5. Phương pháp nghiên cứu
3.1.7 Kết quả xác định nguyên tố vi lượng bằng phương pháp ICP-MS
Các mẫu đất được phân tích tại phòng thí nghiệm ICP-MS của Trung tâm phân tích - Viện công nghệ xạ hiếm.
Kết quả xác định hàm lượng các nguyên tố vi lượng dạng tổng và dạng di động của các mẫu đất được tổng hợp trong bảng 3.9 và hình 3.7.
Bảng 3.9: Hàm lượng các nguyên tố vi lượng dạng tổng xác định bằng phương pháp ICP- MS
STT Chỉ
tiêu Đơn vị
Các mẫu đất nghiên cứu
TB QH1 QH2 QH3 QH4 QH5 1 B mg/kg 5,27 6,15 6,63 8,44 5,52 6,40 2 Mn mg/kg 1458,41 1589,34 1582,22 937,49 1028,63 1319,22 3 Cu mg/kg 47,80 51,84 45,31 29,07 34,70 41,74 4 Zn mg/kg 1038,1 5 511,76 334,24 496,2 372,59 550,59 5 Mo mg/kg 0,42 0,50 0,37 0,30 0,28 0,37
Qua biểu đồ hình 3.7 ta thấy hàm lượng dạng tổng của các nguyên tố vi lượng trong đất trồng cam ở Quỳ Hợp chênh lệch nhau khá lớn. Cao nhất là hàm lượng nguyên tố Mn(1319,22 mg/kg), thấp nhất là nguyên tố Mo (0,374 mg/kg). Tuy nhiên mức độ chênh lệch này phù hợp với độ phổ biến của các nguyên tố vi lượng trong đất [2].
Để so sánh số liệu giữa các mẫu đất, chúng tôi phân tích các số liệu của từng nguyên tố khi xác đinh bằng phương pháp ICP-MS.
Hình 3.8. Biểu đồ hàm lượng nguyên tố B trong đất
Như đã trình bày trong phần tổng quan, B là nguyên tố vi lượng rất cần thiết cho quá trình phân chia tế bào và quá trình thụ phấn của cây. Giúp sự hình thành và phân hoá mầm hoa, tăng cường sức sống hạt phấn, tăng tỷ lệ đậu trái, giúp giảm rụng hoa và trái non. B là nguyên tố dễ rửa trôi và có hàm lượng nhỏ trong các loại đất có pH thấp. Dựa vào kết quả thu được ở bảng 3.9 ta thấy hàm lượng B trong đất trồng cam Quỳ Hợp khá thấp, mặc dù cao hơn hàm lượng Mo nhưng thấp hơn các nguyên tố còn lại. Điều này có thể giải thích là do đất Quỳ Hợp có độ chua khá cao, và có thể là do thời gian lấy mẫu rơi vào giai đoạn cây sắp thu hoạch nên đòi hỏi một lượng B cao vì vậy làm cho hàm lượng B trong đất giảm.
Hình 3.9. Biểu đồ hàm lượng nguyên tố Mn trong đất
Theo như kết quả phân tích được ở trên ta thấy rằng hàm lượng của Mn trong các mẫu đất trồng cam huyện Quỳ Hợp rất cao, trung bình 1319,22 mg/kg, cao nhất trong tất cả các nguyên tố còn lại. Điều này thường xảy ra ở những vùng đất chua, vì trong các loại đất chua, Mn tồn tại ở dạng hóa trị III và hóa trị IV khó hòa tan hoặc kết hợp với các chất hữu cơ khác tạo thành hợp chất khó hòa tan, vì vậy Mn rất ít bị rửa trôi.
Hình 3.10. Biểu đồ hàm lượng nguyên tố Cu trong đất
Như chúng ta đã biết nếu thiếu Cu thì dẫn đến ức chế sự ra hoa và tạo quả, còn nếu cung cấp đủ Cu thì tăng cường quá trình sinh lý – quang hợp,
thoát hơi nước, trao đổi chất protein…Lượng Cu của các mẫu đất trong đất trồng cam Quỳ Hợp ở mức hơi cao, tuy nhiên vẫn phù hợp với yêu cầu về chất lượng đất trồng trọt. Vì theo như “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất (QCQG 03: 2008/BTNMT)” thì hàm lượng Cu không được vượt quá 50 mg trên 1kg đất khô. Điều này có thể giải thích là do khi canh tác, chủ vườn đã sử dụng một lượng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật nên làm cho hàm lượng Cu tăng cao.
Hình 3.11. Biểu đồ hàm lượng nguyên tố Zn trong đất
Như đã nêu trong tổng quan, Zn có vai trò quan trọng đối với các loại cây ăn quả do nó ảnh hưởng đến quá trình ra hoa, thụ phấn và tích lũy đường, tinh bột. Nếu đủ lượng Zn thì có tác dụng thúc quả chín sớm, tăng kích thước quả, tăng lượng đường, giảm độ chua của quả. Là một trong số các vi chất dinh dưỡng thiết yếu, vì vậy nếu không được cung cấp đủ thì chất lượng cây trồng sẽ bị giảm. Nguyên nhân làm giảm hàm lượng kẽm trong đất chủ yếu do sự rửa trôi, hàm lượng photpho hòa tan và các ion cacbonat cũng làm kết tủa Zn làm cho cây trồng không hấp thụ được.
Những loại đất dễ xảy ra tình trạng thiếu kẽm là đất có pH trung tính hoặc kiềm, đất có hàm lượng các muối cacbonat cao, đất phong hóa nhiều...
Tuy nhiên dựa vào kết quả thu được ta thấy rằng hàm lượng Zn trong đất trồng cam Quỳ Hợp rất cao, trung bình 550,588 mg/kg, vượt gần gấp 3 lần
quy chuẩn cho phép về hàm lượng Zn trong đất nông nghiệp (QCQG 03: 2008/BTNMT), điều này càng chứng tỏ rằng ở những vùng đất chua thì hàm lượng kẽm ít bị ảnh hưởng và thiếu hụt. Hàm lượng Zn cao trong đất có thể một phần do quá trình bón phân và sử dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật khi canh tác. Hàm lượng Zn cao có thể là một trong những yếu tố giúp cho cây cam Vinh phát triển tốt và cho ra quả có chất lượng cao.
Hình 3.12. Biểu đồ hàm lượng nguyên tố Mo trong đất
Mo là một nguyên tố có chức năng sinh lý đặc biệt đối với thực vật, như xúc tác nhiều hệ enzim và là thành phần cấu trúc enzim, đóng vai trò quan trọng trong quá trình cố định nitơ, tổng hợp vitamin và chất diệp lục. Mặc dù đóng một vai trò quan trọng như vậy nhưng cây lại cần Mo với hàm lượng rất ít, tuy nhiên nếu như đất thiếu Mo thì sẽ ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng cũng như năng suất cây trồng. Sự thiếu hụt Mo thường gặp ở những loại đất chua, pH đất thấp hơn 5,5, đất thiếu Mo thường thiếu luôn cả P và S.
Theo kết quả trên, hàm lượng Mo trong đất trồng cam Quỳ Hợp khá thấp, trung bình chỉ có 0,374 mg/kg, kết quả này có thể là do đất trồng cam Quỳ Hợp là đất tương đối chua, pH thấp dẫn đến làm giảm hàm lượng Mo trong đất. Vì vậy, đất trồng cam Quỳ Hợp cần được bổ sung thường xuyên để không ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng sản phẩm.
Để có cái nhìn khách quan hơn về mối liên hệ giữa chất lượng cây cam với hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong đất, chúng tôi đã thực hiện so sánh hàm lượng dạng di động so với dạng tổng các nguyên tố vi lượng như sau:
Bảng 3.10: Hàm lượng các nguyên tố vi lượng dạng di động xác định bằng phương pháp ICP- MS ST T Chỉ tiêu Đơn vị
Các mẫu đất nghiên cứu
TB QH1 QH2 QH3 QH4 QH5 1 B mg/kg 0,243 0,072 0,195 0,262 0,135 0,181 2 Mn mg/kg 166,540 140,542 158,541 802,171 860,773 126,383 3 Cu mg/kg 0,936 0,799 0,832 0,641 0,585 0,759 4 Zn mg/kg 13,469 11,707 5,562 7,077 4,127 8,388 5 Mo mg/kg 0,021 0,043 0,048 0,025 0,047 0,037
Hình 3.13. Hàm lượng dạng di động của các nguyên tố vi lượng trong đất Bảng 3.11: Tỷ lệ (%) dạng di động/ dạng tổng của các nguyên tố vi lượng
Nguyên tố Đơn vị QH1 QH2 QH3 QH4 QH5
B % 4,602 1,173 2,936 3,101 2,438
Mn % 11,419 8,843 10,020 8,556 8,368
Zn % 1,297 2,287 1,664 1,426 1,107
Mo % 5,055 8,638 12,883 8,484 16,855
Hình 3.14: Biểu đồ so sánh hàm lượng dạng di động so với dạng tổng của các nguyên tố vi lượng
Qua bảng 3.9, 3.10 ta thấy:
Hàm lượng các nguyên tố vi lượng dạng di động khá thấp so với dạng tổng số. Trong đó hàm lượng B dao động từ 0,072 đến 0,262mg/kg, chiếm 1,173 đến 4,602% so với lượng B tổng số, hàm lượng Mn dao động từ 140,542 đến 860,773mg/kg chiếm 8,368 đến 11,419% so với lượng Cu tổng số, hàm lượng Cu dao dộng từ 0,585 đến 0,936mg/kg chiếm 1,542 đến 1,584% với lượng Cu tổng số, hàm lượng Zn dao động từ 5,562 đến 13,469mg/kg chiếm 1,107 đến 2,287% so với hàm lượng Zn tổng số và hàm lượng Mo dao động từ 0,021 đến 0,048mg/kg chiếm từ 5,055 đến 12,883% so với lượng Mo tổng số.
Qua đó chúng ta cũng thấy được rằng, dù một số nguyên tố vi lượng có hàm lượng tổng số khá cao như Mn, Cu, Zn nhưng hàm lượng ở dạng di động
tương đối thấp, điều này chứng tỏ các nguyên tố này tồn tại trong đất ở nhiều dạng khác nhau nhưng chỉ có một lượng nhỏ cây có thể hấp thụ được.
Để khẳng định thêm về nhận xét trên, chúng tôi đã so sánh hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong đất trồng cam Vinh Quỳ Hợp với đất trồng vải Thanh Hà – Hải Dương. Các số liệu được biểu diễn trong bảng 3.12 như sau:
Bảng 3.12. So sánh hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong đất Quỳ Hợp và đất Thanh Hà – Hải Dương
Nguyên tố Đơn vị Đất Quỳ Hợp Đất Thanh Hà Tỷ lệ
B mg/kg 6,402 - -
Mn mg/kg 1319,220 287,060 4,596
Cu mg/kg 41,744 38,060 1,097
Zn mg/kg 550,588 92,880 5,928
Mo mg/kg 0,374 1,431 0,261
Hình 3.15. Biểu đồ so sánh hàm lượng một số nguyên tố vi lượng trong đất Quỳ Hợp và đất Thanh Hà – Hải Dương
Qua bảng 3.12 và biểu đồ hình 3.15 ta thấy rằng, các nguyên tố như Mn, Zn, Cu trong đất Quỳ Hợp đều có hàm lượng cao hơn trong đất Thanh Hà – Hải Dương, trong đó hàm lượng Mn cao gấp 4,596 lần, hàm lượng Zn cao gấp 5,928 lần và hàm lượng Cu gấp 1,097 lần, trong khi đó hàm lượng Mo trong đất Quỳ Hợp lại thấp hơn trong đất Thanh Hà – Hải Dương với tỷ lệ
đất Quỳ Hợp/đất Thanh Hà là 0,26 lần, còn giá trị về hàm lượng B chúng tôi chưa có số liệu để so sánh. Như vậy, nhìn chung hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong đất Quỳ Hợp vẫn cao hơn trong đất Thanh Hà – Hải Dương.
Qua các kết quả thu được biểu diễn ở trên và với việc so sánh với đất Thanh Hà – Hải Dương, chúng ta có thể thấy rằng, đất trồng cam Quỳ Hợp là loại đất có hàm lượng các nguyên tố vi lượng rất cao, một số nguyên tố như Cu, Zn cao hơn so với Quy chuẩn cho phép đối với đất trồng trọt. Hàm lượng các nguyên tố vi lượng cao trong đất trồng cam Vinh Quỳ Hợp có thể là một yếu tố quan trọng giúp cây cam ở đây phát triển rất thuận lợi, chống được nhiều loại sâu bệnh cũng như chống lại được những tác động của các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa, hằng năm cho ra quả với năng suất cao và chất lượng cao, được người dùng trong nước và thế giới tin tưởng và đánh giá cao...
Tuy nhiên, hàm lượng quá cao của một số nguyên tố cũng đặt ra vẫn đề cho các nhà nông học về các quy trình và kế hoạch bón phân cũng như sử dụng các loại hóa chất bảo vệ thực vật phù hợp nhằm tránh gây ô nhiễm đến nguồn nước cũng như đất trồng, nâng cao chất lượng của quả cam nói riêng cũng như các loại nông sản nói chung.
KẾT LUẬN
Căn cứ vào nhiệm vụ của đề tài, dựa trên các kết quả nghiên cứu và so sánh ở trên, chúng tôi rút ra kết luận:
1. Đã xác định một số chỉ tiêu thổ nhưỡng của đất nông nghiệp huyện Quỳ Hợp – Nghệ An như: tổng lượng khoáng, pHH2O, pHKCl, độ chua thủy phân, hàm lượng mùn, khả năng hấp thu. Các số liệu trên cho thấy đất trồng cam Vinh Quỳ Hợp vào loại tương đối chua, hàm lượng khoáng ở mức trung bình, lượng mùn trung bình đối với đất ferralit, có dung tích hấp thu ion (khả năng trao đổi ion) CEC khá cao so với đất ở các vùng khác.
2. Đã xác định dạng tổng số hàm lượng một số nguyên tố vi lượng:B, Mn, Cu, Zn, Mo. Trong đó nguyên tố Mn và Zn có hàm lượng rất cao, nguyên tố Cu có hàm lượng hơi cao nhưng vẫn nằm ở mức cho phép, các nguyên tố B và Mo có hàm lượng thấp tuy nhiên vẫn ở mức cao so với các vùng đất khác vì đây đây là hai nguyên tố mà cây cần với một lượng rất ít nên không ảnh hưởng đến các quá trình sinh hóa xảy ra trong cây.
3. Đã xác định được hàm lượng dạng di động và tỷ lệ giữa hàm lượng dạng di động so với dạng tổng của các nguyên tố vi lượng, qua đó ta thấy hàm lượng dạng di động của các nguyên tố vi lượng rất thấp so với dạng tổng, điều này chứng tỏ mặc dù hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong đất khá cao nhưng cây trồng chỉ hấp thu được một lượng rất nhỏ, vì vậy việc cân bằng pH đất và các chỉ tiêu khác là một yếu tố quan trọng để các nguyên tố này có thể tồn tại ở dạng di động nhiều hơn và cung cấp đủ lượng cần thiết cho cây trồng hấp thu.
Các số liệu mà đề tài thu được có thể giúp ích cho các nhà quản lý nông nghiệp, trong việc lựa chọn cơ cấu cây trồng thích hợp để khai thác tiềm năng đất trồng cam huyện Quỳ Hợp cũng như miền núi phía Tây Nghệ An.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Nguyễn Xuân Chiến (2005), Nghiên cứu áp dụng phương pháp khối phổ plasma cảm ứng (ICP-MS) trong phân tích đánh giá môi trường nước và
kiểm tra chất lượng Uran sạch sản xuất tại viện Công nghệ xạ hiếm, Báo cáo
tổng kết đề tài khoa học công nghệ cấp bộ năm 2003-2004, Viện năng lượng nguyên tử Việt Nam- Bộ khoa học công nghệ.
2. Trần Văn Chính (2000), Giáo trình thổ nhưỡng học, NXB Giáo dục
3. Nguyễn Hoa Du, Nguyễn Quang Tuệ, Ngô Thị Thủy Hà (2006), Xác định một số nguyên tố vi lượng và đất hiếm trong đất trồng bưởi Phúc Trạch, Hương Khê – Hà Tĩnh, Tạp chí Phân tích Hóa, Lý và Sinh học, tập 11 số 5, tr 69 – 72.
4. Nguyễn Hoa Du, Nguyễn Thị Lan Hương, Võ Văn Toàn, Nguyễn Lê Thúy Hòa (2011). Xác định hàm lượng một số vi lượng và đất hiếm trong đất trồng
quýt hồng Lai Vung – Đồng Tháp, Kỷ yếu Hội nghị Khoa học toàn quốc Hóa
vô cơ – Đất hiếm – Phân bón, Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 5/2011, tr 28-33. 5. Nguyễn Tinh Dung (2001), Hóa học phân tích (Phần III – Các phương pháp
định lượng hóa học), NXB Giáo dục.
6. Dương Văn Đảm (1994), Nguyên tố vi lượng và phân vi lượng, NXBKH- KT.
7. Lê Đức (2004), Nguyên tố vi lượng trong trồng trọt tập 2, NXBKH-KT. 8. Hoàng Thị Hà (1996), Dinh dưỡng khoáng ở thực vật, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội.
9. Nguyễn Quốc Hiếu, Hồ Quang Đức, Nguyễn Như Hà (2012), Luận án tiến sỹ nông nghiệp, Nghiên cứu tính chất lý hóa đất và một số biện pháp thâm canh cam trên đất đỏ bazan Phủ Quỳ - Nghệ An.
10. Hoàng Văn Huây, Lê Văn Khoa, Hùng Văn Thế (1999), Phương pháp phân tích hóa học đất, Đại học Tổng hợp Hà Nội.
11. Lê Văn Khoa (2000), Phương pháp phân tích đất- nước- phân bón- cây trồng, NXB Giáo dục.
12. Phạm Luận (1998), Cơ sở lý thuyết của phương pháp phân tích phổ khối
lượng nguyên tử, phép đo ICP - MS, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội
13. Lê Thị Mùi, Nguyễn Thị Bảo Khuyên (6/2012), Nghiên cứu phân tích hàm lượng Molipden trong súp lơ bằng phương pháp trắc quang phân tử, Đại học Đà Nẵng, tr.2 –11.
14. Nguyễn Thanh Nga (2012), Luận văn khoa học, Phân tích dạng kim loại niken, đồng, kẽm trong trầm tích sông Nhuệ Đáy bằng phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử, Đại học Quốc gia Hà Nội, tr.2 -19
15. Hoàng Nhâm (2001), Hóa học vô cơ tập 2, 3, NXB Giáo dục.
16. Hồ Viết Quý (1998), Các phương pháp phân tích hiện đại - ứng dụng
trong hoá học, NXB Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội.
17. Hoàng Văn Sơn (1999), Giáo trình thổ nhưỡng học, Đại học Sư phạm Vinh.
18. Nguyễn Văn Sức (1995), Sử dụng kỹ thuật kích hoạt nơtron để khảo sát