Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu hiệu quả sử dụng phân hữu cơ với chế phẩm Trichoderma và Pseudomonas cho cây lạc tại Thừa Thiên Huế

Chia sẻ: Co Ti Thanh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:142

Thêm vào BST

Báo xấu

55
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án là xác định được ảnh hưởng của phân hữu cơ với các chế phẩm sinh học đến cây lạc, làm cơ sở cho việc xây dựng quy trình kỹ thuật hợp lý nhằm nâng cao năng suất lạc và phát triển sản xuất lạc bền vững theo hướng sinh học.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu hiệu quả sử dụng phân hữu cơ với chế phẩm Trichoderma và Pseudomonas cho cây lạc tại Thừa Thiên Huế

1 MỞ ĐẦU 1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI ̣ Arachis hypogaea L.) la cây công nghiêp ngăn ngay, cây th Lac ( ̀ ̣ ́ ̀ ực phâm co gia ̉ ́ ́ ̣ tri dinh d ương cao, trong hat lac co ch ̃ ̣ ̣ ́ ưa 40 60% lipid, 26 34% protein, 6 ́ 25% ̣ ̣ ̣ gluxit, 8 loai axit amin không thay thê va cac loai vitamin hoa tan lam nguyên liêu ́ ̀ ́ ̀ ̀ ̣ quan trong trong ̣ chế biên. công nghiêp ́ Khả năng cô ́ đinh ̣ đam ̣ cuả cać vi khuân ̉ ̣ ́ ̀ ̉ ̣ Rhizobium sông công sinh trong nôt sân cua cây lac là đ ́ ặc tính tuyệt vời làm lạc trở ́ ̉ ̉ ̣ ̀ ̀ ải thiện đô phi nhiêu cua đât r thành cây co kha năng bao vê, duy tri va c ̣ ̀ ̉ ́ ất hiệu quả. ̣ ̉ ̣ ược đô pH, ham l Gieo trông lac cai thiên đ ̀ ̣ ̀ ượng mun va đô phi nhiêu cua đât, gop ̀ ̀ ̣ ̀ ̉ ́ ́ ̀ ̀ ̀ ́ ̉ ượng cac cây trông khac, tăng hê sô s phân duy tri va tăng năng suât, san l ́ ̀ ́ ̣ ́ ử dung đât ̣ ́ ̀ ̣ ̉ ̣ ơn vi diên tich. Đông th va hiêu qua kinh tê trên môt đ ́ ̣ ̣ ́ ̀ ời cung la cây tao ra tinh đa ̃ ̀ ̣ ́ ̣ ̉ ́ ̣ ̀ ̣ ̣ ̀ ̀ ̣ ̣ dang trong san xuât nông nghiêp. Vi vây, lac la cây trông quan trong trong hê thông ́ xen canh, luân canh vơi cac cây trông khac, đăc biêt co y nghia to l ́ ́ ̀ ́ ̣ ̣ ́ ́ ̃ ơn trong viêc cai ́ ̣ ̉ ̣ ́ ́ ới cac loai đât ngheo dinh d tao đât đôi v ́ ̣ ́ ̀ ưỡng. Ở Việt Nam nói chung và các tỉnh miền Trung nói riêng, lạc chủ yếu được canh tác trên các loại đất nghèo dinh dưỡng. Diện tích trồng lạc ở Thừa Thiên Huế thường tập trung trên một số loại đất chính như đất cát ven biển, đất xám bạc màu và đất phù sa. Gần đây, cây lạc được gieo trồng ở đất vàng nhạt trên đá cát thuộc các huyện Nam Đông, A Lưới và một số xã thuộc huyện Hương Trà nhưng với diện tích rất ít. Trong 5 nhóm đất đồng bằng của tỉnh Thừa Thừa Thiên thì đất cát ven biển, chiếm tỷ trọng lớn nhất, với diện tích là 19.604 ha và tiếp theo là đất xám bạc màu, với diện tích là 800 ha. Hai loại đất này chiếm tỷ lệ khoảng 80% so với tổng diện tích trồng lạc của toàn tỉnh (Sở NN và PTNT Thừa Thiên Huế, 2013). Lạc được canh tác trên đất nghèo dinh dưỡng, đầu tư phân chuồng ngày càng hạn chế, điều kiện thời tiết không ưu đãi nên năng suất lạc tại tỉnh Thừa Thiên Huế là thấp hơn so với các tỉnh khác (
2 biện pháp kỹ thuật, nhằm nâng cao năng suất và hướng tới sản xuất lạc bền vững và thân thiện với môi trường. Để tăng năng suất và sản lượng cây trồng thì các yếu tố như giống, phân bón, kỹ thuật canh tác,... đóng vai trò quan trọng, trong đó phân bón được xem là nhân tố chính. Tuy nhiên, việc lạm dụng sử dụng phân hóa học lâu dài sẽ dẫn đến đầu tư chi phí cao, nông dân thu được lợi nhuận thấp, đồng thời gây phát thải khí N2O càng nhiều. Mặt khác, sự dư thừa phân hóa học gây ô nhiễm môi trường đất, nước và ảnh hưởng đến sức khỏe con người [153]. Vấn đề tăng vụ trong sản xuất làm cho nhiều diện tích đất canh tác bị ô nhiễm, độ phì nhiêu và sức sản xuất của đất sẽ giảm, gây hiện tượng suy thoái dinh dưỡng. Ở các nước công nghiệp phát triển đã bón quá nhiều phân hóa học khiến môi trường bị suy thoái, chất lượng sản phẩm giảm sút [89]. Nghiên cứu tìm ra những biện pháp canh tác hiệu quả mà vẫn giữ được năng suất cao, đồng thời cải thiện độ phì nhiêu của đất và an toàn cho môi trường là rất cần thiết. Bên cạnh việc tìm ra những giống cây trồng mới có năng suất cao, thì người ta khuyến cáo sử dụng phân hữu cơ, biện pháp này có thể tận dụng được tất cả những phế phẩm trong sản xuất nông nghiệp để làm phân hữu cơ như rơm rạ, phân chuồng, tàn dư thực vật… Sử dụng phân hữu cơ giúp giảm lượng phân hóa học, cải thiện tốt độ phì nhiêu đất. Phân hữu cơ không những làm tăng năng suất cây trồng mà còn có khả năng làm tăng hiệu lực của phân hóa học, cải tạo và nâng cao độ phì của đất [65]. Vi sinh vật có vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng của cây trồng, tăng cường khả năng giữ ẩm, khả năng cố định nitơ, phân giải phốt phát khó tan, hòa tan kali… của đất qua đó giúp cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt hơn và góp phần làm tăng năng suất, chất lượng nông sản cũng như hạn chế phân bón, thuốc bảo vệ thực vật hóa học. Nhưng cho đến nay chưa có chế phẩm sinh học chuyên dụng cho cây lạc tại Thừa Thiên Huế được nghiên cứu phát triển. Vì vậy, việc nghiên cứu và ứng dụng bón phân hữu cơ và các chế phẩm sinh học trong sản xuất nông nghiệp nhằm hạn chế phân bón hóa học, góp phần bảo vệ môi trường và xây dựng một nền nông nghiệp phát triển bền vững. Điều này thật sự rất cần thiết và có ý nghĩa to lớn trong sản xuất nông nghiệp. Ở Thừa Thiên
3 Huế nói riêng và miền Trung nói chung, việc ứng dụng phân hữu cơ và các sản phẩm sinh học chưa được rộng rãi, thậm chí còn rất hạn chế trong bối cảnh biến đổi khí hậu hướng đến sản xuất nông nghiệp bền vững và an toàn. Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, đề tài: “Nghiên cứu hiệu quả sử dụng phân hữu cơ với chế phẩm Trichoderma và Pseudomonas cho cây lạc tại Thừa Thiên Huế” được thực hiện nhằm chọn được công thức phân bón có khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho đất, cây trồng và góp phần nâng cao hiệu quả sản xuất lạc tại Thừa Thiên Huế. 2. MỤC ĐÍCH VÀ MỤC TIÊU ĐỀ TÀI  Mục đích của đề tài Xác định được ảnh hưởng của phân hữu cơ với các chế phẩm sinh học đến cây lạc, làm cơ sở cho việc xây dựng quy trình kỹ thuật hợp lý nhằm nâng cao năng suất lạc và phát triển sản xuất lạc bền vững theo hướng sinh học.  Mục tiêu của đề tài Đánh giá được hiệu quả sử dụng của phân hữu cơ với chế phẩm Trichoderma và Pseudomonas cho cây lạc trên đất cát ven biển và đất xám bạc màu nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất lạc tại tỉnh Thừa Thiên Huế. 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN  Ý nghĩa khoa học Cung cấp các dẫn liệu khoa học về hiệu quả sử dụng phân hữu cơ với chế phẩm Trichoderma và Pseudomonas đến sinh trưởng, phát triển, năng suất lạc và hiệu quả sản xuất lạc trên đất cát ven biển và đất xám bạc màu. Là nguồn tài liệu tham khảo, thông tin mới làm cơ sở cho việc sử dụng chế phẩm sinh học cho cây lạc trên đất cát ven biển và đất xám bạc màu.  Ý nghĩa thực tiễn Góp phần ứng dụng phân hữu cơ và chế phẩm sinh học có ích trong sản xuất nông nghiệp bền vững. Những kết quả nghiên cứu của đề tài đạt được sẽ là những tiến bộ khoa học mới làm cơ sở sản xuất lạc bền vững theo hướng sinh học ở Thừa Thiên Huế và
4 các địa phương khác. 4. PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu ảnh hưởng của phân hữu cơ với chế phẩm Trichoderma và Pseudomonas cho cây lạc trong chậu trên đất cát ven biển và đất xám bạc màu tại nhà lưới Khoa Nông học, Trường Đại học Nông Lâm, Đại học Huế để xác định các công thức có tiềm năng cho sinh trưởng và năng suất, nhằm có cơ sở tiếp tục nghiên cứu trong điều kiện đồng ruộng. Thời gian tiến hành thí nghiệm trong nhà lưới từ tháng 01 04 năm 2013. Nghiên cứu hiệu quả sử dụng phân hữu cơ với chế phẩm Trichoderma và Pseudomonas cho cây lạc trong điều kiện đồng ruộng. Các thí nghiệm đồng ruộng được bắt đầu tiến hành từ tháng 12/2013 đến tháng 10/2015 (bao gồm 4 vụ liên tục: Đông Xuân 20132014, Hè Thu 2014; Đông Xuân 20142015 và Hè Thu 2015). Đề tài tập trung nghiên cứu hiệu quả sử dụng phân hữu cơ và chế phẩm sinh học đến sinh trưởng phát triển, các chỉ tiêu sinh lý, khả năng phòng trừ sâu bệnh, năng suất và hiệu quả kinh tế trong sản xuất lạc. Mô hình ứng dụng phân hữu cơ và chế phẩm Trichoderma và Pseudomonas được tiến hành từ tháng 12/2015 đến tháng 6/2016. Thí nghiệm đồng ruộng và mô hình được thực hiện trên hai loại đất: đất cát ven biển tại xã Quảng Lợi, huyện Quảng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế và đất xám bạc màu tại phường Tứ Hạ, thị xã Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế. 5. NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN Kết quả nghiên cứu đã xác định được công thức bón phân hữu cơ với chế phẩm Trichoderma và Pseudomonas tốt nhất cho cây lạc trên 2 loại đất trồng lạc phổ biến tại Thừa Thiên Huế. Đất cát ven biển, công thức VI (02 tấn phân hữu cơ + 40 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O + 400 kg vôi + Trichoderma và Pseudomonas với tỷ lệ 50:50) và đất xám bạc màu, công thức V (02 tấn phân hữu cơ + 40 kg N + 60 kg P2O5 + 60 kg K2O + 400 kg vôi + Trichoderma và Pseudomonas với tỷ lệ 30:70). Kết quả nghiên cứu của đề tài đã đánh giá được hiệu quả của việc sử dụng phân hữu cơ với chế phẩm sinh học đến việc cải tạo sinh tính và tính chất hóa học trên đất cát ven biển và đất xám bạc màu tại tỉnh Thừa Thiên Huế.
5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Cơ sở lý luận của vấn đề nghiên cứu 1.1.1. Vai trò của cây lạc Trong nền kinh tế quốc dân Lạc là cây trồng cho giá trị sản lượng trên 1 ha chỉ xếp sau cây lúa (so sánh với bốn cây trồng vụ Xuân là lúa, ngô, lạc và đậu tương) nhưng hiệu quả thu được trên 1 ha thì lạc là cây đạt cao nhất. Như vậy, lạc là cây trồng có khả năng để làm giàu, vừa phù hợp với những nơi nghèo có vốn đầu tư thấp. Trên thế giới cũng như ở Việt Nam, lạc là một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu chủ lực với khối lượng xuất khẩu lớn và có giá trị kinh tế cao. Châu Á và Châu Mỹ là hai châu lục có khối lượng xuất khẩu lạc lớn nhất (chiếm 78,56% khối lượng lạc xuất khẩu trên thế giới). Việt Nam là nước đứng thứ bảy trong số các nước xuất khẩu lạc chính sau Mỹ, Trung Quốc, Argentina, Sudan, Hongkong, Ấn Độ, Zambia [74]. Những năm gần đây, Việt Nam đã xuất khẩu khoảng 70 80 ngàn tấn lạc nhân qua các nước như Đức, Pháp, Ý... cho nên lạc là cây đem lại nguồn thu ngoại tệ quan trọng [78]. Mặc dù thị trường lạc nhân thế giới bấp bênh nhưng xuất khẩu lạc nhân là một ngành hàng nông sản khá tiềm năng do có giá trị xuất khẩu cao và nhu cầu thị trường thế giới lớn. Hiện nay trên thị trường thế giới mỗi năm có khoảng 1,2 triệu tấn lạc nhân được giao dịch nên lạc nhân vẫn được xếp vào một trong những mặt hàng nông sản xuất khẩu chủ lực của đất nước. Trong nông nghiệp và công nghiệp chế biến Lạc là cây trồng có ý nghĩa đối với nhiều nước trên thế giới, đặc biệt với các nước nghèo vùng nhiệt đới. Ngoài giá trị kinh tế của lạc, đối với ép dầu, trong công nghiệp thực phẩm, trong chăn nuôi, lạc còn có ý nghĩa to lớn trong việc cải tạo đất do khả năng cố định đạm (N) của nó. Rễ lạc có thể tạo ra các nốt sần do vi sinh vật cộng sinh cố định đạm hình thành, đó là vi khuẩn Rhizobium vigna. Rhizobium vigna có thể tạo nốt sần ở rễ một số cây họ đậu. Nhưng với lạc thì tạo được nốt sần lớn và khả năng cố định đạm cao hơn cả. Theo ước tính, cây họ đậu có thể đưa lại 80 triệu tấn đạm mỗi năm từ nguồn nitơ không khí [1].
6 Qua kết quả phân tích thân lá lạc cho thấy hàm lượng khoáng chất không thua kém gì phân chuồng. Tính theo chất khô thì tỷ lệ lân và kali trong thân lá lạc bằng 2 lần phân chuồng. Nên thân lá lạc còn là loại phân xanh có giá trị cả về chất lượng và khối lượng, và theo ước tính thì 01 ha thân lá lạc đủ bón cho 2 3 ha lúa và năng suất tăng rõ rệt [26]. Bên cạnh đó, lạc còn là nguồn thức ăn tốt cho gia súc. Thân lá có tỷ lệ đường >24%, protein >10% làm thức ăn xanh cho gia súc. Vỏ lạc có 3,7% protein; 1,4% lipid; 32,3% gluxit nên có thể cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng cho gia súc [60]. Trong công nghiệp, hạt lạc được dùng trong công nghiệp ép dầu. Trên thế giới có khoảng 80% số lạc sản xuất ra được dùng ở dạng dầu ăn, khoảng 20% được chế biến bằng các sản phẩm khác như: bánh kẹo, mứt, bơ... 1.1.2. Nhu cầu dinh dưỡng của cây lạc Theo kết quả nghiên cứu, để đạt 1 tấn quả (kèm với thân lá), cây lạc lấy đi từ đất 64 kg N, 16 kg P2O5, 27 kg K2O, 26,3 kg Cao, 16,7 kg MgO và 7,1 kg S [14]. Hầu hết các loại đất trồng lạc ở nước ta có hàm lượng chất dinh dưỡng thấp, nông dân ít chú trọng đến việc bổ sung phân bón nên năng suất lạc đạt rất thấp. Năng suất lạc còn chênh lệch quá lớn giữa năng suất tiềm năng và năng suất thực tế [ 15]. Phân bón là một trong những yếu tố có ảnh hưởng quyết định đến sinh trưởng và phát triển cũng như khả năng hình thành năng suất của tất cả các cây trồng. * Đạm (N) Nitơ có vai trò quan trọng đối với sinh trưởng, phát triển và năng suất lạc. Nhu cầu đạm của lạc cao hơn nhiều so với các loại cây ngũ cốc vì hàm lượng protein trong hạt chiếm 26 34% cao hơn 1,5 lần so với hạt ngũ cốc. Cây lạc có thể lấy nitơ từ nhiều nguồn: Nguồn nitơ từ khí trời thông qua vi khuẩn cố định đạm, nguồn nitơ có sẵn trong đất, nguồn nitơ từ phân hữu cơ và vô cơ. Nguồn đạm cố định được có thể đáp ứng được 50 70% nhu cầu đạm của cây lạc. Cây lạc là cây đậu đỗ có khả năng cố định nitơ phân tử do cộng sinh với vi khuẩn nốt sần để tổng hợp đạm cung cấp cho cây. Tuy nhiên, vì nốt sần của cây lạc được hình thành khi cây bắt đầu phân cành đến bắt đầu ra hoa, nên ở giai đoạn đầu sinh trưởng khi cây 3 4 lá cần bón bổ sung một lượng đạm hoặc bón một lượng phân hữu cơ, nhằm tạo điều kiện cho cây sinh trưởng và phát triển mạnh, thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn cộng sinh ở giai đoạn sau [15], [35]. Lượng đạm bón cho cây có tương quan chặt chẽ đến chiều cao cây, chiều dài cành. Bón
7 đạm quá ngưỡng sẽ gây nên hiện tượng mất cân đối giữa sinh trưởng sinh dưỡng và sinh trưởng sinh thực, thân lá phát triển mạnh làm ảnh hưởng đến quá trình tạo quả và hạt, dẫn đến năng suất thấp. Các nghiên cứu trước đây cho thấy trên nền phân chuống 8 10 tấn/ha thì lượng đạm bón thích hợp là 30kg N/ha. Tăng liều lượng N lên 40kg N/ha sẽ làm giảm năng suất thực thu do sinh khối cây lạc phát triển mạnh [20]. Trần Thị Thu Hà (2004) [31] đã xác định, bón 30 kg N/ha cho năng suất lạc cao nhất và cao hơn từ 8,4 11,4% so với lượng bón 40 kg N/ha và 50 kg N/ha trên đất phù sa nghèo dinh dưỡng ở Thừa Thiên Huế. Tuy nhiên, trên đất cát ven biển Thừa Thiên Huế, Lê Thanh Bồn (1997) [9] đã xác định bón 40 kg N/ha làm tăng năng suất 10,18% so với đối chứng. Lượng N thích hợp cho cây lạc L23 tại Hà Tĩnh là 40 kg N/ha [56] và 30 kg N/ha đối với giống lạc LDH01 trên đất xám bạc màu ở Bình Định [11]. * Lân Lân là yếu tố dinh dưỡng quan trọng đối với lạc. Lân có tác dụng kích thích sự phát triển của bộ rễ, thúc đẩy sự hình thành nốt sần, tăng cường khả năng hút đạm của cây, thúc đẩy sự ra hoa đậu quả sớm. Cây lạc có nhu cầu lân nhiều nhất ở thời kỳ từ ra hoa đến sau hình thành quả. Ở thời kỳ cây con hàm lượng lân trong cây không cao nhưng lân rất cần thiết để vi khuẩn nốt sần phát triển [82]. Theo nghiên cứu của Bùi Huy Hiền (1995) [35], trên đất cát biển không chua (pH 5,8 6,0) hiệu lực các loại phân lân (phân lân nung chảy và phân lân chậm tan) cao, chỉ thấp hơn supe lân trên nền 8 tấn phân chuồng + 30 kg N + 30 kg K 2O/ha. Bón supe lân giúp năng suất lạc tăng 115% so với đối chứng và tăng 112% khi bón phân lân nung chảy. Lượng lân thích hợp bón cho cây lạc trên đất cát biển ở Thừa Thiên Huế là 60 90 kg P2O5/ha [8]; trên đất xám bạc màu ở Bình Định là 90 kg P2O5/ha [11] và ở Hà Tĩnh là 120 kg P2O5/ha [56]. * Kali Kali không trực tiếp đóng vai trò là thành phần cấu tạo của cây, nhưng tham gia vào các hoạt động của các enzym và là chất điều chỉnh xúc tác, làm tăng cường mô cơ giới, tăng tính chống đổ của cây, tăng tính chịu hạn. Vai trò quan trọng nhất của kali là xúc tiến quá trình quang hợp và sự hình thành quả. Thiếu kali, khả năng quang
8 hợp và hấp thu đạm giảm, tỷ lệ quả 1 hạt tăng, khối lượng hạt và năng suất lạc giảm rõ rệt [15]. Theo Nguyễn Văn Bộ và cs (1999) [6], trên đất bạc màu phù sa cổ, hiệu suất sử dụng kali của cây lạc 2,3 8,2 kg lạc vỏ/kg K 2O, năng suất lạc đạt cao nhất ở lượng bón 90 kg K2O/ha và đạt hiệu quả kinh tế cao nhất ở lượng bón 60 kg K2O/ha. Lượng phân kali hợp lý cho giống lạc LDH01 trên đất xám bạc màu ở Bình Định là 60 kg K2O/ha [11] và 80 kg K2O/ha đối với giống lạc L23 ở Hà Tĩnh [56]. * Trung lượng và vi lượng Canxi là một nguyên tố không thể thiếu khi trồng lạc. Lượng canxi cây lạc hấp thu gấp 2 3 lần lượng lân. Vôi bón cho lạc có tác dụng khử chua cho đất, tạo môi trường thuận lợi cho vi khuẩn nốt sần phát triển và quan trọng nhất góp phần hình thành quả lạc [14]. Trên đất bạc màu bón vôi từ 300 500 kg/ha đã tăng năng suất lạc đáng kể, tăng lên trên 600 kg/ha đã làm năng suất lạc giảm. Trên đất cát biển, lượng vôi thích hợp 300 400 kg/ha [7], [14]. Theo Trần Thị Thu Hà (2004) [31], lượng vôi bón thích hợp cho cây lạc trồng tại tỉnh Thừa Thiên Huế là 500 kg/ha đối với đất phù sa và 300 kg/ha đối với đất cát ven biển. Các nguyên tố vi lượng đóng vai trò là chất xúc tác hoặc là một thành phần của các enzim hoặc chất hoạt hóa của hệ enzim cho các quá trình sống của cây. Đối với cây lạc, có 2 nguyên tố vi lượng quan trọng là Molipden (Mo) và Bo (B). Molipden rất cần thiết cho hoạt động cố định N2 của vi khuẩn nốt sần. Trong điều kiện cây hút đủ Mo thì số lượng và trọng lượng nốt sần đều tăng, cường độ cố định N của vi khuẩn nốt sần cũng tăng rõ rệt, do đó làm tăng lượng chứa đạm của cây. Thiếu Mo thì hoạt động cố định N của vi khuẩn nốt sần bị giảm, cây có biểu hiện thiếu N. Trong điều kiện thiếu N, vai trò của sự cố định N được nâng cao thì vai trò của Mo càng quan trọng [2]. Bo (B) đóng vai trò quan trọng trong quá trình thụ phấn, thụ tinh của cây lạc. Bo giúp cho quá trình hình thành rễ được tốt, tia quả không bị nứt, hạn chế nấm bệnh xâm nhập. Thiếu Bo, tỷ lệ hoa hữu hiệu giảm rõ rệt, số lượng hoa cũng giảm, dẫn đến giảm số quả/cây, hạt lép, sức sống hạt giống giảm [2].
9 Ngoài 2 nguyên tố vi lượng chính là Mo và Bo, một số nguyên tố vi lượng khác như Fe, Cu, Zn cũng đóng vai trò quan trọng đối với năng suất lạc. Tuy nhiên, thường cây có thể hấp thu lượng dinh dưỡng này từ đất đủ cho quá trình sinh trưởng và phát triển của cây, trong sản xuất ít khi phải bổ sung các loại vi lượng này [16]. Bón phân để thỏa mãn yêu cầu về dinh dưỡng khoáng cho cây lạc nhằm đạt năng suất cao, phẩm chất tốt là vấn đề được nghiên cứu từ lâu và ở nhiều vùng trồng lạc trên thế giới, người ta thường coi lạc là “cây trồng có phản ứng thất thường”. Tuy nhiên, gần đây với những tiến bộ trong công tác nghiên cứu dinh dưỡng khoáng cũng như sinh lý cây lạc, đã nắm chắc hơn yêu cầu dinh dưỡng khoáng của cây lạc và sử dụng phân bón đạt được hiệu quả tốt hơn. 1.1.3. Các loại phân hữu cơ chủ yếu sử dụng trong sản xuất nông nghiệp 1.1.3.1 Phân hữu cơ truyền thống (phân hữu cơ nhà nông) Theo các văn bản quy định của nhà nước về phân bón hữu cơ [3], [4], [5] và Bùi Huy Hiền [36], [37] thì phân hữu cơ truyền thống là loại phân có nguồn gốc từ chất thải người, động vật hoặc từ các phế phụ phẩm trồng trọt, chăn nuôi, chế biến nông, lâm, thuỷ sản, phân xanh, rác thải hữu cơ, các loại than bùn được chế biến theo phương pháp ủ truyền thống. Có thể chia phân hữu cơ truyền thống làm các nhóm chính như sau: Phân chuồng: là những loại phân hữu cơ tạo bởi phân gia súc, gia cầm (trâu, bò, lợn, gà...) được độn thêm các chất độn là phế phụ phẩm nông nghiệp (rơm, rạ, cỏ...). Phân chuồng có hai loại: + Phân chuồng tươi có thành phần dinh dưỡng chính: 24 25% chất hữu cơ; 0,45 0,50% N; 0,25 0,3% P2O5 và 0,5 0,6% K2O. + Phân chuồng hoại mục (là phân chuồng tươi được ủ hoai sau 2 3 tháng), với thành phần dinh dưỡng chính gồm: 19 20% chất hữu cơ; 0,50 0,60% N; 0,30 0,40% P2O5 và 0,6 0,7% K2O. Tùy theo điều kiện sản xuất mà nông dân có thể sử dụng phân chuồng tươi và phân chuồng hoai mục. Tuy nhiên, việc sử dụng phân chuồng tươi có thể dẫn đến mang theo mầm bệnh và cỏ dại cho cây trồng.
10 Phân rác (phân xanh): loại phân này làm từ rơm, rạ, thân lá các cây ngô, đậu, đỗ, vỏ lạc, trấu, bã mía,... Thành phần trung bình của phân rác như sau: 0,5 0,6% N; 0,4 0,6% P2O5; 0,5 0,8% K2O; 3 6% CaO. Phân than bùn: dùng than bùn đã được phơi khô để độn chuồng, hoặc có thể dùng để chế biến phân rác, làm chất đốt, chất cải tạo đất. Than bùn không dùng trực tiếp làm phân bón, chỉ để ủ phân rác hoặc độn chuồng; than bùn có độ phân giải cao (>50%) và pH từ 5,5 trở lên có thể bón trực tiếp, nhất là dùng để làm chất cải tạo lý tính đất. Ngoài ra còn một số loại phân hữu cơ truyền thống khác như: Bùn ao, bùn hồ, bùn sông: có hàm lượng mùn trung bình là: 4,90% (dao động trong khoảng 1,65 14,90%), N tổng số: 0,23% (dao động 0,11 0,52%), P2O5 tổng số: 0,29% (dao động 0,21 0,48%), K2O tổng số: 0,40% (dao động 0,13 0,70%), H2S trung bình là 7,1 mg/100 g bùn (dao động 3,4 13,6 mg/100 g). Khô dầu: là bã còn lại sau khi hạt đã ép lấy dầu. Tùy theo thành phần của mỗi loại khô dầu mà nông dân đã sử dụng như loại phân bón hữu cơ, bón vào đất để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng. Bình quân hàm lượng dinh dưỡng như sau: 3,97% N; 1,23% P2O5; 0,91% K2O. 1.1.3.2. Phân hữu cơ công nghiệp Phân hữu cơ chế biến (công nghiệp) là một loại phân được chế biến từ các nguồn hữu cơ khác nhau, theo một quy trình công nghiệp nhất định, để tạo thành một loại phân hữu cơ bón vào đất, có tác dụng tăng năng suất cây trồng, cải tạo độ phì nhiêu đất tốt hơn so với bón vào đất bằng các nguyên liệu thô ban đầu [ 3], [4], [5]. Có thể chia ra các loại phân hữu cơ chế biến như sau: Phân hữu cơ khoáng: là loại phân được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ được trộn thêm một hoặc một số yếu tố dinh dưỡng khoáng, trong đó có ít nhất một yếu tố dinh dưỡng khoáng đa lượng. Phân phải đảm bảo một số chỉ tiêu bắt buộc như sau: ẩm độ đối với phân bón dạng bột ≤ 25%; hàm lượng hữu cơ tổng số ≥ 15%; hàm lượng Nts + P2O5hh + K2Ohh ≥ 8%. Phân hữu cơ sinh học: là loại phân được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ theo quy trình lên men có sự tham gia của vi sinh vật sống có ích hoặc các tác nhân sinh học khác. Phân phải đảm bảo một số chỉ tiêu bắt buộc như sau: ẩm độ đối với
11 dạng bột ≤ 25%; hàm lượng hữu cơ tổng số ≥ 22%; hàm lượng Nts ≥ 2,5%; hàm lượng axit humic (đối với phân chế biến từ than bùn) ≥ 2,5% (hoặc tổng hàm lượng các chất sinh học đối với phân chế biến từ nguồn hữu cơ khác ≥ 2,0%). Nếu phân có bổ sung chất điều tiết sinh trưởng thì tổng hàm lượng của chúng ≤ 0,5%. Phân hữu cơ vi sinh: là loại phân được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ có chứa ít nhất một chủng vi sinh vật sống có ích với mật độ phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật đã ban hành. Phân phải đảm bảo một số chỉ tiêu bắt buộc: ẩm độ đối với phân bón dạng bột ≤ 30%; hàm lượng hữu cơ tổng số ≥ 15%; mật độ mỗi chủng vi sinh vật có ích ≥ 1 × 106 CFU/g. Phân vi sinh vật: là loại phân trong thành phần chủ yếu có chứa một hay nhiều loại vi sinh vật sống có ích bao gồm: nhóm vi sinh vật cố định đạm, phân giải lân, phân giải kali, phân giải cellulose, vi sinh vật đối kháng, vi sinh vật tăng khả năng quang hợp và các vi sinh vật có ích khác với mật độ phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật đã ban hành. Phân phải đảm bảo một số chỉ tiêu bắt buộc như sau: Mật độ mỗi chủng vi sinh vật có ích trên nền chất mang khử trùng ≥ 10 8 CFU/g; trên nền chất mang không khử trùng có mật độ vi sinh vật hữu ích > 106 CFU/g. 1.1.3.3. Vai trò của phân hữu cơ Cho đến nay, các tài liệu trong và ngoài nước đều khẳng định hàm lượng chất hữu cơ trong đất là yếu tố hàng đầu quyết định độ phì nhiêu đất. Tuy nhiên, hàm lượng chất hữu cơ được tích lũy trong đất phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố như lượng hữu cơ bón vào, chất lượng hữu cơ, điều kiện tự nhiên (nhiệt độ, ẩm độ…), tốc độ phân giải hữu cơ trong đất, sử dụng bởi cây trồng, rửa trôi, xói mòn… Trong điều kiện nhiệt đới ẩm, tốc độ khoáng hóa chất hữu cơ trong đất rất cao. Theo những nghiên cứu của Nguyễn Vi (1999) [84], thì các chất hữu cơ bón vào đất ở Việt Nam sẽ bị phân giải nhanh, bình quân 9 tháng đến 1 năm gần như đã phân giải hết. Đất mới khai hoang có hàm lượng hữu cơ khá cao (5 6%), song chỉ cần sau 4 5 năm canh tác cây lương thực ngắn ngày, lượng chất hữu cơ giảm trung bình 50 60% [54]. Nguyên nhân của sự suy giảm nói trên là do tổng hợp của nhiều nguyên nhân. Ngoài lượng cây trồng sử dụng, thì quá trình khoáng hóa mạnh hữu cơ do nhiệt độ cao, quá trình rửa trôi, xói mòn là những nguyên nhân chính. Nhưng nguyên
12 nhân quan trọng nhất là việc bổ sung hữu cơ cho đất, cho cây không được chú ý đúng mức, chỉ nặng về phân hóa học. Cải tạo đất Mùn là một thực thể hữu cơ phức tạp, là cơ sở chủ yếu của độ phì nhiêu của đất. Ngày nay quan điểm sinh học về quá trình hình thành mùn được nhiều người công nhận cho rằng: Hình thành mùn là quá trình phân giải các chất hữu cơ. Các phản ứng xảy ra trong quá trình hình thành mùn là các phản ứng sinh hóa với sự tham gia của các enzym do vi sinh vật tiết ra. Thành phần của mùn có cấu tạo đặc trưng bởi các hợp chất chính: như axit humic, axit fulvic và các hợp chất humin, axit ulmic. Chất mùn là kho dự trữ thức ăn cho cây trồng. Axit mùn trong đất còn có tác dụng kích thích sự phát triển của rễ và sự sinh trưởng của cây trồng. Bón phân hữu cơ là cung cấp thêm chất hữu cơ, bổ sung hàm lượng mùn, tạo nên cấu trúc bền vững, cải thiện độ xốp, hạn chế sự rửa trôi và xói mòn của đất, giúp cây hấp thụ chất dinh dưỡng dễ dàng hơn. Đất làm quá tơi không được bồi một lớp hữu cơ thì sau khi tưới nước hoặc sau khi mưa sẽ tạo thành một lớp váng ngăn cản việc lưu thông không khí, thấm nước, hạn chế nẩy mầm của hạt và dễ bị xói mòn. Chất hữu cơ không chỉ là nguồn dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng do mùn bị phân hủy và hòa tan các chất vô cơ trong đất [83] mà còn có tính chất bền vững đến tiềm năng, năng suất cao nhất cho phép của đất nhờ con đường khoáng hóa và cải tạo tính chất lý hóa đất [163]. Bên cạnh đó, nhờ có các axit humic có trong phân hữu cơ đã giúp cho cây trồng hấp thu tốt chất dinh dưỡng [13]. Trong quá trình phân giải, phân hữu cơ có thể tăng khả năng hòa tan các chất khó tan, tăng khả năng trao đổi của đất. Hữu cơ là nhân tố tích cực tham gia vào chuyển hóa lân trong đất từ dạng khó tan sang dạng dễ tiêu, hữu dụng cho cây trồng [54]. Mặt khác sự bổ sung chất hữu cơ cho đất thông qua phân hữu cơ góp phần gia tăng khả năng đệm trong hầu hết các loại đất, gia tăng sự tạo phức chất hữu cơ khoáng để khắc phục các yếu tố độc hại trong đất [53]. Bón phân hữu cơ đơn thuần hoặc bón kết hợp phân hóa học thì vi sinh vật đất ổn định hơn, sự cân bằng sinh học trong đất được tốt hơn [47].
13 Phân hữu cơ ngoài tác dụng làm tăng năng suất cây trồng như các loại phân hóa học mà còn bồi dưỡng, cải thiện đất toàn diện, làm gia tăng lượng chất hữu cơ và mùn trong đất, giúp đất không bị bạc màu, đặc tính này không có ở phân hóa học. Quá trình này xảy ra chậm do phân hữu cơ phân giải chậm nhưng nó có ưu điểm hơn phân hóa học ở chỗ là nó cung cấp cho đất gần như đầy đủ các dưỡng chất N, P, K, Ca, Mg và các vi lượng khác [37]. Quan trọng hơn phân hữu cơ có tính chất tác động tốt đến hệ vi sinh vật đất, bổ sung nguồn vi sinh vật có lợi cho cây trồng, đồng thời là nguồn dinh dưỡng cho hệ vi sinh vật phát triển. Chất hữu cơ trong đất đóng một vai trò quan trọng trong việc duy trì độ phì nhiêu của đất và vì thế có thể làm tăng cường mức độ sản xuất nông nghiệp. Thêm vào đó, nó là một nguồn dinh dưỡng cho cây trồng, làm cải thiện các đặc tính lý hóa và sinh học của đất. Sự cải thiện này đối với đất tạo nên kết quả: (i) cây trồng trở nên chống chịu tốt hơn đối với khô hạn, sâu bệnh và tính độc; (ii) giúp sự hấp thu dinh dưỡng của cây trồng; (iii) tự chủ được chu trình dinh dưỡng hữu hiệu bởi sự hoạt động mạnh mẽ của vi sinh vật. Những yếu tố đó có vai trò làm giảm rủi ro thu hoạch, nâng cao thu nhập, giảm chi phí phân bón vô cơ cho nông dân [136]. Khi sử dụng phân hữu cơ bón cho cây trồng, quá trình phân hủy trong đất giúp: Cải thiện kết cấu đất: Phân hữu cơ khi bón vào đất sẽ làm cho đất sét quá dính dẻo sẽ tơi xốp hơn, với đất cát thì lại làm cho các hạt cát dính lại với nhau, từ đó làm cho đất bớt rời rạc. Phân hữu cơ còn cải tạo tính chất cơ lý của đất, chống xói mòn, chống chai hoá đất. Tạo sự màu mỡ trong đất: Trong phân hữu cơ có chứa đầy đủ các nguyên tố nitơ, photpho, magiê, lưu huỳnh… khi phân hủy sẽ giải phóng ra các chất dinh dưỡng, làm đất tăng sự hấp thụ khoáng chất. Phân bố dinh dưỡng hợp lý, giúp phục hồi đất bạc màu, đất đã khai thác lâu năm và đất đã sử dụng nhiều phân hóa học. Duy trì độ ẩm cho đất: Tăng thời gian lưu giữ nước giúp tốt cho đất. Các chất hữu cơ trong phân hữu cơ khi hòa tan vào đất sẽ trở thành một miếng xốp hút nước rồi luân chuyển nước vào đất để nuôi cây. Nếu thiếu chất hữu cơ nước sẽ bị thẩm thấu, từ đó đất sẽ bị đóng màng làm nước bị ứ đọng trên bề mặt đất, chảy tràn khiến xói mòn đất. Tạo môi trường tốt cho vi khuẩn có lợi sinh sống: Phân hữu cơ là môi trường dinh dưỡng tốt cho các loài vi sinh vật sống trong đất, các axit mùn là chất kháng
14 sinh chống lại nấm bệnh và tuyến trùng ký sinh thực vật cũng như tiêu diệt các loài côn trùng phá hoại đất đai. Theo Nguyễn Văn Sức (1995, 1999) [69], [70], thì việc sử dụng phụ phẩm hữu cơ của cây trồng bón vào đất, dù chất liệu có khác nhau, đều có ảnh hưởng tốt đến hoạt động sinh khối của vi sinh vật đất và tổng hoạt tính sinh học của đất. Bón phân hợp lý giữa phân khoáng và phân hữu cơ là yếu tố quan trọng để điều chỉnh và tăng cường một cách có hiệu quả các quá trình hoạt động sinh khối của vi sinh vật nói chung và các nhóm vi sinh vật chuyển hóa nitơ, phân giải cellulose… nói riêng và làm tăng đáng kể năng suất cây trồng trên đất xám bạc màu. Thông khí: 95% chất dinh dưỡng của cây là lấy từ không khí, ánh sáng và nước thông qua quá trình quang hợp. Nếu đất trồng xốp sẽ giúp cho sự khuếch tán không khí vào đất để trao đổi chất dinh dưỡng và độ ẩm, CO 2 được thoát ra do chất hữu cơ phân hủy, sẽ khuếch tán ra ngoài làm tăng quá trình hấp thu CO2 của cây. Tăng năng suất cây trồng Bón phân hữu cơ cho cây trồng sẽ ổn định năng suất, tăng chất lượng sản phẩm, tăng sức khỏe cộng đồng khi sử dụng sản phẩm nông nghiệp bón phân hữu cơ. Sử dụng phân hữu cơ trong trồng trọt được đánh giá là một biện pháp phù hợp, an toàn và tiết kiệm trong nông nghiệp. Thông qua tác dụng phòng ngừa một số bệnh hại nên nấm Trichoderma giúp giảm một phần thuốc bảo vệ thực vật, giảm ô nhiễm môi trường, giúp cây trồng sinh trưởng khỏe, giúp đất tơi xốp, giữ độ phì đất lâu dài và cho sản phẩm sạch, an toàn không có dư lượng thuốc hóa học, giúp người nông dân tiết kiệm được tiền bạc hơn khi sử dụng các thuốc hóa học khác. Phân hữu cơ giúp duy trì thế cân bằng vi sinh vật có lợi trong đất, chủ yếu là bảo vệ và cân bằng vi sinh vật có ích cũng như các loài thiên địch có lợi trên đồng ruộng. Do đó, thường xuyên bổ sung chất hữu cơ cho đất cũng như các nguồn vi sinh vật có lợi để tạo điều kiện thuận lợi cho bộ rễ phát triển hạn chế mầm bệnh. Làm tăng hệ số sử dụng đạm, vì vậy làm giảm lượng đạm tiêu tốn để tạo ra một đơn vị sản phẩm và làm tăng hiệu suất phân đạm. Phân hữu cơ cũng làm tăng hiệu lực của phân lân do vi sinh phân giải lân bị kết tủa trong đất, giúp cây khỏe, tăng trưởng nhanh hơn, khả năng chống chịu sâu bệnh tốt hơn và cho năng suất cao hơn [58].
15 Sử dụng phân hữu cơ và các chế phẩm sinh học sẽ làm tăng năng suất cây trồng và bảo đảm an toàn vệ sinh thực phẩm, nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của nông sản Việt Nam [49]. Vì vậy, sử dụng phân hữu cơ và các chế phẩm sinh học bón cho cây trồng thay thế cho phân chuồng, phân hóa học được xem là biện pháp quản lý cây trồng toàn diện, thân thiện với môi trường, tạo sản phẩm an toàn cho người tiêu dùng. 1.1.3.4. Giá trị sử dụng của phân hữu cơ Phân hữu cơ nói chung có ưu điểm là chứa đầy đủ các nguyên tố dinh dưỡng đa, trung và vi lượng mà không một loại phân khoáng nào có được. Ngoài ra, phân hữu cơ cung cấp chất mùn làm kết cấu của đất tốt lên, tơi xốp hơn, bộ rễ phát triển mạnh, hạn chế mất nước trong quá trình bốc hơi từ mặt đất, chống được hạn, chống xói mòn. Vào những năm của thập kỷ 60 thế kỷ 20 do nguồn phân khoáng có hạn nên sử dụng phân chuồng bình quân hơn 6 tấn/ha/vụ. Trong giai đoạn 15 năm (1980 1995) việc sản xuất và sử dụng phân hữu cơ có giảm sút, nhưng từ năm 1995 lại đây do yêu cầu thâm canh, do sự khuyến khích sản xuất, sử dụng phân hữu cơ được phục hồi, nên số lượng phân hữu cơ được sản xuất, sử dụng đã tăng lên đáng kể. Kết quả điều tra của Viện Thổ nhưỡng Nông hoá ở một số vùng đồng bằng, trung du Bắc bộ và Bắc Trung bộ cho thấy bình quân mỗi vụ cây trồng bón khoảng 8 9 tấn/ha/vụ [86]. Bón phân hữu cơ làm tăng năng suất cây trồng. Kết quả nghiên cứu khoa học trong rất nhiều năm của các viện, trường, cũng như kết quả điều tra kinh nghiệm của các hộ nông dân cho thấy, năng suất cây trồng và hiệu quả kinh tế cao, ổn định ở những nơi có bón tỷ lệ N hữu cơ và N vô cơ cân đối với tỷ lệ N tính từ hữu cơ chiếm khoảng 25 30% tổng nhu cầu của cây trồng. Ước tính do bón phân hữu cơ năng suất cây trồng đã tăng được 10 20%. Nếu tính riêng về thóc do bón phân hữu cơ đã đạt khoảng 2,5 3,0 triệu tấn thóc/năm. Bón phân hữu cơ còn làm giảm hiệu lực của phân kali khoáng, nhất là với loại phân có khả năng giải phóng kali dễ dàng như phân chuồng. Điều này có nghĩa nếu bón phân chuồng thì có thể giảm liều lượng phân kali khoáng. Đối với đậu tương khuyến cáo bón 5 6 tấn phân chuồng/ha trên đất phù sa và 8 10 tấn/ha trên đất bạc màu, đất cát ven biển, đất feralit trên nền phù sa cổ, ngoài phân bón vô cơ [87].
16 Sử dụng phân hữu cơ trong canh tác trên đất cát ven biển và đất xám bạc màu không chỉ có mục đích cân đối dinh dưỡng, mà chất hữu cơ còn có vai trò hàng đầu trong việc làm tăng hàm lượng mùn trong đất, cải thiện độ phì nhiêu, nâng cao hiệu quả sử dụng nước và phân vô cơ, giảm nguy cơ sâu bệnh, tăng năng suất và chất lượng nông sản, cuối cùng là tăng hiệu quả sản xuất. Chính vì vậy, ngoài việc sử dụng đầy đủ và cân đối lượng phân khoáng cho đất cát ven biển và đất xám bạc màu, việc chú ý sử dụng phân hữu cơ là một nhu cầu tất yếu và không thể bỏ qua. Tuy nhiên, nếu ta chỉ quan tâm đến việc sử dụng phân hữu cơ truyền thống như trước kia, sẽ hoàn toàn thiếu nguồn cung cấp và chất lượng. Con số thống kê cho thấy, ước tính lượng phân hữu cơ truyền thống chỉ có thể đáp ứng khoảng dưới 20% nhu cầu phân hữu cơ hiện nay. Hơn 80% nhu cầu còn lại chỉ có thể được cung cấp bằng các nguồn phân hữu cơ chế biến (phân hữu cơ công nghiệp) [87]. 1.1.4. Nấm Trichoderma 1.1.4.1. Đặc điểm của nấm Trichoderma Chủng nấm Trichoderma thuộc nhóm nấm bất toàn (Deuteromycetes hay Fungi Imperfecti), sinh sản vô tính bằng bào tử bụi, sắp xếp theo kiểu đính bào tử. Chúng được tìm thấy khắp mọi nơi từ những vĩ độ cực Nam và cực Bắc. Hầu hết dòng Trichoderma đều hoại sinh, chúng phổ biến trong những khu rừng nhiệt đới ẩm hay cận nhiệt đới, ở rễ cây, trong đất hay trên xác sinh vật đã chết, xác bã hữu cơ hay ký sinh trên những loại nấm khác. Nấm Trichoderma phát triển nhanh ở 25 300C có một số ít loài Trichoderma tăng trưởng được ở 450C. Mỗi dòng nấm Trichoderma spp. khác nhau sẽ yêu cầu nhiệt độ và độ ẩm khác nhau [122]. Trichoderma là giống nấm có vách ngăn (septate fungus) và cuống sinh bào tử phân nhánh, có dạng hình nón hoặc hình kim tự tháp [143]. Thể bình (phialide) được tạo thành ở đỉnh cuống sinh bào tử. Các bào tử đính (conidia) được tạo ra tại đầu mút của các thể bình, nơi chúng tích lũy để hình thành các đỉnh bào tử đính ( conidial head) [112]. Các loài Trichoderma tạo khuẩn lạc có dạng cụm, bông (floccose) hay mọc thành búi (tufted) với màu sắc khác nhau (trắng, vàng, lục), là những đặc điểm được sử dụng để định danh loài trước đây [143]. Hiện nay, việc sử dụng những đặc điểm hình thái để định danh các loài Trichoderma đang dần được thay thế bởi các công cụ phân tử, nhanh và dễ dàng hơn [134]. 1.1.4.2. Vai trò của nấm Trichoderma Khả năng đối kháng
17 Nấm Trichoderma là thành viên phổ biến của hệ vi sinh vật đất, chúng thường tiết ra các men, kháng sinh gây độc cho nấm gây bệnh hoặc cạnh tranh điều kiện sống với nấm gây bệnh. Nấm Trichoderma có thể kìm hãm sự sinh trưởng, phát triển của nấm gây bệnh, giúp cây trồng phục hồi, sinh trưởng, phát triển. Nấm Trichoderma có khả năng tiêu diệt và khống chế ngăn ngừa các loại nấm bệnh hại cây trồng gây bệnh xì mủ, vàng lá thối rễ, chết yểu, héo rũ như: Rhizoctonia solani, Fusarium, Pythium, Phytophthora sp., Sclerotium rolfsii,… Ngoài hiệu quả trừ nấm gây bệnh, làm giảm tỷ lệ cây bị bệnh, chế phẩm từ nấm Trichoderma còn có tác dụng tốt đối với cây trồng. Dùng chế phẩm nấm Trichoderma làm cho cây khỏe hơn, tăng sức đề kháng với vi sinh vật gây bệnh, tác dụng kích thích sinh trưởng cây trồng [101], [111]. Nấm Trichoderma thương hi ̀ ẹn di ̂ ẹn ̂ ở vung xung quanh h ̀ ệ thông cua rê cay. ́ ̉ ̃ ̂ ̂ ̀ ̣ ́ ̣ ́ ̉ ̆ ̣ ́ ệnh Đay la loai nâm hoai sinh co kha nang ky sinh va đôi khang tren nhiêu loai nâm b ́ ̀ ́ ́ ̂ ̀ cay trông. Nh ̂ ̀ ờ vạy, nhiêu loai ̂ ̀ ̃ ̛ợc nghien c ̀ Trichoderma spp. đa đu ̂ ưu nhu la m ́ ̛ ̀ ọt tac ̂ ́ nhan phong tr ̂ ̀ ừ sinh hoc va đa đu ̣ ̀ ̃ ̛ợc thuong mai hoa thanh thuôc tr ̛ ̛ ̣ ́ ̀ ́ ừ bệnh sinh hoc, ̣ ̣ ̀ ́ ̉ ̣ phan sinh hoc va chât cai tao đât ̂ ́ [122]. ̛ ́ ́ ộng chinh cua nâm Co chê tac đ ́ ̉ ́ Trichoderma la ky sinh va tiêt ra cac khang sinh ̀ ́ ̀ ́ ́ ́ ̂ ́ ̀ ́ ̂ ẹnh. Ngoai hi tren cac loai nâm gay b ̂ ̀ ẹu qua tr ̂ ̉ ực tiêp tren cac tac nhan gay b ́ ̂ ́ ́ ̂ ̂ ẹnh cay, ̂ ̂ nhiêu loai ̀ ̀ ̣ ̛ ở bê m ̀ Trichoderma con đinh cu ̀ ặt rê cay giup thay đôi kha nang biên ̃ ̂ ́ ̉ ̉ ̆ ́ dưỡng cua cay, nhiêu dong nâm đa kich thich s ̉ ̂ ̀ ̀ ́ ̃ ́ ́ ự tang tru ̆ ̛ơng cua cay, gia tang kha ̉ ̉ ̂ ̆ ̉ ̆ ́ ̣ nang hâp thu dinh du ̛ơng, cai thi ̃ ̉ ẹn nang suât cay va giup cay khang đu ̂ ̆ ́ ̂ ̀ ́ ̂ ́ ̛ợc bệnh [122]. Ngăn chặn nấm bệnh trong đất Trichoderma có khả năng ngăn chặn những loại nấm bệnh cây trong đất, như Rhizoctonia solani, Pythium spp., vấn đề này đã được công bố rộng rãi trong các nghiên cứu những năm gần đây [100], [161]. Khả năng thứ hai của nấm Trichoderma là kháng nấm. Trichoderma thamatum có rất nhiều trong đất hữu cơ tại vườn ươm ở Colombia có khả năng ngăn chặn nấm Rhizoctonia solani [101] và Trichoderma hazianum có nhiều khi phân lập từ đất tại Mexico có khả năng ngăn chặn nhiều loại nấm đất. Dưới nhiệt độ và tia phóng xạ gamma không thể tiêu diệt được nấm Rhizoctonia solani, ngược lại trên môi trường Trichoderma hazianum diệt được nấm này đây là vai trò chính của Trichoderma trong phòng trừ sinh học.
18 Trichoderma đóng vai trò quan trọng trong việc phân hủy xác hữu cơ có trong đất [132]. Chất hữu cơ được phân hủy nhanh hơn nhờ các men phân hủy glucose, cellulose do Trichoderma tiết ra trong hoạt động sống [75]. Xử lý hạt giống Xử lý Trichoderma vào hạt giống, đã ảnh hưởng rõ đến khả năng xâm nhập của Trichoderma vào trong đất. Đây là một phương pháp rất có ý nghĩa trong việc phòng trừ nấm gây bệnh ở giai đoạn hạt đến giai đoạn cây con. Trichoderma có hiệu quả nhất trong việc phòng trừ bệnh chết rạp cây con, với khả năng tăng sinh khối hệ rễ, ngăn cản bệnh gây hại cây trồng bằng cách cạnh tranh, ký sinh trên nấm hoặc kháng sinh nấm. Ngoài ra, chúng còn gây ảnh hưởng mạnh đến vi khuẩn và các loại nấm khác trong đất. Việc lựa chọn các chủng vi khuẩn đối kháng khác nhau với cơ chế phòng trừ bệnh hiệu quả để sử dụng trong phòng trừ bệnh tổng hợp là giải pháp tốt trong chiến lược phòng trừ bệnh. Việc sử dụng các tác nhân sinh học để xử lý hạt giống hoặc tưới với đất đóng vai trò trong phòng trừ bệnh hại do nấm gây ra do cơ chế trực tiếp đó là cạnh tranh dinh dưỡng, tiết ra các chất kháng sinh hoặc gián tiếp bằng các cơ chế kích kháng [159]. Kích thích tăng trưởng của cây trồng Những lợi ích mà những loài nấm Trichoderma mang lại đã được biết đến là việc kích thích sự tăng trưởng và phát triển của thực vật, do việc kích thích sự hình thành nhiều hơn và phát triển mạnh hơn của bộ rễ so với thông thường. Những cơ chế giải thích cho các hiện tượng này chỉ mới được hiểu rõ ràng hơn trong thời gian gần đây. Hiện nay, một số giống nấm Trichoderma đã được phát hiện là chúng có khả năng gia tăng số lượng rễ mọc sâu (sâu hơn 1 m dưới mặt đất). Những rễ sâu này giúp các loài cây như ngô hay cây cảnh có khả năng chịu được hạn hán. Một khả năng đáng chú ý nhất là những cây ngô có sự hiện diện của nấm Trichoderma dòng T22 ở rễ, thì có nhu cầu về đạm thấp hơn đến 40% so với những cây không có sự hiện diện của loài nấm này ở rễ. 1.1.4.3. Cơ chế tác động của nấm Trichoderma Cơ chế ký sinh nấm Ký sinh nấm là sự tấn công trực tiếp của một loài nấm trên loài nấm khác và
19 thường được định nghĩa là sự đối kháng trực tiếp [107], bao gồm 4 bước liên tiếp [103]. Bước đầu tiên được gọi là sự phát triển có tính chất hướng hóa (chemotrophic growth), tức là tiết ra một tác nhân kích thích hóa học gây ra bởi nấm ký chủ đã hấp dẫn chủng nấm ký sinh (nấm đối kháng) [ 102], [152]. Bước thứ hai được gọi là sự nhận diện đặc hiệu (specific recognition), tức chủng nấm ký sinh nhận diện được bề mặt tế bào của nấm ký chủ [94]. Bước thứ ba bao gồm hai quá trình tách biệt nhau. Quá trình thứ nhất được gọi là sự quấn (coiling), tức sợi nấm ký sinh Trichoderma bao quanh sợi nấm ký chủ [101], [139]. Quá trình thứ hai bao gồm sự tương tác và tiếp xúc sợi nấm gắn kết với nhau (intimate hyphal interaction and contact), tức sợi nấm Trichoderma phát triển hoàn toàn dọc theo sợi nấm ký chủ. Bước thứ tư và cũng là bước cuối cùng bao gồm sự tiết các enzyme phân giải đặc biệt, chúng sẽ phân hủy vách tế bào của nấm ký chủ [103]. Các nghiên cứu cấu trúc siêu vi (ultrastructural) và mô hóa học (histochemical) đã chứng minh rằng các enzyme của Trichoderma gây ra sự phân giải vách tế bào nấm ký chủ tại vị trí tiếp xúc giữa sinh vật đối kháng và ký chủ [96], [97]. Sự hiện diện của chitin và/hoặc các sợi βglucan, gắn chặt trong chất nền protein, trong vách các tế bào nấm bệnh đề xuất rằng sự phân giải hệ sợi nấm của chúng trong quá trình ký sinh có thể được thực hiện nhờ βglucanase, chitinase và protease [140], [141]. Sự hình thành các enzyme này đã được nghiên cứu trong quá trình tương tác vật ký sinh ký chủ giữa các loài Trichoderma spp. với một số nấm gây bệnh cây trồng nhất định [120], cũng như dưới điều kiện mô phỏng nhân tạo của quá trình ký sinh nấm (khi Trichoderma spp. được cho phát triển trên các môi trường có chứa hệ sợi nấm vô trùng hoặc các vách tế bào nấm bệnh) [98], [104], [114]. Nghiên cứu cho thấy, hoạt động thủy phân của các chủng Trichoderma khảo sát đối với vách tế bào nấm bệnh có tương quan với mức độ mà chúng bị ức chế [139]. Bên cạnh đó, hoạt động phối hợp giữa các enzyme phân giải với chất kháng sinh là một nhân tố khác có thể nâng cao khả năng ức chế mầm bệnh cây trồng của Trichoderma [128], [152]. Cơ chế kháng sinh Kiểu tương tác này được định nghĩa là sự đối kháng gián tiếp vì ở đây sự đối kháng diễn ra mà không yêu cầu phải có sự tiếp xúc [ 107]. Người ta đã chứng minh rằng Trichoderma có khả năng tiết ra một lượng lớn các chất chuyển hóa thứ cấp khác nhau có thể ức chế nấm và vi khuẩn. Cơ chế kháng sinh thường diễn ra phối
20 hợp với ký sinh nấm [147]. Theo đó, các chất kháng sinh có thể ức chế sự tạo thành vách tế bào, làm gia tăng hoạt động của những enzyme thủy phân [135]. Các chất kháng sinh cũng có thể tác động tới nấm mục tiêu thông qua một loạt các cơ chế khác nhau, như kìm hãm sự phát triển, sự sản xuất các chất chuyển hóa, sự hấp thu các chất dinh dưỡng và sự hình thành bào tử [ 124], [160]. Cũng giống như cơ chế ký sinh nấm, kháng sinh có đặc trưng cho từng loài và các loài Trichoderma khác nhau có khả năng kiểm soát sinh học không giống nhau. Thậm chí, các chủng Trichoderma khác nhau trong cùng một loài cũng biểu hiện những hoạt tính tiêu diệt nấm mục tiêu khác nhau [115], [125]. Cơ chế cạnh tranh Tương tác cạnh tranh giữa Trichoderma và vi sinh vật đất có thể được xem là sự đối kháng gián tiếp. Trichoderma có thể ức chế hoặc làm giảm sự phát triển của mầm bệnh cây trồng thông qua việc cạnh tranh về không gian, cơ chất enzyme, chất dinh dưỡng và oxygen [107]. Với bản chất phát triển nhanh và khả năng sinh trưởng tốt trên nhiều loại cơ chất khác nhau Trichoderma chính là những sinh vật chiếm lĩnh môi trường sống trong đất rất hiệu quả và có khả năng thay thế cho các sinh vật có khả năng xâm chiếm kém hơn [139]. Tuy nhiên, khả năng xâm chiếm của chúng bị ảnh hưởng rất lớn bởi những nhân tố môi trường đất, bao gồm pH, nhiệt độ và nước [131]. Cơ chế thúc đẩy sự phát triển và gia tăng sức đề kháng của cây trồng Trichoderma thúc đẩy sự phát triển của cây trồng thông qua việc kích thích trực tiếp sự hấp thu các chất dinh dưỡng của chúng [130], [138] hoặc việc tiết các chất chuyển hóa có khả năng đẩy nhanh sự phát triển cây trồng như các hormone tăng trưởng [161]. Với bản chất đối kháng nấm bệnh cây trồng của hầu hết các loài Trichoderma, chúng có thể thúc đẩy sự phát triển của cây trồng một cách gián tiếp thông qua việc ức chế các mầm bệnh và vì thế, làm gia tăng sự sinh trưởng của cây trồng [109]. Cơ chế tiết enzyme thủy phân của nấm Trichoderma Việc các loài Trichoderma có thể phân giải nhanh và hiệu quả đối với hầu như bất kỳ loại hợp chất hữu cơ nào là nhờ vào lượng enzyme thủy phân mà chúng có khả năng tạo ra. Các vật liệu hữu cơ bao gồm các loại đường, hormon và heteropolysaccharide. Vài loại enzyme thủy phân của các loài Trichoderma đối kháng khác nhau đã được tạo dòng.