Mối liên hệ giữa chất lượng nước với sinh khối vi tảo trong ruộng lúa vụ thu đông ở huyện chợ mới tỉnh an giang

TRƢỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG H THU T – NG NGH – I TRƢỜNG MỐI LIÊN H GIỮA CHẤT LƢỢNG NƢỚC VỚI SINH KHỐI VI TẢO TRONG RUỘNG LÚA VỤ THU Đ NG Ở HUY N CHỢ MỚI, TỈNH AN GIANG DƢƠNG I LINH AN GIANG, THÁNG NĂ 2017 TRƢỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG H THU T – NG NGH – I TRƢỜNG MỐI LIÊN H GIỮA CHẤT LƢỢNG NƢỚC VỚI SINH KHỐI VI TẢO TRONG RUỘNG LÚA VỤ THU Đ NG Ở HUY N CHỢ MỚI, TỈNH AN GIANG CHỦ NHI ĐỀ TÀI: DƢƠNG I LINH CÁN BỘ THAM GIA: BÙI THỊ MAI PHỤNG VÀ NGUYỄN TUẤN ANH AN GIANG, THÁNG NĂ 2017 HẤP THU N Ủ HỘI ĐỒNG Đề tài nghiên cứu khoa học “Mối liên hệ chất lƣợng nƣớc với sinh khối vi tảo ruộng lúa vụ Thu Đông huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang” Dƣơng Mai Linh (làm chủ nhiệm), Bùi Thị Mai Phụng (tham gia) công tác Khoa Kỹ thuật – Công nghệ – Môi trƣờng, Trƣờng Đại học An Giang Nguyễn Tuấn Anh học viên cao học ngành Quản lý Mơi trƣờng khóa 22, Trƣờng Đại học Cần Thơ thực Chủ nhiệm đề tài báo cáo kết nghiên cứu đƣợc Hội đồng Khoa học Đào tạo Trƣờng Đại học An Giang thông qua ngày 22/08/2017 Thƣ ký - Phản biện Phản biện Chủ tịch Hội đồng i LỜI Ả TẠ Xin trân trọng gửi lời cám ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu Trƣờng Đại học An Giang hỗ trợ kinh phí để tác giả thực nghiên cứu Đồng thời, xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến Ban Quản lý Khu thí nghiệm – thực hành Trƣờng tận tình giúp đỡ tạo điều kiện cho nhóm nghiên cứu có hội sử dụng máy móc, thiết bị phịng thí nghiệm Tiếp đến, nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến chủ hộ Huỳnh Trung Dung – ấp Long Hòa 1, xã Long Kiến, huyện Chợ Mới tận tình hỗ trợ đất canh tác, cung cấp kỹ thuật canh tác lúa hỗ trợ công tác thu mẫu Sau cùng, nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn em sinh viên lớp DH14QM hỗ trợ công tác thu mẫu trƣờng suốt thời gian thực nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn tất cả! ii TÓ TẮT Mục tiêu nghiên cứu đánh giá chất lượng nước ruộng lúa tìm mối tương quan sinh khối tảo với thông số chất lượng nước ruộng lúa khu vực đê bao khép kín khơng xả lũ 17 năm huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang vào vụ Thu Đông năm 2016 Mỗi ruộng lúa có diện tích 1.000 m2 Các ruộng tương đồng điều kiện đất đai kỹ thuật canh tác Mẫu tảo mẫu nước thu sau đợt bón phân cho lúa Mỗi đợt tiến hành thu ba lần, lần cách 02 ngày Qua đợt khảo sát cho thấy, thông số pH, NO3-, NH4+ PO43- nước ruộng nằm mức giới hạn ức chế phát triển tảo Sinh khối tảo ruộng lúa tăng gấp từ đến 10 lần so với kênh phân bón Ứng dụng phương pháp kiểm định Kruskal-Wallis phần mềm thống kê SPSS 20.0 để so sánh khác biệt sinh khối tảo qua đợt bón phân ngày sau bón phân Kết cho thấy khơng có khác biệt có ý nghĩa thống kê sinh khối tảo đợt bón phân ngày sau bón phân (p > 0,05) Ứng dụng phương pháp Stepwise phần mềm SPSS 20.0 để xây dựng phương trình hồi qui sinh khối tảo với năm thông số chất lượng nước, kết cho thấy có hàm lượng DO (mg/L) có mức tương quan mức trung bình với sinh khối tảo (r = 0,535, p < 0,01) Qua nghiên cứu ước tính tổng lượng sinh khối tảo có khả cung cấp cho ruộng lúa sau đợt bón phân 370,62±57,06 g/1.000 m2*vụ (sinh khối tươi) Thời tiết mưa nhiều vụ Thu Đơng có khả ảnh hưởng đến chất lượng nước ruộng lúa gây khó khăn việc xác định mức độ tương quan sinh khối tảo thông số chất lượng nước Tuy nhiên, việc mưa nhiều chưa thể xác định nguyên nhân ảnh hưởng đến mức độ tương quan Từ khóa: oxy hịa tan, chất lượng nước, ruộng lúa thâm canh, sinh khối tảo, tương quan iii ABSTRACT The objective of the study was to evaluate water quality in rice fields and to find relationship between biomass of algae and water quality in intensive cropping rice in full-dyke area It was closed dikes without 17 years flood discharge in Cho Moi district, An Giang province in Winter-Autumn crop in 2016 Each rice field is 1,000 m2 These rice fields were similar in terms of soil conditions and cultivation techniques Algal and water samples were collected after fertilizer periods These samples collected three times per period and days per time Through four surveys showed that pH, NO3-, NH4+ and PO43- not exceed to cause inhibition of algal growth Algal biomass in rice field increased from two to ten times than in canal because of fertilizing in rice field The Kruskal-Wallis non-parametric test in the software SPSS (version 20.0) were used to examinate the differences in biomass of algae (µg/L) between the fertilizer periods and the days after fertilizing The results showed no statistically significant differences in algal biomass between the fertilizer periods and the days after fertilizing In addition, the Stepwise method used to construct a linear multivariable regression between biomass of algae and chemical characteristics The results showed that a corresponding significant positive correlation was found between biomass of algae and dissolved oxygen in rice field (r = 0.535; p < 0.01) Besides, there are 370.62±57.06 grams of fresh algae supplied to 1,000 m2 A lot of rain in Winter-Autumn crop has affected the water quality in rice fields, thus making it difficult to determine the correlation between algal biomass and water quality parameters However, lots of rain could not be examinate as the cause influencing the correlation Key words: Algal biomass, correlation, Cho Moi district, intensive rice field, water quality iv LỜI ẾT Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu nhóm nghiên cứu Các số liệu cơng trình nghiên cứu có xuất xứ rõ ràng Những kết luận khoa học cơng trình nghiên cứu trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trình trƣớc An Giang, ngày 01 tháng 09 năm 2017 Đại diện nhóm nghiên cứu Chủ nhiệm đề tài Dƣơng v Linh Ụ LỤ CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG i LỜI CẢM TẠ ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv LỜI CAM KẾT v MỤC LỤC vi DANH SÁCH BẢNG ix DANH SÁCH HÌNH x DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi CHƢƠNG GIỚI THIỆU 1.1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2.1.1 Mục tiêu tổng quát 2.1.2 Mục tiêu cụ thể 1.3 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI CHƢƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 KHÁI NIỆM, SẮC TỐ QUANG HỢP VÀ SINH KHỐI CỦA VI TẢO 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Sắc tố quang hợp vi tảo 2.1.3 Quá trình trao đổi chất 2.2 CÁC NGÀNH TẢO HIỆN DIỆN TRONG RUỘNG LÚA 2.2.1 Tảo khuê hay tảo silic (Bacillariophyta) 2.2.2 Tảo lục (Chlorophyta) vi 2.2.3 Tảo mắt (Euglenophyta) 2.2.4 Tảo lam (Cyanophyta hay vi khu n lam Cyanobacteria) 2.3 CÁC YẾU TỐ MÔI TRƢỜNG VÀ MUỐI DINH DƢỠNG ẢNH HƢỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI TẢO TRONG THỦY VỰC 10 2.3.1 Ánh sáng 10 2.3.2 Nhiệt độ 10 2.3.3 pH nƣớc 11 2.3.4 Oxy hòa tan (DO) 12 2.3.5 Muối dinh dƣỡng 12 2.4 SINH KHỐI TẢO VÀ PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 13 2.4.1 Khái niệm 13 2.4.2 Phƣơng pháp xác định sinh khối 14 2.5 MỐI LIÊN HỆ GIỮA ĐẶC TÍNH HĨA HỌC NƢỚC VỚI SINH KHỐI, CÁC NGÀNH TẢO VÀ THỜI KỲ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY LÚA 14 2.5.1 Mối liên hệ đặc tính hóa học nƣớc với sinh khối ngành tảo 14 2.5.2 Mối liên hệ sinh khối tảo với thời kỳ phát triển lúa 17 2.6 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ, ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ ĐẶC ĐIỂM SẢN XUẤT LÚA Ở HUYỆN CHỢ MỚI 18 2.6.1 Vị trí địa lý 18 2.6.2 Điều kiện tự nhiên 19 2.6.3 Đặc điểm sản xuất lúa huyện Chợ Mới 20 CHƢƠNG 23 PHƢƠNG PHÁP VÀ PHƢƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 23 3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 23 3.2 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 3.2.1 Thời điểm thu mẫu 23 3.2.2 Phƣơng pháp đo mực nƣớc, pH nƣớc DO ruộng kênh 24 3.2.3 Phƣơng pháp thu mẫu sinh khối vi tảo mẫu nƣớc 24 3.2.4 Phƣơng pháp phân tích mẫu nƣớc 25 3.2.5 Xác định sinh khối vi tảo theo phƣơng pháp so màu Nush (1980) 25 3.3 PHƢƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀ THỐNG KÊ SỐ LIỆU 26 3.3.1 Phƣơng pháp tính tốn 26 vii 3.3.2 Thống kê đánh giá số liệu 27 3.4 PHƢƠNG TIỆN VÀ VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM 27 3.4.1 Phƣơng tiện nghiên cứu 27 3.4.2 Vật liệu thí nghiệm 28 CHƢƠNG 29 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29 4.1 CÁC LOẠI PHÂN BÓN VÀ THUỐC BẢO VỆ THỰC SỬ DỤNG TRONG RUỘNG LÚA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 29 4.1.1 Loại lƣợng phân bón 29 4.1.2 Dịch hại lúa 30 4.1.3 Năng suất lúa 30 4.2 BIẾN ĐỘNG CÁC THÔNG SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC TRONG RUỘNG LÚA VÀ KÊNH 31 4.2.1 Biến động nhiệt độ, pH DO ruộng lúa kênh 31 4.2.2 Biến động hàm lƣợng đạm lân ruộng kênh 34 4.3 BIẾN ĐỘNG SINH KHỐI TẢO TRONG RUỘNG VÀ KÊNH 37 4.3.1 Biến động sinh khối tảo theo đợt bón phân ruộng 38 4.3.2 Biến động sinh khối tảo theo ngày sau bón phân 40 4.3.3 Biến động sinh khối tảo kênh theo đợt khảo sát 41 4.4 MỐI LIÊN HỆ GIỮA SINH KHỐI TẢO VỚI CÁC THÔNG SỐ CHẤT LƢỢNG NƢỚC 42 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44 5.1 KẾT LUẬN 44 5.2 KIẾN NGHỊ 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 PHỤ LỤC 49 viii Phụ lục Bảng 3: Thống kê mô tả kiểm định Kruskal-Wallis sinh khối tảo (tính theo µg/L) tính theo g/1.000 m2 theo đợt bón phân ruộng Sinh khối tảo ruộng lúa tính theo µg/L Descriptive Statistics N Mean Std Deviation Sinh khoi tao ruong lua (µg/L) dot bon phan Minimum Maximum 36 955 927 10 3.68 36 2.50 1.134 Ranks dot bon phan N Sinh khoi tao ruong lua (µg/L) Total Mean Rank 25.28 9 18.39 11.94 18.39 36 Test Statisticsa,b Sinh khoi tao ruong lua (µg/L) Chi7.218 Square df Asymp 0.065 Sig a Kruskal Wallis Test b Grouping Variable: dot bon phan Sinh khối tảo ruộng lúa tính theo g/1.000 m2 Descriptive Statistics N Mean Std Deviation Sinh khoi tao 1.000 m2 (g/1.000 m2) dot bon phan 36 30.8844 36 2.50 52 Minimum Maximum 26.81779 2.75 114.46 1.134 Sinh khoi tao 1.000 m2 (g/1.000 m2) Ranks dot bon phan Total N 9 9 36 Test Statisticsa,b Sinh khoi tao (g/1.000 m2) Chi-Square 8.514 df Asymp Sig 0.037 a Kruskal Wallis Test b Grouping Variable: dot bon phan 53 Mean Rank 21.22 13.67 13.56 25.56 Phụ lục Bảng 4: Thống kê mô tả kiểm định Kruskal-Wallis sinh khối tảo ruộng lúa tính theo µg/L g/1.000 m2 theo ngày bón phân ruộng Sinh khối tảo ruộng lúa tính theo µg/L Descriptive Statistics N Mean Std Deviation Sinh khoi tao (µg/L) tinh theo Ngày sau bón phân Sinh khoi tao (µg/L) tinh theo Minimu m Maximu m 36 0.955 0.927 0.10 3.68 36 2.00 0.828 Ranks Ngày sau bón phân NSB NSB NSB Total N 12 12 12 36 Mean Rank 17.38 16.75 21.38 Test Statisticsa,b Sinh khoi tao (µg/L) tinh theo Chi1.363 Square df Asymp 0.506 Sig a Kruskal Wallis Test b Grouping Variable: Ngày sau bón phân Sinh khối tảo ruộng lúa tính theo g/1.000 m2 Descriptive Statistics N Mean Std Deviation Sinh khoi tao (g/1.000 m2) tinh theo Ngày sau bón phân Minimum Maximum 36 30.88 26.82 2.75 114.46 36 2.00 0.828 54 Sinh khoi tao (g/1.000 m2) tinh theo Ranks Ngày sau bón phân NSB NSB NSB Total N Mean Rank 12 18.17 12 14.25 12 23.08 36 Test Statisticsa,b Sinh khoi tao (g/1.000 m2) tinh theo ChiSquare df Asymp Sig 4.236 0.120 a Kruskal Wallis Test b Grouping Variable: Ngày sau bón phân 55 Phụ lục Bảng 5: Thống kê mô tả kiểm định Kruskal-Wallis thông số chất lƣợng nƣớc ruộng theo đợt bón phân pH DO NO3PO43NH4+ N Mean 36 6,6156 36 4,8911 36 ,7019 36 ,0889 36 ,4833 Std, Deviation Min Max ,44820 5,87 7,94 3,50063 ,62 13,28 ,58464 ,04 1,86 ,07521 ,01 ,29 ,53870 ,09 2,79 56 25th 6,2925 2,4000 ,1825 ,0325 ,2125 Percentiles 50th (Median) 6,5350 3,1350 ,6000 ,0650 ,3300 75th 6,8450 8,0325 1,1450 ,1325 ,4450 Phụ lục Bảng 6: Kết thống kê hồi qui sinh khối tảo thông số chất lƣợng nƣớc qua đợt bón phân,  Giữa sinh kh i tảo pH sinhkhoi pH Descriptive Statistics Std Mean Deviation 9550 92657 6.6156 44820 N 36 36 Correlations sinhkhoi Pearson Correlation sinhkhoi 1.000 pH 325 Sig (1-tailed) sinhkhoi pH 027 N sinhkhoi 36 pH pH 325 1.000 027 36 36 36 ANOVAa Model Regression Residual Total Sum of Squares 3.170 26.878 30.049 df Mean Square 3.170 34 791 35 F 4.010 Sig .053b a Dependent Variable: sinhkhoi b Predictors: (Constant), pH Model (Constant) pH Unstandardized Standardized Coefficients Coefficients B Std Error Beta -3.487 2.223 672 335 a Dependent Variable: sinhkhoi 57 325 t -1.569 Sig .126 2.003 053  Giữa sinh kh i tảo DO sinhkhoi DO Descriptive Statistics Std Mean Deviation 9550 92657 4.8911 3.50063 Correlations sinhkhoi Pearson Correlation sinhkhoi 1.000 DO 535 Sig (1-tailed) sinhkhoi DO 000 N sinhkhoi 36 DO 36 N 36 36 DO 535 1.000 000 36 36 ANOVAa Sum of Model Squares Regression 8.596 Residual 21.452 Total 30.049 a Dependent Variable: sinhkhoi b Predictors: (Constant), DO Model (Constant) DO df Mean Square 8.596 34 631 35 Unstandardized Standardized Coefficients Coefficients B Std Error Beta 263 230 142 038 535 a Dependent Variable: sinhkhoi 58 F 13.624 t 1.144 3.691 Sig .001b Sig .261 001  Giữa sinh kh i tảo NO3- sinhkhoi NO3 Descriptive Statistics Std Mean Deviation 9550 92657 4814 45764 Correlations sinhkhoi Pearson Correlation sinhkhoi 1.000 NO3 -.307 Sig (1-tailed) sinhkhoi NO3 034 N sinhkhoi 36 NO3 36 N 36 36 NO3 -.307 1.000 034 36 36 ANOVAa Sum of Model Squares Regression 2.839 Residual 27.209 Total 30.049 a Dependent Variable: sinhkhoi b Predictors: (Constant), NO3 Model (Constant) NO3 df Mean Square 2.839 34 800 35 Unstandardized Standardized Coefficients Coefficients B Std Error Beta 1.255 218 -.622 330 -.307 a Dependent Variable: sinhkhoi 59 F 3.548 t 5.755 -1.884 Sig .068b Sig .000 068  Giữa sinh kh i tảo NH4+ sinhkhoi NH4 Descriptive Statistics Std Mean Deviation 9550 92657 4833 53870 Correlations sinhkhoi Pearson Correlation sinhkhoi 1.000 NH4 -.030 Sig (1-tailed) sinhkhoi NH4 430 N sinhkhoi 36 NH4 36 N 36 36 NH4 -.030 1.000 430 36 36 ANOVAa Sum of Model Squares Regression 028 Residual 30.021 Total 30.049 a Dependent Variable: sinhkhoi b Predictors: (Constant), NH4 Model (Constant) NH4 df Mean Square 028 34 883 35 Unstandardized Standardized Coefficients Coefficients B Std Error Beta 980 212 -.052 295 -.030 a Dependent Variable: sinhkhoi 60 F 031 t 4.629 -.177 Sig .861b Sig .000 861  Giữa sinh kh i tảo PO43- sinhkhoi PO4 Descriptive Statistics Std Mean Deviation 9550 92657 0889 07521 Correlations sinhkhoi Pearson Correlation sinhkhoi 1.000 PO4 -.038 Sig (1-tailed) sinhkhoi PO4 413 N sinhkhoi 36 PO4 36 N 36 36 PO4 -.038 1.000 413 36 36 ANOVAa Sum of Model Squares Regression 043 Residual 30.005 Total 30.049 a Dependent Variable: sinhkhoi b Predictors: (Constant), PO4 Model (Constant) PO4 df Mean Square 043 34 883 35 Unstandardized Standardized Coefficients Coefficients B Std Error Beta 997 244 -.467 2.111 -.038 a Dependent Variable: sinhkhoi 61 F 049 t 4.077 -.221 Sig .826b Sig .000 826  Giữa sinh kh i tảo tất thông s sinhkhoi PO4 NO3 NH4 DO pH Pearson Correlation sinhkhoi PO4 Sig (1-tailed) N NO3 NH4 DO pH sinhkhoi PO4 NO3 NH4 DO pH sinhkhoi PO4 NO3 NH4 DO pH Descriptive Statistics Std Mean Deviation 9550 92657 0889 07521 4814 45764 4833 53870 4.8911 3.50063 6.6156 44820 N 36 36 36 36 36 36 Correlations sinhkhoi PO4 NO3 1.000 -.038 -.307 -.038 1.000 -.010 NH4 -.030 204 DO 535 077 pH 325 068 -.307 -.030 535 325 413 034 430 000 027 36 36 -.010 204 077 068 413 478 116 328 346 36 36 1.000 315 -.156 -.061 034 478 031 182 362 36 36 315 1.000 213 321 430 116 031 106 028 36 36 -.156 213 1.000 755 000 328 182 106 000 36 36 -.061 321 755 1.000 027 346 362 028 000 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 36 62 ANOVAa Sum of Model Squares df Mean Square Regression 10.659 2.132 Residual 19.390 30 646 Total 30.049 35 a Dependent Variable: sinhkhoi b Predictors: (Constant), pH, NO3, PO4, NH4, DO Model (Constant) PO4 NO3 NH4 DO pH Unstandardized Standardized Coefficients Coefficients B Std Error Beta 2.378 2.935 -.866 1.853 -.070 -.421 323 -.208 -.066 291 -.038 165 -.290 060 478 a Dependent Variable: sinhkhoi 63 622 -.140 F 3.298 t Sig .017b 810 -.468 -1.301 -.225 Sig .424 643 203 823 2.740 -.607 010 549 B PHỤ LỤC HÌNH: Một số hình ảnh trình thực nghiên cứu Hình 1: Thu mẫu sinh khối tảo nƣớc ruộng lúa Hình 2: Thu mẫu sinh khối tảo nƣớc ruộng lúa 64 Hình 3: Đo DO nƣớc ruộng lúa Hình 4: Đo pH nƣớc ruộng lúa 65 Hình 5: Nhóm nghiên cứu 66 ... NGUYỄN TUẤN ANH AN GIANG, THÁNG NĂ 2017 HẤP THU N Ủ HỘI ĐỒNG Đề tài nghiên cứu khoa học “Mối liên hệ chất lƣợng nƣớc với sinh khối vi tảo ruộng lúa vụ Thu Đông huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang? ?? Dƣơng...TRƢỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG H THU T – NG NGH – I TRƢỜNG MỐI LIÊN H GIỮA CHẤT LƢỢNG NƢỚC VỚI SINH KHỐI VI TẢO TRONG RUỘNG LÚA VỤ THU Đ NG Ở HUY N CHỢ MỚI, TỈNH AN GIANG CHỦ NHI ĐỀ TÀI: DƢƠNG... tỉnh An Giang, gồm Thị trấn (Chợ Mới Mỹ Luông) 16 xã (Kiến An, Kiến Thành, Mỹ Hội Đông, Long Điền A, Long Điền B, Nhơn Mỹ, Long Giang, Long Kiến, Mỹ An, An Thạnh Trung, Hội An, Hồ Bình, Hồ An,