Mối liên hệ giữa chất lượng nước với sinh khối vi tảo trong ruộng lúa vụ thu đông ở huyện chợ mới tỉnh an giang

HẤP THU N Ủ HỘI ĐỒNG Đề tài nghiên cứu khoa học “Mối liên hệ giữa chất lượng nước với sinh khối vi tảo trong ruộng lúa vụ Thu Đông ở huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang” do Dương Mai Linh làm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG

H THU T – NG NGH – I TRƯỜNG

MỐI LIÊN H GIỮA CHẤT LƯỢNG NƯỚC VỚI SINH KHỐI VI TẢO TRONG RUỘNG LÚA VỤ THU Đ NG Ở HUY N CHỢ MỚI,

TỈNH AN GIANG

DƯƠNG I LINH

AN GIANG, THÁNG 8 NĂ 2017

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG

H THU T – NG NGH – I TRƯỜNG

MỐI LIÊN H GIỮA CHẤT LƯỢNG NƯỚC VỚI SINH KHỐI VI TẢO TRONG RUỘNG LÚA VỤ THU Đ NG Ở HUY N CHỢ MỚI,

HẤP THU N Ủ HỘI ĐỒNG

Đề tài nghiên cứu khoa học “Mối liên hệ giữa chất lượng nước với sinh khối

vi tảo trong ruộng lúa vụ Thu Đông ở huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang” do Dương Mai Linh (làm chủ nhiệm), Bùi Thị Mai Phụng (tham gia) công tác tại Khoa Kỹ thuật

– Công nghệ – Môi trường, Trường Đại học An Giang và Nguyễn Tuấn Anh là học

viên cao học ngành Quản lý Môi trường khóa 22, Trường Đại học Cần Thơ cùng thực hiện Chủ nhiệm đề tài đã báo cáo kết quả nghiên cứu và được Hội đồng Khoa học và Đào tạo Trường Đại học An Giang thông qua ngày 22/08/2017

LỜI Ả TẠ

Xin trân trọng gửi lời cám ơn sâu sắc nhất đến Ban Giám hiệu Trường Đại học

An Giang đã hỗ trợ kinh phí để tác giả thực hiện nghiên cứu này Đồng thời, xin gửi

lời cám ơn sâu sắc đến Ban Quản lý Khu thí nghiệm – thực hành của Trường đã tận

tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện cho nhóm nghiên cứu có cơ hội sử dụng máy móc, thiết bị phòng thí nghiệm

Tiếp đến, nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn sâu sắc đến chủ hộ Huỳnh

Trung Dung – ấp Long Hòa 1, xã Long Kiến, huyện Chợ Mới tận tình hỗ trợ đất canh

tác, cung cấp kỹ thuật canh tác lúa và hỗ trợ công tác thu mẫu

Sau cùng, nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn các em sinh viên lớp DH14QM đã hỗ trợ công tác thu mẫu ngoài hiện trường trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu

Xin chân thành cảm ơn tất cả!

TÓ TẮT

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá chất lượng nước trong ruộng lúa và tìm mối tương quan giữa sinh khối tảo với các thông số chất lượng nước trong ruộng lúa ở khu vực đê bao khép kín không xả lũ 17 năm ở huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang vào vụ Thu Đông năm 2016 Mỗi ruộng lúa có diện tích 1.000 m 2

Các ruộng này tương đồng về điều kiện đất đai và kỹ thuật canh tác Mẫu tảo và mẫu nước được thu sau mỗi đợt bón phân cho cây lúa Mỗi đợt tiến hành thu ba lần, mỗi lần cách nhau 02 ngày Qua 4 đợt khảo sát cho thấy, các thông số pH, NO 3 - , NH 4 + và PO 4 3- trong nước ruộng đều nằm dưới mức giới hạn ức chế sự phát triển của tảo Sinh khối tảo trong ruộng lúa tăng gấp từ 2 đến 10 lần so với ngoài kênh là do phân bón Ứng dụng phương pháp kiểm định Kruskal-Wallis bằng phần mềm thống kê SPSS 20.0 để so sánh sự khác biệt về sinh khối tảo qua các 4 đợt bón phân và giữa các ngày sau bón phân Kết quả cho thấy không có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê về sinh khối tảo giữa các đợt bón phân cũng như các ngày sau bón phân (p > 0,05) Ứng dụng phương pháp Stepwise trong phần mềm SPSS 20.0 để xây dựng phương trình hồi qui giữa sinh khối tảo với năm thông số chất lượng nước, kết quả cho thấy chỉ có hàm lượng DO (mg/L) có mức tương quan ở mức trung bình với sinh khối tảo (r = 0,535,

p < 0,01) Qua nghiên cứu cũng ước tính được tổng lượng sinh khối tảo có khả năng cung cấp cho ruộng lúa sau 4 đợt bón phân là 370,62±57,06 g/1.000 m 2 *vụ (sinh khối tươi) Thời tiết mưa nhiều trong vụ Thu Đông có khả năng ảnh hưởng đến chất lượng nước trong ruộng lúa do đó gây khó khăn trong việc xác định mức độ tương quan giữa sinh khối tảo và các thông số chất lượng nước Tuy nhiên, việc mưa nhiều chưa thể xác định là nguyên nhân ảnh hưởng đến mức độ tương quan

Từ khóa: oxy hòa tan, chất lượng nước, ruộng lúa thâm canh, sinh khối tảo, tương quan

ABSTRACT

The objective of the study was to evaluate water quality in rice fields and to find relationship between biomass of algae and water quality in intensive cropping rice in full-dyke area It was closed dikes without 17 years flood discharge in Cho Moi district, An Giang province in Winter-Autumn crop in 2016 Each rice field is 1,000 m 2 These rice fields were similar in terms of soil conditions and cultivation techniques Algal and water samples were collected after fertilizer periods These samples collected three times per period and 2 days per time Through four surveys showed that pH, NO 3 - , NH 4 + and PO 4 3- do not exceed to cause inhibition of algal growth Algal biomass in rice field increased from two to ten times than in canal because of fertilizing in rice field The Kruskal-Wallis non-parametric test in the

software SPSS (version 20.0) were used to examinate the differences in biomass of

algae (µg/L) between the fertilizer periods and the days after fertilizing The results showed no statistically significant differences in algal biomass between the fertilizer periods and the days after fertilizing In addition, the Stepwise method used to construct a linear multivariable regression between biomass of algae and chemical characteristics The results showed that a corresponding significant positive correlation was found between biomass of algae and dissolved oxygen in rice field (r

= 0.535; p < 0.01) Besides, there are 370.62±57.06 grams of fresh algae supplied to 1,000 m 2 A lot of rain in Winter-Autumn crop has affected the water quality in rice fields, thus making it difficult to determine the correlation between algal biomass and water quality parameters However, lots of rain could not be examinate as the cause influencing the correlation

Key words: Algal biomass, correlation, Cho Moi district, intensive rice field, water quality

LỜI ẾT

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của nhóm nghiên cứu Các số liệu trong công trình nghiên cứu này có xuất xứ rõ ràng Những kết luận mới về khoa học của công trình nghiên cứu này là trung thực và chưa được ai công bố trong bất

kỳ công trình nào trước đây

An Giang, ngày 01 tháng 09 năm 2017

Đại diện nhóm nghiên cứu Chủ nhiệm đề tài

Dương ai Linh

Ụ LỤ

CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG i

LỜI CẢM TẠ ii

TÓM TẮT iii

ABSTRACT iv

LỜI CAM KẾT v

MỤC LỤC vi

DANH SÁCH BẢNG ix

DANH SÁCH HÌNH x

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xi

CHƯƠNG 1 1

GIỚI THIỆU 1

1.1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

2.1.1 Mục tiêu tổng quát 2

2.1.2 Mục tiêu cụ thể 2

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 2

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 2

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI 2

CHƯƠNG 2 4

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4

2.1 KHÁI NIỆM, SẮC TỐ QUANG HỢP VÀ SINH KHỐI CỦA VI TẢO 4

2.1.1 Khái niệm 4

2.1.2 Sắc tố quang hợp của vi tảo 4

2.1.3 Quá trình trao đổi chất 5

2.2 CÁC NGÀNH TẢO HIỆN DIỆN TRONG RUỘNG LÚA 6

2.2.1 Tảo khuê hay tảo silic (Bacillariophyta) 6

2.2.2 Tảo lục (Chlorophyta) 6

2.2.3 Tảo mắt (Euglenophyta) 7

2.2.4 Tảo lam (Cyanophyta hay vi khu n lam Cyanobacteria) 9

2.3 CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG VÀ MUỐI DINH DƯỠNG ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA VI TẢO TRONG THỦY VỰC 10

2.3.1 Ánh sáng 10

2.3.2 Nhiệt độ 10

2.3.3 pH nước 11

2.3.4 Oxy hòa tan (DO) 12

2.3.5 Muối dinh dưỡng 12

2.4 SINH KHỐI TẢO VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH 13

2.4.1 Khái niệm 13

2.4.2 Phương pháp xác định sinh khối 14

2.5 MỐI LIÊN HỆ GIỮA ĐẶC TÍNH HÓA HỌC NƯỚC VỚI SINH KHỐI, CÁC NGÀNH TẢO VÀ THỜI KỲ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY LÚA 14

2.5.1 Mối liên hệ giữa đặc tính hóa học nước với sinh khối và các ngành tảo 14 2.5.2 Mối liên hệ giữa sinh khối tảo với thời kỳ phát triển của cây lúa 17

2.6 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ, ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ ĐẶC ĐIỂM SẢN XUẤT LÚA Ở HUYỆN CHỢ MỚI 18

2.6.1 Vị trí địa lý 18

2.6.2 Điều kiện tự nhiên 19

2.6.3 Đặc điểm sản xuất lúa ở huyện Chợ Mới 20

CHƯƠNG 3 23

PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 23

3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 23

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.2.1 Thời điểm thu mẫu 23

3.2.2 Phương pháp đo mực nước, pH nước và DO trong ruộng và kênh 24

3.2.3 Phương pháp thu mẫu sinh khối vi tảo và mẫu nước 24

3.2.4 Phương pháp phân tích mẫu nước 25

3.2.5 Xác định sinh khối vi tảo theo phương pháp so màu của Nush (1980) 25

3.3 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ THỐNG KÊ SỐ LIỆU 26

3.3.1 Phương pháp tính toán 26

3.3.2 Thống kê và đánh giá số liệu 27

3.4 PHƯƠNG TIỆN VÀ VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM 27

3.4.1 Phương tiện nghiên cứu 27

3.4.2 Vật liệu thí nghiệm 28

CHƯƠNG 4 29

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 29

4.1 CÁC LOẠI PHÂN BÓN VÀ THUỐC BẢO VỆ THỰC SỬ DỤNG TRONG RUỘNG LÚA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 29

4.1.1 Loại và lượng phân bón 29

4.1.2 Dịch hại trên cây lúa 30

4.1.3 Năng suất lúa 30

4.2 BIẾN ĐỘNG CÁC THÔNG SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRONG RUỘNG LÚA VÀ KÊNH 31

4.2.1 Biến động nhiệt độ, pH và DO trong ruộng lúa và trong kênh 31

4.2.2 Biến động hàm lượng đạm và lân trong ruộng và kênh 34

4.3 BIẾN ĐỘNG SINH KHỐI TẢO TRONG RUỘNG VÀ KÊNH 37

4.3.1 Biến động sinh khối tảo theo các đợt bón phân trong ruộng 38

4.3.2 Biến động sinh khối tảo theo các ngày sau khi bón phân 40

4.3.3 Biến động sinh khối tảo trong kênh theo các đợt khảo sát 41

4.4 MỐI LIÊN HỆ GIỮA SINH KHỐI TẢO VỚI CÁC THÔNG SỐ CHẤT LƯỢNG NƯỚC 42

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44

5.1 KẾT LUẬN 44

5.2 KIẾN NGHỊ 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

PHỤ LỤC 49

D NH SÁ H BẢNG

Bảng 1: Diện tích đất ha trồng lúa ở huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang từ năm

2008-2015 Chi cục Thống kê huyện Chợ Mới, 2013 & Cục Thống kê tỉnh An Giang, 2016) 21Bảng 2: Năng suất lúa ba vụ tấn/ha ở huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang từ năm 2008-

2015 Chi cục Thống kê huyện Chợ Mới, 2013 & Cục Thống kê tỉnh An Giang, 2016) 22Bảng 3: Số lượng mẫu sinh khối tảo và nước trong ruộng và kênh 24Bảng 4: Phương pháp phân tích mẫu nước 25Bảng 5: Loại và lượng phân bón kg/1.000 m2 sử dụng trên lúa vào vụ Thu Đông năm 2016 ở KVNC 29Bảng 6: Khối lượng phân nguyên chất %N, %P2O5 và %K2O (kg/1.000 m2) bón cho lúa vụ Thu Đông năm 2016 ở KVNC 29Bảng 7: Thống kê mô tả sinh khối các ngành tảo nổi µg/L trong ruộng lúa theo các đợt bón phân 38Bảng 8: Bậc trung bình sinh khối của tảo nổi tính theo µg/L trong ruộng lúa theo các đợt bón phân bằng kiểm định Kruskal-Wallis 38Bảng 9: Sinh khối các ngành tảo nổi µg/L trong ruộng lúa theo các ngày sau khi bón phân 40Bảng 10: Bậc trung bình sinh khối của tảo nổi trong ruộng lúa theo các ngày sau bón phân 40Bảng 11: Tổng sinh khối tảo tươi cung cấp trong ruộng lúa trong 1.000 m2/vụ trồng 41Bảng 12: Tương quan hồi qui của sinh khối tảo với các thông số hóa học nước trong ruộng lúa 42

DANH SÁCH HÌNH

Hình 1: Bản đồ hành chính huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang Công ty cổ phần dịch vụ

bất động sản An Cư, 2014 18

Hình 2: Sơ đồ vị trí thu mẫu vi tảo trên ruộng và kênh 23

Hình 3: Nhiệt độ nước trong ruộng lúa qua 4 đợt khảo sát 31

Hình 4: Giá trị pH nước trong ruộng qua các đợt khảo sát 32

Hình 5: Hàm lượng DO mg/L nước trong ruộng theo các đợt bón phân 33

Hình 6: Hàm lượng NO3- mg/L trong nước ruộng theo các đợt bón phân 34

Hình 7: Hàm lượng NH4+ mg/L trong nước ruộng theo các đợt bón phân 35

Hình 8: Hàm lượng PO4 mg/L nước trong ruộng theo các đợt bón phân 36

Hình 9: Hàm lượng đạm nitrate, ammonium và phosphate mg/L trong nước kênh theo các đợt khảo sát 37

Hình 10: Phương trình hồi qui giữa sinh khối tảo mg/L và DO mg/L 42

NN và PTNT : Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn

HƯƠNG 1 GIỚI THI U 1.1 TÍNH ẦN THIẾT Ủ ĐỀ TÀI

Chợ Mới là huyện cù lao nằm giữa sông Tiền và sông Hậu Từ năm 1995, đã tiến hành đê bao khép kín để chống lũ và sản xuất lúa vụ 3 Đê bao đã đem lại nhiều lợi ích thiết thực như tăng sản lượng lúa cho nông dân Thế nhưng, do sử dụng nhiều phân hóa học và thuốc bảo vệ thực vật để duy trì năng suất, đồng thời không xả lũ nên độc chất đã ứ đọng lại trong đất Đây có thể là nguyên nhân làm giảm đa dạng loài trong ruộng lúa, đặc biệt là những loài vi tảo Và nó đã có tác động tiêu cực đến chế độ dinh dưỡng trong đất cũng như chất lượng nước (Nguyễn Thị Gái, 2012)

Các điều kiện về pH, hàm lượng đạm, lân… trong nước sẽ quyết định sự phân

bố các loài vi tảo trong ruộng lúa Trong môi trường nước, nitơ vô cơ thường tồn tại dưới dạng NH4+, NO3- và NO2- Tảo lục và vi khu n lam (VKL) sử dụng đạm dưới dạng hợp chất (NH4+, NO3-) với hàm lượng từ 0,1-1 mg/L Dương Trí Dũng, 2009;

Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Phospho cũng là một thành phần quan trọng ảnh hưởng đến sự phát triển của các loài tảo Trong môi trường nước, lân tồn tại ở nhiều dạng khác nhau (H2PO4-, HPO42-, PO43- nhưng tảo thường sử dụng lân ở dạng orthophosphate (PO43-) Khi lân

vượt quá 18 mg/L thì tảo bị ức chế hoàn toàn Hàm lượng lân thích hợp với tảo là 0,018-0,098 mg/L Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013 Riêng đối với vi khu n lam, hàm lượng phospho hòa tan thích hợp cho chúng phát triển dao động từ 0,76-8,15 mg/L (Nguyễn Thị Ben, 2011)

Hầu hết, các loài tảo phát triển ở pH nước từ 7-9, tối ưu là từ 8,2-8,7 (Trần Ngọc Hải & Trần Thị Thanh Hiền, 2000 Khi pH nước dao động từ 8,1-10,7 thích hợp cho sự phát triển của vi khu n lam (Nguyễn Thị Ben, 2011) Ở pH cao thì VKL trong nước ngọt và đất sẽ đa dạng và phong phú (Kanniayan & Kumar, 2004 trích dẫn của Ramesh, 2004 Ngoài ra, pH nước còn ảnh hưởng tới khả năng phân ly muối và phức chất nên sẽ gián tiếp gây độc và tác động ức chế sinh trưởng của tảo, tính hòa tan của các muối kim loại và hàm lượng độc tố trong một số loài tảo Đặng Đình Kim & Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999)

Qua đó cho thấy, khi điều kiện môi trường nước thuận lợi sẽ tạo điều kiện cho các loài vi tảo tăng trưởng nhanh Nghĩa là giữa tảo và chất lượng môi trường

nước có mối liên hệ mật thiết với nhau Vì thế, cần nghiên cứu “Mối liên hệ giữa chất lượng nước với sinh khối vi tảo trong ruộng lúa vụ Thu Đông ở huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang” nhằm đánh giá sự gia tăng sinh khối tảo thông qua các thông số chất

lượng trong nước ruộng lúa

1.2 Ụ TIÊU NGHIÊN ỨU

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠ VI NGHIÊN ỨU

Các điều kiện về đất đai, nước tưới, giống lúa, kỹ thuật canh tác… tương đồng giữa 3 ruộng nghiên cứu

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN ỨU

Phỏng vấn kỹ thuật canh tác lúa của nông hộ thực hiện

Thu mẫu nước và phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước (pH, DO, NO3-,

NH4+, PO43-) trong ruộng lúa sau mỗi đợt bón phân

Thu mẫu và phân tích xác định sinh khối vi tảo trong ruộng lúa sau mỗi đợt bón phân

Phân tích mối tương quan giữa sinh khối vi tảo và các thông số chất lượng nước, tiến hành xây dựng phương trình hồi quy giữa các thông số chất lượng nước với sinh khối tảo và tính hệ số tương quan

Ước tính tổng lượng sinh khối do tảo cung cấp cho ruộng lúa/vụ trồng

1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP Ủ ĐỀ TÀI

- Đóng góp về mặt khoa học: Xác định mối tương quan giữa chất lượng nước

và sinh khối vi tảo có trong ruộng lúa ba vụ

- Đóng góp công tác đào tạo: Có thể lồng ghép vào nội dung môn học về đa

dạng sinh học phục vụ cho sinh viên ngành Quản lý tài nguyên và Môi trường Qua

đó, giúp sinh viên có cơ hội tiếp cận với những nghiên cứu thực tế về việc dự đoán được sinh khối của vi tảo trong ruộng lúa thông qua các thông số chất lượng nước

- Đóng góp phát triển kinh tế - xã hội: Giúp các nhà quản lý tìm ra biện pháp

hữu hiệu nhằm phát huy tiềm năng cung cấp chất hữu cơ của vi tảo cho ruộng lúa Ứng dụng chúng trong canh tác lúa hướng tới mục tiêu canh tác bền vững

- Đóng góp bảo vệ môi trường: Có thể tận dụng nguồn sinh khối vi tảo tự

nhiên trong ruộng lúa bởi chúng có khả cung cấp chất hữu cơ trong ruộng lúa tương

đối cao, hạn chế được tình trạng thoái hóa đất về mặt hóa học

HƯƠNG 2 TỔNG QU N VẤN ĐỀ NGHIÊN ỨU2.1 HÁI NI , SẮ TỐ QU NG HỢP VÀ SINH HỐI Ủ VI TẢ 2.1.1 hái niệm

Vi tảo (Microalgae) là tất cả các loài tảo Algae có kích thước hiển vi, là những thực vật bậc thấp, cơ thể của tảo có cấu trúc rất đa dạng như đơn bào, tập đoàn hay đa bào Mặc dù về cấu tạo, hình dạng, kích thước và màu sắc của tảo rất khác nhau nhưng chúng có một số điểm chung là cơ thể dạng tản cơ thể không phân hóa thành thân, rễ và lá), tế bào có chứa chất diệp lục tố nên tự dưỡng được Tảo sinh sản theo ba phương thức, bao gồm sinh dưỡng, vô tính và hữu tính (Hoàng Thị Sản, 2009) Và chiếm một phần ba sinh khối thực vật trên thế giới Đặng Đình Kim & Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999)

Tảo thường sống trong nước mặn hay nước ngọt, trôi nổi tự do trong lớp nước

ở trên mặt, có trong thành phần của các sinh vật phù du, cũng có khi chúng sống bám vào đáy hay các giá thể khác ở dưới nước hoặc nằm tự do ở dưới đáy, tham gia vào nhóm sinh vật đáy Nhiều loài tảo còn sống trên cạn như trên đất, đá, thân cây , có nhiều loài sống ở cả trong nước và trên cạn (Hoàng Thị Sản, 2009) Trong môi trường nước ngọt, vi tảo hiện diện ở 8 ngành như VKL tảo lam), tảo lục, tảo silic (tảo khuê), tảo mắt, tảo vàng ánh, tảo vàng, tảo vòng và tảo giáp Trong ruộng lúa có thể tồn tại vi tảo trong nước – nước tưới và trong đất Tuy nhiên, trong ruộng lúa chỉ tồn tại bốn ngành tảo như tảo mắt, tảo lục, tảo khuê và VKL

2.1.2 Sắc t quang hợp của vi tảo

Hệ sắc tố quang hợp của các loài tảo khác nhau thì khác nhau, thậm chí ngay trong một loài, gồm các tổ hợp khác nhau của chlorophyll (a, b, c, d), phycobiliprotein (phycocyanin, phycoerythrin… và carotenoid

Chlorophyll có ở hầu hết các nhóm tảo, gồm chlorophyll a, b, c và d Mỗi loại chlorophyll khác nhau về thành phần cấu tạo và phổ hấp thụ ánh sáng, đồng thời thành phần của chúng cũng thay đổi và phụ thuộc vào cường độ chiếu sáng Còn carotenoid cũng có trong tất cả các loài tảo Riêng phycobiliprotein chỉ có ở vi khu n lam và tảo đỏ Rhodophyta Vũ Trung Tạng, 2008)

Ở vi khuẩn lam: sắc tố bao gồm chlorophyll a và d, carotenoid (có 2 loại là

caroten-các hydrocarbon và xanthophyll-các dẫn xuất có chứa oxy; có màu vàng, cam hoặc đỏ) Các sắc tố phụ trội gọi là phycobiliprotein (không nằm trên thylakoids như diệp lục tố mà nằm trong khoang giữa các lớp màng) gồm c-phycocyanin màu lam và c-phycoerythrin màu hồng hiện diện với nồng độ cao, ngoài ra còn có allophycocyanin và thông thường có carotenoid-glycosid như myxoxanthophyll,

oscillaxathin… Đặng Đình Kim & Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999)

Ở tảo lục: sắc tố chủ yếu là chlorophyll a và b, carotenoid, xanthophyll (với

10 loại chất khác nhau , trong đó chlorophyll a và b chiếm ưu thế so với các sắc tố phụ trội khác nên tản bao giờ cũng có màu xanh lục (Hoàng Thị Sản, 2009)

Ở tảo khuê: sắc tố gồm chlorophyll a và c, fucoxanthine màu vàng thuộc

nhóm xanthophyll và caroteniod (Hoàng Thị Sản, 2009)

Ở tảo giáp: sắc tố gồm chlorophyll a và b (có màu xanh lục), ngoài ra còn có

caroteniod và xanthophyll nhưng hàm lượng thấp hơn nên không án được màu xanh của diệp lục tố Đặng Minh Quân, 2011)

Ở tảo vòng: sắc tố gồm chlorophyll a và c, carotenoid, xanthophyll (peridinin

màu đỏ đậm, dianinoxantin, dinoxantin, neodinoxatin và pyrrophin màu nâu) (Nguyễn Lân Dũng và cs., 2012

Ở tảo vàng ánh: sắc tố trong tế bào là chlorophyll a và c, carotenoid và

xanthophyll Màu tảo thay đổi từ vàng kim, vàng xanh hay nâu xanh (Nguyễn Lân Dũng và cs., 2012

Các sắc tố trên có vai trò quan trọng cho sự phát triển của tảo và đặc thù cho từng ngành tảo

2.1.3 Quá trình trao đổi chất

Tất cả các hoạt động trao đổi chất đều hướng trực tiếp đến sự sinh trưởng và sản sinh tế bào mới Nhu cầu về lượng các nguyên tố khác nhau có thể được ước lượng từ sự phân tích tảo Theo Burlew, công thức của tảo Chlorella là C5H8O2N, còn của Fogg là C5,7H9,8O2,3N

Dưới ánh sáng của mặt trời tảo chuyển hóa các chất vô cơ trong nước thành chất hữu cơ của nguyên sinh chất Có sự nhầm lẫn nếu cho rằng polysaccharid là sản

ph m cuối cùng của quá trình quang hợp theo phương trình sau đây:

CO2 + 2H2O ánh sáng (CH2O) + O2 + H2O (Fogg)

Phân tử nước được thêm vào cả hai phía phương trình vì oxy tham gia được lấy từ nước không phải từ CO2 Qua đó, cho thấy cơ chế trao đổi chất bắt đầu từ phương trình chung ở trên (CH2O) của carbonhydrat không phải là sản ph m cuối cùng Phương trình tổng quát cho sự tăng trưởng của tảo có thể được biểu diễn theo phương trình của Chlorella của Fogg đưa ra như sau:

NH3 + 5,7CO2 + 12,5H2O  C5,7H9,8O2,3N + 6,25O2 + 9,1H2O

Theo đó, nguyên sinh chất của tế bào là sản ph m cuối cùng của sự trao đổi chất với oxy Khả năng sản sinh oxy của tảo có ý nghĩa rất lớn Khi không có ánh sáng mặt trời, một số tảo có khả năng thực hiện trao đổi chất hóa tổng hợp giống như

vi khu n Để được như vậy tảo cần oxy cho quá trình oxy hóa nên chúng tiến hành trao đổi chất nội bào với sự phân hủy chính nguyên sinh chất của chúng để cung cấp năng lượng duy trì sự sống Phương trình trao đổi chất nội bào như sau:

C5,7H9,8O2,3N + 6,25O2  5,7CO2 + NH3 + 3,4H2O

Nhu cầu oxy hóa của tảo khi không có ánh sáng cũng quan trọng như sự sản sinh oxy của chúng khi có ánh sáng Đỗ Hồng Lan Chi & Lâm Minh Triết, 2005)

2.2 Á NGÀNH TẢ HI N DI N TR NG RUỘNG LÚ

2.2.1 Tảo khuê hay tảo silic (Bacillariophyta)

Tảo khuê phân bố rộng trong các thủy vực nước ngọt như ao, hồ, sông, suối ở vùng nước lợ và mặn; một số loài sống trong đất (Lam Mỹ Lan, 2000), bờ đá m, thân cây, cỏ biển, rong biển Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Thông thường tảo khuê có màu nâu vàng hoặc nâu đỏ do chứa các sắc tố chlorophyll a, c, carotenoid, fucoxanthin, pheoophin và diatonin Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Tảo khuê sinh sản dinh dưỡng bằng cách phân chia tế bào và sinh sản bằng bào tử theo 2 hình thức là vô tính và hữu tính Dạng vô tính bằng hình thức phân chia

tế bào, còn dạng hữu tính bằng quá trình tiếp hợp, tế bào phân chia giảm nhiễm thành

2 tế bào con Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Đạm, phospho, sắt, silic là các muối dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của tảo khuê, với hàm lượng sắt từ 2-3 mg/L thì tảo khuê phát triển tốt nhưng đối với nhóm tảo khác thì thường gây chết hoặc hư hại Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Việc hình thành bào tử nghỉ giúp tảo duy trì sự sống qua giai đoạn biến đổi mạnh của môi trường như nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp, muối dinh dưỡng bị thiếu… Bào tử nghỉ được sinh ra trong tế bào mẹ, thường xuất hiện sau khi tế bào phân chia, nguyên sinh chất co lại, tế bào tích trữ nhiều chất bổ và mất nước Vách tế bào mới được tạo ra rất dày và cứng, gồm vỏ trên và vỏ dưới, hình thành một hộp có hình cầu hoặc hơi dẹt Sau khi hoàn chỉnh vỏ của tế bào mẹ bị phá vỡ, bào tử thoát ra ngoài, chìm dần xuống đáy, khi điều kiện môi trường thích hợp tế bào chất và nhân thoát khỏi vỏ của bào tử ngủ hình thành tế bào mới So với các loài tảo khác, tảo khuê cần ít ánh sáng trực tiếp Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

2.2.2 Tảo lục (Chlorophyta)

Tảo lục phân bố rộng rãi trong nhiều môi trường sống khác nhau, riêng đối với nhóm tảo lục phân bố trong nước, chúng sống chủ yếu trong nước ngọt với 90% giống loài Tảo lục thích sống ở các thủy vực nước nông, cần hàm lượng đạm NH4+

từ 0,1-1 ppm Phát triển mạnh vào mùa xuân và mùa thu, mùa nóng xuất hiện ít hơn

Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Hầu hết, tảo lục dinh dưỡng tự dưỡng, có màu xanh lục hay xanh lá cây, hình thể phức tạp gồm đa bào, cộng đơn bào, đa bào, một số ít là dạng tập đoàn có tiêm mao Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Vách tế bào tảo khác nhau về bề dày, độ bền chặt và thành phần hóa học Chúng bảo vệ cho tế bào tránh bị ảnh hưởng của acid và tia tử ngoại Ở nhiều giống

tảo lục đơn bào (Phacotus, Dictyosphaerium) và trong bộ Desmidiales, xung quanh

hình thành bao nhầy Dương Đức Tiến & Võ Hành, 1997) Bao nhầy có khả năng tạo nên xung quanh tế bào một tiểu khí hậu đặc biệt giúp tảo có thể sống qua những điều kiện bất lợi của môi trường như hạn hán Dương Đức Tiến & Võ Hành, 1997; Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2010)

Khi gặp môi trường thuận lợi, ánh sáng, muối dinh dưỡng và nhiệt độ thích hợp, tảo lục dễ dàng phát triển mạnh gây nên hiện tượng tảo nở hoa hay còn gọi là

“hoa nước” ảnh hưởng xấu đến môi trường sống của tôm cá như làm giảm oxy trong nước, chất hữu cơ phân hủy nhanh, các khí độc gia tăng,… Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2010) Trong ruộng lúa, tảo lục phát triển mạnh có khả năng gây bất lợi cho cây lúa (Lam Mỹ Lan, 2000) Hiện tượng nở hoa thường gặp ở các giống

như Chlorella, Chlamydomonas, Ankistrodesmus, Scenedesmus, tập đoàn Eudorina, Volvox, Dunaliella,… (Lam Mỹ Lan, 2000; Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh,

về phía có ánh sáng Tảo khi sống có màu xanh lục do chứa sắc tố chủ yếu là diệp lục

tố a và b Ngoài ra, cũng có loài màu đỏ (tảo E sanguinea) hay có màu nâu do chứa

sắc tố carotenoid hay do muối sắt thấm trong vỏ giáp canxi carbonate (giống tảo

Trachelomonas Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Rất khó có thể phân biệt tảo mắt vì chúng có đặc điểm vừa thuộc nhóm động vật lại vừa thuộc nhóm thực vật Tảo mắt giống động vật vì một loài không có sắc tố quang hợp, không có vách tế bào nhưng có roi di chuyển được và có khả năng dị dưỡng bằng cách thực bào (chất vẫn, vi khu n… hoặc th m thấu chất dinh dưỡng hòa tan trong môi trường nên chúng được phân vào nhóm protozoa Tảo mắt giống thực vật vì chúng chứa diệp lục tố nên tự dưỡng Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Tảo mắt sinh sản theo 3 hình thức: sinh sản dinh dưỡng, vô tính và hữu tính Sinh sản dinh dưỡng bằng cách phân đôi theo chiều dọc, sự phân chia xảy ra lúc tế bào hoạt động và cả không hoạt động Tế bào có vỏ cứng khi phân cắt chúng chui ra khỏi vỏ và tạo vỏ mới Quá trình phân cắt diễn ra nhanh chóng, khi gặp điều kiện môi trường bất lợi chúng tạo tế bào nghỉ (nang thủng) có vỏ dày chịu đựng điều kiện khắc nghiệt của môi trường Dương Trí Dũng, 2009 Khi gặp điều kiện thuận lợi, tế bào nghỉ phát triển thành cá thể mới Đây là hình thức sinh sản vô tính Tảo mắt ít

sinh sản hữu tính, chúng thường sinh sản hữu tính theo lối đẳng giao, hợp tử tiến hành phân chia tế bào Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Hầu hết, tảo mắt phân bố chủ yếu trong các thủy vực nước ngọt, thường phát triển nhiều ở các thủy vực nhỏ, nước tĩnh, giàu chất hữu cơ, có thể phát triển trong bùn, thủy vực có nhiều cây cỏ thủy sinh, đôi khi có thể phát triển mạnh ở thủy vực có

pH thấp Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Tảo mắt thường phát triển mạnh, nở hoa ở ao hồ giàu dinh dưỡng vào mùa

ấm áp, nhiệt độ cao, ánh sáng đầy đủ, xung quanh có nhiều cây cỏ thủy sinh, các thủy vực có nước thải sinh hoạt hay bị ô nhiễm phân thải Trong các ao tù giàu hữu

cơ, tảo mắt phát triển mạnh, thường tạo váng màu xanh lục, màu đỏ (tảo E sanguinea) hoặc màu nâu (tảo Trachelomonas Đối với những vực nước giàu dinh

dưỡng, nếu tiếp tục bón phân, tảo mắt gây hiện tượng nở hoa, kiềm hãm sự phát triển các thủy sinh vật khác Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Tảo mắt là sinh vật chỉ thị chất lượng nước, một số giống loài chỉ thị vực nước bị ô nhiễm hữu cơ, bởi vì chúng có mặt ở các thủy vực nước tĩnh, nước thải, độ

oxy hóa cao (giống Euglena, Trachelomonas, Phacus và Lepocinclis) Loài Euglena gracilis chỉ thị nước thải với pH = 4, nhiệt độ 30-35oC nước cống, nước thải phân heo Palmer, 1969 và 1980 trích trong Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

* Các giống loài tảo mắt thường phân bố ở nước ngọt ĐBSCL

Họ Euglenaceae: đa số có diệp lục tố, có điểm mắt, cơ thể thường trần trụi, trừ

giống Trachelomonas, có vỏ keo bao bọc Các đại diện thường gặp bao gồm:

 Giống Euglena phân bố ở ao hồ, đồng lúa nước tĩnh, đặc biệt nước giàu

chất hữu cơ nước thải từ động vật hoặc thực vật thủy sinh) Phân bố nơi bóng râm hoặc giàu ánh sáng, nước mềm hoặc nước cứng, pH thấp pH < 1 đến cao (pH > 8)

 Giống Trachelomonas sống trôi nổi ở các thủy vực nước ngọt giàu chất

hữu cơ

 Giống Phacus sống chủ yếu ở nước ngọt, không phân bố ở ao tù, sống

trôi nổi ở ao, đầm lầy, mương rãnh giàu dinh dưỡng

 Giống Strombomonas sống chủ yếu ở nước ngọt

Họ tảo biến hình Astasiaceae: dinh dưỡng th m thấu, có điểm mắt, không có sắc tố Ưa sống ở thủy vực giàu chất hữu cơ đang phân hủy, giống thường gặp là

Astasia sp

Họ tảo túi gậy Perenemaceae: dinh dưỡng kiểu động vật, có tiêm mao, không

có điểm mắt, chu bì có đường vân, sống ký sinh trong ruột động vật

2.2.4 Tảo lam (Cyanophyta hay vi khu n lam (Cyanobacteria)

Tảo lam còn gọi là vi khu n lam vì có các đặc điểm gần giống với vi khu n như tế tào không có nhân thật mà chỉ có vùng nhân, không có màng nhân, không có lưới nội sinh chất, không có ty thể cũng như thể golgi và lạp thể (Hoàng Thị Sản,

2009 và trong vòng đời không có sinh sản hữu tính Tuy nhiên, có một số tác giả không xem tảo lam là vi khu n, vì chúng có một số đặc điểm gần với thực vật bởi phần lớn tảo lam có khả năng tự dưỡng và cơ thể có màu xanh lam do có chứa các sắc tố quang hợp trong các phiến thylakoid nằm rãi rác trong tế bào chất Vũ Ngọc

Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Đại bộ phận VKL sống trong nước ngọt, ở các hồ có nhiều chất hữu cơ và góp phần hệ sinh vật nổi của các thủy vực; một số phân bố trong nước mặn hoặc nước lợ, nơi bùn lầy, ngay đất m ướt, trên đá, trên vỏ cây, trong tuyết và cả suối nước nóng tới 69o

C (Hoàng Thị Sản, 2009)

Vi khu n lam sống đơn bào riêng rẽ hoặc liên kết lại thành tập đoàn hoặc đa bào dạng sợi Dạng đơn bào gồm hình cầu, hình elip rộng, hình quả lê và hình trứng Dạng tập đoàn gồm nhiều tế bào liên kết lại với nhau nhờ chất nhầy, hình dạng gồm hình cầu, hình elip, hình trụ, hình bản, hình khối và không có hình dạng nhất định Còn đa bào dạng sợi là dạng đơn giản của tản đa bào, có cấu trúc sợi đơn độc có bao hoặc không bao hoặc gồm nhiều sợi dính với nhau nhờ lớp gelatin hoặc chất nhầy bao bên ngoài (Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Vi khu n lam đơn bào sinh sản sinh dưỡng bằng cách phân đôi tế bào, còn các tảo đa bào dạng sợi thì tách thành từng đoạn (gọi là tảo đoạn) Một số tảo lam sinh sản vô tính bằng bào tử không roi, nội sinh hay ngoại sinh (Hoàng Thị Sản, 2009)

Trên sợi ở một số loài vi khu n lam có tế bào dị hình Đây là những tế bào đặc biệt, có kích thước to, gồm hai lớp màng tế bào, nội chất trống rỗng, không màu,

có màu vàng nhạt hoặc màu xanh da trời, không chứa không bào hoặc chất dự trử, có thể nút nối giữa chúng với các tế bào dinh dưỡng khác Tế bào dị hình có thể nằm đơn độc hoặc gồm từ 2-10 tế bào dính liên tiếp nhau trên sợi Tế bào dị hình có chức năng cung cấp chất dinh dưỡng để tạo bào tử Ngoài ra, chúng còn chứa men nitrogenase giúp tảo lam cố định đạm cho tế bào, chuyển hóa khí N2 thành NH3 khi môi trường không đủ đạm NO3- và NH4+ cho tế bào sử dụng Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Trong thủy vực nước ngọt, VKL là nhóm ưa môi trường giàu dinh dưỡng, chúng phát triển mạnh gây nên sự nở hoa của nước trong mùa hè Tảo lam có thể sống trong môi trường có nhiệt độ khác nhau Tảo lam có thể sống và quang hợp được ở nhiệt độ 65o

C, còn khi ở nhiệt độ thấp (-83oC) chỉ có loài tảo sợi giống

Nostoc tồn tại được nhờ có trạng thái keo đặc biệt trong nguyên sinh chất và bao

nhầy nên bảo vệ chúng tránh khỏi sự khô hạn và các tác động của bức xạ mặt trời

Và pH dường như là nhân tố giới hạn sự phân bố của VKL, chúng có thể phân bố

thuận lợi trong môi trường trung tính đến kiềm nhưng phân bố ít ở môi trường pH thấp Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

2.3 Á YẾU TỐ I TRƯỜNG VÀ UỐI DINH DƯỠNG ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN Ủ VI TẢ TR NG THỦY VỰ

2.3.1 Ánh sáng

Ánh sáng có vai trò quyết định quá trình quang hợp và tốc độ phát triển của tảo Cường độ ánh sáng thích hợp cho tảo quang hợp từ 1.000-10.000 lux Nếu cường độ ánh sáng quá cao sẽ ức chế quá trình quang hợp của tảo (Trần Ngọc Hải & Trần Thị Thanh Hiền, 2000 Cường độ chiếu sáng giảm theo độ sâu của nước bởi vì ánh sáng bị hấp thụ và tán xạ bởi nước và các chất lơ lửng Gần bề mặt nước trong khoảng độ sâu 5 m, ánh sáng luôn luôn đủ cho thực quang hợp do vậy mật độ tảo ở

độ sâu này là cao nhất Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Riêng những loài VKL, chúng có khả năng nổi hay chìm để phản ứng với cường độ sáng nhờ có không bào khí Khi cường độ chiếu sáng cao, không bào khí xẹp xuống dẫn đến tỷ trọng của tế bào nặng hơn nước nên tảo bị chìm xuống Đặng Đình Kim & Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999)

2.3.2 Nhiệt độ

Nhiệt độ là yếu tố quan trọng đến sự phát triển của tất cả sinh vật nói chung, của tảo nói riêng Nó là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và sống còn của tảo (Lam Mỹ Lan, 2000) Sự biến thiên nhiệt độ theo ngày phụ thuộc vào cường

độ chiếu sáng Đối với những thủy vực nhỏ hay vùng biển gần bờ, nước đục, do ánh sáng bị hấp thu ở một lớp nước mỏng nên dễ bị nóng, nước càng đục thì biến thiên nhiệt độ càng cao và độ cách nhiệt lớn từ 20-30oC Do tảo lục và VKL có điểm bù trừ nhiệt độ cao nên có thể sống ở các vũng nước nhỏ Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Nhiệt độ cung cấp chủ yếu cho nước là bức xạ mặt trời, nguồn nhiệt này làm cho nước trong các thuỷ vực ấm lên Thuỷ sinh vật thường xuyên chịu đựng ở mức biến động hẹp về nhiệt độ hơn là các sinh vật trên cạn Dương Trí Dũng, 2003 Nhiệt độ nước chủ yếu kiểm soát sự phân bố và hoạt động của thủy sinh vật (Kinne,

1963 trích trong Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013) Nhiệt độ thích hợp cho thực vật thủy sinh là từ 15-30oC Nhiệt độ cao làm tổn hại tế bào tảo, ảnh hưởng

đến sự sinh trưởng, sinh sản của chúng Chẳng hạn giống tảo Chlamydomonas ở ôn

đới nếu nuôi ở nhiệt độ cao, tảo không thể tạo ra giao tử Ngoài ra, nhiệt độ còn ảnh hưởng trực tiếp đến sinh lý cơ thể nên làm ảnh hưởng đến khả năng nổi, di chuyển và

hô hấp của tảo Chẳng hạn tảo Rhizosolenia hebetata có hình dạng khác nhau giữa

mùa đông và mùa hè Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Tùy theo loài tảo mà có khoảng nhiệt độ tối ưu khác nhau, nhiệt độ tối ưu của các loài VKL dao động từ 30-35o

C Theo kết quả nghiên cứu ở 5 giống VKL cho thấy, khi nhiệt độ dao động từ 10-35oC, giống Nostoc chiếm ưu thế nhất do chúng có

chất nhầy calothrix bao bên ngoài Kaushik, 1994 Nhưng khi nhiệt độ trên 25oC phần lớn VKL phát triển với tốc độ nhanh nhất Nhiệt độ này cao hơn nhiệt độ tối ưu của nhóm tảo lục và tảo khuê Ðiều này giải thích tại sao phần lớn VKL nở hoa trong suốt mùa hè Robarts & Zohary, 1987 Khi vượt ngưỡng nhiệt độ giới hạn, do rối loạn hoạt động của enzyme, rối loạn cân bằng nước và rối loạn khác của hóa học tế bào, một số sinh vật có thể duy trì sự sống nhưng không thể sinh sản Vũ Ngọc Út và Dương Thị Hoàng Oanh, 2013) Khi nhiệt độ dưới 16oC sinh trưởng của tảo sẽ bị suy giảm, còn trên 35oC sẽ gây chết nhiều loài (Trần Ngọc Hải & Trần Thị Thanh Hiền, 2000)

2.3.3 pH nước

Theo Đặng Kim Chi (2001), nồng độ ion H+

có trong môi trường nước chủ yếu từ các sản ph m của quá trình thủy phân các ion Fe3+ và Al3+ trao đổi trong keo đất, quá trình oxy hóa các hợp chất của sắt và lưu huỳnh (quá trình oxy hóa đất phèn tiềm tàng Quá trình oxy hóa đất phèn tiềm tàng thường làm pH giảm thấp Bên cạnh đó, pH của nước còn bị giảm do quá trình phân hủy hữu cơ, hô hấp của thủy sinh vật Quá trình này giải phóng ra nhiều khí carbonic Khí carbonic phản ứng với nước tạo ra ion H+

và bicarbonate làm giảm pH của nước Các phản ứng xảy ra như sau:

C6H12O6 + 9 O2  6 CO2 + 6 H2O + Q

CO2 + H2O  H2CO3

H2CO3  H+ + HCO3

-Ngược lại, quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh hấp thụ carbonic làm

pH tăng dần Khi carbonic tự do hòa tan trong nước bị hấp thụ hoàn toàn thì pH tăng lên 8,34 Do thực vật hấp thụ CO2 nhanh hơn lượng CO2 tạo ra từ quá trình hô hấp của thủy sinh vật nên thực vật phải lấy CO2 từ sự chuyển hóa HCO3- và sinh ra nhiều carbonate làm tăng pH nước lên 8,34

2 HCO3-  CO2 + CO32- + H2O

Do quá trình quang hợp diễn ra theo chu kỳ ngày đêm dẫn đến có sự biến động pH theo ngày đêm Vào ban ngày có ánh sáng, thực vật quang hợp làm pH nước tăng dần và đạt giá trị cao nhất vào lúc 14 giờ đến 16 giờ Vì lúc này cường độ ánh sáng cao nhất Ban đêm chỉ có quá trình hô hấp xảy ra làm tăng lượng carbonic làm giảm pH pH nước giảm đến mức thấp nhất vào lúc 6 giờ Ngoài ra, biên độ biến động pH nước theo ngày đêm còn phụ thuộc vào mức độ dinh dưỡng của môi trường nước vì dinh dưỡng quyết định mật độ thực vật

Trong số hàng loạt các nhân tố ảnh hưởng đến sự phân bố và sự phong phú của tảo trên đất, pH là nhân tố quan trọng nhất (Sardeshpande & Goyal, 1982 trích trong Ramesh, 2004 pH nước có khả năng ảnh hưởng tới khả năng phân ly muối và phức chất nên gián tiếp gây độc và tác động ức chế sinh trưởng của tảo, tính hòa tan của các muối kim loại và hàm lượng độc tố trong một số loài tảo Đặng Đình Kim &

Đặng Hoàng Phước Hiền, 1999 pH nước thích hợp cho sự phát triển của hầu hết các loài tảo là 7-9, tối ưu là từ 8,2 đến 8,7 (Trần Ngọc Hải & Trần Thị Thanh Hiền,

2000 pH nước dao động từ 8,1 đến 10,7 thích hợp cho sự phát triển của VKL ở hồ

Công viên 29/3 ở thành phố Đà Nẵng (Nguyễn Thị Ben, 2011) VKL Coccochlois peniocystis có thể quang hợp ở pH từ 7 đến 10 Dương Trí Dũng, 2003 Ở pH cao,

VKL trong nước ngọt và đất sẽ đa dạng và phong phú nhất (Kanniayan & Kumar,

2004 trích trong Ramesh, 2004 Nhưng khi pH của nước quá cao hay quá thấp ảnh hưởng đến độ th m thấu của màng tế bào – làm rối loại quá trình trao đổi giữa muối – nước giữa tế bào thủy sinh vật với môi trường ngoài

2.3.4 Oxy hòa tan (DO)

Oxy trong môi trường nước chủ yếu là sản ph m của quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh hay sự khuếch tán của không khí vào Đối với các thủy vực nước đứng như ao hồ, ruộng lúa… thì oxy được cung cấp chủ yếu từ quá trình quang hợp Còn thủy vực nước chảy như sông, suối… oxy được cung cấp chủ yếu từ quá trình khuếch tán từ không khí vào

Nồng độ oxy hòa tan trong các thủy vực thay đổi theo mùa, thời tiết, ngày đêm và độ sâu Trong đó, sự thay đổi oxy hòa tan trong thủy vực thay đổi theo ngày

và đêm là do gắn liền với tốc độ phân hủy các chất hữu cơ Hàm lượng oxy hòa tan trong thủy vực tự nhiên thấp nhất vào buổi sáng từ 4 giờ đến 8 giờ nhưng cao nhất vào buổi chiều từ 14 giờ đến 18 giờ

Oxy là chất khí quan trọng nhất trong số các khí hòa tan trong nước Nó rất cần thiết đối với đời sống thủy sinh vật Oxy trong nước tham gia vào quá trình trao đổi chất, duy trì năng lượng cho quá trình phát triển, sinh sản và sản xuất cho các vi sinh vật sống dưới nước Hàm lượng oxy hòa tan trong nước còn giúp đánh giá chất lượng nước Khi chỉ số DO thấp có nghĩa là nước chứa nhiều chất hữu cơ do vi sinh vật sử dụng oxy trong nước để phân hủy chất hữu cơ Khi chỉ số DO cao chứng tỏ nước có nhiều rong tảo giải phóng oxy

Độ hòa tan của oxy khí quyển trong các nguồn nước ngọt nằm trong khoảng

từ 14,6 mg/L ở 0oC đến khoảng 7 mg/L ở 35oC dưới áp suất 1 atm Vì nó là khí hòa tan ít, độ hòa tan của nó thay đổi tỷ lệ thuận với áp suất của khí quyển tại nhiệt độ đã cho Vì tốc độ oxy hóa sinh học tăng cùng với nhiệt độ và nhu cầu oxy cũng tăng một cách tương ứng (Huỳnh Ngọc Phương Mai, 2006

2.3.5 u i dinh dưỡng

Muối dinh dưỡng vô cơ trong môi trường nước chủ yếu là nitrate và phosphate Đây là hai nguyên tố đa lượng cần thiết cho tảo phát triển, đồng thời là yếu tố giới hạn sự phát triển của tảo Trong môi trường nước, nitơ vô cơ thường tồn tại dưới dạng NH4+, NO3- và NO2- Đạm nitrate là dạng đạm dễ dàng được thực vật hấp thu nhất Khi lượng nitrate trong nước thấp (< 1 mg/L) thì tảo lam phát triển mạnh, còn khi lớn hơn 2 mg/L thì tảo lục và tảo khuê phát triển mạnh Theo Lê Văn

Khoa 1995 , trong phân tích nước thải nếu nước thải chứa chủ yếu hợp chất nitơ ở dạng ammonium nghĩa là nước thải mới Sau một thời gian tương đối dài, gần như tất

cả nitơ hữu cơ bị oxy hóa thành nitrate Theo Đặng Kim Chi 2001 , trong nước thải chứa chủ yếu hợp chất nitơ ở dạng nitrate chứng tỏ quá trình oxy hóa đã kết thúc Tuy vậy, nitrate chỉ bền trong điều kiện hiếu khí, còn trong môi trường yếm khí nitrate nhanh chóng chuyển thành N tự do tách ra khỏi nước, loại trừ sự phát triển của tảo và các loài thủy sinh thực vật khác Theo Dương Trí Dũng 2009 , Vũ Ngọc

Út & Dương Thị Hoàng Oanh (2013), tảo lục và VKL sử dụng đạm dưới dạng hợp chất (NH4+, NO3-) với hàm lượng từ 0,1-1 mg/L

Tỷ lệ NH3 và NH4+ trong nước phụ thuộc vào nhiệt độ và pH của nước Khi nhiệt độ và pH nước gia tăng, hàm lượng NH3 trong nước sẽ gia tăng và ngược lại Nếu nước có pH trung tính hay acid thì trong nước chủ yếu là NH4+ và ngược lại (Nguyễn Văn Bé, 1996

Phospho là thành phần quan trọng của nucleic acid và adenosine phosphate, yếu tố để trao đổi năng lượng Trong môi trường nước, lân tồn tại ở nhiều dạng khác nhau (H2PO4-, HPO42- và PO43- nhưng tảo thường sử dụng lân ở dạng orthophosphate (PO43- Khi lân vượt quá 18 mg/L tảo bị ức chế hoàn toàn Hàm lượng lân thích hợp với tảo là 0,018-0,098 mg/L Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013) Riêng đối với VKL, hàm lượng phospho hòa tan thích hợp cho chúng phát triển dao động từ 0,76-8,15 mg/L (Nguyễn Thị Ben, 2011) Tuy là một yếu tố cần thiết, song nếu lượng phosphate quá nhiều sẽ thúc đ y sự phát triển nhanh của tảo hay thực vật lớn gây tắc nghẽn thủy vực Quá trình này được gọi là phú dưỡng hóa Lê Văn Khoa, 1995

Ngoài ra, các nguyên tố Na, K, Ca, Mg, Fe, Co, Si và Mo đều cần thiết cho sự phát triển của tảo Đỗ Hồng Lan Chi & Lâm Minh Triết, 2005) Khi thiếu kali, một

số loài tảo như giống tảo Chlorella) sẽ không phân cắt Còn silic là thành phần quan

trọng của tảo khuê (chiếm khoảng 60% trọng lượng khô của tảo Dương Trí Dũng, 2009)

2.4 SINH HỐI TẢ VÀ PHƯƠNG PHÁP XÁ ĐỊNH

2.4.1 hái niệm

Sinh khối của tảo còn gọi là khối lượng tảo hay sinh lượng là lượng sinh vật

có trong thủy vực nước ở một thời điểm nhất định nào đó Sinh khối được xác định bằng các phương pháp định lượng Khối lượng sinh vật được tính theo chất tươi, chất khô hay định hình Trong nghiên cứu thủy sinh học, người ta thường xác định khối lượng sinh vật trong một đơn vị thể tích hoặc diện tích, từ đó suy ra khối lượng sinh vật có trong nước của toàn thủy vực Đơn vị thường dùng là g/L, g/m3 đối với sinh vật trên tầng nước

2.4.2 Phương pháp xác định sinh kh i

Các phương pháp xác định sinh khối thực vật nổi thông dụng là đếm trực tiếp

số lượng tế bào thực vật và đo thể tích các tế bào, từ đó tính sinh khối hoặc sử dụng phương pháp gián tiếp thông qua ATP hoặc số lượng sắc tố quang hợp

Việc xác định sinh khối thực vật nổi bằng phương pháp trực tiếp rất phức tạp

vì tính đa dạng của tế bào thực vật dẫn đến khó xác định thể tích của chúng Việc đếm số lượng tế bào thực vật cũng không đơn giản Mặt khác, số lượng carbon trong một đơn vị thể tích tế bào thực vật nổi thay đổi rất lớn tùy thuộc vào vị trí phân loại của loài và điều kiện sống của chúng

Phương pháp gián tiếp xác định sinh khối thực vật nổi thông qua việc xác định hàm lượng chlorophyll-a Hàm lượng chlorophyll-a trong tế bào thực vật nổi phụ thuộc vào điều kiện sinh trưởng như nồng độ muối dinh dưỡng và cường độ chiếu sáng Hàm lượng chlorophyll-a tăng nhanh khi tảo sống trong điều kiện ánh sáng mạnh Ngược lại, giảm khi tảo sống trong điều kiện ánh sáng yếu Theo Đặng Ngọc Thanh và Nguyễn Ngọc Nho (1983), khi nuôi cấy tảo Chlorella trong điều kiện thiếu nitơ, tảo tích lũy một lượng lớn lipid, hàm lượng chlorophyll-a trong tế bào giảm xuống rất thấp chỉ đạt 0,01% TLK Khi điều kiện dinh dưỡng tốt và ánh sáng mạnh thì lượng chlorophyll-a trong tế bào tảo Chlorella đạt tới 6%

Các ngành tảo có sinh khối cao chủ yếu là tảo lam và tảo lục Vì sắc tố của tảo lục chủ yếu là chlorophyll-a, β caroten và xanthophin Hoàng Thị Sản, 2009), còn của VKL chủ yếu là chlorophyll-a, β caroten và xanthophin Lam Mỹ Lan, 2000) nên cho sinh khối cao Riêng tảo mắt và tảo khuê có sinh khối thấp hơn so với hai ngành tảo lục và tảo lam (Lam Mỹ Lan, 2000) Các loài VKL có sinh khối lớn như

Oscillatoria limosa, Oscillatoria formosa và Spirulina major (Lam Mỹ Lan, 2000)

2.5 ỐI LIÊN H GIỮ ĐẶ TÍNH HÓ HỌ NƯỚ VỚI SINH HỐI,

Á NGÀNH TẢ VÀ THỜI Ỳ PHÁT TRIỂN Ủ ÂY LÚ

Các quần xã là một trong những yếu tố cấu thành nên hệ sinh thái Do đó, sự phát triển của các điều kiện vật lí, hóa học trong môi trường nước không thể tách rời các tác động qua lại với quần xã sinh vật Khi các điều kiện thủy lí hóa của môi trường nước thay đổi sẽ tác động trực tiếp các nhóm sinh vật, mà đối tượng nhạy cảm nhất là các nhóm thực vật nổi Bởi lẽ, trong các thủy vực, thực vật nổi là thức ăn chính của nhiều loài sinh vật ăn lọc, các ấu trùng phù du… trong tất cả các quá trình sinh sản, sinh trưởng và phát triển của chúng

2.5.1 i liên hệ giữa đặc tính hóa học nước với sinh kh i và các ngành tảo

Theo nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy sự hiện diện của thành phần loài tảo

có liên quan đến các chỉ tiêu hóa học nước như nhiệt độ, pH, DO, COD, độ kiềm, đạm nitrate, đạm ammonium, phosphate nhưng quan trọng nhất là đạm và lân

Theo Boyd (1992), sự phát triển của tảo khuê tương quan thuận với hàm lượng nitrate nhưng tương quan nghịch với hàm lượng ammonium Khi hàm lượng

nitrate cao thì tảo khuê sẽ phát triển mạnh Ngược lại, khi thủy vực có hàm lượng ammonium cao thuận lợi cho VKL và tảo lục nhưng lại ngăn cản sự phát triển tảo khuê

Theo Đặng Ngọc Thanh và cs (2001), khi nghiên cứu các hồ ở Hà Nội cho thấy hầu hết các hồ có hàm lượng phosphate và nitrate cao thì trong thành phần tảo,

nhóm tảo lục với các loài thuộc giống Scenedesmus thường rất phát triển

Theo Shillo (1965), khi nghiên cứu ở hồ Canada cho thấy khi bón nitơ từ

7-18 g/m3/tuần, hoàn toàn loại bỏ được VKL, thay vào đó là sự hiện diện của tảo lục và tảo khuê Tuy nhiên, ở những ao nuôi thủy sản luôn có nồng độ nitơ vô cơ cao giúp VKL phát triển mạnh

Theo Boyd (1992), mật độ tảo tương quan thuận với hàm lượng lân trong nước Tảo phát triển tốt khi hàm lượng lân biến động trong khoảng 0,005-0,2 mg/L, tảo không phát triển khi hàm lượng lân hòa tan nhỏ hơn 0,005 mg/L và tảo nở hoa khi hàm lượng lân hòa tan vượt quá 0,2 mg/L

Theo Nguyễn Thị Ben (2011), mật độ vi khu n lam được thu ở hồ Công viên 29/3 ở thành phố Đà Nẵng có tương quan thuận với hàm lượng PO43- (r=0,47-0,91), thể hiện rõ vào tháng 6 và tháng 8 ở mức tương quan rất chặt chẽ

Theo Luuc và cs (1999), số lượng VKL có mối liên hệ chặt chẽ với nồng độ nitơ và phospho trong thủy vực hơn các loại tảo khác Ðiều này cho thấy chúng có thể cạnh tranh mạnh hơn so với các nhóm tảo khác khi môi trường bị giới hạn về hàm lượng phospho và nitơ Mặt khác, VKL cũng có khả năng dự trữ một lượng phospho đáng kể, chúng có thể chứa đủ lượng phospho để thực hiện việc phân chia

từ 2-4 tế bào, tương ứng với việc gia tăng sinh khối gấp từ 4-32 lần

Theo nghiên cứu của Mc Vea và Boyd (1975), có mối tương quan thuận và chặt chẽ giữa nồng độ orthophosphate với chlorophyll-a Nghĩa là khi môi trường nước có nồng độ PO43- cao dẫn đến lượng chlorophyll-a cao, tức là sinh khối tảo trong môi trường cao Bên cạnh đó, có mối tương quan thuận giữa nồng độ orthophosphate với năng suất sinh học sơ cấp của thủy vực trong 12 ao nuôi tảo có bón phân Tảo ở các ao bón cả hai loại phân lân P và đạm (N) phát triển ít hơn ở các ao chỉ bón phân lân

Theo Đặng Ngọc Thanh và cs (2001), tùy thuộc vào đặc tính môi trường nước mà cấu trúc thành phần loài trong các ngành tảo khác nhau rõ rệt Khi nghiên cứu ở sông Tô Lịch và sông Nhuệ từ năm 1997-2000, kết quả cho thấy hàm lượng oxy hòa tan thấp (DO < 2 mg/L), thậm chí dưới 1 mg/L, thể hiện môi trường yếm khí thường xuyên Đồng thời, lượng COD > 60 mg/L và PO43- > 3 mg/L thì tảo mắt và

VKL xuất hiện với số loài nhiều Các giống tảo mắt thường xuất hiện như Phacus và Euglena, giống VKL như Oscillatoria, Microcystis và Lyngbia, ngoài ra còn có sự hiện diện của tảo lục giống Scenedesmus Khi môi trường nước có DO từ 3-6 mg/L,

30 < COD ≤ 60 mg/L và 1 ≤ PO4

< 3 mg/L, tảo mắt xuất hiện với số loài cao, ngoài

ra còn có sự xuất hiện của VKL và tảo lục Các giống tảo mắt thường xuất hiện như

Phacus và Euglena, giống VKL như Oscillatoria, Microcystis và Lyngbia, tảo lục giống Scenedesmus và Chlorella Khi môi trường nước có DO > 5 mg/L, COD < 20

mg/L và PO43- < 1 mg/L, tảo khuê và tảo lục xuất hiện với số loài nhiều, ngoài ra còn

có sự xuất hiện của VKL Các giống tảo khuê thường xuất hiện như Melosira và Navicula, giống tảo lục như Spirogyra và Pediastrum và giống VKL như Oscillatoria và Lyngbia

Theo Trần Thị Tình và cs (2015), khi phân tích hồi quy đa biến giữa hàm lượng diệp lục tố a, mật độ thực vật phù du với các yếu tố môi trường nước hồ Tuyền Lâm, Đà Lạt vào tháng 01 đến tháng 12 năm 2014 Kết quả cho thấy mật độ thực vật phù du có tương quan đáng kể với nồng độ ammonium, nitrate và nhiệt độ nước, trong khi đó hàm lượng diệp lục tố a chỉ chịu ảnh hưởng của pH nước

Theo Võ Hành và Mai Văn Sơn 2010 , khi xác định mối quan hệ của một số yếu tố sinh thái với sự phân bố của tảo lục ở hạ lưu sông Mã, tỉnh Thanh Hóa bằng phân tích CCA (Canonical correspondence analysis) cho thấy trong các yếu tố môi trường sống được khảo sát (nhiệt độ nước, pH, độ mặn và hàm lượng oxy hòa tan) thì yếu tố nhiệt độ và oxy hòa tan có tầm quan trọng nhất đối với sự phân bố của tảo xanh lục ở hạ lưu sông Mã Nhiệt độ nước dao động từ 32,1-33,5oC và DO dao động

từ 6-6,4 mg O2/L

Theo Radoslaw Mencfel (2013), kết quả nghiên cứu ở ba hồ ở khu vực Lublin Polesie, Pháp trong suốt hai mùa hè cho thấy có tương quan chặt giữa nồng độ chlorophyll-a với sinh khối tảo (với hệ số tương quan là rS = 0,6, p < 0,05 và n = 96) nhưng không thường xuyên Vì chịu ảnh hưởng của ánh sáng theo độ sâu của tầng nước trong hồ và khả năng thích nghi ánh sáng của các loài tảo khác nhau Đây có thể là nguyên nhân gây ra các cơ chế thích nghi với điều kiện ánh sáng của tảo

Theo Boyd (1975), không có mối tương quan giữa độ kiềm với năng suất sinh học của tảo trong ao cá bón phân khi độ kiềm trong nước từ 20 ppm-120 ppm Nhưng ở những ao cá có bón phân có độ kiềm từ 0-20 ppm thì giữa năng suất sinh học sơ cấp với độ kiềm lại có tương quan thuận, nghĩa là khi độ kiềm tăng thì năng suất sinh học sơ cấp tăng Điều này có nghĩa là khi độ kiềm tăng dần đến 20 ppm dẫn đến tăng nguồn cung cấp carbon cho việc quang hợp của tảo và thông qua việc bón phân làm tăng phosphate sẵn có trong thủy vực giúp cho tảo phát triển Vì vậy, độ kiềm và phosphate có tương quan thuận với sự phát triển của tảo

Như vậy, số lượng hay sinh khối tảo trong ruộng lúa có khả năng phụ thuộc vào lượng phân đạm và phân lân bón cho cây lúa Khi hàm lượng phosphate cao thì

số lượng hay sinh khối tảo trong ruộng lúa cao và ngược lại

* Tỷ lệ N : P trong môi trường nước cần thiết giúp tăng sinh khối tảo

Theo Smith (1983), việc xác định tỷ lệ N : P thì quan trọng nhằm biết được khi nào tảo lục hoặc VKL phát triển mạnh vào mùa hè

Theo Schindler (1977) và Smith (1983), việc xác định tỷ lệ N : P là quan trọng để biết được khi nào tảo lục hoặc VKL phát triển vào mùa hè Một cách tổng quát, tế bào tảo đòi hỏi khoảng 10-15 nguyên tử nitơ cho mỗi nguyên tử phospho Khi N : P cao, tức phospho của môi trường thấp, tế bào đòi hỏi cung cấp phospho, lúc này tảo lục chiếm ưu thế hơn các nhóm tảo khác bởi vì khả năng sinh trưởng của chúng cao hơn Khi tỷ lệ N : P thấp một số VKL có thể phát triển mạnh vì chúng có khả năng tổng hợp nitơ từ khí trời

Theo Round (1975), bất kỳ một nhóm ngành tảo nào phát triển chiếm ưu thế đều liên quan đến khả năng dự trữ nitơ và phospho Tỷ lệ khối lượng của các chất dinh dưỡng trong cơ thể tảo cũng được tác giả xác định trong điều kiện thực nghiệm

là C : H : O : N : P tương đương 42 : 8,5 : 57 : 7 : 1 Mặc dù, tỷ lệ N : P cần thiết cho sinh khối tảo phát triển chỉ là 7 : 1 nhưng phospho cần hơn nitơ và nó là nhân tố giới hạn sự phát triển của tảo

Theo Schreurs (1992), tỷ lệ N : P tối ưu của nhóm tảo có nhân thật (16-23 phân tử N : 1 phân tử P), còn tỷ lệ N : P tối ưu của nhóm tảo tiền nhân - vi khu n lam (10-16 phân tử N : 1 phân tử P)

Theo Đỗ Thị Bích Lộc 2009 , khi độ phì của nước mặt ở hồ Dầu Tiếng và hồ Trị An đạt đến mức phú dưỡng hóa (bậc 6/9 theo thang của Viện Hàn lâm Khoa học Hungary) với Pts = 0,04-0,06 mg/L và Nts = 0,5-0,8 mg/L thì nồng độ tế bào VKL trong nước là 106 tế bào/L Qua đó, cho thấy ở tỷ lệ N : P khoảng từ 12,5-20 : 1 VKL phát triển mạnh và thải nhiều chất độc vào nước nhất

Như vậy, tỷ lệ tối ưu N : P của vi khu n lam thấp hơn so với các nhóm tảo khác (Schreurs, 1992) Khi tỷ lệ N : P thấp một số VKL có thể phát triển mạnh vì chúng có khả năng tổng hợp nitơ từ khí trời (Smith, 1983)

2.5.2 i liên hệ giữa sinh kh i tảo với thời kỳ phát triển của cây lúa

Theo Ngô Ngọc Hưng 2009 , việc bón phân cho lúa đã ảnh hưởng đến sự phát triển của rong tảo Điều này có thể thấy rõ ở thời kì đầu của ruộng lúa khi cây lúa chưa che phủ mặt ruộng Ban đầu, rong tảo tạo thành những váng tảo nổi trên mặt nước có màu xanh s m hay xanh lá cây, màu váng tảo phụ thuộc vào loài tảo chiếm

ưu thế trong ruộng Sau khi bón phân đạm đã góp phần làm tăng sinh khối của 4 ngành tảo là tảo khuê, tảo lục, tảo mắt và VKL, trong đó tảo khuê và VKL chiếm ưu thế Thời kỳ 10 NSS, sau khi bón phân 2 ngày thì mật số tảo khuê đạt tối đa nhưng giai đoạn 20 NSS, sau 2 ngày bón phân thì mật số VKL đạt tối đa

Theo kết quả nghiên cứu của Reynaud và Roger (1978) ở các cánh đồng lúa của nước cộng hòa Senegal thuộc khu vực Tây Phi cho thấy, tổng sinh khối tảo lớn nhất ở giai đoạn đâm chồi đến trổ bông, sau khi trổ bông thì sinh khối tảo giảm xuống Sinh khối tảo đo được thay đổi từ vài trăm kg đến vài tấn ở trọng lượng ướt Khi bắt đầu trồng lúa, sinh khối tảo cố định sinh học nhỏ, đạt mức cao nhất sau khi

trổ bông và đạt mức trung bình ở giai đoạn cuối vụ trồng Giá trị quan sát, thường là một vài trăm kg, một số trường hợp ngoại lệ có thể vượt quá một tấn cho mỗi ha

2.6 VỊ TRÍ ĐỊ LÝ, ĐIỀU I N TỰ NHIÊN VÀ ĐẶ ĐIỂ SẢN XUẤT

LÚ Ở HUY N HỢ ỚI

2.6.1 Vị trí địa lý

Chợ Mới là huyện cù lao của tỉnh An Giang, gồm 2 Thị trấn (Chợ Mới và Mỹ Luông) và 16 xã (Kiến An, Kiến Thành, Mỹ Hội Đông, Long Điền A, Long Điền B, Nhơn Mỹ, Long Giang, Long Kiến, Mỹ An, An Thạnh Trung, Hội An, Hoà Bình, Hoà An, Tấn Mỹ, Mỹ Hiệp và Bình Phước Xuân) Huyện được bao bọc bởi sông Tiền, sông Hậu và sông Vàm Nao, giáp ranh với TP Long Xuyên, TP Cao Lãnh, các huyện Châu Thành, Châu Phú, Phú Tân (An Giang), Thanh Bình, Lấp Vò Đồng Tháp) (Cục Thống kê tỉnh An Giang, 2013)

Hình 1: Bản đồ hành chính huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang Công ty cổ phần dịch vụ

bất động sản An Cư, 2014

2.6.2 Điều kiện tự nhiên

2.6.2.1 Khí hậu

Chợ Mới chịu ảnh hưởng của gió mùa Tây Nam mát và m, gây ra mùa mưa và gió mùa Đông Bắc từ biển nhiệt đới phía Trung Quốc nên có nhiệt độ cao,

có độ m lớn, không tạo ra rét mà chỉ hanh khô, có phần nắng nóng

Vị trí của huyện Chợ Mới ở vĩ độ thấp và có một mùa khô kéo dài từ tháng

12 năm trước đến tháng 4 năm sau, nên có nắng chói chang, nhiệt độ cao nhất thường

2.6.2.2 Địa hình

Địa hình trung bình toàn khu vực khoảng +1,3 m, nằm dọc theo sông Tiền có địa hình tương đối cao 1,5-2,4 m và thấp dần vào trong Độ dốc địa hình theo 2 hướng Đông sang Tây và từ Bắc xuống Nam Vùng đất thấp phía trong có cao độ bình quân từ 0,7-1,2 m Huỳnh Hiệp Thành, 2001

2.6.2.3 Đất đai, thổ nhưỡng

a Đất đai

Năm 2013, tổng diện tích đất tự nhiên của huyện là 36.925,83 ha Đất chủ yếu

là đất nông nghiệp có diện tích 27.467,59 ha, đất cây hàng năm có diện tích 23.299,25 ha, đất trồng lúa chiếm diện tích cũng tương đối cao là 19.061,69 ha, đất nuôi thủy sản có diện tích là 533,03 ha và đất nhà ở chiếm 2.555,85 ha (Chi cục Thống kê huyện Chợ Mới, 2014 Đất chủ yếu là loại cát pha, thích hợp với việc trồng lúa, ngô, cây ăn quả

- Nhóm đất phù sa: Trên đồng lũ lụt trung tâm giữa sông Tiền và sông Hậu có đặc trưng là chiều dày lớn nhờ lún đáy liên tục và lượng phù sa bồi đắp nhiều

Đất cồn bãi: Phân bố chủ yếu ven sông Tiền, sông Hậu và một phần nhỏ trên sông Vàm Nao, gồm doi sông, cồn sông Đất do phù sa bồi đắp có hàm lượng dinh dưỡng cao, không chứa ion gây độc cho cây trồng

Trên sông Tiền gồm cù lao Giêng 3 xã Tấn Mỹ, Mỹ Hiệp và Bình Phước Xuân và cồn Én ở phía Bắc cù lao Giêng thuộc xã Tấn Mỹ, huyện Chợ Mới

Trên sông Hậu có cồn Phước ở Mỹ Luông, huyện Chợ Mới

- Nhóm đất phù sa xám nâu được bồi, ít hữu cơ: Nhóm đất phù sa này chiếm một diện tích khá lớn

- Nhóm đất phù sa xám nâu ít được bồi: Phân bố ở những địa hình thấp, có cao trình từ 1-1,2 m, đôi khi trũng cục bộ từ 0,8-1 m, thường ở sâu nội đồng, cách xa sông Hậu, sông Tiền và rạch Long Xuyên Đất có độ phát triển cao từ tầng mặt đến

độ sâu 60 cm (Huỳnh Hiệp Thành, 2001)

b Thổ nhưỡng

Theo Huỳnh Hiệp Thành (2001), bản đồ thổ nhưỡng của phân Viện Quy hoạch Thủy lợi Nam Bộ, khi phân loại theo hệ thống Soil Taxonamy, huyện Chợ Mới có 04 nhóm đất chính sau:

Nhóm đất tHAPf (Typic Humaquepts – Fluvic) có diện tích 11.106 ha, chiếm 31,2% đa số trong vùng, là loại đất sét pha thịt, đồng lụt, hàm lượng dinh dưỡng khá, thoát nước trung bình không độc hại cho cây trồng, nằm rải rác trong vùng ven sông Tiền

Nhóm đất eFAN (Aeric Fluvaquents) có diện tích khá lớn khoảng 4.064 ha, chiếm 11,4%, là loại đất phù sa, có phèn nhẹ, có kết von nằm rải rác phía trong 2 xã

Mỹ Luông và Hội An và một số nơi khác

Nhóm đất dsu HAP (Deep Sulfidic Humaquepts) có diện tích khoảng 3.935

ha, chiếm 11,1%, là loại đất phù sa có phèn nhẹ, có kết von

Nhóm đất f UTP (Fluventic Ustropepts) có diện tích khoảng 3.120 ha, là loại đất đồng lụt trung bình, phù sa trung bình, hàm lượng dinh dưỡng khá, tập trung ở trung tâm vùng và ven sông Tiền

Trong 04 nhóm đất nêu trên, trong đó có 02 nhóm đất tHAPf và eFAN chiếm diện tích tương đối lớn và đồng đều, thuộc nhóm đất phù sa, không bị ảnh hưởng chua phèn Do đó, có tiềm năng phát triển nông nghiệp thuận lợi đặc biệt là canh tác cây lúa và cây màu

2.6.2.4 Thủy văn, sông ngòi

Mùa lũ: Có khả năng tải nước 8.000 m3

/s với tốc độ 1 m/s Mực nước thấp nhất có lưu lượng dao động 1.000-2.000 m3/s vào tháng 4 và đầu tháng 5

Mùa khô: Có hệ thống sông ngòi chằng chịt dọc theo các kênh rạch cung cấp

đủ lượng nước tưới tiêu cho cả huyện

Cùng với công tác triển khai thủy lợi phục vụ cho sản xuất vụ Thu Đông an toàn trong mùa lũ năm 2013, ngành thủy lợi tỉnh cũng triển khai thực hiện các công trình khắc phục lũ năm 2011 tại huyện Chợ Mới, triển khai nạo vét 5 công trình thủy lợi, với chiều dài 6,8 km, đào đắp 92.000 m3 đất, bảo vệ an toàn cho diện tích gần 16.000 ha lúa Thu Đông của huyện đã xuống giống (Nông nghiệp – Nông thôn Việt Nam, 2013 Địa hình thấp khi vào sâu trong nội đồng nên hệ thống thủy lợi và giao thông nội đồng chưa hoàn chỉnh, việc kiểm soát lũ còn hạn chế, quản lý và vận hành chưa đồng bộ, không đảm bảo khả năng tiêu thoát hết nước nhiễm b n trên nội đồng

2.6.3 Đặc điểm sản xuất lúa ở huyện hợ ới

2.6.3.1 Giống lúa thâm canh

Giống là một trong những yếu tố quyết định đến sự sinh trưởng, phát triển và năng suất

Do tác động của dịch rầy nâu, vàng lùn lùn xoắn lá nên lịch thời vụ năm 2010 của huyện tập trung hơn Đối với vụ Đông Xuân bắt đầu gieo sạ từ tháng 11 và kết thúc tháng 12, vụ Hè Thu bắt đầu gieo sạ từ giữa tháng 4 đến giữa tháng 5, vụ Thu Đông bắt đầu gieo sạ từ trong tháng 8 Cơ cấy giống lúa cũng ngày càng đa dạng: Jasmine, OM 2514, OMCS 2000, OM 2717, OM 2517, OM 4088, OM 4498, OM

4926, OM 4495, OM 4668… Phòng Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn huyện Chợ Mới, 2010)

Theo Nguyễn Thành Hối (2011), hạt giống sử dụng phải đạt tiêu chu n chất lượng tương đương cấp xác nhận Tuy nhiên, mỗi loại giống có đặc điểm riêng, có giống chịu hạn tốt, có giống kháng bệnh và sâu tốt,… Những đặc tính này nếu được khai thác phù hợp với từng loại đất và khí hậu thì mang lại năng suất và ph m chất tốt Riêng khu vực ruộng lúa 3 vụ giống lúa phổ biến nhất là IR50404, đặc tính giống lúa IR50404 có thời gian sinh trưởng ngắn, dễ trồng, ít sâu bệnh, năng suất tương đối cao, có thể gieo trồng trong cả hai vụ Đông Xuân và Hè Thu, đặc biệt thích hợp ở vùng đất nhiễm phèn nhẹ đến trung bình và những vùng cần giống ngắn ngày

2.6.3.2 Diện tích đất trồng lúa và năng suất lúa

Theo Bảng 1, diện tích đất trồng lúa ở huyện Chợ Mới có xu hướng giảm so với các năm 2008-2015 Diện tích đất trồng lúa năm 2015 giảm 6.967 ha so với năm

2008 và đều qua các vụ trồng Diện tích đất trồng lúa giảm có thể do nhiều nguyên nhân như chuyển sang các hình thức xen canh, luân canh, lên liếp làm vườn cây ăn trái…

Bảng 1: Diện tích đất (ha) trồng lúa ở huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang từ năm

2008-2015 (Chi cục Thống kê huyện Chợ Mới, 2013 & Cục Thống kê tỉnh An Giang, 2016)

ĐX 17.364 17.325 17.162 17.101 17.025 16.714 16.235 15.632

HT 16.413 16.327 16.202 16.095 16.104 14.715 11.711 13.304

TĐ 16.742 16.200 16.239 16.324 16.384 15.932 13.865 14.616 Tổng 50.519 49.852 49.603 49.520 49.513 47.361 41.811 43.552

Thế nhưng, năng suất lúa ở huyện Chợ Mới có xu hướng tăng dần qua các năm

từ năm 2008 đến 2012 Năng suất lúa bình quân ở mỗi vụ vào năm 2012 tăng 168 kg

so với năm 2008 Năng suất lúa vụ ĐX, HT và TĐ năm 2012 có tăng so với năm 2008 nhưng không nhiều, tương ứng khoảng 0,004 tấn/ha, 0,040 tấn/ha, 0,463 tấn/ha (Bảng 2) Từ năm 2013-2015, năng suất lúa trung bình ở huyện bị biến động, năng suất lúa năm 2013 lại thấp so với 2012 Đến 2014 thì tăng nhẹ thế nhưng lại giảm xuống vào năm 2015 Sự biến động này có thể chịu ảnh hưởng từ nhiều yếu tố như thời tiết thay đổi bất thường (quá lạnh, mưa nhiều, khô hạn kéo dài… có khả năng làm giảm năng suất lúa hay nhờ ứng dụng một số kỹ thuật canh tác mới, giống lúa mới… góp phần tăng năng suất lúa

Bảng 2: Năng suất lúa ba vụ (tấn/ha) ở huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang từ năm

2008-2015 (Chi cục Thống kê huyện Chợ Mới, 2013 & Cục Thống kê tỉnh An Giang, 2016)

ĐX 7,226 7,210 7,217 7,226 7,230 7,730 7,380 7,470

HT 5,506 5,509 5,507 5,572 5,546 5,550 5,560 5,620

TĐ 5,512 6,004 6,007 5,930 5,975 5,700 5,720 5,640 TB/vụ 6,099 6,261 6,262 6,261 6,267 6,244 6,318 6,293

Năm 2014, năng suất lúa có tăng nhẹ là do huyện đã từng bước xây dựng và hoàn thiện các quy trình sản xuất lúa phù hợp điều kiện thổ nhưỡng, khí hậu trên địa bàn huyện Huyện phát hiện và nhân rộng các mô hình tiên tiến trên các lĩnh vực đã đạt được nhiều kết quả Tính đến tháng 9/2014 đã có 5 xã trong huyện tham gia thực hiện các mô hình cánh đồng lớn Long Điền A, Long Kiến, Kiến Thành, Nhơn Mỹ và Long Giang trong vụ Đông Xuân và Hè Thu 2014 với diện tích là 492,3 ha, đạt 17,17% so kế hoạch năm 2015 Đồng thời, ứng dụng mô hình công nghệ sinh thái, với diện tích là 150 ha Đối với mô hình đã triển khai thực hiện, đã tập huấn kỹ thuật cho 100% hộ nông dân đăng ký tham gia, 100% hộ nông dân áp dụng chương trình “3 giảm 3 tăng”, “1 phải 5 giảm”, xuống giống đồng loạt theo lịch thời vụ, ứng dụng cơ giới hóa vào sản xuất lúa, đặc biệt ở khâu thu hoạch lúa ngày càng đượng nông dân ưa chuộng do tiết kiệm được thời gian và chi phí sản xuất; 100 % diện tích canh tác tại cánh đồng mẫu đã sử dụng lúa giống cấp xác nhận Vũ Hùng, 2014

HƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TI N NGHIÊN ỨU

3.1 THỜI GI N VÀ ĐỊ ĐIỂ NGHIÊN ỨU

Thời gian nghiên cứu: từ tháng 8 năm 2016 đến tháng 8 năm 2017, trong đó

vụ lúa Thu Đông năm 2016 từ tháng 8 đến tháng 11 năm 2016

Địa điểm: ấp Long Hòa 1, xã Long Kiến, huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang

3.2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN ỨU

3.2.1 Thời điểm thu mẫu

Khu vực thực hiện nghiên cứu là đất canh tác 3 vụ/năm Giống lúa được sử dụng trong vụ Thu Đông 2016 là AGPPS 144

Theo dõi và ghi nhận kỹ thuật canh tác lúa thực tế vào thời điểm vụ Thu Đông năm 2016 ở ruộng lúa nghiên cứu Đồng thời, quan sát các hiện tượng xảy ra trên ruộng lúa khi thu mẫu

Thời điểm bón phân: phân được bón vào 4 đợt, đợt 1 10 NSS , đợt 2 (25 NSS , đợt 3 35 NSS và đợt 4 (55 NSS) Sau khi bón phân 1 ngày, tiến hành thu mẫu,

cứ 2 ngày thu mẫu một lần, mỗi đợt thu 3 lần Riêng đợt 1 thu liên tục 3 ngày Thời điểm thu mẫu định tính và định lượng sinh khối tảo gồm: đợt 1 (11-13 NSS , đợt 2 (26-30 NSS , đợt 3 (36-40 NSS và đợt 4 (56-60 NSS) Mẫu được thu vào buổi sáng từ 6-9 giờ Trên mỗi diện tích 1.000 m2, thu ở nhiều điểm trong ruộng (dọc theo đê và dọc 2 bên đường nước trong ruộng Hình 2 , sau đó trộn lại thành mẫu chung Tổng

số lượng mẫu thu cho toàn nghiên cứu là 80 mẫu, trong đó có 72 mẫu trong ruộng lúa, còn 8 mẫu ở kênh ngoài đê Bảng 3)

Hình 2: Sơ đồ vị trí thu mẫu vi tảo trên ruộng và kênh

Ghi chú: : điểm thu mẫu; : đường nước trong ruộng

20 m

50 m

ênh ngoài đê

Ruộng lúa

Bảng 3: Số lượng mẫu sinh khối tảo và nước trong ruộng và kênh

S ruộng/kênh

ẫu sinh

kh i

ẫu nước

Tổng sô mẫu

S ngày/đợt

Tổng s mẫu/đợt

(1) (2) (3) (4)=(2)x(3) (5)=(2)x(3) (6)=(4)+(5) (7) (8)=(6)x(7)

Đợt 1 1 3 3 3 6 3 18 Đợt 2 1 3 3 3 6 3 18 Đợt 3 1 3 3 3 6 3 18 Đợt 4 1 3 3 3 6 3 18

3.2.2 Phương pháp đo mực nước, pH nước và D trong ruộng và kênh

Phương pháp đo mực nước: Mực nước trong ruộng được tính từ mặt đất ruộng đến mực nước Trong mỗi ruộng tiến hành đo từ 10-15 điểm bằng thước kéo Sau đó, tính trung bình chung cho toàn ruộng

Tương tự như đo mực nước, trong mỗi ruộng tiến hành đo pH nước và hàm lượng oxy hòa tan DO (mg/L) tại 10 điểm bằng máy đo cầm tay Còn ở kênh ngoài

đê, chỉ đo 2 điểm Sau đó, tính trung bình cho toàn ruộng và trên kênh

Phương pháp đo pH nước theo TCVN 6492:2011 và DO theo TCVN 7325:2004

pH: Việc xác định giá trị pH dựa trên việc đo hiệu điện thế của pin điện hóa

khi dùng một pH-mét phù hợp pH của mẫu cũng phụ thuộc vào nhiệt độ của trạng thái cân bằng điện giải Do vậy, nhiệt độ của mẫu luôn luôn được ghi cùng với phép

đo giá trị pH (TCVN 6492:2011)

DO: Sử dụng máy đo DO để xác định nồng độ oxy hòa tan Điện cực của

máy đo DO hoạt động theo nguyên tắc: dòng điện xuất hiện trong điện cực tỷ lệ với lượng oxy hòa tan trong nước khuếch tán qua màng điện cực, trong lúc đó lượng oxy khuếch tán qua màng lại tỷ lệ với nồng độ của oxy hòa tan Đo cường độ dòng điện xuất hiện này cho phép xác định được DO (TCVN 7325:2004)

3.2.3 Phương pháp thu mẫu sinh kh i vi tảo và mẫu nước

Mẫu sinh khối được thu cùng lúc với mẫu nước Tại các điểm trên ruộng (Hình 2) dùng cốc (ca) lấy nước cho vào xô nhựa 10 L để trộn thành mẫu chung Tiến hành thu 2 lít nước ruộng cho vào cal nhựa 2 L, dán nhãn, cho vào bọc nilon đen, sau đó trữ lạnh ở 4o

C Mẫu sau khi thu sẽ được chuyển về phòng thí nghiệm và tiến hành phân tích ngay sau đó

3.2.4 Phương pháp phân tích mẫu nước

Bảng 4: Phương pháp phân tích mẫu nước

NH4+ Phương pháp chưng cất và chu n độ TCVN 5988:1995

NO3- Phương pháp trắc phổ dùng acid sulfosalicylic APHA (1998)

PO43- Phương pháp trắc quang màu xanh molypden APHA (1998)

NH 4 +: Điều chỉnh pH của phần mẫu thử đến khoảng 6-7,4 Thêm magie oxit

để tạo môi trường kiềm yếu, chưng cất ammoniac được giải phóng và thu vào bình chứa có sẵn dung dịch acid boric Chu n độ ammonium trong phần cất được bằng

dung dịch chu n acid boric/chỉ thị (TCVN 5988:1995)

NO 3 - : Cho vào mỗi bình tam giác 10 mL mẫu nước sau lọc và lặp dãy đường

chu n từ dung dịch chu n 1 ppm Cho vào 1 mL dd A (hoà tan 0.5 gan natri salicylate với nước cất thành 100 mL , đem sấy ở nhiệt độ 105°C đến cạn, để nguội rồi cho vào 1 mL dd B (H2SO4 đđ , Sau 10 phút cho tiếp 20 mL dd C (100 g

C4H4KNaO6.4H2O thành 1.000 mL nước) và 5 mL dd D (dd chu n NO3-), dung dịch

có màu vàng ánh nếu có nitrate Để yên 15 phút đem so màu ό bước sóng 410 nm (APHA, 1998)

PO 4 3- : cho vào ống nghiệm 5 mL nước mẫu đã lọc Nhỏ 3 giọt

phenolphthalein, sung dịch chuyển màu hồng Nếu không chuyển màu cho vài giọt NaOH đến khi chuyển màu hồng Nhỏ acid H2SO4 loãng 5 N đến khi dung dịch mất màu Sau đó, cho vào mỗi ống nghiệm 0,8 mL dung dịch vằng Crom lắc đều Để ổn định khoảng 10 phút rồi đem so màu ở bước sõng 880 nm (APHA, 1998)

3.2.5 Xác định sinh kh i vi tảo theo phương pháp so màu của Nush (1980

Thu 2 lít nước ruộng/kênh cho vào bình nhựa, lọc mẫu bằng giấy lọc (sợi thủy tinh, kích thước lỗ lọc 1,2 µm, đường kính giấy lọc 47 mm), phần tảo nằm trên giấy lọc được đem xác định sinh khối Phần nước sau khi lọc (không thêm 3 mL MgCO3 1% được đem phân tích các chỉ tiêu đạm ammonium, đạm nitrate và phosphate

Phương pháp xác định sinh khối tảo: cho 3 mL MgCO3 1% trên giấy lọc Sau khi lọc xong, cuộn giấy lọc vào ống nghiệm chứa 18 mL ethanol 90% (cồn 90o , đem nung ở 78oC khoảng 15 phút Để nguội và ly tâm 3.000 vòng/phút Đem so màu nước sau ly tâm ở bước sóng 665 nm và 750 nm Nhỏ 1 giọt HCl 2 N vào 8 mL dung dịch vừa so màu để acid hóa, để yên từ 5-30 phút, tiếp tục so màu ở bước sóng 665

nm và 750 nm Hàm lượng chlorophyll-a được tính theo công thức:

d : độ dài sáng qua cuvet (1 cm)

E665, E665a: hàm lượng chlorophyll a được đo ở bước sóng 665 nm trước và sau khi acid hóa bằng HCl 2 N

E750, E750a: hàm lượng chlorophyll a được đo ở bước sóng 750 nm trước và sau khi acid hóa bằng HCl 2 N

Nguồn: TCVN 6662 : 2000 Sinh khối (B) của tảo được đo qua lượng chlorophyll-a nhân cho 67, với ước tính cholorophyll-a chiếm 1,5% trọng lượng khô của tảo (Creitz và Richards, 1955 trích trong Vũ C m Lương, 2008

s

Trong đó:

A: Khối lượng tảo có trong 1 lít mẫu, µg/L

h: mực nước trong ruộng, cm

A: Tổng sinh khối lượng tảo, µg/L

A1, A2, A3, A4: Tổng sinh khối trung bình theo từng đợt bón phân, µg/L