Tổng quan nghiên cứu

Cây lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực chủ yếu của hơn một nửa dân số thế giới, đóng vai trò quan trọng trong sản xuất thực phẩm và nguyên liệu công nghiệp. Tại Việt Nam, đặc biệt là khu vực Đồng Bằng Sông Cửu Long (ĐBSCL), diện tích canh tác lúa đạt khoảng 7,6 triệu ha với năng suất trung bình 5,98 tấn/ha, cao hơn 38% so với mức trung bình toàn quốc. Tỉnh Tiền Giang, nằm trong vùng ĐBSCL, có diện tích xuống giống lúa khoảng 184.227 ha với năng suất trung bình 6,1 tấn/ha, sản lượng đạt 1,1 triệu tấn/năm. Tuy nhiên, cỏ dại, đặc biệt là cỏ lồng vực (Echinochloa crus-galli), là một trong những nguyên nhân chính làm giảm năng suất lúa, gây thiệt hại lên đến 46% nếu không được kiểm soát hiệu quả.

Cỏ lồng vực có khả năng cạnh tranh mạnh mẽ với cây lúa nhờ tốc độ sinh trưởng nhanh và khả năng “bắt chước” hình thái cây lúa ở giai đoạn đầu, khiến việc nhổ bỏ thủ công trở nên khó khăn. Việc sử dụng thuốc trừ cỏ hóa học là phương pháp phổ biến và hiệu quả nhất trong quản lý cỏ dại quy mô lớn, tuy nhiên, việc lạm dụng thuốc đã dẫn đến hiện tượng cỏ lồng vực kháng thuốc, làm giảm hiệu quả kiểm soát và tăng chi phí sản xuất.

Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hiệu lực của một số hoạt chất trừ cỏ phổ biến và xác định mức độ kháng thuốc của cỏ lồng vực thu thập tại hai huyện Châu Thành và Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang trong giai đoạn từ tháng 10/2022 đến tháng 10/2023. Kết quả nghiên cứu nhằm đề xuất các giải pháp sử dụng thuốc trừ cỏ hiệu quả, góp phần làm chậm quá trình phát triển tính kháng thuốc của cỏ lồng vực, từ đó nâng cao năng suất và chất lượng sản xuất lúa tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về tính kháng thuốc trừ cỏ, bao gồm:

  • Kháng thuốc mục tiêu (Target-site resistance): Thay đổi hoặc đột biến tại vị trí tác động của thuốc trên enzyme hoặc protein mục tiêu, làm giảm hiệu quả liên kết thuốc, ví dụ như đột biến tại enzyme Acetolactate synthase (ALS) hoặc Acetyl-CoA carboxylase (ACCase).
  • Kháng thuốc không mục tiêu (Non-target-site resistance): Tăng cường hoạt động enzyme giải độc thuốc như cytochrom P450 monooxygenase và glutathione S-transferase (GST), giúp cây cỏ chuyển hóa và loại bỏ thuốc nhanh hơn.
  • Mô hình đánh giá hiệu lực thuốc trừ cỏ: Sử dụng các chỉ số nồng độ gây chết 50% (LC50) và 95% (LC95) để xác định mức độ kháng thuốc của quần thể cỏ.
  • Quản lý kháng thuốc diệt cỏ: Áp dụng chiến lược luân phiên thuốc, hỗn hợp nhiều hoạt chất, luân canh cây trồng và giảm thiểu sự phân tán hạt cỏ dại nhằm hạn chế sự phát triển của tính kháng thuốc.

Các khái niệm chính bao gồm: hiệu lực phòng trừ, mức độ kháng thuốc, nồng độ gây chết (LC50, LC95), hoạt chất trừ cỏ (Penoxulam, Propanil, Quinclorac, Cyhalofop-butyl), và quần thể cỏ lồng vực.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Mẫu cỏ lồng vực được thu thập tại hai huyện Châu Thành và Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang, đảm bảo khoảng cách giữa các điểm thu thập ít nhất 5 km, mỗi điểm thu 20 bông cỏ già sinh lý trên 70%.
  • Phương pháp phân tích:
    • Thí nghiệm ngoài đồng ruộng đánh giá hiệu lực của 4 hoạt chất trừ cỏ phổ biến (Penoxulam, Propanil, Quinclorac, Cyhalofop-butyl) trên diện tích 30 m², bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn toàn với 3 lần lặp lại.
    • Thí nghiệm trong nhà lưới xác định nồng độ gây chết (LC50, LC95) và tỷ lệ kháng thuốc của các mẫu cỏ thu thập.
    • Phân tích số liệu bằng phần mềm SAS với phương pháp ANOVA và trắc nghiệm Duncan, biểu đồ minh họa bằng Microsoft Excel.
  • Timeline nghiên cứu:
    • Thu thập mẫu và thí nghiệm ngoài đồng: Tháng 10/2022 – 4/2023.
    • Thí nghiệm trong nhà lưới và phân tích mức độ kháng thuốc: Tháng 5/2023 – 10/2023.
  • Cỡ mẫu: Mỗi nghiệm thức có 3 lần lặp, mỗi lần lặp 3 chậu, tổng số mẫu đủ để đánh giá độ tin cậy kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Hiệu lực phòng trừ ngoài đồng ruộng:
    • Hoạt chất Penoxulam duy trì hiệu lực khoảng 70% trong việc kiểm soát cỏ lồng vực tại hai huyện Châu Thành và Cai Lậy.
    • Các hoạt chất Propanil, Quinclorac và Cyhalofop-butyl có hiệu lực trung bình khoảng 55%.
  2. Mức độ kháng thuốc trong nhà lưới:
    • Quần thể cỏ lồng vực tại hai huyện đã biểu hiện tính kháng với cả 4 hoạt chất trên.
    • Để kiểm soát 90-95% quần thể cỏ, cần sử dụng nồng độ thuốc cao hơn 2-3 lần so với nồng độ khuyến cáo của nhà sản xuất.
  3. Tỷ lệ kháng thuốc so với nồng độ khuyến cáo:
    • Tại huyện Châu Thành, tỷ lệ kháng lần lượt là: Propanil 8,8; Quinclorac 3,7; Cyhalofop-butyl 2,7; Penoxulam 3.
    • Tại huyện Cai Lậy, tỷ lệ kháng lần lượt là: Propanil 8,7; Quinclorac 2,9; Cyhalofop-butyl 2,4; Penoxulam 2,9.
  4. So sánh với mẫu cỏ trên đất không trồng trọt:
    • Tỷ lệ kháng tại Châu Thành là: Propanil 6,2; Quinclorac 5,0; Cyhalofop-butyl 3,14; Penoxulam 2,6.
    • Tại Cai Lậy là: Propanil 6,8; Quinclorac 4,9; Cyhalofop-butyl 2,9; Penoxulam 2,3.
  5. Diễn biến mức độ kháng so với năm 2021:
    • Mức độ kháng của Cyhalofop-butyl, Quinclorac và Propanil tại Châu Thành tăng lần lượt 0,97; 1,23 và 1 lần.
    • Giá trị LC50 năm 2023 cao hơn năm 2021, ví dụ LC50 của Cyhalofop-butyl là 283,6 ppm so với 277,1 ppm năm 2021.

Thảo luận kết quả

Hiệu lực giảm của các hoạt chất trừ cỏ cho thấy quần thể cỏ lồng vực tại Tiền Giang đã phát triển khả năng kháng thuốc đáng kể, đặc biệt với Propanil có tỷ lệ kháng cao nhất. Việc phải tăng liều lượng thuốc lên 2-3 lần so với khuyến cáo để đạt hiệu quả kiểm soát 90-95% là dấu hiệu rõ ràng của sự tiến hóa kháng thuốc trong quần thể cỏ. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, cho thấy việc sử dụng thuốc trừ cỏ liên tục cùng loại hoặc nhóm cơ chế tác động là nguyên nhân chính dẫn đến kháng thuốc.

Biểu đồ thể hiện tỷ lệ kháng thuốc theo từng hoạt chất và từng địa điểm sẽ minh họa rõ sự khác biệt mức độ kháng giữa các huyện và so với mẫu cỏ trên đất không trồng trọt. Bảng so sánh LC50 qua các năm cũng cho thấy xu hướng tăng dần của mức độ kháng, cảnh báo nguy cơ mất kiểm soát cỏ lồng vực nếu không có biện pháp quản lý hiệu quả.

Việc phát hiện mức độ kháng thuốc cao ở cả hai huyện cho thấy cần thiết phải áp dụng các chiến lược quản lý kháng thuốc tổng hợp, bao gồm luân phiên thuốc, sử dụng hỗn hợp nhiều hoạt chất và kết hợp biện pháp phi hóa học để duy trì hiệu quả kiểm soát và giảm thiểu tác động môi trường.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Luân phiên sử dụng thuốc trừ cỏ với các cơ chế tác động khác nhau

    • Mục tiêu: Giảm áp lực chọn lọc lên quần thể cỏ lồng vực, làm chậm quá trình phát triển kháng thuốc.
    • Thời gian: Áp dụng ngay trong các vụ mùa tiếp theo.
    • Chủ thể thực hiện: Nông dân, cán bộ kỹ thuật nông nghiệp.

  2. Sử dụng hỗn hợp nhiều hoạt chất trừ cỏ có hiệu lực trung bình đến cao

    • Mục tiêu: Tăng hiệu quả kiểm soát, hạn chế sự phát triển của quần thể kháng thuốc.
    • Thời gian: Thực hiện trong vòng 1-2 năm tới.
    • Chủ thể thực hiện: Các công ty cung cấp thuốc BVTV, nông dân.

  3. Tăng cường giám sát và đánh giá mức độ kháng thuốc định kỳ

    • Mục tiêu: Phát hiện sớm sự xuất hiện của quần thể kháng thuốc mới, điều chỉnh kịp thời chiến lược quản lý.
    • Thời gian: Định kỳ hàng năm.
    • Chủ thể thực hiện: Trung tâm bảo vệ thực vật, các viện nghiên cứu.

  4. Kết hợp biện pháp quản lý tổng hợp cỏ dại (IWM)

    • Mục tiêu: Giảm phụ thuộc vào thuốc hóa học, sử dụng các biện pháp cơ học, sinh học và luân canh cây trồng.
    • Thời gian: Triển khai lâu dài, bắt đầu từ vụ mùa hiện tại.
    • Chủ thể thực hiện: Nông dân, cán bộ kỹ thuật, các tổ chức nông nghiệp.

  5. Tuyên truyền, đào tạo nâng cao nhận thức cho nông dân về quản lý kháng thuốc

    • Mục tiêu: Nâng cao hiểu biết về tác hại của việc lạm dụng thuốc và cách sử dụng thuốc hiệu quả.
    • Thời gian: Liên tục trong các chương trình đào tạo và tập huấn.
    • Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp, các tổ chức đào tạo.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nông dân và chủ trang trại trồng lúa

    • Lợi ích: Hiểu rõ về hiệu quả và mức độ kháng thuốc của các hoạt chất trừ cỏ, từ đó lựa chọn phương pháp phòng trừ phù hợp, giảm thiểu thiệt hại năng suất.

  2. Cán bộ kỹ thuật và chuyên gia bảo vệ thực vật

    • Lợi ích: Cung cấp dữ liệu khoa học để tư vấn kỹ thuật, xây dựng kế hoạch quản lý cỏ dại hiệu quả, đặc biệt trong việc phòng chống kháng thuốc.

  3. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành nông nghiệp, bảo vệ thực vật

    • Lợi ích: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, kết quả thực nghiệm và cơ sở lý thuyết về kháng thuốc trừ cỏ, phục vụ cho các nghiên cứu tiếp theo.

  4. Các doanh nghiệp sản xuất và phân phối thuốc bảo vệ thực vật

    • Lợi ích: Nắm bắt xu hướng kháng thuốc trên thị trường, điều chỉnh sản phẩm và chiến lược kinh doanh phù hợp với nhu cầu thực tế.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cỏ lồng vực lại dễ phát triển tính kháng thuốc?
    Cỏ lồng vực có tốc độ sinh trưởng nhanh, khả năng thích nghi cao và thường xuyên tiếp xúc với thuốc trừ cỏ cùng loại hoặc nhóm cơ chế tác động, tạo áp lực chọn lọc mạnh dẫn đến tiến hóa tính kháng.

  2. Hiệu lực của Penoxulam so với các hoạt chất khác như thế nào?
    Penoxulam duy trì hiệu lực khoảng 70%, cao hơn so với Propanil, Quinclorac và Cyhalofop-butyl (khoảng 55%), tuy nhiên quần thể cỏ đã bắt đầu biểu hiện kháng thuốc với Penoxulam.

  3. Làm thế nào để xác định mức độ kháng thuốc của cỏ?
    Thông qua thí nghiệm trong nhà lưới, xác định nồng độ gây chết 50% (LC50) và 95% (LC95) của các hoạt chất trên mẫu cỏ thu thập, so sánh với nồng độ khuyến cáo để đánh giá tỷ lệ kháng.

  4. Việc tăng liều lượng thuốc có phải là giải pháp hiệu quả?
    Tăng liều lượng có thể tạm thời kiểm soát cỏ kháng thuốc nhưng sẽ làm tăng chi phí, nguy cơ ô nhiễm môi trường và thúc đẩy sự phát triển kháng thuốc nhanh hơn.

  5. Chiến lược quản lý kháng thuốc nào được khuyến nghị?
    Luân phiên sử dụng thuốc với các cơ chế tác động khác nhau, sử dụng hỗn hợp nhiều hoạt chất, kết hợp biện pháp phi hóa học và giám sát định kỳ là các chiến lược hiệu quả để quản lý kháng thuốc.

Kết luận

  • Quần thể cỏ lồng vực tại Tiền Giang đã phát triển mức độ kháng thuốc đáng kể với các hoạt chất Penoxulam, Propanil, Quinclorac và Cyhalofop-butyl.
  • Hiệu lực phòng trừ ngoài đồng ruộng của Penoxulam đạt khoảng 70%, các hoạt chất còn lại khoảng 55%.
  • Để kiểm soát hiệu quả 90-95% quần thể cỏ, cần tăng liều lượng thuốc lên 2-3 lần so với khuyến cáo, làm tăng chi phí và nguy cơ kháng thuốc.
  • Mức độ kháng thuốc có xu hướng tăng so với các năm trước, cảnh báo nguy cơ mất kiểm soát cỏ lồng vực nếu không có biện pháp quản lý phù hợp.
  • Đề xuất áp dụng chiến lược luân phiên thuốc, sử dụng hỗn hợp hoạt chất, kết hợp biện pháp quản lý tổng hợp và tăng cường giám sát để duy trì hiệu quả phòng trừ và làm chậm quá trình kháng thuốc.

Hành động tiếp theo: Triển khai ngay các giải pháp quản lý kháng thuốc tại địa phương, đồng thời mở rộng nghiên cứu đánh giá mức độ kháng thuốc trên diện rộng để có chính sách phù hợp.

Kêu gọi hành động: Các bên liên quan cần phối hợp chặt chẽ trong việc áp dụng các biện pháp quản lý kháng thuốc nhằm bảo vệ năng suất lúa và phát triển bền vững ngành nông nghiệp Việt Nam.