BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA  ĐỀ TÀI HIỆU QUẢ CỦA VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM Burkholderia sp. TRÊN CÂY LÚA CAO SẢN TRỒNG Ở HẬU GIANG , tháng năm Trang i LỜI CẢM TẠ Xin chân thành cảm ơn thầy cô trường đại học Cửu Long, khoa Khoa Học Nông Nghiệp và bộ môn Công nghệ Sinh Học đã trang bị cho tôi những kiến thức chuyên môn cần thiết để tôi hoàn thành luận văn này. Tôi chân thành cảm ơn! Thầy ThS. Ngô Thanh Phong, bộ môn Sinh Học, khoa Khoa Học Tự Nhiên, trương Đại Học Cần Thơ, đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận văn tốt nghiệp. Thầy PGS.TS. Cao Ngọc Điệp, Viện Nghiên Cứu và Phát Triển Công Nghệ Sinh Học, Trường Đại Học Cần Thơ đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong quá trình làm luận văn. Chân thành cảm ơn quí thầy cô phụ trách phòng thí nghiệm bộ môn si nh họ c đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn các thí nghiệm. Xin cảm ơn gia đình luôn quan tâm giúp đỡ tôi về mọi mặt. Sau cùng tôi gởi lời cảm ơn đến bạn Nguyễn Thị Kim Ngân và bạn Lê Văn Thắng cùng tất cả các bạn lớp Công nghệ sinh học khóa 8, tất cả những gì các bạn đã dành cho tôi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài. Chân thành cảm ơn! Cần thơ, ngày 17 tháng 7 năm 2011 SINH VIÊN THỰC HIỆN LÂM VĂN BẠCH Trang ii TÓM LƯỢC Đánh giá hiệu quả của vi khuẩn cố định đạm Burkholderia sp. KG1, Burkholderia sp. KG2, và dòng phối trộn Burkholderia sp. KG1 với Burkholderia sp. KG2, tác động đến năng xuất lúa cao sản OM4218 được trồng ở Hậu Giang. Tuyển chọn chủng vi khuẩn có khả năng cố định đạm cung cấp cho cây lúa để đạt năng suất cao nhất. Kết quả thí nghí nghiệm các chỉ tiêu nông học và năng xuất lúa thực tế đạt hiệu quả cao khi chủng vi khuẩn Burkholderia sp. KG2 và phối trộn Burkholderia sp. KG1 với Burkholderia sp. KG2 có thể giảm được 25-50% đạm hóa học. Năng suất cao nhất là nghiệm thức có dòng phối trộn vi khuẩn cố định đạm Burkholderia sp. KG1 với Burkholderia sp. KG2, bón 75% đạm hóa học nhưng năng suất cao hơn nghiệm thức bón 100% đạm hóa học là 27,15% (3.06 kg/4 m 2 ) Từ khóa: lúa cao sản, vi khuẩn, Burkholderia sp., năng suất, cố định đạm. Trang iii Abstract To assess the effects of nitrogen-fixing bacterium Burkholderia sp. KG1, Burkholderia sp.KG2, and the mixing Burkholderia sp.KG1 with Burkholderia sp. KG2, impact on high-yielding paddy rice was grown in Hau Giang OM4218. Selection of bacteria capable of nitrogen fixation to rice plant gave the highest yield survey. The results thought agronomic testing criteria and the fact showed that rice production was seen to be effective when the bacteria Burkholderia sp. KG2 and the mixing Burkholderia sp. KG1 with Burkholderia sp. KG2 could be 25-50% reduction in chemical nitrogen fertilizer. The highest yield was mixed strains treatments had nitrogen-fixing bacteria Burkholderia sp. KG1 with Burkholderia sp. KG2, chemical nitrogen fertilizer 75%, but higher yields of 100% protein treatments, chemical fertilizer was 27,15% (3,06 kg ure/ 4 m 2 ). Keywords: rice, bacteria, Burkholderia sp., yield components, nitrogen fixation Trang iv Mục Lục LỜI CẢM TẠ i TÓM LƯỢC ii Mục Lục iv Danh sách bảng vi Danh sách hình vii Danh sách các từ viết tắt viii Chương 1: GIỚI THIỆU 1 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2 1.3 NỘI DUNG 2 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2 Chương 2: TỔNG QUAN 3 2.1 TÌNH HÌNH SỬ DỤNG PHÂN ĐẠM CHO CÂY LÚA CAO SẢN Ở ĐBSCL 3 2.2 SƠ LƯỢC VI KHUẨN 3 2.2.1 Đặc điểm chung của vi khuẩn Burkholderia 3 2.2.2 Một số chủng Burkholderia điển hình 4 2.2.3 Vi khuẩn Burkholderia sp 5 2.3 VAI TRÒ CỦA ĐẠM ĐỐI VỚI CÂY LÚA VÀ CƠ CHẾ CỐ ĐỊNH ĐẠM SINH HỌC 7 2.3.1 Vai trò của đạm đối với cây trồng 7 2.3.2 Cơ chế cố định đạm sinh học 10 2.4 SƠ LƯỢC VỀ CÂY LÚA 16 2.4.1 Phân loại theo khoa học 16 2.4.2 Đặc điểm sinh vật học của cây lúa 16 2.4.3 Đặc điểm của giống lúa OM4218 20 2.5 KỸ THUẬT CANH TÁC 20 2.5.1 Thời vụ 20 2.5.2 Chuẩn bị giống 21 2.5.3 Làm đất 21 2.5.4 Gieo sạ 22 2.5.5 Chăm sóc 22 2.5.6 Thu hoạch và đánh giá năng xuất 26 2.5.7 Chế biến và bảo quản (sơ chế) 26 2.6 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM TRONG NÔNG NGHIỆP Ở VIỆT NAM 27 2.6.1 Lịch sử phát triển phân vi sinh 27 2.6.2 Ứng dụng phân vi sinh trong sản xuất nông nghiệp 27 2.6.3 Ứng dụng vi khuẩn cố định đạm tự do trên cây lúa 29 Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 3.1 PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 33 3.1.1 Vật liệu 33 3.1.2 Thiết bị và dụng cụ thí nghiệm 33 Trang v 3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36 3.2.1 Thời gian và địa điểm 36 3.2.2 Nhân mật số vi khuẩn Burkholderia sp.KG 36 3.2.3 Nội dung và bố trí thí nghiệm 36 3.2.4 Các chỉ tiêu theo dõ 40 3.2.5 Phương pháp xử lý số liệu 40 Chương 4: KẾT QỦA VÀ THẢO LUẬN 41 4.1. KẾT QUẢ CỦA VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM Burkholderia sp. ẢNH HƯỞNG LÊN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA GIỐNG LÚA OM4218 41 4.1.1. Kết quả chiều dài rễ lúa các giai đoạn phát triển sau sạ 41 4.1.2. Kết quả chiều cao cây lúa các giai đoạn phát triển sau sạ 43 4.1.3. Kết quả số chồi lúa các giai đoạn phát triển saus sạ 45 4.1.4. Kết quả trọng lượng khô lúa các giai đoạn phát triển sau sạ 47 4.2 KẾT QUẢ TÁC ĐỘNG CỦA VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM Burkholderia sp. ẢNH HƯỞNG ĐẾN NĂNG SUẤT CỦA GIỐNG LÚA OM4218 49 4.2.1 Số bông trên m 2 49 4.2.2 Số bông trên buội 50 4.2.3 Chiều dài bông 51 4.2.4 Tỉ lệ hạt chắc trên bông 52 4.2.5 Tỉ lệ hạt chắc trên bụôi 53 4.2.6 Trọng lượng ngàn hạt 54 4.2.7 Năng suất cây lúa cao sản OM4218 thu hoạch 4m 2 55 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57 5.1 KẾT LUẬN 57 5.2 ĐỀ NGHỊ 57 Tài liệu tham khảo 58 PHỤ CHƯƠNG 61 Trang vi Danh sách bảng Tên bảng Trang Bảng 1: Cách bón phân cho lúa 23 Bảng 2: Đặc điểm của từng loại phân vi sinh 28 Bảng 3: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 37 Bảng 4: Công thức bón phân vụ hè thu của nông dân 39 Bảng 5: Công thức bón phân trong thí nghiệm kg/1000m 2 39 Bảng 6 : Sự phát triển chiều dài rễ qua các giai đoạn (cm) 41 Bảng 7: Sự phát triển chiều cao cây qua các giai đoạn (cm) 43 Bảng 8: Số chồi lúa qua các giai đoạn 45 Bảng 9: Trọng lượng khô lúa các giai đoạn 14-84 ngày 47 Bảng 10: Trọng lượng lúa trên 4m 2 55 Trang vii Danh sách hình Tên hình Trang Hình 1: Cỏ bãi biển châu phi 4 Hình 2:Vi khuẩn Burkholderia sp.KG1 6 Hình 3:Vi khuẩn Burkholderia sp.KG2 6 Hình 4: Một số dụng cụ, thiết bị thí nghiệm 35 Hình 5: Ruông lúa thí nghiệm 38 Hình 6: Rễ lúa giai đoạn 35 ngày 41 Hình 7: So sánh rễ lúa 84 ngày 42 Hình 8: Cây lúa 35 ngày 44 Hình 9: Biểu đồ số bông lúa trên m 2 các nghiệm thức 49 Hình 10: Biểu đồ số bông lúa trên buội các nghiệm thức 50 Hình 11: Biểu đồ chiều dài bông lúa các nghiệm thức 51 Hình 12: Biểu đồ thể hiện số hạt chắc trên bông lúa 52 Hình 13: Biểu đồ thể hiện tỉ lệ hạt lép trên bông lúa (%) 52 Hình 14: Biểu đồ thể hiện số hạt chắc trên buội lúa 53 Hình 15: Biểu đồ thể hiện tỉ lệ hạt lép trên buội lúa (%) 53 Hình 16: Biểu đồ thể hiện trọng lượng 1000 hạt 54 Hình 17: Biểu đồ thể hiện sản lượng lúa trên 4m 2 55 Trang viii Danh sách các từ viết tắt ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long Bcc: Burkholderia cepacia SA: sunfate amôn N: Đạm Fd : Feredocine NSG : Ngày sau gieo VSV: Vi sinh vật PTNT: phát triển nông thôn BVTV: bảo vệ thực vật Bt: Bacillus thuringiensis EPN: Entomopathogenic nematodes TNHH MTV: Trách nhiệm hửu hạn một thành viên KHKTNN: khoa học kỹ thuật nông nghiệp Trang 1 Chương 1: GIỚI THIỆU 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Cây lúa Oryza sp. sativa là một trong những cây lương thực chính, cung cấp lương thực cho hơn 65% dân số trên thế giới, sản lượng gạo đạt cao nhất. Hiện nay hơn 100 nước trên thế giới sản xuất lúa. Châu Á là vùng sản xuất lúa gạo chủ yếu chiếm 90% về sản lượng cũng như về diện tích, là nơi có nền nông nghiệp cổ xưa nhất gắn liền với canh tác lúa nước. Việt Nam: Từ bao đời nay cây lúa đã gắn liền với đời sống dân tộc, với lịch sử dựng nước và giữ nước. Nông dân ta rất giàu kinh nghiệm và giỏi nghề trồng lúa. Việt Nam cũng là một trong những trung tâm phát sinh cây lúa và nghề trồng lúa của loài người. Cây lúa luôn là cây lương thực chính trong sản xuất nông nghiệp và là nhân tố quan trọng ổn định tình hình kinh tế, chính trị, văn hoá, xã hội của đất nước. Trong những thập kỷ qua loài người đang đứng trước nguy cơ bùng nổ về dân số, trong đó có Việt Nam. Ở Việt Nam, dân số trên 80 triệu và 100% người Việt Nam sử dụng lúa gạo làm lương thực chính. Vì thế việc đảm bảo an ninh lương thực và sản lượng gạo xuất khẩu ở Việt Nam có vai trò vô cùng to lớn. Nhằm đáp ứng nhu cầu càng cao về lương thực, các nhà nông ở Việt Nam và các nước khác trên thới giới phải canh tác ba vụ lúa trên năm nên đã sử dụng biện pháp gia tăng các loại phân bón cho cây lúa, nhất là đạm vì đạm là nguồn dinh dưỡng chính của cây trồng. Tuy nhiên , trên thực tế chỉ 30% lượng đạm bón vào đất được cây hấp thụ. Do đó, việc bón quá nhiều đạm, nhất là đạm hóa học không những dẫn đến chi phí cao mà còn gây ô nhiễm môi trường, hiệu ứng nhà kính, tổn hại sức khỏe và hệ sinh thái. Nhằm khắc phục những bất lợi của việc sử dụng quá mức phân bón hóa học trong canh tác lúa, hạn chế ô nhiễm môi trường. Hiện nay đã và đang có nhiều nghiên cứu ứng dụng về việc sử dụng phân bón sinh học trong nông nghiệp, đặc biệt là trên cây lúa. Đây là một trong những biện pháp làm tăng độ phì nhiêu cho đất và hạn chế sự ô nhiểm môi trường, tuy nhiên giá thành của loại phân này vẫn còn cao do phải vận chuyển số lượng lớn từ nơi sản xuất đến đồng ruộng. Để hạn chế việc sử dụng phân bón hóa học và sinh học, việc nghiên cứu và tìm ra các loại vi khuẩn có khả năng cố [...]... suất lúa khi chủng vi khuẩn cố định đạm vào hạt lúa giống OM4218 (đã nẩy mầm 2-3 cm) được trồng ở Hậu Giang và đề suất công thức bón phân vi sinh kết hợp với phân hóa học một cách hợp lí cho lúa đạt năng suất cao 1.3 NỘI DUNG Nghiên cứu được tiến hành trên hai dòng vi khuẩn cố định đạm Burkholderia sp.KG1, Burkholderia sp.KG2 và phối trộn Burkholderia sp.KG1,sp.KG2 Đánh giá hiệu quả cố định đạm của. . .định đạm là một nhu cầu cấp thiết Vì những lý do trên mà đề tài: Hiệu quả của vi khuẩn cố định đạm Burkholderia sp trên cây lúa cao sản trồng ở Hậu Giang được thực hiện nhằm mục đích đánh giá hiệu quả của vi khuẩn cố định đạm Burkholderia sp tác động đến năng xuất lúa, góp phần giảm lượng phân hóa học và cải thiện độ phì nhiêu cho... và giống vi khuẩn Burkholderia vào cây lúa, kết quả cho thấy vi khuẩn có khả năng cố định đạm khoảng 19% tổng số đạm cần thiết cho cây (Vera et al., 2000) Những ngiên cứu khảo sát khả năng cố định đạm của Burkholderia cho thấy khi chúng sống cộng sinh trong cây bắp trồng ở Mexico cố định đạm tốt như ở cây mía trồng ở Brazil và Nam Phi (Reis et al., 2004) Trang 4 Burkholderia kurriensis là một loài... (2005), khi tưới dịch vi khuẩn Pseudomonas spp lên lúa cao sản trồng trên đất phù sa ở Cần Thơ đã giúp tăng năng suất lúa lên 20-37% Vì vậy, vi c nghiên cứu cơ chế cố định đạm sinh học của vi khuẩn là vấn đề cấp thiết đã được các nhà khoa học triển khai nhằm làm tăng tính hiệu quả ứng dụng vi sinh vật cố định đạm, Hiện nay, vi c sử dụng quá nhiều phân đạm vô cơ đã làm cho môi trường đất và nước bị ô... trình cố định đạm sinh học Tuy nhiên, ở vi khuẩn lam, quá trình cố định đạm không phải xảy ra ở bất kỳ tế bào nào mà chỉ có thể xảy ra ở dị bào.(Desnoues et al.,2003) Khả năng cố đinh đạm sinh học hay các sinh vật mamg hệ thống gen nif được phân phối ở nhiều loài vi khuẩn thực (eubacteria) và vi khuẩn cổ (archae) (Yan et al.,2008) N2 + 8 H + 6 e- → 2 NH3 + H 2 Sự cố định đạm sinh học giới hạn ở vi sinh... thấy ở rễ bắp, lúa và cà phê (Estrada et al., 2001) Loài Burkholderia vietnamiensis được tìm thấy ở rễ cây lúa trồng ở miền nam Vi t Nam, thí nghiệm ở cây lúa chủng Burkholderia vietnamiensis sau 14 ngày chúng giúp tăng khả năng đâm chòi 33%, rễ tăng 57% diện tích lá tăng 30% năng xuất lúa tăng 13-22% (La Nguyễn Tường Vi, 2010) Tiến hành chủng vi khuẩn Herpaspirillum seropedicae và giống vi khuẩn Burkholderia. .. Burkholderia sp.KG trong phòng thí nghiệm là môi trường Bunrk lỏng không đạm, hoặc môi trường King B (Ngô Thanh Phong, 2010) 2.3 VAI TRÒ CỦA ĐẠM ĐỐI VỚI CÂY LÚA VÀ CƠ CHẾ CỐ ĐỊNH ĐẠM SINH HỌC 2.3.1 Vai trò của đạm đối với cây trồng Thông thường trong đất có 2 nguồn đạm dễ thu hút đối với cây trồng là đạm amoniac và nitrat Nói chung, các dạng đạm khoáng cây hút rất nhanh và chuyển thành những dạng đạm. .. bộ lá lúa (dùng bảng so màu lá lúa) Yêu cầu về đạm của cây lúa thay đổi theo thời gian sinh trưởng Cây lúa cần nhiều đạm trong thời kỳ đẻ nhánh, nhất là thời kỳ đẻ nhánh cực đại Khi kết thúc thời kỳ phân hóa đồng, hầu như cây lúa đã hút trên 80% tổng lượng đạm cho cả chu kỳ sinh trưởng Một trong những yếu tố quan trọng để tăng hiệu quả bón đạm cho cây lúa là cách bón, hay nói cách khác là bón đạm như... giảm, lá lúa ngả màu vàng và lúa sẽ trỗ sớm hơn, số bông và số lượng hạt ít hơn, năng suất lúa bị giảm Nếu bón nhiều đạm và trong điều kiện ruộng thừa chất dinh dưỡng thì cây lúa thường dễ hút đạm Thừa đạm sẽ làm cho lá lúa to, dài, phiến lá mỏng, nhánh lúa đẻ vô hiệu nhiều, lúa sẽ trỗ muộn, cây cao vóng dẫn đến hiện tượng lúa lốp đổ làm cho năng suất lúa không cao Cây lúa hút đạm nhiều nhất vào hai thời... đối lớn (trên 2 triệu tấn) (Xuân Diện, 2011) Với sự biến động của tỷ giá ngoại tệ, giá dầu mỏ trên thế giới, giá phân bón hóa học liên tục tăng cao, ảnh hưởng tới sản xuất nông nghiệp 2.2 SƠ LƯỢC VI KHUẨN 2.2.1 Đặc điểm chung của vi khuẩn Burkholderia Burkholderia là vi khuẩn gram âm, hình que, đường kính khoảng 1 µm, chúng có thể di chuyển nhờ các chiêm mao ở đầu (Jesus et al, 2004) Vi khuẩn Burkholderia . có khả năng cố Trang 2 định đạm là một nhu cầu cấp thiết. Vì những lý do trên mà đề tài: Hiệu quả của vi khuẩn cố định đạm Burkholderia sp. trên cây lúa cao sản trồng ở Hậu Giang được. DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA  ĐỀ TÀI HIỆU QUẢ CỦA VI KHUẨN CỐ ĐỊNH ĐẠM Burkholderia sp. TRÊN CÂY LÚA CAO SẢN TRỒNG Ở HẬU GIANG , tháng năm Trang. suất cao. 1.3 NỘI DUNG Nghiên cứu được tiến hành trên hai dòng vi khuẩn cố định đạm Burkholderia sp. KG1, Burkholderia sp. KG2 và phối trộn Burkholderia sp. KG1 ,sp. KG2. Đánh giá hiệu quả cố định