Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.Nghiên cứu tích lũy CADIMI trong lúa gạo trồng trên đất phù sa đồng bằng sông Hồng.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI VŨ THỊ KHẮC NGHIÊN CỨU TÍCH LŨY CADIMI TRONG LÚA GẠO TRỒNG TRÊN ĐẤT PHÙ SA ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI VŨ THỊ KHẮC NGHIÊN CỨU TÍCH LŨY CADIMI TRONG LÚA GẠO TRỒNG TRÊN ĐẤT PHÙ SA ĐỒNG BẰNG SƠNG HỒNG Ngành: Mơi trường đất nước Mã số: 9440303 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN THỊ HẰNG NGA TS ĐINH THỊ LAN PHƯƠNG HÀ NỘI, NĂM 2023 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan cơng trình nghiên cứu thân tác giả Các kết nghiên cứu kết luận luận án trung thực, không chép từ tài liệu Việc tham khảo nguồn tài liệu thực trích dẫn ghi nguồn tài liệu tham khảo quy định Tác giả luận án Vũ Thị Khắc i LỜI CẢM ƠN Luận án kế thừa phần số liệu đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, mã số HĐ 89-2019/KHCN-BNN “Nghiên cứu sở khoa học xây dựng thông số chất lượng nước tưới cho số loại trồng lúa, ngơ, đậu tương, lạc rau” Tác giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến quan tài trợ ban chủ nhiệm đề tài; Luận án thực hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thị Hằng Nga TS Đinh Thị Lan Phương - giảng viên trường Đại học Thủy lợi, tác giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới tập thể giáo viên hướng dẫn; Luận án thực quản lý chuyên môn Bộ môn Kỹ thuật Quản lý Mơi trường - Khoa Hóa Mơi trường, Phịng Đào tạo trường Đại học Thủy Lợi, tác giả xin trân trọng cảm ơn thầy, cô giáo khoa, môn nhà trường; Tác giả xin trân trọng cảm ơn nhà khoa học ngồi nước định hướng, góp ý cho tác giả để hoàn thiện luận án; Tác giả xin trân trọng cảm ơn Viện Khoa học Công nghệ Môi trường - Liên minh HTX Việt Nam tạo điều kiện để tác giả hoàn thành luận án; Tác giả xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Thủy lợi tạo điều kiện sở vật chất nhiều hỗ trợ khác để tác giả thực luận án; Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến bố mẹ, người thân gia đình, bạn bè đồng nghiệp ln động viên tinh thần để tác giả hồn thành luận án ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH vii DANH MỤC BẢNG ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT x MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn Cấu trúc luận án CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan nguồn gốc, chế tích lũy ảnh hưởng Cd đến lúa gạo .6 1.1.1 Nguồn gốc phát sinh Cd đất nước 1.1.2 Cơ chế tích lũy Cd lúa gạo 1.1.3 Ảnh hưởng Cd sinh trưởng lúa chất lượng hạt 12 1.1.4 Tiêu chuẩn giới hạn cho phép Cd đất, nước gạo 15 1.2 Tổng quan ô nhiễm Cd đất nông nghiệp, nước tưới lúa gạo 16 1.2.1 Tổng quan nghiên cứu thực trạng Cd đất nước tưới .16 1.2.1.1 Tổng quan nghiên cứu thực trạng Cd đất 16 1.2.1.2 Tổng quan nghiên cứu đánh giá thực trạng Cd nước tưới 19 1.2.2 Tổng quan nghiên cứu tích lũy Cd lúa gạo 21 1.3 Tổng quan giải pháp xử lý ô nhiễm Cd đất lúa gạo 26 1.3.1 Các giải pháp xử lý ô nhiễm Cd đất 26 1.3.1.1 Giải pháp hoá học 26 1.3.1.2 Giải pháp thực vật 26 1.3.1.3 Giải pháp vi sinh vật 27 1.3.2 Các giải pháp hạn chế tích luỹ Cd lúa gạo 28 1.3.2.1 Sử dụng than sinh học 28 1.3.2.2 Sử dụng chất cải tạo đất 29 iii 1.3.2.3 Công nghệ gen 30 1.3.2.4 Sử dụng silic (Si) hạn chế tích lũy Cd lúa gạo 30 1.4 Tổng quan vùng đồng sông Hồng 32 1.4.1 Đặc điểm tự nhiên 32 1.4.1.1 Đặc điểm địa hình 32 1.4.1.2 Đặc điểm thổ nhưỡng 33 1.4.1.3 Đặc điểm khí hậu 34 1.4.2 Hiện trạng dân sinh kinh tế xã hội 36 1.4.3 Thực trạng ô nhiễm nước tưới vùng đồng sông Hồng 37 1.4.4 Đặc điểm canh tác lúa gạo vùng đồng sông Hồng 38 1.5 Luận giải vấn đề nghiên cứu luận án 41 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 42 2.1 Cơ sở khoa học lựa chọn thí nghiệm thực luận án 42 2.1.1 Lựa chọn loại đất 42 2.1.2 Lựa chọn giống lúa Bắc thơm số 42 2.1.3 Lựa chọn giới hạn hàm lượng Cd nước tưới thí nghiệm .42 2.1.4 Lựa chọn vật liệu rơm rạ than sinh học từ vỏ trấu 43 2.1.5 Lựa chọn tỷ lệ phối trộn vật liệu thí nghiệm hạn chế tích luỹ Cd gạo 44 2.2 Đối tượng vật liệu thí nghiệm 45 2.2.1 Đất thí nghiệm 45 2.2.1.1 Thí nghiệm nhà lưới 45 2.2.1.2 Thí nghiệm đồng ruộng 45 2.2.2 Nước tưới kỹ thuật tưới 45 2.2.2.1 Thí nghiệm nhà lưới 45 2.2.2.2 Thí nghiệm đồng ruộng 47 2.2.3 Cây trồng 48 2.2.4 Vật liệu giàu Si 48 2.2.5 Phân bón hóa chất 48 2.3 Bố trí thí nghiệm 49 2.3.1 Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng Cd đến sinh trưởng, suất lúa tích lũy gạo 49 iv 2.3.2 Bố trí thí nghiệm nghiên cứu sử dụng vật liệu giàu Si để giảm thiểu tích lũy Cd gạo………… 51 2.3.3 Phương pháp lấy mẫu, phân tích mẫu 53 2.3.4 Phương pháp xử lý số liệu 56 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 58 3.1 Hàm lượng Cd đất nước tưới khu vực thí nghiệm 58 3.1.1 Hàm lượng Cd nước tưới kênh Cầu Bây 58 3.1.2 Giá trị pH hàm lượng Cd đất khu vực thí nghiệm 59 3.2 Tích luỹ Cd đất ảnh hưởng nước tưới ô nhiễm .60 3.2.1 Tích lũy Cd đất trồng lúa ảnh hưởng nước tưới ô nhiễm 60 3.2.1.1 Thí nghiệm nhà lưới 60 3.2.1.2 Thí nghiệm đồng ruộng 61 3.3 Kết nghiên cứu tích lũy Cd phận lúa gạo 63 3.3.1.Kết nghiên cứu thí nghiệm nhà lưới 63 3.3.1.1 Vụ hè thu năm 2019 66 3.3.1.2 Vụ đông xuân năm 2020 70 3.3.1.3 Vụ hè thu năm 2020 75 3.3.1.4 Vụ đông xuân năm 2021 79 3.3.2.Kết nghiên cứu thí nghiệm đồng ruộng 84 3.3.2.1 Vụ hè thu năm 2019 86 3.3.2.2 Vụ đông xuân năm 2020 87 3.3.2.3 Vụ hè thu năm 2020 88 3.3.2.4 Vụ đông xuân năm 2021 89 3.3.3 Đánh giá tích luỹ Cd phận lúa thí nghiệm nhà lưới đồng ruộng 89 3.3.3.1 Đánh giá tích luỹ Cd rễ 89 3.3.3.2 Đánh giá tích luỹ Cd thân 92 3.3.3.3 Đánh giá tích luỹ Cd gạo 93 3.3.3.4 Hàm lượng Cd tích lũy phận 94 3.4 Kết nghiên cứu ảnh hưởng nước tưới ô nhiễm Cd đến sinh trưởng suất lúa gạo 97 3.4.1.Kết thí nghiệm nhà lưới 97 v 3.4.1.1 Sinh trưởng phát triển lúa gạo 97 3.4.1.2 Năng suất lúa 102 3.4.2.Kết thí nghiệm đồng ruộng 103 3.4.2.1 Sinh trưởng lúa 103 3.4.2.2 Năng suất lúa 104 3.5 Kết nghiên cứu sử dụng vật liệu giàu Si để hạn chế tích luỹ Cd vào gạo 106 3.5.1 Tính chất rơm rạ than sinh học sử dụng thí nghiệm 106 3.5.2 Giảm thiểu tích lũy Cd gạo rơm rạ 110 3.5.3 Giảm thiểu tích lũy Cd gạo than sinh học vỏ trấu .112 3.5.4 Biện pháp giảm thiểu tích lũy Cd gạo phối trộn than sinh học rơm rạ…………… 114 KẾT LUẬN 118 Tóm tắt kết đạt luận án 118 Đóng góp luận án 119 Những tồn luận án 119 Kiến nghị 120 DANH MỤC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO 122 PHỤ LỤC 139 vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mơ hình chuyển vị tích lũy Cd phận trước sau trổ 10 Hình 1.2 Ảnh hưởng Cd thực vật 12 Hình 1.3 Sơ đồ lấy mẫu gạo Đồng sông Hồng 23 Hình 1.4 Phạm vi vùng Đồng sông Hồng 32 Hình 3.1 Hàm lượng Cd đất sau thu hoạch thí nghiệm nhà lưới 61 Hình 3.2 Hàm lượng Cd đất sau thu hoạch ruộng 62 Hình 3.3 Hàm lượng Cd tích luỹ rễ lúa vụ hè thu năm 2019 66 Hình 3.4 Hàm lượng Cd tích luỹ thân vụ hè thu năm 2019 68 Hình 3.5 Hàm lượng Cd tích luỹ gạo vụ hè thu năm 2019 69 Hình 3.6 Tương quan nồng độ Cd bổ sung vào nước tưới hàm lượng Cd gạo .70 Hình 3.7 Hàm lượng Cd tích luỹ rễ lúa vụ đơng xn năm 2020 71 Hình 3.8 Hàm lượng Cd tích luỹ thân vụ đông xuân năm 2020 .72 Hình 3.9 Hàm lượng Cd tích luỹ gạo vụ đông xuân năm 2020 73 Hình 3.10 Tương quan nồng độ Cd bổ sung vào nước tưới hàm lượng Cd gạo .74 Hình 3.11 Hàm lượng Cd tích luỹ rễ lúa vụ hè thu năm 2020 75 Hình 3.12 Hàm lượng Cd tích luỹ thân vụ hè thu năm 2020 77 Hình 3.13 Hàm lượng Cd tích luỹ gạo vụ hè thu năm 2020 78 Hình 3.14 Tương quan nồng độ Cd bổ sung vào nước tưới hàm lượng Cd gạo – Hè thu 2020 79 Hình 3.15 Hàm lượng Cd tích luỹ rễ lúa vụ đông xuân năm 2021 80 Hình 3.16 Hàm lượng Cd tích luỹ thân vụ đông xuân năm 2021 81 Hình 3.17 Hàm lượng Cd tích luỹ gạo vụ đơng xn năm 2021 82 Hình 3.18 Tương quan nồng độ Cd bổ sung vào nước tưới hàm lượng Cd gạo – Đông xuân 2021 83 Hình 3.19 Hàm lượng Cd tích luỹ phận vụ hè thu năm 2019 86 Hình 3.20 Hàm lượng Cd tích luỹ phận vụ đông xuân năm 2020 87 vii Hình 3.21 Hàm lượng Cd tích luỹ phận vụ hè thu năm 2020 88 Hình 3.22 Hàm lượng Cd tích luỹ phận vụ đông xuân năm 2021 89 Hình 3.23 Hàm lượng Cd tích luỹ rễ thời kỳ sinh trưởng CT2 – nhà lưới 90 Hình 3.24 Hàm lượng Cd rễ giai đoạn sinh trưởng – đồng ruộng .91 Hình 3.25 Hàm lượng Cd thân giai đoạn sinh trưởng TN đồng ruộng nhà lưới 92 Hình 3.26 Hàm lượng Cd gạo vụ theo mơ hình thí nghiệm .93 Hình 3.27 Hàm lượng Cd tích luỹ phận 94 Hình 3.28 Chiều cao lúa ảnh hưởng nước tưới nhiễm Cd 98 Hình 3.29 Số lượng lúa theo thời gian ảnh hưởng nước tưới nhiễm Cd 99 Hình 3.30 Số lượng nhánh theo thời gian ảnh hưởng nước tưới nhiễm Cd .100 Hình 3.31 Chỉ số diệp lục theo thời gian ảnh hưởng nước tưới nhiễm Cd .101 Hình 3.32 Năng suất hạt ảnh hưởng nước tưới nhiễm Cd .103 Hình 3.33 Chiều cao lúa theo thời gian ảnh hưởng nước tưới nhiễm Cd .104 Hình 3.34 Năng suất hạt ảnh hưởng nước tưới nhiễm Cd đồng ruộng 105 Hình 3.35 Độ pH đất sau thí nghiệm phối trộn vật liệu 107 Hình 3.36 Hàm lượng Si tồn đất sau thí nghiệm phối trộn vật liệu 108 Hình 3.37 Ảnh chụp Si mẫu đất CT5 110 Hình 3.38 Ảnh chụp Si mẫu đất CT6 110 Hình 3.39 Hàm lượng Cd tích lũy gạo cơng thức phối trộn rơm rạ 111 Hình 3.40 Hàm lượng Cd tích lũy gạo cơng thức phối trộn than sinh học 112 Hình 3.41 Ảnh chụp Si mẫu gạo CF2 113 Hình 3.42 Ảnh chụp Si mẫu gạo CT5 113 Hình 3.43 Hàm lượng Cd tích lũy gạo công thức phối trộn than sinh học rơm rạ 114 Hình 3.44 Ảnh chụp Si mẫu gạo CT9 115 viii