Loại cây Cơng thức thí nghiệm Sinh khối khơ thân lá (g) Lượng As tích lũy trong thân lá (mg/kg) Sinh khối khơ của rễ (g) Lượng As tích lũy trong rễ (mg/kg) Lượng As cây lấy khỏi đất (mg) Cỏ Mần trầu EDTA-1 17,96±1,46c 10,12±0,71dc 6,15±0,63c 28,45±1,12d 0,36 EDTA-2 28,17±2,18a 10,36±0,72ba 7,98±0,68a 33,56±1,16a 0,56 EDTA-3 25,01±2,11b 11,04±0,75a 7,12±0,71ba 30,10±1,15c 0,49 EDTA-4 26,76±2,15a 10,54±0,72bc 7,38±0,73ba 30,54±1,14b 0,51 EDTA-5 14,62±1,37d 9,51±0,63de 5,46±0,59d 27,28±1,08e 0,29 EDTA-6 13,04±1,32e 9,31±0,61e 5,03±0,57d 26,54±1,06f 0,25 LSD0,05 1,44 0,6 0,52 0,54 CV (%) 5,76 4,93 6,72 1,54
Lu lu đực EDTA-1 23,77±2,14c 92,01±6,53cb 3,25±0,34b 142,21±7,24c 2,65 EDTA-2 24,64±2,15c 94,02±6,55cb 3,46±0,36b 149,10±7,25b 2,83 EDTA-3 34,05±2,67a 103,63±7,21a 4,15±0,37a 171,90±7,45a 4,24 EDTA-4 31,16±2,61b 96,94±6,57b 3,84±0,36a 170,23±8,15a 3,67 EDTA-5 20,89±1,85d 91,66±6,43cb 2,71±0,21c 142,22±7,24c 2,30 EDTA-6 19,69±1,76e 103,62±7,23a 2,11±0,21d 132,50±7,25d 2,32 LSD0,05 1,65 4,53 0,27 4,81 CV (%) 5,33 3,91 6,93 2,66
Hình 3.29. Ảnh hưởng của EDTA đến khả năng tích lũy As của cây cỏ Mần trầu
Hình 3.30. Ảnh hưởng của EDTA đến khả năng tích lũy As của cây Lu lu đực khả năng tích lũy As của cây Lu lu đực
Với cây Lu lu đực: hàm lượng As tích lũy cao nhất ở các cơng thức EDTA-3 (EDTA = 2mmol/kg), lượng As tích lũy trong thân lá và rễ tương ứng là 103,63±7,21 mg/kg và 171,90±7,45 mg/kg, tăng 60% so với công thức đối chứng EDTA-1. Công thức EDTA-4 (EDTA = 3mmol/kg) lượng As tích lũy trong thân lá là 96,94±6,57 mg/kg và rễ 170,23±8,15mg/kg, tăng 39% so với đối chứng; công thức EDTA-2 lượng As tích lũy trong cây tăng 6,8%, cụ thể trong thân lá là 94,02±6,55 mg/kg và rễ là 149,10±7,25 mg/kg. Khi lượng EDTA được bổ sung tăng thì hàm lượng As được tích lũy trong cây lại giảm dần, cụ thể: ở công thức EDTA-5 (EDTA = 4 mmol/kg) và EDTA-6 (EDTA = 5 mmol/kg) thì khả năng loại bỏ As của cây ra khỏi đất giảm tương ứng là 13% và 12% so với công thức đối chứng.
Như vậy, từ kết quả phân tích ảnh hưởng của EDTA đến khả năng tích lũy một số KLN (Cd, Pb, As) của cây cỏ Mần trầu và cây Lu lu đực cho thấy, khi bổ sung lượng EDTA từ 1 - 2 mmol/kg làm tăng khả năng tích lũy KLN trong thân lá
và rễ của cả 2 loài cây, trong đó tích lũy chủ yếu ở phần rễ. Nếu hàm lượng EDTA quá cao sẽ làm giảm khả năng tích lũy KLN (ở các cơng thức bổ sung 4 - 5 mmol EDTA/kg). Kết quả này tương tự với nhiều nghiên cứu khác trên thế giới. Theo nghiên cứu của Yulin Han và cộng sự (2016), khi bổ sung EDTA, hàm lượng Pb tích lũy trong thân lá của cây hoa diên vĩ (Iris halophila) tăng đến 2,16 lần so với đối chứng, khả năng tích lũy Cd tăng 1,21 đến 1,68 lần, trong đó tích lũy ở phần rễ lớn hơn trong thân lá. Nghiên cứu của Garba và cộng sự (2012) về khả năng tích lũy của cây cỏ Mần trầu cũng cho kết quả tương tự, tuy nhiên, ở nghiên cứu này hàm lượng Pb tích lũy trong thân lá gấp 2,46 lần so với trong rễ [69, 127].
Từ kết quả phân tích trên chứng tỏ nếu bổ sung một lượng EDTA thích hợp sẽ làm cho kim loại ở dạng khó hịa tan trở nên hịa tan do hình thành các chelat linh động. Nguyên nhân, các cation kim loại thay thế ion H+ trong nhóm COOH do đó khi bổ sung một lượng EDTA thích hợp sẽ tăng khả năng hút thu các KLN của cây chuyển lượng kim loại có trong đất thành dạng dễ tiêu sinh học và cây trồng dễ dàng hút thu hơn, kết quả này cũng phù hợp với nghiên cứu của Zhuang và cộng sự [130]. Theo kết quả nghiên cứu của Javier và cộng sự (2007), khi bổ sung 500 µM EDTA, 100% Pb và 98% Cd tồn tại ở dạng phức chất với EDTA [73].
Hàm lượng EDTA tích lũy trong rễ nhiều hơn trong chồi là do khi rễ cây hấp thu các KLN ở dạng dễ tiêu sinh học, các ion kim loại mang điện tích dương được giữ bởi điện tích âm ở thành tế bào của rễ cây, khả năng di chuyển từ rễ lên chồi kém cũng có thể do sự bão hịa hút thu ở rễ cây khi sự tích lũy trong cây ở mức cao.
Tuy nhiên, khi bổ sung hàm lượng EDTA cao thì khả năng tích lũy KLN của cây lại giảm. Một trong những nguyên nhân do EDTA có thể liên kết với hầu hết các cation thiết yếu, đặc biệt và Ca2+ và Mg2+. Ở nồng độ EDTA cao, phản ứng cạnh tranh với các phức hợp Ca-EDTA và Mg-EDTA tăng lên. Kết quả nghiên cứu của Javier và cộng sự (2007), cho thấy hàm lượng các kim loại Pb và Cd trong rễ cây giảm khi bổ sung 750 µM EDTA. Ngồi ra, khi tăng nồng độ của EDTA lên đến 4 – 5 mmol/kg làm giảm sinh khối của cây, điều này cũng làm giảm khả năng tích lũy KLN trong cây cỏ Mần trầu và cây Lu lu đực [78].
Khi bổ sung EDTA vào thì sẽ tạo phức và làm tăng tính tan. Tuy nhiên thực vật khơng giống động vật, nó khơng nhận biết được đâu là kim loại độc hại, mà nó chỉ phụ thuộc vào hóa trị và ái lực ion của KLN đó trong mơi trường. Trong nghiên cứu này Cd, Pb, Zn, đặc biệt là Cd và Zn tương đồng nhau về mặt sinh lý và dinh
dưỡng cây trồng do đó khả năng hấp phụ nó phụ thuộc vào lượng EDTA đưa vào vì EDTA làm tăng tính tan của KLN. Tuy nhiên khi mà hấp thu một lượng dư rồi thì lượng EDTA có bổ sung thêm nó cũng khơng hấp thu được nữa
3.4. Xây dựng mơ hình khảo nghiệm khả năng ứng dụng cây cỏ Mần trầu và cây Lu lu đực để xử lý ô nhiễm KLN (Cd, Pb, As) trong đất trồng rau