Tài liệu Khảo sát hiện trạng và biện pháp giảm sự tích lũy cadimi, asen trên cây trồng ở huyện an phú, tỉnh an giang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG NGUYỄN VĂN CHƯƠNG KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG VÀ BIỆN PHÁP GIẢM SỰ TÍCH LŨY CADIMI, ASEN CỦA CÂY TRỒNG Ở AN PHÚ-TỈNH AN GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT Mã ngành: 62 62 15 01 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG NGUYỄN VĂN CHƯƠNG KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG VÀ BIỆN PHÁP GIẢM SỰ TÍCH LŨY CADIMI, ASEN CỦA CÂY TRỒNG Ở AN PHÚ-TỈNH AN GIANG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC ĐẤT Mã ngành: 62 62 15 01 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN GS. TS. NGÔ NGỌC HƯNG 2014 LỜI CẢM TẠ Xin Chân Thành đến cha mẹ đã sinh thành dưỡng dục nuôi dạy và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho con khôn lớn như ngày nay, các anh chị và các em đã ủng hộ cho tôi học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp này. Xin được gửi lời cảm ơn đến Ban lãnh đạo, quý Thầy Cô của trường đại học Cần Thơ, đặc biệt là Thầy Cô chuyên ngành Khoa học đất, những người đã trực tiếp giảng dạy, hướng dẫn cung cấp cho tôi những kiến thức quí báo, bổ ích rất nhiều về lĩnh vực chuyên ngành Khoa học đất. Xin gửi đến các bạn lớp Khoa học đất K19, K18 trồng trọt, K19 khoa học môi trường và các bạn nghiên cứu sinh ngành Khoa học đất khóa 2009, 2010, 2011 và 2012 lời cảm ơn sâu sắc đã giúp đở chân thành trong suốt thời gian học tập. Lời chân thành cám ơn đến các anh tại Trung tâm Phát triển Nông thôn huyện An Phú, tỉnh An Giang đã giúp đỡ cho Tôi trong thời gian thực hiện thí nghiệm và thu mẫu tại các xã trong huyện. Chân thành cám ơn Ban lãnh đạo trường Đại học An Giang đã tạo điều kiện thời gian cũng như thiết bị phân tích cho Tôi trong thời gian học tập và thực hiện luận án. Đặc biệt, tôi xin gửi đến GS.TS. Ngô Ngọc Hưng là người trực tiếp hướng dẫn, chỉ dạy tận tình về chuyên môn, giúp tôi đạt được rất nhiều về kiến thức mới trong lĩnh vực nghiên cứu và thực hiện đề tài tốt nghiệp. Xin nhận lời cám ơn sâu sắc nhất! Nguyễn Văn Chương -i- NGUYỄN VĂN CHƯƠNG, 2014.“Khảo sát hiện trạng và biện pháp giảm sự tích lũy cadimi, asen của cây trồng ở An Phú, tỉnh An Giang”. Luận án tiến sỹ chuyên ngành Khoa học đất, Khoa Nông Nghiệp và Sinh Học Ứng Dụng, Trường Đại học Cần Thơ. Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Ngô Ngọc Hưng TÓM LƯỢC Ngày nay, ô nhiễm asen (As) trong giếng khoan đã được cảnh báo rất nhiều huyện trong tỉnh An Giang. Các kết quả nghiên cứu mẫu đất trước đây ở vùng An Phú cũng cho thấy hàm lượng cadimi (Cd) trong đất vượt ngưỡng cho phép gấp nhiều lần so với tiêu chuẩn thế giới. Đây là vần đề cần được nghiên cứu. Các thí nghiệm được thực hiện trong đề tài này nhằm đạt các mục tiêu cụ thể như sau: (i) Đánh giá thực trạng hàm lượng As và Cd trong môi trường nước và đất sử dụng trồng trọt tại huyện An Phú tỉnh An Giang; (ii) Xác định một số đặc tính đất ảnh hưởng sự tích lũy và xây dựng phương trình hồi qui ước đoán lượng As, Cd trong đất An Phú; (iii) Đánh giá ảnh hưởng và hiệu quả kinh tế của nguồn nước tưới, biện pháp tưới và bón vôi lên sự hấp thu và tích lũy As và Cd trong bắp, lúa và đậu xanh. Kết quả nghiên cứu cho thấy tất cả các mẫu nước giếng khoan ở huyện An Phú có hàm lượng trong khoảng từ 97,5 µg/l đến 469 µg/l, vượt mức cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam và WHO (<10 µg/l), tất cả các xã nghiên cứu đều có sử dụng nước giếng khoan để tưới cho cây trồng (69,6%). Nghiên cứu cũng cho thấy As và Cd trong đất nông nghiệp tại An Phú có mối tương quan chặt chẽ với hàm lượng As trong nước giếng khoan sử dụng tưới cho cây trồng, hàm lượng lân dễ tiêu, lân tổng số và pH đất canh tác. Phương trình hồi qui được xác định để ước đoán As trong đất canh tác An Phú theo thứ tự là: Y= 0,08X1+ 7,07X2 + 0,47X3 + 32X4 - 46,4 (R2= 0,86***) với Y là As trong đất (mg/kg); X1 là hàm lượng As trong nước giếng (µg/L); X2 là pH; X3 là lân dễ tiêu (mgP/kg); X4 là lân tổng số (%P2O5). Phương trình ước đoán Cd trong đất là Y = 111X1– 1,36X2 + 1,6X3– 571(R2=0,77***); với Y là Cd trong đất (µg/kg); X1 là pH; X2 là lân dễ tiêu (mgP/kg); X3 là lân tổng số ((%P2O5). Tất cả các mẫu đất trồng lúa, bắp và đậu xanh trong đê có hàm lượng As và Cd cao hơn ngoài đê từ 1,5 đến 2 lần. Đất trồng bắp, lúa và đậu xanh trong đê cũng như ngoài đê có hàm lượng As trung bình từ 12,6 đến 31,8 mg/kg và hàm lượng Cd trung bình dao động từ 31,7 đến 141 µg/kg cho đất lúa, đất đậu xanh và đất bắp. Thí nghiệm nhà lưới cho thấy, mặc dù không có sự khác biệt về năng suất khi trồng trên 3 loại đất khác nhau, nhưng hàm lượng Cd và As trong hạt, thân của lúa, bắp và đậu xanh đều đạt cao nhất khi trồng trên loại -ii- đất trong đê của An Phú. Biện pháp tưới khô ngập luân phiên (AWD) trên lúa làm giảm hàm lượng Cd và As trong hạt so với biện pháp tưới ngập liên tục (CF) trên đất “An Phú trong đê”. Nghiệm thức bón 5 tấn vôi/ha trên đất “An Phú trong đê” làm tăng số hạt trên bông của cây lúa (trung bình hạt/bông), số hạt/trái của bắp và trọng lượng 100 hạt của đậu xanh khác biệt thống kê mức độ 1% (P < 0.01). Kết quả thí nghiệm ngoài đồng bố trí trên ruộng nhiễm As và Cd cho thấy Hàm lượng As và Cd trong hạt của cây lúa, bắp và đậu xanh tưới nước giếng khoan luôn cao hơn tương ứng 56,9 và 46,3% so với tưới bằng nước sông. Đối với cây lúa, tưới AWD làm giảm hàm lượng As và Cd trong hạt lúa so với lúa ngập liên tục lần lượt là 35,1 và 30,1%. Hàm lượng As, Cd trung bình trong thân và hạt của lúa, bắp và đậu xanh ở nghiệm thức bón vôi (5 tấn/ha) đều thấp hơn hàm lượng As, Cd trong thân và hạt của lúa, bắp, đậu xanh so với nghiệm thức không bón vôi. Lượng bón vôi 5 tấn vôi/ha có ảnh hưởng rõ rệt đến năng suất của cây lúa, bắp và đậu xanh tăng lên tương ứng 17,9%, 15,5% và 12,7% so với không bón vôi. Ngược lại với xu hướng trên, lượng Cd trong hạt lúa, bắp và đậu xanh giảm tương ứng 48,4; 43,6; 40,6% và hàm lượng As giảm tương ứng 50,7; 40 và 40,8% so với không bón vôi. Lợi nhuận khi canh tác lúa bằng biện pháp AWD cao hơn so CF là 5,21% mặc dù năng suất không thay đổi. Năng suất của cây lúa khi canh tác CF tưới nước giếng khoan và nước sông có bón vôi cao hơn so với không bón vôi lần lượt là 23,6% và 12,7%. Tương tự, canh tác lúa AWD tưới nước giếng khoan và nước sông có bón vôi thì năng suất cao hơn so với không bón vôi lần lượt là 25,9% và 11,5%. Năng suất thu được của cây bắp tưới nước giếng khoan và nước sông có bón vôi cao hơn cây bắp trồng không bón vôi lần lượt là 21,9% và 9,32%. Tương tự, năng suất thu được của đậu xanh tưới nước giếng khoan và nước sông có bón vôi cao hơn không bón vôi lần lượt là 15,8% và 8,69%. Cần nghiên cứu nhiều mức độ vôi bón và lượng vôi lưu tồn trong đất cho các vụ mùa tiếp theo nhằm khuyến cáo cho người dân có một biện pháp canh tác an toàn và hiệu quả trên đất trồng ô nhiễm As và Cd. Từ khóa: Cd, As, An Phú, nước giếng khoan, trong đê, ngoài đê. -iii- Nguyen Van Chuong (2014), “Survey and research on mitigating of plant uptake of Cadmium and Arsenic in An Phu district, An Giang”. Doctoral Thesis in Soil Science at College of Agriculture and Applied Biology, Can Tho University. Supervisor: Prof. Dr. Ngo Ngoc Hung ABSTRACT Arsenic (As) contamination in deep-well water has presently been warned in some areas of An Giang province. The previous studies in An Phu district showed that the level of Cadmium (Cd) in soils was also many folds higher than international standards that need to be studied; particularly in land use and water supply in agricultural production. The objectives of this research were to: (i) evaluate the situation of As and Cd contain in soil and well water from cultivated lands in An Phu District, An Giang province; (ii) to determine a number of soil properties affect the accumulation Cd and As content and establish regression for estimating Cd and As in An Phu soil; And (iii) evaluate the impact and economic efficiency of irrigation waters, irrigation and liming methods on the uptake and accumulation of As and Cd in maize, rice and green beans. The survey studies indicated that all of deep-well water samples were contaminated with As from 97,5 µg/l to 469 µg/l in An Phu district. These levels exceed Vietnamese and WHO standards (<10 µg/l), and all studied communes used deep-well water for watering their crops (69,6%). There was linearly correlated between As and Cd content in arable land with As contamination water, pH, total phosphorus, dissolved phosphorus in soils. Regression equations that were determined to estimate the As and Cd in An Phu arable land are: Y= 0,08X1+7,07X2 + 0,47X3 + 32X4 - 46,4 (R2= 0,86***) with Y, X1,X2, X3, X4 are the As content in soils (mg/kg), As content in deepwell water (µg/l), pH, available phosphorus (mgP/kg), total phosphorus (%P2O5) in soils; And Y = 111X1 – 1,36X2 + 1,6X3– 571(R2=0,77***); with Y, X1,X2, X3, Cd content in soil (µg/kg), pH, available phosphorus (mgP/kg), total phosphorus (%P2O5) in soils, respectively. The As and Cd averages of rice, corn and green beans soil samples inside dikes were higher than outside dikes from 1,5 to 2 times. The averages of As levels of arable land samples inside and outside dikes of An Phu district were from 12,6 to 31,8 mg/kg. The averages of Cd levels of soil samples inside and outside dikes of An Phu district were from 31,7 to 141 µg/kg (for soils of corn, -iv- rice and green bean). The experiment conducted in the green house indicated that there was not different yield of cultivated crops growing on 3 soil types, but Cd and As levels in grains and stems of rice, maize and mung bean were all the highest at inside dike soil treatments. AWD applied in rice cultivation reduced the levels of As and Cd in cultivated grains and compared with the CF. When applied 5 tons of lime per ha reduced As and Cd levels at 45,1 and 54,9% compared with treatment without lime apllication and signicigantly increased the grains/arista, cob corns/fruit and weight of 100 seeds of mung bean (P<0.01). The resuls of on-farm research conducted on As and Cd contaminated fields showed that As and Cd levels in grain of maize, rice and mung bean were higher at 56,9 and 46,3% deep-well water treatments compared with river water use treatments. The As and Cd levels in rice grains were lower at 35,1 and 30,1% AWD treatments compared with CF treatments. The results showed that, when applied lime at 5 tons/ha had a significant effect on the growth and yield of rice, corn and green beans. Productivity of the rice, corn and green beans that increased to 17,9; 15,5 and 12,7%, respectively, compared without liming. In contrast, amount of Cd and As in the grains of rice, corn and green beans which decreased 48,4; 43,6; 40,6% and 50,7; 40; 40,6%, respectively, compared without liming. The profitability of AWD treatments on rice increased by 5,21% compared with CF treatments in spite of unchanged productivity. Moreover, the results showed that, when applied lime at 5 tons/ha had a significant effect on the productivity of rice, the productivity of CF treatments watered by groundwater water and river water were higher respectively at 23,6% and 12,7%, compared without liming. Similarly, the productivity of AWD treatments on rice that irrigated by deep-well water and river water with lime at 5 tons/ha were higher respectively at 25,9% and 11,5%, compared without liming. The productivity of AWD treatments on rice that irrigated by deepwell water and river water with lime at 5 tons/ha were higher respectively at 25,9% and 11,5%, compared without liming. The productivity of liming treatments on maize and green beans that irrigated groundwater and river water increased respectively by 21,9%; 9,32%; 15,8% and 8,69%, compared without liming. Necessary to study many levels of lime and residual lime in the soil for the next crops. It recommend that people have safe farming methods and effects on soils of As and Cd contamination. Key words: Cd, As, An Phu district, deep-well water, inside dike, outside dike. -v- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu “Khảo sát hiện trạng và biện pháp giảm sự tích lũy cadimi, asen của cây trồng ở An Phú, tỉnh An Giang” này là của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn Nguyễn Văn Chương -vi- MỤC LỤC Nội dung Trang Trang phụ bìa Lời cảm tạ i Tóm lược ii Abstract iv Lời cam đoan vi Mục lục vii Danh mục các hình xi Danh mục các bảng xii Danh sách chữ viết tắt xvi Chương 1: MỞ ĐẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của luận án 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 1.4 Giới hạn của đề tài 3 1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3 Chương 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 4 2.1 4 Tổng quan về nước giếng khoan và ô nhiễm KLN trong nước 2.1.1 Nước giếng khoan 4 2.1.2 Nước bị ô nhiễm kim loại nặng 4 2.2 Tổng quan về ô nhiễm đất và ô nhiễm KLN trong đất 5 2.2.1 Khái niệm về ô nhiễm đất 5 2.2.2 Đất ô nhiễm KLN 6 2.2.3 Nguồn gốc các KLN trong đất 7 2.2.4 Tính độc hại của KLN trong hệ thống đất - cây 9 2.3 10 Asen 2.3.1 Asen và nguồn gốc 10 2.3.1.1 Asen 10 2.3.1.2 Nguồn gốc ô nhiễm As 12 2.3.2 Asen trong đất 12 2.3.3 Asen trong hệ thống sinh học 13 2.3.4 Asen trong nước giếng khoan 14 2.3.5 Asen ảnh hưởng sức khoẻ con người 16 2.3.6 Tình hình nghiên cứu asen trên thế giới 17 -vii- 2.3.7 Những nguy cơ gây nhiễm As ở Việt Nam và ĐBSCL 20 2.3.8 Những nguy cơ gây nhiễm As ở An Giang và ĐBSCL 22 2.4 23 Cadimi 2.4.1 Cadimi và nguồn gốc 23 2.4.2 Cadimi trong đất 24 2.4.3 Cadimi và cây trồng 25 2.4.3.1 Sự phân bố Cd trong cây trồng 29 2.4.3.2 Cây hút Cd như thế nào 29 2.4.3.3 Quản lý Cd trong nông sản 29 2.4.4 Cadimi và sức khoẻ con người 30 2.4.5 Vấn đề Cd ở Việt Nam và ĐBSCL 31 2.5 Xử lý đất ô nhiễm KLN 32 2.5.1 Kỹ thuật cố định KLN trong đất (Immobilization) 33 2.5.2 Kỹ thuật S/S (Solidification/Stabilization) 34 2.5.3 Thủy tinh hóa (Vitrification) 35 2.5.4 Rửa đất 35 2.5.5 Xử lý ô nhiễm kim loại trong đất bằng thực vật 36 2.5.5.1 Phytoextraction (Phytoaccumulation) 36 2.5.5.2 Phytostabilization 38 2.5.5.3 Phytofiltration 38 Chương 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP 40 3.1 Đặc điểm vùng nghiên cứu huyện An Phú tỉnh An Giang 40 3.1.1 Vị trí địa lý tỉnh An Giang 40 3.1.2 Đặc điểm các vùng nghiên cứu tại huyện An Phú 40 3.2 Phương tiện nghiên cứu 41 3.2.1 Địa điểm và đặc tính đất 41 3.2.2 Đối tượng nghiên cứu 42 3.2.3 Phương tiện phân tích 42 3.3 Phương pháp thực hiện nghiên cứu 42 3.3.1 Phương pháp thu mẫu nước 42 3.3.2 Phương pháp thu mẫu đất 43 3.3.3 Các qui trình phân tích 43 3.4 Nội dung và phương pháp thực hiện các thí nghiệm 44 3.4.1 Phần 1-Khảo sát thực trạng và đánh giá khả năng ô nhiễm As và Cd trong đất, nước và cây trồng ở An Phú 44 -viii- 3.4.2 Phần 2-Nghiên cứu biện pháp giảm thiểu hút thu Cd và As trong nông sản của lúa, đậu xanh và bắp 46 3.4.2.1 Nghiên cứu 2: Ảnh hưởng của đất trong đê, ngoài đê ở An Phú-An Giang và nước tưới nhiễm As đến khả năng hút thu As và Cd của cây lúa, bắp và đậu xanh 46 3.4.2.2 Nghiên cứu 3: Ảnh hưởng của biện pháp tưới khô ngập luân phiên trên lúa và bón vôi đến khả năng hấp thu As và Cd trong cây trồng 47 3.4.2.3 Nghiên cứu 4: Ảnh hưởng của tưới nước sông, bón vôi và tưới khô ngập luân phiên đến khả năng giảm thiểu hút thu As và Cd của lúa 49 3.4.2.4 Nghiên cứu 5: Ảnh hưởng của tưới nước sông và bón vôi đến khả năng giảm thiểu hút thu As và Cd của cây bắp 50 3.4.2.5 Nghiên cứu 6: Ảnh hưởng của tưới nước sông và bón vôi đến khả năng giảm thiểu hút thu As và Cd của cây đậu xanh 52 3.4.3 Phương pháp thu mẫu và phân tích số liệu 53 3.4.3.1 Thu thập số liệu 53 3.4.3.2 Xử lý số liệu 56 Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 57 A PHẦN 1: KHẢO SÁT THỰC TRẠNG VÀ ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG Ô NHIỄM AS VÀ CD TRONG ĐẤT, NƯỚC, CÂY BẮP, LÚA VÀ ĐẬU 57 XANH Ở HUYỆN AN PHÚ-AN GIANG 4.1 Nghiên cứu 1: Khảo sát mức độ ô nhiễm As, Cd trong đất, nước, cây 57 bắp, lúa và đậu xanh 4.1.1a Hiện trạng sử dụng nước giếng 57 4.1.1b Hàm lượng As trong nước giếng khoan 57 4.1.2 Hàm lượng As trong cây lúa, bắp, đậu xanh và đất tại huyện An Phú 59 4.1.2a Hàm lượng As trong đất 59 4.1.2b Hàm lượng As trong thân và hạt lúa, bắp và đậu xanh 60 4.1.3 Hồi qui giữa hàm lượng As và tính chất đất, nước 61 4.1.3a Hồi qui giữa As trong đất và As trong nước giếng khoan 61 4.1.3b Hồi qui giữa hàm lượng As trong đất và pH 61 4.1.3c Phân tích hồi qui giữa As và lân dễ tiêu, lân tổng số trong đất 62 4.1.4 Hàm lượng Cd trong đất và cây trồng tại huyện An Phú 63 4.1.4a Hàm lượng Cd trong đất 63 4.1.4b Hàm lượng Cd trong thân bắp, lúa và đậu xanh 64 4.1.4c Hàm lượng Cd trong hạt bắp, lúa và đậu xanh 65 4.1.5 Hồi qui giữa hàm lượng Cd và tính chất đất, nước 66 -ix- 4.1.5a Hồi qui giữa hàm lượng Cd trong đất và pH 66 4.1.5b Hồi qui giữa hàm lượng Cd trong đất và lân dễ tiêu, lân tổng số 67 4.1.6 Ảnh hưởng của bón lân đến sự tích lũy Cd trong nông sản 69 4.1.6a Hàm lượng lân trong hạt bắp, lúa và đậu xanh 69 4.1.6b Lượng P lấy đi (hạt và thân) qua một vụ trồng của bắp, lúa và đậu xanh 70 trên đất An Phú 4.1.6c Cân đối giữa lượng lân cây hút thu và lượng lân bón cho đất 4.1.6d Khả năng hấp thu Cd của bắp, lúa và đậu xanh trồng trên đất phù sa, 71 huyện An Phú B 70 PHẦN 2: NGHIÊN CỨU BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU HÚT THU CD VÀ AS TRONG NÔNG SẢN CỦA LÚA, ĐẬU XANH VÀ BẮP 72 4.2 Nghiên cứu 2. Ảnh hưởng của đất trong đê, ngoài đê ở An Phú–An Giang và nước tưới nhiễm As đến khả năng hút thu As và Cd của cây lúa, bắp và đậu xanh. 72 4.3 Nghiên cứu 3: Ảnh hưởng của biện pháp tưới khô ngập luân phiên trên lúa và bón vôi đến khả năng hấp thu As và Cd trong cây trồng 89 4.4 Nghiên cứu 4: Ảnh hưởng của tưới nước sông, bón vôi và tưới khô ngập luân phiên đến khả năng giảm thiểu hút thu As và Cd của lúa 105 4.5 Nghiên cứu 5: Ảnh hưởng của tưới nước sông và bón vôi đến khả năng giảm thiểu hút thu As và Cd của cây bắp. 111 4.6 Nghiên cứu 6: Ảnh hưởng của tưới nước sông và bón vôi đến khả năng giảm thiểu hút thu As và Cd của cây đậu xanh 114 4.7 Hạch toán hiệu quả kinh tế 121 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 125 5.1 Kết luận 125 5.2 Đề xuất 126 TÀI LIỆU THAM KHẢO 127 PHỤ CHƯƠNG 1: THÍ NGHIỆM NHÀ LƯỚI 146 PHỤ CHƯƠNG 2: THÍ NGHIỆM NHÀ LƯỚI 170 PHỤ CHƯƠNG 3: THÍ NGHIỆM NGOÀI ĐỒNG 177 PHỤ CHƯƠNG 4: MỘT SỐ HÌNH ẢNH LẤY MẪU VÀ THÍ NGHIỆM 184 PHỤ CHƯƠNG 5: PHIẾU ĐIỀU TRA NÔNG HỘ VÀ BẢNG TÍNH HIỆU QUẢ KINH TẾ -x- 187 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình Tựa hình Trang 2.1 Bản đồ phân bố hàm lượng As trong nước giếng khoan ở ĐBSCL 21 3.1 Bản đồ vị trí thu mẫu ở huyện An Phú, tỉnh An Giang 40 4.1 4.2 Tỷ lệ các nguồn nước sử dụng sinh hoạt tại 8 xã thuộc huyện An Phú. Tháng 10 năm 2011 Hàm lượng As trung bình trong nước giếng khoan tại huyện An Phú. Tháng 10 năm 2011 57 58 4.3 Tình trạng sử dụng nước tưới trong sản xuất nông nghiệp tại huyện An Phú, Tháng 11 năm 2011. 59 4.4 Hàm lượng As trong đất nông nghiệp tại An Phú, tháng 11 năm 2011 60 4.5 Hàm lượng As trong (a) thân và (b) hạt của lúa, bắp, đậu xanh trồng trên đất trong đê và ngoài đê bao. An Phú, tháng 11 năm 2011 61 4.6 Hồi qui giữa As trong đất và (a) As trong nước giếng; (b) pH đất; (c) lân dễ tiêu; và (d) lân tổng số trong đất. 62 4.7 Hàm lượng Cd trong (a) thân và (b) hạt của lúa, bắp, đậu xanh trồng trên đất trong đê và ngoài đê bao. An Phú, tháng 11 năm 2011 65 4.8 Hồi qui giữa hàm lượng Cd trong đất và pH 66 4.9 Hồi qui giữa hàm lượng Cd với lân dễ tiêu và lân tổng số trong đất 67 4.10 Hàm lượng lân (%P) trong hạt và thân của bắp, lúa và đậu xanh trồng trên đất phù sa An Phú. Tháng 11 năm 2011 70 4.11 Hàm lượng Cd (ppb) trong: (a) thân; và (b) trong hạt của bắp, lúa và đậu trồng trên đất phù sa An Phú 71 4.12 Ảnh hưởng của chế độ tưới và liều lượng vôi lên pH đất sau thí nghiệm 97 -xi- DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng Tựa bảng Trang 2.1 Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong nước giếng khoan 5 2.2 Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong một số loại đất 8 2.3 Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong nông sản 9 2.4 Khối lượng AsO3 sản xuất năm 2012 (Edelstein, 2013) 11 2.5 Hàm lượng Cd trong đất lúa ĐBSCL 32 3.1 Đặc tính hoá lý đất tại huyện An Phú, An Giang. Tháng 11/2011 41 3.2 Các phương pháp phân tích nước, thực vật và đất 44 3.3 Địa điểm và số lượng mẫu nước giếng khoan được thu thập 45 3.4 Địa điểm và số lượng mẫu đất, thân và hạt được thu thập 45 3.5 Nghiệm thức thí nghiệm 46 3.6 Qui cách trồng trong nhà lưới cho thí nghiệm 3 loại cây 46 3.7 Thí nghiệm được thực hiện tại nhà lưới của viện nghiên cứu lúa ĐBSCL 48 3.8 Các nghiệm thức thí nghiệm cây lúa bố trí trên đồng ruộng 49 3.9 Các nghiệm thức thí nghiệm cây bắp bố trí trên đồng ruộng 51 3.10 Các nghiệm thức thí nghiệm cây đậu xanh bố trí trên đồng ruộng 52 4.1 4.2 4.3 Tổng hợp tình hình nhiễm As trong nước giếng khoan tại 08 xã tại huyện An 58 Phú, tháng 10 năm 2011 Thông số xác định qua khảo sát hồi qui đa biến giữa As trong nước giếng 63 khoan, pH đất, lân dễ tiêu và lân tổng số và As trong đất Hàm lượng Cd trong đất trồng lúa, bắp, đậu xanh trồng trong đê và ngoài đê tại 6 xã (Phước Hưng, Phú Hữu, Quốc Thái, Khánh Bình, Long Bình và Khánh An) huyện An Phú. Tháng 11 năm 2011 4.4 Thông số xác định qua khảo sát hồi qui đa biến giữa pH đất, lân dễ tiêu và lân 68 tổng số và Cd trong đất 4.5 Hàm lượng lân (%P) trung bình (n=3) của cây bắp, lúa và đậu ở An Phú. Tháng 69 11 năm 2011 4.6 Tổng lượng lân lấy đi trong thân và hạt của bắp, lúa và đậu xanh 70 4.7 Hiện trạng lượng lân bón cho cây trồng ở huyện An Phú 71 4.8 Cân đối lượng lân cây trồng hấp thu với lượng nông dân bón vào đất 71 4.9 Các giá trị thống kê và số mẫu của từng loại cây trồng vượt trên ngưỡng cho 72 phép (100 µg/kg) 4.10 Hàm lượng Cd và As (µg/kg) trên 3 loại đất thí nghiệm. Tháng 8/2013 4.11 Ảnh hưởng tương tác của chế độ canh tác, đất và nước tưới lên hàm lượng Cd 74 trong hạt lúa, bắp và đậu xanh. Tháng 8/2013 4.12 Ảnh hưởng của canh tác, loại đất và nước tưới lên hàm lượng Cd trong hạt và 75 -xii- 72 Bảng Tựa bảng Trang thân của lúa, bắp và đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013 4.13 Ảnh hưởng tương tác của chế độ canh tác, đất và nước tưới lên hàm lượng Cd 76 trong thân lúa, bắp và đậu xanh.Tháng 8/2013 4.14 Ảnh hưởng của canh tác, loại đất và nước tưới lên hàm lượng As trong hạt và thân của lúa, bắp và đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, 78 năm 2013. 4.15 Ảnh hưởng tương tác của chế độ canh tác, đất và nước tưới lên hàm lượngAs 79 trong hạt lúa, bắp và đậu xanh. Tháng 8/2013 4.16 Ảnh hưởng tương tác của chế độ canh tác, đất và nước tưới lên hàm lượng As 79 trong thân lúa, bắp và đậu xanh. Tháng 8/2013 4.17 Ảnh hưởng của canh tác, loại đất và nước tưới lên hàm lượng Cd và As trong 81 đất sau thí nghiệm. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8 năm 2013. 4.18 Ảnh hưởng tương tác của chế độ canh tác, đất và nước tưới lên hàm lượng Cd 82 trong đất, tháng 8 năm 2013. 4.19 pH đất trước thí nghiệm. Tháng 8/2013 4.20 Ảnh hưởng của đất và nước đến sinh khối và thành phần năng suất lúa. Thí 83 nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013. 4.21 Ảnh hưởng của đất và nước tưới đến số chồi trên lúa. Thí nghiệm nhà lưới Viện 84 Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013 4.22 Ảnh hưởng của đất và nước tưới đến chiều cao cây lúa. Thí nghiệm nhà lưới 85 Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013 4.23 Ảnh hưởng của đất và nước đến sinh khối và thành phần năng suất bắp. Thí 85 nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013. 4.24 Ảnh hưởng của đất và nước tưới đến chiều cao cây bắp. Thí nghiệm nhà 87 lướiViện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013. 4.25 Ảnh hưởng của đất và nước đến sinh khối và thành phần năng suất đậu xanh. 87 Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8 năm 2013. 4.26 Ảnh hưởng của đất và nước tưới đến chiều cao cây đậu xanh. Thí nghiệm nhà 88 lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013. 4.27 Ảnh hưởng của chế độ canh tác và liều lượng vôi lên hàm lượng Cd trong hạt và thân của lúa, bắp và đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 90 8, năm 2013. 4.28 Ảnh hưởng tương tác chế độ canh tác và liều lượng vôi đến hàm lượng Cd trong 91 hạt lúa, bắp và đậu xanh, Tháng 8/2013. 4.29 Ảnh hưởng của chế độ canh tác và liều lượng vôi lên hàm lượng As trong hạt và 92 -xiii- 82 Bảng Tựa bảng Trang thân của lúa, bắp và đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8 năm 2013. 4.30 Ảnh hưởng tương tác chế độ canh tác và liều lượng vôi đến hàm lượng Cd trong 94 thân lúa, bắp và đậu xanh, Tháng 8/2013. 4.31 Ảnh hưởng của chế độ canh tác và liều lượng vôi lên hàm lượng Cd và As trong 95 đất. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013. 4.32 Ảnh hưởng tương tác chế độ canh tác và liều lượng vôi đến hàm lượng As trong 96 hạt lúa, bắp và đậu xanh, tháng 8, năm 2013 4.33 Ảnh hưởng tương tác chế độ canh tác và liều lượng vôi đến pH đất sau khi thí 97 nghiệm 2 năm 2013 4.34 Ảnh hưởng của chế độ tưới và liều lượng vôi đến sinh khối và thành phần năng 100 suất lúa. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013. 4.35 Ảnh hưởng của chế độ tưới và liều lượng vôi đến chiều cao lúa. Thí nghiệm nhà 101 lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013. 4.36 Ảnh hưởng của chế độ tưới và liều lượng vôi đến số chồi trên lúa. Thí nghiệm 102 nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013. 4.37 Ảnh hưởng của liều lượng vôi đến sinh khối và thành phần năng suất bắp. Thí 103 nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013. 4.38 Ảnh hưởng của liều lượng vôi đến chiều cao bắp qua các giai đoạn sinh trưởng 103 và phát triển. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013. 4.39 Ảnh hưởng của liều lượng vôi đến sinh khối (g/chậu) và thành phần năng suất 104 đậu xanh. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 2013. 4.40 Ảnh hưởng của liều lượng vôi đến chiều cao đậu xanh qua các giai đoạn sinh trưởng và phát triển. Thí nghiệm nhà lưới Viện Lúa ĐBSCL, tháng 8, năm 105 2013. 4.41 Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sự hấp thu As và Cd trong thân và hạt của cây lúa. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An 106 Phú, tỉnh An Giang, vụ Hè Thu năm 201.3 4.42 Ảnh hưởng của nước tưới, biện pháp tưới và liều lượng vôi lên sinh khối và năng suất của cây lúa. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An 109 Phú, tỉnh An Giang, vụ Hè Thu năm 2013. 4.43 Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sự hấp thu As và Cd trong thân và hạt của cây bắp. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An 112 Phú, tỉnh An Giang, vụ Hè Thu năm 2013 4.44 Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sinh khối và năng suất cây bắp. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An Phú, tỉnh An Giang, 113 vụ Hè Thu năm 2013. -xiv- Bảng Tựa bảng Trang 4.45 Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sự hấp thu As và Cd trong thân và hạt của cây đậu xanh. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện 116 An Phú, tỉnh An Giang, vụ Hè Thu năm 2013. 4.46 Ảnh hưởng của nước tưới và liều lượng vôi lên sinh khối và năng suất của cây đậu xanh. Thí nghiệm đồng ruộng tại thị trấn Long Bình, huyện An Phú, tỉnh 117 An Giang, vụ Hè Thu năm 2013. 4.47 So sánh hiệu quả kinh tế giữa các nghiệm thức lúa tưới nước giếng khoan 121 4.48 So sánh hiệu quả kinh tế giữa các nghiệm thức lúa tưới nước sông 122 4.49 So sánh hiệu quả kinh tế giữa các nghiệm thức canh tác bắp 123 4.50 So sánh hiệu quả kinh tế giữa các nghiệm thức canh tác đậu xanh 124 -xv- DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT • Phần tiếng Anh Từ viết tắt Diễn giải từ viết tắt As Arsenic (asen) Cd Cadmium (cadimi) AWD Alternative Wetting and Drying (Khô ngập luân phiên) CF Continuous flood (Ngập liên tục) DAS Days after Sowing (Ngày sau khi sạ) WHO World Health Organization (Tổ chức y tế thế giới) • Phần tiếng Việt Từ viết tắt Diễn giải từ viết tắt ĐBSCL Đồng bằng sông Cửu Long TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam KLN Kim loại nặng XH Xuân Hè NSS Ngày sau sạ NSG Ngày sau gieo -xvi- Chương 1: MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của luận án Hiện nay, vấn đề nước giếng khoan nhiễm asen (As) và ảnh hưởng của nó lên sức khỏe con người đang được sự quan tâm của nhiều quốc gia trên thế giới. Tại Việt Nam, ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) đã được phát hiện ở nhiều tỉnh như Long An, Đồng Tháp, An Giang và Kiên Giang cho thấy mức độ nhiễm As trong nước giếng khoan cao đến mức báo động. Asen trong nước giếng khoan có nguồn gốc tự nhiên và nó được giải phóng ra từ trầm tích vào nước giếng khoan do các điều kiện thiếu ôxy của lớp đất gần bề mặt. Do tình hình bao đê ở An Phú đã hạn chế sử dụng nguồn nước sông, người nông dân bắt buộc phải sử dụng nước giếng khoan để tưới cho cây trồng. Theo kết quả nghiên cứu ô nhiễm As trong nước giếng khoan tại An Giang của Trần Anh Thư và ctv (2011) cho thấy có 6.917 giếng khoan có hàm lượng As đạt tiêu chuẩn của WHO (As <10µg/l) chiếm 77,6%; 756 giếng hàm lượng As vượt tiêu chuẩn của WHO nhưng dưới tiêu chuẩn của Việt Nam (10µg/l - Xem thêm -