Thuốc trừ sâu - nguyên nhân làm biến đổi sâu sắc hệ vi sinh vật đất

Ảnh minh họa

Theo phóng viên tại Pháp, một nghiên cứu có quy mô toàn châu Âu vừa được công bố trên tạp chí khoa học Nature (Anh), cho thấy việc sử dụng thuốc trừ sâu trong nông nghiệp có thể gây ra những thay đổi sâu rộng đối với hệ vi sinh vật trong đất, từ đó làm xáo trộn các chu trình sinh học quan trọng và ảnh hưởng lâu dài tới chất lượng đất cũng như hệ sinh thái nông nghiệp.

Trong lớp đất dưới chân cây trồng tồn tại một hệ sinh thái cực kỳ phong phú, gồm vô số vi khuẩn, nấm và nhiều vi sinh vật khác. Những sinh vật nhỏ bé này đóng vai trò thiết yếu đối với sự phát triển của cây, tham gia các chu trình sinh hóa quan trọng như chu trình nitrogen và phosphorus, đồng thời góp phần bảo vệ bộ rễ của thực vật trước nhiều tác nhân gây hại.

Theo dữ liệu của Ủy ban châu Âu (EC), hiện có 421 loại thuốc trừ sâu được phép sử dụng tại các nước thuộc Liên minh châu Âu (EU) và Anh. Tác động tiêu cực của các hóa chất này đối với động vật đã được nghiên cứu khá nhiều trong những năm gần đây, tuy nhiên ảnh hưởng của chúng đối với hệ vi sinh vật trong đất vẫn còn ít được khảo sát do tính phức tạp của hệ sinh thái đất.

Nhằm lấp khoảng trống nghiên cứu này, các nhà khoa học đến từ nhiều trường đại học tại châu Âu và Thụy Sĩ đã tiến hành khảo sát 373 mẫu đất tại 26 quốc gia châu Âu để tìm dấu vết thuốc trừ sâu. Trong nghiên cứu, nhóm tác giả tập trung phân tích 118 loại hoạt chất thường được sử dụng trong nông nghiệp. Kết quả cho thấy có tới 63 hợp chất thuốc trừ sâu được phát hiện tại 70% số địa điểm khảo sát. Phần lớn trong số này là các loại fungicide – thuốc diệt nấm được dùng để bảo vệ cây trồng khỏi các bệnh do nấm gây ra.

Đáng chú ý, 10 trong số 63 hợp chất trên đã bị cấm sử dụng tại thời điểm nghiên cứu, thậm chí có loại đã bị cấm từ nhiều năm trước. Một ví dụ điển hình là dieldrin – loại thuốc trừ sâu bị cấm trong nông nghiệp tại Pháp từ năm 1972 và trên toàn EU từ năm 2003, nhưng vẫn được phát hiện trong một số mẫu đất đồng cỏ.

Theo các nhà khoa học, điều đáng lo ngại không chỉ là số lượng các hợp chất tồn tại trong đất mà còn là khả năng tồn lưu lâu dài của chúng, tuy vậy các chuyên gia cũng lưu ý rằng sự hiện diện của thuốc trừ sâu trong đất chưa hẳn đồng nghĩa với việc chúng vẫn còn hoạt động sinh học bởi một số hợp chất có thể đã bị cố định trong các hạt đất và không còn khả năng tương tác với vi sinh vật.

Phần lớn các hợp chất này được tìm thấy trong các vùng đất nông nghiệp hoặc những khu vực từng được canh tác trước khi chuyển đổi thành đồng cỏ, song một số chất cũng được phát hiện trong rừng hoặc các đồng cỏ tự nhiên, những khu vực về nguyên tắc không trực tiếp sử dụng thuốc trừ sâu. Điều này cho thấy sự tồn tại của hiện tượng ô nhiễm lan tỏa thông qua không khí và nước, khiến các hợp chất hóa học có thể phát tán xa khỏi nơi sử dụng ban đầu.

Để đánh giá tác động của các hợp chất trên đối với hệ sinh thái đất, nhóm nghiên cứu đã giải trình tự ADN của các vi sinh vật trong từng mẫu đất nhằm xác định sự đa dạng sinh học và liên hệ với lượng dư lượng thuốc trừ sâu. Kết quả cho thấy nhiều loài quan trọng có xu hướng suy giảm khi nồng độ thuốc trừ sâu tăng lên, trong đó có nấm mycorrhizal – nhóm nấm cộng sinh với rễ cây giúp tăng khả năng hấp thụ dinh dưỡng và tăng sức đề kháng cho thực vật.

Không chỉ ảnh hưởng đến mục tiêu sinh học ban đầu, các hợp chất hóa học này còn tác động đến nhiều nhóm sinh vật khác như archaea, vi khuẩn và cả các động vật chân khớp trong đất. Điều này cho thấy phạm vi ảnh hưởng của thuốc trừ sâu có thể rộng hơn nhiều so với mục đích ban đầu của chúng.

Sự biến đổi của hệ vi sinh vật cũng kéo theo sự xáo trộn các chu trình sinh học trong đất, đặc biệt là chu trình nitrogen và phosphorus – hai yếu tố then chốt đối với độ phì nhiêu của đất. Theo các chuyên gia, sự suy giảm tính liên kết giữa các nhóm vi sinh vật có thể làm giảm chất lượng đất và ảnh hưởng đến khả năng duy trì năng suất nông nghiệp lâu dài.

Một phát hiện đáng chú ý khác là trong những vùng đất có nồng độ glyphosate cao, các nhà khoa học ghi nhận sự gia tăng của các loài nấm gây bệnh cho cây trồng và các tuyến trùng ăn rễ, trong khi các loài có lợi lại suy giảm. Điều này cho thấy việc sử dụng thuốc trừ sâu có thể vô tình tạo điều kiện cho các sinh vật gây hại phát triển.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu cũng thận trọng khi đánh giá kết quả nghiên cứu bởi nhiều yếu tố khác của hoạt động nông nghiệp như cày xới đất hoặc sự hiện diện của kim loại nặng, cũng có thể góp phần làm thay đổi hệ vi sinh vật trong đất.