Luận văn Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm bio bl và bioplant flora đến sự sinh trưởng, năng suất và chất lượng của cây cải ngọt (brassica integrifolia)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Trần Ngọc Điểm KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ PHẨM BIO BL VÀ BIOPLANT FLORA ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG, NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG CỦA CÂY CẢI NGỌT (BRASSICA INTEGRIFOLIA) LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC Thành Phố Hồ Chí Minh – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HỒ CHÍ MINH Trần Ngọc Điểm KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ PHẨM BIO BL VÀ BIOPLANT FLORA ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG, NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƯỢNG CỦA CÂY CẢI NGỌT (BRASSICA INTEGRIFOLIA) Chuyên ngành : Vi sinh vật học Mã số : 60 42 01 07 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. TRẦN THANH THỦY Thành Phố Hồ Chí Minh – 2014 1 LỜI CẢM ƠN Luận văn này được thực hiện tại phòng thí nghiệm của Bộ môn Vi Sinh , Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh. Để hoàn thành được luận văn này tôi đã nhận được rất nhiều sự động viên, giúp đỡ của nhiều cá nhân và tập thể. Để có được kết quả luận văn này em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. TRẦN THANH THỦY, người đã động viên, giúp đỡ, đưa ra phương hướng, mục tiêu, hướng dẫn khoa học cặn kẽ cho em trong suốt quá trình thực hiện luận văn. Em xin gửi lời cảm ơn đến TS. VÕ THỊ HẠNH đã giúp đỡ, truyền đạt những kinh nghiệm quý báu cho em trong quá trình thực hiện luận văn. Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo, người đã đem lại cho em những kiến thức bổ trợ, vô cùng có ích trong những năm học vừa qua. Cũng xin gửi lời cám ơn chân thành tới Ban Giám hiệu, Phòng Đào tạo sau đại học Trường Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện cho tôi trong quá trình học tập. Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã luôn bên tôi, động viên và khuyến khích tôi trong quá trình thực hiện đề tài nghiên cứu của mình. 2 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu được trình bày trong phần kết quả của luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Trần Ngọc Điểm 3 MỤC LỤC Trang phụ bìa Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục các chữ cái viết tắt Danh mục các bảng Danh mục các hình vẽ MỞ ĐẦU.................................................................................................................................. 9 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU.................................................................... 11 1.1. Chế phẩm sinh học ......................................................................................... 11 1.1.1. Lịch sử nghiên cứu .................................................................................. 11 1.1.2. Đặc điểm của chế phẩm sinh học ............................................................ 12 1.1.3. Đặc điểm của chế phẩm vi sinh ............................................................... 14 1.1.4. Các phương pháp sử dụng chế phẩm vi sinh trong trồng trọt và bảo vệ thực vật ............................................................................................. 18 1.1.5. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng của các chế phẩm sinh học dùng trong nông nghiệp. ................................................................................. 20 1.2. Chế phẩm Bio BL và Bioplant Flora ............................................................. 22 1.2.1. Chế phẩm Bio BL .................................................................................... 22 1.2.2. Chế phẩm Bioplant Flora ........................................................................ 27 1.3. Giới thiệu về cây cải ngọt (Brassica integrifolia Willd.). ............................. 30 1.3.1. Vị trí phân loại. ........................................................................................ 30 1.3.2. Đặc điểm sinh học của cây cải ngọt. ....................................................... 31 1.3.3. Vai trò của cải ngọt trong thực phẩm. ..................................................... 31 1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến năng suất, chất lượng của cây cải ngọt ........ 32 Chương 2. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................. 34 2.1. Vật liệu ........................................................................................................... 34 4 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu .............................................................................. 34 2.1.2. Hóa chất ................................................................................................... 34 2.1.3. Thiết bị và dụng cụ .................................................................................. 34 2.1.4. Các môi trường nghiên cứu sử dụng ....................................................... 34 2.2. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................... 35 2.2.1. Phương pháp phân lập vi khuẩn. ............................................................. 35 2.2.2. Phương pháp quan sát hình thái vi khuẩn ............................................... 36 2.2.3. Phương pháp xác định số lượng tế bào vi khuẩn. ................................... 37 2.2.4. Bố trí thí nghiệm. .................................................................................... 38 2.2.5. Theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng, năng suất, chất lượng của cải ngọt ........................................................................................................ 39 2.2.6. Phương pháp xác định hàm lượng vitamin C và nitrat có trong sản phẩm ...................................................................................................... 40 2.2.7. Phương pháp phân tích hàm lượng dinh dưỡng trong chế phẩm ............ 40 2.2.9. Phương pháp phân tích và xử lí số liệu ................................................... 41 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN ..................................................................... 42 3.1. Khảo sát thành phần vi sinh vật có trong chế phẩm Bio BL ......................... 42 3.2. Khảo sát hàm lượng chất dinh dưỡng có trong chế phẩm Bio BL và chế phẩm Bioplant Flora ...................................................................................... 45 3.3. Ảnh hưởng của chế phẩm Bio BL và Bioplant Flora đến sinh trưởng của cải ngọt. ................................................................................................... 46 3.3.1. Ảnh hưởng của chế phẩm Bio-BL và Bioplant Flora đến số lá cây cải ngọt. ................................................................................................. 47 3.3.2. Ảnh hưởng của chế phẩm Bio-BL và Bioplant Flora đến diện tích lá cây cải ngọt ........................................................................................ 50 3.3.3. Ảnh hưởng của chế phẩm Bio-BL và Bioplant Flora đến chiều cao cây cải ngọt ............................................................................................ 52 3.4. Ảnh hưởng của chế phẩm Bio-BL và Bioplant Flora đến năng suất của cây cải ngọt .................................................................................................... 55 5 3.5. Ảnh hưởng của chế phẩm Bio-BL và Bioplant Flora đến chất lượng của cây cải ngọt .............................................................................................. 57 3.5.1. Ảnh hưởng của chế phẩm Bio-BL và Bioplant Flora đến hàm lượng Vitamin C của cây cải ngọt ................................................................... 57 3.5.2. Ảnh hưởng của chế phẩm Bio-BL và Bioplant Flora đến hàm lượng Nitrat của cây cải ngọt. .......................................................................... 58 Chương 4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................... 61 4.1. Kết luận ......................................................................................................... 61 4.2. Kiến nghị ........................................................................................................ 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 63 PHỤ LỤC 6 DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT BVTV : bảo vệ thực vật CPSH : chế phẩm sinh học CPVS : chế phẩm vi sinh CPVK : chế phẩm vi khuẩn CT : công thức ĐC : đối chứng KLTB : khối lượng trung bình NSLT : năng suất lý thuyết NSTT : năng suất thực thụ VSV : vi sinh vật VTM : vitamin VK : vi khuẩn 7 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thành phần dinh dưỡng trong cây cải ngọt ........................................... 32 Bảng 2.1. Phương pháp phân tích hàm lượng vitamin C và nitrat trong cải ngọt ........................................................................................................ 40 Bảng 2.2. Phương pháp phân tích hàm lượng chất dinh dưỡng trong chế phẩm Bio BL ......................................................................................... 40 Bảng 2.3. Phương pháp phân tích hàm lượng chất dinh dưỡng trong chế phẩm Bioplant Flora .............................................................................. 41 Bảng 3.1. Đặc điểm hình thái các thành phần vi khuẩn có trong chế phẩm Bio BL ................................................................................................... 42 Bảng 3.2. Mật độ của các loài VSV có trong chế phẩm Bio BL ........................... 44 Bảng 3.3. Thành phần chất dinh dưỡng có trong chế phẩm Bio BL. .................... 45 Bảng 3.4. Thành phần chất dinh dưỡng có trong chế phẩm Bioplant Flora. ......... 46 Bảng 3.5. Số lá của cây cải ngọt (lá/cây) ............................................................... 47 Bảng 3.6. Diện tích lá của cây cải ngọt (m2 lá/m2 đất) .......................................... 50 Bảng 3.7. Chiều cao của cây cải ngọt (cm) ........................................................... 53 Bảng 3.8. Năng suất của cải ngọt vào thời kì thu hoạch ........................................ 56 Bảng 3.9. Hàm lượng Vitamin C (mg/kg) của cây cải ngọt vào thời kì thu hoạch ...................................................................................................... 57 Bảng 3.10. Hàm lượng NO3- (mg/kg) của cây cải ngọt vào thời kì thu hoạch ....... 59 8 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1. Số lượng sáng chế liên quan đến chế phẩm sinh học sử dụng trong nông nghiệp từ năm 1990-2011 ............................................................. 11 Hình 1.2. Biểu đồ số lượng các loại thuốc bảo vệ thực vật được đăng ký vào danh mục ở Việt Nam (2000-2009) ...................................................... 12 Hình 1.3. Chế phẩm Bioplant Flora ...................................................................... 27 Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm .......................................................................... 38 Hình 3.1. Hình dạng đại thể và vi thể của vi khuẩn Bacillus sp. .......................... 43 Hình 3.2. Hình dạng đại thể của vi khuẩn Azotobacter sp. ................................... 43 Hình 3.3. Hình dạng đại thể và vi thể của vi khuẩn Pseudomonas sp. ................. 43 Hình 3.4. Ảnh hưởng của chế phẩm đến số lá của cây cải ngọt ở các công thức so với đối chứng ............................................................................ 48 Hình 3.5. Số lá của cải ngọt qua các tuần.............................................................. 49 Hình 3.6. Ảnh hưởng của chế phẩm đến diện tích lá của cây cải ngọt vào thời kì thu hoạch so với đối chứng ........................................................ 51 Hình 3.7. Kích thước lá cải ngọt ở các công thức thí nghiệm vào thời kì thu hoạch ...................................................................................................... 51 Hình 3.8 . Chiều cao của cây cải ngọt ở các công thức qua các tuần thay đổi so với đối chứng .................................................................................... 53 Hình 3.9. Chiều cao của cây ở các công thức vào thời kì thu hoạch .................... 55 Hình 3.10. Trọng lượng tươi của cây cải ngọt vào thời kì thu hoạch thay đổi so đối chứng ............................................................................................... 56 Hình 3.11. Năng suất của cải ngọt vào thời kì thu hoạch thay đổi so đối chứng .... 57 Hình 3.12. Hàm lượng vitamin C của cây cải ngọt vào thời kì thu hoạch thay đổi so đối chứng .................................................................................... 58 Hình 3.13. Hàm lượng nitrat của cây cải ngọt vào thời kỳ thu hoạch thay đổi so đối chứng .......................................................................................... 59 9 MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Trong nông nghiệp đặc biệt là trồng trọt, người nông dân thường dùng thuốc kích thích sinh trưởng và phân hóa học để tăng năng suất cây trồng. Biện pháp này mang lại hiệu quả nhanh chóng nhưng lại làm giảm chất lượng đất, gây ô nhiễm môi trường và nguy hại đến sức khỏe con người. Thực tế cho thấy, dư lượng các thuốc bảo vệ thực vật, nitrat,trong các sản phẩm cây trồng là nguyên nhân gây ra các bệnh hiểm nghèo như: ung thư, thần kinh, tiêu hóa, tim mạch, Những chi phí dành cho thuốc bảo vệ thực vật, phân vô cơ trong sản xuất nông nghiệp đã khiến cho giá thành nông sản cao nhưng vẫn không đảm bảo chất lượng. Sử dụng chế phẩm sinh học phục vụ nông nghiệp là một vấn đề lớn được xã hội quan tâm nhằm tăng năng suất và chất lượng, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và không gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Xu hướng hiện nay là sử dụng các CPSH có nguồn gốc từ vi sinh vật có bổ sung thêm các chất dinh dưỡng nhằm cung cấp thêm lượng VSV có ích cho đất, cải tạo đất, tăng năng suất và chất lượng cây trồng mà không ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại CPSH, trong đó CPVS chiếm phần lớn. Tuy nhiên, có nhiều chế phẩm cho hiệu quả còn hạn chế so với những thông tin trên bao bì chế phẩm. Đây là điều đáng lo ngại của nông dân. Ở Việt Nam, rau là một loại cây trồng có vai trò quan trọng trong đời sống, kinh tế, xã hội. Đây là một thành phần hầu như không thể thiếu trong các bữa cơm gia đình Việt Nam. Rau chứa nhiều thành phần dinh dưỡng, khóang chất và vitamin; đặc biệt là vitamin C và tiền vitamin A. Năng lượng trong rau không cao nhưng hàm lượng vitamin, chất xơ và chất khóang có ý nghĩa rất lớn đối với sức khỏe con người. Cùng với một số loại rau thông dụng khác, cải ngọt Brassica integrifolia là loại rau dễ trồng, nhanh cho thu hoạch, có thể trồng nhiều vụ trong năm, chi phí 10 đầu tư thấp, tiêu thụ khá dễ dàng. Thêm nữa, cải ngọt được người tiêu dùng ưa chuộng nhờ giá trị dinh dưỡng và giá trị kinh tế cao. Từ những lí do trên chúng tôi quyết định chọn đề tài nghiên cứu: “Khảo sát ảnh hưởng của chế phẩm Bio-BL và Bioplant Flora đến sự sinh trưởng, năng suất và chất lượng của cây cải ngọt (Brassica integrifolia)”. 2. Mục tiêu Tìm hiểu vai trò và hiệu lực của 2 CPVS Bio BL và Bioplant Flora đối với sự sinh trưởng, năng suất và chất lượng của cây cải ngọt (Brassica integrifolia). 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Xác định thành phần VSV và các chất dinh dưỡng trong 2 chế phẩm Bio BL và Bioplant Flora. - Nghiên cứu ảnh hưởng của chế phẩm Bio BL và Bioplant Flora đến sự sinh trưởng, năng suất và chất lượng của cây cải ngọt. 4. Đối tượng nghiên cứu - Chế phẩm Bio-BL của công ty trách nhiệm hữu hạn SINH HỌC PHƯƠNG NAM cung cấp. - Chế phẩm Bioplant Flora: sản phẩm nhập từ Liên bang Nga được sản xuất theo công nghệ nano có thể thay thế hoàn toàn phân hóa học và sử dụng cho nhiều loại cây trồng. - Hạt giống cải ngọt được cung cấp tại Công ty trách hữu hạn giống cây trồng Hoàng Ngân (45 Yết Kêu, huyện Châu Phú, tỉnh An Giang). 5. Thời gian và địa điểm nghiên cứu - Thời gian: từ tháng 4/2014 đến 9/2014. - Địa điểm bố trí thí nghiệm: đất trồng rau ở phường 15, quận 8, TP Hồ Chí Minh. 11 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Chế phẩm sinh học 1.1.1. Lịch sử nghiên cứu CPSH dùng trong nông nghiệp khởi đầu có đăng ký sáng chế từ năm 1917. Theo cơ sở dữ liệu tiếp cận được, từ năm 1917 đến nay có khoảng 5.000 sáng chế, trong đó giai đoạn 1990 – 2011 là giai đoạn phát triển mạnh với 4.528 sáng chế, nhiều nhất là năm 2010 với 382 sáng chế. Phân bón sinh học là nhóm chế phẩm có nhiều sáng chế nhất, chiếm tỉ lệ 90,3% trong tổng số các sáng chế về CPSH sử dụng trong nông nghiệp [44]. Hình 1.1. Số lượng sáng chế liên quan đến CPSH sử dụng trong nông nghiệp từ năm 1990-2011 Trung Quốc là quốc gia có lượng sáng chế về các CPSH cho nông nghiệp nhiều nhất (chiếm tỷ lệ 52%). Các sáng chế tại Trung Quốc tập trung nhiều vào phân bón sinh học và CPSH cải tạo đất. Mỹ có nhiều sáng chế về thuốc trừ sâu sinh học. Úc tập trung nghiên cứu nhiều về thuốc kích thích tăng trưởng cho cây trồng. 12 Hình 1.2. Biểu đồ số lượng các loại thuốc BVTV được đăng ký vào danh mục ở Việt Nam (2000-2009) 1.1.2. Đặc điểm của chế phẩm sinh học Chế phẩm sinh học là sản phẩm của quá trình tái tạo và sử dụng tài nguyên sinh học. CPSH bao gồm các vật liệu từ gỗ, giấy, các sản phẩm từ rừng và các chế phẩm có nguồn gốc sinh học như nhiên liệu sinh học, năng lượng sinh học, chất kết dính sinh học, nhựa sinh học, tinh bột, cellulose, ethanol, CPSH hiện nay được ứng dụng nhiều trong chăn nuôi, trồng trọt và rất được quan tâm ở Việt Nam [44]. CPSH dùng trong nông nghiệp có những ưu điểm nổi trội so với các chế phẩm hóa học như: - Không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người, vật nuôi, cây trồng như các loại thuốc bảo vệ thực vật hóa học - Cân bằng hệ sinh thái trong môi trường đất nói riêng và môi trường nói chung. Ví dụ: phân hữu cơ vừa tăng dinh dưỡng cho đất, vừa tạo điều kiện thuận lợi cho VSV đất hoạt động. - Không làm thoái hóa đất mà còn góp phần tăng độ phì nhiêu của đất. - Cây trồng hấp thu chất dinh dưỡng dễ hơn, góp phần tăng năng suất và chất lượng nông phẩm. 13 - Tiêu diệt côn trùng gây hại, giảm thiểu bệnh hại, tăng khả năng kháng bệnh của cây trồng mà không làm ảnh hưởng đến môi trường như các loại thuốc bảo vệ thực vật có nguồn gốc hóa học. Tác dụng của CPSH đến từ từ không nhanh như các loại hóa chất nhưng tác dụng dài lâu. - Có khả năng phân hủy, chuyển hóa các phế thải sinh học, phế thải nông nghiệp, phế thải công nghiệp, góp phần làm sạch môi trường. Các CPSH dùng trong nông nghiệp có thể được chia thành 4 nhóm như sau: • Nhóm CPSH dùng trong phòng trừ dịch hại cây trồng Đây là thuốc bảo vệ thực vật nguồn gốc sinh học có thể tiêu diệt hoặc phòng trừ dịch hại. Dịch hại là các sinh vật, VSV, các loại sâu hại, các loài gặm nhấm... có khả năng gây hại cho các loài cây trồng. • Nhóm CPSH dùng trong sản xuất phân bón hữu cơ sinh học, phân bón vi sinh Phân hữu cơ sinh học là sản phẩm được tạo ra qua quá trình lên men vi sinh các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc khác nhau và chuyển hóa thành mùn; không có yêu cầu chủng vi sinh phải đạt số lượng là bao nhiêu. Phân hữu cơ vi sinh là loại phân bón được sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ, có chứa ít nhất một chủng VSV có ích phù hợp với hàm lượng cao (≥1x106CFU/g). Phân vi sinh là loại phân có chứa hàm lượng VSV có ích cao (≥1x108CFU/g), thường không có hàm lượng chất dinh dưỡng kèm theo. Phân vi sinh được sản xuất và bón vào đất nhằm tăng lượng VSV có ích cho cây trồng, đặc biệt đối với VSV cố định đạm. • Nhóm CPSH dùng trong cải tạo đất, xử lý phế thải nông nghiệp Là các loại chế phẩm có nguồn gốc sinh học được đưa vào đất để cải tạo lý, hóa tính của đất (kết cấu, độ ẩm, hàm lượng hữu cơ, khả năng giữ nước, pH của đất), hoặc xử lý đất khỏi những yếu tố bất lợi (kim loại nặng, VSV, hóa chất độc hại ) làm cho đất trở nên tốt hơn. • Nhóm điều hòa sinh trưởng cây trồng (hoocmon tăng trưởng) 14 Ở Việt Nam, hoocmon t