Hóa học bảo vệ thực vật và nông nghiệp sạch

T2, 06/01/2015 - 10:09

Các chất hóa học khác nhau hiện nay đang được sử dụng rộng rãi để phòng trừ sâu bệnh hại cây trong nông nghiệp. Trong những năm vừa qua, việc dùng các chất hóa học để phòng trừ sâu bệnh ngày càng phát triển mạnh mẽ và cho đến cuối thế kỷ XX này, ở tất cả các nước trên thế giới đều có dùng thuốc bảo vệ thực vật. Hàng năm có đến trên 900 hợp chất khác nhau được sử dụng để tạo ra hàng vạn chế phẩm khác nhau, với khối lượng hàng triệu tấn, được dùng để phòng trừ các loài sinh vật gây hại cho cây trồng.

Các chất hóa học dùng trong công tác bảo vệ thực vật được sắp xếp thành ba nhóm chính:

- Thuốc trừ sâu bao gồm thuốc trừ côn trùng, chuột, động vật hại cây, ốc sên, nhện, v.v…

- Thuốc trừ bệnh bao gồm thuốc trừ nấm, vi khuẩn, virut, tuyến trùng, v.v…

- Thuốc trừ cỏ và cây dại bao gồm cả thuốc làm rụng lá, diệt cây bụi, cây gỗ, cây ký sinh, v.v…

Các hợp chất hóa học dùng trong bảo vệ thực vật chẳng những độc đối với các sinh vật gây hại mà còn độc đối với các sinh vật có ích, bao gồm cả loài động vật máu nóng, kể cả con người.

Tuy nhiên, các loại thuốc có mức độ độc khác nhau, tác động cũng như ý nghĩa của mỗi loại thuốc cũng không giống nhau. Có loại tác động trực tiếp lên cơ thể loài sinh vật gây hại và giết chết chúng bằng nhiều cách: cơ thể tiếp xúc với thuốc, sinh vật ăn phải thuốc vào ruột, sinh vật hô hấp hít phải thuốc vào phổi, v.v… Có loại tác dụng gián tiếp, khi thuốc phun lên cây làm thay đổi các đặc tính của cây và do đó có thể làm tăng tính chống chịu sâu, bệnh của cây. Có loại thuốc có tác động làm thay đổi môi trường sinh sống của các loài sinh vật gây hại, làm cho chúng gặp những điều kiện không thuận lợi, nên không phát triển được.

Trong một thời gian dài, các chất hóa học bảo vệ thực vật là cứu cánh của nông dân trong công tác phòng trừ sâu bệnh bảo vệ năng suất cây trồng. Cho đến những năm gần đây, do nhiều nơi sử dụng thuốc hóa học bảo vệ thực vật với khối lượng lớn, một số nơi dùng tùy tiện không đúng kỹ thuật nên đã gây ra những hậu quả to lớn cho môi trường và để lại dư lượng thuốc cao trong nông sản. Nhiều người lên án biện pháp hóa học bảo vệ thực vật, cho đó là nguyên nhân chủ yếu gây ra ô nhiễm môi trường, làm cho nông nghiệp trở nên không sạch. Có người đề nghị cấm sử dụng các chất hóa học bảo vệ thực vật trong nông nghiệp và phải được thay thế bằng các nhóm biện pháp khác như sinh học, kỹ thuật canh tác v.v…

Tuy có nhiều người đặt vấn đề cấm biện pháp hóa học bảo vệ thực vật nhưng lượng các chất hóa học được dùng vẫn tăng lên, diện tích nông nghiệp được dùng biện pháp hóa học đang mở rộng. Sở dĩ có tình trạng này là vì nông nghiệp thâm canh ở giai đoạn hiện nay không thể không có sự trợ lực của hóa học bảo vệ thực vật. Mặt khác, hóa học bảo vệ thực vật có những ưu điểm mà các biện pháp bảo vệ thực vật khác không thể có được. Những ưu điểm của hóa học bảo vệ thực vật có thể tóm tắt như sau:

- Các chất hóa học thường có tác dụng nhanh. Chỉ sau khi phun một thời gian ngắn, các loại thuốc hóa học bảo vệ thực vật có thể nhanh chóng chặn đứng tác hại của sâu, bệnh, chặn đứng các trận dịch. Mặt khác, chất hóa học diệt các loài sinh vật gây hại tương đối triệt để. Nếu phun thuốc hóa học đúng cách có thể bảo đảm sâu chết 95%, có trường hợp đến 100%.

- Biện pháp hóa học bảo vệ thực vật có thể trong một thời gian ngắn triển khai một cách rộng rãi trên những diện tích lớn. Điều này có ý nghĩa rất lớn khi sâu bệnh phát sinh và gây hại trên những vùng rộng lớn. Biện pháp này có thể dùng được ở cả những nơi địa hình gập ghềnh ở các vùng đồi núi, mà thường ở những nơi này các biện pháp bảo vệ thực vật khác cho kết quả kém.

- Biện pháp hóa học bảo vệ thực vật trong phần lớn các trường hợp đều đem lại hiệu quả kinh tế cao. Ở nhiều nước trên thế giới đã dùng một khối lượng lớn thuốc hóa học, người ta tính ra cứ một đồng tiền chi phí cho việc dùng thuốc hóa học trừ sâu thu được sản phẩm nông nghiệp có giá trị là 10-12 đồng. Một số trường hợp cứ một đồng bỏ ra chi phí cho biện pháp hóa học thu về được 40-50 đồng, như trong trường hợp thuốc hóa học trừ sâu bệnh cho cây ăn quả.

- Biện pháp hóa học bảo vệ thực vật tương đối đơn giản, dễ áp dụng và có thể phổ biến rộng rãi trong sản xuất, nông dân tiếp thu và dễ sử dụng.

Bên cạnh những ưu điểm không nhỏ trên đây, biện pháp hóa học bảo vệ thực vật có nhiều nhược điểm. Những nhược điểm này càng ngày càng nổi rõ lên khi những tác động của con người lên thiên nhiên ngày càng sâu sắc và đời sống vật chất cũng như tinh thần của nhân dân ngày càng được nâng lên. Những nhược điểm của hóa học bảo vệ thực vật là:

- Các hợp chất hóa học bảo vệ thực vật là những chất độc. Khi sử dụng thiếu cẩn thận, không đúng kỹ thuật, có thể gây độc cho người, gia súc, có trường hợp làm cho người và gia súc bị chết.

- Các chất hóa học có thể tích tụ lại trong đất làm cho đất bị nhiễm độc, trở thành không trồng trọt được. Các chất hóa học có thể giữ lại trong nông sản và từ đó đi vào cơ thể người, gây độc cho người sử dụng. Nông sản mang theo dư lượng thuốc hóa học bảo vệ thực vật được xem là nông sản không sạch, nông sản bị ô nhiễm.

- Các chất hóa học có trong cơ thể các loài sinh vật gây hại sau khi chúng bị nhiễm thuốc, có thể đi qua các khâu trong các chuỗi dinh dưỡng, gây độc cho các loài sinh vật trong sinh quần và cuối cùng đi vào cơ thể con người. Các nhà khoa học đã công bố tài liệu cho thấy, trong cơ thể con cá đánh bắt được ở các đại dương người ta đã tìm thấy thuốc trừ sâu DDT. Thuốc này có thể từ cá để đi vào cơ thể người ăn các con cá đó.

Có những con chim ăn các con sâu bị nhiễm thuốc, thuốc đi vào cơ thể chim. Người bắn chim, ăn thịt chim có thuốc và thuốc đi vào cơ thể người.

- Các chất hóa học bảo vệ thực vật gây ra những ảnh hưởng đối với các loài sinh vật trong các hệ sinh thái nông nghiệp. Bên cạnh việc các hóa chất bảo vệ thực vật tiêu diệt các loài sinh vật gây hại, chúng cũng có thể giết chết côn trùng và các loài sinh vật có ích khác, từ đó giải phóng cho một số loài sinh vật gây hại khỏi sự kiềm chế của các loại thiên địch và vì vậy chúng hoạt động mạnh hơn, gây hại nhiều hơn.

- Dùng thuốc không đúng cách, đúng liều lượng có thể làm tăng dần tính quen thuốc, làm phát sinh tính kháng thuốc ở một số loài sinh vật gây hại. Do đó, về sau thuốc không tiêu diệt được các loài sinh vật gây hại này nữa và chúng trở thành rất khó diệt trừ. Kinh nghiệm đáng ghi nhớ của chúng ta là phun thuốc trừ sâu loang hại bông. Lúc đầu mỗi vụ bông chỉ phu 3-4 lần là ngăn ngừa được tác dụng của sâu loang. Về sau số lần phun thuốc phải tăng dần lên. Sau 5-6 năm có nơi phải phun đến 12-14 lần, thậm chí đến 20 lần trong một vụ bông để trừ sâu loang. Và như vậy, môi trường sản xuất bị ô nhiễm thuốc trừ sâu nặng nề.

Để đảm bảo cho biện pháp bảo vệ thực vật đạt hiệu quả cao và hạn chế những tiêu cực do các chất hóa học có thể gây ra đối với môi trường, các chất hóa học được sử dụng trong bảo vệ thực vật cần đáp ứng các yêu cầu sau đây:

- Có tính độc đối với sinh vật gây hại

- Có khả năng gây độc, gây chết cho nhiều loài sinh vật gây hại khác nhau.

Nhưng đồng thời thuốc phải có tính chọn lọc. Có nghĩa là thuốc phải độc đối với các loài gây hại nhưng không độc đối với các loài sinh vật có ích, các thiên địch trong sinh quần tự nhiên.

- An toàn đối với cây trồng, người và gia súc, không gây ô nhiễm cho môi trường sống và môi trường sản xuất. Trong những năm gần đây vấn đề ô nhiễm môi trường đặt ra ngày càng gay gắt cho nên yêu cầu đối với các chất hóa học bảo vệ thực vật trở nên ngày càng nghiêm ngặt. Để đảm bảo hạn chết tác động gây ô nhiễm của thuốc hóa học bảo vệ thực vật lên môi trường, thời gian gần đây người ta hạn chế sử dụng các loại thuốc có phổ tác động rộng (có độc lực đối với nhiều loài sinh vật gây hại) và hướng vào tìm tòi để sản xuất các loại thuốc có phổ tác động hẹp (chỉ có tính độc đối với rất ít loài, thậm chí chỉ với một loài sinh vật gây hại mà người ta muốn diệt trừ). Sử dụng các loại thuốc có phổ tác động hẹp hạn chế các tác động của thuốc lên quần thể các sinh vật trong các hệ sinh thái, và như vậy ít có tác động gây ô nhiễm môi trường.

Để hạn chế khả năng gây ô nhiễm môi trường, các nhà khoa học cũng tìm tòi để đưa vào sản xuất các loại thuốc bảo vệ thực vật chóng phân hủy, chỉ lưu lại tính độc trong môi trường trong thời gian ngắn, càng ngắn càng tốt. Và như vậy ý kiến trước đây cho rằng, thuốc càng có tác dụng kéo dài, để sau khi phun, sâu mới đến vẫn diệt được là sai, là không đúng và sẽ có tác động xấu lên môi trường. Hiện nay, các nhà khoa học tìm tòi để sản xuất ra các loại thuốc, nhắm tiêu diệt loài sinh vật gây hại nào là chỉ tác động lên loài đó thôi, đố với các loài khác thuốc hầu như vô hại. Các thuốc đó chỉ phát huy tác dụng ngay lúc phun và sâu đó phải mất ngay tác dụng độc để các loài sinh vật có tiếp xúc với thuốc cũng không chịu tác động độc nữa. Để cho các loại thuốc này phát huy tác dụng cần phun đúng vào lúc có sâu, vào nơi sâu tập trung, ch nên cần theo dõi sát diễn biến của loài gây hại và dự báo đúng xu thế phát triển của chúng.

- Bảo quản và chuyên chở dễ dàng, sử dụng đơn giản không phức tạp, không đòi hỏi những công việc chuẩn bị quá phiền phức.

- Giá thuốc không quá cao, đảm bảo hiệu quả kinh tế cho người sử dụng. Những tìm tòi để sản xuất ra các loại thuốc bảo vệ thực vật trong những năm gần đây có nhiều tiến bộ và đạt được những thành tựu lớn. Tuy vậy, cho đến nay chưa có một hóa chất nào đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đặt ra. Vì vậy, trong nông nghiệp khi tiến hành nông nghiệp sạch, các loại thuốc bảo vệ thực vật vẫn đang là một vật tư đòi hỏi thận trọng trong khi sử dụng. Kỹ thuật dùng thuốc đúng đắn dựa trên cơ sở những hiểu biết đầy đủ về các hóa chất bảo vệ thực vật góp phần khắc phục những mặt hạn chế, nâng cao giá trị sử dụng và hạn chế những tác động xấu lên môi trường của chúng.

Chất độc muốn gây ra tác động nào đó lên cơ sở sinh vật thì phải xâm nhập được vào tế bào của cơ thể chúng. Tế bào trưởng thành điển hình có thể xem như một cái túi, trong đó chứa chất tế bào và nhân. Bên ngoài, tế bào được một màng nguyên sinh (còn gọi là màng ngoại chất) bao bọc. Ở tế bào thực vật, bên ngoài màng nguyên sinh còn có màng xenlulo cứng bảo vệ đảm bảo độ bền vững cho mô tế bào.

Sự xâm nhập của các chất hòa tan, trong số đó có các chất độc, vào bên trong tế bào thường gặp trở ngại, do đó màng nguyên sinh có tính thấm chọn lọc. Có nghĩa là màng này để cho các chất khác nhau đi qua với tốc độ không giống nhau. Lớp bề mặt này của chất nguyên sinh cũng có tính khuếch tán và cản trở sự khuếch tán của nhiều chất vào bên trong tế bào.

Tuy nhiên, tính thấm của màng chất nguyên sinh không phải bao giờ cũng ổn định, mà có thể thay đổi một cách cơ bản, tùy theo điều kiện cụ thể. Khi chịu tác động của chất gây hại, tế bào có thể bị kích thích hoặc tổn thương và tính thấm của màng chất nguyên sinh không phải bao giờ cũng ổn định, mà có thể thay đổi một cách cơ bản tùy theo điều kiện cụ thể. Khi chịu tác động của chất gây hại, tế bào có thể bị kích thích hoặc tổn hương và tính thấm của tế bào tăng lên rõ rệt. Lúc đó, các chất, kể cả các chất độc, khuếch tán nhanh chóng vào bên trong tế bào cho đến khi cân bằng áp suất ở hai bên màng được xác lập.

Sự xâm nhập của chất độc vào bên trong tế bào sinh vật còn tùy thuộc vào tính năng hấp thụ của toàn khối chất nguyên sinh. Nồng độ chất độc đi vào bên trong tế bào và ở bên ngoài tế bào trong trường hợp này được đặc trưng bằng một hệ số. Đối với các tế bào chưa bị ngộ độc, hệ số này thấp. Nhưng sau khi tế bào bị chất độc tác động thì hệ số này cao, kết quả là chất độc xâm nhập vào bên trong tế bào với tốc độ nhanh hơn. Một số nghiên cứu cho thấy là màng tế bào có khả năng hấp phụ chất độc, đặc biệt là những ion kim loại nặng như đồng, thủy ngân, kẽm… Các chất độc đã có phản ứng với các nhóm thio và amin của màng tế bào.

Chất độc xông hơi dễ dàng xâm nhập vào cơ thể động vật máu nóng, qua bộ máy hô hấp. Từ đó các chất độc đi vào máu rồi đến các bộ phận khác của cơ thể.

Trong quá trình xâm nhập vào cơ thể sinh vật, chất độc có thể bị biến đổi do các quá trình thủy phân, oxy hóa khử liên kết, hoặc do các phản ứng trao đổi. Các chất độc bị biến đổi do hoạt động của các loại men, do tác động của nước bọt và của thức ăn (trường hợp chất độc xâm nhập vào cơ thể qua đường tiêu hóa), do tác động của huyết dịch.

Sự biến đổi của chất độc có thể đưa đến hai kết quả:

- Chất độc trở nên kém hoạt động, có khi mất hẳn tính độc. Có trường hợp do phản ứng bảo vệ của cơ thể mà chất độc bị thải ra ngoài.

- Chất độc có thể bị biến đổi thành những hợp chất có độ độc cao hơn đối với cơ thể.

Dưới tác động của các chất độc, trong tế bào sinh vật xảy ra nhiều biến đổi. Chất độc có thể tham gia vào những phản ứng hóa học với các thành phần protit và một số thành phần khác của tế bào.

Chất độc có thể kết hợp với các kim loại nặng của tế bào, từ đó mà ảnh hưởng đến sự phát triển của tế bào. Chất độc có thể làm tê liệt hoạt động của các men trong tế bào. Các loại chất độc có tác động đến vitamin bằng cách ngăn cản sự tạo thành vitamin trong cơ thể hoặc làm mất tác dụng của vitamin đối với tế bào.

Các chất độc khác nhau có những tác động mang lại tính đặc trưng lên tế bào không giống nhau. Từng loại chất độc lại có những tác động lên những thành phần khác nhau của tế bào. Tuy nhiên, kết quả chung của chúng đều dẫn đến sự biến đổi giống nhau về trạng thái keo của chất nguyên sinh, những biến đổi lý hóa nói trên thì tế bào thường không hoàn thành được các chức năng sinh học vốn có của chúng.

Trong tác động của các chất độc lên tế bào sinh vật, người ta nhận thấy có sự thống nhất của các quá trình hưng phấn, tổn thương và kích thích ngộ độc. Trường hợp này người ta gọi là chất độc có tác động cục bộ. Nhưng có loại chất độc ảnh hưởng đến toàn bộ cơ thể và được gọi là chất độc có tác động toàn bộ.

Khi chất độc xâm nhập vào cơ thể lặp đi lặp lại nhiều lần, trong cơ thể xảy ra sự tích lũy chất độc. Có 2 loại tích lũy chất độc: tích lũy hóa học (tích lũy về chất độc) và tích lũy động thái (tích lũy chức năng). Tích lũy hóa học xảy ra khi chất độc được hấp thụ vào nhanh hơn là bị bài tiết ra khỏi cơ thể. Tích lũy động thái có nghĩa là dưới tác động của các chất độc, cơ thể tích lũy các hiệu ứng lại. Hiệu ứng của chất độc ở lần xâm nhập trước vào cơ thể được tăng thêm do hiệu ứng của liều chất độc xâm nhập vào cơ thể ở lần sau.

Chất độc có thể gây cho cơ thể sự trúng độc cấp tính hay mãn tính. Sự trúng độc cấp tính xảy ra khi chất độc xâm nhập vào cơ thể phá hủy mạnh mẽ các chức năng, biểu hiện bằng những triệu chứng rõ ràng, đặc trưng cho mỗi loại hay mỗi nhóm chất độc. Trúng độc mãn tính là khi chất độc có khả năng tích lũy trong cơ thể sinh vật và gây ra những tác động có hại trong thời gian kéo dài.

Có những loại chất độc khi xâm nhập vào cơ thể, không làm chết cơ thể, nhưng phá hoại các chức năng sinh lý của một số cơ quan khiến cho chúng không tiếp tục phát triển và hoạt động bình thường được nữa, gây thoái hóa hay gây chết cho thế hệ con cái về sau. Người ta gọi các chất độc nhóm này là các chất có tác động về sau.

Khi hai hoặc nhiều chất độc cùng đồng thời xâm nhập và tác động lên cùng một cơ thể, chúng có thể gây ra tác động hợp lực hoặc tác động đối kháng. Tác động hợp lực là tác động sinh lý cùng chiều của hai hoặc nhiều chất, gây ra sự tăng cường quá trình đầu độc cơ thể. Người ta phân biệt 2 trường hợp: tác động hợp lực bình thường hay tác động hợp lực gia cộng và tác động hợp lực tăng lực. Trong trường hợp đầu là tổng số đơn giản của các tác động trên. Trường hợp thứ hai có hiệu cứng chung của các chất vượt quá tổng số các hiệu ứng của các chất cộng lại. Trong trường hợp tác động đối kháng, tác động của chất này làm yếu tác động của chất kia, vì chúng gây ra những tác động sinh lý không cùng chiều trong cơ thể sinh vật.

Chất độc hóa học bảo vệ thực vật đang được xem là yếu tố quan trọng trong việc làm ô nhiễm môi trường và là yếu tố trở ngại cho việc tiến hành nông nghiệp sạch. Tác động gây độc của các chất hóa học bảo vệ thực vật là một bức tranh phức tạp và có nhiều biến động.

Sử dụng các chất hóa học bảo vệ thực vật đòi hỏi thật thận trọng và có hiểu biết. Tuy nhiên, không nên có những định kiến đối với chất hóa học bảo vệ thực vật. Cần xem nó là vũ khí sắc bén trong việc ngăn ngừa tác hại của sâu, bệnh hại cây. Điều quan trọng là phải biết cách sử dụng và sử dụng đúng, có hiệu quả loại vũ khí sắc bén đó.

Để tăng cường hiệu quả của các chất hóa học bảo vệ thực vật và khắc phục những mặt tiêu cực của chúng, cần thực hiện đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật. Nói một cách đơn giản và tóm tắt, các yêu cầu sử dụng đúng kỹ thuật được thể hiện trong 4 đúng sau đây:

- Đúng thuốc. Mỗi loại thuốc có tác dụng với một số loại sinh vật gây hại cụ thể. Dùng sai thuốc, thí dụ dùng thuốc trừ sâu để trừ bệnh, dùng thuốc trừ sâu đục thân lúa để trừ rầy nâu, dùng thuốc trừ bệnh đạo ôn lúa để trừ bệnh tiêm lửa v.v… không những không trừ được sâu bệnh, mà còn gây lãng phí tiền, công sức, gây ra những tác hại nghiêm trọng cho cây, gây ô nhiễm môi trường, gây hại các loại sinh vật có ích. Muốn dùng đúng thuốc phải nắm được tính chất và đặc điểm của từng loại thuốc.

- Đúng nồng độ và liều lượng. Thuốc hóa học bảo vệ thực vật chỉ trừ được những sâu bệnh ở những phạm vi nồng độ và liều lượng nhất định. Nếu nồng độ và liều lượng quá thấp thì sâu, bệnh không chết. Nếu nồng độ và liều lượng quá cao thì thuốc gây hại cho cây, gây độc cho người và gia súc.

- Đúng cách sử dụng. Mỗi loại thuốc có cách dùng riêng. Có loại dùng để phun bột, có loại hòa với nước để phun, có loại dùng để xông hơi, có loại dùng để xử lý hạt giống, để bón vào đất v.v… Có loại chóng phân hủy có thể có thời gian cách ly đến khi thu hoạch nông sản ngắn, có loại thuốc chận phân hủy phải có thời gian cách ly dài trước khi thu hoạch nông sản. Có những loại thuốc có thể trộn vào nhau, nhưng có những loại thuốc không được trộn vào nhau, vì nếu trộn thuốc sẽ mất tác dụng diệt sâu v.v… Thuốc dùng không đúng cách không diệt được sâu mà còn gây hại.

- Đúng nơi và đúng lúc. Sâu bệnh có những giai đoạn phát triển rất mẫn cảm với thuốc và có những giai đoạn có khả năng chống chịu với thuốc cao. Vì vậy, cần lựa chọn để phun đúng vào lúc sinh vật gây hại ở vào giai đoạn mẫn cảm, thuốc mới phát huy tác dụng tốt. Cây cũng có những giai đoạn phát triển, những bộ phận cơ thể rất mẫn cảm với các loại thuốc, cần tránh phun thuốc vào các giai đoạn đó và lên các bộ phận đó.

Trên đồng ruộng sâu bệnh phân bố thường không đồng đều. Cần chọn phun đúng vào những nơi mật độ sâu bệnh đã vượt qua ngưỡng kinh tế, tránh phun tràn lan, vừa tốn thuốc vừa gây ô nhiễm môi trường. Không nên phun thuốc ở những mật độ sâu bệnh thấp cũng như vào những thời điểm mật độ loài gây hại chưa vượt qua ngưỡng kinh tế. Vì vậy, không được phun thuốc hóa học bảo vệ thực vật định kỳ để phòng trừ sâu bệnh.

GS.TS Đường Hồng Dật

X
Hãy điền tên đăng nhập ở Hội bảo vệ thực vật của bạn.
Enter the password that accompanies your username.
Đang nạp