Hiệu quả của vi khuẩn cố định đạm và vi khuẩn hòa tan lân trên nếp CK 2003 trên đất phù sa ở châu phú, an giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
------------

NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG THÙY

HIỆU QUẢ CỦA VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM
VÀ VI KHUẨN HÒA TAN LÂN TRÊN NẾP
CK 2003 TRÊN ĐẤT PHÙ SA Ở CHÂU PHÚ,
AN GIANG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
CHUYÊN NGÀNH SINH THÁI HỌC

CẦN THƠ - 2011


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ
------------

NGUYỄN NGỌC PHƯƠNG THÙY

HIỆU QUẢ CỦA VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM
VÀ VI KHUẨN HÒA TAN LÂN TRÊN NẾP
CK 2003 TRÊN ĐẤT PHÙ SA Ở CHÂU PHÚ,
AN GIANG
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
Chuyên ngành: SINH THÁI HỌC
Mã số: 60 42 60
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS. TS. NGUYỄN HỮU HIỆP

CẦN THƠ - 2011


LỜI BẢN QUYỀN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân và Thầy hướng dẫn.
Các số liệu, kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố
trong bất kỳ luận văn nào trước đây.

Cán bộ hướng dẫn khoa học

Tác giả luận văn

PGS. TS. Nguyễn Hữu Hiệp

Nguyễn Ngọc Phương Thùy

i


LỜI CẢM ƠN
-----------

Tôi xin chân thành cảm ơn!
PGS. TS. Nguyễn Hữu Hiệp đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, truyền đạt nhiều
kinh nghiệm quý báu và luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành tốt
luận văn.
Gia đình và người thân đã hỗ trợ và giúp đỡ tôi trong thời gian thí nghiệm.
Quý Thầy Cô giảng dạy chương trình Cao học Sinh Thái Học, Trường Đại

Học Cần Thơ đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho tôi nhiều kiến thức mới và bổ ích
trong lĩnh vực Sinh Thái Học.
Các bạn học viên lớp Sinh Thái K16 đã hỗ trợ tôi trong thời gian thực hiện
đề tài và hoàn thành luận văn tốt nghiệp.
Ban Giám Hiệu Trường Đại Học An Giang, Thầy Cô, các anh chị và các bạn
đồng nghiệp đã tạo điều kiện cho tôi học tập và thực hiện tốt luận văn.
Cha mẹ tôi đã luôn luôn giúp đỡ và động viên tôi hết lòng trong suốt thời
gian học tập.
Xin chân thành cảm ơn và bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến sự quan tâm
và giúp đỡ quý báu này.
Cần Thơ, ngày 29 tháng 09 năm 2011

Nguyễn Ngọc Phương Thùy

ii


MỤC LỤC
Trang
Lời bản quyền...........................................................................................................i
Lời cảm ơn .............................................................................................................ii
Mục lục .................................................................................................................iii
Danh mục các từ viết tắt ........................................................................................ vi
Danh mục các bảng .............................................................................................. vii
Danh mục các hình ..............................................................................................viii
Tóm lược ................................................................................................................ x
Abstract .................................................................................................................xi
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU......................................................................................1
1.1 Đặt vấn đề .........................................................................................................1
1.2 Lý do chọn đề tài ...............................................................................................2

1.3 Mục tiêu của đề tài.............................................................................................3
CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ..................................................................4
2.1 Giới thiệu về vi khuẩn cố định đạm và vi khuẩn hòa tan lân ..............................4
2.1.1 Vi khuẩn cố định đạm.....................................................................................4
2.1.1.1 Pseudomonas stutzeri...................................................................................4
2.1.1.2 Azospirillum.................................................................................................5
2.1.1.3 Herbaspirillum.............................................................................................6
2.1.2 Vi khuẩn hòa tan lân .......................................................................................7
2.1.2.1 Pseudomonas sp. .........................................................................................8
2.1.2.2 Bacillus sp. . ................................................................................................8
2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn hòa tan lân
trong sản suất nông nghiệp ......................................................................................9
2.2.1 Đối với vi khuẩn cố định đạm .........................................................................9
2.2.2 Đối với vi khuẩn hòa tan lân ......................................................................... 11
2.3 Vai trò của phân bón đối với cây trồng ............................................................ 12
2.3.1 Phân đạm (N)................................................................................................ 12

iii


2.3.2 Phân lân (P) .................................................................................................. 12
2.3.3 Phân kali (K) ................................................................................................ 13
2.3.4 Tình hình sử dụng phân hóa học bón cho cây trồng ...................................... 13
2.4 Giới thiệu về giống nếp CK 2003 .................................................................... 14
2.4.1 Đặc điểm giống............................................................................................. 15
2.4.2 Thời vụ gieo trồng ........................................................................................ 15
2.4.3 Kỹ thuật trồng............................................................................................... 15
2.4.3.1 Làm đất...................................................................................................... 15
2.4.3.2 Giống và cách ngâm ủ................................................................................ 16
2.4.3.3 Bón phân ................................................................................................... 16

2.4.3.4 Chăm sóc ................................................................................................... 17
2.4.3.5 Khử lẫn...................................................................................................... 17
2.4.4 Phòng trừ sâu bệnh và các sinh vật gây hại ................................................... 17
2.4.5 Thu hoạch..................................................................................................... 17
2.5 Khái quát điều kiện tự nhiên của An Giang...................................................... 18
CHƯƠNG 3. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................. 21
3.1 Phương tiện nghiên cứu ................................................................................... 21
3.1.1 Thời gian nghiên cứu .................................................................................... 21
3.1.2 Địa điểm nghiên cứu..................................................................................... 21
3.1.3 Địa điểm phân tích mẫu đất .......................................................................... 21
3.1.4 Vật liệu thí nghiệm ....................................................................................... 21
3.1.5 Dụng cụ và thiết bị........................................................................................ 21
3.2 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 22
3.2.1 Bố trí thí nghiệm........................................................................................... 22
3.2.1.1 Thí nghiệm trong nhà lưới ......................................................................... 22
3.2.1.2 Thí nghiệm ngoài đồng .............................................................................. 27
3.2.2 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu......................................................... 33
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.......................................................... 34
4.1 Thí nghiệm nhà lưới ........................................................................................ 34

iv


4.1.1 Ảnh hưởng việc chủng vi khuẩn cố định đạm và vi khuẩn hòa tan lân lên sự
sinh trưởng và phát triển của cây nếp trong nhà lưới ............................................. 34
4.1.2 Ảnh hưởng việc chủng vi khuẩn cố định đạm và vi khuẩn hòa tan lân lên các
chỉ tiêu của cây nếp trong nhà lưới ở giai đoạn thu hoạch (90 NSKG) ................... 45
4.2 Thí nghiệm ngoài đồng .................................................................................... 55
4.2.1 Ảnh hưởng việc chủng vi khuẩn cố định đạm và vi khuẩn hòa tan lân lên sự
sinh trưởng và phát triển của cây nếp ngoài đồng .................................................. 55

4.2.2 Ảnh hưởng việc chủng vi khuẩn cố định đạm và vi khuẩn hòa tan lân lên các
chỉ tiêu của cây nếp ngoài đồng lúc thu hoạch (90 ngày sau khi sạ) ....................... 66
4.2.3 Tình hình sâu, bệnh ở các nghiệm thức ngoài đồng trong suốt thời kỳ sinh
trưởng và phát triển của cây nếp ............................................................................ 74
4.2.3.1 Giai đoạn cây nếp từ 1 - 50 ngày sau khi sạ ............................................... 74
4.2.3.2 Giai đoạn cây nếp từ 50 ngày sau khi sạ đến lúc thu hoạch ........................ 76
4.2.4 Hiệu quả kinh tế của việc chủng vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn hòa tan lân
kết hợp với bón phân đạm và phân lân hóa học cho cây nếp .................................. 77
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.............................................................. 82
5.1 Kết luận........................................................................................................... 82
5.2 Đề nghị............................................................................................................ 82
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 83
PHỤ LỤC

v


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Chú thích

%N

% đạm

%P2O5

% lân

0vk

Không chủng vi khuẩn

CFU

Colony Forming Unit: khuẩn lạc

NSKG

Ngày sau khi gieo

NSKS

Ngày sau khi sạ

NT

Nghiệm thức

vkN

Vi khuẩn cố định đạm

vkP

Vi khuẩn hòa tan lân

VNĐ

Việt Nam đồng

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1 Sự hiện diện của vi khuẩn Azospirillum ở một số loại cây trồng .............5
Bảng 3.1 Thành phần dinh dưỡng của đất trồng nếp thí nghiệm.............................22
Bảng 3.2 Các nghiệm thức của thí nghiệm trong nhà lưới......................................24
Bảng 3.3 Chế độ bón phân áp dụng theo kỹ thuật canh tác của địa phương (diện tích
bề mặt mỗi chậu là 0,07m2) ...................................................................................24
Bảng 3.4 Các nghiệm thức của thí nghiệm ngoài đồng ..........................................28
Bảng 3.5 Chế độ bón phân áp dụng theo kỹ thuật canh tác của địa phương (diện tích
mỗi lô là 20m2)......................................................................................................28
Bảng 4.1 Chỉ số so màu lá ở các giai đoạn sinh trưởng của cây nếp trong nhà lưới
..............................................................................................................................36
Bảng 4.2 Chiều cao cây ở các giai đoạn sinh trưởng của cây nếp trong nhà lưới....38
Bảng 4.3 Số chồi trên bụi trong nhà lưới ở giai đoạn 50 NSKG.............................40
Bảng 4.4 Các chỉ tiêu nông học của cây nếp trong nhà lưới ở 50 NSKG................44
Bảng 4.5 Các chỉ tiêu của cây nếp trong nhà lưới lúc thu hoạch.............................50
Bảng 4.6 Trọng lượng 1000 hạt của nếp trong nhà lưới lúc thu hoạch ...................54
Bảng 4.7 Chỉ số so màu lá ở các giai đoạn sinh trưởng của cây nếp ngoài đồng.....58
Bảng 4.8 Chiều cao ở các giai đoạn sinh trưởng của cây nếp ngoài đồng...............60
Bảng 4.9 Các chỉ tiêu nông học của cây nếp ngoài đồng ở 50 ngày sau khi sạ .......65
Bảng 4.10 Các chỉ tiêu của cây nếp ngoài đồng giai đoạn thu hoạch (90 NSKS) ...69
Bảng 4.11 Trọng lượng 1000 hạt của nếp thí nghiệm ngoài đồng ở 90 NSKS........73
Bảng 4.12 Tình hình sâu bệnh ở các nghiệm thức trồng nếp ngoài đồng (1 đến 50
ngày sau khi sạ) .....................................................................................................75
Bảng 4.13 Tình hình sâu bệnh ở các nghiệm thức trồng nếp ngoài đồng (50 ngày

sau khi sạ đến thu hoạch).......................................................................................76
Bảng 4.14 Mức đầu tư kinh phí cho nếp thí nghiệm ngoài đồng ở các nghiệm thức
..............................................................................................................................78
Bảng 4.15 Lợi nhuận khi bán nếp ngoài đồng ở vụ Đông Xuân 2011 ....................79

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1 Một số hình thái khuẩn lạc điển hình của các dòng P. stutzeri.................4
Hình 2.2 Azospirillum brasilense...........................................................................6
Hình 2.3 Herbaspirillum seropedicae hấp thu nitơ từ khí quyển và biến đổi thành
chất dinh dưỡng cho thực vật.................................................................................7
Hình 2.4 Pseudomonas sp......................................................................................8
Hình 2.5 Cấu trúc 3D của Bacillus.........................................................................9
Hình 2.6 Giống nếp CK 2003 ................................................................................14
Hình 2.7 Ngâm giống và ủ giống ...........................................................................16
Hình 2.8 Vị trí thực hiện thí nghiệm ......................................................................19
Hình 3.1 Chậu thí nghiệm trong nhà lưới...............................................................23
Hình 3.2 Hạt giống nếp trước và sau khi chủng vi khuẩn.......................................23
Hình 3.3 Bảng so màu lá .......................................................................................25
Hình 3.4 So màu lá trong chậu...............................................................................25
Hình 3.5 Đo chiều cao cây trong chậu ...................................................................25
Hình 3.6 Đo chiều dài rễ nếp trong chậu thí nghiệm ..............................................26
Hình 3.7 Đo chiều dài bông ...................................................................................26
Hình 3.8 Ruộng thí nghiệm ngoài đồng .................................................................27
Hình 3.9 So màu lá ngoài đồng..............................................................................29
Hình 3.10 Đo chiều cao cây ngoài đồng.................................................................29
Hình 3.11 Đo chiều dài rễ nếp thí nghiệm ngoài đồng ...........................................30

Hình 3.12 Khung vuông 0,25m2 ............................................................................30
Hình 3.13 Thu mẫu bằng khung.............................................................................30
Hình 3.14 Mẫu hạt để cân trọng lượng 1000 hạt ....................................................31
Hình 3.15 Khung thu mẫu 2,5m2 ...........................................................................31
Hình 3.16 Thu mẫu bằng khung ở ngoài đồng .......................................................32
Hình 3.17 Bố trí ruộng thí nghiệm theo sơ đồ ........................................................33
Hình 4.1 Chiều cao cây nếp trong nhà lưới ở 50 NSKG.........................................37

viii


Hình 4.2 Chiều dài rễ nếp trong nhà lưới ở 50 NSKG............................................41
Hình 4.3a Chiều dài bông ở các nghiệm thức (90 NSKG)......................................47
Hình 4.3b Ảnh hưởng của việc chủng vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn hòa tan lân và
đạm, lân hóa học lên chiều dài bông (90 NSKG) ...................................................47
Hình 4.3c Chiều dài bông của các nghiệm thức ở 90 NSKG ..................................48
Hình 4.3d Ảnh hưởng của việc chủng vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn hòa tan lân và
đạm, lân hóa học lên chiều dài bông ở các nghiệm thức (90 NSKG)......................48
Hình 4.4 Các nghiệm thức trong nhà lưới giai đoạn thu hoạch...............................51
Hình 4.5 Năng suất hạt trên bụi nếp trong nhà lưới lúc thu hoạch ..........................52
Hình 4.6 Màu lá của các lô thí nghiệm ngoài đồng ở 27 ngày sau khi sạ................56
Hình 4.7 Màu lá của các lô thí nghiệm ngoài đồng ở 40 ngày sau khi sạ................57
Hình 4.8 Chiều cao cây (cm) của nếp ngoài đồng ở giai đoạn 50 ngày sau khi sạ ..61
Hình 4.9 Chiều cao cây nếp của các nghiệm thức ngoài đồng ở 50 NSKS .............61
Hình 4.10 Chiều dài rễ (cm) của nếp ngoài đồng ở 50 ngày sau khi sạ...................62
Hình 4.11 Nếp ngoài đồng ở giai đoạn 50 ngày sau khi sạ .....................................63
Hình 4.12 Nếp ngoài đồng giai đoạn thu hoạch .....................................................66
Hình 4.13 Bó nếp thu hoạch từ 0,5m2 diện tích của các nghiệm thức ngoài đồng...67
Hình 4.14a Bó nếp thu hoạch trên 0,5m2 diện tích các lô thí nghiệm ngoài đồng ...68
Hình 4.14b Bó nếp thu hoạch trên 0,5m2 diện tích của các lô thí nghiệm...............68

Hình 4.15 Năng suất lý thuyết của nếp thí nghiệm ngoài đồng lúc thu hoạch.........71
Hình 4.16 Năng suất thực tế của nếp thí nghiệm ngoài đồng lúc thu hoạch............72

ix


TÓM LƯỢC
Nhằm xác định hiệu quả của vi khuẩn cố định đạm và vi khuẩn hòa tan lân
trên nếp CK 2003 trồng ở đất phù sa tại Châu Phú, An Giang, một thí nghiệm trong
nhà lưới và một thí nghiệm ngoài đồng ruộng được thực hiện. Kết quả thí nghiệm
cho thấy việc chủng vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn hòa tan lân kết hợp với bón bổ
sung phân hóa học đã giúp gia tăng chỉ số màu lá, chiều cao cây, số chồi/bụi, trọng
lượng khô rễ, trọng lượng khô thân lá, trọng lượng khô bụi, số bông/bụi, năng suất
hạt và trọng lượng 1000 hạt so với đối chứng trong điều kiện thí nghiệm nhà lưới.
Khi chủng vi khuẩn hòa tan lân bón 100%N với các mức P2O5 khác nhau, chủng vi
khuẩn cố định đạm bón 100%P2O5+75%N và chủng vi khuẩn cố định đạm kết hợp
với hòa tan lân bón 50 - 75%N, 50 - 75%P2O5 cho nếp thu được các chỉ tiêu nông
học và thành phần năng suất khác biệt không có ý nghĩa so với nghiệm thức bón
100% đạm, lân mà không chủng vi khuẩn. Trong điều kiện thí nghiệm ngoài đồng,
khi chủng vi khuẩn cố định đạm kết hợp với vi khuẩn hòa tan lân bón
50%N+50%P2O5 giúp gia tăng các chỉ tiêu nông học và thành phần năng suất nếp:
trọng lượng khô bụi tăng 2,85 lần (185,06%), năng suất thực tế tăng 1,48 lần
(44,8%), trọng lượng 1000 hạt tăng 3,97%,... so với đối chứng. Như vậy khi trồng
nếp áp dụng công thức này sẽ tiết kiệm được 50%N và 50%P2O5.
Từ khóa: năng suất, nếp CK 2003, Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas sp., đất
phù sa.

x

ABSTRACT
To determine effects of nitrogen-fixing bacteria and phosphate-solubilizing
bacteria on the sticky-rice CK 2003 grown in alluvial soil in Chau Phu district, An
Giang province, a green house and a field experiments were carried out. The results
showed that the nitrogen-fixing bacteria, phosphate-solubilizing bacteria with
additional chemical fertilizers helped increase the leaf color index, plant height,
number of shoots/bush, dry weight of roots, number of spikelets/bush, grain yield,
1000 grain weight,… compared to the control in the net house experimental
conditions. When using phosphate-solubilizing bacteria combined with 100%N and
different levels of P2O5, nitrogen-fixing bacteria combined with 75%N+100%P2O5,
and nitrogen-fixing bacteria associated with phosphate-solubilizing bacteria
fertilizer from 50 - 75%N, 50 - 75%P2O5 the agronomic characteristics and yield
components were not significantly different compared to treatment used
100%N+100%P2O5 and without inoculation. In the field experimental conditions,
the nitrogen-fixing bacteria associated with the phosphate-solubilizing bacteria and
50%N+50%P2O5 helped increase the agronomic characteristics and yield
components of sticky-rice such as dry weight of bush increased 2,85 times
(185,06%), actual yield increased 1,48 times (44,8%), 1000 grain weight increased
3,97%,... compared to the control. So, when applying this formula in cultivation of
sticky-rice, 50%N and 50%P2O5 could be saved.
Key words: yield, sticky-rice CK 2003, Pseudomonas stutzeri, Pseudomonas sp.,
alluvial soil.

xi


CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU
1.1 Đặt vấn đề
An Giang là một vùng đất trù phú với những cánh đồng rộng lớn, là một
trong số các tỉnh canh tác lúa lớn của Đồng Bằng Sông Cửu Long. Theo Tổng cục

thống kê (2009), diện tích đất sản xuất nông nghiệp ở An Giang là 280,0 nghìn ha
(Nguồn: www.gso.gov.vn). An Giang có điều kiện tự nhiên thích hợp như đất đai
màu mỡ và giàu phù sa (được sự bồi đắp của sông Tiền và sông Hậu), hệ thống tưới
tiêu thuận lợi đảm bảo phục vụ cho sản xuất nông nghiệp quanh năm nên hầu hết
dân cư tại đây sống bằng nghề nông đặc biệt là trồng lúa. Cùng với tiến trình đổi
mới của đất nước, ngành nông nghiệp tỉnh An Giang đã có những bước phát triển
vượt bậc đưa vị thế của An Giang lên hàng đầu về sản xuất lúa. Trong thế mạnh về
lúa chúng ta không thể không kể đến sự đóng góp khá tích cực của lúa nếp - loại
lương thực có chất lượng thơm ngon và độ dẻo mịn đặc trưng, là nguyên vật liệu
của nhiều loại bánh mứt.
Để đạt được bước phát triển vượt bậc trong sản xuất nông nghiệp thì năng
suất ổn định, nông sản có chất lượng tốt và giảm chi phí là các mục tiêu được đặt ra
trong sản xuất. Tuy nhiên, năng suất mùa vụ chịu sự chi phối của nhiều yếu tố như
thời tiết, khí hậu, loại đất, ẩm độ và các chất dinh dưỡng. Cây trồng có thể tăng
trưởng, phát triển tốt và cho năng suất cao khi được cung cấp nhiều chất dinh dưỡng
quan trọng như đạm, lân, kali,... Nhưng phần lớn cây trồng trên thế giới đều thiếu
đạm và không thể hấp thu lân ở dạng khó tan nên nông dân phải sử dụng phân đạm
và phân lân hóa học để cung cấp cho cây. Việc làm này giúp gia tăng năng suất
nhưng cũng làm tăng chi phí sản xuất do phân hóa học đắt tiền dẫn đến giảm lợi
nhuận trong sản xuất nông nghiệp. Phân đạm là dưỡng chất quan trọng được bón
vào đất để nuôi cây nhưng cây chỉ hấp thu được một phần, số còn lại bị bốc hơi
hoặc lưu giữ trong đất. Lân vô cơ và lân hữu cơ trong đất thường ở dạng khó tan
nên cây trồng không thể hút trực tiếp được mà phải chuyển hóa thành dạng P2O5 dễ
tan thì cây trồng mới hấp thụ được. Sử dụng phân hóa học trong thời gian dài làm
đất bị thoái hóa, lượng phân thừa gây ô nhiễm môi trường. Kiểu canh tác dùng

1


nhiều phân vô cơ, kết hợp với việc ngưng quay vòng của chất hữu cơ trong đất

trồng tạo nên một đe dọa nghiêm trọng trong việc giữ phì nhiêu của đất. Đạm rửa
trôi làm ô nhiễm nguồn nước, nguy hiểm hơn là sự ô nhiễm nitrat nguồn nước ngầm
tác hại xấu đến sức khỏe cộng đồng lâu dài. Lạm dụng phân bón hóa học không chỉ
đe dọa sức khỏe con người mà còn làm mất ổn định hệ sinh thái nông nghiệp
(Huỳnh Thu Hòa, 2006).
Nhằm khắc phục những bất lợi của việc sử dụng phân hóa học trong canh tác
và hạn chế ô nhiễm môi trường, hiện nay đã và đang có nhiều nghiên cứu và ứng
dụng phân vi sinh để thay thế dần phân bón hóa học trong sản xuất nông nghiệp.
Đây là biện pháp rất hiệu quả trong việc bảo vệ độ phì nhiêu cho đất và giảm được
lượng phân hóa học gây ô nhiễm môi trường. Phân vi sinh an toàn đối với môi
trường, góp phần tổng hợp chất dinh dưỡng cho cây trồng, làm giảm chi phí sản
xuất và gia tăng lợi nhuận, nâng cao hiệu suất sử dụng phân bón. Thông qua phân vi
sinh, các vi sinh vật xâm nhập vào vùng rễ và tổng hợp dinh dưỡng cho cây trồng.
Việc nghiên cứu và tìm ra các loại vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn hòa tan lân bón
vào đất canh tác là rất cần thiết và có ý nghĩa rất to lớn đối với ngành nông nghiệp.
1.2 Lý do chọn đề tài
Tỉnh An Giang nói chung và huyện Châu Phú nói riêng sử dụng khá nhiều
phân hóa học trong sản xuất nông nghiệp gây ra gánh nặng cho nông dân và ô
nhiễm môi trường. Việc sử dụng phân vi sinh trong sản xuất nông nghiệp là biện
pháp vừa rẻ tiền, vừa hạn chế được ô nhiễm môi trường, góp phần bảo vệ độ phì
nhiêu của đất, gia tăng năng suất cây trồng, giảm chi phí sản xuất và gia tăng lợi
nhuận. Các nghiên cứu phần lớn đều tập trung trên các cây hoa màu như đậu nành,
bắp lai và nhiều nghiên cứu trên cây lúa cho hiệu quả tích cực nhưng chưa có
nghiên cứu nào về ảnh hưởng của chủng vi khuẩn cố định đạm và vi khuẩn hòa tan
lân trên cây nếp. Vì những lý do trên mà đề tài nghiên cứu “Hiệu quả của vi khuẩn
cố định đạm và vi khuẩn hòa tan lân trên nếp CK 2003 trên đất phù sa ở Châu
Phú, An Giang” được thực hiện.

2

1.3 Mục tiêu của đề tài
Đánh giá ảnh hưởng của vi khuẩn cố định đạm và vi khuẩn hòa tan lân lên
năng suất của cây nếp, góp phần giảm lượng phân bón hóa học sử dụng và cải thiện
độ phì nhiêu của đất. Từ đó, đề xuất công thức sử dụng phân vi sinh thích hợp và
hiệu quả để thay thế dần phân hóa học trong sản xuất nông nghiệp, góp phần giảm
chi phí sản xuất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

3


CHƯƠNG 2. LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU
2.1 Giới thiệu về vi khuẩn cố định đạm và vi khuẩn hòa tan lân
2.1.1 Vi khuẩn cố định đạm
2.1.1.1 Pseudomonas stutzeri
Pseudomonas stutzeri là vi khuẩn Gram âm, thuộc chi Pseudomonas, thuộc
lớp Gamma proteobacteria. Tế bào có dạng hình que, dài 1 - 3µm, rộng 0,5µm, có
một roi đơn cực. Chúng sống tự do, có khả năng hô hấp yếm khí hay vi hiếu khí.
Nhiệt độ thuận lợi cho chúng phát triển là 300C - 370C, có thể sống trên môi trường
đơn giản hay pH trung tính. Các dòng P. stutzeri có thể phát triển trên tinh bột và
maltose. P. stutzeri rất linh hoạt trong chuyển hóa, có tỷ lệ tái tổ hợp rất thấp, có đa
dạng di truyền cao (Lalucat et al., 2006).

Hình 2.1 Một số hình thái khuẩn lạc điển hình của các dòng P. stutzeri
(Lalucat et al., 2006).
Pseudomonas stutzeri lần đầu tiên được mô tả bởi Burri và Stutzer vào năm
1895, được xác định chính xác các tính năng kiểu hình và định danh là
Pseudomonas stutzeri bởi Lehmann và Neumann. Stanier et al. (1966) đã chứng
minh rằng ngoài các thuộc địa điển hình, các dòng này có nhiều chức năng dinh
dưỡng: sử dụng một số hợp chất carbon (ít khi được sử dụng bởi Pseudomonas

khác) như tinh bột, maltose và ethylene glycol. Một số dòng có thuộc tính trao đổi
chất đặc biệt. P. stutzeri phân bố rộng trong môi trường, đa dạng về ổ sinh thái,…
Loài Pseudomonas stutzeri đã được xác định khả năng cố định đạm
(Krotzsky và Werner, 1987). P. stutzeri A1501 có chứa gen liên quan đến việc sử
dụng nguồn carbon, cố định nitơ, khử nitrat, suy thoái của hợp chất thơm, sinh tổng
hợp polyhydroxybutyrate, chống lại các áp lực môi trường,… Các trình tự bộ gen

4


cung cấp cơ sở di truyền để nghiên cứu sâu hơn sự cố định nitơ và nhận diện các
tính trạng cạnh tranh ở vùng rễ trong sự tương tác với cây chủ, ứng dụng rộng rãi vi
khuẩn cố định đạm sống ở vùng rễ trong nông nghiệp bền vững. P. stutzeri A1501
trước đây được biết như là Alcaligenes faecalis A15, được phân lập từ đất lúa, xâm
nhập vào lớp bề mặt của vỏ gốc rễ (Yan et al., 2008). Dòng A15 có thể cung cấp
nitơ cố định cho cây lúa và kích thích tăng trưởng thực vật (Rediers et al., 2003).
2.1.1.2 Azospirillum
Azospirillum là vi khuẩn cố định đạm hiện diện trong rễ, vùng đất quanh rễ,
thân và lá của cây. Chúng sống tự do trong đất hay cộng sinh với rễ của các loại ngũ
cốc, cỏ và cây có củ (Bảng 2.1). Azospirillum là những vi khuẩn Gram âm, hình cây
que hay hình chữ S, chiều rộng 1,0 - 1,5µm và chiều dài 2,0 - 3,0µm, sinh trưởng
tốt ở 300C và pH từ 6,0 - 7,0. Nhiệt độ tối ưu cho sự phát triển của những vi khuẩn
này là 35 - 370C (Nguyễn Hữu Hiệp, 2009).
Bảng 2.1 Sự hiện diện của vi khuẩn Azospirillum ở một số loại cây trồng
(Döbereiner et al., 1995)
Vi khuẩn

Loại cây

Bộ phận của cây

Azospirillum brasilense

Ngũ cốc

Rễ, thân, hạt

Cỏ

Rễ, thân

Mía

Rễ, thân, lá

Cây cọ dầu

Rễ, thân, trái

Ngũ cốc

Rễ, thân, hạt, nhựa nguyên

Cỏ

Rễ, lá

Mía

Rễ, thân, lá

Cây có củ

Củ, rễ

Cây cọ dầu

Rễ, thân, trái

Ngũ cốc

Rễ, thân, hạt

Mía

Rễ, thân

Cây cọ dầu

Rễ, thân, trái

Lúa

Rễ

Azospirillum lipoferum

Azospirillum amazonense

Azospirillum irakense

5


Azospirillum góp phần tăng sản lượng ngũ cốc và các loại cỏ làm thức ăn gia
súc bằng cách cải thiện sự phát triển của rễ, tăng tỷ lệ hấp thụ nước và khoáng chất
từ đất, và bằng cách cố định đạm sinh học. Sự tương tác sinh học cơ bản giữa
Azospirillum và rễ cây có thể dẫn đến hiệu quả lớn hơn trong việc sử dụng nó như là
phân vi sinh (Okon, 1985).
Azospirillum có thể tiết ra những kích thích tố tăng trưởng làm tăng chiều dài
rễ, tăng thể tích rễ và số lượng rễ. Từ đó, chúng làm tăng khả năng hấp thu khoáng
chất và nước, giúp tăng khả năng sinh trưởng và phát triển cũng như tăng năng suất
của cây. Ngoài ra, chúng còn giúp cho cây chống chịu được điều kiện khô hạn. Ứng
dụng Azospirillum có thể giảm được khoảng 30% lượng đạm hóa học cho nông
nghiệp (Nguyễn Hữu Hiệp, 2009).
Sự ảnh hưởng của độ pH của đất, khả năng oxy hóa khử và gia tăng chất hữu
cơ đến quá trình cố định nitơ bởi Azospirillum được nghiên cứu. Kết quả cho thấy
hoạt động cố định nitơ của Azospirillum bị chi phối bởi sự biến động tiềm năng oxy
hóa khử của đất, độ pH và chất hữu cơ (Charyulu và Rao, 1980).
Azospirillum brasilense, một loại vi khuẩn cố định đạm tại vùng rễ các loài
cỏ khác nhau, có khả năng tiết ra các chất kích thích tăng trưởng cây trồng (Tien et
al., 1979) (Hình 2.2).

Hình 2.2 Azospirillum brasilense
(Nguồn:
/>2.1.1.3 Herbaspirillum
Herbaspirillum là một chi của vi khuẩn cố định đạm, bao gồm
Herbaspirillum lusitanum có thể cố định nitơ và tạo nốt rễ ở Phaseolus vulgaris;

6

Herbaspirillum frisingense sp. nov. là vi khuẩn cố định đạm ở thực vật C4 có xơ,…
Vi khuẩn cố định đạm được phân lập từ các thân cây lúa hoang. Herbaspirillum sp.
B501 là một chủng vi sinh vật cố định đạm nội ký sinh tương thích với lúa hoang,
đặc biệt là O. officinalis (Elbeltagy et al., 2001). Vi khuẩn cố định đạm được phân
lập từ cây chuối đã được mô tả bởi các khía cạnh hình thái học và sinh lý. Ba nhóm
khác nhau của các vi khuẩn này được thiết lập và hai trong số đó tương tự với các
loài của chi Herbaspirillum (Weber et al., 2001) (Hình 2.3).

Hình 2.3 Herbaspirillum seropedicae hấp thu nitơ từ khí quyển và biến đổi
thành chất dinh dưỡng cho thực vật
(Nguồn:
www.funpar.ufpr.br:8088/funpar/index.php?view=article&id=73%3Agenopar&opti
on=com_content&Itemid=155)
2.1.2 Vi khuẩn hòa tan lân
Phần lớn vi sinh vật trong đất như Pseudomonas, Penicillium, Aspergillus,
Sclerotium, Micrococcus, Mycobacterium, Flavobacterium, Thiobacillus,… có thể
chuyển hóa phosphate vô cơ khó tan thành dạng dễ tiêu. Các vi sinh vật này tiết ra
các acid hữu cơ như acid nitric, acid sulfuric tác dụng lên apatit để cho ra dibasic
phosphate và monobasic phosphate là các dạng phosphate vô cơ dễ tiêu. Mặt khác,
các dạng phosphate bị cố định trong đất như phosphate sắt và phosphate nhôm cũng
được chuyển hóa sang dạng dễ tiêu dưới tác dụng của vi sinh vật trong đất (Phạm
Văn Kim, 2006). Các vi sinh vật giữ vai trò quan trọng trong sự chuyển hóa các
dạng phosphate trong đất bao gồm cả loài hiếu khí và kỵ khí.

7


2.1.2.1 Pseudomonas sp.

Hình 2.4 Pseudomonas sp.
(Nguồn:
/>Pseudomonas là một trong các loại vi khuẩn hòa tan phosphate mạnh nhất
bằng cách sản xuất acid hữu cơ tham gia quá trình khoáng hóa của phosphate hữu
cơ trong đất (Illmer et al., 1995; Rodriguez và Fragam, 1999). Vi khuẩn
Pseudomonas làm cho đất màu mỡ (Illmer và Schinner, 1992), tăng chiều dài rễ và
chồi trên rau xà lách, cà chua, tăng năng suất ở khoai tây, lúa, táo, đậu, lúa mì…
Các vi khuẩn này hoạt động mạnh ở vùng rễ và tiết enzyme phosphatase phân giải
phosphate khó tan thành dạng dễ tan cho cây trồng hấp thu (Rodriguez và Fragam,
1999). Những vùng đất cằn cỗi khi chủng vi khuẩn Pseudomonas sẽ làm tăng lượng
phosphate trong cây và đất (Illmer và Schinner, 1992). Vi khuẩn Pseudomonas là
dạng của phân vi sinh hòa tan lân trong đất cung cấp cho cây. Ở đất ruộng phèn, hầu
hết phosphate đều ở dạng phosphate sắt hoặc nhôm nên cây lúa không thể hấp thu
được (Phạm Văn Kim, 2006). Khi sử dụng vi khuẩn Pseudomonas sp. để hòa tan
lân khó tan và tổng hợp IAA (indole-3-acetic acid) cho hiệu quả tích cực trên cây
đậu nành (Nguyễn Hữu Hiệp và Cao Ngọc Điệp, 2004).
2.1.2.2 Bacillus sp.
Bacillus là vi khuẩn Gram dương, hình que, sống tự do, hô hấp hiếu khí bắt
buộc hoặc kỵ khí tùy ý (Hình 2.5). Khi điều kiện môi trường khắc nghiệt, các tế bào
sản sinh ra các nội bào tử hình bầu dục ở trạng thái ngủ trong thời gian dài. Bacillus
có thể chuyển hóa phosphate vô cơ khó tan thành dạng dễ tan cho cây trồng hấp thu.

8


Hình 2.5 Cấu trúc 3D của Bacillus
(Nguồn: www.fallingpixel.com/bacillus-bacteria-3d-model/142)
2.2 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn hòa tan
lân trong sản suất nông nghiệp

2.2.1 Đối với vi khuẩn cố định đạm
Nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đã phát hiện được các nhóm vi
khuẩn có khả năng cố định đạm, giúp tăng năng suất cây lúa từ 15% đến 54%. Các
nhóm vi khuẩn này đã và đang phân lập tại nhiều vùng sinh thái khác nhau để tìm
các loài thích hợp cho điều kiện khí hậu, đất đai của mỗi nước và các giống lúa sản
xuất (Okon và Labandera-Gonzalez, 1994; Baldani et al., 1987). Nhiều nước trên
thế giới đã ứng dụng vi khuẩn cố định đạm trong sản xuất nông nghiệp và đạt được
kết quả đáng kể (Okon và Labandera-Gonzalez, 1994).
Chủng Azospirillum được xem là một phần thay thế cho phân N. Tuy nhiên,
sự gia tăng năng suất do bón nhiều N có thể ảnh hưởng đến số lượng vi khuẩn ở
vùng rễ (Kolb và Martin, 1988). Việc chủng đồng thời Azospirillum với Rhizobium
hoặc bổ sung Azospirillum để các vi khuẩn nốt rễ cây họ đậu xâm chiếm tự nhiên
dẫn đến gia tăng cố định N2, số lượng nốt rễ lớn hơn và gia tăng sản lượng
(Iruthayathas et al., 1983; Rai, 1983; Sarig et al., 1986).
Dòng Pseudomonas stutzeri A15 đã được phân lập trong các nghiên cứu về
vi khuẩn cố định đạm trong vùng rễ lúa đang phát triển ở Trung Quốc với lượng
phân N tối thiểu. Năng suất lúa tăng từ 3% đến 7% khi chủng với A15. Dòng A15
có gen cố định nitơ (NIF) được biểu hiện trong vùng rễ lúa (Rediers et al., 2003).
Dòng Pseudomonas stutzeri A1501 đã được sử dụng rộng rãi như là một chế phẩm
cho cây trồng ở Trung Quốc (Yan et al., 2008).

9


Hiệu quả của chủng Pseudomonas K1 trên giống lúa Super Basmati và
Basmati 385 được so sánh với ba chủng vi khuẩn cố định nitơ không thuộc chi
Pseudomonas (chủng Azospirillum brasilense Wb3, chủng Azospirillum lipoferum
N4 và chủng Zoogloea Ky1) được sử dụng như các đơn chủng. Pseudomonas sp.
K1 đã được phát hiện trong vùng rễ của cây lúa được chủng, giúp tăng sinh khối
chồi và năng suất hạt ở cả 2 giống lúa. Hiệu quả của chủng Pseudomonas K1 về sản

lượng ngũ cốc đã được so sánh với các chủng A. brasilense Wb3 và Zoogloea sp.
Ky1 cho cả hai giống lúa. Kết quả cho thấy Pseudomonas có khả năng cố định nitơ
cho lúa (PGPR) (Mirza et al., 2006).
Ở Bỉ, hột lúa mì được chủng với A. brasilence Sp245 hoặc A. irakense KBC1
có ảnh hưởng tích cực lên sự phát triển của rễ và tăng trưởng của cây trồng, gia tăng
đáng kể trọng lượng khô của cây là 62% so với 46% trên đối chứng (Dobbelaere et
al., 2001). Ở Mexico, việc thử nghiệm chủng Azospirillum lên bắp, lúa mì, lúa đại
mạch, lúa miến mang lại năng suất cao có ý nghĩa. Ở Ý, việc chủng Azospirillum
trên lúa mì, bắp và lúa mạch đã làm năng suất tăng 3 - 54% so với mẫu đối chứng,
giúp tăng năng suất cây trồng, giảm lượng N (Favilli et al., 1988). Ở Việt Nam,
trung tâm nghiên cứu vi sinh vật học thuộc Trường Đại học Tổng hợp Hà Nội đã
phối hợp với phòng Công nghệ Vi sinh vật thuộc Viện Vi sinh vật học, Trường Đại
học Tổng hợp Bonn - Cộng Hòa Liên Bang Đức để tiến hành sản xuất chế phẩm
Azospirillum cố định đạm nâng cao năng suất lúa. Biện pháp nhúng rễ mạ vào dung
dịch chế phẩm Azospirillum cố định đạm trước khi cấy lúa sẽ làm giảm số lượng
phân bón hóa học cần bón sau này (Nguyễn Phước Tương, 1989).
Một trong những ứng dụng của việc nghiên cứu vi khuẩn cố định đạm là sản
xuất phân bón vi sinh vật. Hiện nay, trên thị trường phân bón nước ta, phân vi sinh
cố định đạm được bán dưới các tên thương phẩm như: Nitragin, Rhidafo,
Azotobacterin, Azogin, Dasvila, …
Theo thí nghiệm của Cao Ngọc Điệp (2005), khi tưới dịch vi khuẩn
Pseudomonas sp. lên lúa cao sản trồng trên đất phù sa ở Cần Thơ đã giúp tăng năng
suất lúa lên 20 - 37%. Vì vậy, việc nghiên cứu cơ chế cố định đạm sinh học của vi

10


khuẩn là rất cần thiết và đã được các nhà khoa học triển khai nhằm làm tăng tính
hiệu quả của việc ứng dụng vi sinh vật cố định đạm đối với cây lúa nước. Vi khuẩn
Pseudomonas sp. là một trong những dòng vi khuẩn sống trong đất vùng rễ cây,

chúng có khả năng cố định đạm cung cấp cho cây lúa và kích thích sự phát triển của
cây lúa tương tự như vi khuẩn nội sinh.
Trường Đại học Cần Thơ cũng có nhiều đề tài nghiên cứu về ảnh hưởng của
vi khuẩn cố định đạm lên năng suất lúa, bắp,… Khi phối hợp 2 dòng vi khuẩn
Azospirillum lipoferum và Stenotrophomonas maltophilia chủng cho lúa giúp tiết
kiệm 50% lượng đạm hóa học mà năng suất không đổi so với khi không chủng vi
khuẩn và bón 100% đạm hóa học (Nguyễn Quốc Nam, 2009). Ngoài ra, việc kết
hợp 2 dòng vi khuẩn còn giúp gia tăng các chỉ tiêu thành phần năng suất lúa so với
các nghiệm thức bón 25 - 75%N và không chủng vi khuẩn cố định đạm, giảm ô
nhiễm môi trường do phân hóa học dư thừa (Ngô Thị Mỹ Hạnh, 2009). Theo Hoàng
Thị Lan Anh (2009), chủng 50% Azospirillum lipoferum cho bắp nếp và bón bổ
sung 50%N giúp tăng chiều cao thân, trọng lượng khô của rễ, tỷ lệ nảy mầm và
năng suất so với đối chứng, có thể tiết kiệm 75kg N/ha, mang lại hiệu quả kinh tế.
2.2.2 Đối với vi khuẩn hòa tan lân
Trong nghiên cứu kỹ thuật trồng cây trong nước với các vi khuẩn hòa tan lân,
thực vật Lepidium satirum và AlPO4 với kết quả là nguồn phosphate tăng lên trong
trọng lượng khô của thực vật (Illmer et al., 1995; Rodriguez và Fragam, 1999). Sự
hiện diện của vi khuẩn khoáng hóa phosphate hữu cơ trong đất được nghiên cứu ở
vùng rễ của cỏ trên đồng và trên cây lúa (Rodriguez và Fragam, 1999). Ở Việt Nam,
những nghiên cứu bước đầu cho thấy khi chủng vi khuẩn nốt rễ và vi khuẩn
Pseudomonas sp. trên lúa cao sản cho năng suất cao và tiết kiệm được 70kg N/ha
(Cao Ngọc Điệp, 2005). Trường Đại Học Cần Thơ đã có bước đầu nghiên cứu ảnh
hưởng của các nhóm vi sinh vật cố định đạm và hòa tan lân lên năng suất cây trồng
(Nguyễn Hữu Hiệp et al., 2005).
Việc chủng vi khuẩn cố định đạm và vi khuẩn hòa tan lân giúp tiết kiệm
được 50%N và 50%P2O5 mà năng suất lúa vẫn ổn định, giúp tăng lợi nhuận trong

11

sản xuất và giảm ô nhiễm môi trường (Nguyễn Ngọc Nga, 2008). Theo Bùi Thị
Hồng Thắm (2008), khi kết hợp vi khuẩn cố định đạm Azospirillum lipoferum với vi
khuẩn hòa tan lân giúp cây bắp tăng trưởng nhanh và cho năng suất cao hơn so với
khi chủng riêng lẻ.
2.3 Vai trò của phân bón đối với cây trồng
2.3.1 Phân đạm (N)
Phân đạm rất cần cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, giúp cây phân
chia tế bào nhanh; tạo điều kiện cho lá hình thành nhiều diệp lục, giúp cây quang
hợp mạnh. Đạm là thành phần chủ yếu của protein và chất diệp lục làm cho lá xanh
tốt, gia tăng chiều cao cây, số chồi và kích thước lá, thân (Nguyễn Ngọc Đệ, 1998).
Ngoài ra, đạm còn thúc đẩy quá trình tăng trưởng, giúp cây đẻ nhánh và ra rễ nhanh,
cho bông lớn và tăng số hạt trên bông. Bón đạm theo bảng so màu lá. Cây trồng có
thể hấp thu và sử dụng cả hai dạng đạm nitrat (NO3-) và ammonium (NH4+).
- Đủ đạm: cây phát triển xanh tốt, đẻ nhánh khỏe, tốc độ tăng trưởng nhanh.
- Thiếu đạm: cây thấp, nở bụi ít, chồi nhỏ, lá ngắn và hẹp, hàm lượng diệp lục
giảm, lá chuyển màu xanh vàng, rụi sớm, tốc độ tăng trưởng chậm, bông ngắn, ít hạt,
hạt nhỏ, lép nhiều, năng suất thấp.
- Thừa đạm: cây phát triển thân lá quá mức, mềm yếu, dễ ngã, đẻ nhánh vô
hiệu nhiều và kéo dài, trổ bông muộn, hạt lép nhiều, khả năng chống chịu kém,
năng suất không cao. Việc bón thừa đạm làm cho các bộ phận của cây phát triển
mạnh, tạo nguồn thức ăn cho nhiều loại côn trùng và vi sinh vật gây hại. Sâu bệnh
xuất hiện nhiều sẽ làm tăng lượng thuốc và số lần phun thuốc nên môi trường dễ bị
ô nhiễm hơn.
2.3.2 Phân lân (P)
Ngoài hàm lượng lân, phân lân còn có vôi và một số khoáng chất khác. Lân là
thành phần chính của nhân tế bào, kích thích rễ phát triển, nở bụi mạnh, hình thành
nhiều nốt sần, giúp cây phân chia tế bào nhanh. Lân là chất cung cấp năng lượng
cho cây, thúc đẩy cây đẻ nhánh, nảy chồi, phân hóa đòng, kết nhiều hạt chắc, chín

12