4. Yờn Lóng (Đại Từ, Thỏ
3.4.1. Nghiờn cứu ảnh hưởn gP đến sinh trưởng và tớch lũy As của hai loài dương xỉ chọn lọc (thớ nghiệm 4)
lọc (thớ nghiệm 4)
3.4.1.1. Ảnh hưởng của P đến sự tớch lũy As của 02 loài dương xỉ.
Hỡnh 3.13. Nghiờn cứu ảnh hưởng của P lờn sinh trưởng và tớch luỹ As của
Đất ban đầu (Đ1) sau khi bổ sung muối As và cỏc nồng độ N, P, K khỏc nhau để trồng cõy sẽ bị thay đổi tớnh chất đất. Nhỡn vào cỏc thụng số về tổng N, tổng P phõn tớch được sau khi bổ sung được 7 ngày thỡ kết quả thu được phự hợp với giỏ trị ban đầu và lượng NPK bổ sung ở từng cụng thức. Giỏ trị pH trong đất trước khi trồng cõy so với pH ban đầu cú sự thay đổi. Đất ban đầu cú pH = 7,57. Đất ở cụng thức bổ sung P là 0, 200, 400, 600, 800 và 1000 mg/kg cú giỏ trị pH tương ứng là 7,58; 7,59; 7,61; 7,62; 7,63 và 7,64. Như vậy, pH đất cú xu hướng tăng dần ở cỏc cụng thức khỏc nhau và tăng hơn so với ban đầu là do bổ sung muối Na2HAsO4 và NaH2PO4 là hai muối đều cú tớnh kiềm nhưng sự thay đổi khụng đỏng kể.
Sau 4 thỏng thớ nghiệm, chỳng tụi thu hoạch để đỏnh giỏ sinh trưởng và tớch luỹ As của loài dương xỉ P.vittata dưới ảnh hưởng của cỏc nồng độ P khỏc nhau. Ở cụng thức bổ sung P là 1000 mg/kg đất, cõy chỉ sống được sau 9 tuần thớ nghiệm, cũn ở nồng độ P bổ sung từ 0 – 800 mg/kg, cõy vẫn sống và cú sự tăng sinh khối. Kết quả nghiờn cứu thu được phự hợp với kết quả của Chen Tongbin [62], ụng cho rằng, khi bổ sung P với nồng độ thớch hợp vào cỏc chậu thớ nghiệm sẽ tăng cường khả năng sinh trưởng và tớch luỹ As của P.vittata lờn nhiều lần. Cải tạo đất với việc bổ sung P để tăng khả năng sinh trưởng và tớch luỹ As của dương xỉ là việc quan trọng trong nghiờn cứu về sử dụng thực vật để xử lớ ụ nhiễm.
Kết quả hấp thu As của P.vittata và P.calomelanos ở cỏc cụng thức bổ sung P ≤ 800 mg/kg được trỡnh bày ở hỡnh 3.15. Kết quả thu được cho thấy, khi bổ sung P với lượng 0, 200 và 400 mg/kg đất thỡ lượng As tớch lũy trong thõn cõy P.vittata lần lượt là 1034±60; 1073,9± 55,2 và 1133,16±71,5 mg/kg cũn trong rễ lần lượt là 286,6±24; 277,1±28,2 và 258,6± 22,2
lũy trong thõn và rễ cú sự thay đổi nhưng khụng đỏng kể. Ở thớ nghiệm lượng P bổ sung là 600 và 800 mg/kg, hàm lượng As tớch luỹ trong cõy tăng cao hơn so với cỏc cụng thức bổ sung P khỏc, tớch lũy trong thõn tương ứng là 1479,0±57,6 và 1549,2± 67,1mg/kg; trong rễ tương ứng là 403,5± 28,1 và 506,2± 20,8mg/kg. Sự chờnh lệch trờn cho thấy, khả năng tớch lũy As của P.vittata chịu ảnh hưởng tớch cực của hàm lượng P bổ sung. Ở nồng độ bổ sung 800 mg P/kg, sự tớch lũy As trong thõn và rễ của P.vittata tăng cao nhất, lần lượt gấp 1,5 và 1,77 lần so với thớ nghiệm khụng bổ sung P.
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 200 400 600 800
Hàm lượng P bổ sung vào thớ nghiệm (mg/kg) Lư ợ ng A s tớ ch lũy t ron g cõ y (m g/ kg) Thõn Pteris vittata Rễ Pteris vittata Thõn Pityrogramma calomelanos Rễ Pityrogramma calomelanos
Hỡnh 3.15. Hàm lượng As tớch luỹ trong rễ và thõn của dương xỉ sau thớ nghiệm
Kết quả hấp thu As của cõy P.calomelanos cho thấy, tại cỏc cụng thức bổ sung P là 200, 400 và 600 mg/kg đất thỡ lượng tớch lũy As trong thõn lần lượt là 2638±72,6; 2696,8± 76,9 và 2905,4±125,7 mg/kg, tăng so với đối chứng là 247,4; 306,2 và 514,8 mg/kg, tương ứng. Cũng tại cỏc cụng thức bổ sung 200, 400 và 600 mg/kg, hàm lượng As tớch luỹ trong rễ tăng so với đối chứng là 233,2; 316,8 và 951,8 mg/kg, tương ứng. Tại cụng thức bổ sung 600mg P/kg đất, hàm lượng As tớch luỹ tăng mạnh nhất cả ở rễ và thõn. Tổng lượng tớch lũy As tại cụng thức này tăng hơn so với đối chứng là 1466,6 mg/kg. Tổng lượng tớch lũy As khụng tiếp tục tăng ở cụng thức bổ sung 800mg P/kg, lượng tớch lũy trong thõn giảm 208,6 mg/kg và trong rễ chỉ tăng ở mức thấp là 99,2mg/kg so với đối chứng. Kết quả này cho thấy
khả năng tớch lũy As của cõy chịu tỏc động khi bổ sung P. Cụ thể, khi bổ sung > 600mg P/kg thỡ làm giảm sự tớch lũy As và với lượng P bổ sung từ 400 mg/kg đến 600 mg/kg thỡ kớch thớch khả năng tớch lũy As của cõy. Đặc biệt, hiệu quả tớch lũy As của cõy cao nhất tại cụng thức bổ sung 600mg P/kg. Đõy là lượng P phự hợp nhất để kớch thớch cõy tớch luỹ As.
Nhỡn chung, cỏc kết quả thu được khẳng định, ở hàm lượng P bún cao thỡ cõy
P.calomelanos cú khả năng hỳt thu As ở phần thõn cõy cao hơn nhiều so với cõy P.vittata. Vỡ P là nguyờn tố được tỏi sử dụng trong cõy nờn chỳng cú thể chuyển từ cơ quan già sang cơ quan non và do vậy, ở những cụng thức bún P rất cao thỡ cõy vẫn cú khả năng sinh trưởng và hỳt thu rất tốt As. Điều này chứng tỏ, ở tỉ lệ bún P phự hợp thỡ cõy cú thể phỏt huy khả năng hỳt thu As cao nhất.
Một trong những ưu điểm của hai loài dương xỉ khi xử lớ ụ nhiễm là khả năng tớch lũy một lượng As ở phần trờn mặt đất cao hơn nhiều so với phần rễ. Chỉ số BF trong thớ nghiệm này chịu ảnh hưởng rất lớn bởi hàm lượng P bổ sung. Kết quả chỉ ra ở hỡnh 3.16 cho thấy, BF của cõy P.vittata và cõy P.calomelanos dao động từ 3,45 - 5,16 và từ 7,95 – 9,7, tương ứng khi lượng P bổ sung từ 0 - 800 mg/kg. Đối với lượng P bổ sung > 400 mg/kg thỡ tỷ số BF của cả hai cõy cú tăng lờn đỏng kể. Đặc biệt ở thớ nghiệm P bổ sung = 800 mg/kg, hệ số BF của cõy P.vittata đạt cao nhất là 5,16 (cao gấp 1,5 lần cụng thức khụng bổ sung P). Thớ nghiệm bổ sung 600 mg P/kg cho hệ số BF của cõy P. calomelanos cao nhất đạt 9,7. Kết quả này càng khẳng định hơn nữa về hàm lượng P bổ sung từ 600 mg/kg - 800 mg/kg sẽ cho khả năng tớch luỹ As là cao nhất.
0 2 4 6 8 10 12 ĐC 200 400 600 800
Hàm lượng P bổ sung vào thớ nghiệm (mg/kg)
H ệ số t ớc h lũ y si n h h ọ c củ a cõ y BF Pteris vittata BF Pityrogramma calomelanos
Hỡnh 3.16. Ảnh hưởng của hàm lượng P bổ sung lờn hệ số BF
xỉ
Sau khi kết thỳc thớ nghiệm, sinh khối khụ ở phần trờn mặt đất của cõy ở cỏc cụng thức khỏc nhau được cõn và tớnh trung bỡnh. Chỳng tụi coi sinh khối ban đầu của cỏc cõy được lựa chọn là gần bằng nhau. Số liệu trong bảng 3.9 là kết quả tớnh toỏn lượng As được tỏch ra khỏi đất thụng qua cỏc kết quả về khả năng tớch lũy trong thõn cõy và skk của thõn sau 4 thỏng thu hoạch dương xỉ.
Bảng 3.9. Lượng As được tỏch ra khỏi đất nhờ dương xỉ
Lượng P bổ sung vào thớ nghiệm (mg/kg)
Pteris vittata Pityrogramma calomelanos
Skk thõn lỏ (g) Lượng As tớch lũy trong thõn, lỏ (mg/kg) Lượng As tỏch ra khỏi đất (mg) Skk thõn lỏ (g) Lượng As tớch lũy trong thõn, lỏ (mg/kg) Lượng As tỏch ra khỏi đất (mg) 0 2,6±0,4 1034±60 2,7 2,4±0,5 2390,6±80,8 5,7 200 2,7±0,6 1073,9±55,2 2,9 4±0,7 2638±72,6 10,6 400 2,9±0,6 1133,2±71,5 3,3 5,6±0,5 2696,8±76,9 15,1 600 3,6±0,5 1479±57,6 5,3 3,6±0,5 2905,4±125,7 10,5 800 4,9±0,8 1549,2±67,1 7,6 1,9±0,3 2182±89,5 4,1
Kết quả trờn bảng 3.9 cho thấy, ở cụng thức thớ nghiệm bổ sung 800 mg P/kg đất, cõy dương xỉ P.vittata cú khả năng tăng trưởng tốt nhất (đạt 4,9±0,8 g sinh khối khụ), sau đú đến cụng thức cú nồng độ P bổ sung là 600, 400 và 200 mg/kg. Với loài dương xỉ
P.calomelanos, bổ sung P cũng cú tỏc động tớch cực lờn khả năng sinh trưởng của cõy. Tổng lượng tớch lũy As ở cụng thức bổ sung 400mg P/kg là cú tăng so với cỏc cụng thức khỏc nhưng khụng cao bằng ở hàm lượng P bổ sung 600 mg/kg. Tuy nhiờn, lượng sinh khối tại cụng thức bổ sung 400mg P/kg lại đạt cao nhất, sinh khối khụ của cõy là 5,6±0,6 g, cao gấp 2,33 lần so với cụng thức Đ/C. Ở cụng thức bổ sung 200 mg P /kg thỡ sinh khối khụ của cõy cũng rất đỏng kể (đạt 4,0±0,7 g), chỉ kộm hơn so với cụng thức bổ sung 400 mg P/kg, cũn lại cao hơn cỏc cụng thức khỏc.
Lượng As được loại bỏ khỏi đất nhờ cõy P.vittata ở cụng thức bổ sung 800 mg/kg là cao nhất (đạt 7,6 mg), cao hơn nhiều so với cỏc cụng thức bổ sung khỏc. P bổ sung trong khoảng
Một số nghiờn cứu đó khẳng định rằng, As và P được hấp thu giống nhau trong cựng hệ thống và As được loại bỏ khỏi mụi trường đất thụng qua hệ thống hỳt thu của P. Một số nghiờn cứu khỏc cho là, P cú thể làm tăng khả năng hoà tan của As trong đất thụng qua việc hấp phụ cạnh tranh bề mặt hấp phụ của đất. Như vậy, nghiờn cứu của chỳng tụi càng khẳng định hơn nữa rằng, ở hàm lượng P bổ sung hợp lý (200 – 600 mg/kg với P.calomelanos và 800 mg/kg với P.vittata) thỡ P đó làm tăng tớnh linh động của As trong đất, nhờ vậy mà loài dương xỉ nghiờn cứu đó tăng sinh khối cũng như tăng khả năng tớch luỹ As. Ở hàm lượng P bổ sung khỏc thỡ lượng As được tớch luỹ trong cõy bị kỡm hóm bởi sự hấp thu P.
Nhận xột
Từ kết quả thớ nghiệm nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc yếu tố dinh dưỡng lờn khả năng sinh trưởng và tớch luỹ As của hai loài dương xỉ chọn lọc, chỳng tụi rỳt ra một số nhận xột sau:
Khả năng loại bỏ As khỏi đất của cõy chịu ảnh hưởng tớch cực của hàm lượng P cho vào thớ nghiệm, khi bổ sung lượng P ≤ 400 mg/kg đất đối với cõy P.vittata và lượng P < 400 hoặc > 600mg/kg đất đối với cõy P.calomelanos thỡ hàm lượng As được loại bỏ và cú sự thay đổi so với đối chứng nhưng khụng đỏng kể.
Hiệu quả loại bỏ As ra khỏi đất sau 04 thỏng thớ nghiệm của cõy P.vittata là cao nhất (đạt 7,6 mg) khi bổ sung 800 mg P /kg đất. Cũn cõy P.calomelanos đó loại bỏ được 15,1 mg As ở nồng độ bổ sung 400 mg P/kg đất.
3.4.2. Nghiờn cứu ảnh hưởng của N lờn sự sinh trưởng và tớch lũy Ascủa hai loài dương xỉ chọn lọc(thớ nghiệm 5)
3.4.2.1. Ảnh hưởng của N lờn sự tớch lũy As
Sau khi trộn đều hỗn hợp phõn bún, bổ sung 300 mg As/ kg đất và cỏc hàm lượng N khỏc nhau, sau hai ngày trước khi trồng cõy chỳng tụi cú xỏc định lại pH của đất. Cũng tương tự như thớ nghiệm ảnh hưởng của P, pH đất thu được cú sự thay đổi rất nhỏ so với pH đất ban đầu.
Sau bốn thỏng thớ nghiệm kết quả về sự tăng trưởng cũng như hấp thu As của hai loài dương xỉ nghiờn cứu ở cỏc cụng thức bổ sung N khỏc nhau đó được đỏnh giỏ. Khỏc với thớ nghiệm bổ sung P, ở tất cả cỏc nồng độ N bổ sung, cõy vẫn sống được nhưng sinh khối khụ sau thu hoạch thỡ khỏc nhau. Kết quả về khả năng tớch luỹ As của hai loại cõy ở cỏc nồng độ N bổ sung khỏc nhau được trỡnh bày ở hỡnh 3.17.
Kết quả thu được cho thấy, lượng As tớch lũy trong thõn cõy P.vittata tăng cao nhất (đạt 1694,3±79,8 mg/kg ở cụng thức bổ sung 100 mg N /kg). Lượng As tớch lũy trong thõn ở cỏc cụng thức bổ sung N là 200 và 300 mg/kg vẫn cao hơn so với cụng thức đối chứng khụng bổ sung N. Tuy vậy, sự tớch luỹ As giảm nhẹ so với đối chứng ở nồng độ N bổ sung 400 mg/kg nhưng đó giảm mạnh ở cụng thức bổ sung 500 mg N /kg đất. Lượng As tớch lũy trong rễ cũng cao nhất ở cụng thức bổ sung N là 100 mg/kg và sự tớch luỹ giảm dần theo sự tăng của lượng N bổ sung. 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 0 100 200 300 400 500
Hàm lượng N bổ sung vào thớ nghiệm (mg/kg) Lư ợ ng A s tớ ch lũy ( m g/ kg) Thõn Pteris vittata Rễ Pteris vittata Thõn Pityrogramma calomelanos Rễ Pityrogramma calomelanos
Hỡnh 3.17. Lượng As tớch lũy trong cõy ở cỏc cụng thức bổ sung N khỏc nhau. Kết quả nghiờn cứu khả năng tớch lũy As của cõy P.calomelanos thể hiện trờn hỡnh 3.17 cho thấy, lượng As tớch luỹ trong thõn ở cỏc cụng thức bổ sung 100, 200 và 300 mg N /kg lần lượt là 2302,4±75,7; 2674 ± 72,2 và 3304±104,8 mg/kg, tăng hơn so với đối chứng tương ứng là 121; 492,6 và 1122,6 mg/kg. Kết quả thu được tương tự so với lượng As tớch luỹ trong rễ. Lượng tớch lũy As cao nhất vẫn là ở cụng thức bổ sung 300 mg N /kg. Lượng tớch lũy As trong thõn bắt đầu giảm mạnh ở cụng thức bổ sung N là 400mg/kg và 500 mg/kg (giảm tới 252,13 mg As/kg và 467 mg As/kg so với đối chứng). Tại hai cụng thức này hàm
lượng As trong thõn giảm nhưng trong rễ vẫn tăng. Tuy nhiờn, hàm lượng As trong rễ tăng ớt hơn hàm lượng giảm trong thõn và vỡ vậy tổng lượng As tớch luỹ tại hai cụng thức bổ sung N là 400 và 500 mg/kg trờn vẫn giảm so với đối chứng. Điều này chứng tỏ, khi bổ sung lượng N >300 mg/kg thỡ khụng kớch thớch cõy tăng khả năng tớch lũy As mà cũn cú tỏc dụng ngược lại là làm giảm lượng As tớch lũy trong thõn. Khi bổ sung 100 – 300 mgN/kg thỡ cõy cú khả năng tớch lũy As hiệu quả nhất. Nhỡn chung, theo cỏc kết quả thu được thỡ khả năng tớch lũy As của cõy P.calomelanos cao hơn cõy P.vittata ở cỏc hàm lượng N bổ sung khỏc nhau
0 2 4 6 8 10 12 ĐC 100 200 300 400 500
Hàm lượng N bổ sung vào thớ nghiệm (mg/kg) H ệ số t ớc h lũ y si n h h ọ c củ a cõ y BF Pteris vittata BF Pityrogramma calomelanos
Hỡnh 3.18. Ảnh hưởng của lượng N bổ sung lờn chỉ số tớch luỹ sinh học của cõy Kết quả chỉ ra ở hỡnh 3.18 cho thấy, BF cao nhất là 5,65 ở cụng thức bổ sung N là 100 mg/kg đối với P.vittata, cũn ở cõy P.calomelanos, BF cao nhất là 11 ở cụng thức lượng N bổ sung là 300 mg/kg. Chỉ số BF của P.vittata và P.calomelanos dao động từ 1,15 đến 5,65 và từ 5,7 đến 11, tương ứng. Điều này chứng tỏ, ở cỏc cụng thức bổ sung N khỏc nhau hàm lượng As vận chuyển lờn thõn cũng rất khỏc nhau, đặc biệt đối với cõy P.calomelanos khả năng vận chuyển As lờn thõn của cõy rất cao và cao hơn nhiều so với cõy P.vittata ở cựng nồng độ ụ nhiễm As trong đất là 300 mg/kg.
3.4.2.2. Ảnh hưởng của N lờn tăng sinh khối phần trờn mặt đất của hai loài dương xỉ
Kết quả xỏc định sinh khối khụ ở phần trờn mặt đất của cõy sau khi kết thỳc thớ nghiệm ở cỏc cụng thức khỏc nhau được thể hiện trờn hỡnh 3.19.
0 1 2 3 4 5 6 7 0 100 200 300 400 500
Hàm lượng N bổ sung vào thớ nghiệm (mg/kg) S inh k hố i khụ c ủa c õy ( g) Pteris vittata Pityrogramma calomelanos
Hỡnh 3.19. Sinh khối khụ của cõy ở cỏc cụng thức bổ sung N khỏc nhau
Kết quả trỡnh bày trờn hỡnh 3.19 cho thấy, với cụng thức thớ nghiệm bổ sung 200 mgN/kg thỡ cõy P.vittata cú khả năng tăng trưởng tốt nhất (sinh khối khụ đạt 5,5±1,0 g). Tuy nhiờn, ở hàm lượng N bổ sung là 100 mg/kg cõy cũng tăng trưởng mạnh hơn so với cỏc cụng thức khỏc (đạt 4,6±0,7g) và chỉ đứng sau cụng thức bổ sung 200 mg N/kg. Do vậy, P. vittata
sinh trưởng cao nhất khi lượng N bổ sung từ 100 mg/kg đến 200 mg/kg.
Đối với cõy P.calomelanos thỡ sinh khối của cõy sau khi bổ sung ≤ 300mgN /kg cú tăng.