Đa dạng thành phần loài tảo lục, vi khuẩn lam và chất lượng nước hồ chứa vực mẫu ở thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH HỒ TRƯỜNG THI ĐA DẠNG THÀNH PHẦN LOÀI TẢO LỤC, VI KHUẨN LAM VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ CHỨA VỰC MẤU Ở THỊ XÃ HOÀNG MAI, TỈNH NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC Nghệ An - 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH HỒ TRƯỜNG THI ĐA DẠNG THÀNH PHẦN LOÀI TẢO LỤC, VI KHUẨN LAM VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ CHỨA VỰC MẤU Ở THỊ XÃ HOÀNG MAI, TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành: Thực vật học Mã số: 60.42.01.11 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC SINH HỌC Người hướng dẫn khoa học: TS Mai Văn Chung Nghệ An – 2014 i LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn này, tơi nhận giúp đỡ mặt quan, đơn vị, thầy, cô giáo gia đình bạn bè Tơi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám hiệu, phòng Đào tạo Sau đại học, Trường đại học Vinh giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho học tập nghiên cứu Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn đến thầy, cô giáo Bộ môn Sinh học mơn liên quan tận tình giảng dạy, giúp đỡ tơi q trình học tập Đặc biệt, tơi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Mai Văn Chung, người thầy trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ suốt thời gian nghiên cứu hồn thành luận văn Cuối cùng, tơi xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, tập thể anh chị em lớp Cao học 20 Sinh học động viên, ủng hộ tơi nhiều q trình thực Tác giả Hồ Trường Thi ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN iv DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU Chương I TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tình hình nghiên cứu tảo lục VKL 1.1.1 Một số dẫn liệu nghiên cứu tảo lục VKL giới 1.1.2 Một số dẫn liệu nghiên cứu tảo lục VKL Việt Nam 1.2 Mối quan hệ chất lượng nước vi tảo Chương II: PHƯƠNG PHÁP VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 13 2.1 Đối tượng nghiên cứu 13 2.2 Địa điểm thời gian nghiên cứu 13 2.2.1 Địa điểm nghiên cứu 13 2.2.2 Thời gian nghiên cứu 14 2.3 Phương pháp nghiên cứu 14 2.3.1.Thu mẫu nước 14 2.3.2 Thu mẫu tảo 14 2.4 Phương pháp phân tích 15 2.4.1 Phân tích mẫu nước 15 2.4.2 Phân tích mẫu tảo 16 2.4.3 Xử lý số liệu 17 Chương III: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 18 3.1 Kết phân tích chất lượng nước hồ Vực Mấu-Thị xã Hồng Mai-Nghệ An 18 3.1.1 Một số tiêu thủy lý 18 3.1.1.1 Nhiệt độ 18 3.1.1.2 Một số tiêu thủy hóa 21 3.1.2.1 pH 21 3.1.2.2 Oxy hòa tan (Dissolved oxygen: DO) 22 iii 3.1.2.3 Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD) 24 3.1.2.4 Nhu cầu oxy sinh hóa (Biochemical Oxygen Demand – BOD) 25 3.1.2.5 Hàm lượng muối amoni (NH4+) 26 3.1.2.6 Hàm lượng photphat (PO43-) 27 3.2.2.7 Sắt tổng số (Fets) 29 3.1.3 Nhận xét chung chất lượng nước hồ Vực Mấu 30 3.2 Kết phân tích thành phần loài vi tảo hồ Vực Mấu 30 3.2.1 Danh mục thành phần loài 30 3.2.2 Sự phân bố taxon ngành tảo lục VKL hồ Vực Mấu 38 3.2.3 Sự phân bố taxon thuộc ngành tảo lục VKL hồ Vực Mấu 38 3.2.4 Sự phân bố taxon họ chi thuộc ngành tảo lục VKL hồ Vực Mấu 39 3.2.5 Sự khác thành phần loài theo mặt cắt 41 3.2.6 Sự thay đổi thành phần loài đợt nghiên cứu 43 3.2.7 Sự biến động số lượng tế bào tảo 45 3.3 Mối quan hệ thành phần loài, số lượng tế bào vi tảo với yếu tố sinh thái 46 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 48 A KẾT LUẬN 48 B ĐỀ NGHỊ 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 iv NHỮNG CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN Đợt : đợt thu mẫu thứ (ngày 27/12/2013) Đợt : đợt thu mẫu thứ hai (ngày 24/5/2014) Đợt : đợt thu mẫu thứ ba (ngày 10/8/2014) DO ơxy hịa tan : COD : nhu cầu oxy hóa học Fets sắt tổng số : QCVN: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia BTNMT: Bộ tài nguyên môi trường VKL : Vi khuẩn Lam TB/l (hoặc tb/l): tế bào/l v DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Nhiệt độ khơng khí hồ Vực Mấu 18 Bảng 3.2: Nhiệt độ nước hồ Vực Mấu 18 Bảng 3.3: Độ nước nước hồ Vực Mấu (cm) 20 Bảng 3.4: Độ pH nước nước hồ Vực Mấu 21 Bảng 3.5: Oxy hòa tan (DO) nước hồ Vực Mấu (mgO2/l) 23 Bảng 3.6: Nhu cầu ơxy hóa học (COD) nước hồ Vực Mấu (mgO2/l) 24 Bảng 3.7: Nhu cầu ôxy sinh học (BOD5) nước hồ Vực Mấu (mgO2/l) 25 Bảng 3.8: Hàm lượng amoni nước hồ Vực Mấu (mg/l) 27 Bảng 3.9: Hàm lượng muối photphat PO43 - nước hồ Vực Mấu (mg/l) 28 Bảng 3.10: Hàm lượng sắt tổng số (Fets) nước hồ Vực Mấu 29 Bảng 3.10: Danh mục thành phần loài tảo lục (Chlorophyta), VKL(Cyanobacteria) hồ Vực Mấu-TX.Hoàng Mai-Nghệ An 32 Bảng 3.11 Sự phân bố taxon lớp 38 Bảng 3.12 Sự phân bố taxon 38 Bảng 3.13: Sự phân bố thành phần loài theo mức độ họ chi 39 Bảng 3.14 So sánh tỷ lệ thành phần loài tảo 40 Bảng 3.15 Sự biến động thành phần loài theo mặt cắt nghiên cứu 42 Bảng 3.16 Sự biến động thành phần loài qua đợt nghiên cứu 44 Bảng 3.17: Kết định lượng tế bào vi tảo hồ Vực Mấu ( x 105 tế bào/lít) 45 Bảng 3.18: Các số chất lượng nước số lượng loài số lượng tế bào vi tảo hồ Vực Mấu 47 vi DANH MỤC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH VẼ Hình 2.1: Sơ đồ vị trí thu mẫu hồ chứa Vực Mấu, Thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An 13 Biểu đồ 3.1: Biến động nhiệt độ khơng khí qua đợt nghiên cứu(t 0C) 19 Biểu đồ 3.2: Biến động nhiệt độ nước nước hồ Vực Mấu qua đợt nghiên cứu (t0C) 19 Biểu đồ 3.3: Độ nước nước hồ Vực Mấu qua đợt nghiên cứu 20 Biểu đồ 3.4: Độ pH nước nước hồ Vực Mấu qua đợt nghiên cứu 21 Biểu đồ 3.5: Biến động hàm lượng oxy hòa tan nước hồ Vực Mấu qua đợt nghiên cứu 23 Biểu đồ 3.6: Biến động số COD nước hồ Vực Mấu qua đợt nghiên cứu 24 Biểu đồ 3.7: Biến động nhu cầu oxy sinh học (BOD5) nước hồ Vực Mấu qua đợt nghiên cứu 26 Biểu đồ 3.8: Biến động hàm lượng amoni nước hồ Vực Mấu qua đợt nghiên cứu 27 Biểu đồ 9: Biến động hàm lượng photphat nước hồ Vực Mấu qua đợt nghiên cứu 28 Biểu đồ 3.10 Biến động hàm lượng sắt t.số nước hồ Vực Mấu qua đợt nghiên cứu 30 MỞ ĐẦU Vi tảo (Microalgae) nguồn thức ăn quan trọng động vật thủy sinh, khơng có vi tảo khơng có nghề cá (Hollerback, 1951) Vi tảo mắt xích chuỗi thức ăn tự nhiên vực nước, thực vật chứa nhiều chất dinh dưỡng khác nhau, đặc biệt protein (50 - 70% trọng lượng khô), vậy, chúng thức ăn cần thiết cho phát triển nhiều loài động vật nhỏ nước (những động vật lại thức ăn tốt cho tôm cá) Nhiều lồi vi tảo có lượng chất dinh dưỡng cao, nghiên cứu nuôi trồng làm thức ăn cho động vật nước đối tượng nuôi trồng thủy sản Theo Boyr (1990), suất sơ cấp thực vật nguồn thức ăn nguồn cung cấp oxy hòa tan quan trọng cho động vật nước Sự quang hợp vi tảo đóng vai trị quan trọng để trì oxy nước (dẫn theo [2]) Ngành Tảo lục (Chlorophyta) có khoảng 500 chi với 8000 loài Ở Việt Nam phát 539 loài loài (dẫn theo [9]) Ngành bao gồm nhiều loài đơn bào tập đoàn Tuy nhiên, có nhiều dạng đa bào sống bám đáy, bám đá bám vào giá thể vào thời kỳ đầu vịng đời sau tách rời giá thể vào thời kỳ đầu vòng đời sau tách rời giá thể sống trơi tạo thành sợi tảo lớn Tảo lục phân bố chủ yếu sống nước ngọt, 10% sống biển đại dương Các loài tảo lục nước thường có tính tồn cầu, lồi có tính đặc hữu Ở môi trường biển, vùng nhiệt đới thường có cấu trúc thành phần lồi gần giống Một số tảo lục sống khí sinh vỏ cây, đất đá Một số sống môi trường khắc nghiệt, ví dụ lồi Chlamydomonas nivalis gặp núi cao thường xuyên có tuyết Vi khuẩn lam-VKL (Cyanobacteria) ngành vi tảo có cấu tạo đơn bào, số loài khác tạo thành chuỗi tế bào, có số tế bào dị hình Những lồi vi khuẩn đóng vai trị quan trọng chu trình sinh địa hóa tự nhiên VKL có sức sống dẻo dai, diện nhiều loại môi trường: giá thể (trên mặt bùn ruộng, mương, vỏ ẩm, phiến đá ), nước, khơng khí, nơi có điều kiện khắc nghiệt chẳng hạn suối nước nóng 70°C hay vùng núi tuyết Ngành có khoảng 15 chi với 2000 loài Ở Việt Nam 344 loài loài (dẫn theo [9]) Vực Mấu hồ chứa nước với tổng lưu vực trữ nước 215 km2, trữ lượng thiết kế 75 triệu m3 nước; cấp nước tưới cho 4600 đất canh tác; cấp nước sinh hoạt cho gần 40.000 hộ dân khu thị Hồng Mai huyện Quỳnh Lưu khu công nghiệp với dung lượng khoảng 11,39 triệu m3/năm Đây nơi nuôi trồng thuỷ sản cung cấp nguồn nước nuôi trồng thuỷ sản khu vực 400 ha, đồng thời góp phần cắt giảm lũ cho hạ lưu Vực Mấu cịn hồ bán nhân tạo có kiểu kiến trúc đẹp nên đưa vào khai thác du lịch sinh thái Nghiên cứu vi tảo nói chung, tảo lục VKL nói riêng, hồ Vực Mấu mảng trống Việc đánh giá trạng chất lượng môi trường nước điều tra lồi vi tảo nhằm tìm lồi có ý nghĩa khoa học có giá trị cho ni trồng thủy sản hay thị chất lượng môi trường nơi thực cần thiết Vì chúng tơi tiến hành nghiên cứu: “Đa dạng thành phần loài tảo lục, vi khuẩn lam chất lượng nước hồ chứa Vực Mấu thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An” Mục đích nghiên cứu đề tài là: - Đánh giá chất lượng nước, thành phần loài số lượng cá thể, tảo lục vi khuẩn lam (VKL) mối liên quan chất lượng nước với phân bố vi tảo Nội dung nghiên cứu bao gồm: - Phân tích, đánh giá chất lượng nước hồ Vực Mấu thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An - Xác định thành phần loài tảo lục, VKL số lượng tế bào vi tảo biến động chúng - Xem xét mối quan hệ thành phần loài, mật độ phân bố với số yếu tố sinh thái i PHỤ LỤC ẢNH HIỂN VI CÁC LOÀI VI TẢO Ở HỒ VỰC MẤU – THỊ XÃ HOÀNG MAI – TỈNH NGHỆ AN ii NGÀNH CHLOROPHYTA Ảnh 1: Pediastrum simplex var.duodenarium (Bailey) Rabenh .(x400) Ảnh 2: Pediastrum duplex var.reticulatum Lagerh.(x400) Ảnh 3: Pediastrum duplex Meyen var duplex.(x400) Ảnh 4: Pediastrum biradiatum Meyen.(x400) Ảnh 5: Pediastrum simplex var ovatum (Ehr.) Ergashev (x400) Ảnh 6: Pediastrum biradiatum var longecornutum Gutw (x400) iii Ảnh 7: Pediastrum simplex (Meyen) Lemm var simplex (x400) Ảnh 8: Pediastrum simplex var woloszynskae (Wolosz.) Ergashev com Nov (x400) Ảnh 9: Pediastrum simplex Meyen var duodenarium (Bailey) Rabenhorst Ảnh 10: Pediastrum sp (x400) (x400) Ảnh 11: Pediastrum muticum var Crenulatum Prescott, 1962.(x400) Ảnh 12: Pediastrum tetras (Ehr.) Ralfs var tetras(x400) iv Ảnh 13: Tetraëdron pusillum (Wallich) West &G.S West (x400) Ảnh 14: Tetraëdron gracile (Reissch.) Hansg (x400) Ảnh 15: Chlorella protothecoides Krueger (x400) Ảnh 16: Chlorella pyrenoidosa Chick.(x400) Ảnh 17: Chlorella luteoviridis Chod Ảnh 18: Coelastrum microsporum Naeg (x400) (x400) v Ảnh 19: Coelastrum sp (x400) Ảnh 21: Coelastrum astroideum De – Not (x400) Ảnh 23: Chlorococcum dissectum Korschik (x400) Ảnh 20: Coelastrum reticulatum (Dang.) Senn (x400) Ảnh 22: Scenedesmus quadricauda (Turp.) Brelis var quadricauda (x400) Ảnh24: Chlorococcumwimmeri Rabenh (x400) vi Ảnh 25: Chlorococcum humicola (Naeg.) Rab (x400) Ảnh 26: Dictyococcus varians Gerneck (x400) Ảnh 27: Coenocystis planctonica Korsch (x400) Ảnh 28: Coenochloris pyrenoidosa Korsch (x400) Ảnh 29: Sphaerocystis schroeteri Chod (x400) Ảnh 30: Dispora crucigenioides Printz (x400) vii Ảnh 31: Botryosphaera sudetica (Lemm.) Chod (x400) Ảnh 32: Cosmarium ochthodes Nord Tedt (x400) Ảnh 33: Cosmarium moniliforme (Turpin) Ralfs (x400) Ảnh 34: Cosmarium perforatum Lundell (x400) Ảnh 35: Staurastrum gracile Ralfs var Gracile (x400) Ảnh 36: Staurastrum gracile Ralfs (x400) viii Ảnh 37: Staurastrum brebissonii W.Archer (x400) Ảnh 38: Staurastrum smithii Teiling.(x400) Ảnh 39: Staurastrum furcigerum Breb (x400) Ảnh 40: Staurastrum anatinoides Sott & Frese var javanium(x400) Ảnh 41: Raphidonema brevirostre Scherf Ảnh 42: Asterococcus limneticus G.M.Smith (x400) ix Ảnh 43: Hypnomonas ellipsoidea Korsch x NGÀNH CYANOPHYTA Ảnh 44: Microcystis aeruginosa Kütz (x400) Ảnh 45: Microcystis bengalensis Banerjii (x400) Ảnh 46: Microcystis ramosa Bharadwaya (x400) Ảnh 47: Microcystis novacekii (Komárek.) Compère (x400) Ảnh 48: Microcystis protocystis W.B.Crow (x400) Ảnh 49: Gloeocapsa magma (Besb.)Kütz Emend Hollerb (x400) xi Ảnh 50: Gloeocapsa atrata Kützing (x400) Ảnh 51: Gloeocapsa limnetica (Lemm.) Hollerbach (x400) Ảnh 52: Aphanothece globosa Elenk (x400) Ảnh 53: Merismopedia glauca (Ehr.) Nag (x400) Ảnh 54: Merismopedia sp (x400) Ảnh 55: Oscillatoria chalybea Mertens (x400) xii Ảnh 56: Oscillatoria tennis Agex Gomont (x400) Ảnh 57: Phormidium molie ( Kütz.) Gom (x400) Ảnh 58: Phormidium lucidum (Ag.) Kütz (x400) Ảnh 59: Coelosphaerium dubium Komárek (x400) Ảnh 60: Coelosphaerium Kuetzingianum Näg (x400) Ảnh 61: Coelophaerium sp (x400) xiii Ảnh 62: Spirulina platensis (Nordst.) Geitl (x400) Ảnh 63: Spirulina okensis (Meyer) Geitl (x400) Ảnh 64: Spirulina sp (x400) Ảnh 65: Anabaenopsis Raciborskii Wolosz (x400) Ảnh 66: Nostoc commune Vaucher (x400) xiv PHỤ LỤC KẾT QUẢ PHÂN TÍCH THỦY LÝ, THỦY HÓA Ở HỒ VỰC MẤU – THỊ XÃ HOÀNG MAI- TỈNH NGHỆ AN xv Bảng: Kết phân tích số tiêu thủy lý, thủy hóa qua đợt nghiên cứu Nhiệt Độ pH DO BOD5 COD Fe NH4+ PO43Vị độ Đợt trí C m mgO2/l mgO2/l mgO2/l mg/l mg/l mg/l I 0,18 0,08 0,02 18,6 6,85 1,2 8,0 0,3 1,6 0,16 0,09 0,01 18,4 7,13 1,1 7,9 0,21 1,6 0,2 0,1 0,02 IV 19,6 7,23 1,2 8,1 0,1 2,08 0,03 0,03 0,02 V 18,8 7,29 1,1 7,8 0,13 3,84 0,06 0,007 VI 21,9 7,16 1,35 7,82 0,24 1,76 0,03 0,02 0,01 18,9 7,34 1,2 8,0 0,11 1,76 0,08 0,06 0,008 19 7,43 1,15 7,88 0,17 1,76 0,13 0,02 0,001 19,2 7,49 1,4 7,98 0,45 1,44 0,13 0,03 0,022 I 34,6 7,98 1,2 7,6 0,1 3,36 0,08 0,32 0,001 II 33,7 7,92 1,1 7,78 0,75 3,2 0,11 0,06 0,003 III 34,7 7,74 1,2 7,5 0,63 2,56 0,1 1,02 0,01 IV 30,7 7,7 1,3 7,88 1,6 2,88 0,03 0,1 0,006 V 34,7 7,75 1,3 7,86 0,01 2,88 0,14 0,14 0,007 VI 34,9 7,81 1,3 7,68 0,64 2,08 0,08 0,06 0,02 VII 34,5 7,78 1,4 7,7 0,85 1,92 0,01 0,12 0,006 VIII 34 7,76 1,5 7,58 0,1 2,4 0,1 0,13 0,006 IX 33,6 7,9 1,4 7,68 0,53 3,04 0,11 0,1 0,004 I 32,8 8,01 1,2 7,7 0,11 2,4 0,06 0,05 0,007 II 32,5 8,3 1,3 7,3 0,32 2,88 0,1 0,1 0,008 III 1,92 IX Đợt 0,74 VIII 8,1 VII Đợt 1,1 III 6,16 II Đợt 18,5 33,1 8,4 1,24 7,2 0,53 3,52 0,05 0,01 0,006 IV 31,2 8,54 1,4 7,0 0,1 2,24 0,09 0,1 0,02 V 31,5 8,4 1,3 7,4 1,2 2,56 0,12 0,12 0,03 VI 32,1 8,6 1,3 7,6 0,32 2,72 0,04 0,03 0,008 VII 32,5 8,54 1,1 7,5 0,75 2,56 0,08 0,14 0,004 VIII 33,1 8,4 1,2 7,1 0,64 3,2 0,12 0,16 0,01 IX 33,6 8,6 1,2 7,2 0,74 3,04 0,15 0,08 0,01 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH HỒ TRƯỜNG THI ĐA DẠNG THÀNH PHẦN LOÀI TẢO LỤC, VI KHUẨN LAM VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC HỒ CHỨA VỰC MẤU Ở THỊ XÃ HOÀNG MAI, TỈNH NGHỆ AN Chuyên ngành: Thực... hay thị chất lượng môi trường nơi thực cần thiết Vì chúng tơi tiến hành nghiên cứu: ? ?Đa dạng thành phần loài tảo lục, vi khuẩn lam chất lượng nước hồ chứa Vực Mấu thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An? ??... giá chất lượng nước hồ Vực Mấu thị xã Hoàng Mai, tỉnh Nghệ An - Xác định thành phần loài tảo lục, VKL số lượng tế bào vi tảo biến động chúng - Xem xét mối quan hệ thành phần loài, mật độ phân bố