Hoá chất bảo vệ thực vật (HCBVTV) đóng một vai trò quan trọng trong phát triển nông nghiệp ở Việt Nam. Theo số liệu của Cục Bảo vệ Thực vật (2017), ước tính mỗi năm có khoảng 30.000 đến 40.000 tấn HCBVTV đã được sử dụng trên đồng ruộng. Việc quản lý HCBVTV không phù hợp đã dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Trong khi đó, hệ thống đệm sinh học (biobed), một hệ thống đơn giản, chi phí thấp được lắp đặt ngay tại vùng canh tác nông nghiệp được báo cáo là có khả năng phân hủy nhiều loại HCBVTV với hiệu suất cao. Biobed đầu tiên được ra đời tại Thụy Điển vào năm 1993 bao gồm ba hợp phần (i) một lớp đất sét ở phía dưới, (ii) một lớp hỗn hợp sinh học (biomix) (gồm rơm, than bùn và đất mặt với tỷ lệ 2:1:1 theo thể tích), và (iii) một lớp cỏ che phủ bề mặt.

Trong đó, biomix được xem là hợp phần quan trọng nhất, chịu trách nhiệm chính cho hoạt động phân hủy HCBVTV của biobed với (i) đất bề mặt cung cấp dung tích hấp phụ HCBVTV, chất mùn cho hoạt động của vi sinh vật và nguồn vi sinh vật phân huỷ HCBVTV, (ii) rơm cung cấp cơ chất chủ yếu cho hoạt động của vi sinh vật phân hủy HCBVTV, đặc biệt là nấm mục trắng, bằng cách sản sinh các enzyme phenoloxidase (peroxidase và laccase), và (iii) than bùn góp phần vào dung tích hấp phụ HCBVTV, điều chỉnh độ ẩm và pH. Đến nay, biobed đã được áp dụng tại nhiều nước trên thế giới với những thay đổi về cấu tạo, thiết kế và vận hành sao cho phù hợp với điều kiện khí hậu, tập quán canh tác, các yêu cầu cụ thể (như chi phí) và sự sẵn có về nguồn nguyên liệu cho biomix. Tuy vậy, những nghiên cứu và ứng dụng như thế chưa được ghi nhận ở nước ta. Vì vậy, việc nghiên cứu ứng dụng hệ thống đệm sinh học nhằm xử lý tập trung dư lượng HCBVTV tại các cùng canh tác nông nghiệp ở nước ta là một vấn đề hết sức cấp thiết, có ý nghĩa khoa học và thực tiễn cao. Xuất phát từ thực tế trên, PGS.TS. Lê Văn Thiện cùng nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Khoa học tự nhiên đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xây dựng hệ thống đệm sinh học xử lý hóa chất bảo vệ thực vật tại vùng canh tác nông nghiệp trên địa bàn thành phố Hà Nội” từ năm 2018 đến 2021.

Đề tài hướng đến thực hiện các mục tiêu sau: phát triển được 01 công thức tạo biomix có hoạt tính sinh học cao cho hệ thống đệm sinh học từ các nguyên liệu và giống vi sinh vật bản địa với các điều kiện (độ ẩm, pH và nhiệt độ) tối ưu được xác định cho hoạt động phân hủy HCBVTV của biomix; và xây dựng được 01 mô hình trình diễn hệ thống biobed hiệu quả cao, phù hợp với tình hình sử dụng HCBVTV và điều kiện khí hậu địa phương tại vùng canh tác nông nghiệp ở Hà Nội.

Sau ba năm nghiên cứu, đề tài đã đưa ra một công thức tạo biomix tối ưu (ký hiệu là Biomix-3) bao gồm: đất bề mặt, bã thải trồng nấm sò trắng (P. pulmonarius) và rơm rạ (với tỷ lệ 1:1:2 theo thể tích), có bổ sung 5% (theo khối lượng) sinh khối chủng nấm mốc phân huỷ lignin (P. chrysogenum N2), 60% độ trữ ẩm cực đại, ủ ban đầu là 15 ngày ở 25o C đã được phát triển cho hệ thống biobed. Đồng thời, điều kiện thích hợp cho hoạt động phân huỷ HCBVTV (Chlorpyrifos, Cypermethrin, Cartap và 2,4-D) đã xác định là 60% độ trữ ẩm cực đại, 37o C và 30 ngày. Bên cạnh đó, kết quả nghiên cứu hoạt động của mô hình biobed thử nghiệm đã cho thấy sự biến động về nhiệt độ trong suốt quá trình phân huỷ HCBVTV, không phát hiện sự rò rỉ nước từ biobed và hiệu suất phân huỷ các loại HCBVTV đạt trên 99% sau 30 ngày. Bã thải sau phân huỷ HCBVTV có các chỉ số pH (> 5) và C/N (< 12) đáp ứng tiêu chuẩn chất lượng phân bón theo Nghị định về quản lý phân bón (108/2017/NĐ-CP), và dịch chiết của chúng không có khả năng ức chế sự phát triển của rễ mầm, các nồng độ phối trộn vào đất hợp lý, không gây ức chế sinh trưởng và phát triển của thực vật và không gây độc tính cấp cho giun đất. Ngoài ra, mô hình trình diễn biobed đã được lắp đặt tại vùng trồng hoa Tây Tựu, Hà Nội với kích thước dài 3m, rộng 2m và sâu 1m, tổng tải lượng HCBVTV là 25g, 5 g Cypermethrin và 25 g Chlopyrifos, thời gian phân huỷ HCBVTV là 45 ngày với hiệu suất phân huỷ đạt 100%.

Kết quả nghiên cứu góp phần hạn chế tình trạng ô nhiễm môi trường các nguồn nước mặt, nước ngầm và môi trường đất do việc sử dụng HCBVTV trong nông nghiệp ở nước ta.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18816/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

N.P.D (NASATI)