BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT - NGUYỄN THỊ ĐỊNH Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN BÓN HỮU CƠ VÀ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP ĐẾN COLLEMBOLA (INSECTA) TRÊN ĐẤT TRỒNG MÍA HÀ TRUNG, THANH HOÁ VÀ ĐẤT TRỒNG NGÔ, LÚA ĐAN PHƯỢNG, HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC HÀ NỘI – 2010 Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM VIỆN SINH THÁI VÀ TÀI NGUYÊN SINH VẬT - NGUYỄN THỊ ĐỊNH Tên đề tài: NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN BÓN HỮU CƠ VÀ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP ĐẾN COLLEMBOLA (INSECTA) TRÊN ĐẤT TRỒNG MÍA HÀ TRUNG, THANH HOÁ VÀ ĐẤT TRỒNG NGÔ, LÚA ĐAN PHƯỢNG, HÀ NỘI Chuyên ngành: Động vật học Mã số: 60 42 10 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS Nguyễn Trí Tiến HÀ NỘI – 2010 Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Hàng năm trồng lấy đất lượng chất hữu lớn, không bù lại cho đất lượng chất hữu bị đất bị thoái hoá, khả canh tác Phân bón đóng vai trò quan trọng sản xuất nông nghiệp, cung cấp dinh dưỡng cho trồng bổ sung độ màu mỡ cho đất Sử dụng hợp lý loại phân bón vừa có tác dụng tăng suất trồng, cải thiện chất lượng nông sản vừa bảo vệ chất lượng đất canh tác Phân bón hoá học có nhiều ưu việt thúc trình sinh trưởng, phát triển, làm tăng đột biến suất loại trồng, tiết kiệm ngày công sức lao động người dân Song có nhược điểm lớn, phần phân bón hoá học không trồng hấp thụ, tích tụ đất, lâu dần làm đất bị thoái hoá, làm sâu bệnh gia tăng, làm giảm dần suất, chất lượng trồng, ảnh hưởng đến môi trường sinh thái sức khỏe người Các chất mùn đất cung cấp loại phân hữu phân chuồng, phân xanh, bồi đắp phù sa Đất trồng trồng cần đầy đủ chất dinh dưỡng từ loại phân cung cấp, dùng phân hóa học để thay hoàn toàn cho phân hữu mà phải dùng kết hợp loại mang lại hiệu sản xuất cao Việc bón phân hữu không cung cấp độ mùn cho đất giúp ruộng giàu chất dinh dưỡng mà làm cho đất tơi xốp giúp rễ dễ hấp thu chất dinh dưỡng đất, dễ trao đổi chất quang hợp Trong sản xuất nông nghiệp, phần lại trồng (thân, lá, rễ ) sau đáp ứng nhu cầu người gọi phụ phẩm nông nghiệp (PPNN) Lượng phụ phẩm không xử lý thích hợp gây ô nhiễm môi trường Biện pháp người dân sử dụng nhiều phơi khô PPNN làm chất đốt, làm thức ăn cho gia súc Nhưng với phát triển khoa học kỹ thuật Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn nay, lượng PPNN sử dụng cho mục đích sinh hoạt người dân ngày giảm, mà PPNN chủ yếu đốt để lấy tro bón ruộng, nhiên biện pháp xử lý PPNN lại thải lượng khí CO2 lớn gây ô nhiễm cho bầu khí Do vậy, cần tìm biện pháp xử lý PPNN có hiệu mà không gây hại tới môi trường Lượng phế phụ phẩm sản xuất nông nghiệp tương đối nhiều, ủ thành phân hữu để bón cho đồng ruộng đưa lại lợi ích kép, phát triển sản xuất bền vững, bảo vệ môi trường sức khỏe người [5] Collembola động vật đất có kích thước nhỏ bé Chúng có số lượng cá thể đông, phân bố rộng nhạy cảm với thay đổi điều kiện môi trường Đã có nhiều nghiên cứu sử dụng Collembola làm thị sinh học đánh giá chất lượng môi trường đất [1, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 11, 12, 13, 15, 20, 26] Do để có thêm luận chứng khoa học vai trò phân hữu PPNN tới đất, chọn đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng phân bón hữu phụ phẩm nông nghiệp đến Collembola (Insecta) đất trồng mía Hà Trung, Thanh Hóa đất trồng ngô, lúa Đan Phượng, Hà Nội.” Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 2.1 Ý nghĩa khoa học Cung cấp số liệu đa dạng thành phần loài số định lượng Collembola ảnh hưởng phân hữu cơ, kỹ thuật vùi PPNN đất trồng mía nông trường Hà Trung, Thanh Hóa đất trồng ngô, lúa Đan Phượng, Hà Nội Xác định nhóm loài Collembola có vai trò thị sinh học khu vực nghiên cứu Bổ xung thêm dẫn liệu cho hướng nghiên cứu vai trò thị sinh học Collembola Việt Nam Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.2 Ý nghĩa thực tiễn Kết nghiên cứu định lượng ảnh hưởng phân bón hữu kỹ thuật vùi PPNN đến đa dạng thành phần loài độ phong phú Collembola địa điểm nghiên cứu, góp phần xác định công thức vùi phụ phẩm nông nghiệp phù hợp địa điểm nghiên cứu, công thức có giá trị định lượng Collembola cao công thức khác Là tài liệu tham khảo phục vụ cho học tập nghiên cứu khoa học sinh viên, cán nghiên cứu thuộc chuyên ngành sinh học, sinh thái động vật, thổ nhưỡng… MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI 3.1 Mục đích đề tài Đánh giá ảnh hưởng phân hữu kỹ thuật vùi phụ phẩm nông nghiệp đến độ đa dạng thành phần loài, phân bố đặc trưng định lượng Collembola đất trồng mía đất trồng ngô, lúa Xác định nhóm loài Collembola có khả sử dụng thị sinh học môi trường đất cụ thể khu vực nghiên cứu 3.2 Yêu cầu đề tài Xác định mức độ đa dạng thành phần loài đặc điểm phân bố Collembola đất trồng mía đất trồng ngô, lúa Phân tích số số định lượng Collembola thu từ thí nghiệm, sở đánh giá mức độ biến đổi quần xã Collembola ảnh hưởng phân bón hữu kỹ thuật vùi PPNN Bước đầu xác định công thức vùi PPNN đạt hiệu số loài Collembola sử dụng làm thị cho chất lượng môi trường đất khu vực nghiên cứu Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƢƠNG I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tình hình nghiên cứu Collembola giới Collembola với ve bét (Acarina) đại diện chủ yếu nhóm chân khớp bé (Microathropoda) Chúng có kích thước nhỏ từ 0,12 - mm đến lớn - 10 mm, có hàm bên có đôi râu Cơ thể gồm phần: đầu, ngực (3 đốt) bụng (6 đốt) Đa số tất bọ nhảy có chạc nhảy, phần phụ đốt bụng thứ 4.[45] Hoá thạch chúng tìm thấy từ kỷ Devon (cách khoảng 400 triệu năm) Đây hoá thạch đáng ý nhất, từ hoá thạch xác định loài tuyệt chủng đại Cổ sinh loài tuyệt chủng đại Trung sinh Ngoài tìm thấy nhiều dạng hoá thạch thời gian địa điểm khác nhau: hoá thạch cuối ký Phấn trắng Canada; hoá thạch kỷ thứ 3, eo biển Ban Tích, từ hoá thạch có 19 loài biết với đại diện giống có: Entomobrya, Hypogastrura, Sminthurus, Lepidocyrtus, Podura, Isotoma, Isotomorus…(Weritschat Wichard, 2002) [65]; hoá thạch kỷ Miocen từ Chiapas Mexico; hoá thạch kỷ Miocen từ dãy núi Septentrional nước Cộng Hòa Dominich hoá thạch kỷ Pleitocene từ Mizunami Nhật Bản…Một số tác giá kết luận, Collembola động vật chân đốt sống đất sớm (Tillyard, 1928) [63], chúng hoá thạch sống (Handschin, 1955; Thibaud, 1970) [38, 62], chúng sinh vật cổ sót lại với tiến hoá chậm (Thibaud, 1970) [62] Về quan hệ phát sinh loài: Collembola côn trùng chuyên hoá cao xuất cách lâu Chúng dạng nguyên thuỷ, dạng ấu trùng hoàn chỉnh cấu trúc (Handschin, 1955) [38] Gullan Cranston, (1994) [36] cho Collembola có quan hệ họ hàng với Insecta Diplura, phân nhóm từ Prota thành Hexapoda Cơ sở liệu sinh lý học cho thấy Collembola tiến Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn hoá thẳng từ tổ tiên gần biển Haemolymph môi trường có áp suất thẩm lọc cao, hỗn hợp muối ngoại lai, sớm loài giáp xác, chúng phải thích nghi từ môi trường gần biển kỷ Cambrium đến môi trường sống đất kỷ Devonian, có lẽ Collembola bắt nguồn từ động vật chân mang sống đáy biển sau có khả sống mặt đất (Little, 1983) [45] Nghiên cứu sinh học Collembola cho thấy: Màu sắc vỏ da phụ thuộc vào điều kiện ánh sáng Trong điều kiện sáng, màu vỏ da đậm hơn, điều kiện tối màu vỏ da trắng (nhạt) (Thibaud, 1970) [62] Hệ thần kinh dạng hạch, hạch bụng hợp với hạch đốt ngực thứ 3, thường kéo dài đến đốt bụng thứ (Brauner, 1981) [28] Hệ tiêu hoá, theo Adams Salmon, (1972) [27] chia ruột trước thành: hầu, thực quản, diều cổ họng Giữa ruột trước ruột có khoẻ gọi vùng môn vị (Nicolet, 1842; Hopkin, 1997) [42, 52] Chúng loài ăn tạp tất họ, vài loài ăn chất thối rữa (xác thực vật), ăn phân, ăn xác chết, xác nấm hay xác vi khuẩn, vài loài ăn thịt (Thibaud, 1970) [62] Hô hấp theo chế khuyếch tán không khí lớp biểu bì (Ruppel, 1953) [56] Sự lưu thông máu khoang thể trì bình máu hay tim mặt lưng, nhịp đập từ 60-150 nhịp/phút (Nicolet, 1842) [52], thiếu tổ chức lưu thông máu đặc biệt để bơm máu vào râu (Hopkin, 1997) [42] Sự tiết hoàn thành đổi toàn biểu mô ruột (Humbert, 1979) [43] Collembola phân biệt giới thụ tinh gián tiếp (Hopkin, 1997) [42] Nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố vô sinh bất lợi cho thấy: Trong phát triển Hypogastruridae, nhiệt độ gây chết cho chúng từ -40 280, nhiệt độ tối ưu cho phát triển chúng khoảng 90 đến 120, độ ẩm thích hợp cho phát triển chúng 98% đến 100%, độ ẩm tương đối < 93% gây chết (Thibaud, 1970) [62] Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Nghiên cứu khu hệ bọ nhảy: Đã có nhiều công trình nghiên cứu khu hệ Collembola Hai công trình coi đầy đủ có tính bao trùm toàn khu hệ Châu Âu Gisin, (1960) [34] liên quan đến toàn khu hệ giới Stach từ 1947-1963 [58], sau nhiều tác giả khác Frans Janssens, (2010) tổng hợp kết nghiên nhà khoa học giới nghiên cứu khu hệ Collembola đưa danh sách mô tả chi tiết 8000 loài biết [45] Về sinh thái học: Collembola sống đất bãi rác, ưa ẩm, chúng cư trú đất thảm Có vài loài di chuyển tích cực lên bề mặt vỏ cây, hoa vào ban ngày Chúng phân bố rêu, lớp đất đá, hang, tổ kiến, tổ mối, khu vực lên xuống thuỷ triều, bờ biển, bờ ao, hồ, dải tuyết…Chúng thành phần quan trọng hệ sinh thái mặt đất tham gia vào trình kiến tạo đất Đã có công trình nghiên cứu vai trò Collembola trình tạo đất, phân huỷ lớp thảm vụn hữu như: Edward and Heath, 1963 [31] Collembola có số lượng cá thể đông Trong đất rừng chúng đạt mật độ 200 -1800 con/dm3 (Handschin, 1955) [38], phân bố rộng nhiều loại hình sinh cảnh, dễ thu bắt, có khả nhận dạng đến loài Chúng thường cư trú nơi cố định nơi chúng bị tác động Chu kỳ sống ngắn, sinh sản nhanh vào thời gian năm (Crouau Y et al., 2003; Henning Petersen, 2002…) [29, 40] Do vậy, năm gần chúng với ve bét sử dụng vật thị sinh học đánh giá chất lượng môi trường, đặc biệt môi trường đất [7, 39, 40, 41, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 53, 54, 55, 61] Sự thích nghi Collembola nhân tố sinh thái đề cập tới nghiên cứu Moursi, 1962 [51]; Hutson, 1978 [44]; Hagvar, 1984 [37]; Geof K Frampton et al, 1997, 2000 [32, 33]; Hopkin S P., 2009 [60] Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Nghiên cứu vai trò thi sinh học Collembola việc đánh giá chất lượng môi trường đất: Van Straalen N.M., (1997) [64] nghiên cứu sử dụng nhóm chân khớp thị cho độ PH khác Do chúng có khả thích ứng sinh thái rộng tính nhạy cảm cao việc chống lại vật chất bất lợi, nên chúng đối tượng nghiên cứu độc tố sinh thái đất, phần lớn nghiên cứu độc tố thuốc trừ sâu, hoá chất bảo vệ thực vật kim loại nặng [39, 47, 48, 54, 55, 57] Các ảnh hưởng gây kim loại nặng hầu hết điều tra mối liên hệ với đất bị ô nhiễm bẩn xưởng sản xuất kim loại (Michelle T Fountain et al., 2001; 2004; 2005) [47, 48, 49, 50] hay khu vực xử lý nước phế thải (Paul Henning Krogh et al., 1997) [57] Sự cư trú Collembola phản ứng thuận với bổ sung loại phân hữu vào đất, chúng kích thích sinh sản nhiều loài làm tăng nhanh trình diễn xảy đất Trong điều kiện cực thuận, mật độ Collembola đơn vị phân hữu đất lớn, lên đến 1200 cá thể/gram trọng lượng khô phân Phân vô gây chuyển biến thành phần Collembola so sánh với phân hữu Kanal A., (2004), nghiên cứu đưa kết luận phân bón kích thích phát triển, gia tăng số lượng số loài bọ nhảy ưa thích loại phân đó, điều cho phép xác định loài thị cho loại hình phân bón [46] 1.2 Tình hình nghiên cứu Collembola Việt Nam Ở Việt Nam, công trình nghiên cứu Collembola tác giả nước ngoài, công trình Denis (1948) Delamare – Deboutteville (1948) Năm 1948, Denis đưa danh sách 17 loài Collembola Dawydoff thu thập từ địa phương Vĩnh Phúc, Đắc Lắc, Đà Nẵng, Tây Nguyên [30]…Năm 1965, J Stach nhà động vật học người Ba Lan đưa danh sách 30 loài Collembola thuộc 22 giống, họ, Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn có 20 loài cho khu hệ Việt Nam 10 loài cho khoa học [59] Từ năm 1975, đề tài nghiên cứu nhóm chân khớp bé (Microathropoda) có Collembola bắt đầu tác giả Việt Nam tiến hành Từ năm 1979 đến có nhiều đợt điều tra Collembola vùng miền đất nước, chủ yếu tập trung nghiên cứu Vườn Quốc Gia, Khu Bảo Tồn Thiên Nhiên Bên cạnh đó, khu hệ Collembola hệ sinh thái đô thị, hệ sinh thái nông nghiêp nghiên cứu sâu Có thể tìm thấy công bố Nguyễn Trí Tiến, Nguyễn Thị Thu Anh tác giả khác từ 1998-2002 [1, 2, 3, 4, 11, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26] Tuy nhiên, khu hệ Collembola phía Bắc Việt Nam nghiên cứu kỹ hệ thống phân loại học, đặc điểm phân bố theo dải độ cao, theo loại đất, theo kiểu hệ sinh thái so với khu hệ Collembola miền Nam Năm 2009, Nguyễn Trí Tiến mô tả 147 loài Collembola Việt Nam [14], hàng trăm loài chưa mô tả Đặc biệt khu hệ Collembola hang động, hệ sinh thái thuỷ vực, hệ sinh thái nước mặn…còn chưa nghiên cứu Nghiên cứu sinh thái học Collembola: Nghiên cứu sinh thái học Collembola Việt Nam cho thấy: Collembola sống theo tầng đất, chúng chia thành nhóm dạng sống nhóm sống bề mặt thảm, nhóm sống lớp thảm mục bề mặt đất, nhóm sống đất thức tầng nông, sâu đất nhóm sống theo số hướng chuyên hoá riêng (sống cộng sinh với mối, kiến, sống hang động, sống bề mặt nước…) Chúng khác màu sắc, kích thước, hình thái cấu tạo, khác dinh dưỡng thức ăn [14] Vai trò thị sinh học Collembola việc đánh giá chất lượng môi trường đất nghiên cứu với nhiều nhân tố tác động: Ảnh hưởng loại hình canh tác (xen canh, luân Số hóa Trung tâm Học Liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... loài số định lượng Collembola ảnh hưởng phân hữu cơ, kỹ thuật vùi PPNN đất trồng mía nông trường Hà Trung, Thanh Hóa đất trồng ngô, lúa Đan Phượng, Hà Nội Xác định nhóm loài Collembola có vai... HƯỞNG CỦA PHÂN BÓN HỮU CƠ VÀ PHỤ PHẨM NÔNG NGHIỆP ĐẾN COLLEMBOLA (INSECTA) TRÊN ĐẤT TRỒNG MÍA HÀ TRUNG, THANH HOÁ VÀ ĐẤT TRỒNG NGÔ, LÚA ĐAN PHƯỢNG, HÀ NỘI Chuyên ngành: Động vật học Mã số: 60 42... Collembola (Insecta) đất trồng mía Hà Trung, Thanh Hóa đất trồng ngô, lúa Đan Phượng, Hà Nội. ” Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 2.1 Ý nghĩa khoa học Cung cấp số liệu đa dạng thành phần