I. ẢNH HƯỞNG CỦA NỒNG ĐỘ CHÌ (Pb) ĐẾN MỘT SỐ CHỈTIÊU
1.1.2.Ảnh hưởng của nồng độ Pb đến hàm lượng diệp lụ cb trong lá
giai đoạn ra hoa có sự thay đổi trong từng công thức: hàm lượng diệp lục a tăng dần từ CT I (ĐC) tới CT III (210 ppm) và giảm xuống ở CT IV (350ppm).
Ở giai đoạn ra hoa, dưới ảnh hưởng của nồng độ Pb trong đất, hàm lượng diệp lục a dao động trong khoảng 2,61- 3,47 mg/g chất tươi. Hàm lượng diệp lục a trong lá đậu bắp thay đổi khi nồng độ Pb trong đất khác nhau. Trong phạm vi nồng độ Pb chúng tôi nghiên cứu, nhận thấy: Hàm lượng diệp lục a trong lá đậu bắp ở các CT I, II, III tỷ lệ thuận với nồng độ Pb trong đất. Hàm lượng diệp lục a trong lá đậu bắp đạt giá trị thấp nhất ở CT IV 350 ppm là 2,6 mg/g chất tươi ( bằng 117,62 % so với ĐC). Hàm lượng diệp lục trong lá đậu bắp đạt giá trị cao nhất ở CT III 210 ppm là 3,47 mg/g chất tươi.
Mặc dù Pb không tham gia vào chức năng cấu trúc, không có trong thành phần của diệp lục nhưng Pb có khả năng tác dụng kích thích hoạt động của một số enzim trong tế bào, trong đó có các enzim tham gia vào quá trình tổng hợp diệp lục a, khi nồng độ Pb vượt ngưỡng giới hạn cho phép của cây thì Pb có thể ức chế hoạt động của các enzim tham gia vào quá trình tổng hợp diệp lục a. Đây là một trong những nguyên nhân giải thích vì sao hàm lượng diệp lục a tăng dần khi nồng độ Pb trong đất tăng nhưng đến một ngưỡng nào đó thì hàm lượng diệp lục a sẽ giảm dần.
Như vậy, kim loại Pb có ảnh hưởng tích cực đến hàm lượng diệp lục a ở lá đậu bắp trong phạm vi nồng độ Pb từ 16,13- 210 ppm, khi nồng độ Pb lớn hơn 210 ppm thì Pb có ảnh hưởng tiêu cực đến hàm lượng diệp lục a trong lá đậu bắp.
1.1.2. Ảnh hưởng của nồng độ Pb đến hàm lượng diệp lục b trong lá đậu bắp. bắp.
Một trong các sắc tố phụ quang hợp là diệp lục b. Quang phổ hấp thụ của diệp lục b có 2 đỉnh là λMAX = 643 nm và λMAX = 454 nm.Cực đại quang phổ hấp thụ của diệp lục b tại miền ánh sáng đỏ dịch chuyển về phía các sóng ngắn hơn, còn ở miền ánh sáng xanh dịch chuyển về phía các sóng dài hơn. Diệp lục b đảm nhiệm vai trò nhận năng lượng từ các sắc tố phụ khác và truyền năng lượng đó cho diệp lục a.
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ Pb đến hàm lượng diệp lục b trong lá đậu bắp được trình bày trong bảng 2:
Bảng 2. Ảnh hưởng của nồng độ Pb đến hàm lượng diệp lục b trong lá đậu bắp.
Công thức Giai đoạn ra hoa
Diệp lục b ( mg/g chất tươi) % so với ĐC
CT I (ĐC) 2,24 ± 0,03 100
CT II (70 ppm) 2,04 ± 0,01 91,14
CT III (210 ppm) 1,77 ± 0,01 79
CT IV (350 ppm) 2,44 ± 0,09 109,03
Trong bảng trên không có số liệu hàm lượng diệp lục b ở giai đoạn trước ra hoa là do trong quá trình làm thí nghiệm vì một vài lý do khách quan nên không có kết quả để phân tích.
Từ bảng số liệu ta thấy: dưới ảnh hưởng của nồng độ Pb trong đất được chúng tôi nghiên cứu, ở giai đoạn ra hoa, hàm lượng diệp lục b dao động trong khoảng 1,77- 2,44 mg/ g chất tươi. Hàm lượng diệp lục b trong lá đậu bắp đạt giá trị thấp nhất ở CT III 210 ppm (1,77 mg/g chất tươi). Hàm lượng diệp lục b trong lá đậu bắp đạt giá trị cao nhất ở CT IV 350 ppm (2,44 mg/g chất tươi).
Ngoài ra, qua bảng số liệu chúng tôi nhận thấy hàm lượng diệp lục b trong lá đậu bắp giai đoạn này trong CT I, II, III có xu hướng giảm dần từ
CT I (ĐC), đến CT II (70 ppm), CT III (210 ppm), nhưng lại có sự tăng lên ở CT IV (350 ppm).
Như vậy, trong phạm vi nghiên cứu, kim loại Pb trong đất có ảnh hưởng tiêu cực đến hàm lượng diệp lục b trong lá đậu bắp.
1.1.3. Ảnh hưởng của nồng độ Pb đến hàm lượng diệp lục tổng số trong lá đậu bắp.
Hàm lượng diệp lục tổng số có vai trò quyết định đến khả năng quang hợp cả cây đậu bắp. Vì vậy, hàm lượng diệp lục tổng số có vai trò quan trọng đối với sự sinh trưởng, phát triển, hình thành năng suất và chất lượng sản phẩm sau thu hoạch. Hàm lượng diệp lục tổng số phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: giống, liều lượng phân bón, điều kiện canh tác, thời tiết.
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ Pb đến hàm lượng diệp lục tổng số trong lá đậu bắp được trình bày trong bảng 3:
Bảng 3. Ảnh hưởng của nồng độ Pb đến hàm lượng diệp lục tổng số trong lá đậu bắp.
Công thức Giai đoạn sau ra hoa
Diệp lục tổng số (mg/g chất tươi) % so với ĐC
CT I (ĐC) 4,64 ± 0,41 100
CT II (70 ppm) 5,02 ± 0,04 108,19
CT III (210 ppm) 5,24 ± 0,09 112,93
Trong bảng trên không có số liệu hàm lượng diệp lục a ở giai đoạn trước ra hoa là do trong quá trình làm thí nghiệm vì một vài lý do khách quan nên không có kết quả để phân tích.
Qua bảng số liệu ta thấy: Dưới ảnh hưởng của nồng độ Pb trong đất được nghiên cứu, ở giai đoạn ra hoa, hàm lượng diệp lục tổng số dao động khoảng 4,64- 5,24 mg/g chất tươi. Hàm lượng diệp lục tổng số trong lá đậu bắp đạt giá trị thấp nhất ở CT I (đối chứng) (4,64 mg/g chất tươi). Hàm lượng diệp lục tổng số trong lá đậu bắp đạt giá trị cao nhất ở CT III 210 ppm (5,24 mg/g chất tươi).
Như đã biết, chì không phải là nguyên tố thiết yếu đối với cây trồng, ở một nồng độ nào đó, nó sẽ gây độc cho cây trồng thông qua sự ức chế tới sinh lý, sinh trưởng của cây. Tuy nhiên, trong phạm vi nồng độ Pb chúng tôi nghiên cứu, chúng tôi nhận thấy rằng: Hàm lượng diệp lục tổng số trong lá đậu bắp trong các CT I, II, III tỷ lệ thuận với nồng độ Pb trong đất, cao nhất ở CT III và sau đó giảm dần ở CT IV (5,24 mg/g chất tươi). Song hàm lượng diệp lục tổng số trong lá đậu bắp ở CT IV (5,05 mg/g chất tươi) cao hơn so với hàm lượng diệp lục tổng số trong CT I- ĐC (4,64 mg/g chất tươi). Chứng tỏ, ở nồng độ Pb 350 ppm, Pb bắt đầu gây độc cho cây đậu bắp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Kết quả này phù hợp với nghiên cứu của tác giả Pallavi Sharma: Khi nồng độ Pb quá cao thì Pb làm giảm khả năng hấp thu các nguyên tố cần thiết như sắt, magie…dẫn tới ức chế quá trình tổng hợp diệp lục [27].
1.2. Ảnh hưởng của nồng độ Pb đến hoạt tính enzim catalaza trong lá đậu bắp.
Catalaza là enzim tồn tại trong cơ thể thực vật, đặc biệt là các cơ quan có hoạt động sinh lý mạnh. Catalaza thuộc nhóm oxyreductaza có vai trò xúc tác cho các phản ứng oxi hóa sinh học, làm nhiệm vụ vận chuyển H+ và e- trong các phản ứng oxi hóa khử. Vì thế, enzim này rất quan trọng trong quá trình hô hấp và trao đổi năng lượng ở cơ thể sinh vật. Catalaza xúc tác cho phản ứng oxi hóa khử các chất hữu cơ khi có H2O2. Do đó catalaza có vai trò giải độc được tạo ra trong cơ thể.
Phản ứng phân giải H2O2 của catalaza diễn ra như sau:
Catalaza
2 H2O2 2 H2O + O2
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ Pb đến hoạt tính enzim catalaza trong lá đậu bắp được trình bày trong hình 2.
Hình 2. Ảnh hưởng của nồng độ Pb đến hoạt tính enzim catalaza trong lá đậu bắp
Từ bảng số liệu ta thấy: khi so sánh hoạt tính enzim catalaza trong lá đậu bắp giữa các công thức trong cùng giai đoạn, hoạt tính enzim catalaza tăng dần từ CT I (ĐC) đến CT II (70 ppm); CT III (210 ppm) và có giảm từ CT III (210 ppm) đến CT IV (350 ppm).
Ở giai đoạn trước ra hoa, hoạt tính enzim catalaza trong lá đậu bắp đạt giá trị thấp nhất ở công thức đối chứng (4,45 mg H2O2/g/ phút). Hoạt tính enzim catalaza trong lá ở các CT II, III, IV so với ở công thức I lần lượt là 118,43%; 123,6%; 114,61% và đạt giá trị cao nhất ở CT III 210 ppm (5,5 mg H2O2/g/ phút).
Ở giai đoạn ra hoa, hoạt tính enzim catalaza trong lá đậu bắp đạt giá trị thấp nhất ở công thức đối chứng (3,6 mg H2O2/g/ phút). Hoạt tính enzim catalaza trong lá ở các CT II, III, IV so với ở CT I lần lượt là 105,56%;
128,61%; 113,89% và đạt giá trị cao nhất ở CT III 210 ppm (4,63 mg H2O2/g/ phút).
Hoạt tính enzim catalaza trong lá đậu bắp ở cả giai đoạn trước ra hoa và giai đoạn ra hoa đều tăng dần từ CT I(ĐC) đến CT II (70 ppm), CT III (210 ppm) sau đó giảm ở CT IV (350 ppm). Song chúng tôi nhận thấy: hoạt tính enzim catalaza trong lá đậu bắp ở CT IV (350 ppm) tuy có thấp hơn so với ở CT III (210 ppm) nhưng vẫn cao hơn so với hoạt tính enzim catalaza trong lá đậu bắp ở CT I- đối chứng. Kết quả này có thể giải thích theo Pallavi Sharma: khi nồng độ Pb cao, Pb thúc đẩy sự hình thành các phản ứng oxi hóa trong cơ thể thực vật, làm cho thực vật bị strees, dẫn đến sự gia tăng hoạt động của các enzim chống oxi hóa [27]. Trong trường hợp này, khi nồng độ Pb tăng dần từ CT I đến CT IV, Pb gây độc cho cây, dẫn tới cây bị strees, khi đó cây đòi hỏi cần nhiều enzim catalaza để giải độc.
Hoạt tính enzim catalaza ở giai đoạn trước ra hoa dao động trong khoảng 4,45- 5,5 mg H2O2/g/ phút, ở giai đoạn ra hoa hoạt tính enzim catalaza dao động trong khoảng 3,6- 4,63 mg H2O2/g/ phút. Và hoạt tính enzim catalaza trong lá đậu bắp ở giai đoạn trước ra hoa cao hơn so với giai đoạn ra hoa. Nguyên nhân của hiện tượng này là ở giai đoạn trước ra hoa cây đang trong thời kỳ sinh trưởng và phát triển mạnh mẽ, tổng hợp các chất chuẩn bị cho cây ra hoa do vậy cây cần nhiều ezim catalaza để giải độc cơ thể. Còn ở giai đoạn ra hoa, hoạt tính enzim trong lá đậu bắp thấp hơn giai đoạn trước có thể là do thời điểm thu mẫu lá để làm thí nghiệm ở giai đoạn này gần về cuối vụ trồng, khi đó cây sinh trưởng và phát triển chậm.
Như vậy, trong phạm vi nồng độ Pb từ có sẵn trong nền đến 210 ppm thì Pb làm tăng hoạt tính enzim catalaza trong lá đậu bắp, nhưng khi vượt quá 210 ppm thì làm giảm hoạt tính của enzim catalaza trong lá đậu bắp.
1.3. Ảnh hưởng của nồng độ Pb đến cường độ thoát hơi nước của lá đậu bắp.
Thoát hơi nước là một quá trình sinh lý quan trọng đối với thực vật, là sự chống với quá trình đốt cháy lá. Cây xanh trong quá trình quang hợp
hợp, một phần thải ra dưới dạng nhiệt, làm tăng nhiệt độ. Nhờ có quá trình thoát hơi nước đã làm giảm nhiệt độ đốt nóng đó. Để biết được sự thoát hơi nước mạnh hay yếu người ta thường dùng các chỉ số: cường độ thoát hơi nước, hiệu suất thoát hơi nước. Cường độ thoát hơi nước thường được tính bằng số mg nước tiêu hao trên một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian.
Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ Pb đến cường độ thoát hơi nước của lá đậu bắp được trình bày trong bảng 4:
Bảng 4. Ảnh hưởng của nồng độ Pb đến cường độ thoát hơi nước của lá đậu bắp.
Công thức Giai đoạn trước ra hoa
Giai đoạn ra hoa
Cường độ thoát hơi nước (mg /dm2/h) % so với ĐC Cường độ thoát hơi nước (mg /dm2/h) % so với ĐC CT I (ĐC) 4,72 ± 0,25 100 1,37 ± 0,05 100 CT II ( 70 ppm) 3,53 ± 0,23 74,82 0,55 ± 0,01 41,57 CT III 2,59 ± 0,04 54,96 1,48 ± 0,08 108,37
(210 ppm) CT IV (350 ppm)
2,31 ± 0,15 48 0,89 ± 0,35 64,85
Khi so sánh cường độ thoát hơi nước giữa các công thức trong cùng một giai đoạn, ta thấy:
Ở giai đoan trước ra hoa, cường độ thoát hơi nước của lá đậu bắp giảm dần từ CT I- ĐC đến CT II (70 ppm); CT III (210 ppm) và CT IV (350 ppm). Cường độ thoát hơi nước của lá đạt giá trị thấp nhất ở CT IV (350 ppm) là 2,31 ± 0,02 mg /dm2/h và đạt giá trị cao nhất ở CT I (ĐC). Ở giai đoạn này cường độ thoát hơi của lá tỷ lệ nghịch với nồng độ Pb trong đất. Do Pb khi xâm nhập vào tế bào thực vật thì Pb tồn tại chủ yếu ở vách tế bào và gian bào. Và khi hàm lượng Pb trong tế bào cao, Pb sẽ làm giảm kích thước của khí khổng, dẫn tới quá trình thoát hơi nước của cây giảm so với cây trồng ở công thức đối chứng.
Ở giai đoạn ra hoa, sự thay đổi cường độ thoát hơi nước của lá đậu giữa các CT không theo một xu hướng nào cả.
Như vậy, trong phạm vi nồng độ Pb chúng tôi nghiên cứu thì cường độ thoát hơi nước qua lá tỷ lệ nghịch với nồng độ Pb trong đất. Kết quả này giống với kết quả nghiên cứu của tác giả Pallavi Sharma: Chì gây suy giảm cường độ thoát hơi nước và hàm lượng nước trong lá cây [27].
1.4. Ảnh hưởng của nồng độ Pb đến các chỉ tiêu sinh trưởng của cây đậu bắp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.4.1 Ảnh hưởng của nồng độ Pb đến chiều cao cây đậu bắp.
Chiều cao cây đậu bắp là một trong những chỉ tiêu quan trong để đánh giá khả năng sinh trưởng của cây đậu bắp ở các mức nồng độ Pb trong đất khác nhau. Ngoài việc chiều cao cây phụ thuộc vào đặc tính di truyền của giống, chiều cao của cây còn liên quan nhiều với điều kiện ngoại cảnh như khí hậu, đất, phân bón, nước,…
Khả năng sinh trưởng của thực vật trong môi trường đất ô nhiễm có vai trò quan trọng đối với việc hấp thu và tích lũy kim loại nặng trong cây. Tiến hành thí nghiệm: bổ sung Pb dưới dạng muối vào trong đất khi cây bắt đầu xuất hiện lá thật (13,78cm ± 0,23) và định kỳ đo chiều cao của cây (10 ngày/lần). Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ Pb đến chiều cao của cây đậu bắp được trình bày trong bảng 5:
Bảng 5. Ảnh hưởng của nồng độ Pb đến chiều cao cây (cm).
Thời gian 10 ngày 20 ngày 30 ngày 40 ngày 50 ngày 60 ngày CT I (ĐC) 19,90a ± 0,54 27,64b ± 0,62 36,58a ± 0,92 46,87a ± 1,11 55,33a ± 0,81 62,7a ± 0,96 CT II (70 ppm) 19,01a ± 0,75 26,34ab ± 0,75 36,24a ± 0,94 47,00a ± 1,21 56,47a ± 1,21 63,57a ± 1,66 CT III (210 ppm) 18,26a ± 0,64 25,32ab ± 0,51 38,07a ± 1,45 51,67a ± 2,34 62,10a ± 1,94 68,75a ± 2,27 CT IV ( 350 ppm) 17,44a ± 0,58 24,10a ± 0,67 34,84a ± 0,37 48,50a ± 1,00 56,76a ± 1,82 62,6a ± 2,29
(Các giá trị trong cùng một cột có các chữ cái giống nhau thì khác biệt không có ý nghĩa thống kê (α = 0,05))
Qua bảng số liệu có thể nhận thấy chiều cao thân cây đậu bắp ở các công thức thí nghiệm khác nhau đều tăng lên tại mỗi thời điểm đo (10 ngày/ lần).
Khi so sánh về chiều cao thân cây giữa các công thức thí nghiệm trong cùng khoảng thời gian đo chúng tôi thấy:
Sau 10 ngày, 20 ngày tính từ ngày bổ sung muối Pb vào trong đất, chiều cao thân cây giảm dần từ CT I (ĐC) đến CT II (70 ppm), CT III (210 ppm), CT IV (350 ppm). Chiều cao thân cây đạt giá trị cao nhất là 19,90a ± 0.54 (cm) và 27,64b ± 0,62 (cm). Sau 30 ngày tính từ ngày bổ sung muối Pb vào đất, chiều cao cây ở các công thức khác nhau tăng trưởng không theo xu hướng nào. Chiều cao cây đạt giá trị cao nhất ở CT III (38,07 cm) và chiều cao cây đạt giá trị thấp nhất ở CT IV (34,84 cm), thấp hơn so với chiều cao cây ở CT I và II.
Còn tại thời điểm sau 50 ngày, 60 ngày thì chiều cao cây có xu hướng tăng dần từ CT I đến CT II, CT III và giảm xuống đến CT IV, tuy nhiên chiều cao trung bình cây của CT IV chênh lệch không nhiều so với chiều cao cây trung bình ở cả CT I và CT II.
Kết quả nghiên cứu này cũng phù hợp với nhận định của Võ Văn Minh, Lương Thị Thúy Vân khi nghiên cứu khả năng hấp thụ Pb của cỏ Vetiver trong môi trường đất ô nhiễm nhân tạo (đất có xử lý PbCl2) [25].
Và ảnh hưởng của nồng độ Pb đến sinh trưởng của cây đậu bắp sẽ được làm rõ hơn qua tốc độ sinh trưởng chiều cao của cây được trình bày ở bảng 6:
Bảng 6. Ảnh hưởng của nồng độ Pb đến tốc độ tăng trưởng chiều cao cây (cm/ ngày)