tưới vào rau
3 . 4 . 2 . 2 . 1 . B i ệ n ph á p t ăn g p H đ ấ t đ ể c ố đ ị n h c á c k i m l oạ i n ặ n g.
Qua khảo sát thực tế đất trồng rau của thành phố Thái Nguyên là đất thịt nhẹ, chua (pHKCl= 5,0 - 5,3). Đây cũng là một trong những nguyên nhân làm cho kim loại nặng dễ dàng vận chuyển vào cây trồng. Để khắc phục điều này chúng tôi sử dụng vôi như một công cụ để hạn chế sự tích luỹ kim loại nặng từ nước tưới vào rau, bởi vì khi các kim loại nặng được đưa vào đất từ con đường tưới nước, dưới điều kiện pH đất cao chúng sẽ kết bị kết tủa và giữ lại trong đất, hạn chế hấp thụ của chúng vào rau. Tiến hành bón vôi vào đất ở các mức khác nhau 0 - 2,5gam - 5,0gam - 7,5 gam - 10 gam/vại, thí nghiệm trên rau cải canh (đại diện cho nhóm rau ăn lá, nhóm rau có khả năng tích luỹ kim loại nặng mạnh nhất (từ kết quả của thí nghiệm 1 và 2)
+
Th í n gh iệ m tr o n g c h ậ u: Ảnh hưởng của bón vôi đến pH đất và sự tích lũy kim loại nặng trong rau
* Ảnh hưởng của pH đất đến sự tích luỹ Pb từ nước tưới vào rau cải canh
Từ thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của Pb trong nước tưới cho thấy rằng ở mức 2,0 ppm Pb trong nước nếu sử dụng thường xuyên sẽ làm cho hàm lượng Pb trong rau cải canh bị ô nhiễm, vậy nên chúng tôi chọn mức 2,0 ppm Pb trong nước để tưới cho rau cải canh và sử dụng các mức lót vôi vào đất khác nhau, kết quả theo dõi pH đất và hàm lượng Pb tích lũy trong rau cải canh khi thu hoạch được thể hiện trên hình 3.16:
- Khi tăng lượng vôi lót vào đất ta thấy pH của đất tăng dần, từ mức 4,8 (công thức ĐC - Không bón vôi), lên 6,4 (công thức 3 - bón 2,5 gam CaO/vại) và cao nhất ở công thức 5 (bón 10 gam CaO/vại) đạt 7,4.
8,07,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 4.8e 5.5d 6.4c 6.7b 7.4a ĐC 2,5 5,0 7,5 10,0 pH đất Pb trong rau (mg/kg tươi) Lượng CaO(g/vại)
Hình 3.16: Ảnh hưởng của lượng vôi lót đến pH đất và sự tích luỹ Pb từ nước vào rau cải canh
(Thí nghiệm chậu vại trong nhà che nilon - Năm 2004 và năm 2005)
- Sử dụng nước ô nhiễm Pb ở mức 2,0 ppm mà không bón vôi (công thức ĐC) hàm lượng Pb trong rau đạt là 1,274 mg/kg rau tươi. Khi lót vôi hàm lượng Pb trong cải canh giảm dần theo sự tăng pH đất: Ở công thức bón 2,5 gam CaO/vại tương ứng với pH đất là 5,5 thì hàm lượng Pb trong rau cải canh là 1,1184 mg/kg rau tươi, không sai khác có ý nghĩa với công thức ĐC (không bón vôi). Với công thức bón 5,0 gam CaO/vại, pH đất tăng lên 6,4 khi đó hàm lượng Pb trong rau giảm xuống 0,8782 mg/kg tươi và tiếp tục giảm đến công thức 4 (bón 7,5 gam CaO) nhưng phải đến công thức 5 (bón 10 gam CaO) thì hàm lượng Pb trong rau mới đạt tiêu chuẩn cho rau an toàn, khi đó pH đất là 7,4. Như vậy nếu sử dụng nước tưới chứa 2,0ppm Pb cần thiết phải bón vôi để pH đất ở môi trường trung tính thì Pb sẽ bị kết tủa trong đất và ít vận chuyển vào rau nên hàm lượng Pb trong rau đạt tiêu chuẩn an toàn. Kết quả này càng khẳng định thêm vai trò của pH đất đến sự linh động của Pb.
Tương quan giữa pH đất và hàm lượng Pb trong rau cải canh được biểu diễn trên hình 3.17: Pb trong rau (mg/kgt) 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 y = -0.0094x2 - 0.1828x + 2.3315 R2 = 0.7453 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 pH đất
Hình 3.17: Tương quan giữa pH đất và hàm lượng Pb trong rau khi sử dụng các mức vôi bón khác nhau
Như vậy giữa pH đất và hàm lượng Pb trong rau có một sự tương quan nghịch (R2 =0,7543 ở mức ý nghĩa 99%), khi pH đất ở mức gần trung tính hoặc kiềm, sự hấp thu Pb từ môi trường vào rau giảm do Pb đã bị kết tủa thành PbCO3 hoặc Pb(OH)2 ít ảnh hưởng đến cây trồng.
* Ảnh hưởng của các mức bón vôi đến sự hạn chế sự tích luỹ Cd từ nước vào rau cải canh
Sử dụng nước tưới ô nhiễm Cd ở mức 0,1ppm tưới cho rau trên nền đất được bổ sung vôi theo các mức tăng dần: không bón vôi (ĐC), bón 2,5 - 5,0 - 7,5 - 10,0 gam CaO/vại, chúng tôi thấy hàm lượng Cd trong rau cải canh có quan hệ chặt chẽ với pH đất thông qua lượng vôi bón (hình 3.18 và hình 3.19):
- Khi sử dụng vôi lót vào đất làm cho pH đất có sự biến động rõ rệt, từ 4,8 ở công thức ĐC, lên 6,5 ở công thức 3 (bón 5,0 gam CaO/vại) và pH đạt cao nhất là 7,5 ở công thức bón 10gam CaO/vại.
8,07,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 4.8e 5.3d 6.5c 6.9b 7.5a ĐC 2,5 5,0 7,5 10,0 pH đất Cd trong rau (mg/kg tươi) Lượng CaO(g/vại)
Hình 3.18: Ảnh hưởng của lượng vôi lót đến pH đất và sự tích luỹ Cd từ nước vào rau cải canh
(Thí nghiệm chậu vại trong nhà che nilon - Năm 2004 và năm 2005)
- Hàm lượng Cd trong rau giảm cùng với sự tăng pH đất khi sử dụng vôi bón ở các mức khác nhau, từ 0,3972 mg/kg rau tươi (công thức ĐC) đến 0,3391mg/kg rau tươi (công thức 2 - bón 2,5 gam CaO/vại) và đạt mức an toàn ở công thức 4 là 0,0193 mg/kg rau tươi, khi đó pH đất là 6,9. Nhưng khác với Pb, hàm lượng Cd có xu hướng giảm mạnh ở mức pH đất trong khoảng 6,5 – 6,9 cụ thể:
- Công thức bón 2,5 gam CaO/vại, với pH đất là 5,3 hàm lượng Cd trong rau là 0,3319 mg/kg giảm 1,2 lần so với công thức ĐC (không bón vôi)
- Công thức bón 5,0 gam CaO/vại, tương đương với pH đất là 6,5 thì hàm lượng Cd trong rau là 0,0732 mg/kg tươi, giảm 5,4 lần so với ĐC và giảm 4,5 lần so với công thức 2 (bón 5,0 gam CaO/vại).
- Công thức bón 7,5 gam CaO/vại, pH đất là 6,9 và hàm lượng Cd trong rau là 0,0193 mg/kg tươi, giảm 17,2 lần so với công thức 2 (bón 2,5 gam
CaO/vại). Ở mức này hàm lượng trong rau đã đạt tiêu chuẩn an toàn (giới hạn hàm lượng Cd trong rau an toàn là ≤ 0,02 mg/kg rau tươi).
- Công thức bón 10,0 gam CaO/vại, khi đó với pH đất là 7,5 thì hàm lượng Cd trong rau là 0,0132 mg/kg tươi, giảm 5,5 lần so với công thức 3 (bón 5,0 gam CaO/vại) và giảm 1,4 lần so với công thức 4.
Như vậy trong điều kiện nước tưới bị ô nhiễm Cd đến mức 0,5ppm, để hàm lượng Cd trong rau đạt tiêu chuẩn an toàn có thể sử dụng vôi như một công cụ để tăng pH đất lên 6,6 - 7,0 đã hạn chế sự tích lũy Cd từ nước vào rau.
Cũng giống như Pb, giữa pH đất và hàm lượng Cd trong rau có mối tương quan nghịch (R2= 0,883) nghĩa là khi pH đất tăng thì giảm sự hấp thu Cd vào cây trồng. Cd trong rau (mg/kgt) 0.4 y = 0.0508x2 - 0.7681x + 2.9144 R2 = 0.883 0.3 0.2 0.1 0.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 pH đất
Hình 3.19: Tương quan giữa pH đất và hàm lượng Cd trong rau khi sử dụng các mức vôi bón khác nhau.
Kết quả nghiên cứu phù hợp với nghiên cứu của: Bride, Murray B.[64], nghiên cứu trên rau diếp: hàm lượng Cd hấp thu vào cây được hạn chế bởi pH đất cao, Han and Lee, 2004 [73] khi thực hiện trên cải củ, trên đậu; Wang và cs (2006) [114] thử nghiệm trên trên cải canh cũng cho kết quả tương tự, các
tác giả đều khẳng định pH đất là nhân tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến độ hấp thu Cd vào cây trồng.
* Ảnh hưởng của các mức bón vôi đến hạn chế sự tích luỹ As từ nước vào rau cải canh
Từ kết quả thí nghiệm 1 chúng tôi sử dụng nước tưới chứa 0,5 ppm As cho rau cải canh trên nền bón vôi theo mức tăng dần: 0 - 2,5 gam - 5,0 gam - 7,5 gam - 10 gam, kết quả được thể hiện ở hình 3.20 và hình 3.21:
8,07,0 7,0 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 0,0 4.8e 5.5d 6.4c 6.6b 7.3a ĐC 2,5 5,0 7,5 10,0 pH đất As trong rau
(mg/kg tươi) CaO(g/vại)Lượng
Hình 3.20: Ảnh hưởng của lượng vôi lót đến pH đất và sự tích luỹ As từ nước vào rau cải canh
(Thí nghiệm chậu vại trong nhà che nilon - Năm 2004 và năm 2005)
Cũng giống như các thí nghiệm bón vôi khi sử dụng nước tưới ô nhiễm Pb và Cd, thí nghiệm sử dụng nước tưới ô nhiễm As khi bón vôi vào đất với mức tăng dần cũng làm cho pH đất tăng lên, mức ban đầu khi chưa bón vôi pH của đất là 4,8 sau đó tăng dần lên 5,5 ở công thức 2 (mức bón 2,5 gam CaO,vại), đạt 6,4 ở công thức III (bón 5,0 gam CaO/vại) và có giá trị cao nhất ở công thức 5 – bón 10 gam CaO/vại, pH đất là 7,3.
Tuy vậy, khác với Pb và Cd, sự hấp thu As của cây trồng ít phụ thuộc vào sự thay đổi của pH đất, việc tăng mức bón vôi làm cho pH đất tăng lên nhưng hàm lượng As trong rau không có sự biến động (R2 = 1,1173):
Ở công thức ĐC (không bón vôi, sử dụng nước tưới ô nhiễm As) hàm lượng As trong rau là 0,2205 mg/kg rau tươi, sau đó giảm xuống là 0,1992 mg/kg rau tươi (công thức 3: bón 5,0gam CaO/vại + sử dụng nước tưới ô nhiễm As) nhưng ở công thức 5 (với pH đất là 7,3) thì hàm lượng As lại có xu hướng tăng lên so với công thức ĐC (2,455 mg As/kg tươi). Điều này có thể được giải thích khác với Pb và Cd, khi trong môi trường kiềm As có xu hướng linh động hơn do sự có mặt Ca+2 nên As tạo thành Ca3(AsO4)2, làm cho khả năng vận chuyển vào cây trồng nhiều hơn.
As trong rau (mg/kgt) y = 0.0095x + 0.1697 R2 = 0.1173 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 4 5 6 7 8 pH đất
Hình 3.21: Tương quan giữa pH đất và hàm lượng As trong rau khi sử dụng các mức vôi bón khác nhau.
Như vậy để hạn chế sự tích luỹ As từ môi trường nước vào cây trồng không thể dùng biện pháp bón vôi thông thường mà phải có các biện pháp khác, như biện pháp hoá học dùng ôxit, hyđrôxyt Fe…, biện pháp sinh học lựa chọn loại thực vật như dương xỉ….
* Ảnh hưởng của các mức bón vôi đến sự hạn chế sự tích luỹ Pb, Cd, As từ nước vào rau cải canh
Kết quả sử dụng vôi với lượng tăng dần vào đất để hạn chế sự tích luỹ các kim loại trong rau khi tưới nước chứa hỗn hợp các kim loại nặng (Pb, Cd, As) cho kết quả tương tự như với các thí nghiệm sử dụng vôi bón trong trường hợp
nước tưới ô nhiễm đơn nguyên tố (hình 3.22):
pH đất Hàm lượng trong rau(mg/kg tươi) 8,0 a 7,0 b 6,0 5,0 0,35 0,3 c 0,25 4,0 3,0 2,0 1,0 a b b b c d a b c 0,2 0,15 0,1 d 0,05 0,0 d d 0 ĐC 2,5 5,0 7,5 10,0 Lượng pH đất Cd As Pb CaO(g/vại)
Hình 3.22: Ảnh hưởng của lượng vôi lót đến pH đất và sự tích luỹ Pb, Cd, As từ nước vào rau cải canh
(Thí nghiệm chậu vại trong nhà che nilon - Năm 2004 và năm 2005)
Ở mức bón 10 gam CaO/vại bón vào đất (công thức 5), khi sử dụng nước ô nhiễm các kim loại nặng (Pb, Cd, As) đã làm giảm hàm lượng Pb trong rau cải canh xuống dưới ngưỡng an toàn (0,4143 mg/kg rau tươi) với pH đất là 7,6; trong đó khi không sử dụng vôi bón vào đất (công thức ĐC) hàm lượng Pb trong rau là 1,2 mg/kg rau tươi, tương ứng với giá trị pH đất là 4,8.
Với Cd: Ở công thức ĐC (không bón vôi) với pH đất là 4,8 thì hàm lượng Cd trong rau là 0,3293 mg/kg rau tươi, công thức bón 2,5 gam CaO/vại
hàm lượng Cd trong rau giảm xuống không đáng kể 0,3031 mg/kg rau tươi tương ứng với pH đất 5,7. Nhưng ở công thức bón 5,0 gam CaO/vại tương ứng với pH đất là 6,5 thì hàm lượng Cd trong rau giảm mạnh xuống còn 0,0758 mg/kg rau tươi, giảm 4,3 lần so với đối chứng (không bón vôi) và giảm 3,9 lần so với công thức bón 2,5 gam CaO/vại. Kết quả này cũng giống như kết quả ở thí nghiệm bón vôi khi tưới nước ô nhiễm Cd, hàm lượng Cd trong rau giảm mạnh nhất ở khoảng pH từ 5,7 - 6,4. Nhưng khác với thí nghiệm đơn nguyên tố, hàm lượng Cd trong rau đạt TCCP khi pH đất là 6,9 (mức bón 7,5 gam CaO) trong thí nghiệm tưới hỗn hợp Pb, Cd, As hàm lượng Cd trong rau đạt ngưỡng an toàn tại pH bằng 7,6 (mức bón 10 gam CaO).
Với As: Giống như thí nghiệm đơn nguyên tố, sự hấp thu As từ nước tưới vào trong rau không bị ảnh hưởng bởi sự tăng pH đất khi bón vôi.
*Thí nghiệm bón vôi ngoài đồng
Dựa trên kết quả thí nghiệm trong chậu chúng tôi lựa chọn mức vôi bón thích hợp nhất để hạn chế sự tích luỹ Cd, Pb từ nước tưới bị ô nhiễm vào rau cải canh, thí nghiệm tiến hành tại 02 khu vực với nguồn gây ô nhiễm khác nhau: Cam giá và Túc Duyên.
Thí nghiệm được triển khai vào vụ Đông năm 2006, kết quả thu được như sau (bảng 3.15):
Khi không bón vôi pH đất ở cả hai địa điểm đều thấp là 5,3 và 5,9 (công thức tưới nước sạch), 5,3 - 5,5 (công thức tưới nước ô nhiễm). Ở các công thức bón vôi pH đất tăng lên, đạt 6,2 và 6,7(công thức 3) và 7,4 - 7,8 (công thức 4)
Sử dụng vôi bón lót vào đất có tác dụng giảm rõ rệt sự tích luỹ các kim loại Cd, Pb từ nước bị ô nhiễm vào rau cải canh:
Tại Túc Duyên: Với công thức tưới nước sạch, hàm lượng Pb, Cd, As trong rau đều đạt tiêu chuẩn cho rau an toàn,
Công thức tưới nước đã bị ô nhiễm Pb, Cd, As, nếu không bón vôi vào đất (công thức 2) đã làm rau bị ô nhiễm, hàm lượng trong rau khi thu hoạch là 0,7123 mg Pb/kg tươi; 0,2700 mg Cd/kg tươi và 0,3973 mg As/kg tươi.
Bảng 3.15: Ảnh hưởng của sử dụng vôi lót đến hạn chế sự tích luỹ Pb, Cd, As trong rau cải canh từ nước tưới bị ô nhiễm
(Thí nghiệm đồng ruộng - Năm 2006)
Công thức pH đất
Hàm lượng trong rau
(mg/kg tươi) Pb Cd As TCCP ≤ 0,5 - 1,0 ≤ 0,02 ≤ 0,2 Túc Duyên 1.Nước sạch 5,9c ± 0,13 0,0600d± 0,008 0,0002d ± 2.10-40,0873a ± 0,014 2.Nước ô nhiễm (*) 5,3c ± 0,21 0,7213a± 0,047 0,2700a ± 0,003 0,3973b± 0,016 3. 3 tấn CaO/ha +(*) 6,7b ± 0,20 0,6003b± 0,013 0,0260b ± 0,004 0,3857b± 0,018 4. 4 tấn CaO/ha +(*) 7,8a± 0,13 0,4093c± 0,066 0,0183c ± 0,003 0,4403a± 0,048 Cam Giá 1.Nước sạch 5,3c± 0,38 0,1473d ± 0,018 0,0050b ± 0,001 0,0347c ± 0,010 2.Nước ô nhiễm 5,5c± 0,49 1,0787a ± 0,126 0,2230a ± 0,002 0,3840a ± 0,030 3.3 tấn CaO/ha + (*) 6,2b± 0,17 0,8643b ± 0,072 0,0400b ± 0,003 0,1723b ± 0,016 4. 4 tấn CaO/ha +(*) 7,4a ± 0,10 0,4747c ± 0,050 0,0177b ± 0,003 0,2100b ± 0,030
Nhưng ở công thức tưới nước ô nhiễm đã được bón lót 3 tấn Cao/ha vào đất (công thức 3) thì sự tích lũy Pb, Cd vào rau khi thu hoạch giảm rõ rệt so với công thức 2, hàm lượng trong rau khi thu hoạch với Pb là 0,6003 mg/kg tươi và Cd là 0,026 mg/kg tươi nhưng chưa đạt TCCP, tương ứng với pH đất là 6,7. Và phải đến công thức 4 (lót 4 tấn vôi/ha) thì hàm lượng này trong rau mới đạt được độ an toàn theo qui định, khi đó pH đất là 7,8. Kết quả này hoàn
toàn phù hợp với kết quả thí nghiệm bón vôi trong chậu khi tưới nước bị ô nhiễm 2ppm Pb + 0,1 ppm Cd + 0,5 ppm As.
Kết quả thí nghiệm ở Cam Giá cũng tương tự như Túc Duyên: với công thức tưới nước ô nhiễm và lót 4 tấn Cao/ha vào đất thì hàm lượng trong rau mới đạt TCCP: 0,4747 mg Pb /kg tươi; 0,0177 mg Cd/kg tươi tương ứng với giá trị pH đất là 7,4.
Kết quả thí nghiệm ở cả 2 địa điểm cũng cho thấy: vôi bón không có tác dụng hạn chế sự tích lũy As trong rau, hàm lượng As trong rau khi tưới nước ô nhiễm không có sự khác nhau trong trường hợp bón vôi và không bón vôi.
Như vậy: Trên nền đất phù sa Sông Cầu, nếu sử dụng nước tưới bị ô nhiễm Pb ≤ 2 ppm và Cd ≤ 0,1 ppm cần phải bón vôi với mức 4 tấn/ha để pH đất đạt ở mức 7,4 – 7,8 thì hàm lưọng Cd, Pb trong rau mới đảm bảo an toàn.
Tác giả Hong CO và cs (2007) [86] khi sử dụng vôi để hạn chế sự hấp thụ Cd trên đất khai thác khoáng sản cũng đã đề xuất với mức vôi bón 5 tấn/ha có thể làm giảm 50% lượng Cd hấp thụ vào rau cải củ.