Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng

Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI VŨ THỊ KHẮC NGHIÊN CỨU TÍCH LŨY CADIMI TRONG LÚA GẠO TRỒNG TRÊN ĐẤT PHÙ SA ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI VŨ THỊ KHẮC NGHIÊN CỨU TÍCH LŨY CADIMI TRONG LÚA GẠO TRỒNG TRÊN ĐẤT PHÙ SA ĐỒNG BẰNG SƠNG HỒNG Ngành: Mơi trường đất nước Mã số: 9440303 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN THỊ HẰNG NGA TS ĐINH THỊ LAN PHƯƠNG HÀ NỘI, NĂM 2023 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ tài liệu Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Vũ Thị Khắc i LỜI CẢM ƠN Luận án kế thừa phần số liệu đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, mã số HĐ 89-2019/KHCN-BNN “Nghiên cứu sở khoa học xây dựng thông số chất lượng nước tưới cho số loại trồng lúa, ngơ, đậu tương, lạc rau” Tác giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến quan tài trợ ban chủ nhiệm đề tài; Luận án thực hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Hằng Nga TS Đinh Thị Lan Phương - giảng viên trường Đại học Thủy lợi, tác giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới tập thể giáo viên hướng dẫn; Luận án thực quản lý chuyên môn Bộ môn Kỹ thuật Quản lý Mơi trường - Khoa Hóa Mơi trường, Phịng Đào tạo trường Đại học Thủy Lợi, tác giả xin trân trọng cảm ơn thầy, cô giáo khoa, môn nhà trường; Tác giả xin trân trọng cảm ơn nhà khoa học ngồi nước định hướng, góp ý cho tác giả để hoàn thiện luận án; Tác giả xin trân trọng cảm ơn Viện Khoa học Công nghệ Môi trường - Liên minh HTX Việt Nam tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận án; Tác giả xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Thủy lợi tạo điều kiện sở vật chất nhiều hỗ trợ khác để tác giả thực luận án; Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến bố mẹ, người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp ln động viên tinh thần để tác giả hồn thành luận án ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cấu trúc luận án .5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nguồn gốc, chế tích lũy ảnh hưởng Cd đến lúa gạo .6 1.1.1 Nguồn gốc phát sinh Cd đất nước 1.1.2 Cơ chế tích lũy Cd lúa gạo 1.1.3 Ảnh hưởng Cd sinh trưởng lúa chất lượng hạt .12 1.1.4 Tiêu chuẩn giới hạn cho phép Cd đất, nước gạo .15 1.2 Tổng quan ô nhiễm Cd đất nông nghiệp, nước tưới lúa gạo 16 1.2.1 Tổng quan nghiên cứu thực trạng Cd đất nước tưới 16 1.2.1.1 Tổng quan nghiên cứu thực trạng Cd đất 16 1.2.1.2 Tổng quan nghiên cứu đánh giá thực trạng Cd nước tưới 19 1.2.2 Tổng quan nghiên cứu tích lũy Cd lúa gạo 21 1.3 Tổng quan giải pháp xử lý ô nhiễm Cd đất lúa gạo 26 1.3.1 Các giải pháp xử lý ô nhiễm Cd đất 26 1.3.1.1 Giải pháp hoá học 26 1.3.1.2 Giải pháp thực vật 26 1.3.1.3 Giải pháp vi sinh vật 27 1.3.2 Các giải pháp hạn chế tích luỹ Cd lúa gạo 28 1.3.2.1 Sử dụng than sinh học 28 1.3.2.2 Sử dụng chất cải tạo đất .29 iii 1.3.2.3 Công nghệ gen .30 1.3.2.4 Sử dụng silic (Si) hạn chế tích lũy Cd lúa gạo .30 1.4 Tổng quan vùng đồng sông Hồng 32 1.4.1 Đặc điểm tự nhiên .32 1.4.1.1 Đặc điểm địa hình 32 1.4.1.2 Đặc điểm thổ nhưỡng 33 1.4.1.3 Đặc điểm khí hậu 34 1.4.2 Hiện trạng dân sinh kinh tế xã hội 36 1.4.3 Thực trạng ô nhiễm nước tưới vùng đồng sông Hồng .37 1.4.4 Đặc điểm canh tác lúa gạo vùng đồng sông Hồng 38 1.5 Luận giải vấn đề nghiên cứu luận án 41 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 2.1 Cơ sở khoa học lựa chọn thí nghiệm thực luận án 42 2.1.1 Lựa chọn loại đất 42 2.1.2 Lựa chọn giống lúa Bắc thơm số .42 2.1.3 Lựa chọn giới hạn hàm lượng Cd nước tưới thí nghiệm 42 2.1.4 Lựa chọn vật liệu rơm rạ than sinh học từ vỏ trấu 43 2.1.5 Lựa chọn tỷ lệ phối trộn vật liệu thí nghiệm hạn chế tích luỹ Cd gạo 44 2.2 Đối tượng vật liệu thí nghiệm 45 2.2.1 Đất thí nghiệm .45 2.2.1.1 Thí nghiệm nhà lưới .45 2.2.1.2 Thí nghiệm đồng ruộng 45 2.2.2 Nước tưới kỹ thuật tưới 45 2.2.2.1 Thí nghiệm nhà lưới .45 2.2.2.2 Thí nghiệm đồng ruộng 47 2.2.3 Cây trồng 48 2.2.4 Vật liệu giàu Si .48 2.2.5 Phân bón hóa chất 48 2.3 Bố trí thí nghiệm 49 2.3.1 Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng Cd đến sinh trưởng, suất lúa tích lũy gạo 49 iv 2.3.2 Bố trí thí nghiệm nghiên cứu sử dụng vật liệu giàu Si để giảm thiểu tích lũy Cd gạo 51 2.3.3 Phương pháp lấy mẫu, phân tích mẫu 53 2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu 56 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 58 3.1 Hàm lượng Cd đất nước tưới khu vực thí nghiệm 58 3.1.1 Hàm lượng Cd nước tưới kênh Cầu Bây 58 3.1.2 Giá trị pH hàm lượng Cd đất khu vực thí nghiệm 59 3.2 Tích luỹ Cd đất ảnh hưởng nước tưới ô nhiễm 60 3.2.1 Tích lũy Cd đất trồng lúa ảnh hưởng nước tưới ô nhiễm 60 3.2.1.1 Thí nghiệm nhà lưới .60 3.2.1.2 Thí nghiệm đồng ruộng 61 3.3 Kết nghiên cứu tích lũy Cd phận lúa gạo 63 3.3.1 Kết nghiên cứu thí nghiệm nhà lưới 63 3.3.1.1 Vụ hè thu năm 2019 66 3.3.1.2 Vụ đông xuân năm 2020 70 3.3.1.3 Vụ hè thu năm 2020 75 3.3.1.4 Vụ đông xuân năm 2021 79 3.3.2 Kết nghiên cứu thí nghiệm đồng ruộng 84 3.3.2.1 Vụ hè thu năm 2019 86 3.3.2.2 Vụ đông xuân năm 2020 87 3.3.2.3 Vụ hè thu năm 2020 88 3.3.2.4 Vụ đông xuân năm 2021 89 3.3.3 Đánh giá tích luỹ Cd phận lúa thí nghiệm nhà lưới đồng ruộng .89 3.3.3.1 Đánh giá tích luỹ Cd rễ 89 3.3.3.2 Đánh giá tích luỹ Cd thân 92 3.3.3.3 Đánh giá tích luỹ Cd gạo 93 3.3.3.4 Hàm lượng Cd tích lũy phận .94 3.4 Kết nghiên cứu ảnh hưởng nước tưới ô nhiễm Cd đến sinh trưởng suất lúa gạo 97 3.4.1 Kết thí nghiệm nhà lưới .97 v 3.4.1.1 Sinh trưởng phát triển lúa gạo 97 3.4.1.2 Năng suất lúa .102 3.4.2 Kết thí nghiệm đồng ruộng 103 3.4.2.1 Sinh trưởng lúa 103 3.4.2.2 Năng suất lúa .104 3.5 Kết nghiên cứu sử dụng vật liệu giàu Si để hạn chế tích luỹ Cd vào gạo 106 3.5.1 Tính chất rơm rạ than sinh học sử dụng thí nghiệm 106 3.5.2 Giảm thiểu tích lũy Cd gạo rơm rạ 110 3.5.3 Giảm thiểu tích lũy Cd gạo than sinh học vỏ trấu 112 3.5.4 Biện pháp giảm thiểu tích lũy Cd gạo phối trộn than sinh học rơm rạ 114 KẾT LUẬN 118 Tóm tắt kết đạt luận án 118 Đóng góp luận án .119 Những tồn luận án 119 Kiến nghị 120 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO 122 PHỤ LỤC 139 vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ hình chuyển vị tích lũy Cd phận trước sau trổ 10 Hình 1.2 Ảnh hưởng Cd thực vật .12 Hình 1.3 Sơ đồ lấy mẫu gạo Đồng sông Hồng 23 Hình 1.4 Phạm vi vùng Đồng sơng Hồng .32 Hình 3.1 Hàm lượng Cd đất sau thu hoạch thí nghiệm nhà lưới 61 Hình 3.2 Hàm lượng Cd đất sau thu hoạch ruộng 62 Hình 3.3 Hàm lượng Cd tích luỹ rễ lúa vụ hè thu năm 2019 .66 Hình 3.4 Hàm lượng Cd tích luỹ thân vụ hè thu năm 2019 68 Hình 3.5 Hàm lượng Cd tích luỹ gạo vụ hè thu năm 2019 69 Hình 3.6 Tương quan nồng độ Cd bổ sung vào nước tưới hàm lượng Cd gạo .70 Hình 3.7 Hàm lượng Cd tích luỹ rễ lúa vụ đơng xn năm 2020 71 Hình 3.8 Hàm lượng Cd tích luỹ thân vụ đơng xn năm 2020 72 Hình 3.9 Hàm lượng Cd tích luỹ gạo vụ đông xuân năm 2020 73 Hình 3.10 Tương quan nồng độ Cd bổ sung vào nước tưới hàm lượng Cd gạo .74 Hình 3.11 Hàm lượng Cd tích luỹ rễ lúa vụ hè thu năm 2020 .75 Hình 3.12 Hàm lượng Cd tích luỹ thân vụ hè thu năm 2020 77 Hình 3.13 Hàm lượng Cd tích luỹ gạo vụ hè thu năm 2020 78 Hình 3.14 Tương quan nồng độ Cd bổ sung vào nước tưới hàm lượng Cd gạo – Hè thu 2020 79 Hình 3.15 Hàm lượng Cd tích luỹ rễ lúa vụ đơng xn năm 2021 80 Hình 3.16 Hàm lượng Cd tích luỹ thân vụ đơng xuân năm 2021 81 Hình 3.17 Hàm lượng Cd tích luỹ gạo vụ đơng xn năm 2021 82 Hình 3.18 Tương quan nồng độ Cd bổ sung vào nước tưới hàm lượng Cd gạo – Đông xuân 2021 83 Hình 3.19 Hàm lượng Cd tích luỹ phận vụ hè thu năm 2019 86 Hình 3.20 Hàm lượng Cd tích luỹ phận vụ đơng xn năm 2020 87 vii Hình 3.21 Hàm lượng Cd tích luỹ phận vụ hè thu năm 2020 88 Hình 3.22 Hàm lượng Cd tích luỹ phận vụ đơng xuân năm 2021 89 Hình 3.23 Hàm lượng Cd tích luỹ rễ thời kỳ sinh trưởng CT2 – nhà lưới 90 Hình 3.24 Hàm lượng Cd rễ giai đoạn sinh trưởng – đồng ruộng 91 Hình 3.25 Hàm lượng Cd thân giai đoạn sinh trưởng TN đồng ruộng nhà lưới .92 Hình 3.26 Hàm lượng Cd gạo vụ theo mơ hình thí nghiệm 93 Hình 3.27 Hàm lượng Cd tích luỹ phận 94 Hình 3.28 Chiều cao lúa ảnh hưởng nước tưới nhiễm Cd .98 Hình 3.29 Số lượng lúa theo thời gian ảnh hưởng nước tưới nhiễm Cd 99 Hình 3.30 Số lượng nhánh theo thời gian ảnh hưởng nước tưới nhiễm Cd .100 Hình 3.31 Chỉ số diệp lục theo thời gian ảnh hưởng nước tưới nhiễm Cd 101 Hình 3.32 Năng suất hạt ảnh hưởng nước tưới nhiễm Cd 103 Hình 3.33 Chiều cao lúa theo thời gian ảnh hưởng nước tưới nhiễm Cd .104 Hình 3.34 Năng suất hạt ảnh hưởng nước tưới nhiễm Cd đồng ruộng 105 Hình 3.35 Độ pH đất sau thí nghiệm phối trộn vật liệu 107 Hình 3.36 Hàm lượng Si tồn đất sau thí nghiệm phối trộn vật liệu 108 Hình 3.37 Ảnh chụp Si mẫu đất CT5 110 Hình 3.38 Ảnh chụp Si mẫu đất CT6 110 Hình 3.39 Hàm lượng Cd tích lũy gạo công thức phối trộn rơm rạ 111 Hình 3.40 Hàm lượng Cd tích lũy gạo công thức phối trộn than sinh học 112 Hình 3.41 Ảnh chụp Si mẫu gạo CF2 113 Hình 3.42 Ảnh chụp Si mẫu gạo CT5 113 Hình 3.43 Hàm lượng Cd tích lũy gạo cơng thức phối trộn than sinh học rơm rạ 114 Hình 3.44 Ảnh chụp Si mẫu gạo CT9 115 viii [125] [126] [127] [128] [129] [130] [131] [132] [133] [134] [135] [136] [137] [138] These Elements through Rice Consumption,” J Anal Methods Chem, vol 2021, 2021, doi: 10.1155/2021/6661955 H T Trang, N Đ Luyện, and N V Tứ, “Xác định hàm lượng Chì Cadimi số loại gạo tiêu thụ thành phố Huế phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử,” Hue, Vietnam, Nov 2019, pp 319–326 T Le Thanh, K.-W Kim, D Quoc Nguyen, and H Thi Thuy Ngo, “Trace element contamination in rice and its potential health risks to consumers in North-Central Vietnam,” 2022, doi: 10.21203/rs.3.rs-1219635/v1 Văn Nam Thai, “Nghiên cứu hàm lượng số kim loại nặng (As, Cd, Pb) gạo địa bàn tỉnh Tiền Giang ảnh hưởng chúng đến sức khỏe người tiêu dùng,” Journal of Agriculture & Rural Development, Sep 2013 H R T P B S Thuy Phuong Nguyen, “Transfer of elements from paddy soils into different parts of rice plants (Oryza sativa L.) and the resulting health risks for the Vietnamese population,” Journal of Vietnamese Environment, vol 12, no 2, 2020 Pilon-Smits EAH, “Phytoremediation,” Annu Rev Plant Biol, vol 56, pp 15–39, 2005 Schmidt U, “Enhancing phytoremediation: the effect of chemical soil manipulation on mobility, plant accumulation, and leaching of heavy metals,” Schmidt U, vol 32, pp 1939–1954, 2003 X L Z J L H Tang S, “Response to elevated CO2 of Indian mustard and sunflower growing on copper contaminated soil,” Bull Environ Contam Toxicol , vol 71, pp 988– 997, 2003 C A G K U P B L Sundaramoorthy P, “Chromium stress in paddy: (i) nutrient status of paddy under chromium stress; (ii) phytoremediation of chromium by aquatic and terrestrial weeds,” Sundaramoorthy P, Chidambarm A, Ganesh KS, Unnikannan P, Baskaran L, vol 333, pp 597–607, 2010 K K T C Z W C Y K E Ma LQ, “A fern that hyperaccumulates arsenic.,” Nature, vol 409, pp 579–579, 2001 K L Milner MJ, “Investigating heavy-metal hyperaccumulation using Thlaspi caerulescens as a model system,” Ann Bot, vol 102, pp 3–13, 2008 L E M S Zhao FJ, “Assessing the potential for zinc and cadmium phytoremediation with the hyperaccumulator Thlaspi caerulescens ,” Plant Soil, vol 249, pp 37–43, 2003 F M Jadia CD, “Phytoremediation: the application of vermicompost to remove zinc, cadmium, copper, nickel and lead by sunflower plant.,” Jadia CD, Fulekar MH , vol 7, no 5, pp 547–558, 2008 R C H M C B Robinson B, “Cadmium adsorption by rhizobacteria: implications for New Zealand pastureland.,” Robinson B, Russell C, Hedley M, Clothier B , vol 87, pp 315–321, 2001 Reniger P, “Concentration of cadmium in aquatic plants and algal mass in flooded rice culture,” Environ Pollut, vol 14, pp 297–302, 1977 131 [139] S S Sarin C, “Removal of cadmium and zinc from soil using immobilized cell of biosurfactant producing bacteria,” Environ Asia, vol 3, no 2, pp 49–53, 2010 [140] M M S N N R Vig K, “Bioavailability and toxicity of cadmium to microorganisms and their activities in soil: a review,” Adv Environ Res, vol 8, pp 121–135, 2003 [141] L T Jézéque K, “Soil bioaugmentation by free and immobilized bacteria to reduce potentially phytoavailable cadmium,” Bioresour Technol, vol 99, pp 690–698, 2008 [142] A A , H N , S V I , D S V , P G , B S , G B R Belimov, “Cadmium-tolerant plant growth-promoting bacteria associated with the roots of Indian mustard (Brassica juncea L Czern),” Soil Biol Biochem, vol 37, pp 241–250, 2005 [143] S S R J Fuloria A, “Effect of Pseudomonas fluorescens on metal phytoextraction from contaminated soil by Brassica juncea,” Chem Ecol, vol 25, pp 385–396, 2009 [144] C L A V Dell’Amico E, “Improvement of Brassica napus growth under cadmium stress by cadmium resistant rhizobacteria,” Soil Biol Biochem, vol 40, pp 74–84, 2008 [145] S Y G R Rani A, “Comparative assessment of in situ bioremediation potential of cadmium resistant acidophilic Pseudomonas putida 62BN and alkalophilic Pseudomonas monteilli 97AN strains on soybean,” Int Biodeterior Biodegradation, vol 63, pp 62–66, 2009 [146] A Sebastian and M N V Prasad, “Cadmium minimization in rice A review,” Agronomy for Sustainable Development, vol 34, no 2014 doi: 10.1007/s13593-0130152-y [147] S Bashir, M Shaaban, S Mehmood, J Zhu, Q Fu, and H Hu, “Efficiency of C3 and C4 Plant Derived-Biochar for Cd Mobility, Nutrient Cycling and Microbial Biomass in Contaminated Soil,” Bull Environ Contam Toxicol, vol 100, no 6, 2018, doi: 10.1007/s00128-018-2332-6 [148] P , W J , P Y , S B , W C Yuan, “Review of biochar for the management of contaminated soil: preparation, application and prospect,” Science of the Total Environment, vol 659, pp 473–490, Apr 2019 [149] A , L S S , R J , F M , S H , S A K , Z A R , A M , S S M , O Y S ElNaggar, “Biochar application to low fertility soils: A review of current status, and future prospects(Review),” Geoderma, vol 337, pp 536–554, Mar 2019 [150] F , L M , L Y , C Y , X Y Zhang, “Effects of arbuscular mycorrhizal fungi, biochar and cadmium on the yield and element uptake of Medicago sativa,” Science of the Total Environment, vol 655, pp 1150–1158, Mar 2019 [151] Y , L Y , L S , L Z , T X , H X , & Z B Ding, “Biochar to improve soil fertility A review,” Agron Sustain Dev, vol 36, pp 1–18, 2016 [152] M , V Z L , B S , Y A , N.-D A , C M A , K K A , A U , R M S , M M A , H R Shaaban, “A concise review of biochar application to agricultural soils to improve soil conditions and fight pollution(Review),” J Environ Manage, vol 228, pp 429–440, Dec 2018 132 [153] M , U A , U M , S K H M Farooq, “Application of zinc and biochar help to mitigate cadmium stress in bread wheat raised from seeds with high intrinsic zinc,” Chemosphere, vol 260, Dec 2020 [154] J H P X T T B W.H Chen, “A state-of-the-art review of biomass torrefaction, densification and applications,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol 44, pp 847–866, Apr 2015 [155] X L P C B J X G Chen, “Opportunities for phytoremediation and bio-indication of arsenic contaminated water using a submerged aquatic plant: Vallisneria natans L (lour.) Hara,” Int J Phytoremediation, vol 17, no 3, pp 249–255, 2015 [156] A P , A C A , M L C A , B L Puga, “Biochar application to a contaminated soil reduces the availability and plant uptake of zinc, lead and cadmium,” J Environ Manage, vol 159, pp 86–93, Aug 2015 [157] X , L Y , Z G , W X , H X , G Y , Y Z Tan, “Application of biochar for the removal of pollutants from aqueous solutions,” Chemosphere, vol 125, pp 70–85, Apr 2015 [158] S A M M R M F Q Y S O M H R S R A R N A U Younis, “Biochar enhances the cadmium tolerance in spinach (Spinacia oleracea) through modification of Cd uptake and physiological and biochemical attributes,” Environmental Science and Pollution Research, vol 23, no 21, pp 21385–21394, Nov 2016 [159] T , R M , A S , A M , Z.-R M , Q M F , O Y S , M G Abbas, “Effect of biochar on alleviation of cadmium toxicity in wheat (Triticum aestivum L.) grown on Cdcontaminated saline soil,” Environ Sci Pollut Res., vol 25, pp 25668–25680, 2017 [160] R S , G H C , W S C , J D L Quilliam, “Life in the ‘charosphere’ - Does biochar in agricultural soil provide a significant habitat for microorganisms?,” Soil Biol Biochem, vol 65, pp 287–293, Oct 2013 [161] K K L W I L M Uchimiya, “Influence of soil properties on heavy metal sequestration by biochar amendment; Copper sorption isotherms and the release of cations,” Chemosphere, vol 8, pp 1431–1437, 2011 [162] M I H A H F A Z E N K.C Uzoma, “Effect of cow manure biochar on maize productivity under sandy soil condition,” Soil Use Manag, vol 27, no 2, pp 205–212, 2011 [163] de M A F E B P C F Madejón E, “Soil amendments reduce trace element solubility in a contaminated soil and allow regrowth of natural vegetation,” Environmental pollution, vol 139, no 1, pp 40–52, 2006 [164] D C Adriano, W W Wenzel, J Vangronsveld, and N S Bolan, “Role of assisted natural remediation in environmental cleanup,” in Geoderma, 2004 doi: 10.1016/j.geoderma.2004.01.003 [165] M S T M R A C F Sauvé S, “olid solution partitioning of Cd, Cu, Ni, Pb, Zn in the organic horizons of a forest soil,” Environ Sci Technol , vol 37, pp 5191–5196, 2003 133 [166] Berg Björn, “Litter decomposition and organic matter turnover in northern forest soils,” Forest ecology and Management , vol 133, no 1–2, pp 13–22, 2000 [167] F X , K W L , & S H M Han, “Accumulation, redistribution, transport, and bioavailability of heavy metals in waste-amended soils,” Trace Elements in Soil, pp 161–190, 2001 [168] C S M H Lee MH, “Complexation of cadmium (II) with soil fulvic acid,” Bull Kor Chem Soc, vol 14, no 4, pp 453–457, 1993 [169] J K P M K K Lalhruaitluanga H, “Lead(II) adsorption from aqueous solutions by raw and activated charcoals of Melocanna baccifera Roxburgh (bamboo)-a comparative study,” J Hazard Mater, vol 175, no 1–3, pp 311–318, 2010 [170] B N Sloan JJ, “Remediation of acid soils by using alkaline biosolids,” JEQ, vol 24, pp 1097–1103, 1995 [171] H T G C Moreno JL, “Effects of a cadmium contaminated sewage sludge compost on dynamics of organic matter and microbial activity in an arid soil,” Biol Fert Soils, vol 28, no 3, pp 230–237, 1999 [172] M S Basta NT, “valuation of chemical immobilization treatments for reducing heavy metal transport in a smelter contaminated soil,” Environ Pollut, vol 127, pp 73–82, 2004 [173] L.-T H H.-N A M.-S R Mendoza-Cózatl D, “Sulfur assimilation and glutathione metabolism under cadmium stress in yeast, protists and plants,” FEMS Microbiol Rev, vol 29, no 4, pp 653–671, 2003 [174] J R Lin SH, “Heavy metal removal from water by sorption using surfactant-modified montmorillonite,” J Hazard Mater , vol 92, no 3, pp 315–326, 2002 [175] R.-S J Su-Hsia L, “Heavy metal removal from water by sorption using surfactantmodified montmorillonite.,” Su-Hsia L, Reuy-Shin J, vol 92, pp 315–326, 2002 [176] S J M M V J Knox AS, “Remediation of metal- and radionuclides-contaminated soils by in situ stabilization techniques In: Iskandar IK (ed) Environmental restoration of metals contaminated soils,” CRC, Boca Raton, pp 21–60, 2001 [177] S , I Y , I M , K M , A T , S T , & N H Ishikawa, “Ion-beam irradiation, gene identification, and marker-assisted breeding in the development of low-cadmium rice,” Proceedings of the National Academy of Sciences, vol 109, no 47, pp 19166–19171, 2012 [178] Y , T R , B K , S H , S T , S K , O K , Y M , I S , A T Ishimaru, “Characterizing the role of rice NRAMP5 in manganese, iron and cadmium transport,” Sci Rep., vol 2, p 286, 2012 [179] A , Y N , Y K , M J F Sasaki, “Nramp5 Is a major transporter responsible for manganese and cadmium uptake in rice,” Plant Cell, vol 24, pp 2155–2167, 2012 [180] H , I Y , A G , Y T , N H , & N N K Shimo, “Low cadmium (LCD), a novel gene related to cadmium tolerance and accumulation in rice,” J Exp Bot, vol 62, no 15, pp 5727–5734, 2011 134 [181] S P A P S K G B R R S Erika Fässler, “Expression of selected genes involved in cadmium detoxification in tobacco plants grown on a sulphur-amended metalcontaminated field,” Environ Exp Bot, vol 70, no 2–3, pp 158–165, Feb 2011 [182] S M , P L B , B R A , A C E , I M F , R E P , B M P Gallego, “Unravelling cadmium toxicity and tolerance in plants: insight into regulatory mechanisms,” Environ Exp Bot, vol 83, pp 33–46, 2012 [183] S Clemens, M G Palmgren, and U Krämer, “A long way ahead: Understanding and engineering plant metal accumulation,” Trends in Plant Science, vol 7, no 2002 doi: 10.1016/S1360-1385(02)02295-1 [184] J Á , & W L E Hall, “Transition metal transporters in plants,” J Exp Bot, vol 54, no 393, pp 2601–2613, 2003 [185] Y F , C D H , K D S , & L B W Yan, “Genotypic variation of cadmium accumulation and distribution in rice.,” J Crop Sci Biotechnol, vol 13, pp 69–73, 2010 [186] A , & K L V Papoyan, “Identification of Thlaspi caerulescens genes that may be involved in heavy metal hyperaccumulation and tolerance Characterization of a novel heavy metal transporting ATPase,” Plant Physiol, vol 136, no 3, pp 3814–3823, 2004 [187] S , R J P N Saraswat, “Complexation and detoxification of Zn and Cd in metal accumulating plants.,” Saraswat, S., & Rai, J P N, vol 10, pp 327–339, 2011 [188] S S , M F I D A , S M , B J , & Z W Shah, “Effects of cadmium and salinity on growth and photosynthesis parameters of Brassica species,” Pak J Bot, vol 43, no 1, pp 333–340, 2011 [189] C S C Michael J Haydon, “Transporters of ligands for essential metal ions in plants,” New Phytologist Foundation, vol 174, no 3, pp 499–506, Mar 2007 [190] J , M W H , Z G P , W F B , C Y Dong, “Root excretion and plant tolerance to cadmium toxicity – a review,” Plant Soil Environ, vol 2007, pp 193–200, 2007 [191] H Y Yu et al., “The availabilities of arsenic and cadmium in rice paddy fields from a mining area: The role of soil extractable and plant silicon,” Environmental Pollution, vol 215, pp 258–265, Aug 2016, doi: 10.1016/J.ENVPOL.2016.04.008 [192] A Majumdar et al., “Ultra-structure alteration via enhanced silicon uptake in arsenic stressed rice cultivars under intermittent irrigation practices in Bengal delta basin,” Ecotoxicol Environ Saf, vol 180, pp 770–779, Sep 2019, doi: 10.1016/J.ECOENV.2019.05.028 [193] R M M M A M S S Y B S D R M N M M S T S Imtiaz M, “Silicon occurrence, uptake, transport and mechanisms of heavy metals, minerals and salinity enhanced tolerance in plants with future prospects: a review,” J Environ Manage, vol 183, pp 521–529, 2016 [194] G Guerriero, J F Hausman, and S Legay, “Silicon and the plant extracellular matrix,” Frontiers in Plant Science, vol 7, no APR2016 2016 doi: 10.3389/fpls.2016.00463 [195] P Li, A Song, Z Li, F Fan, and Y Liang, “Silicon ameliorates manganese toxicity by regulating both physiological processes and expression of genes associated with 135 [196] [197] [198] [199] [200] [201] [202] [203] [204] [205] [206] [207] [208] [209] photosynthesis in rice (Oryza sativa L.),” Plant Soil, vol 397, no 1–2, 2015, doi: 10.1007/s11104-015-2626-y Y Wang, A Stass, and W J Horst, “Apoplastic binding of aluminum is involved in silicon-induced amelioration of aluminum toxicity in maize.,” Plant Physiol, vol 136, no 3, 2004, doi: 10.1104/pp.104.045005 J Shim, P J Shea, and B T Oh, “Stabilization of Heavy Metals in Mining Site Soil with Silica Extracted from Corn Cob,” Water Air Soil Pollut, vol 225, no 10, 2014, doi: 10.1007/s11270-014-2152-1 M N Nguyen et al., “Simulation of silicon leaching from flooded rice paddy soils in the Red River Delta, Vietnam,” Chemosphere, vol 145, pp 450–456, Feb 2016, doi: 10.1016/j.chemosphere.2015.11.104 H Etesami and B R Jeong, “Silicon (Si): Review and future prospects on the action mechanisms in alleviating biotic and abiotic stresses in plants,” Ecotoxicol Environ Saf, vol 147, pp 881–896, Jan 2018, doi: 10.1016/J.ECOENV.2017.09.063 R Huang, M Lan, J Liu, and M Gao, “Soil aggregate and organic carbon distribution at dry land soil and paddy soil: the role of different straws returning,” Environmental Science and Pollution Research, vol 24, no 36, 2017, doi: 10.1007/s11356-017-03729 Đỗ Đình Thuận, “Địa chất, địa mạo tính chất đất vùng Đồng sơng Hồng,” Viện Thổ nhưỡng Nơng hố Tổng cục thống kê, Sách niên giám thống kê năm 2020 2021 Viện Khoa học Nơng nghiệp Việt Nam, “ Kỹ thuật bón phân cho lúa đồng sông Hồng,” https://vaas.vn/kienthuc/Caylua/05/06_ktbonphandbsh.htm N N Đệ, “Giáo trình lúa,” 2008 Tổng cục Thủy Lợi, “Báo cáo giám sát chất lượng nước HTTL Bắc Hưng Hải, Bắc Đuống, sông Nhuệ phục vụ sản xuất nông nghiệp,” 2020 M Rizwan et al., “Cadmium stress in rice: toxic effects, tolerance mechanisms, and management: a critical review,” Environmental Science and Pollution Research, vol 23, no 18, 2016, doi: 10.1007/s11356-016-6436-4 C L J A C S A C J W R Z M W M F Fasih Ullah Haider, “Cadmium toxicity in plants: Impacts and remediation strategies ,” Ecotoxicol Environ Saf, vol 211, Jan 2021 G P Gillman, “A proposed method for the measurement of exchange properties of highly weathered soils,” Australian Journal of Soil Research, vol 17, no 1, 1979, doi: 10.1071/SR9790129 N Verbruggen, C Hermans, and H Schat, “Mechanisms to cope with arsenic or cadmium excess in plants,” Current Opinion in Plant Biology, vol 12, no 2009 doi: 10.1016/j.pbi.2009.05.001 136 [210] H N T Khac Vu Thi, Phuong Dinh Thi Lan, Nga Nguyen Thi Hang, “Cadmium immobilization in the rice - Paddy soil with biochar additive,” Journal of Ecological Engineering, pp 85–95, 2022, doi: 10.12911/22998993/146331 [211] H , D Z , Z L C , Y X Y Zhang, “Remediation of soil co-contaminated with pyrene and cadmium by growing maize (Zea mays L.),” Int J Environ Sci Technol, vol 6, pp 249–258, 2009 [212] Le Van Khoa, “Land - use planning of the upper basin of the Red River Delta International conference on appropriate use of Nguyen - Red Rivers between Vietnam China,” 2000 [213] Trần Kông Tấu, Đất Việt Nam Nhà xuất Nông nghiệp, 2000 [214] R L Chaney, P G Reeves, J A Ryan, R W Simmons, R M Welch, and J Scott Angle, “An improved understanding of soil Cd risk to humans and low cost methods to phytoextract Cd from contaminated soils to prevent soil Cd risks,” in BioMetals, 2004 doi: 10.1023/B:BIOM.0000045737.85738.cf [215] Chiraz Chaffei Haouari, “Response of tomato (Solanum lycopersicon) to cadmium toxicity: Growth, element uptake, chlorophyll content and photosynthesis rate,” African Journal of Plant Science, vol 6, no 1, 2012, doi: 10.5897/ajps11.107 [216] G T W R Cataldo DA, “Cadmium uptake kinetics in intact soybean plants,” Plant Physiol, Nov 1983 [217] N Sarwar et al., “Role of mineral nutrition in minimizing cadmium accumulation by plants,” J Sci Food Agric, vol 90, no 6, 2010, doi: 10.1002/jsfa.3916 [218] A Khan et al., “Toxic metal interactions affect the bioaccumulation and dietary intake of macro- and micro-nutrients,” Chemosphere, vol 146, 2016, doi: 10.1016/j.chemosphere.2015.12.014 [219] M A Bari, M S Akther, M A Reza, and A H Kabir, “Cadmium tolerance is associated with the root-driven coordination of cadmium sequestration, iron regulation, and ROS scavenging in rice,” Plant Physiology and Biochemistry, vol 136, 2019, doi: 10.1016/j.plaphy.2019.01.007 [220] A Khan, S Khan, M A Khan, Z Qamar, and M Waqas, “The uptake and bioaccumulation of heavy metals by food plants, their effects on plants nutrients, and associated health risk: a review,” Environmental Science and Pollution Research, vol 22, no 18, 2015, doi: 10.1007/s11356-015-4881-0 [221] C Mediouni, O Benzarti, B Tray, M H Ghorbel, and F Jemal, “Cadmium and copper toxicity for tomato seedlings,” Agron Sustain Dev, vol 26, no 4, 2006, doi: 10.1051/agro:2006008 [222] N T Sarvajeet Singh Gill, “Cadmium stress tolerance in crop plants,” Plant Signal Behav, vol 6, no 2, pp 215–222, 2011 [223] A Vassilev and F Lidon, “Cd-induced membrane damages and changes in soluble protein and free amino acid contents in young barley plants,” Emir J Food Agric, vol 23, no 2, 2011, doi: 10.9755/ejfa.v23i2.6347 137 [224] T Tóth, O Zsiros, M Kis, G A A Garab, and L Kovács, “Cadmium exerts its toxic effects on photosynthesis via a cascade mechanism in the cyanobacterium, Synechocystis PCC 6803,” Plant Cell Environ, vol 35, no 12, 2012, doi: 10.1111/j.1365-3040.2012.02537.x [225] A Wahid, A Ghani, and F Javed, “Effect of cadmium on photosynthesis, nutrition and growth of mungbean,” Agron Sustain Dev, vol 28, no 2, 2008, doi: 10.1051/agro:2008010 [226] M N V Abin Sebastian ; Prasad, “ Cadmium minimization in rice a review,” Agron Sustain Dev, vol 34, no 1, pp 155–173, 2014 [227] J W C W L W Yongchao Liang, “Silicon-mediated enhancement of cadmium tolerance in maize (Zea mays L.) grown in cadmium contaminated soil,” Chemosphere, vol 58, no 4, pp 475–483, Jan 2005 [228] G.-X S Y R X.-S L Y.-G Z G Li, “Urban soil and human health: a review,” Eur J Soil Sci, vol 69, no 1, pp 196–215, 2018 [229] W Z Wu, X H Zhan, and L X Zhou, “Effect of dissolved organic matter on phenanthrene sorption-desorption in soil system,” Huanjing Kexue/Environmental Science, vol 28, no 2, 2007 [230] T Chen and Z Chen, “Cadmium adsorption in soil influenced by dissolved organic matter derived from rice straw and sediment,” Chinese Journal of Applied Ecology, vol 13, no 2, 2002 138 PHỤ LỤC Hình ảnh khu vực nghiên cứu: Hình Khu vực thí nghiệm Hình ảnh thí nghiệm đánh giá tích luỹ Cd lúa gạo: 2.1 Thí nghiệm nhà lưới Hình Nhà lưới Hình Chuẩn bị đất trồng 139 Hình Cấy lúa Hình Lúa bắt đầu đẻ nhánh Hình Lúa đẻ nhánh Hình Thu mẫu GĐ1 Hình Thu mẫu GĐ2 Hình Lúa chín 140 Hình Thu mẫu thời kỳ thu hoạch Hình 10 Sấy mẫu PTN Hình 11 Đo số sinh trưởng Hình 12 Kiểm tra TN 2.2 Thí nghiệm đồng ruộng Hình 13 Khu đồng ruộng Hình 14 Lúa đẻ nhánh 141 Hình 15 Thu mẫu GĐ1 Hình 16 Hình ảnh mẫu thu Hình 17 Lúa GĐ2 Hình 18 Thu mẫu PTN 142 Thí nghiệm đánh giá khả giảm thiểu Cd lúa gạo rơm rạ than hoạt tính vỏ trấu Hình 19 Chuẩn bị rơm rạ Hình 20 Nghiền rơm rạ - vật liệu trộn Hình 21 Cây lúa ( sau ngày) Hình 22 Lúa đẻ nhánh Hình 23 Lúa thời kỳ làm địng Hình 24 Lúa thời kỳ chín 143 Một số hình ảnh phịng thí nghiệm Hình 25 Mẫu hạt Hình 26 Cân khối lượng Cd(NO3)2 Hình 27 Mẫu đất, gạo xử lý PTN Hình 28 Nghiền mẫu PTN Hình 29 Phân tích pH đất Hình 30 Phá mẫu đo Cd 144 Hình 31 Khối lượng rễ khơ Hình 32 Khối lượng 1000 hạt 145