CTTN
Sinh khối (g) Tích lũy (mg/kg)
Tổng (mgAs/cây) Thân lá Rễ Tổng Thân lá Rễ BSAs-1 25,16±3,15a 3,43±0,18a 28,59±3,17a 15,7±0,17e 42,15±0,45e 0,539 BSAs-2 19,36±2,16cb 2,43±0,18c 21,79±2,53c 60,67±0,35d 95,56±2,65d 1,406 BSAs-3 19,72±2,23cb 2,47±0,21c 22,19±2,54c 98,52±0,58c 131,98±4,16c 2,268 BSAs-4 21,04±2,54b 2,75±0,23b 23,79±2,54b 148,28±1,17b 299,15±6,18b 3,942 BSAs-5 17,91±2,10c 2,12±0,15d 20,03±2,18d 185,54±2,34a 338,82±8,21a 4,041 LSD0,05 2,68 0,22 3,18 5,32 2,43 CV (%) 10,6 6,83 11,26 1,08 5,30
Hình 3.6. Ảnh hưởng của As đến tích lũy As trong thân lá, rễ cây Lu lu đực
0 100 200 300 400 500 600
BSAs-1 BSAs-2 BSAs-3 BSAs-4 BSAs-5
L ượ ng A s tí ch l ũy (m g/ k g ) Cơng thức thí nghiệm Thân lá Rễ Tổng
Kết quả thí nghiệm được tổng hợp ở Bảng 3.14 và minh họa trên Hình 3.6. Kết quả cho thấy cây Lu lu đực có thể sống được ở tất cả các cơng thức thí nghiệm, tuy nhiên khả năng sinh trưởng và hấp thu As tùy thuộc vào từng cơng thức thí nghiệm. Nhìn chung khi hàm lượng As tăng thì sinh khối của cây giảm so với công thức đối chứng BSAs-1, cụ thể sinh khối thu được ở công thức BSAs-1 là 28,59 g, BSAs-2 là 21,79 g; BSAs-3 là 22,19 g; BSAs-4 là 23,79 g và BSAs-5 là 20,03g.
Khả năng tích lũy As trong cây tăng khi hàm lượng As trong đất tăng, nhưng khả năng tích lũy As của cây Lu lu đực ở phần rễ cao hơn phần thân lá. Khả năng loại bỏ As ra khỏi đất của cây Lu lu đực lớn hơn cây cỏ Mần trầu. So với cơng thức đối chứng BSAs-1, hàm lượng As tích lũy trong thân ở cơng thức BSAs-2 tăng 3,86 lần, BSAs-3 là 6,28 lần; BSAs-4 là 9,44 lần; và công thức BSAs-5 là 11,8 lần. Tương tự đối với rễ, khả năng hấp thu và tích lũy As ở các cơng thức BSAs-2, BSAs-3, BSAs-4 và BSAs-5 là 2,27; 3,13; 7,09 và 8,04 lần so với đối chứng. Khả năng loại bỏ As ra khỏi đất ở công thức BSAs-4 (Pb bổ sung là 100mg/kg) và BSAs-5 (Pb bổ sung là 200mg/kg) khác nhau không nhiều, tương ứng là 3,924mg/cây và 4,041 mg/cây. Như vậy với đất ơ nhiễm As thấp thì có thể sử dụng cây Lu lu đực để xử lý.
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu bằng thực nghiệm có thể thấy rằng:
- Cỏ Mần trầu (Eleusine indica L.) và cây Lu lu đực (Solanum nigrum L.) có thể phát triển tốt trên đất bị ơ nhiễm Pb, có khả năng hấp thu Pb hiệu quả nhất ở hàm lượng 1500 mg/kg, điều này cũng phù hợp với nghiên cứu của Đặng Đình Kim và cộng sự khi nghiên cứu cải tạo đất ơ nhiễm ở vùng khai thác khống sản [19].
Đối với cây cỏ Mần trầu ở công thức bổ sung 1500 mg/kg Pb thì sinh khối đạt 31,12±4,27 g, khả năng hấp thu ở phần thân lá và rễ tương ứng là 149,25±7,23 mg/kg và 1332,65±13,16 mg/kg, lượng Pb được tách ra khỏi đất theo sinh khối là rất lớn, trung bình đạt 1.481,9 mg/kg.
Đối với cây Lu lu đực ở cơng thức bổ sung 1500 mg/kg Pb thì sinh khối của cây không phải lớn nhất nhưng khả năng loại bỏ Pb ra khỏi đất lại tốt nhất đạt 12,012 mg/kg. Hàm lượng Pb tích lũy trong thân lá và rễ cây tương ứng là 278,54±6,14 mg/kg và 1255,37±7,36 mg/kg.
- Cây cỏ Mần trầu và cây Lu lu đực ngoài khả năng loại bỏ Pb cịn có thể loại bỏ Cd ra khỏi đất với hàm lượng lớn.
Đối với cỏ Mần trầu ở công thức bổ sung 50 mg/kg Cd thì khả năng tích lũy Cd trong cây là lớn nhất, đạt 440,7 mg/kg, trong đó phần thân lá đạt 75,61±3,12
Hiệu quả xử lý Cd của cây Lu lu đực tốt hơn cây cỏ Mần trầu, lượng Cd cây lấy ra khỏi đất là 5,210 mg/kg, khả năng tích lũy trong thân lá và rễ tương ứng là 152,52±10,33 mg/kg và 365,09±10,11 mg/kg.
Như vậy cơ chế hấp thu KLN của cây cỏ Mần trầu và cây Lu lu đực có thể được giải thích như sau: Cây cỏ mần trầu và cây Lu lu đực hấp thu, tích lũy các KLN (As, Cd, Pb) thông qua hệ rễ của chúng. Rễ hút thu các ngun tố có trong mơ thực vật từ đất và vận chuyển lên phần sinh khối trên mặt đất. Để hút thu được các kim loại tồn tại trong đất cần sự di động của kim loại lien kết với đất. Sự di động có thể được thực hiện bằng một số cách sau:
- Những phần tử tạo phức với kim loại có thể tồn tại trong vùng rễ ở dạng phức và hịa tan kim loại có trong đất tạo thành dạng hịa tan trong dung dịch đất
- Rễ thực vật có thể hịa tan KLN trong đất bằng cách acid hóa mơi trường đất và đẩy ion dương kim loại khỏi phức tạo thành dạng hòa tan
- Rễ có thể phối hợp với vi sinh vật vùng rễ hoặc các vi khuẩn sống phụ thuộc vào rễ để làm tăng khả năng hấp thu KLN trong đất
Các kim loại được hấp phụ lên bề mặt rễ, kim loại được chuyển qua màng tễ bào vào trong tế bào rễ. KL được hút vào trong rễ và được chuyển vào trong không bào. KL linh động trong nội bào vượt qua màng tế bào và chuyển lên các mô mạch trong rễ (Xylem). KL trong rễ sẽ được chuyển lên thân và lá.
Do đó đối với đất bị ơ nhiễm Pb và Cd ta có thể dùng cây cỏ Mần trầu và cây Lu lu đực để xử lý. Vì đất trồng rau ở Thái Ngun bị ơ nhiễm Pb và Cd nên nhóm nghiên cứu đã chọn hai cây đó là cỏ Mần trầu và Lu lu đựcđể xử lý và đưa vào nghiên cứu ở các thí nghiệm tiếp theo.
3.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến khả năng hấp thu KLN (Cd, Pb, As) của cây cỏ Mần trầu và cây lu lu đực Pb, As) của cây cỏ Mần trầu và cây lu lu đực
3.3.1. Nghiên cứu thời gian thu hoạch ảnh hưởng đến khả năng tích luỹ KLN (Cd, Pb, As) của cây cỏ Mần trầu và cây Lu lu đực Pb, As) của cây cỏ Mần trầu và cây Lu lu đực
* Khả năng sinh trưởng và tích luỹ Cd của cây cỏ Mần trầu và cây Lu lu đực
Bảng 3.15. Khả năng sinh trưởng của cây theo thời gian khi gây nhiễm Cd Loại cây Công thức Chiều cao cây trước TN (cm) Chiều cao cây sau TN (cm) Chiều dài rễ trước TN (cm) Chiều dài rễ sau TN (cm) Khối lượng khô cây sau TN (g/cây) Cỏ Mần trầu TGCd-1 4,2±0,5a 12,3±1,6c 1,3±0,2a 3,8±0,25d 4,84±0,5c TGCd-2 4,8±0,6a 24,8±2,7b 1,67±0,1a 7,55±0,98c 16,85±1,1d TGCd-3 4,3±0,4a 35,6±3,1a 1,57±0,14a 13,81±1,77b 25,52±2,0b TGCd-4 4,5±0,4a 39,2±3,5a 1,74±0,13a 16,78±1,53a 26,26±3,1a LSD0,05 0,32 4,43 0,29 2,16 1,72 CV (%) 5,57 11,98 17,79 16,25 6,98 Lu lu đực TGCd-1 8,0±0,2a 15,6±1,6c 1,3±0,2a 3,2±0,7d 3,01±0,6c TGCd-2 8,2±0,5a 28,2±2,5b 1,77±0,1a 9,8±1,2c 17,89±0,9b TGCd-3 7,6±0,3b 42,5±5,1a 1,42±0,06a 16,5±2,5b 26,75±2,1a TGCd-4 7,6±0,5b 47,8±6,5a 1,72±0,06a 18,3±3,4a 26,58±1.8a LSD0,05 0,47 4,36 0,59 1,62 1,77 CV (%) 4,8 10,2 38,5 10,71 7,08
Kết quả nghiên cứu được trình bày ở Bảng 3.15 cho thấy khả năng sinh trưởng theo thời gian của cây cỏ Mần trầu ở đất có bổ sung Cd. Sau 1 tháng (cơng thức TGCd-1), chiều cao trung bình của cây đạt 12,3±1,6 cm, khi tăng thời gian lên thì chiều cao cây cao cũng tăng lên. Cụ thể, so với đối chứng (cơng thức TGCd-1) thì sau 2 tháng tại công thức TGCd-2 chiều cao cây trung bình đạt 24,8±2,7 cm, tăng lên gấp 2 lần; sau 3 tháng (TGCd-3) đạt 35,6±3,1cm, tăng gấp 3 lần và sau 4 tháng chiều cao cây có tăng nhưng so với các tháng trước thì tốc độ tăng khơng đáng kể (cao 39,2±3,5 cm), vì ở giai đoạn này cây bắt đầu ra hoa tạo quả rồi già đi.
Tương tự, cây Lu lu đực cũng có tốc độ tăng trưởng rất cao. Sau 1 tháng (TGCd-1) chiều cao cây trung bình đạt 15,6±1,6 cm, sau 2 tháng (TGCd-2) tăng lên gần gấp đôi (28,2±2,5 cm), sau 3 tháng (TGCd-3) chiều cao cây trung bình tăng lên gần gấp 3 lần so với cây sau 1 tháng (đạt 42,5±5,1 cm) và sau 4 tháng chiều cao cây trung bình tăng lên nhưng khơng nhiều (đạt 47,8±6,5 cm).
Các kết quả nghiên cứu thu được cho thấy, sau 1 tháng thí nghiệm sinh khối khơ của cây cỏ Mần trầu là rất nhỏ 4,84±0,5 g. Sau 2 tháng sinh khối tăng lên là 16,85±1,1 g, gấp 3,5 lần so với tháng thứ nhất. Sau 3 tháng sinh khối cây tăng lên đáng kể là 25,52±2,0 g, cao hơn gấp 5,3 lần so với tháng thứ nhất đây cũng là thời điểm nên thu hoạch cây. Sau 4 tháng sinh khối cây vẫn tăng nhưng không nhiều so với tháng thứ 3 đạt 26,62±3,1 g cao hơn gấp 5,5 lần so với tháng thứ nhất.
Cây Lu lu đực sau 1 tháng thí nghiệm sinh khối khơ rất nhỏ 3,01±0,6 g. Sau 2 tháng sinh khối đã tăng lên là 17,89±0,9 g, tăng gần gấp 6 lần so với tháng đầu tiên, sau 3 tháng thì sinh khối cây tăng lên đáng kể là 26,75±2,1 g gấp gần 9 lần so với tháng đầu, sau 4 tháng sinh khối cây có phần giảm xuống (26,58±1,8g) so với sau 3 tháng vì cây già đi, lá vàng rụng và cây ra hoa tạo quả.
Khả năng tích lũy Cd
Đối với cây cỏ Mần trầu, hàm lượng Cd tích lũy trong phần thân lá sau 1 tháng trồng cây là 23,41±1,75 mg/kg, sau 2 tháng đã tăng lên 40,44±2,94 mg/kg cao hơn gấp 1,7 lần, sau 3 tháng tăng lên 72,41±3,58 mg/kg, gấp 3,1 lần so với cây trồng sau 1 tháng và sau 4 tháng thì khả năng tích lũy có phần giảm xuống so với cây trồng sau 3 tháng, khả năng tích lũy Cd trong phần thân lá còn 65,57±3,83 mg/kg.
Kết quả cũng thu được tương tự với hàm lượng Cd tích lũy trong rễ của cây ở tháng thứ nhất là 80,97±3,02 mg/kg và so với tháng thứ nhất thì sau 2 tháng đã tăng lên 214,91±14,18 mg/kg cao hơn gấp 2,6 lần, sau 3 tháng và 4 tháng thì tăng mạnh lên tương ứng là 343,8±29,07 mg/kg và 340,44±29,75 mg/kg cao hơn gấp 4,1 và 3,9 lần. Như vậy, có thể kết luận rằng sau 3 tháng trồng cây để xử lý thì nên thu hoạch cây để thu hồi sinh khối chứa các KLN để đem đi xử lý.