Đánh giá sự tích lũy Cadimi trong cây lúa trồng trên đất phù sa sông hồng do ảnh hưởng của nước tưới ô nhiễm

Nghiên cứu được thực hiện trên đất canh tác nông nghiệp tại Đồng bằng sông Hồng với nguồn nước tưới từ hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải có hàm lượng Cadimi (Cd) trung bình 4 vụ liên tiếp (5/2019 - 5/2021) là 0,039 ppm. Dưới điều kiện canh tác thông thường, tiến hành thu mẫu theo 3 thời kỳ sinh trưởng của lúa để phân tích hàm lượng Cd thu được kết quả như sau: Hàm lượng Cd tích lũy trong rễ tăng dần trong suốt vòng đời sinh trưởng của lúa với tốc độ gia tăng từ 1,1 – 1,2 lần.

BÀI BÁO KHOA HỌC ĐÁNH GIÁ SỰ TÍCH LŨY CADIMI TRONG CÂY LÚA TRỒNG TRÊN ĐẤT PHÙ SA SÔNG HỒNG DO ẢNH HƯỞNG CỦA NƯỚC TƯỚI Ô NHIỄM Vũ Thị Khắc1, Lê Tuấn An2, Đinh Thị Lan Phương3, Nguyễn Thị Hằng Nga4 Tóm tắt: Nghiên cứu thực đất canh tác nông nghiệp Đồng sông Hồng với nguồn nước tưới từ hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải có hàm lượng Cadimi (Cd) trung bình vụ liên tiếp (5/2019 - 5/2021) 0,039 ppm Dưới điều kiện canh tác thông thường, tiến hành thu mẫu theo thời kỳ sinh trưởng lúa để phân tích hàm lượng Cd thu kết sau: hàm lượng Cd tích lũy rễ tăng dần suốt vòng đời sinh trưởng lúa với tốc độ gia tăng từ 1,1 – 1,2 lần Hàm lượng Cd thân tăng nhanh theo thời kỳ với tốc độ tích lũy trung bình 3,9 lần Kết thực nghiệm vụ cho kết thống hàm lượng Cd hạt trung bình 0,00575 ppm thấp ngưỡng khuyến cáo FAO (0,01 ppm) Đồng thời mối tương quan hàm lượng Cd phận lúa trùng khớp với nghiên cứu nhà lưới: hàm lượng Cd rễ > thân > hạt Kết từ hình thành đến chín, hạt lúa lấy 80% chất khơ từ q trình quang hợp, dưỡng chất cịn lại lấy từ rễ lá; Ngồi ra, thời gian trình tạo hạt chiếm 25% vịng đời lúa, lượng Cd tích lũy hạt thấp thân rễ Từ khóa: Ơ nhiễm Cd, động thái tích lũy Cd lúa, Cd gạo ĐẶT VẤN ĐỀ * Việt Nam quốc gia xuất gạo lớn thứ hai giới năm 2020 với khối lượng đạt 6,15 triệu tương đương với giá trị 3,12 triệu đô la Mỹ (Nien giam thong ke 2020) Tuy nhiên, xét phẩm chất giá gạo Việt Nam cịn thấp nước khác Chính vậy, việc nâng cao chất lượng gạo thông qua tiêu chuẩn kiểm sốt an tồn thực phẩm đặc biệt kim loại nặng vô cần thiết Đồng sông Hồng hai đồng châu thổ lớn Việt Nam với diện tích tự nhiên 2125,9 nghìn Với diện tích canh tác lúa năm thống kê năm 2020 983,4 nghìn ha, đứng thứ nước diện tích suất lại cao vùng kinh tế tương đương với 61,4 tạ/ha cho thấy trình độ canh tác lúa vượt trội khu vực (Nien giam thong ke 2020) 1,2 Trung tâm Khoa học Công nghệ Môi trường - Liên minh HTX Việt Nam Nghiên cứu sinh Trường Đại học Thủy lợi Khoa Hóa Môi trường, Trường Đại học Thủy lợi Khoa Kỹ thuật tài nguyên nước, Trường Đại học Thủy lợi Nguồn cung cấp nước tưới tiêu cho nông nghiệp vùng Đồng sông Hồng từ 11 hệ thống thủy lợi, đảm nhiệm tưới cho khoảng 29% diện tích đất canh tác nông nghiệp vùng hệ thống Bắc Hưng Hải, sông Đuống sông Nhuệ Hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải quy hoạch tưới cho 110.000 đất canh tác nông nghiệp (Tong cuc Thuy Loi 2020) Trong đó, hệ thống thủy lợi Bắc Đuống đảm trách tưới cho 24.915 Hệ thống thủy lợi sông Nhuệ tưới hàng năm cho 81.148 đất lúa hoa màu Tuy nhiên, gần chất lượng nước hệ thống thủy lợi bị suy giảm nghiêm trọng, đặc biệt ô nhiễm kim loại nặng nước làm cho nông sản, thực phẩm bị nhiễm bẩn gây ảnh hưởng đến sức khỏe người (Ayers et al 1985) Lúa gạo (Oryza sativa L) loài lúa trồng phổ biến nhất, thích nghi rộng rãi chiếm đại đa số diện tích lúa giới (De Nguyen Ngoc 2008) Hiện nay, theo phát triển khoa học công KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 79 (6/2022) 33 nghệ, người tạo nhiều giống lúa với đặc tính khác phù hợp với yêu cầu khu vực canh tác người tiêu dùng Vòng đời lúa chia thành giai đoạn: giai đoạn tăng trưởng (sinh trưởng dinh dưỡng), giai đoạn sinh sản giai đoạn chín Giai đoạn tăng trưởng trung bình vào khoảng 60 ngày, tính từ hạt lúa nảy mầm đến lúa bắt đầu phân hóa địng Giai đoạn sinh sản kéo dài trung bình khoảng 30 ngày nhiều giống lúa tính lúc phân hóa địng đến lúa trổ bơng Giai đoạn chín lúc trổ bơng đến lúc thu hoạch thường kéo dài trung bình khoảng 30 ngày hầu hết giống lúa vùng nhiệt đới Chất lượng hạt lúa tốt hay không phụ thuộc vào trình quang hợp giai đoạn chín Trong giai đoạn này, 80% chất khơ cấu thành lên hạt lúa kết phản ứng quang hợp, lại chất dự trữ thân, chuyển vào (De Nguyen Ngoc 2008) Ở Việt Nam nay, kim loại nặng có Cadimi (Cd), chất gây ung thư hàng đầu cho người với khả tích lũy sinh học cao (Lu et al 2019) quan tâm nghiên cứu tích tụ thực phẩm hàng ngày Các nhà khoa học tìm thấy xuất Cd đất nông nghiệp sản phẩm lúa gạo Trong nghiên cứu phát có mặt Cd lúa gạo số vùng miền Bắc nước ta Bên cạnh đó, kết nghiên cứu cho thấy mẫu gạo phát có mặt Cd vùng đất trũng, số mẫu có Cd gạo vùng đất cao (Bui et al 2020) Hàm lượng Cd trung bình mẫu gạo khảo sát vùng trũng 0,033 ppm Sự khác biệt nước tưới bị ô nhiễm dẫn đến tích lũy Cd nhiều vùng trũng thấp Trong vùng đất cao, Cd có sẵn đất từ hoạt động phong hóa, vận chuyển lớp vỏ trái đất Các nghiên cứu khác ra, nước tưới có chứa Cd dẫn đến tích tụ đất nơng nghiệp tích lũy gạo (Peng et al 2019) Bên cạnh đó, sử dụng thuốc trừ sâu 34 phân bón hóa học dẫn đến lúa rau màu bị nhiễm Cd (Banerjee et al 2020) Hơn nữa, tính chất dễ hòa tan linh động so với kim loại khác nên Cd thường thực vật hấp thụ nhiều (Adil et al 2020) có lúa Người dân Việt Nam tỷ người Châu Á 50% dân số giới sử dụng gạo làm lương thực (Honma 2017), ăn gạo bị nhiễm Cd ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người Các thí nghiệm tích lũy sinh học Cd thể người cho thấy ăn gạo bị nhiễm Cd liên tục thời gian dài thể dung nạp từ 20 - 40 μg Cd ngày (Sebastian et al 2014) Tùy theo ngưỡng sinh học cá thể, tích tụ Cd đến mức độ làm người bị tổn thương phổi, gan, thận, xương quan sinh sản, gây độc cho hệ miễn dịch tim mạch (Tian et al 2012) Trước mối đe dọa đến sức khỏe người từ ô nhiễm Cd lúa gạo, báo tập trung vào nghiên cứu động thái tích lũy Cd lúa trồng đất phù sa sông Hồng điều kiện sử dụng nước tưới ô nhiễm từ hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải nhằm lý giải chế tích lũy Cd hạt gạo từ có sở đề xuất giải pháp giảm thiểu Thí nghiệm trồng lúa thực 1000 m2 ruộng thực nghiệm thí nghiệm nhà lưới Học viện Nơng nghiệp Việt Nam, sử dụng giống lúa Bắc thơm số 7, nước tưới lấy từ hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải điều kiện canh tác thông thường VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu Giống lúa Bắc thơm số 7: giống lúa có chiều cao từ 100 - 105 cm, đẻ nhánh khá, hạt thon, vỏ nâu, suất bình quân đạt từ 50 – 55 tạ/ha, chất lượng gạo ngon, hạt gạo trong, mềm, thơm; đặc điểm sinh trưởng: vụ xuân từ 125 – 135 ngày, vụ đông từ 105 – 110 ngày Nước tưới từ hệ thống Bắc Hưng Hải: nguồn nước dùng để tưới cho ruộng lúa thí nghiệm KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 79 (6/2022) lấy trực tiếp từ hệ thống cấp nước nông nghiệp thị trấn Trâu Quỳ - Gia Lâm - Hà Nội, chất lượng nước phân tích thời điểm lấy nước vào ruộng để làm đất, sau cấy lúa tuần, tuần, lúa trỗ kết phân tích cho thấy hàm lượng Cd trung bình đạt 0,039 ppm cao 3,9 lần so với giá trị quy định cột B1 QCVN 08:2015/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt Phân bón NPK, thuốc bảo vệ thực vật: hãng Việt Nhật sử dụng để bón thúc cho lúa theo tỉ lệ 1,25g N + 0,75 g P2O5 + 0,75 g K2O Sử dụng phân hữu vi sinh Komix-BL2 dạng viên với liều lượng sau: bón lót (20 kg/100m2), bón thúc đợt (15 kg/100m2), bón thúc đợt (15 kg/100m2), bón rước địng (10 kg/100m2) Loại thuốc trừ sâu có nhãn hiệu Nouvo3.6EC phun phòng bệnh thời kỳ lúa đẻ nhánh làm địng 2.2 Bố trí thí nghiệm Khu vực bố trí thí nghiệm đồng ruộng: Hình Sơ đồ khu vực nghiên cứu đồng ruộng Mơ tả: Khu vực thí nghiệm “ruộng thực nghiệm” “khu nhà lưới thực nghiệm” nằm khu thực nghiệm Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Thị trấn Trâu Quỳ, Gia Lâm, Hà Nội Ruộng thực nghiệm có diện tích 1000 m2, canh tác lúa vụ năm, nước tưới lấy cống tự chảy từ kênh thủy lợi huyện Gia Lâm lấy nước từ hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải Khu nhà lưới thực nghiệm có diện tích 100 m2, bao phủ khung lưới tiêu chuẩn, nước tưới nước cấp sinh hoạt từ mạng lưới cấp nước địa phương Thời gian nghiên cứu: Thời gian thực thí nghiệm 02 năm, từ 5/2019 tới 5/2021 bao gồm 02 vụ xuân hè 02 vụ hè thu Địa điểm nghiên cứu: Ruộng thực hành khoa Nông học - Học viện Nông nghiệp Việt Nam canh tác năm với diện tích khoảng 1000 m2 mang đặc điểm ruộng nông nghiệp thơng thường Thí nghiệm nhà lưới: Thí nghiệm thực khu nhà lưới – Học viện Nông nghiệp Việt Nam, thời gian thực 02 năm, từ 5/2019 tới 5/2021 khu thí nghiệm có diện tích 30 m2 với vụ lúa bao gồm 02 vụ xuân hè 02 vụ hè thu Đất sau thí nghiệm thu gom theo thông tư 36/2015/TT-BTNMT ngày 30 tháng năm 2015 Quản lý chất thải nguy hại Tổng số chậu thí nghiệm 36, bao gồm 27 chậu cho 03 mức tưới ô nhiễm 0,01 – 0,1 – 0,5 ppm Cd, lấy mẫu thân - - rễ - hạt theo giai đoạn sinh trưởng lúa, công thức lặp lại 03 lần, đối chứng 09 chậu, tương ứng KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 79 (6/2022) 35 Hình Lúa nhà lưới Hình Ruộng lúa sau cấy tuần 2.3 Hóa chất Để chiết Cd từ mẫu vật, sử dụng axit đặc HClO4 30%, HNO3 98% hãng Xichlong, Trung Quốc Dung dịch chuẩn Cd 1000 ppm Merck cho lập đường chuẩn 2.4 Thu mẫu phân tích mẫu Thu mẫu: thu mẫu thời kỳ sinh trưởng lúa: Thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng (tính từ gieo mạ, cấy lúa, lúa đẻ nhánh tới số nhánh tối đa); Thời kỳ sinh trưởng sinh thực (tính Hình Mẫu thu cịn tươi Hình Mẫu thu sấy khô 2.5 Xử lý số liệu Dữ liệu thí nghiệm phân tích phần mềm Microsoft Excel version 5.5 (Microsoft, USA) Các kết thu trung bình 03 lần phân tích Sử dụng chương trình ANOVA (Analysis of Variance – cơng cụ phân tích thống kê tập liệu gồm yếu tố ngẫu nhiên yếu tố mang tính hệ thống) để đánh 36 từ làm đòng - phân hố địng, đến trỗ bơng bơng lúa khỏi đòng, nở hoa, tung phấn, thụ phấn); Thời kỳ chín (bơng lúa bước vào kỳ chín chín hồn toàn) Thu mẫu bao gồm rễ, thân – lá, hạt lúa, mẫu rửa sau sấy 70°C 72 Phân tích: Chiết Cd hạt phương pháp chiết ướt hỗn hợp HNO3- HClO4 (3:1, v:v) phân tích hệ thống máy quang phổ hấp phụ nguyên tử (John Ryan et al 2001) giá khác có ý nghĩa kết thí nghiệm (Pvalue < 0,05) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Tình hình nhiễm Cd nước tưới suốt giai đoạn canh tác Việc quan trắc nước tưới cho khu ruộng thực nghiệm lấy mẫu phân tích định kỳ suốt vụ canh tác thời điểm cố định nhằm đánh giá KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 79 (6/2022) Vụ Vụ Vụ Vụ 0.055 hè thu 2019 xuân hè 2020 hè thu 2020 xuân hè 2021 Cd nước (ppm) 0.050 0.045 0.040 0.035 0.030 làm đất tuần tuần lúa trỗ Các thời điểm quan trắc Hình Quan trắc chất lượng nước tưới theo thời gian Hàm lượng Cd rễ qua vụ (ppm) Có thể thấy, nước tưới cho khu ruộng trung bình vụ có hàm lượng Cd trung bình 0,039 ppm cao 3,9 lần so với quy định cột B1 (nước dùng cho mục đích tưới tiêu, thủy lợi mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lượng nước tương tự mục đích sử dụng loại B2) QCVN 08:2015 Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia chất lượng nước mặt Kết cho thấy hàm lượng Cd có khác biệt tương đối rõ ràng xuân hè hai vụ hè thu (Pvalue < 0,05) Cụ thể là, hai vụ xuân hè có nồng độ Cd nước đạt đỉnh thời điểm tuần sau cấy tương đương từ 0,049 – 0,052 ppm giảm nhanh thời điểm Vụ Vụ Vụ Vụ 0.06 tuần sau cấy xuống 0,036 – 0,037 ppm Nguyên nhân nước tưới bị pha loãng lượng nước mưa vào tháng có lượng mưa lớn 200,1 mm vào tháng tháng có 27,5 mm Đặc biệt năm 2020 nhà khí tượng thủy văn đánh giá hai năm có lượng mưa tương đối lớn 1.746,4 mm cao năm 2019 435 mm (Tong cuc thong ke 2020) Đối với hai vụ hè thu, nồng độ Cd có xu hướng giảm tương đối ổn định cuối vụ từ 0,038 – 0,039 ppm xuống 0,031 – 0,032 ppm Mặc dù có biến động nồng độ Cd theo thời gian cuối vụ, trung bình nồng độ chất ô nhiễm Cd nước tưới cao nhiều (230 - 420%) so với ngưỡng cho phép quy chuẩn 3.2 Động thái tích lũy Cd rễ theo thời kỳ Rễ quan tiếp xúc với độc tố Cd nước đất Lúa loại rễ chùm, khả bám chắn sâu vào đất để lấy chất dinh dưỡng nuôi Để đánh giá động thái tích lũy Cd rễ lúa, tồn mẫu rễ lúa dược thu cuối thời kỳ sinh trưởng Kết phân tích thể hình đây: Hàm lượng Cd rễ qua vụ nhà lưới (ppm) hàm lượng Cd đầu vào thí nghiệm lúa Kết phân tích thể hình hè thu 2019 xuân hè 2020 hè thu 2020 xuân hè 2021 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 tuần tuần thu hoạch Các thời kỳ Hình Hàm lượng Cd rễ qua vụ lúa ruộng thực nghiệm Kết phân tích hàm lượng Cd rễ theo thời kỳ sinh trưởng vụ lúa, điều kiện canh tác giống lúa cho thấy Cd tích lũy rễ ngày nhiều theo Vụ Vụ Vụ Vụ 0.16 hè thu 2019 xuân hè 2020 hè thu 2020 xuân hè 2021 0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00 tuần tuần thu hoạch Các thời kỳ Hình Hàm lượng Cd rễ nhà lưới thời gian Ở thời kỳ tuần tuổi sau cấy (giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng), nồng độ Cd mẫu rễ dao động từ 0,0307 – 0,0323 ppm Giá trị tăng lên 0,0324 – 0,0367 ppm thời điểm KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 79 (6/2022) 37 kết thúc thời kỳ sinh trưởng sinh thực đạt đỉnh điểm thu hoạch với hàm lượng Cd rễ lúa trung bình mẫu 0,0431 ppm Về xu hướng, hàm lượng Cd tích lũy rễ theo thời gian tăng liên tục tương đối đồng Tại thời điểm tuần, hàm lượng Cd trung bình rễ tăng 1,1 lần tương đương 9,8% so với thời điểm tuần, thời điểm thu hoạch tốc độ đạt 1,2 lần so với thời điểm tuần Kết cho thấy lúa có hệ số tích lũy Cd định phù hợp với kết nghiên cứu nhà lưới nồng độ ô nhiễm Cd khác nước tưới (Khac et al 2022) Bên cạnh đó, kết thu từ thí nghiệm nhà lưới cho thấy tích luỹ Cd rễ tăng theo thời gian sinh trưởng Các kết mơ tả hình (Hình 8) Kết thực nghiệm sau 04 vụ lúa nhà lưới cho thấy tích lũy Cd rễ lúa gia tăng theo thời gian sinh trưởng Cụ thể, công thức (CT) tưới nồng độ Cd 0,01 khơng thấy có thay đổi đáng kể hàm lượng Cd tích lũy rễ qua thời kỳ sinh trưởng (Pvalue > 0,05) Từ tuần thứ đến thời kì thu hoạch, tích lũy Cd rễ tăng khoảng 1,2-1,5% So với đối chứng (CF), tích lũy Cd rễ ba mức nồng độ tưới tăng 3,5 – 3,8% Trong tuần thứ 5, khơng có khác biệt nồng độ Cd rễ (Pvalue > 0,05), nhiên hàm lượng Cd rễ CT Cd 0,05 Cd 0,5 tăng mạnh gấp 2,0 – 3,1 lần vào tuần thứ 4,2 – 4,7 lần sau thu hoạch so với CT Cd 0,01 Các kết thí nghiệm cịn cho thấy khơng có khác biệt tích lũy Cd rễ CT tưới Cd 0,05 Cd 0,5 (Pvalue > 0,05), cụ thể tuần thứ hàm lượng Cd rễ CT Cd 0,5 cao 1,2 lần so với CT Cd 0,05 (hình 8) Sau thu hoạch tích lũy Cd rễ khơng có khác biệt (Pvalue > 0,05), thấy lúa có hệ số tích lũy Cd định qua thí nghiệm Như vậy, qua kết thí nghiệm nhà lưới ngồi đồng ruộng cho thấy đồng chế tích lũy Cd rễ lúa, nghĩa hàm 38 lượng Cd gia tăng theo thời gian suốt vòng đời sinh trưởng Đáng ý, thời điểm từ tuần thứ đến thu hoạch có tốc độ tích lũy Cd cao giai đoạn đầu 3.3 Động thái tích lũy Cd thân theo thời kỳ Cd rễ hấp thụ vận chuyển lên thân chất dinh dưỡng thiết yếu phục vụ sinh trưởng phát triển Kết thực nghiệm ruộng nhà lưới cho thấy hàm lượng Cd tích tũy thân tăng qua thời kỳ sinh trưởng Trên ruộng, thời điểm tuần sau cấy, hàm lượng Cd thân đạt trung bình 0,0044 ppm tăng lên gấp 3,3 lần thời kỳ tuần sau cấy tương đương với 0,0147 ppm Đến thu hoạch, hàm lượng Cd đỉnh điểm thân đạt trung bình 0,0194 ppm, gấp 4,4 lần so với thời kỳ tuần Kết phù hợp với kết nghiên cứu tích lũy Cd thân lúa nhà lưới canh tác lúa mức độ ô nhiễm Cd nước khác Càng cuối vụ, thân lúa tích lũy nhiều Cd rễ tiếp tục hoạt động hút chất dinh dưỡng Cd – kim loại linh động vào lúa nguyên tố dinh dưỡng khác Tại đây, Cd lập thành tế bào, khơng bào phận (Luo et al 2016) Hình thể kết phân tích tích lũy Cd thân lúa với công thức tưới 0,05 ppm Cd Nồng độ tưới tương đương với hàm lượng Cd nước tưới lấy từ hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải cho khu ruộng nghiên cứu (nồng độ Cd nước thủy lợi dao động từ 0,031 0,052 ppm, trung bình 0,039 ppm) Do nồng độ Cd nước tưới thí nghiệm nhà lưới cố định, nồng độ Cd nước tưới đồng ruộng dao động phụ thuộc vào nước mưa pha loãng nên kết hai khu nghiên cứu có khác biệt, tích lũy Cd thân ngồi đồng ruộng thấp cơng thức 0,05 ppm nhà lưới trung bình 8% Tuy nhiên, xu hướng tích lũy Cd thân với thí nghiệm nhà lưới cho kết tương tự ruộng KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 79 (6/2022) thân tăng dần theo thời gian suốt vòng đời sinh trưởng lúa Ruộng Nhà lưới - 0,05ppm TB ruộng TB nhà lưới (0,05ppm) Hàm lượng Cd phận (ppm) Hàm lượng Cd trng thân trung bình vụ (ppm) Kết hai thí nghiệm ảnh hưởng nước tưới ô nhiễm, hàm lượng Cd 0.025 0.020 0.015 0.010 0.005 0.000 tuần tuần thu hoạch 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00 Rễ Thân Gạo Các phận Các thời kỳ Hình Sự tích lũy Cd thân theo thời gian 3.4 Động thái tích lũy Cd hạt Gạo sản phẩm cuối quan trọng lúa để phục vụ trực tiếp đời sống người Q trình đánh giá tích lũy Cd gạo thực qua vụ lúa thu kết hình 10: Kết nghiên cứu đồng ruộng cho thấy hàm lượng Cd tích lũy gạo trung bình qua vụ đạt 0,00575 ppm thấp ngưỡng khuyến cáo FAO (Tổ chức lương thực giới) nhiều lần, mức khuyến cáo FAO 0,01 ppm Kết nghiên cứu phù hợp với kết đo đạc hàm lượng Cd gạo trung bình số mẫu thuộc đồng sông Hồng (Bui et al 2020) 0,03 ppm Trong kết nghiên cứu nhà lưới, hàm lượng Cd tích lũy trung bình qua vụ đạt 0,00695 ppm, cao thực nghiệm đồng ruộng 20,9% Ngoài ra, tương quan với phận cho thấy hàm lượng Cd tích lũy rễ cao gấp 2,2 lần so với thân công thức 0,05 ppm nhà lưới 2,38 lần đồng ruộng So với rễ thân lá, hàm lượng Cd tích lũy gạo thấp chiếm khoảng 29,7% so với lượng Cd thân cơng thức ngồi đồng ruộng 33,3% công thức 0,05 ppm nhà lưới Kết phù hợp với kết luận (De Nguyen Ngoc 2008) khối lượng chất khô hạt lúa tạo 80% từ trình quang hợp 0.06 Hình 10 Hàm lượng Cd tích lũy phận gạo 20% lại từ chất dự trữ thân lúa Như thấy, sau vụ lúa, thực thí nghiệm song song nhà lưới đồng ruộng, kết chế tích lũy Cd phận lúa có tính đồng nhất: Một hàm lượng Cd tích lũy phận lúa tăng dần theo thời kỳ sinh trưởng cây; Hai hàm lượng Cd rễ cao hàm lượng Cd gạo thấp chiếm khoảng 29,7% đến 33,3% so với hàm lượng Cd thân 3.5 Thảo luận Kết nghiên cứu tích lũy Cd rễ, thân gạo cho thấy mối quan hệ tuyến tính hàm lượng Cd phận theo thời gian điều kiện nguồn nước tưới đất bị ô nhiễm Cd liên tục khơng có biến động lớn Rễ đảm nhiệm việc hút chất dinh dưỡng từ đất nước cách liên tục vận chuyển vào tế bào rễ bao gồm Cd Sau Cd vận chuyển lên thân vào tích tụ Đến thời kỳ chín, quang hợp tạo phân tử đường tạo thành vật chất khô hạt chiếm tỷ trọng 80%, bên cạnh đó, chất dinh dưỡng từ lá, thân, rễ tiếp tục vận chuyển đến làm đầy hạt (bổ sung 20% lại) (De Nguyen Ngoc 2008) Đó lý giải thích cho có mặt Cd hạt gạo Kết nghiên cứu cho thấy hàm lượng Cd hạt gạo thấp nhiều lần so với KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 79 (6/2022) 39 thân rễ Chu kỳ sinh trưởng lúa giải thích cách thuyết phục kết luận Với giống lúa Bắc thơm số trồng thực nghiệm nghiên cứu có chu kỳ sinh trưởng 120 ngày, thời kỳ chín chiếm 30 ngày khoảng 25% thời gian vịng đời lúa Thơng thường giống lúa khác tương tự Dễ thấy, thời gian từ lúc hình thành thu hoạch hạt lúa ¼ vịng đời lúa, điều kiện sinh trưởng tốc độ tích lũy Cd diễn bình thường hàm lượng Cd vận chuyển tích lũy hạt ln nhỏ nhiều so với lượng thân đặc biệt rễ Đó lý giải thích chế tích lũy Cd rễ > thân > hạt Kết nghiên cứu sở khoa học cho nghiên cứu giải pháp kỹ thuật nhằm giảm thiểu tích lũy kim loại nặng lúa gạo, góp phần đảm bảo sức khỏe người nâng cao giá trị chất lượng kinh tế cho sản phẩm gạo chủ lực Việt Nam trước tình hình nhiễm nước tưới hệ thống thủy lợi KẾT LUẬN Qua kết hoạt động thực nghiệm nhóm nghiên cứu nhận thấy tích lũy Cd lúa trồng đất phù sa sơng Hồng nước tưới nhiễm Cd hồn tồn phù hợp với kết thực nghiệm nhà lưới với nồng độ Cd nhiễm nước khác Cụ thể, hàm lượng Cd rễ tích lũy tăng dần suốt vòng đời sinh trưởng cây, tốc độ gia tăng từ 1,1 – 1,2 lần Hàm lượng Cd thân tăng nhanh theo chu kỳ sinh trưởng lúa, với hàm lượng 0,0044 ppm thời điểm tuần tăng lên 0,0147 ppm thời điểm tuần đạt 0,0194 ppm thu hoạch Tốc độ tích lũy Cd thân trung bình suốt vịng đời 3,9 lần Với tích lũy hạt, kết thực nghiệm suốt vụ lúa cho kết thống với hàm lượng Cd hạt trung bình 0,00575 ppm thấp ngưỡng khuyến cáo FAO (Tổ chức lương thực giới) nhiều lần Đồng thời cho thấy mối tương quan hàm lượng Cd phận lúa trùng khớp với nghiên cứu nhà lưới: hàm lượng Cd rễ > thân > hạt Nghiên cứu luận giải động thái tích lũy Cd lúa qua hai lý Một chế hình thành chín hạt lúa với lượng chất khơ cung cấp q trình quang hợp chiếm 80% dưỡng chất lại lấy từ rễ ngân hàng tích lũy Hai tỷ lệ thời gian trình tạo hạt đến thu hoạch chiếm 25% tổng vịng đời lúa, lượng Cd tích lũy hạt thấp thân thấp rễ TÀI LIỆU THAM KHẢO De, Nguyen Ngoc 2008 “Giáo trình lúa.” Tong cuc thong ke 2020 “Niên Giám Thống Kê.” Tong cuc Thuy Loi 2020 “Báo Cáo Giám Sát Chất Lượng Nước HTTL Bắc Hưng Hải, Bắc Đuống, Sông Nhuệ Phục vụ Sản Xuất Nông Nghiệp.” 4Adil, Muhammad Faheem et al 2020 “Cadmium-Zinc Cross-Talk Delineates Toxicity Tolerance in Rice via Differential Genes Expression and Physiological / Ultrastructural Adjustments.” Ecotoxicology and Environmental Safety 190: 110076 Ayers, R.S and Westcot, D.W 1985 “Water Quality for Agriculture FAO Irrigation and Drainage.” (Food and Agriculture Organization): 29 Banerjee, Aditya, Santanu Samanta, Ankur Singh, and Aryadeep Roychoudhury 2020 “Deciphering the Molecular Mechanism behind Stimulated Co-Uptake of Arsenic and Fluoride from Soil, Associated Toxicity, Defence and Glyoxalase Machineries in Arsenic-Tolerant Rice.” Journal of Hazardous Materials 390: 121978 40 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 79 (6/2022) Bui, Anh T.K., Lim T Duong, and Minh N Nguyen 2020 “Accumulation of Copper and Cadmium in Soil–Rice Systems in Terrace and Lowland Paddies of the Red River Basin, Vietnam: The Possible Regulatory Role of Silicon.” Environmental Geochemistry and Health 42(11) Honma, Masayoshi 2017 “Agricultural Policy in Japan.” In Handbook of International Food and Agricultural Policies (In Volumes), John Ryan, George Estefan, and Abdul Rashid 2001 Soil and Plant Analysis Laboratory Manual Khac Vu Thi, Phuong Dinh Thi Lan, Nga Nguyen Thi Hang, Hoa Nguyen Thanh 2022 “Cadmium Immobilization in the Rice - Paddy Soil with Biochar Additive.” Journal of Ecological Engineering: 85–95 Lu, Qinhui et al 2019 “Cadmium Contamination in a Soil-Rice System and the Associated Health Risk: An Addressing Concern Caused by Barium Mining.” Ecotoxicology and Environmental Safety 183: 109590 Luo, Zhi Bin, Jiali He, Andrea Polle, and Heinz Rennenberg 2016 “Heavy Metal Accumulation and Signal Transduction in Herbaceous and Woody Plants: Paving the Way for Enhancing Phytoremediation Efficiency.” Biotechnology Advances 34(6) Peng, Hao et al 2019 “Comparisons of Heavy Metal Input Inventory in Agricultural Soils in North and South China: A Review.” Science of The Total Environment 660: 776–86 Sebastian, Abin, and Majeti Narasimha Vara Prasad 2014 “Cadmium Minimization in Rice A Review.” Agronomy for Sustainable Development 34(1) Tian, Z Ryan et al 2012 “Nanowired Drug Delivery to Enhance Neuroprotection in Spinal Cord Injury.” CNS & neurological disorders drug targets 11(1) Abstract: ASSESSMENT OF CADMIUM ACCUMULATION IN RICE IN THE RED RIVER DELTA DUE TO POLLUTED IRRIGATION WATER The study was conducted on agricultural cultivation land in the Red River Delta with irrigation water from the North Hung Hai irrigation system with an average Cd concentration of consecutive crops (from May 2019 to May 2021) of 0.039 ppm Under normal farming conditions, samples including soils, plant and grains were collected according to the growth periods of rice to analyse the Cd content The results indicated that the Cd accumulation in the roots gradually increases over of the growth life of rice plant with an increase rate from 1.1 - 1.2 times The Cd content in plant increases rapidly over periods with an average accumulation rate of 3.9 times Experimental results in four crops showed the uniform of the average Cd content in grains of 0.00575 ppm lower than the FAO standard (0.01 ppm) Furthermore, results of the correlation in Cd content in parts of the rice plant in the greenhouse experiment in order: the Cd content in roots > straws > seeds This result due to rice grains take 80% of the dry matter from photosynthesis and the remaining nutrients taken from the roots and leaves In addition, the duration of the seeding process accounts for only 25% of the life cycle of the rice plant, so that the Cd content in grains is lower than plant and roots Keywords: Cd pollution, dynamic of Cd accumulation in grain, Cd in rice Ngày nhận bài: 27/4/2022 Ngày chấp nhận đăng: 28/5/2022 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 79 (6/2022) 41 ... từ ô nhiễm Cd lúa gạo, báo tập trung vào nghiên cứu động thái tích lũy Cd lúa trồng đất phù sa sông Hồng điều kiện sử dụng nước tưới ô nhiễm từ hệ thống thủy lợi Bắc Hưng Hải nhằm lý giải chế tích. .. cứu nhận thấy tích lũy Cd lúa trồng đất phù sa sông Hồng nước tưới nhiễm Cd hồn tồn phù hợp với kết thực nghiệm nhà lưới với nồng độ Cd nhiễm nước khác Cụ thể, hàm lượng Cd rễ tích lũy tăng dần... Sự khác biệt nước tưới bị ô nhiễm dẫn đến tích lũy Cd nhiều vùng trũng thấp Trong vùng đất cao, Cd có sẵn đất từ hoạt động phong hóa, vận chuyển lớp vỏ trái đất Các nghiên cứu khác ra, nước tưới