Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu bọ đuôi kìm Euborellia annulipes và ứng dụng trong nông nghiệp

Nghiên cứu thành phần bọ đuôi kìm trên rau cải bắp tại Hà Nội và Hưng Yên, đặc điểm sinh học, sinh thái và nhân nuôi trên đồng ruộng.

• Tác giả: Bùi Xuân Phong
• Người hướng dẫn: GS. Hà Quang Hùng
• Trường học: Trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội
• Chuyên ngành: Bảo vệ thực vật
• Đề tài: Nghiên Cứu Bọ Đuôi Kìm Euborellia Annulipes Trên Rau Cải Bắp Tại Hà Nội Và Hưng Yên
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2012
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• Lời cam đoan
• Lời cảm ơn
• Các ký hiệu và chữ viết tắt trong luận án
• Danh mục bảng
• Danh mục hình
• MỞ ĐẦU
• 1. Đặt vấn đề
• 2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
• 2.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài
• 2.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
• 3. Mục đích, yêu cầu của đề tài
• 3.1. Mục đích
• 3.2. Yêu cầu
• 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 4.1. Đối tượng nghiên cứu
• 4.2. Phạm vi nghiên cứu
• 5. Những đóng góp mới của đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU
• 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài
• 1.2. Tình hình nghiên cứu ở ngoài nước
• 1.2.1. Đa dạng thành phần loài bọ đuôi kìm
• 1.2.2. Đặc điểm hình thái, sinh vật học của bọ đuôi kìm
• 1.2.3. Thiên địch có ý nghĩa quan trọng trong phòng trừ tổng hợp sâu hại rau họ hoa thập tự
• 1.2.4. Nghiên cứu ứng dụng bọ đuôi kìm bắt mồi phòng chống sâu hại
• 1.3. Tình hình nghiên cứu trong nước
• 1.3.1. Thành phần sâu hại và thiên địch trên rau họ hoa thập tự
• 1.3.2. Đa dạng thành phần loài bọ đuôi kìm ở Việt Nam
• 1.3.3. Nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái của một số loài bọ đuôi kìm
• 1.3.4. Nhân nuôi và sử dụng bọ đuôi kìm phòng chống sâu hại
• 2. CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Địa điểm nghiên cứu
• 2.2. Thời gian nghiên cứu
• 2.3. Vật liệu và dụng cụ nghiên cứu
• 2.3.1. Vật liệu nghiên cứu
• 2.3.2. Dụng cụ nghiên cứu
• 2.4. Nội dung nghiên cứu
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu
• 2.5.1. Phương pháp điều tra xác định thành phần bọ đuôi kìm trong sinh quần ruộng rau cải bắp
• 2.5.2. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái
• 2.5.3. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh học
• 2.5.4. Phương pháp điều tra biến động số lượng bọ đuôi kìm E. annulipes và sâu hại chủ yếu trên đồng ruộng
• 2.5.5. Phương pháp nghiên cứu nhân nuôi và sử dụng bọ đuôi kìm trong phòng chống rệp xám, sâu tơ hại cải bắp
• 2.5.6. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Thành phần loài bọ đuôi kìm trên rau cải bắp tại Hà Nội và Hưng Yên
• 3.2. Đặc điểm hình thái của các loài bọ đuôi kìm trên rau cải bắp
• 3.2.1. Vị trí phân loại và đặc điểm hình thái cơ bản của loài bọ đuôi kìm Nala lividipes Dufour
• 3.2.2. Vị trí phân loại và đặc điểm hình thái cơ bản của loài bọ đuôi kìm Labidura riparia Pallas
• 3.2.3. Đặc điểm hình thái của loài bọ đuôi kìm Euborellia annulipes Lucas
• 3.2.4. Đặc điểm hình thái của loài bọ đuôi kìm Euborellia annulata Fabr.
• 3.3. Đặc điểm sinh học của bọ đuôi kìm E. annulipes
• 3.3.1. Tập tính sống của bọ đuôi kìm E. annulipes
• 3.3.2. Thời gian phát triển, vòng đời của bọ đuôi kìm E. annulipes
• 3.3.3. Đặc điểm sinh sản của bọ đuôi kìm E. annulipes
• 3.3.4. Ảnh hưởng của thuốc trừ sâu đến bọ đuôi kìm E. annulipes
• 3.4. Đặc điểm sinh thái học của bọ đuôi kìm E. annulipes
• 3.4.1. Biến động số lượng bọ đuôi kìm E. annulipes trên các trà rau cải bắp vụ Đông xuân tại Hưng Yên qua ba năm (2008-2011)
• 3.4.2. Diễn biến mật độ bọ đuôi kìm E. annulipes và vật mồi chủ yếu trên các trà rau cải bắp vụ Đông xuân năm 2010-2011 tại Hưng Yên
• 3.5. Nghiên cứu nhân nuôi và sử dụng bọ đuôi kìm E. annulipes phòng trừ sâu hại rau cải bắp tại Hưng Yên
• 3.5.1. Đánh giá khả năng khống chế sâu hại của hai loài bọ đuôi kìm E. annulipes và E. annulata
• 3.5.2. Nghiên cứu nhân nuôi bọ đuôi kìm E. annulipes
• 3.5.3. Thử nghiệm thả bọ đuôi kìm E. annulipes phòng chống sâu hại rau cải bắp trên đồng ruộng tại Hưng Yên
• 3.5.4. Qui trình nhân nuôi và thả bọ đuôi kìm E. annulipes ra đồng ruộng
• KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
• 1. Kết luận
• 2. Đề nghị
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về nghiên cứu bọ đuôi kìm Euborellia annulipes

Nghiên cứu này tập trung vào Euborellia annulipes, một loài bọ đuôi kìm có vai trò quan trọng trong việc kiểm soát sâu hại trên rau cải bắp tại Hà Nội và Hưng Yên. Loài này được xác định là một thiên địch tiềm năng, có khả năng bắt mồi hiệu quả, giúp giảm thiểu sự phụ thuộc vào thuốc bảo vệ thực vật. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng bọ đuôi kìm có thể góp phần vào việc phát triển nông nghiệp bền vững và an toàn thực phẩm.

1.1. Tầm quan trọng của bọ đuôi kìm trong nông nghiệp

Bọ đuôi kìm không chỉ là một loài thiên địch mà còn có khả năng kiểm soát các loài sâu hại như sâu tơ và rệp xám. Việc nghiên cứu và ứng dụng bọ đuôi kìm trong sản xuất rau cải bắp có thể giúp nông dân giảm thiểu chi phí thuốc bảo vệ thực vật, đồng thời nâng cao chất lượng sản phẩm. Theo nghiên cứu, bọ đuôi kìm có thể tiêu diệt một lượng lớn sâu hại trong thời gian ngắn, từ đó bảo vệ mùa màng hiệu quả.

II. Đặc điểm sinh học và sinh thái của Euborellia annulipes

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng Euborellia annulipes có những đặc điểm sinh học và sinh thái độc đáo. Loài này có khả năng sinh sản cao và phát triển nhanh trong điều kiện môi trường thuận lợi. Thời gian phát triển của bọ đuôi kìm từ trứng đến trưởng thành thường dao động từ 30 đến 40 ngày, tùy thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm. Điều này cho phép loài này có thể tái sản xuất nhanh chóng, đáp ứng nhu cầu kiểm soát sâu hại trong mùa vụ.

2.1. Tập tính sống và môi trường sống

Bọ đuôi kìm thường sống trong các khu vực ẩm ướt, gần nguồn thức ăn như sâu hại và các loại côn trùng khác. Chúng có khả năng di chuyển linh hoạt và tìm kiếm thức ăn hiệu quả. Môi trường sống lý tưởng cho bọ đuôi kìm là những nơi có độ ẩm cao và nhiều tàn dư thực vật, giúp chúng dễ dàng ẩn nấp và sinh sản.

III. Phương pháp nhân nuôi và ứng dụng bọ đuôi kìm

Nghiên cứu đã phát triển một quy trình nhân nuôi bọ đuôi kìm Euborellia annulipes trong điều kiện phòng thí nghiệm. Quy trình này bao gồm việc sử dụng các loại thức ăn tự nhiên như rệp xám và cám mèo, giúp tăng tỷ lệ sống sót và khả năng sinh sản của loài này. Việc nhân nuôi thành công bọ đuôi kìm sẽ tạo ra nguồn cung ứng ổn định cho nông dân trong việc kiểm soát sâu hại.

3.1. Quy trình nhân nuôi

Quy trình nhân nuôi bọ đuôi kìm được thực hiện trong các điều kiện kiểm soát, đảm bảo độ ẩm và nhiệt độ phù hợp. Sử dụng các dụng cụ đơn giản và chi phí thấp giúp nông dân dễ dàng áp dụng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc nhân nuôi bọ đuôi kìm không chỉ hiệu quả mà còn tiết kiệm chi phí, từ đó khuyến khích nông dân áp dụng rộng rãi trong sản xuất.

IV. Kết luận và khuyến nghị

Nghiên cứu về bọ đuôi kìm Euborellia annulipes đã chỉ ra rằng loài này có tiềm năng lớn trong việc kiểm soát sâu hại trên rau cải bắp. Việc áp dụng bọ đuôi kìm trong sản xuất nông nghiệp không chỉ giúp giảm thiểu sử dụng thuốc bảo vệ thực vật mà còn nâng cao chất lượng sản phẩm. Khuyến nghị cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các phương pháp nhân nuôi bọ đuôi kìm để ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp.

4.1. Đề xuất ứng dụng

Đề xuất cần có các chương trình đào tạo cho nông dân về quy trình nhân nuôi và ứng dụng bọ đuôi kìm trong sản xuất. Cần có sự hỗ trợ từ các cơ quan chức năng để phát triển mô hình sản xuất an toàn, bền vững, góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Công trình thuộc thể loại Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp, chuyên ngành Bảo vệ thực vật (mã số: 62.01), được thực hiện tại Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội dưới sự hướng dẫn khoa học của GS. Hà Quang Hùng và bảo vệ năm 2012. Tác giả luận án là nghiên cứu sinh Bùi Xuân Phong. Tên đề tài chính thức: "Nghiên cứu thành phần bọ đuôi kìm bắt mồi trên rau cải bắp vùng Hà Nội và Hưng Yên; đặc điểm sinh học, sinh thái học của loài Euborellia annulipes và nhân nuôi sử dụng chúng trên đồng ruộng".

Về tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu, văn bản luận án xác định rau họ hoa thập tự chiếm trên 50% tổng sản lượng rau cả nước, tập trung lớn tại các tỉnh phía Bắc như Hà Nội, Hưng Yên, Hải Dương, Hải Phòng, Bắc Ninh. Phương thức canh tác thâm canh cao khiến nông dân lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật hóa học nhiều lần trong vụ mà không đảm bảo thời gian cách ly, gây ô nhiễm môi trường và ngộ độc thực phẩm. Việc ứng dụng thiên địch bắt mồi để hạn chế dịch hại theo định hướng quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) và tiêu chuẩn VietGAP là yêu cầu cấp thiết. Tuy nhiên, các biện pháp sinh học trước đây khó mở rộng do quy trình nhân nuôi phức tạp, đòi hỏi trang thiết bị đắt tiền. Các nghiên cứu cơ bản về thành phần bọ đuôi kìm bắt mồi (bộ Dermaptera) trên rau họ hoa thập tự tại miền Bắc và quy trình nhân nuôi đơn giản ở quy mô nông hộ chưa được giải quyết đầy đủ.

Mục đích và yêu cầu nghiên cứu của đề tài được đánh số cụ thể trong văn bản như sau:

• 3.1. Mục đích: Trên cơ sở xác định thành phần loài bọ đuôi kìm bắt mồi bộ cánh da (Dermaptera), đặc điểm sinh học, sinh thái học của loài có ý nghĩa ở vùng nghiên cứu, từ đó đề xuất phương pháp nhân nuôi và sử dụng chúng trong phòng chống sâu hại rau cải bắp.
• 3.2. Yêu cầu:
  1. Điều tra thu thập, xác định thành phần loài bọ đuôi kìm bắt mồi bộ cánh da (Dermaptera) trong sinh quần ruộng rau cải bắp ở Đông Anh, Gia Lâm (Hà Nội) và Văn Lâm, Yên Mỹ (Hưng Yên).
  2. Xác định đặc điểm hình thái, sinh vật học, sinh thái học của 2 loài bọ đuôi kìm bắt mồi Euborellia annulipes Lucas và Euborellia annulata Fabr.
  3. Nhân nuôi, sử dụng bọ đuôi kìm bắt mồi E. annulipes trong phòng chống sâu hại rau cải bắp ở địa điểm nghiên cứu.
  4. Xây dựng qui trình nhân nuôi và sử dụng bọ đuôi kìm bắt mồi E. annulipes trong phòng chống sâu hại rau cải bắp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• 4.1. Đối tượng nghiên cứu: Bọ đuôi kìm bắt mồi loài Euborellia annulipes Lucas và Euborellia annulata Fabr.
• 4.2. Phạm vi nghiên cứu:
  • Không gian: Điều tra thành phần loài tại huyện Đông Anh, Gia Lâm (thành phố Hà Nội) và huyện Yên Mỹ, Văn Lâm (tỉnh Hưng Yên); nghiên cứu đặc điểm sinh vật học, sinh thái học và thử nghiệm nhân nuôi, ứng dụng tại Gia Lâm (Hà Nội) và Văn Lâm (Hưng Yên).
  • Thời gian: Các thí nghiệm và điều tra đồng ruộng được tiến hành liên tục trong các vụ Đông xuân từ năm 2008 đến năm 2011.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Về tình hình nghiên cứu ngoài nước, tác giả điểm lại lịch sử phân loại và đa dạng sinh học của bộ cánh da (Dermaptera). Các mẫu hóa thạch được ghi nhận từ đầu kỷ Jura (Riek, 1970). Nguồn gốc tên gọi "Earwig" xuất phát từ các quan niệm dân gian và đặc điểm hình thái cánh sau dạng màng gấp như tai người (Essig, 1942; Imms, 1957). Về phân loại học, Fabian Haas (1996), Gullan và Cranston (2000a, 2000b) xác định bộ Dermaptera có khoảng 1.800 loài thuộc 10 họ, trong khi Richard Leung (2004) ghi nhận khoảng 1.200 loài. Fabian Haas (2009) thống kê số lượng loài tại 26 quốc gia (Congo có 128 loài, Venezuela có 85 loài, Ireland có 3 loài). Nhiều tác giả phát hiện và mô tả các loài mới như Ramamurthi (1973) ở Thái Lan, Srivastava (1976) ở Philippines, Fabian Haas và Matzke (2005) ở Indonesia, Petr Kocarek (2006, 2011) ở Campuchia, Nishikawa (2008) ở Hàn Quốc và Nhật Bản, Ho và Nishikawa (2009, 2010) ở Trung Quốc. Về giống Euborellia, Zipcodezoo (2010) ghi nhận 14 loài, trong khi Lesley (2012) và Petr Kocarek (2011) ghi nhận tổng số 51 loài. Hệ thống phân loại dựa trên giải phẫu cơ quan sinh dục ngoài và địa lý sinh học được Esaki và Ishii (1952), Hoffman (1987), Choate (2001), Charles và Norman (2005) hoàn thiện, chia thành các phân bộ Forficulina, Arixenina và Diploglossata với 6 họ điển hình: Pygidicranidae, Anisolabidae (Carcinophoridae), Labiidae, Labiduridae, Chelisochidae và Forficulidae.

Về đặc điểm sinh học và tập tính, Bharadwaj (1966), Knabke và Grigarich (1971), Langston và Powell (1975), Charles và Norman (2005) mô tả hình thái râu, cánh thoái hóa, số đốt bụng (con đực 10 đốt, con cái 8 đốt) và cấu trúc gọng kìm. Neiswander (1944) xác định vòng đời trung bình của E. annulipes là 73 ngày; Silva et al. (2009) ghi nhận thời gian mỗi tuổi thiếu trùng là 12,9 ngày và thời kỳ tiền đẻ trứng là 18,2 ngày; Nurnina Nonci (2005) xác định thiếu trùng E. annulata có 5 tuổi. Tập tính chăm sóc trứng, liếm sạch nấm mốc và bảo vệ ổ trứng được mô tả bởi James (2006), John (2009), Hoffman (1987). Roy et al. (2008) giải thích hiện tượng bọ bắt mồi ăn thực vật khi thiếu thức ăn để duy trì nòi giống. Josh Sesek (2008) nghiên cứu tín hiệu khứu giác trong giao phối, còn Awasthi (1976), Susan et al. (1995, 2004), James et al. (1996) phân tích cơ chế nội tiết tố sinh sản.

Về ứng dụng phòng trừ sinh học và IPM, các khái niệm IPM được phát triển từ Michelbacher và Bacon (1952), Geier và Clark (1961), Rabb và Guthrie (1970), Kogan (1998), FAO (2011), Radcliffe et al. (2011). Thiên địch bọ đuôi kìm Forficula auricularia được ứng dụng trên cây kiwi (Maher và Logan, 2007) và cây táo (Shaw và Wallis, 2010) ở New Zealand; trên cây lựu ở Bỉ (Gobin et al., 2007); trên cây lê ở Canada (Walston et al., 2003). Loài E. annulipes và E. annulata được nghiên cứu phòng trừ sâu đục thân ngô, mía tại Philippines và Thái Lan (Situmorang và Gabriel, 1998; Capinera, 1999; DAP, 2005; FFTC, 2009).

Về nghiên cứu trong nước, thành phần sâu hại và thiên địch trên rau họ hoa thập tự được điều tra bởi Viện Bảo vệ thực vật (1967-1968), Hà Quang Hùng (1998), Lê Thị Kim Oanh (2001, 2002), Phạm Bình Quyền và Nguyễn Nghĩa Thìn (2003). Phạm Văn Lầm (1999, 2002, 2005) ghi nhận 452 loài thiên địch trên cây trồng chính nhưng bộ Dermaptera chỉ có 1 loài Forficula sp. Tạ Huy Thịnh (2009) lần đầu xây dựng khóa định loại bằng tiếng Việt cho 8 họ với 83 loài bọ đuôi kìm ở Việt Nam. Nguyễn Thị Thu Cúc và cs (2008, 2009), Nguyễn Xuân Niệm (2006a), Trung tâm BVTV miền Trung (2008) nhân thả Chelisoches morio và Chelisoches variegatus phòng trừ bọ cánh cứng hại dừa. Cao Anh Đương và Hà Quang Hùng (1999, 2005a, 2005b) khảo sát E. annulipes trừ sâu đục thân mía. Nguyễn Đức Tùng và Nguyễn Thanh Thảo (2010) thử nghiệm nuôi E. annulata bằng thức ăn gia súc. Trung tâm BVTV phía Bắc (2008, 2009) và Trung tâm BVTV khu 4 (2008) bước đầu khảo sát bọ đuôi kìm trên rau.

Khoảng trống nghiên cứu mà luận án giải quyết: Trước luận án này, chưa có công trình nào điều tra hệ thống về thành phần bọ đuôi kìm bắt mồi trong sinh quần ruộng rau cải bắp tại miền Bắc; thiếu các số liệu định lượng về đặc điểm sinh học, sinh thái của loài E. annulipes trong điều kiện khí hậu miền Bắc; chưa có quy trình nhân nuôi bọ đuôi kìm bằng thức ăn nhân tạo rẻ tiền ở quy mô nông hộ và kỹ thuật thả trên ruộng rau cải bắp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên cơ sở lý thuyết về sinh thái học côn trùng, mối quan hệ con mồi - vật dữ trong sinh quần nông nghiệp và nguyên lý quản lý dịch hại tổng hợp (IPM). Hệ thống định danh hình thái dựa trên các khóa phân loại quốc tế và trong nước của Esaki và Ishii (1952), Hoffman (1987), Charles và Norman (2005), Tạ Huy Thịnh (2009).

Vật liệu và dụng cụ nghiên cứu:

• Vật liệu sinh học: Các pha phát triển của bọ đuôi kìm bắt mồi Euborellia annulipes Lucas và Euborellia annulata Fabr.; các loài vật mồi thí nghiệm gồm rệp xám (Brevicoryne brassicae), sâu tơ (Plutella xylostella), sâu khoang (Spodoptera litura); cây rau cải bắp.
• Thức ăn nhân tạo: Cám mèo Whiskas thương phẩm.
• Hóa chất: Các loại thuốc trừ sâu hóa học dùng để thử nghiệm độc tính.
• Dụng cụ thí nghiệm: Tháp phun Spray tower; lọ nhựa, hộp nhựa, chậu nhựa nuôi bọ đuôi kìm trong phòng thí nghiệm và tại nông hộ; ụ đất nuôi ngoài đồng ruộng; bẫy hố (pitfall trap) thu mẫu; kính lúp và kính hiển vi soi nổi có trắc vi thị kính.

Phương pháp nghiên cứu thực tế:

• Phương pháp điều tra thực địa: Thu thập bọ đuôi kìm bằng phương pháp đặt bẫy hố và điều tra trực tiếp trên các trà rau cải bắp theo phương pháp điều tra côn trùng quy chuẩn.
• Phương pháp nghiên cứu hình thái: Quan sát, đo đạc kích thước các pha trứng, 5 tuổi thiếu trùng và trưởng thành đực, cái bằng kính hiển vi soi nổi.
• Phương pháp nghiên cứu sinh vật học: Nuôi cá thể và nuôi đàn trong tủ định ôn và điều kiện tự nhiên; theo dõi thời gian phát dục, vòng đời, tỷ lệ sống sót, tỷ lệ đực cái, sức đẻ trứng và tỷ lệ trứng nở của E. annulipes trên 2 nguồn thức ăn (cám mèo Whiskas và rệp xám sống), cũng như ở các ngưỡng nhiệt độ khác nhau qua 3 thế hệ (thế hệ 1, thế hệ 2, thế hệ 3 từ năm 2010 đến 2011).
• Phương pháp độc học sinh thái: Sử dụng tháp phun Spray tower để đánh giá ảnh hưởng trực tiếp của thuốc trừ sâu lên trưởng thành E. annulipes và ảnh hưởng gián tiếp qua thức ăn nhiễm thuốc.
• Phương pháp nghiên cứu sinh thái học: Điều tra định kỳ mật độ E. annulipes và các loài sâu hại chủ yếu (sâu tơ, rệp xám) trên 3 trà rau cải bắp (trà sớm, trà chính vụ, trà muộn) vụ Đông xuân qua 3 năm (2008-2009, 2009-2010, 2010-2011) tại Văn Lâm, Hưng Yên.
• Phương pháp nhân nuôi và thử nghiệm phòng trừ: Đánh giá sức ăn của trưởng thành bọ đuôi kìm đối với rệp xám, sâu tơ, sâu khoang trong phòng thí nghiệm; thí nghiệm khả năng khống chế sâu hại trong nhà lưới; xác định ảnh hưởng của ẩm độ giá thể và khả năng chịu đói; khảo nghiệm hệ số nhân nuôi theo mật độ cặp bố mẹ trong hộp nhựa, chậu nhựa và ụ đất; xây dựng mô hình thử nghiệm thả bọ đuôi kìm ngoài đồng ruộng tại Văn Lâm (năm 2010) và hạch toán hiệu quả kinh tế.
• Phương pháp xử lý số liệu: Số liệu được xử lý thống kê sinh học bằng các thuật toán tính giá trị trung bình, độ lệch chuẩn và phân tích tương quan tuyến tính giữa mật độ thiên địch và vật mồi.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Cơ sở khoa học và tổng quan tài liệu nghiên cứu

Chương 1 tổng hợp cơ sở lý luận về vai trò của thiên địch trong hệ sinh thái nông nghiệp và lịch sử nghiên cứu bộ Dermaptera trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Văn bản hệ thống hóa 10 họ bọ đuôi kìm trên thế giới, nêu rõ các đặc tính sinh học quan trọng như tập tính bán xã hội (chăm sóc trứng và con non), tính ăn tạp thiên về bắt mồi ăn thịt, khả năng khống chế sâu hại bộ Cánh vảy (Lepidoptera), Cánh cứng (Coleoptera) và Cánh nửa (Hemiptera). Đồng thời, tác giả tổng kết các công trình ứng dụng bọ đuôi kìm trong phòng trừ sâu hại cây ăn quả tại châu Âu, châu Mỹ và cây công nghiệp (ngô, mía, dừa) tại Đông Nam Á. Tại Việt Nam, chương này phân tích thực trạng sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trên rau họ hoa thập tự, tổng hợp danh lục 83 loài bọ đuôi kìm của Tạ Huy Thịnh (2009) và kết quả ứng dụng bọ đuôi kìm trừ bọ cánh cứng hại dừa ở miền Nam, qua đó xác định cơ sở khoa học để nghiên cứu sử dụng bọ đuôi kìm bắt mồi trên rau cải bắp ở miền Bắc.

Chương 2: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

Chương 2 mô tả chi tiết địa bàn nghiên cứu tại Đông Anh, Gia Lâm (Hà Nội) và Văn Lâm, Yên Mỹ (Hưng Yên) trong giai đoạn 2008-2011. Tác giả trình bày quy trình sử dụng các vật liệu, dụng cụ gồm cám mèo Whiskas, tháp phun hóa chất Spray tower, bẫy hố, hệ thống hộp nhựa, chậu nhựa và ụ đất. Chương này chuẩn hóa 5 nội dung nghiên cứu tương ứng với các phương pháp cụ thể: điều tra thành phần loài; nghiên cứu đặc điểm hình thái và giải phẫu; theo dõi sinh vật học qua các thế hệ và nhiệt độ; khảo sát sinh thái học và biến động mật độ trên đồng ruộng; phương pháp nhân nuôi sinh khối và kỹ thuật thả bọ đuôi kìm phòng trừ sâu hại ngoài sản xuất.

Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương 3 trình bày toàn bộ số liệu thực nghiệm của luận án, được chia thành 5 nhóm nội dung chính:

1. Thành phần loài và đặc điểm hình thái bọ đuôi kìm trên rau cải bắp: Kết quả điều tra trong hai năm 2008-2009 tại Hà Nội và Hưng Yên đã ghi nhận 4 loài bọ đuôi kìm thuộc bộ Dermaptera hiện diện trong sinh quần ruộng cải bắp:

TT	Tên khoa học	Họ	Tên tiếng Việt
1	Nala lividipes Dufour	Labiduridae	Bọ đuôi kìm chân nâu
2	Labidura riparia Pallas	Labiduridae	Bọ đuôi kìm cát / Bọ đuôi kìm sọc
3	Euborellia annulipes Lucas	Carcinophoridae	Bọ đuôi kìm chân khoang
4	Euborellia annulata Fabr.	Carcinophoridae	Bọ đuôi kìm nâu đen lớn

Trong đó, hai loài thuộc họ Carcinophoridae là Euborellia annulipes và Euborellia annulata chiếm tỷ lệ cao và giữ vai trò chủ yếu trong sinh quần.

Về hình thái học của loài E. annulipes:

• Trứng: Mới đẻ hình cầu, đường kính khoảng 0,75 mm, màu trắng kem; khi phôi phát triển chuyển sang hình elip, dài khoảng 1,25 mm và có màu nâu nhạt.
• Thiếu trùng: Trải qua 5 tuổi phát triển (một số ít cá thể có 6 tuổi). Hình dạng thiếu trùng tương tự trưởng thành nhưng kích thước nhỏ hơn và chưa phát triển cơ quan sinh dục. Số đốt râu đầu tăng dần theo các tuổi lột xác: tuổi 1 có 8 đốt râu; tuổi 2 có 11 đốt; tuổi 3 có 13 đốt; tuổi 4 có 14 đốt; tuổi 5 có từ 14-17 đốt râu.
• Trưởng thành: Màu nâu đen bóng, cánh tiêu biến hoàn toàn. Chân có màu vàng nhạt với một vân/khoang tối màu rất rõ ở khoảng giữa đốt đùi (đặc điểm nhận dạng chân khoang). Khác biệt giới tính thể hiện rõ ở đốt bụng và gọng kìm: con đực có 10 đốt bụng, gọng kìm cong mạnh vào phía trong (đặc biệt gọng kìm bên phải cong gập rõ nét ở mút) và có răng cưa ở mép trong; con cái có 8 đốt bụng, cơ thể lớn hơn con đực, gọng kìm thẳng và ít cong hơn.

2. Đặc điểm sinh học của loài bọ đuôi kìm Euborellia annulipes:

• Tập tính sống: Sống ẩn nấp dưới tàn dư thực vật, kẽ nứt đất ẩm, hoạt động tìm kiếm thức ăn mạnh về đêm. Con cái có tập tính làm tổ dưới đất trước khi đẻ trứng. Bọ đuôi kìm mẹ có tập tính bảo vệ ổ trứng rất cao: liên tục dùng miệng liếm sạch bề mặt trứng để loại bỏ bào tử nấm mốc, gom trứng lại thành ổ nếu bị phân tán và tấn công các sinh vật xâm nhập. Thiếu trùng mới nở sống thành bầy bên mẹ trong 1-2 tuần đầu trước khi phân tán.
• Thời gian phát triển và vòng đời: Thời gian phát dục của các pha phụ thuộc chặt chẽ vào loại thức ăn và nhiệt độ. Nuôi bằng thức ăn nhân tạo cám mèo Whiskas cho thời gian phát triển ổn định và tỷ lệ sống cao. Khảo sát qua 3 thế hệ ở các ngưỡng nhiệt độ khác nhau (2010-2011) cho thấy nhiệt độ càng cao (trong ngưỡng thích hợp) thì thời gian phát dục của trứng và thiếu trùng càng rút ngắn.
• Sức sinh sản: Bọ đuôi kìm cái giao phối nhiều lần, đẻ trứng thành nhiều ổ (trung bình 3-4 ổ/vòng đời, mỗi ổ từ 40-55 quả). Sức đẻ trứng và tỷ lệ trứng nở khi nuôi bằng cám mèo đạt tương đương hoặc cao hơn so với nuôi bằng rệp xám sống. Tỷ lệ đực cái tự nhiên dao động xấp xỉ 1:1 đến 1,4:1 (thiên về cái tùy lứa nuôi).
• Độc học: Trưởng thành E. annulipes mẫn cảm cao với các loại thuốc trừ sâu hóa học thử nghiệm; tỷ lệ chết tăng cao khi tiếp xúc trực tiếp qua giọt phun tháp Spray tower hoặc ăn phải vật mồi đã nhiễm thuốc.

3. Đặc điểm sinh thái học của loài Euborellia annulipes:

• Biến động số lượng qua 3 vụ Đông xuân (2008-2009, 2009-2010, 2010-2011) tại Văn Lâm, Hưng Yên cho thấy mật độ bọ đuôi kìm bắt đầu xuất hiện từ giai đoạn hồi xanh của cải bắp, tăng dần ở giai đoạn trải lá bàng, đạt đỉnh cao ở giai đoạn cuốn bắp rải rác đến cuốn chặt, sau đó giảm dần khi thu hoạch.
• Phân tích tương quan trên cả 3 trà rau vụ 2010-2011 (trà sớm, chính vụ, trà muộn) khẳng định mật độ bọ đuôi kìm E. annulipes có mối quan hệ tương quan thuận chặt chẽ (tuyến tính) với mật độ hai loài vật mồi chính là sâu tơ (Plutella xylostella) và rệp xám (Brevicoryne brassicae). Khi mật độ sâu hại tăng cao, mật độ bọ đuôi kìm gia tăng tương ứng để kìm hãm quần thể vật mồi.

4. Nhân nuôi và ứng dụng bọ đuôi kìm Euborellia annulipes phòng trừ sâu hại cải bắp:

• Khả năng ăn mồi: Trong phòng thí nghiệm, trưởng thành E. annulipes có sức tiêu thụ cao đối với sâu tơ, rệp xám và sâu khoang tuổi 1-2. Trong điều kiện nhà lưới, bọ đuôi kìm thể hiện khả năng kìm hãm rõ rệt mật độ rệp xám và sâu tơ trên cây cải bắp.
• Thử nghiệm sinh thái nhân nuôi: Loài E. annulipes có khả năng chịu đói tốt (sống được nhiều ngày khi thiếu thức ăn nếu có đủ ẩm độ) và phát triển thuận lợi ở độ ẩm giá thể đất cát ẩm vừa phải.
• Hệ số nhân nuôi: Thử nghiệm nuôi nhân đàn theo các tỷ lệ cặp bố mẹ trong hộp nhựa, chậu nhựa và ụ đất ngoài đồng xác định được mật độ thả giống thích hợp giúp hạn chế hiện tượng ăn thịt đồng loại và đạt hệ số nhân nuôi cao nhất.
• Thử nghiệm thả đồng ruộng tại Văn Lâm (năm 2010): Ruộng mô hình có thả bổ sung bọ đuôi kìm E. annulipes duy trì mật độ sâu tơ và rệp xám ở mức thấp dưới ngưỡng gây hại, giảm số lần phun thuốc hóa học, bảo vệ năng suất bắp cải và mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn rõ rệt so với tập quán phun thuốc truyền thống của nông dân.
• Xây dựng quy trình kỹ thuật: Luận án hoàn thiện quy trình nhân nuôi số lượng lớn E. annulipes bằng cám mèo Whiskas trong chậu nhựa/hộp nhựa/ụ đất và kỹ thuật thả bọ đuôi kìm ra đồng ruộng vào thời điểm chiều mát, phân bố đều theo hàng rau để đạt hiệu quả định cư cao nhất.

Kết quả và những đóng góp mới

Về mặt khoa học và lý luận:

• Cung cấp kết quả điều tra có hệ thống và đầy đủ nhất về thành phần loài bọ đuôi kìm (Dermaptera) trong sinh quần ruộng rau cải bắp tại vùng Hà Nội và Hưng Yên, xác định được 4 loài (Nala lividipes, Labidura riparia, Euborellia annulipes, Euborellia annulata), trong đó khẳng định vai trò ưu thế của E. annulipes và E. annulata.
• Cung cấp hệ thống dữ liệu sinh học, sinh thái học của loài E. annulipes: kích thước chi tiết các pha phát triển, thời gian phát dục 5 tuổi thiếu trùng, vòng đời qua 3 thế hệ ở các ngưỡng nhiệt độ, tập tính chăm sóc và liếm trứng của bọ mẹ, sức tiêu thụ vật mồi và mối tương quan số lượng giữa bọ đuôi kìm với sâu tơ, rệp xám trên các trà rau cải bắp vụ Đông xuân.

Về mặt thực tiễn và giải pháp kỹ thuật:

• Đánh giá khả năng khống chế sâu hại của E. annulipes đối với sâu tơ, rệp xám và sâu khoang hại rau cải bắp trong phòng, nhà lưới và ngoài đồng ruộng.
• Xây dựng thành công quy trình nhân nuôi sinh khối loài bọ đuôi kìm E. annulipes sử dụng thức ăn nhân tạo là cám mèo Whiskas với dụng cụ đơn giản (hộp nhựa, chậu nhựa, ụ đất), chi phí thấp, thao tác dễ thực hiện, cho phép các hộ nông dân tự nhân nuôi tại chỗ.
• Đề xuất quy trình và định mức thả bọ đuôi kìm E. annulipes ra đồng ruộng để phòng trừ sâu hại cải bắp, góp phần giảm thiểu thuốc trừ sâu hóa học, phục vụ sản xuất rau an toàn theo quy trình VietGAP.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Về hạn chế của nghiên cứu:

• Phạm vi không gian và thời gian của đề tài chỉ tập trung khảo sát trên cây rau cải bắp trong vụ Đông xuân tại một số tiểu vùng sinh thái đại diện thuộc Hà Nội (Đông Anh, Gia Lâm) và Hưng Yên (Văn Lâm, Yên Mỹ); chưa mở rộng đánh giá trên các vùng trồng rau khác hoặc các vụ rau trái vụ.
• Quy mô thử nghiệm hiệu quả trừ sâu trên đồng ruộng chủ yếu dừng lại ở các ruộng mô hình khảo nghiệm tại Văn Lâm (Hưng Yên) trong năm 2010, chưa mở rộng ra các mô hình liên vùng với diện tích lớn.

Về hướng nghiên cứu tiếp:

• Tiếp tục nghiên cứu mở rộng việc nhân nuôi và sử dụng bọ đuôi kìm bắt mồi E. annulipes trên các cây trồng khác thuộc họ hoa thập tự (như cải ngọt, súp lơ, cải bẹ) và các loại cây rau màu khác.
• Hoàn thiện công nghệ tồn trữ, bảo quản và đóng gói thương phẩm bọ đuôi kìm nhằm phục vụ thương mại hóa sản phẩm thiên địch cho các vùng sản xuất rau an toàn tập trung.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng và tham khảo đối với nhiều nhóm đối tượng:

• Nghiên cứu sinh, học viên cao học và sinh viên các ngành Bảo vệ thực vật, Côn trùng học, Nông học và Sinh thái học nông nghiệp: Cung cấp phương pháp luận chuẩn xác về điều tra thiên địch, kỹ thuật nuôi sinh học, giải phẫu hình thái và đánh giá động thái quần thể côn trùng.
• Cán bộ kỹ thuật ngành Bảo vệ thực vật, Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật, hệ thống Khuyến nông các tỉnh phía Bắc: Tham khảo quy trình kỹ thuật nhân nuôi bọ đuôi kìm tại chỗ và định mức thả ngoài đồng ruộng để tích hợp vào chương trình quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) trên cây rau.
• Các nhà hoạch định chính sách nông nghiệp và quản lý sản xuất rau an toàn: Cung cấp cơ sở khoa học để ban hành hướng dẫn kỹ thuật sản xuất rau theo tiêu chuẩn VietGAP, giảm thiểu dư lượng thuốc trừ sâu hóa học.

Nội dung đáng tham khảo nhất trong công trình là bảng mô tả kích thước hình thái các tuổi thiếu trùng của E. annulipes, khóa phân biệt giới tính đực/cái dựa vào số đốt bụng và hình thái đuôi kìm, cùng quy trình chi tiết nhân nuôi bọ đuôi kìm bằng thức ăn cám mèo Whiskas trong chậu nhựa và ụ đất.

Câu hỏi thường gặp

1. Luận án đã phát hiện bao nhiêu loài bọ đuôi kìm trên ruộng rau cải bắp tại vùng Hà Nội và Hưng Yên? Luận án ghi nhận chính xác 4 loài bọ đuôi kìm thuộc bộ cánh da (Dermaptera), gồm: Nala lividipes Dufour, Labidura riparia Pallas (thuộc họ Labiduridae), Euborellia annulipes Lucas và Euborellia annulata Fabr. (thuộc họ Carcinophoridae). Trong đó, E. annulipes và E. annulata là hai loài chiếm ưu thế.

2. Làm thế nào để phân biệt giới tính trưởng thành của loài bọ đuôi kìm Euborellia annulipes? Trưởng thành đực và cái của E. annulipes phân biệt dựa vào đốt bụng và cấu tạo đuôi kìm: con đực có 10 đốt bụng, đôi gọng kìm cong rõ rệt (gọng bên phải cong gập vào trong ở đầu mút) và có răng cưa ở mép trong; con cái có 8 đốt bụng, cơ thể lớn hơn con đực, đôi gọng kìm tương đối thẳng và chỉ hơi cong nhẹ ở chóp kìm.

3. Thiếu trùng loài bọ đuôi kìm Euborellia annulipes trải qua mấy tuổi và nhận biết các tuổi bằng cách nào? Thiếu trùng E. annulipes trải qua 5 tuổi phát triển (một số ít cá thể có 6 tuổi). Dấu hiệu nhận biết các tuổi chính xác nhất là đếm số đốt râu đầu: tuổi 1 có 8 đốt râu; tuổi 2 có 11 đốt; tuổi 3 có 13 đốt; tuổi 4 có 14 đốt; tuổi 5 và 6 có từ 14 đến 17 đốt râu.

4. Loại thức ăn nhân tạo nào được luận án xác định là phù hợp để nhân nuôi sinh khối Euborellia annulipes? Luận án sử dụng thức ăn nhân tạo là cám mèo Whiskas thương phẩm. Nuôi bằng cám mèo Whiskas đảm bảo thời gian phát triển của các pha ổn định, tỷ lệ sống sót cao, sức đẻ trứng và tỷ lệ trứng nở của bọ đuôi kìm cái đạt tương đương hoặc cao hơn so với khi nuôi bằng vật mồi sống tự nhiên (rệp xám).

5. Mô hình thả bọ đuôi kìm Euborellia annulipes ngoài đồng ruộng mang lại hiệu quả thực tế như thế nào? Thử nghiệm tại Văn Lâm (Hưng Yên) năm 2010 cho thấy ruộng mô hình thả bọ đuôi kìm kìm hãm hiệu quả mật độ sâu tơ và rệp xám ở mức thấp dưới ngưỡng gây hại kinh tế, giảm thiểu số lần phun thuốc trừ sâu hóa học, nâng cao chất lượng sản phẩm rau an toàn và đạt hiệu quả kinh tế cao hơn tập quán canh tác của nông dân.

Kết luận

Luận án tiến sĩ của tác giả Bùi Xuân Phong là công trình nghiên cứu hệ thống về thành phần bọ đuôi kìm bắt mồi trong sinh quần ruộng rau cải bắp tại Hà Nội và Hưng Yên. Công trình đã làm sáng tỏ các đặc điểm hình thái học, sinh vật học và động thái sinh thái của loài bắt mồi ưu thế Euborellia annulipes, đặc biệt là mối quan hệ tương quan kìm hãm quần thể sâu tơ và rệp xám. Luận án đã xây dựng thành công quy trình nhân nuôi số lượng lớn E. annulipes chi phí thấp bằng thức ăn nhân tạo cám mèo Whiskas và hoàn thiện kỹ thuật thả ngoài đồng ruộng. Kết quả nghiên cứu đóng góp cơ sở dữ liệu khoa học tin cậy và giải pháp thực tiễn có tính khả thi cao phục vụ chương trình IPM và sản xuất rau an toàn theo quy chuẩn VietGAP.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở khoa học của ñề tài Trong hệ sinh thái ñồng ruộng, giữa cây trồng, sâu hại và thiên ñịch luôn có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Trong ñiều kiện nguồn thức ăn dồi dào các loài dịch hại thường phát sinh gây hại mạnh vì vậy người sản xuất có xu hướng gia tăng sử dụng thuốc BVTV ñể giữ năng suất cây trồng. Thói quen canh tác ấy ñã diễn ra hàng chục năm, hậu quả là thành phần và số lượng các loài ký sinh thiên ñịch giảm sút nghiêm trọng, không kiểm soát ñược dịch hại nữa. Dịch hại càng phát sinh mạnh, nông dân lại càng phải sử dụng thuốc BVTV nhiều hơn.

Nhiều biện pháp phòng chống sâu hại rau họ hoa thập tự không sử dụng thuốc hóa học ñã ñược nghiên cứu và ñưa vào sử dụng như ña dạng hóa giống cây trồng; sử dụng giống kháng; luân canh, xen canh với cây trồng khác ñể giảm nguồn dịch bệnh, ngắt quãng thời gian tích lũy số lượng của dịch hại; sử dụng thiên ñịch ñể kìm hãm sự gia tăng số lượng dịch hại ngay từ ñầu vụ. Tuy nhiên việc nông dân sử dụng thuốc trừ sâu tràn lan trong một thời gian dài ñã làm suy giảm nguồn thiên ñịch, các biện pháp sinh học phòng chống sâu hại ít ñược nông dân áp dụng. ðã ñến lúc cần phải bảo vệ, khích lệ và nhân thả những loài thiên ñịch có ý nghĩa ñể dần lập lại cân bằng sinh thái trên ñồng ruộng. Xây dựng nền nông nghiệp sinh thái bền vững thì biện pháp phòng trừ tổng hợp (IPM) ñóng vai trò quan trọng trong công tác bảo vệ cây trồng mà trong ñó biện pháp phòng trừ sinh học có một vị trí ñặc biệt (Nguyễn Văn Cảm, 1994) [3].

Nhện lớn bắt mồi, bọ rùa, ong ký sinh, bọ cánh cộc, ruồi ăn rệp. ñã ñược nhiều nhà khoa học nghiên cứu cho thấy hiệu quả phòng trừ sâu hại rau họ hoa thập tự rõ rệt, chúng ñều ñã ñược ñưa vào các tài liệu giảng dạy chuyên ngành, ñặc biệt là chương trình huấn luyện IPM cho 20 nông dân. Sử dụng kiến vàng ñể phòng chống sâu hại cây có múi cũng ñược ứng dụng (Van Mele và Nguyễn Thị Thu Cúc, 2005) [41]. Những kết quả nghiên cứu cơ bản về bọ ñuôi kìm (bộ Dermaptera) và sử dụng chúng ñể phòng trừ sâu hại chưa nhiều, bước ñầu các nhà khoa học của Trường ðại học Cần Thơ ñã nghiên cứu và thử nghiệm thành công nhân thả bọ ñuôi kìm ñể phòng trừ bọ cánh cứng hại dừa ở các tỉnh phía Nam (Nguyễn Thị Thu Cúc và cộng sự, 2008) [8], (Nguyễn Xuân Niệm, 2006a) [23].

Một số Trung tâm BVTV vùng thuộc Cục BVTV ñã bước ñầu thử nghiệm nhân thả bọ ñuôi kìm bắt mồi ñể phòng trừ sâu hại ñậu ñỗ, cây họ cà và rau họ hoa thập tự ñã cho hiệu quả ñáng khích lệ. Rau họ hoa thập tự trồng chủ yếu ở vùng ðồng bằng sông Hồng nên vấn ñề nhân thả thiên ñịch ở phía Bắc cũng cần ñược quan tâm nhiều hơn. Nhân thả một loài thiên ñịch ra ñồng ruộng phụ thuộc nhiều yếu tố như khả năng khống chế sâu, khả năng nhân nuôi số lượng lớn, khả năng duy trì quần thể.