Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Cây dừa (Cocos nucifera L.) là cây trồng nông nghiệp có giá trị kinh tế cao, phân bố chủ yếu tại khu vực ven biển và đồng bằng. Tại Việt Nam, dừa là nguồn nguyên liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp chế biến, trong đó vùng Đồng bằng sông Cửu Long chiếm 88,2% diện tích cả nước, tập trung nhiều nhất ở các tỉnh Bến Tre (khoảng 78.000 ha), Trà Vinh (khoảng 26.000 ha), Tiền Giang (khoảng 21.000 ha) và Vĩnh Long (khoảng 10.000 ha). Tuy nhiên, vào tháng 7 năm 2020, sâu đầu đen Opisina arenosella Walker (Lepidoptera: Xylorictidae) được phát hiện lần đầu tiên tại tỉnh Bến Tre và nhanh chóng lây lan, gây thiệt hại nghiêm trọng. Loài sâu ăn lá này tấn công cây dừa ở mọi giai đoạn phát triển, gây hại từ 13,8% đến 21% số lá và làm sụt giảm tới 45,4% sản lượng dừa.

Do đặc điểm thân dừa cao, việc quan sát phát hiện sớm dịch hại gặp nhiều trở ngại. Biện pháp phun thuốc bảo vệ thực vật hóa học khó đạt hiệu quả đồng đều, tốn kém chi phí, đồng thời đe dọa trực tiếp đến sức khỏe con người, hệ sinh vật có ích và nguồn nước dưới tán dừa. Để đáp ứng nhu cầu canh tác hữu cơ và phát triển nông nghiệp bền vững, kiểm soát sinh học bằng cách phóng thích thiên địch (đặc biệt là các loài ong ký sinh bản địa như Bracon hebetor) được xác định là hướng tiếp cận an toàn và khả thi. Tuy nhiên, quy trình nhân nuôi hàng loạt thiên địch đòi hỏi phải cung cấp một lượng lớn sâu đầu đen làm vật chủ. Việc duy trì quần thể sâu đầu đen thuần túy bằng lá dừa tươi trong phòng thí nghiệm gặp nhiều khó khăn do nguồn lá dừa tốn công thu hái, chiếm diện tích và khó bảo quản dài ngày. Do đó, việc tìm kiếm các loại cây ký chủ phụ phổ biến tại địa phương nhằm thay thế lá dừa là một yêu cầu cấp thiết.

Đề tài khóa luận tốt nghiệp kỹ sư ngành Bảo vệ thực vật của tác giả Trịnh Thị Ngọc Linh được thực hiện nhằm giải quyết bài toán trên, với các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể:

  1. Xác định hiệu quả của các nguồn thức ăn khác nhau lên khả năng nhân nuôi sâu đầu đen Opisina arenosella thông qua các chỉ tiêu về kích thước hình thái và đặc điểm sinh học.
  2. Đánh giá ảnh hưởng của các loại thức ăn lên tỷ lệ sống sót, khả năng đẻ trứng và tuổi thọ thành trùng của sâu đầu đen.
  3. Xác định loại thức ăn thay thế tối ưu giúp rút ngắn vòng đời và nâng cao tỷ lệ hoàn thành vòng đời của sâu phục vụ công tác nhân sinh khối.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Sâu đầu đen hại dừa Opisina arenosella Walker ở các pha phát triển (trứng, ấu trùng, nhộng, thành trùng).
  • Phạm vi thức ăn: 4 loại thức ăn thực vật gồm lá dừa xiêm (Cocos nucifera), lá mít Thái (Artocarpus heterophyllus), lá chuối sáp (Musa paradisiaca) và lá dừa nước (Nypa fruticans).
  • Phạm vi thời gian: Từ tháng 05/2023 đến tháng 02/2024.
  • Phạm vi không gian: Phòng thí nghiệm Bộ môn Bảo vệ Thực vật, Khoa Nông học, Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh.
  • Điều kiện vi khí hậu thí nghiệm: Nhiệt độ duy trì ở 28 ± 2 °C, độ ẩm không khí 70 ± 5%, chế độ chiếu sáng quang kỳ 12 giờ sáng : 12 giờ tối.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận được xây dựng dựa trên cơ sở phân loại học côn trùng, tập tính học và sinh thái học dinh dưỡng của sâu đầu đen Opisina arenosella thuộc họ Xylorictidae, bộ Cánh vảy (Lepidoptera). Các tài liệu tổng quan trong nước và quốc tế chỉ ra rằng mặc dù dừa là ký chủ chính, O. arenosella có phổ ký chủ tương đối rộng trên nhiều loài cây một lá mầm và một số cây hai lá mầm (như các loài họ Cau dừa Arecaceae, chuối, mít). Nghiên cứu kế thừa các dẫn liệu sinh học từ các công trình của Nasser và Abdurahiman (2001), Chomphukhiao (2011, 2017), Perera và ctv. (1988), Lê Khắc Hoàng và ctv. (2022). Khung kiểm soát sinh học của khóa luận định hướng phục vụ nhân nuôi vật chủ cho các loài thiên địch ký sinh tiềm năng đã ghi nhận tại Bến Tre như ong Bracon hebetor (ký sinh ấu trùng), Trichospilus pupivorus và Brachymeria sp. (ký sinh nhộng).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm sinh học trong phòng thí nghiệm được triển khai thông qua hai thí nghiệm chính:

Thí nghiệm 1: Xác định một số đặc điểm hình thái, sinh học và đánh giá khả năng nhân nuôi sâu đầu đen trên 4 loại thức ăn.

  • Bố trí thí nghiệm: Theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên đơn yếu tố (CRD), gồm 4 nghiệm thức tương ứng với 4 loại thức ăn (lá dừa xiêm, lá mít Thái, lá chuối sáp, lá dừa nước), lặp lại 3 lần. Mỗi lần lặp lại theo dõi 100 ấu trùng tuổi 1 (mới nở 1 ngày tuổi).
  • Quy cách chăm sóc và theo dõi: Ấu trùng được nuôi trong hộp nhựa kích thước 15 x 10 x 7,5 cm có nắp khoét dán lưới thoáng khí. Nguồn lá thức ăn được chuẩn hóa theo vị trí thu hái (lá dừa xiêm lấy từ tàu 1 - 5 tính từ dưới lên; lá mít Thái lấy từ cành 1 - 3; lá chuối sáp lấy từ tàu 1 - 3; lá dừa nước lấy từ tàu 1 - 3 tính từ ngoài vào). Thức ăn được thay mới định kỳ 2 ngày/lần. Khi sâu hóa nhộng và vũ hóa thành trùng, cá thể được chuyển sang lồng mica 30 x 30 x 25 cm có bổ sung giấy làm giá thể đẻ trứng.
  • Chỉ tiêu đo đạc:
    • Kích thước vỏ đầu, chiều dài, chiều rộng ấu trùng (đo sau lột xác 24 giờ).
    • Kích thước chiều dài, chiều rộng nhộng (đo sau hóa nhộng 36 giờ).
    • Chiều dài, chiều rộng thân và sải cánh của thành trùng đực, cái.
    • Thời gian phát triển từng pha (trứng, các tuổi ấu trùng, nhộng, thành trùng).
    • Tỷ lệ sống sót qua từng tuổi, tỷ lệ hóa nhộng, tỷ lệ vũ hóa, tỷ lệ hoàn thành vòng đời và tỷ lệ đực:cái.

Thí nghiệm 2: Đánh giá khả năng đẻ trứng và tuổi thọ thành trùng sâu đầu đen trên 4 loại thức ăn.

  • Bố trí thí nghiệm: Theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên đơn yếu tố (CRD), gồm 4 nghiệm thức tương ứng với nguồn thức ăn của pha ấu trùng từ thí nghiệm 1, lặp lại 10 lần. Mỗi lần lặp lại là một cặp thành trùng (1 đực : 1 cái) mới vũ hóa.
  • Quy cách theo dõi: Cặp thành trùng được nhốt trong hộp nhựa tròn (7,3 x 6,5 x 3,2 cm), nắp có lưới thoáng khí, được bổ sung dinh dưỡng bằng dung dịch mật ong hoa cà phê nồng độ 30% và nước cất. Đặt sẵn các mảnh khăn giấy (2 x 3 cm) làm giá thể cho thành trùng đẻ trứng.
  • Chỉ tiêu theo dõi: Thời gian tiền đẻ trứng, thời gian đẻ trứng, số lượng trứng đẻ hàng ngày, tổng số trứng/thành trùng cái, thời gian sau đẻ trứng, tuổi thọ thành trùng đực/cái và tỷ lệ nở của 100 trứng chọn ngẫu nhiên.

Trang thiết bị thu thập và phương pháp phân tích số liệu:

  • Kính hiển vi soi nổi KTST-978PRO KTECK (Đài Loan), độ phóng đại 17x - 110x; máy ảnh Canon 7D Mark II (Nhật Bản, độ phân giải 20,1 MP); cân vi lượng tiểu ly điện tử A&D FX-120i (Nhật Bản, độ chính xác 0,001 g).
  • Dữ liệu thô được ghi nhận, tổng hợp trên phần mềm Microsoft Excel 2019. Số liệu tỷ lệ phần trăm được chuyển đổi sang dạng $\arcsin\sqrt{x}$, số liệu thời gian phát triển được chuyển đổi dạng $\log(x)$ trước khi phân tích phương sai (ANOVA) và so sánh trung bình nghiệm thức bằng trắc nghiệm phân hạng LSD ở mức ý nghĩa $\alpha = 0,01$ trên phần mềm thống kê SAS 9.0.

Nội dung chính theo từng chương

Mở đầu

Tác giả nêu bật tầm quan trọng của cây dừa đối với cơ cấu kinh tế nông nghiệp Việt Nam, đặc biệt là vùng Đồng bằng sông Cửu Long. Sự xuất hiện của dịch sâu đầu đen Opisina arenosella tại Bến Tre từ giữa năm 2020 đã đặt ra thách thức lớn cho sản xuất do mức độ tàn phá tán lá và suy giảm sản lượng nghiêm trọng. Việc sử dụng biện pháp hóa học bộc lộ nhiều nhược điểm trên cây dừa thân cao, trong khi biện pháp sinh học thông qua nhân thả ong ký sinh đòi hỏi nguồn thức ăn nhân nuôi vật chủ dồi dào, ổn định. Tác giả xác lập tính cấp thiết của việc tìm kiếm các loại lá cây sẵn có tại địa phương (mít Thái, chuối sáp, dừa nước) để thay thế lá dừa xiêm trong phòng thí nghiệm.

Chương 1: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng kết có hệ thống các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước về:

  • Cây dừa và tình hình sản xuất: Số liệu FAOstat (2021) ghi nhận diện tích dừa toàn cầu đạt 11,347 triệu ha, sản lượng 64,093 triệu tấn. Việt Nam đứng thứ 7 thế giới về diện tích (167.642 ha) và thứ 6 về sản lượng (1,866 triệu tấn).
  • Thành phần sâu hại chính trên dừa: Liệt kê các loài gây hại nghiêm trọng gồm kiến vương (Oryctes rhinoceros), bọ cánh cứng hại dừa (Brontispa longissima), đuông dừa (Rhynchophorus ferrugineus), sâu nai (Parasa lepida) và sâu đầu đen (Opisina arenosella).
  • Đặc điểm phân bố và sinh học của sâu đầu đen: Nguồn gốc Nam Á (Ấn Độ, Sri Lanka), lây lan sang Đông Nam Á (Thái Lan năm 2007, Việt Nam năm 2020). Mô tả chi tiết hình thái các pha phát triển: trứng hình elip đổi màu từ vàng kem sang nâu đỏ; ấu trùng dệt ống tơ lẩn trốn; nhộng hình bầu dục màu nâu sẫm; thành trùng màu trắng xám.
  • Biện pháp quản lý dịch hại: Đánh giá các phương thức phòng trừ hóa học (phun thuốc, tiêm thân monocrotophos), bẫy pheromone và quản lý sinh học bằng thiên địch. Điểm danh các loài ong ký sinh hiệu quả cao như Goniozus nephantidis, Bracon brevicornis, Bracon hebetor, Trichospilus pupivora. Đồng thời, phân tích các nghiên cứu nhân nuôi sâu đầu đen bằng môi trường bán nhân tạo (công thức của Jin và ctv., 2018) và các loại ký chủ tự nhiên khác nhau.

Chương 2: Vật liệu và phương pháp nghiên cứu

Trình bày chi tiết địa điểm, thời gian, điều kiện buồng nuôi chuẩn hóa (28 ± 2 °C, ẩm độ 70 ± 5%, quang kỳ 12:12). Quy trình tạo nguồn sâu bắt đầu từ cá thể thu ngoài tự nhiên tại Bến Tre, nhân nuôi thích nghi trên lá dừa xiêm qua 3 thế hệ (F3) trước khi đưa vào bố trí thí nghiệm chính thức. Mô tả phương pháp bố trí khối hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) cho Thí nghiệm 1 (100 ấu trùng x 4 nghiệm thức x 3 lần lặp lại) và Thí nghiệm 2 (1 cặp thành trùng x 4 nghiệm thức x 10 lần lặp lại). Định nghĩa cụ thể các công thức tính tỷ lệ sống sót, tỷ lệ hóa nhộng, tỷ lệ vũ hóa, tỷ lệ đực:cái và quy trình chuyển đổi số liệu trước khi phân tích phương sai bằng phần mềm SAS 9.0.

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương này tập trung phân tích sâu các dẫn liệu thực nghiệm thu được từ 4 loại thức ăn, chia thành hai phần chính:

1. Đặc điểm hình thái, sinh học và khả năng nhân nuôi:

  • Hình thái và kích thước vỏ đầu: Kích thước vỏ đầu ở tuổi 1 - 3 không có sai khác mang ý nghĩa thống kê giữa các loại thức ăn. Tuy nhiên, từ tuổi 4 trở đi, ấu trùng ăn lá dừa nước có kích thước vỏ đầu nhỏ hơn rõ rệt ($0,541 \pm 0,005$ mm) so với nhóm ăn lá dừa xiêm ($0,675 \pm 0,003$ mm), lá mít Thái ($0,660 \pm 0,003$ mm) và lá chuối sáp ($0,659 \pm 0,003$ mm). Đáng chú ý, ấu trùng nuôi trên lá dừa xiêm, mít Thái và chuối sáp chỉ trải qua 6 tuổi, trong khi ấu trùng nuôi trên lá dừa nước phải trải qua 8 tuổi. Kích thước vỏ đầu tuổi 8 trên dừa nước đạt $1,895 \pm 0,017$ mm, tương đương kích thước vỏ đầu tuổi 6 của nhóm ăn 3 loại thức ăn còn lại.
  • Kích thước chiều dài và chiều rộng cơ thể: Chiều dài ấu trùng tuổi 6 nuôi trên lá dừa nước chỉ đạt $10,258 \pm 0,071$ mm, thấp hơn nhiều so với lá dừa xiêm ($17,519 \pm 0,552$ mm), lá mít Thái ($16,580 \pm 0,113$ mm) và lá chuối sáp ($16,542 \pm 0,132$ mm). Khi phát triển đến tuổi 8, chiều dài sâu trên dừa nước mới đạt $13,671 \pm 0,245$ mm. Kích thước nhộng và thành trùng cũng phản ánh xu hướng tương tự: nhộng trên dừa nước nhỏ nhất (dài $8,23 \pm 0,02$ mm; rộng $2,19 \pm 0,02$ mm); sải cánh thành trùng cái trên dừa nước đạt $23,40 \pm 0,24$ mm, ngắn hơn đáng kể so với dừa xiêm ($26,15 \pm 0,18$ mm) và mít Thái ($25,80 \pm 0,12$ mm).
  • Thời gian phát triển các pha: Pha trứng (dao động 6,79 - 6,96 ngày) và pha nhộng (8,93 - 9,20 ngày) không khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa 4 loại thức ăn. Tuy nhiên, tổng thời gian pha ấu trùng trên lá dừa nước kéo dài vượt trội ($55,76 \pm 0,14$ ngày), kế đến là lá dừa xiêm ($41,15 \pm 0,14$ ngày), trong khi trên lá mít Thái ($36,56 \pm 0,47$ ngày) và lá chuối sáp ($36,93 \pm 0,89$ ngày) có thời gian phát triển ngắn nhất.
Chỉ tiêu theo dõi Lá dừa xiêm Lá mít Thái Lá chuối sáp Lá dừa nước Mức ý nghĩa ($F_{\text{tính}}$)
Số tuổi ấu trùng (tuổi) 6 6 6 8 -
Chiều dài ấu trùng tuổi 6 (mm) $17,519 \pm 0,552^{\text{a}}$ $16,580 \pm 0,113^{\text{a}}$ $16,542 \pm 0,132^{\text{a}}$ $10,258 \pm 0,071^{\text{b}}$ $131,40^{**}$
Chiều dài nhộng (mm) $9,82 \pm 0,13^{\text{a}}$ $10,14 \pm 0,27^{\text{a}}$ $9,61 \pm 0,14^{\text{a}}$ $8,23 \pm 0,02^{\text{b}}$ $26,54^{**}$
Sải cánh thành trùng cái (mm) $26,15 \pm 0,18^{\text{a}}$ $25,80 \pm 0,12^{\text{a}}$ $24,86 \pm 0,17^{\text{b}}$ $23,40 \pm 0,24^{\text{c}}$ $45,27^{**}$
Tổng thời gian pha ấu trùng (ngày) $41,15 \pm 0,14^{\text{b}}$ $36,56 \pm 0,47^{\text{c}}$ $36,93 \pm 0,89^{\text{c}}$ $55,76 \pm 0,14^{\text{a}}$ $459,11^{**}$
Vòng đời thành trùng đực (ngày) $55,37 \pm 0,35^{\text{b}}$ $52,77 \pm 2,32^{\text{c}}$ $52,00 \pm 0,72^{\text{c}}$ $71,42 \pm 0,14^{\text{a}}$ $522,13^{**}$
Vòng đời thành trùng cái (ngày) $58,33 \pm 0,31^{\text{b}}$ $52,87 \pm 0,81^{\text{c}}$ $53,83 \pm 1,26^{\text{c}}$ $73,00 \pm 1,32^{\text{a}}$ $230,53^{**}$
Tỷ lệ sống sót tuổi 1 (%) $78,67 \pm 1,53^{\text{a}}$ $53,00 \pm 2,00^{\text{b}}$ $83,67 \pm 3,21^{\text{a}}$ $61,33 \pm 8,08^{\text{b}}$ $32,48^{**}$
Tỷ lệ hoàn thành vòng đời (%) $45,33 \pm 2,52$ $35,50 \pm 2,00$ $56,00 \pm 3,00$ $36,32 \pm 4,62$ -

(Ghi chú: Các chữ cái khác nhau trong cùng một hàng biểu thị sai khác có ý nghĩa thống kê ở mức $\alpha = 0,01$; $^{**}$ khác biệt rất có ý nghĩa thống kê).

  • Khả năng nhân nuôi: Ấu trùng nuôi trên lá chuối sáp có tỷ lệ sống sót cao nhất qua các lứa tuổi; tỷ lệ ấu trùng tuổi 1 phát triển đến khi hoàn thành vòng đời đạt $56,00 \pm 3,00%$, vượt trội hơn hẳn lá dừa xiêm ($45,33 \pm 2,52%$), dừa nước ($36,32 \pm 4,62%$) và mít Thái ($35,50 \pm 2,00%$).

2. Khả năng đẻ trứng và tuổi thọ thành trùng:

  • Sức đẻ trứng: Thành trùng cái bắt nguồn từ ấu trùng nuôi trên lá dừa xiêm có sức sinh sản cao nhất, đạt trung bình $177,90 \pm 85,17$ trứng/cái. Nhóm nuôi trên lá chuối sáp và lá mít Thái đạt lần lượt $163,30 \pm 90,20$ trứng và $136,60 \pm 63,31$ trứng. Nhóm ăn lá dừa nước có sức đẻ trứng thấp nhất, chỉ đạt $84,50 \pm 36,87$ trứng/cái.
  • Tỷ lệ trứng nở: Tỷ lệ trứng nở trên lá chuối sáp, lá dừa xiêm và lá mít Thái ở mức rất cao, dao động từ $94,33 \pm 3,21%$ đến $98,67 \pm 1,53%$, trong khi lá dừa nước chỉ đạt $83,67 \pm 4,73%$.
  • Tuổi thọ thành trùng: Tuổi thọ của thành trùng cái giữa 4 loại thức ăn không có sự khác biệt mang ý nghĩa thống kê. Tỷ lệ giới tính (đực : cái) trên lá chuối sáp, lá dừa xiêm và lá mít Thái cân bằng, không có sự chênh lệch có ý nghĩa thống kê; riêng trên lá dừa nước ghi nhận sự chênh lệch giới tính lớn.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Xác định được vòng đời hoàn chỉnh của sâu đầu đen Opisina arenosella trên 4 loại thức ăn ở điều kiện 28 ± 2 °C: ngắn nhất trên lá chuối sáp (đực $52,00 \pm 0,72$ ngày; cái $53,83 \pm 1,26$ ngày) và lá mít Thái (đực $52,77 \pm 2,32$ ngày; cái $52,87 \pm 0,81$ ngày); trung bình trên lá dừa xiêm (đực $55,37 \pm 0,35$ ngày; cái $58,33 \pm 0,31$ ngày); dài nhất trên lá dừa nước (đực $71,42 \pm 0,14$ ngày; cái $73,00 \pm 1,32$ ngày).
  • Phát hiện hiện tượng biến đổi số tuổi ấu trùng phụ thuộc vào loại thức ăn: sâu nuôi trên lá dừa xiêm, mít Thái và chuối sáp chỉ có 6 tuổi; trong khi nuôi trên lá dừa nước sâu trải qua 8 tuổi với kích thước vỏ đầu và chiều dài cơ thể ở mỗi tuổi đều nhỏ hơn rõ rệt.
  • Khẳng định lá chuối sáp là loại thức ăn phù hợp nhất để nhân nuôi sâu đầu đen trong điều kiện nhân tạo, cho tỷ lệ ấu trùng tuổi 1 hoàn thành vòng đời cao nhất ($56,00 \pm 3,00%$), tỷ lệ trứng nở đạt $94,33 \pm 3,21%$, và sức đẻ trứng đạt $163,30 \pm 90,20$ trứng/cái.

Đóng góp so với nghiên cứu trước

  • So với các nghiên cứu trước đây (như Chomphukhiao, 2011; Perera và ctv., 1988 ghi nhận sâu đầu đen thường có 5 tuổi; Lê Khắc Hoàng và ctv., 2022 ghi nhận 6 tuổi trên lá dừa với vòng đời trung bình 47,7 ngày), công trình này đã cung cấp bộ dữ liệu đo đạc hình thái chi tiết qua từng tuổi (từ tuổi 1 đến tuổi 8) của chủng sâu đầu đen xâm nhập tại miền Nam Việt Nam.
  • Thực nghiệm đã chứng minh bằng số liệu định lượng rằng dinh dưỡng bất lợi (lá dừa nước) kích hoạt cơ chế kéo dài pha ấu trùng thêm 2 tuổi lột xác (lên 8 tuổi) nhằm tích lũy năng lượng, phù hợp với giả thuyết sinh thái của Perera và ctv. (1988) nhưng chưa từng được kiểm chứng thực nghiệm trên nguồn thức ăn dừa nước tại ĐBSCL.
  • Mở ra giải pháp thực tiễn thay thế hoàn toàn lá dừa bằng lá chuối sáp trong quyThis request was blocked by Gemini's filters. They can occasionally trigger by mistake on safe coding, security, or biology-related queries. Please try rephrasing your prompt. You can send feedback or read more about our policies here.