- KHẢ NĂNG XỬ LÝ Ô NHIỄM ĐẠM, LÂN HỮU CƠ HÒA TAN TRONG NUỚC THẢI AO NUÔI CÁ TRA CỦA LỤC BÌNH (EICHHORINA CRASSIPES) VÀ CỎ. - Lục bình và cỏ vetiver được trồng trong môi trường được cung cấp đầy đủ các thành phần dinh dưỡng khoáng. - Tuy nhiên, N khoáng hoặc P khoáng được thay thế bằng hợp chất hữu cơ N-Glycine hoặc P-Glucose 1-phosphate. - Khả năng giúp giảm thiểu N và P hữu cơ hòa tan của lục bình và cỏ vetiver được đánh giá dựa vào tốc độ giảm N và P hữu cơ hòa tan theo thời gian. - Kết quả xử lý ô nhiễm N và P hữu cơ của lục bình và cỏ cũng được kiểm chứng bằng cách trồng các thực vật này trong nước thải được lấy trực tiếp từ ao nuôi cá tra. - Kết quả thí nghiệm cho thấy cả hai thực vật này đều phát triển tốt trong môi trường dinh dưỡng được thay thế N khoáng bằng Glycine hoặc P khoáng bằng Glucose 1-phosphate. - Sau 1 tháng trồng, nghiệm thức trồng lục bình giảm 88 % N hữu cơ và 100 % P hữu cơ. - Tương tự, trồng cỏ vetiver giảm 85 % N hữu cơ và 99 % P hữu cơ.. - Khi trồng lục bình và cỏ vetiver trực tiếp trong nước được lấy từ các ao nuôi cá tra cho thấy hàm lượng N và P hữu cơ gần như giảm 100% sau 1 tháng trồng.. - (2007) nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi bằng bèo tai tượng Pistia stratiotes và bèo tai chuột Salvinia cucullata đã kết luận rằng sử dụng hai loại bèo này để hấp thu các chất dinh dưỡng trong môi trường nước thải ô nhiễm hữu cơ là một biện pháp hữu hiệu. - Tương tự, các kết quả nghiên cứu ngòai nước đã xác định khả năng của rong tảo và vi khuẩn trong phân hủy các hợp chất hữu cơ hòa tan chứa N và P nhờ tiết ra các enzyme chuyên biệt như peptidase, protenase, phosphatase. - Từ kết quả của các nghiên cứu trên cho thấy có thể sử dụng thực vật thủy sinh trồng trong các kênh, mương thóat hoặc ao lắng chứa nước thải từ các ao nuôi cá tra thâm canh để giúp giảm ô nhiễm N, P hữu cơ trong nước thải trước khi bơm, thóat ra môi trường. - Ở đồng bằng sông Cửu Long, lục bình và cỏ vetiver có khả năng phát triển sinh khối rất nhanh trong điều kiện tự nhiên. - Lục bình hiện diện phổ biến trong kênh, rạch. - Sử dụng lục bình và cỏ vetiver trong xử lý nước có nồng độ dinh dưỡng cao đã được ghi nhận hiệu quả trong một số nghiên cứu (Christian et al., 2005). - Tuy nhiên, khả năng xử lý nguồn nước ô nhiễm các dạng hữu cơ của N và P do dư thừa thức ăn và chất thải trong quá trình nuôi cá tra thâm canh của lục bình và cỏ vetiver chưa được đánh giá.. - Nghiên cứu này được thực hiện nhằm đánh giá khả năng xử lý N và P hữu cơ hòa tan của lục bình và cỏ vetiver khi được trồng trong môi trường được bổ sung các dạng N và P hữu cơ và khả năng xử lý các nguồn ô nhiễm này khi trồng trực tiếp trong nước thải của ao nuôi cá tra thâm canh.. - Lục bình và cỏ vetiver nguyên liệu dùng để sử dụng cho thí nghiệm được lấy từ tự nhiên. - Chọn lục bình và cỏ không quá non và không quá già để tiến hành thí. - Lục bình được chọn làm thí nghiệm có chiều dài từ cuốn lá đến đỉnh lá khoảng 20cm, số lá trên mỗi cây từ 4 – 5 lá. - Cho vào mỗi chậu 1 cây lục bình có khối lượng khoảng 25g. - 2.1 Đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm N, P hữu cơ của lục bình và cỏ vetiver trồng trong môi trường nhân tạo. - Lục bình và cỏ vetiver được trồng trong dung dịch dinh dưỡng Hoagland được cung cấp đầy đủ các khoáng chất. - Để đánh giá khả năng giúp giảm thiểu hàm lượng N hữu cơ hòa tan của lục bình và cỏ, nguyên tố N trong môi trường dinh dưỡng được thay thế bằng N hữu cơ – Glycine. - Tương tự, P vô cơ trong dung dịch dinh dưỡng được thay thế bằng P hữu cơ – Glucose 1-phosphate.. - Hàm lượng N và P trong môi trường khi bắt đầu nuôi tảo là 5 mg (tương ứng với nồng độ 2,5 mg / L). - Lượng N và P hữu cơ này tương ứng với lượng N và P hòa tan hiện diện trong nước ao nuôi cá tra vào giai đọan cá trưởng thành dựa vào kết quả phân tích thực tế đồng ruộng. - Lục bình + N hc - Lục bình + P hc - Cỏ vetiver + N hc - Cỏ vetiver + P hc - N hc. - Nghiệm thức (5) và (6) không trồng lục bình hoặc cỏ vetiver và được sử dụng như nghiệm thức đối chứng. - Các nghiệm thức được cung cấp N hoặc P hữu cơ (hc), trong khi đó các nguyên tố dinh dưỡng đa lượng và vi lượng khác được cung cấp đầy đủ ở dạng vô cơ.. - Sau khi trồng lục bình và cỏ vào môi trường dinh dưỡng, đánh dấu mực nước trong chậu để bổ sung lượng nước định kỳ sau mỗi lần lấy mẫu nước phân tích. - Chậu trồng lục bình và cỏ. - được bao kín bằng nylon đen nhằm mục đích hạn chế sự phát triển của rong, tảo trong môi trường. - Đánh giá khả năng xử lý N hoặc P hữu cơ hòa tan của lục bình và cỏ vetiver dựa vào phân tích hàm lượng N hoặc P hữu cơ còn lại trong môi trường vào các ngày 0, 7, 14 và 28 sau thời gian nuôi trồng lục bình hoặc cỏ.. - 2.2 Đánh giá khả năng xử lý N, P hữu cơ hòa tan trong nước ao nuôi cá tra của lục bình và cỏ vetiver. - Để kiểm chứng khả năng gíup giảm thiểu ô nhiễm N, P hữu cơ trong môi trường thực tế, lục bình và cỏ vetiver cũng được trồng trong nước thải ao nuôi cá tra. - Thí nghiệm tiến hành thu mẫu nước tại các ao nuôi cá tra thâm canh ở xã Định Hòa, huyện Lai Vung, tỉnh Đồng Tháp và Cồn Khương, thành phố Cần Thơ để phân tích hàm lượng N, P hữu cơ hòa tan. - Dựa vào kết quả phân tích, lựa chọn mẫu nước trong ao nuôi ở Cồn Khương là nơi có hàm lượng N, P hữu cơ hòa tan cao nhất để thực hiện thí nghiệm nuôi trồng lục bình và cỏ. - Đối chứng (không trồng lục bình hoặc cỏ. - Trồng lục bình trong nước ao. - Để đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm N, P hữu cơ hòa tan của lục bình và cỏ, tiến hành phân tích hàm lượng N, P hữu cơ hòa tan còn lại trong nước ao sau thời gian 7, 14, 28 ngày trong điều kiện có trồng lục bình hoặc cỏ so với đối chứng. - Thí nghiệm được bố trí và quản lý tương tự như thí nghiệm trồng lục bình và cỏ trong môi trường nhân tạo đã được mô tả trong thí nghiệm trên.. - Hàm lượng N và P hữu cơ hòa tan trong mẫu nước được xác định dựa vào chênh lệch giữa hàm lượng tổng số và hàm lượng vô cơ hòa tan của các nguyên tố này.. - N và P hữu cơ hòa tan của lục bình và cỏ vetiver dựa vào so sánh hàm lượng của các nguyên tố này trong môi trường trước khi nuôi trồng lục bình hoặc cỏ vetiver và lượng còn lại được phân tích trong suốt giai đọan khoảng 1 tháng sinh trưởng của lục bình và cỏ. - 3.1 Nhận định chung về khả năng sinh trưởng của lục bình và cỏ vetiver trong điều kiện nuôi trồng trong môi trường nhân tạo được bổ sung nguồn N hoặc P hữu cơ. - Lục bình và cỏ vetiver có khả năng phát triển tốt trong môi trường dinh dưỡng nhân tạo, trong đó N và P được thay thế bằng N hữu cơ hoặc P hữu cơ. - Trọng lượng tươi ban đầu của lục bình dao động trong khoảng 21,5 g đến 25,8 g và trọng lượng tươi ban đầu của vetiver dao động trong khoảng 14 g đến 14,5 g. - Sau 28 ngày trồng, trọng lượng tươi của lục bình đạt g khi được trồng trong dung dịch được bổ sung N hữu cơ và đạt g khi trồng trong dung dịch được cung cấp P hữu cơ. - Kết quả phân tích thống kê cho thấy tỷ lệ tăng khối lượng ở mỗi loại thực vật khác biệt có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 1% sau 28 ngày trồng trong môi trường có sự thay thế N, P khoáng bằng N hoặc P hữu cơ (Bảng 1).. - Bảng 1: Sinh khối lục bình và cỏ theo thời gian khi được trồng trong môi trường được cung cấp N hữu cơ hoặc P hữu cơ. - Lục bình + N hc Lục bình + P hc Cỏ vetiver + N hc Cỏ vetiver + P hc . - So sánh tỷ lệ gia tăng khối lượng khi lục bình và cỏ vetiver được nuôi trồng trong môi trường được cung cấp N hoặc P hữu cơ cho thấy tỷ lệ gia tăng khối lượng của hai loại thực vật đều cao hơn khi môi trường chỉ thay thế P khoáng bằng P hữu cơ.. - Ngược lại tỷ lệ gia tăng sinh khối thấp hơn khi thay thế N khoáng bằng N hữu cơ.. - Mặc dù cung cấp N ở dạng hữu cơ thì cây trồng vẫn có thể phát triển. - DIỄN BIẾN N HỮU CƠ THEO THỜI GIAN. - N-HC+Vetiver N-HC+Lục bình b. - DIỄN BIẾN P HỮU CƠ THEO THỜI GIAN. - P-HC+Vetiver P-HC+Lục bình. - kết quả gia tăng sinh khối của lục bình và cỏ vetiver khi thay thế P khoáng bằng P hữu cơ đều cao hơn khi cung cấp N hữu cơ.. - 3.2 Khả năng giúp giảm thiểu N và P hữu cơ của lục bình và cỏ vetiver Kết quả trồng lục bình và cỏ vetiver trong môi trường dinh dưỡng được thay thế N khoáng bằng N hữu cơ (cung cấp từ hợp chất Glycine) cho thấy lượng N hữu cơ giảm theo thời gian trồng. - Sau 7 ngày trồng, lượng N hữu cơ trong môi trường trồng lục bình còn lại mg so với 5 mg ban đầu và tiếp tục giảm trong giai đọan sau. - Kết quả đạt được tương tự đối với cỏ vetiver, với hàm lượng N hữu cơ còn lại trong môi trường là mg sau 7 ngày trồng (Hình 2).. - Trong môi trường dinh dưỡng thay thế P khoáng bằng P hữu cơ Glucose 1-phosphate, lượng P hữu cơ giảm nhanh khi trồng lục bình hoặc cỏ. - trồng, lượng P hữu cơ hòa tan trong môi trường trồng lục bình giảm còn 0,13±0,07 mg so với 5 mg ban đầu (giảm 97. - Đối với môi trường trồng cỏ vetiver, hàm lượng P hữu cơ hòa tan giảm còn 0,3±0,04 mg so với 5 mg ban đầu (giảm 94. - Hình 3: Lượng P hữu cơ (Glucose -1- Phosphate) còn lại trong dung dịch dinh dưỡng khi trồng thủy canh lục bình và cỏ vetiver theo thời gian. - Kết quả phân tích ở nghiệm thức đối chứng sau 28 ngày cho thấy hàm lượng N và P hữu cơ hòa tan giảm không đáng kể. - Hình 2: Lượng N hữu cơ (Glycine) còn lại trong dung dịch dinh dưỡng khi trồng thủy canh Vetiver và Lục bình theo thời gian. - Kết quả này cho thấy, sự hiện diện của cả hai nhóm thực vật lục bình và cỏ vetiver đều có khả năng giúp giảm thiểu hàm lượng N và P hữu cơ hòa tan.. - Hình 4: Tỷ lệ giảm N và P hữu cơ hòa tan của nghiệm thức đối chứng (không trồng lục bình và cỏ vetiver) sau 28 ngày. - So sánh khả năng sinh trưởng của lục bình và cỏ trong môi trường chỉ cung cấp N, P từ các hợp chất hữu cơ đơn giản, kết quả cho thấy các thực vật này có khả năng sử dụng P từ các hợp chất hữu cơ chứa P hiệu quả hơn sử dụng N từ các hợp chất N hữu cơ. - Nhận định này phù hợp với kết quả ghi nhận sự gia tăng sinh khối của lục bình và cỏ cao hơn khi trồng trong điều kiện chỉ cung cấp N so sánh với môi trường cung cấp P hữu cơ (Bảng 1).. - Khả năng phát triển của lục bình và cỏ trong môi trường được thay thế N hữu cơ hoặc P hữu cơ có thể giải thích là do một hoặc tổng hợp các cơ chế sau: (i) các acid amin đơn giản có thể được hấp thu trực tiếp bởi rễ cây, (ii) do cây trồng tiết ra một số enzyme đặc hiệu để phân cắt các hợp chất N, P hữu cơ thành các hợp chất đơn giản cây trồng có thể hấp thu được, hoặc (iii) cộng đồng vi sinh vật sống trong vùng rễ thực vật thủy sinh có khả năng khoáng hóa các hợp chất hữu cơ để cung cấp dinh dưỡng khoáng cho cây trồng. - Richardson et al., (2000) nghiên cứu trồng cây lúa mì trong dung dịch dinh dưỡng chứa các hợp chất P hữu cơ đã chứng minh rằng lúa mì có khả năng tự đáp ứng nhu cầu P bằng cách phân hủy các hợp chất P hữu cơ thành ion phosphate hòa tan nhờ các enzyme phosphomonoesterase và phytase.. - 3.3 Khả năng xử lý ô nhiễm N, P hữu cơ hòa tan trong môi trường nước ao nuôi cá tra của bèo lục bình và cỏ vetiver. - Kết quả phân tích đặc tính của mẫu nước ao nuôi cá tra sử dụng cho thí nghiệm trồng lục bình và cỏ cho thấy pH nước trung tính, thích hợp cho sự phát triển của thực vật thủy sinh. - Hàm lượng N, P vô cơ và hữu cơ khá cao (Bảng 2). - N hữu cơ hòa tan N tổng số. - P hữu cơ hòa tan P tổng số. - Trồng lục bình hoặc cỏ vetiver trực tiếp trong nước ao giúp giảm hàm lượng N hữu cơ hòa tan giảm khác biệt so với đối chứng. - Khi không có sự hiện diện của thực vật thủy sinh, hàm lượng N hữu cơ ổn định suốt 2 tuần và giảm 35% nồng độ sau thời gian 1 tháng. - Hàm lượng N hữu cơ giảm nhẹ vào cuối giai đọan thí nghiệm trong điều kiện không trồng lục bình hoặc cỏ là do hoạt động khoáng hóa của các vi sinh vật hiện diện trong môi trường nước ao nuôi cá hoặc do các tiến trình phân hủy tự nhiên khác. - Khi có sự hiện diện của lục bình hoặc cỏ, hàm lượng N hữu cơ hòa tan trong nước ao giảm nhanh. - Sau 7 ngày trồng, hàm lượng N hữu cơ của nghiệm thức trồng lục bình giảm 42% và nghiệm thức trồng cỏ giảm 36% so với hàm lượng ban đầu. - Sau 1 tháng, hàm lượng N hữu cơ trong môi trường trồng lục bình giảm 65% và giảm 67% trong môi trường trồng cỏ vetiver (Bảng 3).. - giảm N hữu cơ hòa tan theo thời gian trồng lục bình và cỏ vetiver Nghiệm thức Đối chứng Lục bình Vetiver Ngày 7 0b a a*. - Kết quả phân tích hàm lượng P hữu cơ còn lại trong môi trường có trồng lục bình và cỏ vetiver cho thấy khả năng giúp giảm hàm lượng P hữu cơ của lục bình và cỏ rất hiệu quả. - Trong thời gian ngắn 7 ngày sau khi trồng, hàm lượng P hữu cơ trong môi trường trồng lục bình giảm nhanh hơn so với môi trường trồng cỏ vetiver, với tỷ lệ giảm tương ứng là 72% và 21%. - Sau 1 tháng, hàm lượng P hữu cơ trong môi trường đối chứng giảm khoảng 34% trong khi đó hàm lượng P hữu cơ gần như không còn hiện diện trong môi trường có trồng lục bình và cỏ vetiver (Bảng 4).. - Kết quả này phù hợp với kết quả đánh giá khả năng hấp thu N, P của lục bình và cỏ vetiver trong môi trường thay thế N, P khoáng bằng các hợp chất hữu cơ chứa N hoặc P (Glycine và Glucose 1-phosphate). - Tốc độ giảm rất nhanh N, P hữu cơ. - hòa tan khi có sự hiện diện của lục bình hoặc cỏ vetiver giúp khẳng định hiệu quả của lục bình và cỏ giúp giảm nguồn ô nhiễm hữu cơ từ thức ăn và chất thải của cá tích lũy trong các ao nuôi cá tra thâm canh. - Mặc dù các hợp chất N, P hữu cơ hòa tan có khả năng phân hủy tự nhiên. - Tuy nhiên, sự hiện diện của lục bình và cỏ vetiver giúp giảm nhanh các thành phần này trong môi trường nước. - Khả năng giúp giảm hàm lượng N, P của lục bình và cỏ có thể do sự hấp thu trực tiếp hoặc có sự tham gia của các enzyme chuyên biệt và hoạt động khoáng hóa của vi sinh vật vùng rễ.. - giảm P hữu cơ hòa tan theo thời gian trồng lục bình và cỏ vetiver Nghiệm thức Đối chứng Lục bình Vetiver Ngày 7 0b a ns Ngày b a a**. - Kết quả nghiên cứu đã chứng minh được lục bình và cỏ vetiver có khả năng giúp giảm ô nhiễm đạm và lân hữu cơ hòa tan trong nước ao nuôi cá tra thâm canh.. - Trồng lục bình trong các ao lắng hoặc cỏ vetiver dọc bờ bao của ao lắng hoặc các kênh dẫn thóat nước sẽ giúp cải thiện hiệu quả hàm lượng N và P hữu cơ tích lũy từ thức ăn hoặc chất thải của cá trước khi bơm thóat nguồn nuớc thải này ra môi trường.. - Cần nghiên cứu đánh giá khả năng hấp thu trực tiếp các thành phần N hoặc P hữu cơ hòa tan của lục bình và cỏ trong các môi trường thanh trùng để hiểu rõ hơn cơ chế hấp thu các hợp chất này của thực vật thủy sinh.. - Lê Trình, 1997, Quan trắc và kiểm soát ô nhiễm môi trường nước