Giảm thiểu hút thu asen trong cây ớt bằng biện pháp bón vôi trồng trên đất phù sa An Phú - An Giang

An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 18 (6), 22 – 27 22 GIẢM THIỂU HÚT THU ASEN TRONG CÂY ỚT BẰNG BIỆN PHÁP BÓN VÔI TRỒNG TRÊN ĐẤT PHÙ SA AN PHÚ - AN GIANG Nguyễn Văn Chương1 1Trường Đại học An Giang Thông tin chung: Ngày nhận bài: 19/05/2017 Ngày nhận kết quả bình duyệt: 19/12/2017 Ngày chấp nhận đăng: 12/2017 Title: The reduction of arsenic absortion in chilli trees by lime fertilizer application in alluvium soil at An Phu district, An Giang province Keywords: Arsenic, An Phu district, deep-well water, liming Từ khóa: Asen, An Phú, nước ngầm, bón vôi ABSTRACT The previous studies in An Phu showed that the level of Arsenic (As) in soils was so high. The As averages of Chilli soil samples inside dikes in An Phu were higher than in Long Xuyen 3 times. The averages of As levels of soil samples inside dikes of An Phu were 357 mg/kg (for soils of Chilli). The results of on - farm research conducted on As contaminated fields showed that As levels in chilli (without liming) were higher at 13,9%; 25,6% and 34,3% deep - well water treatments compared with 0,5 tons/ha; 1 tons/ha and 2,0 tons/ha, respectively, and compared without liming. The As level of chilli bodies was lower 31,5% at 2,0 tons lime/ha treatment compared without liming treatment. The results showed that when being applied lime at 2,0 tons/ha, it had a significant effect on amount of As in the chilli and chilli body decreased 34,3% and 31,5%, respectively, compared without liming. TÓM TẮT Các kết quả nghiên cứu vùng An Phú cho thấy hàm lượng Asen (As) trong đất đều cao. Đất trồng ớt trong đê tại An Phú có hàm lượng As cao hơn đất Long Xuyên đến 3 lần. Đất trồng ớt trong đê có hàm lượng As trung bình từ 357 mg/kg. Thí nghiệm bố trí trên ruộng nhiễm As cho thấy hàm lượng As trong trái ớt tưới nước giếng khoan không bón vôi luôn cao hơn so với bón vôi lần lượt là 13,9%; 25,6% và 34,3% lần lượt ở mức độ vôi 0,5 tấn/ ha; 1 tấn/ ha và 2,0 tấn/ha. Hàm lượng As trong thân ớt có bón vôi làm giảm hàm lượng As trong thân ớt so với không bón vôi cao nhất là 31,5%. Lượng vôi bón 2,0 tấn/ha giảm rõ rệt hàm lượng As trong trái và thân ớt là cao nhất tương ứng 34,3% và 31,5% so với không bón vôi. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Những tác động bất lợi của Asen (As) đến sức khỏe và cây trồng tiếp xúc qua ô nhiễm chuỗi thức ăn cũng được nghiên cứu bởi Williams và cs. (2007) và Khan và cs. (2009). Rất nhiều nghiên cứu tìm biện pháp ngăn chặn sự tích lũy As trong thực vật, tích tụ As trong đất và làm giảm năng suất cây trồng khi sử dụng nguồn nước ngầm cho thủy lợi. Do đó, sự hiểu biết và áp dụng các biện pháp giảm thiểu As ô nhiễm trong nước ngầm là cần thiết để giảm thiểu các tác động tiêu cực của nó trong nước tưới. Nghiên cứu trong năm 2005 của Trung tâm Y tế Dự phòng tỉnh An Giang cho thấy, mẫu nước ngầm lấy tại huyện An Phú đều có mức nhiễm As rất cao từ 100 - 751 µg/l, vượt tiêu chuẩn cho phép của Tổ chức Y tế Thế giới và tiêu chuẩn Việt Nam (10 µg/l) là 10 - 75 lần. Kết quả khảo sát gần đây ở An Phú cho thấy, hàm An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 18 (6), 22 – 27 23 lượng As trong đất trung bình là 7,89 mg/kg theo tiêu chuẩn cho phép đất nhiễm bẩn As là 5 mg/kg thì đất An Phú có khoảng 82,1% mẫu đất vượt tiêu chuẩn cho phép (Nguyễn Văn Chương & Ngô Ngọc Hưng, 2011). Do đó, nhằm giảm hàm lượng As trong cây trồng hấp thu vào từ đất, đề tài tập trung hướng nghiên cứu về giảm thiểu sự hút thu As trong cây ớt bằng biện pháp bón vôi trồng trên đất phù sa ở An Phú. 2. PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1 Phương tiện Đối tượng nghiên cứu: Vôi bón thí nghiệm là CaO; Nước tưới (nước giếng khoan); Đất canh tác tại xã Vĩnh Trường (đất trồng ớt) và cây trồng (ớt) tại huyện An Phú. Loại ớt trồng được sử dụng trong thí nghiệm này dựa vào các giống mà nông dân An Phú đang sử dụng hiện nay. Giống cây trồng trong thí nghiệm: giống ớt chỉ thiên lai F1 HNS 13.5. Thời gian sinh trưởng 90 - 100 ngày. Mẫu đất được lấy bằng dụng cụ khoan tay chuyên dụng. Mẫu đất sẽ được thu từ 0 - 20 cm trên đất trồng tưới nước giếng nhiễm As và nước sông tại huyện An Phú ở tỉnh An Giang. Tại mỗi điểm thu, mỗi mẫu thu 5 điểm theo đường chéo góc, sau đó trộn chung và lấy mẫu đại diện. Số mẫu đất thu khảo sát là 10 mẫu đất tại An Phú, 5 mẫu đất tại Long Xuyên, 32 mẫu đất trước và sau thí nghiệm trong 4 nghiệm thức (4 nghiệm thức x 4 lần lặp lại) Mẫu sau khi thu được chứa trong các túi nhựa được kí hiệu và mang về phòng thí nghiệm. Mẫu được phơi ở nhiệt độ phòng đến khi khô, sau đó được nghiền và qua rây có mắt lưới 0,5 mm. Chỉ tiêu phân tích là As, pH. Thời gian và địa điểm nghiên cứu: Thí nghiệm được thực hiện tại xã Vĩnh Trường, huyện An Phú, tỉnh An Giang trong vụ Đông Xuân năm 2016. 2.2 Phương pháp Nghiên cứu được bố trí thí nghiệm cho cây ớt theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên. Thí nghiệm được bố trí cho cây ớt theo thể thức 4 nghiệm thức với 4 lần lặp lại: 1 loại nước tưới (nước ngầm) x 4 liều lượng vôi (Nghiệm thức đối chứng là không bón vôi, nghiệm thức 2 là 0,5 tấn/ha; nghiệm thức 3 là 1,0 tấn/ha và nghiệm thức 4 là 2 tấn/ha). Vôi sử dụng trong thí nghiệm là CaO với các nồng độ 0,5 tấn/ha; 1,0 tấn/ha; 2,0 tấn/ha. Đất Long Xuyên không tưới nước giếng nhiễm As được lấy phân tích As để so sánh đất An Phú tưới nước giếng khoan nhiễm As để chọn vùng nghiên cứu thích hợp. Số mẫu trái và thân là 16 thân và lá, 16 mẫu hạt thu mẫu sau khi thu hoạch. Chỉ tiêu phân tích là hàm lượng As tổng số. Tiến hành phân tích mẫu trên máy hấp thu nguyên tử bằng kỹ thuật hóa hơi lạnh (Hydride) để phân tích As theo phương pháp analytikjenaAG Mẫu đất được phân tích tại phòng thí nghiệm của khoa Nông Nghiệp và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học An Giang. Mẫu hạt và thân ớt sẽ được thu lúc thu hoạch. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng của đất ở An phú đến khả năng hấp thu As của cây ớt Kết quả Bảng 1 cũng cho thấy, hàm lượng As trong đất An Phú trong đê cũng đạt giá trị cao là 357 mg/kg cao hơn gấp 3 lần so với đất Long Xuyên chỉ có 98 mg/kg. Qua đó cho thấy, nguồn đất An Phú đặc biệt là đất trong đê bao bị ô nhiễm As nghiêm trọng. Có sự khác biệt ý nghĩa thống kê giữa hàm lượng As trong đất An Phú trong đê so với đất Long Xuyên. An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 18 (6), 22 – 27 24 Bảng 1. pH và As trong đất Long Xuyên và An Phú Nhân tố As (mg/kg) pH Hàm lượng As trong đất An Phú 357a 5,91b Long Xuyên 98b 6,24a F ** ** CV (%) 62,8 3,84 Bảng 2. So sánh pH đất An Phú trước và sau thí nghiệm Nghiệm thức pH Trước khi bón vôi Sau khi bón vôi 0,5 tấn/ha 5,54 6,32bc 1,0 tấn/ha 5,47 7,18ab 2 tấn/ha 5,35 7,94a Đối chứng 5,46 5,23c CV (%) ns * F 6,30 10,4 Ghi chú: Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau khác nhau thì có khác biệt ý nghĩa thống kê ở mức 1% (**) và 5% (*); ns: không khác biệt ý nghĩa thống kê Nhìn chung ở Bảng 2, pH đất trước khi bón vôi khá ổn định ở mức từ 5,35 đến 5,54. Như vậy ở các nghiệm thức trước khi bón vôi không có khác biệt thống kê với nghiệm thức đối chứng. Trong trường hợp sau thí nghiệm lượng vôi bón càng tăng thì pH cũng tăng dần từ 6,32 lên 7,94 ở nghiệm thức bón vôi 2 tấn/ha. Ở các nghiệm thức bón vôi càng tăng thì pH càng tăng. 3.2 Ảnh hưởng của vôi đến khả năng hấp thu As của cây ớt Kết quả Bảng 3, các mức độ bón vôi khác nhau đều tạo sự khác biệt có ý nghĩa ở mức 1% về sự hấp thụ và tích lũy hàm lượng As trên thân và trái ớt. Trên thân ớt, hàm lượng As cao nhất ở nghiệm thức không bón vôi là 128 mg/kg, khi tăng hàm lượng vôi thì hàm lượng As trên thân cũng giảm dần từ 0,5 tấn/ha, 1 tấn/ha đến 2 tấn/ha, lần lượt tương đương 111 mg/kg; 96,3 mg/kg và 87,7 mg/kg. Tương tự, hàm lượng As trên trái cũng giảm dần từ 83,1 mg/kg đến 71,8 mg/kg và hàm lượng As thấp nhất trên trái là 63,4 mg/kg ở nghiệm thức bón vôi 2 tấn/ ha. Điều này chứng tỏ mức độ bón vôi có ý nghĩa rất lớn trong việc làm giảm sự hấp thu và tích lũy As cả thân và trái ớt. Nhìn chung sự hấp thu và tích lũy As trên trái luôn thấp hơn so với hàm lượng As trên thân cụ thể là hàm lượng As được hấp thụ trên thân đối với nghiệm thức không bón vôi là 128 mg/kg trong khi trên trái chỉ 96,5 mg/kg. Tiếp theo các nghiệm thức bón vôi thì hàm lượng As trên thân vẫn cao hơn trên trái. Lượng vôi 0,5 tấn/ha thì trên thân hàm lượng As là 111 mg/kg còn trên trái là 83,1 mg/kg, lượng vôi bón 2 tấn/ha thì hàm lượng As trên thân 96,3 mg/kg còn trên trái 71,8 mg/kg và khi lượng vôi lên đến 2 tấn/ha thì hàm lượng As trên trái ở mức thất nhấp 87,7 mg/kg cao hơn hàm lượng As thấp nhất trên trái 63,4 mg/kg. An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 18 (6), 22 – 27 25 Bảng 3. Ảnh hưởng liều lượng vôi đến hàm lượng As trong thân và trái Nghiệm thức Hàm lượng As (mg/kg) Thân Trái Không bón vôi 128a 96,5a Vôi 0,5 tấn/ha 111b 83,1b Vôi 1 tấn/ha 96,3c 71,8c Vôi 2 tấn/ha 87,7d 63,4d CV (%) 3,55 5,23 F ** ** Kết quả Bảng 4 cho thấy, hàm lượng As trong đất sau thí nghiệm giảm so với ban đầu do bị cây ớt hấp thu. Liều lượng vôi tạo nên các mức khác biệt có nghĩa ở mức 1% cho hàm lượng vôi trong đất sau thí nghiệm. Trong đó thì hàm lượng As trong đất thấp nhất là 130 mg/kg khi không bón vôi và tăng 146 mg/kg ở liều lượng vôi 0,5 tấn/ha, tiếp theo với liều lượng vôi là 1 tấn/ha thì hàm lượng As là 194 mg/kg. Cuối cùng ở liều lượng vôi là 2 tấn/ha thì hàm lượng As trong đất sau thí nghiệm cao nhất ở mức 207 mg/kg. Điều này chứng tỏ đối với nghiệm thức bón vôi thì hàm lượng As trong đất bị mất đi ít hơn so với nghiệm thức không bón vôi hay nói cách khác, việc bón vôi góp phần hạn chế sự hấp thụ và tích lũy As trên cây trồng nói chung và cây ớt nói riêng. Bảng 4. Ảnh hưởng liều lượng vôi đến hàm lượng As trong đất sau thí nghiệm Ghi chú: Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau khác nhau thì có khác biệt ý nghĩa thống kê ở mức 1% (**) và 5% (*) 3.3 Ảnh hưởng của vôi đến khả năng sinh trưởng của cây ớt Kết quả Bảng 5 cho thấy, liều lượng vôi tác động đến sinh khối và số trái/chậu. Qua từng liều lượng vôi thì đều khác biệt ý nghĩa thống kê về sinh khối cũng như số trái/chậu, chỉ duy nhất ở mức bón vôi 1 tấn/ha không có sự khác biệt ý nghĩa với mức độ bón vôi 2 tấn/ha. Cụ thể ở nghiệm thức không bón vôi thì sinh khối 47,1 và số trái/chậu trung bình chỉ 4,3 trái, nhưng khi lượng vôi là 0,5 tấn/ha thì sinh khối là 64,7 còn số trái/chậu trung bình là 9,3 trái. Khi lượng vôi là 1 tấn/ha thì sinh khối là 72,7 và số trái/chậu trung bình là 11 trái, sinh khối và số trái/chậu trung bình cao nhất lần lượt là 77,6 và 14,3 với lượng vôi cung cấp là 2 tấn/ha. Nghiệm thức Hàm lượng As trong đất (mg/kg) Không bón vôi 130d Vôi 0,5 tấn/ha 146c Vôi 1 tấn/ha 194b Vôi 2 tấn/ha 207a CV (%) 2,88 F ** An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 18 (6), 22 – 27 26 Bảng 5. Ảnh hưởng của liều lượng vôi đến sinh khối, số trái/chậu Nghiệm thức Sinh khối Số trái/chậu Không bón vôi 47,1c 4,3c Vôi 0,5 tấn/ha 64,7b 9,3b Vôi 1 tấn/ha 72,7a 11,0ab Vôi 2 tấn/ha 77,6a 14,3a CV(%) 6,35 20,5 F ** ** Ghi chú: Trong cùng một cột, những số có chữ theo sau khác nhau thì có khác biệt ý nghĩa thống kê ở mức 1% (**) và 5% (*) Kết quả từ Bảng 6 cho thấy ở giai đoạn 30 NSG chiều cao cây chỉ khoảng 20,9 cm khi không bón vôi nhưng sau khi bón vôi thì chiều cao tăng lên theo từng thời điểm và từng mức bón vôi. Cụ thể khi bón 0,5 tấn/ha thì cây cao 25,5 cm, khi bón 1 tấn/ha thì chiều cao là 33,1 cm, khi tăng lượng vôi lên 2 tấn/ha thì chiều cao là 39,7 tạo nên sự khác biệt rõ rệt. Đến giai đoạn 60 NSG, 90 NSG và thời điểm thu hoạch thì chiều cao lên đến 84,7 cm tương ứng với lượng vôi là 2 tấn/ha cùng với lượng vôi 0,5 tấn/ha tạo sự khác biệt so với các giai đoạn trước và thấp nhất ở các nghiệm thức không bón vôi (kết quả Bảng 6). Từ giai đoạn 60 NSG đến khi thu hoạch có xu hướng giống nhau đó là chiều cao cây đạt cao nhất ở nghiệm thức bón vôi 2 tấn/ha, kế đến là chiều cao cây ở nghiệm thức 1 tấn/ha và thấp nhất là chiều cao cây ở nghiệm thức bón vôi và 0,5 tấn/ha và nghiệm thức không bón vôi. Xét về mặt thống kê thí nghiệm thì chiều cao ở nghiệm thức bón vôi đều tạo khác biệt với nghiệm thức không bón vôi. Sự khác biệt này là do khi bón vôi vào trong đất sẽ làm cho pH trong đất gia tăng ảnh hưởng đến sự hấp thu và vận chuyển các chất trong cây vì thế ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây ớt, ở đây ảnh hưởng đến chiều cao cây và sinh khối. THẢO LUẬN CHUNG Kết quả As trong đất An Phú trong đê trước thí nghiệm là 375 mg/kg và sau khi thí nghiệm còn lại là 130 mg/ kg ở nghiệm thức không bón vôi. Như vậy các nghiệm thức bón vôi lượng As trong đất cao hơn so với không bón vôi, sau thí nghiệm. Điều này cho thấy hàm lượng As trong thân các nghiệm thức có bón vôi thấp hơn so với nghiệm thức không bón vôi. Kết quả thí nghiệm cũng cho Bảng 6. Ảnh hưởng của liều lượng vôi đến chiều cao cây ớt Nghiệm thức Chiều cao cây (cm) 30 NSG 60 NSG 90 NSG Thu hoạch Không bón vôi 20,9d 43,1d 72,2c 73,6d Vôi 0,5 tấn/ha 25,5c 50,8c 76,1b 77,2c Vôi 1,0 tấn/ha 33,1b 57,2b 79,9a 81,8b Vôi 2 tấn/ha 39,7a 64,9a 81,2a 84,7a CV (%) 6,11 3,42 1,67 1,84 F ** ** ** ** An Giang University Journal of Science – 2017, Vol. 18 (6), 22 – 27 27 thấy các nghiệm thức không bón vôi hàm lượng As trong hạt và thân trên ớt luôn cao hơn so với hàm As trong thân và hạt ở các nghiệm thức bón vôi 0,5 tấn/ha, 1 tấn/ha và 2 tấn/ha. Vì vậy, việc sử dụng vôi bón vào đất nhiễm As và nước tưới ô nhiễm As giúp cây trồng giảm bội nhiễm độc chất này rất đáng quan tâm. Đất thực hiện thí nghiệm là đất An Phú trong đê có pH trung bình là pH = 5,91. Đồng thời pH đất sau thí nghiệm cho thấy ở các nghiệm thức bón vôi (0,5 tấn/ha, 1 tấn /ha và 2 tấn/ha) đều có sự gia tăng pH đất thí nghiệm tạo sự khác biệt ý nghĩa thống kê ở mức 1% so với pH đất ở các nghiệm thức không bón vôi vào trong đất. Như vậy, bón vôi đã giúp làm gia tăng pH đất và làm giảm sự tích lũy As trong cây ớt. Nhiều nghiên cứu cho thấy là khả năng hút As của cây trồng phụ thuộc rất nhiều vào độ pH của dung dịch đất. Nếu đất quá chua hoặc quá kiềm đều làm giảm khả năng hút As của cây trồng chẳng hạn đối với rau và một số loài cỏ pH = 7 là tối thích cho cây trồng hút As (theo Khan và cs., 2008). Theo Page và cs. (1981), As chứa trong lá củ cải Thuỵ Sĩ tăng lên từ 2 - 3,9 khi pH giảm từ 7,4 - 4,5. Theo Anderson và Nilson (1974), khi bón thêm vôi vào đất thì giảm sự tiêu thụ As trong cây cải dầu do sự gia tăng pH và sự cạnh tranh giữa Ca và As. Nghiên cứu của Chen và cs. (2000) cũng cho rằng sự hấp thu As bởi cây trồng giảm đáng kể bằng cách tăng độ pH của đất. Khi pH đất tăng do bón vôi As bị kết tủa. Vì thế khi pH càng tăng thì sự hấp thu As trên cây trồng càng giảm. 4. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Các kết quả nghiên cứu mẫu đất trong đê ở An Phú cho thấy hàm lượng As trong đất đều cao. Tất cả các mẫu đất trồng ớt trong đê tại An Phú có hàm lượng As cao hơn đất Long Xuyên đến 3 lần. Kết quả thí nghiệm ngoài đồng bố trí trên ruộng nhiễm As cho thấy, hàm lượng As trong trái ớt tưới nước giếng khoan không bón vôi luôn cao hơn so với bón vôi lần lượt là 13,9%; 25,6% và 34,3% lần lượt ở mức độ vôi 0,5 tấn/ ha; 1 tấn/ ha và 2,0 tấn/ha. Bón vôi làm giảm hàm lượng As trong thân ớt so với không bón vôi cao nhất là 31,5%. Lượng vôi bón 2 tấn/ha giảm rõ rệt hàm lượng As trong trái và thân ớt là cao nhất tương ứng 34,3% và 31,5% so với không bón vôi. Ngoài ra việc bón vôi làm tăng sinh khối, số chiều cao, số trái/chậu do đó làm tăng năng suất của ớt. 4.2 Khuyến nghị Điều chỉnh phù hợp lượng vôi bón cho cây trồng ở điều kiện đồng ruộng, đặc biệt đối cây ớt để giảm hút thu As và đạt dưới ngưỡng cho phép. Cần nghiên cứu tác dụng hiệu quả lưu tồn của vôi đối với giảm hút thu As. TÀI LIỆU KHAM KHẢO Andersson A. & Nilsson, K.O. (1974). Influence of lime and soil pH on Cd availability to plants. 3: 198 - 200. Chen, H.M., Zheng, C.R., Tu., & Shen, Z.G. (2000). Chemical methods andphytoremediation of soil contaminated with heavy metals, 41, 229 – 234. Khan M.A., Islam, M.R., Panaullah, G. M., Duxbury, J.M., Jahiruddin, M. and Loeppert, R.H. (2009). Fate of irrigation-water arsenic in rice soils of Bangladesh. Plant and Soil, 322(1-2): 263 - 277. Khan, S., Q., Cao, Y. M., Zheng, Y. Z., & Zhu, Y. G. (2008). Health risks of heavy metals in contaminated soils and food crops irrigated with wastewater in Beijing, China, vol. 152, no. 3, pp. 686 – 692. Nguyễn Văn Chương & Ngô Ngọc Hưng. (2011). Khảo sát khả năng tích lũy của thạch tín và cadimi trong đất và hạt ngô ở huyện An Phú - tỉnh An Giang, số 38, trang: 106 - 109. Page A.L., Bingham F.T., & Chang, A.C. (1981). Effect of heavy metal pollution on plants, Vol.1 ed. epp, N.W., London, pp. 72 - 109. Williams, P.N., Price. A.H., Raab, A., Hossain, S.A., Feldmann, J. & Meharg, A.A. (2007). Variation in arsenic speciation and concentration in paddy rice related to dietary exposure Environmental Science & Technology, 39(15): 5531 - 5540.