Đánh giá sự đa dạng loài mật độ và sinh khối của tảo bám đáy trong ruộng lúa vụ đông xuân và hè thu năm 2016 2017 ở huyện chợ mới tỉnh an giang

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ – MÔI TRƯỜNG ĐÁNH GIÁ SỰ ĐA DẠNG LOÀI, MẬT ĐỘ VÀ SINH KHỐI CỦA TẢO BÁM ĐÁY TRONG RUỘNG LÚA VỤ ĐÔNG XUÂN VÀ HÈ THU NĂM 2016-2017 Ở HUY

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ – MÔI TRƯỜNG

ĐÁNH GIÁ SỰ ĐA DẠNG LOÀI, MẬT ĐỘ VÀ

SINH KHỐI CỦA TẢO BÁM ĐÁY TRONG

RUỘNG LÚA VỤ ĐÔNG XUÂN VÀ HÈ THU

NĂM 2016-2017 Ở HUYỆN CHỢ MỚI,

TRƯỜNG ĐẠI HỌC AN GIANG KHOA KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ – MÔI TRƯỜNG

ĐÁNH GIÁ SỰ ĐA DẠNG LOÀI, MẬT ĐỘ VÀ SINH KHỐI CỦA TẢO BÁM ĐÁY TRONG RUỘNG LÚA VỤ ĐÔNG XUÂN VÀ HÈ THU NĂM 2016-2017 Ở HUYỆN CHỢ MỚI,

CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG

Đề tài nghiên cứu khoa học “Đánh giá sự đa dạng loài, mật độ và sinh khối của tảo bám đáy trong ruộng lúa vụ Đông Xuân và Hè Thu năm 2016-2017 ở huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang” do Võ Đan Thanh (chủ nhiệm), Bùi Thị Mai Phụng và Hồ Thị Thanh Tâm (thành viên) công tác tại Khoa Kỹ Thuật - Công nghệ - Môi trường, Trường Đại học An Giang 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 14 tháng 9 năm 2018

LỜI CẢM TẠ

Nhóm nghiên cứu xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám Hiệu Trường Đại học An Giang đã tạo điều kiện thuận lợi và hỗ trợ nguồn kinh phí để nhóm thực hiện đề tài này

Tiếp đến, chúng tôi xin chân thành cảm ơn Ban Quản lý Khu Thí nghiệm – Thực hành Trường Đại học An Giang đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ và giúp đỡ nhóm trong việc sử dụng các thiết bị, dụng cụ cần thiết cho đề tài

Bên cạnh đó, nhóm nghiên cứu xin gửi lời cảm ơn chân thành đến chủ hộ Huỳnh Trung Dung – ấp Long Hòa 1, xã Long Kiến, huyện Chợ Mới đã tận tình hỗ trợ đất canh tác lúa, cung cấp kỹ thuật canh tác và hỗ trợ công tác thu mẫu

Sau cùng, nhóm nghiên cứu xin chân thành cảm ơn các em sinh viên lớp DH14QM, DH15MT và DH15QM và nông dân ở ấp Long Hòa 1, xã Long Kiến đã hỗ trợ công tác thu mẫu ngoài hiện trường trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu Một lần nữa xin chân thành cảm ơn!

Nhóm nghiên cứu

và sinh khối tảo giữa các đợt khảo sát (p < 0,05) Ở cả hai vụ canh tác lúa, tổng mật

độ và sinh khối tảo bám đáy xuất hiện cao nhất ở đợt 2 (cuối giai đoạn đẻ nhánh) nhưng vào vụ Đông Xuân thấp nhất ở đợt 4 (giai đoạn chín rộ), còn vào vụ Hè Thu thì thấp nhất ở đợt 3 (giai đoạn làm đòng) Nguyên nhân chủ yếu là do lượng phân bón cho cây lúa ít cùng với việc phun xịt thuốc bảo vệ thực vật để diệt sâu cuốn lá, rầy nâu và bệnh đạo ôn trên cây lúa Bên cạnh đó, còn phát hiện có hai loài tảo bám đáy chiếm ưu thế trong ruộng lúa thuộc ngành tảo khuê và tảo lục Tảo khuê bám đáy có kẽ vỏ đặc biệt thuộc lớp lông chim Rhopalodia ventricosa chiếm ưu thế ở giai đoạn đẻ nhánh (mức ưu thế đạt 8,4%), còn tảo lục dạng tập đoàn Chlorococcum minutum chiếm ưu thế ở giai đoạn lúa chín rộ (mức ưu thế đạt 18,8%) Khi so sánh

sự khác biệt về mật độ và sinh khối tảo giữa hai vụ canh tác trong cùng một đợt khảo sát Kết quả cho thấy, mật độ và sinh khối tảo bám đáy ở đợt 3 trong vụ Đông Xuân cao khác biệt so với vụ Hè Thu (p < 0,05) Ngoài ra, còn ước tính được tổng sinh khối tảo bám đáy cung cấp cho ruộng lúa vào vụ Đông Xuân (56,97±8,54 kg/ha tính theo trọng lượng khô) cao gấp 1,5 lần so với vụ Hè Thu (37,55±7,83 kg/ha tính theo trọng lượng khô) Cần tiếp tục nghiên cứu sinh khối tảo bám trên nền đất ruộng để

có thể ước tính tổng sinh khối thực sự do tảo bám đáy cung cấp cho ruộng lúa

Từ khóa: ruộng lúa thâm canh, sinh khối, vi tảo bám đáy, Đông Xuân, Hè Thu

ABSTRACT

In Spring-Winter crop 2016-2017 and Autumn-Summer crop 2017, there were

157 taxa belonging to 63 genus, 34 families, 15 orders, and 3 phyla (Chlorophyta, Bacillariophyta, and Cyanobacteria) in intensive rice cultivation In which, benthic chlorophyta has the most diverse species composition The statistic results showed that, there were statistically significant differences in total number of individuals and biomass of benthic microalgae in paddy fields between the surveys (p<0.05) Total number of individuals and biomass of benthic microalgae appeared the highest in the end of branching, but the lowest at the ripping stage in Spring-Winter crop, as for the lowest at the heading stage in Autumn-Summer crop Some reasons affected total number of individuals and biomass of benthic microalgae in Autumn-Summer crop include few amounts of fertilizers and spraying of pesticide and fungicide to rice pest and disease control To compare the differences total number of individuals and biomass of benthic microalgae between two crops in the same surveys The results showed that, there were statistically significant differences in total number of individuals and biomass of benthic microalgae in heading stage (p<0.05) Besides, biomass of benthic microalgae in Spring-Winter crop (56,97±8,54 kilograms of dry weight) supplied to rice soil area of hectare per was 1.5 times in Autumn-Summer crop (37,55±7,83 kilograms of dry weight) Research on biomass of algal benthic in rice fields should carry out continuously to estimate real biomass of algal benthic supply for rice fields

Key words: biomass, benthic microalgae, intensive rice cultivation, Winter, Autumn-Summer

Spring-LỜI CAM KẾT

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của nhóm nghiên cứu Các số liệu trong công tình 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…… tháng …… năm 2018 Đại diện nhóm nghiên cứu

Chủ nhiệm đề tài

Võ Đan Thanh

MỤC LỤC

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 xi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xii

CHƯƠNG 1 1

GIỚI THIỆU 1

1.1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 2

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 2

1.3.1 Đối tượng 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 VI TẢO VÀ VI TẢO BÁM ĐÁY 4

2.2 CÁC ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ HOẠT ĐỘNG CANH TÁC LÚA ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VI TẢO 4

2.2.1 Các điều kiện môi trường 4

2.2.2 Mối liên hệ giữa các điều kiện môi trường, dinh dưỡng và sinh khối tảo 8 2.3 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SINH KHỐI TẢO 9

2.4 THÀNH PHẦN LOÀI VÀ SỐ LƯỢNG TẢO BÁM ĐÁY 10

2.4.1 Ngành tảo lục (Chlorophyta) 11

2.4.2 Ngành tảo khuê hay tảo silic (Bacillariophyta) 12

2.4.3 Ngành tảo lam (Cyanophyta) hay vi khuẩn lam (Cyanobacteria) 16

2.5 VAI TRÒ HỮU ÍCH CỦA TẢO TRONG MÔI TRƯỜNG VÀ RUỘNG

LÚA .20

2.5.1 Vai trò hữu ích của tảo trong môi trường 20

2.5.2 Vai trò hữu ích của tảo trong ruộng lúa 21

2.6 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ, ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, LỊCH SỬ HÌNH THÀNH ĐÊ BAO VÀ ĐẶC ĐIỂM SẢN XUẤT LÚA Ở HUYỆN CHỢ MỚI 25

2.6.1 Vị trí địa lý 25

2.6.2 Điều kiện tự nhiên 25

2.6.3 Lịch sử hình thành đê bao ở huyện Chợ Mới 27

2.6.4 Đặc điểm sản xuất lúa ở huyện Chợ Mới 28

2.7 NHU CẦU DINH DƯỠNG VÀ CÁC THỜI KỲ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA CÂY LÚA 29

2.7.1 Nhu cầu dinh dưỡng của cây lúa 29

2.7.2 Các thời kỳ sinh trưởng và phát triển của cây lúa 33

2.7.3 Phương pháp bón phân cho cây lúa 34

2.8 CÂU HỎI NGHIÊN CỨU 34

CHƯƠNG 3 35

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

3.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM NGHIÊN CỨU 35

3.2 PHƯƠNG TIỆN VÀ VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM 35

3.2.1 Phương tiện nghiên cứu 35

3.2.2 Vật liệu thí nghiệm 35

3.3 PHƯƠNG PHÁP THU THẬP SỐ LIỆU SƠ CẤP 35

3.4 THỜI ĐIỂM, PHƯƠNG PHÁP THU VÀ CỐ ĐỊNH MẪU TẢO BÁM ĐÁY36 3.4.1 Thời điểm đặt đài vật và thu mẫu 36

3.4.2 Phương pháp thu và cố định mẫu 37

3.5 PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH MẪU TẢO BÁM ĐÁY 37

3.5.1 Phân tích định tính 37

3.5.2 Phân tích định lượng 37

3.5.3 Phân tích sinh khối tảo 38

3.6 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN VÀ THỐNG KÊ SỐ LIỆU 39

3.6.1 Phương pháp tính toán 39

3.6.2 Phương pháp thống kê và đánh giá số liệu 39

CHƯƠNG 4 41

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 41

4.1 PHÂN BÓN VÀ THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT SỬ DỤNG TRÊN CÂY LÚA Ở KHU VỰC NGHIÊN CỨU 41

4.1.1 Các loại phân bón sử dụng trong vụ Đông Xuân và Hè Thu 41

4.1.2 Các loại thuốc bảo vệ thực vật sử dụng trong vụ Đông Xuân và Hè Thu 43 4.2 THÀNH PHẦN LOÀI TẢO BÁM ĐÁY TRONG RUỘNG LÚA 44

4.2.1 Vào vụ Đông Xuân 44

4.2.2 Vào vụ Hè Thu 45

4.2.3 So sánh thành phần loài tảo bám đáy giữa vụ Đông Xuân và Hè Thu 46

4.3 SỐ LƯỢNG VÀ SINH KHỐI TẢO BÁM ĐÁY TRONG RUỘNG LÚA 54

4.3.1 Mật độ tảo bám đáy 54

4.3.2 Sinh khối tảo bám đáy 59

4.3.3 So sánh mật độ và sinh khối tảo bám đáy giữa vụ Đông Xuân và Hè Thu theo đợt khảo sát 61

4.4 ƯỚC TÍNH TỔNG SINH KHỐI TẢO BÁM ĐÁY CUNG CẤP CHO RUỘNG LÚA 63

4.5 CHỈ SỐ ĐA DẠNG LOÀI VÀ CÁC LOÀI VI TẢO BÁM ĐÁY ƯU THẾ TRONG RUỘNG LÚA 64

4.5.1 Chỉ số đa dạng loài vi tảo bám đáy 64

4.5.2 Các loài vi tảo bám đáy ưu thế trong ruộng lúa 64

CHƯƠNG 5 67

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 67

5.1 KẾT LUẬN 67

5.2 KIẾN NGHỊ 67

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

PHỤ LỤC 77

A PHỤ LỤC BẢNG 77

B PHỤ LỤC HÌNH 14

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 1: Thành phần loài VKL trong đất ở khu vực bằng phẳng, bên cạnh hồ, khu vực đồi và ruộng lúa khô ở Greater Haflong, Ấn Độ (Ron Kemprai, 2013) 19Bảng 2: Mối liên hệ giữa VKL bản địa và sự tăng trưởng của cây lúa (Srinivasan,

1979 trích dẫn của FAO of The United Nations, 1981) 19Bảng 3: 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) 28Bảng 4: 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) 28Bảng 5: Thang đánh giá mức đa dạng sinh học theo chỉ số đa dạng d (Bộ Tài nguyên và Môi trường & JIRCAR, 2014) 39Bảng 6: Loại và lượng phân bón (kg/1.000 m2) sử dụng cho lúa vào vụ Đông Xuân 2016-2017 ở khu vực nghiên cứu 41Bảng 7: Lượng phân nguyên chất bón cho 1.000 m2 đất trồng lúa vào vụ Đông Xuân 2016-2017 ở khu vực nghiên cứu 41Bảng 8: Loại và lượng phân bón (kg/1000 m2) sử dụng cho lúa vào vụ Hè Thu 2017

ở khu vực nghiên cứu 42Bảng 9: Lượng phân nguyên chất bón cho 1.000 m2 đất trồng lúa vào vụ Hè Thu

2017 ở khu vực nghiên cứu 42Bảng 10: Số loài tảo bám đáy trong ruộng lúa vụ Đông Xuân 45Bảng 11: Số loài tảo bám đáy trong ruộng lúa vụ Hè Thu 2017 46Bảng 12: Thành phần và sự phân bố các loài vi tảo bám đáy theo mùa vụ canh tác 48Bảng 13: Mật độ tảo bám đáy hiện diện trong ruộng lúa vụ Đông Xuân 55Bảng 14: Mật độ tảo bám đáy hiện diện trong ruộng lúa vụ Hè Thu 57Bảng 15: Kiểm định Duncan và Kruskal-Wallis sinh khối tảo bám đáy (mg/m2) xuất hiện trong ruộng lúa vụ Đông Xuân và Hè Thu 59Bảng 16: Kiểm định hai mẫu độc lập (Independent-sample T Test) mật độ tảo bám đáy (cá thể/m2) xuất hiện trong ruộng lúa vụ Đông Xuân và Hè Thu trong cùng đợt khảo sát 62Bảng 17: Kiểm định hai mẫu độc lập (Independent-sample T Test) sinh khối tảo bám đáy (mg/m2) xuất hiện trong ruộng lúa vụ Đông Xuân và Hè Thu trong cùng đợt khảo sát 63

Bảng 18: Tổng sinh khối tảo bám đáy cung cấp cho ruộng lúa vụ Đông Xuân và Hè Thu 63Bảng 19: Chỉ số phong phú loài vi tảo bám đáy (d) trong ruộng lúa vụ Đông Xuân và

Hè Thu 64Bảng 20: Các loài vi tảo bám đáy ưu thế trong ruộng lúa vụ Đông Xuân và Hè Thu 65

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) 25

Hình 2: Khuyến cáo bón phân cho lúa ngắn ngày (thời gian sinh trưởng: 95 - 100 ngày) vùng phù sa ĐBSCL theo SSNM và điều chỉnh lượng đạm theo LCC (Phạm Sỹ Tân & Chu Văn Hách, 2014) 34

Hình 3: Gạch thẻ dùng làm đài vật 36

Hình 4: Sơ đồ vị trí thu mẫu tảo bám đáy trong ruộng lúa 36

Hình 5: Cấu trúc thành phần loài tảo bám đáy trong ruộng lúa vụ Đông Xuân 44

Hình 6: Cấu trúc thành phần loài tảo bám đáy trong ruộng lúa vụ Hè Thu 46

Hình 7: Tảo khuê bám đáy Rhopalodia ventricosa 65

Hình 8: Tảo lục bám đáy Chlorococcum minutum 65

ĐHAG : Đại học An Giang

ĐHCT : Đại học Cần Thơ

KVNC : khu vực nghiên cứu

NCKH : nghiên cứu khoa học

bón theo nhu cầu của cây

TM – DV : thương mại – dịch vụ

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 TÍNH CẦN THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Tảo thuộc nhóm sinh vật quang tự dưỡng, sống trong môi trường nước ngọt, nước lợ hay nước mặn Chúng trôi nổi tự do trong lớp nước ở trên mặt, có trong thành phần của các sinh vật phù du; một số 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 (Hoàng Thị Sản, 2009) Tảo rất phổ biến trong đất lúa nước bao gồm tảo lam (vi khuẩn lam), tảo lục, tảo khuê,… số lượng có thể đạt tới vài chục triệu tế bào trong gram đất Tảo thường phát triển ngay trên lớp nước trên mặt ruộng hay trên lớp đất mặt Tảo làm giàu chất hữu cơ cho đất, một số có thể cố định nitơ từ khí trời (Nguyễn Xuân Thành

và cs., 2009) Vi khuẩn lam khi chết tạo nhiều mùn bã hữu cơ cho đất như vi khuẩn

lam Anabaena và Microcystis khi chết tạo ra loại mùn có giá trị sinh dưỡng cao (Vũ

Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Theo Ngô Ngọc Hưng (2009), sự phát triển của tảo trong ruộng lúa có thể bị ảnh hưởng của việc bón phân Trong đó, thời kỳ sau khi bón phân đạm đã góp phần gia tăng sinh khối của bốn ngành tảo như tảo khuê, lục, lam và mắt, trong đó tảo khuê và vi khuẩn lam chiếm ưu thế Vào đợt 10 ngày sau sạ (NSS), sau khi bón phân hai ngày thì số lượng tảo khuê đạt tối đa nhưng vào giai đoạn 20 NSS, hai ngày sau khi bón thì số lượng vi khuẩn lam lại đạt tối đa

Hiện tại đã có nhiều nghiên cứu được thực hiện nhằm đánh giá sự đa dạng thành phần các loài tảo nổi ở vùng đê bao khép kín ở tỉnh An Giang của Đặng Hữu Thắng (2013), Cao Thế Lữ (2014), Nguyễn Văn Trường (2014), Võ Đan Thanh (2014), Đặng Thị Thúy Vy (2014), Nguyễn Hân Nhi (2015) và tảo nổi trong ruộng lúa thâm canh ở Tiền Giang của Nguyễn Hữu Chiếm và cs (1999), ở Cần Thơ của Ngô Ngọc Hưng (2009), ở một số tỉnh đồng bằng sông Cửu Long của Dương Trí Dũng và cs (2001) và ở ruộng lúa thâm canh ở huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang vào

vụ Thu Đông 2016 của Bùi Thị Mai Phụng và cs (2017) Đồng thời, còn có một số công trình nghiên cứu về thành phần loài tảo khuê và vi khuẩn lam sống bám ở nước

ta như nghiên cứu tảo khuê sống bám ở trên các đài vật của rừng ngập mặn Cần Giờ của Nguyễn Thị Gia Hằng và cs (2009), cấu trúc quần xã tảo khuê bám ở Hồ Tây của Dương Thị Thủy và Lê Thị Phương Quỳnh (2012), tảo khuê sống bám tại một số

hệ thống kênh mương thủy lợi điển hình vùng nông thôn đồng bằng sông Hồng của Trịnh Quang Huy và Nguyễn Thị Thu Hà (2011), tảo khuê bám sống bám trong trầm tích ở rừng ngập mặn Cù Lao Dung của Nguyễn Thị Gia Hằng và Nguyễn Thanh Tùng (2013) Tiếp theo là nghiên cứu về VKL sống bám trong ruộng lúa vùng Hà Nội và phụ cận của Nguyễn Thị Minh Lan (1995), VKL sống trong đất ruộng lúa ở vùng Hà Nội và phụ cận của Nguyễn Thị Minh Lan và Lê Khương Thúy (2000) (trích dẫn của Vũ Quang Mạnh, 2004), trong đất trồng lúa và bông ở tỉnh Đắk Lắk

của Võ Hành và cs (2006), trong đất ở huyện Hưng Nguyên, tỉnh Nghệ An của Nguyễn Đức Diện (2010) và đất trồng lúa ở tỉnh Đắk Lắk và Đắk Nông của Hồ Sỹ Hạnh (2010) Bước đầu đã định danh được các loài tảo khuê và VKL bám đáy Tuy nhiên, rất ít có công trình nghiên cứu về đa dạng loài và sinh khối tảo bám trong ruộng lúa thâm canh

Như vậy, sự hiện diện của các loài tảo nói chung, các loài tảo bám đáy trong ruộng lúa có thể giúp cải thiện môi trường đất trồng lúa nhằm đạt mục tiêu canh tác bền vững Bên cạnh đó, thành phần loài tảo bám đáy ở ruộng lúa cũng có ý nghĩa quan trọng trong đa dạng sinh học nhưng chưa được nghiên cứu nhiều Vì thế, việc

“Đánh giá sự đa dạng loài, mật độ và sinh khối của tảo bám đáy trong ruộng lúa vụ

Đông Xuân và Hè Thu năm 2016-2017 ở huyện Chợ Mới, tỉnh An Giang” là rất cần

thiết

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Đánh giá sự đa dạng loài, mật độ và sinh khối của tảo bám đáy trong ruộng lúa

vụ Đông Xuân 2016-2017 và Hè Thu 2017

Đánh giá sự khác biệt về mật độ và sinh khối của tảo bám đáy theo chu kỳ bón phân cho cây lúa

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

1.3.1 Đối tượng

Tảo bám đáy trên đài vật (gạch thẻ) nhân tạo được đặt trong ruộng lúa thâm canh

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu

Ba ruộng lúa thâm canh (1.000 m2/ruộng) ở khu vực đê bao khép không xả lũ vào vụ Đông Xuân 2016-2017 và vụ Hè Thu 2017

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Thu thập số liệu sơ cấp: Ghi nhận thời điểm, loại và lượng phân bón (đạm, lân

và kali); các loại thuốc BVTV phun xịt trên cây lúa có thể ảnh hưởng đến tảo bám đáy (diệt tảo)

Khảo sát sự đa dạng loài tảo bám đáy thông qua việc xác định tổng số loài, số lượng các ngành tảo; từ đó xác định chỉ số đa dạng loài và loài ưu thế tại thời điểm nghiên cứu

So sánh sự khác biệt về mật độ, sinh khối tảo giữa các thời điểm bón phân và giữa 2 vụ Đông Xuân và Hè Thu

1.5 NHỮNG ĐÓNG GÓP CỦA ĐỀ TÀI

- Đóng góp về mặt khoa học: Bổ sung vào bộ số liệu về đa dạng loài tảo bám

đáy trong ruộng lúa thâm canh ở tỉnh An Giang nói riêng, ở đồng bằng sông Cửu Long nói chung

- 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 đa dạng loài tảo bám đáy và hướng tới các nghiên cứu ứng dụng chúng trong canh tác nông nghiệp bền vững

- 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 và đạm của chúng trong tự nhiên Ứng dụng chúng trong canh tác lúa hướng tới mục tiêu canh tác bền vững

- Đóng góp bảo vệ môi trường: Xác định được loài tảo bám đáy hiện diện

trong ruộng lúa, từ đó phát huy tính tích cực của chúng trong việc giúp cải thiện môi trường đất

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

2.1 KHÁI NIỆM VI TẢO VÀ VI TẢO BÁM ĐÁY

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 Thông thường chỉ xuất hiện bốn ngành tảo đó là tảo lục, tảo khuê, tảo mắt và VKL

Theo Nguyễn Nghĩa Thìn và Đặng Thị Sy (1998), những tảo sống ở lớp nước phía trên được gọi là tảo phù du (Phytoplankton) còn những tảo sống bám dưới đáy thủy vực, bám trên các vật sống hay thành tàu thuyền được gọi là tảo đáy hay tảo bám (Phytobenthos)

Tảo bám là thành phần chiếm ưu thế trong sinh vật bám Tảo bám có vai trò rất quan trọng trong hệ sinh thái Chúng là nguồn carbon sơ cấp ở những hồ cạn và suối, là nguồn thức ăn cho nhiều nhóm động vật Tảo bám có thể sử dụng nitơ, photpho (cột nước) để ngăn cản sự phú dưỡng hóa Tảo bám còn giúp ổn định bề mặt, ngăn cản sự xói mòn của dòng chảy Tảo bám có thể là đơn bào, tập đoàn hay dạng sợi Đài vật của tảo bám rất đa dạng từ đá, cát, nền đáy bùn, thực vật (lớn, tảo) hay động vật Tảo bám thường gặp thuộc các ngành vi khuẩn lam, tảo lục, khuê tảo, tảo đỏ, kim tảo (Lưu Thị Thanh Nhàn & Lê Bùi Trung Trinh, 2018)

2.2 CÁC ĐIỀU KIỆN MÔI TRƯỜNG VÀ HOẠT ĐỘNG CANH TÁC LÚA ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỂN CỦA VI TẢO 2.2.1 Các điều kiện môi trường

2.2.1.1 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 có khả năng 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 các phân tử nước và các chất lơ lửng Lớp nước bề mặt ở độ sâu khoảng 5 m, ánh sáng 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)

& 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, hô hấp và hình dạng của tảo

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 30-35oC 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) Tuy nhiên, 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 của hóa học tế bào, một số sinh vật có thể duy trì sự sống nhưng không thể sinh sản (Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013) Khi nhiệt độ dưới 16oC, sinh trưởng của tảo bị suy giảm, còn trên 35oC gây chết nhiều loài (Trần Ngọc Hải & Trần Thị Thanh Hiền,

2000)

2.2.1.3 Lưu lượng nước

Lưu lượng nước là một thông số quan trọng có ảnh hưởng đến cấu trúc quần thể tảo, đặc biệt là tảo khuê Lưu lượng nước thấp (thượng lưu) có liên quan đến các loài tảo khuê thường được coi là “thích nghi tốt” (Ruth, 1977; Bere và cs., 2013 trích

dẫn của Tatenda Dalu, 2014), bao gồm Craticula buderi, Gomphonema angustatum,

Navicula cryptotenelloides, Navicula cryptotenella và Pinnularia divergens var undulata Các khu vực hạ lưu, nơi có lưu lượng nước cao, thích hợp với các loài Achnanthes subaffinis, Achnanthidium standeri, Achnanthidium minutissimum, Cyclotella meneghiniana, Diatoma vulgaris, Diploneis subovalis, Gomphonema pseudoaugur, Gomphonema truncatum, Gomphonema venusta, Pinnularia borealis

và Pinnularia acrosphaeria được coi là “loài địa phương” Những loài này có thể đã

thích ứng với các chế độ dòng chảy khác nhau nên cho phép chúng phát triển tốt hơn

ở môi trường phù hợp Theo Ruth (1977) và Claquin và cs., (2006) (trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014), các loài tảo khuê có kích thước nhỏ chiếm ưu thế ở khu vực có dòng chảy mạnh Theo Song (2007) (trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014), có sự dịch chuyển từ loài ưu thế dạng sợi lớn ở dòng chảy yếu sang các loài dạng chuỗi có kích thước nhỏ hơn ở nơi có dòng chảy mạnh hơn Sự thích ứng này phù hợp với sự thay đổi về lưu lượng ở sông Maple, Michigan (Mỹ)

2.2.1.4 Độ sâu của mực nước

Theo Lê Hoàng Việt và Nguyễn Võ Châu Ngân (2015), giữa ánh sáng, độ sâu mực nước và sự khuấy trộn có mối quan hệ mật thiết với nhau và với sinh khối tảo Lớp nước trên bề mặt nhận được nhiều bức xạ mặt trời, do đó tảo phát triển tốt, càng

đi sâu xuống các lớp dưới nước, cường độ ánh sáng càng giảm, thêm vào đó nguồn sáng bị che bớt một phần do tảo ở lớp nước trên Đây có thể là một trong những nguyên nhân góp phần làm cho tảo bám đáy có sinh khối ít hơn so với tảo nổi

2.2.1.5 Chỉ số pH nước

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 dẫn của 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 8,2-8,7 (Trần Ngọc Hải & Trần Thị Thanh Hiền, 2000) Khi pH nước từ 8,1-10,7 thích hợp cho sự phát triển của VKL ở hồ Công viên 29/3 ở thành phố Đà Nẵng (Nguyễn Thị Ben, 2011) Ở pH cao, VKL trong nước ngọt và đất đa dạng và phong phú nhất (Kanniayan & Kumar, 2004 trích dẫn của Ramesh, 2004)

Bên cạnh đó, độ pH cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu trúc quần thể tảo khuê bám đáy Độ pH ảnh hưởng đến tính di động và tính bám dính vào bề mặt, ái lực của tảo khuê với các cation khác nhau, tuy chưa được nghiên cứu đầy đủ nhưng có thể liên quan đến cơ chế sinh lý (Bere và cs., 2013 trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014) Độ pH có thể gây ra sự căng thẳng sinh lý trực tiếp trên tảo khuê và cũng ảnh hưởng mạnh đến các thông số hóa học nước khác như suất điện trở và độ dẫn điện (Bere & Tundisi, 2011 trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014)

Theo kết quả nghiên cứu của Tatenda Dalu (2014) ở sông Kowie (Nam Phi) cho thấy, các giá trị pH tại vị trí thượng nguồn sông phần lớn là kiềm (6,4-8,9), trong khi tại khu vực hạ lưu là trung tính Sự giảm pH ở hạ lưu có thể có ảnh hưởng đến sự

phát triển quần thể tảo khuê và sự phát triển của Achnanthidium standeri, Fragilaria

capucina, Gomphonema truncatum, Gomphonema venusta và Pinnularia borealis,

trong môi trường có tính kiềm yếu đến hơi acid, trong khi sự gia tăng pH có ảnh

hưởng đến các loài ở thượng nguồn sông, Fragilaria ulna var acus, Fragilaria

biceps và Gomphonema angustatum, là những loài ưa kiềm

2.2.1.6 Muối 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 sự phát triển của tảo và cũng là yếu tố giới hạn sự phát triển của chúng Trong môi trường nước, nitơ vô cơ thường tồn tại dưới dạng NH4+, NO3- và NO2- Tảo lục và 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)

Theo nghiên cứu của Tatenda Dalu (2014), nitrate là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến cấu trúc quần thể tảo khuê bám đáy ở khu vực thượng nguồn sông Kowie (Nam Phi) Nitrate là một chất dinh dưỡng quan trọng cần thiết cho sự phát triển của tảo khuê và có chức năng quan trọng trong cấu trúc quần thể tảo khuê

ở các hệ thống sông Các loài tảo khuê bám đáy ở thượng nguồn chịu ảnh hưởng của

nồng độ nitrate bao gồm Hantzschia amphioxys, Gomphonema angustatum,

Fragilaria capucina var rumpens, Fragilaria capucina var vaucheriae, Brachysira neoexilis và Pinnularia divergens var undulata

Photpho là thành phần quan trọng của acid nucleic và adenosine phosphate và là 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 phosphate (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 photpho hòa tan thích hợp cho chúng phát triển dao động từ 0,76-8,15 mg/L (Nguyễn Thị Ben, 2011)

Phosphate là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến cấu trúc quần thể tảo bám đáy trên chất nền là thực vật lớn và cấu trúc của quần thể tảo khuê ở khu vực hạ lưu (mùa thu và mùa hè) và thượng nguồn (mùa thu) khi lượng phosphate có sẵn trong

nước cao nhất Khi chất nền là rễ của thực vật lớn như cây Cyperus sp thì nó có khả

năng tái huy động các chất dinh dưỡng, chủ yếu là phosphate chứa trong trầm tích (Tatenda Dalu, 2014)

Sự phong phú của sinh vật bám quanh rễ dưới nước (periphyton) kết hợp với

thực vật lớn như cây Utricularia foliosa Cây này giúp huy động lượng phosphate

trong nước vào trong trầm tích (Díaz-Olarte và cs., 2007 trích dẫn của Tatenda Dalu 2014) Do đó, thực vật lớn làm ảnh hưởng đến lượng phosphate sẵn có cho thực vật

bám đáy (Burkholder & Wetzel, 1990; Guariento và cs., 2009; Ferragut và cs., 2010 trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014) Thực vật lớn, ngoài việc cung cấp 25-60% tổng lượng phosphate cho tảo bám đáy nhưng nó cũng có thể làm ảnh hưởng đến lượng phosphate là do sự phóng thích các hợp chất dễ vỡ (Burkholder & Wetzel, 1990 trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014)

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 photpho 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 photpho cần hơn nitơ và nó là nhân tố giới hạn sự phát triển của tảo

Bên cạnh đó, 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) 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)

2.2.1.7 Tổng rắn hòa tan (TDS)

Tổng rắn hòa tan thường được sử dụng như một chỉ thị về sự hiện diện của hàng loạt các chất gây ô nhiễm hóa học (Jorgensen, 1996 trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014) và nó ảnh hưởng đến cấu trúc quần thể tảo khuê Sự phân bố của các loài như

Achnanthidium standeri, Diploneis subovalis, Fragilaria capucina, Gomphonema truncatum, Gomphonema venusta, Pinnularia pseudoaugur và Pinnularia borealis

(Taylor và cs., 2007 trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014) đều bị ảnh hưởng bởi nồng độ tổng rắn hòa tan

Mức điện trở ảnh hưởng quan trọng đến cấu trúc quần thể tảo khuê Điện trở suất của nước là thước đo khả năng của nước để chống lại dòng điện, liên quan trực tiếp đến lượng ion kim loại trong nước, chủ yếu là muối Do đó, nước có tổng rắn hòa tan tương đối cao thì có điện trở suất thấp và độ dẫn điện cao (Jorgensen, 1996

trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014) Các loài như Fragilaria ulna var acus,

Fragilaria biceps, Gomphonema angustatum và Tabularia fasciculata, chủ yếu là

loài quốc tế, có môi trường sống điện phân khác nhau, có độ dẫn điện và độ kiềm thấp, do đó chịu ảnh hưởng lớn bởi điện trở suất, là một thước đo gián tiếp của hai tham số này (Taylor, 2007 trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014)

2.2.2 Mối liên hệ giữa các điều kiện môi trường, dinh dưỡng và sinh khối tảo

Ở vùng nhiệt đới, sinh khối tảo thường thay đổi liên quan đến sự thay đổi của

độ đục Trong suốt mùa đông hoặc trong vực nước đục, ánh sáng luôn luôn là nhân tố giới hạn, trong lúc này lượng nitơ và photpho sẵn có trong thủy vực lại có thể làm cho sinh khối tảo phát triển cao hơn Khi cường độ ánh sáng gia tăng trong mùa xuân hoặc khi thủy vực trở nên trong hơn, các nhóm tảo bắt đầu nhân đôi và kết hợp chặt

chẽ với nitơ và photpho sẵn có trong thủy vực để tạo thành sinh khối của chúng và tiếp tục nâng cao sinh khối này đến khi các nguồn này hoàn toàn cạn kiệt Nếu nồng

độ chất dinh dưỡng cao, tảo phát triển mạnh làm độ đục gia tăng và lúc này ánh sáng trở thành nguồn giới hạn sự phát triển của tảo Như vậy, việc xác định đúng nguồn nhân tố giới hạn từ ba nguồn trên là điều cần thiết cho việc quản lý sự phát triển của tảo (Nguyễn Thị Thanh Thảo, 2005)

2.3 PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH SINH KHỐI TẢO

Sinh khối của tảo phù du trong mỗi thủy vực là tổng lượng tảo phù du tươi hay khô có trong một đơn vị thể tích nước thủy vực đó (Đặng Thị Sy, 2005) Đơn vị thường dùng là g/L, g/m3

Theo Đặng Thị Sy (2005), các phương pháp xác định sinh khối tảo phù du thông dụng là (1) tính mật độ cá thể kết hợp với đo thể tích trung bình của tất cả các loài, (2) tính trọng lượng toàn bộ cá thể có trong một đơn vị thể tích bằng ly tâm hay để lắng, (3) tính hàm lượng carbon suy ra lượng chất hữu cơ, (4) tính hàm lượng sắc

tố, (5) tính nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy chúng, (6) tính ATP và (7) tính tốc độ trao đổi oxy và carbonic

Việc xác định sinh khối tảo phù du theo phương pháp tính mật độ cá thể kết hợp với đo thể tích trung bình của tất cả các loài có mặt là thích hợp, tuy mất nhiều thời gian nhưng cho biết vai trò của mỗi loài trong tổng sinh khối một cách chính xác (Đặng Thị Sy, 2005) Tuy nhiên, phương pháp này 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 tảo 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 xác định sinh khối thực vật nổi thông qua việc xác định hàm lượng chlorophyll-a (diệp lục tố a) Hàm lượng chlorophyll-a trong tế bào tảo phù du phụ thuộc vào điều kiện sinh trưởng như nồng độ muối dinh dưỡng, cường độ chiếu sáng, nhiệt độ… Hàm lượng chlorophyll-a tăng nhanh khi tảo sống trong điều kiện môi trường thích hợp và ngược lại giảm khi tảo sống trong điều kiện bất lợi Theo

Đặng Ngọc Thanh và Nguyễn Ngọc Nho (1983), khi nuôi cấy giống 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 xantophin (Hoàng Thị Sản, 2009), còn của VKL chủ yếu là chlorophyll-a, β caroten và xantophin (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 Các loài VKL có sinh khối lớn như Oscillatoria limosa, Oscillatoria

formosa và Spirulina major (Lam Mỹ Lan, 2000)

Xác định sinh khối tảo theo phương pháp so màu của Nush (1980) Lọc mẫu bằng giấy lọc (sợi thủy tinh, kích thước lỗ 1,2 µm, đường kính giấy lọc 47 mm), phần tảo nằm trên giấy lọc được đem xác định sinh khối Cho 3 mL MgCO3 1% trên giấy lọc Sau khi lọc xong, cuộn giấy lọc cho 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 Sinh khối tảo được xác định thông qua hàm

lượng chlorophyll-a đo được

2.4 THÀNH PHẦN LOÀI VÀ SỐ LƯỢNG TẢO BÁM ĐÁY

Theo Tatenda Dalu (2014), các ngành tảo bám đáy phổ biến nhất trong môi trường nước ngọt là tảo lam (Cyanophyta), tảo lục (Chlorophyta), tảo khuê (Bacillariophyta) và tảo đỏ (Rhodophyta) Tảo bám đáy thường xuất hiện ở dạng đơn bào, tập đoàn hoặc dạng sợi Trong giai đoạn đầu của sự hình thành tập đoàn, vi khuẩn và nấm là thành phần dễ thấy của quần thể sinh vật đáy và đây là điều kiện quyết định đầu tiên về bề mặt giúp cho tập đoàn tảo khuê hình thành sớm Tập đoàn tảo khuê đầu tiên là các loài gắn liền với bề mặt Các loài di cư góp phần đáng kể vào

sự hình thành tập đoàn lúc đầu của các bề mặt bị ngập hoàn toàn dưới nước, đặc biệt

là các loài di động dễ dàng bị trôi lơ lửng vào cột nước và di chuyển xuống hạ lưu Trong giai đoạn kế tiếp, các loài lớn hơn được gắn ở đỉnh bề mặt hoặc mọc thân nên

dễ dàng thấy trong quần thể sinh vật đáy Tùy thuộc vào điều kiện tăng trưởng cục bộ như vận tốc dòng chảy và ánh sáng, một quần thể phân tầng được hình thành và các loài tảo khuê không được gắn chặt thì chiếm ưu thế ở dòng nước trung gian và điều kiện ánh sáng cao Dưới điều kiện ánh sáng thấp và dòng nước cao, các loài khác nhau hình thành một quần thể lớn không phân tầng

Trong các hệ thống sông Nam Phi, tảo bám đáy đã được nghiên cứu rộng rãi trong nhiều thập kỷ qua (Giffen, 1963; 1970; 1971; 1973; Schoeman và Archibald, 1976; Schoeman, 1982 trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014) và các nghiên cứu được thực hiện nhằm tìm các mối liên hệ giữa tảo bám đáy với thủy văn và chất lượng nước (Bate và cs., 2002; 2004; Taylor và cs., 2005a, b; Harding và cs., 2005; Taylor

và cs., 2007 trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014) Kết quả nghiên cứu cho thấy, trong một số loài đặc hữu ở khu vực này, phần lớn các tảo khuê bám đáy được tìm thấy ở nhiều nơi khác trên thế giới (Harding và cs., 2005; Taylor và cs., 2007 trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014) Công trình phân loại tảo bằng kính hiển vi được thực hiện bởi nhiều tác giả ở Nam Phi Các công trình này có giá trị khoa học lớn và đã góp phần lý giải về động lực học của tảo bám đáy trong các con sông ở phía Nam Châu Phi (Bates và cs., 2002 trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014)

Ở Việt Nam, Phạm Hoàng Hộ (1963, 1964, 1968) (trích dẫn của Đặng Ngọc Thanh và cs., 2001) đã nghiên cứu tảo trong thủy vực ruộng lúa, kênh, ao ở tỉnh Cần Thơ, Việt Nam đã đưa ra danh mục 39 loài tảo, trong đó VKL có 30 loài, tảo lục có 2

loài, tảo khuê thuộc họ Characeae có 7 loài Đa số thuộc loài tảo sống ở đáy và sống bám

2.4.1 Ngành tảo lục (Chlorophyta)

Tảo lục có nhiều hình dạng rất khác nhau như dạng hình cầu (Chlorella,

Chlorococcum), dạng thuôn hay hình quả chanh dài (Oocystis, Lagerheimia), dạng

thận (Dictyosphaerium), dạng hình trụ, hình ống (Hydrodictyon), dạng chùy (Actinastrum),… trên cơ sở hình dạng cơ bản là hình trái xoan hay hình trứng

Những cá thể sống trôi nổi còn phủ thêm các mấu bên, các lông cứng hay gai (giống

Golenkinia, Golenkiniopsis, Scenedesmus, Lagerheimia) Ở những loài sống bám, cá

thể thường kéo dài ra và có mấu nhọn (Pseudo Characium, Characium) (Dương Đức

Tiến & Võ Hành, 1997)

Hình dạng tảo lục phụ thuộc vào môi trường sống của chúng Cá thể tảo chuyển thành dạng tròn hơn, tập đoàn tách rời nhau ra, những mấu gai của màng cá thể biến đi, số lượng nhân trong cá thể tăng lên là vì trong môi trường sống có chất kolkisin, chlotetracyclin… nhưng nếu chuyển chúng vào môi trường không có những chất trên, cá thể tảo sẽ khôi phục trở lại kích thước và hình dạng ban đầu (Dương Đức Tiến & Võ Hành, 1997)

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 chiếm 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)

Khi gặp môi trường thuận lợi, ánh sáng, muối dinh dưỡng, 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 lượng oxy trong nước, chất hữu cơ phân hủy nhanh, các khí độc gia tăng,… (Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013) 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,… Giống Cladophora ở nước ngọt được tìm thấy ở nhiệt độ

15-25oC, sống bám vào đá, bám vào các thực vật thủy sinh khác ở ao, hồ và các thủy

vực có pH cao từ 7,5-9,5 (Lam Mỹ Lan, 2000; 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, đơn 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 các giống thuộc 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)

Theo kết quả nghiên cứu vào giữa tháng 5 và tháng 11 năm 2006 ở hồ chứa nước Balikli ở Thổ Nhĩ Kỳ của Kolayli và Sahin (2009) cho thấy, đã phát hiện 9 loài

tảo lục sống bám trên nền bùn của hồ như Tetraedron douspinum Ackley, Ulothrix

aequalis Kutzing, Oedogonium sp., Netrium digitus (Bred.) Itzigs Et Rothe, Closterium striolatum Ehrenberg ex Ralfs, Cosmarium leave Rabenhorst, Micrasteria rotate (Greville) Ralfs ex Ralfs, Staurastrum punctulatum (Breb.) Ralfs

và Spirogyra sp

Smith (2008) đã tiến hành thu mẫu tảo ở tầng mặt và tầng đáy ở ruộng lúa quận

St Francis, tiểu bang Arkansas, Mỹ từ tháng 8 năm 2007 Kết quả thí nghiệm cho thấy, trong ruộng lúa đã xuất hiện 11 loài tảo lục, trong đó có 4 loài tảo bám đáy và 7

loài phù du Các loài tảo lục bao gồm Chara sp., Microspora tumidula, Coelastrum

probiscideum, Oedogonium sp1., Cosmarium granatum var concavum, Oocystis solitaria, Cosmarium rectangulare, Scenedesmus ecornis, Cosmarium vexatum, Scenedesmus lefevrei và Microspora stagnorum

Theo kết quả nghiên cứu của Makovinska và Hlubikova (2014) ở sông Danube

(kéo dài qua 13 nước ở Châu Âu) cho thấy, các loài tảo lục Cladophora glomerata (L.) Ku¨tzing, Hydrodictyon reticulatum (L.) Lagerheim, Spirogyra sp.,

Stigeoclonium tenue (Aghard) Ku¨tzing kém đa dạng hơn các vị trí thu mẫu riêng lẻ

nhưng phong phú ở những nơi cạn của sông Đặc biệt, tảo lục Cladophora

glomerata thường được quan sát cùng với các loài thực vật lớn thủy sinh

Các giống tảo lục bám đáy trong nền đáy bùn ở sông Danube và các nhánh

sông Danube (kéo dài 13 nước ở Châu Âu) gồm có Coelastrum, Pediastrum,

Scenedesmus, Gonium, Cosmarium và Closterium Các giống tảo lục như Cladophora, Oedogonium, Stigeoclonium, Rhizoclonium và Spirogyra sống bám trên

nền đá và cát (International Commission for the Protection of the Danube River, 2002)

Giống tảo lục bám đáy Pleurotaenium gia tăng số lượng rất lớn vào suốt mùa

nóng và xuất hiện trên bề mặt đất ở các cánh đồng lúa tĩnh ở Thái Lan (Charles, 1979)

2.4.2 Ngành 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 đáy một số loài sống bám trên đất trên các loài tảo khác hay thực vật thượng đẳng (Lam Mỹ Lan, 2000), trên bờ đá ẩm, thân cây, cỏ biển, rong biển (Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Trong các thủy vực, tảo khuê thường gặp ở hai nhóm chính là phù du (planktonic diatoms) và sống đáy (benthic diatoms) Trong nhóm sống đáy thường được chia ra nhiều nhóm phụ khác như nhóm sống bám trên thực vật (epiphytic diatoms), sống bám trên đá (epilithic diatoms), sống bám trên cát (episammic diatoms) hay sống trên nền đáy mềm (epipelic diatoms) Tảo khuê sống ở đáy đóng góp một phần đáng kể vào sức sản xuất sơ cấp thuỷ vực, đồng thời là nhóm tảo chiếm ưu thế về thành phần loài trong số các vi tảo sống đáy (Lương Quang Đốc,

2007)

Cá thể tảo khuê có một nhân hình cầu hoặc hai đầu hơi nhọn; có màng cố định chứa một hay nhiều hạch nhân Sắc thể hình phiến (Cocconeis), hình phiến đôi

(Nitzschia), hình chữ H (Navicula), hình hạt (Gomphonema) (Lam Mỹ Lan, 2000)

Tảo khuê được chia thành các kiểu chính dựa vào cấu tạo theo cách đối xứng Tảo khuê hình lông chim có đối xứng hai bên và tảo khuê trung tâm có đối xứng tỏa tròn Tảo trung tâm có tỷ lệ bề mặt – khối lượng lớn hơn tảo lông chim nên trôi nổi

dễ dàng hơn và phong phú hơn tảo lông chim trong các hồ lớn và biển cả Phần lớn tảo khuê là tự dưỡng, một số dị dưỡng bằng các chất hữu cơ hòa tan Những loại dị dưỡng chủ yếu thuộc lớp tảo khuê lông chim sống ở đáy (Nguyễn Bá, 2007)

Thông thường tảo khuê có màu nâu vàng hoặc nâu đỏ do chứa các sắc tố chlorophyll-a, c, carotenoid, fucoxanthin, pheophytin và diatonic (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 hai 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 hai tế bào con (Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

Tảo khuê thích nghi với đời sống trôi nổi bằng cách làm nhẹ cơ thể nhờ các giọt dầu, bọt khí bên trong cơ thể, tăng diện tích tiếp xúc bằng cách thành lập các phụ

bộ như vân, gai hay tiết ra chất nhầy hoặc kết hợp thành quần thể Ở nước ngọt, tảo

khuê gây nở hoa chủ yếu là do các giống Melosira, Asterionella, Fragilaria,

Tabellaria và Cyclotella Hiện tượng nở hoa làm pH trong nước thấp nhưng nó

không gây độc (Lam Mỹ Lan, 2000)

Nitơ, photpho, 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)

Theo Smith (2008) có 20 loài tảo khuê xuất hiện trong ruộng lúa quận St Francis, tiểu bang Arkansas, Mỹ từ tháng 8 năm 2007 Kết quả thí nghiệm cho thấy trong ruộng lúa đã xuất hiện 20 loài tảo khuê, trong có 2 loài thuộc dạng phù du và

18 loài còn lại thuộc loại tảo bám đáy Các loài tảo khuê như Achnanthes hauckiana,

Navicula subminuscula, Navicula veneta, Navicula cryptocephala, Navicula molestiformi, Nitzschia amphibia, Nitzschia palea, Nitzschia intermedia, Nitzschia tryblionella var victoriae, Nitzschia fonticola, Nitzschia hantzschiana, Encyonema minutum, Fragilaria tenera, Fragilaria ulna var acus, Gomphonema augur, Gomphonema gracile, Pinnularia microstauron, Caloneis schumanniana, Cocconeis placentula và Sellaphora pupula.

Sau là nghiên cứu tảo khuê bám trên các loại đài vật của rừng ngập mặn tại Khu Dự trữ Sinh quyển Cần Giờ, thành phố Hồ Chí Minh của Nguyễn Thị Gia Hằng và cs (2009) Kết quả đã ghi nhận được 348 taxa tảo khuê bám trên hai loại đài vật

là bùn và rễ cây rừng ngập mặn Trong đó, nhóm tảo lông chim (248 taxa) phong phú

hơn nhóm tảo trung tâm (100 taxa) Các giống có nhiều loài nhất là: Nitzschia (55 loài), Navicula (26 loài), Amphora (22 loài), Coscinodiscus (21 loài), Synedra (13 loài), Diploneis (12 loài), Pleurosigma (12 loài), Biddulphia (12 loài), Achnanthes (12 loài), Campylodiscus (11 loài), Gyrosigma (11 loài), Melosira (9 loài), Cyclotella (7 loài), Surirella (6 loài) Đồng thời, có sự khác biệt về số lượng và thành phần loài

khuê tảo bám giữa các môi trường rừng ngập mặn Số loài quan sát được trên nền bùn cao hơn so với trên đài vật rễ cây Tuy nhiên, không có sự khác biệt về số lượng

và thành phần loài khuê tảo bám giữa mùa mưa và mùa khô

Theo nghiên cứu của Dương Thị Thủy và cs (2010) ở khu vực sông Nhuệ và sông Đáy vào năm 2007 cho thấy, bước đầu đã xác định được 183 loài và dưới loài tảo khuê thuộc 7 họ khác nhau Trong đó, các giống có số lượng loài lớn như

Navicula (58 loài), Nitzschia (27 loài), Gomphonema (14 loài)… Hầu hết, đều là các

loài có phân bố rộng Trong 183 loài và dưới loài tảo khuê được ghi nhận, 6 loài với

độ phong phú lớn hơn 8% trong quần xã tảo khuê

Theo Dương Thị Thủy và Lê Thị Phương Quỳnh (2012), cấu trúc quần xã tảo khuê bám đáy tại Hồ Tây (Hà Nội) được khảo sát năm 2011 bao gồm 6 họ chính: Naviculaceae, Nitzchiaceae, Centrophycidineae, Surirellaceae, Monoraphidineae, Brachyraphidineae, Araphidineae Các loài tảo khuê có phân bố rộng với các đại diện

gồm các loài nhiệt đới và cận nhiệt đới: Nitzschia palea, Gomphonema parvulum,

Cyclotella meneghiniana, Aulacoseira granulata, Fragilaria capucina, Cocconeis placentula, Achnanthidium minutissimum, Aulacoseira granulata, Achnanthidium minutissimum… Các loài tảo này thích nghi với điều kiện giàu dinh dưỡng hay ô

nhiễm hữu cơ

Theo Trịnh Quang Huy và Nguyễn Thị Thu Hà (2011) đã phát hiện 131 loài tảo khuê sống bám tại một số hệ thống kênh mương thủy lợi điển hình vùng nông thôn đồng bằng sông Hồng Sự đa dạng sinh học cao nhất vào mùa Xuân, Hè nhưng thấp nhất vào mùa Thu, Đông Các loài tảo chiếm ưu thế tại hệ thống kênh mương

chịu ảnh hưởng từ hoạt động canh tác lúa bao gồm: Nitzschia frustulum, Nitzschia

palea, Nitzschia fonticola, Nitzschia capitellata, Navicula cryptocephala, Navicula cryptotenella, Gomphonema pseudoaugur, Gomphonema clavatum, Amphora libyca

và Eunotia binularis

Theo nghiên cứu tảo khuê bám đáy trong trầm tích ở rừng ngập mặn Cù Lao Dung tại 4 kiểu sinh cảnh rừng (bãi bùn, rừng cây tái sinh, rừng cây Bần, rừng hỗn giao Bần – Dừa nước) của Nguyễn Thị Gia Hằng và Nguyễn Thanh Tùng (2013) cho thấy, đã ghi nhận được 274 loài tảo khuê bám Trong đó, độ đa dạng loài và số lượng khuê tảo ở rừng Bần và hỗn giao Bần – Dừa nước cao nhất, còn ở sinh cảnh bùn và

cây tái sinh thấp nhất Các loài tảo khuê bám đáy chiếm ưu thế bao gồm Aulacoseira

granulata, Cyclotella striata, Cyclotella stylorum, Cymatotheca weissflogii, Ditylum brightwellii, Paralia sulcata, Thalassionema nitzschioides, Thalassiosira oestrupii var Oestrupii và Tryblionella levidensis

Theo kết nghiên cứu tảo sống bám trên nền đáy ở sông Danube và các nhánh của nó cho thấy, đã phát hiện được 340 taxa, trong đó tảo khuê có 264 taxa Các loài tảo khuê thuộc lớp tảo lông chim chiếm ưu thế ở nền đáy đất sét, bùn và cát, gồm

giống các chính như Navicula, Nitzschia, Amphora, Cocconeis, Cymbella, Diatoma,

Fragillaria, Gomphonema, Gyrosigma, Pinnularia và Surirella Bên cạnh đó, còn có

một số giống tảo khuê dạng phù du đại diện cho lớp tảo trung tâm xuất hiện giống

Aulacoseira, Cyclostephanos, Melosira, Cyclotella, Skeletonema, Stephanodiscus, Thalassiosira (International Commission for the Protection of the Danube River,

2002)

Theo kết quả nghiên cứu của Tatenda Dalu (2014) về chất lượng môi trường nước và quần thể tảo khuê bám đáy ở sông Kowie (Nam Phi) được thực hiện vào tháng 10 năm 2012 khi sử dụng gạch ngói làm chất nền nhân tạo cho thấy, có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê (p < 0,05) về tổng số chất rắn hòa tan, độ mặn, pH và khả năng giảm oxygen giữa hai vị trí thượng nguồn và hạ nguồn sông Kowie khi sử dụng phương pháp kiểm định Mann Whitney Đồng thời đã phát hiện có 58 loài tảo

khuê bám đáy thuộc 30 giống Các loài như Achnanthidium minutissimum,

Fragilaria biceps, Fragilaria ulna var acus, Pinnularia borealis và Pinnularia acrosphaeria chiếm ưu thế nhất vào ngày thứ 7 sau khi đặt gạch và được coi là tập

đoàn sớm nhất Đến ngày 28, các loài Achnanthidium minutissimum, Fragilaria

capucina, Craticula buderi, Craticula vixnegligenda, Diploneis subovalis và Gomphonema venusta chiếm ưu thế, đây là tập đoàn muộn nhất Độ phong phú của

loài tăng từ 13 (thượng nguồn) vào ngày thứ 7 đến 22 (cả hai vị trí) vào ngày 21 sau khi đặt gạch Khi phân tích Redundancy (RDA) cho thấy, tổng chất rắn hòa tan (TDS), độ mặn, điện trở suất, pH và khả năng giảm oxygen (ORP) là các biến số hóa

lý quan trọng giúp giải thích sự xuất hiện của thành phần loài tảo khuê bám đáy Bên cạnh đó, còn phát hiện các giống tảo khuê chiếm ưu thế đứng thứ hai, đặc biệt là

giống Cocconeis, Cymbella, Gomphonema và Epithemia Đây là những thành phần

quan trọng trong quần thể tảo khuê trên toàn thế giới

Tảo khuê là thành phần quan trọng trong việc tạo nên sinh khối ở thủy vực

Các giống tảo khuê như Chaetoceros, Skeletonema, Navicula, Nitzschia… được nuôi

trồng làm nguồn thức ăn cho các ấu trùng của các loại thân mềm và giáp xác (Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013)

2.4.3 Ngành tảo lam (Cyanophyta) hay vi khuẩn lam (Cyanobacteria)

Tảo lam còn gọi là vi khuẩn lam vì có các đặc điểm gần giống với vi khuẩn như tế bào 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 (Vũ Ngọc Út & Dương Thị Hoàng Oanh, 2013) Tuy nhiên, có một số tác giả không xem tảo lam là vi khuẩn, 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 rải 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 trên đất ẩm ướt, trên đá, trên vỏ cây, trong tuyết và cả suối nước nóng tới 69oC (Hoàng Thị Sản, 2009)

Vi khuẩn 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 khuẩn 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 khuẩn 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 trữ, 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 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 65oC, 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

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)

Theo Dương Đức Tiến (1996), loài VKL Gloeocapsa gelatinosa Kuetz thường sống trên mặt đất và đá bị ngập lụt ở ĐBSCL và loài Gloeocapsa varia (ABR)

Hollerb sống trên đất đá ẩm ướt và trong thủy vực nước đứng

Theo nghiên cứu về VKL sống bám trong ruộng lúa vùng Hà Nội và phụ cận của Nguyễn Thị Minh Lan (1995) cho thấy, đã phát hiện được 50 loài VKL thuộc 19

giống (Aphanothece, Gloeocapsa, Lyngbya, Oscillatoria, Spirulina, Anabaena,

Anabaenopsis, Aulosira, Aphanizomenon, Cylindrospermum, Nudolaria, Nostoc, Scytonema, Tolypothrix, Calothrix, Gloeotrichia, Rivularia, Hapalosiphon và Fischerella) và 4 bộ (Chroococcales, Oscillatoriales, Nostocales và Stigonematales)

thuộc 2 lớp (Chroococcophyceae và Hormogoniophyceae) Thành phần và số lượng loài VKL thay đổi theo sự phát triển của cây lúa Thời kỳ mạ số lượng loài ít nhất (21 loài) Thời kỳ trổ bông số lượng loài nhiều nhất (35 loài) Thời kỳ sau thu hoạch số loài giảm xuống (26 loài) Sự phân bố của VKL trong ruộng lúa cũng khác nhau VKL thường tập trung nhiều ở vùng xung quanh cây lúa (33 loài) và trên bề mặt đất (30 loài), càng xuống lớp đất phía dưới số loài càng ít (17 loài) Các mẫu nước được

thu trong ruộng số loài VKL ít nhất (10 loài) Các loài thuộc giống Anabaena và

Oscillatoria thường gặp trên thân và bẹ lá lúa Các loài thuộc giống Nostoc, Hapalosiphon và Scytonema thường gặp ở lớp đất mặt Các loài thuộc giống Gloeotrichia và Tolypothrix gặp ở lớp đất sâu Các loài VKL đơn bào và giống Lyngbya gặp trong nước và ở bề mặt đất bám gần gốc lúa Sự phân bố của VKL có

liên quan đến cường độ chiếu sáng vì VKL rất nhạy cảm với cường độ chiếu sáng mạnh

Tiếp theo nghiên cứu của Nguyễn Thị Minh Lan và Lê Khương Thuý (2000) (trích dẫn của Vũ Quang Mạnh, 2004) trên 110 mẫu đất thu từ các ruộng lúa ở vùng Hà Nội và phụ cận, kết quả phát hiện được 50 loài thuộc 19 giống và 5 bộ VKL

(Chroococcales, Oscillatoriales, Nostocales, Stigonematales và Mastigocladales),

thuộc hai lớp Chroococcophyceae và Hormogoniophyceae Lớp Chroococcophyceae bao gồm hai dạng tảo (đơn bào và tập đoàn), với hai loài, chiếm 4% Lớp Hormogoniophyceae bao gồm các nhóm tảo dạng sợi, với các tế bào dị hình hoặc không, gồm 48 loài, chiếm 96% tổng số loài Bộ Nostocales gồm những VKL dạng

sợi, không có phân nhánh thật, có tế bào dị hình, có số lượng nhiều nhất, với 39 loài, chiếm 78% tổng số loài Bộ Oscillatoriales, có 7 loài, chiếm 14% Sau là bộ Chroococcales, có hai loài, chiếm 4% và ít nhất là bộ Stigonematales và Mastigocladales chỉ gặp 1 loài, chiếm 2% Các giống VKL có thành phần loài phong

phú nhất là giống Nostoc (12 loài) và giống Anabaena (10 loài) Các giống chỉ có 1 loài là Aulosira, Nodularia, Hapalosiphon, Gloeocapsa và Aphanothece

Võ Hành và cs (2006) đã phân lập được 9 loài/dưới loài VKL dạng sợi có tế

bào dị hình như: Anabaena iyengar var Tenuis, Anabaena var Attenuata, Nostoc

calcicola, Nostoc coeruleum, Calothrix braunii, Calothrix marchica var.crassa, Cylindrospermum stagnale forma variabilis, Scytonema ocellatum và Westiellopsis

sp từ 216 mẫu đất trồng lúa và trồng bông ở tỉnh Đắk Lắk Những loài đã phân lập

đều sinh trưởng và phát triển tốt trên môi trường thạch đĩa và môi trường lỏng Smith (2008) đã xác định được 12 loài VKL ở tầng mặt và tầng đáy ở ruộng lúa quận St Francis, tiểu bang Arkansas, Mỹ từ tháng 8 năm 2007 Kết quả thí

nghiệm cho thấy trong ruộng lúa đã xuất hiện 12 loài VKL như Anabaena cylindrica,

Aphanocapsa fusco-lutea, Aphanocapsa incerta, Aphanothece bullosa, Aulosira fertilissima, Calothrix confervicola, Chroococcus disperses, Cylindrospermum marchicum, Lyngbya aestuarii var arbustiva, Nodularia spumigena, Nostoc carneum và Nostoc calcicola

Nguyễn Đức Diện (2010) đã xác định được 44 loài và dưới loài VKL trong đất trồng ở huyện Hưng Nguyên – Nghệ An, thuộc 16 chi, 7 họ, 4 bộ Trong đó, bộ Oscillatoriales giữ vai trò chủ đạo với 22 loài (chiếm 50%), bộ Nostocales 12 loài (27,28%), bộ Chroococcales 8 loài (18,18%) và bộ Stigonematales 2 loài (4,54%) Hồ Sỹ Hạnh (2010) đã phát hiện trong đất trồng lúa ở hai tỉnh Đắk Lắk và Đắk Nông có sự hiện diện của 101 loài/dưới loài VKL thuộc 18 chi, 9 họ, 4 bộ Đối chiếu với các tài liệu điều tra về VKL ở Việt Nam đã công bố của Nguyễn Quốc Hùng (2001), Phung Thi Nguyet Hong, Coute and Bourrelly (1992) và Trung tâm Nghiên cứu Tài nguyên và Môi trường – Đại học Quốc gia Hà Nội (2001) cho thấy, kết quả nghiên cứu này đã bổ sung cho hệ vi tảo trong đất của Việt Nam 1 giống

(Westiellopsis Janet) và 38 loài/dưới loài; trong đó bộ Oscillatoriales, bộ Nostocales,

bộ Chroococcales và bộ Stigonematales lần lượt là 23, 11, 2 và 2 loài/dưới loài

Ở Ấn Độ, theo Gupta (1966) (trích dẫn của Makoto Kimura, 2010), trong ruộng lúa ở huyện Allahabad có sự hiện diện của các loài VKL như Spirogyra sp.,

Anabaena bharadwaja, Scytonema hoffmanni và Nostoc passerinum ở nơi đất cao

trong ruộng lúa, còn Anabaena bharadwaja, Scytonema coactile, Nostoc sp và

Aulosira fritschi ở nơi đất thấp

Ở Ấn Độ, Annie và cs (2011) đã tiến hành thu mẫu đất trồng lúa ở 4 khu vực (bị nhiễm mặn thường xuyên do nước biển, ven biển, khu vực mỏ và khu vực nội địa) vào 2 mùa Kharif (từ tháng 6 đến cuối tháng 10) và mùa Rabi (giữa tháng 11 đến tháng 4/tháng 5) trong 3 năm từ tháng 6 năm 2006 đến tháng 6 năm 2009 Số lượng

tảo được đếm theo phương pháp giọt nước của Lackey’s được đề cặp trong APHA (1985) Kết quả phân tích thống kê bằng phần mềm PAST cho thấy đã xác định được tổng cộng 16 giống VKL, gồm 90 loài thuộc 3 nhóm có tế bào dị hình, không có tế bào dị hình và đơn bào Mật độ của 3 dạng VKL ở khu vực nội địa thì cao hơn so với

3 khu vực còn lại và mật độ VKL vào mùa Rabi thì cao hơn so với mùa Kharif Mật

độ của VKL có tế bào dị hình thì phong phú nhất, sau là VKL không có tế bào dị hình và VKL dạng đơn bào

Ở Ấn Độ, Ron Kemprai (2013) đã tiến hành ủ 2 g đất trong bình nón có chứa môi trường Chu-10D (Chu1942) trong 21 ngày Đất được thu ở khu vực bằng phẳng, bên cạnh hồ, khu vực đồi và ruộng lúa khô ở Greater Haflong Kết quả thí nghiệm cho thấy, có sự hiện diện của 24 loài/dưới loài VKL (Bảng 1) Trong đó, có 6 loài thuộc họ Chroococcaceae, 5 loài thuộc họ Oscillatoriaceae, 7 loài thuộc họ Nostocaceae, 1 loài thuộc họ Rivulariaceae, 1 loài thuộc họ Scytonemataceae và 4

loài thuộc họ Stigonemataceae Sau khi phân lập, đã chọn 5 loài Anabaena oryzae,

Calothrix sp., Cylindrospermum majus, Hapalosiphon hibernicus và Nostoc spongiaeforme để tiến hành thí nghiệm cố định đạm sinh học Các loài này được nuôi

cấy trong môi trường lỏng, có nitơ tự do, dưới ánh sáng tự nhiên và nhiệt độ phòng trong vòng 30 ngày Kết quả thí nghiệm cho thấy, số lượng VKL thay đổi từ 0,11×104 MPN/g đất đến 2,8×104 MPN/g đất Nostoc spongiaeforme là loài cố định đạm sinh học nhiều nhất, sau là Hapalosiphon hibernicus, Cylindrospermum majus,

Anabaena oryzae và Calothrix sp

Bảng 1: Thành phần loài VKL trong đất ở khu vực bằng phẳng, bên cạnh hồ, khu

vực đồi và ruộng lúa khô ở Greater Haflong, Ấn Độ (Ron Kemprai, 2013)

Loài hiện diện Thành phần loài

Thông thường Nostoc sp., Anabaena oryzae, Nostoc spongiaeforme, Lyngbya sp.,

Chroococcus sp., Fischerella muscicola, Gloeocapsa sp., Anabaena iyengarii, Pseudanabaena sp., Phormidium sp., Cylindrospermum majus, Hapalosiphon hibernicus, Calothrix sp., Westiellopsis prolifica, Synechococcus sp., Scytonema sp., Spirulina gigantea, Aulosira sp., Microcystis marginata, Oscillatoria sp., Microcystis flos-aquae, Aphanothece microscopica, Oscillatoria princeps, Stigonema sp

Với tỷ lệ cao Nostoc spongiaeforme, Hapalosiphon hibernicus, Cylindrospermum

majus, Anabaena oryzae và Calothrix sp

Theo thí nghiệm ở Adutharai, Ấn Độ trên phạm vi rộng bằng cách ứng dụng

mô hình và thừa kế các nghiên cứu trước đây về thành phần loài VKL trong ruộng lúa do ảnh hưởng của các giai đoạn tăng trưởng của cây lúa, loại phân bón và các thói quen sử dụng phân bón của nông dân Tùy theo từng giai đoạn phát triển của cây lúa mà xuất hiện các loài VKL bản địa khác nhau Đặc biệt giai đoạn từ 21-78 NSS,

loài Microcystis marginata luôn luôn xuất hiện (Bảng 2) Tuy nhiên, loài

Chroococcus minimus chỉ xuất hiện ở giai đoạn trước khi trồng (Srinivasan, 1979

trích dẫn của FAO of The United Nations, 1981)

Bảng 2: Mối liên hệ giữa VKL bản địa và sự tăng trưởng của cây lúa (Srinivasan,

1979 trích dẫn của FAO of The United Nations, 1981)

Giai đoạn Các loài vi khuẩn lam

Trước khi trồng Chroococcus minimus

1-20 NSS Aphanothece pallida, Anabaena doliolum, Nostoc verrucosum,

56-78 NSS Cylindrospermum muscicola, Microcystis marginata

2.5 VAI TRÒ HỮU ÍCH CỦA TẢO TRONG MÔI TRƯỜNG VÀ RUỘNG LÚA

2.5.1 Vai trò hữu ích của tảo trong môi trường

Tảo có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu đựng được các thay đổi của điều kiện môi trường, có khả năng phát triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng protein cao Do đó, có thể tận dụng các đặc điểm này để xử lý nước thải và tái sử dụng chất dinh dưỡng; biến năng lượng mặt trời sang năng lượng trong các cơ thể sinh vật và tiêu diệt các mầm bệnh (Lê Hoàng Việt, 2005) Vì tảo có thể quang tự dưỡng nên đây là nguồn gốc chất hữu cơ cần thiết cho đời sống thủy sinh vật (Phạm Hoàng Hộ, 1972)

Tảo là sinh vật đầu tiên thải ra oxy trên trái đất, nhờ có diệp lục tố và các sắc tố khác mà tảo có khả năng quang hợp để biến các chất vô cơ trong nước thành chất hữu cơ, đồng thời cung cấp nguồn oxy cho thủy vực (Phạm Hoàng Hộ, 1972) Bên cạnh đó, thực vật phù du cũng được xem như sinh vật chỉ thị môi trường Chẳng hạn

như tảo lam Oscillatoria, tảo mắt Euglena và tảo lục Chlamydomonas chỉ thị môi

trường nhiễm bẩn vừa chứa N-NH4+ và amino acid Tảo khuê Navicula và tảo lục

Cosmarium chỉ thị môi trường nhiễm bẩn ít chứa NO2- và NO3- Tảo khuê Melosira

chỉ thị cho môi trường nước sạch (Lam Mỹ Lan, 2000) Đối với môi trường nhiễm

bẩn chứa protein và glucid ở dạng chưa phân hủy, tảo chỉ thị là tảo lục Polytoma

uvella (Dương Trí Dũng, 2009)

Tảo bám đáy được coi là nguồn sản xuất chính trong các cửa sông, hệ thống sông và suối (Wetzel, 2001; Perissinotto và cs., 2002; Skinner và cs., 2006 trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014) Do đó, chúng có vai trò quan trọng trong việc cô lập và chuyển hóa các chất dinh dưỡng vô cơ thành dạng hữu cơ (Newbold và cs., 1982; Stevenson, 1996; Mundree, 2001 trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014) Một số loài vi

khuẩn lam hoặc tảo khuê bám đáy như Epithemia sp và Rhopalodia sp có khả năng

chuyển đổi nitơ khí quyển thành amoniac hoặc acid amin (Borchardt 1996 trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014) Bản thân các tảo bám đáy tạo thành một nguồn năng lượng đáng kể, ví dụ như đường, acid béo, cho các bậc dinh dưỡng cao hơn, đặc biệt là trong các hệ thống ít dinh dưỡng (oligotrophic) nơi sản xuất cột nước thấp Nhiều nghiên cứu đã cố gắng tận dụng cấu trúc quần thể tảo bám đáy như một chỉ số về chất lượng nước sông/cửa sông (Adams và Bate, 1999; Bate và cs., 2002; Carvalho

và cs., 2002 trích dẫn của Tatenda Dalu, 2014)

2.5.2 Vai trò hữu ích của tảo trong ruộng lúa

2.5.2.1 Nguồn cung cấp chất hữu cơ cho đất

Chất thải, sinh khối thực vật (trong đó có tảo) là nguồn chủ yếu của chất hữu

cơ trong đất Chất hữu cơ được vi sinh vật sử dụng và phân hủy Thành phần chất hữu cơ biến động và đa dạng tùy thuộc vào nguồn đưa vào Chất hữu cơ đóng vai trò chủ yếu ở đất lúa nước, là nguồn cung cấp nitơ chính cho cây lúa và là chỉ số của nitơ hữu dụng ở đất lúa nước Mối quan hệ giữa chất hữu cơ và sự khoáng nitơ là điều kiện để xác định nhu cầu nitơ ở đất lúa nước (Ponnamperuma, 1984) Chất hữu

cơ có vai trò quan trọng đối với độ phì nhiêu đất, trong quá trình phân giải chất hữu

cơ là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng có hiệu quả cho cây trồng (Hoàng Thị Minh, 2006) và là chất điều hòa trong đất, là chất nền cho hoạt động của vi sinh vật Trong đất, hoạt động của sinh vật đất và lượng chất hữu cơ cao cho thấy đất có độ phì cao (Migue & Clara, 2003)

Carbon tổng số trong đất bao gồm carbon hữu cơ và carbon vô cơ Carbon hữu

cơ có trong thành phần chất hữu cơ của đất và hiện diện trong tất cả các loại đất nông nghiệp, do hoạt động của vi sinh vật phân hủy chất thải động và thực vật ở các giai đoạn khác nhau Carbon hữu cơ trong đất được xác định dựa trên carbon tổng số sau khi đã loại bỏ carbon vô cơ Carbon vô cơ tìm thấy chủ yếu ở các dạng khoáng carbonate, các loại đất thông thường chứa hàm lượng carbon vô cơ không đáng kể (Nguyễn Mỹ Hoa và cs., 2004)

Đất có hàm lượng carbon và nitơ hữu cơ dễ phân hủy cao thì tốc độ tích lũy nitơ khoáng nhanh, có thể dựa vào hàm lượng chất hữu cơ và nitơ hữu cơ dễ phân hủy để dự toán tiềm năng cung cấp nitơ khoáng của đất (Châu Minh Khôi & Võ Thị Gương, 2003)

2.5.2.2 Cải thiện môi trường đất trồng lúa

Hệ sinh thái ruộng lúa là môi trường thuận lợi cho nhóm vi khuẩn lam phát triển Trong môi trường này luôn đảm bảo các yếu tố về môi trường sống như ánh sáng, nước, nhiệt độ và khả năng cung cấp những chất dinh dưỡng cần thiết cho quá trình quang tổng hợp Tại đây, khi có điều kiện thuận lợi nhóm vi khuẩn lam phát triển thành một lớp màu xanh mỏng trên bề mặt đất

Tảo còn có vai trò quan trọng trong việc làm ổn định và cải thiện lý tính của đất bởi kết gắn các hạt và tăng vật chất hữu cơ (Đặng Thị Sy, 2005) Chúng có khả năng cố định phân tử N2 từ khí quyển, tức là khử phân tử N2 khí quyển thành ammonium, sau đó nitơ được sử dụng cho quá trình sinh tổng hợp acid amin và protein Sau khi tế bào vi khuẩn lam chết, nhờ các quá trình khoáng hóa hoặc nitrate hóa tiếp theo và cuối cùng tạo ra các hợp chất nitơ có thể được thực vật bậc cao đồng hóa (Vũ Quang Mạnh, 2004)

Ngoài khả năng cố định N2 tự do, nó còn góp phần ổn định độ phì nhiêu của đất, nhóm vi khuẩn lam còn có những đóng góp hữu ích trực tiếp hay gián tiếp cho thực vật bậc cao, nhờ khả năng tăng sự liên kết của cấu tượng đất Chúng có thể làm giảm sự xói mòn đất nhờ đặc tính dính của hệ chất nhầy phong phú được nhiều loài tiết ra, cũng như làm giảm sự bay hơi và mất nước từ đất, do sự hình thành lớp phủ không thấm trên bề mặt đất Bên cạnh đó, nhóm vi khuẩn lam có thể tiết ra một số hợp chất có hoạt tính sinh học trong đất, các hoạt tính này sau đó được thực vật bậc cao hấp thụ (Rodgers và cs., 1979 trích dẫn của Vũ Quang Mạnh, 2004)

Ở Nhật Bản, khi bón VKL Tolypothrix tenuis vào đất đã giúp cố định đạm

khoảng 22 kg N/ha (Watanabe, 1962 trích dẫn của FAO of the United Nations, 1981) Sử dụng phương pháp 15N, MacRae and Castro (1967) đã chứng minh cố định đạm đến mức từ 10-15 kg N/ha mỗi năm tại Viện Nghiên cứu Lúa Quốc tế Cùng sử dụng 15N, theo Yoshida và Ancajas (1973) lượng N cố định từ 40-80 kg N/ha mỗi năm (trích dẫn của FAO of the United Nations, 1981) Thí nghiệm khác trong chậu,

cũng sử dụng môi trường nuôi giống VKL Tolypothrix tenuis bón vào cây lúa thì

năng suất lúa ở chậu bón môi trường nuôi VKL gần bằng năng suất lúa bón phân amon sulphate Kết quả thí nghiệm này cũng tương tự như kết quả thí nghiệm ở

ngoài ruộng, năng suất lúa khi bón bằng VKL Tolypothrix tenuis gần bằng với năng

suất lúa ở nghiệm bón 72 kg amon sulphate/ha và bón 60 kg amon sulphate/ha Việc

bón môi trường nuôi VKL Tolypothrix tenuis vào thời điểm 20 ngày trước khi gieo

thì năng suất lúa tăng nhiều và tăng nhiều nhất khi bón cùng với phân lân (Nguyễn Xuân Hiển và cs., 1975) Ở Tây Bengal, Ấn Độ, VKL cố định trong đất là 15-49 kg N/ha và khi bón thêm phân lân thì lượng đạm là 18-69 kg N/ha (De and Mandal,

1956 trích dẫn của FAO of the United Nations, 1981)

Bên cạnh đó, ở Nepal thường sử dụng hỗn hợp 5 chi VKL (Nostoc, Anabaena,

Westiellopsis, Aulosira và Scytonema) bón vào lúa (10 kg VKL/ha), kết quả cho thấy

lượng N cố định vào đất tăng 31,58% so với đối chứng và sự khác biệt này có ý nghĩa ở mức 5% (Yagya & Shreeti, 2012) Khi cấy hỗn hợp 5 chi VKL này kết hợp với bón phân NPK theo tỷ lệ 30 : 20 : 20 kg/ha có ảnh hưởng nhiều nhất đến năng suất lúa và tăng cao hơn so với đối chứng 20,9% Việc tiêm chủng VKL giúp tăng năng suất lúa từ 7-20,9% và sinh khối rơm cũng tăng từ 7,2-18,1% (Paudel và cs., 2012) Ở Ấn Độ, khi bón 50% NPK+VKL+FYM (Lượng VKL, phân hữu cơ FYM và NPK bón tương ứng cho mỗi ha đất trồng lúa là 10 kg/ha, 2-3 tấn/ha và 90 kg N -

50 kg P - 40 kg K vào ô thí nghiệm trồng lúa (5×5 m) cho năng suất hạt 20,06% so

với các nghiệm thức khác, chiều cao cây là 149,9 cm và trọng lượng 1000 hạt là 23,833 g (Shah Alam và cs., 2014) Ở Iran, khi xử lý hạt lúa với môi trường nuôi

giống VKL Anabaena vào giai đoạn trước và sau khi cấy lúa 1 tuần thì góp phần làm

tăng tỷ lệ hạt nảy mầm cao hơn so với đối cứng, chiều cao cây tăng 53%, chiều dài rễ tăng 66%, trọng lượng lá và thân tươi tăng 58%, trọng lượng rễ tươi tăng 80%, trọng lượng lá và thân khô tăng 125%, trọng lượng rễ khô tăng 150% (Saadatnia & Riahi, 2009)

Ở Bangladesh, việc tiêm chủng hỗn hợp VKL và N-urea có ảnh hưởng đến sự tăng trưởng và năng suất của 2 giống lúa HYV (BR-28 và BR-29) như tăng số chồi, năng suất hạt và sinh khối rơm Tuy nhiên, tùy thuộc vào giống lúa mà lượng (VKL và đạm urea) bón cho lúa có tác dụng giúp tăng năng suất hạt và sinh khối rơm ở mức độ khác nhau Chẳng hạn, đối với giống lúa BR-28, nghiệm thức 4 giảm 40% N-urea so với nghiệm thức 2 (N58P18K52S18_BGA1) có năng suất hạt (3.573 kg/ha) cao hơn hẳn so với nghiệm thức đối chứng (không bón VKL và phân đạm) và nghiệm thức 5 không bón VKL và lượng đạm giảm 80% N-urea (với p < 0,05) Đồng thời, sinh khối rơm ở nghiệm thức 4 (4.152 kg/ha) cũng cao có ý nghĩa so với nghiệm thức đối chứng, nghiệm thức 3 (giảm 20% N-urea) và nghiệm thức 5 Còn đối với giống lúa BR-29, nghiệm thức 4 có năng suất hạt (5.518 kg/ha) và sinh khối rơm (4.997 kg/ha) chỉ cao hơn so với đối chứng (với p < 0,05) nhưng lại tương

đương với nghiệm thức 2, 3 và 5 (Thamida Begum và cs., 2011)

Ở Việt Nam, khi nuôi 5 loài VKL có khả năng cố định đạm trong ruộng lúa ở huyện Hòa Đức, Hà Nội có bổ sung phân kali nồng độ 0,1 g/L và super lân 0,5-1 g/L vào ruộng lúa, sau 20 ngày sinh khối VKL đạt 3 kg/m2, sau 1 tháng đạt 5,4 kg/m2 Bón sinh khối VKL này vào ruộng không bón phân urea cho thấy năng suất lúa tăng 43,2 kg và tiết kiệm được 1 kg phân urea, tăng độ ẩm đất và độ phì nhưng tỷ lệ bệnh

lá lúa giảm rõ rệt so với nghiệm thức bón phân urea (Dương Đức Tiến, 1990) Thí

nghiệm tiếp theo, đã tiến hành nuôi chủng VKL Nostoc trong các khay gỗ

(100×100×15 cm) có lót nilon, chứa 5 kg đất mịn, có bổ sung 10 g superphosphate và 2 g NaCl Nếu nhiệt độ môi trường khoảng 30-35oC, không bị mưa to trong 1 tháng có thể thu được 2,5 kg VKL tươi (hàng tuần đều thu VKL) Nếu tính cho 1 ha đất ruộng cần bón 10 kg VKL tươi/ha thì có thể dùng chủng VKL này nuôi 4 khay trong vòng 1 tháng có thể đủ nguồn VKL cung cấp cho ruộng lúa (10 kg VKL tương đương 40 kg N đạm urea và có thể thay thế 80 kg đạm urea bón cho 1 ha lúa) (Nguyễn Thị Minh Lan, 1995)

Ở Việt Nam, thí nghiệm phun dịch vẩn (chủng VKL Nostoc calcicola và chủng

Calothrix brevissima var brevissima) lên cây lúa Mộc Tuyền trồng ở đất chua mặn

huyện Tĩnh Gia, tỉnh Thanh Hóa Kết quả cho thấy dịch vẩn 2 chủng VKL thí nghiệm đều có tác dụng tích cực lên sinh lý, sinh trưởng và năng suất thu hoạch của

cây lúa, trong đó chủng Nostoc calcicola có tác dụng tốt hơn so với chủng Calothrix

brevissima var bravissima Điều này được thấy rõ qua các chỉ tiêu như diện tích lá,

hàm lượng diệp lục, cường độ quang hợp, chiều dài lá đòng, riêng năng suất tăng

27% so với nghiệm thức đối chứng (Nguyễn Đình San & Lê Thanh Tùng, 2007) Nghiên cứu gần đây, đã sử dụng hai chủng VKL cố định đạm Cylindrospermum

licheniforme và Nostoc calcicola như là một chế phẩm sinh học để bón cho giống lạc

L14 (Arachis hypogaea L.) trồng trên đất cát ở Nghệ An Kết quả cho thấy, cả hai

chủng VKL đều có tác động tích cực đến quá trình sinh trưởng, phát triển và năng

suất của cây lạc Các dung dịch 50% C licheniformis hoặc 75% N calcicola, với

hiệu quả xử lý tương tự nhau, đã thúc đẩy cây lạc tăng trưởng về chiều cao, phát triển tốt hệ thống cành cấp 1, cấp 2, rút ngắn thời gian ra hoa, kích thích số lượng hoa ra nhiều, đồng thời ảnh hưởng tốt đến các yếu tố cấu thành năng suất Tỷ lệ gia tăng năng suất thực tế tương ứng là 12,31% và 12,97% (Nguyễn Đình San & Nguyễn Thị Nga, 2013)

Mặt khác, ở Ấn Độ đã tiến hành nuôi 4 loài VKL (Anabaena variabilis,

Tolypothrix tenuis, Aulosira fertilissima, Nostoc muscorum) trong môi trường

BG-11, sau 21 ngày nuôi loài VKL Tolypothrix tenuis (ARM 443) cho sinh khối cao nhất (1,7 mg/ml) và Anabaena variabilis (ARM 441) có lượng N cố định cao nhất là

0,011%N (Kamal Malhotra, 2011) Ở Việt Nam, theo nghiên cứu cho thấy khi nuôi các loài VKL cố định nitơ ở đất lúa có thể giúp tăng lượng N trong môi trường từ 3-8% sau 30 ngày nuôi cấy (Nguyễn Xuân Thành và cs., 2009)

Ở Ấn Độ, kết quả thí nghiệm dài hạn trong chậu cho thấy, có sự gia tăng từ từ lượng carbon hữu cơ do cấy tảo nhưng số lượng được duy trì đều đặn vào cuối năm thứ 3 khi thí nghiệm Có sự gia tăng lượng carbon hữu cơ (68,7%), khả năng giữ nước (34,7%) và Ca trao đổi (58,3%) so với đối chứng trồng bằng đất Usar (Singh,

1961 trích dẫn của Roger & Kulasooriya, 1980)

Ở Ấn Độ, kết quả thí nghiệm trên đất ở Kerala State cho thấy, sau 4 vụ trồng đã giảm đáng kể sự oxy hóa lượng chất hữu cơ, sulfide tổng và hợp chất sắt trong đất Ngoài ra, việc nuôi tảo trên đất còn giúp tăng lượng photpho hữu dụng trong đất

do tảo bài xuất ra acid hữu cơ (Roger & Kulasooriya, 1980)

Khi bón tảo đơn bào vào ruộng, kết quả đã nâng cao sản lượng cây có hạt trung bình lên 15% tổng sản lượng Lượng đạm ở đất sau khi bón tảo tăng từ 3-4 lần so với đối chứng (Dương Đức Tiến, 1988)

Như vậy, khi đưa VKL và vi tảo vào các cánh đồng lúa nước, nó có khả năng làm thay đổi cả hệ vi sinh vật, làm giảm độ chua, độ phèn, tăng độ kiềm, thay đổi cấu trúc đất theo chiều hướng có lợi cho cây trồng Chính tổ hợp hàng trăm loài VKL và các vi sinh vật khác góp phần giữ trạng thái cân bằng và ổn định của hệ sinh thái lúa nước (Nguyễn Văn Tuyên, 2000)

2.6 VỊ TRÍ ĐỊA LÝ, ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, LỊCH SỬ HÌNH THÀNH ĐÊ BAO VÀ ĐẶC ĐIỂM SẢN XUẤT LÚA Ở HUYỆN CHỢ MỚI

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

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

từ 28,1oC đến 28,7oC, nhiệt độ thấp nhất thường vào tháng 1 và tháng 12 là 26,6oC

Ít chịu ảnh hưởng của gió bão nhưng lại chịu tác động mạnh của quá trình thủy văn như dòng chảy lũ, chảy tràn, ngập lụt, sạt lở đất bờ sông,… (Cục Thống kê tỉnh An Giang, 2013)

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 bản đồ thổ nhưỡng của phân Viện Quy hoạch Thủy lợi Nam Bộ (trích trong Huỳnh Hiệp Thành, 2001), khi phân loại theo hệ thống Soil Taxonomy, huyện Chợ Mới có 4 nhóm đất chính sau: