Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Khoa học môi trường: Nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động chuyên canh hoa đến môi trường đất vùng ven đô Hà Nội

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN<br /> <br /> NGUYỄN HOÀNG LINH<br /> <br /> NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA HOẠT ĐỘNG<br /> CHUYÊN CANH HOA ĐẾN MÔI TRƢỜNG ĐẤT<br /> VÙNG VEN ĐÔ HÀ NỘI<br /> Chuyên ngành: Môi trường đất và nước<br /> Mã số: 62440303<br /> <br /> DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG<br /> <br /> Hà Nội – 2016<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại<br /> <br /> TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN<br /> ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> <br /> Ngƣời hƣớng dẫn khoa học:<br /> 1. PGS.TS. Lê Văn Thiện<br /> 2. PGS.TS. Ngô Thị Tƣờng Châu<br /> <br /> Phản biện 1:……………………………………..<br /> Phản biện 2:……………………………………..<br /> Phản biện 3:……………………………………..<br /> <br /> Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng cấp Đại học Quốc gia<br /> chấm luận án Tiến sĩ họp tại: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên<br /> vào hồi<br /> giờ<br /> ngày tháng<br /> năm 2016<br /> <br /> Có thể tìm hiểu Luận án tại:<br /> - Thư viện Quốc gia Việt Nam<br /> - Trung tâm Thông tin – Thư viện Đại học Quốc gia Hà Nội<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> 1. Tính cấp thiết của Đề tài<br /> Những năm gần đây việc sử dụng phân bón, chất kích thích sinh trưởng và hóa chất<br /> bảo vệ thực vật (HCBVTV) trong thâm canh sản xuất, đặc biệt trong thâm canh hoa, rau đang<br /> có xu hướng gia tăng cả về số lượng lẫn chủng loại. Một thực tế hiện nay là việc sử dụng<br /> HCBVTV tràn lan, không thể kiểm soát đã và đang gây ảnh hưởng xấu đến môi trường đất,<br /> nước, không khí, sức khoẻ con người và môi trường sinh thái.<br /> Mặt khác, xã hội đang ngày càng phát triển nên nhu cầu lương thực và làm đẹp cho<br /> cuộc sống ngày càng tăng, vì thế nghề trồng hoa và rau trở thành nghề sản xuất chính tại một<br /> số vùng chuyên canh ngoại thành Hà Nội nhằm đáp ứng nhu cầu an ninh lương thực và thú<br /> chơi hoa trong nước và xuất khẩu. Người dân trong một số vùng đã chuyển đổi từ trồng lúa<br /> sang chuyên canh trồng hoa, rau và nổi lên trong đó có phường Tây Tựu, huyện Từ Liêm, Hà<br /> Nội và xã Mê Linh, huyện Mê Linh, Hà Nội. Trong khoảng 20 năm trở lại đây đã có sự<br /> chuyển đổi cơ cấu canh tác nên đến nay kinh tế trong các hộ nông dân tại đây đã hoàn toàn<br /> thay đổi, nhiều hộ gia đình trở thành “triệu phú”, cơ sở hạ tầng được cải thiện đáng kể. Tuy<br /> nhiên, sự chuyển đổi cơ cấu cây trồng từ lúa sang hoa, rau với mức thâm canh cao đã làm phát<br /> sinh những vấn đề môi trường do sử dụng phân bón hóa học, chất kích thích sinh trưởng,<br /> HCBVTV quá mức trong chuyên canh nhằm tối đa hoá lợi nhuận nên đã và đang ảnh hưởng<br /> trực tiếp đến chất lượng môi trường đất, nước, không khí và sức khỏe cộng đồng.<br /> Chính vì vậy, chúng tôi đã tiến hành đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động<br /> chuyên canh hoa đến môi trường đất vùng ven đô Hà Nội” nhằm đánh giá tổng thể tác động<br /> của hoạt động chuyên canh hoa đến chất lượng môi trường đất và đề xuất các giải pháp canh<br /> tác bền vững cho địa bàn nghiên cứu. Đề tài có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao, hướng tới<br /> nền nông nghiệp bền vững cho các vùng ngoại thành Hà Nội nói riêng và ở Việt Nam nói<br /> chung.<br /> 2. Mục tiêu, nhiệm vụ của Luận án<br /> Nghiên cứu, đánh giá tác động của hoạt động chuyên canh hoa đến chất lượng môi<br /> trường đất, đặc biệt thông qua sự đánh giá mức độ tồn dư hoá chất bảo vệ thực vật, kim loại<br /> nặng trong môi trường đất và ảnh hưởng của chúng đến hệ sinh học đất; trên cơ sở các kết quả<br /> nghiên cứu đề xuất giải pháp nhằm làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường đất chuyên canh trong<br /> hoa.<br /> 3. Những đóng góp mới của Luận án<br /> a) Đã đánh giá một cách có hệ thống các yếu tố tác động đến môi trường đất vùng<br /> chuyên canh hoa tại các ruộng trồng hoa tại phường Tây Tựu và Xã Mê Linh (Hà Nội) thông<br /> qua kết quả phân tích nước tưới, phân bón, vôi bột, hóa chất bảo vệ thực vật, tàn dư của cây<br /> hoa trong đất và đất trồng hoa hồng, hoa đồng tiền, hoa cúc.<br /> b) Đã xác định thấy mối liên hệ giữa mức độ bón phân và vôi cho đất trồng cây hoa<br /> đến mức độ tích lu Cu, Cd, n, s, Hg trong môi trường đất ở cả hai khu vực nghiên cứu.<br /> Hầu hết các kim loại nặng đều giảm dần theo độ sâu của phẫu diện đất. Mức độ tích lũy kim<br /> loại nặng trong đất chuyên canh hoa giảm dần theo thứ tự đất trồng hoa hồng > đất trồng hoa<br /> cúc và hoa đồng tiền > đất trồng rau. Ở tầng đất 0-20 cm trồng hoa Hồng thuộc vùng chuyên<br /> canh hoa Tây Tựu thì Cu, Cd và Pb dạng tổng số đều vượt ngưỡng QCVN 03:2008 tương ứng<br /> là 3,17 lần, 2,62 lần và 1,57 lần; Hg, n nằm trong mức an toàn, và còn ở vùng chuyên canh<br /> hoa xã Mê Linh, hàm lượng Cd và Cu tổng số trong đất vượt ngưỡng cho phép theo QCVN<br /> 03:2008/BTNMT tương ứng là 2,42 lần và 2,58 lần; As, Zn, Hg nằm trong mức an toàn.<br /> d) Đã xác định thấy mối liên quan giữa sử dụng và tích lũy hóa chất bảo vệ thực vật<br /> trong môi trường đất trồng hoa. Trong đất trồng hoa ở hai vùng nghiên cứu tìm thấy nhiều<br /> loại hóa chất bảo vệ thực vật, nhưng chỉ có các chất clo hữu cơ thì vượt ngưỡng cho phép theo<br /> QCVN 15:2008/BTNMT. Ở Tây Tựu, DDT trong đất trồng hoa Hồng vượt 1,42-1,65 lần, đất<br /> trồng hoa cúc vượt không đáng kể; Ở Mê Linh, mức độ tích lũy trong đất trồng hoa hồng lớn<br /> hơn trong đất trồng hoa cúc và hoa đồng tiền, thấp nhất là đất trồng rau. Lượng BHC, DDT,<br /> DDE vượt ngưỡng cho phép theo QCVN 15:2008/BTNMT, trong đó BHC trong đất trồng hoa<br /> Hồng vượt 10,4-12,7 lần.<br /> e) Đã dụng chỉ số đa dạng H’ và chỉ số đồng đều J’ để đánh giá tác động của hoạt<br /> động chuyên canh hoa, cho thấy cấu trúc quần xã chân khớp bé Collembola ở các ruộng thu<br /> mẫu ở Tây Tựu và Mê Linh đã chịu ảnh hưởng bởi lượng sự ô nhiễm KLN và HCBVTV.<br /> Điều này thể hiện ở chỗ, trong ruộng chuyên canh trồng hoa mức độ đa dạng H’ của quần xã<br /> 1<br /> <br /> động vật chân khớp bé Collembola thấp hơn so trong đất đối chứng; so với đất đối chứng,<br /> quần xã ở các ruộng chuyên canh trồng hoa lại kém bền vững, kém ổn định hơn so với đất đối<br /> chứng không bị tác động bởi sự tích tụ chất gây ô nhiễm.Kết quả nghiên cứu đã ghi nhận các<br /> loài ưu thế vượt trội ở các ruộng chuyên canh trồng hoa riêng biệt ở Tây Tựu là Isotomurus<br /> palutris, Cryptopygus thermophilus, Sminthurides bothrium, Isotomurus punctiferus,<br /> Cyphoderus javanus; và ở Mê Linh là Isotomurus palutris, Cyphoderus javanus,<br /> Protaphorura tamdaona. Các loài này giảm dần trong đất chuyên canh trồng hoa theo thứ tự:<br /> rau, hoa cúc, hoa hồng 2 năm, hoa hồng 6 năm, hoa hồng 4 năm, hoa đồng tiền.<br /> g) Lần đầu tiên sử dụng k thuật điện di trên gel biến thiên (DGGE) để xác định loài<br /> và đánh giá sự biến động về thành phần, số lượng vi sinh vật đất chuyên canh trồng hoa tại hai<br /> vùng nghiên cứu. Số lượng VSV tổng số ở mẫu đất đối chứng cao hơn các mẫu đất chuyên<br /> canh trồng hoa. Các nhóm VSV chức năng ở các mẫu đất chuyên canh trồng hoa lớn hơn mẫu<br /> đối chứng, nhưng chênh lệch không nhiều. Dựa vào trình tự 16S r RN, đã xác định thấy, năm<br /> trong số sáu loài vi khuẩn ưu thế là các vi khuẩn chưa được nuôi cấy (B1-B5). Chỉ có loài vi<br /> khuẩn B6 là loài thuộc chi Klebsiella đã được công bố với tên gọi là Klebsiella sp. Những loài<br /> vi khuẩn chưa được nuôi cấy này được kỳ vọng là những loài mới.<br /> 4. Bố cục của Luận án<br /> Luận án có 137 trang gồm phần mở đầu 04 trang; Chương 1: Tổng quan dài 28 trang,<br /> có 05 bảng; Chương 2: Đối tượng và phương pháp nghiên cứu dài 15 trang, có 04 bảng;<br /> Chương 3: Kết quả và Thảo luận dài 68 trang, có 29 bảng và 09 hình; Kết luận dài 03 trang,<br /> có 06 kết luận; Kiến nghị: có 04 kiến nghị; Danh mục các công trình khoa học có liên quan<br /> đến Luận án đã được công bố dài 01 trang, có 06 công trình; Tài liệu tham khảo dài 18 trang,<br /> có tổng số là 184 tài liệu trong đó có 25 tài liệu tiếng Việt và 159 tài liệu tiếng nh; Phụ lục<br /> gồm 36 Phụ lục.<br /> <br /> 2<br /> <br /> NỘI DUNG CHÍNH CỦA LUẬN ÁN<br /> CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU<br /> 1.1. Đất canh tác và nhóm chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng đất<br /> Kết cấu của đất ảnh hưởng rất lớn tới các tính chất đất, nhất là tính chất vật lý của đất.<br /> Tỷ trọng của đất được quyết định chủ yếu bởi các loại khoáng nguyên sinh, thứ sinh và hàm<br /> lượng chất hữu cơ trong đất. Nhìn chung do tỷ lệ chất hữu cơ trong đất thường không lớn nên<br /> tỷ trọng đất sẽ phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng vật của đất, thường dao động từ 2,5<br /> - 2,8.<br /> - Một số nhóm chỉ tiêu lý hóa học đất:<br /> + Phản ứng của đất. Phản ứng của đất biểu thị mức độ chua hay kiềm của đất, được<br /> đo và biểu hiện bằng giá trị pH [69].<br /> + Dung tích hấp thụ (dung tích trao đổi cation - CEC), tổng bazơ trao đổi (S), độ bão<br /> hòa bazơ của đất (BS): Dung tích hấp thụ của đất phụ thuộc vào thành phần keo, thành phần<br /> cơ giới đất, tỷ lệ SiO2/R2O3 và pH. Đất càng nhiều mùn và montmorilonit thì CEC càng lớn;<br /> thành phần cơ giới đất càng nặng thì CEC càng lớn; tỷ lệ SiO2/R2O3 càng lớn thì CEC càng<br /> lớn; độ pH đất tăng lên thì CEC cũng tăng lên [69]. Khi pH của đất bằng 8,2 thì giá trị CEC<br /> của mỗi loại đất là khác nhau.<br /> + Hàm lượng kim loại nặng trong đất. Đất luôn có chứa một số lượng KLN nhất định<br /> [19]. Ở Việt Nam, đất sử dụng trong nông nghiệp có qui định ngưỡng giá trị giới hạn cho<br /> phép của tổng số một số KLN [3], theo đó hàm lượng (mg/kg) của Cu là 50, Zn là 200, Pb là<br /> 70, As là 12, Cd là 2, Hg là 2.<br /> + Hàm lượng một số chất dinh dưỡng chủ yếu trong đất: Chỉ tiêu đánh giá hàm lượng<br /> phốt pho tổng số (P2O5 tổng số) được chia thành 3 mức như sau: Giàu: P2O5 tổng số > 0,10%;<br /> trung bình: P2O5 tổng số từ 0,06 - 0,10%, nghèo: P2O5 tổng số < 0,06% [11] . Hàm lượng của<br /> nguyên tố nitơ trong đất được chia thành các mức: rất cao (> 0,35%), cao (0,226 - 0,3%),<br /> trung bình (0,126 - 0,226%), thấp (0,05 - 0,126%), rất thấp (< 0,05%) [69].<br /> - Một số nhóm chỉ tiêu sinh học đất<br /> Tính toán của các nhà khoa học đất cho thấy, trên 1ha đất trồng trọt (độ sâu 20-30 cm)<br /> có 5-7 tấn vi khuẩn, 2-3 tấn nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn, động vật nguyên sinh... và 3-4 tấn<br /> động vật không xương sống (giun, ấu trùng, sâu bọ, tuyến trùng...). Vì vậy khi đánh giá về<br /> sinh học đất, các nhà khoa học đất đã đề xuất các chỉ tiêu về số lượng vi sinh vật trong đất;<br /> khả năng nitrat hóa và khả năng cố định đạm trong đất; cường độ phân giải xenlulorơ, hô hấp<br /> của đất, và hoạt tính men của đất.<br /> 1.2. Ảnh hƣởng của hoạt động canh tác nông nghiệp tới chất lƣợng đất<br /> 1.2.1. Ảnh hưởng của quá trình canh tác tới chất hữu cơ trong đất<br /> Khi bón phân hữu cơ sẽ là tăng hàm lượng SOM trong đất. SOM là thành phần quan<br /> trọng góp phần làm tăng độ phì của đất, tăng hoạt tính của đất và tăng tính bền vững của cấu<br /> trúc đất. Nó góp phần làm giảm thiểu tác động tiêu cực của môi trường, và do đó cải thiện<br /> chất lượng đất [11].<br /> Loại cây trồng ảnh hưởng tới SOM cũng như chất lượng đất rất mạnh mẽ trong các hệ<br /> độc canh liên tục. Những tác động tiêu cực của độc canh nổi bật là nghèo hóa hệ động vật đất;<br /> tăng số lượng dịch hại cây trồng; giảm hoạt động của quá trình dehidrogenaza và phốt phát<br /> hóa và tăng hàm lượng các axit phenolic trong đất.<br /> 1.2.2. Ảnh hưởng của bón phân tới hàm lượng các nguyên tố trong đất<br /> Bón phân là một trong những hoạt động quan trọng nhất trong sản xuất nông nghiệp,<br /> ảnh hưởng của nó trên các chất dinh dưỡng sẵn có trong đất. Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng,<br /> khi sử dụng phân bón bón cho cây trồng sẽ làm tăng đáng kể hàm lượng N, P, K và SOM<br /> trong lớp đất canh tác so với lớp đất phía dưới [90]. Nếu duy trì lớp phủ tàn dư thực vật sau<br /> thu hoạch và tăng tỷ lệ lượng phân bón các loại sẽ có thể duy trì được chất lượng đất [35].<br /> <br /> 3<br /> <br />