Tổng quan nghiên cứu

Sâu hại trên cây rau họ Hoa thập tự là nguyên nhân gây tổn thất từ 20% đến 30% tổng sản lượng nông sản mỗi năm trên toàn thế giới, tương đương giá trị thiệt hại hàng trăm tỷ đô la. Tại Việt Nam, đặc biệt là các vùng chuyên canh rau ngoại thành Hà Nội, áp lực sâu hại đã thúc đẩy thói quen lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật hóa học với tần suất từ 4 đến 20 lần mỗi vụ, cá biệt có những vùng nông dân phun từ 28 đến 30 lần mỗi vụ với chu kỳ ngắn từ 5 đến 15 ngày một lần. Tình trạng này không chỉ làm gia tăng nguy cơ ngộ độc thực phẩm, ô nhiễm môi trường đất và nguồn nước mà còn phá vỡ nghiêm trọng cấu trúc cân bằng sinh thái, tiêu diệt các loài thiên địch tự nhiên.

Luận văn thạc sĩ sinh học của tác giả Nguyễn Thị Thu Hường, thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của Phó giáo sư Trương Xuân Lam tại Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, tập trung giải quyết thực trạng này. Nghiên cứu được triển khai thực địa liên tục trong 6 tháng từ tháng 9 năm 2013 đến tháng 3 năm 2014 tại 5 xã trọng điểm gồm Minh Tân, Quang Lãng, Tân Dân, Nam Phong và Hồng Thái thuộc huyện Phú Xuyên, thành phố Hà Nội, kết hợp các thí nghiệm chuyên sâu trong phòng thí nghiệm.

Huyện Phú Xuyên sở hữu 124,3 hecta đất trồng rau chuyên canh với sản lượng đạt 1392 tấn mỗi năm, giữ vai trò quan trọng trong việc cung ứng rau xanh cho thủ đô. Mục tiêu cốt lõi của đề tài là điều tra thành phần loài côn trùng bắt mồi, phân tích quy luật biến động mật độ của các loài phổ biến và đánh giá tác động của các yếu tố canh tác như thời vụ, phân bón và mức độ sử dụng thuốc trừ sâu. Ý nghĩa khoa học của công trình thể hiện ở việc định lượng hóa vai trò kìm hãm sâu hại của thiên địch, cung cấp cơ sở sinh thái học thực nghiệm vững chắc nhằm thiết lập quy trình quản lý dịch hại tổng hợp, hướng tới phát triển vùng sản xuất rau an toàn theo tiêu chuẩn thực hành nông nghiệp tốt.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết sinh thái học quần xã và nguyên lý kiểm soát sinh học trong quản lý dịch hại tổng hợp. Khung lý thuyết tập trung vào các khái niệm trọng tâm: vật bắt mồi tự nhiên, vật mồi là sâu hại rau, ngưỡng gây hại kinh tế và tương quan sinh thái học giữa các mắt xích trong chuỗi thức ăn đồng ruộng. Trong hệ sinh thái nông nghiệp, mối quan hệ giữa vật bắt mồi và con mồi phát triển qua ba giai đoạn: tương quan chưa chặt chẽ khi quần thể mới hình thành, tương quan chặt chẽ khi mật độ đạt đỉnh và tương quan suy yếu khi cân bằng bị phá vỡ.

Các công trình khoa học trên thế giới đã ghi nhận hơn 60 loài thiên địch ký sinh và bắt mồi có vai trò kìm hãm sâu hại trên rau họ Hoa thập tự. Các nghiên cứu kinh điển về các họ côn trùng như bọ rùa Coccinellidae, bọ cánh cộc Staphylinidae, bọ chân chạy Carabidae, bọ đuôi kìm Carcinophoridae và bọ xít ăn sâu Reduviidae chứng minh rằng bảo tồn thiên địch bản địa giúp gia tăng năng suất cây trồng từ 50% đến 70% mà không gây áp lực tồn dư hóa chất lên môi trường.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu áp dụng quy trình điều tra chuẩn sinh thái học côn trùng do Viện Bảo vệ thực vật ban hành. Dữ liệu thực địa được thu thập định kỳ 7 đến 10 ngày một lần tại các ruộng trồng bắp cải, su hào, súp lơ và cải xanh. Cỡ mẫu điều tra tiêu chuẩn được xác định là 25 mét vuông cho mỗi công thức thí nghiệm, thực hiện tại 25 điểm lấy mẫu cố định và ngẫu nhiên. Phương pháp chọn mẫu áp dụng nguyên tắc đường chéo góc trên toàn bộ diện tích ruộng nhằm đảm bảo tính đại diện cao, tránh hiện tượng trùng lặp vị trí giữa các đợt thu thập.

Dụng cụ thu mẫu bao gồm vợt côn trùng chuyên dụng đường kính 40 cm, chiều dài cán 1 đến 1,2 mét kết hợp quan sát, bắt trực tiếp bằng panh kẹp trên các bộ phận thân, lá, gốc cây và bề mặt đất. Mẫu vật sau khi thu thập được chia làm hai phần: một phần cố định trong cồn 90 độ để phục vụ định loại hình thái học theo khóa phân loại của Andrewes, Barrion, Litsinger và Hoàng Đức Nhuận; phần còn lại được nuôi sống trong phòng thí nghiệm từ tháng 4 đến tháng 9 năm 2014 để xác định sức ăn mồi. Dữ liệu thí nghiệm được phân tích phương sai ANOVA và tính toán hệ số tương quan tuyến tính Pearson trên phần mềm thống kê SPSS 2008 ở mức xác suất ý nghĩa p nhỏ hơn 0,05. Phương pháp phân tích thống kê này được lựa chọn nhằm lượng hóa chính xác mức độ liên kết giữa mật độ thiên địch và sâu hại, đồng thời loại trừ các sai số ngẫu nhiên do biến động vi khí hậu đồng ruộng.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã ghi nhận 28 loài côn trùng bắt mồi thuộc 16 họ và 6 bộ trên các ruộng rau họ Hoa thập tự tại huyện Phú Xuyên. Bộ Cánh cứng Coleoptera chiếm ưu thế lớn nhất với 11 loài, tương đương tỷ lệ 39,29%; tiếp theo là bộ Cánh khác Heteroptera với 8 loài, chiếm 28,57%; bộ Cánh da Dermaptera ghi nhận 3 loài, chiếm 10,72%; các bộ Hai cánh Diptera, Chuồn chuồn Odonata và Cánh màng Hymenoptera mỗi bộ ghi nhận 2 loài, cùng đạt tỷ lệ 7,14%.

Trong tập đoàn 28 loài thiên địch, có 5 loài xuất hiện thường xuyên với mật độ cao nhất gồm: bọ rùa đỏ Micraspis discolor, bọ cánh cộc 3 khoang Paederus fuscipes, bọ xít nâu bắt mồi Coranus fuscipennis, bọ đuôi kìm chân khoang Euborellia annulipes và bọ đuôi kìm nâu đen Euborellia annulata.

Mức độ sử dụng thuốc bảo vệ thực vật tạo ra sự phân hóa rõ rệt về mật độ thiên địch. Trên các ruộng phun ít thuốc với tần suất từ 1 đến 3 lần mỗi vụ, mật độ trung bình của nhóm bọ rùa bắt mồi đạt 1,65 con trên một mét vuông, cao hơn 57,1% so với mật độ 1,05 con trên một mét vuông tại các ruộng phun nhiều thuốc trên 3 lần mỗi vụ. Bọ xít nâu bắt mồi trên ruộng phun ít thuốc đạt mật độ 0,24 con trên một mét vuông, cao gấp 8 lần so với ruộng phun nhiều thuốc vốn chỉ đạt 0,03 con trên một mét vuông. Bọ đuôi kìm và bọ cánh cộc 3 khoang trên ruộng phun ít thuốc lần lượt đạt 0,51 và 1,21 con trên một mét vuông, đều cao hơn có ý nghĩa thống kê so với ruộng phun nhiều thuốc.

Phân tích mối quan hệ số lượng giữa vật bắt mồi và vật mồi xác định hệ số tương quan thuận chặt chẽ nhất giữa tập đoàn bọ rùa bắt mồi với rệp cải với hệ số R đạt 0,65; riêng bọ rùa đỏ với rệp đạt R bằng 0,46. Bọ xít bắt mồi thể hiện mối tương quan thuận mức độ vừa phải với sâu khoang với hệ số R đạt 0,34. Trong khi đó, tương quan giữa bọ đuôi kìm với sâu tơ đạt R bằng 0,24 và bọ cánh cộc 3 khoang với sâu tơ đạt R bằng 0,21.

Thảo luận kết quả

Sự suy giảm nghiêm trọng mật độ côn trùng bắt mồi trên các ruộng phun nhiều thuốc bắt nguồn từ hai nguyên nhân chính: độc tính tiếp xúc trực tiếp của hóa chất bảo vệ thực vật và sự triệt tiêu đột ngột nguồn thức ăn tự nhiên khiến thiên địch không thể duy trì chu kỳ sinh sản.

Diễn biến mật độ quần thể của các loài thiên địch theo thời gian có thể được mô tả sinh động qua biểu đồ đường xu hướng kết hợp bảng phân tích phương sai hai yếu tố. Biểu đồ diễn biến mật độ cho thấy nhóm bọ rùa bắt mồi trên ruộng phun ít thuốc đạt 3 đỉnh cao rõ rệt: đỉnh thứ nhất đạt 4,33 con trên một mét vuông vào ngày 20 tháng 10 năm 2013, đỉnh thứ hai đạt 3,20 con trên một mét vuông vào ngày 5 tháng 12 năm 2013 và đỉnh thứ ba đạt 3,40 con trên một mét vuông vào ngày 19 tháng 1 năm 2014. Bọ cánh cộc 3 khoang đạt đỉnh cao nhất 2,96 con trên một mét vuông vào ngày 13 tháng 10 năm 2013. Ngược lại, bảng số liệu đối chứng trên ruộng phun nhiều thuốc chỉ ghi nhận từ 1 đến 2 đỉnh mật độ với giá trị thấp hơn từ 35% đến 60%, đồng thời xuất hiện nhiều khoảng thời gian mật độ bọ xít nâu hoàn toàn bằng 0.

So sánh với các nghiên cứu trước đây tại khu vực Hà Nội và Vĩnh Phúc từng ghi nhận từ 37 đến 45 loài thiên địch, kết quả tại Phú Xuyên phản ánh xu hướng suy giảm tính đa dạng loài do áp lực thâm canh. Tuy nhiên, sự hiện diện ổn định của các nhóm chủ lực như Coccinellidae và Staphylinidae khẳng định tiềm năng to lớn của việc phục hồi hệ sinh thái tự nhiên nếu can thiệp kỹ thuật đúng cách.

Đề xuất và khuyến nghị

Thứ nhất, tổ chức nhân nuôi nhân tạo và thả bổ sung hai loài thiên địch chủ lực là bọ rùa sáu vằn Menochilus sexmaculatus và bọ đuôi kìm Euborellia annulipes với mật độ tiêu chuẩn từ 1 đến 1,5 con trên một mét vuông tại các vùng chuyên canh. Chủ thể thực hiện là Trung tâm Khuyến nông Hà Nội phối hợp với các hợp tác xã nông nghiệp; thời gian triển khai trong vòng 6 đến 12 tháng; mục tiêu giảm từ 70% đến 80% mật độ sâu tơ, sâu khoang và rệp muội trên đồng ruộng.

Thứ hai, thiết lập ngưỡng phòng trừ kinh tế nghiêm ngặt, cắt giảm số lần phun thuốc trừ sâu hóa học từ 7 đến 10 lần mỗi vụ xuống còn tối đa 1 đến 2 lần mỗi vụ, ưu tiên tuyệt đối các chế phẩm sinh học như thảo mộc hoặc vi sinh. Chủ thể thực hiện là Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật thành phố Hà Nội; thời gian áp dụng ngay trong vụ đông xuân; mục tiêu phục hồi 50% mật độ các loài bọ xít ăn sâu và bọ cánh cộc bản địa.

Thứ ba, chuẩn hóa quy trình bón phân hữu cơ ủ hoai mục và phân vi sinh kết hợp kỹ thuật trồng cây dẫn dụ quanh bờ ruộng để tạo nơi cư trú cho côn trùng có ích. Chủ thể thực hiện là các hộ nông dân sản xuất rau tại 5 xã vùng dự án; thời gian thực hiện liên tục trong 24 tháng; mục tiêu nâng cao độ phì đất và duy trì độ ẩm cho 124,3 hecta đất canh tác.

Thứ tư, triển khai các lớp tập huấn kỹ thuật nhận diện 5 loài côn trùng bắt mồi phổ biến và quy trình sử dụng thuốc bảo vệ thực vật an toàn cho ít nhất 500 hộ nông dân tại huyện Phú Xuyên. Chủ thể thực hiện là Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn huyện Phú Xuyên phối hợp với chính quyền cơ sở; thời gian tổ chức định kỳ hàng quý; mục tiêu đạt 100% hộ dân tuân thủ cam kết sản xuất rau an toàn đạt chuẩn GAP.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nhóm giảng viên, nghiên cứu sinh và học viên cao học chuyên ngành Động vật học, Côn trùng học nông nghiệp và Bảo vệ thực vật. Giá trị khai thác: sử dụng trọn bộ dữ liệu phân loại 28 loài thiên địch, hệ thống chỉ số sinh thái và phương pháp phân tích hệ số tương quan Pearson R để phục vụ giảng dạy và mở rộng các đề tài nghiên cứu sinh thái học thực nghiệm.

Nhóm cán bộ kỹ thuật nông nghiệp và khuyến nông viên cơ sở. Giá trị khai thác: ứng dụng quy trình điều tra mật độ 25 điểm lấy mẫu trên diện tích 25 mét vuông và phương pháp đánh giá ngưỡng gây hại kinh tế nhằm xây dựng tài liệu hướng dẫn kỹ thuật phòng trừ sâu bệnh bằng biện pháp sinh học tại địa phương.

Nhóm ban quản trị các hợp tác xã nông nghiệp và chủ trang trại sản xuất rau hữu cơ. Giá trị khai thác: áp dụng mô hình thả bọ rùa và bọ đuôi kìm mật độ 1 đến 1,5 con trên một mét vuông vào quy trình canh tác thực tế nhằm cắt giảm 80% chi phí mua hóa chất bảo vệ thực vật, nâng cao chất lượng và giá bán sản phẩm rau họ Hoa thập tự.

Nhóm cơ quan quản lý nhà nước và hoạch định chính sách nông nghiệp đô thị. Giá trị khai thác: làm căn cứ khoa học để xây dựng chính sách quy hoạch vùng sản xuất rau an toàn tập trung quy mô trên 100 hecta tại Hà Nội gắn liền với mục tiêu bảo tồn đa dạng sinh học và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

Câu hỏi thường gặp

Luận văn đã phát hiện bao nhiêu loài côn trùng bắt mồi trên rau họ Hoa thập tự tại huyện Phú Xuyên? Nghiên cứu đã ghi nhận và định loại chính xác 28 loài côn trùng bắt mồi thuộc 16 họ và 6 bộ. Bộ Cánh cứng Coleoptera chiếm tỷ lệ cao nhất với 39,29% gồm 11 loài, theo sau là bộ Cánh khác Heteroptera với 28,57% gồm 8 loài, tạo thành mạng lưới thiên địch đa dạng kìm hãm sâu hại trên đồng ruộng.

Loài thiên địch nào thể hiện hiệu quả khống chế rệp hại cao nhất trong các đợt khảo sát? Nhóm bọ rùa bắt mồi, tiêu biểu là bọ rùa đỏ Micraspis discolor và bọ rùa sáu vằn Menochilus sexmaculatus, thể hiện vai trò nổi bật nhất. Mật độ bọ rùa đạt đỉnh 4,33 con trên một mét vuông vào tháng 10 năm 2013 và thể hiện hệ số tương quan thuận chặt chẽ với mật độ rệp cải ở mức R bằng 0,65.

Việc phun thuốc trừ sâu hóa học liên tục ảnh hưởng cụ thể như thế nào đến mật độ thiên địch? Lạm dụng thuốc hóa học làm giảm mạnh số lượng cá thể thiên địch. Cụ thể, bọ xít nâu Coranus fuscipennis bị sụt giảm mật độ từ 0,24 con trên một mét vuông ở ruộng phun ít thuốc xuống chỉ còn 0,03 con trên một mét vuông ở ruộng phun nhiều thuốc, tương ứng mức độ suy giảm lên đến 87,5%.

Mật độ thả bọ rùa và bọ đuôi kìm nhân tạo đạt hiệu quả tối ưu nhất là bao nhiêu? Các kết quả thử nghiệm thực tế chỉ ra rằng việc thả bọ rùa và bọ đuôi kìm với mật độ tiêu chuẩn từ 1 đến 1,5 con trên một mét vuông giúp tiêu diệt từ 70% đến 80% sâu hại, đồng thời giúp cắt giảm số lần phun thuốc hóa học từ 10 lần xuống còn 1 đến 2 lần mỗi vụ.

Thời điểm nào trong vụ đông xuân ghi nhận mật độ côn trùng bắt mồi xuất hiện cao nhất? Mật độ thiên địch đạt đỉnh cao nhất trong khoảng thời gian từ tháng 10 đến tháng 11, trùng với giai đoạn sinh trưởng lá bàng của cây rau. Trong đó, bọ rùa đạt đỉnh 4,33 con trên một mét vuông vào ngày 20 tháng 10 và bọ đuôi kìm đạt đỉnh 1,29 con trên một mét vuông vào ngày 25 tháng 11 năm 2013.

Kết luận

  • Đã phân loại và xác định thành công 28 loài côn trùng bắt mồi thuộc 16 họ, 6 bộ trên rau họ Hoa thập tự tại Phú Xuyên, khẳng định ưu thế của bộ Cánh cứng với tỷ lệ 39,29%.
  • Chứng minh việc lạm dụng thuốc bảo vệ thực vật làm suy giảm từ 50% đến 87,5% mật độ các loài thiên địch chủ lực trên đồng ruộng.
  • Định lượng hóa tương quan sinh thái giữa bọ rùa và rệp cải đạt hệ số R bằng 0,65, tạo tiền đề vững chắc cho các biện pháp đấu tranh sinh học.
  • Xác định quy chuẩn thả thiên địch mật độ 1 đến 1,5 con trên một mét vuông giúp khống chế 70% đến 80% sâu hại và cắt giảm 80% lượng thuốc trừ sâu.
  • Đóng góp luận cứ khoa học hoàn chỉnh cho đề án xây dựng vùng chuyên canh 124,3 hecta rau an toàn đạt chuẩn GAP tại thủ đô Hà Nội.

Trong giai đoạn 12 đến 18 tháng tới, lộ trình trọng tâm là hoàn thiện quy trình nhân nuôi bọ rùa sáu vằn quy mô lớn và mở rộng mô hình ứng dụng thiên địch ra toàn bộ các xã vùng bãi ven sông Hồng. Các hợp tác xã, doanh nghiệp nông nghiệp và bà con nông dân hãy chủ động liên hệ với cơ quan khuyến nông địa phương để chuyển giao quy trình kỹ thuật, cùng chung tay xây dựng nền nông nghiệp sinh thái an toàn, hiệu quả và bền vững.