Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái đến độ an toàn và hiệu quả của thuốc trừ cỏ trên ruộng lúa nước vùng đồng bằng sông Hồng

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Mặc dù cho đến nay vẫn có nhiều quan điểm khác nhau về sử dụng
thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) trong sản xuất Nông nghiệp, thuốc BVTV nói
chung và thuốc trừ cỏ nói riêng đã góp một phần đáng kể vào việc bảo vệ và
tăng năng suất các loại cây trồng trong nền nông nghiệp hiện đại trên thế giới
trong đó có Việt Nam. Ở các nước trên thế giới, ngay từ khi có sự ra đời của
thuốc trừ cỏ đầu tiên là 2,4D, việc sử dụng chúng đã trở nên khá phổ biến và
có thể coi là một biện pháp không thể thiếu được trong sản xuất Nông nghiệp.
Ở nước ta, mặc dù thuốc trừ cỏ đã bắt đầu được sử dụng từ cuối thập kỷ 60
nhưng chỉ thực sự được nông dân quan tâm ứng dụng nhiều vào cuối thập kỷ
90 của thế kỷ 20 do nhu cầu giải phóng sức lao động nông nghiệp phục vụ
quá trình công nghiệp hoá và đô thị hoá. Theo số liệu thống kê năm 2010, lượng
thuốc trừ cỏ được sử dụng ở nước ta là 28.169 tấn, chiếm 38,8% tổng lượng
thuốc BVTV và cao gấp 4,32 lần so với lượng dùng của năm 2000 (Nguyễn
Hồng Sơn, 2002; 2011), Bộ Nông nghiệp Phát triển nông thôn [75], [12].
Tuy nhiên để phát huy được tác dụng, các thuốc trừ cỏ đều phải trải qua
quá trình xâm nhập, vận chuyển đến trung tâm hoạt động, phân giải và hoạt
hoá. Theo Alden (1962) [33], các quá trình này chịu tác động rất lớn của các
yếu tố ngoại cảnh bao gồm các yếu tố vô sinh như nhiệt độ, ẩm độ không khí,
lượng mưa, ánh sáng, ẩm độ và thành phần cơ giới đất cũng như các yếu tố hữu
sinh như hệ vi sinh vật đất v.v. Các kết quả nghiên cứu trên thế giới cũng cho
biết khả năng chọn lọc của một loại thuốc trừ cỏ đối với một loài cây trồng chỉ
nằm trong một giới hạn nhất định, giới hạn này được xác định bởi mối tương tác
phức hợp giữa cây trồng, thuốc trừ cỏ và môi trường (Ashton, 1981) [34].
Mặt khác, bên cạnh tác dụng phòng trừ cỏ dại, bản thân các thuốc trừ
cỏ cũng có nhiều tác động đến hệ sinh thái đồng ruộng đặc biệt là các nhóm
1
sinh vật chức năng như động vật thuỷ sinh, vi sinh vật đất hay các loài côn
trùng thiên địch bắt mồi, lý tính và hoá tính của đất v.v. (W. A. Brown, 1978)
– dẫn theo Ashton (1981) [34].

Để hiểu rõ được mối tương tác giữa thuốc trừ cỏ với các yếu tố ngoại
cảnh, từ đó có cơ sở lựa chọn và xây dựng quy trình kỹ thuật sử dụng chúng
một cách hiệu quả và an toàn nhất cho cây trồng và hệ sinh thái nông nghiệp,
ngay từ khi thuốc trừ cỏ được đưa vào sử dụng, trên thế giới đã có nhiều công
trình đi sâu nghiên cứu về sinh thái của thuốc trừ cỏ bao gồm tác động của
thuốc đến môi trường và ngược lại, tiêu biểu như A. W.A. Brown (1978);
Cessna et al (1993) – dẫn theo Ashton (1981) [34].
Trong khi đó, ở nước ta hầu như chưa có công trình nghiên cứu nào
mang tính hệ thống về sinh thái của thuốc trừ cỏ. Mặc dù mỗi loại thuốc đều
được các Công ty khuyến cáo chỉ sử dụng trong một phạm vi nhất định,
song do khó làm chủ được các yếu tố ngoại cảnh khi sử dụng cũng như
thiếu hiểu biết đầy đủ về mối tương tác của các yếu tố ngoại cảnh tới độ an
toàn và hiệu quả của thuốc để lựa chọn các loại thuốc có phạm vi ứng dụng
rộng, ít xảy ra rủi ro nên gần đây đã có nhiều vụ ngộ độc do thuốc trừ cỏ
gây ra trên diện rộng.
Bên cạnh đó, chúng ta cũng chưa có những đánh giá đầy đủ về tác động
của thuốc đến hệ sinh thái nông nghiệp, do đó gần đây đã có rất nhiều người
băn khoăn và có ý kiến khác nhau về tác động của thuốc trừ cỏ đến lý, hoá
tính đất và môi trường sinh thái.
Vì những lý do trên, việc hình thành đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của
một số yếu tố sinh thái đến độ an toàn và hiệu quả của thuốc trừ cỏ trên
ruộng lúa nước vùng đồng bằng sông Hồng” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn
quan trọng, góp phần lựa chọn được các loại thuốc phù hợp và xây dựng được
quy trình sử dụng an toàn và hiệu quả thuốc trừ cỏ trên ruộng lúa ở nước ta.
2
2. Mục tiêu nghiên cứu
2.1. Mục tiêu chung
Xác định được các loại thuốc trừ cỏ và phạm vi ứng dụng của chúng để
nâng cao hiệu quả sử dụng và giảm thiểu tác động môi trường, góp phần phát
triển bền vững sản xuất lúa ở nước ta.

2.2. Mục tiêu cụ thể
- Xác định được mức độ ảnh hưởng của một số yếu tố ngoại cảnh chủ
yếu đến độ an toàn và hiệu quả các nhóm thuốc trừ cỏ đang sử dụng phổ biến
trong sản xuất để có cơ sở lựa chọn các loại thuốc có tính dẻo sinh thái cao;
- Đánh giá được tác động của thuốc đến lý, hoá tính đất và các nhóm
sinh vật chức năng chính trong hệ sinh thái ruộng lúa nước, từ đó lựa chọn
được các nhóm thuốc thân thiện với môi trường;
- Đề xuất được hướng dẫn ứng dụng các thuốc trừ cỏ trong sản xuất lúa
nước cho vùng đồng bằng sông Hồng.
3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
3.1. Ý nghĩa khoa học
Đề tài sẽ cung cấp một cách hệ thống các dẫn liệu khoa học về xu
hướng, phạm vi và mức độ ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái chủ yếu tới
độ an toàn và hiệu quả của thuốc trừ cỏ cũng như tác động tích cực và tiêu
cực của thuốc đến lý, hóa tính đất và một số nhóm sinh vật chức năng chủ yếu
như động vật thuỷ sinh, vi sinh vật chức năng, các loài thiên địch, bắt mồi, từ
đó tạo lập cơ sở cho việc xây dựng quy trình lựa chọn và sử dụng các loại
thuốc trừ cỏ một cách an toàn và hiệu quả nhất đối với từng điều kiện sinh
thái và điều kiện ứng dụng cụ thể ở nước ta.
Kết quả nghiên cứu của đề tài cũng giúp cho việc định hướng các
nghiên cứu tiếp theo và phát triển các loại thuốc trừ cỏ an toàn, hiệu quả trên
cơ sở hiểu biết đầy đủ về mối tương tác qua lại giữa các nhóm thuốc trừ cỏ
với môi trường và các yếu tố ngoại cảnh.
3
3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Các dẫn liệu khoa học từ kết quả nghiên cứu của đề tài và quy trình lựa
chọn, sử dụng thuốc trừ cỏ trên lúa sẽ giúp các cơ quan quản lý có thông tin
khoa học phục vụ cho công tác quản lý đăng ký và sử dụng thuốc trừ cỏ.
Đồng thời, các kết quả cũng giúp cho cơ quan chỉ đạo sản xuất, cơ quan
khuyến nông hướng dẫn nông dân lựa chọn được các loại thuốc trừ cỏ và kỹ

thuật sử dụng phù hợp cho từng điều kiện sinh thái, điều kiện ứng dụng cụ thể
của ruộng lúa nước, từ đó nâng cao hiệu quả, tránh được rủi ro trong quá trình
sử dụng cũng như giảm thiểu tác động môi trường của các thuốc trừ cỏ.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu
Các nghiên cứu được tiến hành trên lúa cấy và lúa gieo thẳng với 8
hoạt chất trừ cỏ đại diện cho các nhóm thuốc đang được sử dụng phổ biến
trong sản xuất hiện nay.
4.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu được tiến hành trên cây lúa nước ở vùng đồng bằng sông Hồng.
4
Chương 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
Cùng với quá trình phát triển sản xuất, mở rộng diện tích, thâm canh
tăng năng suất cây trồng và nhu cầu tiết kiệm nhân lực lao động phục vụ công
nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước, nhu cầu sử dụng thuốc trừ cỏ ở Việt
Nam ngày càng có xu hướng gia tăng, đưa lượng thuốc trừ cỏ lên ngang bằng
hoặc cao hơn thuốc trừ sâu, bệnh. Tuy nhiên, quá trình sử dụng của thuốc trừ
cỏ trong sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam hiện đang gặp một số trở ngại nhất
định, trong đó trở ngại lớn nhất là việc mất ổn định về độ an toàn và hiệu lực
phòng trừ mà một trong những nguyên nhân khá quan trọng là thiếu sự hiểu
biết đầy đủ về kỹ thuật ứng dụng và tác động qua lại giữa thuốc trừ cỏ với các
yếu tố vô sinh như đất đai, thời tiết, khí hậu cũng như các yếu tố hữu sinh như
cỏ dại, cây trồng v.v…Theo Ashton (1981) [34] khả năng chọn lọc của một
loài thực vật với thuốc trừ cỏ phụ thuộc vào mối tương tác phức hợp giữa cây
trồng, thuốc trừ cỏ và môi trường.
- Vai trò của thực vật: có 7 yếu tố sinh thái chính ảnh hưởng đến phản
ứng của thực vật (kể cả cây trồng và cỏ dại) đối với thuốc trừ cỏ đó là: tuổi
cây, tốc độ tăng trưởng, hình thái học, quá trình sinh lý, sinh hoá, quá trình

hoá sinh và bản chất di truyền.
- Vai trò của thuốc trừ cỏ: khả năng chọn lọc của các thuốc trừ cỏ phụ
thuộc rất nhiều vào cấu trúc phân tử, nồng độ thuốc, dạng thuốc và phương
pháp ứng dụng.
- Vai trò của các yếu tố môi trường: các yếu tố ngoại cảnh chủ yếu tác
động đến tính chọn lọc của thuốc bao gồm: đất đai, mưa hoặc mực nước tưới
và nhiệt độ.
5
Không chỉ chịu tác động của hệ sinh thái nông nghiệp, bản thân các
thuốc trừ cỏ dù ở mức độ nào cũng có nhiều tác động đến hệ sinh thái đồng
ruộng đặc biệt là các nhóm sinh vật chức năng như động vật thuỷ sinh, vi sinh
vật đất hay các loài côn trùng thiên địch bắt mồi (W. A. Brown, 1978) – dẫn
theo Ashton (1981) [34]. Mức độ ảnh hưởng phụ thuộc rất nhiều vào bản chất
của thuốc, tần suất sử dụng, điều kiện môi trường khi ứng dụng và đối tượng
chịu tác động. Bên cạnh tác động trực tiếp, thuốc trừ cỏ cũng có thể tác động
đến các sinh vật trên đồng ruộng thông qua chuỗi dinh dưỡng cây trồng – sâu
hại và thiên địch.
Như vậy, việc tìm hiểu tác động của các yếu tố ngoại cảnh đến độ an
toàn và hiệu quả của thuốc trừ cỏ cũng như tác động của thuốc đến lý, hoá
tính đất và các nhóm sinh vật chức năng trên đồng ruộng là có cơ sở khoa
học, góp phần vào việc lựa chọn và sử dụng an toàn, hiệu quả thuốc trừ cỏ
trong sản xuất.
1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước
1.2.1. Tình hình nghiên cứu, phát triển và ứng dụng thuốc trừ cỏ
1.2.1.1. Nghiên cứu trên thế giới
Trên thế giới, cỏ dại luôn được các nhà khoa học xác định là một đối
tượng dịch hại quan trọng, ngăn cản quá trình mở rộng diện tích và thâm canh
tăng năng suất cây trồng. Do vậy việc phòng trừ cỏ dại luôn gắn liền với hoạt
động sản xuất nông nghiệp. Trước năm 1945, biện pháp trừ cỏ cho lúa được
áp dụng chủ yếu trên thế giới vẫn là biện pháp thủ công. Tuy có những ưu

điểm nhất định là phòng trừ triệt để cỏ dại, không làm phát sinh tính kháng
thuốc, không làm xói mòn đất, tăng cường sinh trưởng cho cây trồng và
không gây ô nhiễm môi trường đặc biệt là nguồn nước (Sarkar, 1983) [72],
song biện pháp này đòi hỏi một lượng lớn nhân công lao động do đó nó không
cần thực sự phù hợp khi sản xuất phát triển ở mức độ cao cũng như không đáp
6
ứng được quá trình công nghiệp hoá và hiện đại hoá của nền sản xuất nông
nghiệp ở các nước đặc biệt là các nước phát triển.
Trong bối cảnh đó, thuốc trừ cỏ đã đóng một vai trò quan trọng trong
nền sản xuất lúa nói riêng và sản xuất nông nghiệp nói chung trên toàn thế
giới. Kể từ khi các sản phẩm đầu tiên là 2,4 D, MCPA được đưa vào sử dụng
năm 1951 để trừ cỏ lá rộng và cói lác, sau đó là Propanil để trừ cỏ hoà thảo
(1960), thuốc trừ cỏ được sử dụng phổ biến khắp châu Âu và được coi như
một cứu cánh cho sản xuất lúa nói riêng và sản xuất nông nghiệp nói chung
(Baker, 1970 - dẫn theo Hoàng Anh Cung, 1980; De Datta, 1983; Ho, 1995;
Labrada, 1977a; Naylor, 1996) [15], [40], [47], [56], [66]. Nếu đến năm 1971,
tổng chi phí cho thuốc trừ cỏ trên thế giới chỉ chiếm 1.131 triệu USD thì năm
1974 đã tăng lên 2.190 triệu USD, năm 1980 là 3.422 triệu USD (theo
Labrada, 1977; Prasan Vongsaroj, 1995 [57], [69].
Xét về lợi ích trước mắt thì thuốc trừ cỏ được coi là một biện pháp thực
tiễn, có hiệu quả kỹ thuật và kinh tế đối với sản xuất lúa nói riêng và sản xuất
nông nghiệp nói chung vì vậy lượng thuốc trừ cỏ được sử dụng trên lúa luôn
có xu hướng tăng lên mạnh mẽ. Chỉ trong thập kỷ 70, diện tích sử dụng thuốc
trừ cỏ trên lúa ở Italy tăng bình quân 1,6 lần/ năm. Đến thập kỷ 90, hầu như
100% diện tích sử dụng ở các nước công nghiệp (Labrada, 1997a) [56]. Ở một
số nước châu Á như Thái Lan, Philippines, Ấn Độ, Trung Quốc, Indonesia,
tổng lượng thuốc trừ cỏ sử dụng cho lúa trong năm 1993 theo đánh giá là 1,2
tỷ đô la Mỹ (Chao Xian Zhan, 1998) [36]. Chỉ riêng ở Nhật Bản, lượng thuốc
trừ cỏ sử dụng cho lúa nước chiếm 56,3% toàn thế giới. Sự tăng lên này đã
đẩy chi phí thuốc trừ cỏ lên ngang bằng hoặc cao hơn so với thuốc trừ sâu và

thuốc trừ bệnh. Cho đến năm 1988, thị trường thuốc trừ cỏ ở các nước trồng
lúa trên thế giới đã đạt tới 885 triệu USD, gần tương đương với thuốc trừ sâu
(900 triệu USD) và cao gấp 1,5 lần thuốc trừ bệnh (570 triệu USD) –
(Woodburn, 1990 – dẫn theo Ho Nai Kin, 1995; Labrada, 1996) [47], [55].
7
Cho đến nay, trên thế giới đã có tới 400 hoạt chất trừ cỏ được sử dụng
và nhiều thuốc mới đang tiếp tục được tìm kiếm. So với các cây trồng khác thì
nhu cầu sử dụng thuốc trừ cỏ trên lúa là rất lớn kể cả về số lượng và chủng
loại. Mặc dù vậy chỉ có khoảng 30 hoạt chất (kể cả hoạt chất hỗn hợp) đang
được sử dụng phổ biến ở các vùng trồng lúa thuộc các nước nhiệt đới (theo
Cother, 1996; Suk Jin Koo, 1998 [37], [76].
Các thuốc phổ biến đang được sử dụng trên thế giới hiện nay bao gồm:
Bensulfuron - methyl; Metsulfuron - methyl; Bentazon; MCPA; Bentazon +
MCPA (p); Bentazon + Propanil (P); Bifenox; Bifenox + 2,4D; Butachlor;
Butachlor + 2,4 D; Butralin; Cinosulfuron; Cinosulfuron; EPTC+ 2,4D;
Fenoxaprop -P - ethyl; MCPA; Molinate; Molinate + propanil (P); Oxadiazon;
Oxadiazon + Propanil (P); Pendimethalin; Pendimethalin+ propanil (P);
Piperophos+ Dimethametryn; Piperophos + 2,4D (P); Pretilachlor+ Safener (P);
Propanil; Pyrazosufuron -methyl; Quinclorac; Sethoxydim; Thiobencard;
Thiobencard + 2,4D; Thiobencard + Propanil (P); Trifluralin + 2,4 D
(Cotterman, 1995; Ho,1995) [38], [47].
Có 4 nguyên nhân chính dẫn đến sự gia tăng của thuốc trừ cỏ là:
- Thứ nhất, sự phát triển về kỹ thuật canh tác, đặc biệt là quá trình thâm
canh tăng năng suất và sự ra đời của các giống mới có năng suất cao đã thúc
đẩy sự đầu tư thuốc trừ cỏ của người nông dân nhằm hạn chế thiệt hại do cỏ
dại gây ra (Naylor, 1996) [66];
- Thứ hai, là sự thay đổi về phương thức gieo cấy đặc biệt là việc áp
dụng hình thức gieo thẳng khiến người nông dân không thể không sử dụng
thuốc trừ cỏ được (Ho, 1995; Malcolm Taylor, 1997) [47], [63];
- Thứ ba, là thuốc trừ cỏ đã mang lại hiệu quả rõ rệt cho sản xuất nông

nghiệp, đặc biệt là sản xuất lúa ở Philippines tỷ lệ giữa chi phí cho thuốc trừ
cỏ trên lãi không ngừng giảm xuống đã làm cho thuốc trừ cỏ càng trở nên hấp
dẫn (Labrada, 1997) [57];
8
- Thứ tư, là lợi ích về mặt xã hội: thuốc trừ cỏ đã giải phóng một lượng
lớn lao động trong nông thôn ở hầu hết các nước châu Á, trong đó phần đa là
phụ nữ. Mặt khác điều này cũng đáp ứng được sự thiếu hụt lao động ở khu
vực thành thị khi sản xuất công nghiệp và dịch vụ phát triển, tạo nên sự
chuyển dịch lao động cũng như phân bố lại thu nhập giữa các vùng thành thị
và nông thôn (Naylor, 1996) [66].
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 có
thể gây ra một số khó khăn trong sản xuất:
- Khó khăn lớn nhất phải kể đến là việc sử dụng lâu dài chúng đã gây ra
hiện tượng kháng thuốc của cỏ dại (Linda, 1996; Jonathan, 1996) [60], [51];
- 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 (Nguyễn Thị Tân và
CTV, 1996; Labrada, 1997b) [29], [57];
- 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) [71];
- 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.
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 (Hill, 1996) [46]. 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 như điều hoà sinh thái (Naylor, 1996; Agnes, 1993) [66], [31].
1.2.1.2. Nghiên cứu ở Việt Nam

Việt Nam là một nước có nền công nghiệp hoá chất chậm phát triển,
việc ứng dụng thuốc trừ cỏ nói riêng và thuốc BVTV nói chung trong sản xuất
9
nông nghiệp ở nước ta diễn ra rất chậm. Trước năm 1990, lượng thuốc trừ cỏ sử
dụng trong sản xuất còn rất hạn chế, chỉ chiếm 5% tổng thuốc trừ dịch hại, trong
đó chủ yếu tập trung trên một số diện tích lúa gieo thẳng trong vụ xuân. Cho đến
năm 1988, thị trường tiêu thụ thuốc trừ cỏ trên lúa chỉ chiếm 0,5% so với tất cả
các vùng trồng lúa (Woodbuorn, 1990 – dẫn theo Ho Nai Kin, 1995) [47].
Kể từ năm 1990, cùng với quá trình mở rộng diện tích lúa ở đồng bằng
sông Cửu Long, sự tăng lên mạnh mẽ về diện tích lúa gieo thẳng cũng như nhu
cầu cấp bách trong việc tiết kiệm nhân lực lao động để đáp ứng yêu cầu của sự
phát triển công nghiệp và dịch vụ trên phạm vi toàn quốc, diện tích cũng như
lượng thuốc trừ cỏ ở nước ta không ngừng tăng lên. Nếu năm 1991 chúng ta chỉ
tiêu thụ hết 900 tấn thuốc trừ cỏ (chiếm 4,3% tổng thuốc trừ dịch hại) thì từ 1992
đến 1995 lượng thuốc trừ cỏ được tiêu thụ ở từng năm là 2.600; 3.000; 3.500 và
3.600 tấn chiếm các tỷ trọng tương ứng là 10,6%; 11,8%; 15,1% và 18,4% tổng
số thuốc trừ dịch hại. Cho đến năm 2000, lượng thuốc trừ cỏ được sử dụng cũng
chỉ mới chiếm 19,8% so với tổng thuốc trừ dịch hại, nhưng đến năm 2006,
chúng ta đã sử dụng khoảng 20.342 tấn, chiếm 28,4% tổng lượng thuốc BVTV
và cao gấp 3,12 lần so với lượng dùng của năm 2000 (Nguyễn Hồng Sơn và
CTV, 2006) [27]. Đến năm 2010, lượng thuốc trừ cỏ được sử dụng ở nước ta là
28.169 tấn, chiếm 38,8% tổng lượng thuốc BVTV và cao gấp 4,32 lần so với
lượng dùng của năm 2000 (Oanh, 1998; Nguyễn Hồng Sơn, 2011) [75], [68].
Cho đến nay, các thuốc trừ cỏ chủ yếu vẫn được sử dụng trên lúa nước.
Theo kết quả điều tra của Landell Mills Market (1995) và Ho Nai Kin, 1998,
[58], [49]. Tổng lượng thuốc trừ cỏ được tiêu thụ trong năm 1995 lên tới 4.324
tấn, trị giá 18 triệu USD, chiếm 19% tổng lượng thuốc trừ dịch hại trong đó
thuốc trừ cỏ lúa chiếm 89%. Cùng với sự tăng trưởng về lượng thương phẩm sử
dụng, số lượng hoạt chất trừ cỏ cũng như số sản phẩm thương mại cũng đang
được tăng lên mạnh mẽ. Theo quyết định của Bộ Nông nghiệp và Phát triển

nông thôn, cho đến thời điểm tháng 2/ 1998 có tới 54 hoạt chất trừ cỏ với 156
10
sản phẩm thương mại khác nhau được phép sử dụng ở Việt Nam, trong đó có tới
29 hoạt chất với 71 thương mại được sử dụng trên lúa. Số lượng hoạt chất trừ cỏ
trên tuy không lớn so với thế giới, nhưng so với lịch sử sử dụng thuốc trừ cỏ ở
Việt Nam thì quả là đáng kể. Chỉ so với thời điểm năm 1996, số lượng trên đã
tăng thêm 6 hoạt chất và trong đó hầu như rất ít hoạt chất có xu hướng bị loại bỏ.
Đến năm 2005 và 2010, chúng ta đã có lần lượt là 104 và 160 hoạt chất với 311
và 474 tên thương mại được đăng ký sử dụng ở Việt Nam (Bộ Nông nghiệp và
Phát triển nông thôn, 1996; 1998, 2005 và 2010) [5], [6], [13], [14]. Các hoạt
chất hiện đang được sử dụng phổ biến nhất trong sản xuất lúa nước là Pretilachlor,
Butachlor, Pyzarosulfuron - ethyl, Oxadiazon, Bispyribac - Sodium, 2,4D,
Metsulfuron Methyl, Cinmethylin, Cyhalofop - butyl, Ethoxysulfuron, Fenoxaprop
- P - ethyl, Quinclorac. Ngoài ra còn có một số hỗn hợp của chúng với nhau đặc
biệt là hỗn hợp giữa Quinclorac với Pyzarosulfuron - ethyl, Metsulfuron - methyl
và Bensulfuron methyl v.v…(Nguyễn Thị Tân và CTV, 1996; Nguyễn Hồng Sơn
và CTV, 2002) [29], [26].
Như vậy, có thể khẳng định rằng, tuy các thuốc trừ cỏ xâm nhập vào
nước ta rất muộn nhưng nó đã đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất
lúa. Nó không chỉ giúp cho việc giải phóng sức lao động, nâng cao hiệu quả
phòng trừ mà còn góp phần mở rộng diện tích đặc biệt là diện tích lúa gieo
thẳng và tăng cường đầu tư thâm canh tăng năng suất lúa.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu về ảnh hưởng của yếu tố sinh thái đến độ an
toàn và hiệu quả của thuốc trừ cỏ
1.2.2.1. Nghiên cứu trên thế giới
Ở các nước trên thế giới, vấn đề nghiên cứu về sinh thái của thuốc
BVTV nói chung và thuốc trừ cỏ nói riêng đã được đề cập khá nhiều. Các
nghiên cứu đều nhằm tập trung xác định mức độ ảnh hưởng của từng yếu tố
để từ đó xác định được phạm vi và kỹ thuật sử dụng phù hợp nhằm nâng cao
độ an toàn và hiệu quả của các thuốc trừ cỏ. Theo Theo Ashton (1981) [34],

11
khả năng chọn lọc của thuốc trừ cỏ chỉ mang một ý nghĩa tương đối, nó bị ảnh
hưởng bởi rất nhiều yếu tố sinh thái nên trong trường hợp này nó có thể giữ
được đặc tính chọn lọc mà trường hợp khác lại bị mất đi. Vì vậy, trong quá
trình sử dụng thuốc, chúng ta cũng phải đặc biệt lưu tâm đến các mối tương tác
giữa các yếu tố sinh thái với đặc tính chọn lọc và độ an toàn của thuốc trừ cỏ.
Khả năng chọn lọc của cây trồng với thuốc trừ cỏ phụ thuộc vào mối
tương tác phức hợp giữa cây trồng, thuốc trừ cỏ và môi trường, trong đó có liên
quan chặt chẽ tới vai trò của cây trồng, thuốc trừ cỏ và môi trường.
- Vai trò của cây trồng: có 7 yếu tố chính ảnh hưởng đến phản ứng của
thực vật (kể cả cây trồng và cỏ dại) đối với thuốc trừ cỏ đó là: tuổi cây, tốc độ
tăng trưởng, hình thái học, quá trình sinh lý, sinh hóa, quá trình hoá sinh và
bản chất di truyền;
- Vai trò của thuốc trừ cỏ: khả năng chọn lọc của các thuốc trừ cỏ phụ
thuộc rất nhiều vào cấu trúc phân tử, nồng độ thuốc, dạng thuốc và phương
pháp ứng dụng;
- Vai trò của các yếu tố môi trường: các yếu tố ngoại cảnh chủ yếu tác
động đến tính chọn lọc của thuốc bao gồm: ánh sáng, nhiệt độ, đất đai và mưa
hoặc mực nước tưới.
Trong các yếu tố sinh thái trên, vai trò của điều kiện ngoại cảnh như đất
đai, nhiệt độ, lượng mưa v.v được coi là quan trọng nhất vì:
- Nó tác động trực tiếp đến quá trình tồn tại, phân huỷ, di chuyển của
thuốc, do đó ảnh hưởng đến độ an toàn và hiệu quả của chúng.
- Đây là những yếu tố mà con người khó có thể làm chủ được khi ứng
dụng thuốc trừ cỏ, điều đó đã làm cho tính ổn định của thuốc thường bị giảm.
* Nghiên cứu ảnh hưởng của yếu tố ánh sáng đến độ an toàn và
hiệu quả của thuốc trừ cỏ
Ánh sáng có thể ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến an toàn và hiệu
quả của thuốc và nó ảnh hưởng rất lớn đến quá trình phân giải thuốc trừ cỏ
12

ngay trong và sau khi sử dụng. Ngay sau khi sử dụng, một phần thuốc trừ cỏ
được bám dính trên bề mặt lá cây, một phần bị rơi hay rửa trôi xuống mặt đất
(Nguyễn Trần Oánh, 2007) [22]. Thông thường khi bị phơi nhiễm, các thuốc
đều bị ánh sáng phân huỷ. 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. Ngoài ra, ánh sáng còn có ảnh hưởng tới quá trình nảy mầm của
hạt cỏ, nhiều loài cỏ như cỏ chát Fimbristylis miliacae chỉ nảy mầm được khi
có đầy đủ ánh sáng. 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 (Nguyễn
Hồng Sơn, 2000; Martin, 1998; Merril, 1995) [24], [64], [65]) .
* Nghiên cứu ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ đến độ an toàn và hiệu
quả của thuốc trừ cỏ
Theo Ashton (1981) [34] và Arnold (1990) [32], 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.
Mặt khác, ngay trong và sau quá trình sử dụng, một phần thuốc sẽ bị
bốc hơi vào không khí. Quá trình này chịu tác động của nhiều yếu tố trong đó
có nhiệt độ (Glotferty, 1984) – dẫn theo Crossy, 1983 [39].
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
13
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 (Merril, 1995) [65].
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 ta là các loài cỏ có xuất xứ
từ các nước 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 – 35
0
C, nhiệt độ tối thiểu là
10
0
C và tối đa là 45
0
C (Nguyễn Hồng Sơn, 2000) [24]. 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 trọng 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 (De Datta, 1993) [40].
14
* Nghiên cứu ảnh hưởng của yếu tố đất đai đến độ an toàn và hiệu
quả của thuốc trừ cỏ
Sau khi sử dụng, một lượng lớn thuốc trừ cỏ bị rửa trôi hay rơi xuống
đất và được rễ hấp thụ trở lại. Tuy nhiên, tại đây một lượng thuốc nhất định
có thể bị lắng đọng, hấp thụ và liên kết bởi keo đất làm cho rễ cây trồng khó
hấp thụ, bị rửa trôi theo nước ngầm hay bị phân giải bởi vi sinh vật 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 (Bollag, 1990 – dẫn theo Merril, 1995) [65].
Mặt khác, 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. Đời sống
của chúng cũng gián tiếp chịu ảnh hưởng của đất đai thông qua độ pH và mực
nước tưới trên đồng ruộng (Merril, 1995) [65]. 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 (Nguyễn Hồng Sơn, 2007) [28].
* Nghiên cứu ảnh hưởng của yếu tố mưa và mực nước tưới trên
đồng ruộng đến độ an toàn và hiệu quả của thuốc
Thời gian có mưa sau phun thuốc và lượng mưa có ảnh hưởng rõ rệt tới
mức độ rửa trôi của thuốc, do đó có ảnh hưởng đến hiệu quả của thuốc. Mặt
khác, mưa là yếu tố mà con người khó chủ động, do đó ảnh hưởng đến mực
nước trên ruộng lúa nước. Trong điều kiện ngập nước, độ an toàn và hiệu quả
có thể bị thay đổi nghiêm trọng đặc biệt là đối với thuốc trừ cỏ tiền nảy mầm

(Kearney, 1976) [53].
15
Mực nước tưới trên đồng ruộng có tác động rất lớn đến quá trình hoà
tan, phân giải, lắng đọng và rửa trôi theo phương thẳng đứng 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 (Kearney, 1976) [53].
Mặt khác, mực nước mặt có ảnh hưởng tới quá trình bốc hơi của thuốc, do đó
ảnh hưởng đến hiệu quả và thời gian phát huy hiệu lực của chúng (Yeon Chung
Ku and Martin Mortimer, 1997) [77].
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 thực vật, 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 Nai Kin (1996) [48] 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. Qua nghiên cứu, nhiều tác giả trên thế giới đã
cho biết trong ruộng lúa nước, khi duy trì ngập nước liên tục 2,5 - 5 cm trong
vòng 10 - 15 ngày sau khi cấy, sạ sẽ làm giảm tối đa khả năng cũng như kéo dài
thời gian nảy mầm bằng hạt của hầu hết các loài cỏ. Sở dĩ cỏ dại bị giảm khả
năng nảy mầm vì trong điều kiện ngập nước, lượng oxy không đủ cho quá trình
nảy mầm của hạt cỏ, đặc biệt là sau thời kỳ ngủ nghỉ (Son et al, 2005) [74].
1.2.2.2. Nghiên cứu ở Việt Nam
Ở nước ta, vấn đề nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái đến
độ an toàn và hiệu quả của các thuốc BVTV nói chung và thuốc trừ cỏ nói
riêng hầu như chưa được quan tâm. Phần lớn, việc hướng dẫn sử dụng mới

16
chỉ dựa vào đặc tính của thuốc mà hoàn toàn chưa có sự quan tâm đầy đủ đến
tác động của yếu tố môi trường. Do thiếu hiểu biết đầy đủ về các yếu tố ảnh
hưởng cũng như mức độ ảnh hưởng của từng loại thuốc nên hiệu quả và độ an
toàn của thuốc thường không ổn định giữa các vùng sinh thái, giữa các hình
thức cũng như thời vụ gieo trồng. Trong những năm qua, nhiều vụ ngộ độc do
thuốc trừ cỏ 2,4D; Oxadiazon hay Butachlor đã xảy ra trong phạm vi rộng lớn.
Trong năm 2003 và 2004, sinh viên Nguyễn Trọng Doãn và Đỗ Thị
Lan cũng bắt đầu nghiên cứu đề tài Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố
sinh thái đến độ an toàn và hiệu lực của thuốc trừ cỏ trên ruộng lúa nước tại
vùng Từ Liêm – Hà Nội vụ mùa 2003 và 2004 và bước đầu đã đưa ra các kết
luận độ an toàn và hiệu quả của thuốc trừ cỏ phụ thuộc rất nhiều vào các yếu tố
nhiệt độ và thời gian tưới nước sau phun. Trong điều kiện nhiệt độ từ 20 –
35
0
C, độ an toàn của tất cả các hoạt chất thí nghiệm đều ít có sự biến động
nhưng khi nhiệt độ từ 15
0
C trở xuống, hoặc cao hơn 40
0
C thì độ an toàn của
thuốc giảm rõ rệt. Tuy nhiên mức độ ảnh hưởng của nhiệt độ đến khả năng
chọn lọc của các thuốc cũng không hoàn toàn giống nhau. Các thuốc tiền nảy
mầm dễ bị giảm khả năng chọn lọc trong điều kiện nhiệt độ quá cao hay quá
thấp hơn so với các thuốc hậu nảy mầm. Với các thuốc tiền và hậu nảy mầm
sớm, khi áp dụng thời gian tưới nước càng sớm thì độ an toàn của thuốc càng
bị giảm đi nhưng hiệu lực trừ cỏ lại tăng lên. Trừ Ethoxysulfuron, các hoạt chất
trừ cỏ hậu nảy mầm khác cũng có mức độ gây hại đối với cây trồng cao và hiệu
lực thấp hơn nếu phun trong điều kiện ngập nước. Tuy nhiên, hai hoạt chất
Quinclorac và Fenoxaprop – p - ethyl lại bị hại nặng hơn nếu chậm tưới nước

sau phun 3 ngày (Nguyễn Trọng Doãn, 2003; Đỗ Thị Lan, 2004) [17], [19].
Năm 2004, Đào Xuân Cường cũng có nghiên cứu và cho thấy mực
nước tưới có ảnh hưởng rõ rệt đến hiệu quả của thuốc Sofit 300EC, khi mực
nước tăng lên, hiệu lực của thuốc giảm rõ rệt (Đào Xuân Cường 2004) [16].
17
Trong ba năm 2004, 2005 và 2006, Viện BVTV bắt đầu thực hiện một
số nghiên cứu về ảnh hưởng của một số yếu tố như nhiệt độ, thành phần cơ
giới đất và thời gian tưới nước đến độ an toàn và hiệu quả của thuốc trừ cỏ.
Kết quả bước đầu cho thấy, một số yếu tố sinh thái như nhiệt độ, thời gian
tưới nước và mực nước tưới, thành phần cơ giới đất có ảnh hưởng rõ rệt tới độ
an toàn và hiệu quả của thuốc trừ cỏ (Nguyễn Hồng Sơn và CTV, 2006) [27].
Trong điều kiện nhiệt độ từ 20 – 35
0
C, độ an toàn và hiệu quả của tất cả các
hoạt chất thí nghiệm đều ít có sự biến động. Nhưng khi nhiệt độ từ 15
0
C trở
xuống, hoặc lớn hơn 40
0
C thì độ an toàn và hiệu quả của thuốc giảm rõ rệt.
Các kết quả nghiên cứu trong nước cũng khẳng định, mực nước tưới có
ảnh hưởng rõ rệt tới thành phần loài và sinh khối của cỏ dại, do đó ảnh hưởng
đến hiệu quả của thuốc. Có một số thuốc trừ cỏ (chủ yếu là thuốc trừ cỏ tiền
nảy mầm) có thể trừ đồng thời được nhiều loài cỏ, tuy nhiên có một số thuốc
lại có đặc tính chọn lọc khá cao, ví dụ hoạt chất Ethoxysulfuron và
Metsulfuron - methyl chỉ trừ tốt cỏ lá rộng mà không có khả năng trừ cỏ hoà
thảo v.v Do đó, khi thành phần cỏ trên ruộng không giống nhau thì hiệu lực
của cùng một loại thuốc cũng có sự khác nhau. Các kết quả điều tra trên
ruộng lúa cấy ở miền Bắc và lúa gieo thẳng ở miền Trung nước ta cũng cho
thấy trên các chân ruộng trũng, số loài cỏ dại xuất hiện ít hơn so với ruộng

cao và ruộng vàn và mật độ cỏ cũng thấp hơn (Nguyễn Hữu Hoài, 2001;
Nguyễn Hồng Sơn, 2000) [18], [24]. Trong vụ xuân, do tưới tiêu không chủ
động nên số lượng loài cỏ cũng đa dạng và mật độ cỏ cũng cao hơn vụ mùa
(Nguyễn Hồng Sơn, 2000) [24]. Không những thế, tương quan về thành phần
loài cũng có sự thay đổi. Nishida (1975) – dẫn theo Nguyễn Hồng Sơn (2000)
[24] cho biết các loài thực vật C4 như cỏ lồng vực và một số cỏ họ hoà thảo
thường sống trong điều kiện khô hạn, còn thực vật C3 như cỏ ớt sống trong
điều kiện ưa nước, do đó khi duy trì mực nước liên tục sau cấy 15 - 20 cm có
18
thể xoá bỏ hoàn toàn cỏ họ hoà thảo, ngược lại trong một số trường hợp, người
ta có thể rút nước để diệt cỏ lá rộng như bèo cái Pistria stratiotes. Qua các thí
nghiệm, Nguyễn Hữu Hoài (2001) [18] cũng khẳng định, trên lúa gieo thẳng, đa
số các loài cỏ hoà thảo đặc biệt là cỏ lồng vực và đuôi phượng cũng như cỏ cói
lác đều phát triển mạnh ở các công thức giữa ẩm bão hoà và thiếu nước trong 15
ngày đầu sau gieo, trong khi đó cỏ vảy ốc Rotala indica lại phát triển mạnh nếu
sau gieo 5 ngày cho nước vào ruộng và duy trì liên tục ở mức 3 - 7 cm.
1.2.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thuốc trừ cỏ đến các nhóm sinh vật chức
năng trên ruộng lúa
1.2.3.1. Nghiên cứu trên thế giới
Trên thế giới, các công trình nghiên cứu về độc học môi trường của các
thuốc trừ cỏ nói riêng và thuốc BVTV nói chung luôn được thực hiện song
song với quá trình phát triển và ứng dụng thuốc. Qua đó, các tác giả đều
khẳng định, dù ở góc độ và mức độ nào, các thuốc trừ cỏ cũng có tác động
nhất định đến hệ sinh thái, trong đó có các sinh vật sống trong sinh quần đồng
ruộng. Do phần lớn thuốc trừ cỏ đều nằm trong đất dù thông qua con đường
xâm nhập trực tiếp hay gián tiếp, do đó các nghiên cứu cũng tập trung vào
đánh giá tác động của thuốc đến các nhóm sinh vật chức năng trong đất như
động vật thuỷ sinh, vi sinh vật đất và các loài sinh vật có ích trên bề mặt và
trong đất. Trong hệ sinh thái ruộng lúa nước, các nhóm sinh vật mẫn cảm nhất
là các loài động vật thủy sinh, vi sinh vật đất và các loài côn trùng, nhện sống

trên ruộng lúa.
* Nghiên cứu ảnh hưởng của các hoạt chất trừ cỏ tới động vật thủy sinh
Việc đánh giá tác động của thuốc trừ cỏ tới các loài động vật thuỷ sinh
luôn được các nước quan tâm trước khi đưa các thuốc trừ cỏ vào sử dụng.
Trong các loài động vật thủy sinh, cá chép luôn được sử dụng là đối tượng thí
nghiệm để xác định độ độc của thuốc thông qua trị số LD
50
. Theo các công
19
trình nghiên cứu thì ngoại trừ Trifluralin, các thuốc trừ cỏ đều ít độc đối với
động vật thuỷ sinh hơn thuốc trừ sâu và trừ bệnh. Tuy nhiên, mức độ ảnh
hưởng của thuốc phụ thuộc rất nhiều vào bản chất, nồng độ của thuốc và loài
cá nghiên cứu (Li, 1996) [59]. Qua thức ăn, nguồn nước, thuốc BVTV có thể
được tích lũy trực tiếp trong cơ thể động vật như trong cá có DDT (Metcaty,
1975); DDT và Toxaphen (Epp, 1968); DDT và Lindan trong tôm biển (Buteer,
1963), dẫn theo Sharon, 1986) [73]. Bên cạnh hoạt chất chính, các chất phụ gia sử
dụng trong tạo dạng thuốc trừ cỏ cũng có ảnh hưởng đến các loài động vạt thủy
sinh (Kalus Kreuz, 1995) [54].
* Nghiên cứu ảnh hưởng của các hoạt chất trừ cỏ tới một số nhóm loài
VSV chủ yếu trong đất
Trên thế giới, các nghiên cứu về tác động của thuốc trừ cỏ tới hệ VSV đất
luôn thu hút sự quan tâm nhiều nhất của các nhà khoa học bởi tác động đa dạng
mà thuốc trừ cỏ mang lại cho từng nhóm VSV. Trước hết, các hóa chất BVTV
có ảnh hưởng khác nhau đối với VSV đất, động vật đất nói chung và các loại
VSV nông nghiệp nói riêng. Mức độ ảnh hưởng của thuốc phụ thuộc vào loại
thuốc, nồng độ sử dụng, pH đất, độ ẩm và nhiệt độ. Nhìn chung, tuy các thuốc
trừ cỏ không gây tác động lâu dài nhưng đều tác động tức thời đến hệ VSV đất
(Lyamana, 1955) [61]. Tác động đó có thể xảy ra theo hai chiều hướng hoặc tăng
hoặc giảm mật độ quần thể của các loài VSV đất, tuy nhiên dù xảy ra theo chiều
hướng nào thì thuốc trừ cỏ cũng làm thay đổi các nhóm VSV chức năng trong

đất. Thời gian hồi phục của các nhóm VSV cũng phụ thuộc vào từng mức độ tác
động, nghĩa là phụ thuộc vào bản chất của thuốc và các yếu tố sinh thái như:
thành phần cơ giới của đất, độ ẩm đất, mực nước trong ruộng và thành phần hữu
cơ trong đất (Jordan, 1969 – dẫn theo Nguyễn Hồng Sơn, 2000) [20].
Một trong những con đường phân giải hoá chất BVTV rất quan trọng là
nhờ hoạt động sống của VSV. Vi sinh vật trong môi trường đất có khả năng
20
sử dụng tồn dư của hoá chất BVTV như một loại thức ăn để sinh trưởng phát
triển. Mặt khác các loại hoá chất BVTV chứa gốc phospho, nhóm VSV phân
huỷ phospho tác động và phospho hóa thuốc làm nguồn dinh dưỡng. Quá
trình này tuân theo cơ chế chuyển hoá do VSV trong đất thực hiện (Nguyễn
Hồng Sơn, 2002) [25].
Theo Janjia et al., 1996 dẫn theo Li, 1996 [62], sự phân giải thuốc trừ
cỏ trong đất có thể do ánh sáng, hóa chất hay VSV. Quá trình phân giải do
ánh sáng chủ yếu xảy ra trong không khí và nước, chỉ có một phần rất nhỏ
xảy ra trong đất. Phân giải thuốc trừ cỏ trong đất do hóa chất có liên quan đến
sự chuyển hóa oxy trong điều kiện có nước và không có nước. Tuy các tác
nhân VSV được coi là những thành phần phân giải rất hiệu quả các hoạt chất
thuộc nhóm Aliphatic và Hydroxyl, chúng cũng có thể phân giải các chất
Aromatic với tốc độ chậm hơn. Các hoạt chất trừ cỏ chứa oxy, sulfur hay
Nitro vòng và thơm được xác định là có tốc độ phân giải chậm nhất. Theo
Lynch (1983), các VSV phân giải thuốc trừ cỏ theo xu hướng chuyển hóa và
đồng chuyển hóa. Nhìn chung các thuốc trừ cỏ có tác động trực tiếp đến VSV,
gây nên những biến đổi về lý tính làm tăng quá trình sản sinh ra enzyme hoặc
gây chết đối với những loại VSV mẫn cảm khi sử dụng ở nồng độ cao
(Cervelli et al., 1978). Cần lưu ý rằng một số nhóm vi sinh vật nhất định
(quần thể sơ cấp) bắt đầu phân giải thuốc trừ cỏ trong vòng vài ngày sau khi
thuốc xâm nhập vào đất. Mặt khác, quần thể VSV “thứ cấp” (là quần thể sản
sinh enzyme) sẽ phân giải thuốc trừ cỏ trong quá trình thích nghi.
Khi nghiên cứu về ảnh hưởng của thuốc trừ cỏ Glyphosate (một loại

thuốc trừ cỏ hậu nảy mầm không chọn lọc, phổ tác động rộng) đến VSV đất,
R.B. Abarkeli (2003) cho biết nền đất đã tiếp xúc với Glyphosate trong vài
năm, có phản ứng tới hoạt động của VSV mạnh nhất. Trong vòng 32 ngày sau
sử dụng, số lượng các nấm thuộc Bộ Actinomycetes tăng lên, trong khi đó số
lượng các loài vi khuẩn đều giảm ở mức độ thấp. Vào thời điểm này, người ta
21
đã phát hiện được thấy sự chuyển hoá của Glyphosate bởi các VSV đất thành
Acid Aminomethyl phosphonic.
Tác động của các tác nhân hoá học đến các VSV đã được nghiên cứu
kỹ lưỡng và nhiều thí nghiệm đã đi sâu đánh giá việc sử dụng VSV vào mục
đích phân giải thuốc (Bronfenbrenner, Hershey and Doubly, 1939; Ely, 1939;
Greig and Hoogerheide, 1941; Wilson và Burris, 1947) dẫn theo Gorkog,
2005. [45], trong khi nhiều nghiên cứu khác tập trung theo hướng ứng dụng
hoạt động chuyển hoá để thúc đẩy hoạt động của vi khuẩn cố định đạm.
Theo Brown (1978) – dẫn theo Crossy (1983) [39], do tập đoàn VSV
đất rất phức tạp, trong đó có nhiều loài có khả năng phân huỷ các chất hoá
học nên một loại thuốc BVTV có thể bị một hay một số loài VSV phân huỷ.
Thuốc trừ cỏ 2,4 – D bị 7 loại vi khuẩn, 2 loại xạ khuẩn phân huỷ. Ngược lại,
một số loài VSV cũng có thể phân huỷ được các thuốc trong cùng một nhóm
hoặc các nhóm thuốc khác nhau.
Theo Fild và Hemphill (1968); Brown (1978) - dẫn theo Crossy (1983)
[39], những thuốc dễ tan trong nước, ít bị đất hấp phụ thường bị vi khuẩn
phân huỷ, những thuốc khó tan trong nước, dễ bị đất hấp phụ lại bị nấm phân
huỷ là chủ yếu, nguyên nhân của hiện tượng này vẫn còn chưa rõ.
Khi dùng liên tục nhiều năm cùng một loại thuốc trừ cỏ trên một loại
đất, thời gian tồn tại của thuốc trong đất ngày càng ngắn. Nguyên nhân của
hiện tượng này được Kaufman và Kearney (1978) – dẫn theo Nguyễn Đình
Mạnh (2000) [20], giải thích như sau: khi thuốc mới tiếp xúc với đất, các loài
VSV đất có sự tự điều chỉnh. Những VSV đất không có khả năng tận dụng
thuốc trừ cỏ làm nguồn thức ăn sẽ bị thuốc tác động nên bị hạn chế về số

lượng hay ngừng hẳn không phát triển nữa. Ngược lại, những VSV có khả
năng này sẽ phát triển thuận lợi và tăng số lượng nhanh chóng.
Trong những ngày đầu của lần phun thuốc thứ nhất, số lượng cá thể của
loài VSV có khả năng phân huỷ thuốc ở trong đất còn ít, nên thuốc bị phân
22
huỷ chậm, thời kỳ này được gọi là “pha trễ” (lag period). Cuối pha trễ, quần
thể VSV đất thích ứng với thuốc, dùng thuốc làm thức ăn sẽ phát triển theo
cấp số nhân, thuốc trừ cỏ sẽ bị mất đi nhanh chóng. Thời kỳ này được gọi là
“pha sinh trưởng” (grow period). Khi nguồn thức ăn đã cạn, VSV đất ngừng
sinh trưởng, chuyển qua “pha định vị” (stationary period) hay “pha nghỉ”
(resting phase). Ở đây xảy ra 2 khả năng:
- Nếu VSV được tiếp thêm thức ăn (thêm thuốc), số lượng VSV đất tiếp
tục tăng, pha trễ bị rút ngắn lại. Số lần sử dụng thuốc trừ cỏ càng nhiều, thời gian
mất đi của thuốc càng nhanh. Đất có đặc tính này được gọi là “đất đã hoạt
hoá” (activated soil).
- Nếu quần thể VSV đất không được tiếp thêm thức ăn (không được
bón thêm thuốc), chúng sẽ chuyển sang “pha chết” (death phase) hay “pha suy
tàn” (decline phase). Tốc độ suy tàn tuỳ thuộc vào loài VSV: một số bị chết,
một số chuyển sang dạng bảo tồn (đến ba tháng hoặc lâu hơn) chờ dịp hoạt
động trở lại.
Đa số các nhà nghiên cứu cho rằng, khi mới dùng thuốc thì VSV bị ức
chế làm cho tổng số VSV giảm đi, sau đó thuốc trừ cỏ lại là nguồn dinh
dưỡng hoặc kích thích sự phát triển của VSV. Do đó, khi càng sử dụng nhiều
thuốc trừ cỏ thì số lượng VSV đất càng tăng, hay những lần dùng thuốc sau đó
càng dễ bị VSV đất phân giải, do đó dư lượng thuốc giảm đi nhanh chóng hơn.
Theo Megi và Colmer, 1987 – dẫn theo Nguyễn Đình Mạnh, 2000 [20],
dưới tác dụng của Dalapon (0,005 và 0,5%), tổng số VSV đất tăng 264%,
Actinomyces tăng 161%, nấm mốc tăng 230% và Dalapon bị phân giải bởi
các loài vi khuẩn: Agrobacterium sp., Pseudomonas sp., Pseudomonas
dehalogens, Arthrobacter sp., Flavobacterium sp., Micrococus sp.,

Alcaligenes sp., Bacillus sp.; các loại nấm: Trichoderma viride, Penicillium
23
sp., Penicillium lilacinum, Aspergillus sp., Actinomyces vocardia sp.,
Streptomyces sp
Theo Pokhona (1978) – dẫn theo Nguyễn Hồng Sơn (2000) [24], sau
khi sử dụng Simazin 8 năm liên tục, thuốc không gây ảnh hưởng đến độ phì
nhiêu của đất mặc dù thuốc ngấm vào đến tầng đất có rễ nhỏ phát triển, chứng
tỏ Simazin không ảnh hưởng tiêu cực tới hệ VSV đất.
Chính nhờ hoạt động phân giải của VSV mà thành phần và số lượng
VSV đất có thể thay đổi rất khác nhau khi có mặt của thuốc BVTV. Sự thay
đổi đó có thể diễn ra theo hai hướng: tăng hoặc giảm mật độ VSV. Tuy nhiên
dù xảy ra theo chiều hướng nào thì thuốc trừ cỏ cũng làm thay đổi các nhóm
VSV chức năng trong đất. Mức độ ảnh hưởng này phụ thuộc vào bản chất của
loại thuốc, điều kiện và nồng độ sử dụng, PH đất, lý, hóa tính, độ ẩm và nhiệt
độ đất cũng như mức độ che phủ đất và các kỹ thuật canh tác có liên quan.
Nhìn chung, tuy các thuốc trừ cỏ không gây tác động lâu dài nhưng đều tác
động tức thời đến hệ VSV đất. Thời gian hồi phục của các nhóm VSV cũng
phụ thuộc vào từng mức độ tác động, nghĩa là phụ thuộc vào bản chất của
thuốc và các yếu tố sinh thái như: thành phần cơ giới của đất, độ ẩm đất, mực
nước trong ruộng và thành phần hữu cơ trong đất… (Jordan, 1969 - dẫn theo
Nguyễn Hồng Sơn, 2000) [24].
Chính vì thuốc trừ cỏ là nguồn dinh dưỡng hữu cơ của VSV đất nên
trên các loại đất bón nhiều phân chuồng, đất giàu hữu cơ thì phải sử dụng
lượng thuốc bón vào đất cao hơn, hiệu lực của thuốc ngắn hơn.
Hoạt động của VSV đất thường dẫn đến sự phân hủy thuốc nhưng có
trường hợp VSV đất lại làm tăng tính bền lâu của thuốc ở trong đất. Khi thuốc
BVTV xâm nhập vào trong tế bào VSV, bị giữ lại trong đó, không bị chuyển
hóa, cho đến khi VSV bị chết rữa. Nhiều trường hợp thuốc trừ cỏ cũng bị mùn
(là sản phẩm hoạt động của VSV đất) giữ chặt, như vậy thuốc trừ cỏ cũng đã
24

gián tiếp bị tác động của vi sinh vật (Mathur và Moley, 1975; Burns, 1976 –
dẫn theo Roger, 1996) [71]. Trong khi một số tác giả nghiên cứu về khả năng
phân giải và sử dụng thuốc trừ cỏ như một nguồn thức ăn, (Bolle và Tu,1971;
Endo, 1982 – dẫn theo Nguyễn Hồng Sơn, 2000) [20], lại nhận xét, trên
đồng ruộng nếu sử dụng thuốc trừ sâu, thuốc trừ cỏ thì thấy có sự ức chế
các vi sinh vật đất. Nguyên nhân xảy ra các chiều hướng tác động trái
ngược của thuốc trừ cỏ đến hệ VSV đất là do không phải nhóm VSV nào
cũng chịu tác động như nhau của thuốc trừ cỏ. Cùng một loại thuốc nó có
thể kích thích VSV này phát triển nhưng lại ức chế VSV khác. (Boldel, 1980 -
dẫn theo Crossy, 1983) [24], nhận thấy 2,4-D ức chế Acrostalagemus,
Aspegillus spp., Trichoderma spp… nhưng (Durkamin và Kolocob - dẫn
theo Crossy, 1983) [39], lại thấy 2,4-D làm tăng sự hoạt động của VSV
Nitrat hoá và VSV phân giải lân, làm tăng hàm luợng NO
3
-
và lân dễ tiêu 2-
3 lần sau khi bón 2,4-D vào đất sau 2 tháng rưỡi.
Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến các chiều hướng tác động trái ngược
của thuốc trừ cỏ đến hệ vi sinh vật đất, trong đó chủ yếu là do sự khác biệt rất
lớn về khả năng tiếp xúc với thuốc của các nhóm vi sinh vật. Kết luận đó đã
được kiểm chứng qua các thí nghiệm bằng phương pháp trộn thuốc trừ cỏ vào
môi trường nuôi cấy vi sinh vật kết quả cho thấy, hầu hết các thuốc thí
nghiệm như 2,4D; 2,4,5T, MCPA đều ức chế hoạt động của vi khuẩn nốt sần,
các loài vi sinh vật cộng sinh và nấm ở nồng độ sử dụng trên đồng ruộng. Tuy
nhiên, một số nhóm vi sinh vật lại có khả năng phân giải chúng và sử dụng như
nguồn thức ăn, ví dụ: Arthrobacter; Achromobacter; Pseudomonas;
Flavobacterium hay Nocardia có thể phân giải và chuyển hoá 2,4D; 2,4,5T hay
MCPA. Tương tự, các thuốc thuộc nhóm Triazine như Simazine, Atrazine hay
Prometryn có thể bị phân giải bởi nhiều vi sinh vật như Trichoderma viride,
Pseudomonas aurofaciens. Các nhóm khác như Birydylicus hay Ure cũng bị

phân giải bởi Aerobacter, Bacterium hay Asperillus (Crossy. D. G, 1983) [39].
25