Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P trong đất góp phần vào việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế

Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P trong đất góp phần vào việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế Vũ Thị Hồng Hà Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Khoa học môi trường; Mã số 60 44 03 01 Người hướng dẫn: TS. Ngô Thị Tường Châu Năm bảo vệ: 2014 Keywords. Khoa học môi trường; Môi trường; vi sinh vật; Đất; Rừng ngập mặn; Thừa Thiên Huế. Content MỞ ĐẦU Nằm ở vị trí vùng ven biển là nơi giao thoa giữa đất liền và biển, rừng ngập mặn có hệ sinh thái với năng suất sinh học cao, cung cấp một nguồn tài nguyên rất phong phú và đa dạng như gỗ, than, tannin, chim, thú và nhiều loài thủy hải sản có giá trị xuất khẩu. Ngoài ra, rừng ngập mặn còn đóng vai trò là lá chắn xanh bảo vệ vùng cửa sông, cửa biển, chống xói lở, hạn chế tác hại của gió bão, mở rộng đất liền và còn được xem là nhà máy lọc sinh học khổng lồ, làm trong lành bầu không khí. Vì vậy, hệ sinh thái rừng ngập mặn có ý nghĩa hết sức quan trọng về kinh tế - xã hội và môi trường ở những vùng ven biển. Đồng thời có vai trò đặc biệt trong việc ứng phó biến đổi khí hậu. Tuy nhiên, diện tích rừng ngập mặn hiện đang giảm mạnh ở nước ta. Thực trạng này đã gây ra nhiều tác hại như làm mất đi bình phong bảo vệ đê biển, gây ô nhiễm đất và nước đầm nuôi trồng thủy sản, giảm nguồn lợi sinh vật cũng như giống thủy sản tự nhiên, giảm năng suất nuôi tôm, nhất là ảnh hưởng đến sinh kế của người dân. Riêng ở Thừa Thiên Huế, rừng ngập mặn quan trọng này ngày càng giảm về diện tích cũng như chất lượng do việc phát triển của các khu ngập nước, đặc biệt là sự mở rộng các ao nuôi tôm ở trên đầm phá. Vì vậy, việc bảo vệ và phát triển bền vững rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế là rất cấp thiết, cần đề ra những giải pháp để tăng diện tích, đảm bảo độ đa dạng sinh học và phát huy tối đa tiềm năng của rừng hiện có. Trước đây, nhiều tổ chức hoạt động bảo tồn tài nguyên thiên nhiên đã triển khai các hoạt động nhằm phục hồi và phát huy các giá trị vốn có của rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế. Điển hình là dự án hỗ trợ cộng đồng xây dựng vườn ươm do tổ chức SIDA tài trợ. Tuy nhiên, trên thực tế, hiệu quả đạt được không cao. Bên cạnh việc thiếu sự giám sát và chăm sóc, nguyên nhân chính có thể là do điều kiện môi trường điển hình là điều kiện dinh dưỡng không thuận lợi cho sự phát triển của các cây con. Trong khi đó, hoạt động của vi sinh vật đất đóng vai trò quan trọng trong quá trình định hình đất, làm tăng độ phì cho đất và cải tạo dinh dưỡng đất. Đặc biệt, vi khuẩn cố định N hiếu khí sống tự do và nấm mốc hòa tan P chịu trách nhiệm chính cho dinh dưỡng của cây ngập mặn. Lớp trầm tích của rừng ngập mặn nói chung được đặc trưng bởi môi trường nước lợ và có hàm lượng C hữu cơ cao nhưng lại bị hạn chế về N và P. Ngoài một phần N được cung cấp từ đất liền, nguồn N chính để đảm bảo cân bằng trong chu trình tuần hoàn vật chất ở rừng ngập mặn do nhóm vi khuẩn cố định N đảm nhiệm. Bên cạnh đó P dễ tiêu được giữ lại trong đất dưới dạng các hợp chất với nhôm và sắt rất khó tan và chỉ được trả lại cho đất dưới dạng dễ tan nhờ vi sinh vật chuyển hóa P. Trên thực tế, việc tách tạo và gây nhiễm vào thực vật cũng như đưa trở lại môi trường đất dưới dạng chế phẩm sinh học của nhóm vi khuẩn cố định N và nấm mốc hòa tan phosphate hữu hiệu này đã được sử dụng như là một biện pháp nông nghiệp hiệu quả để nâng cao năng suất cây trồng. Với ý nghĩa đó, chúng tôi thực hiện đề tài “Nghiên cứu tuyển chọn một số chủng vi sinh vật có khả năng chuyển hóa N và P trong đất góp phần vào việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế”.  Mục tiêu nghiên cứu: - Tuyển chọn được một số chủng vi khuẩn hiếu khí sống tự do có khả năng cố định N và các chủng nấm mốc hòa tan phosphate vô cơ trong đất rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế. - Tạo nguồn vi sinh vật cố định N và hòa tan P với hoạt lực cao sẵn có nhằm góp phần cải thiện hiệu quả việc phục hồi rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế  Nội dung nghiên cứu: 1. Phân tích một số tính chất lý hóa của đất vùng rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế nhằm: (i) xác định tính cấp thiết của việc cải thiện điều kiện dinh dưỡng (nguồn N và P) cho vùng đất nghiên cứu; và (ii) thăm dò ảnh hưởng của tính chất đất đến khả năng chuyển hóa N, P của các chủng vi sinh vật được phân lập. 2. Phân lập các chủng vi khuẩn có khả năng cố định nitrogen hiếu khí sống tự do và các chủng nấm mốc hòa tan phosphate vô cơ được phân lập từ mẫu đất vùng rễ của một số loài cây ngập mặn ở Thừa Thiên Huế. Nội dung này nhằm mục đích: (i) chứng minh sự tồn tại của các quần thể vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ tại đất vùng rễ cây ngập mặn và (ii) cung cấp nguồn vi sinh vật cho việc tuyển chọn các chủng vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ với hoạt lực cao. 3. Tuyển chọn các chủng vi sinh vật có khả năng cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ với hoạt lực cao trong đất rừng ngập mặn tại Thừa Thiên Huế, nhằm mục đích tạo nguồn giống vi sinh vật có tiềm năng ứng dụng trong phục hồi rừng ngập mặn. 4. Đánh giá khả năng cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ của các chủng vi sinh vật được tuyển chọn trong điều kiện in- vitro. 5. Tối ưu hóa điều kiện nuôi cấy cho sinh trưởng, phát triển và khả năng cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ của các chủng vi sinh vật được tuyển chọn, nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc thu nhận sinh khối tạo chế phẩm vi sinh vật với hoạt lực cố định nitrogen và hòa tan phosphate cao. 6. Thăm dò khả năng cải thiện nguồn dinh dưỡng N, P cho đất trồng cây ngập mặn của việc bổ sung các chế phẩm vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ được tuyển chọn trong điều kiện in- vivo. Nội dung này nhằm cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng một cách hiệu quả chế phẩm vi sinh vật cố định nitrogen và hòa tan phosphate vô cơ vào việc phục hồi rừng ngập mặn. Reference TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt 1. Kiều Hữu Ảnh, Ngô Tự Thành (1985), Vi sinh vật học của các nguồn nước. NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 2. Nguyễn Kim Anh, Phạm Thị Ngọc Anh, Lê Thị Thúy Hoa, Nguyễn Thị Quỳnh Như, Đậu Thị Tỉnh (2008), “Phân lập và tuyển chọn một số chủng vi khuẩn Azotobacter có hoạt tính nitrogenaza và sinh tổng hợp IAA (indol axetic acid) từ đất thôn Bình Kỳ - Hòa Quý – Ngũ Hành Sơn – TP. Đà Nẵng”, Tuyển tập báo cáo “Hội nghị sinh viên nghiên cứu khoa học” lần thứ 6, Đại học Đà Nẵng. 3. Nguyễn Thị Phương Chi, Phạm Thanh Hà, Hà Thị Hồng Hạnh (1997), “Khả năng chuyển hóa hợp chất phosphate khó tan của chủng Aspergillus awamori NAKAZAWA MN1”, Tạp chí sinh học 19(2), tr. 68-73. 4. Chi cục Kiểm lâm tỉnh Thừa Thiên Huế (2010), “Báo cáo tổng kết nghiên cứu rừng ngập mặn Rú Chá, Hương Phong, Thừa Thiên Huế”, Dự án quản lí tổng hợp hoạt động đầm phá - Dự án IMOLA II, tr. 8-11. 5. Đoàn Văn Cung, Phạm Văn Quyến, Trần Thúc Sơn, Nguyễn Văn Sức, Trần Thị Tâm (1998), Sổ tay phân tích đất, nước, phân bón cây trồng, Nhà xuất bản Nông nghiệp Hà Nội, Hà Nội. 6. Đường Hồng Dật, Nguyễn Lân Dũng, Nguyễn Đường (1979), Giáo trình vi sinh vật học trong trồng trọt, NXB ĐH & THCN, Hà Nội. 7. Phạm Thị Thanh Hà, Nguyễn Thị Phương Chi (1999), “Ảnh hưởng của nguồn nitrogen lên khả năng phân giải phosphore của hai chủng nấm sợi MN1 và ĐT1”, Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 8. Nguyễn Thị Hoa, Lê Xuân Thuyên, Đinh Văn Hiệp (2006), “Trao đổi chất giữa rừng ngập mặn Cà Mau và môi trường nước ven bờ”, Kết quả khảo sát mùa mưa và mùa khô năm 2006, Phân viện Địa lý thuộc Viện khoa học và Công nghệ Việt Nam. 9. Phạm Quỳnh Hương (2007), “Driving forces behind nutrients dunamics in Khe Ốc - A tidal creek in Cần Giờ mangrove biosphere reserve, HCM city”, Luận văn thạc sĩ khoa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên- Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh. 10. Phạm Thị Ngọc Lan, Trương Văn Lung (1999), “Bước đầu nghiên cứu vi khuẩn Azotobacter trong đất vùng gò đồi tỉnh Thừa Thiên Huế”, Hội nghị Công nghệ Sinh học toàn quốc, Hà Nội. 11. Phạm Thị Ngọc Lan, Nguyễn Công Minh (2005), “Ảnh hưởng của một số điều kiện nuôi cấy đến hoạt động phân giải protein của vi khuẩn phân lập từ ao nuôi tôm ở phá Tam Giang – Cầu Hai, tỉnh Thừa Thiên Huế”, Những vấn đề nghiên cứu cơ bản trong khoa học sự sống, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, tr. 957 – 960. 12. Phạm Thị Ngọc Lan, Trần Thị Thanh Nhàn (2008), “Điều kiện nuôi cấy tối ưu cho sinh trưởng và phát triển của một số chủng nấm mốc hòa tan phosphate vô cơ”, Tạp chí khoa học - Đại học Huế, số 48, tr. 103-108. 13. Phạm Thị Ngọc Lan, Hoàng Xuân Thế, Huỳnh Kim Hoàng (2002), “Khả năng phân giải phosphore khó tan của các nhóm vi sinh vật phân lập từ đất trồng lúa”, Kỉ yếu hội nghị khoa học lần thứ I, Đại học Huế, tr. 60 – 64. 14. Trần Thi ̣ Thanh Nhàn (2008), “Nghiên cứu một số chủng nấm mốc hòa tan phosphate vô cơ được phân lập từ đất trồng hoa màu”, Luâṇ văn thac̣ si,̃ Đại học Khoa hoc̣ Huế. 15. Đỗ Kim Nhung, Vũ Thành Công (2011), “Khảo sát khả năng sinh tổng hợp IAA và cố định đạm của vi khuẩn Gluconacetobacter sp. và Azospirillum sp. được phân lập từ cây mía”, Tạp chí khoa học 2011,18a, Đại học Cần Thơ, tr. 161 – 167. 16. Đỗ Hoành Quân (2011), “Phân lập, tuyển chọn và nghiên cứu các đặc tính tăng trưởng, cố định đạm của vi khuẩn Azotobacter – thử nghiệm trên cây trồng”, Luận văn Thạc sĩ Sinh học, Trường đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh. 17. Lê Ngọc Trân (2011), “Nghiên cứu sự thay đổi hàm lượng carbon, nitrogen, phosphorus trong quá trình phân hủy Đước đôi (Rhizophora apiculata Bl.) tại phần rừng bị gãy đổ do tác động của bão Durian ở huyện Cần Giờ, Thành phố Hồ Chí Minh”, Luận văn Thạc sĩ, Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh. 18. Nguyêñ Văn Uyển (1973), Sinh lý trao đổi chất ở thưc̣ vâṭ , dịch, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 19. Trần Cẩm Vân, Bùi Thị Ngọc Dung, Đào Thị Lương (1994), “Khả năng phân hủy phosphore vô cơ của một số chủng loại vi khuẩn phân lập từ đất”, Thông báo khoa học của các trường Đại học, tr. 44 – 48. 20. Vũ Văn Vụ, Vũ Thanh Tâm, Hoàng Minh Tấn (1999), Sinh lí học thực vật, NXB Giáo dục, Hà Nội. Tài liệu tiếng Anh 21. American Public Health Association (2005), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 22. Cleveland CC. (1999), “Global patterns of terrestrial biological nitrogen (N2) fixation”, Glob. Biogeochem, Cycles 13, pp. 623 – 645. 23. Dhara P. Chaudhari, Sachdev, Hemangi G. Kasture, Vijay M. Dhavale, Dilip D. Chopade, Balu A. Chopade (2009), “Isolation and characterization of indole acetic acid (IAA) producing Klebsiella pneumonia strains from rhizosphere of wheat (Triticum aestivum) and their effect on plant growth”, Indian J. of Exp. Biol., 47, pp. 993 – 1000. 24. Dinesh K. Maheshwari (2014), “Bacterial Diversity in Sustainable Agriculture”, Sustainable Development and Biodiversity, Vol. 1, Springer International Publishing Switzerland, pp. 287 – 291. 25. Dittmar T., Lara RJ. (2000), “Driving forces behind nutrient and organic matter dynamics in a mangrove tidal creek in north Brazil”, Estuarine, Coastal and Shelf Science, 52, pp. 249 – 259. 26. FAO (2007), The world’s mangrove (1980 – 2005), FAO forestry, pp. 153. 27. Feller I. C. (1995), “Effects of nutrient enrichment on growth and herbivory of dwarf red mangrove (Rhizophora mangle)”, Ecological Monographs, 65 (4), pp. 477 – 505. 28. Feller I. C., Mckee K. I., Wigham D. F and O’Neil J.P. (2006), “Nitrogen vs phosphorus limitation across an ecotonal gradient in a mangrove forest”, Biogeochemistry, pp. 1- 31. 29. Feller I. C., Whigham D.F., O’Neil J.P. and McKee K. L. (1999), “Effects of nutrient enrichment on within – stand cycling in a mangrove forest”, Ecology, 80 (7), pp. 2193 – 2250. 30. Gaind S., Gaur A. C. (1991), “Thermotolerant phosphate solubilizing microorganism and after interaction with mung bean”, Plant and Soil, 133(1), pp. 141-149. 31. Gül Fidan Saribay (2003), “Growth and nitrogen fixation dynamics of Azotobacter chroococcum in nitrogen – free an OMW containing medium”, Thesis submitted to the graduate school of Natural and Applied Sciences of the Midde East Technical University, pp. 1 – 11. 32. Ilmer P. and Schinner F. (1992), “Solubilization of inorganic phosphate by microorganisms isolated from forest soil”, Soil Biology Biochemistry, 24 (4), pp. 389- 395. 33. Jane Rogers (1996), “Nutrient dynamics and productivity in mangrove ecosystem”, Litterature Review – Submitted in partial fulfilment of assessment for the Degree of Bachelor of Science(Hons.) 1997/1998. 34. Liu J., Peng M., Li Y. (2012), “Phylogenetic diversity of nitrogen-fixing bacteria an the nif gene from mangrove rhizophere soil”, Can J. Microbiol, 58 (4), pp. 531 – 539. 35. Lovelock C. E., Ball M. C., Brendan Choat, Bettina J. E., Holbrook N. M. and Feller I. C. (2006), “Linking physiological progresses with mangrove forest structure: phosphore deficiency limits canopy development, hydraulic conductivity and photosynthetic carbon gain in dwarf Rhizophora mangle”, Plant, Cell and Environment, 29, pp. 793 – 801. 36. Lovelock C.E., Feller I.C., Ball M. C., Bettina M. J. E. and Mei Ling Ewe (2006), “Diffrences in plant funtion in phosphorus and nitrogen limited mangrove ecosystems”, New Phytologist, 172, pp. 514 – 522. 37. Maddox J. J., Soilea J. M. (1991), “Effects of phosphate fertilization, lime amendments and inoculation with VA - mycorrhizal fungi on soy abeans in acid soil”, Plant and Soil, 134(1), pp. 89-93. 38. Mann D, Steinke TD (1993), “Biological nitrogen fixation (acetylene reduction) associated with blue-green algal (cyanobacterial) communities in the Beachwood Mangrove Nature Reserve11”, Seasonal variation in acetylene reduction activity. S. Afr. J. Bot., 59. 39. Ruth Reef, Ilka C. Feller and Catherine E. Lovelock (2010), “Nutrition of mangroves”, Tree Physiology, 30, pp. 1148 – 1160. 40. Tylka G.L., Hussey R. S., Roncadori R. W. (1991), “Interactions of vesicular-arbuscular mycorrhizal fungi, phosphorus, and Heterodera glycines on soybean”, Journal of Nematology, 23 (1), pp. 122-133. 41. Usha DK., Kanimozhi K. (2011), “Isolation and characterization of saline tolerant Azospirillum strains from paddy field of Thanjavur district”, Advances in Applied Science Reseach, 2(3), pp. 239 – 245. 42. Yoav Bashan and Gina Holguin (1996), Azospirillum-plant relationships: environmental and physiological advances, 1990-1996, pp. 112 43. Yoav Bashan and Gina Holguin (2002), “Plant growth-promoting bacteria: a potential tool for arid mangrove reforestation”, Trees (2002), 16, Springer-Verlag, pp. 159-166 Tài liệu internet 44. Hoàng Công Tín, Mai Văn Phô, Thành phần loài và đặc điểm phân bố của thực vật ngập mặn ở Thừa Thiên Huế. < thuc-vat-ngap-man-o-thua-thien-hue-docx.htm?page=6>