MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Lúa là một trong những loại cây lương thực quan trọng và là nguồn cung cấp lương thực chính cho 1/3 dân số thế giới (Jena and Kim, 2010) [62]. Ở Việt Nam, dân số trên 90 triệu dân và hầu hết sử dụng lúa gạo làm lương thực chính hàng ngày. Vì vậy, sản xuất lúa gạo đóng vai trò quan trọng trong sản xuất nông nghiệp.
Tuy nhiên, sản xuất lúa bị ảnh hưởng bởi nhiều loại sâu bệnh gây hại. Trong đó, rầy nâu Nilaparvata lugens (Homoptera: Delphacidae) là đối tượng hại nguy hiểm nhất (Dyck and Thomas, 1979) [46]. Trong những năm gần đây, rầy nâu đã và đang gây ra những thiệt hại đáng kể ở một số nước Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Thái Lan và Banglades. Ở Việt Nam, rầy nâu cũng là đối tượng hại nguy hiểm và gây ra những thiệt hại lớn nhất cho sản xuất lúa.
Từ năm 1999 đến 2003, trung bình mỗi năm cả nước có 408.908 ha bị rầy phá hại, trong đó 34.287ha bị hại nặng và 179ha mất trắng (Nguyễn Văn Đĩnh và Bùi Sỹ Doanh, 2010) [7]. Năm 2016, tại các tỉnh phía Nam và một số tỉnh đồng bằng sông Hồng rầy nâu bùng phát với diện tích gần 150 nghìn ha, trong đó có trên 20 nghìn ha bị nhiễm nặng (Cục Bảo vệ thực vật, 2016) [5]. Rầy nâu càng trở nên nguy hiểm hơn khi nó là vector truyền bệnh vi rút vàng lùn (VL), lùn xoắn lá (LXL) và gây hại trên diện rộng trong thời gian gần đây. Ở các tỉnh Nam Bộ, mặc dù bệnh đã được khống chế nhưng rầy nâu vẫn gây hại trên diện tích 332,941ha.
Ở các tỉnh phía Bắc, rầy nâu luôn là đối tượng nguy hiểm gây hại trực tiếp trên lúa và là mối nguy hiểm tiềm ẩn tham gia truyền bệnh vi rút LXL, diện tích bị hại năm 2010 là 708.131ha, nhiễm nặng là 95. Sử dụng thuốc hóa học vẫn là sự lựa chọn hàng đầu trong các biện pháp phòng chống rầy nâu hiện nay. Thực tế cho thấy biện pháp này mang lại hiệu luan an 2 quả phòng chống rầy nâu cao và dập tắt nhanh sự bùng phát dịch ở quy mô lớn. Tuy nhiên, diện tích bị rầy nâu phá hại tăng sẽ kéo theo lượng thuốc BVTV dùng phòng chống rầy nâu tăng lên (Nguyễn Thị Me và cs.
Việc tăng số lượng thuốc BVTV để phòng chống rầy nâu dẫn đến nguy cơ gia tăng khả năng kháng thuốc của rầy nâu và tính kháng chéo giữa các loại thuốc. Ngoài ra, thời gian cơ cấu mùa vụ giữa các vùng khác nhau, kết hợp với khả năng di cư của rầy nâu là một trong những yếu tố làm tăng nguy cơ kháng thuốc của rầy nâu. Một trong những nguyên nhân làm nhiều loại thuốc sử dụng phòng chống rầy nâu không đạt hiệu quả cao như trước là do rầy nâu đã hình thành và gia tăng khả năng kháng thuốc. Khi rầy nâu đã kháng thuốc, sẽ gây ra nhiều khó khăn cho công tác quản lý rầy nâu trong sản xuất lúa.
Việc nghiên cứu, theo dõi diễn biến tính kháng của rầy nâu đối với các loại thuốc BVTV sử dụng phổ biến phòng chống rầy nâu hiện nay trở nên cấp thiết, cần thực hiện có tính hệ thống và liên tục trong nhiều năm. Từ đó, làm cơ sở đề xuất các giải pháp nhằm hạn chế sự hình thành và phát triển tính kháng thuốc của rầy nâu. Xuất phát từ những luận điểm nêu trên, chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu tính kháng thuốc của quần thể rầy nâu (Nilaparvata lugens Stal) hại lúa ở một số vùng trồng lúa tại Việt Nam”. Mục tiêu nghiên cứu Xác định hiện trạng sử dụng thuốc BVTV và tính kháng thuốc của các quần thể rầy nâu ở một số tỉnh trồng lúa, làm cơ sở khoa học đề xuất giải pháp quản lý tính kháng thuốc của rầy nâu.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3. Ý nghĩa khoa học - Cung cấp dẫn liệu về mức độ kháng và sự phát triển tính kháng thuốc luan an 3 BVTV của rầy nâu đối với một số hoạt chất tại một số tỉnh góp phần đề xuất và lựa chọn sử dụng các thuốc phòng chống rầy nâu hiệu quả. - Cung cấp dẫn liệu về ảnh hưởng của hoạt chất imidacloprid, nitenpyram đến một số đặc điểm sinh học của rầy nâu và độ độc của một số hoạt chất thuốc đối với bọ xít mù xanh là kẻ thù tự nhiên quan trọng của rầy nâu. Ý nghĩa thực tiễn - Đề tài góp phần áp dụng các giải pháp sử dụng thuốc, giống lúa kháng để phòng chống rầy nâu đạt hiệu quả, từ đó giảm thiểu tính kháng thuốc của rầy nâu trong sản xuất.
- Luận án là tài liệu tham khảo tin cậy, cung cấp các dẫn liệu khoa học cho tập huấn chuyên môn về quản lý tính kháng thuốc của rầy nâu. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 4. Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài Tính kháng của các quần thể rầy nâu Nilaparvata lugens tại một số tỉnh trồng lúa điển hình: Hưng Yên, Nam Định, Nghệ An, Phú Yên và An Giang đối với một số hoạt chất thuốc BVTV sử dụng trong phòng chống rầy nâu. Phạm vi nghiên cứu của đề tài - Mức độ kháng thuốc của các quần thể rầy nâu tại một số tỉnh trồng lúa điển hình: Hưng Yên, Nam Định, Nghệ An, Phú Yên và An Giang.
- Ảnh hưởng của hoạt chất thuốc hóa học đến đặc điểm sinh học của rầy nâu. - Nghiên cứu đề xuất chiến lược quản lý tính kháng thuốc BVTV của rầy nâu. Những đóng góp mới của đề tài - Bổ sung dẫn liệu khoa học mới về mức độ kháng thuốc của rầy nâu đối với một số hoạt chất thuốc thuộc nhóm Neonicotinoid, Carbamate, điều hòa sinh trưởng, Pyridine azomethine, Sulfloximines. luan an 4 - Cung cấp dẫn liệu khoa học mới về ảnh hưởng của thuốc BVTV đến một số đặc điểm sinh vật học, ảnh hưởng của giống lúa đến sự phát triển tính kháng thuốc của rầy nâu và độ độc của thuốc đối với bọ xít mù xanh.
- Đề xuất được một số biện pháp phòng chống rầy nâu đạt hiệu quả và giảm tính kháng thuốc của rầy nâu. luan an 5 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1. Cơ sở khoa học của đề tài Rầy nâu đã được ghi nhận tại hầu hết các nước trồng lúa như Ấn Độ, Campuchia, Thái Lan, Việt Nam, Trung Quốc… Đây là loài côn trùng có khả năng sinh sản cao, dễ phát triển thành các quần thể mới (Lưu Thị Ngọc Huyền, 2003) [12]. Chúng là một trong những đối tượng gây hại nghiêm trọng nhất trên lúa ở Châu Á, chích hút dinh dưỡng của cây lúa gây hiện tượng cháy rầy, đồng thời còn là vector truyền một số bệnh vi rút nguy hiểm như bệnh lúa vàng lùn và bệnh lúa lùn xoắn lá.
Hiện nay, sử dụng biện pháp hóa học vẫn là lựa chọn quan trọng để quản lý rầy nâu trong sản xuất lúa. Tuy nhiên, việc sử dụng thuốc không hợp lý là một trong những nguyên nhân hình thành và phát triển tính kháng thuốc của rầy nâu. Tính kháng thuốc của rầy nâu khác nhau ở nhiều vùng địa lý,với mùa vụ và hệ thống canh tác không giống nhau. Sự thay đổi, phát triển tính kháng thuốc của rầy nâu rất phức tạp, phụ thuộc vào điều kiện canh tác của các vùng trồng lúa.
Các hoạt động sản xuất của con người có tác động rất lớn đến tính kháng thuốc của rầy nâu trên đồng ruộng. Vì vậy, tính kháng thuốc của rầy nâu thay đổi, phụ thuộc vào điều kiện cụ thể của từng vùng trồng lúa. Rầy nâu có thể đã kháng với thuốc ở vùng này nhưng chưa chắc đã kháng với thuốc ở vùng kia. Những nghiên cứu về tính kháng thuốc của rầy nâu ở quốc gia này cũng chưa chắc phù hợp với quốc gia khác và những biện pháp phòng chống, quản lý tính kháng thuốc của rầy nâu hiệu quả ở nước này chưa chắc đã có thể áp dụng cho nước khác.
Ngoài ra, sự đa dạng về chủng loại thuốc sử dụng phòng chống rầy nâu, mạng lưới lưu thông rộng rãi, làm cho công tác quản lý thuốc gặp nhiều khó khăn. Việc gia tăng sử dụng thuốc và sử dụng thuốc không đúng để phòng luan an 6 chống rầy nâu đã làm thay đổi tính kháng thuốc của rầy nâu. Mặt khác, những hiểu biết về tính kháng thuốc của rầy nâu là cơ sở khoa học để đề xuất giải pháp hạn chế tính kháng thuốc của rầy nâu. Những điểm nêu trên là cơ sở khoa học của đề tài luận án.
Cơ chế tác động của thuốc trừ sâu đến côn trùng Tính kháng thuốc có nghĩa là một số cá thể của một quần thể có khả năng chống chịu được khi tiếp xúc với chất độc hóa học và các cá thể này phát triển rộng ra. Khi cá thể đó đã trở thành một số lượng lớn các cá thể của quần thể và tính chống thuốc được tiếp diễn sang những thế hệ sau, dù có hay không tiếp xúc với chất độc thì quần thể đó đã trở thành kháng thuốc (Rudd, 1970) [83]. Tính kháng chéo: là hiện tượng khi một loài côn trùng nào đó không những kháng với các hợp chất thuốc được sử dụng liên tục qua nhiều thế hệ mà còn kháng được một hay nhiều hợp chất thuốc khác khi dòng kháng đó chưa hề tiếp xúc (Nina, 2001) [75]. Có hai trường hợp kháng chéo: tính kháng chéo cùng nhóm là côn trùng có khả năng kháng được các loại thuốc trừ sâu cùng nhóm với loại thuốc côn trùng đã kháng được.
Tính kháng chéo khác nhóm là côn trùng có khả năng kháng được thuốc không cùng nhóm thuốc côn trùng đã kháng dù chưa tiếp xúc. Mỗi loại hoạt chất thuốc trừ sâu có cách tác động đến côn trùng khác nhau, thông thường cơ chế tác động của thuốc có thể chia ra như sau: - Nhóm Neonicotinoid: Tăng cường hoạt tính của các enzim monoxygenase phụ thuộc cytochrome P450 (cytochrome P450-dependent monoxy-genases) có tác động ức chế, cản trở sự vận chuyển ion (chủ yếu Cl-) của Gamma Amino Butyric Acid (GABA) ngay đỉnh mối nối luồng thần kinh (synap) với nhau. Thụ thể nicotinic acetylcholine (nAChR) tác động tê liệt thần kinh. - Nhóm Phenyl pyrazoles: Có tác động ức chế, cản trở sự vận chuyển luan an 7 ion (chủ yếu Cl-) của Gamma Amino Butyric Acid (GABA) ngay đỉnh mối nối luồng thần kinh (synap) với nhau làm rối loạn phản ứng chức năng của hệ thần kinh trung ương dẫn đến côn trùng chết.
- Nhóm pyrethroid: Tác động lên hệ thần kinh, cản trở sự vận chuyển của ion (chủ yếu Na+ và K+) theo sợi trục, qua màng, làm mất điện thế khiến cho thần kinh bị tê liệt. Tăng cường hoạt tính của enzim Glutathione S- transferase.