Tổng quan nghiên cứu

Theo Tổ chức Nông lương Thế giới (FAO), tổn thất ngũ cốc dự trữ toàn cầu do côn trùng gây ra chiếm khoảng 10% mỗi năm, riêng tại khu vực Đông Nam Á mức thiệt hại có những thời điểm vượt quá 50%. Tại Việt Nam, ngành sản xuất thức ăn chăn nuôi ghi nhận mức tăng trưởng vượt bậc với sản lượng năm 2013 đạt 12,03 triệu tấn, đứng thứ 19 trên thế giới. Trong đó, thành phố Hải Phòng đạt sản lượng 443,75 nghìn tấn với tổng diện tích mặt sàn kho bãi phục vụ lưu trữ được khảo sát hàng năm lên tới hơn 48.000 m2. Sự tích tụ khối lượng lớn nông sản nhập khẩu và nội địa trong thời gian dài đã tạo điều kiện thuận lợi cho các loài côn trùng kho bùng phát, làm suy giảm nghiêm trọng phẩm chất nguyên liệu.

Vấn đề nghiên cứu trọng tâm của luận văn là tình trạng thất thoát khối lượng và suy giảm chất lượng nguyên liệu thức ăn chăn nuôi do côn trùng gây hại, đặc biệt là loài mọt khuẩn đen Alphitobius diaperinus (Panzer) thuộc bộ Cánh cứng (Coleoptera: Tenebrionidae). Đây không chỉ là loài dịch hại nguyên liệu mà còn là vector truyền lây nhiều mầm bệnh vi sinh vật nguy hiểm cho gia súc, gia cầm.

Mục tiêu cụ thể của đề tài bao gồm: xác định thành phần và mức độ phổ biến của các loài côn trùng hại kho tại khu vực Hải Phòng; làm rõ diễn biến mật độ, đặc điểm hình thái, sinh thái học của mọt khuẩn đen trên hai loại thức ăn phổ biến là bột ngô và bột gạo ở hai ngưỡng nhiệt độ 25°C và 30°C; đồng thời thử nghiệm hiệu lực diệt trừ của thuốc xông hơi Quickphos 56% (hoạt chất Phosphine - PH3). Nghiên cứu được thực hiện tại các kho lưu trữ lớn như Công ty Cổ phần Việt Pháp sản xuất thức ăn gia súc Proconco, Công ty TNHH New Hope Hải Phòng, Nhà máy Thức ăn gia súc Con Heo Vàng và phòng thí nghiệm thuộc Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật Hải Phòng trong giai đoạn từ tháng 6/2016 đến tháng 7/2017 (thời gian điều tra thu mẫu thực địa từ tháng 1/2017 đến tháng 6/2017). Kết quả nghiên cứu là căn cứ khoa học trực tiếp giúp các doanh nghiệp giảm tỷ lệ hao hụt nguyên liệu từ mức 26,20% - 48,13% xuống dưới ngưỡng gây hại kinh tế, tối ưu hóa chi phí bảo quản và nâng cao hiệu quả công tác kiểm dịch thực vật.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng trên nền tảng lý thuyết quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) trong kho bảo quản nông sản, lý thuyết sinh thái học côn trùng kho và nguyên lý độc học thuốc bảo vệ thực vật dạng xông hơi. Theo quy luật sinh thái học nhiệt độ - ẩm độ, tốc độ trao đổi chất, phát dục và sức sinh sản của côn trùng biến nhiệt phụ thuộc chặt chẽ vào nhiệt độ môi trường và giá trị dinh dưỡng của cơ chất thức ăn. Khi nhiệt độ tiến gần đến ngưỡng tối ưu (30°C - 33°C), thời gian phát dục của các pha trước trưởng thành rút ngắn đáng kể và quần thể gia tăng theo hàm số mũ.

Mô hình nghiên cứu độc học dựa trên cơ chế tác động của hoạt chất Phosphine (PH3) giải phóng từ nhôm phosphua (AlP). Hoạt chất này khuếch tán nhanh trong không gian kín, ức chế enzyme cytochrome c oxidase trong chuỗi hô hấp tế bào của côn trùng, dẫn đến tê liệt và tử vong. Ba khái niệm chuyên ngành then chốt được vận dụng gồm: vòng đời côn trùng (khoảng thời gian tính từ khi trứng được đẻ ra cho đến khi trưởng thành vũ hóa và bắt đầu đẻ quả trứng đầu tiên); tỷ lệ hao hụt khối lượng chất khô nông sản (xác định qua sai lệch khối lượng mẫu ban đầu và mẫu sau xử lý theo công thức độ ẩm chất khô); và hiệu lực diệt trừ hiệu chỉnh theo công thức Abbott nhằm loại bỏ tỷ lệ chết tự nhiên ở công thức đối chứng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu của luận văn kết hợp giữa điều tra thực địa định kỳ 2 lần/tháng (vào ngày 01 và ngày 15 hàng tháng) từ tháng 1/2017 đến tháng 6/2017 tại 3 hệ thống kho chứa công nghiệp và thực nghiệm nuôi sinh học trong phòng thí nghiệm có kiểm soát nhiệt độ, ẩm độ.

Về cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu, nghiên cứu tuân thủ nghiêm ngặt Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-141:2013/BNNPTNT về phương pháp lấy mẫu kiểm dịch thực vật. Đối với kho đổ rời, nghiên cứu chọn 3 ngăn kho chứa điển hình (tích lượng 230 tấn/ngăn kho). Tại mỗi ngăn, tiến hành lấy mẫu ở 12 điểm ngẫu nhiên ở độ sâu 40 - 50 cm so với bề mặt khối hạt, mỗi điểm lấy 1 kg hàng hóa, sau đó gộp chung, trộn đều và chia tư đồng nhất để thu 1 kg mẫu đại diện phân tích mật độ côn trùng (con/kg). Đối với thực nghiệm sinh học trong tủ định ôn BOD JSBI 150C (nhiệt độ 25°C và 30°C, ẩm độ 70%), cỡ mẫu quan sát hình thái và thời gian phát dục đạt n ≥ 30 cá thể cho mỗi pha phát dục. Thí nghiệm sức đẻ trứng theo dõi trên 30 cặp giao phối cá thể, và thí nghiệm thử hiệu lực thuốc Quickphos 56% sử dụng 100 trưởng thành mọt/công thức với 3 lần lặp lại.

Phương pháp xông hơi khử trùng tuân theo QCVN 01-19:2010/BNNPTNT trong thùng gỗ chuyên dụng thể tích 1 m3. Lý do lựa chọn thiết kế thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên (CRD) và phân tích thống kê bằng phần mềm IRRISTAT 5.0 cùng Microsoft Excel 2013 là nhằm kiểm soát tối đa các yếu tố ngoại cảnh, xác định chính xác sai số chuẩn theo phân phối Student - Fisher ở mức xác suất tin cậy P = 95%, đảm bảo tính khách quan và độ lặp lại cao của kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Nghiên cứu đã ghi nhận 20 loài côn trùng gây hại thuộc 14 họ và 3 bộ hiện diện trong các kho bảo quản nguyên liệu thức ăn chăn nuôi tại Hải Phòng. Bộ Cánh cứng (Coleoptera) chiếm ưu thế áp đảo với 17 loài thuộc 11 họ (chiếm 85% tổng số loài), bộ Cánh vảy (Lepidoptera) gồm 2 loài thuộc 2 họ (chiếm 10%), và bộ Nhạy sách (Psocoptera) gồm 1 loài (chiếm 5%). Bốn loài có mức độ phổ biến cao nhất (>50% trong tháng 6) là mọt gạo (Sitophilus oryzae đạt tần suất >75%), mọt đục hạt (Rhizopertha dominica), mọt thóc Thái Lan (Lophocateres pusillus) và mọt khuẩn đen (Alphitobius diaperinus).

Hình thức bảo quản đóng vai trò quyết định đến mức độ xuất hiện của dịch hại. Kho hàng đổ rời có nguy cơ xâm nhiễm cao nhất với 4 loài đạt mức độ phổ biến >50% (chiếm 25% tổng số loài bắt gặp). Kho đóng bao PP chỉ có 1 loài đạt mức phổ biến >50% (chiếm 5%). Trong khi đó, hình thức đóng bao Jumbo thể hiện khả năng ngăn ngừa côn trùng vượt trội khi chỉ ghi nhận 17 loài, không có loài nào vượt ngưỡng 50%, 75% số loài chỉ xuất hiện ở mức rất ít (<25%) và 3 loài mọt cánh cứng hoàn toàn không bắt gặp.

Đặc điểm sinh thái học của mọt khuẩn đen A. diaperinus biến động rõ rệt theo nhiệt độ và loại thức ăn. Ở nhiệt độ 30°C, vòng đời của mọt rút ngắn xuống còn 38,31 - 41,50 ngày, ngắn hơn rất nhiều so với thời gian 63,85 - 72,00 ngày ở điều kiện 25°C. Tỷ lệ trứng nở ở 30°C đạt từ 77,10% đến 88,62%, cao hơn mức 73,35% - 80,32% ở 25°C. Ngược lại, ở 25°C sức đẻ trứng đạt cao hơn và thời gian sống của trưởng thành kéo dài hơn. Sau 120 ngày gây hại, tỷ lệ hao hụt khối lượng chất khô trên bột ngô lên tới 48,13% ở 30°C và 28,40% ở 25°C; trên bột gạo lần lượt là 38,73% ở 30°C và 26,20% ở 25°C.

Thử nghiệm phòng trừ bằng thuốc xông hơi Quickphos 56% cho thấy ở liều lượng 3 g PH3/m3, hiệu lực diệt mọt đạt 91,67% sau 1 ngày và 95,32% sau 5 ngày xử lý. Sau 10 ngày xông hơi, tất cả các liều lượng 1 g, 2 g và 3 g PH3/m3 đều đạt hiệu lực tiêu diệt triệt để 100% cá thể thí nghiệm.

Thảo luận kết quả

Sự gia tăng mật độ và tần suất xuất hiện của côn trùng từ tháng 1 đến tháng 6 tương quan thuận với sự tăng nhiệt độ môi trường từ 22°C lên 33°C tại khu vực duyên hải Hải Phòng. Thức ăn là bột ngô tạo môi trường thuận lợi hơn bột gạo, giúp mọt phát triển nhanh hơn và gây hao hụt khối lượng cao hơn (48,13% so với 38,73%), do bột ngô có kết cấu tơi xốp và hàm lượng dinh dưỡng phù hợp với tập tính đào khoét của sâu non họ Tenebrionidae. So sánh với một khảo sát tại khu vực Hà Nội ghi nhận 43 loài, số loài tại Hải Phòng ít hơn (20 loài) nhưng có sự xuất hiện đặc thù của 5 loài cánh cứng mới gồm Acanthoscelides obtectus, Attagenus fasciatus, Carpophilus dimidiatus, Carpophilus hemipterusLatheticus oryzae, phản ánh tính đặc trưng của các kho tiếp nhận nông sản đường biển.

Dữ liệu nghiên cứu được biểu diễn hiệu quả thông qua hệ thống biểu đồ và bảng trực quan. Biến thiên vòng đời và thời gian phát dục giữa 25°C và 30°C được cấu trúc rõ nét qua biểu đồ cột ghép phân đoạn, cho phép so sánh trực quan từng pha phát dục (trứng, 8 tuổi sâu non, nhộng). Mức độ phổ biến của 20 loài côn trùng qua 6 tháng được trình bày tối ưu qua bảng ma trận tần suất, và diễn biến mật độ quần thể mọt trong 8 tháng bảo quản được minh họa bằng biểu đồ đường tuyến tính thể hiện tốc độ tăng trưởng bùng phát khi nhiệt độ mùa hè gia tăng.

Về mặt kiểm soát hóa học, việc hiệu lực thuốc đạt 100% sau 10 ngày ở mọi liều lượng khẳng định tính nhạy cảm cao của mọt khuẩn đen với Phosphine khi đảm bảo độ kín và thời gian ủ xông hơi theo tiêu chuẩn kỹ thuật.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Chuyển đổi phương thức lưu trữ nguyên liệu từ hàng đổ rời sang hình thức đóng bao Jumbo kích thước 90 x 90 x 120 cm đối với các loại bột ngô, bột cám và sắn lát. Giải pháp này giúp cắt giảm 60% nguy cơ xâm nhập của côn trùng kho, giữ tỷ lệ xuất hiện của dịch hại dưới mức 25%. Kế hoạch chuyển đổi thực hiện liên tục trong quý 1 hàng năm do Ban Giám đốc nhà máy và Trưởng bộ phận Kho vận trực tiếp chỉ đạo.

  2. Tiêu chuẩn hóa quy trình khử trùng xông hơi bằng chế phẩm Quickphos 56% với liều lượng từ 2 g đến 3 g PH3/m3 không gian kho, duy trì thời gian ủ kín tối thiểu 10 ngày để đạt hiệu lực diệt trừ 100% mọi pha phát dục ẩn sâu trong khối hạt. Thời điểm triển khai định kỳ vào đầu mùa nóng (tháng 3 đến tháng 5) do Đội kỹ thuật kiểm dịch và bảo vệ thực vật chuyên trách thực hiện.

  3. Kiểm soát nhiệt - ẩm độ nhà xưởng bằng hệ thống quạt thông gió công nghiệp và máy hút ẩm, duy trì nhiệt độ khối nguyên liệu dưới 22°C và ẩm độ tương đối dưới 65%. Biện pháp này kéo dài vòng đời mọt khuẩn đen lên trên 72 ngày và giảm tỷ lệ trứng nở xuống dưới 70%. Thời gian hoàn thiện hạ tầng kỹ thuật trong vòng 6 tháng do Bộ phận Cơ điện nhà máy đảm trách.

  4. Thiết lập hệ thống giám sát bẫy dính và bẫy pheromone với tần suất kiểm tra 15 ngày/lần theo tiêu chuẩn QCVN 01-141:2013/BNNPTNT, nhằm phát hiện và khoanh vùng ổ dịch trước khi mật độ vượt ngưỡng 5 con/kg. Hoạt động này được triển khai thường xuyên bởi cán bộ kiểm soát chất lượng (QC) tại từng dây chuyền nhập liệu.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Doanh nghiệp sản xuất thức ăn chăn nuôi và chế biến nông sản: Ứng dụng số liệu hao hụt khối lượng thực tế (26,20% - 48,13%) để xây dựng định mức hao hụt kho bãi chính xác, đồng thời áp dụng mô hình đóng bao Jumbo nhằm tối ưu hóa chi phí vận hành và bảo vệ chất lượng dinh dưỡng của nguyên liệu.

  2. Cán bộ kiểm dịch thực vật và bảo vệ thực vật tại các cửa khẩu, cảng biển: Sử dụng danh mục 20 loài côn trùng đã định loại cùng khóa phân loại chi tiết hình thái mọt khuẩn đen Alphitobius diaperinus để phục vụ công tác giám định nhanh, ngăn chặn các nguồn dịch hại xâm nhiễm qua đường nhập khẩu.

  3. Các công ty cung cấp dịch vụ khử trùng và kiểm soát dịch hại (PCO): Tham khảo dữ liệu liều lượng 1 - 3 g PH3/m3 và thông số thời gian ủ 10 ngày để hoàn thiện quy trình xông hơi diệt mọt triệt để, hạn chế hiện tượng côn trùng kháng thuốc và đảm bảo an toàn lao động.

  4. Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên ngành Nông học, Bảo vệ thực vật: Khai thác tài liệu như một công trình tham khảo chuyên sâu về phương pháp nghiên cứu sinh thái học côn trùng kho, kỹ thuật nuôi sinh học định ôn và phương pháp phân tích số liệu sinh học bằng phần mềm thống kê chuyên ngành.

Câu hỏi thường gặp

Tại sao mọt khuẩn đen Alphitobius diaperinus lại là đối tượng nguy hiểm trong kho nguyên liệu thức ăn chăn nuôi? Mọt khuẩn đen không chỉ làm thâm hụt tới 48,13% trọng lượng chất khô sau 120 ngày mà còn thải phân, xác lột làm giảm phẩm chất nguyên liệu. Ngoài ra, loài này còn là môi giới lưu giữ và lan truyền nhiều vi khuẩn nguy hiểm như Salmonella spp., Escherichia coli và các virus gây bệnh cho đàn gia súc, gia cầm.

Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng như thế nào đến vòng đời của mọt khuẩn đen? Khi nhiệt độ môi trường tăng từ 25°C lên 30°C, vòng đời trung bình của mọt rút ngắn từ 63,85 - 72,00 ngày xuống chỉ còn 38,31 - 41,50 ngày. Đồng thời, tỷ lệ trứng nở tăng từ 73,35% lên đến 88,62%, tạo điều kiện cho quần thể bùng phát mật độ nhanh chóng trong các tháng mùa hè.

Hình thức bảo quản nào giúp hạn chế côn trùng kho hiệu quả nhất hiện nay? Hình thức đóng bao Jumbo (kích thước 90 x 90 x 120 cm) có hiệu quả phòng ngừa dịch hại tốt nhất. Khảo sát thực tế cho thấy kho đóng bao Jumbo chỉ ghi nhận 17 loài côn trùng, không có loài nào đạt tần suất trên 50%, và có tới 75% số loài chỉ xuất hiện ở mức độ rất ít (<25%).

Liều lượng và thời gian xông hơi Phosphine tối ưu để diệt sạch mọt khuẩn đen là bao nhiêu? Sử dụng chế phẩm Quickphos 56% ở liều lượng 3 g PH3/m3 giúp tiêu diệt 95,32% cá thể sau 5 ngày. Tuy nhiên, để đạt hiệu lực tiêu diệt tuyệt đối 100% đối với toàn bộ các pha phát dục ẩn sâu, thời gian ủ kín xông hơi bắt buộc phải duy trì đủ 10 ngày.

Trưởng thành mọt khuẩn đen có thể sống sót bao lâu trong điều kiện kho rỗng không có thức ăn? Trong điều kiện hoàn toàn không có thức ăn ở nhiệt độ phòng, trưởng thành mọt khuẩn đen sống được từ 4,30 đến 11,67 ngày, với thời gian sống trung bình là 9,40 ngày. Do đó, việc cách ly vệ sinh làm sạch kho rỗng trên 12 ngày sẽ làm đứt gãy nguồn thức ăn của dịch hại.

Kết luận

  • Luận văn đã xác định toàn diện thành phần gồm 20 loài côn trùng thuộc 14 họ, 3 bộ gây hại kho nguyên liệu thức ăn chăn nuôi tại Hải Phòng, với ưu thế tuyệt đối thuộc về bộ Cánh cứng (85%).
  • Đánh giá định lượng hiệu quả của các hình thức bảo quản, chứng minh bao Jumbo giúp kiềm chế mật độ dịch hại tối ưu với 75% số loài xuất hiện dưới mức 25%.
  • Làm rõ các chỉ số sinh học của mọt khuẩn đen A. diaperinus: vòng đời dao động từ 38,31 ngày (30°C) đến 72,00 ngày (25°C), gây hao hụt khối lượng bột ngô lên tới 48,13% sau 120 ngày.
  • Xác định thời gian sống sót không thức ăn của mọt trưởng thành đạt trung bình 9,40 ngày, cung cấp cơ sở cho quy trình cách ly kho bãi.
  • Chuẩn hóa quy trình khử trùng bằng thuốc xông hơi Quickphos 56% liều lượng 1 - 3 g PH3/m3, xác định thời gian xử lý tối ưu 10 ngày để đạt hiệu lực diệt trừ 100%.

Đề tài đóng góp nguồn tư liệu thực nghiệm chuẩn xác cho ngành Bảo vệ thực vật và kiểm dịch kho tàng tại Việt Nam. Kế hoạch tiếp theo cần tập trung triển khai quy trình giám sát định kỳ 15 ngày/lần và mở rộng thử nghiệm bẫy dẫn dụ sinh học trong 12 tháng tới. Các doanh nghiệp và cơ quan chuyên môn nên áp dụng ngay các khuyến nghị kỹ thuật của luận văn để nâng cao năng lực bảo quản nông sản an toàn và bền vững.