Ảnh hưởng của biochar và phân hữu cơ kết hợp với phân hóa học lên một số đặc tính sinh học, hóa học đất trong mô hình chuyên lúa vụ Đông Xuân tại huyện Trần Đề, Sóc Trăng

- Biochar, mật số vi khuẩn, mô hình chuyên lúa, phát thải khí.
- khối hoàn toàn ngẫu nhiên với ba nghiệm thức (NT) (n=3).
- Kết quả thí nghiệm cho thấy NT2-Biochar hoặc NT3-bổ sung phân gà (PHC) giúp gia tăng mật số nấm tổng số, vi khuẩn tổng số, nhóm vi khuẩn phân hủy cellulose, cố định đạm, hòa tan lân cao hơn so với NT1-khuyến cáo (KC).
- Hàm lượng chất hữu cơ, P dễ tiêu, Pts trong đất ở NT2-Biochar đạt cao hơn so với các NT còn lại.
- Tuy nhiên năng suất lúa của các NT khác biệt không có ý nghĩa thống kê.
- Kết quả của nghiên cứu cho thấy việc bổ sung biochar hoặc phân gà kết hợp với phân vô cơ theo khuyến cáo giúp gia tăng quần thể vi sinh vật có lợi, giúp cải thiện một số tính chất đất trồng lúa chuyên canh và bổ sung biochar giúp giảm lượng khí CH 4 phát thải trong vụ Đông Xuân .
- Nhiều nghiên cứu cho thấy việc bổ sung biochar trong đất giúp gia tăng hàm lượng chất hữu cơ trong đất, tăng động thái N trong đất, thay đổi cộng đồng vi sinh vật đất (Demisie et al., 2014.
- Lin et al., 2012;.
- Lehmann et al., 2006;.
- Li et al., 2018).
- Một số nghiên cứu cho thấy bổ sung phân hữu cơ giúp giảm phát thải khí CH 4 nhưng tăng sự phát thải khí N 2 O trong đất (Schlesinger, 1999).
- Tương tự việc bổ sung biochar kết hợp với phân bón vô cơ giúp gia tăng năng suất lúa, giảm phát thải khí N 2 O và tăng lượng phát thải khí CO 2 (Wang et al., 2012)..
- PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1.
- Vật liệu thí nghiệm.
- Môi trường nuôi cấy vi sinh vật: Môi trường TSA sử dụng 30 g tryptic soy broth (TSB, Himedia) có bổ sung 2% agar/L.
- Bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 3 nghiệm thức và 3 lần lặp lại với tổng cộng 9 lô thí nghiệm và diện tích mỗi lô là 25,2 m 2 .
- Các nghiệm thức bao gồm: i) NT1-KC: Đối chứng bón phân vô cơ (105N- 30P 2 O 5 - 50K 2 O) theo khuyến cáo.
- ii) NT2-Biochar:.
- Các mẫu đất sau khi thu về được xử lý và tiến hành phân tích mật số vi sinh vật đất.
- Thành phần hóa học đất được phân tích vào giai đoạn đầu và cuối vụ lúa và năng suất lúa.
- Phương pháp phân tích các thành phần sinh học, hóa học đất và năng suất lúa Phân tích chỉ tiêu sinh học đất: Mật số vi khuẩn (VK) tổng số, mật số nấm tổng số sử dụng môi trường tryptic soya agar (TSA) và môi trường potato dextrose agar (PDA) cho từng nhóm.
- Mật số các nhóm VK chức năng có lợi bao gồm: nhóm VK phân giải cellulose, VK cố định đạm và nhóm VK có khả năng hòa tan lân được xác định sử dụng các môi trường chuyên biệt cho từng nhóm VK bao gồm: môi trường CMC, Burk và NBRIP.
- Mật số vi sinh vật hiện diện trong đất thí nghiệm tại các thời điểm thu mẫu được xác định và qui đổi về mật số vi sinh vật hiện diện trong mẫu đất khô kiệt.
- Các phương pháp xác định mật số vi sinh vật được thực hiện theo Đỗ Thị Xuân và ctv.
- Phương pháp xác định CH 4 : Các mẫu khí được thu ở các giai đoạn cây lúa được 12 NSKS cho đến kết thúc thí nghiệm.
- Các số liệu mật số vi sinh vật được chuẩn hóa về logx trước khi xử lý số liệu.
- Khác biệt trung bình giữa các nghiệm thức thí nghiệm được tính toán thống kê theo phương pháp phân tích phương sai một nhân tố (One-way ANOVA), sử dụng phần mềm Minitab 17 và kiểm định Tukey với khác biệt ở mức ý nghĩa p<0,05..
- Mật số vi sinh vật theo giai đoạn sinh trưởng của lúa.
- Mật số nhóm nấm và VK tổng: Mật số nấm tổng số có xu hướng giảm dần từ giai đoạn 15 NSKS đến 35 NSKS sau đó mật số nhóm nấm này duy trì và tăng trở lại ở giai đoạn thu hoạch lúa.
- Mật số nấm tổng ở NT3-PHC cao và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với NT1-KC và NT2- Biochar (p<0,05) trừ giai đoạn thu hoạch ở NT2- Biochar (Bảng 2)..
- Tương tự, mật số VK tổng số ở NT3- PHC cao và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với NT1-KC qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa nhưng khác biệt không có ý nghĩa thống kê so với NT2- Biochar từ sau giai đoạn 15 NSKS (Bảng 2).
- Nhìn chung, mật số VK, nấm tổng số cũng như nhóm VK chức năng thay đổi theo giai đoạn sinh trưởng của lúa.
- Đối với mật số của nhóm nấm tổng số có xu hướng đạt cao nhất ở giai đoạn thu hoạch lúa do ở giai đoạn này bề mặt ruộng ẩm nên đây là điều kiện thích hợp cho cộng đồng nấm phát triển trở lại còn ở các giai đoạn còn lại đất bị ngập nước và đây có thể là điều kiện không thích hợp cho nhóm nấm hiếu khí bắt buộc phát triển..
- Mật số vi sinh vật tổng số qua các giai đoạn sinh trưởng, phát triển của cây lúa Nghiệm thức.
- Mật số vi sinh vật tổng số (log CFU/g đất khô kiệt).
- Ghi chú: Trong cùng một cột, những số có các ký tự theo sau khác nhau thì có khác biệt ý nghĩa thống kê qua phép kiểm định Tukey.
- khác biệt ở mức ý nghĩa 5%.
- Mật số VK có khả năng phân hủy cellulose đạt cao nhất ở NT3-PHC và khác biệt có ý nghĩa (p<0,05) so với hai nghiệm thức còn lại đến giai đoạn 55NSKS.
- Mật số nhóm VK có khả năng phân hủy cellulose khác biệt không có ý nghĩa thống.
- kê giữa NT1-KC và NT2-Biochar.
- Đến giai đoạn thu hoạch thì mật số nhóm VK có khả năng phân hủy cellulose không khác biệt ở cả 3 nghiệm thức (Bảng 3)..
- Mật số VK có khả năng phân hủy cellulose qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa Nghiệm thức Mật số nhóm VK phân hủy cellulose (log CFU/ g đất khô kiệt).
- Ghi chú: Trong cùng một cột, những số có ký tự theo sau khác nhau thì có khác biệt ý nghĩa thống kê qua phép kiểm định Tukey.
- ns: không khác biệt ý nghĩa thống kê.
- Nhóm VK cố định đạm (VK-N) tự do trong đất:.
- Nhìn chung, mật số VK có khả năng cố định đạm (N) tự do trong ruộng lúa tăng dần từ giai đoạn 15 NSKS đến 35 NSKS và đạt mật số cao nhất.
- Sau đó, mật số nhóm VK này có xu hướng giảm dần sau 35 NSKS.
- Mật số nhóm VK cố định N tự do ở NT3- PHC đạt cao nhất và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với NT1-KC (p<0,05) ở các giai đoạn thu mẫu nhưng chỉ khác biệt với NT2-Biochar từ giai đoạn 55NSKS đến giai đoạn thu hoạch lúa (Bảng 3)..
- Nghiệm thức NT2-Biochar có mật số VK cố định đạm cao và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với NT1-KC ở giai đoạn 35 và 55 NSKS (Bảng 4)..
- Mật số nhóm VK hòa tan lân (VK-P): Mật số của nhóm VK VK-P đạt cao nhất ở giai đoạn 15 NSKS sau đó mật số nhóm VK này giảm ở và duy trì ở giai đoạn 35- 55 NSKS và mật số của nhóm này sau đó giảm dần đến giai đoạn thu hoạch lúa.
- NT3- PHC có mật số VK-P đạt cao nhất và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với NT1-KC qua các giai đoạn và chỉ khác biệt với NT2-Biochar ở giai đoạn 15-35 NSKS (p<0,05).
- Mật số VK-P ở NT2-Biochar chỉ khác biệt với NT1-KC ở giai đoạn 35 NSKS (p<0,05) (Bảng 4)..
- Mật số nhóm VK có lợi qua các giai đoạn sinh trưởng và phát triển của cây lúa Nghiệm thức.
- Mật số nhóm VK chức năng (log CFU/g đất khô kiệt).
- Đối với mật số của nhóm VK tổng số cũng như nhóm VK chức năng, sự hiện diện của các nhóm này đạt cao nhất ở các giai đoạn khác nhau của cây lúa nhưng nhìn chung đối với nhóm VK tổng số, VK-N, VK-P có mật số đạt cao nhất ở giai đoạn 35 NSKS..
- Ở giai đoạn 35 NSKS, cây lúa nảy chồi tích cực, hệ rễ phát triển mạnh và các dịch tiết từ rễ phóng thích vào vùng rễ nhiều.
- Kết quả được thể hiện ở các nhóm VK được xác định trong nghiên cứu này.
- (2019) và Yu et al.
- (2011) về sự thay đổi của cộng đồng VK trong suốt vụ lúa ở các mô hình canh tác lúa khác nhau và cũng kết luận rằng thành phần vi sinh vật hiện diện trong đất trồng lúa ở giữa vụ có xu hướng cao hơn so với giai đoạn cuối vụ.
- Nhóm VK phân hủy cellulose có mật số đạt cao hơn ở giai đoạn 55 NSKS do có thể ở giai đoạn này một số đoạn rễ lúa và các lá lúa bị chết và trả lại trong đất và đây là nguồn thức ăn cho nhóm VK này phát triển..
- Việc bổ sung phân gà và biochar vào đất trồng lúa cho thấy đã tác động đến cộng đồng vi sinh vật đất (Đỗ Thị Xuân và ctv., 2019).
- Sự bổ sung phân gà vào trong đất góp phần bổ sung nguồn thức ăn cho vi sinh vật cũng như các dưỡng chất cho cây lúa,.
- giúp cây lúa hấp thu dinh dưỡng tích cực ở giai đoạn sinh trưởng, từ đó có thể giúp hỗ trợ cây lúa phát triển ở các giai đoạn tiếp theo.
- Đó có thể là nguyên nhân giúp thu hút được nhiều nhóm vi sinh vật hiện diện ở vùng rễ lúa so với nghiệm thức đối chứng.
- Trong kết quả nghiên cứu này, NT3-PHC có mật số các nhóm VK tổng số, VK có khả năng phân giải cellulose, nhóm VK cố định đạm, hòa tan lân cao và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức NT1-KC (p <.
- Tuy nhiên, đối với NT2-Biochar thì cộng đồng vi sinh vật đất thể hiện khác biệt ở 2 giai đoạn hoặc 35 NSKS hoặc 55 NSKS so với NT1-KC..
- Một số đặc tính hóa học đất.
- Kết quả phân tích Bảng 5 cho thấy ngoại trừ giá trị pH, hàm lượng Nts, NH 4 + -N, các giá trị EC, CHC, Pts và Pdt của nghiệm thức NT2-Biochar ở giai đoạn cuối vụ đạt cao và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với mẫu đất đầu vụ và so với NT1-KC.
- Tuy nhiên, việc bổ sung phân gà ở nghiệm thức NT3-PHC chưa thể hiện sự khác biệt về thành phần dinh dưỡng trong đất so với mẫu đất đầu vụ và so với nghiệm thức đối chứng..
- Tóm tắt một số đặc tính hóa học đất tại thời điểm đầu vụ và cuối vụ Nghiệm thức pH (H2O;.
- Chen et al., 2015.
- Shepherd et al., 2017.
- Yao et al., 2013).
- Tuy nhiên, sự bổ sung phân gà ở NT3-PHC chưa thể hiện sự khác biệt về các chỉ tiêu hóa học trong đất so với nghiệm thức đối chứng NT1-KC..
- Tuy nhiên, lượng biochar được bổ sung cho đất (15 tấn/ha) đã làm tăng hàm lượng chất hữu cơ trong đất so với hai nghiệm thức còn lại.
- Kết quả này tương đồng với nghiên cứu của Amlinger et al.
- Lehman et al., 2011.
- Novak et al., 2009)..
- đo được đến giai đoạn thu hoạch lúa cho thấy nghiệm thức bổ sung biochar kết hợp phân vô cơ theo khuyến cáo có hàm lượng CH 4 phát thải thấp hơn và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với các nghiệm thức còn lại (p<0,05) (Bảng 6).
- Zhang et al., 2010).
- và (3) tăng sinh khối vi sinh vật carbon và carbon hữu cơ Stephen et al..
- Xu et al.
- vi sinh vật sinh khí CH 4 .
- (2012), Nguyen et al.
- (2020) và Wang et al.
- Hàm lượng chlorophyll và năng suất lúa Qua kết quả phân tích được trình bày ở Bảng 6 cho thấy hàm lượng chlorophyll của nghiệm thức có bổ sung biochar hoặc phân hữu cơ kết hợp với phân hóa học thì hàm lượng chlorophyll trong lá lúa của các nghiệm thức này có xu hướng cao hơn so với NT1-KC ở giai đoạn 35-55 NSKS.
- Ở giai đoạn 55 NSKS, hàm lượng chlorophyll ở NT3-PHC cao và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với NT1–KC nhưng khác biệt không có ý nghĩa thống kê so với NT2- Biochar.
- Kết quả thí nghiệm cho thấy việc bón kết hợp Biochar hoặc PHC làm tăng mật số nhóm vi sinh vật có lợi giúp cây lúa hấp thu được nhiều dinh dưỡng hơn, từ đó có thể đã làm gia tăng diện tích lá và tăng khả năng quang hợp của lá lúa.
- Sự gia tăng hàm lượng chlorophyll trong lá lúa ở giai đoạn 55 NSKS có ý nghĩa quan trọng giúp gia tăng cung cấp nguồn C cho hạt lúa và giúp gia tăng năng suất lúa (Nguyễn Ngọc Đệ, 2008.
- Chỉ tiêu cholorophyll qua các giai đoạn sinh trưởng của lúa.
- Nghiệm thức CH 4.
- NT1-KC a b 5,49.
- NT2-Biochar a ab 5,83.
- Sự chênh lệch về năng suất lúa ở các nghiệm thức có thể giải thích do sự hiện diện của nhóm VK chức năng hiện diện trong đất của NT3- PHC, NT2-Biochar góp phần hỗ trợ sự sinh trưởng của cây lúa giúp cây lúa hấp thu dinh dưỡng tốt hơn và kết quả là năng suất của lúa đạt cao hơn so với nghiệm thức NT1-KC.
- Trong mô hình lúa- tôm, việc bón bổ sung biochar hoặc phân hữu cơ kết hợp với phân bón hóa học theo khuyến cáo giúp cải thiện đặc tính sinh học, hóa học đất và giúp tăng năng suất lúa khác biệt có ý nghĩa thống kê so với nghiệm thức chỉ bón phân hóa học (Đỗ Thị Xuân và ctv., 2019).
- Tuy nhiên, trong mô hình chuyên lúa, việc bổ sung biochar hoặc phân hữu cơ kết hợp phân hóa học theo khuyến cáo chưa làm gia tăng năng suất lúa đáng kể so với nghiệm thức bón phân hóa.
- học theo khuyến cáo nhưng giúp cải thiện được đặc tính sinh học cũng như một số chỉ tiêu dinh dưỡng đất so với nghiệm thức chỉ bón phân vô cơ theo khuyến cáo trong nghiên cứu này..
- Kết quả nghiên cứu cho thấy việc kết hợp bón phân vô cơ theo khuyến cáo với phân gà hoặc với biochar giúp cải thiện mật số VK tổng số, VK cố định đạm, VK hòa tan lân, nhóm VK phân giải cellulose đồng thời cải thiện được một số tính chất dinh dưỡng đất trồng lúa nhưng năng suất lúa chưa khác biệt giữa các nghiệm thức.
- Bổ sung biochar kết hợp phân bón vô cơ theo khuyến cáo giúp giảm sự phát thải CH 4 trong ruộng lúa..
- phục vụ cho nghiên cứu này.