Trường đại học vinh Khoa sinh học == == Nguyễn thị hoài thương Đánh giá hàm lượng nitrat, nitrit và amoni trong rau tại một số vùng sản xuất rau chuyên canh ở nghệ an luận văn tốt nghiệp đại học ngành cử nhân sư phạm sinh học Vinh, 2005 Trường đại học vinh 1 Lời cảm ơn Để hoàn thành đề tài này, ngoài sự nỗ lực của bản thân tôi xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo, giúp đỡ tận tình của Thầy giáo, Th.s Mai Văn Chung, những ý kiến đóng góp quý báu của các thầy giáo cô giáo trong tổ bộ môn Sinh lý Sinh hoá thực vật, sự tạo điều kiện và ủng hộ của khoa, của cán bộ phụ trách phòng thí nghiệm Sinh lý - sinh hoá thực vật và sự giúp đỡ, cung cấp t liệu của nhân dân địa phơng các xã Quỳnh Minh, Quỳnh Lơng, Đông Vinh. Lần đầu tiên tham gia nghiên cứu khoa học sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đợc những góp ý kiến đóng góp của các thầy cô và bạn bè để đề tài nghiên cứu khoa học của tôi đợc hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Tác giả 2 Những chữ viết tắt sử dụng trong luận văn FAO : Food and Agriculture Organization Tổ chức Lơng thực và Nông nghiệp Thế giới WHO : World Health Organization - Tổ chức Y tế Thế giới HTX : Hợp tác xã LB : Liên bang TCCP : Tiêu chuẩn cho phép NADP : Nicotinamit Adenin Dinucleotit Photphat NAD : Nicotinamit Adenin Dinucleotit FAD : Flavonoit Adenin Dinucleotit FMN : Flavonoit Mono Photphat ATP : Adenosin triphotphat Mục lục Trang Đặt vấn đề 1 3 Chơng 1: Tổng quan tài liệu 3 1.1. Nitơ và sự chuyển hóa các hợp chất nitơ. 1.1.1.Vai trò sinh lý của nitơ và ý nghĩa dinh dỡng nitơ 1.1.2. Các nguồn dinh dỡng nitơ của cây. 1.1.3. Sự cố định nitơ khí quyển (N 2 ). 1.1.4. Sự biến đổi các dạng nitơ trong thực vật. a. Quá trình khử nitrat (amôn hóa). b. Quá trình đồng hóa nitơ amôn trong thực vật 1.2. Tác động của hợp chất nitơ vô cơ tới môi trờng và con ngời 1.2.1. Tác động tới môi trờng. 1.2.2. Đối với sức khỏe con ngời. a. NO 3 - và hội chứng trẻ xanh b. NO 2 - và ung th dạ dày. c. Vai trò sinh lý của NH + 4 . 1.3. Tình hình nghiên cứu các hợp chất nitơ trong rau trên thế giới và ở Việt Nam. 1.3.1. Trên thế giới. 1.3.2. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam. 3 3 3 5 6 6 6 8 8 10 10 10 11 11 11 12 Chơng 2: Đối tợng, nội dung và phơng pháp nghiên cứu 15 2.1. Đối tợng địa điểm và thời gian nghiên cứu. 2.2. Nội dung nghiên cứu. 2.3. Phơng pháp nghiên cứu. 2.3.1. Phơng pháp điều tra. 2.3.2. Phơng pháp thu và xử lý mẫu. a. Mẫu đất. b. Mẫu rau. 2.3.3. Phơng pháp phân tích. 2.3.4. Phơng pháp sử dụng số liệu. 15 15 16 16 16 16 16 17 19 Chơng 3: Kết quả nghiên cứu và bàn luận 20 3.1. Tình hình sử dụng phân bón ở các địa phơng trồng rau. 3.2. Hàm lợng NO 3 - , NO 2 - , NH 4 + trong đất trồng rau tại các địa phơng 3.3. Hàm lợng NO 3 - , NO 2 - , NH 4 + trong một số loại rau xanh. 3.3.1. NO 3 - trong rau và sự biến đổi hàm lợng theo thời gian. 3.3.2. NO 2 - trong rau và sự biến đổi hàm lợng theo thời gian. 3.3.3. NH 4 + trong rau và sự biến đổi hàm lợng theo thời gian. 3.3.4. Mối tơng quan về hàm lợng NO 3 - , NO 2 - và NH 4 + trong rau và đất trồng rau 20 22 23 23 30 35 43 Kết luận và kiến nghị A. Kết luận B. Kiến nghị 46 47 Tài liệu tham khảo 48 4 Phụ lục 50 đặt vấn đề Rau xanh là thực phẩm không thể thiếu đợc trong bữa ăn hàng ngày của con ngời, rau cung cấp nhiều loại vitamin và bổ xung một tố nguyên tố khoáng cần thiết cho cơ thể. Từ xa xa đã có câu "Cơm không rau nh đau không thuốc" 5 và cho đến ngày nay mô hình "Cơm - rau - cá" đã đi vào nề nếp, truyền thống văn hóa của mỗi gia đình ngời Việt Nam. Vì mục đích nhanh có thu hoạch, sản phẩm có mẫu mã đẹp, năng suất cao, ngời sản xuất đã sử dụng một cách thái quá các loại phân bón (phân đạm, phân tổng hợp) các chất kích thích sinh trởng, thuốc bảo vệ thực vật . Việc sử dụng quá liều lợng những chất này có thể làm biến đổi một số tính chất của rau, dễ gây những tác động xấu cho ngời sử dụng nh: ngộ độc, gây bệnh, hoặc tích lũy bệnh. Một trong những chỉ tiêu quan trọng đợc sử dụng để đánh giá chất lợng thực phẩm nói chung, rau xanh nói riêng là hàm lợng một số chất nitơ vô cơ NO 3 - , NO 2 - , NH 4 + . Các chất này là sản phẩm của quá trình chuyển hóa: amôn hóa, nitrat hóa, phản nitrat, các hợp chất nitơ. Nếu sử dụng quá nhiều phân bón chứa nitơ thì có nguy cơ tích lũy các hợp chất này trong cây trồng, gây nguy hiểm với hàm lợng lớn: nitrat và sản phẩm chuyển hóa của nitrat có nguy cơ làm thay đổi miễn dịch cơ thể, gây hội chứng trẻ xanh, gây độc cho phôi thai. [8] Trớc vấn đề rất quan trọng và mang tính cấp thiết này, trên thế giới và ở Việt Nam đã có nhiều công trình nghiên cứu về hàm lợng các hợp chất nitơ vô cơ có trong rau xanh. Những công trình này đã đề cập đến những phơng pháp phân tích đánh giá khác nhau đợc sử dụng để đánh giá chất lợng sản phẩm. Lê Văn Khoa và các cộng sự đã đa ra phơng pháp phân tích các chất: NO 3 - , NO 2 - trong các loại cây trồng khác nhau [9]; Ngô Huy Du, Phạm Huy Đông nghiên cứu phơng pháp chiết nitrat ở trong rau bằng vi sóng và phơng pháp trắc quang [3]; Nguyễn Xuân Lãng và cộng sự đã nghiên cứu về sự biến đổi của các hợp chất nitơ vô cơ trong rau theo thời gian bảo quản [10]. ở Nghệ An, Lê Văn Chiến và cộng sự (2004) đã có những nghiên cứu đánh giá hàm lợng NO 3 - , NO 2 - trong rau trên thị trờng thành phố Vinh và các vùng trồng rau chuyên canh ở Nghệ An. Việc tìm hiểu sự biến đổi hàm lợng các hợp chất nitơ vô cơ trong rau theo từng thời gian chăm sóc đang còn là mảng trống. Từ thực tế đó, chúng tôi lựa 6 chọn và thực hiện đề tài: "Đánh giá hàm lợng nitrat, nitrit và amoni trong rau tại một số vùng sản xuất rau chuyên canh ở Nghệ An". Mục đích của đề tài nhằm phân tích hàm lợng muối NO 3 - , NO 2 - , NH 4 + trong rau và đất trồng tại một số vùng trồng rau ở Nghệ An theo các thời điểm khác nhau sau khi bón phân đạm vô cơ, bớc đầu đánh giá mối tơng quan về hàm lợng của chúng trong các bộ phận của rau ở các giai đoạn sinh trởng phát triển khác nhau cũng nh mối quan hệ về hàm lợng các muối nitơ vô cơ giữa đất và rau. Kết quả thu đợc sẽ cung cấp cho ngời sản xuất những cơ sở dữ liệu khoa học ban đầu để chăm sóc và thu hoạch rau xanh hợp lý, đảm bảo chất lợng "rau an toàn". Chơng 1: TổNG QUAN tài liệu 1.1. Nitơ và sự chuyển hóa các hợp chất nitơ 1.1.1. Vai trò sinh lý của nitơ và ý nghĩa của dinh dỡng nitơ. 7 Nitơ là nguyên tố cấu trúc bắt buộc của protêin, axit nucleic, là những chất hữu cơ chủ yếu xây dựng nên chất sống. Ngoài ra, nitơ cũng là thành phần của diệp lục, các chất có hoạt tính sinh học (acaloit, glucozit, vitamin B 1 , B 2 , B 6 , heteroauxin, các chất kháng sinh .), đóng vị trí trung tâm trong nhiều quá trình trao đổi hoặc có vai trò điều tiết. Nitơ không những là thành phần cấu trúc của nhiều Apoenzim mà còn là thành phần xây dựng nhiều coenzim quan trọng NAD, NADP, FMN, FAD .), đóng vai trò to lớn trong việc tạo thành các hợp chất và năng lợng trong quá trình hô hấp và quang hợp. Mặc dù dự trữ nitơ trong đất tơng đối lớn (0,02% - 0,4% trọng lợng của đất) nhng hàm lợng các dạng nitơ dễ tiêu không vợt quá 200kg/ha. Các dạng nitơ này dễ bị mất đi bởi nhiều nguyên nhân: do rửa trôi, do chuyển thành dạng N 2 dới tác dụng của vi sinh vật phản Nitrat, do sự mất đạm trong không khí, do sự khử NO 3 - của vi sinh vật . Ngoài ra, nitơ trong đất còn mất mát dới dạng khí NH 3 , N 2 O . Do đó, các loại cây trồng nhất là những cây có sinh khối lớn, chỉ có thể đạt năng suất và chất lợng cao khi đợc bón thờng xuyên và đầy đủ các nguồn phân đạm.[11] 1.1.2. Các nguồn dinh dỡng nitơ của cây. Thí nghiệm trồng cây trong môi trờng khử trùng chứng tỏ cây có khả năng đồng hóa một lợng nhất định các dạng nitơ hữu cơ nh các axit amin, các bazơ, nitơ, các amit (glutamin, asparagin, pepton), axit humic, trừ urê và xianamit canxi. Thực vật bậc cao có thể sử dụng hạn chế các hợp chất hữu cơ chứa nitơ (đó là điểm khác biệt với thực vật bậc thấp và những sinh vật). Trong các loại cây có hoa còn có các loài cây ăn thịt; cây cộng sinh có thể sử dụng dễ dàng nguồn nitơ hữu cơ nhờ các enzim phân giải protit có hoạt tính mạnh (Adova, 1924). Hiện nay đã biết trên 500 loài cây ăn thịt có khả năng cảm ứng rất cao và có hình thức bẫy mồi rất tài tình. Chúng có khả năng tự dỡng và dị dỡng (Borris,1963). Một số loài cây hạt kín nh Mônotropa, Noetitlia, Nudusavis sống trong đất rừng giàu chất hữu cơ có khả năng hoại sinh nh các cây bậc thấp. nhờ cộng sinh với nấm và vi khuẩn nhiều loại thực vật bậc cao nh các loại cây thân gỗ, 8 cây sống ở ao đầm, các loại cây trên cạn nh lúa mì, kê) có thể đợc chúng cung cấp vitamin, các chất kích thích sinh trởng và nhiều hợp chất nitơ hữu cơ khác. Hình thức bán kí sinh và kí sinh trong quá trình dinh dỡng nitơ cũng thờng ở các loài cây leo nhơ tơ hồng, tầm gửi và một số loại cỏ dại (Obranche cumana kí sinh ở hớng dơng, Oegyptiaca ở bầu bí, Oramosa ở cây gai dầu) [11]. Trong các nguồn nitơ vô cơ có một số dạng nh NO, N 2 O cây không thể sử dụng đợc thậm chí còn bị ngộ độc. Cây có thể hút NO 2 - ở nồng độ thấp nhng sẽ bị đầu độc ở nồng độ cao của các muối đó. Mặc dù sống giữa biển khí nitơ (trong khí quyển có tới 31,8x10 5 tấn N 2 ứng với một m 3 đất có tới 8 tấn khí N 2 ) nhng hầu hết thực vật bậc cao (trừ các cây họ Đậu) không có khả năng sử dụng dạng N 2 làm nguồn dinh dỡng. Từ lâu, ngời ta đã biết, NO 3 - và NH 4 + là các nguồn dinh dỡng nitơ chủ yếu của cây nhng trong thời gian dài các nhà khoa học cha có ý kiến nhất trí về giá trị tơng đối của hai dạng này. Ưu thế của một trong hai dạng NO 3 - và NH 4 + lại phụ thuộc vào hàng loạt điều kiện bên trong (đặc điểm sinh học của loài, tuổi cây, dự trữ gluxit trong cây .) và bên ngoài (pH, nồng độ muối, độ thoáng, thành phần các nguyên tố đi kèm). Nhiều nghiên cứu cho thấy, cây trồng thờng hút mạnh NH 4 + ở giai đoạn còn non, nhng ở các giai đoạn sau NO 3 - lại đợc đồng hóa dễ dàng hơn. Những phân tích sâu hơn cho thấy những đặc điểm sinh học của loài và sự phản ứng khác nhau ở các độ tuổi khác nhau đối với nguồn NO 3 - và NH 4 + có liên quan với dự trữ gluxit trong cây. Các loài cây có dự trữ gluxit cao (tỉ lệ C/N trong hạt = 6/1) nh thực vật họ hòa thảo có thể hấp thụ NH 4 + dễ dàng ngay cả lúc để trong tối. Ngợc lại, các loại cây có dự trữ gluxit thấp nh đậu Lupin thì liều lợng NH 4 + cao thờng gây độc cho cây. Trong môi trờng trung tính hoặc kiềm NH 4 + thờng là nguồn dinh dỡng tốt hơn NO 3 - nhng trong môi trờng axit thì ngợc lại (liên quan với cách hút bám trao đổi của cây). Do đặc tính cao của NH 3 , quá trình hút NH 4 + thờng giảm mạnh hơn NO 3 - lúc tăng nồng độ. Quá trình hút NH 4 + đợc gia tăng trong lúc môi trờng có mặt PO 4 3- và bị ức chế lúc có mặt Mg, sự đồng hóa NO 3 - lại đợc xúc tiến dới tác dụng của K, SO 4 2- và căn trở lúc có mặt Cl - . Lúc cây đợc bón NO 3 - cần độ thoáng thấp hơn khi 9 cung cấp NH 4 + . Điều đó có liên quan đến quá trình khử nitrat lúc có mặt oxi tự do. Trong điều kiện bình thờng hay gặp trong tự nhiên (độ thoáng cao môi trờng trung tính, cây có dự trữ gluxit đầy đủ) thì NH 4 + là dạng hợp chất nitơ đợc cây đồng hóa nhanh chóng hơn NO 3 - [11]. Ngoài hai dạng muối amon (NH 4 + ); muối nitrat (NO 3 - ) còn có dạng nitơ hữu cơ của các protêin (xác động thực vật cha phân huỷ hoàn toàn), các sản phẩm phân giải protêin (các axit amin, các peptit .). Các dạng nitơ hữu cơ nói trên luôn biến đổi nhờ vi sinh vật đất tạo nên chu trình nitơ trong tự nhiên. 1.1.3. Sự cố định nitơ khí quyển (N 2 ). Thực vật bậc cao không có khả năng sử dụng khí nitơ tự do vì N 2 khó phản ứng với các nguyên tố khác để trở thành hợp chất do giữa hai nguyên tử nitơ có liên kết rất bền. Một nhóm các thực vật bậc thấp có khả năng cố định nitơ tự do bao gồm các loại sống cộng sinh nh các vi khuẩn nốt sần cây bộ Đậu (Rhizobium meliloti ở cây linh lăng, Rh. phaseoli ở cây đậu côve), bèo hoa dâu (vi khuẩn lam Aanabaenna azolla cộng sinh với thủy dơng xỉ), Actinomicex cộng sinh với cây trăn và cây so táo.Trong trờng hợp thuận lợi vi khuẩn nốt sần bộ đậu có thể cố định tới 100 - 300 kgN/ha trong một năm, và khả năng cố định N 2 của bèo dâu còn cao hơn. Một số vi sinh vật có khả năng cố định nitơ và sống tự do bao gồm các loài: vi khuẩn lam, nấm men, các loài vi khuẩn kỵ khí tùy ý, các loài vi khuẩn kỵ khí không quang hợp hoặc các loài vi khuẩn có khả năng quang hợp. Mỗi năm các vi khuẩn sống tự do có khả năng làm giàu cho đất từ 25 - 40 kgN/ha. Nhờ hoạt động của vi sinh vật mỗi năm trái đất cố định lại đợc một trăm triệu tấn nitơ hợp chất (Iakovlev, 1967). [11] 1.1.4. Sự biến đổi các dạng nitơ trong thực vật. a. Quá trình khử Nitrat (Amin hóa). Nitrat là dạng dinh dỡng không gây độc, có nhiều trong đất và thực vật hấp thụ dễ dàng. Tuy nhiên, trong thực vật, nitơ tồn tại chủ yếu trong các axit 10 . == Nguyễn thị hoài thương Đánh giá hàm lượng nitrat, nitrit và amoni trong rau tại một số vùng sản xuất rau chuyên canh ở nghệ an luận văn tốt nghiệp đại. lựa 6 chọn và thực hiện đề tài: " ;Đánh giá hàm lợng nitrat, nitrit và amoni trong rau tại một số vùng sản xuất rau chuyên canh ở Nghệ An& quot;. Mục