Luận văn Ứng dụng nấm trichoderma để sản xuất phân hữu cơ từ rơm rạ

ỨNG DỤNG CHẾ PHẨM SINH HỌC ( NẤM TRICHODERMA ) ĐỂ SẢN XUẤT PHÂN RƠM RẠ HỮU CƠ VÀ CẢI THIỆN ĐỘ PHÌ CỦA ĐẤT CANH TÁC LÚA. Lưu Hồng Mẫn và ctv Cây lúa có một vai trò rất quan trọng ở vùng Đồng Bằng Sông Cửu Long, với diện tích gieo trồng chiếm gần 4 triệu ha, do đó lượng rơm rạ để lại sau thu hoạch là nguồn hữu cơ rất lớn. Tuy nhiên , rơm rạ nếu để tự nhiên sẽ cần thời gian phân hủy rất lâu, và do tỷ lệ C/N rất cao nên nếu cày vùi rơm rạ trực tiếp vào đất, sẽ gây hiện tượng bất động dinh dưỡng trong đất, hoặc trong quá trình phân hủy sẽ gây ra hiện tượng ngộ độc hữu cơ cho cây lúa (Martin và ctv, 1978; Elliott và ctv, 1981 ). Do đó đại đa số nông dân thường có tập quán là đốt bỏ để chuẩn bị đất cho vụ mùa tiếp theo.Theo ước tính nếu đốt 1 tấn rơm thì sẽ thải ra 36,32 kg khí CO, 4,54 kg Hydrocarbon và 3,18 kg bụi tro ( Jefferey Jacobs và ctv., 1997) và 56,00 kg CO2 (C.A.M. 1991) các thành này góp phần gây hiệu ứng nhà kính, gây ô nhiễm môi trường không khí. Để hạn chế sự bất lợi này, rơm rạ trước khi hoàn trả lại cho vụ mùa tiếp theo cần được trải qua qúa trình phân hủy của những vi sinh vật thích hợp nhằm rút ngắn thời gian phân hủy. Nấm Trichoderma được biết đến như nguồn vi sinh vật có khả năng phân hủy rơm rạ nhanh (Gaur và ctv 1990; Son và Ramaswami, 1997 ), hạn chế được sự phát triển của nấm bệnh khô vằn lưu tồn trong rơm rạ ( Nagamani và Mew, 1987 ). Từ những lý do trên, quần thể nấm Trichoderma từ các vùng canh tác khác nhau của ĐBSCL được phân lập và thanh lọc để sản xuất chế phẩm nhằm mục đích phát triển chế phẩm sinh học ( nấm Trichoderma ) phân hủy rơm rạ ở ĐBSCL, với những nội dung nghiên cứu chính sau đây: sản xuất chế phẩm sinh học ( nấm Trichoderma ) và xác định liều lượng, thời gian phân hủy rơm rạ của chế phẩm sinh học; Tạo nguồn phân rơm hữu cơ và đánh giá ảnh hưởng dài hạn của phân rơm hữu cơ và phân hoá học đối với năng suất lúa và độ phì của đất. Sản xuất chế phẩm sinh học (nấm Trichoderma): Chọn những dòng nấm có khả năng phân hủy cellulose cao để điều chế thành chế phẩm theo các bước sau đây: Nấm Trichoderma tồn trử trên môi trường PDA ( Khoai tây : 200 gram , Dextrose 20 gram, Agar 16 gram, nước 1 lít ) được chuẩn bị cho lên men; Lên men trong môi trường Potatoes – Dextrose ( dịch Khoai tây 200 gram , Dextrose 20 gram, nước 1 lít ) trong thời gian 1 tuần; Dịch lên men được phối trộn với ( mùn mía đã thanh trùng hoặc than bùn đã sấy thanh trùng ) với điều kiện ẩm độ khoảng 50 - 60%; Hổn hợp phối trộn trên được ủ trong điều kiện hiếu khí. Khoảng 1 tuần sau khi ủ ở điều kiện nhiệt độ phòng ( 300C) khuẩn ty của nấm Trichoderma sẽ phát triển đều khắp môi trường bán rắn; Chế phẩm được cho vào bao sạch, hàn kín và bảo quản trong điều kiện khô mát. Xác định liều lượng và thời gian phân hủy rơm rạ của chế phẩm sinh học: Chế phẩm sinh học (nấm Trichoderma) dạng bột trên được sử dụng để xử lý rơm rạ sau thu hoạch, theo các mức liều lượng 1, 2, 3, 4 và 5 kg chế phẩm cho 1 tấn rơm. Rơm sau đó được ủ thành đống, tưới nước và đảo định kỳ 1 tuần/lần, và được lấy mẫu để phân tích %C, %N và tỷ lệ C/N tại các thời điểm 0,1,2,3,4,5 tuần sau khi xử lý chế phẩm sinh học. Nguồn phân hữu cơ: Rải một lớp rơm sau đó tưới cho rơm đẫm và sau đó rải chế phẩm nấm Trichoderma (1 ha rơm, ủ thành đóng có chiều dài 5 m, ngang 2 m và cao 1,1m, cứ mỗi lớp rơm dầy 0,1 m, rải lượng chế phẩm 1kg, sao cho đều khắp); Sau khi rải chế phẩm, tiếp tục chất rơm và tưới nước đẫm và tiếp tục rải chế phẩm vào bề mặt lớp rơm. Tiếp tục làm như vậy cho đến khi hết rơm; Rơm sau khi xử lý chế phẩm có thể chất đóng ở độ cao từ 1,1m và lưu ý không để đóng rơm quá khô; Sau khi ủ rơm khoảng 1 tuần nên đảo rơm 1 lần để giúp cho quá trình phân hủy rơm nhanh hơn; 15 ngày sau khi ủ rơm chuyển thành màu nâu và 30 ngày sau khi ủ rơm trở thành nguồn phân hữu cơ; Thí nghiệm được bố trí theo kiểu khối hoàn toàn ngẫu nhiên (RBD), được lập lại 3 lần với 7 nghiệm thức. Các nghiệm thức được sắp đặt như sau: T1- Không bón rơm hữu cơ và không bón phân hóa học (0% NPK);T2 - Có bón rơm hữu cơ và Không bón phân hóa học (0%NPK); T3- Có bón rơm hữu cơ + 20 % NPK; T4- Có bón rơm hữu cơ + 40% NPK; T5- Có bón rơm hữu cơ + 60 % NPK; T6- Có bón rơm hữu cơ + 80%NPK; T7 Không bón rơm hữu cơ + 100% NPK. Ghi chú: 100 % NPK theo mức khuyến cáo: vụ Đông Xuân (100N -30P2O5-30 K2O); vụ Hè Thu (80N -30P2O5-30 K2O). Giống lúa: Từ vụ Hè Thu 2000 đến vụ Đông Xuân 2005: giống lúa IR 64, Sạ lan với mật độ 150 kg/ha; từ vụ Đông Xuân 2006: Giống lúa OM 2517, sạ hàng với mật độ 100 kg/ha. Bón phân: rơm hữu cơ bón trong các nghiệm thức là 6 tấn trên hécta. Diện tích ô: 5 x 6 = 30m2. Mật độ sạ 150 kg/ha. Rơm hữu cơ được vùi trước khi sạ lúa với số lượng 6 t/ha (tất cả các nghiệm thức sử dụng rơm hữu cơ đều được bón như nhau: 6t/ha). Phân hóa học được bón như sau: Lân được bón hoàn toàn trước khi sạ lúa, đạm chia thành 3 lần bón là 10; 20 và 30 ngày sau sạ lúa (NSS). Kali chia đều 2 lần bón là 10 và 30 NSS. * Chỉ tiêu theo dõi: năng suất thực tế; độ phì sinh học của đất ( mật số vi sinh vật, tổng số protein trong đất, hoạt động ETS); mật số vi sinh vật được xác định theo phương pháp của (SubbaRao,1977) bằng cách pha loảng và trải đều trên bề mặt môi trường đo đếm vi sinh vật; tổng số Protein trong đất được phân tích theo phương pháp của Herbert và ctv, 1971; hoạt động electron transport system (ETS) được phân tích theo phương pháp của Chendrayan và ctv, 1980; số liệu được sử lý bằng chương trình SAS version 6.12 for Window. Kết quả thu được * Chế phẩm sinh học nấm Trichoderma: ba dòng nấm T 1-2; T 2-9 và T1-7 có chỉ số phân hủy cellulose cao được nhân mật số trên môi trường PDA ( Potatoes – Dextrose-Agar ). Bào tử của ba dòng nấm Trichoderma sp này được thu thập và cho lên men trong dung dịch PD ( ( Potatoes – Dextrose ) trong vòng 7 ngày. Dịch lên men được phối trộn với cơ chất ( mùn mía đã thanh trùng hoặc than bùn đã sấy thanh trùng ) với điều kiện ẩm độ khoảng 50 - 60% để tạo thành chế phẩm sinh học. Trong điều kiện tồn trữ ở nhiệt độ phòng (300 C ), kết quả cho thấy mật số nấm Trichoderma trong chế phẩm sinh học được xác định là 2.25 x 10 10 C.F.U/gram chế phẩm ở 6 tháng sau khi tồn trữ. * Xác định liều lượng và thời gian phân hủy rơm rạ của chế phẩm sinh học: Kết quả cho thấy rơm rạ được xử lý bằng chế phẩm sinh học cho hàm lượng Cacbon giảm hơn, và hàm lượng N tăng cao hơn so mẫu rơm không được xử lý theo thời gian ủ từ 1 tuần đến 5 tuần sau khi xử lý. Từ những kết quả đạt được cũng cho thấy rằng ở các nghiệm thức có xử lý chế phẩm sinh học có tỷ lệ C/N thấp hơn mẫu rơm không được xử lý và ở thời gian 4 tuần sau khi xử lý tỷ lệ C/N đạt từ 19,33 – 20,11 và ở thời gian 5 tuần sau khi xử lý tỷ lệ C/N đạt từ 16,37 – 17,56. Đây là ngưỡng tỷ lệ C/N khi bón vào đất dễ khoáng hóa cho cây trồng sử dụng ( Alexander, 1977; Subba Rao, 1977). Từ những kết qủa trên, chúng tôi chọn nghiệm thức 2kg chế phẩm sinh học để xử lý 1 tấn rơm sau thu hoạch và thời gian ủ từ 4 – 5 tuần ( tùy điều kiện ) để tạo nguồn phân rơm hữu cơ tại chổ phục vụ cho nghiên cứu tiếp theo. Bảng 1: Tỷ lệ C/N ở các mức độ chế phẩm sinh học sau khi xử lý. Tỷ lệ chế phẩm  Tỷ lệ C/N sau khi xử lý chế phẩm sinh học    1 tuần  2 tuần  3 tuần  4 tuần  5 tuần   Mẫu TKXL * T1. Không xử lý T2. 1 kg CP/t rơm T3. 2 kg CP/ t rơm T4. 3 kg CP/t rơm T5. 4 kg CP/ t rơm T6. 5 kg CP/ t rơm  41,36 36,65 29,86 31,24 33,12 31,05 35,75  41,36 30,42 28,00 29,72 31,87 27,00 27,86  41,36 27,67 21,97 22,96 24,29 24,10 22,78  41,36 25,21 19,66 20,11 21,24 19,33 19,98  41,36 22,63 17,56 17,42 17,00 16,37 17,18   CV (%) LSD (5%)  4,20 nghiệm thức= 0,83 thời gian = 0,70 nghiệm thức x thời gian = 1,86   Bảng 2. Ảnh hưởng của phân rơm hữu cơ đến năng suất lúa vụ Hè Thu. Nghiệm thức  Vụ Hè Thu    2000  2001  2002  2003  2004  2005  2006  2007  Trung bình  Năng suất hơn đối chứng ( % )   T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7  2.19 2.23 2.51 2.66 2.71 2.90 3.07  2.67 2.90 3.24 3.53 3.62 3.70 3.60  2.98 3.20 3.22 3.26 3.33 3.42 3.37  1.81 1.83 3.40 3.63 3.47 3.47 3.15  3.04 3.69 4.17 4.46 4.66 4.27 4.04  1.59 2.36 3.05 3.51 3.63 3.56 3.36  1.56 2.47 3.56 3.74 4.37 3.81 3.83  1.45 1.94 2.29 2.49 3.18 3.15 2.67  2.16 d 2.58 c 3.18 c b 3.41 ab 3.62 a 3.54 a 3.39 ab  - 19.26 47.14 57.78 67.61 63.56 56.68   CV LSD 5%  8.20 0.37  4.00 0.24  3.30 0.19  13.10 0.68  5.95 0.42  12.64 0.68  13.48 0.80  11.0 0.48  10.4    Bảng 3. Ảnh hưởng của phân rơm hữu cơ đến năng suất lúa vụ Đông Xuân. Nghiệm thức  Vụ Đông Xuân     2001  2002  2003  2005  2006  2007  2008  Average  Năng suất hơn đối chứng ( % )   T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7  4.32 4.62 5.50 5.84 5.94 5.92 5.89  4.78 5.13 6.05 6.46 6.76 6.55 6.65  3.49 3.84 4.36 4.89 4.49 4.30 3.55  3.84 4.01 5.12 5.24 5.39 4.90 4.89  4.86 4.88 6.05 6.03 6.12 5.86 5.86  4.56 4.73 5.66 6.16 5.79 6.11 5.16  4.51 4.64 5.65 6.98 7.08 6.96 6.50  4.34 c 4.55 c 5.48 b 5.94 a 5.94 a 5.80 ab 5.50 b  - 4.84 26.50 37.02 36.92 33.76 26.81   CV LSD 5%  5.50 0.52  5.10 0.55  9.00 0.65  7.90 0.67  6.99 0.71  10.4 1.01  5.20 0.56  6.10 -      Năng suất bình quân của 8 vụ Hè thu cho thấy ( bảng 1) khi bón trả liên tục phân rơm hữu cơ ở mức 6 tấn / ha phối hợp với 20 % lương phân hóa học theo mức khuyến cáo mà năng suất lúa không khác biệt ý nghĩa thống kê khi so sánh với lô bón hoàn toàn 100 % phân hóa học. Trong khi đó ở vụ Đông Xuân (bảng 3) cũng cho kết quả tương tự vụ Hè Thu, tuy nhiên kết quả cũng cho thấy nếu bón liên tục phân rơm hữu cơ ở mức 6 tấn và bón phối hợp 40% phân hoá học theo khuyến cáo cho năng suất lúa cao hơn so với bón hoàn toàn 100% phân hóa học . Kết quả còn cho thấy khi bón liên tục phân rơm hữu cơ và bón giảm lượng phân hóa học cây lúa ít bị nhiễm sâu bệnh hơn so với lô chỉ bón hoàn toàn phân hóa học ( bảng 4, 5), và ở những lô có bón phân rơm hữu cơ thì nồng độ Silic trong thân cây lúa cao hơn so với những lô không bón phân hữu cơ từ đó giúp cây lúa chống chịu đối sâu bệnh tốt hơn ( bảng 6). Bảng 4. Ảnh hưởng của phân rơm hữu cơ đến sâu - bệnh lúa.vụ Đông Xuân và Hè Thu. Nghiệm thức  Đạo ôn (%) Đ.X 2003  Thối cổ bông (%) Đ.X 2003  Lem lép hạt(%) Đ.X 2005  Đạo ôn (%) H.T 2006  Rầy nâu/cây H.T. 2006  Sâu cuốn lá (%) H.T 2006   T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7  1.48 2.94 12.54 14.87 30.70 38.27 72.00  1.38 0.90 1.42 1.54 2.66 3.60 4.52  34.60 35.70 40.03 46.10 44.97 59.02 60.50  26.05 25.43 28.45 33.21 33.79 33.81 36.29  5.55 5.18 8.41 10.15 12.48 18.41 16.72  2.58 0.00 1.39 3.01 6.47 19.11 16.36   CV (%) LSD (%)  26.5 11.62  22.5 0.91  11.2 9.15  7.46 4.22  15.11 2.96  68.57 8.57   Bảng 5. . Ảnh hưởng của phân rơm hữu cơ đến sâu - bệnh trên lúa.vụ Đông Xuân 2008 Nghiệm thức  Đạo ôn (%)  Sâu cuốn lá ( % )  Rầy nâu / m2   T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7  5.72 5.19 6.49 5.77 6.46 6.31 7.09  1.61 1.61 2.24 2.33 1.65 1.66 3.00  220 206 231 197 247 288 317   CV ( % ) LSD ( 5% )  19.6 2.14  45.0 1.65  19.4 83.98   Kết quả bảng 7 cho thấy rằng ở những lô có bón phân rơm hữu cơ thì mật số vi sinh vật đất, hoạt động ETS và lượng protein hoàn trả lại trong đất cao hơn so với những lô không có bón phân rơm hữu cơ và từ đó độ xốp của đất có phần cải thiện hơn so với bón hoàn toàn phân hóa học ( bảng 8). Bảng 6. Nồng độ N và Si O 2 trong thân và hạt lúa ở thời điểm thu hoạch vụ vụ Đông Xuân 2005. Nghiêm thức  N(%)  SiO 2 (%)      Thân  Hạt  Thân  Hạt   T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7  0.57a 0.58a 0.59a 0.67a 0.69a 0.94b 0.94b  1.16a 1.14a 1.18a 1.23a 1.29ab 1.40 bc 1.49c  8.97 9.54 9.17 9.19 9.64 9.47 8.36  4.27a 4.39a 3.59b 3.50b 3.51b 3.40b 2.75 c   Bảng 7. Ảnh hưởng của phân rơm hữu cơ đến hoạt động sinh học đất ( trung bình của 8 vụ Hè Thu và 7 vụ Đông Xuân ) Nghiệm thức  Quần thể vi sinh vật  Hoạt động ETS  Protein trong đất    HT  ĐX  HT  ĐX  HT  ĐX   T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7  7.16 7.51 7.43 7.58 7.58 7.46 7.24  7.03 7.38 7.47 7.59 7.38 7.50 7.20  49.58 62.83 63.80 63.04 68.65 65.87 53.03  71.4 89.5 96.2 93.1 94.4 83.7 71.4  79.6 98.1 99.3 102.1 107.9 100.3 89.4  93.7 112.3 109.3 114.5 113.4 118.6 91.9   Av. Sd  7.42 0.16  7.36 0.19  61.97 7.0  85.4 10.3  96.7 9.3  107.7 10.5   Ghi chú : - Quần thể vi sinh vật = log 10 of C.F.U/ g. đất khô - Hoạt động ETS = n mol INTF( Iodonitrophenyl Formazan ) / g. đất khô - Tổng số Protein trong đất = mg / kg . đất khô . Bảng:8. Năng suất của giống lúa IR 64 tại Trại giống Long Phú- tỉnh Sóc Trăng Nghiệm thức  Năng suất trung bình    Hè Thu ( 1999-2005 )  Đông Xuân (2000-2005)   Đ/C Rơm hữu cơ RHC+20%NPK RHC+40%NPK RHC+60%NPK RHC+80%NPK 80:30:30 ( N: P: K )  2,97a 3,20a 3,74 b 3,96 bc 4,36 cd 4,65 d 4,48 d  2,23a 2,55a 3,33ab 3,35b 3,83cd 3,84d 3,81bcd   F CV%  * 11,2  * 12,87   ( nguồn Trại giống huyện Long Phú - tỉnh Sóc Trăng ) Bảng 9. Hiệu quả kinh tế của việc sử dụng phân rơm hữu cơ, trung bình của 5 vụ (đơn vị tính = đồng ), tỉnh Sóc Trăng. N.T  Công lao động ủ rơm  Chi phí phân bón  Các chi phí khác  Tổng chi phí  Thu họach năng suất (kg)  Thành tiền  Cân đối hiệu quả ( đồng )   T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7  0 180.000 180.000 180.000 180.000 180.000 0  0 0 204.400 408.800 613.200 817.600 1.022.00  3.250.000 3.250.000 3.250.000 3.250.000 3.250.000 3.250.000 3.250.000  3.250.000 3.450.000 3.654.400 3.838.800 4.063.200 4.267.600 4.272.000  2.154 2.704 3.135 3.315 3.944 4.482 4.054  3.231.000 4.056.000 4.702.500 4.972.500 5.916.000 6.723.000 6.081.000  -19.000 626.000 1.068.100 1.133.700 1.872.800 2.475.000 1.829.000   Ghi chú : giá phân urea 2400 đồng, super lân 1100 đồng, Kali 2500 đồng, lúa 1500 đồng /kg ( nguồn Trại giống huyện Long Phú - tỉnh Sóc Trăng ) Kết quả áp dụng phân rơm hữu cơ tại trại giống Long Phú , tỉnh Sóc Trăng cũng cho thấy ở vụ Hè Thu khi bón 6 tấn phân rơm hữu cơ dài hạn có thể giảm được 40% lượng phân hóa học theo mức khuyến cáo mà vẩn cho năng suất không khác biệt thống kê so với bón hòan tòan phân hóa học, trong khi đó ở vụ Đông Xuân có thể tiết kiệm được từ 60-80% lương phân hóa học, ( bảng 8 ) và hiệu quả kinh tế được tính bình quân của 5 vụ cũng cho thấy khi bón 6 tấn phân rơm hữu cơ và bón phối hợp từ 60 – 80 % lượng phân hóa học ( NPK ) sẽ mang lại hiệu quả kinh tế từ 1.872.000 – 2.475.000 đồng so với bón đơn thuần phân hóa học chỉ mang lại hiệu quả 1.829.000 đồng ( bảng 9). Bảng 8. Ảnh hưởng dài hạn của phân rơm hữu cơ đến lý tính của đất ( Đông Xuân 2007) Nghiệm thức  Dung trọng đất ( g/cm 3 )  Tỷ trọng đất ( g/cm 3)  Độ xốp của đất ( %)    Độ sâu của đất  0-10 cm  10-20 cm  0-10cm  10-20 cm  0-10cm  10-20 cm   T1.(Đối chứng ) T2. ( 100 % RHC) T4. (RHC + 40% NPK ) T7. ( 100% NPK )  0.98 0.95 0.94 0.96  1.22 1.11 1.08 1.15  2.24 2.22 2.22 2.21  2.35 2.34 2.34 2.35  56.1 57.4 57.5 56.8  48.3 52.5 53.8 51.1   CV (%) LSD ( 5%)  3.80 0.74  3.80 0.87  2.00 0.07  1.50 0.07  2.40 2.65  3.60 3.65   Từ những kết quả trên cho thấy phân hữu cơ đóng một vai trò rất quan trọng đối với họat động của vi sinh vật trong đất, góp phần duy trì độ phì của đất và cung cấp dưỡng chất cần thiết cho cây trồng tăng trường và phát triền ( Subba rao, 1977 ; Vũ Hữu Yêm, 1995). Kết luận Bón phân rơm hữu cơ dài hạn ( 15 vụ lúa ) giúp giảm được 60 % phân hoá học (NPK ) trong vụ Hè Thu và Đông Xuân mà vẩn đảm bảo được năng suất lúa như bón hoàn toàn phân hoá học. Bón phân rơm hữu cơ làm gia tăng hàm lượng Silic trong thân và hạt giúp cây lúa chống chịu sâu bệnh tốt hơn so với bón hoàn toàn phân hoá học. Bón phân rơm hữu cơ dài hạn góp phần cải thiện được lý tính của đất và cải thiện được độ phì sinh học của đất chuyên canh cây lúa./.