Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cây ăn quả giữ vai trò chiến lược trong cơ cấu kinh tế nông nghiệp Việt Nam, không chỉ đáp ứng nhu cầu tiêu dùng nội địa mà còn phục vụ xuất khẩu sang các thị trường lớn và cung cấp nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến. Tuy nhiên, sản xuất cây ăn quả phải đối mặt với áp lực dịch hại nghiêm trọng, trong đó ruồi đục quả được xếp vào nhóm đối tượng gây hại nguy hiểm bậc nhất trên diện rộng.

Ruồi đục quả Phương Đông Bactrocera dorsalis (Hendel) thuộc họ Tephritidae, bộ Diptera, là loài dịch hại mang tính toàn cầu với phổ ký chủ rất rộng (trên 250 loài cây trồng nhiệt đới và cận nhiệt đới như ổi, táo, cây có múi, xoài, thanh long...). Ruồi cái sử dụng máng đẻ trứng đâm xuyên qua vỏ quả để đẻ trứng vào phần tiếp giáp giữa vỏ và thịt quả; sâu non nở ra ăn phá mô thịt quả làm thối hỏng hoàn toàn, gây tổn thất năng suất từ 30% đến 100%. Các biện pháp kiểm soát hiện nay chủ yếu dựa vào phun thuốc hóa học và bẫy dẫn dụ con đực bằng Methyl Eugenol (ME), nhưng hiệu quả chưa cao, ME có nguy cơ gây độc hại cho sức khỏe con người và không thu hút được con cái hoặc con đực chưa thành thục sinh dục. Do đó, việc nghiên cứu nhân nuôi quần thể trong phòng thí nghiệm và đánh giá tác động của các yếu tố sinh thái như mật độ và nhiệt độ là tiền đề khoa học thiết yếu để xây dựng quy trình quản lý dịch hại tổng hợp bền vững.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu:

  1. Nghiên cứu và xác định ảnh hưởng của yếu tố mật độ nuôi sâu non (100, 200, 300 trứng/25 ml thức ăn nhân tạo) đến các chỉ tiêu sinh học của ruồi đục quả Phương Đông trong phòng thí nghiệm.
  2. Nghiên cứu và xác định ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ (25°C và 30°C) đến các chỉ tiêu sinh học của ruồi đục quả Phương Đông trong phòng thí nghiệm.
  3. Cung cấp cơ sở khoa học phục vụ công tác nhân nuôi nguồn cá thể tiêu chuẩn và đề xuất các biện pháp quản lý hiệu quả loài ruồi đục quả Phương Đông.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Ruồi đục quả Phương Đông Bactrocera dorsalis (Hendel) (Diptera: Tephritidae) thu thập trên cây ổi.
  • Phạm vi không gian: Thu thập nguồn mẫu tại vùng trồng ổi thuộc xã Đông Dư, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội; các thí nghiệm sinh thái học được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Bộ môn Côn trùng, Khoa Nông học, Học viện Nông nghiệp Việt Nam.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được tiến hành từ tháng 12/2020 đến tháng 7/2021.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và phân loại học: Đề tài dựa trên hệ thống phân loại học côn trùng: Ngành Chân đốt (Arthropoda), Lớp Côn trùng (Insecta), Bộ Hai cánh (Diptera), Họ Ruồi đục quả (Tephritidae), Chi Bactrocera, Loài Bactrocera dorsalis (Hendel). Cơ sở sinh thái học ứng dụng bao gồm lý thuyết về chọn lọc tự nhiên phụ thuộc mật độ (chọn lọc kiểu $r$ và kiểu $K$) của Mueller (1990, 1991), quy luật ảnh hưởng của nhiệt độ lên ngưỡng phát dục côn trùng và tập tính phản xạ thị giác - hóa học trong ghép đôi sinh sản.

Phương pháp thu bắt và nhân nuôi nguồn:

  • Mẫu quả ổi bị ruồi đục hại và rụng quanh gốc được thu thập ngoài đồng ruộng đưa về phòng thí nghiệm. Khi sâu non tuổi 3 đẫy sức chuẩn bị hóa nhộng, quả được đặt vào lồng lưới chứa 300 g mùn cưa ẩm để sâu non búng mình tìm nơi hóa nhộng.
  • Nhộng được thu gom và đưa vào lồng lưới kích thước $40 \times 40 \times 40\text{ cm}$ làm bằng khung nhựa PVC phủ vải màn chờ vũ hóa. Trưởng thành được nuôi dưỡng bằng thức ăn bổ sung gồm đường cát trắng, nấm men bia và nước cất.
  • Trứng thí nghiệm được thu từ ngày thứ 12 sau khi trưởng thành vũ hóa bằng dụng cụ thu trứng chuyên dụng (hộp nhựa $3 \times 12\text{ cm}$ chứa nước táo pha loãng, đục lỗ nhỏ quanh thành hộp để kích thích ruồi đẻ trứng).

Công thức thức ăn nhân tạo chuẩn (trên 1000 ml nước cất):

Thành phần nguyên liệu Khối lượng / Thể tích Vai trò trong môi trường nuôi
Nấm men bia 204 g Nguồn protein và khoáng chất
Đường trắng 121,8 g Cung cấp năng lượng carbohydrate
Nipagin (Methyl paraben) 2 g Chất kháng nấm, bảo quản thức ăn
Sodium Benzoate 2 g Chất ức chế vi khuẩn bảo quản thức ăn
Citric acid 23,1 g Điều chỉnh độ pH môi trường
Dầu mầm lúa mạch 2 ml Cung cấp lipid và vitamin
Bột Agar 10 g Tạo đông cấu trúc giá thể
Nước cất 1000 ml Dung môi hòa tan

Thiết kế thí nghiệm sinh thái:

  • Thí nghiệm 1 (Ảnh hưởng của mật độ): Bố trí 3 công thức mật độ gồm 100 trứng, 200 trứng và 300 trứng nuôi trên 25 ml thức ăn nhân tạo chuẩn trong đĩa petri; mỗi công thức lặp lại 5 lần (tổng số 15 đĩa). Thí nghiệm đặt trong tủ định ôn ở 25°C, độ ẩm 65–75%, chu kỳ chiếu sáng 12 giờ sáng : 12 giờ tối. Sau 6 ngày từ khi trứng nở, đĩa thức ăn được đặt vào hộp nhựa $15 \times 15 \times 15\text{ cm}$ chứa 50 g mùn cưa để sâu non hóa nhộng.
  • Thí nghiệm 2 (Ảnh hưởng của nhiệt độ): Bố trí nuôi 200 trứng trên 25 ml thức ăn nhân tạo ở 2 mức nhiệt độ không đổi: 25°C và 30°C trong tủ định ôn, mỗi mức nhiệt lặp lại 5 lần (tổng số 10 đĩa).
  • Thí nghiệm sức sinh sản: Chọn ngẫu nhiên 5 cá thể đực và 5 cá thể cái vừa vũ hóa đưa vào hộp nhựa $15 \times 15 \times 20\text{ cm}$, lặp lại 5 lần cho mỗi nghiệm thức; thu nhận trứng hàng ngày qua đĩa petri 35 mm chứa nước táo phủ màng parafilm đục lỗ 1 mm.

Phương pháp xử lý thống kê sinh học: Dữ liệu được quản lý bằng Microsoft Excel và phân tích thống kê trên phần mềm R. Kiểm định phân phối chuẩn thực hiện qua biểu đồ Q-Q plot và Residual plot. Với dữ liệu phân phối chuẩn, sử dụng mô hình tuyến tính tổng quát GLM (Generalized Linear Model) và kiểm định sâu SNK Posthoc test. Với dữ liệu không tuân theo phân phối chuẩn, áp dụng kiểm định phi tham số Kruskal-Wallis test kết hợp Dunn Posthoc test để đánh giá sai khác ở độ tin cậy 95% ($p < 0,05$).

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu và Mục đích, yêu cầu

Chương mở đầu phân tích vai trò kinh tế của ngành cây ăn quả, thực trạng bùng phát dịch hại của ruồi đục quả Phương Đông Bactrocera dorsalis và những hạn chế của biện pháp hóa học. Tác giả xác định mục tiêu làm sáng tỏ ảnh hưởng của mật độ nuôi sâu non và nhiệt độ môi trường đến các chỉ tiêu sinh học, sinh thái của ruồi trong phòng thí nghiệm, làm luận cứ khoa học để hoàn thiện quy trình nhân nuôi và quản lý côn trùng hại.

Tổng quan tình hình nghiên cứu

Chương này tổng thuật toàn diện các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước:

  • Tình hình nghiên cứu ngoài nước: Phân loại và phân bố địa lý của B. dorsalis tại 75 quốc gia (Châu Á và Châu Phi chiếm 86,3%); thiệt hại kinh tế tại California (Mỹ), Benin, Úc, Ấn Độ; các nghiên cứu của Mueller (1990, 1991), Chiou Ling Chang (2006), Vargas et al., Rwomushana et al. về tác động của nhiệt độ (15°C – 35°C), chọn lọc phụ thuộc mật độ và cơ chế dẫn dụ của Methyl Eugenol (ME).
  • Tình hình nghiên cứu trong nước: Dữ liệu điều tra thành phần loài ruồi đục quả từ các dự án của FAO và ACIAR (ghi nhận 30 loài tại Việt Nam, trong đó B. dorsalis chiếm ưu thế); các kết quả khảo sát ký chủ và thiệt hại của Viện Bảo vệ thực vật, Lê Đức Khánh, Lê Thị Điều, Nguyễn Thị Thanh Hiền, Nguyễn Hữu Đạt, Bùi Công Hiển; thực trạng ứng dụng thuốc bảo vệ thực vật (Actara 25 WG, Karate 2.5 EC) và bẫy protein, bẫy ME tại các vùng chuyên canh thanh long, xoài cát Hòa Lộc.

Phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết địa điểm (Đông Dư, Gia Lâm và Phòng thí nghiệm Bộ môn Côn trùng), thời gian nghiên cứu (12/2020 – 07/2021), đối tượng sinh học, thành phần thức ăn nhân tạo chuẩn và hệ thống dụng cụ thí nghiệm. Mô tả chuẩn hóa các bước thực nghiệm thu mẫu, nhân nuôi nguồn, bố trí thí nghiệm ảnh hưởng của mật độ (100, 200, 300 trứng/25 ml thức ăn), nhiệt độ (25°C và 30°C), thí nghiệm ghép đôi theo dõi sức sinh sản, cùng các công thức tính thời gian phát dục trung bình, tỷ lệ sống, tỷ lệ tử vong và thuật toán kiểm định thống kê trên môi trường R.

Kết quả và thảo luận

Chương kết quả trình bày các phát hiện thực nghiệm cốt lõi:

  • Đặc điểm hình thái 4 pha phát dục: Pha trứng hình trụ thon cong (1,17 $\times$ 0,21 mm); sâu non 3 tuổi phân biệt rõ qua móc miệng và cơ quan lỗ thở (tuổi 1 dài ~3 mm móc mềm nâu đỏ, tuổi 2 dài 4–5 mm móc 3 gai, tuổi 3 dài 8–12 mm móc sừng đen 2 gai ngoài và lỗ thở sau 3 khe hình hạt đậu); nhộng bọc hình bầu dục (5–6 mm); trưởng thành sống 17–21 ngày, ngực đen có vệt sọc vàng, đốt bụng 3–5 có vân đen hình chữ T đặc trưng.
  • Ảnh hưởng của mật độ: So sánh thời gian phát dục, tỷ lệ sống, tỷ lệ giới tính, khối lượng và sức sinh sản giữa 3 công thức mật độ.
  • Ảnh hưởng của nhiệt độ: Phân tích sự biến đổi hình thái, khối lượng cơ thể và khả năng sinh sản của ruồi nuôi ở 25°C so với 30°C.

Kết luận và đề nghị

Đưa ra các kết luận khẳng định mật độ 100 trứng/25 ml thức ăn và nhiệt độ 25°C là điều kiện tối ưu để ruồi phát triển đạt thể trạng lớn nhất và sinh sản tốt nhất; đồng thời đề xuất kiến nghị tiếp tục nghiên cứu trên nhiều mức nhiệt độ và giá thể tự nhiên khác.

Kết quả và đóng góp

Số liệu thực nghiệm chính

1. Thời gian phát dục các pha trước trưởng thành theo mật độ (ở 25°C, RH 60–70%):

Pha phát dục Công thức 1 (100 trứng) Công thức 2 (200 trứng) Công thức 3 (300 trứng) Mức ý nghĩa ($p < 0,05$)
Trứng (ngày) $1,40 \pm 0,24^{\text{a}}$ $1,60 \pm 0,24^{\text{a}}$ $1,20 \pm 0,20^{\text{a}}$ Không sai khác
Sâu non (ngày) $7,60 \pm 0,40^{\text{a}}$ $7,60 \pm 0,25^{\text{a}}$ $8,40 \pm 0,40^{\text{a}}$ Không sai khác
Nhộng (ngày) $8,40 \pm 0,37^{\text{a}}$ $9,00 \pm 0,32^{\text{a}}$ $9,00 \pm 0,20^{\text{a}}$ Không sai khác
Trước trưởng thành (ngày) $19,20 \pm 0,66^{\text{a}}$ $18,40 \pm 0,74^{\text{a}}$ $18,80 \pm 0,73^{\text{a}}$ Không sai khác

Ghi chú: Các chữ cái giống nhau trong cùng một hàng thể hiện sự không sai khác có ý nghĩa thống kê.

2. Tỉ lệ sống của các pha trước trưởng thành theo 3 công thức mật độ:

Pha phát dục CT 1 ($N=100$) CT 2 ($N=200$) CT 3 ($N=300$) Mức ý nghĩa ($p < 0,05$)
Tỉ lệ trứng nở (%) $89,00 \pm 1,43^{\text{a}}$ $88,00 \pm 2,00^{\text{a}}$ $84,00 \pm 2,70^{\text{a}}$ Không sai khác
Sâu non sống sót (%) $94,40 \pm 0,37^{\text{a}}$ $90,30 \pm 0,68^{\text{a}}$ $93,60 \pm 1,10^{\text{a}}$ Không sai khác
Nhộng sống sót (%) $95,20 \pm 0,71^{\text{a}}$ $94,90 \pm 0,86^{\text{a}}$ $94,90 \pm 1,26^{\text{a}}$ Không sai khác

3. Tỷ lệ giới tính trưởng thành đực/cái theo mật độ:

Công thức thí nghiệm Tổng số theo dõi (con) Số cá thể đực (con) Số cá thể cái (con) Tỷ lệ Đực : Cái
Công thức 1 (100 trứng) 376 183 193 $1 : 1,05^{\text{a}}$
Công thức 2 (200 trứng) 754 365 389 $1 : 1,06^{\text{a}}$
Công thức 3 (300 trứng) 1149 557 592 $1 : 1,03^{\text{a}}$

4. Khối lượng các pha phát dục theo 3 công thức mật độ:

Công thức Sâu non tuổi 3 (g) Nhộng sau 7 ngày (g) Trưởng thành cái (g) Trưởng thành đực (g)
CT 1 (100 trứng) $0,0148 \pm 0,00002^{\text{a}}$ $0,0146 \pm 0,0018^{\text{a}}$ $0,0146 \pm 0,0018^{\text{a}}$ $0,0134 \pm 0,0000^{\text{a}}$
CT 2 (200 trứng) $0,0145 \pm 0,0002^{\text{b}}$ $0,0144 \pm 0,0013^{\text{ab}}$ $0,0144 \pm 0,0013^{\text{a}}$ $0,0130 \pm 0,00004^{\text{b}}$
CT 3 (300 trứng) $0,0141 \pm 0,0002^{\text{c}}$ $0,0141 \pm 0,0011^{\text{b}}$ $0,0141 \pm 0,0011^{\text{b}}$ $0,0128 \pm 0,00006^{\text{c}}$

5. Tác động của nhiệt độ (25°C so với 30°C):

  • Thời gian phát dục các pha trước trưởng thành và tỷ lệ giới tính không có sự biến động lớn giữa hai ngưỡng nhiệt độ.
  • Khối lượng và kích thước các pha cá thể nuôi ở 25°C đạt giá trị vượt trội so với nuôi ở 30°C.
  • Sức sinh sản của trưởng thành cái ở 25°C cao hơn rõ rệt so với ở 30°C.

Đề xuất và kiến nghị của tác giả

  • Áp dụng công thức thức ăn chuẩn kết hợp mật độ nuôi 100 trứng/25 ml thức ăn ở nhiệt độ định ôn 25°C và ẩm độ 70% để nhân nuôi ruồi đục quả Phương Đông số lượng lớn trong phòng thí nghiệm nhằm tạo ra các cá thể khỏe mạnh, khối lượng cao và sinh sản tốt phục vụ thử nghiệm thuốc bảo vệ thực vật hoặc bẫy bả sinh học.
  • Tiếp tục mở rộng phạm vi nghiên cứu thực nghiệm trên các dải nhiệt độ khác và thử nghiệm bổ sung trên các loại ký chủ quả tươi bản địa.

Đóng góp học thuật của đề tài

  • Cung cấp dẫn liệu thực nghiệm chi tiết về hình thái học, động thái phát dục và các chỉ tiêu sinh khối (khối lượng sâu non tuổi 3, nhộng, trưởng thành đực/cái) của quần thể B. dorsalis tại khu vực Gia Lâm, Hà Nội.
  • Làm rõ cơ chế cạnh tranh dinh dưỡng nội loài: việc tăng mật độ ấu trùng trên cùng một thể tích thức ăn làm giảm tích lũy lipid, dẫn đến giảm khối lượng nhộng và trưởng thành cái, trực tiếp ảnh hưởng đến sức sinh sản của thế hệ sau.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế: Thí nghiệm mới chỉ giới hạn khảo sát 3 công thức mật độ (100, 200, 300 trứng/25 ml thức ăn) và 2 mức nhiệt độ không đổi (25°C và 30°C); nguồn mẫu sinh học thu thập trong phạm vi hẹp tại xã Đông Dư (Gia Lâm, Hà Nội) trên một đối tượng ký chủ là cây ổi trong niên vụ 2020–2021.
  • Hướng nghiên cứu tiếp: Khảo sát dải nhiệt độ rộng hơn (dưới 20°C và trên 33°C), đánh giá chu kỳ biến nhiệt tự nhiên; thử nghiệm khả năng thích ứng của ruồi trên các công thức thức ăn thay thế có nguồn gốc nông sản địa phương; nghiên cứu sâu hơn về tập tính khứu giác nhằm tìm kiếm các hoạt chất dẫn dụ thay thế Methyl Eugenol trên đồng ruộng.

Giá trị tham khảo

Khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực cho:

  • Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu chuyên ngành Bảo vệ thực vật, Nông học, Côn trùng học nông nghiệp và Sinh thái học ứng dụng.
  • Nội dung đáng tham khảo nhất:
    • Quy trình pha chế thức ăn nhân tạo chuẩn và kỹ thuật bẫy thu trứng phục vụ nhân nuôi sinh học côn trùng họ Tephritidae.
    • Phương pháp bố trí thí nghiệm kiểm soát yếu tố sinh thái (mật độ, nhiệt độ) và quy trình xử lý dữ liệu sinh học bằng mô hình tuyến tính tổng quát GLM và phân tích hậu kiểm trên môi trường R.

Câu hỏi thường gặp

1. Sâu non ruồi đục quả Phương Đông có mấy tuổi và làm thế nào để phân biệt hình thái giữa các tuổi? Sâu non có 3 tuổi phát triển, phân biệt chủ yếu qua kích thước cơ thể, cấu tạo móc miệng và lỗ thở:

  • Tuổi 1: Kích thước khoảng 3 mm, cơ thể màu trắng trong, móc miệng màu nâu đỏ mềm chưa hóa sừng, chưa có lỗ thở trước, lỗ thở sau có 2 khe mở dạng tròn (thời gian phát dục 1–2 ngày).
  • Tuổi 2: Kích thước khoảng 4–5 mm, cơ thể màu trắng đục, móc miệng một nửa nâu một nửa đen với 3 gai cứng, đã xuất hiện lỗ thở trước gốc hẹp, lỗ thở sau có 3 hạt mở dạng tròn (thời gian phát dục 2–3 ngày).
  • Tuổi 3: Kích thước đạt 8–12 mm, cơ thể trắng đục hơi vàng, móc miệng đen hóa sừng cứng chỉ còn 2 gai ngoài, lỗ thở trước gốc rộng, lỗ thở sau có 3 khe hở hình hạt đậu dài (thời gian phát dục 5–7 ngày).

2. Môi trường thức ăn nhân tạo nuôi sâu non gồm những thành phần nào và tỷ lệ ra sao? Theo công thức chuẩn cho 1000 ml nước cất, môi trường gồm: 204 g nấm men bia, 121,8 g đường trắng, 23,1 g axit citric, 10 g bột agar, 2 g nipagin, 2 g sodium benzoate và 2 ml dầu mầm lúa mạch.

3. Mật độ nuôi sâu non ảnh hưởng như thế nào đến khối lượng của các pha phát dục? Mật độ nuôi tỷ lệ nghịch với khối lượng cá thể do cạnh tranh dinh dưỡng. Ở mật độ 100 trứng/25 ml thức ăn, sâu non tuổi 3 đạt $0,0148\text{ g}$, nhộng đạt $0,0146\text{ g}$, trưởng thành cái đạt $0,0146\text{ g}$ và trưởng thành đực đạt $0,0134\text{ g}$. Khi tăng mật độ lên 300 trứng/25 ml thức ăn, khối lượng sâu non giảm xuống $0,0141\text{ g}$, nhộng giảm còn $0,0141\text{ g}$, trưởng thành cái giảm còn $0,0141\text{ g}$ và trưởng thành đực còn $0,0128\text{ g}$ (sự sai khác có ý nghĩa thống kê, đặc biệt rõ ở pha sâu non và trưởng thành cái).

4. Mật độ nuôi có làm thay đổi thời gian phát dục và tỷ lệ giới tính của ruồi hay không? Kết quả thực nghiệm cho thấy mật độ không gây sai khác có ý nghĩa thống kê lên thời gian phát dục trước trưởng thành (dao động từ 18,40 đến 19,20 ngày) cũng như tỷ lệ giới tính đực/cái (dao động từ $1:1,03$ đến $1:1,06$, chênh lệch $< 2%$).

5. Nhiệt độ 25°C và 30°C tác động khác nhau như thế nào đến sinh trưởng và sức sinh sản của ruồi? Mặc dù thời gian phát dục các pha trước trưởng thành và tỷ lệ giới tính ở hai mức nhiệt độ có sự tương đồng, nhưng các cá thể nuôi ở 25°C cho khối lượng cơ thể, kích thước các pha và sức sinh sản của trưởng thành cái vượt trội hơn rõ rệt so với các cá thể nuôi ở 30°C.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Phạm Đàm Quốc Tuấn đã thực hiện nghiên cứu thực nghiệm về đặc điểm hình thái, sinh vật học và sinh thái học của loài ruồi đục quả Phương Đông Bactrocera dorsalis tại Gia Lâm, Hà Nội năm 2021. Kết quả nghiên cứu chứng minh mật độ nuôi 100 trứng/25 ml thức ăn nhân tạo và nhiệt độ 25°C (ẩm độ 70%) là điều kiện sinh thái tối ưu giúp sâu non tích lũy dinh dưỡng tốt nhất, tối đa hóa khối lượng cơ thể và nâng cao sức sinh sản của trưởng thành. Đề tài cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm phục vụ công tác nhân nuôi côn trùng chuẩn trong phòng thí nghiệm và góp phần định hướng các giải pháp quản lý dịch hại tổng hợp đối với ruồi đục quả trên cây ăn trái.