Tổng quan nghiên cứu

Sản xuất lúa gạo giữ vai trò sống còn đối với an ninh lương thực toàn cầu khi nuôi sống khoảng 75% dân số thế giới và hơn 3 tỷ người tại khu vực châu Á. Dưới tác động tiêu cực của biến đổi khí hậu và áp lực thâm canh tăng vụ, sự bùng phát của các loài sâu bệnh hại đang đe dọa trực tiếp đến năng suất cây trồng. Trong đó, rầy hại lúa được đánh giá là đối tượng dịch hại nguy hiểm hàng đầu, có thể làm sụt giảm tới 60% năng suất thu hoạch. Rầy lưng trắng (Sogatella furcifera Horvath) thuộc họ Delphacidae, bộ Homoptera không chỉ trực tiếp chích hút nhựa cây gây hiện tượng cháy rầy mà còn là môi giới duy nhất truyền virus gây bệnh lùn sọc đen phương Nam (SRBSDV) – một loại dịch bệnh nguy hiểm từng làm mất trắng 18.000 ha lúa tại các tỉnh phía Bắc vào vụ Mùa năm 2017.

Tại tỉnh Hưng Yên, tình hình phát sinh gây hại của rầy lưng trắng diễn biến phức tạp qua từng năm. Số liệu thống kê giai đoạn 2015–2018 cho thấy diện tích nhiễm rầy tăng mạnh từ 7.904 ha năm 2016 lên mức 12.588 ha vào năm 2018, trong đó diện tích nhiễm nặng lên tới 508 ha và buộc phải thực hiện phun trừ hóa học trên 12.000 ha. Trước yêu cầu cấp bách về việc xây dựng giải pháp quản lý dịch hại bền vững, đề tài "Nghiên cứu một số đặc điểm sinh vật học, sinh thái học và biện pháp phòng chống rầy lưng trắng Sogatella furcifera Horvath tại Yên Mỹ, Hưng Yên năm 2019" được tác giả Trần Ngọc Đóa thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS. Hồ Thị Thu Giang tại Học viện Nông nghiệp Việt Nam.

Nghiên cứu tập trung giải quyết các mục tiêu cụ thể: xác định các chỉ tiêu sinh học và bảng sống của rầy lưng trắng trong điều kiện kiểm soát; theo dõi diễn biến mật độ quần thể theo mùa vụ, giống lúa và chân đất; đồng thời đánh giá tính kháng của 15 giống lúa thuần, lúa lai và hiệu lực sinh học của các loại thuốc bảo vệ thực vật thế hệ mới. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học vững chắc giúp giảm thiểu 80% đến 90% áp lực dịch hại ở đầu vụ, hạn chế số lần sử dụng hóa chất và bảo vệ hệ sinh thái nông nghiệp tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên nền tảng lý thuyết bảng sống côn trùng của Birch (1948) kết hợp mô hình phân tích động thái quần thể của Nguyễn Văn Đĩnh (1992). Khung lý thuyết này cho phép lượng hóa chính xác các thông số sinh học cốt lõi như tỷ lệ sống sót đặc trưng theo tuổi ($l_x$), sức sinh sản đặc trưng theo tuổi ($m_x$), tỷ lệ tăng tự nhiên ($r$), hệ số nhân một thế hệ ($R_0$) và thời gian nhân đôi quần thể ($DT$).

Bên cạnh đó, đề tài ứng dụng học thuyết Quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) và sinh thái học nông nghiệp nhằm phân tích tương tác ba chiều giữa sâu hại, cây ký chủ và các yếu tố ngoại cảnh. Các khái niệm chính bao gồm: tính chống chịu ký chủ (phân loại từ kháng cao đến nhiễm nặng), cơ chế biến thái không hoàn toàn của nhóm côn trùng chích hút, và động thái truyền bệnh virus qua véc tơ sinh học. Cơ chế tác động của các nhóm hoạt chất trừ rầy hiện đại như hoạt chất điều hòa sinh trưởng, ức chế chích hút và tác động lên hệ thần kinh tiếp tục được tích hợp để đánh giá khả năng cắt đứt vòng quay dịch bệnh trên đồng ruộng.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được thu thập từ quần thể rầy lưng trắng tự nhiên tại xã Liêu Xá và xã Tân Lập, huyện Yên Mỹ, tỉnh Hưng Yên, sau đó nhân nuôi thuần hóa qua thế hệ thứ hai tại phòng thí nghiệm và nhà lưới của Trung tâm Bảo vệ thực vật phía Bắc trong giai đoạn từ tháng 10/2018 đến tháng 6/2019.

Nghiên cứu sử dụng hệ thống phương pháp thực nghiệm đồng bộ với các cỡ mẫu tiêu chuẩn:

  • Xác định thời gian phát dục và tỷ lệ sống sót qua các pha phát dục được theo dõi trên từng cá thể riêng biệt với cỡ mẫu n = 60 cá thể nuôi trong ống nghiệm thủy tinh kích thước 2 x 20 cm ở điều kiện nhiệt độ 23,12 ± 0,59°C và ẩm độ 85,9 ± 0,95%.
  • Sức sinh sản và nhịp điệu đẻ trứng được xác định qua việc ghép đôi theo dõi liên tục n = 14 cặp rầy đực cái trưởng thành từ khi vũ hóa đến khi chết sinh lý.
  • Tỷ lệ giới tính được xác định trên cỡ mẫu n = 462 cá thể trong phòng thí nghiệm và n = 1.416 cá thể thu thập ngoài đồng ruộng trên giống lúa Bắc thơm số 7.
  • Điều tra diễn biến mật độ trên đồng ruộng được thực hiện định kỳ 7 ngày một lần trên 3 dạng chân đất (cao, vàn, trũng) và 5 giống lúa chủ lực theo đúng Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-166:2014/BNNPTNT.
  • Thí nghiệm hiệu lực thuốc bảo vệ thực vật ngoài đồng ruộng được bố trí theo khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh (RCB) gồm 5 công thức, 3 lần nhắc lại, diện tích mỗi ô thí nghiệm 30 m² theo Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 01-29:2010/BNNPTNT.

Lý do lựa chọn phương pháp phân tích: Việc áp dụng công thức Abbott cho thí nghiệm trong phòng và công thức Henderson - Tilton cho thí nghiệm diện hẹp ngoài đồng ruộng giúp loại trừ hoàn toàn yếu tố biến động mật độ tự nhiên giữa các ô đối chứng, đảm bảo tính chính xác tuyệt đối của hiệu lực thuốc.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

Thứ nhất, nghiên cứu đã xác định trọn vẹn đặc điểm sinh học của rầy lưng trắng khi nuôi trên giống lúa Bắc thơm số 7 ở nhiệt độ 23,12°C và ẩm độ 85,9%. Vòng đời trung bình của rầy kéo dài 27,28 ± 0,51 ngày. Trong đó, thời gian phát dục của pha trứng là 8,12 ± 0,20 ngày; pha rầy non trải qua 5 tuổi kéo dài 15,12 ± 0,22 ngày (tuổi 1: 2,04 ngày; tuổi 2: 2,31 ngày; tuổi 3: 2,89 ngày; tuổi 4: 3,26 ngày; tuổi 5: 3,98 ngày); thời gian tiền đẻ trứng là 4,61 ± 0,32 ngày. Trưởng thành cái có tuổi thọ trung bình 17,11 ngày, cao hơn đáng kể so với trưởng thành đực đạt 10,24 ngày. Mỗi cá thể cái đẻ trung bình 148,79 quả trứng với tỷ lệ trứng nở đạt 77,06%.

Thứ hai, các chỉ tiêu sinh thái cơ bản từ bảng sống phản ánh tốc độ sinh sôi mạnh mẽ của quần thể rầy lưng trắng với tỷ lệ tăng tự nhiên ($r$) đạt 0,1188, hệ số nhân một thế hệ ($R_0$) đạt 42,84 lần và thời gian để quần thể tăng gấp đôi ($DT$) là 5,83 ngày. Tỷ lệ giới tính đực/cái ngoài tự nhiên là 1/1,11, phản ánh ưu thế số lượng của cá thể cái trong việc duy trì mật độ quần thể.

Thứ ba, quy luật phát sinh mật độ rầy ngoài đồng ruộng vụ Xuân 2019 hình thành 2 đỉnh cao rõ rệt: đỉnh thứ nhất xuất hiện ở giai đoạn cuối đẻ nhánh (cuối tháng 3 đến đầu tháng 4) và đỉnh thứ hai vào giai đoạn lúa đòng già trước trỗ (cuối tháng 4 đến đầu tháng 5). Yếu tố sinh thái tác động rất lớn đến mật độ tích lũy: chân đất trũng duy trì mật độ rầy cao hơn rõ rệt so với đất vàn và đất cao; các giống Bắc thơm số 7 và Nếp 87 có mật độ rầy cao hơn hẳn các giống Thiên ưu 8, Khang dân 18 và Q5.

Thứ tư, khảo nghiệm tính kháng trên 15 giống lúa trồng phổ biến xác định có 7 giống (chiếm 46,7%) thuộc nhóm nhiễm đến nhiễm nặng gồm Bắc thơm 7, Nếp 87, TBR 225, TBR 45, Thiên ưu 8, Hương thơm 1 và Tám xoan đột biến. Ngược lại, có 8 giống (chiếm 53,3%) thể hiện tính kháng vừa đến kháng gồm Khang dân 18, Q5, TH3-3, TH3-5, Việt lai 20, RVT, Kim cương 111 và QR1.

Thứ năm, đánh giá các biện pháp hóa học cho thấy: xử lý hạt giống bằng Cruiser Plus 312,5 FS hoặc Kola Gold 660 WP mang lại hiệu lực trừ rầy non đạt 85,3% đến 89,0% sau 7 ngày lây nhiễm. Phun thuốc Pexena 106 SC tiễn chân mạ đạt hiệu lực 80,0%. Khi phun trừ trực tiếp ngoài đồng ruộng ở giai đoạn rầy cám rộ, thuốc Pexena 106 SC (liều lượng 0,25 lít/ha) đạt hiệu lực cao nhất với 87,2% sau 7 ngày xử lý.

Thảo luận kết quả

Khả năng tăng đôi số lượng chỉ sau 5,83 ngày cùng sức sinh sản xấp xỉ 150 trứng/cái lý giải nguyên nhân rầy lưng trắng thường xuyên bùng phát diện rộng khi gặp điều kiện vi khí hậu ẩm ướt và nguồn thức ăn dồi dào. Kết quả này tương đồng với các công bố của nhiều chuyên gia côn trùng học trong nước và quốc tế, đồng thời khẳng định nguy cơ truyền bệnh lùn sọc đen phương Nam gia tăng đột biến nếu không có biện pháp ngăn chặn kịp thời ở giai đoạn đầu vụ.

Các dữ liệu nghiên cứu này có thể được trình bày một cách trực quan thông qua đồ thị biểu diễn đường cong sinh tồn ($l_x$) và sức sinh sản ($m_x$) theo từng mốc tuổi cá thể; biểu đồ cột ghép thể hiện sự biến động mật độ rầy theo thời gian trên từng giống lúa và chân đất; kết hợp cùng bảng đối chiếu hiệu lực diệt rầy của các nhóm hoạt chất hóa học qua các mốc thời gian 1, 3, 5, 7 và 10 ngày sau xử lý. Việc mô hình hóa dữ liệu giúp minh chứng rõ nét tính ưu việt của biện pháp xử lý giống và phun tiễn chân mạ so với việc chỉ trông chờ vào phun xịt thuốc hóa học dập dịch ở cuối vụ.

Đề xuất và khuyến nghị

Nhằm nâng cao hiệu quả phòng trừ rầy lưng trắng và hạn chế triệt để nguy cơ bùng phát bệnh lùn sọc đen phương Nam, luận văn đưa ra 4 khuyến nghị then chốt:

  1. Cơ cấu và chuyển đổi giống lúa kháng rầy: Ủy ban nhân dân các cấp và ngành Nông nghiệp tỉnh Hưng Yên cần quy hoạch cơ cấu mùa vụ theo hướng mở rộng diện tích gieo cấy các giống lúa có khả năng kháng vừa đến kháng tốt như Khang dân 18, Q5, RVT, QR1 và TH3-3, chiếm tỷ lệ tối thiểu 60% tổng diện tích gieo cấy. Khuyến cáo nông dân thu hẹp diện tích các giống nhiễm nặng như Bắc thơm 7 và Nếp 87 xuống dưới 30%, đặc biệt không gieo cấy các giống nhiễm tại vùng đất trũng thấp. Timeline thực hiện: Áp dụng ngay từ vụ Xuân và vụ Mùa giai đoạn 2020–2025.

  2. Áp dụng kỹ thuật xử lý hạt giống trước khi gieo mạ: Các Hợp tác xã nông nghiệp và hộ nông dân thực hiện nghiêm ngặt quy trình xử lý hạt giống trước khi ngâm ủ bằng các chế phẩm chuyên dụng như Cruiser Plus 312,5 FS (liều lượng 0,5 ml/kg giống) hoặc Kola Gold 660 WP (liều lượng 1,0 g/kg giống). Biện pháp này hướng đến target metric bảo vệ cây mạ an toàn tuyệt đối với hiệu lực diệt rầy đạt trên 85% trong 7 đến 10 ngày đầu tiên sau gieo. Timeline: Triển khai đồng loạt 100% diện tích gieo mạ ở tất cả các mùa vụ.

  3. Phun thuốc bảo vệ thực vật tiễn chân mạ: Đối với diện tích mạ cấy hoặc mạ khay phục vụ máy cấy chưa kịp xử lý giống, người sản xuất cần chủ động phun thuốc tiễn chân mạ bằng Pexena 106 SC ở liều lượng 0,25 lít/ha trước khi nhổ mạ đưa ra ruộng cấy từ 2 đến 3 ngày. Target metric là đạt hiệu lực trừ rầy 80%, ngăn ngừa sự xâm nhập và truyền virus ngay khi bén rễ hồi xanh. Timeline: Thực hiện trước thời điểm nhổ cấy từ 48 đến 72 giờ.

  4. Giám sát bẫy đèn và sử dụng thuốc đặc hiệu đúng ngưỡng: Chi cục Trồng trọt và Bảo vệ thực vật tỉnh Hưng Yên tăng cường vận hành mạng lưới bẫy đèn dự tính dự báo; chỉ đạo phun thuốc hóa học dập dịch khi mật độ rầy cám vượt ngưỡng 1.000 con/m² vào 2 thời điểm then chốt (cuối đẻ nhánh và đòng già trước trỗ). Ưu tiên sử dụng các dòng thuốc có tính chọn lọc cao như Pexena 106 SC (0,25 lít/ha) hoặc Chess 50WG (0,3–0,5 kg/ha) với lượng nước thuốc 400 lít/ha, đảm bảo hiệu lực dập dịch trên 87% mà vẫn bảo vệ an toàn quần thể thiên địch tự nhiên. Timeline: Định kỳ điều tra đồng ruộng 7 ngày/lần trong suốt chu kỳ canh tác.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Cán bộ kỹ thuật và cơ quan quản lý Trồng trọt & Bảo vệ thực vật: Tài liệu cung cấp số liệu thực chứng về ngưỡng mật độ phát sinh và quy luật 2 đỉnh cao dịch hại, giúp cán bộ cơ sở xây dựng bản đồ cảnh báo dịch bệnh chính xác, phục vụ công tác chỉ đạo dập dịch lùn sọc đen tại các vùng trọng điểm lúa của đồng bằng sông Hồng.

  2. Các viện nghiên cứu và chuyên gia chọn tạo giống cây trồng: Cung cấp dữ liệu đánh giá tính kháng của 15 giống lúa bản địa và nhập nội; là cơ sở khoa học để các nhà tạo giống lựa chọn nguồn vật liệu bố mẹ mang gen kháng rầy lưng trắng phục vụ chương trình lai tạo giống lúa thuần chất lượng cao.

  3. Doanh nghiệp sản xuất, phân phối nông dược và giống cây trồng: Nắm bắt hiệu lực sinh học chi tiết của các hoạt chất (Triflumezopyrim, Thiamethoxam, Pymetrozine) để định hướng nghiên cứu, đăng ký danh mục thuốc bảo vệ thực vật thế hệ mới và tư vấn gói giải pháp xử lý giống hiệu quả cho các chuỗi liên kết sản xuất.

  4. Giảng viên, nghiên cứu sinh và sinh viên ngành Nông nghiệp: Luận văn là tài liệu tham khảo chuẩn mực về phương pháp xây dựng bảng sống côn trùng học theo chuẩn quốc tế Birch (1948), quy trình thiết kế thí nghiệm đồng ruộng theo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN và phương pháp xử lý số liệu sinh học chính xác.

Câu hỏi thường gặp

  1. Rầy lưng trắng gây hại nghiêm trọng nhất trên cây lúa vào những thời điểm nào? Rầy lưng trắng phát sinh gây hại từ giai đoạn mạ đến khi lúa chín nhưng hình thành 2 đỉnh cao điểm mật độ rõ rệt: đỉnh thứ nhất ở giai đoạn cuối đẻ nhánh (cuối tháng 3 đến đầu tháng 4) và đỉnh thứ hai ở giai đoạn đòng già trước trỗ (cuối tháng 4 đến đầu tháng 5). Việc theo dõi sát 2 giai đoạn này giúp ngăn ngừa triệt để hiện tượng cháy rầy và bệnh lùn sọc đen.

  2. Vòng đời và tốc độ gia tăng quần thể của rầy lưng trắng diễn ra như thế nào? Ở điều kiện nhiệt độ 23,12°C và ẩm độ 85,9%, rầy lưng trắng có vòng đời trung bình 27,28 ngày, trong đó pha rầy non kéo dài 15,12 ngày qua 5 tuổi. Một cá thể cái có thể đẻ tới 148,79 trứng với tỷ lệ nở 77,06%. Đáng chú ý, hệ số nhân thế hệ của rầy đạt 42,84 lần và quần thể có khả năng nhân đôi số lượng chỉ sau 5,83 ngày.

  3. Giống lúa nào có khả năng kháng rầy lưng trắng tốt nhất theo kết quả khảo nghiệm? Trong số 15 giống khảo nghiệm tại Hưng Yên, có 8 giống biểu hiện tính kháng vừa đến kháng tốt gồm Khang dân 18, Q5, TH3-3, TH3-5, Việt lai 20, RVT, Kim cương 111 và QR1. Ngược lại, các giống nhiễm nặng như Bắc thơm 7 và Nếp 87 ghi nhận tỷ lệ cây mạ chết và cháy rầy cao khi bị lây nhiễm nhân tạo.

  4. Xử lý hạt giống trước khi gieo có thực sự kiểm soát được rầy lưng trắng không? Phương pháp xử lý hạt giống bằng các chế phẩm Cruiser Plus 312,5 FS hoặc Kola Gold 660 WP đạt hiệu lực diệt trừ rầy non từ 85,3% đến 89,0% sau 7 ngày lây nhiễm. Đây là giải pháp kỹ thuật có chi phí thấp nhưng mang lại hiệu quả phòng ngừa véc tơ truyền virus lùn sọc đen phương Nam tối ưu nhất cho giai đoạn mạ.

  5. Khi ruộng lúa bị rầy lưng trắng gây hại mật độ cao, nên sử dụng loại thuốc nào? Khi mật độ rầy cám vượt ngưỡng 1.000 con/m², việc phun thuốc Pexena 106 SC ở liều lượng 0,25 lít/ha đem lại hiệu lực dập dịch cao nhất, đạt 87,2% sau 7 ngày phun. Ngoài ra, các dòng thuốc như Chess 50WG và Lobby 25WP cũng thể hiện hiệu lực trừ rầy rất cao và an toàn với môi trường sinh thái ruộng lúa.

Kết luận

  • Luận văn đã xác định toàn diện các chỉ tiêu sinh học và bảng sống của rầy lưng trắng với vòng đời 27,28 ngày, sức đẻ trứng 148,79 quả/cái, tỷ lệ tăng tự nhiên $r = 0,1188$ và chu kỳ nhân đôi quần thể là 5,83 ngày.
  • Khẳng định quy luật phát sinh 2 đỉnh cao điểm mật độ trong vụ Xuân và chỉ rõ mức độ tích lũy rầy vượt trội trên các chân đất trũng thấp và giống lúa nhiễm.
  • Đánh giá phân hạng chính xác 15 giống lúa địa phương, chỉ ra 8 giống mang đặc tính kháng tốt và 7 giống nhiễm nặng cần hạn chế gieo cấy.
  • Chứng minh hiệu lực phòng trừ vượt bậc của biện pháp xử lý hạt giống đạt 85,3% đến 89,0% và hiệu lực dập dịch đồng ruộng của Pexena 106 SC đạt 87,2%.
  • Đóng góp quan trọng của công trình là xây dựng thành công gói kỹ thuật quản lý rầy lưng trắng tích hợp IPM, kết hợp hài hòa giữa cơ cấu giống kháng, kỹ thuật xử lý mạ và thuốc bảo vệ thực vật chọn lọc.

Kế hoạch triển khai giai đoạn 2020–2025 cần tập trung nhân rộng quy trình xử lý giống và chuyển đổi cơ cấu giống kháng tại các địa phương trọng điểm lúa phía Bắc. Các cấp quản lý nông nghiệp, hợp tác xã và bà con nông dân hãy chủ động áp dụng các giải pháp kỹ thuật từ công trình nghiên cứu này để bảo vệ vững chắc năng suất mùa vụ, giảm chi phí sản xuất và hướng tới một nền nông nghiệp xanh, an toàn và bền vững.