4. Yờn Lóng (Đại Từ, Thỏ
3.3.1.Nghiờn cứu khả năng chống chịu và tớch luỹ As của hai loài dương xỉ chọn lọc (thớ
3.3.1.1. Khả năng chống chịu và tăng trưởng của dương xỉ với những nồng độ As khỏc nhau Đõy là thớ nghiệm đầu tiờn, do khụng chuẩn bị được giống dương xỉ từ bào tử nờn cỏc cõy dương xỉ từ vườn ươm đó được chọn để khảo sỏt. Xỏc định được sự tăng sinh khối của cỏc cõy trước và sau khi trồng là khụng thực hiện được vỡ tuổi của rễ cõy khụng đều nhau. Trong nghiờn cứu này, ước tớnh sự tăng trưởng của cõy được thực hiện bằng cỏch đếm số lỏ và đo chiều cao trung bỡnh của cõy trước và sau thớ nghiệm.
1. Pteris vittata
Sau khi kết thỳc thớ nghiệm, P.vittata chỉ cú khả năng sống trong đất cú bổ sung hàm lượng As từ 300 † 1500 mg/kg. Cỏc kết quả nghiờn cứu về sự tăng trưởng của những cõy tồn tại sau thớ nghiệm khi cú mặt As với nồng độ khỏc nhau chỉ ra trờn bảng 3.4 và 3.5.
Bảng 3.4. Ảnh hưởng của lượng As đến số lượng lỏ của P.vittata
Hàm lượng As5+ (mg/kg) Số lỏ trước vàsau TN Đ/C 300 600 900 1200 1500 Tổng số lỏ trước TN 15±1 11±2 8±1,7 7±1 11±2 14±1,7 Tổng số lỏ sau TN 21±2 24±2,7 14±1 12±2,7 7±1,7 4±1 Tỉ lệ tăng trưởng (%) 40 118,2 75 71,4 -36,4 -71,4
Bảng 3.5. Ảnh hưởng của lượng As đến chiều cao trung bỡnh của P.vittata
Hàm lượng As5+ (mg/kg) Chiều cao
trướcvà sau TN (cm) Đ/C 300 600 900 1200 1500
Chiều cao cõy trước TN 23±2,7 19±1,7 20±2 23±1 22±2,7 25±1,7
Chiều cao cõy sau TN 26±1,7 30±3,5 29±2,7 16±2 8±1,7 8±2
Tỉ lệ tăng trưởng (%) 13 57,9 45 -30,4 -63,6 -68
Kết quả trỡnh bày trờn bảng 3.4 và 3.5 cho thấy, cỏc cõy đối chứng (ĐC) và cõy bổ sung 300, 600 mg As/kg đều cú biểu hiện tăng trưởng rừ rệt, đặc biệt với nồng độ 300 mg As /kg. Sự tăng trưởng của cõy này tăng nhiều hơn cả đối chứng, với số lỏ tăng 118,2% và chiều cao cõy tăng 57,9% so với cõy ban đầu. Trong khi đú, cõy đối chứng (cú hàm lượng As trong đất là 14,9 mg/kg) chỉ tăng thờm 40% số lỏ và 13% chiều cao cõy so với lỳc mới trồng. Ở đất bổ sung 600 mg/kg cõy cú tỉ lệ tăng số lỏ và chiều cao tương ứng là 75% và 45%. Ở đất bổ sung 900 mg As /kg, số lỏ của cõy tăng lờn đỏng kể đến 71,4% nhưng ngược lại chiều cao cõy lại
giảm tới 30,4%. Kết quả này vẫn chưa đủ căn cứ để khẳng định sự tăng trưởng của cõy. Đối với nồng độ As là 1200 mg/kg và 1500 mg/kg trong đất, cỏc cõy P. vittata vẫn sống nhưng khụng tăng trưởng vỡ cả số lượng lỏ và chiều cao cõy đều giảm. Cụ thể, ở hàm lượng 1200 mg As /kg, số lỏ của cõy giảm 36,4%, chiều cao giảm 63,6%, cũn ở hàm lượng 1500 mg As /kg thỡ cỏc tỉ lệ này giảm tương ứng là 71,4% và 68%. Như vậy, ở nồng độ As là 300 mg/kg cõy P. vittata phỏt triển tốt nhất. Số liệu thu được cho thấy, đõy là nồng độ As phự hợp cho cõy phỏt triển. Số liệu trờn bảng 3.4; 3.5 và hỡnh 3.5 là minh chứng cho nhận định này.
Hỡnh 3.5. Sự phỏt triển của P. vittata sau 4 thỏng thớ nghiệm
Kết quả về khả năng chống chịu As của hai loài dương xỉ ở những hàm lượng sau bốn thỏng thớ nghiệm cõy chết (thể hiện trờn hỡnh 3.6 và 3.7) cho thấy, hàm lượng As càng cao thỡ thời gian sống của cõy càng ngắn. Đối với P.vittata, ở hàm lượng As bổ sung 3000mg/kg và 3300mg/kg, cõy chỉ sống được tương ứng trong 7 và 11 ngày. Nhưng khi hàm lượng As bổ sung giảm thỡ thời gian sống lại tăng lờn đỏng kể. Cụ thể là sau 32 ngày ở nồng độ 2700 mg/kg, 34 ngày ở hàm lượng 2400 mg/kg, 38 ngày ở hàm lượng 2100 mg/kg và 55 ngày ở hàm lượng 1800 mg/kg. Khi hàm lượng As trong đất từ 300 mg/kg đến 1500 mg/kg, cõy vẫn sống được sau 4 thỏng thớ nghiệm. Trong đú, tỉ lệ tăng trưởng của cõy tỉ lệ thuận với sự giảm nồng độ As.
3300(7) (7) 3000 (11) 2700 (32) 2400 (34) 2100 (38) 1800 (55) 0 10 20 30 40 50 60 0 1000 2000 3000 4000 Hàm lượng As bổ sung (ppm) T hờ i gi an sống của cõ y (ngày) Thời gian sống của cõy (ngày)
Hỡnh 3.6. Mối quan hệ giữa nồng độ As với thời gian sống của P. vittata 2 Pityrogramma calomelanos
Kết quả nghiờn cứu về ảnh hưởng của As với hàm lượng khỏc nhau được bổ sung vào trong đất trồng P.calomelanos được chỉ ra trờn bảng 3.6 và 3.7.
Bảng 3.6. Ảnh hưởng của lượng As đến số lượng lỏ của P. calomelanos
Hàm lượng As5+(mg/kg) Số lỏ trước và sau TN ĐC 300 600 900 Tổng số lỏ trước TN (lỏ) 10±2,6 8±1,7 7±1 12±2,6 Tổng số lỏ sau TN (lỏ) 11±3,6 11±2,7 6±2 4±1 Tỉ lệ tăng trưởng (%) 10 37,5 -14,3 -66,6
Bảng 3.7. Ảnh hưởng của lượng As đến chiều cao trung bỡnh của P. calomelanos
Hàm lượng As5+(mg/kg)
Chiều cao trước và sau TN
Chiều cao cõy trước TN (cm) 25±1,7 25,5±2,3 26±1 22±1,7 Chiều cao cõy sau TN (cm) 25±2,7 28±1,7 16±2,7 11±2
Tỉ lệ tăng trưởng (%) 0 10 -38,5 -50
Kết quả thu được trong bảng 3.6 và 3.7 cho thấy, loài P.calomelanos cú khả năng chống chịu trong đất cú bổ sung As từ 300†900 mg/kg. Tuy nhiờn, chỉ cú cõy trồng trong đất đối chứng và cõy trồng ở đất bổ sung 300 mg As/kg là cú sự tăng trưởng. Trong đú, ở cõy trồng trong đất cú bổ sung 300 mg As/kg tăng trưởng mạnh hơn so với cõy đối chứng. Cõy đối chứng tỉ lệ tăng số lỏ là 10%, cũn chiều cao cõy khụng tăng. Đối với cõy trồng trong đất bổ sung 300 mg As /kg, tỉ lệ tăng tương ứng về số lỏ và chiều cao cõy là 37,5% và 10%. Kết quả thu được ở đõy cho thấy, hàm lượng 300 mg As/kg là thớch hợp nhất cho P.calomelanos
phỏt triển. Ở hai hàm lượng cũn lại (600 và 900 mg As/kg), cũng giống như P.vittata, cõy vẫn sống nhưng khụng cú sự tăng trưởng. Đối với đất bổ sung 600 mg As /kg,
P.calomelanos cú số lỏ và chiều cao của cõy bị giảm tương ứng là 14,3% và 38,5%,. Cũn ở hàm lượng 900mg As /kg, sự sinh trưởng của cõy giảm mạnh hơn nữa với tỉ lệ giảm của số lỏ và chiều cao tương ứng là 66,6% và 50% (bảng 3.7).
Như vậy, kết quả thu được trỡnh bầy trờn bảng 3.6 và 3.7 cho thấy cả hai loài dương xỉ nờu trờn đều cú khả năng chống chịu As cao hơn so với cỏc loài cõy khỏc đó được cụng bố [3], [22]. Nhưng khi so sỏnh hai loại dương xỉ này với nhau đó cho thấy khả năng chống chịu của P.vittata L. với As tốt hơn nhiều so với loài P.calomelanos L.
Hỡnh 3.7. Sự phỏt triển của P. calomelanos sau 4 thỏng thớ nghiệm 1800 (25) 1500 (42) 3300 (6) 3000 (6) 2700 (7) 2400 (8) 2100 (12) 1200 (57) 0 10 20 30 40 50 60 0 1000 2000 3000 4000 Hàm lượng As bổ sung (ppm) Th ờ i gian số ng c ủa c õy (n gà y) Thời gian sống của cõy
Hỡnh 3.8. Mối quan hệ giữa nồng độ As và thời gian sống của (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Pityrogramma calomelanos
Cũng tương tự với P.vittata L., P.calomelanos L. ở những đất bổ sung hàm lượng As mà cõy chết thỡ thời gian sống của cõy giảm theo lượng As cú trong đất. Cụ thể, loài dương xỉ này chỉ sống được ở hàm lượng As bổ sung là 3300 mg/kg và 3000 mg/kg trong 6 ngày (hỡnh 3.8). Với hàm lượng As lần lượt là 2700, 2400 và 2100 mg/kg, thời gian sống tương ứng là 7, 8 và 12 ngày. Đối với đất cú bổ sung As nhỏ hơn 2100 mg/kg, thời gian sống của
P.calomelanos ở mức cao hơn. Cụ thể, ở hàm lượng As là 1800, 1500 và 1200 mg/kg, cõy cú thời gian sống tương ứng là 25, 42 và 57 ngày. Nhỡn chung, khả năng tồn tại của loài
P.calomelanos L. giảm dần theo tỉ lệ tăng của hàm lượng As bổ sung vào đất. Cõy chỉ sống được ở đất cú bổ sung hàm lượng As ≤ 900 mg/kg.
Ảnh hưởng của As lờn khả năng sinh trưởng của hai loài dương xỉ nờu trờn cũng giống với cỏc cõy thụng thường ở chỗ khi hàm lượng As trong đất tăng cao thỡ gõy độc cho cõy và làm giảm khả năng sinh trưởng. Tuy nhiờn, điểm đỏng chỳ ý ở đõy là ngưỡng gõy độc của As đối với dương xỉ lại rất cao. Điều này được thể hiện là cõy vẫn cú khả năng sống sau 4 thỏng thớ nghiệm trờn đất cú bổ sung As với hàm lượng là 1500mg/kg (P. vittata) và 900 mg/kg (P. calomenlanos). Kết quả nhận được đó khẳng định triển vọng cú thể sử dụng hai loài trờn để xử lớ đất ụ nhiễm As. Đỏng chỳ ý là, hàm lượng As dễ tiờu trong đất ụ nhiễm cũng chỉ đến mức tối đa là 1500 mg/kg nếu sử dụng P. vittata và 900 mg/kg nếu sử dụng P. calomelanos. Khi tăng hàm lượng As cao hơn nữa thỡ thời gian sống của cõy sẽ bị giảm rất
3.3.1.2. Khả năng hấp thu As của dương xỉ ở đất bổ sung As
Song song với việc đỏnh giỏ ảnh hưởng của As lờn khả năng sinh trưởng, chỳng tụi cũng đó tiến hành xem xột khả năng hấp thụ As ở hai loài dương xỉ nờu trờn. Hàm lượng As trong kết quả phõn tớch là hàm lượng As tổng số được tớnh theo đơn vị mg/kg skk.
1. Khả năng hấp thu As của Pteris vittata L.
Khả năng hấp thu As của P.vittata L. được mụ tả trờn hỡnh 3.9. Kết quả thu được cho thấy, hàm lượng As trong thõn và rễ của cõy P.vittata L. rất cao. Nhỡn chung, phần sinh khối trờn mặt đất (thõn và lỏ) As được tớch lũy nhiều hơn so với phần rễ. Đối với đất bổ sung As từ 0 – 900 mg/kg, khả năng hấp thụ As lại tăng dần theo lượng As được bổ sung vào đất. Tỉ lệ hấp thụ As cao nhất ở nồng độ 900mg/kg với lượng As được tớch lũy trong thõn và rễ tương ứng là 6042±101,1 mg/kg và 3756±105,5 mg/kg. Hàm lượng As được tớch luỹ cao gấp 19,7 và 28,7 lần tương ứng so với hàm lượng này trong thõn và rễ của cõy đối chứng.
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 ĐC 300 600 900 1200 1500
Hàm lượng As bổ sung vào thớ nghiệm (mg/kg) Lư ợ ng A s tớ ch lũy t ron g cõ y (m g/ kg) Hàm lượng As trong thõn Hàm lượng As trong rễ
Hỡnh 3.9. Hàm lượng As hấp thu trong rễ và thõn của Pteris vittata L.
Khi lượng As bổ sung lớn hơn 900 mg/kg thỡ khả năng tớch lũy As của P. vittata lại cú xu hướng giảm. Với hàm lượng 1500 mg/kg, lượng As tớch lũy trong thõn và rễ tương ứng là 3141±112,2 và 1944 ± 68,8 mg/kg và thấp hơn 1,9 lần so với cõy sống trờn đất cú bổ sung 900mg As /kg. Ở hàm lượng cao này, tuy khả năng tớch luỹ sinh khối chung của cõy
rễ/ thõn tương ứng là 0,43, 0,47 và 0,41. Đối với cỏc cõy được trồng trong đất cú bổ sung As là 900, 1200 và 1500 mg/kg cỏc tỉ lệ hấp thu As ở rễ / thõn tương ứng là 0,62; 0,52 và 0,62. Kết quả này đó cho thấy, cỏc cõy sống trong đất cú hàm lượng As vượt quỏ ngưỡng 900mg/kg đó cú cơ chế đặc biệt để giữ As trong rễ nhiều nhưng hạn chế vận chuyển chỳng lờn thõn và lỏ. Khi nghiờn cứu về khả năng tớch lũy As của P.vittata, cỏc tỏc giả Cong Tu và Lena Q. Ma [67] thấy rằng: Tại hàm lượng thấp, As trong lỏ tăng tuyến tớnh với As trong đất và phụ thuộc vào tuổi của lỏ, nhưng tại hàm lượng cao thỡ sự tớch lũy As trong lỏ lại bị giảm. Ở hàm lượng 300 mg/kg, cõy sinh trưởng tốt nhất nhưng lượng As được tớch lũy trong thõn và rễ tương ứng chỉ là 1528±50 và 724±32 mg/kg (hỡnh 3.9) và thấp hơn so với cõy ở nồng độ 900 mg/kg là 3,95 và 5,2 lần. Tuy vậy, đõy là hàm lượng mà cõy đó tăng sinh khối mạnh nhất nờn nú cú một ý nghĩa lớn để ứng dụng trong việc xử lớ đất ụ nhiễm As.
Loài thực vật cú tiềm năng cho xử lớ ụ nhiễm phải đỏp ứng được ớt nhất hai điều kiện sau: Một là cú khả năng tớch lũy một lượng lớn chất ụ nhiễm (hơn 100 lần so với cõy bỡnh thường), hai là cú khả năng tạo ra sinh khối lớn trong điều kiện canh tỏc đơn giản nhất. Như vậy, với khả năng thớch nghi đặc biệt, P.vittata khụng chỉ sống được trong mụi trường cú chứa một lượng lớn As mà chỳng cũn tớch lũy As rất cao. Lượng As tớch lũy lớn hơn rất nhiều lần so với cõy bỡnh thường và cú một ý nghĩa quan trọng cho việc xử lớ đất ụ nhiễm. Từ cỏc kết quả thu được cho thấy, loài P.vittata đó cú khả năng xử lớ đất ụ nhiễm As dễ tiờu ≤ 1500 mg/kg, đặc biệt sẽ tốt nhất đối với đất ụ nhiễm As dễ tiờu từ 300 – 900 mg/kg (vỡ đõy là khoảng As mà P.vittata đạt được cả hai tiờu chớ trong sử dụng để làm sạch As đú là khả năng khụng những hấp thu cao mà sinh khối của cõy cũng tăng cao)
2. Khả năng hấp thu As của Pityrogramma calomelanos
Kết quả phõn tớch hàm lượng As trong sinh khối của P.calomelanos tại cỏc hàm lượng As bổ sung khỏc nhau được trỡnh bày trờn hỡnh 3.10.
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 ĐC 300 600 900
Hàm lượng As bổ sung vào thớ nghiệm (mg/kg) L ượ n g A s tớ ch lũ y tr o n g c õy ( m g /k g ) Hàm lượng As trong thõn Hàm lượng As trong rễ
Hỡnh 3.10. Hàm lượng As hấp thu trong rễ và thõn của Pityrogramma calomelanos
Kết quả nhận được cho thấy, dương xỉ P.calomelanos cũng cú khả năng tớch lũy một lượng As rất lớn trong sinh khối. Tuy nhiờn, lượng As mà loài này cú khả năng hấp thu được lại thấp hơn so với P.vittata. Hàm lượng As tớch lũy đạt cao nhất trong thõn và rễ của cõy
P.calomelanos tương ứng là 4034± 83 và 1088± 46,7 mg/kg ở đất cú bổ sung 600 mg As/kg. So với lượng As được tớch lũy cao nhất trong thõn và rễ của P.vittata thỡ lượng As tớch lũy cao nhất trong cõy P.calomelanos thấp hơn tương ứng là 1,5 và 3,5 lần.
Ở hàm lượng As bổ sung là 300 mg/kg, sự sinh trưởng của dương xỉ P.calomelanos là cao nhất, hàm lượng As được tớch lũy là 3058±97,2 mg/kg ở trong thõn và 1201±88,3 mg/kg ở trong rễ. Ở loài dương xỉ này ta cũng thấy khi hàm lượng As trong đất tăng cao thỡ tớch lũy As trong thõn giảm và tớch lũy trong rễ tăng. Tại lượng bổ sung 900mg/kg, tỉ lệ hàm lượng As tớch lũy trong rễ so với thõn là rất cao lờn đến 0,92. Kết quả này cú thể do khả năng chuyển hoỏ lượng As lờn thõn kộm nờn đó ức chế sự sinh trưởng của cõy và làm cho sinh khối cõy giảm rất mạnh so với ban đầu.
Kết quả nghiờn cứu thu được nờu trờn về khả năng tớch lũy As của dương xỉ
P.calomelanos thấp hơn so với kết quả nghiờn cứu đó cụng bố của Francesconi và cs., 2002 [79]. Khả năng tớch luỹ As trong cõy phụ thuộc rất nhiều vào cỏc yếu tố mụi trường khỏc như tớnh chất đất, điều kiện khớ hậu địa phương và dinh dưỡng.
Nhận xột
Sau 4 thỏng thớ nghiệm, P.vittata cú khả năng chống chịu với đất cú bổ sung As từ 0 đến 1500 mg/kg cũn P.calomelanos từ 0 đến 900 mg/kg.
Khả năng tớch lũy As của hai loài cõy này là rất lớn. Trong khoảng nồng độ mà cõy chống chịu được, P.vittata tớch lũy lượng As từ 307±14,5 đến 6042±101,1 mg/kg trong thõn và rễ là từ 131± 16,5 đến 3756± 105,5 mg/kg, P.calomelanos đó tớch lũy được hàm lượng As là 885±35,5 ữ 4034±83 mg/kg ở trong thõn và 483±35,9 ữ 2256±111,9 mg/kg ở trong rễ. Khả năng chống chịu và tớch lũy As của P.vittata cao hơn P.calomelanos trong đất vườn bổ sung As. Cả hai loài dương xỉ này đều cú thể sử dụng được cho xử lớ đất bị ụ nhiễm As.