Tổng quan nghiên cứu

Lúa gạo là cây lương thực chủ lực, chiếm khoảng 40% nguồn thực phẩm chính của dân số thế giới, trong đó Việt Nam giữ vị trí xuất khẩu gạo lớn thứ hai toàn cầu. Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) đóng góp khoảng 55% sản lượng lúa cả nước với năng suất trung bình 5,97 tấn/ha, cao hơn 38% so với mức trung bình toàn cầu. Tuy nhiên, năng suất lúa bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi các loại dịch hại, trong đó cỏ dại là nguyên nhân làm giảm năng suất trung bình khoảng 46%. Cỏ chác (Fimbristylis miliacea (L.) Vahl) là một trong những loài cỏ dại phổ biến và khó kiểm soát nhất trên ruộng lúa, có thể gây thiệt hại năng suất lên đến 50-60%. Việc sử dụng thuốc trừ cỏ liên tục và không hợp lý đã dẫn đến hiện tượng cỏ chác kháng thuốc, làm giảm hiệu quả phòng trừ và tăng chi phí sản xuất.

Nghiên cứu được thực hiện tại huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang trong khoảng thời gian từ tháng 5 đến tháng 10 năm 2021 nhằm đánh giá tình hình sử dụng thuốc trừ cỏ của nông dân, hiệu lực của một số hoạt chất phổ biến và xác định mức độ kháng thuốc của cỏ chác. Mục tiêu là cung cấp cơ sở dữ liệu khoa học và đề xuất các giải pháp quản lý thuốc trừ cỏ hiệu quả, góp phần làm chậm quá trình kháng thuốc, nâng cao năng suất và chất lượng lúa tại địa phương. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển chiến lược quản lý cỏ dại bền vững, giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và sức khỏe con người.

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 trừ cỏ (Herbicide Resistance): Được định nghĩa là khả năng của thực vật tồn tại và sinh sản sau khi tiếp xúc với liều lượng thuốc trừ cỏ tiêu diệt thông thường. Quá trình kháng thuốc là kết quả của sự chọn lọc tự nhiên các cá thể có đột biến gen kháng thuốc trong quần thể.

  • Cơ chế kháng thuốc trừ cỏ: Bao gồm kháng thuốc mục tiêu (đột biến gen tại vị trí tác động của thuốc) và kháng thuốc không mục tiêu (tăng cường chuyển hóa thuốc qua enzyme như cytochrome P450 và glutathione S-transferase). Các nhóm thuốc trừ cỏ phổ biến như ức chế tổng hợp Acetolactate Synthase (ALS), ức chế quang hợp PSII được nghiên cứu kỹ lưỡng.

  • Mô hình đánh giá hiệu lực thuốc và tính kháng: Sử dụng các chỉ số như nồng độ gây chết 50% (LC50), nồng độ gây chết 95% (LC95), tỷ lệ kháng (Resistance Ratio - RR) và hệ thống phân loại mức độ kháng thuốc theo Moss (1999) với các mức RRR, RR, R?, S.

Các khái niệm chính bao gồm: tính kháng thuốc, hiệu lực sinh học của thuốc, cơ chế kháng thuốc, nồng độ gây chết (LC50, LC95), và mô hình phân tích thống kê ANOVA, Probit.

Phương pháp nghiên cứu

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập mẫu cỏ chác tại 3 xã Long Định, Tân Hội Đông và Tân Lý Tây, huyện Châu Thành, tỉnh Tiền Giang. Khảo sát 100 hộ nông dân trồng lúa với diện tích tối thiểu 0,1 ha, thu thập thông tin về kinh nghiệm canh tác, sử dụng thuốc trừ cỏ và nhận biết cỏ dại.

  • Phương pháp phân tích: Thí nghiệm đánh giá hiệu lực thuốc trừ cỏ được bố trí theo thiết kế khối hoàn toàn ngẫu nhiên với 4 hoạt chất (Pyrazosulfuron Ethyl, Ethoxysulfuron, Penoxsulam, Pyribenzoxim) và đối chứng nước lã, mỗi nghiệm thức lặp lại 3 lần trên diện tích 30 m². Đánh giá mật độ và trọng lượng cỏ trước và sau phun thuốc, tính hiệu lực thuốc theo công thức Abbott.

  • Thí nghiệm trong nhà lưới: Xác định tính kháng thuốc qua các nồng độ thuốc khác nhau, tính LC50, LC95 bằng mô hình Probit sử dụng phần mềm PoloPLUS. Phân tích số liệu bằng phần mềm SAS với phương pháp ANOVA và trắc nghiệm Duncan.

  • Timeline nghiên cứu: Khảo sát và thu thập mẫu từ tháng 5 đến tháng 6 năm 2021; thí nghiệm ngoài đồng ruộng vụ Hè Thu (5-7/2021) và Thu Đông (7-9/2021); thí nghiệm nhà lưới từ tháng 5 đến tháng 10 năm 2021.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Tình hình sử dụng thuốc trừ cỏ của nông dân: Qua khảo sát 100 hộ, 100% nông dân nhận biết được cỏ chác là loài cỏ dại phổ biến và khó kiểm soát nhất trên ruộng lúa. Có khoảng 10 hoạt chất được sử dụng để phòng trừ cỏ chác, trong đó 4 hoạt chất phổ biến nhất là Ethoxysulfuron, Penoxsulam, Pyribenzoxim và Pyrazosulfuron.

  2. Hiệu lực phòng trừ ngoài đồng ruộng: Hoạt chất Penoxsulam đạt hiệu lực cao nhất, khoảng 75,5% trong việc kiểm soát các nhóm cỏ hòa bản và nan lác. Các hoạt chất Pyrazosulfuron Ethyl, Ethoxysulfuron và Pyribenzoxim có hiệu lực trung bình từ 52,7% đến 58,5% đối với cỏ chác, hiệu lực thấp đối với các nhóm cỏ khác.

  3. Mức độ kháng thuốc trong nhà lưới: Cỏ chác thu thập tại 3 xã Long Định, Tân Hội Đông và Tân Lý Tây thể hiện mức độ kháng cao đối với Pyrazosulfuron Ethyl, Ethoxysulfuron và Pyribenzoxim. Tỷ lệ kháng thuốc của cỏ chác tại các xã này cao hơn 7-8 lần so với mẫu cỏ thu thập từ vùng đất không trồng trọt (không sử dụng thuốc trừ cỏ lâu dài).

  4. Ảnh hưởng của thuốc đến cây lúa: Các hoạt chất được đánh giá không gây ngộ độc nghiêm trọng cho cây lúa, mức độ ảnh hưởng thấp, đảm bảo an toàn khi sử dụng trong điều kiện thực tế.

Thảo luận kết quả

Hiện tượng kháng thuốc trừ cỏ của cỏ chác tại huyện Châu Thành phản ánh áp lực chọn lọc mạnh mẽ do việc sử dụng liên tục các hoạt chất nhóm ức chế tổng hợp Acetolactate Synthase (ALS). Kết quả tương đồng với các nghiên cứu trong khu vực ĐBSCL và quốc tế, cho thấy sự gia tăng nhanh chóng của các quần thể cỏ dại kháng thuốc khi áp dụng thuốc trừ cỏ không hợp lý. Hiệu lực cao của Penoxsulam cho thấy đây là hoạt chất còn tiềm năng trong quản lý cỏ chác, tuy nhiên cần lưu ý nguy cơ phát triển kháng thuốc nếu sử dụng đơn độc lâu dài.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ so sánh hiệu lực (%) của từng hoạt chất trên các nhóm cỏ, bảng thống kê LC50 và tỷ lệ kháng thuốc của các mẫu cỏ thu thập, giúp minh họa rõ ràng mức độ kháng thuốc và hiệu quả kiểm soát. Việc đánh giá ảnh hưởng thuốc đến cây lúa cũng cần được thể hiện qua bảng điểm ngộ độc theo thời gian sau phun.

Kết quả nghiên cứu góp phần làm rõ thực trạng kháng thuốc của cỏ chác tại vùng trọng điểm sản xuất lúa, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc lựa chọn thuốc trừ cỏ phù hợp, góp phần giảm thiểu thiệt hại năng suất và bảo vệ môi trường.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Thay đổi cơ chế sử dụng thuốc trừ cỏ: Khuyến cáo nông dân luân phiên sử dụng các hoạt chất có cơ chế tác động khác nhau, tránh lạm dụng nhóm ức chế ALS để giảm áp lực chọn lọc và làm chậm quá trình kháng thuốc. Thời gian thực hiện: ngay trong vụ sản xuất tiếp theo. Chủ thể: Nông dân, cán bộ kỹ thuật địa phương.

  2. Tăng cường giám sát và đánh giá tính kháng thuốc: Thiết lập hệ thống theo dõi định kỳ tính kháng thuốc của cỏ chác tại các vùng sản xuất trọng điểm, cập nhật dữ liệu để điều chỉnh chiến lược quản lý kịp thời. Thời gian: hàng năm. Chủ thể: Trung tâm bảo vệ thực vật, các viện nghiên cứu.

  3. Đào tạo và nâng cao nhận thức cho nông dân: Tổ chức các lớp tập huấn về quản lý cỏ dại tổng hợp (IWM), sử dụng thuốc trừ cỏ hợp lý và an toàn, nhận biết dấu hiệu kháng thuốc. Thời gian: trong vòng 6 tháng tới. Chủ thể: Sở Nông nghiệp, các tổ chức khuyến nông.

  4. Áp dụng biện pháp quản lý cỏ dại tổng hợp: Kết hợp biện pháp cơ giới, thủ công, sử dụng giống lúa kháng cỏ và kỹ thuật canh tác phù hợp để giảm sự phụ thuộc vào thuốc hóa học. Thời gian: dài hạn, từ 1-3 năm. Chủ thể: Nông dân, các tổ chức nghiên cứu và khuyến nông.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nông dân trồng lúa tại vùng ĐBSCL: Nắm bắt kiến thức về tính kháng thuốc của cỏ chác, lựa chọn thuốc trừ cỏ phù hợp, áp dụng biện pháp quản lý hiệu quả nhằm nâng cao năng suất và giảm chi phí sản xuất.

  2. Cán bộ kỹ thuật và khuyến nông: Sử dụng kết quả nghiên cứu để tư vấn, hướng dẫn nông dân áp dụng các giải pháp quản lý cỏ dại bền vững, xây dựng chương trình đào tạo và giám sát tính kháng thuốc.

  3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Bảo vệ thực vật, Nông học: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, kết quả đánh giá tính kháng thuốc và cơ sở lý thuyết để phát triển các đề tài nghiên cứu tiếp theo hoặc ứng dụng trong thực tiễn.

  4. Các cơ quan quản lý nhà nước về nông nghiệp và môi trường: Dựa trên dữ liệu khoa học để xây dựng chính sách quản lý thuốc trừ cỏ, kiểm soát việc sử dụng thuốc hóa học, bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cỏ chác lại kháng thuốc trừ cỏ?
    Kháng thuốc là kết quả của quá trình chọn lọc tự nhiên khi thuốc trừ cỏ được sử dụng liên tục, tạo điều kiện cho các cá thể cỏ có đột biến gen kháng thuốc sinh trưởng và phát triển. Ví dụ, cỏ chác tại Tiền Giang đã kháng nhóm thuốc ức chế ALS do sử dụng lặp đi lặp lại các hoạt chất này.

  2. Hoạt chất nào hiệu quả nhất trong phòng trừ cỏ chác hiện nay?
    Penoxsulam được đánh giá có hiệu lực khoảng 75,5% trong kiểm soát cỏ chác và các nhóm cỏ khác, cao hơn so với Pyrazosulfuron Ethyl, Ethoxysulfuron và Pyribenzoxim (52,7-58,5%).

  3. Làm thế nào để phát hiện tính kháng thuốc của cỏ dại?
    Phương pháp phổ biến là thí nghiệm trong nhà lưới với các nồng độ thuốc khác nhau, tính toán nồng độ gây chết 50% (LC50) và so sánh với mẫu cỏ nhạy cảm. Ngoài ra, khảo sát thực địa và phân tích phân tử cũng được áp dụng.

  4. Việc sử dụng thuốc trừ cỏ không đúng cách ảnh hưởng thế nào đến môi trường?
    Sử dụng thuốc quá liều hoặc không đúng thời điểm có thể gây ô nhiễm đất, nước, ảnh hưởng đến đa dạng sinh học và sức khỏe con người. Đồng thời, làm tăng nguy cơ phát triển tính kháng thuốc của cỏ dại.

  5. Có thể áp dụng biện pháp nào ngoài thuốc hóa học để quản lý cỏ chác?
    Các biện pháp quản lý tổng hợp như luân canh cây trồng, sử dụng giống lúa kháng cỏ, cơ giới hóa, thủ công nhổ cỏ và điều chỉnh kỹ thuật canh tác giúp giảm sự phụ thuộc vào thuốc hóa học và hạn chế kháng thuốc.

Kết luận

  • Cỏ chác là loài cỏ dại phổ biến và khó kiểm soát tại huyện Châu Thành, Tiền Giang, gây thiệt hại năng suất lúa khoảng 50-60%.
  • Nông dân sử dụng đa dạng thuốc trừ cỏ, trong đó Penoxsulam có hiệu lực cao nhất (75,5%), các hoạt chất khác có hiệu lực trung bình (52,7-58,5%).
  • Mức độ kháng thuốc của cỏ chác đối với Pyrazosulfuron Ethyl, Ethoxysulfuron và Pyribenzoxim cao hơn 7-8 lần so với mẫu cỏ không trồng trọt.
  • Cần áp dụng chiến lược quản lý thuốc trừ cỏ hợp lý, luân phiên hoạt chất và kết hợp biện pháp quản lý tổng hợp để làm chậm quá trình kháng thuốc.
  • Đề nghị triển khai giám sát định kỳ, đào tạo nông dân và phát triển chính sách quản lý thuốc trừ cỏ bền vững.

Next steps: Triển khai các giải pháp khuyến nghị trong vụ sản xuất tiếp theo, mở rộng nghiên cứu đánh giá tính kháng thuốc trên diện rộng và phát triển các biện pháp quản lý tích hợp.

Call-to-action: Các bên liên quan cần phối hợp chặt chẽ để áp dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn, bảo vệ năng suất lúa và phát triển nông nghiệp bền vững tại vùng Đồng bằng sông Cửu Long.