- Thu thập tài liệu, số liệu về tình hình đất bị ô nhiễm KLN
- Thu thập và kế thừa các số liệu phân tích đất bị ô nhiễm của Bộ môn Khoa học đất trường ĐHNL Thái Nguyên
- Kế thừa số liệu thu thập trên sách, báo, internet, các nghiên cứu khoa học
3.4.2. Phương pháp xây dựng đường chuẩn pH
Xây dựng đường chuẩn pH dựa vào theo phương pháp Jensen: lấy 7 bình tam giác 100ml cho vào mỗi bình 10g đất khô đã rây qua rây có đường kính 1mm đánh dấu từ 1 đến 7. Lần lượt cho vào bình tam giác nói trên một lượng Ca(OH)2 nồng độ 0,05N như sau:
Cho vào bình số 1: 2ml Ca(OH)2 0,05N thêm nước cất cho đủ 50ml có pH=6,8 Cho vào bình số 2: 4ml Ca(OH)2 0,05N thêm nước cất cho đủ 50ml có pH=7,0 Cho vào bình số 3: 6ml Ca(OH)2 0,05N thêm nước cất cho đủ 50ml có pH=7,24 Cho vào bình số 4: 8ml Ca(OH)2 0,05N thêm nước cất cho đủ 50ml có pH=7,43 Cho vào bình số 5: 10ml Ca(OH)2 0,05N thêm nước cất cho đủ 50ml có pH=7,51 Cho vào bình số 6: 15ml Ca(OH)2 0,05N thêm nước cất cho đủ 50ml có pH=7,7 Cho vào bình số 7: 20ml Ca(OH)2 0,05N thêm nước cất cho đủ 50ml có pH=7,86 Lắc tròn 30 phút rồi để yên 3 ngày, lọc qua giấy lọc, đo pH bằng máy.
Bảng 3.1. Bảng biến thiên đường chuẩn pH Công thức Ca(OH)2 0.05N (ml) pH 1 2 6,8 2 4 7,0 3 6 7,24 4 8 7,43 5 10 7,51 6 15 7,7 7 20 7,86 y = 0.0567x + 6.8362 R2 = 0.9133 6.6 6.8 7 7.2 7.4 7.6 7.8 8 8.2 0 5 10 15 20 25 Ca(OH)2 p H pH Linear (pH)
Từ hình 3.1 ta có đường chuẩn xây dựng mối tương quan y=ax+b. Trong đó: y là mật độ pH đo được
x là hàm lượng Ca2+ trong mẫu.
Qua đồ thị trên ta thấy hệ số tương quan r đo ở mức quan hệ x và y trong quan hệ tuyến tính r 2 = 0,956. Với giá trị r = 0,956>0,8; như vậy, tương quan đường chuẩn pH là tương quan tuyến tính mạnh ởđộ tin cậy là 99%.
3.4.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm
a, Chuẩn bị nguyên liệu nghiên cứu
- Chuẩn bị chậu trồng cỏ Linh lăng: Chậu được sử dụng trong thí nghiệm có chiều cao 35 cm, đường kính trung bình là 30cm. Tổng số chậu nghiên cứu là 9 chậu
- Chuẩn bị đất: Đất được lấy ở lớp đất mặt ở khu nhà lưới thuộc trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên. Đất lấy về đập nhỏ, hong khô trong không khí, sau đó đưa vào trong chậu nghiên cứu với khối lượng là 6kg/ chậu. Mẫu đất được kiểm tra một số tính chất hóa, lý học và một số chỉ tiêu trong đất. Trước khi gieo giống cỏ Linh lăng, đất được ủ với CaCO3 trong vòng 20 ngày đểổn định pH rồi đo nồng độ pH, sau đó mới ủ KLN khoảng 15 ngày nữa thì mới gieo hạt.
- Chuẩn bị hạt giống: Giống có khả năng nảy mầm cao - Chuẩn bị một số nguyên liệu khác:
+ Phân NPK
+ Hóa chất: Na2HAs2O4.7H2O,Ca(OH)2,… + Một số nguyên liệu phụ khác: nước cất,… b, Thiết kế thí nghiệm
Thí nghiệm trong chậu được thiết kế qua 1 thí nghiệm theo 3 công thức mỗi công thức nhắc lại 3 lần. Mục đích của thí nghiệm này xác định khả năng sinh trưởng và hấp thụ As của cỏ Linh lăng dưới nền đất có độ pH khác nhau.
Thí nghiệm được thiết kế trong chậu ở nhà lưới, đất thí nghiệm được lấy ở lớp đất mặt khu nhà lưới thuộc trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên và được bố trí theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên, các công thức thí nghiệm như sau:
Công thức 1: pH= 4,8 Công thức 2: pH= 6,9 Công thức 3: pH= 8,9
Cho vào môi trường đất muối Na2HAs2O4.7H2O với nồng độ As3+ là 70 ppm cùng với hàm lượng As trong đất là 3,85 ppm được bố trí ở 3 CT. Với CT1 cho vào đất 0 (g) CaCO3, CT2 cho vào đất 3 (g) CaCO3, CT3 cho vào đất 30 (g) CaCO3 tương ứng với các mức pH (4,8; 6,9; 8,9) cần làm thí nghiệm, mỗi công thức 3 lần nhắc lại
Sơđồ bố trí thí nghiệm:
CT3 CT2 CT1
CT2 CT1 CT3
CT1 CT3 CT2
* Các chỉ tiêu theo dõi
- Chỉ tiêu về môi trường đất: As
- Chỉ tiêu về khả năng sinh trưởng và phát triển của cây thí nghiệm: + Số cây con: 1 tháng/lần: Đếm số cây trên mỗi chậu
+ Chiều cao cây: 1 tháng/lần. Được đo từ gốc cây đến lá cao nhất của cây
+ Chiều dài rễ: 2 tháng/lần
- Khả năng hấp thụ KLN của cỏ Linh lăng được đánh giá thông qua việc phân tích chỉ tiêu As trong rễ và thân lá.
3.4.4. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm
- pHKCl: Được chiết bằng KCl 1N, đo bằng máy pH meter. - Mùn (OM): Phân tích bằng phương pháp Tiurin.
- Đạm tổng số (Nts): phân tích bằng phương pháp Kjeldahl.
- Lân tổng số (P2O5ts): phân tích bằng phương pháp so màu sử dụng máy so màu lân.
- Dung tích trao đổi cation (CEC): phân tích bằng phương pháp amoniaxetat.
- KLN trong đất và trong các loài thực vật: phân tích bằng phương pháp so màu sử dụng máy Optizen 1412 Vz.
3.4.5. Phương pháp xử lý số liệu
- Phân tích đánh giá số liệu sẵn có, số liệu phân tích được. Tổng hợp các số liệu đó trên phần mềm Excel đểđưa ra đánh giá, nhận xét chính xác và đầy đủ
PHẦN 4
KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1. Đánh giá chất lượng mẫu đất dùng trong thí nghiệm
Độ pH là chỉ sốđặc trưng của đất, nó có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình hóa lý, sinh học, ảnh hưởng tới khả năng cung cấp dinh dưỡng của đất và có tác động không nhỏ đến hệ thống cây trồng. Mỗi loại cây trồng khác nhau thích nghi với các pH khác nhau.
Mẫu đất lấy để thực hiện nghiên cứu được lấy ở khu nhà lưới thuộc trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên. Trước khi trồng cỏ Linh lăng, đã tiến hành phân tích các chỉ tiêu cơ bản trong các mẫu đất, nhằm đánh giá chất lượng mẫu đất và tính toán được lượng KLN có sẵn trong đất. Thực hiện bước này chúng ta sẽ xác định chính xác hơn khả năng sinh trưởng và hấp thụ As của cỏ Linh lăng trong các mẫu đất.
Bảng 4.1: Kết quả phân tích mẫu đất dùng trong thí nghiệm Chỉ tiêu
Mẫu đất thí nghiệm
Thang đánh giá chất lượng đất
và QCVN Nhận xét pHKCl 4,8 + pH<4,0: rất chua; +4,1<pH<5,5: chua vừa; + 5,6<pH<7,0: trung tính; + 7,1<pH<8,0: kiềm yếu; + pH>8,0: kiềm mạnh. Đất chua vừa OM (%) 1,03 + Dưới 1%: rất nghèo mùn; + 1-2%: hơi nghèo mùn; + 2-4%: mùn trung bình; + 4-8%: giàu mùn; + >8%: rất giàu mùn. Hơi nghèo mùn
Chỉ tiêu
Mẫu đất thí nghiệm
Thang đánh giá chất lượng đất
và QCVN Nhận xét Nts (%) 0,07 + dưới 0,08%: nghèo; + 0,08-0,15%: trung bình; + 0,15-0,20%: khá; + trên 0,20%: giàu. Nghèo đạm P2O5ts (%) 0,06 + <0,06%: đất nghèo lân; + 0,06-0,1%: trung bình; + >0,1%: giàu lân. Trung bình K2Ots (%) 0,49 + <0,2%: rất nghèo; + 0,2-0,5%: nghèo; + 0,5-0,8%: trung bình; + 0,8-1,2%: khá; + >1,2%: giàu. Nghèo kali CEC (mgdl/100g đất) 15,25 + <10 (mgdl/100g đất): thấp; + 10-20 (mgdl/100g đất): trung bình; + >20 (mgdl/100g đất): cao Đất có dung tích hấp thu trung bình Asts (mg/kg) 3,85 12 Không bị ô nhiễm Nhận xét:
Dựa vào số liệu phân tích ở bảng 4.1 trên và căn cứ vào thang đánh giá chất lượng đất ta thấy chất lượng mẫu đất dùng trong thí nghiệm như sau:
- Về độ chua: 4,6<pHKCl=4,8<5,5 kết quả này cho thấy mẫu đất thuộc loại đất chua vừa.
- Về mùn: 1<OM (%)=1,03<2 theo thang đánh giá thì mẫu đất được xếp vào loại hơi nghèo mùn.
- Chỉ tiêu Nts và K2Ots được xếp vào loại nghèo, Nts (%)=0,07<0,08, 0,2<K2Ots (%)=0,49<0,5.
- Dung tích hấp thu CEC trung bình theo thang đánh giá đất, 10<CEC (mgdl/100g đất)=15,25<20.
- Nồng độ As trong mẫu đất là 3,85 (mg/kg) thấp hơn 3,11 lần so với QCVN 03:2008/BTNMT.
Qua bảng phân tích các chỉ tiêu trên ta thấy mẫu đất khi tiến hành thí nghiệm là loại đất không bị ô nhiễm As, đất chua, nghèo dinh dưỡng (nghèo Nts
,K2Ots và nghèo mùn), dung tích hấp thu cation trung bình. Vì vậy, trong quá trình trồng cây cỏ Linh lăng cần bổ sung thêm phân NPK để tăng dinh dưỡng cho đất.
4.2. Đánh giá ảnh hưởng của nồng độ As trong đất đến khả năng sinh trưởng và hấp thụ As của cỏ Linh lăng trưởng và hấp thụ As của cỏ Linh lăng
4.2.1. Khả năng sinh trưởng của cỏ Linh lăng trong các môi trường đất với nồng độ pH khác nhau nồng độ pH khác nhau
Bảng 4.2 : Sự biến động về số cây cỏ Linh lăng trong thời gian nghiên cứu
(Đơn vị : cây)
Ghi chú: các số có cùng chỉ số a, b (theo cột) không có sự sai khác đáng kể ở mức ý nghĩa α = 0,05. Công thức 1 tháng 2 tháng 3 tháng 4 tháng M ± SD M ± SD M ± SD M ± SD CT1 17,00±1,00b 16,67±0,58b 16,33±0,58b 16,00±1,00b CT2 19,33±0,58a 19,00±1,00a 18,67±0,58a 18,33±0,58a CT3 18,33±0,58ab 18,00±1,00ab 17,67±0,58a 17,33±0,58ab LSD0,05 1,49 1,76 1,15 1,49 CV% 4,09 4,93 3,29 4,33
0 5 10 15 20 25 1 tháng 2 tháng 3 tháng 4 tháng
Số cây cỏ Linh lăng trong môi trường nhiễm As
CT1 CT2 CT3
Hình 4.1: Sự biến động về số cây trong thời gian nghiên cứu Nhận xét:
Qua số liệu ở bảng 4.2 và hình 4.1 ta thấy số lượng cây trong các chậu giảm không nhiều càng về sau số lượng cây càng ổn định, giữa các công thức có sự chênh lệch. Số lượng cây nhiều nhất ở CT2, tiếp theo là CT3 và ít nhất là CT1. Cụ thể:
+ Ở CT1 với số lượng cây ít nhất sau các giai đoạn 1 tháng, 2 tháng, 3 tháng, 4 tháng lần lượt là 17,00 cây; 16,67 cây; 16,33 cây và 16,00 cây.
+ Số lượng cây cao nhất ở CT2 với trung bình từng tháng lần lượt :19,33 cây; 19,00 cây; 18,67 cây và 18,33 cây.
+ CT3 có số lượng ở giữa 2 công thức trên với trung bình số cây lần lượt ở các giai đoạn 1 tháng, 2 tháng, 3 tháng, 4 tháng là: 18,33 cây; 18,00 cây; 17,67 cây và 17,33 cây.
Kết quả phân tích ANOVA cho thấy đối với chỉ tiêu số cây ở tất cả các công thức được xử lý không có sự sai khác với mức ý nghĩa α = 0,05. Từ đó, ta thấy được nồng độ pH chưa ảnh hưởng nhiều đến số lượng cây cỏ Linh Lăng.
Bảng 4.3: Sự biến động về chiều cao cây cỏ Linh lăng trong thời gian nghiên cứu
( Đơn vị: cm)
Ghi chú: các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) không có sự sai khác đáng kể ở mức ý nghĩa α = 0,05. 0 5 10 15 20 25 30 35 1 tháng 2 tháng 3 tháng 4 tháng cm tháng Chiều cao cỏ linh lăng trong môi trường nhiễm As
CT1 CT2 CT3
Hình 4.2: Biểu đồ thể hiện sự biến động về chiều cao cây theo thời gian nghiên cứu
Nhận xét:
Số liệu bảng 4.3 và hình 4.2 cho thấy với nồng độ pH khác nhau cỏ Linh lăng vẫn sinh trưởng, phát triển bình thường và tăng theo từng tháng. Tuy nhiên, có sự khác nhau giữa tháng công thức. Cỏ linh lăng phát triển mạnh nhất ở CT2 (pH=6,9) sau 4 tháng tăng từ 6,81 cm đến 30,52 cm và phát triển chậm Công thức 1 tháng 2 tháng 3 tháng 4 tháng M ± SD M ± SD M ± SD M ± SD CT1 4,46±0,23c 11,33±0,24c 19,93±0,18c 28,17±0,32c CT2 6,81±0,26a 13,87±0,22a 22,14±0,29a 30,52±0,20a CT3 5,63±0,19b 12,82±0,14b 21,41±0,19b 29,39±0,20b LSD0,05 0,27 0,35 0,25 0,16 CV 2,38 1,39 0,59 0,28
nhất ở CT1 (pH=4,8) sau 4 tháng tăng từ 4,46 cm đến 28,17 cm. Chiều cao cây tỷ lệ với nồng độ pH trong đất như sau:
+ CT1 (pH=4,8): sau 2 tháng cây có chiều cao là 11,33 cm, 4 tháng cỏ Linh lăng có chiều cao là 28,17 cm.
+ CT2 (pH= 6,9): sau 2 tháng cây có chiều cao là 13,87 cm, 4 tháng có chiều cao là 30,52 cm.
+ CT3 (pH=8,9): sau 2 tháng cỏ Linh lăng có chiều cao là 12,82 cm, 4 tháng cây có chiều cao là 29,39 cm.
Kết quả phân tích ANOVA đối với chỉ tiêu là chiều cao cây ở các công thức xử lý có sự sai khác với độ tin cậy 95%, chứng tỏ ở các nồng độ pH nghiên cứu có ảnh hưởng đến chiều cao của cỏ Linh lăng. Điều này cho thấy, trong môi trường đất có chứa As với các môi trường pH khác nhau cỏ Linh lăng vẫn có thể sinh trưởng và phát triền bình thường.
Bảng 4.4: Sự biến động về chiều dài rễ cỏ Linh lăng trong thời gian nghiên cứu
(Đơn vị: cm)
Công thức Sau 2 tháng nghiên cứu Sau 4 tháng nghiên cứu
M ± SD M ± SD CT1 9,97±0,26c 16,66±0,17c CT2 11,92±0,32a 19,36±0,26a CT3 11,04±0,31b 17,94±0,17b LSD0,05 0,21 0,26 CV% 0,95 0,72
Ghi chú: các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) không có sự sai khác đáng kể ở mức ý nghĩa α = 0,05.
0 5 10 15 20 25
Sau 2 tháng nghiên cứ u Sau 4 tháng nghiên cứ u
cm
tháng
CT1
CT2
CT3
Hình 4.3: Biểu đồ thể hiện sự biến động về chiều dài rễ trong thời gian thí nghiệm
Nhận xét: Ta thấy chiều dài rễ của cỏ Linh lăng phát triển đồng đều theo thời gian và có sự khác nhau giữa các công thức, rễ phát triền nhanh ở CT2, chậm lại ở CT3 và phát triển chậm nhất ở CT1.
Cụ thể:
+ CT1 (pH=4,8), sau 2 tháng có chiều dài rễ là 9,97 cm, 4 tháng có chiều dài là 16,66 cm.
+ CT2 (pH=6,9), sau 2 tháng cỏ linh lăng có chiều dài rễ là 11,92 cm, sau 4 tháng tăng lên đến 19,36 cm.
+ CT3 (pH=8,9), sau 2 tháng rễ cỏ linh lăng có chiều dài là 11,04 cm, sau 4 tháng có chiều dài là 17,94 cm.
Kết quả phân tích ANOVA cho thấy đối với chỉ tiêu số cây ở tất cả các công thức xử lý có sự sai khác đáng kể với mức ý nghĩa α = 0,05. Điều này chứng tỏ, trong môi trường đất chứa As với nồng độ pH khác nhau có dấu hiệu ảnh hưởng tới sự phát triển độ dài rễ của cỏ Linh lăng.
* Nhận xét chung: Theo kết quả theo dõi các chỉ tiêu về số cây, chiều cao cây, chiều dài rễ thì khả năng sinh trưởng của cỏ Linh lăng trong các công thức khác nhau là khác nhau. Trong đó, cỏ Linh lăng sinh trưởng tốt nhất ở
CT2 (pH=6,9), tiếp đó là CT3 (pH=8,9) và cây sinh trưởng thấp nhất ở CT1 (pH=4,8). Kết quả phân tích ANOVA cho thấy các chỉ tiêu sinh lý ở tất cả các công thức xử lý có sự sai khác ở độ tin cậy 95%, điều này chứng tỏ trong môi trường đất ô nhiễm As các mức pH nghiên cứu có dấu hiệu ảnh hưởng tới khả năng sinh trưởng của cỏ linh lăng. Điều này chứng minh rằng trong môi trường có kim loại As và độ pH tăng thì cỏ linh lăng vẫn sinh trưởng và phát triển tốt.
4.2.2.Khả năng hấp thụ As của Cỏ linh lăng trong thân lá và rễ
Tích lũy KLN trong cây đó là khả năng đặc biệt của một số thực vật nhất định. Một số loại thực vật được chọn làm đối tượng xử lý đất ô nhiễm, bên cạnh điều cần là phải sống được trong điều kiện đất bị ô nhiễm KLN cho sinh khối cao, thì điều kiện đủ là phải hút và tích lũy KLN trong thân và rễ với nồng độ cao. Như vậy kết quả trên đã cho thấy, cỏ Linh lăng đã thỏa mãn điều kiện cần, còn kết quả ở bảng 4.6 và hình 4.5, hình 4.6 sẽ kiểm tra điều kiện đủ đối với việc sử dụng cỏ linh lăng để xử lý đất bị ô nhiễm bởi As ở môi trường pH
khác nhau.
Bảng 4.5: Hàm lượng As tích lũy trong thân lá và rễ của cỏ Linh lăng sau 2 tháng và 4 tháng trồng trong môi trường pH khác nhau (n=3, Mean±Sd)
(Đơn vị : mg/kg)
CT
Sau 2 tháng nghiên cứu Sau 4 tháng nghiên cứu Hàm lượng As trong thân lá Hàm lượng As trong rễ Hàm lượng As trong thân lá Hàm lượng