4. Những đóng góp mới của đề tài
3.3.2. Hiện trạng môi trường nước
Phần lớn các sông ở Thái Nguyên nằm trong hệ thống sông Thái Bình, trong đó có hai lưu vực sông lớn là sông Cầu và sông Công.
Ở mùa mưa trữ lượng nước mặt ở các sông, suối là rất lớn. Thái Nguyên còn có trên 4000 ha ao hồ, trong đó có rất nhiều ao hồ nhân tạo do đắp đập, ngăn dòng chảy, lấy nước làm thủy lợi để phục vụ cho sản xuất nông nghiệp. Đặc biệt là Hồ Núi Cốc có diện tích mặt nước rộng khoảng 30 km2
chứa 170 triệu m3
nước có thể tưới cho 12.000 ha ruộng. Tổng trữ lượng nước mặt của tỉnh Thái Nguyên có khoảng trên 2 tỷ m3 (Sở Tài nguyên và Môi trường Thái Nguyên, 2010).
Trong khu vực nghiên cứu nguồn nước tưới chủ yếu là nước sông Cầu ngoài ra còn có sông Công, Hồ Núi Cốc được bơm về hệ thống theo mương dẫn. Thực tế nước sông Cầu, sông Công là nơi tiếp nhận các nguồn thải công nghiệp của nhà máy giấy Hoàng Văn Thụ, mỏ than Khánh Hòa, từ các vùng khai thác khoáng sản như Đại Từ, khu công nghiệp Gang Thép, nước thải sinh hoạt,… nên chất lượng nước sông có nhiều biến động tùy theo mùa và theo nguồn thải (Phan Thị Thu Hằng, 2008).
Kết quả kiểm tra hàm lượng kim loại nặng và sự biến động của chúng trong nước ở 2 vùng chuyên canh rau của thành phố Thái Nguyên là Túc Duyên và Đồng Bẩm cho thấy thực trạng ô nhiễm kim loại nặng trong môi trường nước tưới.
3.3.2.1. Hàm lượng kim loại nặng trong nước tưới tại Túc Duyên
Kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng (Pb, As,) trong 6 mẫu trồng rau tại Túc Duyên được trình bày trong bảng 3.9:
Bảng 3.9: Hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc tƣới tại Túc Duyên Kí hiệu mẫu Loại nƣớc
Hàm lƣợng kim loại nặng (mg/kg đất) Pb As NTD1 Nước ao 0,035 0,039 NTD2 Nước bể chứa 0,013 0,024 NTD3 Giếng khoan 0,004 0,009 NTD4 Nước mương 0,047 0,012 NTD5 Nước mương 0,052 0,028 NTD6 Nước mương 0,027 0,022 QCVN (08:2008) 0,05 0,05
(Nguồn: Kết quả phân tích tại Viện Khoa học sự sống - ĐHTN, 2013)
Nhìn vào kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng ở bảng 4.12 trong 6 mẫu nước tại phường Túc Duyên cho thấy:
- Hàm lượng Pb: Theo QCVN 08:2008 đối với nước dùng cho thủy lợi, trong tất cả các mẫu kiểm tra chỉ có 1 mẫu nước tại Túc Duyên có hàm lượng Pb vượt quá quy chuẩn quy định còn lại hàm lượng đều rất thấp.
- Hàm lượng As: Nguồn ô nhiễm As chủ yếu từ hoạt động sản xuất công nghiệp và do sử dụng thuốc trừ sâu trong sản xuất nông nghiệp.
Kết quả kiểm tra các mẫu nước tưới trong khu vực nghiên cứu cho thấy tỷ lệ các mẫu bị nhiễm As ở khu vực nghiên cứu đều rất thấp. Thấp hơn rất nhiều so với tiêu chuẩn quy định.
* Nhận xét:
Hàm lượng Pb trung bình tại Túc Duyên là 0,008667 mg/l. Tỷ lệ ô nhiễm Pb là 1/6 trong đó có 1 nước tại Túc Duyên có hàm lượng 0,052 mg/l gấp 1,04 lần QCVN.
Xét về mặt hóa học As là một nguyên tố á kim nhưng trong danh mục chất độc hại được xếp cùng nhóm với các kim loại nặng. Kết quả kiểm tra cho thấy khu vực trồng rau của thành phố Thái Nguyên đã có hiện tượng nhiễm As trong nước.
3.3.2.2. Hàm lượng kim loại nặng trong nước tưới rau tại Đồng Bẩm
Bảng 3.10: Hàm lƣợng kim loại nặng trong nƣớc tƣới tại Đồng Bẩm
Kí hiệu mẫu Loại nƣớc Hàm lƣợng trong nƣớc (mg/l)
Pb As NDB1 Giếng khoan 0,025 0,017 NDB2 Bể chứa 0,002 0,019 NDB3 Nước ao 0,028 0,004 NDB4 Mương tưới 0,054 0,115 NDB5 Mương tưới 0,039 0,025 QCVN (08:2008) 0,05 0,05
(Nguồn: Kết quả phân tích tại Viện Khoa học sự sống – ĐHTN, 2013) .
Qua kết quả phân tích hàm lượng kim loại nặng trong nước tưới tại bảng 3.13 cho thấy: Trong 5 mẫu nước lấy tại xã Đồng Bẩm đều có mẫu vượt ngưỡng cho phép. Cụ thể:
- Hàm lượng Pb: Pb là nguy tố rất độc hại chúng có mặt trong môi trường là do sự tác động tổng hợp các yếu tố trong đó có hoạt động sản xuất nông nghiệp, công nghiệp và giao thông chiếm 1 vai trò rất lớn. Trong 5 mẫu kiểm tra tại Đồng Bẩm chỉ có 1/5 mẫu có hàm lượng vượt TCCP, đó là mẫu NDB4 có hàm lượng 0,054 mg/l. Số mẫu bị ô nhiễm Pb rất ít chỉ chiếm 20% và cũng chỉ ô nhiễm ở mức nhẹ.
- Hàm lượng As: Tỷ lệ các mẫu bị nhiễm As ở Đồng Bẩm đều rất thấp, chỉ có 1 mẫu NDB4, mẫu nước lấy tại mương tưới có hàm lượng As vượt TCCP gấp 2,3 lần .
3.4. Hàm lƣợng NO3- và KLN (Pb, As) trong một số loại rau tại thành phố Thái Nguyên
Rau xanh được sử dụng rất phổ biến trong bữa ăn hàng ngày của người dân Việt Nam. Chúng là những cây trồng ăn lá có khả năng tích lũy cao các nguyên tố kim loại nặng, những nguyên tố có độc tính cao và dễ dàng được tích luỹ trong các nông sản gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người thông qua con đường tích luỹ sinh học. Do vậy, ô nhiễm kim loại nặng đã trở thành vấn đề thu hút sự chú ý của các nhà nghiên cứu.
3.4.1. Hàm lượng NO3- trong rau
Kết quả kiểm tra 4 loại rau trồng chủ yếu ở vụ Đông Xuân năm 2012 tại khu vực Túc Duyên, hàm lượngNO3- trong các mẫu rau ở bảng 4.3 cho thấy:
Bảng 3.11. Hàm lƣợng NO3- trong sản phẩm rau sản xuất tại thành phố Thái Nguyên
Đơn vị tính: mgNO3-/kg rau tươi
Loại rau QĐ 867- 1998/BYT Túc Duyên Hàm lƣợng Số mẫu vƣợt TC Rau muống ≤500 642 2 Mồng tơi ≤500 503 2 Cải canh ≤500 742 4 Mướp đắng ≤150 242 3 Dưa chuột ≤150 350 4
(Nguồn: Kết quả phân tích tại Viện Khoa học sự sống – ĐHTN, 2013)
Ở cả địa điểm lấy mẫu, hàm lượng NO3-
trung bình của các mẫu rau đều vượt mức an toàn, tất cả 4 loại rau đều có mẫu vượt tiêu chuẩn cho phép cá biệt có mẫu rau cải canh và dưa chuột cả 4/4 mẫu kiểm tra có hàm lượng NO3-vượt tiêu chuẩn quy định.
3.4.2. Hàm lượng Pb trong sản phẩm rau trồng tại Túc Duyên và Đồng Bẩm
Bảng 3.12. Hàm lƣợng Pb trong sản phẩm rau sản xuất tại thành phố Thái Nguyên
Đơn vị tính: mgPb/kg rau tươi
Loại rau 8–2:2011/BYT
Túc Duyên Đồng Bẩm Hàm lƣợng vƣợt TC Số mẫu lƣợng Hàm vƣợt TC Số mẫu Rau muống 0,3 0,33 3 0,49 2 Mồng tơi 0,29 1 0,16 0 Cải canh 0,26 0 0,21 1 Mướp đắng 0,1 0,08 1 0,1 2 Dưa chuột 0,06 0 0,1 0 Đỗ trạch 0,05 0 0,08 1
Kết quả kiểm tra hàm lượng Pb trong các mẫu rau cho thấy chỉ có 11/48 mẫu rau có hàm lượng Pb vượt tiêu chuẩn quy định, trong đó nhiều nhất là mẫu rau muống (3/4 mẫu ở Túc Duyên và 2/4 mẫu rau ở Đồng Bẩm), có mẫu có hàm lượng Pb trong rau gấp 1,3 lần so với quy định. Tiếp đến là mướp đắng, hàm lượng Pb trung bình khá cao và có 1/4 mẫu ở Túc Duyên và 2/4 mẫu ở Đồng Bẩm đều vượt tiêu chuẩn quy định.
3.4.3 Hàm lượng As trong sản phẩm rau trồng tại Túc Duyên và Đồng Bẩm
Hàm lượng As trung bình của các mẫu rau đều ở mức an toàn, As trong rau ăn lá thấp hơn so với rau ăn quả ở cả hai địa điểm nghiên cứu.
Nguyên nhân có thể do việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) ở rau ăn quả nhiều nên đã có sự tích lũy As trong sản phẩm.
Kết quả kiểm tra cũng cho thấy, các mẫu rau ăn lá được kiểm tra tại hai địa điểm đều ở mức an toàn nhưng có đến 3/24 mẫu rau ăn quả có hàm lượng As vượt tiêu chuẩn quy định (2 mẫu tại Túc Duyên và 1 mẫu tại Đồng Bẩm).
Bảng 3.13: Hàm lƣợng As trong sản phẩm rau sản xuất tại thành phố Thái Nguyên
Đơn vị tính: mgAs/kg rau tươi
Loại rau Túc Duyên Đồng Bẩm Hàm lƣợng Số mẫu vƣợt TC Hàm lƣợng Số mẫu vƣợt TC Rau muống 0,59 0 0,66 0 Mồng tơi 0,27 0 0,21 0 Cải canh 0,38 0 0,43 0 Mướp đắng 0,61 1 0,51 0 Dưa chuột 0,59 0 0,62 0 Đỗ trạch 0,68 1 0,68 1 8-2:2011/BYT 1,0
3.5 Ảnh hƣởng của hàm lƣợng KLN (Pb, As) trong nƣớc tƣới đến năng suất rau cải canh
3.14: Bảng bố chí thí nghiệm
Đơn vị tính: g/chậu
Công thức thí nghiệm Nhắc lại
1 2 3 Trung bình
1. Nước sạch(ĐC) 135,8 107,3 117,8 120,3
2. (0,1ppmPb + 0,1ppm As) 109 141,7 114,1 121,6
3. (1,0ppmPb + 0,5ppm As) 96,2 80,4 88,9 88,5
4. (2,0ppmPb + 1,0ppm As) 71,3 62,1 65,8 66,4
(Nguồn:Kết quả phân tích tại Viện Khoa học sự sống - ĐHTN, 2013).
Kết quả cho thấy:
Tưới hỗn hợp các KLN (Pb và As) theo các mức tăng dần hàm lượng của chúng có ảnh hưởng tới năng suất cải canh, ở công thức tưới nước sạch (ĐC) năng suất là 120,3 g/chậu, đến công thức 2 (bổ sung 0,1ppm Pb và 0,1ppm As) năng suất là 121.6 g/chậu và ở công thức 3 (bổ sung 1,0ppm Pb và 0,5ppm As) năng suất cải canh giảm xuống là 88,5 g/chậu , năng suất cải canh thấp nhất ở công thức 4 (bổ sung 2,0ppm Pb và 1,0ppm As) là 66.4 g/chậu. Như vậy có thể kết luận sự có mặt của hỗn hợp kim loại nặng (Pb, As) trong nước tưới có sự tương quan với năng suất cải canh. Nồng độ Pb, As càng cao thì năng suất cải canh càng giảm.
3.6. Ảnh hƣởng của các mức bón phân đạm đến năng suất và sự biến động NO3- trong cây cải canh
3.6.1. Ảnh hưởng của các mức đạm đến sinh trưởng và năng suất cải canh
Chiều cao cây là biểu hiện đặc tính và tình hình sinh trưởng của cây qua từng giai đoạn. Đến một chừng mực nào đó thì cây sẽ đạt chiều cao tối đa, tuy nhiên chiều cao cây có thể thay đổi theo từng vựng, từng thời vụ, kỹ thuật canh tác và liều lượng phân bón.
3.6.1.1. Chiều cao cây
Chiều cao cây tăng dần theo thời gian sinh trưởng và theo liều lượng đạm bón (bảng 3.14)
Bảng 3.15. Các mức đạm bón ảnh hƣởng đến chiều cao cây cải canh (cm/cây)
Công thức Ngày sau trồng
5 10 15 20 25 30 0 N 4,65 5,10 5,43 7,58 10,32 12,50 60 N 4,60 7,50 12,55 17,34 20,10 22,50 90 N 4,70 7,85 14,15 18,53 21,47 24,25 120 N 4,55 7,80 10,95 17,69 21,78 24,60 150 N 4,25 7,80 12,87 17,84 22,05 24,80 180 N 4,73 9,00 14,85 18,58 25,31 27,05
Ở công thức bón 180 kg N/kg, chiều cao cây đạt cao nhất sau 30 ngày sau trồng là 27.05 cm và thấp nhất ở công thức không bón đạm là 12.50 cm. trong điều kiện thí nghiệm, khi bón đạm trong khoảng 0 -60kgN/ha chiều cao cây tăng rất rõ rệt từ 12.50cm (bón 0kgN/ha) đến 22.50 cm(bón 60kgN/ha).
Tuy nhiên khi tiếp tục tăng lượng đạm trong khoảng 60 – 180kgN/ha, chiều cao cây vẫn tăng nhưng mức độ tăng không lớn đạt 22.50 cm (bón 60kgN/ha) và 27.05cm (bón 180kgN/ha). Kết quả này cho thấy so với việc không bón đạm, chỉ bón thêm một lượng ít phân đạm cũng làm thay đổi rất đáng kể về chiều cao cây nhưng nếu bón quá nhiều đạm sẽ không cải thiện được chiều cao cây mà hiệu suất sử dụng phân cũng rất thấp.
3.6.1.2. Động thái ra lá của cây
Lá cung cấp thức ăn chính cho cây cả về chất lẫn về lượng, có thể nói rằng sức sống mạnh mẽ nhất của cây trồng được thể hiện ở bộ lá.
Bộ lá của cây trồng là nơi thực hiện nhiệm vụ quang hợp, tạo chất hữu cơ hình thành sinh khối của cây, nếu hiệu suất quang hợp của lá tốt thì khả năng cho năng suất cao.
Muốn vậy thì cây phải phát triển tốt, sự sắp xếp các lá trên cây phải phù hợp sao cho lá có thể hấp thu nhiều ánh sáng.
Bảng 3.16. Ảnh hƣởng của các mức đạm bón đến động thái ra lá của cây cải canh (lá/cây)
Công thức Ngày sau trồng 5 10 15 20 25 30 0 N 3,33 4,20 4,67 5,73 7,53 9,33 60 N 2,93 4,33 5,27 6,20 8,27 10,67 90 N 3,53 4,80 5,87 6,33 8,53 11,87 120 N 3,33 5,00 6,93 7,80 10,27 12,27 150 N 2,93 4,20 7,13 7,93 10,40 11,13 180 N 3,33 5,13 7,33 8,33 9,07 10,20
Số lá/cây đạt cao nhất ở công thức bón 120 kgN/ha là 12.27 lá. Tuy nhiên khi bón tăng thêm liều lượng đạm (> 12 kgN/ha) thì số lá giảm và chỉ đạt 10.20 lá (cụng thức bón 180 kgN/ha). Trong điều kiện thí nghiệm, bón đạm ở liều lượng cao (180 kgN/ha), cây hút được nhiều đạm làm cho tế bào đó gia tăng về kích thước nên mặc dù có sự hình thành lá nhưng các lá lại non và mềm hơn, khả năng chống chịu sâu bệnh của lá và cây kém hơn. Do vậy khi lá bắt đầu xuất hiện thì sâu bệnh cũng tấn công và không thể phát triển thành một lá hoàn chỉnh.
3.6.1.3. Các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cải canh
Việc tìm hiểu quá trình sinh trưởng của cây trồng với mục đích cuối cùng là đạt được năng suất cao, là cơ sở đánh giá sự thích nghi của cây trồng đối với đất đai và ảnh hưởng của các biện pháp kỹ thuật canh tác lên cây trồng có mang lại hiệu quả kinh tế tốt nhất hay không.
Bảng 3.17. Ảnh hƣởng của các mức bón đạm đến các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cây cải canh
Công thức Trọng lƣợng trung bình/cây (g) Năng xuất lý thuyết (Tấn/ha) Năng xuất thực tế (Tấn/ha) 0 N 15,11 3,02 2,10 60 N 75,00 15,00 7,10 90 N 117,50 23,50 15,60 120 N 120,00 24,00 15,84 150 N 95,00 19,10 9,66 180 N 83,33 16,67 8,53
Kết quả được trình bày ở bảng 3.16:
Cho thấy trọng lượng trung bình cây và năng suất thực tế có sự khác biệt lợn giữa các mức độ phân đạm. Ở công thức không bón đạm, trọng lượng trung bình cây đạt 15,11 g/cây và năng suất thực tế đạt 2,1 tấn/ha. Trong điều kiện thí nghiệm, trọng lượng trung bình cây và năng suất thực tế đạt được tỷ lệ thuận với mức tăng đạm bón trong khoảng 0-120kgN/ha là 120 g/cây và 15,84 tấn/ha (theo thứ tự tương ứng). Khi bón tăng lượng đạm đến 180N thì trọng lượng trung bình cây chỉ đạt 83,33 g/cây và năng suất thực tế chỉ đạt 8,53 tấn/ha. Có sự khác biệt rất có ý nghĩa ở mức 99% về trọng lượng trung bình cây và năng suất giữa các nghiệm thức.
3.6.1.4. Mối tương quan giữa năng suất cải canh và hàm lượng NO3- trong đất sau
thu hoạch
Nồng độ NO3-
trong đất có ảnh hưởng một cách rừ rệt tới sự hấp thu đạm và năng suất của cây trồng. Tuy nhiên, khó có thể xác định được nồng độ NO3-
đất thích hợp cho cây bởi sự biến động NO3-
trong đất lớn trong suốt vụ. Sự biến động này được xem như là một yếu tố ảnh hưởng đến sự hút chất dinh dưỡng và năng suất của cây.
y = 0.0735e6.8799x R2 = 0.8435 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 Nitrate-N (mg/100g đất) N ăn g su ất (t ấn /h a)
Hình 3.4 Mối tƣơng quan giữa năng suất cây cải canh và hàm lƣợng NO3-trong đất sau thu hoạch.
3.6.2. Ảnh hưởng của các mức bón đạm đến sự biến động NO3- trong rau cải canh
Sự tồn dư NO3-
trong cây là do trong quá trình sinh trưởng và phát triển cây hút đạm từ đất trồng và từ khí trời. Sự tồn dư NO3- trong cây nhiều hay ít còn phụ thuộc vào khả năng cung cấp đạm của đất nhiều hay ít, khả năng hấp thụ của cây mạnh hay yếu. Ngoài ra còn phụ thuộc vào loại rau (ăn lá, ăn củ, ăn bông…).
Bảng 3.18. Ảnh hƣởng của các mức đạm bón đến sự tồn dƣ NO3-qua các thời kì sinh trƣởng của cây cải canh
Đơn vị tính : mg/kg rau tươi
Công thức thí nghiệm
Ngày sau trồng
10 ngày 20 ngày 30 ngày
1. 0 N (ĐC) 9,9 73,8 37,1 2. 60 N 22,8 880,3 57,4 3. 90 N 26,0 674,8 226,3 4. 120 N 49,7 744,6 373,4 5. 150 N 41,7 945,3 437,8 6. 180 N 34,2 1128,6 524.9
(Nguồn: Kết quả phân tích tại Viện Khoa học sự sống - ĐHTN, 2012)
Hàm lượng NO3- trong cây trước trồng: 5,1 mg/kg chất tươi Sự tồn dư NO3-
trong cây ở các công thức đạt cao nhất 20 ngày sau trồng. 20 ngày sau trồng là giai đoạn cây sinh trưởng mạnh nhất, do dinh dưỡng NO3- cũng
làm tăng hàm lượng protein nên giai đoạn này cây cũng hút các chất dinh dưỡng nhiều nhất (trong đó có N).
Ở công thức bón 180kgN/ha đạt cao nhất là 1128.6 mg NO3-
/kg rau tươi và thấp nhất là đối chứng 73.8 mg NO3-
/kg rau tươi. Nhưng đến 30 ngày sau trồng thì hàm lượng NO3- ở các công thức đều giảm, vì thời gian bón thúc đạm