Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong canh tác nông nghiệp hiện đại, việc chuyển đổi từ các phương thức phòng trừ hóa học độc hại sang các giải pháp quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) và kiểm soát sinh học là định hướng quan trọng nhằm bảo vệ sức khỏe con người cũng như duy trì cân bằng sinh thái. Cây đu đủ (Carica papaya) là loại cây ăn quả có giá trị kinh tế và dinh dưỡng cao, tuy nhiên trong những năm gần đây, vùng trồng đu đủ tại các tỉnh phía Bắc nói chung và khu vực ngoại thành Hà Nội nói riêng đang chịu sự đe dọa nghiêm trọng từ loài rệp sáp bột đu đủ (Paracoccus marginatus Williams & Granara de Willink, thuộc họ Pseudococcidae).

Theo các khảo sát thực tế, mức độ xâm nhiễm của loài dịch hại ngoại lai này dao động phổ biến từ 20–30% trên lá và 30–50% trên quả đu đủ. Cả rệp sáp non và rệp trưởng thành cái đều tập trung chích hút nhựa ở các bộ phận non mềm (lá non, đọt non, quả), đồng thời bài tiết mật ngọt tạo điều kiện thuận lợi cho nấm muội đen phát triển. Tình trạng này làm suy giảm nghiêm trọng khả năng quang hợp, khiến cây còi cọc, rụng hoa, rụng quả non hàng loạt, làm giảm giá trị thương phẩm và gây thiệt hại kinh tế nặng nề cho người sản xuất. Việc lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật hóa học vừa mang lại hiệu quả kém do lớp sáp bảo vệ dày bao quanh cơ thể rệp, vừa tiêu diệt các loài thiên địch tự nhiên, gây nguy cơ bùng phát dịch hại thứ cấp.

Xuất phát từ thực trạng đó, đề tài khóa luận tập trung giải quyết các mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể:

  1. Điều tra, xác định thành phần và diễn biến mật độ các loài bọ rùa bắt mồi ăn rệp sáp bột đu đủ trên cây đu đủ và cây hoa dâm bụt tại huyện Phúc Thọ và huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội trong năm 2022.
  2. Đánh giá khả năng ăn mồi và tỷ lệ sống sót của các loài bọ rùa thu thập được ngoài tự nhiên nhằm xác định loài bắt mồi tiềm năng nhất.
  3. Nghiên cứu chi tiết đặc điểm hình thái, chỉ tiêu sinh học, sinh thái học, sức ăn qua các pha phát dục và xây dựng bảng sống của loài bọ rùa đen nhỏ Cryptolaemus montrouzieri Mulsant ở hai điều kiện nhiệt độ khác nhau (30°C và 33°C).
  • Đối tượng nghiên cứu: Rệp sáp bột đu đủ Paracoccus marginatus, các loài bọ rùa bắt mồi bắt gặp trên đồng ruộng, và loài bọ rùa đen nhỏ Cryptolaemus montrouzieri Mulsant.
  • Phạm vi không gian: Ruộng trồng đu đủ và hàng rào hoa dâm bụt tại xã Vân Phúc (huyện Phúc Thọ) và xã Đặng Xá (huyện Gia Lâm), thành phố Hà Nội; kết hợp thực nghiệm tại phòng thí nghiệm Bộ môn Côn trùng, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
  • Phạm vi thời gian: Từ tháng 1 năm 2022 đến tháng 9 năm 2022 (các đợt điều tra thực địa tập trung từ tháng 3 đến tháng 5 năm 2022).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận dựa trên lý luận về sinh học quần thể côn trùng, quan hệ dinh dưỡng vật mồi – thiên địch trong hệ sinh thái nông nghiệp và các mô hình toán sinh thái đánh giá sức tăng trưởng quần thể.

Cơ sở lý thuyết và tiêu chuẩn áp dụng

  • Khung phân loại học: Hệ thống phân loại côn trùng cánh nửa (Hemiptera: Coccoidea: Pseudococcidae) đối với loài rệp sáp bột đu đủ Paracoccus marginatus, và bộ cánh cứng (Coleoptera: Coccinellidae) đối với nhóm bọ rùa bắt mồi, trọng tâm là loài Cryptolaemus montrouzieri Mulsant.
  • Tiêu chuẩn điều tra dịch hại: Tuân thủ Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01:38 – 2010/BNNPTNT của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn về phương pháp điều tra phát hiện dịch hại cây trồng.
  • Mô hình bảng sống (Life table): Ứng dụng lý thuyết toán sinh thái của Birch (1948) và Lin (1964) để xác định các thông số tăng trưởng quần thể: tỷ lệ tăng tự nhiên ($r_m$), hệ số nhân của một thế hệ ($R_0$), thời gian thế hệ ($T, T_c$), thời gian tăng đôi số lượng quần thể ($DT$), và chỉ số giới hạn gia tăng tự nhiên ($\lambda$).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

  • Điều tra thành phần và mật độ thực địa: Tiến hành điều tra tự do và định kỳ 7 ngày/lần tại 10 điểm ngẫu nhiên phân bố theo đường chéo góc trên ruộng (các điểm cách bờ tối thiểu 2 m). Mẫu vật được thu bắt bằng vợt côn trùng (đường kính 40 cm, cán dài 1–1,2 m) hoặc bắt trực tiếp bằng tay. Các mẫu bọ rùa được bảo quản trong cồn 70% để định loại hình thái học, số còn lại được thuần hóa và nuôi theo dõi trong phòng thí nghiệm.
  • Kỹ thuật nhân nuôi rệp sáp (Paracoccus marginatus): Triển khai trên hai loại giá thể:
    1. Quả đu đủ xanh: Quả tươi, không xây xát, khử trùng bề mặt, bịt kín cuống và vết xước bằng sáp nến nhằm ngăn ngừa nấm bệnh, sau đó lây nhiễm rệp bằng bút lông mềm trong hộp nuôi có lưới thoáng khí.
    2. Mầm khoai tây: Xử lý củ khoai tây bằng dung dịch kích thích nảy mầm Gibber 4TB (hoạt chất GA3) trong 10 giây, ủ trong đất ẩm mùn ChiBat trong phòng tối với chế độ tưới nước 2 lần/ngày. Sau khi mầm đạt 10–12 ngày tuổi, tiến hành lây nhiễm nguồn rệp sáp để tạo sinh khối nhân nuôi.
  • Kỹ thuật nhân nuôi bọ rùa (Cryptolaemus montrouzieri): Lai tạo trong lồng nuôi kích thước đường kính 20–30 cm, chiều cao 35 cm, nắp có lưới thông khí (5 x 5 cm), duy trì nguồn thức ăn là rệp sáp trên quả đu đủ kết hợp bông thấm dung dịch mật ong : nước sạch (tỷ lệ 50:50). Trứng bọ rùa được tách riêng hàng ngày để tránh hiện tượng ăn thịt đồng loại khi mật độ rệp sáp giảm.
  • Thực nghiệm sức ăn và vòng đời: Thí nghiệm đánh giá sức ăn của ấu trùng và trưởng thành được bố trí trong hộp nuôi đơn cá thể (đường kính 7 cm, cao 9 cm). Thực nghiệm sinh thái so sánh ở hai mức nhiệt độ: nhiệt độ phòng thí nghiệm (trung bình 32,6°C, độ ẩm 68,7%, quy chuẩn 33°C) và trong tủ sinh thái có kiểm soát (nhiệt độ 30°C, độ ẩm 80%, chế độ chiếu sáng 10L:14D, cường độ sáng 2 lux).
  • Thiết bị đo lường và xử lý số liệu: Mẫu vật các pha phát dục được chụp ảnh và đo kích thước (chiều dài, chiều rộng) bằng kính hiển vi soi nổi Carl Zeiss tích hợp phần mềm chuyên dụng AxioVision Rel 4.8. Số liệu thống kê sinh học được phân tích bằng phần mềm Microsoft Excel và IBM SPSS Statistics phiên bản 20.0.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của đề tài trong bối cảnh rệp sáp bột đu đủ bùng phát thành dịch hại nguy hiểm tại các vùng ngoại thành Hà Nội, phân tích tác hại khôn lường của thuốc bảo vệ thực vật hóa học đối với sức khỏe con người và môi trường, từ đó xác lập mục đích điều tra thành phần thiên địch bọ rùa bắt mồi và giải quyết bài toán nghiên cứu sinh học làm nền tảng cho công tác kiểm soát sinh học.

Phần 2: Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước

Chương này tổng thuật toàn diện các công trình nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam:

  • Tình hình nghiên cứu ngoài nước: Phân tích lịch sử phân loại học của họ Pseudococcidae (với hơn 2.000 loài trên thế giới); nguồn gốc xuất xứ của P. marginatus từ vùng Tân nhiệt đới (Mexico, Trung Mỹ) và sự xâm lấn qua hơn 200 loài cây ký chủ tại châu Á, châu Phi và vùng Caribe. Tổng hợp các chương trình ứng dụng ong ký sinh (Acerophagus papayae, Anagyrus loecki, Pseudleptomastix mexicana) và bọ rùa bắt mồi Cryptolaemus montrouzieri tại Mỹ (California, Guam, Florida), Ấn Độ, Sri Lanka, Indonesia, Pakistan và Cuba.
  • Tình hình nghiên cứu trong nước: Rà soát các dẫn liệu về thành phần rệp sáp gây hại trên cây ăn trái (na, dứa, cam quýt, cà phê, sắn) của các tác giả Nguyễn Thị Chắt, Nguyễn Thị Thu Cúc, Vũ Khắc Nhượng, Đoàn Thị Lương; tổng kết các nghiên cứu về bọ rùa thiên địch của Trần Thị Thanh Tâm tại Đồng bằng sông Cửu Long và ứng dụng ong ký sinh Anagyrus lopezi phòng trừ rệp sáp bột hồng hại sắn tại Tây Ninh.

Phần 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết địa điểm, thời gian, trang thiết bị thí nghiệm, quy trình điều tra côn trùng ngoài đồng ruộng theo QCVN 01:38 – 2010/BNNPTNT, các phương pháp nhân nuôi sinh khối nhân tạo rệp sáp và bọ rùa, các bước thao tác đo mẫu hiển vi bằng AxioVision Rel 4.8, cũng như toàn bộ hệ thống công thức toán học tính mật độ, tỷ lệ hại, sức ăn, kích thước pha phát dục, và các thuật toán bảng sống quần thể.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương kết quả tập trung vào 4 nhóm nội dung chính:

1. Thành phần và độ phổ biến của các loài bọ rùa bắt mồi

Khảo sát thực địa tại hai địa bàn Phúc Thọ và Gia Lâm đã ghi nhận tổng số 6 loài bọ rùa bắt mồi thuộc họ Coccinellidae hoạt động trên các quần thể rệp sáp bột đu đủ.

STT Tên tiếng Việt Tên khoa học Cây đu đủ Cây hoa dâm bụt
1 Bọ rùa đỏ Micraspis discolor Fabr. - ++ đến +++
2 Bọ rùa Nhật Bản Propylea japonica Thunberg - ++
3 Bọ rùa sáu vằn Menochilus sexmaculatus Fabr. - ++
4 Bọ rùa 2 mảng đỏ Lemnia biplagiata Swartz ++ ++
5 Bọ rùa đen nhỏ Cryptolaemus montrouzieri Mulsant - ++ đến +++
6 Bọ rùa đen nhỏ 2 chấm đỏ Scymnus sp. ++ ++

(Ghi chú: -: Không xuất hiện; ++: Ít phổ biến [5–30%]; +++: Phổ biến [>30–60%])

Trên cây đu đủ, chỉ ghi nhận sự xuất hiện của 2 loài (Lemnia biplagiata và Scymnus sp.) ở mức độ ít phổ biến. Trên cây hoa dâm bụt, thành phần đa dạng hơn với đầy đủ cả 6 loài; trong đó M. discolor chiếm ưu thế trong tháng 3 và tháng 4, nhưng bước sang tháng 5 loài C. montrouzieri phát triển mạnh và đạt mức phổ biến cao nhất.

2. Đặc điểm hình thái học của loài Cryptolaemus montrouzieri

  • Trứng: Hình trụ bầu dục, hai đầu tròn nhẵn, màu vàng nhạt, kích thước chiều dài 0,99–1,10 mm, chiều rộng 0,30–0,40 mm.
  • Ấu trùng: Gồm 4 tuổi, cơ thể phủ các tua sáp trắng phát triển mạnh dần qua các lần lột xác. Ấu trùng tuổi 4 dài trung bình 8,08 ± 0,16 mm, rộng 4,04 ± 0,09 mm; có tập tính tiết dịch màu vàng ở mặt lưng để tự vệ khi bị xua đuổi.
  • Nhộng: Dạng nhộng màng, hình bầu dục, dài trung bình 8,02 ± 0,17 mm, rộng 3,98 ± 0,07 mm; dính chặt vào lá hoặc vỏ cây nhờ lớp sáp và vỏ xác ấu trùng tuổi cuối.
  • Trưởng thành: Cơ thể hình bầu dục, lưng đen bóng, đầu, ngực và phần đỉnh bụng có màu cam đỏ. Có sự phân hóa rõ về giới tính: con đực có các chi trước (xương đùi và xương chày) phủ lông màu vàng nâu, kích thước dài 4,20 mm, rộng 2,96 mm; con cái có toàn bộ các chân màu đen xám, kích thước lớn hơn với chiều dài 4,49 mm, rộng 3,02 mm.

3. Thời gian phát dục và các chỉ tiêu sinh sản

Thời gian phát dục các pha của C. montrouzieri có sự khác biệt rõ rệt giữa hai mức nhiệt độ:

  • Vòng đời (từ trứng đến khi trưởng thành chết sinh lý): Ở 30°C đạt trung bình 28,00 ngày; ở 33°C rút ngắn xuống còn 23,91 ngày.
  • Sức đẻ trứng: Ở nhiệt độ 33°C, một con cái trưởng thành đẻ trung bình 206,65 quả trứng trong suốt thời kỳ sinh sản.

4. Sức ăn của các pha ấu trùng C. montrouzieri

Ấu trùng bọ rùa đen nhỏ thể hiện khả năng tiêu thụ con mồi rệp sáp bột đu đủ non tuổi 3 tăng dần theo các tuổi phát dục. Sức ăn ở điều kiện nhiệt độ 30°C cao hơn so với điều kiện 33°C ở tất cả các giai đoạn phát triển.

Pha phát dục Sức ăn ở nhiệt độ 30°C (con rệp/pha) Sức ăn ở nhiệt độ 33°C (con rệp/pha)
Ấu trùng tuổi 1 4,00 3,15
Ấu trùng tuổi 2 13,15 11,16
Ấu trùng tuổi 3 30,40 24,56
Ấu trùng tuổi 4 67,80 60,24
Tổng giai đoạn ấu trùng 115,35 99,11

Ấu trùng tuổi 4 là giai đoạn phàm ăn nhất, tiêu thụ trên 58% tổng lượng rệp bị ăn trong cả đời sống ấu trùng.

Phần 5: Kết luận và kiến nghị

Tổng kết toàn bộ các phát hiện khoa học về thành phần loài, khẳng định giá trị thực tiễn của C. montrouzieri, đồng thời kiến nghị hoàn thiện quy trình nhân nuôi số lượng lớn và thử nghiệm thả thực địa bảo vệ mùa màng.

Kết quả và đóng góp

Kết quả định lượng chính

  • Xác định được danh lục 6 loài bọ rùa bắt mồi rệp sáp bột đu đủ tại Hà Nội gồm: Micraspis discolor, Propylea japonica, Menochilus sexmaculatus, Lemnia biplagiata, Cryptolaemus montrouzieri, và Scymnus sp.
  • Chứng minh Cryptolaemus montrouzieri là loài thiên địch có tiềm năng bắt mồi cao nhất đối với rệp sáp bột đu đủ non tuổi 3.
  • Ghi nhận vòng đời của C. montrouzieri ở 30°C là 28,00 ngày và ở 33°C là 23,91 ngày; sức đẻ trứng trung bình đạt 206,65 quả/con cái ở 33°C.
  • Xác định sức ăn của ấu trùng C. montrouzieri qua 4 tuổi: ở 30°C lần lượt là 4,00; 13,15; 30,40; 67,80 con/pha; ở 33°C lần lượt là 3,15; 11,16; 24,56; 60,24 con/pha.

Giải pháp và kiến nghị tác giả đề xuất

  • Đề xuất áp dụng quy trình nhân nuôi rệp sáp bột đu đủ quy mô phòng thí nghiệm trên giá thể mầm khoai tây xử lý GA3 (Gibber 4TB) và quả đu đủ xanh bọc sáp cuống để chủ động nguồn thức ăn nhân tạo.
  • Khuyến nghị sử dụng loài bọ rùa đen nhỏ C. montrouzieri làm tác nhân kiểm soát sinh học chủ lực để thả bổ sung vào các vườn trồng đu đủ bị rệp sáp gây hại.

Đóng góp mới của đề tài

Khóa luận đã bổ sung dẫn liệu khoa học đầu tiên và có hệ thống về thành phần thiên địch bọ rùa ăn Paracoccus marginatus tại khu vực Hà Nội; đồng thời cung cấp đầy đủ các chỉ tiêu hình thái học chi tiết đo trên hệ thống AxioVision Rel 4.8 và bộ thông số sinh học, sinh thái học của loài bọ rùa C. montrouzieri thích ứng trong điều kiện nhiệt độ thực tế của miền Bắc Việt Nam.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Phạm vi điều tra thực địa của đề tài mới tập trung tại 2 huyện ngoại thành Hà Nội (Gia Lâm và Phúc Thọ) và diễn ra chủ yếu trong các tháng mùa xuân – hè (tháng 3 đến tháng 5 năm 2022). Các khảo sát sinh học trong phòng thí nghiệm mới chỉ thực hiện đối chứng ở 2 mức nhiệt độ (30°C và 33°C) mà chưa mở rộng thêm các dải nhiệt độ thấp hơn tương ứng với mùa đông miền Bắc.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Cần tiếp tục theo dõi diễn biến mật độ quần thể thiên địch và rệp sáp bột đu đủ liên tục trong suốt 12 tháng của năm; triển khai nghiên cứu ảnh hưởng của dải nhiệt độ thấp (dưới 20°C) đến khả năng sống sót qua đông của C. montrouzieri; tiến hành các thử nghiệm nhân nuôi số lượng lớn và phóng thích bọ rùa trên diện rộng ngoài đồng ruộng để đánh giá hiệu quả kinh tế – kỹ thuật trong mô hình IPM.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho:

  • Sinh viên, học viên và nghiên cứu sinh thuộc các chuyên ngành Bảo vệ thực vật, Nông học, Côn trùng học và Sinh thái học ứng dụng: cung cấp phương pháp luận chuẩn xác về điều tra sâu bệnh theo QCVN, kỹ thuật tính toán bảng sống (life-table) theo mô hình Birch & Lin, và phương pháp phân tích hình thái hiển vi kỹ thuật số.
  • Cán bộ kỹ thuật và cán bộ khuyến nông: tham khảo quy trình nhân nuôi nhân tạo rệp sáp bột trên mầm khoai tây kích thích sinh trưởng và kỹ thuật nuôi giữ bọ rùa C. montrouzieri bằng nguồn thức ăn thay thế (dung dịch mật ong) kết hợp thức ăn tự nhiên.
  • Các chương trình nghiên cứu phát triển chế phẩm sinh học và xây dựng quy trình phòng trừ dịch hại tổng hợp không dùng hóa chất trên cây ăn quả nhiệt đới.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận đã ghi nhận những loài bọ rùa bắt mồi nào trên rệp sáp bột đu đủ tại Hà Nội?
Nghiên cứu đã ghi nhận 6 loài bọ rùa thuộc họ Coccinellidae gồm: bọ rùa đỏ (Micraspis discolor), bọ rùa Nhật Bản (Propylea japonica), bọ rùa sáu vằn (Menochilus sexmaculatus), bọ rùa 2 mảng đỏ (Lemnia biplagiata), bọ rùa đen nhỏ (Cryptolaemus montrouzieri) và bọ rùa đen nhỏ 2 chấm đỏ (Scymnus sp.).

2. Vì sao bọ rùa đen nhỏ Cryptolaemus montrouzieri được lựa chọn là loài tiềm năng nhất để nghiên cứu chuyên sâu?
Trong điều tra thực địa, C. montrouzieri có mật độ phát triển tăng vọt và chiếm ưu thế trong tháng 5 khi quần thể rệp sáp bùng phát; trong phòng thí nghiệm, loài này thể hiện sức ăn con mồi vượt trội qua các tuổi ấu trùng (tiêu thụ tới 115,35 con rệp/ấu trùng ở 30°C) và có khả năng sinh sản cao (206,65 trứng/con cái).

3. Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng như thế nào đến vòng đời và sức ăn của Cryptolaemus montrouzieri?
Khi nhiệt độ tăng từ 30°C lên 33°C, vòng đời trung bình của bọ rùa bị rút ngắn từ 28,00 ngày xuống còn 23,91 ngày; tuy nhiên, sức ăn của ấu trùng ở nhiệt độ 30°C (tổng 115,35 rệp non tuổi 3) lại cao hơn đáng kể so với ở nhiệt độ 33°C (tổng 99,11 rệp non tuổi 3).

4. Quy trình nhân nuôi rệp sáp bột đu đủ nhân tạo trong phòng thí nghiệm sử dụng những loại vật liệu gì?
Tác giả sử dụng hai loại ký chủ chính: quả đu đủ non còn xanh được xử lý bịt sáp nến chống thối hỏng và mầm khoai tây được kích thích nảy mầm bằng thuốc điều hòa sinh trưởng Gibber 4TB (hoạt chất GA3 10 giây) trồng trên nền đất ẩm mùn ChiBat trong phòng tối.

5. Làm thế nào để phân biệt giới tính con đực và con cái của bọ rùa trưởng thành Cryptolaemus montrouzieri?
Con đực và con cái phân biệt dựa vào kích thước và màu sắc của các chân: con đực có xương đùi và xương chày chân trước phủ lông màu vàng nâu (chân giữa và chân sau màu xám đen), kích thước 4,20 x 2,96 mm; con cái có toàn bộ các chân màu xám đen đồng nhất và kích thước cơ thể lớn hơn, đạt 4,49 x 3,02 mm.

Kết luận

Khóa luận của tác giả Đặng Thị Tuyến đã thực hiện thành công việc điều tra thành phần thiên địch bọ rùa bắt mồi rệp sáp bột đu đủ tại Hà Nội, xác định được 6 loài bọ rùa tự nhiên trên cây đu đủ và hoa dâm bụt. Nghiên cứu đã chứng minh bọ rùa đen nhỏ Cryptolaemus montrouzieri là loài bắt mồi có hiệu lực sinh học cao nhất, đồng thời xác lập các thông số chính xác về vòng đời, sức đẻ trứng và sức ăn của các pha ấu trùng ở hai điều kiện nhiệt độ 30°C và 33°C. Những kết quả thực nghiệm và quy trình nhân nuôi rệp sáp trên mầm khoai tây, quả đu đủ xanh đóng góp cơ sở khoa học quan trọng cho việc ứng dụng biện pháp đấu tranh sinh học nhằm quản lý bền vững dịch rệp sáp bột đu đủ tại Việt Nam.