1. Ô NHIỄM ÐẤT BỞI NÔNG NGHIỆP HIỆN ÐẠI. 

2. VẤN ÐỀ PHÂN BÓN. 

   1. Các loại phân bón.

   2. Ô nhiễm do phân bón. 

3. Ô NHIỄM ÐẤT DO NÔNG DƯỢC. 

   1. Các loại nông dược ( Pesticides).

   2. Tính chất sinh thái học của nông dược. 

4. RÁC THẢI. 

5. HẬU QUẢ CỦA Ô NHIỄM. 

   1. Do phân bón.

   2. Ảnh hưởng của việc dùng nông dược.

6. ÐẤU TRANH SINH HỌC. 

   1. Phương pháp ảnh hưởng tử suất.

   2. Phương pháp ảnh hưởng đến sinh suất.

   3. Quản lý tổng hợp các loài dịch hại (IPM).

Ô nhiễm đất là do người ta sử dụng các loại hóa chất trong nông nghiệp và do người ta thải vào môi trường đất các chất thải đa dạng khác. Trong các chất thải này, có những chất khó hay không thể phân hủy sinh học và đặc biệt là những chất phóng xạ. Ðất cũng nhận những kim loại nặng từ khí quyển dưới dạng bụi (Pb, Hg, Cd, Mo...) và các chất phóng xạ. Rác từ đô thị, việc sử dụng phân tươi bón ruộng rẫy cũng góp phần làm ô nhiễm đất.

Ðặc biệt đất là trung gian của khí quyển và thủy quyển, là vị trí chiến lược trong trao đổi với các môi trường khác.

Ô nhiễm đất phần lớn là do sản xuất nông nghiệp hiện đại và các hoạt động khác của người. Các nhóm quốc gia khác nhau có các loại rác thải khác nhau (rác nhà giàu khác với rác nhà nghèo). Nhưng tất cả đều góp phần làm ô nhiễm đất trước tiên, nơi sinh sống của con người và của các sinh vật sống ở cạn khác. Sau đó lượng rác thải ngày càng tăng này còn gây ô nhiễm môi trường nước và không khí.

Ô nhiễm đất xảy ra chủ yếu ở nông thôn. Trước hết là do sự bành trướng của kỹ thuật canh tác hiện đại. Nông nghiệp hiện nay phải sản xuất một lượng lớn thức ăn trong khi đất trồng trọt tính theo đầu người ngày càng giảm vì dân số gia tăng và cũng vì sự phát triển thành phố, kỹ nghệ và những sử dụng phi nông nghiệp. Người ta cần phải thâm canh mạnh hơn, dẫn tới việc làm xáo trộn dòng năng lượng và chu trình vật chất trong hệ sinh thái nông nghiệp.

Phân bón hóa học chắc chắn đã gia tăng năng suất, nhưng việc sử dụng lặp lại, với liều rất cao gây ra sự ô nhiễm đất do các tạp chất lẫn vào. Hơn nữa Nitrat và Phosphat rải một cách dư thừa sẽ chảy theo nước mặt và làm ô nhiễm các mực thủy cấp. Cũng thế, nông dược vô cơ hay hữu cơ cũng có thể làm ô nhiễm đất và sinh khối.

Trong nhiều hóa chất sử dụng trong nông nghiệp, người ta có thể phân biệt các chất khoáng (vô cơ) và các chất hữu cơ tổng hợp. Chúng là các chất gây ô nhiễm thượng nguồn của đất trồng. Nhưng sự gián đoạn của chu trình vật chất trong các hệ sinh thái nông nghiệp hiện đại còn gây một ô nhiễm ở hạ nguồn nơi một số đất đai. Thật vậy, các núi rác khổng lồ có nguồn gốc nông nghiệp, sản phẩm do sự khai thác hay sự tiêu thụ sản lượng động vật và thực vật thì được thấy ở tất cả các nước công nghiệp hóa. Các chất này không quay trở lại ruộng đồng, khác với lối canh tác cổ truyền. Chúng không bị tái sinh nhưng chất đống ở bãi rác với sự lên men hiếm khí tạo ra các hợp chất S và N độc, làm cho ô nhiễm đất gia tăng.

Thâm canh không ngừng của nông nghiệp, sử dụng ngày càng nhiều các chất nhân tạo (phân hóa học, nông dược...) làm cho đất ô nhiễm tuy chậm nhưng chắc, không hoàn lại (irreversible), đất sẽ kém phì nhiêu đi.  

II. VẤN ÐỀ PHÂN BÓN

Phân hóa học được rãi trong đất nhằm gia tăng năng suất cây trồng. Nguyên tắc là khi người ta lấy đi của đất các chất cần thiết cho cây thì người ta sẽ trả lại đất qua hình thức bón phân.

Trong các phân hóa học sử dụng nhiều nhất, ta có thể kể phân đạm, phân lân và phân kali. Trong một số đất phèn người ta còn bón vôi, thạch cao.

Do đó một số lượng lớn phân bón (chủ yếu là N, P, K) được rãi lên đất trồng. Sự tiêu thụ phân bón của thế giới gia tăng 16 lần từ năm 1964 - 1986 .

Vì lý do lợi nhuận, các chất trên không được tinh khiết. Do đó chúng chứa nhiều tạp chất kim loại và á kim độc và ít di động trong đất (bảng 1). Chúng có thể tích tụ ở các tầng mặt của đất nơi có rễ cây.

Bảng 1. Các tạp chất trong phân superphosphate (Theo Barrows, 1996)

Ði tìm năng suất tối đa trong khai thác công nghiệp ở những diện tích rộng lớn là nhờ vào sự gia tăng tối đa lượng phân hóa học. Ðó là một nhân tố ô nhiễm mới cho đồng quê. Ðịnh luật về năng xuất giảm dần (Loi de rendements décroissants), dường như là không được biết bởi các nhà khai thác nông nghiệp, nhưng chúng được không biết một cách tự giác bởi những buôn bán phân bón là kẻ thường khuyên bảo nông dân.

III. Ô NHIỄM ÐẤT DO NÔNG DƯỢC

Sự sử dụng có hệ thống một lượng nông dược ngày càng tăng ở nông thôn là một dẫn chứng cho một thảm họa sinh thái từ việc sử dụng thiếu suy nghĩ của một kỹ thuật mới. Nông dược chiếm một vị trí nổi bật trong các ô nhiễm môi trường. Khác với các chất ô nhiễm khác, nông dược được rải một cách tự nguyện vào môi trường tự nhiên nhằm tiêu diệt các ký sinh của động vật nuôi và con người hay vào nông thôn để triệt hạ các loài phá hại mùa màng.

Các diện tích có sử dụng thuốc (phun xịt) rất lớn. 5% lãnh thổ Hoa Kỳ có phun xịt. Ở Pháp, 18 triệu ha có sử dụng nông dược một lần một năm, chiếm 39% lãnh thổ.  

Các nông dược hiện đại đa số là chất hữu cơ tổng hợp. Thuật ngữ pesticides là do từ tiếng Anh pest là loài gây hại, nên pesticides còn gọi là chất diệt dịch hay diệt họa.

Ta phân biệt:

- Thuốc trừ sâu (insectides)

- Thuốc trừ nấm (fongicides)

- Thuốc trừ cỏ (herbicides)

- Thuốc trừ chuột (gặm nhấm = rodenticides)

- Thuốc trừ tuyến trùng (nématocides)

Số lượng nông dược gia tăng mạnh trong vài thập kỷ nay. Ở Pháp, có hơn 300 hợp chất, Mỹ hơn 900 và được thương mãi hóa dưới 60.000 tên gọi khác nhau.

a. Thuốc trừ sâu (insecticides)

Thuốc trừ sâu được chia ra làm 3 nhóm chính: Chất vô cơ, chất có gốc thực vật và chất hữu cơ tổng hợp. Thuốc trừ sâu hữu cơ tổng hợp được sử dụng nhiều nhất hiện nay. Chúng được chia làm 4 nhóm lớn:

- Clor hữu cơ

- Lân hữu cơ

- Carbamates

- Pyrethroides

· Thuốc trừ sâu clor hữu cơ

Ðây là một nhóm tương đối lớn của thuốc trừ sâu với sự đa dạng về cấu trúc, tính chất và công dụng. Ba loại chánh được kể ở đây. Ðó là DDT và các hợp chất tương cận, thuốc trừ sâu clor vòng (aldrin và dieldrin) và hexachlorohexane (HCHs) như lindane.

Thuốc trừ sâu clor hữu cơ là chất rắn bền, ít tan trong nước và có ái lực mạnh với lipid (liphophilicity). Vài chất rất bền bỉ trong thể ban đầu hay như là chất biến dưỡng bền. Tất cả đều là chất độc thần kinh.

DDT thương mại chứa 70 - 80% đồng phân sát trùng của ppDDT. Thuốc trừ sâu tương cận bao gồm rhotane (DDD) và methoxychlor. Tính chất sát trùng của DDT được khám phá bởi Paul Muller của công ty Ciba-Geigy năm 1939. DDT đã được dùng với qui mô nhỏ (trừ côn trùng mang mầm bịnh, vectors) trong thế chiến 2, nhưng sau đó được dùng rất rộng rải để trừ dịch hại nông nghiệp, sinh vật mang mầm bệnh (như muỗi gây sốt rét), ngoại ký sinh của gia súc, và côn trùng trong nhà và cơ sở kỹ nghệ. Do ít tan trong nước (< 1 mg/l), DDT được pha chế dưới dạng nhũ tương, tức là dung dịch của thuốc trong dung môi hữu cơ, dùng để phun xịt. DDT có LD50 là 113 - 450 mg/kg ở chuột và được cho là độc vừa phải.

Hình 1. Các nông dược chính (I): thuốc trừ sâu; (H) thuốc diệt cơ; (F) thuốc trừ nấm

Aldrin, dieldrin và heptachlor là các thuốc trừ sâu có vòng. Chúng giống DDT ở chổ là chất rắn bền, ưa lipid, ít tan trong nước, nhưng khác ở cách tác động. Chúng rất độc với hữu nhũ (LD50 là 40 - 60 mg/kg). Chúng được dùng từ những năm 1965 để chống lại các côn trùng, như là chất bảo vệ hạt giống và thuốc trừ sâu của đất.

HCH được tiếp thị như là hỗn hợp thô của đồng phân BHC , nhưng rộng rải hơn ở dạng tinh chế có chứa chủ yếu đồng phân gamma, như (HCH, (BHC hay lindane. (HCH có cùng các đặc tính với các thuốc trừ sâu clor hữu cơ khác, nhưng nó phân cực hơn và tan trong nước nhiều hơn (7mg/l). Nhũ tương của HCH được dùng để trừ các dịch hại nông nghiệp và các ký sinh trùng của gia súc. Chúng cũng được dùng bảo vệ hạt giống. HCH chỉ độc vừa phải đối với chuột (LD50 là 60 - 250mg/kg) (Walker và CSV, 1996).

· Thuốc trừ sâu lân hữu cơ

Trong thế chiến lần thứ hai, hợp chất lân hữu cơ được dùng làm chất độc thần kinh (neurotoxin), vì chúng có khả năng ngăn trở enzim acetylcholinesteraz (AchE). Chúng được sản xuất vì hai công dụng chánh, là thuốc trừ sâu và vũ khí hóa học. Chúng là những ester hữu cơ của acid phosphoric.

Ngày nay một số lượng lớn hợp chất lân hữu cơ được tiếp thị như là thuốc trừ sâu. Ða số thuốc trừ sâu lân hữu cơ là chất lỏng ưa lipid, vài loại bay hơi, một ít là chất rắn. Chúng ít bền vững hơn thuốc trừ sâu clor hữu cơ và bị phân hủy dễ hơn bởi các tác nhân hóa học hay sinh hóa học. Do đó, chúng phân hủy nhanh trong môi trường, nhưng độc tính cấp thời là đáng kể. Chúng phân cực và tan trong nước nhiều hơn thuốc trừ sâu clor hữu cơ. Các hoạt hóa của vài thứ thuốc trừ sâu lân hữu cơ hòa tan trong nước đủ để đạt đến nồng độ cao trong mô dẫn nhựa (phloem) của cây, gây độc cho côn trùng ăn phải (chất độc lưu dẫn ?).

Dạng thức chế tạo của các hợp chất lân hữu cơ thì quan trọng trong ô nhiễm môi trường do chúng gây ra. Nhiều thứ được chế biến dưới dạng nhũ tương để phun xịt. Nhiều loại khác là chất bao bọc hạt giống hay dạng viên nhỏ. Dạng viên cần cho các thuốc trừ sâu lân hữu cơ độc tính cao, vì dạng này an toàn hơn dạng nhũ tương khi thao tác. Thuốc bị cầm giữ trong viên, và chỉ thoát từ từ ra môi trường.

Trong nhiều quốc gia, thuốc trừ sâu lân hữu cơ hiện vẫn còn được sử dụng cho hoa màu dưới nhiều dạng thức khác nhau. Chúng được dùng để kiểm soát ngoại ký sinh của gia súc và cả nội ký sinh, cào cào, dịch hại các kho chứa, muỗi, ký sinh của cá...

· Thuốc trừ sâu carbamate

Ðây là các dẫn xuất của acid carbamic và phát triển gần đây hơn 2 nhóm thuốc trừ sâu nói trên. Giống như thuốc trừ sâu lân hữu cơ, chúng có tác động ngăn trở enzym acetylcholinesterase (AchE). Carbamate thường là thể rắn, vài thứ ở thể lỏng. Sự hòa tan vào nước thay đổi đáng kể. Giống như thuốc trừ sâu lân hữu cơ, chúng dễ bị phân hủy bởi các tác nhân hóa học hay sinh hóa học và thường không có vấn đề lưu tồn lâu dài. Ðộc tính cấp thời của chúng là điều đáng nói. Vài loại (aldicarb và carbofuran) tác động như thuốc lưu dẫn. Một ít (methiocarb) dùng diệt ốc sên. Cần phân biệt carbamate trừ sâu và carbamate trừ cỏ (propham, chlopropham) ít độc với động vật.

Thuốc trừ sâu carbamate được chế biến như cách của thuốc trừ sâu lân hữu cơ, như các thứ cực độc (aldcarb và carbofuran) chỉ chế tạo ở dạng viên. Chúng được dùng để kiểm soát côn trùng trong nông nghiệp và hoa màu, trừ tuyến trùng (nematocides) và thân mềm (molluscides).

· Thuốc trừ sâu pyrethroid

Thuốc trừ sâu pyrethroid thiên nhiên được tìm thấy trong hoa đầu các cây cúc Chrysanthemum, từ đó gợi ý cho người ta làm các thuốc trừ sâu pyrethroid tổng hợp. Pyrethroid tổng hợp thì bền hơn pyrethroid thiên nhiên. Pyrethroid là chất rắn, ít tan trong nước, và là chất độc thần kinh như DDT. Chúng là các ester được tạo bởi một acid hữu cơ (thường là acid chrysanthemic) và một baz hữu cơ. Mặc dù pyrethroid bền hơn pyrethrin, nhưng chúng dễ bị phân hủy sinh học và không gây vấn đề thời gian bán hủy sinh học. Tuy nhiên, chúng có thể kết chặt với các hạt mịn của đất và chất trầm tích, và ở đó chúng sẽ lưu tồn lâu dài. Chúng chủ yếu gây độc tính cấp thời, có chọn lọc trong số các côn trùng, thú và chim. Vấn đề môi trường của chúng là độc tính đối với cá và các ÐVKXS không là đối tượng phòng trừ.

Pyrethroids được chế tác chủ yếu thành nhũ tương để phun xịt. Chúng được dùng để kiểm soát một phổ rộng các côn trùng gây họa trong nông nghiệp và hoa màu, và được dùng phổ biến để trừ côn trùng mầm bịnh (muỗi tsetse ở Châu Phi).

b. Thuốc trừ cỏ tổng hợp

Các thuốc trừ cỏ phát triển mạnh vài chục năm nay. Các dẫn xuất của acid phenoxyacetic là những hợp chất đầu tiên được thương mại hóa. Chúng tác dụng giống như auxine thực vật và gây sự rối loạn tăng trưởng của song tử diệp. Ngoài ra còn có nhóm Triazine, Simazine (ngăn chặn quang hợp bằng cách chặn đứng chu trình Calvin, cây không thể cố định CO2). Pichloram là chất độc và rất ổn định trong môi trường.

Các dẫn xuất của acid phenoxyacetic là nhóm thuốc trừ cỏ quan trọng nhất. Các thí dụ quen thuộc là 2,4-D, 2,4-DB, 2,4,5-T, MCPA và CMPP. Chúng tác động bằng cách rối loạn quá trình tăng trưởng theo cách của chất điều hòa tăng trưởng tự nhiên Indole acetic acid (IAA). Chúng là các dẫn xuất của các acid carboxylic phenoxyankal. Khi chế tạo dưới dạng muối kiềm, chúng rất hòa tan vào nước, nhưng khi chế tạo dưới dạng ester đơn thì chúng lại ưa lipid và ít hòa tan vào nước.

Ða số thuốc trừ cỏ phenoxy dễ bị phân hủy sinh học và không lưu tồn trong cơ thể sinh vật hay trong đất. Chúng tác dụng có chọn lọc, như chọn lọc giữa đơn tử diệp và song tử diệp, chúng được sử dụng chủ yếu để trừ hạt đơn tử diệp trong đất trồng song tử diệp (ngũ cốc và đồng cỏ). Vấn đề môi trường có hai loại. Thứ nhất là vấn đề độc tính thực vật (phytotoxycity) do phun xịt hay phun sương. Thứ hai là vài loại có chứa hợp chất cực độc là dioxin (TCDD = tetrachlorodibenzodioxin), tác nhân màu da cam của 2,4-D và 2,4,5-T dùng như thuốc làm rụng lá cây ở Việt Nam. Ðây là chất cực độc cho hữu nhũ (LD50 là 10 - 200 (g/kg ở chuột).

c. Thuốc chống đông máu trừ gậm nhấm

Hợp chất Warfarin đã được dùng từ nhiều năm qua như thuốc trừ gậm nhấm. Nó là phân tử ưa lipid, ít tan trong nước và tác động như chất đối kháng của vitamin K. Gần đây, khi các gậm nhấm hoang dã kháng được Warfarin, thì thế hệ thứ hai của thuốc này đã được tiếp thị, cũng có công thức tương cận qua Wafarin. Chúng bao gồm diphenacoum, bromadiolone, brodiphacoum và flocoumafen. Chúng giống với Wafarin ở tính chất tổng quát nhưng độc hơn cho thú và chim nhưng lại lưu tồn lâu trong gan của ÐVCXS. Do đó chúng có thể được chuyển từ gậm nhấm sang các động vật ăn thịt và các loài ăn xác chết của các gậm nhấm này. Như chim cú ở Anh quốc chẳng hạn, có chứa một lượng thuốc trừ gậm nhấm nói trên. Thuốc trừ gậm nhấm thường được trộn vào bã mồi, đặt trong nhà hay ngoài cửa, chúng sẽ được các gậm nhấm hoang dã ăn.  

Dù nông dược có nhiều lợi ích nhưng một số bất lợi xuất hiện dần và trở nên trầm trọng. Vì nông dược tác động lên cả hệ sinh thái chứ không chỉ loài gây hại. Thực vật, bất kỳ một nông dược nào cũng gây một biến đổi sâu xa đến hệ sinh thái có sử dụng nó, vì có tính chất sinh thái học sau đây:

- Có phổ độc tính rộng cho động vật và thực vật.

- Ðộc tính cho động vật máu nóng và máu lạnh.

- Người sử dụng nông dược chỉ để diệt khoảng 0,5% số loài, trong khi nông dược sử dụng có thể tác động lên toàn thể sinh vật.

- Người ta sử dụng nông dược để luôn luôn chống lại các quần thể.

- Tác dụng của chúng độc lập với mật độ nhưng người ta dùng khi mật độ lên đến mức gây hại (nên dùng thuốc lại lệ thuộc mật độ).

- Lượng dùng thường cao hơn lượng cần thiết vì để cho chắc ăn.

- Diện tích phun xịt khá lớn. Ở Châu Âu là hàng chục triệu ha.

- Nhiều nông dược tồn lưu lâu dài trong môi trường.

Sự ô nhiễm do nông dược hiện là hiện tượng toàn cầu, nhất là thuốc lân hữu cơ.

Tất cả sinh vật đều thải rác, nhưng không có sinh vật nào thải rác có thành phần đa dạng như con người. Rác thải do từ các hoạt động khác nhau. Phần này đề cập đến rác thải rắn của đô thị, bao gồm rác từ văn phòng, bệnh viện, trường học, kho chứa, nhà dân.

Ở Hoa Kỳ, mỗi năm có hơn 145 triệu tấn rác, tức khoảng 580 kg/người. Trung bình mỗi người, đàn ông, đàn bà, trẻ con, tạo ra 1,6 kg rác mỗi ngày (Chiras, 1991). Thành phố 1 triệu dân mỗi năm thải một lượng rác đủ để lấp đầy một sân đá banh. Số lượng rác đô thị gia tăng hàng năm từ 2-4%. Khối lượng rác thải này gây ra vấn đề lớn cho các đô thị, nơi đất dùng đổ rác ngày càng hiếm.

Mỗi người dân thành phố trung bình ở Việt Nam, như ở thành phố Cần thơ chẳng hạn, thải 0,6 kg rác mỗi ngày. Số rác này được thu gom một phần, đem đổ ở bãi rác Châu thành (Cái răng), gây ô nhiễm một vùng ngoại ô.

Các bãi rác làm ô nhiễm đất , nước và không khí, tiêu tốn năng lượng, chiếm một diện tích đất lớn. Sự đốt rác tạo ra khí độc theo gió đi rất xa, tro có thể còn chứa chất độc lại dùng để lấp các nơi trũng hay trồng cây.

Ngoài các vật liệu thông thường, rác còn chứa các chất không bị phân hủy sinh học và các chất phóng xạ. Ngoài mục đích sử dụng cho quân sự, các chất phóng xạ còn được sử dụng khá phổ biến cho dân dụng và y học. Nhưng việc tích lũy các chất thải phóng xạ ngày càng nhiều đã và đang gây nên một vấn nạn không chỉ riêng cho các quốc gia đang sử dụng chúng. Ở Hoa kỳ, hàng năm có hơn 250 triệu tấn chất thải độc hại, tức trung bình mỗi người dân một tấn. Các nước Châu âu cũng không kém. Chỉ một phần của số rác trên được xử lý, còn phần lớn được tập trung ở bãi rác hay thải ra sông hồ, biển và đại dương. Một vấn đề môi trường khác là việc các nước công nghiệp xuất khẩu rác thải độc hại sang các nước nghèo. Ðây là cách làm ít tốn kém cho các quốc gia sản xuất khác, lại còn có thể giúp đỡ các nước có được nguồn ngoại tệ để trả nợ và chi tiêu khác. Các loại rác này hoặc được bán với giá rẻ làm vật liệu tái chế, hoặc được phép đổ ở một xứ nghèo nào đó ở châu Phi hay châu Á để đổi lại một số dollar cho chánh quyền sở tại.  

V. HẬU QUẢ CỦA Ô NHIỄM

Ngoài việc ô nhiễm nước do dư lượng Nitrat và Phosphat, các phân bón còn làm ô nhiễm thức ăn. Thật vậy, những liều cao của phân dùng trong đất trồng làm gia tăng lượng Nitrat trong mô thực vật mọc ở đây. Nên xà lách trồng trên đất bình thường, chứa 0,1% đạm Nitrit so với trọng lượng khô. Con số này lên đến 0,6% đất bón 600 kg Nitrat/ha. Mồng tơi (épinard) có thể chứa một lượng đạm Nitrit rất cao. Người ta cho thấy là Mồng tơi ở Mỹ chứa 1,37 g/kg và ở Ðức là 3,5 g/kg Nitrat trong mô thực vật này (Schupan, 1965). Lượng đạm cao vậy là có tác hại cho sức khỏe vì chúng gây chứng methemoglobinemie, thể hiện qua việc ion NO2 kết hợp với Hemoglobin, làm cho hô hấp (tiếp nhận O2) khó khăn. Khi chuẩn bị thức ăn cho trẻ, khi trữ trong tủ lạnh hay do hoạt động của vi khuẩn đường ruột, Nitrat biến thành Nitrit rất độc. Nhưng nguy hại hơn, Nitrit được thành lập trong ống tiêu hóa có thể biến thành Nitrosamine, là một chất gây ung thư mạnh.

Nhưng lạm dụng phân bón không chỉ đe dọa sức khỏe con người, mà còn làm mất ổn định hệ sinh thái nông nghiệp. Kiểu canh tác dùng nhiều phân vô cơ, kết hợp với việc ngưng quay vòng của chất hữu cơ trong đất trồng, tạo nên một đe dọa nghiêm trọng trong việc giữ phì nhiêu của đất. Là do sự tích lũy liên tục các chất tạp (kim loại, á kim) có trong phân hóa học và sự biến đổi cấu trúc của đất. Thành phần chất hữu cơ của đất bị giảm nhanh và khả năng giữ nước và thoát nước của đất bị thay đổi.

Chất mùn không còn quay về đất. Sự nghèo mùn làm phá hủy cấu trúc của đất, giảm phức hợp hấp thụ sét mùn (complexe absorbant argilo humique) nên giảm độ phì của đất. Phân động vật và thực vật không quay về với đất mà chất đống sẽ ô nhiễm mực thủy cấp sau khi lên men amoniac. Hoặc chúng bị đem thiêu đốt bỏ, không về đất được. Sự đốt rác có nghĩa là thay đổi ô nhiễm điạ phương của đất bằng sự ô nhiễm không khí ở diện rộng hơn nhiều.

a. Ảnh hưởng lên các quần thể

Dùng thuốc diệt cỏ sẽ làm thay đổi thảm thực vật của hệ sinh thái nông nghiệp. Vì ảnh hưởng của chúng ở đồng ruộng và ở các vùng phụ cận, vì cây 2 lá mầm rất nhạy cảm với thuốc trừ cỏ trong gieo trồng ngũ cốc. Ở Việt Nam, trong chiến tranh chống Mỹ, một lượng lớn thuốc trừ cỏ đã được sử dụng gây nhiều thảm họa cho môi trường. Dù chỉ một lần phun nhưng các thuốc khai quang này đã làm chết các cây đại mộc nhiệt đới, đặc biệt ở rừng Sát: Mấm, Ðước, Vẹt ... Hay Dầu, Thao lao và các cây mộc họ Caesalpiniaceae ở các rừng vùng núi (Westing, 1984). Các dẫn xuất của acid phenoxyacetic cũng độc đối với các động vật thủy sinh. Ngoài ra chúng cũng có thể gây đột biến ở người. Như ở Việt Nam, sự biến dạng thai nhi đã được thấy cao hơn mức bình thường nơi các bà mẹ bị nhiễm nặng bởi việc phun xịt thuốc khai quang trong thời gian chiến tranh chống Mỹ.

Dùng thuốc trừ sâu gây chết các quần xã động vật ở trong hay quanh vùng xử lý. Phun xịt thuốc trừ sâu trên rừng gây chết nhiều chim và thú. Cuối những năm 50, ở Hoa kỳ chiến dịch diệt Kiến lửa (Solenosis soevissina), trên 110.000 km2 bằng máy bay, sử dụng các hạt Heptachlore và dieldrine với liều 2,5 kg/ha ở năm đầu; 1,4 kg/ha vào 2 năm tiếp theo. Chiến dịch này có lợi cho các nhà kinh doanh nông nghiệp, nhưng gây nhiều thảm họa cho động vật ở đây. Sáo, Sơn ca và các chim bộ Sẻ khác bị ảnh hưởng mạnh. Bò sát, côn trùng sống trong đất bị giảm số lượng mạnh.

Thuốc trừ nấm mặc dù không quá độc đối với cây xanh và động vật, nhưng hậu quả sinh thái học của chúng vẫn có. Như chúng tỏ ra độc đối với trùn đất là sinh vật đóng vai trò quan trọng trong sinh thái học đất, nhất là việc giữ độ phi nhiêu cho đất. Hạt giống trộn với thuốc diệt nấm gây hại cho chim. Một số chất có thể được tích lũy trong mô của động vật.

b. Ảnh hưởng lên các quần xã

Ða số các hậu quả của sinh thái học của việc dùng nông dược là ảnh hưởng gián tiếp thể hiện sớm hay muộn. Aính hưởng của sự nhiễm độc mãn tính là do hấp thụ liên tục các nông dược cùng với thức ăn. Nó gây chết cho các độ tuổi và làm giảm tiềm năng sinh học, nên làm giảm sự gia tăng của các quần thể bị nhiễm, dẫn đến sự diệt chủng của loài.

Aính hưởng của nông dược do sự chuyển vận qua sinh khối, với sự tích tụ nông dược trong mỗi nấc dinh dưỡng, làm cho nồng độ nông dược trong các vật ăn thịt luôn rất cao. Trường hợp nặng gặp ở các nông dược ít hay không bị phân hủy sinh học. Cho nên thực vật có thể tích tụ nông dược trong mô. Ðến phiên chúng làm thức ăn cho những bậc dinh dưỡng cao hơn, sẽ làm nông dược chuyển đến cuối chuỗi thức ăn:

Ðiều này làm nhiễm độc mãn tính các động vật, dễ thấy là rối loạn chức năng sinh sản (chậm trưởng thành sinh dục, số trứng ít, trứng có vỏ mỏng). Các chlor hữu cơ như DDT, dieldrine, heptachlor và PCB, cũng như các thuốc diệt cỏ đều ảnh hưởng đến sinh sản của chim.

Các ảnh hưởng trên còn có thể dẫn đến các hậu quả sau đây:

- Giảm lượng thức ăn. Một trong những xáo trộn do nông dược gây cho quần xã là làm giảm lượng thức ăn động vật và thực vật cần thiết cho các loài ở các bậc dinh dưỡng khác nhau trong hệ sinh thái nông nghiệp (Pimentel và Edwards, 1982). Sự biến mất dần các thực vật hoang dại do sử dụng thuốc trừ cỏ trong các vùng đất canh tác làm thay đổi sâu xa nguồn thức ăn và nơi ở của nhiều loài chim định cư sống trong vùng hay xung quanh đó. Tương tợ, việc sử dụng các thuốc trừ sâu phân hủy nhanh (lân hữu cơ, carbamate và pyrethroid) tuy không gây độc lâu dài như nhóm chlor hữu cơ, nhưng cũng gây hại cho các loài chim ăn côn trùng vì chúng và con chúng sẽ không có thức ăn.

- Làm thay đổi cân bằng trong tự nhiên. Nông dược có thể gây ra sự phát triển quá đáng của một loài thực vật hay động vật nào đó. Khi sử dụng thuốc diệt cỏ ở các nơi trồng ngũ cốc thì hạt song tử diệp bị loại trừ, khi đó các cỏ họ hòa bản khó ưa sẽ phát triển mạnh vì vắng các loài cạnh tranh. Sử dụng nông dược có thể loại trừ các kẻ thù tự nhiên của những loài gây hại. Như ở Hoa kỳ chẳng hạn, việc sử dụng quá đáng azodrin, thuốc trừ sâu lân hữu cơ, để trừ côn trùng gây hại cây bông vải cho thấy một tình huống tiếu lâm. Thay vì làm giảm quần thể sâu Heliothis zea, thuốc azodrin lại diệt các thiên địch và ký sinh của sâu này, làm cho vùng trồng bông có dùng thuốc bị thiệt hại nhiều hơn vùng không dùng thuốc (Ramade, 1987).

- Ảnh hưởng lên diễn thế. Diễn thế của các quần thể động vật lệ thuộc chặt chẻ vào diễn thế của các quần thể thực vật, nên thuốc diệt cỏ ảnh hưởng mạnh hơn thuốc trừ sâu trong diễn thế của quần xã. Thuốc diệt cỏ ít chọn lọc tác động giống như lửa. Nó làm hệ sinh thái trở lại giai đoạn đầu của giai đoạn chiếm cứ bởi các thực vật tiên phong. Trong vài trường hợp, sự sử dụng có hệ thống của thuốc trừ cỏ có thể tạo ra giai đoạn cao đỉnh nghẹn (dysclimax). Các khu rừng Việt Nam, nơi đã bị tàn phá hoàn toàn bởi thuốc khai quang, thì đất trống được tre và đồng cỏ bao phủ, rừng không thể phục hồi trở lại được. Rừng tre và đồng cỏ phát triển thành quần xã cao đỉnh nghẹn (tắc nghẹn, dysclimax).

VI. ÐẤU TRANH SINH HỌC

Dùng nông dược kéo theo nhiều bất lợi. Ngoài việc mất cân bằng sinh thái học còn là vấn đề sức khoẻ công cộng. Sự độc của nông dược khiến người ta phải lập các mức độ chịu đựng: ngưỡng tối đa chấp nhận được trong thức ăn của người.

Ngoài ra, nông dược không chỉ diệt loài có hại mà cả loài có lợi. Sau cùng vấn đề kháng thuốc khá lớn. Số loài kháng tăng theo thời gian.

Cho nên người ta tìm cách giảm số loài gây hại bằng cách sử dụng biện pháp sinh học, nhắm vào việc dùng sinh vật diệt các loài gây hại. Người ta tìm cách làm tăng tử suất và giảm sinh suất của chúng.

Nhằm làm tăng tử suất bằng cách dựa vào kẻ thù tự nhiên của loài gây hại, như thiên địch hay ký sinh của nó.

Lịch sử mà nói thì từ năm 1888, nhà côn trùng học Riley đã giải quyết vấn đề sâu rầy Icerya purchari bằng cách nhập vào California, một trong những kẻ thù tự nhiên của nó là Bọ rùa Novius cardinalis.

Nhiều sự nhập nội như thế đã cho nhiều kết quả tích cực. Nhưng cũng có khi những loài nhập nội không thích nghi: trường hợp nhập những kẻ thù của doryphore (phá hoại Khoai tây) .

Phương pháp sử dụng các loài ăn côn trùng (entomophages) cho nhiều kết quả khả quan. Người ta cũng chú ý các loài ăn trứng (oophages). Kế đến, người ta chú ý các vi sinh vật gây bịnh cho loài gây hại (nấm ăn côn trùng và vi khuẩn diệt trùng).

Ngoài ra, người ta cò sử dụng cả siêu khuẩn, như trường hợp virus Sanarelli, gây bịnh Myxomatose cho thỏ, đã tiêu diệt 99% số thỏ ở Pháp năm 1952. Chuyện cũng xảy ra như vậy ở Úc.

2. Phương pháp ảnh hưởng đến sinh suất

Nhằm làm giảm sinh suất của những loài không muốn có. Lần đầu tiên, năm 1954, Knippling đã thả những cá thể cái của Cochliomyia hominivorax làm bất thụ bởi Co60 ở đảo Curacao, đã tiêu diệt hoàn toàn loài 2 cánh này, là tác nhân của bịnh myiases.

Kỹ thuật này dựa trên nguyên tắc theo đó thì một cá thể bị bất thụ sẽ bành trướng sự bất thụ trong quần thể bởi vì nó gây cảm ứng (induction) cho bạn tình của nó. Trong trường hợp của Cochliomyia, thành công dễ dàng là do các con cái chỉ giao phối một lần trong đời.

Người ta còn sử dụng các chất gây bất thụ như tia bức xạ ion trong hóa học.

Hiện người ta sử dụng Phéromone và chất dẫn dụ. Năm 1960, Jacobson đã ly trích chất Giplure, phéromon sinh dục của Lymantria dispar, có thể thu hút những con đực của loài này ở nồng độ cực nhỏ (10 - 9 ug/lít không khí).

Chế tạo các bẩy có feromone (chất dẫn dụ) và chất bất thụ gốc hóa học là trong những cách hay để dẫn dụ những loài gây hại.  

a. Vài ví dụ

Mục đích của IPM là làm tăng sản lượng nông nghiệp đồng thời giúp nông dân giảm chi phí mua nông dược và giảm tác hại do nông dược. IPM sử dụng nhiều hình thức quản lý đồng ruộng như là một hệ sinh thái.

Sự luân canh là cách canh tác làm cho đất chỉ có các cây trồng khác nhau trong mỗi mùa. Ðiều này làm cho các dịch hại không có cơ may sinh sản liên tục. Chiến thuật này cần thiết để hoa màu tránh được các loài phá hại.

Ở vài nơi chiến thuật tránh né này không thực hiện được, nên canh tác một vụ một năm là có lợi hơn. Ðặc biệt, ruộng lúa nước ở Ðông nam á phải gieo cấy nhiều vụ một năm, và không hoa màu nào khác có thể cho một lượng thực phẩm sánh bằng. Cuộc cách mạng xanh đã dùng các giống thần kỳ, gia tăng sử dụng phân bón và nông dược. Trong những năm 1960 đầu 70, cách làm này tỏ ra thành công nhưng tốn kém. Khi đó chánh phủ trợ giá việc dùng phân bón và nông dược để thúc đẩy kỹ thuật mới. Hậu quả của việc trợ giá là nông dược giảm giá và được dùng lung tung. Một tác động bất ngờ của việc dùng quá nhiều nông dược là chúng tiêu diệt các thiên địch hữu ích. Ngay sau đó, các trận dịch, như dịch rầy nâu xảy ra. Rầy nâu trở nên kháng thuốc, nhưng thiên địch của chúng thì không. Rầy nâu bất trị phá hại ruộng lúa Indonesia, gây thiệt hại hơn một triệu tấn lúa vào năm 1977. Cách sửa chữa ngắn hạn là trồng các giống lúa kháng rầy, nhưng trong ít năm, rầy nâu lại thay đổi tính kháng một lần nữa và trở nên chiếm lợi thế trong ruộng lúa. Năm 1986, Tổng thống Indonesia đã cấm 57 trong tổng số 66 loại nông dược sử dụng cho lúa và không trợ giá các loại nông dược khác. Sự tiêu thụ nông dược ít đi và rầy nâu cũng giảm đi. Các thiên địch của rầy nâu như ong (Wasps) và nhện, gia tăng đủ để hạn chế rầy. Sau năm 1986, lượng nông dược giảm 60%, chánh phủ tiết kiệm được 120 triệu USD cho việc trợ giá nông dược và sản lượng lúa gia tăng 15%. Trường hợp của Indonesia cung cấp bằng chứng điển hình là IPM có thể là giải pháp về giá cả - hiệu quả (cost-effective solution) cho vấn đề các loài dịch hại (Bush, 1997).

Một thí dụ về IPM áp dụng cho các đồn điền Dừa dầu ở Malaysia. Hàng ngàn mẫu rừng nhiệt đới đã chuyển thành đồn điền Dừa trong vùng bình nguyên Malaysia. Dầu dừa dùng trong gia đình và kỹ nghệ, và là nguồn thu nhập quan trọng. Thiệt hại sau thu hoạch do chuột làm giảm thu nhập của người trồng dừa, trong khi thuốc diệt Chuột thì mắc và không hữu hiệu. Người ta du nhập chim Cú mèo là thiên địch của chuột. Không bao lâu, quần thể Chuột giảm thiểu và người ta tiết kiệm được tiền mua thuốc trừ Chuột.

b. Tóm lược phương pháp quản lý dịch hại tổng hợp

Phương pháp này sử dụng tổng các biện pháp kiểm soát dịch hại: môi trường, di truyền, hóa học và canh tác. Nhưng biện pháp này cần phải có sự tập huấn cho người áp dụng và sự quan trắc các loài dịch hại (Chiras, 1991).

· Tập huấn (giáo dục) và theo dõi (quan trắc)

Khi có sâu rầy xuất hiện trên đồng ruộng, người nông dân nghĩ ngay tới việc dùng nông dược để sớm tiêu diệt chúng. Nhưng họ cũng nghĩ cách làm sao có thể bảo vệ hoa màu mà không cần dùng đến các chất độc này. Từ xa xưa người ta đã biết nuôi Kiến vàng trong các vườn cam quít chẳng hạn. Các kinh nghiệm dân gian là rất cần nhưng chưa đủ. Các cơ sở nghiên cứu, các trường đại học có thể giúp nông dân hiểu biết nhiều hơn. Cần phải nhận thấy rằng hiện nay nông dân nhận hằng khối lời khuyên của các nhà sản xuất và những người bán nông dược. Cho nên có nhiều khúc mắc trong vấn đề này.

Nông dân cần được tập huấn nhiều điều để áp dụng IPM. Hiểu biết về sinh học côn trùng, kỹ năng nhận biết côn trùng và cải thiện việc theo dõi quần thể côn trùng có thể giúp nông dân quản lý đồng ruộng tốt hơn.

Tập huấn và theo dõi là những điều tiên quyết cho IPM. Nếu không, sự lệ thuộc nặng nề vào nông dược sẽ vẫn cứ tiếp tục.

· Biện pháp môi trường

Biện pháp này nhằm làm cho các điều kiện môi trường (vô sinh và hữu sinh) trở nên bất lợi cho các loài dịch hại. Vì biện pháp này dựa nhiều vào kiến thức hơn vào công nghệ, nên đặc biệt phù hợp cho các nước nghèo. Nhưng biện pháp này vẫn hữu hiệu trong các xã hội nông nghiệp hiện đại.

Tăng cường đa dạng hoa màu bằng cách đa canh và luân canh, nhằm làm giảm nguồn thức ăn cho một loài dịch hại nào đó và giúp ngăn chận sự tăng trưởng nhanh của nó.

Thay đổi thời gian gieo trồng. Vài loài thực vật tránh dịch hại một cách tự nhiên bằng cách mọc sớm hay trễ trong mùa tăng trưởng. Thí dụ ở các nước ôn đới, Cải hoang mọc sớm trước khi có sự xuất hiện của Bướm cải. Nông dân có thể gieo trồng một hoa màu nào đó sớm hoặc trễ hơn bình thường, lúc mà côn trùng chưa hay đã bộc phát rồi.

Thay đổi chất dinh dưỡng của cây và đất. Mức độ của vài chất dinh dưỡng trong đất và cây trồng cũng có thể ảnh hưởng số lượng quần thể dịch hại. Nitơ là nguồn dinh dưỡng quan trọng mà côn trùng và ký sinh nhận từ thực vật. Lượng Nitơ quá nhiều hay quá ít có thể làm thay đổi số lượng cá thể của nhiều loài dịch hại. Thí dụ Rệp cây (Aphid) sinh sản nhiều hơn trên các hạt chứa nhiều Nitơ. Các côn trùng khác, như Thrips và Mites lại sinh sản ít hơn trên Mồng tơi (Spinach) và Cà tô-mát khi các rau quả này chứa nhiều Nitơ. Cho nên biết được nhu cầu dinh dưỡng của dịch hại, mức độ chất dinh dưỡng của đất và của thực vật có thể giúp kiểm soát dịch hại.

Kiểm soát hoa màu và cỏ dại lân cận. Hoa màu và cỏ dại có thể là nguồn thức ăn và nơi ở của dịch hại, nhất là côn trùng. Cho nên cần kiểm soát hoa màu và cỏ dại lân cận là cần thiết. Ðôi khi hoa màu kém giá trị lân cận được dùng làm bẫy (trap crop) để lôi kéo côn trùng. Khi cây linh lăng (alfalga) trồng cạnh cây bông vải, sẽ thu hút rầy bông, làm giảm thiệt hại cho bông vải.

Du nhập thiên địch, ký sinh và vật gây bịnh. Trong thiên nhiên hàng ngàn loài côn trùng là dịch hại tiềm tàng, nhưng không trở thành dịch hại thật sự, bởi vì sự kiểm soát tự nhiên do thiên địch, ký sinh và bịnh tật. Nông dân có thể sử dụng sự hiểu biết này của đấu tranh sinh học hay kiểm soát chuỗi thức ăn để quản lý cỏ dại, côn trùng, gậm nhấm và các dịch hại khác. Có rất nhiều thí dụ về việc kiểm soát dịch hại bằng thiên địch hay ký sinh. Thí dụ cổ điển như côn trùng diệt xương rồng ở UÙc. Nông dân Việt Nam đã dùng kiến vàng kiểm tra sâu rầy cho vườn tược. Trung quốc dùng vịt con thả vào ruộng lúa ăn bớt côn trùng phá lúa. Siêu khuẩn và vi khuẩn cũng đã được nghiên cứu và ứng dụng ở nhiều nơi.

· Biện pháp di truyền

Có hai chiến lược chủ yếu, là làm cho con đực trở nên bất thụ và tạo các cây trồng và vật nuôi kháng bịnh về phương diện di truyền.

· Biện pháp hóa học

Bao gồm việc sử dụng nông dược khi thật cần thiết, pheromon, hormon và các chất trừ sâu tự nhiên.

Việc sử dụng nông dược phải tuân thủ các nguyên tắc sau đây:

- Sử dụng hạn chế

- Sử dụng đúng thời điểm để hạn chế số lần phun xịt

- Nông dược ít gây hại cho thiên địch và các sinh vật lan can (non target organisms)

- Không phun xịt gần nguồn nước uống

- Ðã thử nghiệm cẩn thận độc tính

- Tránh dùng nông dược bền vững và có thể tích tụ sinh học

- Tránh tối đa việc nông dân phải tiếp xúc nông dược (tránh hít phải khi thao tác)

- Sử dụng để làm giảm số cá thể dịch hại tới dưới ngưỡng gây hại, sau đó kết hợp với các biện pháp khác để giữ cho quần thể này ở mức thấp.

· Biện pháp canh tác

Dùng nhiều biện pháp như trồng nhiều cây che không cho cỏ dại mọc; tiếng động và bù nhìn đe dọa chim ... Gần đây người ta dùng vi ba (microwaving) trừ một số côn trùng như dán, mối, con hai đuôi ăn giấy và hồ dán bìa sách (Chiras, 1991).

Phòng trừ dịch hại tổng hợp tỏ ra có nhiều lợi ích về nhiều mặt, nhưng để bảo đảm cho sự thành công, cần sự nổ lực và đầu tư thích hợp. Ðiều quan trọng là chính nông dân, chớ không phải ai khác, là người đóng vai trò quyết định ở đây