Khảo sát hàm lượng một số nguyên tố vi lượng và kim loại nặng trong cam vinh bằng phương pháp phố phổ plasma cảm ứng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
BÙI PHAN HUÂN
KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG MỘT SỐ VI LƯỢNG
VÀ KIM LOẠI NẶNG TRONG CAM VINH
BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỐI PHỔ PLASMA
CẢM ỨNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
VINH – 2014
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
BÙI PHAN HUÂN
KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG MỘT SỐ NGUYÊN
TỐ VI LƯỢNG VÀ KIM LOẠI NẶNG TRONG
CAM VINH BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỐI PHỔ
PLASMA CẢM ỨNG
Chuyên ngành: Hóa Phân Tích
Mã số: 60440118
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC

Người hướng dẫn khoa học:
PGS. TS. NGUYỄN HOA DU
VINH – 2014
- 3 -
LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hóa Vô cơ - Khoa
Hóa học và Phòng thí nghiệm Phân tích công cụ, Trung tâm Phân tích &
Chuyên giao công nghệ Thực phẩm – Môi trường, Trường Đại học Vinh.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:
- PGS. TS. Nguyễn Hoa Du đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn cho tôi
trong suốt quá trình hoàn thành luận văn.

- TS. Đinh Thị Trường Giang, PGS.TS. Phan Thị Hồng Tuyết đã đọc và
hướng dẫn tận tình giúp tôi hoạn thiện luận văn
- Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa sau Đại học, Ban chủ
nhiệm Khoa Hóa học – Trường Đại học Vinh cùng các thầy, các cô kỹ thuật
viên phụ trách phòng thí nghiệm đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất,
cung cấp hóa chất thiết bị đầy đủ trong quá trình nghiên cứu.
Xin cảm ơn đề tài cấp Bộ B2013-27-05 đã hỗ trợ thực hiện nghiên cứu
này.
Xin cảm ơn tất cả những người thân trong gia đình và bạn bè đã động
viên, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này.
Vinh, tháng 10 năm 2014
Tác giả

Bùi Phan Huân
- 4 -
HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU
Hình 1.1. Quả cam Vinh trồng tại Quỳ Hợp 4
Hình 1.2. Nguyên tố vi lượng ảnh hưởng đến pha sáng và pha tối trong quá
trình quang hợp 10
Hình 1.3. Lá và quả cam khi thiếu Zn 13
Hình 1.4. Các triệu chứng thiếu Cu ở cà chua và cây có hoa 15
Hình 1.5. Các triệu chứng thiếu Bo ở lá cây cà chua và lá cây canola 17
Hình 1.6. Mn tham gia phân li nước tạo ra e cung cấp cho diệp lục P680 18
Hình 1.7. Thiếu Mn ở lá chanh và lá cam 19
Hình 1.8. Triệu chứng thiếu Mo ở cà chua và bí ngô 21
Hình 1.9. Ứng dụng phương pháp phân tích ICP-MS trong các lĩnh vực 31
Hình 1.10. Sơ đồ khối về nguyên tắc cấu tạo của hệ ICP – MS 33
Hình 1.11.Thiết bị khối phổ plasma cảm ứng Aligent 7500a LC – ICP - MS
33
Hình 1.12. Các bộ phận chính của máy

ICP – MS 33
Hình 1.13. Bộ tạo sol
khí 34
Hình 1.14. Bộ tạo plasma và nhiệt độ các vùng của
plasma 34
Hình 1.15. Kiểu hệ lọc khối trường tứ
cực 35
Hình 2.1. Độ sâu mẫu của máy ICP – MS 42
Hình 3.1. So sánh hàm lượng B trong lá và quả 48
Hình 3.2. Hàm lượng B trong các mẫu lá 48
Hình 3.3. Hàm lượng B trong các mẫu quả cam 49
Hình 3.4. Hàm lượng Mn trong các mẫu lá và quả cam 50
Hình 3.5. Hàm lượng Mn trong các mẫu lá cam 50
Hình 3.6. Hàm lượng Mn trong mẫu quả cam 51
Hình 3.7. Hàm lượng Cu trong các mẫu lá và quả cam 52
- 5 -
Hình 3.8. Hàm lượng Cu trong các mẫu quả cam 53
Hình 3.9. Hàm lượng Cu trong các mẫu lá cam 53
Hình 3.10. Hàm lượng Zn trong lá và quả cam 55
Hình 3.11. Hàm lượng Zn trong mẫu lá cam 56
Hình 3.12. Hàm lượng Zn trong các mẫu quả cam 57
Hình 3.13. Hàm lượng Mo trong lá và quả cam 58
Hình 3.14. Hàm lượng Mo trong các mẫu quả cam 58
Hình 3.15. Hàm lượng Mo trong các mẫu lá cam 59
Hình 3.16. Hàm lượng As trong các mẫu lá và quả cam 60
Hình 3.17. Hàm lượng As trong các mẫu lá cam 61
Hình 3.18. Hàm lượng As trong các mẫu quả cam 61
Hình 3.19. Hàm lượng Cd trong các mẫu lá và quả cam 62
Hình 3.20. Hàm lượng Pb trong các mẫu lá và quả 63
Hình 3.21. Sự phân bố Cd và Pb trong quả cam 63

Hình 3.22. Sự phân bố Cd và Pb trong lá cam 64
Bảng 1.1. Sản lượng cam năm 2012 của một số nước trên thế giới (FAO) 5
Bảng 1.2. Hàm lượng các nguyên tố thiết yếu trong cây 7
Bảng 1.3. Ngưỡng giới hạn của một số vi lượng trong thực phẩm (mg/kg) 11
Bảng 1.4. Chẩn đoán dinh dưỡng đồng ở cây trồng 15
Bảng 1.5. Chẩn đoán dinh đưỡng Mangan ở cây trồng 20
Bảng 1.6. Qui định lượng ăn vào tối đa cho phép hàng ngày và hàng tuần của
Pb, Cd trong thực phẩm 23
Bảng 2.1. Tỷ số khối lượng/điện tích (M/Z) của các kim loại cần phân tích 42
Bảng 3.1. Hàm lượng các nguyên tố trong mẫu lá cam 46
Bảng 3.2. Hàm lượng các nguyên tố trong mẫu quả cam 46
Bảng 3.3. Ý nghĩa của các ký hiệu trong mẫu 47
Bảng 3.4. Hàm lượng Bo trong đất và mẫu cam ở Nghĩa Đàn và Quỳ Hợp 49
- 6 -
Bảng 3.5. Hàm lượng Mn trong đất và mẫu cam ở Nghĩa Đàn và Quỳ Hợp 52
Bảng 3.6. Hàm lượng Cu trong đất và mẫu cam ở Nghĩa Đàn và Quỳ Hợp 54
Bảng 3.7. Hàm lượng Zn trong đất và mẫu cam ở Nghĩa Đàn và Quỳ Hợp 57
Bảng 3.8. Hàm lượng Mo trong đất và mẫu cam ở Nghĩa Đàn và Quỳ Hợp 59
Bảng 3.9. Năng suất cam Nghĩa Đàn – Quỳ Hợp các năm 65
Bảng 3.10. Kết quả sấy khô mẫu lá và đông khô mẫu quả cam Vinh 65
Bảng 3.11. Mức độ tiêu hao các vi lượng do thu hoạch cam 66

- 7 -
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU 1
1. Lý do chọn đề tài 1
2. Mục đích nghiên cứu 3
3. Mục tiêu cụ thể 3
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3
5. Phương pháp nghiên cứu 3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 4
1.1. Cam Vinh và tình hình sản xuất cam trên thế giới và ở Việt Nam 4
1.1.1. Giới thiệu về cam Vinh 4
1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam ở Việt Nam và trên thế giới 5
1.1.2.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam trên thế giới 5
1.1.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam tại Việt Nam 6
1.2. Nguyên tố vi lượng và vai trò sinh lý của các nguyên tố vi lượng 6
1.2.1. Các nguyên tố thiết yếu và các nguyên tố vi lượng 6
1.2.2. Vai trò sinh lý của các nguyên tố vi lượng 8
1.2.2.1. Vai trò chung 9
1.2.2.2. Vai trò của một số nguyên tố vi lượng 11
1.3. Kim loại nặng và ảnh hưởng của kim loại nặng 21
1.3.1. Độc tính của chì 22
1.3.2. Độc tính của Cadimi 23
1.3.3. Độc tính của asen 24
1.4. Các phương pháp phân tích kim loại vi lượng và siêu vi lượng 24
1.4.1. Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử (AES)……………………… 25
1.4.2. Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)……………… 25
- 8 -
1.4.3. Các phương pháp điện hóa 26
1.4.4. Phương pháp phân tích kích hoạt nơtron(NAA) 26
1.4.5. Phương pháp quang phổ khối plasma cảm ứng (ICP-MS) 29
1.5. Giới thiệu về máy quang phổ khối plasma cảm ứng 32
1.5.1. Cấu tạo 32
1.5.2. Kỹ thuật phân tích trên hệ thống khối phổ plasma cảm ứng (ICP - MS)
36
CHƯƠNG 2. KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM 39
2.1. Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu 39
2.1.1. Phương pháp lấy mẫu 39
2.1.1.1. Lấy mẫu lá 39

2.1.1.2. Lấy mẫu quả 39
2.1.2. Xử lý mẫu 39
2.1.2.1. Xử lý mẫu lá 39
2.1.2.2. Xử lý mẫu quả 39
2.2. Hóa chất, dụng cụ và thiết bị 40
2.2.1. Hóa chất 30
2.2.2. Dụng cụ, thiết bị 30
2.3. Quá trình phân tích hàm lượng một số vi lượng và kim loại nặng bằng
phương pháp khối phổ plasma cảm ứng ICP – MS 41
2.3.1. Chuẩn bị mẫu phân tích 41
2.3.2. Dung dịch đường chuẩn 41
2.3.3. Tối ưu hoá điều kiện phân tích bằng ICP – MS 41
2.3.3.1. Chọn đồng vị phân tích 41
2.3.3.2. Độ sâu mẫu (Sample Depth - SDe) 42
2.3.3.3. Công suất cao tần (Radio Frequency Power - RFP) 43
2.3.3.4. Lưu lượng khí mang (Carier Gas Flow Rate - CGFR) 43
- 9 -
2.3.3.5. Thông số máy 43
2.4. Đánh giá phương pháp phân tích 44
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46
3.1. Kết quả xác định hàm lượng các nguyên tố vi lượng Cu, Zn, Mn, Mo, B
và kim loại nặng Pb, Cd, As trong cây cam Vinh bằng phương pháp khối phổ
plasma cảm ứng 46
3.2. Thảo luận 47
3.2.1. So sánh hàm lượng nguyên tố Bo trong mẫu lá và mẫu quả 47
3.2.2. So sánh hàm lượng nguyên tố Mn trong mẫu lá và mẫu quả 50
3.2.3. So sánh hàm lượng nguyên tố Cu trong mẫu lá và mẫu quả 52
3.2.4. So sánh hàm lượng nguyên tố Zn trong mẫu lá và mẫu quả 54
3.2.5. So sánh hàm lượng nguyên tố Mo trong mẫu lá và mẫu quả 57
3.2.6. So sánh hàm lượng các kim loại nặng trong mẫu lá và mẫu quả 60

3.2.6.1. Asen 60
3.2.6.2. Chì và cadimi 62
3.3. Đánh giá mức độ tiêu hao vi lượng sau thu hoạch 64
KẾT LUẬN 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO 68
- 10 -
DANH MỤC VIẾT TẮT
ĐC : Đối chứng
ICP- MS : Phương pháp ICP- MS
DTTH : Diện tích thu hoặch
TB : Trung bình
NĐ : Nghĩa Đàn
QH : Quỳ Hợp
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Cam là một trong những cây ăn quả đặc sản lâu năm của Việt Nam bởi
giá trị dinh dưỡng và kinh tế cao. Trong thành phần cam có chứa nhiều
vitamin C, vitamin A, vitamin B9 (axit folic), canxi, chất xơ và có chứa tinh
dầu mang mùi thơm cho nên rất bổ dưỡng cho cơ thể cam có thể dùng ăn
tươi, làm mứt, nước giải khát, chữa bệnh như ngăn ngừa bệnh tim mạch,
phòng bệnh ung thư (đặc biệt là ung thư dạ dày và thanh quản) vì chúng giàu
chất chống oxy hóa [7].
Trong những năm gần đây, diện tích và sản lượng cam ở nước ta ngày
càng được mở rộng, tăng sản lượng
Cây cam (tên khoa học Citrus sinensis, họ cam quýt Rutaceae), là loại
cây ăn quả giàu chất chống oxy hóa và chất phytochemical. Theo các nhà
khoa học Anh: “Bình quân trong một trái cam có chứa khoảng 170 mg
phytochemicals bao gồm các chất dưỡng da và chống lão hóa”. Chuyên gia
dinh dưỡng Monique dos Santos cho biết cam được yêu thích và có lợi cho
người khỏe mạnh cũng như các bệnh nhân. Cam giúp giải nhiệt, thỏa mãn cơn

khát cho người có cường độ vận động cao, tăng cường hệ tiêu hóa và hệ miễn
dịch của cơ thể. Giá trị dinh dưỡng trong quả cam bao gồm: Mỗi 100 g quả
- 11 -
cam có chứa 87,6 g nước, 1104
µ
g Caroten – một loại vitamin chống oxy hóa,
30 mg vitamin C, 10,9 g chất tinh bột, 93 mg kali, 26 mg canxi, 9 mg magie,
0,3 g chất xơ, 4,5 mg natri, 7 mg crom, 20 mg phốt pho, 0, 32 mg sắt và giá trị
năng lượng là 48 kcal. Không chứa chất béo hay cholesterol, cam nổi tiếng vì
chứa nhiều vitamin C và được chứng minh là loại quả có tác dụng chống
viêm, chống khối u, ức chế đông máu và chống oxy hóa mạnh.
Cây cam là một cây ăn quả phổ biến trên khắp thị trường và được rất
nhiều người tiêu dùng ưa thích. Cây cam được trồng ở nhiều nơi, tùy theo vị
trí địa lý mà chất lượng của quả cam ở những nơi đó cũng khác nhau. Ở Nghệ
An cây cam được trồng chủ yếu ở hai huyện Nghĩa Đàn và Qùy Hợp, đây là
vùng đất có điều kiện thổ nhưỡng rất phù hợp với cây cam. Cây cam đã trở
thành cây trồng chủ lực ở nơi đây và đã tạo cho mình một thương hiệu riêng.
Nói đến “ cam Vinh” là nói đến đặc sản lâu đời của đất Nghệ An, có hương vị
thơm, ngọt đặc trưng được nhiều người ưa chuộng.
Cam Vinh có chất lượng và hiệu quả kinh tế cao hơn các nơi khác, điều
này có thể do nhiều nguyên nhân như giống cam, kỹ thuật canh tác, kinh
nghiệm chăm sóc, dịch bệnh, và một yếu tố quan trọng không thể thiếu là thổ
nhưỡng. Đối với cây trồng, thành phần các nguyên tố vi lượng như Cu, Zn,
Mo, Mn, B… đóng vai trò rất quan trọng trong đời sống thực vật. Thiếu hụt
nguyên tố vi lượng nào đó có thể làm ảnh hưởng đến hiệu quả, chất lượng và
năng suất cây trồng, khả năng kháng bệnh và chống chịu bất lợi thời tiết của
cây. Vì vậy, gần đây các nhà hóa học và nông học rất quan tâm đến việc
nghiên cứu thành phần của nguyên tố vi lượng trong cây trồng cũng như ảnh
hưởng của các kim loại nặng đến cây trồng, tạo cơ sở tìm cách điều chỉnh hàm
lượng của chúng cho thích hợp với cây trồng nhằm tăng năng suất và chất

lượng nông sản.
- 12 -
Tuy nhiên, theo những tài liệu và nguồn thông tin chúng tôi có được, thì
vấn đề nghiên cứu về thành phần nguyên tố vi lượng và kim loại nặng ở cây
cam Vinh còn chưa được nghiên cứu cụ thể, mặc dù chúng là yếu tố rất quan
trọng đối với chất lượng và năng suất nông sản.
Xuất phát từ những lý do trên tôi chọn đề tài: “Khảo sát hàm lượng một
số nguyên tố vi lượng và kim loại nặng trong cam Vinh bằng phương pháp
khối phổ plasma cảm ứng”, nhằm góp phần xác định những số liệu cơ bản về
thành phần và sự phân bố của các nguyên tố vi lượng, kim loại nặng trong cây
cam.
2. Mục đích nghiên cứu
Xác định được hàm lượng vi lượng của Cu, Zn, Mo, Mn, B và một số
kim loại nặng như Pb, Cd, As trong lá và quả của cây cam; trên cơ sở đó xác
định được sự phân bố của chúng trong các bộ phận này của cây cam Vinh.
3. Mục tiêu cụ thể
+ Phân tích xác định hàm lượng các nguyên tố trong các mẫu lá và quả.
+ Chỉ ra được đặc điểm sự phân bố hàm lượng của các nguyên tố ở các
bộ phận của cây và vai trò sinh lý của chúng đối với cây.
+ Đánh giá được mức độ tích tụ các nguyên tố do sự bón phân vi lượng
nghiên cứu.
+ Đánh giá được mức độ tiêu hao các nguyên tố do thu hoạch quả, trên cơ
sở đó có thể xác định mức bổ sung cần thiết để duy trì cân bằng dinh dưỡng vi
lượng cho cây.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
+ Đối tượng nghiên cứu của đề tài: Cây cam Vinh ở xã Minh Hợp huyện
Qùy Hợp và Xã Nghĩa Tân huyện Nghĩa Đàn.
- 13 -
+ Phạm vi nghiên cứu: Sự phân bố hàm lượng của các nguyên tố vi
lượng Cu, Zn, Mn, Mo, B và các kim loại nặng Pb, Cd, As trong lá và quả ở

cây cam Vinh.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Sưu tầm, phân tích, tổng hợp các tài liệu, tư liệu và mẫu cây trồng có
liên quan.
- Sử dụng các phương pháp thực nghiệm thường quy trong phân tích .
- Xử lý thống kê số liệu thực nghiệm và biểu diễn đồ thị trong phần mềm
Excel để rút ra các thông tin cần thiết đánh giá sự phân bố hàm lượng các
nguyên tố vi lượng B, Mn, Cu, Zn, Mo và các kim loại nặng Pb, Cd, As trong
các mẫu thu thập được.
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1. Cam Vinh và tình hình sản xuất cam trên thế giới và ở Việt Nam
1.1.1. Giới thiệu về cam Vinh
Cam Vinh - Nghệ An là một đặc sản lâu đời, có hương vị thơm, ngọt đặc
trưng được người tiêu dùng ưa chuộng. Việc xây dựng cho đặc sản cam quả
Nghệ An mang thương hiệu Cam Vinh nhằm nâng cao năng suất, chất lượng
và tăng sức cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường. Thương hiệu này đã được
Cục sở hữu trí tuệ cấp giấy chứng nhận đăng ký chỉ dẫn địa lý vào tháng
7/2007. Cam Vinh - Nghệ An không được trồng trên đất Vinh mà trồng chủ
yếu ở hai huyện Nghĩa Đàn và Qùy Hợp, nhưng tập trung buôn bán ở Vinh,
thành thị lâu đời của miền đất gió Lào nên Cam được đặt tên theo tên của
thành phố.
Cam Vinh có 2 dạng: quả tròn và quả tròn dài. Dạng tròn dài có năng suất
cao hơn. Khối lượng quả trung bình 180-200g, quả chín vàng có 10-12 múi.
- 14 -
Quả có hương thơm, hấp dẫn. Cây cao 3-4m, lá to, rộng, nhạt màu, tán lá cách
mặt đất 70-1000cm [2].

Hình 1.1. Quả cam Vinh trồng tại Quỳ Hợp
Cam Vinh vào mùa từ tháng 10 dương lịch năm nay đến khoảng tháng 3
dương lịch năm sau. Trong đó Cam mùa là giống Cam Xã Đoài và Cam Vân

Du chín cây từ đầu tháng 10 dương lịch đến đầu tháng 1 dương lịch, Cam
muộn là giống Cam V2 thu hoạch từ tháng 1 dương lịch đến tháng 3 dương
lịch. Cây cam cho quả ngon nhất và sản lượng nhiều nhất từ năm đầu tiên thu
hoạch cho đến năm thứ 8 (dân địa phương gọi là Cam tơ), các năm tiếp theo
chất lượng và sản lượng cam giảm dần (gọi là Cam già giá).
1.1.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam ở Việt Nam và trên thế giới
1.1.2.1. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam trên thế giới
Năm 2012, sản lượng cam thế giới đạt khoảng 62 triệu tấn, trong đó
Brazil 18 triệu tấn với giá trị xuất khẩu đạt khoảng 3.481.071 USD; Mỹ 8,2
triệu tấn, Trung Quốc 6,5 triệu tấn; Ấn Độ 5 triệu tấn và Việt Nam xếp thứ
20/20 nước có sản lượng cam nhiều nhất thế giới với 542207 tấn.
Bảng 1.1. Sản lượng cam năm 2012 của một số nước trên thế giới (FAO) [27]
STT Quốc gia Giá trị
(nghìn USD)
Sản lượng
(tấn)
1 Brazil 3.481.071 18012560
2 United States of America 1578237 8166480
3 China, mainland 1256177 6500000
- 15 -
4 India 966290 5000000
5 Mexico 708636 3666790
6 Spain 566980 2933800
7 Egypt 538493 2786397
8 Italy 342163 1770503
9 Turkey 321194 1662000
10 South Africa 311691 1612828
11 Indonesia 311490 1611784
12 Pakistan 275392 1425000
13 Iran (Islamic Republic of) 248336 1285000

14 Morocco 185863 961738
15 Argentina 173932 900000
16 Algeria 155092 802517
17 Greece 152983 791600
18 Ghana 120786 625000
19 Syrian Arab Republic 104785 542207
20 Viet Nam 100657 520845
1.1.2.2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ cam tại Việt Nam
Theo Cục trồng trọt (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn),
hiện nay diện tích cây ăn quả cả nước đạt khoảng hơn 900 nghìn ha,
sản lượng khoảng 10 triệu tấn; trong đó diện tích cây ăn quả phục vụ xuất
khẩu khoảng 255 nghìn ha, sản lượng quả xuất khẩu ước đạt hơn 400 nghìn
tấn. Tổng kim ngạch xuất khẩu ước đạt gần 300 triệu USD/năm. Theo quy
hoạch, đến năm 2020, diện tích cây ăn quả cả nước đạt 1.1 triệu ha, với tổng
kim ngạch xuất khẩu đạt 1.2 tỉ USD/năm [1].
Ở nước ta, cây cam được trồng khắp 3 miền (Bắc-Trung-Nam) với nhiều
giống cam ngon như cam Sành, cam Vinh, cam Canh,… Năng suất cam của
Việt Nam tương đương với các nước trong khu vực khoảng 7-10 tấn/ha đối
với cam, nhưng thấp hơn nhiều so với các nước tiên tiến trên thế giới như: Úc,
Mỹ, Brazil, có năng suất 30-40 tấn/năm .
1.2. Nguyên tố vi lượng và vai trò sinh lý của các nguyên tố vi lượng
1.2.1. Các nguyên tố thiết yếu và các nguyên tố vi lượng
- 16 -
Khi phân tích thành phần hóa học của thực vật, người ta phát hiện ra có
đến hơn 74 nguyên tố hóa học có trong thành phần của cây. Tuy nhiên chỉ có
một số nguyên tố nhất định là tối cần thiết cho cây được gọi là các nguyên tố
thiết yếu.
Theo Arnon and Stout, 1939: “nguyên tố thiết yếu là nguyên tố có vai trò
sinh lý rõ ràng và thiếu nó cây không thể hoàn tất chu kỳ sống bình thường
của mình”.

Bằng phương pháp trồng cây trong dung dịch và các phương pháp nghiên
cứu dinh dưỡng chính xác khác, người ta đã phát hiện ra các nguyên tố dinh
dưỡng thiết yếu đối với cây. Theo Lincoln Taiz (1998), có 19 nguyên tố thiết
yếu là: C, H, O, N, S, P, K, Mg, Ca, Fe, Cu, Mn, Zn, B, Mo, Cl, Na, Si và Ni,
(bảng 1.2). Khi có đủ các nguyên tố thiết yếu và năng lượng ánh sáng thì cây
có thể tổng hợp tất cả các chất hữu cơ cần thiết cho các hoạt động sinh lý, quá
trình sinh dưỡng, phát triển của cây và hoàn thành chu kỳ sống của mình.
Ngoài 19 nguyên tố thiết yếu trên, cây cũng cần rất nhiều các nguyên tố thiết
yếu khác, mà nếu thiếu chúng sẽ ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây, nhưng
cây vẫn hoàn thành chu kỳ sống của mình, vẫn ra hoa kết quả.
Hàm lượng của các nguyên tố trong cây khác nhau rất lớn. Chúng phụ
thuộc vào loài cây, vào các bộ phận khác nhau, vào giai đoạn sinh trưởng…
Bảng 1.2. Hàm lượng các nguyên tố thiết yếu trong cây [13]
Nguyên tố thiết yếu
Hàm lượng tính theo chất khô
% chất khô ppm
H
C
O
6
45
45
Nguyên tố đa
lượng
Na 1,5
K 1,0
Ca 0,5
Mg 0,2
P 0,2
S 0,1

- 17 -
Si 0,1
Nguyên tố vi
lượng
Cl 100
Fe 100
B 20
Mn 50
Zn 20
Cu 6
Mo 0,1
Ni 0,1
Dựa vào hàm lượng của các nguyên tố trong cây, ngày nay FAO (Tổ
chức nông lương thế giới) hay IFA đều thống nhất chia 19 chất chất dinh
dưỡng thiết yếu thành 3 nhóm:
- Nhóm nguyên tố đa lượng gồm N (đạm), P (lân), K (kali). Đây là các
chất dinh dưỡng thiết yếu mà cây trồng cần lấy vào với số lượng lớn.
- Nhóm nguyên tố trung lượng gồm S, Ca,Mg. Đây là các chất dinh
dưỡng thiết yếu mà cây trồng lấy đi với số lượng trung bình.
- Nhóm nguyên tố vi lượng gồm Fe, Zn, Mn, Cu, B, Mo, Cl và một số
nguyên tố khác được cây trồng hút/lấy đi với số lượng nhỏ. Là các nguyên tố
dinh dưỡng đóng vai trò rất quan trọng trong hoạt động sống của cây trồng
nhưng hàm lượng của chúng trong cây rất ít từ 10
-3
-10
-5
%.
Ngoài các chất dinh dưỡng thiết yếu và có ích cho cây, trong đất, nước
thải và một số loại phân bón còn có các nguyên tố kim loại nặng như chì (Pb),
thủy ngân (Hg), cadimi (Cd), asen (As)… Đây là các nguyên tố có thể gây độc

cho cây và ảnh hưởng đến sức khỏe người sử dụng nông sản nếu hàm lượng
vượt ngưỡng cho phép [2].
1.2.2. Vai trò sinh lý của các nguyên tố vi lượng
Trong 74 nguyên tố hóa học tìm thấy trong cơ thể thực vật có 11 nguyên
tố đa lượng (chiếm 99,95%), còn hơn 60 nguyên tố còn lại là các nguyên tố vi
lượng và siêu vi lượng (chiếm 0,05%). Mặc dù vậy, các nguyên tố vi lượng
- 18 -
vẫn đóng một vai trò quan trọng trong đời sống cây trồng. Chúng có trong
thành phần của vitamin, các men và hocmon. Sự thiếu hay thừa các nguyên tố
vi lượng trong đất đều không có lợi cho sự phát triển của thực vật dẫn đến sự
suy giảm về năng suất cũng như chất lượng nông sản. Ví dụ thiếu Bo sự nảy
mầm của hạt phấn khó khăn, bầu nhị bị hạ thấp, giảm năng suất của hạt, giảm
khả năng chống bệnh của cây. Thiếu kẽm các cây thân gỗ thường mắc bệnh
đốm lá, lá dễ rụng [2].
Trong cơ thể các nguyên tố vi lượng có thể tồn tại ở nhiều dạng khác
nhau. Nhiều kim loại, trong đó có các nguyên tố vi lượng cần cho cây như: B,
Mn, Zn, Cu, Fe, Mo, Co, đã được tìm thấy dưới dạng các phức hữu cơ -
khoáng. Các phức này có những tính chất cơ bản về mặt hoá học như: tính
chất của các phức khác biệt với tính chất của các thành phần cấu tạo nên nó,
phức chất có thể tham gia vào các phản ứng mà các thành phần của nó không
thể tham gia được.
Nhiều nghiên cứu cho rằng, khi kết hợp với các chất hữu cơ, hoạt tính
của các nguyên tố vi lượng tăng hàng trăm, thậm chí hàng triệu lần so với
trạng thái ion của nó. Ví dụ: trong phức chất, Fe không những liên kết với 4
vòng pyron mà còn cả với protein đặc thù, nên hoạt tính của nó tăng lên hàng
chục triệu lần.
1.2.2.1. Vai trò chung
* Các nguyên tố vi lượng và enzyme.
Có thể khẳng định rằng: các nguyên tố vi lượng là cơ sở của sự sống, vì
hầu hết các quá trình tổng hợp và chuyển hoá các chất được thực hiện nhờ các

enzyme, mà trong thành phần của các enzyme đó đều có các nguyên tố vi
lượng. Hiện nay đã biết khoảng 1000 hệ enzyme và khoảng 1/3 số hệ enzyme
này được hoạt hoá bằng các kim loại. Kim loại tạo thành phức chất với protein
thông qua các nhóm carboxyl hoặc nhóm amine có những tính chất mới.
- 19 -
* Các nguyên tố vi lượng và các chất điều hoà sinh trưởng, các vitamin.
Người ta đã biết vai trò của Zn trong quá trình sinh tổng hợp các hợp chất
dạng indol và serin bị kìm hãm. Zn còn có tác dụng phối hợp với nhóm
gibberellin.
Mn có tác dụng trợ lực cho hoạt động của nhóm auxin. Mn có tác dụng
đặc hiệu đến hoạt tính của auxin oxidase.
B cũng có lác động tích cực đến quá trình sinh tổng hợp auxin. B còn có
tác dụng thúc đẩy việc vận chuyển các chất điều hoà sinh trưởng.
Về mối liên quan giữa các nguyên tố vi lượng với các vitamin cũng đã
được nghiên cứu. Người ta thấy rằng: Mn, Cu, Zn và nhiều nguyên tố vi lượng
khác tập trung trong các cơ quan chứa nhiều vitamin. Co trong vitamin B
12
. B
có liên quan đến minh tổng hợp vitamin C; Mn, B, Zn, Mo, Cu có liên quan
đến sinh tổng hợp vitamin nhóm B (B
1
, B
2
, B
6
, B
12
).
* Nguyên tố vi lượng và các quá trình trao đổi chất.
Các nguyên tố vi lượng có tác dụng sâu sắc và nhiều mặt đối với quá

trình quang hợp. Sinh tổng hợp chlorophyll không những cần có Fe, Mg, mà
còn tập trung trong lục lạp cả Mn, Cu. Các nguyên tố Co, Cu, Zn, Mo có ảnh
hưởng tốt đến độ bền vững của chlorophyll.
Nói chung các nguyên tố vi lượng có ảnh hưởng tích cực đến hàm lượng
và trạng thái các nhóm sắc tố của cây, đến số lượng và kích thước của lục lạp.
Các nguyên tố vi lượng là thành phần cấu trúc hoặc tác nhân hoạt hoá các
enzyme tham gia trực tiếp trong pha sáng cũng như pha tối của quang hợp, do
đó tác động rõ rệt đến cường độ quang hợp và thành phần của sản phẩm quang
hợp.
- 20 -
Hình 1.2: Nguyên tố vi lượng ảnh hưởng đến pha sáng và pha tối trong quá
trình quang hợp
* Nguyên tố vi lượng với tính chống chịu của thực vật.
- Chịu mặn: Các nguyên tố có ảnh hưởng đến tính chịu mặn của cây là
Mn, B, Zn, Cu, Mo, Chúng làm giảm tính thấm của chất nguyên sinh đối với
Cl; làm tăng tốc độ xâm nhập P, Ca, K và tăng tích lũy các chất có tác động
bảo vệ (như globulin, albumin). Trong điều kiện mặn vừa phải độ bền của
chlorophyll liên kết với protein trong lục lạp tăng lên mạnh mẽ, làm tăng tính
chống chịu của hệ chlorophyll- protein nhờ có Mn, Co, Mo, Cu.
- Chịu hạn: Hạn hán thúc đẩy các quá trình thủy phân trong cây, làm yếu
quá trình tổng hợp protit và dẫn tới sự tích lũy nhiều axitaxit amin tự do làm
kìm hãm quá trình sinh trưởng của cây. B, Zn, Cu, Mo, Co ảnh hưởng tốt
đến sự tổng hợp, chuyển hóa và vận chuyển gluxit từ lá về cơ quan dự trữ là
một trong những nguyên nhân chủ yếu để nâng cao tính chịu hạn và chịu
nóng của cây.
Không nên quá lạm dụng các nguyên tố vi lượng, khi vượt quá một
nồng độ cho phép thì nó sẽ ảnh hưởng đến sinh trưởng bình thường của cây
trồng (gây ngộ độc), đồng thời gây ra lượng tồn dư kim loại nhiều trong sản
phẩm thu hoạch, gây ảnh hưởng không tốt với sức khỏe người tiêu dùng. [10]
Bảng 1.3. Ngưỡng giới hạn của một số vi lượng trong thực phẩm (mg/kg)

Nguyên tố Ngũ cốc Rau Hoa quả Nước quả ép
Cu 5,0 10,0 1,0 5,0
Zn 25,0 10,0 10,0 10,0
- 21 -
Fe 50,0 50,0 50,0 50,0
Ni 0,5 0,5 0,5 0,3
Se 0,5 0,5 0,5 0,5
Tuy nhiên, mỗi nguyên tố vi lượng có hiệu quả tác động đặc trưng riêng
cho từng mặt hoạt động trao đổi chất và thậm chí cho từng loại cây trồng.
Dưới đây là vai trò của một số nguyên tố vi lượng quan trọng đối với cây.
1.2.2.2. Vai trò của một số nguyên tố vi lượng
a. Kẽm (Zn)
Hàm lượng kẽm trong các cây trồng biến động rất rộng từ 1-10.000
ppm, tính theo hàm lượng chât khô. Ở các loại cây phổ biến, hàm lượng kẽm
dao động từ 10-10.000 ppm. Trong cây, rễ là bộ phận có hàm lượng kẽm cao
nhất, sau tới lá và thấp nhất là thân và cành. Hàm lượng kẽm ở các phần non
thường cao hơn phần già. Tuổi cây càng cao, hàm lượng kẽm càng giảm.
Zn có vai trò sinh lý quan trọng trong nhiều mặt của cây trồng: quang
hợp và hình thành đường, tổng hợp protein, sinh sản và tạo hạt giống, điều
chỉnh tăng trưởng, bảo vệ chống dịch bệnh.
- Zn tham gia hoạt hóa khoảng 70 enzym của nhiều hoạt động sinh lý,
sinh hóa của cây. Là thành phần bắt buộc của enzyme carboanhydrase xúc tác
phản ứng:
H
2
CO
3
CO
2
+ H

2
O
Thiếu Zn, cây trồng sẽ tích tụ nhiều axit cacbonic gây cản trở cho tiến
trình oxy hóa làm rối loạn quá trình trao đổi chất. Kẽm tham gia tích cực trong
quá trình oxy hóa khử, nó là thành phần của các enzym alcoldehydrogenase,
glutamatdhydrogenase, lactatdehydrogenase, tham gia trong quá trình chuyển
hoá các hợp chất chứa nhóm HS.
Zn đóng vai trò quan trọng trong các quá trình trao đổi photpho, glucit,
protein, axit nucleic. Thiếu Zn, P vô cơ tích tụ nhiều trong mô, gây cản trở cho
- 22 -
quá trình phosphoryl hóa oxy hóa. Thiếu Zn hàm lượng đường khử tăng lên,
đường saccazorơ, tinh bột giảm xuống, axit amin tự do tăng lên do tổng hợp
protein bị ức chế và do đó ARN và ADN giảm xuống, hoạt tính enzyme
ribonuclease tăng lên.
- Zn có tác dụng thúc đẩy tổng hợp các kích thích tố sinh trưởng đặc biệt
là auxin. Zn có vai trò tích cực trong quá trình phát triển hạt phấn nhất là lề
bào trứng và phôi.
- Kẽm được coi như là một trong các nguyên tố vi lượng đầu tiên cần
thiết cho cây trồng. Nó thường là một nguyên tố hạn chế năng suất cây trồng.
Trong những trường hợp thiếu kẽm ở mức nhẹ đến vừa phải, năng suất cây
trồng có thể giảm đến 20% hoặc hơn tuy cây trồng không có những triệu
chứng rõ rệt.
Tình trạng thiếu kẽm trong cây trồng được thể hiện ở những triệu chứng
dễ thấy như thân cây còi cọc, chiều cao giảm, bệnh úa vàng, lá cây có hình
dạng khác thường và còi cọc. Những triệu chứng này thay đổi tùy theo loại
cây trồng và thường chỉ thể hiện rõ ở những cây bị thiếu kẽm nghiêm trọng.
Kẽm cũng không được vận chuyển sử dụng lại trong cây nên biểu hiện thiếu
thường xảy ra ở những lá non và bộ phân khác của cây. [8]
Đối với cam quýt, khi bị thiếu Zn thường xuất hiện những đốm vàng đặc
trưng, lá vàng nhạt hoặc trắng nhưng các gân lá còn xanh, chồi thường rất

ngắn, lá nhỏ hẹp thẳng đứng, cây sinh trưởng chậm, lá rụng rất sớm. Khi cây
thiếu Zn nghiêm trọng quả nhỏ, vỏ dày mềm, mất màu, mùi vị kém, năng suất
giảm [5]
- 23 -

Hình 1.3. Lá và quả cam khi thiếu Zn
Trong quá trình cam quýt nở hoa, Zn thúc đẩy phát triển hạt phấn và tế
bào trứng trong phôi nên tăng khả năng đậu quả cao, ảnh hưởng đến việc tăng
năng suất cây. Cùng với Mo, B, Zn làm tăng hàm lượng đường, vitamin C
trong quả cam quýt. [6]
Nhiều công trình nghiên cứu với cam quýt cho thấy khi thiếu hoặc thừa
Zn đều ảnh hưởng tiêu cực đến cây. Theo Reuther (1962), hàm lượng Zn trong
lá cam khoảng 0,0015% chất khô là mức thiếu, từ 0,002% - 0,01% chất khô là
mức đủ và 0,03% là mức thừa. [7]
b. Đồng (Cu)
Là một kim loại nặng nên cần được chú ý khi bón cho cây trồng. Nếu đất
thiếu đồng có thể điều chỉnh bằng cách bón đồng sulfat hoặc oxyt. Thích hợp
nhất là phun chelat hoặc đồng sulfat trung tính lên lá cây đang thiếu dinh
dưỡng.
Cu tham gia vào thành phần của hệ enzyme oxydase, enzym ascorbic,
axit axidase…. Thiếu Cu có liên quan đến dinh dưỡng N, Cu có tác dụng lớn
đến quá trình tổng hợp protein, tham gia vào giai đoạn đầu của quá trình đồng
hóa nitrat. Vai trò của Cu đối với tổng hợp protein có liên quan đến quá trình
trao đổi axit nucleic (ARN giảm xuống khi thiếu Cu).
- 24 -
Cu góp phần tích cực trong quá trình hình thành và bảo đảm độ bền của
chlorophyll, hơn 70% đồng trong cây là ở trong các phần tử diệp lục tố; thiếu
Cu, phân tử diệp lục tố già sớm, cây còi cọc. Cu có ảnh hưởng mạnh đến quá
trình chuyển hóa glucid, phosphatid, nucleoproteid, quá trình trao đổi vitamin,
kích thích tố sinh trưởng. Lúc bón phân đạm nhất là NH

4
+
đòi hỏi Cu cũng
tăng lên.
Ngoài việc chống lốp đổ, Cu còn tác dụng chống hạn, chống rét và tăng
khả năng giữ nước của mô.
Hàm lượng đồng trong cây biến động từ 5-20 ppm. Thời kỳ cây con, hàm
lượng đồng trong cây là cao nhất, sau đó giảm dần trong quá trình sinh trưởng
và phát triển. Đồng phân bố trong cây tùy theo tình trạng đầy đủ hay thiếu hụt.
Khi cây đủ đồng, hàm lượng đồng trong chồi và lá non cao hơn lá già và các
bộ phận già. Ở những cây thiếu đồng, hàm lượng đồng trong lá non thấp hơn
lá già. Những bộ phận non của cây thể hiện cây có thiếu đồng hay không.
Thông thường ngưỡng thiếu đồng trong cây là 2-4 ppm và ngưỡng ngộ độc
đồng với đa số cây trồng là 20 ppm.
Nhiều loại cây rau biểu hiện thiếu đồng với lá thiếu sức trương, rủ xuống
và có mầu xanh, chuyển sang quầng mầu da trời tối trước khi trở nên bạc lá,
biến cong và cây không ra hoa được.
- 25 -
Hình 1.4: Các triệu chứng thiếu Cu ở cà chua và cây có hoa
Hiện tượng thiếu đồng thường xảy ra trên những vùng đất đầm lầy, ruộng
lầy thụt. Cây trồng thiếu đồng thường hay có hiện tượng chảy gôm (rất hay
xảy ra ở cây ăn quả), kèm theo các vết hoại tử trên lá hay quả.
Bảng 1.4: Chẩn đoán dinh dưỡng đồng ở cây trồng [13].
Cây Bộ phận cây
Hàm lượng đồng trong cây
Thiếu Bình thường Cao
Ngô Lá cờ < 5 5 – 30 > 30
Đậu nành Lá trưởng thành < 10 10 – 30 > 30
Cam Lá 4-6 tháng 4 – 6 6 – 16 17 – 22
Chanh Lá 3,9 - -

Nho Lá non 2 – 5 8 – 10 -
c. Bo (B)
Đối với các loại cây trồng trong quá trình phát triển cần rất nhiều các
dinh dưỡng trung đa và vi lượng, trong đó vi lượng Bo rất cần thiết cho sự
phát triển ngọn, thân cành và phẩm chất nông sản thu hoạch.
Tác dụng của Bo đối với cây trồng:
- Bo là nguyên tố vi lượng rất quan trọng với cây trồng, ảnh hưởng đến
hoạt động của một số enzym, nó có khả năng tạo phức với các hợp chất
polyhydroxy khác nhau. Bo làm tăng khả năng thấm ở màng tế bào, làm cho
thành tế bào vững chắc và việc vận chuyển hydratcarbon được dễ dàng. Bo
liên quan tới quá trình tổng hợp protein, lignin. Bo thiết yếu đối với sự phân
chia tế bào và quá trình thụ phấn ở cây. Nó ảnh hưởng tới sự hấp thu và sử
dụng canxi của cây, giúp điều chỉnh tỉ lệ K/Ca trong cây. Ngoài ra Bo cũng là
nguyên tố điều hòa nitơ trong thực vật. Bo cần thiết cho sự nẩy mầm của hạt
phấn, sự tăng trưởng của ống phấn, cần thiết cho sự hình thành của thành tế
bào và hạt giống. Bo cũng hình thành nên các phức chất đường/borat có liên
quan tới sự vận chuyển đường và đóng vai trò quan trọng trong việc hình
thành protein. B tác động trực tiếp đến quá trình phân hóa tế bào, trao đổi