Phân lập và khảo sát đặc điểm sinh học của một số loài vi tảo trong sinh cảnh cát ven hồ ở huyện phong điền, tỉnh thừa thiên huế

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM --- NGUYỄN THỊ SƯƠNG PHÂN LẬP VÀ KHẢO SÁT ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT SỐ LOÀI VI TẢO TRONG SINH CẢNH CÁT VEN HỒ Ở HUYỆN PHONG ĐIỀN, TỈNH THỪA THI

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM -

NGUYỄN THỊ SƯƠNG

PHÂN LẬP VÀ KHẢO SÁT ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC CỦA MỘT SỐ LOÀI

VI TẢO TRONG SINH CẢNH CÁT VEN HỒ Ở HUYỆN PHONG ĐIỀN,

TỈNH THỪA THIÊN HUẾ

Chuyên ngành : QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn: TS Trịnh Đăng Mậu

Đà Nẵng, tháng 05 năm 2019

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan đề tài ―Phân lập và khảo sát đặc điểm sinh học của một số loài vi tảo trong sinh cảnh cát ven hồ ở huyện Phong Điền, Tỉnh Thừa Thiên Huế‖ là kết quả công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả nêu trong khóa luận là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Các số liệu liên quan được trích dẫn có ghi chú nguồn gốc

Tác giả khóa luận

Nguyễn Thị Sương

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành khoá luận tốt nghiệp này tôi xin được bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tới TS Trịnh Đăng Mậu - Khoa Sinh - Môi trường, trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng đã trực tiếp hướng dẫn một cách tận tình, chỉ bảo tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện nghiên cứu và hoàn thiện bài báo cáo khóa luận này Bên cạnh đó, tôi cũng xin tỏ lòng cảm ơn chân thành tới các thầy, cô giáo, cán bộ trong Khoa Sinh – Môi trường, trường Đại học Sư Phạm – Đại học Đà Nẵng đã tạo điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khoá luận này

Bên cạnh đó, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới gia đình, bạn bè, những người đã luôn giúp đỡ, ủng hộ động viên tôi trong suốt thời gian theo học tại trường nói chung và thời gian thực hiện nghiên cứu nói riêng

Tôi xin chân thành cảm ơn!

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Các chỉ tiêu của huyện Phong Điền trong năm 2014 8

Bảng 3.1 Danh mục thành phần loài tảo phân lập được ở sinh cảnh cát ven hồ tại huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế 14

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 Địa điểm nghiên cứu tại huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên

Huế

10

Hình 3.2 Mật độ tế bào của các chủng vi tảo sau 5 ngày nuôi cấy 19 Hình 3.3 Tốc độ sinh trưởng đặc trưng của các chủng vi tảo phân lập

được sau 5 ngày nuôi cấy

Hình 3.6 Hàm lượng lipid trên trọng lượng khô của vi tảo 22

Hình 3.7 Tương quan tốc độ tăng trưởng và hàm lượng lipid ở các

chủng vi tảo

23

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu của đề tài 2

3 Ý nghĩa khoa học đề tài 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

1.1 Lịch sử phân lập và nghiên cứu ứng dụng vi tảo 3

1.1.1 Lịch sử phân lập và nghiên cứu ứng dụng vi tảo trên thế giới 3

1.1.2 Lịch sử phân lập và nghiên cứu ứng dụng vi tảo ở Việt Nam 5

1.2 Đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu 5

1.2.1 Vị trí địa lý 5

1.2.2 Đặc điểm khí hậu 6

1.2.3 Đặc điểm địa hình 6

1.2.4 Đặc điểm kinh tế - xã hội 8

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10 2.1 Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu 10

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 10

2.1.2 Địa điểm nghiên cứu 10

2.1.3 Thời gian nghiên cứu 11

2.2 Nội dung nghiên cứu 11

2.3 Phương pháp nghiên cứu 11

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa 11

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 11

2.3.4 Khảo sát tốc độ tăng trưởng 13

2.3.5 Phương pháp xác định thời gian thế hệ 13

2.3.6 Phương pháp xử lý số liệu 13

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ BIỆN LUẬN 14

3.1 Phân lập các loài vi tảo phân bố trong sinh cảnh cát 14

3.2 Đặc điểm hình thái của các chủng vi tảo phân lập được 14

3.3 Đặc điểm sinh học của các chủng vi tảo 18

3.4 Sự tích lũy lipid và hàm lượng sắc tố quang hợp ở các nhóm vi tảo 20 3.4 Đánh giá tiềm năng ứng dụng của một số loài vi tảo 22

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 24

4.1 Kết luận 24

4.2 Đề nghị 24

TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

PHỤ LỤC BẢNG 28

PHỤ LỤC HÌNH ẢNH 30

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Vi tảo là các loài đơn bào tồn tại riêng lẻ, chuỗi hoặc nhóm, chúng sử dụng cacborn dioxide để quang hợp và tạo ra khoảng một nửa lượng oxy trong khí quyển (Chapman, 2013) Chúng phân bố nhiều ở các thuỷ vực như ao, hồ, sông, biển Trong

tự nhiên, vi tảo đóng một vai trò quan trọng Ở các thuỷ vực chúng là mắt xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn vì vậy chúng quyết định đến năng suất sinh học của các thuỷ vực này, chúng có khả năng làm sạch môi trường, cung cấp oxi cho động vật hiếm khí

Vi tảo còn được ứng dụng trong chỉ thị sinh học cho độ ô nhiễm của nước, làm nguồn thức ăn trong nuôi trồng thuỷ sản Với hàm lượng giá trị dinh dưỡng cao vi tảo được

sử dụng làm thức ăn, chữa bệnh và chế biến mỹ phẩm Bên cạnh đó, một số loài vi tảo

có thể sản xuất thành nhiên liệu sinh học với khả năng tăng sinh khối nhanh, dễ nuôi trồng ở quy mô lớn và nguồn lipid từ vi tảo được xem là nguồn nhiên liệu sinh học có tiềm năng, thân thiện với môi trường và sẽ là nguồn nhiên liệu thay thế cho nguồn nhiên liệu hoá thạch đang ngày càng cạn kiệt trong tương lai Bên cạnh những lợi ích

mà vi tảo mang lại thì chúng cũng gây hại cho các thuỷ vực, đó là hiện tượng ―nước

nở hoa‖ hiện tượng này xảy ra do sinh khối vi tảo tăng cao đến hàng trăm g/m3

và một

số loài vi tảo có khả năng gây độc sẽ gây chết các động vật thuỷ sinh do thiếu oxy hay

bị độc mà chết, các hiện tượng này thấy rõ tại các thuỷ vực bị ô nhiễm hữu cơ (Đặng Thị Sy, 2005) (Võ Hành, 2007)

Trong các hệ sinh thái thì có một hệ sinh thái đặc biệt đó là hệ sinh cát ven hồ

Hệ sinh cảnh này đặc biệt là do sự biến động về hoá-lý với các điều kiện vô cùng khắc nghiệt như nhiệt độ cao, dinh dưỡng thấp, lượng nước thay đổi đột ngột khiến và hệ sinh cảnh này có tính đa dạng thấp (Kalinowska & cs., 2011) Sinh vật trong hệ sinh cảnh này sống giữa các khe hở của các hạt cát Vi tảo sống trong hệ sinh cảnh cát ven

hồ sẽ có khả năng chống chịu cao với các điều kiện môi trường bất lợi của hệ sinh thái này Trên thế giới đã có nhiều nhà khoa học nghiên cứu hệ sinh cảnh cát về đa dạng, cấu trúc thành phần loài như: Ejsmont-Karabin, J , Gorelysheva, Z , Kalinowska, K , Rybak, J năm 2012; Krzysztof Czernaś năm 2001

Tỉnh Thừa Thiên Huế có nhiều vùng sinh thái như: vùng núi, vùng gò đồi, vùng đồng bằng và vùng đầm phá và cồn cát ven biển Đặc biệt tỉnh Thừa Thiên Huế có trảng cát nội đồng Phong Điền, Quảng Điền và Phú Vang, chiếm khoảng 16% diện tích tự nhiên của tỉnh, ngoài ra còn có các đụn, cồn cát, các hồ có tầm quan trọng đối với người dân nuôi trồng thuỷ sản, sản xuất nông nghiệp (Nguyễn Thành, 2005) Có sự phong phú về hệ sinh cảnh cát nhưng vẫn chưa có nghiên cứu nào về vi tảo trong hệ sinh cảnh cát tại tỉnh Thừa Thiên Huế Nhằm góp phần phát hiện đặc điểm, khả năng

xử lý môi trường, nguồn nhiên liệu sinh học cũng như hàm lượng dinh dưỡng của một

số loài vi tảo trong hệ sinh cảnh cát, tôi đã quyết định thực hiện đề tài: ―Phân lập và

khảo sát đặc điểm sinh học của một số loài vi tảo trong sinh cảnh cát ven hồ ở huyện Phong Điền, Tỉnh Thừa Thiên Huế‖ cho khoá luận tốt nghiệp của mình

2 Mục tiêu của đề tài

Phân lập và khảo sát đặc điểm sinh học của một số loài vi tảo trong hệ sinh cảnh cát ven hồ tại tỉnh Thừa Thiên Huế có khả năng ứng dụng trong xử lý môi trường và nhiên liệu sinh học

3 Ý nghĩa khoa học đề tài

Cung cấp dữ liệu các loài vi tảo trong hệ sinh cảnh cát ven hồ tại tỉnh Thừa Thiên Huế có khả năng ứng dụng cho mục đích xử lý môi trường, nhiên liệu và thức ăn nuôi trồng thuỷ sản Là thông tin ban đầu cho những công trình nghiên cứu tiếp theo về nguồn nguyên, nhiên liệu ứng dụng trong tương lai

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Lịch sử phân lập và nghiên cứu ứng dụng vi tảo

1.1.1 Lịch sử phân lập và nghiên cứu ứng dụng vi tảo trên thế giới

Từ thời kỳ sơ khai vi tảo đã đóng một vai trò vô cùng quan trọng trong cung cấp oxy cho khí quyển trái đất, từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của các sinh vật trên đất liền, ngoài ra vi tảo còn cung cấp lượng lớn thức ăn cho thuỷ sinh vật Cùng với sự phát triển của xã hội loài người tảo vẫn tiếp tục thực hiện vai trò của mình, là cung cấp oxy cho khí quyển; mắt xích đầu tiên trong chuỗi thức ăn của các loài thuỷ sinh

Vào đầu những năm của thế kỷ XX trên thế giới đã bắt đầu con đường nuôi cấy tảo Năm 1850 German-born Ferdinand Cohn là người đầu tiên có báo cáo về nuôi

sinh khối tảo Haematococcus (Chlorophyceae) Tuy nhiên sinh khối tảo này không

hoàn toàn sạch loài khi ông không sử dụng môi trường nuôi cấy riêng cho loài này Sau đó nhà sinh lý học thực vật Famintzin năm 1871 là người đã thực hiện các phương pháp đầu tiên để nuôi cấy tảo bằng cách sử dụng giải pháp ít muối vô cơ Vào năm

1865 ông đã trồng nhiều loại tảo xanh, đặc biệt là hai loài mà ông đã xác định là

Chlorococcum infusionum (Schrank) Meneghini và Protococcus viridis C Agardh

Đến năm 1890 bắt đầu có những báo cáo đầu tiên về nuôi cấy tảo thuần từ nhà vi trùng học người Hà Lan Beijerinck, ông đã thực hiện việc pha nước lấy mẫu hoặc pha môi trường với gelatin Vào những năm 1890 đến 1893 ông đã phân lập thành công

Chlorella và Scenedesmus từ môi trường tự nhiên, sau đó là bước phát triển về phân

lập với thành công phân lập nhiều loại tảo bào gồm cả tảo lam năm 1901 và tảo silic năm 1904 Từ mốc thời gian này các nghiên cứu về nghiên cứu phân lập vi tảo ngày càng được quan tâm và cho ra nhiều báo cáo về môi trường nuôi cấy hay phương pháp làm sạch tảo Miquel, một nhà vi trùng học đã thực hiện việc phân lập vi tảo với các phương pháp như sử dụng micropipette để phân lập các tế bào tảo và sử dụng các hợp chất hữu cơ làm nguồn hữu cơ bổ sung cho môi trường khoáng chất (bổ sung các vật liệu dinh dưỡng hữu cơ dưới dạng cám, rơm, mảnh cỏ, rêu, v.v.) Với micropipette và kính hiển vi, ông đã phân lập các tế bào đơn và tách chúng vào môi trường nuôi cấy riêng Miquel cũng sử dụng phương pháp cách ly pha loãng; ông đã thêm một mẫu chứa tảo cát vào nước đã pha chế (môi trường nuôi cấy), và sau đó ông chia hỗn hợp này thành một số ống Miquel đã phát triển hai giải pháp (A và B) có chứa muối khoáng mà ông đã sử dụng để làm giàu nước biển và các giải pháp A và B nổi tiếng của ông đã được sử dụng rộng rãi cho nuôi cấy tảo (Robert, 2005)

Trong những năm cuối của thế kỷ XIX, nhiều nhà khoa học khác cũng có những đóng góp cho kiến thức của chúng ta về nuôi cấy tảo Noll năm 1892 và Oltmanns năm 1892 (Đức) đã xuất bản các bài báo thảo luận về sự phát triển của tảo biển Nhà thực vật học người Thụy Sĩ Naegeli vào năm 1893 đã phát hiện ra rằng đồng có tác động đến sự phát triển của tảo nước ngọt, và ông đã giới thiệu Spirogyra để thử

nghiệm tính không độc hại của nước được sử dụng để nuôi cấy Molisch tại Đại học Đức ở Prague vào năm 1895-1896, và Benecke tại Đại học Strasbourg (Strassburg) vào năm 1898, đã thử nghiệm các nhu cầu về khoáng chất của tảo Năm 1897,

Bouilhac ở Pháp, đã sử dụng một môi trường hữu cơ để nuôi cấy Nostoc (vi khuẩn

lam) Sau đó là những báo cáo nghiên cứu về điều kiện môi trường, dinh dưỡng, nhu cầu khoáng chất của vi tảo (Robert, 2005)

Đến những năm đầu thế kỷ XX các nhà nghiên cứu khoa học đã chú tâm hơn đến tìm các điều kiện, biện pháp làm sạch tảo và môi trường nuôi cấy thích hợp cho sự phát triển của các loài vi tảo Năm 1903 Moore đã xuất bản một bản tóm tắt sớm về việc nuôi tảo Ở Đức, Küster đã xuất bản cẩm nang của mình về việc nuôi cấy vi sinh vật (phiên bản đầu tiên vào năm 1907; các phiên bản tiếp theo vào năm 1913 và 1921

Năm 1910 Jacobsen là người đầu tiên phân lập tảo chlamydomonadalean và ông cũng chú trọng dòng phân lập Carteria, Chlamydomonas, Chlorogonium và Spondylomo rum (Chlorophyceae) Năm 1912, Pringsheim đã xuất bản đầu tiên của một loạt các

bài báo quan trọng về phương pháp nuôi tảo (trong số rất nhiều đóng góp sau một thời gian dài cho đến năm 1970, cuốn sách Pure Cultures of Algae năm 1946 và bản dịch tiếng Đức năm 1954 có ảnh hưởng lớn nhất) Một vấn đề mới được quan tâm đến trong nuôi cấy vi tảo là sử dụng kháng sinh (penicillin, streptomycin) để tiêu diệt vi khuẩn trong quá trình làm sạch vi tảo Các báo cáo ban đầu về nuôi cấy axen được sản xuất bằng cách sử dụng kháng sinh bao gồm Goldzweig-Shelubsky (1951), người đã

nuôi cấy vi khuẩn Scenedesmus, Navicula và Euglena sau khi điều trị bằng penicillin; Spencer (1952), người đã thành công trong việc thanh lọc Phaeodactylum; Droop

(1967) đã cung cấp một phương pháp mới, cũng như tóm tắt về điều trị kháng sinh của tảo.Theo Danh mục Tảo thế giới được xuất bản bởi Komagata & cs (1989), có khoảng 11.000 chủng, được phân loại thành 3.000 loài, được duy trì trong 40 bộ sưu tập văn hóa đại diện cho 16 quốc gia Số lượng các loài tảo được nuôi cấy ít hơn 10% so với các loài tảo được mô tả (khoảng 40.000) (Robert, 2005)

Bên cạnh việc nghiên cứu phân lập vi tảo, nghiên cứu ứng dụng vi tảo đang trở thành chủ đề nóng cho các nhà nghiên cứu với những ứng dụng rộng rãi trong thức ăn nuôi trồng thuỷ sản, dược liệu, nhiên liệu sinh học Bắt nguồn của việc nghiên cứu về

vi tảo như loại nhiên liệu sinh học thay thế là sau khi một cuộc khủng hoảng dầu mỏ xảy ra vào năm 1978 Chương trình Loài thủy sản (1978-1996) đã tiến hành các nghiên cứu sinh hóa và sinh lý để hiểu rõ hơn về các quá trình trong vi tảo và cuối cùng là phân tử ứng dụng và kỹ thuật di truyền cho vi tảo với mục đích tăng hàm lượng dầu Nuôi cấy vi tảo quy mô lớn thương mại bắt đầu vào đầu những năm 1960

tại Nhật Bản với nuôi trồng vi tảo Chlorella, đầu những năm 1970 với việc thành lập một cơ sở nuôi trồng và thu hoạch tảo Spirulina ở Lake Texcoco, Mexico bởi Sosa

Texcoco SA Vào năm 1977 Dai Nippon Ink and Chemicals Inc đã thành lập một nhà

máy tảo Spirulina thương mại ở Thái Lan và đến năm 1980, có 46 nhà máy quy mô

lớn ở châu Á sản xuất hơn 1000kg vi tảo (chủ yếu là Chlorella ) mỗi tháng và vào năm

1996 khoảng 2000 tấn Chlorella được giao dịch ở Nhật Bản Sản xuất Dunaliella salina thương mại, như một nguồn ß-carotene, đã trở thành ngành công nghiệp vi tảo

lớn thứ ba khi các cơ sở sản xuất được thành lập bởi Western Biotech Ltd và Betatene Ltd tại Úc vào năm 1986 Ở Ấn Độ cũng đã bắt đầu sản xuất tảo lam ở quy mô lớn

Gần đây, một số nhà máy sản xuất Haematococcus pluvialis là một nguồn astaxanthin

đã được thành lập ở Hoa Kỳ và Ấn Độ Trong khoảng thời gian 30 năm, ngành công nghiệp sản xuất vi tảo đã phát triển một cách đáng kể hướng đến một số loài vi tảo, đặc biệt là tảo xanh, tích lũy nồng độ carotenoids cao như ß-carotene, astaxanthin và canthaxanthin Các carotenoit đầu tiên được thương mại hóa là ß-carotene từ vi tảo

Dunaliella salina và Úc hiện là nhà sản xuất chính ß-carotene tự nhiên từ Dunaliella Vào cuối những năm 1990 sản xuất thương mại tảo xanh Haematococcus pluvialis là

nguồn cung cấp carotene astaxanthin bắt đầu tại Cyanotech ở Hawaii (Robert, 2005)

Có thể nói rằng các nghiên cứu về phân lập vi tảo và ứng dụng vi tảo trong dược liệu, nuôi trồng thuỷ sản và nhiên liệu sinh học đã có từ sớm từ những năm đầu thế kỷ XIX

và phát triển mạnh mẽ ở thế kỷ XX Với các nghiên cứu ban đầu về nuôi cấy vi tảo, sau đó bắt đầu phân lập làm sạch, tìm điều kiện tối ưu cho nuôi cấy và đến nhân sinh khối ở quy mô thương mại

1.1.2 Lịch sử phân lập và nghiên cứu ứng dụng vi tảo ở Việt Nam

Ở Việt Nam những nghiên cứu về vi tảo bắt đầu từ những năm 1960 với những nghiên cứu ban đầu chủ yếu về đa dạng thành phần loài, đặc điểm sinh thái của loài hay nuôi trồng vi tảo Hiện nay đã có nhiều báo cáo nghiên cứu về phân lập vi tảo từ

hệ sinh thái nước ngọt như phân lập và khảo sát ảnh hưởng môi trường và mật độ nuôi

cấy lên sự tăng trưởng Scenedesmus của Trần Hoàng Đào năm 2007 (Trần Hoàng Đào, 2007); báo cáo phân lập vi tảo Dunaliella salina nt6 tại khánh hòa và nghiên cứu các

điều kiện sinh trưởng và tổng hợp β-caroten của tảo của Nguyễn Thị Hải Thanh và Ngô Đăng Nghĩa ( Nguyễn Thị Hải Thanh & cs., 2018); phân lập và tuyển chọn một

số chủng tảo silic Skeletonema costatum từ vùng biển Thừa Thiên Huế để làm thức ăn

nuôi trồng thủy sản của Nguyễn Thị Thu Liên (Nguyễn Thị Thu Liên, 2018); Những nghiên cứu phân lập đang định hướng đến tuyển chọn những chủng vi tảo có tiềm năng ứng dụng và đi đến quy mô thương mại

1.2 Đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu

10703'00'' đến 107030'22'' kinh Đông (Nguyễn Thành, 2005)

- Phía bắc giáp huyện Hải Lăng tỉnh Quảng Trị

- Phía Tây, Tây Nam và phía Nam giáp hai huyện Đakrông và A Lưới

- Phía Đông và Đông Nam giáp hai huyện Quảng Điền và Hương Trà

- Phía Đông Bắc giáp biển Đông

1.2.2 Đặc điểm khí hậu

Phong Điền mang đặc điểm khí hậu tỉnh Thừa Thiên Huế là khí hậu nhiệt đới

ẩm gió mùa nhiệt độ trung bình cả năm 25°C, số giờ nắng cả năm là 2000 giờ Tuy nhiên do tác động chắn gió của địa hình Trường Sơn mà khí hậu Phong Điền -Thừa Thiên Huế lệch hẳn với khí hậu cả phía Bắc lẫn phía Nam (Nguyễn Thành, 2005)

Các yếu tố khí hậu :

Gió : Phong Điền-Thừa Thiên Huế trong năm chịu sự khống chế của hai mùa gió

chính là gió mùa Đông và gió mùa Hè Gió mùa Đông (từ tháng 9 đến tháng 4 năm

sau) hướng thịnh hành là tây bắc và đông bắc, mang lại thời tiết xấu, lạnh và gây

mưa Gió mùa Hè (từ tháng 3,4 đến tháng 9) còn gọi là gió Lào mang lại thời tiết khô và nóng

Mưa : Phong Điền là huyện có lượng mưa trung bình năm gần 3.000 mm, tăng

dần từ đông sang tây, từ đồng bằng lên vùng núi Lượng mưa trong năm tập trung chủ yếu vào mùa mưa chính từ tháng 9 đến tháng 12, chiếm đến 72-75% lượng mưa năm Tám tháng còn lại chỉ chiếm 25-30% Đây là nguyên nhân chủ yếu gây tình trạng ngập lụt vào mùa mưa và thiếu nước, khô hạn vào mùa hè

Nhiệt độ : Phong Điền -Thừa Thiên Huế có nền nhiệt độ cao Nhiệt độ trung bình năm trên đại bộ phận lãnh thổ đạt 20-25oC, trung bình tháng lạnh nhất (tháng giêng) là 19-20oC, tháng nóng nhất (tháng bảy) là 29,4oC Nhiệt độ cao nhất vào mùa hè đạt 40-

41oC, thấp nhất vào mùa Đông xuống 8-9o

C

Bão, dông, lốc, sương mù : Phong Điền chịu ảnh hưởng của bão nhiều nhất vào tháng 9 (35%), tháng 10 (28%) và tháng 8 (18%) Có năm không có cơn bão nào, nhưng có năm 3-4 cơn liên tiếp

Ngoài bão còn có dông là hiện tượng phóng điện (sấm sét) thường xảy ra từ tháng 4 đến tháng 9, nhiều nhất là tháng 5 Dông thường kèm theo mưa rào, đôi khi có

gió mạnh Vào mùa Hè cũng thường có lốc nhất là khi có gió tây khô nóng Nhiều cơn

lốc có sức gió mạnh cấp 10 cuốn phăng cây cối, nhà cửa, gây nhiều thiệt hại không kém gì bão

Sương mù cũng là hiện tượng phổ biến ở Phong Điền Có ba loại : sương mù bình lưu hình thành khi không khí ấm và ẩm tràn qua mặt đất, mặt nước sông biển, ao

hồ lạnh; sương mù bức xạ do bức xạ mặt đất hình thành khắp nơi trong các làng mạc, đồng ruộng, rừng cây, bãi cỏ; và sương mù hỗn hợp là sương mù kết hợp của hai loại trên

1.2.3 Đặc điểm địa hình

Địa hình Phong Điền có đầy đủ cả núi đồi, đồng bằng, đầm phá và bờ biển (Nguyễn Thành, 2005)

- Núi đồi

Núi đồi chiếm gần 70% diện tích tự nhiên của huyện, tạo thành một bề mặt dốc nghiêng và thoải dần sang Đông Núi trung bình cao từ 750 đến 1.666m trên mực nước biển và núi thấp từ 100 đến 750m Núi trung bình chỉ chiếm một diện tích nhỏ nhưng

là bộ phận lãnh thổ có độ cao lớn nhất tiếp cận với các vùng núi cao nhất của các huyện Đakrông, A Lưới và Hương Trà Mặt khác do độ cao địa hình lớn, ở đây cũng xuất hiện đai cao khí hậu á nhiệt đới làm phong phú thêm các giống loài sinh vật trong huyện Tóm lại, vùng núi chi phối các điều kiện tự nhiên của Phong Điền từ xưa tới nay, trước hết là khí hậu và nguồn nước

Tiếp cận về phía Đông vùng núi thấp là địa hình đồi, có độ cao trên mực nước biển từ 10 đến trên dưới 100m Ở đây diện tích đồi thu hẹp lại thành hai dải dọc rìa vùng núi thấp phía Tây và dọc Quốc lộ 1A vào đến dốc Hiền Lương, thay vào đó là đồng bằng phù sa sông và phù sa ngòi suối trước núi thuộc các xã Phong An, Phong Sơn, Phong Xuân

Địa hình đồi ở Phong Điền có thể chia làm hai loại là đồi thấp và đồi trung bình Đồi thấp có dạng địa hình bề mặt lượn sóng Đồi xen giữa những vùng đất thấp mở rộng, nhiều nơi khá bằng phẳng như dải đồi ven Quốc lộ 1A từ thị trấn Phò Trạch vào đến dốc Hiền Lương Từ lâu đây là vùng được khai thác sử dụng để trồng trọt và chăn nuôi cũng như xây dựng các xóm ấp, các phường, dân cư tập trung đông đúc

- Đồng bằng

Đồng bằng Thừa Thiên Huế nói chung, đồng bằng Phong Điền nói riêng là đồng bằng rất thấp, chỉ cao tối đa 20m trên mực nước biển Đại bộ phận lãnh thổ đồng bằng phân bố phía Đông Quốc lộ 1A, phía Tây Quốc lộ chỉ chiếm một bộ phận nhỏ Địa hình đồng bằng có sự khác nhau rõ rệt về hình dạng, phân bố, vật liệu cấu tạo và nguồn gốc hình thành, được phân chia thành hai loại: loại thứ nhất là đồng bằng thềm biển, hiện nay thường gọi là vùng cát nội đồng; loại thứ hai là đồng bằng phù sa do phù sa các sông bồi tụ mà thành trong thời gian lâu dài sau khi biển rút Ngoài ra ven

bờ phá Tam Giang còn có dải đồng bằng gắn liền với sóng và thủy triều đầm phá Đồng bằng thềm biển hay vùng cát nội đồng chiếm đại bộ phận diện tích lãnh thổ phía Đông chạy dài thẳng tắp từ Bắc vào Nam, từ ven rìa dải đồng bằng phù sa sông Ô Lâu đến giáp đồng bằng sông Bồ với khoảng cách 18-19km chiều dài và trải rộng từ Tây sang Đông 5-6km, chiếm diện tích 10.470 ha, cao trên mực biển 8-10m, được cấu tạo toàn cát hạt mịn, hạt trung bình phần lớn là cát thạch anh Địa hình bằng phẳng, đôi khi xuất hiện các bàu cát

Trằm phân bố phía Nam vùng cát, trong địa phận xã Phong Hiền có các bàu như bàu Ruông, bàu Thú v.v Các trằm phía Bắc có hướng Đông Nam - Tây Bắc, kích thước khác nhau Có trằm chỉ dài 1.500-2.000m, rộng 200-300m Nhưng cũng có trằm dài tới 6.000-7.000m và rộng 500-700m Đồng bằng sông Ô Lâu bao quanh vùng cát nội đồng Phong Điền ở ba phía: phía Tây từ thị trấn Phò Trạch đến ngã ba Phước Tích

dài 7km, phía Bắc từ ngã ba Phước Tích về Vân Trình dài 9km và phía Đông từ Vân Trình về Cửa Lác dài 10km

Địa hình bề mặt đồng bằng có nhiều vùng trũng đọng nước trong đó thực vật thủy sinh phát triển, thường gọi là bàu như các bàu ở Phong Hòa, Phong Bình Có thể đó là các đoạn sông chết của chính sông Ô Lâu hoặc các sông nhánh của sông này từ vùng cát nội đồng chảy vào Đồng thời độ cao địa hình cũng thấp dần về phía cửa sông

- Vùng ven biển

Một bộ phận của đồi cát chắn bờ tiếp nối từ Quảng Trị kéo dài vào phía Nam đến tận cửa Thuận An Địa hình bờ biển cát của Phong Điền cao và rộng, với độ cao tối đa 28-30m và rộng từ 3.000-5.000m thu hẹp dần về phía Nam

1.2.4 Đặc điểm kinh tế - xã hội

Dân số: 1.154.310 người (năm 2017), có mật độ dân số 92 người/km2

Dân cư phân bố không đồng đều, tập trung đông ở vùng ven biển Đầm phá Tam Giang, tiếp đến là tập trung ở các vùng đồng bằng và thưa dần ở các xã vùng núi

Kinh tế:

Qua số liệu tại bảng 1.2 ta thấy huyện Phong Điền có tốc độ tăng trưởng kinh tế

ở mức trung bình, nguồn nhân lực lao động được đào tạo nghề dồi dào, chất lượng môi trường ngày càng được cải thiện (Nguyễn Thành, 2005)

Bảng 1.1 Các chỉ tiêu của huyện Phong Điền trong năm 2014

- Nông Lâm Ngư nghiệp (%) 1,8 5,66

2 Tổng sản phẩm trong tỉnh bình quân đầu người

(GDP) (USD)

2.000 1.750

II Xã hội

7 Tỷ lệ trẻ em dưới 5 tuổi bị suy dinh dưỡng (%) 14 13

STT Chỉ tiêu chủ yếu KH năm

2014

Ƣớc TH năm

2014

56,9 4.300

13 Tỷ lệ chất thải rắn ở đô thị được thu gom (%) 95 95

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Các chủng vi tảo có trong hệ sinh cảnh cát ven hồ tại tỉnh Thừa Thiên Huế

2.1.2 Địa điểm nghiên cứu

Địa điểm nghiên cứu tại huyện Phòng Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế

Hình 2.1 Địa điểm nghiên cứu tại huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế

Các điểm lấy mẫu tại huyện Phong Điền, tỉnh Thừa Thiên Huế có toạ độ được trình bày ở bảng sau:

Bảng 2.1 Danh mục tọa độ điểm nghiên cứu

2.1.3 Thời gian nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện từ 10/2018 – 4/2019

2.2 Nội dung nghiên cứu

- Phân lập các loài vi tảo phân bố trong hệ sinh cảnh cát ven hồ ở tỉnh Thừa Thiên Huế

- Định danh các loài phân lập được bằng phương pháp so sánh hình thái

- Khảo sát đường cong tăng trưởng, tốc độ sinh trưởng và vòng đời của các nhóm tảo đã phân lập được

- Xác định hàm lượng chlorophyll-a, chlorophyll-b, carotenoid và lipid của các loài phân lập được

2.3 Phương pháp nghiên cứu

2.3.1 Phương pháp nghiên cứu ngoài thực địa

Tiến hành thu mẫu tại 10 vị trí ở các khu vực hệ sinh thái cát nước ngọt tại tỉnh Thừa Thiên Huế

Sử dụng vợt mắt lưới 25 micro để thu mẫu tại hệ sinh thái cát :

Mẫu sống: Chọn khu vực lấy mẫu cách mép nước 10cm, lấy vùng cát có tảo, bỏ lượng cát này vào 1 thau, dùng nước ngầm khuấy đều mẫu cát để tách tảo ra khỏi cát, lọc nước sau khi quấy qua vợt có mắt lưới 25micro bỏ vào lọ Bảo quản mẫu trong thùng xốp, vận chuyển về phòng thí nghiệm, lấy 10ml mẫu nước cho vào bình có chứa 200ml BBM đã được khử trùng (Kanz T, 1969)

2.3.2 Phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

a) Phương pháp phân lập vi tảo

Mẫu sống nuôi trong phòng lạnh ở nhiệt độ 25oC, dưới ánh sáng huỳnh quang với thời gian ngày đêm là 16:8 Hai ngày một lần, các bình được kiểm tra sự phát triển của tảo bằng kính hiển vi quang học để theo dõi sự tăng trưởng của tảo

Cấy tảo được thực hiện bằng cách cấy dung dịch nuôi, cấy 50 µl vào đĩa Petri có chứa môi trường thạch (15g Agar trên 1l môi trường BBM) (Abou-Shanab & cs., 2011), mẫu nuôi trong phòng lạnh ở nhiệt độ 25o

C, dưới ánh sáng huỳnh quang với thời gian ngày đêm là 16:8 Sau 4 ngày tảo lên, tiến hành phân lập tảo trên môi trường thạch BBM

Độ thuần chủng của tảo được xác định bằng cách lặp lại cấy tảo và theo dõi thường xuyên dưới kính hiển vi Việc xác định bằng kính hiển vi được thực hiện bằng cách sử dụng phương pháp thực vật (David, 2004)

b) Phương pháp phân loại

Sử dụng phương pháp phân loại hình thái: Dùng kính hiển vi, sử dụng tài liệu định dạng vi tảo Freshwater Algae: Identification, enumeration and use as bioindicators: Second edition (Bellinger & Sigee, 2015), trang web Algaebase để xác định sự hiện diện của các chủng vi tảo

c) Phương pháp xác định hàm lượng chlorophyll-a, chlorophyll-b, carotenoid và lipid

Chlorophyll a (Ch-a)=16.72(A665)–9.16(A652) Chlorophyll b (Ch-b)=34.09(A652)–15.28(A665) Carotenoid =[1000(A470)–1.63Ch-a–104.96Ch-b]/221

- Phương pháp xác định hàm lượng lipid (Bligh & Dyer, 1959):

Tiến hành hút 15ml sinh khối tảo vào lọ thuỷ tinh, bỏ lần lượt 2ml methanol và 1ml chloroform lắc đều trong 2 phút Hỗn hợp được bọc trong bao đen và giữ ở 250

C trong 24h Lấy hỗn hợp ra thêm vào 1ml chloroform và lắc mạnh trong 1phút, tiếp tục thêm 1,8ml nước cất và lắc 2 phút Tách lớp hỗn hợp bằng cách ly tâm trong 10 phút với tốc độ 2000 vòng/phút Đem hỗn hợp lọc bằng giấy lọc vào một lọ thuỷ tinh sạch

đã được đem sấy khô và cân khối lượng trước(W1) Tiến hành làm bay hơi nước bằng máy đun cách thuỷ đến khi cạn hết nước và sấy khô them ở 1040

X = số lượng tế bào được đếm

Y = số lượng ô vuông nhỏ nhất được đếm

d = độ dày của lớp nước trong buồng đếm

W = cạnh của một ô vuông

W2 x d: Thể tích của dung dịch trong một ô vuông nhỏ nhất

Trên buồng đếm Sedgwick (sử dụng cho các loài tảo sợi, tảo sống tập đoàn) mật

độ tế bào được tính theo công thức:

Số lượng tb/ml = lượng tb trung bình trên 1 ô x 1.000

2.3.4 Khảo sát tốc độ tăng trưởng

- Mô tả thí nghiệm: Các chủng tảo được nuôi trong 3 ống nghiệm, sử dụng môi trường BBM có thể tích 20ml, mật độ đầu vào của các giống tảo là 2.105

tb/ml và các mẫu điều kiện thí nghiệm là như nhau

- Thông số theo dõi: mật độ tế bào, nhiệt độ, ánh sáng

- Tần suất: Theo dõi nhiệt độ, ánh sáng mỗi ngày Tiến hành đếm mật độ 2 ngày một lần, đếm trong vòng năm ngày

- Xác định tốc độ tăng trưởng của vi tảo được tính theo công thức (Molina E.,2001)

Trong đó: Nt và N0 là nồng độ khối lượng tế bào khô (g.L-1) ở thời gian cuối (Tt)

và bắt đầu (T0) của pha log tương ứng

2.3.5 Phương pháp xác định thời gian thế hệ

Thời gian thế hệ được xác định bằng công thức sau (Dũng & cs., 2001):

k = (thế hệ/giờ) Thời gian thế hệ bình quân: g = (giờ/thế hệ)

Trong đó:

k: Hằng số tốc độ sinh trưởng bình quân

g: Thời gian thế hệ bình quân

N1,N2: mật độ tế bào ở thời gian t1, t2

: khoảng thời gian từ t1 đến t2 (giờ)

2.3.6 Phương pháp xử lý số liệu

Các số liệu được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excel