Bước đầu nghiên cứu ảnh hưởng của đất bị nhiễm kim loại nặng (Chì Pb) đến thành phần loài và một số đặc điểm định lượng của bọ nhảy (Insecta Collembola) ở Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hưng Yên.DOC

Bước đầu nghiên cứu ảnh hưởng của đất bị nhiễm kim loại nặng (Chì Pb) đến thành phần loài và một số đặc điểm định lượng của bọ nhảy (Insecta Collembola) ở Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện V

mở đầu

Đất là một hệ sinh thái hoàn chỉnh, trong đất có chứa các nhân tố vô sinh và hữu sinh Nhân tố hữu sinh bao gồm: Sinh vật sản xuất là các loài thực vật, sinh vật tiêu thụ và phân huỷ là các loài động vật đất, nấm và vi sinh vật Trong cấu trúc hệ động vật đất, nhóm chân khớp bé (Microarthropoda) với kích thớc cơ thể nhỏ bé (0,1 – 0,2 đến 2 -3 mm) thờng chiếm u thế về số lợng so với các nhóm khác Hai đại diện chính của chúng là nhóm Ve bét (Arachnida:Acarina) và bọ nhảy (Insecta: Collembola) Bọ nhảy là một trong những nhóm chân khớp nguyên thuỷ sống ở đất.

Đã có nhiều công trình nghiên cứu về khu hệ và sinh thái, sinh học bọ nhảy Cho đến nay đã có hơn 7000 loài bọ nhảy đợc mô tả và hàng năm lại có thêm hàng chục loài mới đợc công bố.

Bọ nhảy rất nhạy cảm với sự thay đổi của các yếu tố môi trờng Vì vậy trên cơ sở phân tích cấu trúc định tính, định lợng, cấu trúc u thế của bọ nhảy sẽ hình dung đợc sự thay đổi, diễn thế sinh thái ở khu vực nghiên cứu và có thể sử dụng chúng nh những chỉ thị sinh học tin cậy khi đánh giá tình trạng, chất lợng đất hoặc đánh giá ảnh hởng của các yếu tố nhân tác đến môi trờng đất.

Nhìn chung, trong vài chục năm trở lại đây, những kết quả nghiên cứu về bọ nhảy và các nhóm động vật không x-ơng sống ở đất, khai thác theo hớng sử dụng chúng nh những chỉ thị sinh học cập nhật trong vấn đề khôi phục và bảo vệ

độ phì nhiêu của đất, kiểm soát và bảo vệ môi trờng đất, ngăn chăn sự phá hoại bởi các hoạt động nhân tác dới mọi hình thức khác nhau hoặc sử dụng chúng nh một trong tác nhân sinh học, cải tạo và nâng cao chất lợng đất đợc công bố khá nhiều trong các tạp chí chuyên ngành hoặc hội nghị khoa học khu vực hay quốc tế.

Việc nghiên cứu bọ nhảy ở Việt Nam đã bớc đầu đợc quan tâm và tiến hành trên nhiều phơng diện, ở các kiểu sinh cảnh khác nhau và thờng tập trung vào các hớng: Nghiên cứu đa dạng sinh học và khu hệ, nghiên cứu về các đặc điểm sinh thái, nghiên cứu về vai trò chỉ thị sinh học của bọ nhảy trong môi trờng đất, nghiên cứu về ảnh hởng của một số tác nhân: nồng độ axit (pH), chất độc hoá học (Dioxin), một số hoá chất bảo vệ thực vật, phân bón hữu cơ, vô cơ, một số phơng thức canh tác, sử dụng đất, lớp thảm phủ thực vật…đến cấu trúc định tính, định lợng bọ nhảy.

Tuy nhiên, việc nghiên cứu mức độ ảnh hởng của đất bị nhiễm kim loại nặng đến sự tồn tại và phát triển của bọ nhảy còn là vấn đề mới Vì vậy, chúng tôi đã chọn đề tài “

Bớc đầu nghiên cứu ảnh hởng của đất bị nhiễm kimloại nặng (Chì: Pb) đến thành phần loài và một sốđặc điểm định lợng của bọ nhảy (Insecta:Collembola) ở Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm,tỉnh Hng Yên”.

 Mục đích của đề tài:

Thăm dò mức độ ảnh hởng của đất bị nhiễm kim loại nặng (Chì: Pb) đến thành phần loài và một số đặc điểm định lợng của bọ nhảy ở Đông Mai, huyện Văn Lâm, tỉnh H-ng Yên.

 Nội dung của đề tài:

- Lập một danh sách thành phần loài bọ nhảy tơng đối

đầy đủ ở khu vực nghiên cứu.

- Phân tích đặc điểm phân bố của bọ nhảy theo điểm thu mẫu, theo sinh cảnh và theo mùa Phát hiện các loài bọ nhảy u thế, phổ biến ở khu vực nghiên cứu.

- Đánh giá mức độ ảnh hởng của của đất bị nhiễm chì (Pb) đến một số chỉ số định lợng của bọ nhảy: số lợng loài, mật độ trung bình, chỉ số đa dạng, chỉ số đồng đều ở khu vực nghiên cứu.

chơng 1

tổng quan tài liệu

1.1 Tình hình nghiên cứu bọ nhảy trên thế giới

Bọ nhảy (Collembola) - nhóm động vật chân khớp cỡ hiển vi thuộc lớp sâu bọ (Insecta), ngành chân khớp (Arthropoda) đã đợc biết đến cách đây rất lâu Đa số chúng có kích thớc khoảng 1 mm - 2 mm Có một số đại diện với chiều dài đến 5 – 9 mm (Morulina, Tomocerus…) và một số loài khác có kích thớc rất nhỏ: 0,2 – 0,7 mm (Neelidae…) Cơ thể bọ nhảy chia làm 3 phần: Đầu, ngực gồm 3 đốt và bụng

gồm 6 đốt Đầu mang đôi râu (từ 4 - 6 đốt) có cơ quan thụ cảm ở đốt râu thứ 3 và ở gốc râu, trớc vết mắt Ba đốt ngực mang 3 đôi chân Đốt bụng I mang phần phụ gọi là ống bụng Phần phụ ở đốt bụng III là quai móc (gồm một số răng và 1 lông ở gốc), đốt bụng IV mang chạc nhảy (cơ quan giúp bọ nhảy vận động).

Để phân biệt bọ nhảy với các đại diện chân khớp khác, chủ yếu dựa vào một số đặc điểm:

- Kích thớc: thờng từ 0,3 – 3 mm

- Hình dạng: gồm 3 phần đầu, ngực, bụng Bụng gồm 6 đốt Phần kết thúc thân thờng có lông dạng gai nhọn, chạc nhảy ngắn hoặc dài, có đủ 3 cặp chân ở phần ngực Thân thờng phủ lông hay vảy, không có cánh Giữa ngực và bụng không thắt lại Râu thẳng có từ 4 – 6 đốt [10, 20, 21, 35].

Loài bọ nhảy đầu tiên đợc miêu tả ở Thụy Điển năm 1758 là Podura viridis, Linne Vào những năm tiếp theo, có rất nhiều tác giả khác cũng quan tâm tới bọ nhảy nh các công trình nghiên cứu của Muller, 1776; Templeta, 1835; Brauer, 1869; Lubbock, 1870; Sheaffer, 1899…nhng các công trình này mới dừng lại ở mức độ thống kê miêu tả loài mới [21]

Cho đến nay, hai công trình nghiên cứu về khu hệ bọ nhảy đợc coi là cơ bản và đầy đủ nhất là “Khu hệ bọ nhảy của Châu Âu” của Gisin, 1960 và “Bọ nhảy Ba Lan trong mối liên hệ với khu hệ bọ nhảy thế giới” của Stach (1947 - 1963) [21, 35]

Về mặt sinh học bọ nhảy, có Butcher et al, 1971, Cassagnau, 1969b -1971a; Massousd, Pinot, 1973; Tamura;

Mihara, 1977, 1981, Varshav, 1984… là các tác giả đã đi sâu nghiên cứu lĩnh vực này Những nghiên cứu cho thấy tính đặc trng nguyên thuỷ của bọ nhảy thể hiện ở lối sinh sản mà sự thụ tinh xảy ra không có sự giao phối bên trong cơ thể Sự phát triển của bọ nhảy từ lúc nở đến lúc chết đi thờng chỉ phân biệt 2 giai đoạn: giai đoạn non (trớc lúc trởng thành) và giai đoạn trởng thành [10, 21].

Bọ nhảy c trú rộng khắp bề mặt trái đất và liên quan đến tất cả các kiểu đất, các kiểu thảm thực vật Một trong những nơi sinh sống chủ yếu của chúng là lớp thảm vụn thực vật trên bề mặt trái đất Chúng thích ứng với chế độ đất đa dạng nhất và nhiều loài có thể sống trong những điều kiện cực kì bất lợi của môi trờng Khi nghiên cứu về ảnh hởng của động vật đất tới quá trình phân huỷ vụn hữu cơ, nhiều tác giả đã cho thấy bọ nhảy không chỉ là nhân tố đầu tiên phân huỷ lớp thảm thực vật mà còn là nhân tố thứ hai phân huỷ dựa trên sự phân huỷ của các nhóm động vật khác nh giun đất, nhiều chân…làm tăng lợng mùn đợc tạo thành (N Chernova, 1988, S.Stebaeva, 1988) [10, 20].

Có nhiều công trình nghiên cứu lựa chọn nhóm động vật không xơng sống ở đất khác nhau làm sinh vật chỉ thị sinh học, phục vụ các mục đích bảo vệ thiên nhiên và sự trong sạch của môi trờng đất Kết quả nghiên cứu có thể tìm thấy trong các công trình của Vander Bund (1965), Ghilarov (1965, 1975, 1984…), Vilkemaa et al (1986), Tarashchuk (1995), Paoleti et al (1995), Kuznetsova (1994), Chidzicke et al (1994) [17, 21, 31, 38, 41, 43].

Trong những năm gần đây, nhiều nhà khoa học thờng tập trung vào các hớng nghiên cứu động vật đất nh những sinh vật chỉ thị cho mức độ ô nhiễm đất bởi các hoá chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, phân bón hữu cơ, vô cơ…ô nhiễm dầu, chất phóng xạ, kim loại nặng,…nghiên cứu động vật đất chỉ thị cho chất lợng đất trong điều kiện đô thị hoá, nghiên cứu động vật đất chỉ thị cho mức độ tác động của con ngời vào môi trờng đất rừng tự nhiên Sử dụng động vật đất nh chỉ thị cho kiểu đất, kiểu cảnh quan…[31, 32, 33, 34, 35, 40].

Các tác giả nớc ngoài đều có nhân xét: Có thể sử dụng động vật đất nh những chỉ thị sinh học nhạy cảm, tin cậy khi đánh giá mức độ ô nhiễm đất bởi các hoá chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu, phân bón các loại…(Vander Bund, 1965; Utrobina et al., 1984; Paoleti et al., 1995) [21, 41] Cấu trúc quần xã bọ nhảy phản ánh khá rõ nét sự nhiễm độc dầu và có thể sử dụng chúng không chỉ cho mức độ và thời gian nhiễm độc mà còn cho cả giai đoạn của quá trình phục hồi đất (Utrobina et al., 1984) Sự c trú của bọ nhảy có thể là chỉ thị sinh học chặt chẽ cho điều kiện của đất, đồng thời soi sáng hớng khởi đầu của sự biến đổi rất lâu từ trớc khi có lớp phủ thực vật có phản ứng (Chernova, 1988, Taraschuk, 1995…) [10, 43]; Những phản ứng của bọ nhảy , Acarina đối với hoá chất độc có thể sử dụng làm chỉ thị tốt, thậm chí chỉ với các vết của chất này trong đất (Suberta, 1988, Chernova, 1988) [10]; đặc tính phức tạp và động thái quần xã chân khớp bé có thể sử dụng nh những chỉ thị xa về hớng

của quá trình phục hồi trên những vùng đất bị vi phạm (Eijsackers, 1983) [34] Đối với những thay đổi bất kì của điều kiện môi trờng sống dù là nhỏ bé cũng thờng dẫn đến những phản ứng khá nhạy cảm và khá rõ rệt của cấu trúc quần xã chân khớp bé ở đất (Cornabg, 1995; Eijsackers, 1983) [32, 34] Cấu trúc của nhóm bọ nhảy nh chỉ thị sinh học cho các điều kiện của cây trồng trong khu vực đô thị ( Kuznetzova, 1994, Chidzicke et al., 1994) Bọ nhảy là các đại diện sống trong các khoang hốc ở đất và ở lớp thảm trên bề mặt đất, là những đối tợng nhảy cảm với môi trờng ô nhiễm bởi kim loại nặng Các nghiên cứu về ảnh hởng của Cadimi, kẽm, đồng đến nhóm đối tợng này đã đợc thực hiện trong những năm gần đây Kết quả các nghiên cứu cho thấy những ảnh hởng thể hiện rõ hơn, thông qua thức ăn chứa nồng độ kim loại cao hơn ở đất bị nhiễm độc bởi kim loại nặng Mặt khác, thức ăn chính của bọ nhảy là nấm, mà nấm lại có khả năng tích lũy kim loại nặng ở nồng độ cao [39, 40]

Có thể thấy lịch sử nghiên cứu bọ nhảy đã có từ rất lâu trên thế giới và đợc nghiên cứu một cách có hệ thống cả về khu hệ, sinh học sinh thái và vai trò chỉ thị Nhng ở Việt Nam thì hớng nghiên cứu về nhóm này mới chỉ bắt đầu trong thời gian gần đây.

1.2 Tình hình nghiên cứu bọ nhảy ở Việt Nam

ở Việt Nam, công trình nghiên cứu về bọ nhảy đầu tiên là của các tác giả nớc ngoài đó là công trình của Denis và

Delamare – Deboutellvile công bố năm 1948 Denis đã đa ra danh sách 17 loài bọ nhảy Việt Nam do Dawydoff thu thập từ các địa phơng nh Vĩnh Phúc, Đắc Lắc, Đà Nẵng, Tây Nguyên [21].

Năm 1965, riêng tại Sapa (Lào Cai), J Stach – Nhà động vật học ngời Ba Lan đã đa ra danh sách 30 loài bọ nhảy thuộc 22 giống, 9 họ Trong đó có 20 loài mới cho khu hệ Việt Nam và 10 loài mới cho khoa học [21]

Từ năm 1975, các đề tài nghiên cứu về nhóm Microarthropoda (nhóm chân khớp bé) và các nhóm động vật không xơng sống khác ở đất mới bắt đầu đợc các tác giả Việt Nam tiến hành khá đồng bộ trên các vùng miền đất nớc.

Từ năm 1979, đến nay đặc biệt là trong những năm gần đây, nhiều đợt điều tra khảo sát về bọ nhảy đã đợc thực hiện, tập trung vào một số vờn quốc gia (VQG), khu bảo tồn thiên nhiên (KBTTN) hoặc ở một số vùng, miền, khu vực khác nhau, trải dài từ Bắc vào Nam nh: VQG Tam Đảo, VQG Cát Tiên (2002 - 2004), VQG Cát Bà (2005 - 2006), VQG Ba Bể (2002), KBTTN Na Hang, Tuyên Quang (2002 -2003), KBTTN Đakrong, Quảng Trị (2002 -2003), KBTTN Thợng Tiến, Hòa Bình (2005), khu vực miền Trung, Nam Trung Bộ và Nam Bộ (2004 -2006), khu vực phía Tây Quảng Nam, Quảng Trị, Thừa Thiên - Huế (2008) Trong thời gian từ 1995 - 2005, đã miêu tả và công bố 27 loài bọ nhảy mới cho khoa học và bổ sung thêm hơn 50 loài mới cho khu hệ bọ nhảy Việt Nam [9, 15, 16, 19, 23, 24].

Về đặc điểm sinh thái học: Là một nội dung quan trọng đợc thực hiện đồng thời với việc nghiên cứu khu hệ Bọ nhảy ở tất cả các điểm điều tra thực địa Các chỉ số: mật độ quần thể (độ phong phú), tỷ lệ phần trăm các nhóm dạng sống, các nhóm sinh thái, các nhóm loài u thế, phổ biến và cấu trúc u thế, độ tập trung loài (G), độ u thế (D), độ thờng gặp (C), chỉ số đa dạng Shannon - Weaner (H’), chỉ số đồng đều Pielou (J'), chỉ số tơng đồng thành phần loài Jaccard (S), Sorensen (q) đều đợc phân tích đánh giá Kết quả phân tích các chỉ số này cho phép hình dung đợc t-ơng đối đầy đủ mối quan hệ hữu cơ của bọ nhảy với các điều kiện sống của môi trờng nơi nghiên cứu Từ đó, phát hiện các quy luật chi phối sự phân bố, sự hình thành cấu trúc nhóm phản ánh mức độ ảnh hởng của những nhân tố sinh thái đến mức độ đa dạng loài, đến sự sinh trởng và phát triển hay sự tiêu vong của quần xã sinh vật.

Về vai trò chỉ thị sinh học: Bớc đầu đã nghiên cứu ảnh hởng của một số nhân tố nh nồng độ axit (pH), chất độc hóa học (Dioxin), một số hóa chất bảo vệ thực vật sử dụng trong sản xuất nông nghiệp, phân bón hữu cơ, vô cơ, một số phơng thức canh tác, sử dụng đất, lớp thảm phủ thực vật đến cấu trúc định tính, định lợng bọ nhảy Trên cơ sở phân tích các phản ứng của bọ nhảy, thể hiện qua sự biến đổi các giá trị chỉ số định lợng: thành phần và số lợng loài, tỷ lệ các nhóm u thế, độ phong phú và chỉ số đa dạng, chỉ số đồng đều, chỉ số tơng đồng về thành phần loài v.v các

tác giả đã đa ra những nhận xét, đánh giá về nguyên nhân và mức độ ảnh hởng của yếu tố môi trờng đến bọ nhảy, đến chất lợng đất nơi nghiên cứu và đề xuất việc sử dụng bọ nhảy nh một công cụ kiểm tra sinh thái khi đánh giá chất lợng đất nơi nghiên cứu và nh chỉ thị sinh học nhạy cảm để đánh giá mức độ tác động của con ngời đến môi trờng đất và nớc, tình trạng ô nhiễm, thoái hóa đất bởi các yếu tố ngoại cảnh Có thể tóm tắt một số kết quả nghiên cứu chính theo hớng này:

- Tác động của hóa chất bảo vệ thực vật nói chung (trong đó có thuốc trừ sâu, diệt cỏ), đặc biệt là thuốc thuộc nhóm lân hữu cơ, cacbonat đã làm giảm số lợng loài, giảm tính đa dạng sinh học của hệ sinh vật đất Thuốc trừ sâu dù sử dụng ở nồng độ và chu kỳ nào cũng làm thay đổi cấu trúc quần xã của hệ động vật đất và cấu trúc u thế của nhóm chân khớp Việc phá vỡ và thay đổi cấu trúc này dẫn đến sự gia tăng vợt trội số lợng cá thể của một hay vài loài hạt nhân, mà mật độ của cả quần xã động vật đất đợc quy định bởi chính các loài này Trong nghiên cứu sinh thái học chỉ thị, việc xuất hiện sự u thế bất thờng trong cấu trúc quần xã động vật đợc xem xét nhự một chỉ số xác định mức độ thoái hóa của môi trờng đất (E Chidzicke, E Shibinska, 1994)) [25, 26].

- Nghiên cứu thực địa ở khu vực công ty Suppephotphat và hóa chất Lâm Thao (Phú Thọ) năm 2000-2001 cho thấy: Đất bị nhiễm độc axit dù ít hay nhiều đều làm suy giảm số

lợng loài, mật độ, sinh khối và chỉ số đa dạng loài (H') của bọ nhảy và giun đất Các tác giả đề xuất có thể sử dụng 2 tham số là giá trị chỉ số đa dạng loài bọ nhảy (H’)và sự có mặt

hay vắng mặt của Cyphoderus javanus (thuộc bọ nhảy), củaPheretima robusta (thuộc giun đất) nh công cụ đánh giá mức

độ nhiễm độ đất bởi axit [25]

- Nghiên cứu ảnh hởng của chất độc hóa học (Dioxin) đến bọ nhảy và giun đất ở khu vực A Lới (Thừa Thiên - Huế ) và Mã Đà (Đồng Nai) trong thời gian 2000 -2004 cho thấy: Cấu trúc u thế của bọ nhảy ở sinh cảnh trảng cỏ và rừng tự nhiên khu vực A Lới, Mã Đà mang dạng đặc trng cho kiểu môi trờng đất có chất lợng xấu hoặc thoái hóa so với môi trờng đất của điểm đối chứng (khu BTTN Đakrong và VQG Cát Tiên) [22, 25].

- Nghiên cứu ảnh hởng của phân bón với các công thức bón khác nhau trên nền đất bạc màu tại Hiệp Hòa, Bắc Giang đến các nhóm chân khớp ở đất đã cho thấy: khi đất đợc đầu t các loại phân bón và sản phẩm phụ (thân, lá ngô, đậu của vụ trớc) nói chung đều làm tăng số lợng loài, mật độ và làm thay đổi sự phân bố theo độ sâu thay đổi tỷ lệ các nhóm u thế và phổ biến [18, 26].

- ảnh hởng của phân bón vi sinh vật đến đa dạng động vật đất đã đợc điều tra ở vùng trồng chuyên canh rau Gia Xuyên, Gia Lộc, Hải Dơng (2004 -2006), ở vùng trồng chuyên trồng lúa của 5 huyện (Nam Định) (2005 - 2007), ở đất trồng đậu tơng xã Bảo Hiệu, Yên Thủy (Hòa Bình) (2004

-2005) cũng đi đến kết luận: phân bón vi sinh có tác động tích cực tới hệ sinh vật đất, tới bọ nhảy, làm số lợng loài a thích với loại phân này và gia tăng số lợng (Gia Xuyên, Bảo Hiệu), nhng mặt khác, phân vi sinh và cách chăm sóc cây trồng theo IBM cũng làm giảm một phần tính đa dạng loài, giảm tính đồng đều của cả quần xã (Bảo Hiệu) [4, 5, 27, 28]

- Để đánh giá ảnh hởng của các phơng thc khai thác, sử dụng đất đến hệ động vật đất, nhiều đợt điều tra đã đợc thực hiện ở vùng đệm VQG Tam Đảo (Phúc Yên, Vĩnh Phúc) với các dạng sinh cảnh: rừng tự nhiên khoanh nuôi, nơng rẫy bỏ hoang sau vài vụ trồng cây ngắn ngày, đồi trồng cây ăn quả lâu năm, đất nông nghiệp thuần, vờn quanh nhà ở Trong hệ sinh thái nông nghiệp đất dốc miền núi phía Bắc đã điều tra thu mẫu tại Hòa Bình, Yên Bái, Bắc Cạn, Sơn La, Hòa Bình là những điểm thí nghiệm trồng cây l-ơng thực ngắn ngày với các mô hình thí nghiệm khác nhau: đất có phủ xác hữu cơ: thân, lá ngô + lá mía; thân ngô; thân, lá ngô (Sơn Thịnh, Yên Bái; Na Rì, Bắc Cạn; Cò Nòi, Sơn La); đất phủ lớp thảm thực vật tơi: cây lạc dại (nông tr-ờng Sao Đỏ, xã Phiêng Luông, Mộc Châu, Sơn La); đất tạo tiểu bậc thang (Na Rì, Bắc Cạn); đất trồng cây đơn loại: ngô, mía, sắn hay trồng xen 2, 3 loại cây với nhau (Yên Thủy, Hòa Bình; Chiềng Mai, Sơn La) v v Từ kết quả phân tích dẫn liệu thu đợc, các tác giả đã nhận xét: Với kỹ thuật tạo tiểu bậc thang và phủ xác hữu cơ, giá trị các chỉ số định lợng của bọ

nhảy và giun đất ở điểm thí nghiệm đều lớn hơn so với đối chứng Với kỹ thuât trồng xen, trồng phủ thảm thực vật tơi: giá trị các chỉ số định lợng của 2 nhóm động vật đất nêu trên ở các lô thí nghiệm cũng lớn hơn so với đối chứng Nh vậy, các biện pháp kỹ thuật tạo tiểu bậc thang, phủ xác thực vật khô hoặc tơi, kỹ thuật trồng xen lạc, xen đậu hay kết hợp 2 - 3 loại cây với nhau ở đất bằng hay đất dốc canh tác nông nghiệp đã có ảnh hởng tích cực đến hoạt tính sinh học đất hoặc bằng việc cung cấp, bổ sung thêm nguồn dinh dỡng cho đất, tạo thêm nhiều ổ sinh thái, nơi ẩn nấp mới hoặc bằng cách cải thiện điều kiện môi trờng sinh thái thuận lợi cho sự tồn tại và phát triển cả về số lợng loài, mật độ, sinh khối và tính đa dạng loài của hệ sinh vật đất Tuy nhiên, các biện pháp kỹ thuật này cũng có mặt hạn chế, phần nào tác động tiêu cực đến độ đồng đều của quần xã (chỉ số đồng đều J' có chiều hớng giảm ở đất phủ xác hữu cơ), làm tính ổn định của quần xã không cao [4, 15, 28].

- ảnh hởng của phân lân, kali bón với liều lợng khác nhau đến bọ nhảy trên đất trồng mầu cũng đã đợc nhóm Nguyễn Thị Thu Anh và cộng sự điều tra ở Gia Lâm (2006 -2007)và đi đến nhận xét: với các liều lợng lân bón khác nhau từ thấp đến cao, nhìn chung đều ảnh hởng đến khu hệ sinh vật đất, làm thay đổi cấu trúc u thế của động vật chân khớp bé ở đất Bón lân với liều lợng 60 kg P2O5/ 1 ha và bón kali với liều 90 kg/ 1 ha là thích hợp nhất, vừa giữ đợc

tính đa dạng sinh học cao của khu hệ động vật đất mà cây trồng cũng cho năng suất cao [6, 7].

Năm 2005, Vũ Thị Liên và cộng sự nghiên cứu ảnh hởng của kiểu thảm thực vật đến đặc điểm định c của bọ nhảy ở đất rừng Sơn La, đã thống kê đợc 43 loài, thuộc 28 giống, 12 họ Các tác giả cho rằng ba kiểu thảm thực vật có ảnh h-ởng nhất định đến đặc điểm định c của bọ nhảy, thể hiện ở sự thay đổi độ lớn giá trị các chỉ số sinh học nh: số l-ợng loài, mật độ trung bình, chỉ số đa dạng, đờng cong u thế Trong 3 kiểu thảm rừng ở tỉnh Sơn La, rừng thứ sinh là kiểu thảm đảm bảo có điều kiện sống tốt hơn cho sự tồn tại, phát triển của bọ nhảy so với 2 kiểu thảm còn lại: trảng cây bụi và trảng cỏ [16].

Tuy nhiên, những kết quả nêu trên mới chỉ là những kết quả bớc đầu, còn hạn chế về nội dung và địa điểm nghiên cứu, mang tính chất thăm dò, định hớng Rất nhiều vấn đề về chỉ thị sinh học và sử dụng động vật đất nói chung, bọ nhảy nói riêng làm sinh vật chỉ thị đòi hỏi phải đợc tiếp tục nghiên cứu trong thời gian tới.

Chơng 2

Đối tợng, thời gian, địa điểm và phơng phápnghiên cứu

2.1 Đối tợng nghiên cứu

Bọ nhảy (Collembola) – động vật chân khớp cỡ hiển vi, thuộc lớp côn trùng (Insecta), ngành chân khớp (Arthropoda) sống trong môi trờng đất.

2.2 Thời gian nghiên cứu

Từ tháng 3 năm 2006 đến tháng 8 năm 2007, với 4 đợt điều tra thực địa:

- Tháng 3 năm 2006: Thu mẫu đợt 1 (tơng ứng với mùa

Các khoảng thời gian giữa các đợt thu mẫu chúng tôi tiến hành lọc và phân tích mẫu, xử lý số liệu tại phòng Sinh

thái môi trờng đất, viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật đất, Hà Nội.

2.3 Địa điểm nghiên cứu

Làng Đông Mai, xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, tỉnh Hng Yên -làng tái chế chì với 4 lò tái chế chì quy mô lớn và một số xởng sơ chế ắc quy đã qua sử dụng

Mẫu đợc thu thập tại 8 điểm khác nhau theo sơ đồ:

Sơ đồ thu mẫu

Chú thích:

Điểm 1: Khu vực lò nấu chì.

Điểm 2A: Điểm lấy mẫu cách lò nấu chì 300m về hớng

Điểm 2B: Điểm lấy mẫu cách lò nấu chì 300m về hớng Bắc Điểm 3: Khu vực đất cỏ hoang tự nhiên thuộc xóm Ngọc, Lạc Đạo

(cách lò nấu chì 4 km về hớng Tây-điểm thu mẫu đối chứng, không có hoạt động tái chế ắc quy)

Điểm 4: Vờn quanh nhà (cạnh điểm sơ chế ắc quy tại

Làng Đông Mai thuộc xã Chỉ Đạo, huyện Văn Lâm, nằm ở phía Bắc của tỉnh Hng Yên, cách quốc lộ số 5 khoảng 7 – 8 km Đây là làng tái chế chì chủ yếu của xã Chỉ Đạo.

2.4.1.1 Điều kiện tự nhiên

- Địa hình: Không có rừng núi, biển, đảo, là khu vực đồng bằng thuần nhất.

- Khí hậu: Nhìn chung khí hậu ở đây đồng nhất với khí hậu của vùng đồng bằng Bắc Bộ, với lợng ma trung bình trong năm 1500 – 1900mm và thờng tập trung vào các tháng 7, 8, 9.

- Độ ẩm: Độ ẩm trung bình là 80%, phân bố tơng đối đều trong các tháng của năm.

- Nhiệt độ: Nhiệt độ trung bình năm là 240C, khoảng 70 – 120 ngày trong năm có nhiệt độ thấp hơn 200C, khoảng 245 – 175 ngày trong năm có nhiệt độ cao hơn 200C

Nhiệt độ trung bình cao nhất đạt 32,20C vào các tháng 6, 7 Nhiệt độ trung bình thấp nhất là 13,90C vào các tháng 1, 2.

- Đặc điểm thổ nhỡng: Đất của khu vực nghiên cứu thuộc nhóm đất phù sa không đợc bồi đắp hàng năm do sông Đuống tạo thành Loại đất này có đặc điểm là:

+ Đất có phản ứng trung tính do tính chất phù sa hoá và quá trình thâm canh trồng lúa nớc.

+ Đất có hàm lợng mùn cao.

+ Đất có thành phần cơ giới là thịt nặng, giàu sét, hàm lợng mùn cao nên đất này có dung tích hấp phụ cao (bảng 1) [19, 29].

2.4.1.2 Tình hình kinh tế xã hội tại làng Đông Mai

Làng Đông Mai hiện có 600 hộ, 2300 nhân khẩu, số lao động nông nghiệp khoảng 800 ngời Nhìn chung, đời sống của ngời dân hiện nay vẫn chủ yếu dựa vào sản xuất nông nghiệp Sản xuất nông nghiệp đã đi vào thâm canh khá cao, thờng một năm có 2 vụ lúa và khoảng 30% diện tích đất canh tác có thể làm thêm một vụ đông chủ yếu là trồng ngô, khoai và các loại rau.

Ngoài ra, làng cũng có một số nghề phụ rất phát triển nh nghề tái chế chì từ ắc quy cũ hỏng Tái chế chì đem lại

cho nhiều hộ dân làng Đông Mai đời sống kinh tế khá giả Song ẩn dới tất cả điều đó, không chỉ riêng Đông Mai mà còn nhiều thôn khác trong xã, trong huyện đang tiềm ẩn nhiều hiểm họa đe doạ đến môi trờng và sức khoẻ con ngời [29].

2.4.1.3 Quá trình phát triển của nghề tái chế ắc quytại làng Đông Mai

Nghề nấu chì ở Đông Mai phát triển mạnh nhất vào đầu những năm 1990, sản phẩm làm ra đợc cung cấp cho các nhà máy sản xuất ắc quy.

Trớc năm 1998, những lò nấu chì nằm xen lẫn giữa các hộ trong thôn Nớc thải, chất thải trong quá trình sản xuất đ-ợc thải trực tiếp vào đất, ao và nguồn nớc tại địa phơng Từ năm 1998 trở lại đây, do có sự quản lý của xã, một số hộ làm nghề trong làng bỏ vốn đầu t xây dựng một lò tái chế tập trung gồm 4 lò nấu chì lớn tại một khu đất ven đờng, sát cánh đồng lúa cách xa làng Cũng đã khắc phục đợc những hạn chế của lò nấu chì thông thờng, đồng thời khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trờng ở làng nghề Đông Mai.

Mặc dù đã đợc cơ giới hoá nhng hầu hết các công đoạn trong quá trình tái chế ắc quy vẫn sử dụng phơng pháp thủ công là chủ yếu, với quy trình tái chế ắc quy gần nh không có gì thay đổi trong những năm qua với hiệu suất tái chế đạt khoảng từ 20% – 60% [29].

2.4.1.4 Những nguy cơ đe doạ của hoạt động tái chếắc quy

Theo tác giả Lê Đức thì sự phát thải chì từ quá trình tái chế chì từ ắc quy là nguyên nhân chính gây ô nhiễm chì đối với môi trờng đất tại làng Đông Mai Số liệu phân tích 21 mẫu đất tại làng Đông Mai của tác giả Lê Đức và cộng sự đã cho thấy cả 21 mẫu đất này đều có hàm lợng chì vợt quá tiêu chuẩn cho phép từ 3 – 48 lần [11, 12].

Trên cơ sở đó, tác giả Lê Đức và cộng sự kết luận việc nấu tái chế chì đã có ảnh hởng xấu đến chất lợng môi trờng đất ở đây Tại một số điểm của khu vực làng nghề Đông Mai hàm lợng chì dao động trong khoảng 659,83 mg/ kg đất đến 96,456 mg/ kg đất, đặc biệt mẫu trầm tích lên đến 196,362 mg/kg

Sự ô nhiễm kim loại nặng ở môi trờng sẽ dẫn đến hàm l-ợng các kim loại này đợc tích tụ trong các thực vật sống lân cận, gây nguy cơ khuếch đại sinh học theo các mắt xích của chuỗi dinh dỡng, làm tổn hại sức khoẻ con ngời

Tác giả Đặng Thị An và cộng sự (2005, 2007), Chu Thị Hà và cs (2007) nghiên cứu các hoạt động chế biến mỏ kẽm – chì ở Thái Nguyên và tái chế chì ở Hng Yên đã đa ra kết luận: Đất ở các khu vực trên đã bị nhiễm chì và Cadimi ở mức rất cao Hàm lợng chì rất cao trong đất vờn của các gia đình tái chế chì ở Văn Lâm – Hng Yên ( Pb: 7.103 – 15.103

ppm) và đất cách khu lò nấu chì khoảng 20 m (Pb: 2.103 – 104 ppm).Chỉ số ô nhiễm đất bởi chì ở các khu ruộng trong vòng bán kính 300 m so với lò cao hơn mức an toàn từ hơn 3,5 lần tới 100 lần [2, 3] Hàm lợng Pb trong đất trồng trọt từ 964 ppm đến 7070 ppm (ruộng lúa), từ 700 ppm đến 3500

ppm (ruộng rau muống), vợt xa mức ở đất đối chứng (đất lúa = 85 ppm, đất rau = 90 ppm) Gạo và rau ở khu vực trên đã bị nhiễm chì ở mức cao, có thể gây ảnh hởng xấu tới sức khoẻ của ngời sử dụng [1, 2, 3, 14].

Mặc dù nghề này tác động xấu đến môi trờng và sức khoẻ con ngời nhng trong tình hình hiện nay, tái chế ở xã Chỉ Đạo là công việc mang tính tích cực góp phần nâng cao thu nhập cho ngời dân, thu hút một lợng tơng đối lớn lao động lúc nông nhàn và tận dụng đợc các chất phế thải Hơn nữa, đây là một nghề đã đợc thừa nhận là một nghề truyền thống Tuy nhiên, không thể tiếp tục kéo dài mãi tình trạng sản xuất nh hiện nay.

2.4.2 Nghiên cứu ngoài thực địa

Mẫu định lợng thu theo phơng pháp của Ghilarov, 1975 [13] Các hố định lợng đợc đào với kích thớc 5cmx5cmx10cm thu ở tầng A1 (0 – 10cm) tại 8 điểm với khoảng cách khác nhau tính từ khu vực lò nấu và tái chế chì ra xung quanh.Từng mẫu đất đợc cho vào túi nilon riêng biệt và buộc chặt, bên trong có nhãn ghi đủ ngày, tháng, năm thu mẫu, sinh cảnh và địa điểm thu Tại mỗi điểm lấy mẫu thu 5 lần nhắc lại trong một đợt thực địa Tổng số 160 mẫu định l-ợng đã thu thập, phân tích.

2.4.3 Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm:

- Tách động vật ra khỏi đất:

Các mẫu đất thu ở thực địa về cho vào rây, đặt trên phễu, tách động vật ra khỏi đất theo phơng pháp phễu lọc “Berlese - Tullgren”, dựa trên cơ sở tính hớng âm của động

vật đất, những động vật này sẽ chui sâu xuống khi lớp đất phía trên bị khô dần.

+ Cấu tạo phễu:

Phễu có hình tam giác, làm bằng bìa cát tông nhẵn Đ-ờng kính miệng phễu 25cm, chiều dài phễu 30 – 35cm Đáy phễu có 1 lỗ nhỏ gắn với ống nghiệm, bên trong phễu chứa dung dịch định hình để hứng mẫu Trên miệng phễu là rây lọc, rây lọc có đờng kính 15cm, thành bao quanh rây lọc làm bằng sắt có chiều cao 5cm, phía dới rây lọc có gắn tấm lới lọc với đờng kính lỗ lới là 1x1mm

+ Đặt mẫu:

Trớc khi đặt mẫu phải đảm bảo phễu lọc, rây lọc sạch, không có bụi hoặc vầt khác bám vào Đặt phễu lên giá, đáy phễu gắn vào ống nghiệm nhỏ trong có chứa dung dịch định hình (chiếm khoảng 2/3 thể tích ống nghiệm) là formon 4% hay cồn Ethylic 700 Trong ống nghiệm có nhãn ghi đầy đủ ngày, tháng, năm, địa điểm và sinh cảnh lấy mẫu (nếu 1 sinh cảnh có nhiều mẫu thì đánh số thứ tự để dễ theo dõi) Đất đợc đặt trên bề mặt lới Phần đất vụn lọt qua lỗ lới phải đợc đổ vào rây trớc khi đặt rây lên miệng phễu.

+ Thời gian lọc mẫu:

Tuỳ theo điều kiện nhiệt độ, độ ẩm và không khí nơi đặt mẫu Với nhiệt độ bình thờng của phòng, trong khoảng 7 ngày đêm là có thể thu đợc các ống nghiệm ra đáy phễu Dùng bông nút miệng ống lại, cho vào trong lọ thuỷ tinh có chứa formon 4% để vảo quản khi cha phân tích.

- Tách mẫu, cố định mẫu và chuẩn bị tiêu bản định loại:

Các ống nghiệm sau khi thu đợc từ phễu lọc sẽ đợc phân tích dần từng ống nghịêm (theo từng sinh cảnh cụ thể) Để tách, ta đổ ống nghiệm đã thu trên giấy lọc đặt sẵn trong đĩa Petri để dới kính lúp 2 mắt Dùng kim nhỏ chuyển những cá thể cần tẩy màu vào dung dịch KOH 10%, ngâm khoảng 20-30 phút Quan sát khi thấy mẫu vật chuyển sắc tố nhạt dần và mẫu sẽ duỗi ra ở t thế thẳng Việc chuyển mẫu nh vây đợc nhắc lại 1 vài lần cho đến khi mẫu trở nên trong hoàn toàn (có thể đun nóng KOH 10% ở nhiệt độ 50 – 600C để rút ngắn thời gian tẩy màu) Quá trình định loại sơ bộ: phần lớn đợc tiến hành trên lam kính và quan sát dới kính hiển vi Với các mẫu vật cần kiểm tra và bảo quản lâu dài làm vật mẫu chuẩn thì phải làm tiêu bản cố định bằng dung dịch định hình Svan có thành phần: Nớc cất: 20ml, Chloralhydrat: 60 gr, Gôm arbic: 15 gr, Glucoza:3 gr, axit axetic: 2ml để làm tiêu bản cố định, mẫu vật sau khi đợc tẩy màu sẽ đợc chuyển vào trong giọt dung dịch định hình đợc đặt ở giữa một lam kính phẳng, sao cho mẫu vật phải chìm ngập trong giọt dung dịch định hình Dùng kim nhỏ chỉnh mẫu theo t thế cần quan sát sau đó dùng lamen mỏng đậy kín Tiêu bản đạt yêu cầu đòi hỏi phải trong và không có bọt khí Dùng giấy thấm, thấm các dung dịch thừa xung quanh lamen và đặt ở vị trí phẳng cho đến khi khô là đợc Với những mẫu vật không làm tiêu bản cố định, sau khi định loại sẽ đợc chuyển vào ống nghiệm nhỏ

có chứa formon 4% hay cồn 700 để bảo quản (lọ to phải ghi nhãn đầy đủ để tiện theo dõi các mẫu).

2.4.4 Xử lý số liệu

Sử dụng phơng pháp thống kê trong tính toán và xử lý số liệu (theo Grum C và Gorny L., 1993) [43] Các chỉ số phân tích:

+ Độ u thế (D):

x 100

Trong đó : na – Số lợng cá thể của loài a.

N – Tổng số cá thể của toàn bộ mẫu theo sinh cảnh hay địa điểm.

Độ u thế đợc phân ra 4 mức sau: (Theo Chernova,

Trong đó: Na – Số lợng mẫu thu có chứa loài a.

N – Tổng số lợng mẫu của sinh cảnh nghiên cứu.

Loài phổ biến và ít gặp có giá trị độ thờng gặp C với những mức sau:

Trong đó: H’ - Độ đa dạng loài.

S: Số loài có trong sinh cảnh + Độ tơng đồng q (%) (Sorensen)

Trong đó: a – Số loài có ở sinh cảnh A b – Số loài có trong sinh cảnh B c – Số loài chung cho cả A và B

Định tên loài theo các tài liệu chuyên môn, sử dụng các khoá định loại của Nguyễn Trí Tiến (1995), Gisin (1950), Stach (1965), Fjellberg (1980), Yosii (1966 - 1983) [21, 35, 36, 42]

Tổng số 7911 cá thể đã đợc định loại Toàn bộ vật mẫu hiện đợc bảo quản tại phòng thí nghiệm Sinh thái và Môi tr-ờng đất, Viên Sinh thái và Tài nguyên sinh vật, Hà Nội.

2.5 Thành phần lý hoá của đất ở khu vực nghiên cứuBảng 1: Thành phần lý hoá của đất ở khu vực nghiên cứu

Nguồn: Báo cáo kết quả đề tài nghiên cứu cấp viện Phòng sinh thái và môi trờng đất (2007) [30].

Qua bảng ta có nhận xét về các yếu tố của đất nh sau: - Độ pH: ở các nền đất khác nhau có độ chua khác nhau Nền đất tại điểm 2A là chua nhất với giá trị pH là 3,97 – mức rất chua Điểm 5 có độ pH trung tính là 7,0 Các điểm còn lại (1, 2B, 6A, 6B, 3, 4) có pH ở mức chua nhẹ đến gần trung tính

- Hàm lợng chất hữu cơ trong đất (%0M): Hàm lợng chất hữu cơ ở điểm 6A nghèo nhất là 0,98%, cao nhất là điểm 2B là 2,7% ở các điểm còn lại có cao hơn nhng vẫn ở mức nghèo chất hữu cơ Sự chênh lệch về hàm lợng các chất hữu cơ trong đất giữa các điểm nghiên cứu là không lớn lắm.

- Hàm lợng Nitơ tổng số (Nts): Hàm lợng Nts hầu hết tại các điểm nghiên cứu đều dao động ở mức trung bình đến khá (0,08 – 0,16%)

- Hàm lợng Pts và Kts: Hàm lợng Pts và Kts tại các điểm nghiên cứu ở mức trung bình đến giàu

- Thành phần cơ giới của đất (TPCG): Mẫu đất lấy tại các sinh cảnh nghiên cứu đợc phân tích TPCG theo 3 cấp hạt: cát (2 – 0,02 mm), limon (0,02 – 0,002 mm), sét (< 0,002 mm) theo sự phân cấp của FAO – UNESCO, Từ bảng 2 ta thấy nền đất tại các điểm nghiên cứu đều có TPCG nặng TPCG của đất tại các điểm nghiên cứu hầu nh không bị biến đổi nhiều

- Hàm lợng chì tại các điểm nghiên cứu: Theo tiêu chuẩn Việt Nam (7209 - 2002), đối với đất nông nghiệp, hàm lợng chì cho phép (mức đảm bảo an toàn) là 70 ppm/ 1 kg trọng lợng khô [2, 3]

Theo số liệu thống kê ở bảng 1 ta có nhận xét:

Trong 8 điểm nghiên cứu thì có 7 điểm bị ô nhiễm chì, riêng chỉ có 1 điểm cha bị ô nhiễm đó là điểm 3 – khu vực đất cỏ hoang tự nhiên thuộc xóm Ngọc, Lạc Đạo, nơi cách xa khu vực nấu chì 4 km và không có hoạt động nấu chì (hàm lợng Pb là 39.1 ppm)

Các điểm còn lại đều ô nhiễm, đặc biệt ở hai điểm 1 và 4 ( những nơi liên quan trực tiếp với hoạt động nấu và sơ chế ắc quy) bị ô nhiễm chì ở mức rất cao (với lợng chì tơng ứng là 1276,7 ppm, 3902,7ppm) gấp 18,23 và 55,75 lần so với mức cho phép

Từ sự phân tích ở trên có thể thấy rằng hoạt động tái chế ắc quy là nguyên nhân chính phát thải chì vào môi tr-ờng đất.

Chơng 3

Kết quả nghiên cứu

3.1 thành phần loài và phân bố của bọ nhảy ở khuvực nghiên cứu

3.1.1 Danh sách các loài bọ nhảy ở Đông Mai, xã ChỉĐạo, Văn Lâm, Hng Yên

Kết quả trình bày ở bảng 3 cho thấy: Đã thống kê đợc 71 loài bọ nhảy, thuộc 13 họ, 38 giống trong 4 phân bộ, đó là:

- Phân bộ Poduromorpha Borner, 1913

- Phân bộ Entomobryomorpha Borner, 1913 - Phân bộ Neelipneona Moen et Ellis, 1984 - Phân bộ Symphypleona Borner, 1901

Trong số 71 loài bọ nhảy đã thống kê đợc thì có 57 loài đã đợc định tên, 14 loài ở dạng sp.

B¶ng 2: Danh s¸ch loµi vµ ph©n bè cña bä nh¶y ë §«ng Mai, x· ChØ §¹o, V¨n L©m,

Gièng Vitronura Yosii, 1963 sensu Cassagneu et Deharveng, 1881

Gièng Lobellina Yosii, 1956

Gièng Proisotoma Borner,