Tài liệu ảnh hưởng của iprobenfos lên hoạt tính enzyme cholinesterase ở cá chép (cyprinus carpio) trong ruộng lúa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN HỒ VŨ KHANH Luận văn tốt nghiệp Đại học Chuyên ngành Khoa học Môi trường ẢNH HƯỞNG CỦA IPROBENFOS LÊN HOẠT TÍNH ENZYME CHOLINESTERASE Ở CÁ CHÉP (Cyprinus carpio) TRONG RUỘNG LÚA Cán bộ hướng dẫn: Trần Sỹ Nam Cần Thơ, 2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN HỒ VŨ KHANH Luận văn tốt nghiệp Đại học Chuyên ngành Khoa học Môi trường ẢNH HƯỞNG CỦA IPROBENFOS LÊN HOẠT TÍNH ENZYME CHOLINESTERASE Ở CÁ CHÉP (Cyprinus carpio) TRONG RUỘNG LÚA Cán bộ hướng dẫn: Trần Sỹ Nam Cần Thơ, 2014 i PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG Luận văn kèm theo sau đây với tên đề tài “Ảnh hưởng của Iprobenfos lên hoạt tính enzyme cholinesterase ở cá chép (Cyprinus carpio) trong ruộng lúa” do sinh viên Hồ Vũ Khanh thực hiện và báo cáo đã được hội đồng chấm luận văn thông qua. Cần Thơ, ngày… tháng … năm 2014 Cán bộ phản biện Cán bộ phản biện Ths. DƯƠNG TRÍ DŨNG TS. NGUYỄN XUÂN LỘC Cán bộ hướng dẫn Ths. TRẦN SỸ NAM ii LỜI CẢM TẠ Tôi xin trân trọng và bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Ths. TRẦN SỸ NAM và PGs. Ts NGUYỄN VĂN CÔNG đã tận tình hướng dẫn khoa học, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành nghiên cứu này. Tôi xin trân trọng cảm ơn quý thầy cô trong hội đồng phản biện đã có những những nhận xét và góp ý quý báu cho bài luận văn của tôi được hoàn chỉnh hơn. Tôi xin trân trọng cảm ơn bộ môn Khoa học môi trường Khoa Môi trường và Tài nguyên thiên nhiên hỗ trợ cho tôi có điều kiện và dụng cụ để thực hiện đề tài nghiên cứu của mình. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến gia đình và bạn bè tôi trong suốt thời gian làm luận văn đã luôn động viên và giúp đỡ tôi rất nhiệt tình. Xin trân trọng! Cần Thơ ngày … tháng … năm 2014 Người viết HỒ VŨ KHANH iii TÓM LƯỢC Nghiên cứu Ảnh hưởng của Iprobenfos lên hoạt tính enzyme cholinesterase ở cá Chép (Cyprinus carpio) trong ruộng lúa được triển khai trong 14 ngày khi lúa được 45 ngày tuổi gồm 3 nghiệm thức (Đối chứng, trên ruộng và mương bao). Mỗi nghiệm thức bố trí lặp lại 3 lần, mỗi lần lặp lại bố trí 30 cá Chép trong một lồng. Hoạt tính ChE của cá được thu trước khi phun, 1, 3, 5, 7 và 14 ngày sau khi phun Iprobenfos. Nồng độ Iprobenfos được thu ở thời điểm trước khi phun, 1, 3, 7 và 14 ngày sau khi phun. Kết quả cho thấy nồng độ Iprobenfos cao nhất ở trên ruộng vào thời điểm 1 giờ với nồng độ 519 g/L, sau đó giảm xuống 272 g/L sau 1 ngày phun và giảm xuống gần ngưỡng phát hiện sau 14 ngày phun. Sau 1 ngày phun thuốc nồng độ Iprobenfos ở mương cao nhất là 173 g/L và có xu hướng cân bằng nồng độ giữa ruộng và mương bao và khác biệt không có ý nghĩa giữa ruộng và mương bao (p>0,05) sau 1 ngày. Iprobenfos phân hủy chậm sau 14 ngày vẫn còn phát hiện ở ruộng và mương bao. Trong suốt thời gian thí nghiệm, nồng độ Iprobenfos không gây chết cá Chép nhưng gây ức chế ChE. Hoạt tính ChE thấp nhất sau 1 ngày phun với tỷ lệ ức chế 19,2%. ChE phục hồi còn ức chế 11,3% sau 3 ngày phun. Sau 1 ngày và 3 ngày phun thì tỷ lệ ức chế ChE khác biệt có ý nghĩa so với đối chứng và trước khi phun (p<0,05) nhưng không còn khác biệt có ý nghĩa sau 5 ngày phun thuốc (p>0,05). Sau khi phun ChE của cá Chép ở mương bao không khác biệt có ý nghĩa so với đối chứng và trước khi phun (p>0,05). Qua các kết quả trên cho thấy sử dụng Iprobenfos cho lúa ít ảnh hưởng đến cá Chép. Để cá Chép không bị ảnh hưởng bởi Iprobenfos sau khi phun nông dân cần giữ mực nước cao trong mương bao có thể làm giảm tác động của thuốc khi phun. Từ khóa: Cyprinus carpio , Iprobenfos, ChE, LC50, thuốc BVTV, tỷ lệ ức chế ChE. iv MỤC LỤC PHÊ DUYỆT CỦA HỘI ĐỒNG ................................................................................ ii LỜI CẢM TẠ ............................................................................................................ iii TÓM LƯỢC ........................................................................................................................iv DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT.............................................................................................vii DANH SÁCH HÌNH .......................................................................................................... viii DANH SÁCH BẢNG...........................................................................................................ix CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU ............................................................................................... 1 CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU ..................................................................... 3 2.1 Giới thiệu về cá Chép ....................................................................................... 3 2.2 Tình hình nuôi cá trên ruộng lúa ở ĐBSCL...................................................... 3 2.3 Các mô hình nuôi cá trên ruộng lúa ở ĐBSCL ................................................. 4 2.3.1. Mô hình 1 lúa và 1 cá ................................................................................ 4 2.3.2 Mô hình 2 vụ lúa và 1 vụ cá ....................................................................... 5 2.4 Tổng quan về thuốc BVTV ............................................................................... 5 2.4.1 Khái niệm ................................................................................................... 5 2.4.2 Phân loại thuốc BVTV ............................................................................... 5 2.5 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ....................................................................... 7 2.5.1 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam ............................................. 7 2.5.2 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ở ĐBSCL ............................................... 9 2.6 Đặc điểm của hoạt chất Iprobenfos .................................................................. 9 2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính của thuốc BVTV và thời gian tồn lưu thuốc BVTV .......................................................................................................... 10 2.7.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính của thuốc BVTV ............................ 10 2.7.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến thời gian tồn lưu của thuốc BVTV ........... 12 2.8 Đánh dấu sinh học và tiêu chí chọn lựa dấu hiệu sinh học để quan trắc môi trường .................................................................................................................... 13 2.8.1 Khái niệm ................................................................................................. 13 2.8.2 Tiêu chí chọn lựa biomarker để quan trắc môi trường ............................. 14 2.9 Cholinesterase (ChE) ...................................................................................... 14 2.9.1 Sơ lược về ChE ........................................................................................ 14 2.9.2 Tính nhạy cảm của ChE đối với thuốc BVTV gốc lân hữu cơ ................ 15 2.9.3 Những yếu tố khác ảnh hưởng đến tính nhạy cảm của ChE .................... 16 2.9.4 Những nghiên cứu ảnh hưởng của thuốc BVTV tác động lên hoạt tính ChE .................................................................................................................... 17 CHƯƠNG 3 PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................... 19 2.1 Địa điểm và thời gian nghiên cứu ................................................................... 19 2.2 Phương tiện thiết bị và hóa chất nghiên cứu................................................... 19 v 2.2.1 Dụng cụ, thiết bị chính ............................................................................. 19 2.2.2 Hóa chất thí nghiệm ................................................................................. 20 2.2.3 Sinh vật thí nghiệm .................................................................................. 21 3.3 Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 22 3.3.1 Bố trí thí nghiệm ...................................................................................... 22 3.3.2 Cách lấy mẫu não ..................................................................................... 24 3.3.3 Phân tích ChE ........................................................................................... 24 3.3.4 Phương pháp phân tích tồn dư Iprobenfos trong nước ............................ 25 3.3.5 Tính và xử lý kết quả .......................................................................................... 27 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ....................................................................... 29 4.1 Nhiệt độ, pH, DO và mực nước trong thời gian thí nghiệm ...................................... 29 4.1.1 Biến động nhiệt độ (T0) ...................................................................................... 29 4.1.2 Biến động oxy hòa tan (DO)............................................................................... 30 4.1.3 Biến động pH ...................................................................................................... 32 4.1.3 Biến động mực nước........................................................................................... 32 4.2 Nồng độ Iprobenfos trong nước thu ở các ruộng nghiên cứu .................................... 33 4.3 Hoạt tính ChE ở cá Chép trong thời gian thí nghiệm trên ruộng .............................. 36 CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................ 41 5.1 Kết luận ..................................................................................................................... 41 5.2 Kiến nghị ................................................................................................................... 41 vi DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT BVTV: Bảo vệ thực vật ĐBSCL: Đồng bằng sông Cửu Long ChE: Cholinesterase AChE: Achetylcholinesterase BChE: Butyrylcholinesterase et al: cộng tác viên ctv: cộng tác viên LC50: Nồng độ gây chết 50% sinh vật thí nghiệm LD50: Liều lượng gây chết 50% sinh vật DT50: Thời gian bán rã vii DANH SÁCH HÌNH Trang Hình 2.1: Cá chép (Cyprinus carpio) ......................................................................... 3 Hình 2.2: Lịch thời vụ cho mô hình 1 vụ lúa và 1 cá tự nhiên ................................... 5 Hình 2.3: Lịch thời vụ cho mô hình 2 vụ lúa và 1 vụ cá ............................................ 5 Hình 2.4: Số lượng hoạt chất thuốc BVTV theo thời gian ........................................ 8 Hình 2.5: Cơ chế hoạt động của AChE (A) và cơ chế tác động của thuốc trừ sâu gốc lân hữu cơ (B) .......................................................................................................... .15 Hình 3.1 Thuốc Kisaigon 50 ND ............................................................................ 20 Hình 3.2 Các hóa chất phân tích Iprobenfos ........................................................... 21 Hình 3.3 Bố trí lồng cá trên ruộng đối chứng ......................................................... .22 Hình 3.4 Sơ đồ bố trí lồng cá trên ruộng lúa phun Iprobenfos ................................ .23 Hình 3.5 Não cá chép ............................................................................................. .24 Hình 3.6 Enpendoft trữ não ..................................................................................... .24 Hình 3.7 Mẫu sau khi ly trích ................................................................................. .25 Hình 3.8 Máy GCMS 2010 ..................................................................................... .25 Hình 3.9 Sơ đồ ly trích mẫu nước tồn dư Iprobenfos .............................................. .26 Hình 4.1 Nồng độ Iprobenfos (ppb) theo thời gian ................................................ .35 Hình 4.2 Tỷ lệ ức chế enzyme ChE (Trung bình±SE) cá Chép trước và sau khi phun thuốc Iprobenfos ...................................................................................................... .38 viii DANH SÁCH BẢNG Trang Bảng 2.1: Phân loại độc tính LC50 ............................................................................ 7 Bảng 2.2: Danh mục thuốc BVTV được phép sử dụng trong Nông nghiệp ở Việt Nam năm 2013 .................................................................................................... 9 Bảng 3.1: Hướng dẫn sử dụng thuốc Kisaigon 50 ND ............................................ .20 Bảng 4.1 Nhiệt độ nước trong quá trình thí nghiệm................................................ .29 Bảng 4.2 Hàm lượng oxy hòa tan trong thời gian thí nghiệm ................................. .30 Bảng 4.3 pH nước trong quá trình thí nghiệm ......................................................... .32 Bảng 4.4 Mực nước trong quá trình thí nghiệm ...................................................... .33 Bảng 4.6 Hoạt tính ChE qua các ngày thí nghiệm (M/g/phút) ............................. .37 ix CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Đồng bằng sông Cửu Long là vùng nông nghiệp trọng điểm của Việt Nam, với diện tích chỉ chiếm khoảng 12,3% cả nước nhưng sản lượng lúa chiếm đến 53,9% (Tổng cục thống kê, 2013). Mức độ thâm canh trên lúa ngày càng cao và kết quả là việc sử dụng phân bón và hóa chất bảo vệ thực vật (BVTV) ngày càng nhiều. Ở Việt Nam, việc sử dụng thuốc BVTV tăng nhanh trong những năm qua, vào những năm cuối của thập kỷ 80, số lượng thuốc BVTV sử dụng là 10.000 tấn/ năm, đến năm 1992 là 21.400 tấn/năm và 30.000 tấn/năm vào năm 1995 (Dung and Dung, 1999). Cùng với số lượng, chủng loại thuốc cũng ngày càng đa dạng. Năm 2008 có 754 hoạt chất với 2.242 tên thương mại (Cục bảo vệ thực vật, 2009) đến năm 2013 là 1.614 hoạt chất với 3.865 tên thương mại (Bộ Nông Nghiệp và Phát triển Nông Thôn, 2013). Trong những năm gần đây, bệnh đạo ôn trên lúa xuất hiện ngày càng nhiều (Cục bảo vệ thực vật, 2009). Nông dân thường sử dụng thuốc BVTV chứa hoạt chất Iprobenfos để trị bệnh đạo ôn. Iprobenfos thuộc nhóm lân hữu cơ, có công thức phân tử C13H21O3PS là một trong những hoạt chất được sử dụng phổ biến trong việc phòng trừ và trị bệnh đạo ôn trên lúa. Việc sử dụng Iprobenfos có thể ảnh hưởng đến các sinh vật trong môi trường do khi phun thuốc thì hơn 50% sẽ đi vào môi trường (Lê Huy Bá và Lâm Minh Triết, 2005). Thêm vào đó, nông dân lại thường có thói quen phun thuốc cao hơn so với chỉ dẫn (Phạm Văn Toàn, 2013). Khi tồn lưu trong môi trường nước Iprobenfos có khả năng gây tác động đến enzyme cholinesterase ở các loài thủy sản (Peakall, 1992). Nghiên cứu của Nguyễn Quang Trung và Đỗ Thị Thanh Hương (2012) cho thấy cá Chép rất nhạy cảm với thuốc BVTV gốc lân hữu cơ. Trong khi đó cá Chép (Cyprinus carpio) là loài phân bố rộng (Nguyễn Quang Trung, 2013) và là một đối tượng nuôi ghép phổ biến nhất trong ruộng lúa ở ĐBSCL (Nguyễn Văn Hảo và Ngô Sỹ Vân, 2001; Phan Văn Thành, 2008). Do đó, cá Chép là loài có nhiều khả năng bị phơi nhiễm Iprobenfos nếu hoạt chất này được sử dụng trên ruộng lúa. Mặc dù, hàm lượng Iprobenfos trong ruộng lúa có thể chưa đến mức gây độc cấp tính cho cá Chép, nhưng có khả năng gây nhiều ảnh hưởng bất lợi mà đặc biệt là ảnh hưởng lên enzyme cholinesterase. Vì vậy, nghiên cứu “Ảnh hưởng của Iprobenfos lên hoạt tính enzyme cholinesterase ở cá Chép (Cyprinus carpio) trong điều kiện ruộng lúa” cần được thực hiện nhằm xác định các tác động của sử dụng thuốc BVTV chứa hoạt chất Iprobenfos cho lúa đến hoạt tính enzyme cholinesterase của cá Chép. Kết quả 1 nghiên cứu làm cơ sở cho đánh giá rủi ro của sử dụng thuốc này trên ruộng lúa đến mô hình nuôi cá Chép kết hợp với trồng lúa. Để đạt được mục tiêu trên, các nội dung nghiên cứu sau cần được thực hiện: - Xác định mức tồn dư Iprobenfos trong nước khi phun thuốc cho lúa. - Xác định ảnh hưởng của Iprobenfos đến enzyme cholinesterase trong não cá Chép trong điều kiện phun thuốc thực tế trên ruộng lúa. 2 CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2.1 Giới thiệu về cá Chép Theo Trương Thủ Khoa và Trần Thị Thanh Hương (1993) thì cá Chép được phân loại như sau: Giới (regnum): Animalia Ngành (phylum): Chordata Lớp (class): Actinopterygii Bộ (ordo): Cypriniformes Họ (familia): Cyprinidae Chi (genus): Cyprinus Hình 2.1 Cá Chép (Cyprinus carpio) Loài (species): Cyprinus carpio Cá Chép phân bố rộng khắp trên toàn thế giới và ở Việt Nam Cá chép sống tự nhiên ở các thủy vực ở các tỉnh phía bắc. Cá Chép được di cư và thuần hóa để nuôi ở các tỉnh phía nam và đã phát tán ra nhiều thủy vực tự nhiên. Cá Chép sống ở tầng đáy các thủy vực có nhiều mùn bã hữu cơ, thức ăn đáy và thực vật thủy sinh; nhiệt độ thích hợp là 22-320C; và có thể sống ở điều kiện khó khăn khắc nhiệt (Nguyễn Văn Hảo và Ngô Sĩ Vân, 2001). Cá Chép có thể chịu đựng nồng độ muối 5%0; pH thích hợp là 6 - 8,5 và sống được ở hàm lượng oxy hòa tan thấp (0,3-0,5 mg/L) cũng như oxy bão hòa (FAO, 2014). Cá Chép ăn tạp thiên về động vật không xương sống ở đáy như mãnh vụn, thực vật, hạt, rễ cây, các loài giáp xác, ấu trùng muỗi, côn trùng, thâm mềm. Ngoài thức ăn tự nhiên trong thủy vực, còn ăn thức ăn tự chế và thức ăn viên. Cá Chép là loài có kích thước trung bình, lớn nhất có thể đạt 15-20kg; tăng trưởng của cá giảm dần theo chiều dài nhưng lại tăng đều về khối lượng (Nguyễn Văn Hảo và Ngô Sĩ Vân, 2001). Tăng trọng cá có thể đạt 0,6 -1,0 kg/vụ trong ao nuôi ghép ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới; tăng trưởng chậm hơn ở nhiều vùng ôn đới, nơi đó cá đạt 12kg sau 2-4 vụ nuôi (FAO, 2014). Cá Chép thành thục sau 1 năm; sức sinh sản cá lớn, khoảng 150.000-200.000 trứng/kg cá cái (Nguyễn Văn Hảo và Ngô Sĩ Vân, 2001). 2.2 Tình hình nuôi cá trên ruộng lúa ở ĐBSCL Nuôi cá luân canh với trồng lúa thì năng suất cá cao hơn nuôi kết hợp nhưng nuôi kết hợp thì năng suất lúa tăng lên khoảng 10% do cá giúp khống chế dịch hại (Nguyễn Thanh Phương và ctv., 2000). Rothuis (1998) cho rằng năng suất cá nuôi trong ruộng lúa tại nông trường Cờ Đỏ, thành phố Cần Thơ có tương quan thuận với 3 thức ăn bổ sung và thời gian nuôi, nhưng tương quan nghịch diện tích canh tác, tình trạng lũ lụt và mật độ sạ lúa (trích dẫn của Nguyễn Quang Trung, 2013); kết quả này cho thấy nếu bổ sung thức ăn và kéo dài thời gian nuôi thì năng suất cá tăng, còn nếu diện tích ruộng lúa – cá càng lớn, tính nghiêm trọng của lũ lụt càng cao và sạ càng dầy thì năng suất cá thấp. Lê Xuân Sinh và ctv. (1998-1999) cho rằng các loài cá chủ yếu nuôi trong ruộng lúa là cá Chép, Mè Vinh, Rô Phi, Mè Trắng và tôm Càng Xanh. Theo Nguyễn Thanh Phương và ctv. (2000) thì năng suất cá bình quân của mô hình lúa cá năm 1996-1997 là 429 kg/ha/vụ (từ 90-889 kg/ha/vụ), và tăng lên đến 801 kg/ha/vụ (từ 305-1.445 kg/ha/vụ) năm 2000; sự gia tăng năng suất là do cải thiện và thay đổi về cơ cấu đàn cá thả, loài cá thả và mật độ nuôi. Theo Nguyễn Thanh Phương và ctv. (2000) thì cá ở khu vực thâm canh 2 vụ lúa gồm Hè - Thu (tháng 4-5 đến 7-8) và Đông – Xuân (11-12 đến 2-3) thì có thể kết hợp tốt với một vụ cá. Thông thường cá được thả vào ruộng lúa sau khi vụ lúa Hè – Thu xuống giống khoảng 1 tháng, và cá được thu hoạch vào đầu vụ hay cuối vụ Đông – Xuân; mật độ thả dao động từ 1-2 con/m2 nếu không cho ăn bổ sung hay 2-3 con/m2 nếu có cho ăn bổ sung. Các tác giả này cũng ghi nhận ưu điểm căn bản của phương thức này là thời gian bỏ đồng giữa hai vụ lúa (trùng với màu lũ về) có nhiều thức ăn tự nhiên, cá lớn nhanh, giảm thức ăn bổ sung; nhưng đối với những vùng ngập lũ sâu thì phải có hệ thống bờ bao đủ cao và vững chắc. 2.3 Các mô hình nuôi cá trên ruộng lúa ở ĐBSCL 2.3.1. Mô hình 1 lúa và 1 cá Mô hình canh tác 1 vụ lúa và 1 vụ cá tự nhiên phát triển chủ yếu ở Sông Trẹm, U Minh tỉnh Cà Mau, huyện Thạnh Trị tỉnh Sóc Trăng, Nông Trường Sông Hậu tỉnh Cần Thơ và huyện An Minh tỉnh Kiên Giang (Nguyễn Anh Tuấn và Bùi Minh Tâm, 1993 trích dẫn của Nguyễn Quang Trung, 2013). Mô hình này thường có năng suất thấp và khác nhau theo địa phương, ở Sông Trẹm, Thạnh Trị và Phương Ninh năng suất thấp còn ở Nông Trường Sông Hậu cao hơn. Năng suất cá ở vùng U Minh và An Minh là 83 – 90 kg/ha với đối tượng chủ yếu là cá Trê Vàng, cá Lóc, cá Sặc Rằn, cá Thát Lát và năng suất lúa thấp (giống lúa dài ngày) từ 1,8 – 2,2 tấn/ha. Thời vụ nuôi thường là trước tháng 7 đến tháng 8 và thu hoạch tháng 2 – 3 của năm sau. Mật độ thả cá là 0,5 – 0,7 con/m2 ở huyện Trần Văn Thời (Cà Mau) và 0,24 con/m2 ở huyện An Biên (Kiên Giang). Tỷ lệ ghép các loài là cá Sặc Rằn 70%, cá Thát Lát 10%, cá Lóc 5%, cá khác 10% và thu nhập của các hộ từ 5 – 6 triệu đồng/ha (Dương Nhật Long và ctv., 2004). 4 Tháng 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 Vụ nuôi cá Vụ lúa Hình 2.2. Lịch thời vụ cho mô hình 1 vụ lúa và 1 cá tự nhiên (Nguyễn Quang Trung, 2013) 2.3.2 Mô hình 2 vụ lúa và 1 vụ cá Phong trào trồng 2 vụ lúa phát triển mạnh từ năm 1991 (Huỳnh Hữu Chí, 1997). Lúa 2 vụ trong năm là loại lúa ngắn ngày và sản lượng cao và thời vụ nuôi thủy sản kết hợp với 2 vụ lúa là từ tháng 4 đến tháng 10. Năng suất cá nuôi từ 230 – 330 kg/ha. Mật độ thả giống từ 1,2 – 5 con/m2 và tỷ lệ ghép các loài là cá Mè Vinh 48%, cá Chép 39%, cá Rô Phi 10% và cá Mè Trắng 3% (Lê Thành Đương và ctv., 2002). 12 1 2 3 Vụ Đông – Xuân 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Vụ Hè - Thu Vụ nuôi cá Hình 2.3 Lịch thời vụ cho mô hình 2 vụ lúa và 1 vụ cá (Nguyễn Quang Trung, 2013) 2.4 Tổng quan về thuốc BVTV 2.4.1 Khái niệm Thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) còn gọi là thuốc trừ dịch hại hoặc sản phẩm nông dược bao gồm những chế phẩm dùng để phòng trừ các sinh vật gây hại tài nguyên thực vật, các chế phẩm có tác dụng điều hòa sinh trưởng thực vật, các chế phẩm có tác dụng xua đuổi hoặc thu hút các sinh vật gây hại tài nguyên thực vật đến để tiêu diệt. Những loài sinh vật gây hại tài nguyên thực vật (còn gọi là dịch hại) bao gồm sâu hại, bệnh hại, cỏ dại, chuột và các tác nhân sinh vật gây hại khác (Phạm Văn Biên và ctv., 2003). 2.4.2 Phân loại thuốc BVTV Có nhiều cách để phân loại thuốc BVTV. Tuy nhiên, tùy theo mục đích người ta có thể phân thuốc BVTV thành nhiều loại khác nhau. - Phân loại theo nguồn gốc hóa học Theo Phạm Văn Biên và ctv. (2003) thì thuốc BVTV theo nguồn gốc hóa học có các loại sau: Nhóm thuốc thảo mộc: là những chất trừ sâu có trong thực vật. Những chất này có tác động sinh học mạnh nhưng hiệu lực với sâu thể hiện tương đối chậm, ít 5 độc hại với người và mau phân hủy trong môi trường. Các chế phẩm thường có hàm lượng hoạt chất thấp. Nhóm clor hữu cơ: trong thành phần hóa học có chất Clo (Cl) là những dẫn xuất Chlorobenzen (như DDT, chất này bị cấm sử dụng), Cychlohexan (BHC) hoặc dẫn xuất đa vòng (Aldrin, Dieldrin). Nhóm này có độ độc tính tương đối thấp nhưng tồn tại lâu trong cơ thể người, động vật và môi trường, gây độc mãn tính nên nhiều sản phẩm bị hạn chế hoặc cấm sử dụng. Nhóm lân hữu cơ: trong thành phần hóa học có chất phosphor (P). Độ độc cấp tính tương đối cao nhưng mau phân hủy trong cơ thể người và môi trường hơn so với nhóm chlor hữu cơ. Một số thuốc lân hữu cơ rất độc cũng bị hạn chế hoặc cấm sử dụng (như methylparathion, monitor,…). Nhóm thuốc này tác động vào hệ thần kinh của côn trùng bằng cách ngăn cản sự tạo thành men cholinesterase làm cho thần kinh hoạt động kém và gây ngộ độc cấp tính. Nhóm carbamate: là dẫn xuất của axit carbamic. Độ độc cấp tính tương đối cao, khả năng phân hủy tương tự như nhóm lân hữu cơ. Khi sử dụng, chúng tác động trực tiếp vào men cholinesterase của hệ thần kinh. Nhóm cúc tổng hợp (pyrethroide): là nhóm thuốc trừ sâu tổng hợp dựa vào cấu tạo chất pyrethrin có trong hoa cây cúc sát trùng (pyrethrum). Công thức cấu tạo rất phức tạp. cơ chế diệt sâu chủ yếu bằng đường tiếp xúc và vị độc, hiệu lực nhanh, dễ bay hơi và tương đối mau phân hủy trong môi trường và cơ thể. - Phân loại theo đối tượng phòng trừ Cũng theo Phạm Văn Biên và ctv. (2003), thuốc BVTV phân loại theo đối tượng gồm các loại chính sau: Thuốc trừ sâu: là những thuốc phòng trừ các loại côn trùng gây hại cây trồng, nông sản, gia súc và con người. các loại thuốc trừ sâu nói chung điều rất độc với con người và môi trường. Thuốc trừ bệnh: là những thuốc phòng trừ các loài vi sinh vật gây bệnh cho cây (nấm, vi khuẩn, tuyến trùng). Các loại thuốc trừ bệnh nói chung ít độc hơn thuốc trừ sâu. Thuốc trừ cỏ: là những thuốc phòng trừ các loại thực vật, rong, tảo mọc lẫn với cây trồng. Thuốc trừ cỏ cũng ít độc hơn thuốc trừ sâu. - Phân loại theo độc tính Độc tính của thuốc biểu thị qua nồng độ chết trung bình. Giá trị LC50 là giá trị nồng độ có thể gây chết 50% cá thể thí nghiệm ở điều kiện nhất định. Mỗi loại thuốc có giá trị LC50 khác nhau. Dựa theo hệ thống phân loại thuốc đối với cá của Farm Chemical Handbook (Meister and Sine, 1997): Phân loại độc tính của thuốc được chia làm 5 nhóm. 6 Bảng 2.1: Phân loại độc tính LC50 Xếp hạng độc tính Độ độc LC50-96 giờ đối với cá (ppm) I Rất độc <0,1 II Độc cao 0,1-1 III Độc trung bình 1-10 IV Ít độc V Hầu như không độc 10-100 >100 (Meister and Sine, 1997) 2.5 Tình hình sử dụng thuốc BVTV 2.5.1 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ở Việt Nam Trong những năm gần đây, số lượng thuốc bảo vệ thực vật ngày càng gia tăng. Vào cuối thập kỷ 80, số lượng thuốc BVTV sử dụng là 10.000 tấn/ năm, tăng lên 21.400 tấn/năm vào năm 1992, tăng 30.000 tấn/năm vào năm 1995 và diện tích đất canh tác có sử dụng thuốc BVTV đã tăng lên 80-90% (Dung and Dung, 1999). Số lượng hoạt chất của tấc cả các nhóm thuốc bảo vệ thực vật được sử dụng cũng tăng dần theo thời gian, năm 2005 có 426 hoạt chất (bao gồm: thuốc trừ sâu, bệnh và trừ cỏ) đến năm 2013 thì con số này là 1514 hoạt chất (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, 2013). 7 800 Thuoá c Tröø Coû Thuốc trừ cỏ Thuốc trừ bệnh Thuoá c Tröø Beä nh Thuốc trừ sâu Thuoá c Tröø Saâ u Số hoạt Soá hoaïtchất chaá t 600 400 200 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Thời Thôø i gian gian Hình 2.4: Số lượng hoạt chất thuốc BVTV theo thời gian (Bộ NN&PTNT, 2013) Mỗi năm, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đều ban hành danh mục các loại thuốc được phép, hạn chế và cấm sử dụng ở Việt Nam, số lượng thuốc cũng như hoạt chất BVTV trong danh mục qua các năm không ngừng tăng lên. Sự gia tăng này bao gồm cả về số lượng hoạt chất lẫn tên thương phẩm làm cho thị trường thuốc BVTV trở nên đa dạng và khó kiểm soát. Cụ thể về số lượng hoạt chất và tên thương phẩm trong danh mục thuốc BVTV được phép sử dụng trong nông nghiệp ở Việt Nam năm 2013 (Bảng 2.2). 8 Bảng 2.2: Danh mục thuốc BVTV được phép sử dụng trong Nông nghiệp ở Việt Nam năm 2013 Loại thuốc Số lượng hoạt chất Số thương phẩm Thuốc trừ sâu 745 1662 Thuốc trừ bệnh 552 1229 Thuốc trừ cỏ 217 664 Thuốc trừ chuột 10 22 Thuốc điều hòa sinh trưởng 52 139 8 9 25 134 5 6 Chất dẫn dụ côn trùng Thuốc trừ ốc Chất hỗ trợ (chất trải) (Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, 2013) 2.5.2 Tình hình sử dụng thuốc BVTV ở ĐBSCL Vùng trồng lúa ĐBSCL có lượng thuốc sử dụng trên 1ha gieo trồng khá cao, dao động từ 1,5 – 2,7kg hoạt chất/ha, trong khi cả nước thì bình quân lượng thuốc này chỉ dao động ở mức 0,4 – 0,5kg hoạt chất/ha (Lê Huy Bá và Lâm Minh Triết, 2005). Các hoạt chất được nông dân sử dụng phổ biến là gốc lân hữu cơ (48,1%), carbamate (32,2%) vào năm 1992, đến năm 2007 thì tỉ lệ có giảm đôi chút, tuy nhiên vẫn nằm trong nhóm các hoạt chất được nông dân sử dụng nhiều nhất (Escalada., 2009). Tần suất sử dụng thuốc ở ĐBSCL là cao nhất ở Việt Nam. Trung bình số lần phun thuốc BVTV ở đồng bằng sông Cửu Long (5,3 lần/vụ) cao hơn đồng bằng sông Hồng (1,0 lần/vụ) (Ủy ban Sông Mêkong, 2007). Theo cục BVTV (2011) thì tình trạng nông dân phun thuốc BVTV không theo nguyên tắc “4 đúng” và không theo khuyến cáo còn rất phổ biến ở nhiều nơi. Một số vùng nông dân rất ưu chuộng thuốc BVTV phổ rộng, tiêu diệt sâu hại nhanh và phối trộn nhiều loại thuốc. 2.6 Đặc điểm của hoạt chất Iprobenfos Theo Lê Trường và ctv. (2005) thì hoạt chất Iprobenfos có một số đặc điểm sau: - Tên hóa học: S-benzyl O,O-di-isopropyl photphothioat - Tên hoạt chất: Iprobenfos - Nhóm hóa học: lân hữu cơ - Công thức phân tử: C13H21O3PS 9 - Khối lượng phân tử: 288,3 g/mol. - Đặc tính lý học: Dạng dầu trong suốt, không màu. Nhiệt độ sôi 1260C/0,04mmHg. Áp suất hơi 0,247mPa (200C). tỉ trọng đống 1,103 (200C). Độ tan (200C) trong nước là 430 mg/l; trong axeton, metanol, benzen, xylen >1g/l và bền trong nước 300 – 320 ngày. - Phương thức tác động và sử dụng: Kìm hãm quá trình tổng hợp photpholipid. Thuốc trừ nấm nội hấp có tác dụng bảo vệ và diệt trừ, hấp thụ nhanh qua lá và rễ; vận chuyển và chuyển hóa nhanh trong cây lúa. Thuốc được dùng để trị đạo ôn, khô vằn hại lúa. Không độc đối với lúa nhưng có thể gây hại cho cây đậu tương, đậu đỗ và cà tím. Thuốc có thể hỗn hợp với thuốc trừ rầy, để trừ rầy hại lúa. - Độc tính: + Độ độc với động vật có vú: nhóm độc III (WHO). LD50 qua miệng chuột đực là 790, chuột cái là 680 mg/kg. LD50 qua da chuột nhắt là 4000 mg/kg. LC50 (4 giờ) hô hấp đối với chuột đực là 1,12; chuột cái là 0,34 mg/l. + Độ độc đối với sinh vật khác: Chim: LD50 qua miệng gà trống là 705 mg/L. - Thời gian cách ly: 21 ngày (Công ty cổ phần bảo vệ thực vật Sài Gòn) - Thời gian bán rã (DT50): Iprobenfos ở 250C và pH=5 là 261 ngày, 253 ngày ở 250C và pH=9 (http://sitem.herts.ac.uk/). 2.7 Các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính của thuốc BVTV và thời gian tồn lưu thuốc BVTV 2.7.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độc tính của thuốc BVTV Theo Lê Huy Bá (2008), khi liều lượng tiếp xúc càng cao và thời gian tiếp xúc với độc chất càng lâu thì tính độc có tác hại càng lớn. a. Yếu tố sinh học - Tuổi sinh vật: sinh vật ở giai đoạn tiền trưởng thành thường nhạy cảm hơn sinh vật giai đoạn trưởng thành. Nguyên nhân có lẽ do khả năng phân giải chất độc kém hay cơ thể phát triển chưa hoàn chỉnh về sinh lý, sinh hóa. Ngoài ra, nhu cầu trao đổi chất của sinh vật giai đoạn nhỏ thường cao hơn giai đoạn lớn nên khả năng xâm nhập vào sinh vật nhiều hơn và gây độc nhanh hơn (Nguyễn Văn Công và Nguyễn Văn Bé, 2012). - Tình trạng dinh dưỡng: khi điều kiện dinh dưỡng kém (thiếu dinh dưỡng), đa số sinh vật nhạy cảm hơn với độc chất do khả năng giải độc kém. Một số trường hợp dinh dưỡng tốt sẽ tăng chuyển hóa độc chất thành dạng độc hơn ban đầu như Endosulfan, lân hữu cơ P=S (Nguyễn Văn Công và Nguyễn Văn Bé, 2012). 10