CHƯƠNG 1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.6. Những khó khăn trong sử dụng thuốc trừ cỏ
Tuy thuốc trừ cỏ đã đóng góp vai trò lớn lao trong việc phát triển một nền nông nghiệp ổn định, nhưng việc sử dụng quá nhiều và lạm dụng nó đã gây ra một số khó khăn trong sản xuất:
- Khó khăn lớn nhất do thuốc trừ cỏ gây ra là việc sử dụng lâu dài chúng đã gây ra hiện tượng kháng thuốc của cỏ dại. Tính kháng của cỏ dại đối với thuốc được phát hiện vào những năm cuối của thập kỷ 60 khi người ta thấy một số loài cỏ có khả năng kháng lại Atrazin, sau đó số lượng loài cỏ, số nhóm thuốc trừ cỏ cũng như số khu vực địa lý bị ảnh hưởng ngày càng tăng lên. Cho đến nay đã có tới 30 quốc gia báo cáo về hiện tượng kháng thuốc của một hoặc một số loài cỏ dại đối với thuốc trừ cỏ. Tính kháng của cỏ dại đối với thuốc trừ cỏ được định nghĩa theo nhiều cách khác nhau. Le Baron (1982) định nghĩa đơn giản đó là khả năng tích luỹ của cỏ dại làm cho nó không bị
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 31
tiêu diệt bởi thuốc trừ cỏ. Còn Bruce (1994) lại định nghĩa tính kháng với thuốc trừ cỏ của một loài thực vật là đặc điểm của loài đó có thể chịu được một nồng độ của một thuốc trừ cỏ cao hơn thực vật khác cùng loài nhưng chưa bao giờ tiếp xúc với thuốc. Hiện tượng kháng thuốc của cỏ dại nói riêng và thực vật nói chung được Timothy (1996) giải thích bằng một trong ba cơ chế là: chống thuốc tại vị trí tác động (Site of action), giải độc bằng hình thức chuyển hoá thuốc trừ cỏ và ngăn cản sự di chuyển của thuốc tới vị trí tác động. Cả Bruce (1994) và Cotterman (1995) đều cho rằng sự phát sinh và tồn tại tính kháng của cỏ dại có liên quan đến sự biến đổi bộ gen di truyền. Nó có thể xảy ra do sự biến đổi bộ gen, cũng có thể do đột biến gen hay do những gen đã có sẵn. Sự biến đổi đó được tăng lên từ những biến đổi tự phát ban đầu. Tính kháng có thể được điều khiển bằng một gen hoặc có thể do đa gen tác động theo cùng một cơ chế (Labrada, 1997 [31]).
Tuy nhiên cái gì cũng có tính hai mặt của nó, tính kháng sẽ là bất lợi cho con người nếu nó xảy ra đối với cỏ dại, nhưng nếu nó xảy ra đối với cây trồng thì lại trở thành có lợi vì nó có thể làm tăng khả năng chịu đựng của cây trồng với thuốc trừ cỏ. Với sự phát triển của kỹ thuật công nghệ cao trong sinh học, người ta có thể nghiên cứu để cấy những gen kháng thuốc trừ cỏ vào các giống cây trồng để làm tăng khả năng chống chịu với thuốc của cây. Các kết quả nghiên cứu của tác giả Nguyễn Hữu Tề (1978, 1988) còn cho biết nếu sử dụng thuốc trừ cỏ với lượng bằng một nửa lượng chuẩn nhưng phun 2 lần trong 1 vụ gieo trồng vào những thời điểm thích hợp sẽ không diệt hoàn toàn quần thể cỏ dại mà hạn chế phát triển của chúng dưới mức gây thiệt hại về năng suất, làm tăng khả năng cạnh tranh dinh dưỡng của cây trồng và thiết lập mối cân bằng giữa cỏ dại với cây trồng cũng như tăng khả năng chịu đựng của cây trồng đối với thuốc trừ cỏ.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 32
Tuy số loài cỏ dại kháng thuốc cho đến nay rất nhiều, nhưng trên lúa nước, số loài cỏ kháng thuốc cũng còn ít. Các thuốc bị kháng bao gồm: 2,4D:
bị kháng sau 20 năm sử dụng (Ho Nai Kin, [25]), Propanil: Chỉ sau 10 năm sử dụng liên tục, Propanil đã bị kháng tại nhiều quốc gia. Các thuốc thuộc nhóm ức chế Acetolactate tổng hợp đã nhanh chóng bị kháng chỉ sau 3 đến 6 năm sử dụng liên tục, Butachlor cũng bị kháng sau 30 năm sử dụng.
Có thể có nhiều giải pháp để khắc phục tính kháng của cỏ dại đối với thuốc trừ cỏ, nhưng 4 biện pháp sau đây được coi là hữu hiệu và có tính khả thi nhất:
. Luân phiên cây trồng và thay đổi các thuốc trừ cỏ có hình thức tác động khác nhau
. Sử dụng hỗn hợp các thuốc trừ cỏ có hình thức tác động khác nhau . Sử dụng thuốc trừ cỏ có thời gian tồn tại ngắn
. Hạn chế số lần phun trên một vụ cùng một hình thức tác động để trừ cùng một loại cỏ
- Khó khăn thứ hai là việc sử dụng lâu dài thuốc trừ cỏ đã làm chuyển thảm cỏ từ một năm sang cỏ lâu năm khó phòng trừ
- Thứ ba là thuốc trừ cỏ làm thay đổi mật độ của các vi sinh vật trên đất trồng lúa và trong nước, do đó phá vỡ tính ổn định về độ màu mỡ đất (Roger, 1996).
- Cuối cùng, thuốc trừ cỏ dù ở mức độ nào cũng gây ảnh hưởng tới sức khoẻ cho con người trong quá trình sử dụng, sản xuất, bảo quản và lưu thông thuốc.
Ngoài ra, thuốc có thể gây ra hậu quả mãn tính về sức khoẻ cũng như ảnh hưởng lâu dài cho môi trường do việc nhiễm bẩn nguồn nước trong đất và trên bề mặt, thông qua quá trình rửa trôi và thấm sâu. Thuốc trừ cỏ cũng làm tăng mức độ chết của các động vật và sinh vật thuỷ sinh khác như cá, ếch, tôm v.v... là nhóm sinh vật đóng một vai trò quan trọng trong nền kinh tế cũng
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 33
như điều hoà sinh thái (Naylor, 1996 [39, 40]) ví dụ khi sử dụng Molinate vào những năm 1970 đã làm cho cá bị chết nhiều ở các vùng sản xuất lúa.
1.6.1. Ảnh hưởng của chế độ tưới nước đến độ an toàn và hiệu quả của thuốc trừ cỏ
Mực nước tưới trên đồng ruộng có tác động rất lớn đến quá trình hoà tan, phân giải, lắng đọng và rửa trôi của thuốc, do đó ảnh hưởng đến độ an toàn và hiệu quả của thuốc. Đặc biệt với các thuốc tiền nảy mầm, thời gian tưới nước sau phun sẽ ảnh hưởng đến quá trình mọc và sinh trưởng của cây, do đó ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ thuốc cũng như các chất an toàn trong đất. Nếu việc tưới nước tiến hành quá sớm có thể gây hại cho cây nhưng nếu tưới quá muộn lại làm giảm hiệu lực trừ cỏ (Naylor, 1996 [40])
Cùng với chế độ tưới nước, chế độ mưa như thời gian có mưa sau phun, lượng và tốc độ mưa, thời gian kéo dài v.v.. cũng có ảnh hưởng rõ rệt đến quá trình rửa trôi bề mặt, xâm nhập của thuốc trừ cỏ vào trong cây v.v. do đó có ảnh hưởng rõ rệt đến độ an toàn và hiệu quả của thuốc (Klaus, 1995,[28]).
Chế độ nước tưới cũng có ảnh hưởng rõ rệt tới quá trình nảy mầm, sinh trưởng, phát triển, vận chuyển các chất vô cơ và chuyển hoá các chất hữu cơ trong cơ thể cây trồng và cỏ dại, do đó ảnh hưởng tới việc hấp thụ, vận chuyển và tác động của thuốc đối với cả cây trồng và cỏ dại, nghĩa là ảnh hưởng tới độ an toàn và hiệu quả của thuốc. Mặt khác, ẩm độ đất và mực nước tưới có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình nảy mầm của hạt, do đó có ảnh hưởng đến khả năng hình thành quần thể ban đầu của các loài cỏ dại. Ho (1996) cho biết ẩm độ đất thích hợp cho hạt cỏ nảy mầm là từ 80 - 90%, nếu ẩm độ giảm xuống dưới 70% thì đa số hạt cỏ giảm khả năng nảy mầm.
(Naylor, 1996 [40]).
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 34
1.6.2. Ảnh hưởng của yếu tố đất đai đến độ an toàn và hiệu lực của thuốc trừ cỏ
Quá trình nảy mầm và sinh trưởng của cỏ dại phụ thuộc rất nhiều vào thành phần cơ giới, dinh dưỡng và lượng oxy trong đất. Mặt khác, đời sống của chúng cũng gián tiếp chịu ảnh hưởng của đất đai thông qua độ pH và mực nước tưới trên đồng ruộng (Merrill, 1985) [38]. Nhiều nghiên cứu đã khẳng định, trên đất thịt nặng, các loài cỏ lá rộng sẽ phổ biến hơn cỏ hoà thảo và cói lác, trong khi đó trên đất thịt nhẹ và cát pha, các loài cỏ hoà thảo lại chiếm ưu thế hơn. Hay trên các nền đất chua, pH thấp cỏ cói lác sẽ phát triển mạnh mẽ hơn các nhóm cỏ khác. Như vậy yếu tố đất đai có ảnh hưởng rõ rệt tới thành phần cũng như mức độ phát triển của các loài cỏ dại, do đó nó có ảnh hưởng đến hiệu quả của thuốc trừ cỏ.
Mặt khác, quá trình lắng đọng, rửa trôi, phân huỷ, chuyển hoá và di chuyển của thuốc trừ cỏ vào trong cây cũng phụ thuộc rất nhiều vào thành phần cơ giới, độ pH và độ ẩm đất. Như vậy, đất đai được coi là một trong những yếu tố vô sinh có ảnh hưởng rất lớn đến độ an toàn và hiệu quả của các thuốc trừ cỏ đặc biệt là các thuốc tiền nảy mầm. Ví dụ trên nền đất thịt nặng, quá trình phân huỷ và xâm nhập của thuốc vào cây trồng thường chậm hơn đất cát pha, do đó thuốc cũng chậm tác động đến cỏ dại nhưng lại kéo dài thời gian phát huy hiệu lực hơn. Bên cạnh đó, hiệu quả của các kỹ thuật phun rải (như phun lên lá hay rắc vào đất) cũng trực tiếp hay gián tiếp chịu ảnh hưởng của yếu tố đất đai. Đặc biệt, biện pháp rắc thuốc vào đất có những ưu điểm nhất định như tiết kiệm công lao động, giảm chi phí sản xuất song cũng bị ảnh hưởng rất lớn của điều kiện đất đai và mực nước trong đất. Mức độ ảnh hưởng này phụ thuộc rất nhiều vào thành phần cơ giới, độ ẩm, dạng thuốc và kỹ thuật sử dụng.
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 35
1.6.3. Ảnh hưởng của yếu tố ánh sáng đến độ an toàn và hiệu quả của thuốc trừ cỏ
Theo Aston (1981) thì ánh sáng có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình phân giải thuốc trừ cỏ. Nhiều loại thuốc bị giảm hoặc mất hiệu lực hoàn toàn khi gặp điều kiện ánh sáng trực xạ và cường độ ánh sáng cao. Bên cạnh đó, cường độ ánh sáng cũng ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ quang hợp, do đó ảnh hưởng đến quá trình vận chuyển và phân giải các chất trong cây trong đó có thuốc trừ cỏ. Đồng thời, cường độ ánh sáng có ảnh hưởng tới tốc độ sinh trưởng của cả cây lúa và cỏ dại, do đó ảnh hưởng đến mức độ mẫn cảm của cây trồng với thuốc hay nói cách khác là ảnh hưởng tới độ an toàn và hiệu quả của thuốc. . Như vậy, nó cũng gián tiếp ảnh hưởng đến giai đoạn sinh trưởng của cỏ sau phun và do đó ảnh hưởng đến hiệu quả của thuốc Martin, 1998; Merrill, 1985,[38]).
1.6.4. Ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ đến độ an toàn và hiệu quả của thuốc trừ cỏ
Theo Aston (1981) và Klaus (1995) [28] thì nhiệt độ là yếu tố quan trọng quyết định khả năng và tốc độ phân giải, xâm nhập của thuốc do đó trước hết nó có ảnh hưởng trực tiếp đến độ an toàn và hiệu quả của thuốc. Khi nhiệt độ cao, khả năng phân giải và xâm nhập của thuốc vào cây trồng càng nhanh, do đó đôi khi có thể làm mất đi quá trình chọn lọc của cây trồng làm cho cây trồng bị ngộ độc.
Bên cạnh đó, nhiệt độ cũng có ảnh hưởng gián tiếp đến khả năng sinh trưởng và phát triển của cây lúa, do đó ảnh hưởng đến khả năng chọn lọc của chúng đối với thuốc trừ cỏ. Khi nhiệt độ thay đổi thì khả năng sinh trưởng của cây trồng cũng bị thay đổi theo, do đó đặc tính chọn lọc của thuốc cũng thay đổi (Merrill, 1995, [38]).
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 36
Cuối cùng, nhiệt độ cũng có gián tiếp ảnh hưởng đến cỏ dại. Phần đa các loài cỏ dại có mặt trên ruộng lúa nước ở nước là các loài cỏ có xuất xứ từ các nưóc nhiệt đới, cận nhiệt đới, nhiều loài cũng có thể thích nghi cả trong điều kiện của xứ nhiệt đới và ôn đới, do vậy phạm vi thích ứng về nhiệt của chúng rất rộng. Mặt khác, để thích nghi và cạnh tranh, khả năng chịu nhiệt của các loài cỏ cũng thường cao hơn rất nhiều so với cây lúa. Tuy vậy nhiệt độ cũng có ảnh hưởng khá rõ rệt đến đời sống của cỏ dại. Trước hết, nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình nảy mầm của cỏ dại nhiều loài cỏ chỉ có khả năng nảy mầm trong những khoảng nhiệt độ nhất định, ví dụ cỏ lồng vực nảy mầm tốt nhất trong điều kiện nhiệt độ từ 25 – 350C, nhiệt độ tối thiểu là 10 0C và tối đa là 450C (Nguyễn Hồng Sơn, 2000, [8]).
Nhiệt độ cũng có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình ngủ nghỉ của hạt cỏ.
Đối với nhiều loài cỏ dại như cỏ lồng vực, hiện tượng ngủ nghỉ là do bản chất di truyền nghĩa là hạt phải trải qua giai đoạn ngủ nghỉ trong bất cứ điều kiện nào, hiện tượng này gọi là ngủ nghỉ tự nhiên. Tuy nhiên cũng có nhiều loài cỏ, giai đoạn ngủ nghỉ phụ thuộc rất nhiều vào yếu tố ngoại cảnh, trong đó nhiệt độ được coi là yếu tố quan trong nhất. Cỏ tranh Imperata cylindrica hay cỏ chát Fimbristylis miliacae là những ví dụ cụ thể. Khi gặp điều kiện nhiệt độ thuận lợi, hạt của các loài này có thể nảy mầm ngay, nhưng khi gặp điều kiện bất thuận, phần đa là nhiệt độ quá thấp, cỏ phải trải qua một giai đoạn ngủ nghỉ bắt buộc nhưng thời gian ngủ nghỉ thường ngắn. Cuối cùng, nhiệt độ cũng có ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng và phát triển của cỏ dại. Khi gặp điều kiện nhiệt độ bất thuận, cỏ dại có thể bị đình trệ sinh trưởng hoặc chết.
Trong khoảng nhiệt độ thích hợp, khi nhiệt độ càng cao, khả năng sinh trưởng của cỏ càng tăng, khả năng hình thành sinh khối cũng lớn hơn và vòng đời có thể được rút ngắn (Phùng Đăng Chinh, 1978, [1]).
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 37
1.6.5. Hỗn hợp và tương tác thuốc trừ cỏ
Khi hỗn hợp hai hay nhiều thuốc trừ cỏ hoặc hỗn hợp thuốc trừ cỏ với thuốc trừ sâu, bệnh hoặc các chất phụ gia khác phải lưu ý những phản ứng hay tác động phụ của chúng dẫn đến có thể làm mất hiệu lực hay gây ảnh hưởng xấu cho cây (De Datta, 1983 [19]).
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ khoa học nông nghiệp ………. 38
CHƯƠNG 2