Lý Ngọc Thanh Xuân * , Phạm Duy Tiễn , Lê Vĩnh Thúc Nguyễn Quốc Khương

* Tác giả liên hệLý Ngọc Thanh Xuân

Abstract

Acid sulfate soil (ASS) contains high aluminum and ferrous concentrations that might cause the reduction of nutrient uptake and an increase of toxic accumulation. Rhodopseudomonas sp. has ability to reduce aluminum and ferrous toxicity of ASS for rice cultivation. The objectiveof this research was to evaluate the efficacy of biofertilizers containing four acid-resistant R. palustris VNW64, VNS89, TLS06 and VNS02 on theaccumulation of nitrogen and toxic compounds in rice grains. A two factorial experiment was conducted in a randomized complete block design on ASS collected from Phung Hiep district, Hau Giang province under nethouse conditions. Therein, the first factor was biofertilizer application including four mixedbacterial strains, only VNW64 and no biofertilizer application. The second factor was inorganic N fertilizer application containing 0, 50, 75 and 100 kg N ha-1. The results showed that thetreatments applied either with biofertilizer containing four mixed bacterial strains or biofertilizer containing onlyVNW64 helped to increaseN uptake from39.7 to 49.2%, to reduce Al uptake from 18.4 to 30.4% and to reduce Fe uptake from 0.1 to 2.7% in rice. The biofertilizers containing a mixture of four strains or one bacterial strain showed their efficacy in enhancement of N uptake and reduction of Al and Fe accumulation in rice grains when cultivated on ASS.
Keywords: Acid sulfate soil, aluminum and ferrous toxcitity, biofertilizer, N uptake, rice, Rhodopseudomonas sp.

Tóm tắt

Đất phèn có hàm lượng nhôm và sắt cao, làm hạn chế sự hấp thu dinh dưỡng và tăng khả năng tích lũy độc chất trong cây. Rhodopseudomonas sp. có khả năng giảm độc chất nhôm và sắt. Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá hiệu quả của chế phẩm hữu cơ vi sinh chứa bốn dòng vi khuẩn R. palustris VNW64, VNS89, TLS06 và VNS02 lên tích lũy dưỡng chất và độc chất trong hạt lúa. Thí nghiệm thừa số hai nhân tố được bố trí theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên trên đất phèn thu từ huyện Phụng Hiệp, tỉnh Hậu Giang trong điều kiện nhà lưới. Trong đó, nhân tố thứ nhất là chế phẩm hữu cơ vi sinh (chứa bốn dòng vi khuẩn, một dòng vi khuẩn VNW64 và không bón chế phẩm hữu cơ vi sinh) và nhân tố thứ hai là bón phân đạm gồm (100, 75, 50 và 0 kg N ha-1). Kết quả cho thấy các nghiệm thức bón chế phẩm hữu cơ vi sinh chứa bốn hoặc một dòng vi khuẩn VNW64 đã giúp tăng hấp thu đạm 39,7 - 49,2% và giảm độc chất nhôm 18,4 - 30,4% và sắt 0,1- 2,7% trong cây lúa so với nghiệm thức không bón chế phẩm hữu cơ vi sinh. Chế phẩm hữu cơ vi sinh chứa bốn hoặc một dòng vi khuẩn có hiệu quả trong việc giảm tích lũy sắt và nhôm và tăng hấp thu đạm vào trong hạt.
Từ khóa: Chế phẩm hữu cơ vi sinh, đất phèn, độc chất nhôm, sắt, hấp thu đạm, lúa, Rhodopseudomonas sp.

Article Details

Tài liệu tham khảo

Banasiak, L. J. and Indraratna, B., 2012. Key strategies for managing acid sulphate soil(ASS) problems on the southeastern coast ofNew South Wales, Australia. In G.A. Narsilio, A. Arulrajah, J. Kodikara(Eds.), 11th Australia - New Zealand Conference on Geomechanics: Ground Engineering in aChanging World. Australia:EngineersAustralia.(pp.1-6).

de la Luz Mora, M., Demanet, R., Acuña, J. J., Viscardi, S., Jorquera, M., Rengel, Z.andDurán, P., 2017. Aluminum-tolerant bacteria improve the plant growth and phosphorus content in ryegrass grown in a volcanic soil amended with cattle dung manure. Applied Soil Ecology. 115: 19-26.

Eswaran, H., Reich, P. and Beinroth, F., 1997. Global distribution of soils with acidity. In: Moniz A.C., Plant-soil interactions at low pH.Brazilian Soil Science Society, Belo Horizonte Minas Gerais, Brazilian: 159−164.

Farh, M. E. A., Kim, Y. J., Sukweenadhi, J., Singh, P. and Yang, D. C., 2017. Aluminiumresistant, plant growth promoting bacteria induce overexpression of aluminiumstress related genes inArabidopsis thaliana and increase the ginseng tolerance against aluminiumstress. Microbiological Research. 200: 45-52.

Galloway, J. N., Leach,A. M., Erisman, J. W. and Bleeker, A., 2017. Nitrogen: the historical progression from ignorance to knowledge, with a view to future solutions. Soil Research. 55(6): 417-424.

Huang, Q., Tang, S., Huang, X., Zhang, F., Yi, Q., Li, P., and Fu, H., 2017. Influence of rice cultivation on the abundance and fractionation ofFe, Mn, Zn, Cu, and Al in acid sulfate paddy soils in thePearl River Delta. Chemical Geology. 448: 93-99.

Huang, W. F., Chen, X. Y, Xing, C. H., Zheng, Z. S., Cai, M. Z. and Zhao, X. L., 2013. Effects of phosphorous on aluminum tolerance and cell wall polysaccharide components in rice root tips. Chinese Journal of Rice Science. 27(2): 161–167. (in Chinese withEnglish abstract).

Johnston, S.G., Morgan, B. and Burton, E. D., 2016. Legacy impacts of acid sulfate soil runoff on mangrove sediments: Reactive iron accumulation, altered sulfur cycling and trace metal enrichment. Chemical Geology. 427: 43-53.

Jones, A. M., Xue, Y., Kinsela, A. S., Wilcken, K. M. and Collins, R. N., 2016. Donnanmembrane speciation ofAl, Fe, trace metals andREEs in coastal lowland acid sulfate soil-impacted drainage waters. Science of theTotal Environment. 547:104-113.

Kantha, T., Kantachote, D. and Klongdee, N., 2015. Potential of biofertilizers from selectedRhodopseudomonaspalustrisstrains to assist rice(Oryza sativaL. subsp. indica) growth under salt stress and to reduce greenhouse gas emissions. Annals of Microbiology. 65(4): 2109-2118.

Kennedy, I. R.andIslam, N., 2001. The current and potential contribution of asymbioticnitrogen fixation to nitrogen requirements on farms: a review. Australian Journal of Experimental Agriculture41. (3): 447–457

Khuong, N.Q., 2018. The use of purple nonsulfurbacteria isolated fromacid sulfatesoils forapplication in agriculture. Doctoral thesis. Prince of SongklaUniversity, Songkla, Thailand. 95-158.

Khuong, N. Q., Kantachote, D., Onthong, J. and Sukhoom, A., 2017. The potential of acid-resistant purple nonsulfurbacteria isolated from acid sulfate soils for reducing toxicity ofAl3+and Fe2+usingbiosorptionfor agriculturalapplication. Biocatalysisand Agricultural Biotechnology. 12: 329-340.

Khuong, N. Q., Kantachote, D., Onthong, J., Xuan, L. N. T. and Sukhoom, A., 2018. Enhancement of rice growth and yield in actual acid sulfate soils by potent acid-resistantRhodopseudomonaspalustrisstrains for producing safe rice. Plant and Soil. 429: 483-501.

Li, X., Peng, W., Jia, Y., Lu, L. and Fan, W., 2016. Bioremediation of lead contaminated soil withRhodobactersphaeroides. Chemosphere. 156: 228-235.

Madigan, M., Cox, S. S. and Stegeman, R.A., 1984. Nitrogen fixation and nitrogenase activities in members of the familyRhodospirillaceae. Journal of Bacteriology. 157(1): 73-78.

Magnin, J. P., Gondrexon, N. and Willison, J. C., 2014. Zinc biosorption by the purple non-sulfur bacteriumRhodobactercapsulatus. Canadian Journal of Microbiology. 60(12): 829-837.

Mukkata, K., Kantachote, D., Wittayaweerasak, B., Techkarnjanaruk, S., Mallavarapu, M. and Naidu, R., 2015. Distribution of mercury in shrimp ponds and volatilization of hg by isolated resistant purple nonsulfurbacteria. Water, Air, &Soil Pollution. 226(5): 148.

NguyễnQuốc Khương và Ngô Ngọc Hưng, 2014a. Ảnh hưởng của biện pháp tưới tiết kiệm và vùi rơmđến sự phát thải khí CH4, N2O và năng suất lúaĐông Xuân trên đất phù sa ở Vĩnh Long. Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn. Số 5: 31 – 37.

NguyễnQuốc Khương và Ngô Ngọc Hưng, 2014b. Ảnh hưởng của bón phân rơm hữu cơ lên phát thải khíCH4, N2O và năng suất lúa trong điều kiện nhà lưới. Tạp chí Khoa học –Trường Đại học Cần Thơ. Số 32b: 46-52.

NguyễnQuốc Khương và Ngô Ngọc Hưng, 2016. Ảnh hưởng của bón phân rơm hữu cơ vi sinh đếnphát thải khí CH4, N2O và năng suất lúa trong nhà lưới. Tạp chí Khoa học đất. Số 47: 54-59.

Nguyen, Q. K., Kantachote, D., Onthong, J. and Sukhoom, A., 2018. Al3+and Fe2+toxicityreductionpotentialbyacid-resistant strains ofRhodopseudomonaspalustrisisolated from acid sulfate soils under acidic conditions. Annals of Microbiology.68(4): 217–228.

Panhwar, Q. A., Naher, U. A., Shamshuddin, J., Radziah, O. and Hakeem, K. R., 2016. Management of acid sulfate soils for sustainable rice cultivation in malaysia. In Soil Science: Agricultural and Environmental Prospectives .Springer International Publishing. Pp: 91-104

Peoples, M. B. and CraswellE. T., 1992. Biological nitrogen fixation: investments, expectations and actual contributions to agriculture. Plant and Soil. 141: 13–39.

Reardon, C., Gollany, H. and Wuest, S., 2014. Diazotroph community structure and abundance in wheat–fallow and wheat–pea crop rotations. Soil Biology and Biochemistry. 69: 406–412.

Roy, B.andBhadra, S., 2014. Effects of toxic levels of aluminiumon seedling parameters of rice under hydroponic culture. Rice Science. 21(4): 217-223.

Sahrawat, K. L., Diatta, S. and Singh, B. N., 2000. Reducing iron toxicity in lowland rice through an integrated use of tolerant genotypes and plant nutrient management. Oryza. 37: 44–47.

Sakpirom, J., Kantachote, D., Nunkaew, T. and Khan, E., 2017. Characterizations of purple non-sulfur bacteria isolated from paddy fields, and identification of strains with potential for plant growth-promotion, greenhouse gas mitigation and heavy metal bioremediation. Research in Microbiology.168(3): 266-275.

Shabalala, A. N., Ekolu, S. O., Diop, S. and Solomon, F., 2017. Pervious concrete reactive barrier for removal of heavy metals from acid mine drainage- column study. Journal of Hazardous materials. 323:641-653.

Tang, Y., Zhang, M., Chen, A., Zhang, W., Wei, W. and Sheng, R., 2017. Impact of fertilization regimes on diazotroph community compositions andN2-fixation activity in paddy soil. Agriculture, Ecosystems andEnvironment. 247: 1-8.

Trần Thị Cúc Hòa, Phạm Trung Nghĩa, Huỳnh Thị Phương Loan, và ctv., 2011. Nghiên cứuchọntạogiốnglúa giàu vi chấtdinh dưỡngcó năng suất, chấtlượngcao. Hội thảo Quốc gia về Khoa học Cây trồng lần thứ nhất. 204-211.