Tổng quan nghiên cứu

Thất thoát sau thu hoạch do côn trùng hại kho là thách thức nghiêm trọng đối với ngành nông nghiệp toàn cầu. Theo đánh giá từ Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc, tổn thất ngũ cốc dự trữ hàng năm do dịch hại kho chiếm khoảng 10%, riêng tại khu vực Đông Nam Á con số này có thể vượt mức 50%. Tại Việt Nam, ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi đạt quy mô 12,03 triệu tấn, trong đó thành phố Hải Phòng đóng góp 443,75 ngàn tấn với hệ thống kho bãi lưu trữ rộng hơn 48.000 m2. Sự xâm nhiễm của các loài dịch hại không chỉ làm suy giảm khối lượng nguyên liệu mà còn phá hủy phẩm chất dinh dưỡng và tiềm ẩn nguy cơ truyền nhiễm mầm bệnh cho vật nuôi.

Nghiên cứu được thực hiện nhằm xác định cấu trúc thành phần côn trùng gây hại kho bảo quản nguyên liệu thức ăn chăn nuôi tại khu vực Hải Phòng, phân tích chi tiết đặc điểm sinh học và sinh thái học của loài mọt khuẩn đen Alphitobius diaperinus thuộc bộ Coleoptera, họ Tenebrionidae. Trên cơ sở đó, đề tài đánh giá hiệu lực phòng trừ của thuốc xông hơi phosphine nhằm xây dựng quy trình kiểm soát dịch hại tối ưu.

Phạm vi nghiên cứu được triển khai từ tháng 6 năm 2016 đến tháng 7 năm 2017 tại ba doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi trọng điểm gồm Công ty Cổ phần Việt Pháp Proconco, Công ty TNHH New Hope Hải Phòng và Nhà máy thức ăn gia súc Con Heo Vàng. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng giúp giảm thiểu tỷ lệ hao hụt nguyên liệu từ mức nguy cơ 26,20% đến 48,13% xuống dưới ngưỡng gây hại kinh tế, đồng thời nâng cao hiệu lực khử trùng đạt mức tuyệt đối 100%.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Đề tài vận dụng lý thuyết Quản lý dịch hại tổng hợp trong kho bảo quản kết hợp với lý thuyết Sinh thái học quần thể côn trùng. Khung lý thuyết tập trung vào tác động tương hỗ giữa các nhân tố sinh thái vô sinh như nhiệt độ, ẩm độ không khí với các chỉ số sinh học của dịch hại bao gồm thời gian phát dục, tỷ lệ tử vong các pha trước trưởng thành, sức đẻ trứng và khả năng tiêu thụ cơ chất. Đồng thời, nghiên cứu tích hợp lý thuyết Động học độc chất học trong xông hơi khử trùng để giải thích cơ chế tác động của hoạt chất phosphine đối với hệ thần kinh và chuỗi hô hấp tế bào của côn trùng hại kho.

Các khái niệm chính được sử dụng xuyên suốt bao gồm: Vòng đời sinh học của côn trùng biến thái hoàn toàn, Mức độ phổ biến của loài xác định theo tần suất xuất hiện, Tỷ lệ hao hụt khối lượng chất khô của nông sản, và Hiệu lực diệt trừ hiệu chỉnh theo công thức Abbott.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu sơ cấp được thu thập thông qua quá trình điều tra thực địa định kỳ vào ngày 01 và ngày 15 hàng tháng từ tháng 1 đến tháng 6 năm 2017 tại các kho lưu trữ nguyên liệu thức ăn chăn nuôi. Phương pháp lấy mẫu kiểm dịch thực vật tuân thủ nghiêm ngặt theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-141:2013/BNNPTNT. Tại mỗi ngăn kho có sức chứa 230 tấn hàng đổ rời, tiến hành lấy mẫu ngẫu nhiên tại 12 điểm ở độ sâu 40 đến 50 cm so với bề mặt, thu 1 kg hàng hóa mỗi điểm rồi phối trộn và chia mẫu theo phương pháp góc đối diện để thu mẫu đại diện phân tích.

Các thí nghiệm sinh học được bố trí trong tủ định ôn ở hai ngưỡng nhiệt độ 25°C và 30°C với ẩm độ ổn định 70% trên hai loại thức ăn là bột ngô và bột gạo đã được sấy khử trùng ở 60°C trong 2 giờ. Mỗi nghiệm thức theo dõi cá thể có dung lượng mẫu tối thiểu 30 cá thể cho mỗi pha phát dục nhằm đảm bảo tính đại diện thống kê. Thí nghiệm khảo sát hiệu lực thuốc xông hơi Quickphos 56% chứa hoạt chất phosphine được tiến hành theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-19:2010/BNNPTNT, bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn toàn gồm 4 công thức với 3 lần lặp lại, mỗi lần lặp gồm 100 trưởng thành mọt khuẩn đen.

Toàn bộ số liệu thực nghiệm được xử lý thống kê bằng phần mềm IRRISTAT 5.0 và Microsoft Excel 2013, sử dụng kiểm định Student-Fisher ở độ tin cậy 95% để so sánh sai khác có ý nghĩa giữa các giá trị trung bình.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, điều tra đã xác định được 20 loài côn trùng gây hại thuộc 14 họ và 3 bộ chính trong các kho nguyên liệu thức ăn chăn nuôi tại Hải Phòng. Bộ Cánh cứng chiếm tỷ lệ vượt trội với 17 loài thuộc 11 họ, tương đương 85% tổng số loài thu thập; bộ Cánh vảy ghi nhận 2 loài thuộc 2 họ chiếm 10%; bộ Nhạy sách ghi nhận 1 loài chiếm 5%. Họ Tenebrionidae có mức độ đa dạng cao nhất với 4 loài, chiếm 20% tổng thành phần loài.

Thứ hai, hình thức bảo quản ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ xuất hiện của dịch hại. Hình thức lưu trữ đổ rời ghi nhận 20 loài với 4 loài có mức độ phổ biến trên 50% gồm mọt đục hạt, mọt gạo, mọt khuẩn đen và mọt thóc Thái Lan. Hình thức đóng bao truyền thống có 20 loài nhưng chỉ 1 loài đạt mức độ phổ biến trên 50%. Ngược lại, hình thức đóng bao lớn chỉ xuất hiện 17 loài với 75% số loài có tần suất bắt gặp dưới 25%.

Thứ ba, các chỉ tiêu sinh học của mọt khuẩn đen chịu sự chi phối mạnh mẽ bởi nhiệt độ. Vòng đời trung bình của loài ở 30°C dao động từ 38,31 đến 41,50 ngày, rút ngắn đáng kể so với mức 63,85 đến 72,00 ngày ở 25°C. Tỷ lệ chết của các pha trước trưởng thành ở 30°C thấp hơn rõ rệt so với ở 25°C, cụ thể pha trứng dao động từ 11,38% đến 22,90% so với 19,68% đến 26,65%, tổng pha sâu non từ 28,95% đến 35,32% so với 34,39% đến 36,24%. Tỷ lệ trứng nở ở 30°C đạt từ 77,10% đến 88,62%, cao hơn ngưỡng 73,35% đến 80,32% ở 25°C. Khi mật độ quần thể tăng cao, sức đẻ trứng và tỷ lệ nở của trứng giảm đi rõ rệt do tác động cạnh tranh không gian sống.

Thứ tư, khả năng gây hại của mọt khuẩn đen gia tăng theo thời gian lưu kho và nhiệt độ môi trường. Sau 120 ngày gây hại, tỷ lệ hao hụt khối lượng ở 30°C đạt 48,13% đối với bột ngô và 38,73% đối với bột gạo, cao hơn nhiều so với điều kiện 25°C với mức hao hụt lần lượt là 28,40% và 26,20%. Đánh giá hiệu lực xông hơi Quickphos 56% cho thấy liều lượng 3 gam hoạt chất trên một mét khối đạt hiệu lực diệt trừ 91,67% sau 1 ngày và 95,32% sau 5 ngày xử lý. Sau 10 ngày xử lý, tất cả các dải liều lượng từ 1 đến 3 gam hoạt chất trên một mét khối đều đạt hiệu lực diệt trừ tuyệt đối 100%.

Thảo luận kết quả

Nhiệt độ môi trường tăng cao từ 22°C lên 33°C trong giai đoạn từ tháng 1 đến tháng 6 là nguyên nhân chính thúc đẩy gia tăng mật độ quần thể côn trùng trong kho. Nhiệt độ tối ưu 30°C đẩy nhanh tốc độ trao đổi chất, rút ngắn chu kỳ sống và gia tăng sức ăn phá của sâu non cũng như trưởng thành. Cơ chất bột ngô cung cấp hàm lượng dinh dưỡng phù hợp hơn bột gạo, dẫn đến tốc độ tích lũy sinh khối và tỷ lệ hao hụt vật chất cao hơn.

Khi so sánh với các công bố học thuật trước đây, kết quả vòng đời của mọt khuẩn đen ở 30°C hoàn toàn tương đồng với ghi nhận của các nghiên cứu côn trùng học tại miền Bắc khi công bố vòng đời trung bình khoảng 38,46 ngày. Sự sụt giảm số lượng thành phần loài từ 43 loài ở các nghiên cứu tại vùng lân cận xuống 20 loài tại Hải Phòng phản ánh đặc thù quản lý của các nhà máy công nghiệp quy mô lớn với quy trình kiểm soát nguyên liệu chặt chẽ hơn.

Dữ liệu nghiên cứu được hệ thống hóa trực quan thông qua biểu đồ đường biểu diễn sự gia tăng mật độ mọt khuẩn đen theo từng tháng, kết hợp cùng bảng ma trận tương quan phân tích mối liên hệ giữa nhiệt độ, loại thức ăn và tỷ lệ hao hụt nông sản, làm nổi bật bức tranh tổng thể về động thái dịch hại trong môi trường kho kín.

Đề xuất và khuyến nghị

Chuyển đổi hình thức lưu trữ nguyên liệu từ phương pháp đổ rời truyền thống sang hình thức đóng bao lớn có lớp lót chống ẩm. Giải pháp này giúp giảm tần suất xuất hiện của các loài mọt hại chính từ mức trên 50% xuống dưới 20%, triển khai thực hiện ngay trong vòng 3 tháng bởi bộ phận quản lý kho vận tại các nhà máy chế biến.

Áp dụng quy trình xông hơi khử trùng định kỳ bằng chế phẩm Quickphos 56% với liều lượng chuẩn hóa từ 2 đến 3 gam hoạt chất trên một mét khối không gian kín. Thời gian ủ thuốc cần duy trì tối thiểu từ 7 đến 10 ngày để bảo đảm hiệu lực tiêu diệt 100% tất cả các pha phát dục của côn trùng, thực hiện định kỳ 3 tháng một lần bởi đội ngũ kỹ thuật viên bảo vệ thực vật chuyên nghiệp.

Lắp đặt và vận hành hệ thống thông gió công nghiệp kết hợp thiết bị đo nhiệt ẩm tự động nhằm duy trì nền nhiệt độ kho bãi dưới 24°C và ẩm độ hạt dưới 13%. Biện pháp này giúp kéo dài vòng đời của dịch hại lên trên 65 ngày và làm chậm tốc độ tăng trưởng quần thể khoảng 35%, giao trách nhiệm giám sát hàng ngày cho phòng kỹ thuật bảo quản.

Thực hiện nghiêm ngặt quy chế vệ sinh công nghiệp và thu gom triệt để nguyên liệu rơi vãi tại sàn kho với tần suất 2 tuần một lần. Việc triệt tiêu nguồn thức ăn dư thừa giúp giới hạn thời gian sống sót của mọt trưởng thành xuống dưới 9,40 ngày, ngăn chặn nguy cơ bùng phát các ổ dịch thứ cấp do tổ vệ sinh kho bãi phụ trách.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Các doanh nghiệp sản xuất và chế biến thức ăn chăn nuôi: Tài liệu cung cấp giải pháp thực chứng giúp tối ưu hóa quy trình bảo quản ngô, gạo và cám, giảm thiểu tỷ lệ hao hụt hàng hóa từ mức trên 30% xuống ngưỡng an toàn kinh tế, bảo vệ giá trị dinh dưỡng của sản phẩm.

Cán bộ kiểm dịch thực vật và bảo vệ thực vật: Luận văn cung cấp bảng danh mục định loại 20 loài côn trùng hại kho và quy chuẩn xông hơi khử trùng bằng phosphine đạt hiệu lực 100%, phục vụ đắc lực cho công tác kiểm tra, giám sát an toàn sinh học tại các cảng biển và cửa khẩu nhập khẩu nông sản.

Các chuyên gia nghiên cứu và giảng viên chuyên ngành Nông học, Côn trùng học: Đây là nguồn tài liệu tham khảo giá trị về sinh thái học cá thể và động thái quần thể loài mọt khuẩn đen tại khu vực duyên hải Bắc Bộ, hỗ trợ xây dựng các mô hình dự tính dự báo dịch hại kho.

Học viên cao học và sinh viên ngành Bảo vệ thực vật, Công nghệ sau thu hoạch: Đề tài là hình mẫu phương pháp luận chuẩn mực về bố trí thí nghiệm định ôn, phương pháp thu mẫu kiểm dịch theo quy chuẩn quốc gia và kỹ thuật xử lý số liệu sinh học chuyên sâu bằng phần mềm IRRISTAT.

Câu hỏi thường gặp

Mọt khuẩn đen gây ra mức độ hao hụt nguyên liệu cao nhất trong điều kiện môi trường nào?

Loài gây tổn thất lớn nhất ở nhiệt độ 30°C và độ ẩm 70% trên cơ chất bột ngô. Sau 120 ngày xâm nhiễm, tỷ lệ hao hụt khối lượng chất khô đạt tới 48,13%, cao hơn đáng kể so với mức hao hụt 26,20% khi lưu trữ ở nhiệt độ 25°C trên cơ chất bột gạo.

Tại sao hình thức bảo quản đổ rời lại có nguy cơ bùng phát dịch hại cao hơn bảo quản đóng bao lớn?

Kho hàng đổ rời tạo điều kiện cho nông sản tiếp xúc trực tiếp với nền và tường kho, bề mặt thoáng lớn làm tăng khả năng hấp thụ ẩm độ và tích lũy bụi cám. Điều này dẫn đến sự xuất hiện của 20 loài côn trùng với 4 loài phổ biến trên 50%, trong khi bao lớn cách ly tốt hơn và chỉ có 2 loài xuất hiện trên 25%.

Liều lượng và thời gian xông hơi thuốc Quickphos 56% bao nhiêu là đạt hiệu quả diệt trừ triệt để?

Sử dụng liều lượng từ 2 đến 3 gam hoạt chất phosphine trên một mét khối và duy trì thời gian xông hơi kín trong 10 ngày. Sau 10 ngày xử lý, hiệu lực phòng trừ đạt mức tuyệt đối 100% đối với toàn bộ các cá thể mọt khuẩn đen trưởng thành ở mọi dải liều thí nghiệm.

Sự khác biệt về thời gian phát dục của mọt khuẩn đen giữa hai mức nhiệt độ 25°C và 30°C là gì?

Ở nhiệt độ 30°C, vòng đời mọt khuẩn đen chỉ kéo dài từ 38,31 đến 41,50 ngày với tỷ lệ trứng nở đạt 88,62%. Trong khi đó, ở nhiệt độ 25°C, vòng đời kéo dài từ 63,85 đến 72,00 ngày và tỷ lệ trứng nở giảm xuống còn khoảng 73,35% đến 80,32%.

Khi không có nguồn thức ăn trong kho, mọt khuẩn đen trưởng thành có thể duy trì sự sống trong bao lâu?

Trong điều kiện hoàn toàn không có thức ăn, mọt khuẩn đen trưởng thành có thời gian sống sót dao động từ 4,30 đến 11,67 ngày, với thời gian sống trung bình là 9,40 ngày. Do đó, việc vệ sinh sạch sẽ sàn kho định kỳ sẽ tiêu diệt nguồn dịch hại tồn dư nhanh chóng.

Kết luận

  • Đã xác định được thành phần gồm 20 loài côn trùng hại kho thuộc 14 họ và 3 bộ tại Hải Phòng, trong đó bộ Cánh cứng chiếm ưu thế tuyệt đối với 85% tổng số loài.
  • Đã làm sáng tỏ các đặc tính sinh học của mọt khuẩn đen với vòng đời rút ngắn còn 38,31 đến 41,50 ngày ở 30°C và kéo dài 63,85 đến 72,00 ngày ở 25°C.
  • Chứng minh mức độ tổn thất nghiêm trọng với tỷ lệ hao hụt cơ chất thức ăn chăn nuôi lên tới 48,13% sau 120 ngày lưu trữ trong điều kiện nhiệt ẩm cao.
  • Khẳng định hiệu lực tiêu diệt triệt để 100% của hoạt chất phosphine sau 10 ngày xử lý xông hơi ở dải liều lượng từ 1 đến 3 gam hoạt chất trên một mét khối.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp quản lý tích hợp gồm chuyển đổi sang bao jumbo, kiểm soát nhiệt độ kho dưới 24°C và khử trùng định kỳ.

Đóng góp chính của luận văn là hoàn thiện cơ sở dữ liệu sinh thái học và dịch tễ học của loài mọt khuẩn đen tại vùng duyên hải Bắc Bộ, đồng thời chuẩn hóa quy trình xông hơi phosphine trong điều kiện công nghiệp. Kế hoạch tiếp theo cần mở rộng nghiên cứu cơ chế kháng thuốc của côn trùng kho trong lộ trình 12 tháng tới. Các doanh nghiệp và đơn vị quản lý kho vận cần áp dụng ngay gói kỹ thuật kiểm soát tích hợp này để bảo vệ tối đa chất lượng và sản lượng nông sản lưu trữ.