Luận án tiến sĩ Vũ Thị Khắc: Tích lũy cadimi trong lúa gạo đồng bằng sông Hồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI VŨ THỊ KHẮC NGHIÊN CỨU TÍCH LŨY CADIMI TRONG LÚA GẠO TRỒNG TRÊN ĐẤT PHÙ SA ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI, NĂM 2023 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI VŨ THỊ KHẮC NGHIÊN CỨU TÍCH LŨY CADIMI TRONG LÚA GẠO TRỒNG TRÊN ĐẤT PHÙ SA ĐỒNG BẰNG SÔNG HỒNG Ngành: Môi trường đất và nước Mã số: 9440303 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. NGUYỄN THỊ HẰNG NGA 2. ĐINH THỊ LAN PHƯƠNG HÀ NỘI, NĂM 2023 LỜI CAM ĐOAN Tác giả xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân tác giả. Các kết quả nghiên cứu và các kết luận trong luận án là trung thực, không sao chép từ bất kỳ tài liệu nào.

Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng quy định. Tác giả luận án Vũ Thị Khắc i LỜI CẢM ƠN Luận án được kế thừa một phần số liệu của đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, mã số HĐ 89-2019/KHCN-BNN “Nghiên cứu cơ sở khoa học xây dựng bộ thông số chất lượng nước tưới cho một số loại cây trồng chính lúa, ngô, đậu tương, lạc và rau”. Tác giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến cơ quan tài trợ và ban chủ nhiệm đề tài; Luận án được thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. Nguyễn Thị Hằng Nga và TS.

Đinh Thị Lan Phương - giảng viên trường Đại học Thủy lợi, tác giả xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới tập thể giáo viên hướng dẫn; Luận án được thực hiện dưới sự quản lý chuyên môn của Bộ môn Kỹ thuật và Quản lý Môi trường - Khoa Hóa và Môi trường, Phòng Đào tạo trường Đại học Thủy Lợi, tác giả xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa, bộ môn và nhà trường; Tác giả xin trân trọng cảm ơn các nhà khoa học trong và ngoài nước đã định hướng, góp ý cho tác giả để hoàn thiện luận án; Tác giả xin trân trọng cảm ơn Viện Khoa học Công nghệ và Môi trường - Liên minh HTX Việt Nam đã tạo mọi điều kiện để tác giả hoàn thành luận án; Tác giả xin trân trọng cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Thủy lợi đã tạo điều kiện về cơ sở vật chất và nhiều sự hỗ trợ khác để tác giả thực hiện luận án; Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến bố mẹ, người thân trong gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã luôn động viên tinh thần để tác giả hoàn thành luận án. ii MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH. vii DANH MỤC BẢNG .ix DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT. Tính cấp thiết của đề tài.

Mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.

Cấu trúc luận án .5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .1 Tổng quan về nguồn gốc, cơ chế tích lũy và ảnh hưởng của Cd đến lúa gạo .1 Nguồn gốc phát sinh Cd trong đất và nước .2 Cơ chế tích lũy Cd trong lúa gạo .3 Ảnh hưởng của Cd đối với sinh trưởng của lúa và chất lượng hạt .4 Tiêu chuẩn giới hạn cho phép của Cd trong đất, nước và gạo .2 Tổng quan về ô nhiễm Cd trong đất nông nghiệp, nước tưới và lúa gạo .1 Tổng quan nghiên cứu về thực trạng Cd trong đất và nước tưới .1 Tổng quan nghiên cứu về thực trạng Cd trong đất .2 Tổng quan nghiên cứu đánh giá thực trạng Cd trong nước tưới. Tổng quan nghiên cứu về tích lũy Cd trong lúa gạo .3 Tổng quan các giải pháp xử lý ô nhiễm Cd trong đất và lúa gạo .1 Các giải pháp xử lý ô nhiễm Cd trong đất .1 Giải pháp hoá học .2 Giải pháp thực vật.3 Giải pháp vi sinh vật .2 Các giải pháp hạn chế tích luỹ Cd trong lúa gạo .1 Sử dụng than sinh học .2 Sử dụng chất cải tạo đất.3 Công nghệ gen .4 Sử dụng silic (Si) hạn chế tích lũy Cd trong lúa gạo .4 Tổng quan về vùng đồng bằng sông Hồng .1 Đặc điểm tự nhiên.1 Đặc điểm địa hình .2 Đặc điểm thổ nhưỡng.3 Đặc điểm khí hậu .2 Hiện trạng dân sinh kinh tế xã hội .3 Thực trạng ô nhiễm nước tưới vùng đồng bằng sông Hồng.4 Đặc điểm canh tác lúa gạo vùng đồng bằng sông Hồng .5 Luận giải vấn đề nghiên cứu của luận án .41 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .1 Cơ sở khoa học lựa chọn các thí nghiệm thực hiện trong luận án .1 Lựa chọn loại đất .2 Lựa chọn giống lúa Bắc thơm số 7 .3 Lựa chọn giới hạn hàm lượng Cd trong nước tưới thí nghiệm .4 Lựa chọn vật liệu rơm rạ và than sinh học từ vỏ trấu .5 Lựa chọn tỷ lệ phối trộn vật liệu trong thí nghiệm hạn chế tích luỹ Cd trong gạo.2 Đối tượng và vật liệu thí nghiệm .1 Đất nền thí nghiệm .1 Thí nghiệm trong nhà lưới .2 Thí nghiệm đồng ruộng .2 Nước tưới và kỹ thuật tưới .1 Thí nghiệm trong nhà lưới .2 Thí nghiệm đồng ruộng .4 Vật liệu giàu Si .5 Phân bón và hóa chất .3 Bố trí thí nghiệm .1 Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của Cd đến sinh trưởng, năng suất lúa và tích lũy trong gạo .2 Bố trí thí nghiệm nghiên cứu sử dụng vật liệu giàu Si để giảm thiểu tích lũy Cd trong gạo .3 Phương pháp lấy mẫu, phân tích mẫu .4 Phương pháp xử lý số liệu .56 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .1 Hàm lượng Cd trong đất và nước tưới khu vực thí nghiệm .1 Hàm lượng Cd trong nước tưới kênh Cầu Bây .2 Giá trị pH và hàm lượng Cd trong đất khu vực thí nghiệm .2 Tích luỹ Cd trong đất dưới ảnh hưởng của nước tưới ô nhiễm .1 Tích lũy Cd trong đất trồng lúa dưới ảnh hưởng của nước tưới ô nhiễm .1 Thí nghiệm trong nhà lưới .2 Thí nghiệm đồng ruộng. Kết quả nghiên cứu về tích lũy Cd trong các bộ phận của lúa gạo. Kết quả nghiên cứu thí nghiệm trong nhà lưới .1 Vụ hè thu năm 2019 .2 Vụ đông xuân năm 2020.3 Vụ hè thu năm 2020 .4 Vụ đông xuân năm 2021.

Kết quả nghiên cứu thí nghiệm đồng ruộng .1 Vụ hè thu năm 2019 .2 Vụ đông xuân năm 2020.3 Vụ hè thu năm 2020 .4 Vụ đông xuân năm 2021.3 Đánh giá sự tích luỹ Cd trong các bộ phận của cây lúa giữa thí nghiệm nhà lưới và đồng ruộng.1 Đánh giá sự tích luỹ Cd trong rễ .2 Đánh giá sự tích luỹ Cd trong thân .3 Đánh giá sự tích luỹ Cd trong gạo .4 Hàm lượng Cd tích lũy trong các bộ phận của cây. Kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của nước tưới ô nhiễm Cd đến sinh trưởng và năng suất của lúa gạo. Kết quả thí nghiệm trong nhà lưới.1 Sinh trưởng và phát triển của lúa gạo .2 Năng suất của lúa. Kết quả thí nghiệm đồng ruộng .1 Sinh trưởng của lúa.2 Năng suất của lúa.5 Kết quả nghiên cứu sử dụng vật liệu giàu Si để hạn chế tích luỹ Cd vào gạo .1 Tính chất của rơm rạ và than sinh học sử dụng trong thí nghiệm .2 Giảm thiểu tích lũy Cd trong gạo bằng rơm rạ .3 Giảm thiểu tích lũy Cd trong gạo bằng than sinh học vỏ trấu .4 Biện pháp giảm thiểu tích lũy Cd trong gạo bằng phối trộn than sinh học và rơm rạ.

Tóm tắt các kết quả đã đạt được của luận án. Đóng góp mới của luận án. Những tồn tại của luận án .120 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ .121 TÀI LIỆU THAM KHẢO .139 vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Mô hình chuyển vị và tích lũy Cd trong các bộ phận của cây trước và sau khi trổ bông .2 Ảnh hưởng của Cd đối với thực vật .3 Sơ đồ lấy mẫu gạo tại Đồng bằng sông Hồng .4 Phạm vi vùng Đồng bằng sông Hồng .1 Hàm lượng Cd trong đất sau khi thu hoạch tại thí nghiệm nhà lưới .2 Hàm lượng Cd trong đất sau thu hoạch trên ruộng .3 Hàm lượng Cd tích luỹ trong rễ lúa vụ hè thu năm 2019 .4 Hàm lượng Cd tích luỹ trong thân vụ hè thu năm 2019 .5 Hàm lượng Cd tích luỹ trong gạo vụ hè thu năm 2019 .6 Tương quan nồng độ Cd bổ sung vào nước tưới và hàm lượng Cd trong gạo .7 Hàm lượng Cd tích luỹ trong rễ lúa vụ đông xuân năm 2020 .8 Hàm lượng Cd tích luỹ trong thân vụ đông xuân năm 2020 .9 Hàm lượng Cd tích luỹ trong gạo vụ đông xuân năm 2020 .10 Tương quan nồng độ Cd bổ sung vào nước tưới và hàm lượng Cd trong gạo .11 Hàm lượng Cd tích luỹ trong rễ lúa vụ hè thu năm 2020 .12 Hàm lượng Cd tích luỹ trong thân lá vụ hè thu năm 2020 .13 Hàm lượng Cd tích luỹ trong gạo vụ hè thu năm 2020 .14 Tương quan nồng độ Cd bổ sung vào nước tưới và hàm lượng Cd trong gạo – Hè thu 2020 .15 Hàm lượng Cd tích luỹ trong rễ lúa vụ đông xuân năm 2021 .16 Hàm lượng Cd tích luỹ trong thân lá vụ đông xuân năm 2021 .17 Hàm lượng Cd tích luỹ trong gạo vụ đông xuân năm 2021 .18 Tương quan nồng độ Cd bổ sung vào nước tưới và hàm lượng Cd trong gạo – Đông xuân 2021.19 Hàm lượng Cd tích luỹ trong các bộ phận vụ hè thu năm 2019 .20 Hàm lượng Cd tích luỹ trong các bộ phận vụ đông xuân năm 2020 .21 Hàm lượng Cd tích luỹ trong các bộ phận vụ hè thu năm 2020 .22 Hàm lượng Cd tích luỹ trong các bộ phận vụ đông xuân năm 2021 .23 Hàm lượng Cd tích luỹ trong rễ ở 3 thời kỳ sinh trưởng ở CT2 – nhà lưới .24 Hàm lượng Cd trong rễ trong 3 giai đoạn sinh trưởng – đồng ruộng.25 Hàm lượng Cd trong thân trong 3 giai đoạn sinh trưởng của TN đồng ruộng và nhà lưới .26 Hàm lượng Cd trong gạo trong 4 vụ theo 2 mô hình thí nghiệm .27 Hàm lượng Cd tích luỹ trong các bộ phận .28 Chiều cao cây lúa dưới ảnh hưởng của nước tưới nhiễm Cd .29 Số lượng lá lúa theo thời gian dưới ảnh hưởng của nước tưới nhiễm Cd .30 Số lượng nhánh cây theo thời gian dưới ảnh hưởng của nước tưới nhiễm Cd .31 Chỉ số diệp lục theo thời gian dưới ảnh hưởng của nước tưới nhiễm Cd .32 Năng suất hạt dưới ảnh hưởng của nước tưới nhiễm Cd .33 Chiều cao cây lúa theo thời gian dưới ảnh hưởng của nước tưới nhiễm Cd .