ADN tổng số tách từ các mẫu đất nghiên cứu được sử dụng làm khuôn mẫu để khuếch đại vùng V3 của gen 16S rADN (177 bp). Cặp mồi được sử dụng trong mục đích này là 341F (được gắn thêm một đoạn 40 bp các nucleotit G và C ở đầu 5’) và 518R. Sản phẩm của phản ứng PCR được quan sát trên gel agaroza 1,5% nhuộm với Ethidium bromit sau khi điện di ở 100 V trong 30 phút. Kết quả điện di được trình bày ở hình 3.8.
Sản phẩm PCR vùng V3 gen 16S r RN được trộn với loading dye sau đó được tải vào mỗi giếng chứa mẫu tương ứng của bảng gel DGGE. Kết quả điện di DGGE được trình bày ở bảng 3.28 và hình 3.9.
Kết quả nghiên cứu cho thấy:
26
- Đã có sự biến động về thành phần các loài vi khuẩn chiếm ưu thế của các mẫu đất trồng hoa hồng ở lớp đất 0-10 cm (sự xuất hiện của loài B2, sự biến mất của loài B4) sau 4 và 6 năm canh tác so với sau 2 năm canh tác. Đồng thời có sự biến động đáng kể về số lượng và thành phần loài của các mẫu đất trồng hoa hồng ở lớp đất 10-20 cm sau 2 năm canh tác (sự biến mất của 3 loài vi khuẩn ưu thế B4, B5, B6 và sự xuất hiện mới của 2 loài vi khuẩn ưu thế khác B1, B3) và sau 4 và 6 năm canh tác (sự xuất hiện trở lại của loài vi khuẩn ưu thế B4).
- Đã có sự biến động đáng kể về số lượng và thành phần loài của các mẫu đất trồng cải ngọt ở lớp đất 0-10 cm (sự biến mất của 3 loài vi khuẩn chiếm ưu thế B1, B3, B4 và sự xuất hiện của 1 loài vi khuẩn ưu thế mới B6) và ở lớp đất 10-20 cm (sự biến mất của 2 loài vi khuẩn chiếm ưu thế B4, B5) so với các mẫu đất đối chứng tương ứng.
- Đã có sự biến động đáng kể về số lượng và thành phần loài của các mẫu đất trồng hoa cúc ở lớp đất 0-10 cm (sự xuất hiện một loài vi khuẩn ưu thế mới B6) và ở lớp đất 10-20 cm (sự xuất hiện thêm 2 loài vi khuẩn chiếm ưu thế B1,B3 và sự biến mất của một loài vi khuẩn chiếm ưu thế B5) so với các mẫu đất đối chứng tương ứng.
b) Tây Tựu:
Đã có sự biến động về số lượng và thành phần loài của các mẫu đất trồng hoa cúc ở lớp đất 0-10 cm (sự xuất hiện 2 loài vi khuẩn ưu thế B1, B3) và không có sự biến động về số lượng và thành phần loài vi khuẩn ưu thế ở lớp đất 10-20 cm so với các mẫu đất đối chứng tương ứng.
- Đã có sự biến động về số lượng và thành phần loài của các mẫu đất trồng cải ngọt ở lớp đất 0-10 cm (sự xuất hiện 2 loài vi khuẩn ưu thế B1, B3) và không có sự biến động về số lượng và thành phần loài vi khuẩn ưu thế ở lớp đất 10-20 cm so với các mẫu đất đối chứng tương ứng.
- Đã có sự biến động về số lượng và thành phần các loài vi khuẩn chiếm ưu thế của các mẫu đất trồng hoa hồng ở lớp đất 0-10 cm (sự xuất hiện của 2 loài vi khuẩn chiếm ưu thế B1 và B3) sau 2, 4 và 6 năm canh tác. Tuy nhiên không có sự khác biệt về số lượng và thành phần loài vi khuẩn chiếm ưu thế của các mẫu đất trồng hoa hồng ở lớp đất 10-20 cm sau 2 và 6 năm canh tác.
- Đã có sự biến động về số lượng và thành phần loài của các mẫu đất trồng cải ngọt ở lớp đất 0-10 cm (sự xuất hiện 1 loài vi khuẩn ưu thế B6) và ở lớp đất 10-20 cm (sự xuất hiện của 1 loài vi khuẩn ưu thế B4 và sự biến mất của 2 loài vi khuẩn chiếm ưu thế B1, B3) so với các mẫu đất đối chứng tương ứng.
Nhận xét chung:
- Trong các mẫu đất thu ở các địa điểm khác nhau (Mê Linh và Tây Tựu) đã phát hiện thấy sự khác biệt về số lượng và thành phần các loài vi khuẩn ưu thế. Đặc biệt hầu như các mẫu đất ở Tây Tựu chỉ ghi nhận có mặt của các loài vi khuẩn B1 và B3. Trong khi phần lớn các loài vi khuẩn khác xuất hiện trong các mẫu đất ở Mê Linh lại không có mặt trong các mẫu đất ở Tây Tựu. Điều này có thể là do đặc tính khác nhau của các mẫu đất được thu từ hai vùng hoàn toàn khác nhau.
- Nhìn chung tại mỗi địa điểm thu mẫu (Mê Linh hoặc Tây Tựu) đã có sự biến động về số lượng và thành phần các loài vi khuẩn ưu thế giữa các mẫu đất trồng các loại cây khác nhau và so với các mẫu đất đối chứng. Ngoài ra, sự biến động về số lượng và thành phần các loài vi khuẩn ưu thế cũng được nhận thấy ở các mẫu đất thu tại các tầng khác nhau và có thời gian trồng khác nhau (trường hợp các mẫu đất trồng hoa hồng). Điều này là do mức độ tác động của các biện pháp canh tác (tồn dư thuốc bảo vệ thực vật, tích lũy kim loại nặng độc hại...) đối với các mẫu đất khác nhau là khác nhau. Đồng thời khả năng đáp ứng của hệ vi sinh vật trong các mẫu đất khác nhau có thể khác nhau.
Tiến hành nhân dòng các sản phẩm PCR-16S r RN sau khi được tái khuếch đại và xác định trình tự gen 16S rARN của các loài vi khuẩn ưu thế. Kết quả được trình bày ở bảng 3.29.
Kết quả xác định mức độ tương đồng giữa các trình tự gen 16S rARN của các loài vi khuẩn ưu thế trong đất chuyên canh trồng hoa ở Tây Tựu và Mê Linh với Ngân hàng
27
gen được nêu trong phần phụ lục; kết quả nhận được thấy rằng :
Thứ nhất: Năm trong số sáu loài vi khuẩn ưu thế là các vi khuẩn chưa được nuôi cấy, các trình tự 16S rARN của chúng chủ yếu thu được trong phân tích DGGE rồi công bố trên Ngân hàng gen (Genbank)
Thứ hai: Loài vi khuẩn B6 có trình tự 16S r RN tương đồng tuyệt đối (100%) đối với trình tự 16S rARN của loài vi khuẩn Klebsiella sp. BCA18 nên nó có quan hệ gần gũi về mặt di truyền với loài vi khuẩn này.
Thứ ba: Trong khi một số vi khuẩn trong đất có thể dễ dàng được nuôi cấy trong phòng thí nghiệm vẫn tồn tại các quần thể vi khuẩn không được nuôi cấy (uncultured bacteria). Những loài vi khuẩn chưa được nuôi cấy này được kỳ vọng là những loài mới.
28
KẾT LUẬN
1. Đất chuyên canh trồng hoa tại tại phường Tây Tựu và Xã Mê Linh (Hà Nội) chịu ảnh hưởng đồng thời của nước tưới, phân bón, vôi bột, hóa chất bảo vệ thực vật, tàn dư của cây hoa trong đất và đất trồng hoa hồng, hoa đồng tiền, hoa cúc.
2. Phát hiện có mối liên hệ giữa mức độ bón phân và vôi cho đất trồng cây hoa đến mức độ tích lu Cu, Cd, n, s, Hg... trong môi trường đất ở cả hai khu vực nghiên cứu. Hầu hết các kim loại nặng đều giảm dần theo độ sâu của phẫu diện đất. Mức độ tích lũy kim loại nặng trong đất chuyên canh trồng hoa giảm dần theo thứ tự đất trồng hoa hồng > đất trồng hoa cúc và hoa đồng tiền > đất trồng rau. Nguy cơ dẫn đến ô nhiễm KLN trong môi trường đất ở hai vùng nghiên cứu là do lạm dụng sử dụng phân bón.
3. Mức độ ô nhiễm đất KLN trong đất chuyên canh hoa ở hai vùng nghiên cứu đã được xác định. Ở đất chuyên canh hoa tại Tây Tựu, trong lớp đất 0-20 cm phát hiện Cu, Cd và Pb đều vượt ngưỡng giá trị cho phép; đối với đất trồng hoa hồng tương ứng là 3,24, 1,62 và 1,73 lần; đất trồng hoa đồng tiền tương ứng là 1,14, 1,17 và 1,2 lần; Hg, n nằm trong ngưỡng an toàn theo QCVN 03 : 2008/BTNMT.
- Ở đất chuyên canh hoa ở Mê Linh, đất chuyên canh hoa có hàm lượng KLN cao hơn đất đối chứng, và cao nhất là đất trồng hoa hồng. So với ngưỡng cho phép theo QCVN 03:2008/BTNMT, hàm lượng Cd trong đất chuyên canh hoa hồng và hoa cúc vượt tương ứng là 4,69 và 3,01 lần; hàm lượng Cu trong đất chuyên canh hoa hồng và hoa cúc vượt tương ứng là 2,44 và 1,2 lần; As, Zn, Hg nằm trong ngưỡng an toàn.
- Dạng linh động của Cu, Pb và Cd trong đất chuyên canh hoa ở Tây Tựu và Mê Linh có khác nhau. Ở Tây Tựu dạng linh động của Cu và Pb rất lớn tương ứng là 16,46 và 11,67 mg/kg; ở Mê Linh, Cu linh động là 8,065 mg/kg. Ở cả Tây Tựu và Mê Linh, n linh động trong đất chuyên canh hoa rất thấp.
Các chỉ tiêu vượt ngưỡng cho phép, dạng linh động của KLN độc hại cao và dạng linh động của chất vi lượng Zn thấp nói lên chất lượng đất chuyên canh hoa ở Tây Tựu và Mê Linh thấp.
4. Có mối liên quan giữa sử dụng và tích lũy hóa chất bảo vệ thực vật trong môi trường đất trồng hoa. Trong đất trồng hoa ở hai vùng nghiên cứu tìm thấy nhiều loại hóa chất bảo vệ thực vật, nhưng chỉ có các chất clo hữu cơ thì vượt ngưỡng cho phép theo QCVN 15:2008. Ở Mê Linh, mức độ tích lũy trong đất trồng hoa hồng lớn hơn trong đất trồng hoa cúc và hoa đồng tiền, thấp nhất là đất trồng rau. Lượng BHC, DDT, DDE vượt ngưỡng cho phép theo QCVN 15:2008, trong đó BHC trong đất trồng hoa Hồng vượt 10,4-12,7 lần. Ở Tây Tựu, DDT trong đất trồng hoa Hồng vượt 1,42-1,65 lần, đất trồng hoa cúc vượt không đáng kể.
5. Sử dụng chỉ số đa dạng H’ và chỉ số đồng đều J’ cho thấy một số kết quả sau: - Cấu trúc quần xã chân khớp bé Collembola ở các ruộng thu mẫu ở Tây Tựu và Mê Linh đã chịu ảnh hưởng bởi lượng sự ô nhiễm KLN và hóa chất BVTV. Điều này thể hiện ở chỗ, trong ruộng chuyên canh hoa mức độ đa dạng H’ của quần xã động vật chân khớp bé Collembola thấp hơn so trong đất đối chứng; so với đất đối chứng, quần xã ở các ruộng chuyên canh hoa lại kém bền vững, kém ổn định hơn so với đất đối chứng không bị tác động bởi sự tích tụ chất gây ô nhiễm.
29
- Mức độ đa dạng H’ của quần xã động vật chân khớp bé Collembola trong đất chuyên canh hoa ở Mê Linh cao hơn so với Tây Tựu. Kết quả nghiên cứu đã ghi nhận các loài ưu thế vượt trội ở các ruộng chuyên canh hoa riêng biệt ở Tây Tựu là Isotomurus palutris, Cryptopygus thermophilus, Sminthurides bothrium, Isotomurus punctiferus, Cyphoderus javanus; và ở Mê Linh là Isotomurus palutris, Cyphoderus javanus, Protaphorura tamdaona. Các loài này giảm dần trong đất chuyên canh hoa theo thứ tự: rau, hoa cúc, hoa hồng 2 năm, hoa hồng 6 năm, hoa hồng 4 năm, hoa đồng tiền.
6. Sử dụng k thuật điện di trên gel biến thiên (DGGE) xác định được số lượng VSV tổng số ở mẫu đất đối chứng cao hơn các mẫu đất chuyên canh hoa. Các nhóm VSV chức năng ở các mẫu đất chuyên canh hoa lớn hơn mẫu đối chứng, nhưng chênh lệch không nhiều.
Dựa vào trình tự 16S r RN, đã xác định thấy, năm trong số sáu loài vi khuẩn ưu thế là các vi khuẩn chưa được nuôi cấy (B1-B5). Chỉ có loài vi khuẩn B6 là loài thuộc chi Klebsiella đã được công bố với tên gọi là Klebsiella sp. Những loài vi khuẩn chưa được nuôi cấy này được kỳ vọng là những loài mới và xuất hiện dưới các điều kiện chuyên canh cây trồng khác nhau là khác nhau.
KIẾN NGHỊ
- Cần quan tâm nhiều đến việc giáo dục, tuyên truyền nâng cao hiểu biết cho người dân và k thuật trồng hoa và bảo vệ môi trường. Bồi dưỡng kiến thức và k thuật trồng hoa và chuyên canh hoa; theo đó chỉ rõ cách thức sử dụng phân bón, hóa chất và hóa chất bảo vệ thuốc trừ sâu phù hợp, đúng liều lượng, đúng thời điểm để đạt hiệu quả cao, tiết kiệm kinh phí, không làm thoái hóa đất và bảo vệ môi trường vì sử dụng phân bón, hóa chất và hóa chất bảo vệ thuốc trừ sâu quá mức.
- Thường xuyên thanh tra, kiểm tra thị trường phân bón và hóa chất BVTV nhằm kiểm soát số lượng, chủng loại cũng như chất lượng, đặc biệt là các loại thuốc cấm sử dụng, thuốc giả, thuốc nhập lậu và các loại sản phẩm kém chất lượng có khả năng gây thoái hóa đất.
- Cần mở rộng hơn nữa diện tích hoa áp dụng k thuật sản xuất tiên tiến như làm nhà lưới, nhà kính, sử dụng hóa chất BVTV sinh học... để nâng cao hiệu quả trồng hoa, bảo vệ hoa trước dịch bệnh.
- Nghiên cứu các k thuật canh tác hoa hiện đại và nhập khẩu k thuật trồng hoa của các nước tiên tiến để phổ biến cho người dân áp dụng. Từ đó giúp người dân hạn chế được sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu không đúng cách.
30
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
1. Lê Văn Thiện, Nguyễn Kiều Băng Tâm, Nguyễn Hoàng Linh, “Nghiên cứu ảnh hưởng của canh tác cây trồng đến tích lũy kim loại nặng và thuốc bảo vệ thực vật trong môi trường đất vùng thâm canh rau, hoa phường Tây Tựu, Từ Liêm, Hà Nội”, Tạp chí Khoa học 26, số 5S (2010) 859 – 864.
2. Nguyễn Hoàng Linh, Lê Văn Thiện, Nguyễn Kiều Băng Tâm, “Ảnh hưởng của việc thâm canh cây trồng đến môi trường đất xã Mê Linh, huyện Mê Linh, Hà Nội”, Tạp chí Khoa học 27, số 5S (2011) 147 - 156.
3. Nguyễn Hoàng Linh, Nguyễn Kiều Băng Tâm, Lê Văn Thiện, “Bước đầu đánh giá ảnh hưởng của việc thâm canh cây trồng tới khu hệ vi sinh vật đất tại phường Tây Tựu, huyện Từ Liêm, Hà Nội”, Tạp chí Khoa học 27, số 5S (2011) 157 – 163
4. Nguyễn Thị Thu Anh, Nguyễn Hoàng Linh, “Ảnh hưởng của chuyên canh hoa đến quần xã bọ đuôi bật (Collembola) trong đất trồng cây rau và cây hoa tại Tây Tựu (Từ Liêm, Hà Nội)”, Tạp chí Bảo vệ Thực vật, số 3 (248) (2013) 10 – 15
5. Nguyễn Hoàng Linh, Nguyễn Thị Thu nh, Đào Duy Trinh,”Dẫn Liệu về một số nhóm động vật không xương sống ở đất trồng hoa ở Mê Linh, Hà Nội”, Tạp chí Bảo vệ Thực vật, số 5 (250) (2013) 14 – 19
6. Nguyễn Hoàng Linh, Nguyễn Thị Thu nh,”Quần xã bọ đuôi bật (Microarthropoda: Collembola) trên đất chuyên canh rau màu, cây cảnh tại Mê Linh, Hà Nội”, Tạp chí Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, số 13 (2013) 54 – 60.