Tổng quan nghiên cứu

Hoa cúc khô (Chrysanthemum indicum, họ Asteraceae) là nguồn dược liệu và nguyên liệu pha chế trà truyền thống được nhập khẩu với sản lượng rất lớn qua các cửa khẩu phía Bắc. Theo số liệu thống kê của Chi cục Kiểm dịch thực vật vùng 7, lượng hoa cúc khô nhập khẩu vào Việt Nam đạt 203,104 tấn năm 2016, đạt 196,193 tấn năm 2017 và ghi nhận 75,52 tấn chỉ trong 6 tháng đầu năm 2018. Tuy nhiên, hoạt động thông quan và lưu kho mặt hàng này đang đối mặt với thách thức nghiêm trọng từ sự xâm nhiễm của côn trùng hại kho, đặc biệt là loài mọt thóc đỏ Tribolium castaneum (Herbst). Sự xâm hại của mọt không chỉ gây thất thoát khối lượng từ 27,8% đến 37,4% sau 120 ngày lưu trữ mà còn làm suy giảm nghiêm trọng hàm lượng hoạt chất dược liệu quý.

Nhằm giải quyết bài toán kiểm soát sinh vật gây hại trên nông sản nhập khẩu, nghiên cứu tập trung xác định thành phần loài sâu mọt trên các lô hàng hoa cúc khô, phân tích chuyên sâu các đặc tính sinh vật học, sinh thái học của Tribolium castaneum, đồng thời thử nghiệm hiệu lực hóa chất xông hơi Phosphine. Đề tài được triển khai thực nghiệm tại cửa khẩu Chi Ma, tỉnh Lạng Sơn và Phòng Kỹ thuật thuộc Chi cục Kiểm dịch thực vật vùng 7 trong giai đoạn từ tháng 10/2018 đến tháng 9/2019. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học quan trọng để thiết lập quy trình khử trùng tiêu diệt triệt để 100% mọt hại, ngăn chặn nguy cơ lây lan dịch hại qua biên giới và bảo vệ an toàn nguồn nguyên liệu thảo dược nội địa.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên lý thuyết sinh thái học quần thể côn trùng kho bảo quản và lý thuyết tích lũy nhiệt độ hữu hiệu trong phát dục côn trùng. Các mô hình này lý giải mối quan hệ tương tác giữa nhiệt độ, độ ẩm và loại thức ăn đối với tốc độ sinh trưởng, tỷ lệ sống sót cũng như khả năng sinh sản của côn trùng cánh cứng. Ngoài ra, đề tài kết hợp mô hình đánh giá tổn thất kinh tế nông sản sau thu hoạch để định lượng mức độ hao hụt cơ học và hóa sinh.

Một số khái niệm then chốt được vận dụng xuyên suốt bao gồm:

  • Côn trùng hại thứ cấp: Nhóm dịch hại chuyên tấn công vào các loại hạt vỡ, nông sản đã qua sơ chế hoặc sản phẩm dạng bột vụn.
  • Vòng đời sinh học: Khoảng thời gian hoàn thành một thế hệ tính từ giai đoạn trứng, qua các tuổi sâu non, pha nhộng cho đến khi trưởng thành vũ hóa.
  • Tỷ lệ hao hụt trọng lượng khô: Chỉ số phần trăm khối lượng nông sản bị mất đi do côn trùng tiêu thụ và phân hủy theo thời gian bảo quản.
  • Hiệu lực khử trùng theo công thức Abbott: Chỉ số phản ánh tỷ lệ tử vong thực tế của côn trùng khi xử lý hóa chất sau khi đã hiệu chỉnh với tỷ lệ chết tự nhiên ở mẫu đối chứng.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng nguồn dữ liệu thu thập trực tiếp từ các lô hàng hoa cúc khô nhập khẩu từ Trung Quốc qua cửa khẩu Chi Ma. Quy trình lấy mẫu kiểm dịch được thực hiện nghiêm ngặt theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-141:2013/BNNPTNT. Các điểm lấy mẫu phân bố theo nguyên tắc 5 điểm chéo góc; đối với lô hàng quy mô 101 - 500 bao, số lượng bao chỉ định lấy mẫu ban đầu là 8 bao và cứ mỗi 50 bao tăng thêm sẽ lấy thêm 1 bao chỉ định, khối lượng mẫu ban đầu đạt 2 kg/bao.

Thí nghiệm theo dõi đặc điểm sinh thái học áp dụng phương pháp nuôi cá thể theo tiêu chuẩn nghiên cứu côn trùng học quốc tế. Thí nghiệm hình thái phát dục theo dõi trên cỡ mẫu n = 30 cá thể, trong khi thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ và thức ăn thực hiện trên quy mô n = 55 cá thể cho mỗi mức nhiệt độ 25°C và 30°C với độ ẩm 70-80%. Khảo nghiệm hóa chất xông hơi Phosphine được thiết lập theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-19:2010/BNNPTNT ở các nồng độ 1 g PH3/m3, 2 g PH3/m3 và 3 g PH3/m3 trên cỡ mẫu 100 trưởng thành cho mỗi công thức với 3 lần nhắc lại.

Toàn bộ dữ liệu thực nghiệm được phân tích phương sai và kiểm định sai khác bằng phần mềm thống kê sinh học IRRISTAT 4.0 và Microsoft Excel 2003. Việc lựa chọn phần mềm IRRISTAT 4.0 giúp đảm bảo độ chuẩn xác cao trong xử lý phương sai phức hợp của các chỉ tiêu sinh học nông nghiệp.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Kết quả khảo sát đã xác định thành phần côn trùng gây hại trên hoa cúc khô nhập khẩu gồm 4 loài thuộc 3 họ của bộ Cánh cứng (Coleoptera): mọt thóc đỏ Tribolium castaneum (họ Tenebrionidae), mọt răng cưa Oryzaephilus surinamensis (họ Silvanidae), mọt râu dài Cryptolestes pusillusCryptolestes ferrugineus (họ Cucujidae). Trong đó, loài mọt thóc đỏ Tribolium castaneum xuất hiện với mức độ phổ biến cao nhất, đạt độ thường gặp từ 50% đến 75%, áp đảo hoàn toàn so với 3 loài còn lại chỉ đạt độ thường gặp từ 25% đến 50%.

Nhiệt độ môi trường và loại thức ăn thể hiện tác động chi phối mạnh mẽ đến các chỉ số sinh học của mọt thóc đỏ:

  • Về vòng đời: Ở điều kiện nhiệt độ 25°C, vòng đời trung bình của mọt trên hoa cúc khô kéo dài 92,92 ± 4,02 ngày (trên bột mì là 83,50 ± 3,14 ngày). Khi nhiệt độ tăng lên 30°C, vòng đời trên hoa cúc khô rút ngắn xuống còn 78,23 ± 2,18 ngày (trên bột mì là 69,30 ± 1,75 ngày), tương ứng mức giảm 15,8% thời gian phát dục.
  • Về sức sinh sản và tỷ lệ chết: Sức đẻ trứng trung bình của một con cái trên môi trường bột mì đạt 149,15 ± 31,02 quả ở 25°C và tăng vọt lên 251,17 ± 45,19 quả ở 30°C (tăng 68,4%). Tỷ lệ chết của các pha trước trưởng thành trên hoa cúc khô ở 25°C là 36,36% và ở 30°C là 29,09%, cao hơn đáng kể so với môi trường bột mì (lần lượt là 32,73% và 20,00%).
  • Mức độ gây hại và mật độ quần thể: Sau 120 ngày bảo quản, tỷ lệ hao hụt khối lượng hoa cúc khô ở 25°C là 27,8% và ở 30°C lên tới 37,4%. Mật độ mọt thu thập thực tế tại cửa khẩu Chi Ma dao động từ 5,2 con/kg ở đợt 1 (tháng 10-12/2018) đến 6,1 con/kg ở đợt 2 (tháng 2-4/2019).
  • Hiệu lực thuốc xông hơi: Khảo nghiệm Phosphine chứng minh nồng độ 3 g PH3/m3 sau 7 ngày xử lý đạt hiệu lực tiêu diệt tuyệt đối 100%, trong khi nồng độ 1 g PH3/m3 sau 3 ngày chỉ đạt hiệu quả 31%.

Thảo luận kết quả

Sự rút ngắn vòng đời và gia tăng sức đẻ trứng ở mức nhiệt độ 30°C chứng minh đây là vùng nhiệt độ tối ưu kích hoạt các enzym chuyển hóa và thúc đẩy sâu non trải qua 8 tuổi phát dục nhanh chóng. Khi so sánh với các nghiên cứu trước đây trên cơ chất ngũ cốc hoặc dược liệu tổng hợp, vòng đời của Tribolium castaneum trên hoa cúc khô dài hơn khoảng 8 đến 12 ngày. Nguyên nhân chính là do hoa cúc khô có hàm lượng tinh bột thấp hơn và cấu trúc xơ xốp, dẫn đến tỷ lệ chết ở các pha trước trưởng thành cao hơn (29,09% - 36,36%).

Những chuyển biến về mật độ và mức độ tổn thất trọng lượng nông sản có thể được biểu diễn trực quan thông qua biểu đồ đường động thái phát dục theo nhiệt độ kết hợp cùng bảng ma trận đối chiếu liều lượng Phosphine và thời gian xử lý. Cách tiếp cận này giúp các đơn vị kiểm dịch nhanh chóng nhận diện ngưỡng rủi ro khi nhiệt độ kho bảo quản vượt ngưỡng 25°C.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm tối ưu hóa công tác quản lý mọt thóc đỏ và bảo vệ nguồn dược liệu nhập khẩu, các giải pháp thực thi được đề xuất cụ thể như sau:

  • Tăng cường giám sát lấy mẫu kiểm dịch tại cửa khẩu: Chi cục Kiểm dịch thực vật vùng 7 và Trạm Kiểm dịch thực vật Chi Ma tiến hành lấy mẫu kiểm tra 100% các lô hàng hoa cúc khô nhập khẩu theo đúng quy chuẩn QCVN 01-141:2013/BNNPTNT, kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo mật độ côn trùng sống dưới 1 con/kg trước khi cho phép thông quan, thực hiện liên tục từ quý 1/2020.
  • Chuẩn hóa quy trình xông hơi khử trùng bằng Phosphine: Các tổ chức hành nghề xử lý kiểm dịch thực vật áp dụng phác đồ xử lý bằng thuốc Phosphine ở nồng độ tối thiểu 3 g PH3/m3 với thời gian ủ kín khí bắt buộc 7 ngày trong bao bì carton hoặc kho phủ bạt kín, cam kết đạt tỷ lệ diệt trừ 100% các pha phát dục của mọt, triển khai ngay trong vòng 24 đến 48 giờ sau khi phát hiện lô hàng nhiễm mọt.
  • Kiểm soát điều kiện vi khí hậu kho tồn trữ: Doanh nghiệp kinh doanh dược liệu và các cơ sở sản xuất trà thảo dược lắp đặt hệ thống cảm biến nhiệt ẩm, duy trì nhiệt độ kho lạnh dưới 20°C, độ ẩm không khí dưới 65% và độ thủy phần nguyên liệu hoa cúc khô dưới 12%, nhằm kéo dài vòng đời của mọt trên 100 ngày và giảm trên 40% sức sinh sản của mọt trưởng thành trong suốt chu kỳ lưu kho 6 đến 12 tháng.
  • Số hóa cơ sở dữ liệu giám định côn trùng hại kho: Cục Bảo vệ thực vật chủ trì xây dựng hệ thống phần mềm dữ liệu cảnh báo dịch hại kiểm dịch liên thông giữa các cửa khẩu biên giới phía Bắc, hoàn thành cập nhật và đưa vào vận hành thử nghiệm trong vòng 6 tháng nhằm theo dõi biến động của 4 loài côn trùng cánh cứng hại thảo dược.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

Nội dung và kết quả thực nghiệm của luận văn mang lại giá trị thực tiễn cho nhiều nhóm chuyên môn:

  • Cán bộ kiểm dịch thực vật tại các cửa khẩu: Nắm vững khóa định loại 4 loài mọt cánh cứng, đặc điểm nhận diện trứng và 8 tuổi sâu non của mọt thóc đỏ, áp dụng quy trình lấy mẫu 5 điểm chéo góc chuẩn xác phục vụ công tác giám định nhanh tại biên giới.
  • Doanh nghiệp chế biến, xuất nhập khẩu thảo dược: Ứng dụng các thông số kiểm soát độ ẩm và nhiệt độ kho để ngăn ngừa thiệt hại kinh tế, hạ thấp tỷ lệ hao hụt trọng lượng từ mức 37,4% xuống dưới 5% trong thời gian lưu kho 120 ngày.
  • Đơn vị cung cấp dịch vụ khử trùng nông sản: Sử dụng dữ liệu thực nghiệm về liều lượng Phosphine 3 g PH3/m3 trong 7 ngày để xây dựng định mức kỹ thuật chuẩn, ngăn ngừa nguy cơ mọt kháng thuốc và tối ưu hóa chi phí vận hành.
  • Giảng viên, học viên cao học và sinh viên chuyên ngành Nông học, Bảo vệ thực vật: Khai thác hệ thống số liệu sinh học chi tiết về vòng đời, kích thước phát dục và tỷ lệ đực/cái (1/0,86 đến 1/1,42) làm tài liệu nghiên cứu chuyên khảo và giảng dạy côn trùng học nông nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

Mọt thóc đỏ Tribolium castaneum gây hại như thế nào trên nguyên liệu hoa cúc khô? Mọt thóc đỏ là loài côn trùng hại thứ cấp nguy hiểm. Cả sâu non qua 8 tuổi phát dục và mọt trưởng thành đều cắn phá mạnh mẽ cánh hoa, nhụy hoa và bột hoa vụn. Sau 120 ngày lưu trữ ở nhiệt độ 30°C, mọt gây hao hụt tới 37,4% trọng lượng khô, đồng thời thải phân và vỏ xác lột làm biến chất dược liệu.

Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng như thế nào đến vòng đời của mọt thóc đỏ? Nhiệt độ tỷ lệ nghịch với thời gian phát dục của mọt. Khi nhiệt độ tăng từ 25°C lên 30°C ở độ ẩm 70-80%, vòng đời mọt trên hoa cúc khô rút ngắn từ 92,92 ngày xuống còn 78,23 ngày. Đồng thời, sức đẻ trứng của mọt cái tăng mạnh từ 149,15 lên 251,17 quả, khiến mật độ quần thể bùng phát nhanh gấp nhiều lần.

Những loài côn trùng nào cùng xuất hiện trên hoa cúc khô nhập khẩu tại cửa khẩu Chi Ma? Kết quả điều tra ghi nhận tập đoàn dịch hại gồm 4 loài cánh cứng: mọt thóc đỏ Tribolium castaneum (chiếm ưu thế với tần suất 50-75%), mọt răng cưa Oryzaephilus surinamensis, mọt râu dài Cryptolestes pusillusCryptolestes ferrugineus (xuất hiện ở mức độ ít hơn với tần suất 25-50%). Toàn bộ mẫu điều tra không phát hiện đối tượng thuộc danh mục kiểm dịch mới.

Liều lượng xông hơi khử trùng nào đảm bảo tiêu diệt mọt thóc đỏ đạt hiệu quả 100%? Khảo nghiệm thực tế theo quy chuẩn QCVN 01-19:2010/BNNPTNT chứng minh nồng độ 3 g PH3/m3 với thời gian xông hơi 7 ngày đạt hiệu lực diệt trừ 100% mọt thóc đỏ trưởng thành. Nếu xử lý ở liều thấp 1 g PH3/m3 trong 3 ngày, hiệu lực chỉ đạt 31%, không đủ khả năng dập dịch và dễ phát sinh chủng kháng thuốc.

Làm thế nào để hạn chế mọt thóc đỏ phát sinh trong kho lưu trữ hoa cúc khô mà không lạm dụng hóa chất? Phương pháp hiệu quả nhất là duy trì nhiệt độ kho bảo quản dưới 20°C kết hợp hạ thủy phần hoa cúc khô xuống dưới 10% - 12%. Song song đó, cần xử lý nhiệt bao bì ở 50°C trong 2 giờ trước khi đóng gói và thường xuyên vệ sinh kho để triệt tiêu nguồn thức ăn vụn của sâu non.

Kết luận

  • Xác lập danh mục 4 loài mọt cánh cứng hại hoa cúc khô nhập khẩu tại cửa khẩu Chi Ma, trong đó Tribolium castaneum là loài gây hại chủ yếu với độ thường gặp 50-75%.
  • Làm sáng tỏ quy luật sinh học của mọt thóc đỏ: vòng đời đạt 92,92 ngày ở 25°C và rút ngắn còn 78,23 ngày ở 30°C; sức sinh sản đạt đỉnh 251,17 trứng/cái trên cơ chất bột mịn.
  • Định lượng chính xác thiệt hại kinh tế sau thu hoạch với mức hao hụt khối lượng hoa cúc khô lên tới 37,4% sau 120 ngày lưu trữ ở điều kiện 30°C.
  • Xác định phác đồ xử lý xông hơi Phosphine tối ưu đạt hiệu lực tiêu diệt 100% ở liều lượng 3 g PH3/m3 trong thời gian 7 ngày liên tục.
  • Đóng góp luận cứ khoa học quan trọng phục vụ hoàn thiện quy trình kiểm dịch thực vật tại cửa khẩu và xây dựng tiêu chuẩn bảo quản dược liệu nhập khẩu an toàn.

Trong giai đoạn tiếp theo từ năm 2020 đến 2022, các nghiên cứu cần tiếp tục mở rộng khảo nghiệm trên các chủng loại dược liệu nhập khẩu khác và hoàn thiện bộ chỉ thị nhận diện nhanh tại hiện trường. Các cơ quan quản lý và doanh nghiệp cần nhanh chóng áp dụng các khuyến nghị kỹ thuật này vào thực tiễn sản xuất để tối ưu hóa hiệu quả bảo quản nông sản.