LÚA

LUẬN ÁN TIẾN SĨ
Chuyên ngành VI SINH VẬT HỌC
M ngnh: 62 42 01 07



Người hướng dẫn khoa học
PGS. TS. NGUYỄN HỮU HIỆP







2014
i

LỜI CẢM ƠN

Xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Hữu Hiệp, người đã tận
tình hướng dẫn khoa học, tư vấn thiết kế các thí nghiệm, hướng dẫn cách tiếp
cận các kiến thức khoa học trong lĩnh vực nghiên cứu, từ đó giúp tôi hoàn thành
luận án nghiên cứu sinh. Xin chân thành cảm ơn và tri ân sâu sắc đến thầy.
Xin chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Cần Thơ, Ban
Lãnh Đạo Viện Nghiên Cứu và Phát Triển Công Nghệ Sinh Học, Phòng Đào

Tạo, Phòng Quản Lý Khoa Học, Khoa Sau Đại Học và các phòng ban chức năng
khác của trường Đại Học Cần Thơ đã tạo điều kiện thuận lợi trong thực hiện các
thủ tục, h trợ kinh phí, trang thiết bị máy móc,…cho các nghiên cứu của luận
án.
Chân thành cảm ơn quý thầy cô, các anh chị, các bạn đồng nghiệp thuộc
Viện Nghiên Cứu và Phát Triển Công Nghệ Sinh Học đã giúp đỡ, động viên và
tạo điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập nghiên cứu.
Xin cảm ơn anh Bùi Xuân Kỹ, Ông Phan Hoàng Nhiệm, anh Hứa Lập
Điền đã h trợ đất ruộng để triển khai thực hiện các thí nghiệm ngoài đồng.
Chân thành cảm ơn các em sinh viên thuộc Viện Nghiên Cứu và Phát Triển
Công Nghệ Sinh Học đã cộng tác trong thời gian thực hiện luận án.
Sau cùng xin được cảm ơn cha mẹ, những người thân trong gia đình, chồng
và hai con đã hết lòng động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi
trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu.
Xin chân thành cảm ơn!




NGUYỄN THỊ PHA






TÓM TẮT
Sản xuất lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) chủ yếu sử dụng phân
bón hóa học làm tăng giá thành sản phẩm và ảnh hưởng xấu đến độ phì của đất.
Ứng dụng vi khuẩn cố định đạm trên ruộng lúa là giải pháp hữu hiệu cải thiện

ii

vấn đề này. Đề tài luận án “Đa dạng di truyền tập đoàn vi khuẩn cố định nitơ
trong đất vùng rễ lúa ở Đồng Bằng Sông Cửu Long và tuyển chọn một số dòng
có khả năng cố định đạm cao cho canh tác lúa” đã được thực hiện từ tháng
6/2010 đến tháng 3/2014, nhằm mục tiêu i) Phân lập được tập đoàn vi khuẩn cố
định đạm ở vùng đất quanh rễ lúa trồng trên 3 loại đất chnh ở các tnh ĐBSCL
(đất phù sa, đất phn và đất mn); ii) Khảo sát đa dạng di truyền tập đoàn vi
khuẩn cố định đạm thông qua vùng gen 16S rDNA; và iii) Tuyển chọn được 2-
3 dòng vi khuẩn có khả năng cố định đạm hữu hiệu, phù hợp với lúa trồng ở
từng vùng sinh thái khác nhau.
Tập đoàn vi khuẩn từ đất vùng rễ lúa các tnh ĐBSCL trên 3 loại đất được
phân lập trên môi trường Burk không đạm, sau đó nhân sinh khối và xác định
hàm lượng NH
4
+
bằng phương pháp Indophenol Blue. Một trăm hai mươi dòng
vi khuẩn có hàm lượng đạm cao được khảo sát đa dạng di truyền thông qua vùng
gen 16S rDNA bằng cp mồi tổng 27F và 1495R kết hợp với enzyme cắt giới
hạn HaeIII. Hai mươi dòng vi khuẩn có hàm lượng đạm cao nhất cho mi vùng
sinh thái được sử dụng để tuyển chọn các dòng tốt nhất qua khả năng cung cấp
đạm cho cây lúa trong môi trường Yoshida không đạm, trong chậu ở điều kiện
nhà lưới và đưa ra ngoài đồng ruộng.
Ba trăm tám mươi dòng vi khuẩn đã được phân lập, tất cả đều có khả năng
tổng hợp NH
4
+
. Các dòng vi khuẩn phân lập có khuẩn lạc màu trắng trong và
trắng đục, một số t có màu vàng và nâu nhạt, độ nổi mô, bìa nguyên, bề mt
ướt, hình tròn chiếm ưu thế. Tế bào vi khuẩn có ba dạng là hình que dài (2,5-

3,4 µm), hình que ngắn (1,5-2,4 µm), và hình cầu, trong đó dạng que ngắn chiếm
ưu thế. Đa số các dòng vi khuẩn thuộc nhóm Gram âm và đều có khả năng
chuyển động. Khảo sát đa dạng di truyền 120 dòng vi khuẩn cho thấy, sự tương
đồng về vùng gen 16S rDNA được xác định ở mức 75%. Các dòng vi khuẩn
vùng sinh thái đất phù sa có mức tương đồng (80%) cao hơn so với sinh thái đất
nhiễm phn (77%) và mn (75%). Kết quả tuyển chọn các dòng vi khuẩn xác
định được 10 dòng vi khuẩn phân lập trên đất phn, 8 dòng vi khuẩn của mi
vùng đất phù sa và đất mn, có hàm lượng đạm cố định cao nhất. Bốn dòng vi
khuẩn trên mi vùng sinh thái cung cấp đạm tốt nhất cho cây lúa trong môi
trường Yoshida không đạm và 2 dòng vi khuẩn của mi vùng sinh thái có khả
năng thay thế từ 25-50% phân đạm cho cây lúa trồng trong chậu ở nhà lưới,
gồm AM3, TV2B7 (đất mn), TN20, PH27 (đất phn), CT1N2 và CTB3 (đất
phù sa). Kết hợp định danh bằng kỹ thuật sinh học phân tử với đc tnh sinh lý,
sinh hóa, xác định được các dòng vi khuẩn AM3, TV2B7, TN20, PH27, CT1N2
và CTB3 theo thứ tự có quan hệ gần nhất với các loài: Stenotrophomonas
maltophilia, Bacillus megaterium, Burkholderia tropica, Burkholderia sp.,
iii

Ideonella sp. và Serratia marcescens. Ở điều kiện đồng ruộng, 6 dòng vi khuẩn
này có thể thay thế 25-50% phân đạm mà vẫn cho năng suất tương đương đối
chứng bón đầy đủ đạm. Trong đó dòng vi khuẩn AM3 (Stenotrophomonas
maltophilia) ch thay thế được 25% phân đạm. Các dòng còn lại đều thay thế
được 50% phân đạm, riêng dòng CTB3 (Serratia marcescens) còn cho năng
suất cao hơn đối chứng khi bón 75-100% phân đạm.
Từ khóa: cố định đạm sinh học, canh tc la, đa dạng di truyền, enzyme ct gii hạn,
vi khuẩn vùng rễ la.
iv

GENETIC DIVERSITY OF NITROGEN-FIXING BACTERIA GROUP
IN THE SOIL OF RICE RHIZOSPHERE IN THE MEKONG DELTA

AND SELECTION OF SOME BACTERIA STRAINS WITH HIGH
NITROGEN -FIXING CAPABILITY FOR RICE CULTIVATION
ABSTRACT
Rice production in the Mekong Delta mainly uses chemical fertilizers, which
increases the cost of rice production and decreases the soil fertility. Application of
nitrogen-fixing bacteria on the rice fields is an effective solution for these problems.
Research thesis "Genetic Diversity of nitrogen-fixing bacteria group in the soil of
rice rhizosphere in the Mekong Delta and selection of some bacteria strains with
high nitrogen-fixing capability for rice cultivation" was carried out from June of
2010 to March of 2014, with the aims of: i) Isolation of nitrogen-fixing bacteria in
the rice rhizosphere soil from 3 different categories of land in the Mekong Delta
provinces (alluvial soil, alum soil and saline soils); ii) Survey of genetic diversity
of nitrogen-fixing bacteria via 16S rDNA region; and iii) Selection of 2-3 bacterial
strains with a high nitrogen fixation effectiveness, replacement of as much as
possible the chemical nitrogen for growth and grain yield of rice in different
ecological areas.
Groups of bacteria from rice rhizosphere soil in 3 soil categories of Mekong
delta were isolated in the Burk medium without nitrogen supplement. The NH
4
+

synthesis of these bacterial strains after biomass multiplication was determined
by Indophenol Blue method. One hundred twenty bacterial strains with high NH
4
+

synthesis were used to survey genetic diversity through the 16S rDNA gene by
the general primers pairs 27F and 1495R, cloven by Endonuclease HaeIII
restriction enzymes. Twenty bacterial strains having the highest NH
4

+
synthesis
for each ecoregion were used to select the best bacteria strains through nitrogen
fixing supply for rice plants in Yoshida medium without nitrogen supplement, in
net-house conditions, and in the field experiments.
Three hundred eighty bacterial strains were isolated from 3 soil categories of
Mekong delta. All of them could biosynthesize NH
4
+
. In general, almost of isolated
bacterial strains had translucent and opalescent colonies, some of them with yellow
and light brown colour, convex elevation, margin of colonies was entire, moist
texture, and circular shapes were predominant. Bacterial cells had three types of
long rods (2.5-3.4µm), short rods (1.5-2.4µm), and spherical shapes, in which the
short rod shapes were predominant. Almost of bacterial strains belonged to gram-
negative group, and motile. Survey of the genetic diversity of 120 bacteria strains
showed that, the similarity of 16S rDNA gene was identified in 75%. The bacterial
strains isolated from alluvial soil had higher similarity levels (80%) than those of
v

the alum soil (77%) and saline soil (75%). Results of nitrogen fixing bacteria
selection identified 10 bacterial strains isolated from alum soil and 8 strains of each
alluvial soil and saline soil provided the highest NH
4
+
compounds. Four bacterial
strains on each ecoregion could replace 25-50% nitrogen supplied, consisted of
AM3, TV2B7 (saline soil), TN20, PH27 (acid sulfate soils), and CTB3 and CT1N2
(alluvial soil). Based on the results of molecular biology technique and biochemical
tests, strains AM3, TV2B7, TN20, PH27, CT1N2 and CTB3 were closest genetic

relationship with Stenotrophomonas maltophilia, Bacillus megaterium,
Burkholderia tropica, Burkholderia sp., Ideonella sp. and Serratia marcescens,
respectively. In the field condition, these 6 bacterial strains could replace 25-50%
chemical nitrogen fertilizer with the equivalent grain yield as positive control
(100%N), in which bacterial strain AM3 (Stenotrophomonas maltophilia) could
only replace 25% chemical nitrogen fertilizer. The remaining strains could replace
up to 50% nitrogen supplied. Especialy, CTB3 bacterial strain (Serratia
marcescens) could support higher grain yields with significant difference than
positive control when applied 75-100% nitrogen fertilizer.
Key words: Biological nitrogen fixation, genetics diversity, restriction enzyme,
rhizospheric bacteria, rice cultivation.
vi

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc


CAM KẾT KẾT QUẢ

Tôi xin cam kết luận án “Đa dạng di truyền tập đon vi khuẩn cố định nitơ
trong đất vùng rễ lúa ở Đồng Bằng Sông Cửu Long và tuyển chọn một số
dòng có khả năng cố định đạm cao cho canh tác lúa” này được hoàn thành
dựa trên các kết quả nghiên cứu của tôi và các kết quả của nghiên cứu này chưa
được dùng cho bất cứ luận án cùng cấp nào khác.

Tác giả luận án

Nguyễn Thị Pha
vii

MỤC LỤC

TÓM TẮT i
ABSTRACT iv
CHƯƠNG I MỞ ĐẦU – TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1
1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1
1.2 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu 2
1.2.1 Mục tiêu nghiên cứu 2
1.2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu 3
1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3
1.4 Thời gian và địa điểm nghiên cứu 3
1.5 Những đóng góp của luận án 4
1.5 Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận án 4
CHƯƠNG II TỔNG QUAN 6
2.1 Diện tch đất trồng lúa và hiện trạng sử dụng phân bón cho lúa ở
ĐBSCL 6
2.1.1 Đc tnh nhóm đất phèn 6
2.1.2 Đc tnh nhóm đất mn 9
2.1.3 Đc tnh nhóm đất phù sa 10
2.2 Hiện trạng sử dụng phân bón cho lúa ở ĐBSCL 12
2.2.1 Phân bón vô cơ 12
2.2.2 Phân bón hữu cơ 13
2.2.3 Phân bón vi sinh 13
2.3 Vai trò của phân đạm đối với cây lúa 16
2.4 Tổng quan về vi khuẩn vùng rễ (ENDORHIZOPHERICS) 17
2.4.1 Sự đa dạng của các chi vi khuẩn vùng rễ có khả năng cố định đạm 18
2.4.2 Bản chất quá trình cố định đạm ở vi sinh vật 22

2.4.3 Hệ thống cố định đạm tự do của vi sinh vật 25
2.5. Tổng quan về đa dạng di truyền vi khuẩn 26
2.5.1 Một số nhân tố ảnh hưởng đến đa dạng di truyền 28
2.5.2 Đa dạng di truyền vi sinh vật 28
2.6 Các phương pháp phân tch đa dạng vi sinh vật 29
CHƯƠNG III NỘI DUNG, PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU 33
3.1 Nội dung nghiên cứu 33
3.2 Phương tiện nghiên cứu 33
3.2.1 Vật liệu 33
3.2.2 Dụng cụ 34
3.2.3 Thiết bị thí nghiệm 34
viii

3.2.4 Hóa chất và môi trường nuôi cấy vi khuẩn 34
3.3 Phương pháp nghiên cứu 35
3.3.1 Thu mẫu đất vùng rễ lúa 35
3.3.2 Phân lập vi khuẩn 36
3.3.3 Khảo sát hình thái khuẩn lạc và vi khuẩn 37
3.3.4 Kiểm tra hoạt tính cố định đạm của các dòng vi khuẩn 37
3.3.5 Khảo sát đa dạng di truyền vùng gen 16S rDNA của các dòng vi
khuẩn bằng kỹ thuật PCR- RFLP 40
3.3.6 Tuyển chọn các dòng vi khuẩn có khả năng cố định đạm cao đối
với cây lúa ở điều kiện phòng thí nghiệm và nhà lưới 42
3.3.7 Định danh các dòng vi khuẩn cho hiệu quả tốt với cây lúa trong
điều kiện nhà lưới 49
3.3.8 Đánh giá hiệu quả cố định đạm sinh học của các dòng vi khuẩn với
cây lúa cao sản trồng ở điều kiện ngoài đồng 52
3.3.8.1 Sinh thái đất phù sa 52
3.3.8.2 Sinh thái đất phèn 54

3.3.8.3 Sinh thái đất mn 55
3.4 Tóm tắt các nội dung thí nghiệm 56
CHƯƠNG IV KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 58
4.1 Phân lập vi khuẩn cố định đạm vùng rễ lúa tại 06 tnh vùng
ĐBSCL 58
4.1.1 Kết quả thu mẫu đất vùng rễ 58
4.1.2 Kết quả phân lập vi khuẩn vùng rễ cố định đạm 58
4.2 Khảo sát khả năng tổng hợp NH
4
+
của các dòng vi khuẩn phân
lập 61
4.2.1 Sinh thái đất phù sa 61
4.2.1 Sinh thái đất phèn 63
4.2.3 Sinh thái đất nhiễm mn 64
4.3 Khảo sát đa dạng di truyền tập đoàn vi khuẩn cố định đạm thông qua
vùng gen 16S rDNA bằng kỹ thuật PCR kết hợp enzyme cắt giới
hạn 65
4.4 Tuyển chọn các dòng vi khuẩn có khả năng cố định đạm cao cho
canh tác lúa 87
4.4.1 Tuyển chọn các dòng vi khuẩn có khả năng cố định đạm cao đối
với cây lúa ở điều kiện phòng thí nghiệm và nhà lưới 88
4.4.2 Định danh các dòng vi khuẩn cho hiệu quả tốt với cây lúa trong
điều kiện nhà lưới 106
4.4.3 Đánh giá hiệu quả cố định đạm của các dòng vi khuẩn tuyển chọn
đối với lúa trồng ở điều kiện ngoài đồng 116
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 132
5.1 Kết luận 132
ix

5.2 Đề nghị 132
x

DANH SÁCH BẢNG


Bảng 2.1 Diện tích các loại đất chnh vùng ĐBSCL 6
Bảng 2.2 Biến động một số thông số của đất phn vùng ĐBSCL 8
Bảng 2.3 Biến động một số tính chất của đất mn vùng ĐBSCL 9
Bảng 2.4 Biến động một số tính chất của đất phù sa chua 11
Bảng 2.5 Biến động một số tính chất của đất phù sa ít chua 11
Bảng 2.6 Nhu cầu phân bón cho lúa ở ĐBSCL qua các thời kỳ 13
Bảng 2.7 Vi sinh vật lưu trữ làm phân bón 15
Bảng 2.8 Đc điểm và chức năng của các gen nif trong hệ thống gen nif
của vi sinh vật có khả năng cố định đạm. 23
Bảng 2.9 Danh sách các chi vi khuẩn cố định đạm trên ruộng lúa ngập
nước 25
Bảng 3.1 Công thức môi trường Burk không N (Park et al., 2005) 34
Bảng 3.2 Thành phần của dãy đường chuẩn NH
4
+
38
Bảng 3.3 Mô tả giá trị đường chuẩn NH
4
+
39
Bảng 3.4 Thành phần hóa chất cho một phản ứng PCR 41
Bảng 3.5 Chu kỳ phản ứng PCR 41
Bảng 3.6 Các nghiệm thức trong thí nghiệm 43
Bảng 3.7 Đc tnh đất thí nghiệm trong chậu thu ở Cần Thơ 45

Bảng 3.8 Các nghiệm thức được bố trí trong thí nghiệm 46
Bảng 3.9 Đc tnh đất thí nghiệm trong chậu thu ở Hòa An, Hậu Giang 48
Bảng 3.10 Đc tnh đất thí nghiệm trong chậu thu ở Cầu Ngang, Trà Vinh 49
Bảng 3.11 Đc tnh đất thí nghiệm đồng ruộng tại Huyện Thới Lai, Cần Thơ 52
Bảng 3.12 Đc tnh đất thí nghiệm đồng ruộng tại Vị Thủy Hậu Giang 55
Bảng 3.13 Đc tnh đất thí nghiệm đồng ruộng tại Trà Cú, Trà Vinh 55
Bảng 4.1 Tổng hợp các dòng vi khuẩn được phân lập từ đất vùng rễ
lúa 58
Bảng 4.2 Tổng hợp đc điểm khuẩn lạc các dòng vi khuẩn 59
Bảng 4.3 Tổng hợp đc điểm tế bào vi khuẩn 60
Bảng 4.4 Chênh lệch nồng độ NH
4
+
trung bình và chiều hướng tổng hợp NH
4
+

của các dòng vi khuẩn trong cùng 1 nhóm có mức tương đồng 100% 79
Bảng 4.5 Hàm lượng NH
4
+
của các dòng vi khuẩn tổng hợp được ở ba
vùng sinh thái 88
Bảng 4.6 Ảnh hưởng của 8 dòng vi khuẩn phân lập từ sinh thái đất phù
sa lên sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa OM 6976 giai đoạn
20 ngày tuổi. 89
xi

Bảng 4.7 Ảnh hưởng của 4 dòng vi khuẩn tuyển chọn từ sinh thái đất phù
sa đến sự sinh trưởng và phát triển của giống lúa OM6976 trồng

trong chậu 92
Bảng 4.8 Ảnh hưởng của 10 dòng vi khuẩn tuyển chọn từ sinh thái đất
nhiễm phèn lên sự sinh trưởng và phát triển của cây lúa OM6976
giai đoạn 20 ngày tuổi 94
Bảng 4.9 Ảnh hưởng của 6 dòng vi khuẩn tuyển chọn từ sinh thái đất phèn
lên sự sinh trưởng cây lúa OM 6976 giai đoạn 20 ngày tuổi ở pH=3 . 96
Bảng 4.10 Chênh lệch về chiều cao cây và khối lượng chất khô của các
NT giữa 2 môi trường (pH3-pH5) 97
Bảng 4.11 Ảnh hưởng của 4 dòng vi khuẩn tuyển chọn từ sinh thái đất
phn đến sự sinh trưởng và phát triển của giống lúa OM6976 trồng
trong chậu 98
Bảng 4.12 Ảnh hưởng của 8 dòng vi khuẩn phân lập từ đất nhiễm mn đến
sự sinh trưởng của lúa OM6976 ở giai đoạn 20 ngày tuổi 102
Bảng 4.13 Ảnh hưởng của các dòng vi khuẩn phân lập từ đất nhiễm mn
đến cây lúa OM6976 giai đoạn 20 ngày tuổi trong môi trường
Yoshida không đạm có bổ sung 4‰ NaCl 103
Bảng 4.14 Biến động chiều cao cây và khối lượng chất khô của cây lúa
giữa hai môi trường Yoshida không đạm có và không bổ sung
NaCl 103
Bảng 4.15 Ảnh hưởng của bốn dòng vi khuẩn đối với giống lúa OM6976
trồng trong chậu 104
Bảng 4.16 Đc tính 6 dòng vi khuẩn tuyển chọn 107
Bảng 4.17 Kết quả giải trình tự 6 dòng vi khuẩn tuyển chọn 109
Bảng 4.18 Đc tính của một số loài thuộc chi Burkholderia 112
Bảng 4.19 Đc tính một số loài thuộc chi Stenotrophomonas 113
Bảng 4.20 Đc tính một số loài thuộc chi Bacillus 115
Bảng 4.21 Hiệu quả của 2 dòng vi khuẩn và các mức phân đạm hóa học đến
sinh trưởng của giống lúa OM6976 trên đất phù sa, vụ Hè thu 2013. 117
Bảng 4.22 Hiệu quả của 2 dòng vi khuẩn và các mức phân đạm hóa học
đến các thành phần năng suất của giống lúa OM6976 trên đất phù

sa, vụ H thu 2013 118
Bảng 4.24 Hiệu quả của 02 dòng vi khuẩn và các mức phân đạm hóa học
đến các thành phần năng suất của giống lúa OM10424 trên đất phèn
tại Hậu Giang vụ Thu Đông 2013 122
Bảng 4.25 Hiệu quả cung cấp đạm của 2 dòng vi khuẩn và các mức đạm
khác nhau đến sinh trưởng của cây lúa OM9921 trên đất nhiễm
mn, tại Trà Vinh vụ Đông xuân 2013-2014. 126
Bảng 4.26 Hiệu quả cung cấp đạm của 2 dòng vi khuẩn và các mức phân
đạm hóa học đến các thành phần năng suất của giống lúa OM9921
trên đất nhiễm mn, tại Trà Vinh vụ Đông xuân 2013-2014. 127

xii

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Operon điều khiển sự biểu hiện của gen nif trong vi khuẩn
Klebsiella pneumoneae 24
Hình 2.2 Khái quát các yếu tố tiến hóa ở cấp độ phân tử của vi sinh vật nhân
sơ 29
Hình 3.1 Sơ đồ thu mẫu đất vùng rễ trên ruộng lúa 35
Hình 3.2 Phương pháp pha loãng 36
Hình 3.3 Phản ứng màu của các ống nghiệm xây đường chuẩn đo
amonium 39
Hình 3.4 Đồ thị phương trình đường chuẩn do amonium 40
Hình 3.5 Sơ đồ tóm tắt các nội dung thí nghiệm 57
Hình 4.1 Hình dạng khuẩn lạc 02 dòng vi khuẩn; A khuẩn lạc dòng
TV112; B: khuẩn lạc dòng CTB3 59
Hình 4.2 Nhuộm Gram tế bào độ phóng đại 400 lần A: Gram âm dòng
CT1N2; B: Gram dương dòng CT1N3. 60
Hình 4.3 Hàm lượng NH

4
+
của 112 dòng vi khuẩn qua 2, 4, 6 ngày khảo
sát Error! Bookmark not defined.
Hình 4.4 Hàm lượng NH
4
+
của 90 dòng vi khuẩn qua 2, 4, 6 ngày khảo
sát 64
Hình 4.5 Hàm lượng NH
4
+
của 178 dòng vi khuẩn qua 2, 4, 6 ngày khảo
sát 65
Hình 4.6 Sản phẩm PCR vùng gen 16S rDNA của các dòng vi khuẩn
phân lập từ Cần Thơ được phân cắt bằng RE HaeIII 66
Hình 4.7 Sản phẩm PCR vùng gen 16S rDNA của các dòng vi khuẩn
phân lập từ Cần Thơ và Vĩnh Long được phân cắt bằng RE
HaeIII 67
Hình 4.8 Cây phân nhóm di truyền 20 dòng vi khuẩn phân lập từ đất vùng
rễ lúa tnh Cần Thơ theo phương pháp UPGMA sử dụng phần mềm
NTSYSpc 2.0 67
Hình 4.9 Sản phẩm PCR vùng gen 16S rDNA của các dòng vi khuẩn
phân lập từ Vĩnh Long cắt bởi HaeIII 69
Hình 4.10 Cây phân nhóm di truyền 20 dòng vi khuẩn phân lập từ đất vùng rễ
lúa tnh Vĩnh Long theo phương pháp UPGMA sử dụng phần mềm
NTSYSpc 2.0 69
Hình 4.11: Sản phẩm PCR vùng gen 16S rDNA của các dòng vi khuẩn
phân lập từ Đồng Tháp cắt bởi HaeIII 71
Hình 4.12 Cây phân nhóm di truyền 20 dòng vi khuẩn phân lập từ đất vùng rễ

lúa tnh Đồng Tháp theo phương pháp UPGMA sử dụng phần mềm
NTSYSpc 2.0 71
Hình 4.13 Sản phẩm PCR vùng gen 16S rDNA của các dòng vi khuẩn phân
lập từ Hậu Giang, Trà Vinh, Đồng Tháp và Cần Thơ cắt bởi HaeIII 73
xiii

Hình 4.14 Cây phân nhóm di truyền 20 dòng vi khuẩn phân lập từ đất vùng rễ
lúa tnh Hậu Giang theo phương pháp UPGMA sử dụng phần mềm
NTSYSpc 2.0 74
Hình 4.15 Sản phẩm PCR vùng gen 16S rDNA của các dòng vi khuẩn
phân lập từ Trà Vinh cắt bởi HaeIII 75
Hình 4.16 Cây phân nhóm di truyền 20 dòng vi khuẩn phân lập từ đất vùng rễ
lúa tnh Trà Vinh theo phương pháp UPGMA sử dụng phần mềm
NTSYSpc 2.0 76
Hình 4.17 Sản phẩm PCR vùng gen 16S rDNA của các dòng vi khuẩn
phân lập từ Kiên Giang cắt bởi HaeIII 77
Hình 4.18 Cây phân nhóm di truyền 20 dòng vi khuẩn phân lập từ đất vùng rễ
lúa tnh Kiên Giang theo phương pháp UPGMA sử dụng phần mềm
NTSYSpc 2.0 78
Hình 4.19 Cây phân nhóm di truyền 40 dòng vi khuẩn phân lập trên đất phù
sa theo phương pháp UPGMA sử dụng phần mềm NTSYSpc 2.0 80
Hình 4.20 Cây phân nhóm di truyền 40 dòng vi khuẩn phân lập trên đất
phn theo phương pháp UPGMA sử dụng phần mềm NTSYSpc
2.0 81
Hình 4.21 Cây phân nhóm di truyền 40 dòng vi khuẩn phân lập trên đất
nhiễm mn theo phương pháp UPGMA sử dụng phần mềm
NTSYSpc 2.0 82
Hình 4.22 Cây phân nhóm di truyền 120 dòng vi khuẩn phân lập trên 3
vùng sinh thái khác nhau (phù sa, phèn và mn) theo phương pháp
UPGMA sử dụng phần mềm NTSYSpc 2.0 84

Hình 4.23 Chiều cao cây lúa OM 6976 20 ngày tuổi 90
Hình 4.24 Bông lúa OM 6976 của các NT ở mức phân bón 75%N 100
Hình 4.25 Khả năng làm đổi màu môi trường NFB của 6 dòng vi khuẩn
sau 4 ngày chủng. 108
Hình 4.26: Ảnh chụp dòng CTB3 (Serratia marcescens) dưới kính hiển vi
điện tử 110
Hình 4.27 Ảnh chụp dòng CT1N2 (Ideonella sp.) dưới kính hiển vi điện
tử 111
Hình 4.28 Ảnh chụp dòng PH27 (Burkholderi sp.) và TN20
(Burkholderia tropica) dưới kính hiển vi điện tử. 112
Hình 4.29 Ảnh chụp dòng AM3 (Stenotrophomonas) dưới kính hiển vi
điện tử 113
Hình 4.30 Ảnh chụp dòng TV2B7 (Bacillus megaterium ) dưới kính hiển
vi quang học độ phóng đại 1000X 114
Hình 4.31 Cây phả hệ mô tả mối tương quan di truyền giữa 6 dòng vi
khuẩn tuyển chọn 115
Hình 4.32 Ảnh hưởng của 02 dòng vi khuẩn cố định đạm và các mức
phân đạm lên năng suất thực tế giống lúa OM6976 vụ H thu 2013
tại Cần Thơ. 120
xiv

Hình 4.33 Ảnh hưởng của 02 dòng vi khuẩn cố định đạm và các mức
phân đạm lên năng suất thực tế của giống lúa OM10424 tại Hậu
Giang vụ Thu Đông 2013. 124
Hình 4.34 Giống lúa OM 9921 ở mức phân bón 75%N 126
Hình 4.35 Ảnh hưởng của 02 dòng vi khuẩn cố định đạm và các mức
phân đạm lên năng suất thực tế giống lúa OM9921 tại Trà Vinh vụ
Đông xuân 2013-2014 128
xv

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

16S rDNA: 16S-ribosomal Deoxyribose nucleotide acid
AM: An Minh
ARA: Acetylene reduction assay
CĐNN&CNSTH: Cao Đng Nông Nghiệp và Công Nghệ Sau Thu Hoạch
cm: centimet
CNSH: Công Nghệ Sinh Học
CT: Cần Thơ
ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long
ĐC -: Đối chứng âm
ĐC+: Đối chứng dương
DGGE: Denaturing Gradient Gel Electrophoresis
ĐH KHTN: Đại học Khoa Học Tự Nhiên
ĐHCT: Đại học Cần Thơ
ĐHNL TPHCM: Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Ch Minh
ĐHNNHN: Đại học Nông Nghiệp Hà Nội
ĐHQGHN: Đại học Quốc Gia Hà Nội
ĐT: Đồng Tháp
ĐVT: Đơn vị tnh
g: gram
GC: Gas Chromatography
HG: Hậu Giang
IAA: Indole-3-Acetic Acid
KG: Kiên Giang
KH&CNVN: Khoa Học và Công Nghệ Việt Nam
KHKTNNMN: Khoa Học Kỹ Thuật Nông Nghiệp Miền Nam
KHLN: Khoa Học Lâm Nghiệp
NCBI: National centre for biotechnology information
NHTN: Nông Hóa Thổ Nhưỡng

Nif: nitrogen fixing
NT: Nghiệm thức
xvi

PCR: Polymerase chain reaction
PH: Phụng Hiệp
RE: Restriction Enzyme
RFLP: Restriction Fragment Length Polymorphism
T/ha: Tấn/ha
TGGE: Temperature Gradient Gel Electrophoresis
TN: Tam Nông
TV: Trà Vinh
ƯDCN: Ứng Dụng Công Nghệ
VL: Vĩnh Long
VSV: Vi sinh vật



1

CHƯƠNG I
MỞ ĐẦU – TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Tính cấp thiết của đề tài
Cây lúa có vị trí quan trọng đc biệt ở Đồng bằng sông Cửu Long
(ĐBSCL). Theo số liệu thống kê năm 2012 diện tích trồng lúa cả năm của
ĐBSCL là 4181,3 nghìn ha (cả nước là 7753,2 nghìn ha) đóng góp hơn 50% sản
lượng lúa cả nước (24293 nghìn tấn trong 43661,8 nghìn tấn của cả nước).
Lượng gạo xuất khẩu của vùng trong năm 2012 chiếm 90% tổng lượng gạo xuất
khẩu của cả nước (Tổng cục Thống kê Việt Nam, 2013). Mc dù Việt Nam là
nước xuất khẩu gạo lớn thứ 2 trên thế giới nhưng nông dân vẫn nghèo do giá

gạo xuất khẩu rất thấp so với giá thành sản xuất. Một trong những yếu tố làm
tăng giá thành sản xuất lúa gạo phải kể đến đầu tiên là phân bón. Với chu kỳ
canh tác liên tục 3 vụ lúa/năm ở các tnh ĐBSCL và tập quán canh tác lúa của
nông dân lấy đi cả nguồn hữu cơ là rơm rạ để trồng nấm hay đốt đồng sạ chay
làm cho đất ngày càng suy kiệt dinh dưỡng. Đồng thời việc nông dân ch sử
dụng phân bón hóa học theo trào lưu chung của thế giới hiện nay mà không
quan tâm tới việc bón phân hữu cơ làm cho đất có nguy cơ bị thoái hóa, không
những giảm hiệu quả sử dụng phân bón mà còn gia tăng ô nhiễm môi trường.
Trong 12 nguyên tố thiết yếu cần phải cung cấp cho cây trồng nói chung
thì nông dân vùng ĐBSCL chủ yếu tập trung bón cho lúa các nguyên tố đa lượng
NPK với một lượng lớn (80-120 kg N/ha/vụ, 40-60 kg P
2
O
5
/ha/vụ và 30-60 kg
K
2
O/ha/vụ). Tuy nhiên, hiệu quả sử dụng các loại phân bón này chưa cao và tùy
thuộc vào trạng thái tồn tại của chúng trong đất, phương pháp bón phân, khả
năng lưu trữ phân của đất, điều kiện môi trường đất và hoạt động của các vi sinh
vật trong đất. Trong các nguyên tố đa lượng, cây lúa có nhu cầu về phân đạm
lớn nhất và thường phân đạm có hiệu quả tức thời làm cho cây sinh trưởng mạnh
ngay sau khi bón do vậy nông dân thường lạm dụng bón nhiều phân đạm và
không cân đối với các loại phân bón khác làm giảm năng suất, chất lượng nông
sản (Phạm Sỹ Tân và Chu Văn Hách, 2012). Theo Võ Minh Kha (2003) cây lúa
ch sử dụng được từ 50–60% lượng phân bón vào, phần còn lại bị cố định ở
trong đất, thất thoát do bị rửa trôi, phản đạm hóa và bay hơi vì thế gây ô nhiễm
môi trường.
Xuất phát từ những nguyên nhân trên, việc nghiên cứu và ứng dụng phân
đạm sinh học (được tổng hợp từ vi sinh vật) ngày càng được quan tâm nhiều

hơn. Phân bón vi sinh trong nông nghiệp ngày càng trở thành cụm từ phổ biến
và thân quen hơn không ch đối với các nhà nghiên cứu mà còn đối với người
trực tiếp canh tác. Các nghiên cứu về vi sinh vật có ích trong trồng trọt ngày
2

càng được thực hiện nhiều hơn và hiệu quả của nhóm vi sinh vật này ngày càng
được khng định. Vi sinh vật cố định đạm cộng sinh với rễ cây họ đậu đã được
nghiên cứu và ứng dụng từ hơn 30 năm nay (Keyser et al., 1982) và đã trở nên
phổ biến trong sản xuất. Vi khuẩn nội sinh và vi khuẩn vùng rễ lúa có khả năng
cố định đạm cũng đã được khá nhiều tác giả công bố (Gillis et al., 1995; Tran
Van et al., 2000; Menard et al., 2007…). Tuy nhiên, ứng dụng vi sinh vật cố
định đạm trong canh tác lúa thì còn nhiều hạn chế. Khảo sát sự đa dạng của các
chủng vi khuẩn này có vai trò rất quan trọng trong việc tìm ra những dòng có
nhiều ưu điểm và thch hợp với cây lúa của vùng ĐBSCL. Bên cạnh đó, sự
tương tác giữa vi khuẩn và cây chủ trong đó có cây lúa vẫn luôn là vấn đề rất
phức tạp. Kết quả thực tế cho thấy tnh hiệu quả của vi khuẩn phụ thuộc rất
nhiều vào tương tác vi khuẩn - cây chủ (host plant) cũng như điều kiện sinh thái
của môi trường (Rao and Rao, 1985; Ladha et al., 1986; Patnaik et al., 1994).
Một chủng vi khuẩn có thể cho tác động tốt trong điều kiện phòng th nghiệm
nhưng lại kém hiệu quả khi khảo sát ở điều kiện thực tế đồng ruộng (với rất
nhiều yếu tố môi trường rất khó kiểm soát) và ngược lại. Chnh điều này làm
cho việc ứng dụng phân bón sinh học từ các chủng vi khuẩn chưa được áp dụng
rộng rãi trong sản xuất vì tnh ổn định của các loại phân bón này không cao.
Đề tài “Đa dạng di truyền tập đon vi khuẩn cố định nitơ trong đất
vùng rễ lúa ở Đồng Bằng Sông Cửu Long và tuyển chọn một số dòng có
khả năng cố định đạm cao cho canh tác lúa” được tiến hành nhằm cung cấp
một cái nhìn tổng quan về các chủng vi khuẩn vùng rễ lúa, đồng thời tìm ra một
số chủng vi khuẩn có khả năng cố định nitơ phù hợp với lúa trồng vùng ĐBSCL,
góp phần giảm lượng phân bón hóa học cho lúa nhưng vẫn ổn định về năng suất
cũng như hạn chế ô nhiễm môi trường - một vấn đề cấp bách của toàn thế giới

trong thời điểm hiện tại cũng như tương lai.
1.2 Mc tiêu v nhiệm v nghiên cứu
1.2.1 Mc tiêu nghiên cứu
 Phân lập được tập đoàn vi khuẩn cố định đạm ở vùng đất quanh rễ lúa
trồng trên 3 loại đất chnh ở các tnh ĐBSCL (đất phù sa, đất phn và
đất mn)
 Tìm ra được 2-3 dòng vi khuẩn có khả năng cố định đạm hữu hiệu phù
hợp với lúa trồng ở từng vùng sinh thái khác nhau (đất phù sa, đất phn
và đất mn) vùng ĐBSCL.
 Khảo sát đa dạng di truyền tập đoàn vi khuẩn cố định đạm thông qua
vùng gen 16S rDNA
3

1.2.2 Nhiệm v nghiên cứu
Phân lập vi khuẩn từ đất vùng rễ lúa của 6 tnh thành thuộc đồng bằng
sông Cửu Long đại diện cho ba vùng sinh thái với Thành Phố Cần Thơ và tnh
Vĩnh Long đại diện cho sinh thái đất phù sa; tnh Đồng Tháp và tnh Hậu Giang
đại diện cho sinh thái đất nhiễm phn; tnh Trà Vinh và Kiên Giang đại diện cho
sinh thái đất nhiễm mn.
Tuyển chọn các dòng vi khuẩn cho từng vùng sinh thái bằng các th nghiệm
in vitro trong phòng th nghiệm, các th nghiệm thực nghiệm trong điều kiện
nhà lưới và ngoài đồng. Khảo sát đc tnh sinh lý, sinh hóa và giải trình tự các
dòng vi khuẩn tuyển chọn.
Sử dụng cp mồi tổng để khuếch đại vùng gen 16S rDNA của các dòng vi
khuẩn cố định đạm hiệu quả trong phòng th nghiệm và sử dụng enzyme cắt giới
hạn HaeIII thuộc nhóm endonuclease để khảo sát sự khác biệt của vùng gen này.
1.3 Đối tượng v phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu: các dòng vi khuẩn vùng rễ lúa có khả năng cố
định đạm.
Phạm vi nghiên cứu: Các dòng vi khuẩn vùng rễ lúa thu từ các mẫu đất

thuộc 6 tnh thành thuộc khu vực ĐBSCL bao gồm thành phố Cần Thơ, tnh
Vĩnh Long, tnh Hậu Giang, tnh Đồng Tháp, tnh Trà Vinh và tnh Kiên Giang
có khả năng cố định đạm.
1.4 Thời gian v địa điểm nghiên cứu
- Quyết định công nhận Nghiên cứu sinh số 720/QĐ-ĐHCT ngày
22/6/2010 của Trường Đại Học Cần Thơ.
- Thời gian đào tạo hệ không tập trung là 4 năm (6/2010 đến 6/2014) theo
quyết định giao đề tài và ngươi hướng dẫn Nghiên cứu sinh số 4088/QĐ –ĐHCT
ngày 26/12/2012 và quyết định cử cán bộ, viên chức đi đào tạo Nghiên cứu sinh
số 926/QĐ-ĐHCT ngày 24/6/2010 của Hiệu trưởng trường Đại học Cần Thơ.
- Thời gian nghiên cứu thực tế từ tháng 6/2010 đến tháng 3/2014.


Địa điểm nghiên cứu
Phòng th nghiệm Vi sinh vật đất, phòng th nghiệm Sinh học phân tử, nhà
lưới thuộc Viện Nghiên Cứu và Phát Triển Công Nghệ Sinh Học. Phòng Phân
4

tch đất thuộc Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, Phòng Th nghiệm
chuyên sâu Trường Đại Học Cần Thơ.
Ruộng lúa Ông Bùi Xuân Kỷ, thuộc ấp Thới Hòa B, Xã Tân Thạnh, Huyện
Thới Lai, Thành Phố Cần Thơ.
Ruộng lúa Ông Phan Hoàng Nhiệm Ấp Vĩnh Thuận, Xã Vĩnh Tường,
Huyện Vị Thủy, tnh Hậu Giang.
Ruộng lúa ông Hứa Lập Điền Ấp Đôn Chụm, Xã Tập Sơn, Huyện Trà Cú,
tnh Trà Vinh.
1.5 Những đóng góp của luận án
- Phân lập được tập đoàn vi khuẩn gồm 380 dòng vi khuẩn từ đất vùng rễ
lúa trên môi trường Burk không đạm. Dùng phương pháp so màu Indophenol
Blue xác định cả 380 dòng đều có khả năng cố định đạm, 26 dòng vi khuẩn đã

được khảo sát khả năng cung cấp đạm cho cây lúa cao sản ở giai đoạn mạ, 12
dòng vi khuẩn được khảo sát khả năng cung cấp đạm ở điều kiện nhà lưới, và 6
dòng được khảo sát khả năng cung cấp đạm cho cây lúa ở điều kiện ngoài đồng.
- Bước đầu khảo sát sự đa dạng về vùng gen 16S rDNA của 120 dòng vi
khuẩn có khả năng cố định đạm cao đại diện cho mi tnh thành. Kết quả 120
dòng khảo sát có mức tương đồng đạt 75%.
- Bước đầu định danh và mô tả các đc điểm sinh lý, sinh hóa của 6 dòng
vi khuẩn tuyển chọn cho lúa trồng ở điều kiện ngoài đồng. Sinh thái đất phù sa
dòng CTB3 tương đồng với chủng Serratia marcescens (99%), CT1N2 tương
đồng với dòng Ideonella sp. (99%). Sinh thái đất nhiễm phn dòng TN20 tương
đồng với dòng vi khuẩn Burkhoderia tropica (99%), dòng PH27 tương đồng với
dòng Burkhoderia sp. (100%); sinh thái đất mn dòng AM3 tương đồng với
dòng Stenotrophomonas panacihumi (99%), dòng TV2B7 tương đồng với dòng
Bacillus megaterium (98%).
1.5 Ý nghĩa khoa học v ý nghĩa thực tiễn của luận án
* Ý nghĩa khoa học
- Phân lập, tuyển chọn và bước đầu định danh được các dòng vi khuẩn
vùng rễ lúa có khả năng cố định đạm cao cho canh tác lúa ở ba vùng sinh thái
khác nhau là đất phù sa, đất nhiễm phn và đất nhiễm mn.
- Xác định được đa dạng di truyền vùng gen 16S rDNA của các dòng vi
khuẩn vùng rễ lúa có khả năng cố định đạm cao.
- Một số kết quả của đề tài có thể sử dụng cho các nghiên cứu tiếp theo và
bổ sung giáo trình giảng dạy.
5

* Ý nghĩa thực tiển
- Cung cấp nguồn vật liệu ban đầu (6 dòng vi khuẩn có khả năng cố định
đạm cao hữu hiệu với cây lúa) cho các nghiên cứu phát triển chế phẩm sinh học
phục vụ canh tác lúa.
- Kết quả đề tài góp phần cũng cố hướng nghiên cứu ứng dụng phân bón

vi sinh trong sản xuất lúa nhằm hạn chế ô nhiễm môi trường.
6

CHƯƠNG II
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Diện tích đất trồng lúa v hiện trạng sử dng phân bón cho lúa ở
ĐBSCL
Theo Niên giám thống kê 2012, ĐBSCL có tổng diện tch đất trồng cây lương
thực có hạt là 4220,7 nghìn ha, trong đó diện tch đất trồng lúa khoảng 4181,3 nghìn
ha. Theo Ban Biên tập Bản đồ Đất VN (1976), các loại đất chnh dùng để sản
xuất lúa ở vùng ĐBSCL gồm đất phù sa, đất phn, đất mn, đất xám bạc màu,
đất lầy và than bùn, trong đó ba nhóm đất chiếm diện tch lớn nhất là đất phn,
đất mn và đất phù sa (Bảng 2.1).
Bảng 2.1: Diện tch các loại đất chnh vùng ĐBSCL
TT
Loại đất
Diện tích (1000 ha)
Tỷ lệ (%)
1
Đất phèn
1531,5
47
2
Đất mn
884,2
27,2
3
Đất phù sa
606,2
18,4

4
Đất xám bạc màu
128,8
4
5
Đất cát
44,4
1,4
6
Đất lầy và than bùn
40,4
1,2
7
Đất đỏ vàng
24,8
0,8

Tổng cộng
3256,3
100
Nguồn (Trần Minh Tiến và ctv., 2013)
2.1.1 Đặc tính nhóm đất phèn
Đất phn được hình thành do sản phẩm bồi tụ phù sa với vật liệu sinh phn
(xác thực vật chứa lưu huỳnh - pyrite), phát triển mạnh ở môi trường đầm mn,
khó thoát nước. Nhóm đất phn được chia thành hai loại: (i) đất phn tiềm tàng;
và (ii) đất phn hoạt động
* Đất phn tiềm tàng: Đất có phản ứng chua đến rất chua pH
H2O
từ 4,3 đến
4,9; pH

KCL
từ 3,9 đến 4,4; riêng tầng sinh phn pH
H2O
dao động từ 3,4 đến 3,7.
Tầng sinh phn có hàm lượng S tổng dao động từ 0,96 - 1,44%. Đất phn tiềm
tàng có thành phần sa cấu là đất thịt pha sét hoc đất thịt pha cát. Hàm lượng
đạm tổng số khoảng 0,1% N, lân tổng khoảng 0,1% P
2
O
5
và lân dễ tiêu khoảng
6,7 mg P
2
O
5
/100 g đất. Hàm lượng kali tổng số và dễ tiêu ở mức trung bình
tương ứng 1,6% K
2
O và 17,2 mg K
2
O/100g đất. (Nguyễn Văn Đạo, 2013)
7

* Đất phn hoạt động: Đây là đất rất chua pH
H2O
từ 3,5 - 4,5; pH
KCl
từ 3,1-
4,0; riêng tầng phèn pH
H2O

ch khoảng 3,0. Hàm lượng S tổng số từ 0,91 – 1,63%.
Đất có sa cấu là thịt pha sét. Có hàm lượng đạm lân và kali ở mức trung bình,
tương ứng là 0,1%N; 0,09%P
2
O
5
; 1,08%K
2
O. Lân dễ tiêu khoảng 6,8 mg
P
2
O
5
/100g đất; Kali dễ tiêu trung bình 14,1 mg K
2
O/100 g đất. (Nguyễn Văn
Đạo, 2013).
Ba khu vực đất phn chủ yếu ở ĐBSCL là vùng Đồng Tháp Mười, khu tứ
giác Long Xuyên và vùng trũng Tây sông Hậu.
Một cách tổng quát, trên phần lớn các loại đất phn trồng lúa ở ĐBSCL
thường có 3 tầng chnh: tầng A, tầng B, tầng C.
Tầng A: còn gọi là tầng canh tác, có màu nâu đen, nhiều chất hữu cơ và
các ống rễ chưa phân hủy hết, đất tơi xốp.
Tầng B: gọi là tầng phn, đất sét nng, màu xám, rất dẽ cht, có nhiều đốm
r (Fe
2
O
3
) lẫn nhiều ống phn vàng tươi (jarosite) dọc theo ống rễ hoc đường
nứt trong đất. Tầng này tch tụ nhiều chất được rửa trôi từ tầng A xuống nên còn

gọi là tầng tch tụ.
Tầng C: gọi là tầng mẫu chất hay tầng phèn tiềm tàng. Đất sét rất mềm
nhão, yếm khí, màu xám xanh, có lẫn xác bả thực vật chưa phân hủy màu đen.
Giữa các tầng có sự chuyển tiếp từ từ về màu sắc và độ mịn của hạt đất, sự hiện
diện của các đốm r hoc ống phèn và chất hữu cơ.
Đất phèn thường có độ pH thấp, cây lúa dễ bị ngộ độc H
+
, đây là một
cation gây độc thông qua pH môi trường và làm cho độ hòa tan chuyển hóa dinh
dưỡng kém (Lê Huy Bá, 1996). Theo Võ Tòng Xuân (1984) đất phèn pH thấp
gây hại cho lúa một cách trực tiếp hay gián tiếp, pH =3,5- 4,0 trong dung dịch,
lúa bị ngộ độc trực tiếp vì H
+
, pH thấp làm cho các phản ứng nitrate hóa,
sulphate hóa, amon hóa diễn ra khó khăn. Cây lúa bị ngộ độc H
+
sẽ sinh trưởng
còi cọc, có thể không có hạt. Trong đất phèn hàm lượng hữu cơ cao, Al và Fe
di động cao, Ca
2+
và Mg
2+
thấp, Al
3+
di động cao (Đất Việt Nam, 2000). Tập
hợp số liệu về tính chất tầng đất mt của đất phn vùng ĐBSCL (Bảng 2.2) cho
thấy một số nét nổi bật sau: Hàm lượng đạm, carbon hữu cơ, các cation kiềm
giảm mạnh, hàm lượng lân, kali có xu hướng tăng nhẹ. Một điểm nổi bật là sự
suy giảm dung tích hấp thu trong đất phèn vùng này, khả năng trao đổi cation
giảm từ 45,89 meq/100 g đất (số liệu 1975) xuống còn khoảng 16,70 meq/100

g đất (số liệu 2005 - Bảng 2.2). Có lẽ xu hướng này là do tập quán sử dụng chủ
yếu phân hóa học mà không có bổ sung nguồn hữu cơ cho đất (Trần Minh Tiến
và ctv. 2013)