- HOẠT TÍNH ENZYME PHOSPHATASE TRÊN ĐẤT PHÈN CHUYÊN CANH KHÓM TẠI TÂN PHƯỚC - TIỀN GIANG. - Mục đích của nghiên cứu là nhằm đánh giá mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatse và một số đặc tính đất canh tác khóm trên vùng đất phèn tại Tân Phước- Tiền Giang. - Kết quả nghiên cứu cho thấy không có mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase với đạm tổng số, mật số vi khuẩn nuôi cấy trên môi trường TSA. - Ngược lại, hoạt tính enzyme phosphatase có mối trương quan chặt với pH, EC, chất hữu cơ, CEC, lân tổng số, N dễ tiêu, P dễ tiêu, mật số vi sinh vật nuôi cấy trên môi trường Pikovskaya có chứa lân dễ hòa tan (KH 2 PO 4 ) và lân khó hòa tan Ca 3 (PO 4 ) 2 . - Kết quả phân tích hồi qui đa biến cho thấy các tính chất của đất như pH H20 , P H20 và P Bray2 có vai trò quan trọng giúp giải thích hoạt tính enzyme phosphatase, và vì vậy có thể dựa vào kết quả phân tích các chỉ tiêu này để đánh giá hoạt tính enzyme phosphatase. - Kết quả phân tích độ nhạy của phương trình hồi qui đa biến cho thấy, pH đất và P H20 là hai yếu tố ảnh hưởng nhiều nhất lên hoạt tính enzyme phosphatase trong đất.. - Khảo sát mối tương quan giữa hàm lượng lân và hoạt tính enzyme phosphatase trên đất phèn chuyên canh khóm tại tân phước - tiền giang. - Hoạt tính enzyme đất đóng vai trò rất quan trọng trong các tiến trình sinh hóa xảy ra trong đất như quá trình hình thành và phân hủy chất hữu cơ, các chu trình chuyển biến dinh dưỡng trong đất, sự phân hủy xenobiotics (Verónica Acosta-Martínez et al., 2007). - Việc đánh giá hoạt tính enzyme trong đất là đơn giản, đòi hỏi chi phí thấp hơn so với việc phân tích các chỉ tiêu sinh hóa khác (Ndiaye et al., 2000). - Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy hoạt tính enzyme đất thường chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố như đặc tính đất, loại cây trồng, hệ thống canh tác và cách quản lý nguồn tàn dư thực vật của vụ canh tác trước (Deng và Tabatabai, 1997. - Hoạt tính enzyme trong đất phản ánh được chất lượng đất, kiểu sử dụng đất có thể dự đoán được những thay chất lượng đất thông qua phân tích enzyme đất (Ndiaye et al., 2000. - Theo Gispert và Arcara (1988) đặc tính lý - hóa học đất có thể ảnh hưởng đến tốc độ hô hấp và hoạt tính của saccharase. - (1991) cũng khẳng định hoạt tính enzyme phosphatase có tương quan với enzyme protease, đạm tổng số và carbon hữu cơ. - Aon và Colaneri (2001) hoạt tính enzyme phosphatase có liên quan đến hàm lượng chất hữu cơ, đạm tổng số và hàm lượng lân hữu cơ trong đất. - Kết quả phân tích hồi qui cho thấy CEC, chất hữu cơ, Fe, Mn và % cát là các thông số quan trọng ảnh hưởng đến enzyme acid phosphatase, trong khi pH, Fe và CEC ảnh hưởng và chi phối enzyme phosphatase kiềm (Zachary N.. - Sự hiện diện enzyme phosphatases giúp gia tăng đáng kể nguồn lân hữu dụng trong đất do enzyme phosphatase giúp gia tăng tốc độ phóng thích lân vô cơ từ nguồn lân hữu cơ (Jha et al.,1993. - Hiện nay, hầu như các nghiên cứu về sự thay đổi hoạt tính enzyme phosphatase và mối tương quan giữa phosphatase và các thành phần lân hữu dụng trong đất đặc biệt là đất phèn là rất ít. - Vì vậy, thí nghiệm thực sự cần thiết được thực hiện nhằm tìm hiểu thêm về vai trò của enzyme phosphatase cũng như ảnh hưởng của các nguồn dinh dưỡng trong đất, giá trị pH, EC, hàm lượng chất hữu cơ và hoạt tính vi sinh vật trong đất đến sự thay đổi hàm lượng enzyme phosphatase trên đất phèn trồng khóm nhằm có biện pháp cải thiện nguồn lân hữu dụng trên nhóm đất này.. - Mẫu sau khi thu được xử lý tại phòng thí nghiệm Bộ môn Khoa học Đất, Khoa Nông nghiệp và Sinh học Ứng dụng, Trường Đại học Cần Thơ bằng cách phơi khô ở nhiệt độ phòng, loại bỏ rác, nghiền mịn qua rây có đường kính 0,5 mm dùng để phân tích một số chỉ tiêu hóa học đất như: pH H2O , chất hữu cơ, C hữu cơ dễ phân hủy, N hữu dụng (NH 4 + -N và NO 3 - -N), lân hữu dụng, lân tổng số, đạm tổng số, khả năng hấp thu và trao đổi cation (CEC) và các chỉ tiêu vi sinh vật đất gồm: hoạt tính enzyme phosphatase, tổng mật số vi khuẩn, mật số vi sinh vật có khả năng sống được trên môi trường lân dễ hòa tan và khó hòa tan.. - Lân dễ tiêu trong đất được phân tích theo 3 phương pháp (1) Phương pháp Olsen (Olsen và Sommers, 1982). - Đạm hữu dụng trong đất được ly trích bằng KCl 2N, hàm lượng đạm có trong mẫu sau khi ly trích được xác định bằng phương pháp so màu (Katrina et al., 2001). - Các cation trao đổi trong đất được trích bằng BaCl 2. - Chỉ tiêu sinh học đất: Môi trường tổng hợp TSA (Trypton Soya Agar) được dùng để xác định mật số vi khuẩn có trong đất (Subba Rao, 1984. - Hoạt tính enzyme phosphatase (Acid phosphatase và Alkaline phosphatse) được xác định theo phương pháp so màu của Tabatabai (1994) và Alef và Nannipieri (1995) với chất nền p - nitrophenyl phosphate disodium (PNPP 0,115 M) dựa trên nguyên tắc đo sự phóng thích p-nitrophenol của chất nền p-nitrophenyl phosphate (pNPP 0,115M).. - Phần mềm SPSS 13.5 được sử dụng để phân tích hồi qui tuyến tính đa biến với phương pháp chọn stepwise được sử dụng để xây dựng hàm ước đoán hoạt tính enzyme phosphatse với các biến số độc lập có ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme phosphatase. - Theo Nguyễn Đức Lượng (2004), pH là yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến hoạt tính xúc tác của enzyme do làm thay đổi trạng thái ion hóa của enzyme và cơ chất, phức hợp enzyme- cơ chất. - Hầu như các enzyme đều rất nhạy cảm với sự thay đổi của pH đất và mỗi một enzyme chỉ hoạt tính mạnh nhất ở một vùng pH xác định gọi là pH tối hảo. - Nếu pH quá thấp hoặc quá cao có thể làm giảm hoạt tính enzyme hoặc mất hẳn. - (2003), khoảng pH phù hợp cho hoạt tính của enzyme phosphatase là từ 4,0–5,0.. - Hàm lượng lân dễ tiêu trong đất thuộc loại trung bình và biến động từ 5,27 đến 10,53 mgP/kg. - Trong khi đó, theo phương pháp phân tích Bray 2 thì hàm lượng lân dễ tiêu trong đất biến động từ nghèo cho đến trung bình mg P/kg). - Hoạt tính enzyme phosphatase trong đất dao động trong khoảng mg p-NP/g đất khô/giờ với giá trị trung bình là 188,92 mg p-NP/g đất khô/giờ.. - 3.2 Mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase với một số đặc tính hóa và sinh học đất phèn trồng khóm. - quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase với hàm lượng đạm tổng số và mật số vi sinh vật có khả năng sống trên môi trường TSA. - Ngược lại, hoạt tính enzyme phosphatase có mối trương quan chặt với các thành phần sau:. - pH đất: Kết quả trình bày ở Hình 1 cho thấy có mối tương quan thuận và chặt giữa hoạt tính enzyme phosphatase với pH đất (r = 0,73;. - Điều này cho thấy hoạt tính enzyme phosphatase chịu ảnh hưởng rất lớn bởi pH do pH chi phối độ hữu dụng lân trong đất và có thể dựa vào giá trị pH đất để ước đoán hoạt tính enzyme phosphatase trong đất với độ chính xác trên 70%.. - Ngoài ra, pH đất có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt tính enzyme phosphatase là do ảnh hưởng đến độ nhạy của amino acid, nhóm chức năng làm thay đổi những đặc hóa học và các axit amin thiết yếu để liên kết và xúc tác. - Giá trị pH cũng có thể ảnh hưởng đến hoạt tính của enzyme bằng cách ảnh hưởng đến nồng độ của chất ức chế hoặc các chất hoạt hóa trong dung dịch đất cũng như nồng độ các chất nền. - (2011) tốc độ sản sinh, phóng thích và ổn định enzyme phosphatase chịu sự chi phối của pH đất. - Nghiên cứu của Acosta-Martinez và Tabatabai (2000) kết luận pH nằm trong khoảng 4,90 và 6,90 hoạt tính alkaline phosphatase và phosphadieterase trong đất nông nghiệp có mối tương quan thuận với giá trị pH đất và ngược lại acid phosphatase có mối tương quan nghịch với giá trị pH.. - Hình 1: Mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase và pH của đất. - Độ dẫn điện (EC): EC có thể xem như là chỉ số biểu hiện cho độ mặn hay nồng độ muối trong đất, nhiều nghiên cứu cho thấy hoạt tính enzymes trong đất chịu sự chi phối của độ mặn trong đất do hầu hết các enzyme có trong đất có nguồn gốc chủ yếu từ vi sinh vật (Smithet al., 2002). - Kết quả phân tích (Hình 2) cho thấy có mối tương quan nghịch giữa hoạt tính enzyme. - phosphatase và EC trong đất với hệ số tương quan r=0,71 (p<0,001). - Kết quả phân tích tương quan cho thấy hoạt tính enzyme tăng khi giá trị EC dao động từ 0,20-0,35 mS/cm. - Ngược lại, nếu giá trị EC nằm trong khoảng 0,40-1,60 mS/cm thì enzyme phosphatase trong đất giảm mạnh. - Điều này chứng tỏ EC có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt tính enzyme phosphatase.. - Hình 2: Mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase và EC của đất. - Hàm lượng carbon trong đất: Kết quả trình bày ở Hình 3 cho thấy có mối tương quan nghịch, khá chặt giữa enzyme phosphatase với hàm lượng chất hữu cơ trong đất (r = 0,76. - p<0,001), chứng tỏ khi chất hữu cơ trong đất tăng, khả năng tiết enzyme phosphatase của vi sinh vật trong đất giảm. - hưởng đến hoạt tính enzyme phosphatase trong hơn là số lượng chất hữu cơ. - Thông thường, hoạt tính enzyme có tương quan với thành phần chất hữu cơ trong đất do chất hữu cơ đóng vai trò như một tiền chất để tổng hợp enzyme (tăng sinh khối vi sinh vật đất đây là một nguồn enzyme). - enzyme trong đất thường được bảo vệ bởi keo đất (soil colloids) và chu kỳ bán phân hủy kéo dài hoạt tính enzyme trong đất sẽ giảm. - Bayrakli (2005) cho thấy có mối tương quan thuận giữa việc cung cấp thêm chất hữu cơ vào đất với hoạt tính enzyme phosphatase.. - Hình 3: Mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase và chất hữu cơ đất. - thấp, hàm lượng chất hữu cơ cao, enzyme phosphatase chủ yếu ở dạng Acid phosphatase có mối tương quan nghịch với CEC (r. - ngược lại đất có pH cao hoặc đất ngập nước enzyme phosphatase (dạng alkaline phosphatase) có tương quan thuận và rất chặt với CEC (r = 0,51. - Hình 4: Mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase và CEC của đất. - Lân tổng số và lân hữu dụng trong đất:. - Hàm lượng lân tổng số trong đất dao động trong khoảng P 2 O 5 . - Điều này cho thấy lân tổng số trong đất có ảnh hưởng lớn đến hoạt tính enzyme. - phosphatase, khi hàm lượng lân tổng số trong đất tăng kéo theo hoạt tính enzyme phosphatase tăng.. - (2006) cũng tìm thấy có mối tương quan thuận giữa phosphatase và nguồn lân tổng số trong đất. - Hàm lượng lân hữu cơ trong đất thấp là yếu tố hạn chế hàm lượng enzyme phosphatase trong đất (Ann và Jones, 2007).. - Hình 5: Mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase và lân tổng số trong đất Kết quả trình bày Hình 6a, 6b và Hình 6c cho. - thấy có mối tương quan nghịch và rất chặt giữa các nguồn lân hữu dụng trong đất trích theo ba phương pháp (trích theo phương pháp Bray 2, phương pháp Olsen và trích bằng nước) với hàm lượng phosphatase trong đất với hệ số tương quan r lần lượt là r và 0,85 (p<0,001). - Điều này chứng tỏ khi môi trường thiếu lân hữu dụng hoạt tính enzyme phosphatase trong đất sẽ gia tăng và ngược lại. - (2006) cũng có kết luận lân hữu dụng trong đất có mối tương quan nghịch với hoạt tính enzyme phosphatase trong đất bao gồm cả acid. - và alkaline phosphatase, hoạt tính enzyme trong đất giảm khi nồng độ lân hữu dụng trong đất tăng.. - (2002) cũng có kết luận tương tự hoạt tính enzyme phosphatase tăng cao khi môi trường đất thiếu lân, chủ yếu là nguồn lân hữu dụng vì vậy có thể xem enzyme phosphatase như chất chỉ thị dùng để đánh giá hàm lượng lân trong đất. - Hình 6a: Mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase và lân hữu dụng (Bray 2) trong đất. - Hình 6b: Mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase và lân hữu dụng (Olsen) trong đất. - Hình 6c: Mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase và lân hữu dụng (trích nước) trong đất. - Đạm tổng số và đạm hữu dụng trong đất:. - Kết quả phân tích trình bày ở Hình 7 và 8 cho thấy giữa enzyme phosphatase với hàm lượng đạm tổng số có mối tương quan nghịch với hệ số tương rất thấp (r=0,35). - Điều này có thể do hoạt tính enzyme phosphatase không chịu sự chi phối của nguồn đạm. - tổng số trong đất. - Tuy nhiên, giữa hoạt tính enzyme phosphatase và hàm lượng đạm hữu dụng trong đất tìm thấy mối tương quan thuận (r =0,72;. - Chứng tỏ đạm hữu dụng trong đất có ảnh hưởng đến sự phóng thích enzyme phosphase. - Gabriel và Mihăilă (1996) cho thấy enzyme phosphatase gia tăng khi đạm trong đất tăng và mức độ lân trong đất thấp. - hoạt tính enzyme phóng thích chất dinh dưỡng đó.. - Hình 7: Mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase và đạm tổng số trong đất. - Hình 8: Mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase và đạm hữu dụng trong đất. - Mật số vi khuẩn trong đất: Kết quả trình bày ở Hình 9 cho thấy giữa enzyme phosphatase với mật số vi khuẩn có mối tương quan thuận, nhưng với hệ số tương quan rất thấp (r=0,42). - Điều này có thể do đất khảo sát là đất phèn trồng khóm có pH rất thấp và giá trị EC cao, đây là yếu tố cản trở hoạt tính enzyme phosphatase trong đất. - Hình 9: Mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase và mật số vi khuẩn có khả năng phát triển được trên môi trường TSA. - Các vi khuẩn sống trong đất có khả năng hòa tan được nguồn lân khó tan là nhờ tiết ra enzyme phosphatase và các acid hữu cơ như acid gluconic, acid oxalic, acid citric, acid butyric, acid monolic và acid 2-ketogluconic.. - Hình 10: Mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase và mật số vi khuẩn có khả năng phát triển được trên môi trường Pikovskaya có bổ sung thêm lân khó tan Ca 3 (PO 4 ) 2 và KH 2 PO 4. - 3.3 Kết quả phân tính hồi qui đa tuyến tính và phương trình ước đoán hoạt tính. - enzyme phosphatase trong đất phèn trồng khóm Việc phân tích hồi qui đa biến sẽ giúp đánh giá và lựa chọn được các đặc tính có ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme phosphatase trong đất và có thể dựa vào phương trình hồi qui đa biến để ước đoán được hoạt tính enzyme phosphatase. - Kết quả phân tích hồi qui tuyến tính đơn chỉ giúp đánh giá mối tương quan giữa hoạt tính enzyme phosphatase trong đất với từng giá trị riêng lẻ.. - Kết quả trên cho thấy pH đất ảnh hưởng có ý nghĩa nhất đến hoạt tính enzyme phosphatase trong đất. - Bảng 2: Phương trình hồi qui đa biến ước lượng hoạt tính enzyme phosphatase trong đất phèn trồng khóm. - 3 Y xpH H2O - 252.754xP H2O - 5.234xP Bray Ghi chú: Y: hoạt tính enzyme phosphatase. - Hoạt tính enzyme phosphatase trong đất chịu sự chi phối của pH đất, EC, số lượng chất hữu cơ, CEC, đạm tổng số, lân tổng số và hàm lượng các chất dinh dưỡng ở dạng hữu dụng. - Hoạt tính enzyme phosphatase trong đất gia tăng khi môi trường đất thiếu dinh dưỡng ở dạng hữu dụng chủ yếu là lân. - Kết quả phân tích hồi qui đa biến cho thấy hoạt tính enzyme phosphatase chịu sự chi phối mạnh của pH H20 , P H20 và P Bray2 . - Kết quả phân tích hồi qui tuyến tính đa biến cho thấy có thể đánh giá hoạt tính enzyme phosphatase trong đất thông qua phương trình hồi qui đa biến với độ chính xác rất cao do có sai số của phương trình hồi qui thấp RMSE thấp (12,8%) và hệ số xác định R 2 cao (0,95). - Kết quả phân tích độ nhạy của phương trình hồi qui đa biến cho thấy, pH đất và P H20 là yếu tố ảnh hưởng nhất lên hoạt tính enzyme phosphatase trong đất kế đến là P Bray 2