Tổng quan nghiên cứu

Rệp muội thuộc họ Aphididae, bộ Cánh đều Homoptera là nhóm côn trùng chích hút gây hại nghiêm trọng bậc nhất trên nhiều loại cây trồng nông nghiệp tại Việt Nam. Trên đồng ruộng, mật độ rệp muội có thể bùng phát dữ dội từ 400 đến hơn 679 con/cây, làm suy giảm trực tiếp 20% đến 50% năng suất mùa màng, đồng thời là môi giới truyền hơn 100 loại virus gây bệnh nguy hiểm như virus xoăn lá, khảm lá và đốm vòng. Trong thời gian dài, việc lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật hóa học đã gây ô nhiễm môi trường, hình thành tính kháng thuốc cao ở rệp và tiêu diệt đến 85% quần thể thiên địch tự nhiên, dẫn đến mất cân bằng sinh thái đồng ruộng.

Trước thực trạng đó, đề tài tập trung giải quyết vấn đề kiểm soát sinh học bảo tồn thông qua việc đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố sinh vật đến thành phần và số lượng côn trùng thiên địch bắt mồi của rệp muội. Mục tiêu cụ thể là xác định thành phần loài rệp gây hại chính, ghi nhận tập đoàn thiên địch bắt mồi, đánh giá sức tiêu thụ của từng pha phát triển, khảo sát quy luật chu chuyển không gian thời gian giữa các cây ký chủ và mức độ ảnh hưởng của số lần phun thuốc hóa học đến diễn biến số lượng thiên địch.

Phạm vi nghiên cứu được thực hiện tại các vùng chuyên canh nông nghiệp trọng điểm thuộc huyện Gia Lâm, Hà Nội bao gồm các xã Đặng Xá, Văn Đức và Cổ Bi trong suốt vụ đông xuân 2008 – 2009. Kết quả của công trình mang ý nghĩa khoa học và thực tiễn sâu sắc, cung cấp cơ sở dữ liệu định lượng chính xác để hoàn thiện quy trình quản lý dịch hại tổng hợp IPM và quản lý cây trồng tổng hợp ICM, hướng tới mục tiêu giảm 50% lượng thuốc hóa học, duy trì đa dạng sinh học và phát triển vùng sản xuất rau củ an toàn bền vững.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết cân bằng sinh thái quần xã nông nghiệp và nguyên lý kiểm soát sinh học bảo tồn trong hệ thống phòng trừ dịch hại tổng hợp IPM. Mô hình nghiên cứu phân tích mối quan hệ ba bậc dinh dưỡng chặt chẽ giữa cây trồng sản xuất vật chất hữu cơ, côn trùng gây hại sơ cấp tiêu thụ chất hữu cơ và côn trùng thiên địch bậc hai đóng vai trò kìm hãm quần thể dịch hại dưới ngưỡng gây hại kinh tế EIL.

Khung phân tích của đề tài xoay quanh năm khái niệm cốt lõi: quần thể rệp muội chích hút dịch cây, phức hệ thiên địch bắt mồi chuyên khoa và đa thực, phổ ký chủ chuyển tiếp gồm cây trồng chính cùng cây dại, sự chu chuyển sinh thái theo thời gian không gian, và tính chọn lọc sinh thái của thuốc bảo vệ thực vật. Mối quan hệ tương hỗ giữa yếu tố cây ký chủ và nguồn con mồi quyết định trực tiếp đến khả năng tích lũy số lượng, tỷ lệ sống sót và sức sinh sản của các loài bọ rùa bắt mồi Coccinellidae cũng như ruồi ăn rệp Syrphidae.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp điều tra được thiết kế theo quy chuẩn ngành Bảo vệ thực vật trên hệ sinh thái đồng ruộng chuyên canh rau thập tự, ngô và cây họ đậu. Cỡ mẫu điều tra định kỳ 7 ngày một lần được ấn định trên 50 cây mẫu ngẫu nhiên cho mỗi ô tiêu chuẩn, phân bố đều theo 5 điểm chéo góc nhằm phản ánh chính xác cấu trúc quần thể thực tế. Phương pháp chọn mẫu phân tầng kết hợp ngẫu nhiên giúp ghi nhận đầy đủ các pha phát triển từ ấu trùng đến trưởng thành tại các vị trí sinh cảnh khác nhau như mặt dưới lá, nõn ngô, cờ ngô và bẹ lá.

Chỉ tiêu theo dõi bao gồm mật độ trung bình tính theo số cá thể trên cây, trên lá hoặc trên mét vuông; độ bắt gặp Ad tính theo tỷ lệ mẫu xuất hiện loài; tần suất bắt gặp Af đánh giá trên chuỗi tối thiểu 10 đợt điều tra liên tiếp; thời gian phát triển từng pha; sức ăn của ấu trùng và trưởng thành; cùng hiệu lực của thuốc hóa học được tính toán theo công thức Abbott. Thí nghiệm bố trí song song giữa lồng lưới nuôi sinh học trong phòng ở điều kiện nhiệt độ kiểm soát và các ô thí nghiệm diện hẹp, diện rộng ngoài đồng ruộng. Số liệu thu thập được phân tích phương sai ANOVA và xử lý tương quan tuyến tính bằng phần mềm thống kê sinh học IRRISTAT chuyên ngành nhằm bảo đảm độ tin cậy khoa học ở mức sai số dưới 5%.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã ghi nhận 5 loài rệp muội gây hại chủ yếu tại vùng Gia Lâm gồm rệp xám hại cải Brevicoryne brassicae, rệp đen hại đậu Aphis craccivora, rệp ngô Rhopalosiphum maidis, rệp đào Myzus persicae và rệp bông Aphis gossypii. Trong đó, rệp xám là dịch hại nguy hiểm nhất trên rau họ thập tự. Mật độ rệp xám trong vụ xuân 2009 bùng phát rất cao, đạt đỉnh 679,29 con/cây vào ngày 28/3/2009 trên bắp cải giai đoạn bắt đầu cuộn, cao hơn 61% so với đỉnh mật độ cao nhất của vụ đông 2008 là 421,85 con/cây ghi nhận vào ngày 20/12/2008. Trên su hào và súp lơ vụ xuân, mật độ cũng đạt mức kỷ lục 326,36 con/cây và 326,32 con/cây. Đối với cây ngô, rệp ngô phát triển mạnh nhất vào giai đoạn trỗ cờ phun râu với mật độ vụ xuân lên tới 260 con/cây, vượt xa mức 125 con/cây của vụ đông và 50 con/cây của vụ hè thu.

Tập đoàn côn trùng thiên địch bắt mồi rệp muội tại địa bàn rất đa dạng với các loài bọ rùa đỏ Micraspis discolor, bọ rùa 6 vằn Menochilus sexmaculatus, bọ rùa Nhật Bản Propylea japonica, bọ rùa 2 mảng đỏ Lemnia biplagiata và ruồi ăn rệp Episyrphus balteatus. Khả năng tiêu diệt con mồi của thiên địch rất vượt trội: ấu trùng tuổi 4 của bọ rùa Nhật Bản có thể ăn từ 120 đến 170 ấu trùng rệp đen mỗi ngày, ấu trùng ruồi ăn rệp tiêu thụ từ 140 đến 260 rệp xám bắp cải mỗi ngày, và bọ rùa đỏ trưởng thành tiêu thụ trung bình từ 20 đến 45 rệp đen mỗi ngày.

Về ảnh hưởng của biện pháp hóa học, trên ruộng su hào phun thuốc trừ sâu định kỳ từ 3 đến 5 lần, mật độ bọ rùa đỏ và bọ rùa 6 vằn bị sụt giảm từ 75% đến 85% so với ruộng đối chứng. Trên ruộng bắp cải không phun thuốc, mật độ bọ rùa tự nhiên tăng nhanh theo dạng đường cong tương quan thuận với mật độ rệp, tự động kìm hãm số lượng rệp xám xuống dưới 25 con/cây ở cuối vụ thu hoạch.

Thảo luận kết quả

Diễn biến mật độ rệp muội và thiên địch phụ thuộc mật thiết vào điều kiện vi khí hậu và giai đoạn sinh trưởng của cây trồng. Nhiệt độ ấm áp từ 20 đến 28 độ C cùng ẩm độ trên 80% trong vụ xuân là điều kiện lý tưởng thúc đẩy rệp sinh sản đơn tính vô tính cực nhanh, kéo theo sự gia tăng số lượng của các loài bọ rùa.

Các dữ liệu thực nghiệm biến động số lượng có thể được trực quan hóa rõ nét qua các đồ thị đường tương quan giữa mật độ rệp ngô và bọ rùa đỏ, bảng ma trận phân bố rệp trên 8 nhóm cây ký chủ, cùng sơ đồ chu chuyển sinh thái từ cây ngô sang cây rau cải và cây nghệ dại. Khi cây trồng chính được thu hoạch, thiên địch chủ động di chuyển sang các cây ký chủ dại như cỏ lồng vực, cây ké hoa đào hoặc cây nghệ để duy trì nguồn sống. Kết quả này hoàn toàn tương đồng với các công bố khoa học của nhiều chuyên gia bảo vệ thực vật tại vùng đồng bằng sông Hồng, khẳng định khả năng khống chế dịch hại tự nhiên nếu hệ sinh thái được bảo tồn thảm thực vật trung gian.

Đề xuất và khuyến nghị

Dựa trên kết quả thực nghiệm, đề tài đưa ra 4 nhóm giải pháp kỹ thuật cụ thể nhằm bảo vệ và phát huy hiệu quả của côn trùng thiên địch:

Thứ nhất, hạn chế tối đa việc phun thuốc hóa học trên đồng ruộng. Cán bộ bảo vệ thực vật và nông dân cần chuyển đổi sang nguyên tắc chỉ can thiệp thuốc sinh học chọn lọc khi mật độ rệp vượt ngưỡng 300 con/cây ở giai đoạn cây con đến cuốn bắp. Mục tiêu cắt giảm 50% số lần phun thuốc hóa học trên toàn huyện Gia Lâm trong 12 tháng tới, do Trạm Bảo vệ thực vật huyện trực tiếp chỉ đạo.

Thứ hai, thiết lập và duy trì dải cây ký chủ phụ ven bờ ruộng. Hợp tác xã nông nghiệp cần khuyến khích xã viên giữ lại hoặc trồng xen các dải cây hoa cúc dại, cây nghệ và đậu đỗ tại bờ mương, bờ vùng nhằm cung cấp nguồn phấn hoa và duy trì quần thể rệp mồi cho bọ rùa trong thời gian chuyển vụ. Mục tiêu nâng tỷ lệ diện tích có thảm thực vật sinh thái lên 15% diện tích canh tác từ vụ đông 2009 – 2010.

Thứ ba, triển khai quy trình nhân nuôi và phóng thích bọ rùa bản địa. Các trung tâm ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật nông nghiệp cần hoàn thiện công nghệ nhân nuôi bọ rùa đỏ và bọ rùa 6 vằn trong phòng thí nghiệm bằng giá thể nhân tạo và rệp đậu đen trên cây đậu tương, đặt chỉ tiêu thả bổ sung từ 1.000 đến 2.000 cá thể thiên địch trên mỗi hecta vào đầu vụ xuân năm 2010.

Thứ tư, đẩy mạnh tập huấn nâng cao nhận thức nông dân. Chính quyền địa phương phối hợp với Hội Nông dân tổ chức từ 10 đến 15 lớp tập huấn thực địa IPM và ICM mỗi năm cho trên 500 hộ sản xuất, hướng dẫn kỹ năng nhận diện các loài bọ rùa có ích và kỹ thuật bảo vệ cân bằng sinh thái đồng ruộng.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và hệ thống dữ liệu của luận văn mang giá trị ứng dụng cao cho 4 nhóm đối tượng cụ thể:

Học viên cao học, nghiên cứu sinh và nhà khoa học chuyên ngành Bảo vệ thực vật, Côn trùng học: Luận văn cung cấp nguồn tư liệu dồi dào về đặc điểm sinh học, sức ăn của các loài bọ rùa bản địa và phương pháp luận khảo sát sự chu chuyển sinh thái ngoài đồng ruộng để phục vụ các công trình nghiên cứu chuyên sâu.

Cán bộ kỹ thuật tại Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật, Trạm Khuyến nông: Tài liệu là cẩm nang hữu ích giúp cán bộ kỹ thuật xây dựng lịch dự tính dự báo sâu bệnh, xác định ngưỡng phòng trừ kinh tế và ban hành các hướng dẫn quản lý dịch hại tổng hợp IPM phù hợp với từng tiểu vùng sinh thái.

Chủ trang trại, hợp tác xã và kỹ sư quản lý sản xuất nông nghiệp hữu cơ, VietGAP: Các mô hình bảo tồn thiên địch, trồng thảm thực vật bờ vùng và kỹ thuật giảm thiểu hóa chất trong luận văn là giải pháp thực chứng giúp các trang trại duy trì năng suất cây trồng ổn định mà không cần phụ thuộc vào thuốc trừ sâu tổng hợp.

Sinh viên các trường đại học khối Nông Lâm Ngư và Sinh học: Công trình cung cấp phương pháp bố trí thí nghiệm thực địa chuẩn mực, cách thức ứng dụng phần mềm thống kê IRRISTAT và kinh nghiệm xử lý số liệu sinh học phục vụ khóa luận tốt nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

Những loài rệp muội nào gây hại nghiêm trọng nhất tại vùng chuyên canh rau màu Gia Lâm?

Nghiên cứu chỉ ra 5 loài rệp muội phổ biến gồm rệp xám hại cải, rệp đen hại đậu, rệp ngô, rệp đào và rệp bông. Trong đó, rệp xám Brevicoryne brassicae là loài phá hại nặng nề nhất trên cây bắp cải, su hào và súp lơ với mật độ đỉnh vụ xuân vượt 679 con/cây, làm cây còi cọc và giảm nghiêm trọng phẩm chất rau thương phẩm.

Các loài bọ rùa và ruồi thiên địch có khả năng ăn bao nhiêu rệp muội mỗi ngày?

Khả năng tiêu diệt con mồi của thiên địch rất cao. Ấu trùng tuổi 4 của bọ rùa Nhật Bản tiêu thụ từ 120 đến 170 rệp đen mỗi ngày; ấu trùng ruồi ăn rệp tiêu thụ từ 140 đến 260 rệp xám bắp cải mỗi ngày; trong khi bọ rùa đỏ và bọ rùa 6 vằn trưởng thành ăn từ 20 đến 45 rệp đen mỗi ngày.

Việc phun thuốc trừ sâu hóa học tác động tiêu cực như thế nào đến thiên địch?

Kết quả thực nghiệm trên cây su hào cho thấy việc phun thuốc hóa học nhiều lần đã làm suy giảm từ 75% đến 85% mật độ trưởng thành của bọ rùa đỏ và bọ rùa 6 vằn. Việc mất đi lực lượng thiên địch kiểm soát tự nhiên khiến rệp muội tái phát nhanh hơn và bùng phát thành dịch dữ dội sau khi phun.

Hiện tượng chu chuyển của thiên địch giữa các cây trồng diễn ra theo quy luật nào?

Thiên địch chu chuyển linh hoạt theo nguồn thức ăn và mùa vụ. Khi cây rau họ thập tự hoặc cây ngô kết thúc chu kỳ sinh trưởng, các loài bọ rùa di chuyển sang các cây họ đậu, cây ăn quả hoặc thảm thực vật dại như cây nghệ để tìm kiếm thức ăn bổ sung, sau đó quay trở lại cây trồng chính khi vụ mùa mới bắt đầu.

Làm thế nào để duy trì số lượng bọ rùa khi mật độ rệp ngoài đồng ruộng giảm đột ngột?

Giải pháp tối ưu là duy trì các dải cây hoa dại, cây họ cúc hoặc cây nghệ quanh bờ ruộng để cung cấp phấn hoa, mật hoa và nguồn rệp mồi phụ. Đồng thời, kết hợp các biện pháp nhân nuôi nhân tạo trong phòng thí nghiệm để thả bổ sung kịp thời vào các giai đoạn cây non đầu vụ.

Kết luận

Công trình nghiên cứu về thành phần và số lượng côn trùng thiên địch của rệp muội tại Gia Lâm mang lại những kết luận cốt lõi sau:

  • Xác định chính xác 5 loài rệp muội gây hại chính, trong đó rệp xám Brevicoryne brassicae và rệp ngô Rhopalosiphum maidis là hai đối tượng nguy hiểm nhất với mật độ bùng phát vượt 679 con/cây.
  • Ghi nhận phức hệ thiên địch bắt mồi đa dạng gồm 5 loài bọ rùa Coccinellidae chủ lực và ruồi ăn rệp Syrphidae có sức tiêu thụ con mồi vượt trội từ 20 đến 260 rệp/cá thể/ngày.
  • Khẳng định quy luật chu chuyển sinh thái của thiên địch giữa cây trồng chính và cây ký chủ dại là mắt xích sống còn để duy trì cân bằng quần xã tự nhiên.
  • Chứng minh rõ nét tác hại của thuốc hóa học làm suy giảm 75% đến 85% lượng bọ rùa, gây bùng phát dịch hại thứ cấp trên đồng ruộng.
  • Đề xuất hệ thống giải pháp đồng bộ gồm bảo tồn sinh cảnh bờ ruộng, hạn chế hóa chất và nhân nuôi phóng thích thiên địch bản địa.

Đóng góp quan trọng nhất của luận văn là đã lượng hóa thành công mối quan hệ tương quan sinh thái giữa con mồi, cây ký chủ và thiên địch, đặt nền móng vững chắc cho quy trình phòng trừ sinh học rệp muội tại miền Bắc. Kế hoạch tiếp theo cần mở rộng thử nghiệm mô hình canh tác sinh thái bảo tồn thiên địch trên diện tích 50 đến 100 hecta trong giai đoạn 2010 – 2015. Các cơ quan quản lý nông nghiệp, nhà khoa học và bà con nông dân hãy cùng chung tay áp dụng tiến bộ kiểm soát sinh học, giảm thiểu thuốc hóa học để kiến tạo nền nông nghiệp xanh, an toàn và bền vững.