Luận văn Nghiên cứu ảnh hưởng của hoạt động chuyên canh hoa đến môi trường đất vùng ven đô Hà Nội

ào đất [103, 138]. Trong khi một số loài thực vật thường được sử dụng như cây che phủ có hàm lượng N và P tương đối cao thì tàn dư cây trồng thường có hàm lượng N rất thấp (khoảng 1%) và hàm lượng P (khoảng 0,1%) [132]. Tàn dư cây trồng thường có hàm lượng lignin và poliphenol cao, do đó các tồn dư thực vật thường đóng vai trò quan trọng trong góp phần hình thành SOM hơn là vai trò của nguồn dinh dưỡng vô cơ cho cây trồng [57, 131]. Bên cạnh đó tàn dư thực vật còn có chứa một số các kim loại nặng ở lượng thấp, nó được coi như là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng vi lượng cho đất và cây trồng. Một phương thức khác sử dụng tàn dư thực vật làm phân bón dưới dạng đốt các tàn dư này. Những báo cáo về biện pháp đốt tàn dư sinh khối sau thu hoạch cho thấy, điều này có thể tăng lượng dinh dưỡng dễ tiêu một cách tức thời trong tầng đất mặt cho cây trồng hút thu [59]. Tuy nhiên, đốt tàn dư cây trồng không được coi là một hình thức bền vững do các tác động tiêu cực tới tính chất vật lý đất, đặc biệt là khi quá trình này được kết hợp với các biện pháp giảm làm đất trước khi gieo trồng [110]. 1.2.6. Ảnh hưởng khi sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật đến hệ sinh vật đất 1.2.6.1. Ô nhiễm hóa chất bảo vệ thực vật trong đất canh tác Việc sử dụng hóa chất BVTV trong canh tác nông nghiệp sẽ dẫn đến làm ô nhiễm môi trường đất bởi các hóa chất này. Tùy thuộc vào loại hóa chất BVTV mà đất có thể bị nhiễm các chất ở dạng hữu cơ và KLN hoặc cả hai loại này. Đất bị ô nhiễm hóa chất BVTV gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng đất và gây ảnh hưởng tới sức khỏe cộng đồng. Vì vậy, hầu hết các quốc gia trên thế giới đều quy định ngưỡng giá trị cho phép hàm lượng hóa chất BVTV trong môi trường đất. Việt Nam đã có quy định ngưỡng hàm lượng hóa chất BVTV cho phép trong môi trường đất [10]. Đặc điểm khác nhau của mỗi hệ canh tác nông nghiệp yêu cầu sử dụng một số loại hóa chất BVTV khác nhau trong công tác phòng chống dịch hại, và vì thế đặc thù tích lũy các dạng hóa chất này trong đất ở mỗi khu vực là hoàn toàn khác nhau. Hóa chất BVTV và policlobiphenyl (PCBs) là những hóa chất phổ biến và có thể tồn tại trong đất trong nhiều thập kỷ [89, 160]. Do đặc điểm kị nước, bền vững sinh học và bền vững trước các tác nhân lý hóa cao đã giúp nhóm hóa chất này tích lũy trong đất, trầm tích, sinh vật lâu hơn [53, 80, 134, 161]. Nghiên cứu tại hai khu vực nông nghiệp Alau Dam và Gongulong thuộc Bang Borno của Nigeria cho thấy, dư lượng hóa chất BVTV dạng phốt pho hữu cơ (dichlorvos, diazinon, chlorpyrifos và fenitrothion) đã được phát hiện trong tất cả các mẫu đất nghiên cứu. Nồng độ tất cả các loại hóa chất BVTV ở độ sâu 21 - 30 cm trong các mẫu đất cao hơn ở độ sâu 0 - 10 cm; và đều cao hơn nhiều lần so với giới hạn cho phép của Liên minh châu Âu [29]. Khi so sánh hàm lượng DDT trong đất của các khu vực canh tác nông nghiệp khác nhau ở Trung Quốc đã nhận thấy, mẫu đất có hàm lượng DDT cao thường tập trung vào các mẫu từ các huyện Hannan và Xinzhou, nơi có rất nhiều các hoạt động nông nghiệp có lịch sử canh tác lâu đời [145]. Khi phân tích các mẫu đất thuộc độ sâu 5, 10, 30 và 50 cm ở các khu vực canh tác thuộc Tanzania sau 5 - 14 năm, các nhà khoa học chỉ ra rằng, hóa chất BVTV được tập trung chủ yếu ở tầng sâu 0 - 10 cm. Kết quả nghiên cứu trên đất nông nghiệp thâm canh ở phía Bắc Ấn Độ về hàm lượng hóa chất BVTV cho thấy, 4,27% trong tổng số 49 mẫu đất phát hiện có dư lượng của DDT và 100% số mẫu đất có ô nhiễm chất hữu cơ bền (OCPs) là lindan, aldrin, endrin, dieldrin, p,p’-DDE, p,p’-DDD, p,p’-DDT [41]. Ở Việt Nam, các loại hóa chất BVTV đã được sử dụng từ những năm 50 - 60 của Thế kỷ trước để phòng trừ các loại dịch bệnh khác nhau. Từ năm 1957 đến 1980, hóa chất BVTV được sử dụng khoảng 100 tấn/năm. Những năm gần đây việc sử dụng hóa chất BVTV đã tăng đáng kể cả về khối lượng lẫn chủng loại. Vào các năm cuối của thập kỷ 80, lượng hóa chất BVTV sử dụng là 10.000 tấn/năm; các năm của thập kỷ 90, lượng hóa chất BVTV sử dụng đã tăng lên gấp đôi (21.600 tấn/năm vào năm 1990), tăng gấp ba (33.000 tấn/năm vào năm 1995); đến năm 2012 là 55.000 tấn, năm 2013 là 112.000 tấn [188]. 1.2.6.2. Ảnh hưởng của hóa chất bảo vệ thực vật đến hệ sinh vật đất Trong những năm gần đây thuốc hóa học đã được sử dụng nhiều và đã góp phần quan trọng trong việc bảo vệ cây trồng, đẩy mạnh sản xuất. Tuy nhiên việc sử dụng thuốc hóa học với số lượng lớn, liên tục đã biểu hiện các mặt trái của nó như: tiêu diệt nhiều thiên địch, nhiều loại vi sinh vật có ích, tích lũy chất độc trong nông sản, gây ô nhiễm môi trường đất do tồn lưu trong đất Tác động của mỗi loại thuốc hóa học đến hệ vi sinh vật đất là khác nhau tùy thuộc vào loại thuốc, nồng độ sử dụng, phương pháp sử dụng Thuốc trừ sâu: Thuốc trừ sâu thường được chứng minh là có một tác dụng trực tiếp đến hệ sinh vật đất lớn hơn so với thuốc diệt cỏ. Các thuốc trừ sâu lân hữu cơ (chlorpyrifos, quinalphos, dimethoate, diazinon và malathion) có một loạt các ảnh hưởng bao gồm những thay đổi về số lượng vi khuẩn và nấm trong đất [135] và các enzym đất [120] cũng như làm giảm mật độ động vật chân khớp bé Collembola [64] và sinh sản của giun đất [133]. Thuốc trừ sâu carbamat (carbaryl, carbofuran và methiocarb) đã có một loạt các ảnh hưởng đến hệ sinh vật đất kể cả việc làm giảm đáng kể hoạt tính acetylcholinesterase ở giun đất [135], ảnh hưởng phối hợp đến enzym đất [154]. Các hợp chất khó phân hủy bao gồm asen, DDT và lindan gây ra ảnh hưởng lâu dài, bao gồm giảm hoạt động của vi sinh vật [176], giảm sinh khối vi sinh vật và làm giảm đáng kể hoạt tính của enzym đất. Thuốc diệt cỏ: Thuốc diệt cỏ nói chung không có ảnh hưởng lớn đến hệ sinh vật đất, ngoại trừ butachlor mà được chứng minh là rất độc đối với giun đất khi sử dụng trong nông nghiệp [133]. Tuy nhiên các nghiên cứu cho thấy butachlor ít ảnh hưởng đến hoạt động của enzym acetylcholinesterase. Phendimedipham đã gây ra hành vi né tránh ở giun đất [30] và Collembola [85]. Các ảnh hưởng này được là tương đối ngắn bởi vì phendimedipham bị phân hủy tương đối nhanh trong đất (thời gian bán phân hủy là 25 ngày). Các ảnh hưởng khác của thuốc diệt cỏ đến sinh vật đất chủ yếu là những thay đổi về hoạt động enzym Thuốc diệt trừ cỏ dại ức chế các loại enzym thường gặp trong đất do đó ảnh hưởng đến hoạt tính sinh học của đất. Tuy vậy thuốc diệt trừ cỏ dại nếu phun với nồng độ loãng có thể kích thích sự sinh trưởng, phát triển của một số vi sinh vật nhất là vi khuẩn amoni hóa. Trong lúc đại đa số bị ức chế bởi các thuốc trừ sâu, diệt cỏ thì trong đất thường cũng có một số vi sinh vật có khả năng tiếp xúc và phân giải chất độc và sử dụng, biến chúng thành những chất khác nhau và làm giảm tính độc của chúng. Thuốc diệt nấm: Thuốc diệt nấm nói chung có tác động lớn hơn đến hệ sinh vật đất so với thuốc diệt cỏ hay thuốc trừ sâu. Bởi vì các hóa chất này được sử dụng để kiểm soát bệnh nấm nên chúng cũng sẽ ảnh hưởng đến nấm đất có lợi và các sinh vật đất khác. Tác động tiêu cực rất đáng kể được nhận thấy ở thuốc diệt nấm chứa Cu gây giảm lâu dài số lượng giun đất trong đất. Những tác động tiêu cực này có thể sẽ kéo dài trong nhiều năm bởi Cu tích tụ trong đất bề mặt và không dễ tuân theo cơ chế tiêu tán như là phân hủy sinh học. Các tác động tiêu cực cũng đã được nhận thấy đối với benomyl, đó là làm giảm lâu dài sự hình thành các quan hệ cộng sinh nấm rễ. Hai thuốc diệt nấm, clorotalonil và azoxystrobin, gần đây đã được chứng minh là có ảnh hưởng đến một tác nhân kiểm soát sinh học mà được sử dụng để kiểm soát bệnh héo do nấm Fusarium, điều này đã minh họa sự không tương thích có thể có giữa các thuốc bảo vệ thực vật hóa học và sinh học. 1.2.7. Ảnh hưởng của nước tưới và bón phân đến hệ sinh vật đất 1.2.7.1. Ảnh hưởng của nước tưới Đất úng nước được thoát nước, đất bị hạn được tưới nước là biện pháp canh tác có ý nghĩa đối với cải tạo tính chất lý, hóa đất, làm thay đổi chế độ thoáng khí, phản ứng môi trường, điện thế hóa khử trong đất. Do đó tạo điều kiện thuận lợi cho cây trồng và vi sinh vật đất phát triển. Đại bộ phận các loại vi khuẩn có ích như vi khuẩn cố định nitơ, vi khuẩn nitrate hóa, vi khuẩn amon hóa urê, vi khuẩn phân giải cellulozơ, vi khuẩn phân giải các hợp chất hữu cơ phát triển mạnh ở độ ẩm 60- 80%. Độ ẩm quá thấp (<10%) hoặc quá cao (bão hòa) đều không có lợi cho hoạt động của chúng. Các nghiên cứu đã cho thấy vai trò của nước trong thâm canh cây trồng và cải thiện hệ vi sinh vật trong đất bạc màu. 1.2.7.2. Ảnh hưởng của phân bón Bón các loại phân vô cơ và hữu cơ vào đất sẽ phát huy tác dụng nhanh hay chậm, nhiều hay ít phụ thuộc chủ yếu vào hoạt động chuyển hóa của vi sinh vật đất. Ngược lại, phân bón có tác dụng tốt tăng cường số lượng và hoạt tính vi sinh vật đất. Tùy theo loại phân, liều lượng bón và phương pháp bón mà ảnh hưởng đến hệ sinh vật đất khác nhau. + Phân vô cơ: Bón phân hóa học một cách hợp lý có ảnh hưởng tốt đến sự phát triển vi sinh vật đất. Các nguyên tố N, P, K, Ca, vi lượng rất cần thiết đối với vi sinh vật và chúng đòi hỏi các nguyên tố theo một tỉ lệ nhất định. Cũng chính vì vậy bón phân phối hợp phân hữu cơ và vô cơ, hay bón cân đối giữa các loại phân vô cơ có tác dụng kích thích sự phát triển của vi sinh vật mạnh hơn bón từng loại riêng rẽ. Bón phối hợp phân vô cơ với phân chuồng và rơm rạ làm cho các loại hình vi sinh vật có ích Azotobactor, vi khuẩn nitrat hóa, phân giải cellulozơ tăng hơn 3-4 lần so với bón phân khoáng đơn thuần. Phân chuồng và rơm rạ còn có tác dụng hạn chế vi khuẩn phản nitrat hóa do đó hạn chế sự mất đạm trong đất. Khi trong đất chứa nhiều xác hữu cơ chưa phân giải, hoặc bón khối lượng lớn phân xanh thì tăng cường số lượng phân khoáng có tác dụng thúc đẩy hoạt động phân hủy chất hữu cơ của vi sinh vật đất. Trường hợp đất chua, chua mặn, nghèo chất dinh dưỡng, nếu sử dụng phân khoáng liều cao một cách liên tục sẽ làm tăng độ chua, tăng nồng độ muối, phá hủy kết cấu đất nên số lượng vi sinh vật giảm xuống. Bón vôi có tác dụng cải thiện tính chất lý, hóa đất, tăng cường hoạt động của vi sinh vật một cách rõ rệt. Trên những đất chua bạc màu rất cần thiết bón vôi. Nó tạo điều kiện thuận lợi cho nhiều loại vi sinh vật như vi khuẩn cố định nitơ sống tự do Azotobactor, vi khuẩn nitrat hóa. Xạ khuẩn chỉ có thể phát triển dễ dàng khi đất chua nghèo dinh dưỡng được bón vôi nhiều vụ. Nhiều thí nghiệm đồng ruộng đã cho thấy thiếu một sự đáp ứng của sinh khối vi sinh vật và giun đất với phân khoáng ngay cả trong trường hợp sinh khối đồng cỏ tăng lên [140, 156]. Trường hợp sinh khối C của vi sinh vật được nhận thấy thường đi kèm với sự giảm pH đất sau khi bón phân N [155]. Các phương pháp khác như đếm số lượng vi sinh vật trên thạch đĩa [155], xác định hoạt động enzym [77] và đếm số lượng giun tròn [137] mà có thể nhạy cảm hơn so với xác định sinh khối vi sinh vật đã cho thấy những biến đổi do việc bón phân khoáng. Ví dụ, mặc dù tổng số giun tròn không bị ảnh hưởng bởi bón phân N và đồng thời pH giảm nhưng một số loài giun tròn tăng lên trong khi những loài khác lại giảm [155]. Một số lượng hoặc hoạt động của sinh vật đất giảm sau khi bón phân khoáng có thể là do độc tính của KLN ô nhiễm trong các phân khoáng. Nói chung, phân bón N và K có chứa hàm lượng rất thấp các chất gây ô nhiễm, trong khi phân bón P thường chứa một lượng đáng kể Cd, Hg và Pb [119]. Ngộ độc mãn tính lâu dài do sự tích lũy dần dần các KLN dường như phổ biến hơn so với ngộ độc tính tức thời, cấp tính [73]. Việc ứng dụng các nguyên tố đất hiếm như lantan đang gia tăng ở Trung Quốc đã được chứng minh làm giảm hô hấp đất và hoạt tính dehidrogenaza khi tỉ lệ ứng dụng cao [49]. Những phát hiện như thể đã khuyến cáo cho việc điều tra quá trình tích lũy, khả năng sinh khả dụng và ngưỡng của các nguyên tố có trong phân bón mà có thể độc hại cho sinh vật đất. + Phân hữu cơ: Vì hầu hết các loại phân bón hữu cơ là các sản phẩm chất thải, tỷ lệ sử dụng chúng thường được quyết định bởi tính sẵn có hơn là nhu cầu. Hầu hết việc bón phân hữu cơ chủ yếu để mang lại lợi ích tăng trưởng thực vật. Tuy nhiên so với phân khoáng, các ảnh hưởng đến tính chất vật lý, hóa học và sinh học của đất của việc bón phân hữu cơ cũng được quan tâm nghiên cứu. Các loại phân hữu cơ như phân chuồng, phân xanh, bùn ao, rơm rạ là nguồn dinh dưỡng đối với cây trồng và là nhân tố ảnh hưởng tốt đến thành phần cơ giới, kết cấu, độ ẩm, chế độ nhiệt, chế độ không khí trong đất. Ngoài ra trong phân hữu cơ chứa sẵn một khối lượng rất lớn vi sinh vật (hàng chục tỷ tế bào trong một gam phân). Vì vậy, đất được bón phân hữu cơ thì số lượng và cường độ hoạt động của nhiều loại vi sinh vật tăng lên một cách đáng kể. Kết quả một số nghiên cứu đã cho thấy bón phân chuồng, phân xanh đã làm tăng vi khuẩn nitrat hóa, vi khuẩn phân giải cellulozơ, vi khuẩn phân giải protein, vi khuẩn có nha bào, nguyên sinh động vật. Riêng vi khuẩn yếm khí, xạ khuẩn thì bị ức chế khi sử dụng lượng phân xanh cao. Tác động khác đối với vi sinh vật của các phân hữu cơ chủ yếu phụ thuộc vào tỷ lệ C/N của chúng. Những loại phân hữu cơ có tỷ lệ đạm cao như cây phân xanh họ đậu, phân chuồng có tác dụng kích thích vi sinh vật phát triển mạnh. Trái lại những phân hữu cơ như rơm rạ, cỏ khô, tỷ lệ chất xơ cao, thời gian đầu có tác dụng ức chế vi sinh vật. Phân hữu cơ bón liều lượng khác nhau trong các điều kiện khác nhau sẽ ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật và cây trồng khác nhau. Bùn thải (chất rắn sinh học) thường có chứa các kim loại nặng như Cu, Zn, Cd. KLN có thể ảnh hưởng đến các quá trình vi sinh vật hơn là đến động vật đất hoặc cây trồng trên cùng đất đó. Phân bùn và phân gia súc cũng có thể chứa dư lượng của các chất được sử dụng để điều trị hoặc chữa bệnh ở người và động vật [92]. Phân xanh thường chứa hàm lượng chất dinh dưỡng thấp hơn hơn so với phân chuồng hoặc phân bùn, nhưng có thể chứa dư lượng của các hợp chất tổng hợp như thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm và chất điều hòa sinh trưởng thực vật. Quá trình ủ hiếu khí có thể là điều kiện phân hủy một số hợp chất này, tùy thuộc vào bản chất của các thuốc trừ sâu và điều kiện ủ [44]. Kim loại tồn tại lâu dài trong đất sẽ gây tác động tiêu cực đến môi trường và có thể kéo dài trong nhiều năm sau khi dừng bón phân [26, 73, 119]. Những phát hiện này khuyến cáo đảm bảo các quy định nghiêm ngặt về chất lượng phân bón hữu cơ và liều lượng sử dụng, đặc biệt là các sản phẩm chất thải như bùn thải và chất rắn sinh học, nhằm giảm thiểu ô nhiễm đất nông nghiệp bởi các kim loại độc hại. 1.2.7.3. Ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm vi sinh vật vào đất Việc bổ sung các chế phẩm vi sinh vật tự nhiên hay được biến đổi di truyền có thể được phân chia theo đặc tính của chúng: (i) tồn tại chính trong môi trường đất của chúng (bản địa), (ii) cư trú trong vùng rễ, (iii) hình thành các mối quan hệ cộng sinh với thực vật, hoặc (iv) thúc đẩy hoạt động của vi sinh vật trên bề mặt lá hoặc rơm. Để đạt được hiệu quả mong muốn trên đồng ruộng, các sinh vật được cấy vào không chỉ phải tồn tại mà còn phải tự thiết lập và chiếm ưu thế trong đất hoặc vùng rễ. Sự sống còn phụ thuộc trước hết vào chất lượng của chính các vi sinh vật trong chế phẩm, ví dụ: độ tinh sạch, số lượng tế bào sống, mức độ lây nhiễm và mức độ tạp nhiễm [95]. Thứ hai, việc thiết lập và phát triển của các vi sinh vật được cấy vào trong môi trường đất được xác định bởi nhiều yếu tố thổ nhưỡng và khí hậu, sự hiện diện của sinh vật chủ (đối với trường hợp cộng sinh và ký sinh) và quan trọng nhất là bởi các tương tác cạnh tranh với các vi sinh vật khác và hệ động vật đất [118]. Vì vậy, ảnh hưởng của việc bổ sung chế phẩm vi sinh vật đến hệ sinh vật đất bản địa có thể là do tác động bổ sung trực tiếp và các tương tác với sinh vật đất bản địa, hoặc do tác động gián tiếp thông qua việc tăng cường sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Các ảnh hưởng tích cực của các chế phẩm vi sinh vật đến sinh khối vi sinh vật trong đất có thể ngắn ngủi [98], và việc tăng sinh khối hoặc hoạt động thậm chí có thể là do quần thể bản địa ăn các vi sinh vật mới được thêm vào [36]. Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi sinh vật đang ngày càng tập trung vào việc cấy phối hợp bởi một vài chủng hoặc hỗn hợp chủng mà có các hiệu quả bổ sung. Ví dụ là việc sử dụng các vi khuẩn hòa tan lân khó tan để tăng lượng P dễ tiêu cùng với nấm rễ mà thúc đẩy hút thu P vào thực vật [51, 98] đã phát hiện một sự giảm đáng kể số lượng các xạ khuẩn ký sinh bản địa khi bổ sung vào đất một sản phẩm đa chủng thương mại so với sự không thay đổi tính đa dạng sau khi bổ sung vào đất với một loài duy nhất. Thử nghiệm bón vào đất chế phẩm “vi sinh vật hữu hiệu” - một sự kết hợp độc quyền của các vi khuẩn quang hợp, vi khuẩn axit lactic và nấm men- cho thấy đã thúc đẩy sinh khối vi sinh vật đất, sinh trưởng cây trồng và chất lượng đất [47]. Sự tương tác của các chế phẩm vi sinh vật với các sinh vật đất bản địa có thể sẽ phức tạp và việc hiểu rõ các cơ chế này là cần thiết để dự đoán hiệu quả ngắn hạn và dài hạn. Một trong những chỉ thị được sử dụng để đánh giá sự ảnh hưởng của hoạt động canh tác tới tính chất sinh học đất là các nhóm động vật không xương sống. Đặc điểm của nhóm động vật này là di chuyển kém nhưng có tính ổn định, bền vững ngay cả khi hệ sinh thái có những điều kiện bất lợi. Nghiên cứu của Krivolutski đã cho thấy có thể dựa vào động vật đất để đánh giá mức độ tác động của con người đến sinh cảnh, lớp thổ nhưỡng bề mặt [20]. Trong số các loại động vật đất, bọ đuôi bật Collembola là thành viên tham gia tích cực vào các quá trình sinh học của đất. Bọ đuôi bật cư trú rộng trên khắp bề mặt Trái đất và liên quan đến tất cả các kiểu đất, các kiểu thảm thực vật. Chúng thường sinh sống chủ yếu ở lớp thảm vụn hữu cơ trên bề mặt đất (thảm lá rừng, thảm cỏ, thân cây mục, bãi phân gia súc). Bọ đuôi bật có thể sống trong những điều kiện cực kỳ bất lợi của môi trường sống và thích ứng với nhiều chế độ đất khác nhau. Một số nghiên cứu cho thấy, bọ đuôi bật không chỉ là nhân tố đầu tiên phân huỷ lớp thảm thực vật mà còn là nhân tố thứ hai phân huỷ dựa trên sự phân huỷ của các nhóm động vật khác như giun đất, động vật nhiều chân làm tăng lượng chất mùn được tạo thành. Bọ đuôi bật hô hấp bằng da nên rất nhạy cảm với độ ẩm không khí xung quanh, thể hiện qua sự biến đổi theo mùa hay sự phân bố của loài này hoặc loài khác. Trong đó, có nhiều loài có tính chịu hạn cao hơn và có khả năng thích ứng được với mức độ nào đó dưới những tác động khô hạn của môi trường. Sự tồn tại, sự phát triển cũng như sự đa dạng của Collembolla chịu tác động rất lớn bởi đất nhiễm axit, sự biến đổi khí hậu toàn cầu, các kỹ thuật canh tác đất sử dụng trong nông nghiệp, các nhân tố gây ức chế (stress) trong các thành phố, đô thị [83, 128, 165]. Bên cạnh giun đất, bọ đuôi bật được xem là một trong số các nhóm sinh vật điển hình để nghiên cứu những nguyên tắc của sự hình thành quần xã và giới hạn sinh thái bền vững của quần thể dưới áp lực đô thị hóa. Nhóm chân khớp bé Microarthropoda, với kích thước cơ thể nhỏ bé (0,1-0,2 đến 2-3 mm) thường chiếm ưu thế hơn về số lươṇg so với các nhóm khác trong cấu trúc hệ động vật đất. Vì vậy, chúng là đối tượng được chú ý trong các nghiên cứu chỉ thị đặc tính chất lý hóa của môi trường đất ở mức đô ̣tâp̣ hơp̣ các loài và mối tương quan số lươṇg giữa các thành phần nhóm loài thể hiện sự đăc̣ trưng đối với từng loại đất [63, 107, 136, 166, 180]. Cấu trúc quần xã chân khớp bé ở đất thường có những phản ứng nhạy cảm và rõ rệt đối với những thay đổi bất kỳ của điều kiêṇ môi trường sống dù là nh ỏ bé [52, 63]. Việc lựa chọn bọ đuôi bật làm sinh vật chỉ thị sinh học đã được nhiều học giả quan tâm, nghiên cứu phục vụ các mục đích bảo vệ thiên nhiên và sự trong sạch của môi trường đất [18, 50, 136, 178]. Trong đất đồng cỏ và chăn nuôi gia súc, nhóm bọ đuôi bật sống trên bề mặt giảm, số lượng cá thể thấp. Đất có nhiều phân hữu cơ thì sự sinh sản của bọ đuôi bật tăng hơn rất nhiều so với số lượng của chúng trong đất bón phân vô cơ. Trong tiến trình phân huỷ vụn hữu cơ có các đại diện khác nhau của bọ đuôi bật ở các giai đoạn khác nhau. Mỗi sinh cảnh được đặc trưng bởi một loài hay một nhóm loài ưu thế và phạm vi của những dạng ưu thế tiềm tàng, do sự biến đổi các điều kiện sống theo mùa có thể làm thay đổi tỷ lệ số lượng các loài. Các dạng sống của bọ đuôi bật phản ánh một hệ thống thành thục của sự thích ứng hình thái trong quá trình tiến hoá đối với môi trường sống ở lớp thảm và đất. Do đó, sự cư trú của bọ đuôi bật như một chỉ thị cho điều kiện của đất và là chỉ thị sinh học tốt cho trạng thái cơ chất đang phân huỷ [165]. Nhóm chân khớp bé cũng là đối tượng chịu tác động trong quá trình canh tác nông nghiệp. Việc sử dụng phân bón, thuốc trừ sâu có tác động nhất định tới một số loài chân khớp bé. Trong chừng mực nào đó việc bón phân sẽ làm gia tăng một số loài của bọ đuôi bật ưa thích loại phân bón đó. Ngoài ra việc nghiên cứu về phân huỷ phế phụ phẩm hữu cơ cho phép đánh giá được một số thông số sinh học của đất, như: mất lớp thảm (tỷ lệ phân huỷ), ảnh hưởng của chất lượng lớp thảm đến tỷ lệ phân huỷ, đánh giá mối tương tác với động vật đất và vi sinh vật trong phân huỷ thảm, đánh giá ảnh hưởng của các nhân tố vô sinh đến phân huỷ lớp thảm như nhiệt độ, pH, [72]. Rất nhiều các nghiên cứu tập trung vào ảnh hưởng của các nhân tố vô sinh, hữu sinh, con người đến bọ đuôi bật. Có mối tương quan rõ được quan sát thấy giữa quần thể bọ đuôi bật với lượng nước, loại hình thảm thực vật, vật chất hữu cơ, cácbon hữu cơ và nitơ tổng số trong đất. Trong các kết quả nghiên cứu về mối liên quan giữa bọ đuôi bật với các hoạt động canh tác nông nghiệp của con người cho thấy, các loài bọ đuôi bật thay đổi do khả năng và cách thức chúng phản ứng với những thay đổi của môi trường vô sinh (abiotic), cũng như những thay đổi dưới ảnh hưởng của hoạt động của con người qua những phân tích về loài phổ biến và phần trăm giá trị đóng góp của loài [139]. Các nhà khoa học cũng đã nhận thấy ảnh hưởng của mùa vụ cây trồng đến thành phần loài bọ đuôi bật bề mặt [71] và cho thấy độ phong phú và thành phần loài của bọ đuôi bật biến đổi khác nhau tuỳ thuộc vào loại cây trồng, tuỳ loại đất, và sự luân phiên mùa vụ cây trồng, v.v... Các tác giả cũng đưa ra tập hợp các loài ưu thế ở các điểm thí nghiệm, đó là Sminthurinus elegans (22%), Sminthurus viridis (20%), Isotoma viridis (20%), Lepidocyrtus spp. (15%) và Entomobrya multifasciata (6%), Deuterosminthurus spp. (5%), Pseudosinella alba (4%), Isotomurus spp. (2%). Do vậy, chỉ một số loài có tính chuyên hoá cao, thích nghi được với điều kiện biệt hoá mới tồn tại được ở những môi trường nhất định [147]. Trong nghiên cứu sinh thái học chỉ thị, việc xuất hiện sự ưu thế bất thường trong cấu trúc quần xã động vật được xem xét như một chỉ số xác định mức độ thoái hoá của môi trường đất [13]. 1.3. Kỹ thuật điện di gel biến tính trong nghiên cứu sự biến động thành phần loài của hệ vi sinh vật đất 1.3.1. Phương pháp “dấu vân tay” phân tích quần xã vi sinh vật đất Sự hiểu biết và kiến thức về thành phần cấu trúc và động thái của các quần xã vi sinh vật đã bị giới hạn trong một thời gian dài bởi chỉ một phần nhỏ các quần thể vi sinh vật là có thể phù hợp với các kỹ thuật nuôi cấy truyền thống. Ước tính chỉ 20% vi khuẩn sống trong tự nhiên được phân lập và đặc tính hóa [181], thậm chí chỉ khoảng 1-10% là có thể nuôi cấy trong trong phòng thí nghiệm [86]. Các phương pháp nuôi cấy làm giàu một cách chọn lọc đã thất bại khi bắt chước các điều kiện mà các vi sinh vật cụ thể đòi hỏi cho sự sinh trưởng, phát triển trong môi trường sống tự nhiên của chúng. Trong hai thập kỷ qua, các phương pháp được sử dụng để mô tả sự đa dạng của các quần xã vi sinh vật trong đất đã trải qua một sự thay đổi từ các phương pháp dựa vào việc nuôi cấy đến các phương pháp toàn diện hơn không phụ thuộc vào nuôi cấy. Hầu hết các phương pháp phân tử gần đây dựa vào việc phân tích các axit nucleic được chiết tách từ các mẫu môi trường. Trong sinh thái vi sinh vật đất, các ảnh hưởng của các yếu tố môi trường, thời gian hoặc sự đáp ứng với các điều kiện thí nghiệm cụ thể của các quần xã vi sinh vật chỉ có thể được phân tích một cách hiệu quả nếu sử dụng các phương pháp hướng đến sự phân biệt cấu trúc giữa các quần xã toàn vẹn. So với việc nhân dòng và xác định trình tự rất mất công sức, tiêu tốn nhiều thời gian và chi phí cao nếu chỉ một vài mẫu được phân tích cùng một lúc của một số phương pháp phân tử khác thì phương pháp “dấu vân tay” cung cấp một kỹ thuật phân tích nhanh chóng, thực