Đa dạng loài vi tảo nổi và mối liên hệ giữa sinh khối với dinh dưỡng nước trong ruộng lúa vụ đông xuân năm 2016 2017 ở huyện chợ mới tỉnh an giang

CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG Đề tài nghiên cứu khoa học “Đa dạng loài vi tảo mối liên hệ sinh khối với dinh dưỡng nước ruộng lúa vụ Đông Xuân năm 2016-2017 huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang” Bùi Thị Mai Phụng (chủ nhiệm), Võ Đan Thanh Dương Mai Linh (thành viên) công tác Khoa Kỹ thuật – Công nghệ – Môi trường, Trường Đại học An Giang Chủ nhiệm đề tài báo cáo kết nghiên cứu Hội đồng Khoa học Đào tạo Trường Đại học An Giang thông qua ngày 27 tháng năm 2018 Thư ký - Phản biện Phản biện Chủ tịch Hội đồng i LỜI CẢM TẠ Xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám hiệu Trường Đại học An Giang hỗ trợ kinh phí để thực nghiên cứu Đồng thời, xin gửi lời cám ơn sâu sắc đến Ban Quản lý Khu Thí nghiệm – Thực hành Trường 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, tỉnh An Giang 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 nông dân ấp Long Hòa 1, xã Long Kiến hỗ trợ cơng tác thu mẫu ngồi trường suốt thời gian thực nghiên cứu Xin chân thành cảm ơn tất cả! ii TĨM TẮT Vào vụ Đơng Xuân 2016-2017 phát ruộng lúa thâm canh có diện 224 lồi vi tảo, thuộc 71 giống, 28 họ, 14 bộ, ngành Trong đó, tảo lục chiếm số loài cao (74 loài), sau tảo khuê tảo mắt (68 loài) vi khuẩn lam (15 lồi) Trong đó, kênh Xà Mách phát 88 loài tảo mắt chiếm tỷ lệ cao (34/88) Kết thống kê cho thấy, có khác biệt có ý nghĩa số lượng sinh khối tảo đợt bón phân ngày sau bón phân (p < 0,05) Tổng số lượng sinh khối tảo xuất cao đầu giai đoạn đẻ nhánh (22-26 NSS) ngày sau bón phân, cịn thấp giai đoạn lúa chín rộ (86-90 NSS) ngày sau bón phân Có ba lồi tảo chiếm ưu ruộng lúa thuộc hai ngành tảo khuê tảo mắt Tảo khuê có kẽ vỏ lệch Nitzschia subrostrata chiếm ưu đầu giai đoạn đẻ nhánh (mức ưu đạt 20,9%), cịn tảo mắt có roi Phacus acuminatus chiếm ưu cuối giai đoạn đẻ nhánh (mức ưu đạt 23,6%) Euglena texta chiếm ưu từ cuối giai đoạn đẻ nhánh đến lúa chín rộ (mức ưu đạt 8,9-23,5%) Thành phần loài tảo diện ruộng lúa kênh đánh giá mức độ đa dạng phong phú Hàm lượng oxy hòa tan nước thơng số có khả dự đốn sinh khối tảo ruộng lúa mức trung bình (r = 0,656, p < 0,01 Qua nghiên cứu ước tính tổng lượng sinh khối tảo có khả cung cấp cho ruộng lúa sau đợt bón phân 29,57±0,636 kg/ha*vụ (trọng lượng khô) Cần tiếp tục nghiên cứu sinh khối tảo có ruộng lúa khơng bón phân Từ khóa: oxy hịa tan, ruộng lúa thâm canh, sinh khối tảo, vi tảo, vụ Đông Xuân iii ABSTRACT In Spring-Winter crop 2016-2017, there were 224 taxa belonging to 71 genus, 28 families, 14 orders, and phyla (Chlorophyta, Bacillariophyta, Euglenophyta and Cyanobacteria) Include 74 taxa belonging to Chlorophyta, 68 to Bacillariophyta and Euglenophyta, and 15 to Cyanobacteria in rice fields In Xa Mach canal were 88 taxon, while Euglenophyta was the highest (34/88 total taxon) The statistic results showed that, there were statistically significant differences in total number of individuals and biomass of micro-algae in paddy fields between the fertilizer periods and the days after fertilizing (p < 0.05) Total number of individuals and biomass of micro-algae appeared the highest in the beginning of branching (22-26 days after sowing) and days after fertilization, but the lowest in ripening stage (86-90 days after sowing) and days after fertilization In addition, to examinated one genus belonging to Nitzschia, one to Phacus and one to Euglena Nitzschia subrostrata has been identified as dominant at the beginning of branching (dominant ratio is 20.9%), while Phacus acuminatus dominate at the end of branching (dominant ratio is 23.6%) and Euglena texta dominate from the end of branching to ripening (dominant ratio is from 8.9 to 23.5%) The biodiversity of algae in rice fields and Xa Mach canel corresponds to a very rich diversity In addition, a corresponding significant positive correlation was found between biomass of algae and dissolved oxygen in rice field (r = 0.656; p < 0.01) Besides, there were 29.57±0.636 kilograms of algae (dry weight) supplied to rice soil area of per crop Research on algal biomass in rice fields without fertilizer for rice plant Key words: Algal biomass, dissolved oxygen, micro-algae, intensive rice cultivation, Spring-Winter crop iv LỜI CAM KẾT 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 chưa công bố cơng trình trước An Giang, ngày tháng năm 2018 Đại diện nhóm nghiên cứu Chủ nhiệm đề tài Bùi Thị Mai Phụng v MỤC LỤC 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 CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA VI TẢO 2.1.1 Khái niệm vi tảo 2.1.2 Thành phần hóa học tế bào chất 2.1.3 Sắc tố quang hợp 2.2 THÀNH PHẦN LOÀI, SỐ LƯỢNG VÀ SINH KHỐI TẢO HIỆN DIỆN TRONG RUỘNG LÚA 2.2.1 Thành phần loài tảo diện ruộng lúa 2.2.2 Các cơng trình nghiên cứu thành phần loài, số lượng sinh khối vi tảo hệ thống canh tác lúa thâm canh 2.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TẢO VÀ MỐI LIÊN HỆ GIỮA SINH KHỐI VỚI CÁC GIAI ĐOẠN PHÁT TRIỂN CỦA CÂY LÚA 16 vi 2.3.1 Các yếu tố môi trường muối dinh dưỡng ảnh hưởng đến phát triển tảo 16 2.3.2 Các thời kỳ sinh trưởng phát triển lúa 23 2.3.3 Mối liên hệ sinh khối tảo với thời kỳ sinh trưởng phát triển lúa 24 2.4 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ, ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ ĐẶC ĐIỂM SẢN XUẤT LÚA Ở HUYỆN CHỢ MỚI 26 2.4.1 Vị trí địa lý 26 2.4.2 Điều kiện tự nhiên 26 2.4.3 Đặc điểm sản xuất lúa huyện Chợ Mới 28 2.5 CÂU HỎI NGHIÊN CỨU 29 CHƯƠNG 30 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 30 3.2 PHƯƠNG TIỆN VÀ VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM 30 Phương tiện nghiên cứu 30 3.3.2 Vật liệu thí nghiệm 30 3.3 PHƯƠNG PHÁP THU VÀ BẢO QUẢN MẪU 31 3.4 PHƯƠNG PHÁP ĐO MỰC NƯỚC, PHÂN TÍCH MẪU NƯỚC VÀ TẢO 32 3.4.1 Phương pháp đo mực nước phân tích mẫu nước 32 3.4.2 Phương pháp định tính định lượng tảo 33 3.4.3 Xác định sinh khối vi tảo theo phương pháp so màu Nush (1980) 33 3.5 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN VÀ THỐNG KÊ SỐ LIỆU 34 3.5.1 Phương pháp tính tốn 34 3.5.2 Thống kê đánh giá số liệu 35 CHƯƠNG 36 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 4.1 CÁC LOẠI PHÂN BÓN VÀ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT SỬ DỤNG Ở KHU VỰC NGHIÊN CỨU 36 4.2 SỰ BIẾN ĐỘNG CÁC THƠNG SỐ HĨA HỌC TRONG NƯỚC KÊNH VÀ RUỘNG LÚA 37 4.2.1 Sự biến động thơng số hóa học nước kênh Xà Mách 37 vii 4.2.2 Sự biến động thông số hóa học nước ruộng lúa 37 4.3 THÀNH PHẦN LOÀI, SỐ LƯỢNG VÀ VÀ SINH KHỐI VI TẢO TRONG KÊNH 42 4.3.1 Thành phần loài tảo kênh Xà Mách 42 4.3.2 Số lượng sinh khối tảo nước kênh 53 4.4 THÀNH PHẦN LOÀI, SỐ LƯỢNG VÀ SINH KHỐI TẢO TRONG RUỘNG LÚA THÂM CANH 54 4.4.1 Thành phần loài vi tảo ruộng lúa thâm canh 54 4.4.2 Sự biến động thành phần loài tảo ruộng lúa theo đợt bón phân 56 4.4.3 Số lượng sinh khối vi tảo ruộng lúa thâm canh 57 4.4.4 Ước tính tổng sinh khối tảo ruộng lúa 63 4.5 CHỈ SỐ ĐA DẠNG VÀ CÁC LOÀI TẢO ƯU THẾ TRONG RUỘNG LÚA 63 4.5.1 Chỉ số đa dạng 63 4.5.2 Các loài ưu ruộng lúa 64 4.6 MỐI LIÊN HỆ GIỮA SINH KHỐI TẢO VỚI CÁC THƠNG SỐ HĨA HỌC NƯỚC 65 CHƯƠNG 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 68 5.1 KẾT LUẬN 68 5.2 KIẾN NGHỊ 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 76 A PHỤ LỤC BẢNG 76 B PHỤ LỤC HÌNH 105 viii DANH SÁCH BẢNG Bảng 1: Số lượng tảo ruộng lúa vụ xã Long Khánh, huyện Cai Lậy (Nguyễn Hữu Chiếm cs., 1999) 14 Bảng 2: Diện tích đất (ha) trồng lúa huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang từ năm 20082015 (Chi cục Thống kê huyện Chợ Mới, 201 & Cục Thống kê tỉnh An Giang, 2016) 28 Bảng : Năng suất lúa ba vụ (tấn/ha) huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang từ năm 20082015 (Chi cục Thống kê huyện Chợ Mới, 201 & Cục Thống kê tỉnh An Giang, 2016) 29 Bảng 4: Phương pháp phân tích mẫu nước 32 Bảng 5: Thang đánh giá mức đa dạng sinh học theo số đa dạng d (Bộ Tài nguyên Môi trường & JIRCAR, 2014) 34 Bảng 6: Khối lượng phân bón phân nguyên chất bón cho lúa vào vụ Đông Xuân 36 Bảng 7: Trị số pH, DO, hàm lượng đạm nitrate, ammonium, phosphate nước kênh qua đợt khảo sát 37 Bảng 8: Thành phần loài vi tảo kênh qua đợt khảo sát 42 Bảng 9: Thành phần loài tảo khuê kênh ruộng lúa vào vụ Đơng Xn 43 Bảng 10: Thành phần lồi tảo lục kênh ruộng lúa vào vụ Đông Xuân 46 Bảng 11: Thành phần loài tảo mắt kênh ruộng lúa vào vụ Đông Xuân 50 Bảng 12: Thành phần loài VKL kênh ruộng lúa vào vụ Đông Xuân 52 Bảng : Số lượng tảo (cá thể/L) diện kênh Xà Mách 53 Bảng 14: Thành phần lồi vi tảo ruộng lúa vụ Đơng Xn 55 Bảng 15: Kiểm định Duncan số lượng ngành tảo (cá thể/L) xuất ruộng lúa theo đợt bón phân 58 Bảng 16: Kiểm định Kruskal – Wallis sinh khối tảo (mg/L) xuất ruộng lúa theo đợt bón phân 61 Bảng 17: Kiểm định Kruskal – Wallis số lượng tảo ruộng lúa theo ngày sau bón phân 62 Bảng 18: Kiểm định Kruskal – Wallis sinh khối tảo ruộng lúa theo ngày sau bón phân 63 Bảng 19: Chỉ số đa dạng loài vi tảo Margalef (d) ruộng lúa kênh 64 Bảng 20: Các loài vi tảo ưu ruộng lúa vụ Đông Xuân 2016-2017 64 Bảng 21: Tương quan hồi quy tuyến tính sinh khối với thơng số hố học nước 66 ix DANH SÁCH HÌNH Hình 1: Sơ đồ vị trí thu mẫu vi tảo mẫu nước ruộng 1000 m2 kênh 31 Hình 2: Trị số pH nước ruộng lúa qua đợt bón phân 38 Hình : Hàm lượng DO (mg/L) ruộng lúa qua đợt bón phân 39 Hình 4: Hàm lượng nitrate (mg/L) ruộng qua đợt bón phân 39 Hình 5: Hàm lượng ammonium (mg/L) ruộng qua đợt bón phân 40 Hình 6: Hàm lượng phosphate (mg/L) ruộng lúa qua đợt bón phân 41 Hình 7: Cấu trúc thành phần loài vi tảo kênh Xà Mách 42 Hình 8: Cấu trúc thành phần loài vi tảo ruộng lúa thâm canh 55 Hình 9: Tảo váng ruộng vào NSB đợt (24 NSS) 58 Hình 10: Nitzschia subrostrata 65 Hình 11: Rhopalodia ventricosa 65 Hình 12: Navicula cuspidata 65 Hình 13: Euglena texta 65 Hình 14: Phacus acuminatus 65 Hình 15: Phương trình hồi quy sinh khối tảo (mg/L) DO (mg/L) 66 x Model Summaryb Model R R Square Adjusted R Square Std Error of the Estimate Durbin-Watson 666a 444 351 2.321041 1.667 a Predictors: (Constant), Orthophosphate content (mg/L), DO content (mg/L), Nitrate content (mg/L), Ammonium content (mg/L), water pH b Dependent Variable: Sinh khoi theo dot ANOVAa Model Sum of Squares df Mean Square F Sig Regression 129.092 25.818 4.793 002b Residual 161.617 30 5.387 Total 290.709 35 a Dependent Variable: Sinh khoi theo dot b Predictors: (Constant), Orthophosphate content (mg/L), DO content (mg/L), Nitrate content (mg/L), Ammonium content (mg/L), water pH Coefficientsa Model Unstandardized Coefficients Standardized Coefficients t Sig .482 633 B Std Error (Constant) 4.613 9.574 water pH -1.130 1.613 -.178 -.700 489 DO content (mg/L) 866 246 786 3.522 001 Ammonium content (mg/L) -.081 545 -.025 -.148 883 Nitrate content (mg/L) 859 2.471 055 348 731 Orthophosphate content (mg/L) 485 3.610 020 134 894 a Dependent Variable: Sinh khoi theo dot 104 Beta B PHỤ LỤC HÌNH Phụ lục Hình 1: Các hình ảnh liên quan đến trình thu mẫu tảo nước ruộng lúa kênh vụ Đơng Xn 2016-2017 Hình 1: Lúa đầu giai đoạn đẻ nhánh (đợt 1) Hình 2: Tảo váng ở đầu giai đoạn đẻ nhánh (đợt 1) Hình 3: Đo giá trị pH ruộng lúa 105 Hình 4: Đo oxy hịa tan ruộng lúa Hình 5: Thu mẫu tảo nước ruộng lúa Hình 6: Lọc mẫu tảo ruộng lúa 106 Hình 7: Thu mẫu nước tảo kênh Xà Mách Hình 8: Giai đoạn lúa chín rộ (đợt 4) 107 Phụ lục Hình 2: Các lồi tảo diện ruộng lúa thâm canh vào vụ Đông Xuân 2016-2017 huyện Chợ Mới A TẢO KHUÊ Navicula placentula fo rostrata Navicula placentula fo lanceolata Navicula cuspidata Navicula lyra Navicula plana Navicula gracilis Navicula gastrum Navicula rhynchocephala Navicula placentula from jenisseyensis 108 Cyclotella comta Pinnularia biceps Pinnularia nobilis Neidium affine var amphirhynchus Pinnularia gibba Rhopalodia ventricosa Surirella elegans Cocconeis pediculus Surirella robusta var splendida Nitzschia longissima var reversa 109 Nitzschia sigma Nitzschia longissima Nitzschia pungens var atlantica Nitzschia actinastroides Nitzschia philippinarum Synedra ulna Synedra affinis var fasciculata Melosira granulata var Angustissima Melosira distans (Ehr) Kuetz 110 Melosira islandica Melosira granulata var valida B TẢO MẮT Phacus alata Phacus acuminatus Phacus cirumflexus Phacus hamelii Phacus tortus Phacus pleuronectes Phacus longicauda Phacus stokesii Euglena oxyuris 111 Euglena acus Euglena ehrenbergii Euglena texta Euglena oblonga Euglena deses Euglena mimina Trachelomonas robusta Trachelomonas superba 112 Trachelomonas lefevrei Trachelomonas armata Trachelomonas polinica Trachelomonas scabra Trachelomonas abrupta Trachelomonas curta Trachelomonas verrucosa Strombomonas deflandrei Strombomonas acuminatus Strombomonas tambowika 113 C TẢO LỤC Closterium acutum Closterium acerosum fo Rectum Closterium ehrenbergii Closterium moniliforme Closterium rectimarginatum Scenedesmus javanensis Closterium parrectum Scenedesmus armatus 114 Closterium dianae var minus Scenedesmus obliquus Eudorina unicocca Hyalotheca mucosa Mougeotiopsis calospora Micrasterias torreyi var crameri Cosmarium vitiosum var oriental Staurastrum orbiculare var depressum Cosmarium contractum Chlorococcum minutum Chlorococum humicola Coenochloris fotti Chlorella variegatus Carteria micronucleolata 115 Coelastrum microsporum Pandorina morum Pleodorina californica Stichococcus pelagicus Tetrastrum triangulare Monoraphidium minutum Monoraphidium arcuatum Monoraphidium litorale Eremosphaera gigas Sphaerellopsis mucosa Sphaerellopsis montana 116 Volvox aureus Klebsormidium dissectum Staurodesmus triangularis Mougeotia scalaris Staurastrum pseudopachyrhyncum Staurastrum pseudopachyrhyncum var.javaicum 117 Protococcus viridis D VI KHUẨN LAM Oscillatoria limosa Oscillatoria formosa Oscillatoria irrigua Oscillatoria princeps Phormidium mobile Anabaena circinalis Spirulina major Aphanocapsa pulchra Polycystic incerta 118 ... giống tảo lục mùa khơ tăng trưởng so với mùa mưa mùa đông Theo Bùi Thị Mai Phụng cs (2017) , ruộng lúa thâm canh vào vụ Thu Đông 2016 huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang, Vi? ??t Nam xuất 91 loài vi tảo thuộc... trường dinh dưỡng lại ruộng thấp nên số lượng tảo ruộng lúa gia tăng không nhiều Theo Dương Mai Linh cs (2017) , sinh khối tảo ruộng lúa vụ huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang vào vụ Thu Đơng 2016 khơng... tương ứng với mức đa dạng phong phú Nhận xét: Thành phần loài vi tảo ruộng lúa đa dạng so với thành phần loài vi tảo ruộng lúa vụ, kênh, mương dẫn nước khu vực đê bao khép kín Vi tảo ruộng lúa thường