Bảng 1.8. Ví dụ về ảnh hưởng của hóa chất BVTV tới sinh vật đất

Bảng 1.8. Ví dụ về ảnh hưởng của hóa chất BVTV tới sinh vật đất

Đôi khi các sản phẩm của suy thoái của HCBVTV dưới tác động của vi khuẩn là các chất độc hại hơn so với các chất hóa học ban đầu. Jill Clapperton và cộng sự (2009) đã nghiên cứu sự phân hủy của hai thuốc trừ cỏ ba lá chọn lọc là Mikado và Callisto (tên thương mại ở Châu Âu) và so sánh độc tính của sản phẩm phân hủy với các chất ban đầu [34]. Họ kết luận rằng việc nghiên cứu này là cần thiết để đánh giá khả năng gây độc của các sản phẩm phân hủy sinh học trung gian cũng như các hoạt chất và phụ gia trong công thức thuốc diệt cỏ thương mại ban đầu. Sự đồng thuận chung giữa các nhà sinh thái học đất là chất diệt cỏ thường được sử dụng không ảnh hưởng lớn đến sự đa dạng và chức năng chung của khu hệ vi sinh vật đất [34].

So với thuốc diệt cỏ, những tài liệu nghiên cứu về ảnh hưởng của thuốc diệt nấm và thuốc trừ sâu trên các sinh vật đất vẫn còn ít và chưa đầy đủ. Thuốc diệt nấm và thuốc trừ sâu có xu hướng tác động tiêu cực lớn hơn với các loài động vật đất. Tuy nhiên, các hóa chất này có thể bị phân hủy bởi vi khuẩn trong đất, làm cho việc xử lý sinh học trở thành thực tế. Thuốc trừ sâu cũng bị phân hủy bởi ánh sáng mặt trời và phản ứng hóa học phi sinh học trong đất. Với đủ thời gian, các hệ sinh thái đất có khả năng phục hồi nếu có sự xuất hiện của thuốc diệt nấm và thuốc trừ sâu được áp dụng, mặc dù sự phục hồi có thể mất vài tháng hoặc nhiều năm [28], [38].

Thuốc diệt nấm được sử dụng để ngăn ngừa bệnh nấm như phương pháp điều trị hạt giống, hoặc để điều trị hoặc ngăn chặn một bệnh đặc biệt khi áp dụng trên lá hoặc đất. Việc sử dụng thuốc diệt nấm có khả năng tác dụng phụ tồi tệ nhất của là nó giết chết hầu hết các loại nấm trong đất hoặc xung quanh các hạt giống, trong đó trên thực tế nó có thể bảo vệ cây con từ các tác nhân gây bệnh hoặc đem lại các lợi ích khác. Trong trường hợp xấu nhất, một loại thuốc diệt nấm có thể ngăn chặn nấm rễ có lợi từ rễ cây trồng. Tuy nhiên, nó chỉ tạm ​​thời ức chế (thường 3 - 4 tuần) có tác động nhỏ vào số lượng tổng thể của nấm rễ [28].

Việc sử dụng liên tục và lâu dài của thuốc trừ sâu tác động đến quần thể vi sinh vật vùng rễ tiêu cực hơn so với cả hai thuốc diệt cỏ và thuốc diệt nấm. Một lần nữa, hầu hết các thuốc trừ sâu là nhanh chóng bị phân hủy bởi vi khuẩn trong đất. Chlorpyrifos (Lorsban), một thuốc trừ sâu gây độc thần kinh được sử dụng rộng rãi có thể suy thoái trong vài ngày (20 ngày). Mặc dù chúng có thể tác động lên các vi khuẩn và nấm đất trong suốt thời gian đó nhưng những vi sinh vật có thể phục hồi trong một vài tuần. Tuy nhiên, tác động của thuốc trừ sâu này trên động vật đất có thể liên tục và khó phục hồi [28].

Nói chung, tác động tiêu cực mạnh nhất của thuốc trừ sâu phổ biến hơn trên chu trình nitơ, mà đặc biệt đúng trong đất nhiệt đới. Ví dụ: hoạt chất Imidacloprid trực tiếp ức chế vi khuẩn cố định nitơ với cây đậu xanh. Chlorpyrifos cùng với quinalphos và một số pyrethroid đều được chứng minh là có tác động tiêu cực đến khả năng cố định nitơ của vi khuẩn sống tự do Azospirillum spp. Nhiều trong số các tác dụng phụ khác của thuốc trừ sâu được tìm thấy trong các phương pháp điều trị của hạt giống hoặc đất là gián tiếp. Ví dụ: Xử lý hạt với diazinon, Imidacloprid và lindane làm tăng sự hấp thu photpho của cây trồng [28].

Tuy nhiên, thuốc trừ sâu có thể có lợi cho sự phát triển của vi khuẩn phân hủy cụ thể có thể sử dụng các thành phần phân tử khác nhau của các hóa chất. Trong các quần thể vi sinh vật nước ngọt tiếp xúc với dòng chảy bị ô nhiễm thuốc diệt cỏ, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng sinh vật sản xuất đã tăng gấp đôi, trong khi các quần thể vi khuẩn Cyanobacteria đã tăng 4,5 lần và Picocyanobacteria tăng gấp 40 lần, mặc dù quần thể sinh vật phù du giảm [38].

Hóa chất bảo vệ thực vật được sử dụng đã tăng lên rất nhiều trong suốt 30 năm qua, ước tính hiện tại của tổng số lượng sử dụng hàng năm trên thế giới vượt quá 1800000 tấn. Khoảng 50% trong số này được sử dụng trong việc bảo vệ cây trồng nông nghiệp (Bradly, 1980). Hóa chất bảo vệ thực vật được sử dụng rộng rãi khắp thế giới để kiểm soát nấm và côn trùng phá hoại cây trồng. Tuy nhiên, các hóa chất nông nghiệp cũng tiêu diệt nhiều loại vi sinh vật có ích (Venkatuaman, 1972; Roger và Kulasonya, 1980) [26].

Hóa chất bảo vệ thực vật ảnh hưởng đến nhiều quá trình khác nhau của vi khuẩn trong đất, ức chế phân hủy và tùy thuộc vào loại và tỷ lệ ứng dụng, có thể làm thay đổi sinh khối về số lượng và chất lượng trong cả thời gian ngắn hạn và dài hạn [26]. Hiệu ứng ngắn hạn liên kết với việc sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu thường liên quan đến rối loạn các chất hóa học và cân bằng sinh học trong đất. Sử dụng thuốc trừ sâu đã ức chế hoạt động của các vi sinh vật cố định nitơ và nitrat hóa từ 4 đến 12 tuần trong đất (Bollen, 1961; Chandra, 1964). Việc sử dụng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu đã có mức khuyến cáo, tuy nhiên vẫn có những ảnh hưởng trực tiếp lâu dài lên các quần thể vi sinh vật và hoạt động của chúng (Wainwright, 1978; Biederbeck và cộng sự, 1987). Một số thuốc bảo vệ thực vật có thể bị phân hủy nhanh hơn trong đất có hàm lượng chất hữu cơ cao, có lẽ vì các hoạt động của vi sinh vật mạnh mẽ hơn (Greaves và cộng sự, 1976) [26].

Có một số báo cáo về độc tính của nhiều loại thuốc bảo vệ thực vật với vi khuẩn cố định nitơ trong đất canh tác lúa nước (Singh, 1973; Kar và Singh, 1978; Adhikary, 1989; Das và Adhikary, 1996) [26]. Việc sử dụng phân bón và thuốc trừ sâu hóa học tổng hợp được cho là có hại cho các vi sinh vật và các dạng sống khác (Wolf, 1977). Sử dụng các loại thuốc bảo vệ thực vật có thể làm giảm quần thể vi sinh vật tổng số (Greaves và cộng sự, 1976) mà một số nhà nghiên cứu cho rằng là do giảm tàn dư hữu cơ đầu vào từ kiểm soát cỏ dại (Wainwright, 1978). Fraser và cộng sự (1988) đã tiến hành nghiên cứu thực tế để đánh giá các quần thể vi sinh vật và các hoạt động của chúng theo mô hình cach tác hữu cơ và thông thường. Họ đã quan sát thấy rằng không có sự khác biệt đáng kể nào được tìm thấy khi đo các đặc tính sinh học do thuốc trừ sâu ở mức thấp. Họ kết hợp với cả phân bón nhưng cũng có ít ảnh hưởng trực tiếp khi đo lường hoạt động của vi sinh vật đất [26].

Xu và Zhang (1997) nghiên cứu các tác động của Methaniclophos được sử dụng rộng rãi kiểm soát dịch hại côn trùng ở cây bông, áp dụng ở các mức 0 - 0.5 - 2.5 - 5 và 10 mg/g đất cho thấy sự tăng trưởng của vi khuẩn, xạ khuẩn Azotobacter bị ức chế, trong khi tăng trưởng nấm được kích thích. Họ cũng nói rằng, nhìn chung, hô hấp đất đã được kích thích, nhưng nó đã cho thấy một xu hướng phức tạp và ảnh hưởng của Methamidophos mạnh mẽ hơn và kéo dài lâu hơn khi liều lượng tăng [26].

Das và Adhikary (1996) thấy rằng các ứng dụng của Sevin, Rogor và Hildan, (thuốc bảo vệ thực vật ở cấp thương phẩm) ở các mức đề nghị (4 kg/ha Sevin và 1.0 l/ha cho Rogor và Hildan) có thể không ảnh hưởng đáng kể sự phát triển của sinh vật đất có lợi. Tuy nhiên, sự gia tăng nồng độ của thuốc trừ sâu ở mức cao có thể ảnh hưởng bất lợi đến sự tăng trưởng của vi sinh vật. Nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của thuốc trừ sâu đến vi sinh vật đã không xác định bất kỳ tác động có hại lâu dài về thành phần, số lượng và hoạt động của vi sinh vật ít nhất là ở mức ứng dụng bình thường (Johnen và Frew, 1977) [26]. Những tác động của thuốc bảo vệ thực vật thường thể hiện rõ trong 3 tuần nuôi cấy. Ví dụ như các sinh vật nitrat có khả năng phục hồi sau 3 tuần và quá trình nitrat hóa xảy ra như bình thường [26].

Theo Anderson và cộng sự (1992), thuốc trừ sâu được sử dụng không đúng hướng dẫn như được thử nghiệm nên có ảnh hưởng sinh thái tiêu cực tác động đến quá trình khoáng hóa cacbon và nitơ trong đất [26].