- ĐÁNH GIÁ HÀM LƯỢNG KIM LOẠI NẶNG TRONG ĐẤT PHÈN TRỒNG LÚA CÓ BÓN PHÂN XỈ THÉP TẠI TỈNH KIÊN GIANG VÀ HẬU GIANG. - Đất phèn, kim loại nặng, phân xỉ thép. - Nghiên cứu nhằm theo dõi sự biến đổi hàm lượng kim loại nặng (As, Cd, Hg, Pb) trong đất phèn trồng lúa được bón phân xỉ thép. - Thí nghiệm được thực hiện trong nhà lưới thuộc Bộ môn Tài nguyên Đất đai, Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ. - thí nghiệm ngoài đồng được thực hiện tại tỉnh Kiên Giang và tỉnh Hậu Giang. - Thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên các loại phân sử dụng (NPK, phân xỉ thép), giống lúa Núi Voi 1, OM5451, IR50504 với 3 nghiệm thức được lặp lại 4 lần. - Kết quả ghi nhận: trong nhà lưới hàm lượng As, Cd, Hg, Pb đều không vượt ngưỡng cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam QCVN 03:2008/BTNMT. - Các chỉ tiêu As, Cd, Hg, Pb thí nghiệm ngoài đồng tại Hòa An và Bình Sơn cũng không vượt ngưỡng cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam QCVN 03:2008/BTNMT. - Qua đó, với khoảng thời gian được thực hiện, phân xỉ thép không làm gia tăng kim loại nặng. - Đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong đất phèn trồng lúa có bón phân xỉ thép tại tỉnh Kiên Giang và Hậu Giang. - Phân bón xỉ thép là một sản phẩm phổ biến được tinh luyện từ thép xỉ trong ngành sản xuất thép công nghiệp với thành phần chủ yếu gồm các nguyên tố khoáng đa, vi lượng như: CaO (49,5. - Do được chế biến để trở thành một sản phẩm phân bón nên xỉ thép có nồng độ độc chất thấp: Cd (<0,001), Cr (<0,005), Hg (<0,0005), Se (<0,001), Pb (0,001), As (<0,001), F (0,1) và B (<0,02) (đơn vị: mg/kg) (Sumitomo Forestry Co.LTD, 2012). - Tuy nhiên, do xỉ thép có tỷ trọng lớn và một số kim loại nặng như: Cd, Cr, Hg, Se, Pb, As (Gurmel et al., 2004) có thể tích tụ trong đất lâu ngày dễ dẫn đến ngộ độc đất, làm ảnh hưởng đến cấu trúc và một số đặc tính khác của đất và môi trường Việt Nam nói chung và Đồng bằng song Cửu Long nói riêng. - Do đó đề tài “Đánh giá hàm lượng kim loại nặng trong đất phèn trồng lúa có bón phân bón xỉ thép tại tỉnh Kiên Giang và Hậu Giang” được thực hiện nhằm mục đích đánh giá khả năng lưu tồn của kim loại nặng As, Cd, Hg, Pb trong đất phèn qua các vụ khi sử dụng phân xỉ thép.. - Thí nghiệm trên đất phèn trong Nhà lưới thuộc Bộ môn Tài nguyên Đất đai, Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên, Khu 2, Trường Đại học Cần Thơ.. - Thí nghiệm ngoài đồng được tiến hành trên đất phèn trồng lúa ở xã Hòa An, huyện Phụng Hiệp, tỉnh Hậu Giang và xã Bình Sơn, huyện Hòn Đất, tỉnh Kiên Giang.. - 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Thí nghiệm trong Nhà lưới. - 16% P 2 O 5 , phân xỉ thép. - Các chỉ tiêu phân tích pH, As, Cd, Hg, Pb được thực hiện tại Phòng Thí nghiệm Chuyên Sâu thuộc Khu 2, Trường Đại học Cần Thơ. - Với diện tích chậu là 0,034 m 2 , lượng phân cho mỗi chậu là 0,74 g phân đạm – 0,34 g phân lân – 0,17 g phân kali và phân xỉ thép liều lượng 1 (379,8g/chậu) và liều lượng 2 (759,6g/chậu). - Thí nghiệm được bố trí theo thể thức hoàn toàn ngẫu nhiên, với 3 nghiệm thức (NT): NT1: Liều lượng phân NPK đối chứng), NT2: Liều lượng phân NPK (100-60-30. - 379,8g/chậu phân xỉ thép bón hoàn toàn lúc làm đất, NT3: Liều lượng phân NPK (100-60-30. - 759,6g/chậu phân xỉ thép bón hoàn toàn lúc làm đất, với 4 lần lặp lại.. - 2.2.2 Thí nghiệm ngoài đồng trên vùng đất phèn trồng lúa tại Bình Sơn, Hòn Đất, Kiên Giang và Hòa An, Phụng Hiệp, Hậu Giang. - Phương pháp bố trí thí nghiệm. - Ở vụ Hè Thu 2012, thí nghiệm được bố trí theo thể thức khối hoàn toàn ngẫu nhiên có 05 nghiệm thức với diện tích 50 m 2 (4,5 m x 11,11 m) được lặp lại 04 lần, tổng số có 20 điểm tương ứng là 1.000 m 2 . - Với vụ Đông Xuân 2012-2013 và vụ Hè Thu 2013, thí nghiệm được bố trí đánh giá lưu tồn của phân xỉ thép trên nền đất vụ Hè Thu 2012 (đánh giá lưu tồn) và trong vụ Hè Thu 2013 thí nghiệm được bố trí mới với 4 nghiệm thức có diện tích 25 m 2 (3,5 m x 7,2 m), được lặp lại 4 lần. - Tổng số có 16 lô tương ứng là 400 m 2 , những nghiệm thức mới này được xây dựng trên đất chưa qua sử dụng phân bón xỉ thép trên mẫu ruộng liền kề với thí nghiệm đánh giá lưu tồn.. - Thời điểm bón phân, liều Lượng và loại phân được sử dụng tại các nghiệm thức. - Tất cả các nghiệm thức được bón lót 10 ngày trước khi cấy.. - NT2: Bón NPKvới tỷ lệ 120-90-30 kg/ha/vụ + 3,16 tấn xỉ thép/ha. - NT3: Bón NPK với tỷ lệ 120-90-30 kg/ha/vụ + 6,32 tấn xỉ thép/ha. - Trên nền đất có bón xỉ thép vụ trước (đánh giá lưu. - NT2: Bón NPKvới tỷ lệ 120-90-30 kg/ha/vụ trên lô có bón 3,16 tấn xỉ thép/ha vụ trước. - NT3: Bón NPK với tỷ lệ 120-90-30 kg/ha/vụ trên lô có bón 6,32 tấn xỉ thép/ha vụ trước.. - NT2: Bón NPK với tỷ lệ 120-90-30 kg/ha/vụ + 1,5 tấn phân xỉ thép/ha/vụ. - NT3: Bón NPK với tỷ lệ 120-90-30 kg/ha/vụ + 3 tấn phân xỉ thép/ha/vụ. - Các nghiệm thức còn lại bón toàn bộ phân lân, xỉ thép và vôi trước khi cấy lúa 10 ngày.. - Mạ được gieo sạ từ 10 đến 15 ngày, sau đó được cấy trên các nghiệm thức với quy cách 15 cm x 15 cm, với số lượng tép lúa được cấy là 02 tép.. - Trước khi bố trí thí nghiệm: mẫu đại diện được lấy tại địa điểm nghiên cứu để phân tích các chỉ tiêu về hàm lượng kim loại nặng: As, Cd, Hg, Pb và tính lượng xỉ thép và vôi cần bón.. - Khi thu hoạch lúa sau 1 năm, mẫu đất được lấy hoàn toàn ngẫu nhiên trong từng nghiệm thức của các lô. - Sau đó, mẫu được phân tích tại Phòng thí nghiệm Chuyên sâu, Trường Đại học Cần Thơ theo các phương pháp chuẩn hóa. - Lấy mẫu theo phương pháp ngẫu nhiên đơn giản (Simple Random): thu mẫu một cách ngẫu nhiên, không theo qui luật, phương hướng và khoảng cách để thu hết số mẫu, khoan tay đường kính 4 cm được khoan ở độ sâu 0- 100 cm, mỗi lô khoan 1 điểm, vô bọc nylon đánh số ký hiệu theo nghiệm thức để mô tả phẩu diện đất, xác định pH đất thông qua sử dụng giấy đo pH và dung dịch H 2 O 2 , so màu đất bằng bảng so màu Munsell, quan sát sự xuất hiện của đóm jarosite. - 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Kết quả thí nghiệm trong Nhà lưới Đặc tính hóa học đất sau khi được lấy mẫu phân tích trước và sau chu kỳ thí nghiệm trong Nhà lưới được thể hiện cụ thể trong Bảng 1.. - Bảng 1: Đặc tính hóa học đất trước và sau chu kỳ thí nghiệm trong Nhà lưới. - Chú thích: B: nghiệm thức. - KPH: Không phát hiện B2: 100N + 60P2O5 + 30K2O + 1,5 tấn xỉ thép/ha;. - B1: 100N + 60P2O5 + 30K2O (Đối chứng) B3: 100N + 60P2O5 + 30K2O+ 3 tấn xỉ thép/ha.. - Bảng 1 cho thấy đặc tính hóa học của đất ở xã Hòa An, huyện Phụng Hiệp, tỉnh Hậu Giang trong thí nghiệm ở Nhà lưới có sự biến động tương đối rõ.. - Cụ thể, theo kết quả phân tích mẫu đất ở cuối chu kỳ, chỉ tiêu pH có khuynh hướng tăng và được cải thiện đáng kể ở các nghiệm thức có bón phân xỉ thép, nguyên nhân do trong phân xỉ thép có chứa các thành phần chính như: CaO, SiO 2 , MnO, Al 2 O 3 , P 2 O 5 , MgO, TiO 2 … (Gurmel et al., 2004), các oxít kim loại này khi bón vào đất sẽ tác dụng với nước tạo thành các chất kiềm có nhiều ion OH. - Còn các chỉ tiêu kim loại nặng như: As, Cd, Hg, Pb có khuynh hướng tăng giảm không đồng đều và không có sự khác biệt lớn giữa các nghiệm thức có bón phân xỉ thép và không bón phân xỉ thép, riêng hàm lượng Cd và Pb giảm rất thấp ở cuối chu kỳ. - Còn ở hai nghiệm thức được bón phân xỉ thép (B2, B3), kết quả cũng có khuynh hướng tích cực trong cải thiện vùng đất phèn vì trong phân xỉ thép có chứa các thành phần chính như: CaO, SiO 2 , MnO, Al 2 O 3 , P 2 O 5 , MgO, TiO 2 … (Gurmel et al., 2004), khi phân xỉ thép bón vào sẽ làm pH tăng lên (pH B2 là 6,66;. - Mặt khác, phân xỉ thép đã bổ sung một lượng Mg, Si và Ca để trung hòa Al và Fe trong đất phèn làm cho Cd không bị liên kết với Al và Fe để không làm giảm khả năng linh động của Cd được nữa. - Các nghiệm thức B1, B2, B3 có hàm lượng chì còn rất thấp so với quy chuẩn vì khi pH của môi trường giảm xuống, tính hòa tan của chì tăng lên.. - Mặc khác, phân xỉ thép có chứa các thành phần chính như:. - Vì vậy, hàm lượng chì ở nghiệm thức B2, B3 ở cuối chu kỳ thí nghiệm được cải thiện rất hiệu quả. - 3.2 Kết quả thí nghiệm ngoài đồng 3.2.1 Kết quả thí nghiệm ở Hòa An, Phụng Hiệp, Hậu Giang. - Đặc tính hóa học đất trước và sau chu kỳ thí nghiệm ở Hòa An được thể hiện cụ thể trong Bảng 2.. - Bảng 2: Đặc tính hóa học đất trước và sau chu kỳ thí nghiệm ở Hòa An, Phụng Hiệp, Hậu Giang Các chỉ tiêu Đầu. - chu kỳ. - Chú thích : B: nghiệm thức. - KPH: Không phát hiện B3a: 120N + 90P2O5 + 30K2O + 3 tấn xỉ thép/ha;. - B2a: 120N + 90P2O5 + 30K2O + 1,5 tấn xỉ thép/ha B5a: 120N + 90P2O5 + 30K2O+ 2,94 tấn vôi/ha;. - Qua kết quả phân tích mẫu đất ở 2 lần thu mẫu là đầu và cuối chu kỳ trồng lúa trên loại đất phèn ở Hòa An, Phụng Hiệp, Hậu Giang, các chỉ tiêu pH, As, Cd, Pb của đất thí nghiệm có sự biến động không đồng đều. - Riêng chỉ tiêu pH ở cuối chu kỳ, của các nghiệm thức có bón phân xỉ thép có khuynh hướng tốt hơn so với các nghiệm thức không bón phân xỉ thép và nghiệm thức bón vôi, đối chứng. - (1999), trong điều kiện đất ngập nước, bón phân xỉ thép để bổ sung Fe sẽ làm tăng và cải thiện pH của đất nghiên cứu. - Các chỉ tiêu KLN tuy có biến động nhưng chênh lệch không nhiều giữa các nghiệm thức được bón và không được bón phân xỉ thép. - 3.2.2 Kết quả thí nghiệm ở Bình Sơn. - Qua kết quả thu và phân tích mẫu đầu ở đầu và cuối chu kỳ trồng lúa thí nghiệm ngoài đồng ở Bình Sơn, Hòn Đất, Kiên Giang, các chỉ tiêu pH và các KLN của đất thí nghiệm có sự biến động không lớn.. - Đặc tính hóa học đất trước và sau chu kỳ thí nghiệm ở Bình Sơn được thể hiện cụ thể trong Bảng 3.. - Bảng 3: Đặc tính hóa học đất trước và sau chu kỳ thí nghiệm ở xã Bình Sơn, huyện Hòn Đất, tỉnh Kiên Giang. - B3b: 120N + 90P2O5 + 30K2O + 3 tấn xỉ thép/ha;. - B2b: 120N + 90P2O5 + 30K2O + 1,5 tấn xỉ thép/ha. - Kết quả cho thấy Cd, Pb có khuynh hướng tăng khi bón lượng phân xỉ thép 3 tấn/ha, tuy nhiên hàm lượng Pb (5.986 µg/kg) vẫn thấp hơn so với nghiệm thức bón vôi (6.901 µg/kg) trong khi đó hàm lượng As và Hg đều không phát hiện. - Theo kết quả nghiệm thức được bón phân NPK theo tập quán địa phương (B1b) ở cuối chu kỳ, các chỉ tiêu KLN có khuynh hướng thấp hơn các nghiệm thức còn lại và thấp hơn so với đầu chu kỳ. - Riêng chỉ tiêu pH được cải tạo hiệu quả nhất ở nghiệm thức được bón phân xỉ thép ở mức 3 tấn phân xỉ thép/ha (B3b). - Điều kiện đất ngập nước với việc bổ sung hàm lượng Fe thông qua việc bón phân xỉ thép sẽ làm tăng nồng độ pH trong đất (Takuhito et al., 1999).. - Nhìn chung, khi phân xỉ thép được sử dụng để bón vào đất phèn trồng lúa, hầu hết các chỉ tiêu cuối chu kỳ đều có khuynh hướng giảm so với đầu chu kỳ. - Hàm lượng As ở các nghiệm thức B1b, B2b và B3b cho kết quả có khuynh hướng rất tích cực là đều. - không phát hiện nồng độ As trong đất vùng thí nghiệm (LOD = 0,5 ppb: giới hạn phát hiện của thiết bị). - Kết quả B1b sau một chu kỳ trồng lúa cho thấy hàm lượng As trong đất ở mức không phát hiện;. - nguyên nhân khách quan là vùng thí nghiệm là vùng đất nhiễm phèn trũng nên vùng thí nghiệm phần lớn luôn ngập trong nước, do đó, một phần As bị rửa trôi theo kênh dẫn, lượng As còn lại ít mà nhu cầu của cây cũng cần nguyên tố vi lượng này cho quá trình sinh trưởng và phát triển. - Còn đối với các nghiệm thức được bón phân xỉ thép, nguyên nhân kết quả thí nghiệm không phát hiện nồng độ As ở LOD = 0,5 ppb là do phân xỉ thép có chứa một lượng lớn CaO nên làm cho As tăng tính linh động hơn do chuyển từ Fe, Al – acsenat sang dạng Ca – acsenat linh động hơn (Lê Văn Khoa và ctv., 2003) giúp cây dễ hấp thu và dễ bị phóng thích rửa trôi ra môi trường nước xung quanh. - Kết quả phân tích mẫu đất cho thấy nghiệm thức B1b có hàm lượng Cd thấp nhất (25 µg/kg). - Kết quả các nghiệm thức có hàm lượng Cd trong đất thấp là do ảnh hưởng phần lớn vào đất chua nên giá trị pH thấp. - Riêng B3b có khuynh hướng tiêu cực hơn vì ở nghiệm thức này, hàm lượng Cd tăng lên và cao hơn tất cả các nghiệm thức còn lại. - nguyên nhân khách quan là lượng phân xỉ thép bón vào nghiệm thức quá nhiều mà thời gian vụ lúa ngắn, do đó lượng phân xỉ thép tan không hết. - Vì vậy, phân xỉ thép không được hiệu quả ở nghiệm thức này, không cải thiện tốt nồng độ của Cd trong đất thí nghiệm.. - điều này cho thấy trong thành phần của phân xỉ thép và vôi không có chứa hàm lượng Hg hoặc nếu có cũng chỉ là hàm lượng rất thấp. - Đối với các nghiệm thức được bón phân xỉ thép và vôi, kết quả cuối chu kỳ tương đối tốt nhưng hiệu quả chưa cao. - nhân khách quan là do vùng thí nghiệm là vùng trũng, thấp nên nước hầu như thường xuyên ngập ruộng trong thời gian dài và rửa trôi đi các thành phần của phân xỉ thép và vôi ra ngoài kênh dẫn nước xung quanh, do đó làm cho hiệu quả của các nghiệm thức này không cao. - Tuy nhiên, theo kết quả phân tích, hàm lượng KLN ở nghiệm thức canh tác theo tập quán của địa phương so với các nghiệm thức còn lại thì không có sự khác biệt lớn, thậm chí còn thấp hơn so với các nghiệm thức được bón phân xỉ thép.. - Đối với đất phèn, hàm lượng As Hg, Cd, Pb khi đánh giá lưu tồn không vượt ngưỡng cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam QCVN 03:2008/BTNMT so với đầu chu kỳ trong thí nghiệm trồng lúa ở Nhà lưới. - hàm lượng kim loại nặng As Hg, Cd, Pb khi đánh giá lưu tồn không vượt ngưỡng cho phép theo tiêu chuẩn Việt Nam QCVN 03:2008/BTNMT so với đầu chu kỳ trong thí nghiệm trồng lúa ở Hòa An, Phụng Hiệp, Hậu Giang và Bình Sơn, Hòn Đất, Kiên Giang. - Trong các nghiệm thức có bón và không có bón phân xỉ thép ở cuối chu kỳ trồng lúa thí nghiệm so với đầu chu kỳ, kết quả của sự biến động hàm lượng KLN trong đất ở các nghiệm thức không được bón phân xỉ thép thậm chí thấp hơn ở các nghiệm thức được bón phân xỉ thép. - Hàm lượng của As, Cd, Hg, Pb trong đất đều không vượt Quy chuẩn Việt Nam (QCVN 03:2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về hàm lượng KLN trong đất). - Khi sử dụng phân xỉ thép bón cho cây lúa, bên cạnh đánh giá sự lưu tồn của kim loại năng, khả năng cung cấp các chất trung và đa lượng cho cây trồng trên các loại đất, đặc biệt là đất bạc màu là một vấn đề cần được thảo luận và nghiên cứu thêm.. - Các thí nghiệm so sánh đánh giá biến động hàm lượng Hg, As, Pb, Cd trong kênh thoát nước và trong nước ngầm trong các bộ phận của cây (rễ, thân, hạt (quả)) và các loài thủy sinh vật trong vùng nghiên cứu khi áp dụng bón phân xỉ thép cần được tiến hành. - Vai trò của xỉ thép trong cung cấp các nguyên tố trung, đa vi lượng cho cây trồng cần được tiếp tục nghiên cứu.. - Liều lượng áp dụng phân xỉ thép phù hợp với từng loại đất cần được nghiên cứu để tránh tình trạng bón thừa gây lãng phí phân và dẫn đến không hiệu quả về kinh tế.. - 2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về hàm lượng kim loại nặng trong đất.