8. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
3.4.2.3. Cấu tạo giải phẫu và sự biến đổi tế bào, khả năng tăng trưởng, thành phần vật chất của
vật chất của của cây ngổ trâu sau thí nghiệm
Rau ngổ trâu có tên khoa học là Enydra fluctuans Lour và tên tiếng Anh là
Buffalo spinach, còn có tên Việt là ngổ trâu, ngổ đắng, ngổ đất. Rau ngổ thường mọc theo rìa ao, bờ ruộng, ruộng rau muống và là cây dễ trồng chỉ cần dăm xuống đất là có thể tự phát triển.
Rau ngổ là một loại cây thân mảnh mọc lang ở những nơi đất ẩm có nước. Rau ngổ được nhiều người xem như là thức ăn dân dã nhưng nó cũng là một vị thuốc có tính giải độc và điều trị một số bệnh.
Ngổ trâu mọc dưới nước, sống nổi hoặc ngập nước, phân cành nhiều, có mắt. Lá dài, không cuống, mọc đối hay từng ba cái một; phiến hẹp, nhọn, bìa có răng thưa. Thân dài hàng mét, thân hình trụ nhẵn không lông, phân cành nhiều, có mắt, không lông. Lá ngổ trâu mọc đối, không cuống, phía dưới ôm vào thân, mép có răng cưa, dài khoảng 5 cm, rộng 6-10 mm. Cụm hoa hình đầu, không cuống, hoa mọc ở nách lá, hay ngọn, có màu trắng hoặc lục nhạt; 4 lá bắc hình trái xoan. Toàn hoa ống, hoa ngoài là hoa cái hình thìa lìa, có tràng và chia 3 thùy, hoa trong lưỡng
tính, hình ống có tràng hoa xẻ 5 răng. Nhị 5, bao phấn có tai nhọn và ngắn. Bầu hình trụ cong. Quả bế không mào lông.
Ngổ trâu mọc nhiều ở các ao hồ tại Việt Nam. Ngoài ra còn thấy có ở Ấn Độ, Indonesia, Thái Lan, Trung Quốc.
Rau ngổ có 92,2% nước, 1,5% protein, 0,3% lipid, 2% cellulose, 3,8% dẫn xuất không protein, 0,8% khoáng toàn phần. Ngoài ra còn có các caroten, vitamin B và vitamin C. Cây khô chứa 0,2% tinh dầu, 0,05% stigmastero và một lượng nhỏ chất đắng là enydrin.
a) Cấu tạo giải phẫu và sự thay đổi tế bào
Trên lát cắt ngang của rễ, thân, lá cây của cây ngổ trâu, quan sát thấy cấu tạo giải phẫu mang cấu tạo đặc trưng của thực vật hai lá mầm, thân thảo. Cấu tạo giải phẫu phiến lá cây ngổ trâu được trình bày trong Hình 3.20.
- Lá: Cấu tạo của lá chia thành hai phần, gân lá và phiến lá. Phiến lá thực hiện các chức năng chính của lá là quang hợp và hô hấp. Lá của loài ngổ nằm ngang do đó phiến lá phân hoá rất rõ mặt trên và mặt dưới. Mặt trên của lá gồm biểu bì có vách mỏng, tầng sáp và cuticun cũng mỏng – đặc điểm đặc trưng của lá thực vật thuỷ sinh hoặc cây ưa ẩm. Sau biểu bì có 2-3 lớp tế bào mô giậu có kích thước khá lớn. Các tế bào này xếp thẳng đứng thực hiện chức năng quang hợp, tổng hợp chất hữu cơ. Hình thái, kích thước của các tế bào mô giậu có nhiều khác biệt giữa lớp tế bào trên và dưới, chiều dài tế bào lớp mô giậu dưới giảm nhanh chóng nhưng chiều rộng tế bào lại tăng lên rõ rệt. Dưới mô giậu là các tế bào mô xốp, sắp xếp ít để lại khoảng trống chứa khí, khi cây sống ngập nước và lá chịu sự ngập nước sẽ xuát hiện mô thông khí ở tổ chức này. Lỗ khí phân bố ở cả mặt trên và mặt dưới của lá.
Hình 3.20. Cấu tạo giải phẫu phiến lá cây Ngổ trâu
Trên lát cắt ngang của rễ, thân, lá cây của cây ngổ trâu, quan sát thấy cấu tạo giải phẫu mang cấu tạo đặc trưng của thực vật hai lá mầm, thân thảo. Cấu tạo giải phẫu phiến lá cây ngổ trâu được trình bày trong Hình 3.20.
- Lá:Cấu tạo của lá chia thành hai phần, gân lá và phiến lá. Phiến lá thực hiện
các chức năng chính của lá là quang hợp và hô hấp. Lá của loài ngổ nằm ngang do đó phiến lá phân hoá rất rõ mặt trên và mặt dưới. Mặt trên của lá gồm biểu bì có vách mỏng, tầng sáp và cuticun cũng mỏng – đặc điểm đặc trưng của lá thực vật thuỷ sinh hoặc cây ưa ẩm. Sau biểu bì có 2-3 lớp tế bào mô giậu có kích thước khá lớn. Các tế bào này xếp thẳng đứng thực hiện chức năng quang hợp, tổng hợp chất hữu cơ. Hình thái, kích thước của các tế bào mô giậu có nhiều khác biệt giữa lớp tế bào trên và dưới, chiều dài tế bào lớp mô giậu dưới giảm nhanh chóng nhưng chiều rộng tế bào lại tăng lên rõ rệt. Dưới mô giậu là các tế bào mô xốp, sắp xếp ít để lại khoảng trống chứa khí, khi cây sống ngập nước và lá chịu sự ngập nước sẽ xuất hiện mô thông khí ở tổ chức này. Lỗ khí phân bố ở cả mặt trên và mặt dưới của lá.
Gân lá mang cấu tạo của thân, gân chính của lá lồi cong ở mặt dưới tạo khung chịu lực, các bó dẫn trong gân chính xếp rời rạc giống ở thân. Kích thước bó dẫn nhỏ hơn và hệ thống tế bào không dẫn kém phát triển.
Các khoang chứa khí hình thành sát biểu bì nhưng kích thước nhỏ hơn rất nhiều so với khoang chứa khí của thân cây.
- Thân: cấu tạo thân thảo, mô mềm phát triển mạnh, bó dẫn riêng rẽ, tạo thành vòng đều đặn xung quanh thân do sự hoạt động không đều của tầng cambium.
Ngoài cùng của thân là một lớp biểu bì mỏng, kích thước tế bào nhỏ hơn rất nhiều so với các tế bào mô mềm bên trong.
Hình 3.21. là hình ảnh cấu tạo giải phẫu thân cây Ngổ trâu.
Hình 3.21. Cấu tạo giải phẫu thân cây Ngổ trâu
Mô mềm vỏ thân sắp xếp để lại các khoảng trống chứa khí lớn – đặc điểm đặc trưng của thực vật sống trong môi trường thiếu không khí. Kích thước của các khoang chứa khí tăng dần theo tuổi của thân (di chuyển từ gốc lên ngọn cây, kích thước khoang chứa khí nhỏ dần do sự tăng trưởng về kích thước của các tế bào mô mềm).
Bó dẫn mang cấu tạo điển hình của thực vật hai lá mầm, tầng cambium hoạt động yếu, chủ yếu cho ra các yếu tố dẫn, các yếu tố không dẫn, đặc biệt là sợi xylem rất ít xuất hiện.
Hình 3.22. Cấu tạo sơ cấp rễ cây ngổ trâu
- Rễ cây: Hình 3.22. là hình ảnh cấu tạo sơ cấp rễ cây ngổ trâu. Rễ cây ngổ trâu có cấu tạo đặc trưng của rễ cây ưa ẩm hay thuỷ sinh, ngoài cùng là biểu bì có vai trò bảo vệ mô bên trong. Vùng ngoại bì gồm vài lớp tế bào xếp sát nhau có vai trò cơ học. Lớp ngoài cùng của ngoại bì còn có vai trò phân hoá hình thành nên tầng phellogen. Vỏ giữa gồm các tế bào mô mềm, khi rễ còn non, các tế bào xếp khá sát nhau sau đó sớm bị dung giải hình thành nên các khoang chứa khí. Nội bì có đai caspary mang cấu trúc đặc trưng của thực vật hai lá mầm (phiến suberin chỉ phân bố ở các mặt xung quanh của tế bào). Vỏ trụ rễ gồm lớp xylem và phloem xếp xen kẽ với nhau, có 4 dải phân hoá.
b) Sự thay đổi của các tế bào trước và sau thí nghiệm. Ở ngổ trâu, nhận thấy kích thước các tế bào biểu bì và tế bào mô mềm vỏ lớn lên rõ rệt tại thời điểm trước và sau thí nghiệm. Kết quả thí nghiệm cho thấy tế bào biểu bì ở các mẫu sau thí nghiệm tăng lên từ 0,9 ÷1,4 μm/ tế bào. Các tế bào mô mềm vỏ tăng lên từ 0,8 ÷2,8 μm/ tế bào. Bảng 3.14. trình bày kích thước các tế bào ở thân cây ngổ trâu trước và sau thí nghiệm.
Bảng 3.14. Kích thước các tế bào ở thân cây ngổ trâu trước và sau thí nghiệm
Mẫu Thời điểm phân tích Tế bào biểu bì (μm) Mô mềm vỏ (μm)
Ngổ trâu Cầu Tó Trước TNG 7,5±1,8 25±2,5
Ngổ trâu CChiếc Trước TNG 7,5±1,8 25±2,5
(Bể số 2d) Cuối TNG 7,7±2 28±2
Ngổ trâu Đ Quan Trước TNG 7,5±1,8 25±2,5
(Bể số 3d) Cuối TNG 7,7±1,7 28±1,5
Ngổ trâuC Thần Trước TNG 7,5±1,8 25±2,5
(Bể số 4d) Cuối TNG 7,7±1,5 28±1
c) Khả năng tăng trưởng thực vật
Bảng 3.15. Chiều dài của cây ngổ trâu trước và sau thời gian thí nghiệm
Mẫu Ngổ trâuCầu Tó (Bể số 1d) Ngổ trâu Cầu Chiếc (Bể số 2d) Ngổ trâu Đồng Quan (Bể số 3d) Ngổ trâu Cống Thần (Bể số 4d)
Hình thái thực Trước TNG Cuối giai đoạn 1Cuối TNG vật Chiều dài (cm) 40± 3 43±3 45±3 Số thân cây 10 9 14 Số thân cây bị chết 4 1 Chiều dài (cm) 40± 3 44±3 46±3 Số thân cây 10 8 12 Số thân cây bị chết 2 Chiều dài (cm) 40± 3 45±3 48±3 Số thân cây 10 16 20 Số thân cây bị chết 1 0 Chiều dài (cm) 40± 3 48±3 51±3 Số thân cây 10 17 22 Số thân cây bị chết 0 0
Bảng 3.15. trình bày sự tăng trưởng của cây ngổ trâu trước và sau thời gian thí nghiệm. Trong giai đoạn 1 thí nghiệm (tuần đầu thí nghiệm), có 40% số thân cây cây ngổ trâu bị chết ở bể nước Cầu Tó, 20% bị chết ở bể nước Cầu Chiếc, 10% bị chết ở bể nước Đồng Quan. Trong giai đoạn 2 có 10% thân cây bị chết ở Cầu Tó. Không một thân cây nào bịchết ở bể nước Cống Thần trong cả hai giai đoạn, sự phân nhánh diễn ra thường xuyên và đồng đều trong cả 2 tuần thí nghiệm. Như vậy, cây ngổ trâu có khả năng sinh trưởng và phát triển tốt qua tất cả các giai đoạn thí nghiệm ở bể nước Cống Thần. Khả năng sinh trưởng và phát triển rất kém ở các bể Cầu Tó và Cầu Chiếc. Sự tăng lên của số nhánh cây, chiều dài thân cây cũng như sự tăng sinh khối khác nhau rõ rệt giữa các bể thí nghiệm.
Sinh khối tươi và sinh khối khô: Trọng lượng tươi được dùng ban đầu là 300g/
định là 14,2g/ bể. Tỷ lệ sinh khối tươi/ sinh khối khô ban đầu là 21. Sinh khối và năng suất của cây ngổ trâu trước và sau thí nghiệm được trình bày qua Bảng 3.16.
Bảng 3.16. Sinh khối và năng suất của cây ngổ trâu trước và sau thí nghiệm
Mẫu Trước Cuối giai Cuối TNG
TNG đoạn 1 Ngổ trâuCầu Tó mTLT (g) 300 252 304 mTLK (g) 14,2 12,2 14,8 (Bể số 1d) TLT/TLK 21 20,6 20,5 P(gTLK/m2 /ng) -1,6 2,1 Ngổ trâu Cầu Chiếc mTLT (g) 300 274 342 mTLK (g) 14,2 11,1 11,9 (Bể số 2d) TLT/TLK 21 20,8 20,6 P(gTLK/m2 /ng) -0,8 2,8 Ngổ trâu Đồng Quan mTLT (g) 300 384 451 mTLK (g) 14,2 18,4 22,0 (Bể số 3d) TLT/TLK 21 20,9 20,5 P(gTLK/m2 /ng) 3,4 3,0 Ngổ trâu Cống Thần mTLT (g) 300 529 569 mTLK (g) 14,2 25,3 27,6 (Bể số 4d) TLT/TLK 21 20,9 20,6 P(gTLK/m2 /ng) 9,1 1,9
Chú thích: mTLT: khối lượng tươi của TV
P: năng suất TV
mTLK: khối lượng khô của TV;
TLT/TLK: tỷ lệ giữa khối lượng tươi và khối lượng khô của TV
Kết quả cân sinh khối cuối thí nghiệm cho thấy trong giai đoạn 1, tăng trưởng sinh khối là – 16% ở bể mẫu Cầu Tó, - 9% ở bể mẫu Cầu Chiếc, 28% ở bể mẫu Đồng Quan và 76,3% ở bể mẫu Cống Thần. Trong giai đoạn 2, tăng trưởng ở các bể từ Cầu Tó tới Đồng Quan lần lượt là 21%, 25%, 17%, 7,5%. Tổng hợp cả hai giai đoạn, cây ở bể mẫu Cống Thần cho sinh khối tăng cao nhất, tăng 90% so với ban đầu, sinh khối tăng thấp nhất được ghi nhận ở bể mẫu Cầu Tó với lượng tăng sinh khối 1%, ở Cầu Chiếc 14% và ở Đồng Quan 50%. Như vậy năng suất của ngổ trâu khi được trồng bằng nước và trầm tích sông Nhuệ được ghi nhận nằm trong khoảng
Tỷ lệ sinh khối tươi/ sinh khối khô cũng thay đổi rõ rệt. Tỷ lệ sinh khối tươi/sinh khối khô ban đầu là 21, ở cuối giai đoạn 1 thí nghiệm, tỷ lệ này là 20,6÷20,9, ở cuối giai đoạn 2 là 20,5 ÷ 20,6.
d) Hàm lượng, thành phần các chất trong mô của cây ngổ trâu trước và sau thí nghiệm
- Đối với chất ô nhiễm là hợp chất của nitơ và photpho:
Chú thích:
1. Mẫu trồng bằng nước và TT tại Cầu Tó; 2. Mẫu trồng bằng nước và TT tại Cầu Chiếc;
3. Mẫu trồng bằng nước và TT tại Đồng Quan; 4. Mẫu trồng bằng nước và TT tại Cống Thần Hình
3.23. Hàm lượng TN, TP trung bình trong mô của cây ngổ trâu trước, giữa và cuối thí nghiệm
Kết quả phân tích mô thực vật ở các thời điểm đầu, giữa và cuối thí nghiệm cho thấy hàm lượng các chất dinh dưỡng nitơ và photpho trong các mô của cây ngổ trâu đã tăng trong quá trình thí nghiệm. Hình 3.23 biểu diễn sự thay đổi hàm lượng nitơ tổng và photpho tổng trung bình trong các mô của các mẫu ngổ trâu trước, giữa và cuối thí nghiệm.
Hàm lượng nitơ tổng trong các mẫu ngổ trâu trước thí nghiệm là 12mg/gTLK. Sau giai đoạn 1 thí nghiệm, hàm lượng này nằm trong khoảng 12,06 ÷ 12,24 mg/gTLK (tăng từ 0,06 ÷ 0,24mg/gTLK của thực vật); Ở cuối giai đoạn 2, hàm
lượng TN trong thực vật đã được thu hoạch nằm trong phạm vi 12,16 ÷12,49 (tăng từ 0,16÷0,49 mg/gTLK của thực vật). Hàm lượng photpho tổng trong ngổ trâu trước thí nghiệm là 2,8 mg/gTLK. Sau giai đoạn 1 thí nghiệm, hàm lượng TP nằm trong khoảng 2,83 ÷ 2,93 mg/gTLK (tăng từ 0,03 ÷ 0,13 mg/gTLK trong các mô của thực vật); Ở cuối giai đoạn 2, hàm lượng TP trong mô TV nằm trong phạm vi 2,85 ÷ 2,94 (tăng từ 0,05÷0,14mg/g TLK của thực vật).
- Đối với chất ô nhiễm là các KLN Fe, Zn
Kết quả phân tích cho thấy, trước thí nghiệm, một hàm lượng đáng kể của Fe trong mỗi gram trọng lượng khô thân, rễ, lá của TV đã được phát hiện. Zn không được phát hiện trong các mô thực vật. Bảng 3.17 trình bày khả năng hấp thu KLN Fe, Zn của cây ngổ trâu khi được trồng trong mẫu nước và trầm tích thu được trên sông Nhuệ ở các thời điểm khác nhau của thí nghiệm.
Bảng 3.17. Hàm lượng các KLN trong các mô TV và TF đối với các KLN của cây Ngổ trâu
Mẫu KL Trước thí nghiệm Sau 7 ngày Sau 14 ngày TF QCVN
N Lá Thân Rễ Lá Thân Rễ Lá Thân Rễ 07: 2009/
Đơn vị (ppm) BTNMT Ngổ trâuC Tó Fe 14 42 145 82 346 654 172 519 1152 0,6 - (Bể số 1d) Zn 0 0 0 28 146 329 58,8 365 940 0,45 5000 Ngổ trâuC Fe 14 42 145 74,9 312,9 514,8 149 128,1 436,5 0,64 - Chiếc(Bể số2d) Zn 0 0 0 11,9 134,1 328,3 14 383 938 0,44 5000 Ngổ trâuĐquan Fe 14 42 145 79,0 375,0 635 116 710 1243 0,66 - (Bể số 3d) Zn 0 0 0 16,3 158,4 335 137 360 988 0,40 5000 Ngổ trâuC Thần Fe 14 42 145 70,4 451 632 128 1001 1149 0,98 - (Bể số 4d) Zn 0 0 0 14,0 128 238 135 671 1176 0,60 5000
Sau thí nghiệm, trong mỗi gram trọng lượng khô của rễ, thân, lá cây ngổ trâu, thấy sự tăng lên đáng kể hàm lượng Fe. Các mẫu ngổ trâu thu được sau thí nghiệm có chứa hàm lượng Fe cao gấp cả chục lần trong lá, trong thân và trong rễ so với các mẫu trước thí nghiệm. TF từ rễ lên thân, lá của ngổ trâu đối với Fe là (0,6÷ 0,94) và có sự khác nhau nhiều giữa các mẫu trồng bằng nước và trầm tích thu được từ các vị trí khác nhau trên đoạn sông. Đối với kẽm, sau 7 ngày thí nghiệm, các mẫu ngổ trâu sống sót đều có chứa một hàm lượng kẽm đáng kể, trong lá từ 12÷28 mg/gTLK, trong thân 128÷138 mg/gTLK; trong rễ 238÷329 mg/gTLK. Sau 14
ngày thí nghiệm, hàm lượng Zn tăng lên trong lá đến gần chục lần, trong thân từ 6 đến 7 lần. TF từ rễ lên thân, lá của ngổ trâu đối với Zn là trung bình (0,4÷ 0,6).
Như vậy, cây ngổ trâu thể hiện khả năng sinh trưởng và phát triển tốt trong môi trường nước và trầm tích sông Nhuệ thu được tại Đồng Quan và Cống Thần, qua đó thể hiện khả năng hấp thu tốt các chất ô nhiễm gây phú dưỡng nguồn nước và các thí nghiệm có hàm lượng cao trong nước sông ở các vị trí này.
e) Hiệu quả hấp thụ các chất ô nhiễm sông Nhuệ của cây Ngổ trâu
Kết quả tính toán lượng chất ô nhiễm được tách ra khỏi nước thông qua các
kết quả về sự tích lũy trong các bộ phận của cây được thu hoạch sau 7 ngày, 14