Cây cỏ linh lăng phát triển nhanh, có lượng sinh khối lớn
Do có bộ rễ ăn sâu nên cỏ linh lăng chịu hạn rất tốt, có thể hút ẩm từ tầng đất sâu bên dưới và xuyên qua các lớp đất bị lèn chặt qua đó giảm bớt lượng kim loại nặng thấm xuống sâu dưới các lớp đất. Ngoài ra nhờ vào bộ rễ cắm sâu xuống long đất cỏ linh lăng còn có khả năng giữ đất, chống xói mòn đất.
Với đặc điểm rễ giống như các loại cây thuộc họ Đậu khác, các mắt rễ của chúng có chứa các loại vi khuẩn và nấm, là điều kiện cần thiết để hấp thụ và phân hủy các chất gây ô nhiễm.
Cỏ linh lăng có khả năng hấp thụ rất cao các chất hòa tan trong nước như nitơ (N), phôtpho (P) và các nguyên tố kim loại nặng có trong nước bị ô nhiễm. Nó có khả năng chống chịu được sâu bệnh tốt.
Với những đặc điểm về đặc tính hình thái, sinh thái của cỏ linh lăng giúp cho nó trở thành loại cây có khả năng xử lý kim loại nặng trong đất.
PHẦN 3
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng thực vật nghiên cứu là Cỏ Linh Lăng (danh pháp khoa học:
(Medicago Sativa) là 1 chi thực vật thuộc họ đậu (Fabaceae) và tên chi của chúng
(Medicago) có nguồn gốc Ba Tư Trung cổ.
KLN nghiên cứu là Zn được bổ sung vào đất dưới dạng muối ở môi trường có pH khác nhau.
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng, hấp thụ Zn của Cỏ Linh lăng trong điều kiện thí nghiệm trong chậu với nồng độ pH khác nhau.
3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu
3.2.1. Địa điểm
Tại phòng thí nghiệm khoa Môi trường, trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên.
3.2.2. Thời gian nghiên cứu
- Thời gian bắt đầu: ngày 20 tháng 10 năm 2013 - Thời gian kết thúc: ngày 04 tháng 05 năm 2014
3.3. Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá chất lượng mẫu đất dùng trong thí nghiệm
-Đánh giá ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng của cỏ Linh lăng - Đánh giá khả năng hấp thụ Zn của cỏ Linh lăng trong điều kiện thí nghiệm
- Đánh giá khả năng xử lý hàm lượng Zn trong đất của cỏ Linh lăng trong môi trường pH khác nhau
- Xác định mối tương quan giữa nồng độ pH trong đất với hàm lượng Zn trong cây
3.4. phương pháp nghiên cứu
3.4.1. Phương pháp kế thừa
- Trên cơ sở các nguồn tài liệu: sách, các nghiên cứu khoa học, tạp chí, bài báo khoa học trong và ngoài nước, phương tiện truyền thông, tiến hành chọn lọc tổng hợp tìm hiểu về quá trình phát sinh, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và môi trường của nước thải chứa kim loại nặng, tình hình nghiên cứu, xử lý kim loại nặng để có hướng nghiên cứu phù hợp.
- Thu thập và kế thừa các số liệu phân tích đất bị ô nhiễm của Bộ môn Khoa học đất trường ĐHNL Thái Nguyên
- Kế thừa một số số liệu thứ cấp thu thập trên sách, báo, internet, các nghiên
cứu khoa học
3.4.2.Phương pháp xây dựng đường chuẩn độ
Xây dựng đường chuẩn pH dựa vào theo phương pháp Jensen: Lấy 7 bình tam giác 100ml cho vào mỗi bình 10g đất khô đã rây qua rây có đường kính 1mm đánh dấu từ 1 đến 7. Lần lượt cho vào bình tam giác nói trên một lượng Ca(OH)2 nồng độ 0,05N như sau:
Cho vào bình số 1: 2ml Ca(OH)2 0,05N thêm nước cất cho đủ 50ml có pH=6,8 Cho vào bình số 2: 4ml Ca(OH)2 0,05N thêm nước cất cho đủ 50ml có pH=7,0 Cho vào bình số 3: 6ml Ca(OH)2 0,05N thêm nước cất cho đủ 50ml có pH=7,24 Cho vào bình số 4: 8ml Ca(OH)2 0,05N thêm nước cất cho đủ 50ml có pH=7,43 Cho vào bình số 5: 10ml Ca(OH)2 0,05N thêm nước cất cho đủ 50ml có pH=7,51 Cho vào bình số 6: 15ml Ca(OH)2 0,05N thêm nước cất cho đủ 50ml có pH=7,7 Cho vào bình số 7: 20ml Ca(OH)2 0,05N thêm nước cất cho đủ 50ml có pH=7,86 Lắc tròn 30 phút rồi để yên 3 ngày, lọc qua giấy lọc, đo pH bằng máy.
Bảng 3.1: Bảng biến thiên đường chuẩn pH Công thức Ca(OH)2 0.05N (ml) pH 1 2 6,8 2 4 7,0 3 6 7,24 4 8 7,43 5 10 7,51 6 15 7,7 7 20 7,86 y = 0.0567x + 6.8362 R2 = 0.9133 6.6 6.8 7 7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 0 5 10 15 20 25 Ca(OH)2 p H pH Linear (pH)
Hình 3.1: Biến thiên đường chuẩn pH
Từ hình 3.1: ta có đường chuẩn xây dựng mối tương quan y= ax+b. Trong đó:Y là mật độ pH đo được
Qua đồ thị trên ta thấy hệ số tương quan r đo ở mức quan hệ x và y trong quan hệ tuyến tính r 2 = . Với giá trị 0,8 < r= 0,956 < 1; như vậy, tương quan đường chuẩn pH là tương quan tuyến tính mạnh ở độ tin cậy là 99%.
3.4.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm
a, Chuẩn bị nguyên liệu nghiên cứu
- Chuẩn bị chậu trồng cỏ linh lăng: Chậu được sử dụng trong thí nghiệm có chiều cao 35 cm, đường kính trung bình là 30cm. Tổng số chậu nghiên cứu là 9 chậu .
- Chuẩn bị đất: Đất được lấy ở lớp đất mặt ở khu nhà lưới thuộc tường Đạo học Nông lâm Thái Nguyên. Đất lấy về đập nhỏ, hong khô trong không khí, sau đó đưa vào trong chậu nghiên cứu với khối lượng là 6 kg/chậu. Mẫu đất được kiểm tra một số tính chất hóa, lý học và một số chỉ tiêu trong đất. Trước khi gieo giống cỏ linh lăng, đất được trộn hóa chất và ủ khoảng 15 ngày
- Chuẩn bị hạtgiống: Giống có khả năng nảy mầm cao - Chuẩn bị một số nguyên liệu khác:
+Phân NPK
+ Hóa chất:Zn(NO3)2, Ca(OH)2, CaCO3… + Một số nguyên liệu phụ khác: nước cất,…
b, Thiết kế thí nghiệm
Bố trí thí nghiệm theo dõi khả năng sinh trưởng và hấp thụ Zn của cây Linh lăng trong các môi trường có nồng độ Zn khác nhau.Thí nghiệm được đặt trong nhà lưới, mỗi chậu 6 kg đất, thiết kế theo 3công thức, mỗi công thức 3 lần nhắc lại, tổng số chậu thí nghiệm là 9 chậu. Mục đích của thí nghiệm này là xác định khả năng sinh trưởng và hấp thụ Zn của cây cỏ Linh Lăng dưới các nền đất có pH khác nhau. Đất thí nghiệm được lấy ở lớp đất mặt khuôn viên trường Đại học Nông lâm thái Nguyên. Thí nghiệm bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên, các công thức thí nghiệm như sau:
Công thức 1: pH= 4,8 Công thức 2: pH= 6,9 Công thức 3: pH= 8,9
Tiến hành thínghiệm như sau:
Cho vào môi trường đất muối Zn(NO3)2 với nồng độ là 2000 ppm cùng với Zn có trong đất là 77,25ppm. Vậy thí nghiệm, nồng độ Zn trong đất là 2077,25 ppm được bố trí ở 3 CT, 3 lần nhắc lại. Với CT1 cho vào đất 0(g) CaCO3, CT2 cho vào đất 3(g) CaCO3, CT3 cho vào đất 54,6(g) CaCO3 tương ứng với các mức pH cần làm thí nghiệm.
Sơ đồ bố trí thí nghiệm
CT3 CT2 CT1
CT2 CT1 CT3
CT1 CT3 CT2
Sau 4 tháng lấy cỏ và đất để xác định hàm lượng KLN trong cỏ và hàm lượng KLN còn lại trong đất.
Đặc tính lý hóa và hàm lượng KLN trong đất ở thí nghiệm được thể hiện ở bảng 3.3.
Bảng 3.2: Đặc tính lý hóa và KLN trong đất dùng để thí nghiệm
Chỉ tiêu Đơn vị Kết quả phân tích
pHKCl 4,8 OM % 1,03 Nts % 0,07 P2O5 % 0,06 K2Ots % 0,49 CEC mgdl/100g đất 15,25 Znts mg/kg 77,25
3.4.4. Phương pháp theo dõi thí nghiệm
+ Chiều cao cây: Được đo từ gốc cây đến lá cao nhất của cây (đo đếm 5 cây/1 ô thí nghiệm)
+ Chiều dài rễ: Đo khi kết thúc thí nghiệm (cây được 4 tháng)
3.4.5. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
Xác định các chỉ tiêu trường môi trường đất bằng phương pháp có độ chính xác cao thường dùng phổ biến hiện nay trong các phòng phân tích đất ở Việt Nam. Phân tích các chỉ tiêu trong đất bằng các phương pháp dụng cụ như sau:
Bảng 3.3: Phương pháp phân tích các chỉ tiêu trong phòng thí nghiệm STT Các chỉ tiêu trong đất Phương pháp phân tích
1 pHKC Đo bằng máy pH meter
2 Mùn(MO) Phân tích bằng phương pháp Tiuriu 3 Đạm tổng số (Nts) Phân tích bằng phương pháp Kieldahl 4 Lân tổng số(P2O5) Phân tích bằng phương pháp so màu xanh
Molipden 5 Dung tích trao đổi cation
(mgđl/100g đất) CEC Phân tích bằng phương pháp amoniaxetat 6 KLN trong đất và trong các
loài thực vật
Phương pháp so màu bằng dụng cụ Optizen 1412Vz
3.4.6. Phương pháp xử lý số liệu
- Phân tích đánh giá số liệu sẵn có, số liệu phân tích được. Tổng hợp các số liệu đó trên phần mềm Excel để đưa ra đánh giá, nhận xét chính xác và đầy đủ
- Phân tích kết quả trên phần mềm SAS 9.0
3.5. Các chỉ tiêu theo dõi
- Các chỉ tiêu về môi trường đất: pH, OM, CEC, Zn.
- Chỉ tiêu về khả năng sinh trưởng của cỏ linh lăng: số lượng, chiều cao cây, chiều dài rễ
PHẦN 4
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1. Đánh giá chất lượng mẫu đât dùng trong thí nghệm.
Độ pH là chỉ đặc trưng của đất, nó ảnh hưởng rất lớn đến quá trình hóa lý, sinh học, ảnh hưởng tới khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của đất và tác động không nhỏ đến hệ thống cây trồng. Mỗi lại cây trồng khác nhau thích nghi với các pH khác nhau.
Mẫu đất lấy để thực hiện nghiên cứu ở khu nhà lưới trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.Trước khi trồng cây Linh lăng cần phân tích và đánh giá các chỉ tiêu trong mẫu đất. Như vậy sẽ xác định chính xác hơn khả năng sinh trưởng và hấp thụ Zn của cỏ Linh lăng trong mẫu đất.
Bảng 4.1.Kết quả phân tích mẫu đất dùng trong thí nghiệm Chỉ tiêu Mẫu đất thí nghiệm Thang đánh giá chất lượng đất Nhận xét pHKCl 4,8 + pH<4,0: Rất chua +4,1<pH<5,5: Chua vừa +5,6<pH<7,0: Trung tính +7,1<pH<8,0: Kiềm yếu +pH>8,0:Kiềm mạnh Đất chua vừa OM(%) 1,03 +Dưới 1%: Rất nghèo mùn +1-2%: Hơi nghèo mùn +2-4%: Mùn trung bình +2-4%: Giàu mùn + 4-8%: Giàu mùn +>8%: Rất giàu mùn Hơi nghèo mùn Nts(%) 0,07 +Dưới 0,08%: Nghèo +0,08-0,15: Trung bình +0,15-0,20%: Khá +Trên 0,20%: Giàu Nghèo đạm P2O5ts (mg/100g đất) 0,06 +<0,06%: Nghèo lân +0,06-0,1%: Trung bình +>0,1: Giàu lân Trung bình K2Ots (mg/100g đất) 0,49 +<0,2%: Rất nghèo +0,2-0,5%: Nghèo +0,5-0,8%: Trung bình +0,8-1,2%: Khá +>1,2%: Giàu Nghèo kali CEC (mgdd/100g đất) 15,25 +<10(mgdl/100g đất): Thấp +10-20(mgdl/100g đất): Trung bình +>20(mgdl/100g đất): Cao Trung bình
Znts(mg/kg) 77,25 200 Không bị ô nhiễm Nhận xét:
Trên cơ sở phân tích ở bảng 4.1 và trên căn cứ vào thang đánh giá chất lượng đất ta thấy chất lượng mẫu đất được dùng trong thí nghiệm như sau:
- Về độ chua: 4,1< pHKCl= 4,8 < 5,5, kết quả này cho thấy mẫu đất thuộc loại đất chua vừa.
- Về mùn: 1 < MO (%) = 1,03 < 2 theo thang đánh giá mẫu đất được xếp vào loại hơi nghèo mùn.
- Các chỉ tiêu Nts và K2Ots được xếp vào loại nghèo theo thang đánh giá, Nts(%) = 0,07< 0,08; 0,2 < K2Ots (mg/100g đất)= 0,49 < 0,5.
- Chỉ tiêu về lân theo thang đánh giá được xếp vào loại trung bình P2O5ts (mg/100g đất = 0,06
- Dung tích hấp thu trung bình 10 < CEC (mgdd/100g đất) = 15,25 < 20. - Nồng độ Zn trong mẫu đất là 77,25 mg/kg thấp hơn 2000 mg/kg so với QCVN 03:2008/BTNMT.
Qua phân tích các chỉ tiêu trên ta thấy mẫu đất trước khi đưa vào tiến hành thí nghiệm là loại đất không bị ô nhiễm Zn, đất chua, nghèo dinh dưỡng (nghèo Nts , nghèo kali và nghèo mùn), dung tích hấp thu trung bình và lân trung bình. Vì vậy trong quá trình trồng cây cần bổ sung thêm NPK để tăng dinh dưỡng cho đất.
4.2. Đánh giá ảnh hưởng của pH đến khả năng sinh trưởng của cỏ Linh lăng.
Bảng 4.2.Kết quả theo dõi số cây Linh Lăng trong môi trường đất có nồng độ pH khác nhau
(Đơn vị: cm) Công thức Ban đầu 1 tháng 2 tháng 3 tháng 4 tháng M±SD M±SD M±SD M±SD CT1 21 17,00±1,00b 16,66±0,58b 16,33±0,58b 16,00±1,00b CT2 21 19,33±0,58a 19,00±1,00a 18,66±0,58a 18,33±0,58a CT3 21 18,33±0,58a 18,33±0,58a 17,66±0,58a 17,33±0,58a LSD0,05 1,49 1,49 1,15 1,49 CV% 4,10 4,14 3,29 4,32
Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a,b (theo cột) không có sự sai khác đáng kểở mức ý nghĩa α=0,05
THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
Hình 4.1. Biểu đồ thể hiện sự biến động về số cây cây trong môi trường đất chứa Zn có nồng độ pH khác nhau
Nhận xét:
Số liệu ở bảng 4.2 và hình 4.1 cho thấy số cây trong chậu nghiên cứu tương đối ổn định, cụ thể như sau:
- Giai đoạn 2,3,4 tháng số lượng cây trong các chậu có giảm nhưng ít và không đáng kể.
Kết luận: Kết quả phân tích ANOVA cho thấy chỉ tiêu số cây ở tất cả các công thức được xử lý không có sự sai khác với mức ý nghĩa α= 0,05. Điều đó chứng tỏ chưa có sự thay đổi rõ rệt giữa số lượng các cây con ở các công thức pH khác nhau. Dựa vào số cây con ta có thể thấy được ảnh hưởng của pH và Zn tới sự nảy mầm của hạt cỏ linh lăng
4.2.2. Đánh giá ảnh hưởng của pH đến chiều cao cây của cỏ Linh lăng
Bảng 4.3: Sự biến động về chiều cao cây Cỏ Linh Lăng trong thời gian nghiên cứu
(Đơn vị: cm) CT 1 tháng 2 tháng 3 tháng 4 tháng M±SD M±SD M±SD M±SD CT1 4,56±0,41c 8,54±1,05b 15,76±0,73c 26,04±1,01c CT2 6,32±0,46a 11,35±1,00a 18,71±0,82a 28,42±0,46a CT3 5,32±0,40b 9,28±0,37b 16,81±0,49b 27,1±0,37b LSD0,05 0,64 1,25 1,21 1,30 CV% 5,98 6,48 3,54 2,38
Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a,b,c (theo cột) không có sự sai khác đáng kể ở mức ý nghĩa α=0,05
THỜI GIAN NGHIÊN CỨU
Hình 4.2. Biểu đồ thể hiện sự biến động về chiều cao cây trong môi trường đất chứa Zn có nồng độ pH khác nhau
Nhận xét:
Qua bảng số liệu cho thấy, nồng độ pH trong đất của từng thí nghiệm là khác nhau, cây Linh Lăng vẫn sinh trưởng khá tốt tuy nhiên sự phát triển không đồng đều qua các tháng và có sự khác nhau giữa các công thức.Trong đó, có thể thấy cây Linh Lăng phát triển nhất ở CT2 (6,9) có chiều cao lớn hơn 2 công thức pH = 4,8 và pH =8,9.
Trong giai đoạn 1 tháng, cây ở các chậu có mức pH khác nhau chỉ có sự chênh lệch nhỏ về chiều cao, nhưng sau 2 tháng thì sự chênh lệch này rõ hơn. Ở mức pH = 4,8 cây cao trung bình 8,54 cm, pH = 6,9 chiều cao trung bình của các cây là 11,35 cm, lớn hơn cây phát triển ở môi trường pH = 4,8 và pH=8,9 (M= 9,28 cm). Giai đoạn về sau sự chênh lệch chiều cao cây ở các công thức thí nghiệm rõ ràng hơn. Ở công thức thí nghiệm pH = 6,9 cây có chiều cao lớn hơn so với ở công thức thí nghiệm pH = 8,9 và pH=4,8. Dựa vào bảng số liệu ta có thể thấy nồng độ pH càng tăng thì mức sinh trưởng của cỏ linh lăng càng cao và ngược lại.
Qua đây có thể thấy mức độ sinh trưởng của cỏ linh lăng trong điều kiện đất ô nhiễm Zn còn phụ thuộc vào pH của đất. Và trong môi trường pH thay đổi thì cây vẫn có thể sống và sinh trưởng bình thường.
Kết quả phân tích ANOVA đối với chỉ tiêu là chiều cao câyở các công thức xử lý không có sự sai khác đáng kể với mức ý nghĩa α= 0,05 Điều này chứng tỏ, ở nồng độ pH trong các mẫu đất từ 4,8-8,9 có dấu hiệu ảnh hưởng tới sự phát triển chiều cao cây của cây Linh Lăng.
4.2.3. Đánh giá ảnh hưởng của pH đến chiều dài rễ cây của cỏ Linh lăng
Bảng 4.4: Sự biến động về chiều dài rễ Cỏ Linh Lăng trong thời gian nghiên cứu Đơn vị: (cm) CT Sau 2 tháng Sau 4 tháng M±SD M±SD CT1 7,72±0,72c 13,04±0,52c CT2 11,76±0,41a 17,34±0,47a CT3 10,5±0,54b 15,7±0,55b LSD0,05 0,94 0,60 CV% 4,75 1,96
Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a,b,c (theo cột) không có sự sai khác đáng kểở mức ý nghĩa α=0,05