Tài liệu Tóm tắt khảo sát hiện trạng và biện pháp giảm sự tích lũy cadimi, asen trên cây trồng ở huyện an phú, tỉnh an giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SỸ NGUYỄN VĂN CHƯƠNG KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG VÀ BIỆN PHÁP GIẢM SỰ TÍCH LŨY CADIMI, ASEN TRÊN CÂY TRỒNG Ở HUYỆN AN PHÚ, TỈNH AN GIANG CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT Mã ngành: 62 62 01 03 2015 Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của luận án Ngày nay, ô nhiễm asen (As) trong giếng khoan đã được cảnh báo rất nhiều huyện trong tỉnh An Giang. Các kết quả nghiên cứu mẫu đất trước đây ở vùng An Phú cũng cho thấy hàm lượng cadimi (Cd) trong đất vượt ngưỡng cho phép gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn thế giới. Các thí nghiệm được thực hiện trong đề tài này nhằm đạt các mục tiêu cụ thể như sau: (i) Đánh giá thực trạng hàm lượng As, Cd trong môi trường nước và đất sử dụng trồng trọt tại huyện An Phú tỉnh An Giang; (ii) Xác định một số đặc tính đất ảnh hưởng sự tích lũy và xây dựng phương trình hồi qui ước đoán lượng As và Cd trong đất An Phú (iii) Đánh giá ảnh hưởng và hiệu quả kinh tế của nguồn nước tưới, biện pháp tưới và bón vôi lên sự hấp thu và tích lũy As, Cd trong bắp, lúa và đậu xanh. 1.2. Mục tiêu luận án - Đánh giá thực trạng hàm lượng As và Cd trong môi trường nước và đất sử dụng trồng trọt tại huyện An Phú tỉnh An Giang. - Xác định một số đặc tính đất ảnh hưởng sự tích lũy và xây dựng phương trình hồi qui ước đoán lượng As, Cd trong đất. - Đánh giá ảnh hưởng và hiệu quả kinh tế của nguồn nước tưới, biện pháp tưới và bón vôi lên sự hấp thu, tích lũy As, Cd trong bắp, lúa, đậu xanh. 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Các yếu tố môi trường và cây trồng. + Môi trường: Nước tưới (nước ngầm và nước sông) và đất. + Cây trồng: Cây lúa, cây bắp và cây đậu xanh. - Phạm vi nghiên cứu: +Nghiên cứu thực nghiệm trong điều kiện nhà lưới tại Viện lúa ĐBSCL trên đất trồng lấy tại Thị trấn Long Bình, huyện An Phú. +Nghiên cứu thực nghiệm trong điều kiện ngoài đồng tại thị trấn Long Bình, huyện An Phú, tỉnh An Giang 1.4 Những đóng góp mới của luận án và ý nghĩa thực tiễn - Điểm mới của luận án: Nghiên cứu phát hiện tất cả các mẫu đất trồng lúa, bắp và đậu xanh tại huyện An Phú trong đê có hàm lượng -1- As và Cd cao hơn ngoài đê từ 1,5 đến 2 lần. Tất cả các mẫu thân, hạt của cây bắp, lúa và đậu xanh trong đê có hàm lượng As, Cd cao hơn ngoài đê từ 22,6% đến 73,0%. Kết quả thí nghiệm tại huyện An Phú bố trí trên ruộng nhiễm As, Cd cho thấy hàm lượng As, Cd trong hạt của cây lúa, bắp và đậu xanh tưới nước giếng khoan luôn cao hơn tương ứng 56,9 và 46,3% so với tưới bằng nước sông. Đối với cây lúa, tưới khô ngập luân phiên (AWD) làm giảm hàm lượng As, Cd trong hạt lúa so với lúa ngập liên tục (CF) lần lượt là 35,1 và 30,1%. Nghiên cứu cho thấy hàm lượng As, Cd trong thân và hạt của lúa, bắp và đậu xanh ở nghiệm thức bón vôi (5 tấn/ha) đều thấp hơn hàm lượng As, Cd trong thân và hạt của lúa, bắp, đậu xanh so với nghiệm thức không bón vôi. Hàm lượng Cd và As trong hạt lúa, bắp và đậu xanh ở các nghiệm thức bón 5 tấn vôi/ ha làm giảm tương ứng 48,4; 43,6; 40,6% và 50,7; 40,0; 40,8% so với không bón vôi. Nghiên cứu cho thấy canh tác lúa, bắp và đậu xanh tưới nước giếng khoan hoặc nước sông có bón vôi làm giảm hàm lượng Cd, As trong cây trồng và năng suất cao hơn so với không bón vôi. Ý nghĩa thực tiễn: - Nghiên cứu xác định được việc tưới nước giếng khoan ô nhiễm As đã làm tăng cao hàm lượng As trong nông sản. Biện pháp tưới bằng nguồn nước sông sẽ giúp giảm hàm lượng As trên đất An Phú. - Bón vôi không những làm giảm sự hấp thu As, Cd trong cây bắp, lúa và đậu xanh đồng thời giúp tăng năng suất của cây trồng trên đất An Phú trong điều kiện nhiều năm không có tập quán bón vôi. - Biện pháp tưới AWD không những làm giảm sự hấp thu As và Cd trong cây lúa trên đất phù sa An Phú đồng thời giúp tăng hiệu quả kinh tế do tiết kiệm số lần tưới và lượng nước tưới 1.5 Cấu trúc của luận án Luận án gồm trang gồm 5 chương, 66 Bảng, 14 Hình, 5 phụ chương và có tài liệu tham khảo được sử dụng. -2- Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học của đề tài Ngày nay, ô nhiễm As trong giếng khoan đã được cảnh báo rất nhiều vùng tại Đồng bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL). Các kết quả nghiên cứu trước đây tại tỉnh An Giang cho thấy khu vực các mẫu nước có tỷ lệ nhiễm As tập trung ở các huyện An Phú, Phú Tân, Tân Châu và Chợ Mới. Ngoài ra, các kết quả nghiên cứu mẫu đất ở vùng An Phú cũng cho thấy hàm lượng Cd trong đất vượt ngưỡng cho phép gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn thế giới. Cây hấp thụ phần lớn As và Cd từ đất qua rễ, khi độ pH của đất tăng thì lượng As và Cd tự do cho cây hút sẽ giảm đi, do đất trở nên kiềm. Vì vậy, sử dụng vôi để bón cho đất nhiễm As và Cd làm giảm sự hút thu hai kim loại này vào cây trồng trung bình từ 40-50% và tối đa là 70%. Nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng khi trồng lúa dưới điều kiện hiếu khí (tức là khô ngập nước luân phiên) thì nồng độ As trong cả rễ và hạt lúa điều giảm so với ngập nước liên tục (Xu et al., 2008; Li et al., 2009) và cả hai yếu tố As và tác động của quá trình oxy hóa khử trong đất có thể ảnh hưởng đến quần thể vi sinh vật làm giảm sự hấp thu As của lúa (Zhou et al., 2002; Edvantoro et al., 2003; Xiong et al., 2010). Kỹ thuật “tưới khô ngập luân phiên” (Alternative Wetting and Drying) giúp giảm 20-30% chi phí tưới nước cho lúa (BRRI, 2008) và góp phần làm giảm sự hút thu As, Cd trong đất vào cây trồng tại huyện An Phú, tỉnh An Giang. Kỹ thuật bón phân làm giảm tính di động của kim loại thường áp dụng hiện nay gồm khoáng chất, phốt phát, vôi tro trấu phân trộn hữu cơ và vi sinh vật (GWRTAC, 1997; N. Finˇzgar et al., 2006). Cơ chế của các cách bón phân làm bất động Cd và As chủ yếu là quá trình tạo phức bền, hấp phụ và trao đổi ion, hấp thu vào tế bào vi sinh vật, và các phản ứng oxy hóa khử giữa As, Cd với các chất thêm vào trong đất gồm vô cơ hay hữu cơ (Wang, 2009). Nghiên cứu của Ito và Limura (1976) chứng minh khả năng hút Cd của cây lúa trong dung dịch phụ thuộc vào pH và pH = 6 là điểm thích hợp cho cây lúa hút Cd, sự hấp phụ Cd tương quan nghịch với pH của đất. Theo Anderson và Nilson (1974) khi bón thêm CaO vào đất thì giảm sự tiêu thụ Cd trong cây cải dầu do sự gia tăng pH và sự cạnh tranh giữa Ca2+ và Cd2+. Nghiên cứu của Chen et al., (2000) cũng cho rằng sự hấp thu Cd bởi cây trồng giảm đáng kể -3- bằng cách tăng độ pH của đất. Khi pH đất tăng do bón vôi Cd bị kết tủa ở dạng CdCO3. 2.2 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài Tác dụng bón vôi vào khả dụng sinh học của Cd, Cu, Ni, Zn trong đất có bổ sung bùn thải trong khoảng 16 năm (Brallier et. al., 1996). Nghiên cứu của Li et. al., (2009) về giảm thiểu sự tích lũy As trong gạo bằng biện pháp quản lý nước và bón silic (Si). Trồng lúa hiếu khí làm giảm đáng kể sự tích tụ As trong hạt và thân lúa (Xu et. al., 2008). Tác động của Cd lên lớp biểu bì của lá của hai giống đậu tương (Terézia et. al., 2008). Nghiên cứu của Yuebing Sun, Qixing Zhou và Chunyan Diao (2008) về ảnh hưởng của Cd và As lên sự tăng trưởng và siêu tích lũy kim loại Cd trên cây cà đen (Solanum nigrum L.) và sự siêu tích lũy As của hai loài dương xỉ từ bốn loại đất bị ô nhiễm As (Fayiga và Ma., 2005). 2.3 Tình hình nghiên cứu ở trong nước Nghiên cứu nguồn ô nhiễm As trong nước ngầm tại huyện An Phú, tỉnh An Giang của Trần Anh Thư, Trần Kim Tính và Võ Quang Minh (2011). Sự ô nhiễm trong các giếng khoan và một số đặc tính hóa học các địa tầng vùng ô As ở một số điểm tại ĐBSCL của Phạm Văn Lâm (2010). Khảo sát hàm lượng As trong nước ngầm tại huyện Tri Tôn, tỉnh An Giang (Hoàng Thị Phương Hoa, 2006). Đặng Ngọc Chánh và ctv (2010) nghiên cứu xác định trường hợp nhiễm độc As tại tỉnh An Giang. Tình hình ô nhiễm As ở Đồng bằng sông Cửu Long (Nguyễn Việt Kỳ và ctv, 2008). Nghiên cứu khả năng hút thu Cd của cây bắp, đậu nành và đậu phộng trên đất ĐBSCL của Huỳnh Trí Thành và ctv (2006). Nguyễn Hữu On và Ngô Ngọc Hưng (2004) nghiên cứu về Cd trong đất lúa đồng bằng sông Cửu Long và sự cảnh báo ô nhiễm. Nguyễn Hữu On (2003) nghiên cứu về hiện trạng phân bố hàm lượng Cadimi ở ĐBSCL. Huỳnh Ngọc Chinh và Ngô Ngọc Hưng (2006) nghiên cứu về khả năng hút thu Cd của cây lúa ở ĐBSCL. Nghiên cứu sự hút thu Cu, Pb, Zn và tìm hiểu khả năng sử dụng phân bón để giảm thiểu sự tích luỹ chúng trong rau cải xanh và rau xà lách (Nguyễn Xuân Cự và ctv, 2008) -4- Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 3.1 Nội dung nghiên cứu Nghiên cứu tập trung các nội dung chính gồm: (i) Thu mẫu nước, đất, cây lúa, bắp và đậu xanh để phân tích các chỉ tiêu pH, lân dễ tiêu, lân tổng số, As trong nước, Cd và As trong đất từ đó tìm mối tương quan giữa các yếu tố môi trường (pH, lân tổng, lân dễ tiêu và As trong nước giếng khoan) với nồng độ As và Cd trong đất; (ii) Xác định một số đặc tính đất ảnh hưởng sự tích lũy và xây dựng phương trình hồi qui ước đoán lượng As và Cd trong đất An Phú (iii) Đánh giá ảnh hưởng và hiệu quả kinh tế của nguồn nước tưới, biện pháp tưới và nghiên cứu ảnh hưởng của các biện pháp canh tác AWD, CF đối với cây lúa và vôi bón lượng (5 và 10 tấn vôi/ha) đối với cây lúa, bắp, đậu xanh trong điều kiện nhà lưới. Xác định hàm lượng As và Cd tích lũy trong thân, hạt và năng suất của cây lúa, bắp, đậu xanh ở các nghiệm thức bón vôi 5 tấn/ ha đối với cây bắp, đậu xanh và các biện pháp canh tác AWD, CF đối với cây lúa kết hợp với bón vôi 5 tấn/ ha trong điều kiện ngoài đồng. 3.2 Thời gian và địa điểm - Bước 1: Điều tra và lấy mẫu nước giếng khoan, đất, thân, hạt bắp, lúa và đậu xanh tại huyện An Phú khoảng từ tháng 10-12/2011. - Bước 2: Bố trí thí nghiệm trong nhà lưới tại Viện lúa ĐBSCL từ tháng 1-4/2013. - Bước 3: Thí nghiệm ngoài đồng tại thị trấn Long Bình, huyện An Phú, thí nghiệm được bố trí thực hiện trong vụ Hè Thu năm 2013. 3.3 Nội dung và phương pháp thực hiện các thí nghiệm 3.3.1 Phần 1-Khảo sát thực trạng và đánh giá khả năng ô nhiễm As, Cd trong đất, nước và cây lúa, bắp, đậu xanh Nghiên cứu 1: Khảo sát mức độ ô nhiễm As, Cd trong đất, nước và cây lúa, bắp, đậu xanh Phương pháp lấy mẫu: Mẫu nước, đất, thân và hạt bắp, lúa và đậu xanh được thu từ các tại huyện An Phú, tỉnh An Giang. Tổng số mẫu gồm 270 mẫu nước, 148 mẫu đất, 558 mẫu thân và hạt bắp, lúa và đậu xanh. -5- 3.3.2 Phần 2 - Nghiên cứu biện pháp giảm thiểu hút thu Cd và As trong cây lúa, đậu xanh và bắp Nghiên cứu 2:Ảnh hưởng của đất trong đê, ngoài đê ở An Phú, An Giang và nước tưới nhiễm As đến khả năng hút thu As, Cd của cây lúa, bắp và đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới được thực hiện theo thể thức thừa số 3 nhân tố: 3 cây trồng x 3 loại đất x 2 loại nước tưới. Số nghiệm thức sẽ là 18 và mỗi nghiêm thức được thực hiện 4 lặp lại, do đó tổng số chậu sẽ là 72. Nghiên cứu 3:Ảnh hưởng của biện pháp tưới khô ngập luân phiên trên lúa và bón vôi đến khả năng hấp thu As và Cd trong cây lúa, bắp, đậu xanh. Thí nghiệm được thực hiện trong nhà lưới theo thể thức hoàn toàn ngẫu nhiên 2 nhân tố: chế độ canh tác (lúa ngập liên tục, lúa khô ngập luân phiên, bắp và đậu xanh tưới bình thường) x liều lượng vôi (0 tấn/ha, 5 tấn/ha và 10 tấn/ha). Thí nghiệm gồm 12 nghiệm thức với 4 lần lặp lại. Số chậu sẽ là 48. Nghiên cứu 4: Ảnh hưởng tưới nước sông, bón vôi và tưới khô ngập luân phiên đến khả năng giảm thiểu hút thu As và Cd của lúa Thí nghiệm được bố trí khối hoàn toàn ngẫu nhiên theo thể thức thừa số 3 nhân tố: 2 loại nước tưới (nước giếng khoan và nước sông) x 2 biện pháp tưới (ngập liên tục - CF; khô ngập luân phiên - AWD) x 2 liều lượng vôi (0 tấn/ha và 5 tấn/ha). Thí nghiệm gồm 8 nghiệm thức với 4 lần lặp lại, diện tích mỗi ô tương đương 30 m2/lần lặp lại. Nghiên cứu 5:Ảnh hưởng của tưới nước sông và bón vôi đến khả năng giảm thiểu hút thu As và Cd của cây bắp Thí nghiệm được bố trí khối hoàn toàn ngẫu nhiên theo thể thức thừa số 2 nhân tố: 2 loại nước tưới (nước giếng khoan và nước sông) x 2 liều lượng vôi (0 tấn/ha và 5 tấn/ha). Thí nghiệm gồm 4 nghiệm thức với 4 lần lặp lại, với diện tích mỗi lần lặp lại của nghiệm thức tương đương 36 m2 (6m x 6m), trồng theo hàng đơn với khoảng cách 60 x 25 cm (67.000 cây/ha). -6- Nghiên cứu 6:Ảnh hưởng của tưới nước sông và bón vôi đến khả năng giảm thiểu hút thu As và Cd của cây đậu xanh Thí nghiệm được bố trí khối hoàn toàn ngẫu nhiên theo thể thức thừa số 2 nhân tố: 2 loại nước tưới (nước giếng khoan và nước sông) x 2 liều lượng vôi (0 tấn/ha và 5 tấn/ha). Thí nghiệm gồm 4 nghiệm thức với 4 lần lặp lại, diện tích mỗi lần lặp lại tương đương 24 m2 (6m x 4m), trồng theo hàng đơn với khoảng cách 50 x 30 cm (gieo 3 hạt/hốc), cây cách nhau 30 cm và hàng cách nhau 50 cm. 3.3.3 Xử lý số liệu Số liệu được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel và sử dụng phần mềm Minitab 16 để phân tích phương sai, so sánh khác biệt trung bình giữa các nghiệm thức và phân tích hồi qui. Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Nghiên cứu 1: Khảo sát mức độ ô nhiễm As, Cd trong đất, nước, cây bắp, lúa và đậu xanh 4.1.1a. Hiện trạng sử dụng nước giếng Từ Hình 4.1 cho thấy có sự khác biệt về tỷ lệ sử dụng các loại nước cho ăn uống. Đối với nước máy, hiện nay cả 8 xã đều sử dụng nước máy cho ăn uống với tỷ lệ rất cao Nước máy (69,7%), nước sông 23,3% và các 67,9% nguồn khác chiếm 8,17%. Tuy nhiên, vẫn còn 0,63% hộ dân An Phú sử dụng nước giếng khoan cho mục đích sinh hoạt tại những hộ Hình 4.1: Tỷ lệ các nguồn nước sử dân xa khu dân cư và xa nguồn dụng sinh hoạt tại 8 xã thuộc huyện nước sông. Nước sông 23,3% Nguồn khác 8,17% Nước giếng khoan 0,63% An Phú. Tháng 10 năm 2011 4.1.1b. Hàm lượng As trong nước giếng khoan Kết quả nghiên cứu được trình bày trên Hình 4.2 cho thấy hàm lượng As trung bình trong nước giếng khoan tại xã Khánh An là 469 µg/l (gấp 50 lần theo TCVN và WHO) và xã Vĩnh Trường là 97,5 -7- Hàm lượng As trong nước giếng, µg/l µg/l. Các xã còn lại vẫn nhiễm As với hàm lượng cao từ 111 đến 302 µg/l vượt chuẩn cho phép nước uống của WHO và TCVN. Nồng độ As, Số giếng 469 500 450 400 350 297 302 300 224 250 200 150 97.5 138 111 100 27 50 144 44 40 8 40 40 40 31 0 Vĩnh Vĩnh Hậu Quốc Thái Phước Trường Hưng Phú Hữu Long Bình Khánh Khánh An Bình Xã Hình 4.2: Hàm lượng As trung bình trong nước giếng khoan tại huyện An Phú. Tháng 10 năm 2011 Bảng 4.1: Tổng hợp tình hình nhiễm As trong nước giếng khoan tại 08 xã tại huyện An Phú, tháng 10 năm 2011 STT Xã Số mẫu Hàm lượng As ( µg/l) < 10 11 ÷ 50 Tỉ lệ vượt tiêu chuẩn cho phép (%) > 50 1 Vĩnh Trường 27 - - 27 100 2 Phú Hữu 40 - - 40 100 3 Phước Hưng 40 - 1 39 100 4 Long Bình 40 - - 40 100 5 Vĩnh Hậu 8 - - 8 100 6 Quốc Thái 44 - 2 42 100 7 Khánh An 40 - - 40 100 8 Khánh Bình 31 - - 31 100 270 0 3 267 100 Tổng Cộng -8- Tỉ lệ hộ sử dụng nước tưới, % Giếng khoan 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 Nước sông 88.9 90.0 92.1 93.6 70.0 47.852.2 56.9 43.1 57.8 42.2 30.0 11.1 Phước Hưng Phú Hữu Vĩnh Vĩnh Hậu Khánh An Trường 10.0 Long Bình 7,90 Khánh Bình 6.40 Quốc Thái Xã Hình 4.3: Tình trạng sử dụng nước tưới trong sản xuất nông nghiệp tại huyện An Phú, Tháng 11 năm 2011. Theo tiêu chuẩn Việt Nam về hàm lượng As trong nước uống nếu vượt 10 µg/l sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe. Kết quả tổng hợp từ Bảng 4.1 cho thấy 270 giếng khoan thì hàm lượng As vượt ngưỡng cho phép theo tiêu chuẩn là 100% theo tiêu chuẩn của nước uống của WHO và TCVN (As <10µg/l). Ngoại trừ xã Phước Hưng có tỉ lệ sử dụng nước giếng khoan nhiễm As cho mục đích tưới trong sản xuất nông nghiệp là thấp nhất (30%), còn lại 70% là người dân sử dụng nước sông để tưới (Hình 4.3). Tất cả các xã còn lại đều sử dụng nước giếng nhiễm As để tưới trong sản xuất nông nghiệp chiếm tỉ lệ rất cao, trong đó xã Quốc Thái sử dụng nước giếng khoan có nhiễm As để tưới là cao nhất (93,7%). 4.1.2 Hàm lượng As trong cây lúa, bắp, đậu xanh và đất 4.1.2 a. Hàm lượng As trong đất Kết quả từ Hình 4.4 cho thấy hàm lượng As trung bình trong ba loại đất trồng bắp, đậu xanh và lúa tại 6 xã (Phước Hưng, Phú Hữu, Quốc Thái, Khánh Bình, Long Bình và Khánh An) ở trong đê bao cao gấp hai lần so với ngoài đê bao. Hàm lượng As trong các loại mẫu lấy tại 6 xã khảo sát là rất cao, dao động từ 12,6 đến 31,8 mg/kg, hàm lượng này vượt hàm lượng As trong đất nông nghiệp là 12 mg/kg theo tiêu chuẩn cho phép của Việt Nam. -9- Asen trong đất, mg/kg Trong đê 35 30 25 20 15 10 5 0 Ngoài đê 31,8a 25,5a 23,2a 12,9b 12,6b Đất bắp 12,9b Đất đậu xanh Đất lúa Loại đất trồng Hình 4.4: Hàm lượng As trong đất trong đê và ngoài đê An Phú 4.1.2 b Hàm lượng As trong thân, hạt lúa, bắp và đậu xanh Hàm lượng As trong thân của ba loại cây trồng trong đê cao hơn so với ngoài đê (hình 4.5a). Hàm lượng As trong thân lúa trong đê là cao nhất (1.330 µg/kg) và thấp nhất là hàm lượng As trong thân đậu xanh ở ngoài đê (73,2 µg/kg). Hàm lượng As trong thân 3 loại cây trong đê bao sử dụng nước giếng khoan nhiễm As để tưới cho cây trồng cao hơn ngoài đê tưới bằng nước sông từ 22,6% đến 73,0%. 1400 1200 1330a (b) Trong đê Ngoài đê 1030b 1000 850a 800 600 400 230b 96a 73,2b 200 Hàm lượng As trong hạt, g/kg Hàm lượng As trong thân, µg/kg (a) 1400 1200 1000 800 Trong đê 940a 690b 600 420a 400 200b 200 78,8a 67,2a 0 Hạt lúa 0 Thân lúa Thân bắp Thân đậu Cây trồng xanh Ngoài đê Hạt bắp Cây trồng Hạt đậu xanh Hình 4.5: Hàm lượng As trong (a) thân và (b) hạt của lúa, bắp, đậu xanh trồng trên đất trong đê và ngoài đê bao tại huyện An Phú, tháng 11 năm 2011 - 10 - Hàm lượng As trung bình trong hạt 3 loại cây dao động 67,2 µg/kg đến 940 µg/kg (Hình 4.5b). Asen trong hạt các loại cây trồng trong đê đều lớn hơn ngoài đê từ 14,7% đến 52,4%. Tuy nhiên, hàm lượng As trong hạt chưa vượt ngưỡng cho phép theo TCVN (1 mg/kg). Kết quả Hình 4.6 có thể sắp xếp theo hàm lượng As từ cao xuống thấp như sau: hạt lúa > hạt bắp > hạt đậu xanh. 4.1.3 Hồi qui đa biến giữa hàm lượng As và tính chất đất, nước Bảng 4.2: Thông số xác định qua khảo sát hồi qui đa biến giữa As trong nước giếng khoan, pH đất, lân dễ tiêu và lân tổng số và As trong đất Loại đất An Phú Giá trị chặn (Intercept) -46,4 X1 X2 X3 X4 0,08 7,07 0,47 32,0 R2 n 0,86*** 151 Ghi chú: Y là As trong đất (mg/kg) ; X1 là hàm lượng As trong nước giếng (µg/l) ; X2 là pH ; X3 là lân dễ tiêu ( mgP/kg); X4 là lân tổng số (%P2O5). Kết quả từ Bảng 4.2 cho thấy trong phạm vi nghiên cứu tại huyện An Phú, nếu ta biết được As trong nước giếng khoan, pH đất, lân dễ tiêu và lân tổng số trong đất thì ta tính được giá trị As trong đất tương ứng là Y. Từ phương trình cho thấy các hệ số của bốn biến X đều dương, có nghĩa là khi hàm lượng As trong nước giếng cao, giá trị pH, lân dễ tiêu và hàm lượng lân tổng số trong đất tăng thì hàm lượng As trong đất cũng tăng. Điều đó cho biết As trong đất được quyết định chủ yếu bởi lân tổng số. 4.1.4 Hàm lượng Cd trong đất và cây trồng tại huyện An Phú 4.1.4a. Hàm lượng Cd trong đất Hàm lượng Cd trong đất với hàm lượng trung bình từ 31,7-141 µg/kg đối với 03 loại đất trồng bắp, lúa, đậu xanh trong khu vực đê bao và ngoài đê bao (Bảng 4.3). Hàm lượng Cd trong các loại đất trồng trong đê đều lớn hơn ngoài đê từ 2-3 lần. Hàm lượng Cd trong đất bắp trong đê là cao nhất (141 µg/kg) và thấp nhất là đất trong lúa (84 µg/kg) trong khu vực đê bao (Bảng 4.3). Ngược lại, ngoài đê bao thì đất trồng bắp có hàm lượng Cd thấp nhất (31,7 µg/kg) và hàm lượng Cd trong đất lúa thì cao nhất khi so sánh các loại đất trong khu vực ngoài đê bao. Kết quả Bảng 4.3 cũng cho thấy trong đê bao khép - 11 - kín, hàm lượng Cd trong đất trồng do sử dụng nước giếng khoan ô nhiễm As để tưới cho cây trồng cao hơn đất trồng ngoài đê bao. Bảng 4.3: Hàm lượng Cd trong đất trồng lúa, bắp, đậu xanh trồng trong đê và ngoài đê tại 6 xã (Phước Hưng, Phú Hữu, Quốc Thái, Khánh Bình, Long Bình và Khánh An) huyện An Phú. Tháng 11 năm 2011 Vị trí Loại đất Trong đê Hàm lượng Cd ( µg/kg) n Cao nhất Trung bình Thấp nhất Bắp 362 141a 59,2 50 Lúa 208 84,0b 37,4 50 Đậu xanh 360 111ab 37,1 50 CV(%)= 72,8 Bắp Ngoài đê 32,5 31,7b 32,1 50 Lúa 75,1 68,3 a 64,4 50 Đậu xanh 74,1 61,1a 31,1 50 CV(%)= 34,3 4.1.4b. Hàm lượng Cd trong thân bắp, lúa và đậu xanh (b) Trong đê 300 268a Ngoài đê 250 200 180b 150 94.3a 100 50 13,6b 19a10,8a 0 Đậu xanh Bắp Hàm lượng Cd trong hạt, µg/kg Hàm lượng Cd trong thân, µg/kg (a) Lúa Loại cây trồng 300 250 276a Trong đê Ngoài đê 201b 200 150 100 65,2a 29,4b 50 39,0a 0,65b 0 Đậu xanh Bắp Lúa Loại cây trồng Hình 4.6: Hàm lượng Cd trong (a) thân và (b) hạt của lúa, bắp, đậu xanh trồng trên đất trong đê và ngoài đê bao. An Phú, tháng 11 năm 2011 - 12 - Kết quả từ Hình 4.6a cho thấy sự khác biệt thống kê giữa các loại cây trồng trong đê và ngoài đê bao ở mức ý nghĩa 5% (P< 0.05). Hàm lượng Cd trung bình trong các mẫu thân trồng trong đê bao luôn cao hơn khi so sánh với Cd trong thân trồng ngoài đê, thấp nhất là 32,2% đối với thân đậu xanh, cao nhất là thân bắp là 85,6%. Tính theo hàm lượng tích lũy thì thân đậu xanh trong đê là cao nhất (268 µg/kg) và thấp nhất là thân lúa ngoài đê. 4.1.4c. Hàm lượng Cd trong hạt bắp, lúa và đậu xanh Hàm lượng Cd tích lũy trong hạt của 3 loại cây trồng (Hình 4.6b) cho thấy sự khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức độ 5% . Hàm lượng Cd trong hạt đậu xanh là cao nhất so với Cd trong hạt bắp và hạt lúa. 4.1.5 Hồi qui đa biến giữa hàm lượng Cd và tính chất đất, nước Kết quả từ Bảng 4.4 cho thấy trong phạm vi nghiên cứu đất trồng tại huyện An Phú, mặc dù hệ số của biến X2 là âm có nghĩa là hàm lượng lân dễ tiêu trong đất không ảnh hưởng đến hàm lượng Cd trong đất. Tuy nghiên, ta thấy các hệ số của hai biến X1 và X3 đều dương, có nghĩa là khi giá trị pH và hàm lượng lân tổng số trong đất tăng thì hàm lượng Cd trong đất cũng tăng. Điều đó cho biết Cd trong đất được quyết định chủ yếu bởi pH đất. Vì khi pH gia tăng thì Cd trong đất sẽ gia tăng nhanh. Bảng 4.4: Thông số xác định qua khảo sát hồi qui đa biến giữa pH đất, lân dễ tiêu và lân tổng số và Cd trong đất Loại đất An Phú Giá trị chặn (Intercept) -571 X1 X2 111 -1,36 X3 1,60 R2 0,77*** n 151 Ghi chú: Y là Cd trong đất (µg/kg) ; X1 là pH ; X2 là lân dễ tiêu( mgP/kg); X3 là lân tổng số (%P2O5). 4.1.6 Ảnh hưởng của lân đến sự tích lũy Cd trong nông sản Kết quả Bảng 4.5 cho thấy số mẫu vượt ngưỡng 100 µg Cd/kg của bắp là 6,67% và của lúa là 20%. Đối với đậu xanh, số mẫu hạt có hàm lượng Cd vượt ngưỡng là 93,3% - 13 - Bảng 4.5: Các giá trị thống kê và số mẫu của từng loại cây trồng vượt trên ngưỡng cho phép (100 µg/kg) Cây trồng Tối thiểu Tối đa Trung bình Vượt trên hàm lượng 100 µg Cd/kg Số mẫu % BẮP 33,3 103 65,2 1/15 6,67 LÚA 4,23 354 69,8 3/15 20,0 ĐẬU 76,7 706 276 14/15 93,3 4.2 Nghiên cứu 2: Ảnh hưởng của đất trong đê, ngoài đê ở An Phú–An Giang và nước tưới nhiễm As đến khả năng hút thu As, Cd của cây lúa, bắp và đậu xanh. Kết quả Bảng 4.6 cho thấy hàm lượng As trong hạt ghi nhận đạt cao nhất trên đất đất An Phú trong đê trung bình các nghiệm thức là 241 µg/kg tạo sự khác biệt ý nghĩa ở mức 1% so với 2 loại đất còn lại là đất An Phú ngoài đê và đất Thới Lai. Điều này được giải thích là do An Phú trong đê nhiễm As nhiều hơn 2 loại đất còn lại. Hàm lượng As trong thân ở các nghiệm thức tưới nước giếng khoan (nước sông pha As 200 µg/l) đạt trung bình 662 µg/kg cao hơn khoảng 4 lần và khác biệt ý nghĩa ở mức 1% so với các nghiệm thức tưới nước sông không pha As trung bình khoảng 154 µg/kg. Kết quả phân tích Bảng 4.6 cho thấy Cd trong thân và hạt có sự khác biệt rất lớn giữa 3 loại cây trồng thí nghiệm trong đó hàm lượng Cd trong hạt được ghi nhận đạt cao nhất là 77,6 µg/kg trên cây lúa, kế đến là cây đậu xanh là 37,6 µg/kg và thấp nhất là trên cây bắp là 23,4 µg/kg. Khác với sự tích lũy Cd trong hạt, Cd trong thân được ghi nhận cao nhất trên cây bắp với trung bình là 130 µg/kg, không khác biệt với Cd trong thân đậu xanh trung bình là 117 µg/kg, nhưng khác biệt thống kê ở mức ý nghĩa 5% so với hàm lượng Cd tích lũy trong thân cây lúa chỉ có 51,9 µg/kg. - 14 - Bảng 4.6: Ảnh hưởng của canh tác, loại đất và nước tưới lên hàm lượng As, Cd trong hạt và thân của lúa, bắp và đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013. Hàm lượng trong bộ phận Nhân tố As (µg/kg) Cd (µg/kg) Thân Hạt Thân Hạt - Lúa 355b 166b 51,9b 77,6a - Bắp 288b 112c 130a 23,4b - Đậu 581a 372a 117a 37,6c - An Phú trong đê 490a 241a 159 a 61,7a - An Phú ngoài đê 390ab 208b 75,2 b 36,1b - Thới Lai 343b 201b 64,7 b 40,8b - Nước sông 154b 54,6b 90,9b 56,6a - Nước giếng khoan 662a 379a 108a 35,7b F (A) ** ** ** ** F (B) ** ** ** ** F (C) ** ** ** ** F (A x B) ** ns ** ** F (A x C) ns ** ns ns F (B x C) ** ** ns ** F (AxB x C) ns ns ns ns CV (%) 32,7 15,3 26,6 37,8 Cây trồng (A) Loại đất (B) Nước tưới (C) Ghi chú: Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau khác nhau thì có khác biệt ý nghĩa thống kê ở mức 1% (**) và 5% (*); ns: không khác biệt ý nghĩa thống kê. Trong điều kiện thí nghiệm nhà lưới ở Viện Lúa, nước giếng khoan được thay thế bởi nước sông có pha As ở hàm lượng 200 µg/l. - 15 - 4.3 Nghiên cứu 3: Ảnh hưởng của biện pháp tưới khô ngập luân phiên trên lúa và bón vôi đến khả năng hấp thu As và Cd trong cây lúa, bắp và đậu xanh. Ở các nghiệm thức không bón vôi hàm lượng As trong hạt trung bình là 579 µg/kg đạt cao nhất khác biệt ý nghĩa với nghiệm thức bón vôi 5 tấn/ha và bón vôi 10 tấn/ha có hàm lượng As trong hạt lần lượt là 261 và 221 µg/kg. Hàm lượng As trong hạt lúa AWD không bón vôi có hàm lượng As trong hạt trung bình là 626 µg/kg. Trên lúa ngập liên tục có bón vôi (5 tấn/ ha và 10 tấn/ha) trên lúa AWD có hàm lượng As trong hạt giảm thấp so với nghiệm thức 4 lúa AWD không bón vôi (giảm khoảng 4 lần). Hàm lượng As trong hạt trên bắp ở 2 nghiệm thức có bón vôi hàm lượng As trong hạt bắp giảm thấp (khoảng 3 lần so với nghiệm thức không bón vôi) chỉ còn dao động từ 68,6-69,3 µg/kg. Ở nghiệm thức đối chứng không bón vôi có hàm lượng Cd còn lại trong đất thấp nhất trung bình là 29,6 µg/l tạo khác biệt ý nghĩa với 2 nghiệm thức bón vôi 5 tấn/ha và 10 tấn/ha có trung bình Cd trong đất lần lượt là 73,4 và 95,1 µg/l. Kết quả phân tích cũng cho thấy có sự khác biệt về hàm lượng As trong đất sau thí nghiệm giữa các liều lượng bón vôi khác nhau. Ở các nghiệm thức đối chứng không bón vôi có hàm lượng As còn lại trong đất thấp nhất là 577 µg/kg tạo khác biệt ý nghĩa với 2 nghiệm thức bón vôi 5 tấn/ha và 10 tấn/ha có trung bình As trong đất lần lượt là 713 và 762 µg/kg. Kết quả Bảng 4.7 cho thấy nghiệm thức không bón vôi tích lũy Cd trong thân cao hơn khoảng 2-3 lần so với các nghiệm thức bón vôi. Hàm lượng Cd trong hạt có sự khác biệt giữa cây trồng ngập nước và cây trồng cạn, trong đó lượng Cd tích lũy trong hạt đạt thấp nhất trên cây bắp là 12,3 µg/kg, kế đến là hàm lượng Cd trong hạt đậu xanh là 25,9 µg/kg, trong khi đó hàm lượng Cd tích lũy trong hạt lúa khô ngập luân phiên là 53,8 µg/kg cao gấp 2 lần so với đậu xanh và gấp 4 lần so với bắp. Tuy nhiên hàm lượng Cd trong hạt bắp, đậu xanh và lúa AWD thấp hơn và khác biệt với hàm lượng Cd trong hạt lúa CF có trung bình nghiệm thức đạt 87,0 µg/kg. - 16 - Bảng 4.7: Ảnh hưởng của chế độ canh tác và liều lượng vôi lên hàm lượng As, Cd trong hạt và thân của lúa, bắp và đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013. Hàm lượng trong bộ phận Nhân tố As (µg/kg) Cd (µg/kg) Thân Hạt Thân Hạt - Lúa CF 649b 422b 61,3b 87,0a - Lúa AWD 642b 320c 113a 53,8b - Bắp 103c 114d 104a 12,3c - Đậu xanh 1.140a 559a 93,2a 25,9c - Không bón vôi 988a 579a 159a 76,4a - Vôi 5 tấn/ha 607b 261b 74,8b 37,4b - Vôi 10 tấn/ha 573b 221b 45,1c 20,5b F (A) ** ** ** ** F (B) ** ** ** ** F (A x B) ** ** ** ** CV(%) 43,9 16,9 25,9 Chế độ canh tác (A) Hàm lượng vôi (B) 45,4 Ghi chú: Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau khác nhau thì có khác biệt ý nghĩa thống kê ở mức 1% (**) và 5% (*); ns: không khác biệt ý nghĩa thống kê. Trong điều kiện thí nghiệm nhà lưới ở Viện Lúa, nước tưới trong thí nghiệm là nước có pha As hàm lượng 200µg/l. 4.4 Nghiên cứu 4:Ảnh hưởng của tưới nước sông, bón vôi và tưới khô ngập luân phiên đến khả năng giảm thiểu hút thu As và Cd của lúa. Kết quả trong Bảng 4.8 cho thấy, hàm lượng As trong thân giữa các nghiệm thức lúa tưới nước giếng khoan cao hơn khoảng 3 lần so với nghiệm thức lúa tưới nước sông. Các nghiệm thức bón vôi 5 tấn/ha tích lũy As trong thân cây lúa thấp hơn gần 1,8 lần so với các nghiệm thức không bón vôi là 427 g/kg. Hàm lượng As trong hạt - 17 - của nghiệm thức lúa CF cao hơn khoảng 1,5 lần so với nghiệm thức lúa AWD. Ở các nghiệm thức bón vôi có hàm lượng As tích lũy trong hạt thấp hơn 2 lần so với các nghiệm thức không bón vôi. Bảng 4.8:Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sự hấp thu As và Cd trong thân và hạt của cây lúa. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An Phú, tỉnh An Giang, vụ Hè Thu năm 2013. Hàm lượng trong bộ phận Nhân tố As (µg/kg) Cd (µg/kg) Thân Hạt Thân Hạt Nước giếng khoan 490a 314a 148a 125a Nước sông 168b 128b 64,9b 58,7b Ngập liên tục 386a 268a 117a 108a Khô ngập luân phiên 273b 174b 95,3b 75,5b Bón vôi (5 tấn/ha) 231b 146b 85,0b 62,5b Không bón (0 tấn/ha) 427a 296a 128a 121a F (A) ** ** ** ** F (B) ** ** ** ** F (C) ** ** ** ** F (A x B) ** ** ** ** F (A x C) ** ** ** ** F (B x C) ** ** * ** F (A x B x C) * ** ** * CV (%) 8,15 7,87 7,16 8,7 Nước tưới (A) Biện pháp tưới (B) Liều lượng vôi ( C) Ghi chú: Trong cùng một cột, các số có chữ theo sau khác nhau thì khác biệt ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 1% (**); 5% (*) và (ns) không khác biệt ý nghĩa thống kê. - 18 - Hàm lượng Cd trong thân giữa các nghiệm thức lúa tưới nước giếng khoan cao hơn khoảng 2 lần so với nghiệm thức lúa tưới nước sông. Kế đến giữa các nghiệm thức lúa CF có hàm lượng Cd tích lũy trong thân trung bình là 117 g/kg cao hơn so với các nghiệm thức lúa AWD có hàm lượng Cd trong thân trung bình là 95,3 g/kg. Các nghiệm thức bón vôi tích lũy Cd trong thân giảm thấp hơn 1,5 lần so với không bón vôi. Hàm lượng Cd tích lũy trong hạt đạt thấp nhất ở các nghiệm thức lúa tưới nước sông so với các nghiệm thức lúa tưới nước giếng khoan (thấp hơn khoảng hơn 2 lần). Tương tự, hàm lượng Cd tích lũy trong hạt ở các nghiệm thức lúa CF cao hơn so với lúa AWD với lần lượt là 108 g/kg và 75,5 g/kg (Bảng 4.8). Tóm lại, tương tự như trong thân cây lúa thì các nghiệm thức bón vôi (5 tấn/ha) đều có sự tích lũy Cd trong hạt ít hơn so với các nghiệm thức đối chứng không bón vôi, tương tự thì biện pháp tưới khô ngập luân phiên (AWD) cũng cho thấy làm giảm hàm lượng Cd tích lũy trong hạt so với lúa tưới ngập liên tục. Qua đó cho thấy, bón vôi có khả năng giúp giảm bớt sự tích lũy Cd trong hạt cây lúa. 4.5 Nghiên cứu 5: Ảnh hưởng của tưới nước sông và bón vôi đến khả năng giảm thiểu hút thu As và Cd của cây bắp. Kết quả trong Bảng 4.9 cho thấy hàm lượng As trong thân giữa các nghiệm thức bắp tưới nước giếng khoan cao hơn khoảng 2 lần so với nghiệm thức bắp tưới nước sông. Trong đó ở các nghiệm thức bón vôi (5 tấn/ha) tích lũy As trong thân bắp giảm thấp hơn 1,5 lần so với các không bón vôi. Kết quả trong Bảng 4.9 cho thấy hàm lượng Cd trong thân và hạt giữa các nghiệm thức bắp tưới nước giếng khoan đạt trung bình lần lượt là 190 g/kg và 80 g/kg, cao hơn khoảng 1,5 lần so với nghiệm thức bắp tưới nước sông đạt trung bình 124 g/kg và 54,3 g/kg. Ở các nghiệm thức bón vôi (5 tấn/ha) có sự tích lũy Cd trong thân, hạt cây bắp lần lượt là 123 g/kg và 48,4 g/kg thấp hơn so với các nghiệm thức đối chứng là 191 g/kg và 85,8 g/kg. - 19 -