Luận án tiến sĩ hus nghiên cứu đặc điểm sinh học sinh thái học của coptotermes formosanus shiraki odontotermes hainanensis light và sử dụng chế phẩm từ metarhizium anisopliae metsch sorok phòng trừ chúng

Nghiên cứu đặc điểm sinh học của Coptotermes formosanus và Odontotermes hainanensis, ứng dụng Metarhizium anisopliae trong phòng trừ.

• Chuyên ngành: Sinh học, Sinh thái học
• Đề tài: Nghiên cứu sinh học và sinh thái học của mối Coptotermes formosanus và Odontotermes hainanensis với chế phẩm Metarhizium anisopliae
• Loại tài liệu: Luận án

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• Mục tiêu của đề tài
• ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
• Ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn cña ®Ò tµi
• 1. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
• 1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ LOÀI MỐI COPTOTERMES FORMOSANUS SHIRAKI
• 1.1.1. Nghiên cứu loài mối C. formosanus ở nƣớc ngoài
• 1.1.1.1. Nghiên cứu sinh học, sinh thái học
• 1.2. Nghiên cứu các phƣơng pháp phòng trừ C.2
• 1.3. Nghiên cứu loài mối C. formosanus ở trong nước
• 1.4. Nghiên cứu sinh học, sinh thái học
• 1.5. Nghiên cứu các phƣơng pháp phòng trừ C.2
• 1.6. Tình hình nghiên cứu về loài mối Odontotermes hainanensis Light
• 1.7. Nghiên cứu loài mối O. hainanensis ở nước ngoài
• 1.8. Nghiên cứu sinh học, sinh thái học
• 1.9. Nghiên cứu các phƣơng pháp phòng trừ O.2
• 1.10. Nghiên cứu loài mối O. hainanensis ở trong nước
• 1.11. Nghiên cứu sinh học, sinh thái học
• 1.12. Nghiên cứu các phƣơng pháp phòng trừ O.3
• 1.13. Tình hình nghiên cứu sử dụng M. anisopliae Sorok phòng trừ mối
• 1.14. Nghiên cứu sử dụng M. anisopliae phòng trừ côn trùng có hại và mối ở nước
• 1.15. Nghiên cứu sử dụng M. anisopliae phòng trừ côn trùng có hại
• 1.16. Nghiên cứu sử dụng M. anisopliae phòng trừ mối
• 1.17. Nghiên cứu sử dụng M. anisopliae phòng trừ côn trùng có hại và mối ở trong
• 1.18. Nghiên cứu sử dụng M. anisopliae phòng trừ côn trùng có hại
• 1.19. Nghiên cứu sử dụng M. anisopliae phòng trừ mối
• 2. CHƢƠNG 2: ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Địa điểm nghiên cứu
• 2.2. Thời gian nghiên cứu
• 2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu
• 2.4. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái học của C.2
• 2.5. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái học của O. 3
• 2.6. Phương pháp nghiên cứu sử dụng các chế phẩm M. anisopliae phòng trừ C.1
• 2.7. Phƣơng pháp tuyển chọn các chủng M. anisopliae phòng trừ mối
• 2.8. Phƣơng pháp nghiên cứu sản xuất các chế phẩm M.3
• 2.9. Phƣơng pháp nghiên cứu sử dụng các chế phẩm M. anisopliae phòng trừ C.4
• 2.10. Phương pháp tính toán và xử lý số liệu
• 2.11. Các chỉ số phân tích
• 2.12. Tính toán số liệu
• 3. CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Một số đặc điểm sinh học, sinh thái học của C.1
• 3.2. Quá trình hình thành tổ mối C. formosanus từ đôi mối cánh bay phân đàn
• 3.3. Đặc điểm bay phân đàn của C.2
• 3.4. Mức độ tập trung của mối cánh bay phân đàn theo độ cao
• 3.5. Ghép đôi và làm tổ của mối cánh C.4
• 3.6. Thời gian phát triển các pha trong quần tộc C.2
• 3.7. Điều kiện hình thành tổ mối C. formosanus thứ sinh
• 3.8. Thời gian sống của nhóm mối C. formosanus nuôi độc lập
• 3.9. Sự xuất hiện mối chúa thay thế trong hộp nuôi
• 3.10. Sự xuất hiện quần tộc thứ sinh sau khi đào bắt tổ chính
• 3.11. Thành phần và tỷ lệ đẳng cấp trong quần tộc C.1
• 3.12. Thành phần đẳng cấp
• 3.13. Tỉ lệ đẳng cấp ở tổ mối C. formosanus nuôi từ đôi mối cánh
• 3.14. Tỉ lệ đẳng cấp của đàn mối C.4
• 3.15. Tỉ lệ đẳng cấp ở đàn mối C. formosanus kiếm ăn bị nhử bắt định kỳ
• 3.16. Tỉ lệ đẳng cấp trong tổ mối C. formosanus ở hiện trƣờng
• 3.17. Cấu trúc, phạm vi hoạt động, số lượng tổ chính và tổ phụ trong một quần tộc C.1
• 3.18. Cấu trúc tổ của loài mối C.2
• 3.19. Phạm vi hoạt động của quần tộc mối C.3
• 3.20. Số lƣợng tổ chính và tổ phụ trong một quần tộc C.5
• 3.21. Sự lây truyền chất bột màu qua tiếp xúc và qua đường miệng trong quần tộc C.6
• 3.22. Định hướng sử dụng chế phẩm M. anisopliae để phòng trừ C.2
• 3.23. Một số đặc điểm sinh học, sinh thái học của O.1
• 3.24. Sự hình thành và phát triển tổ mối O.1
• 3.25. Một số đặc điểm bay phân đàn của O.2
• 3.26. Thời gian phát triển của các pha trong quần tộc O.3
• 3.27. Khả năng sống của tổ mối O. hainanensis nuôi trong điều kiện có bổ sung và không bổ sung vƣờn nấm Termitomyces 7
• 3.28. Tỉ lệ phục hồi tổ mối O. hainanensis trên đê sau khi bị đào bắt mối chúa 8
• 3.29. Thành phần và tỉ lệ đẳng cấp của quần tộc mối O. hainanensis 8
• 3.30. Tỉ lệ đẳng cấp ở tổ mối O. hainanensis nuôi từ đôi mối cánh 8
• 3.31. Tỉ lệ đẳng cấp ở đàn mối O.3
• 3.32. Tỉ lệ đẳng cấp ở nhóm mối O. hainanensis sửa chữa tổ 8
• 3.33. Tỉ lệ đẳng cấp trong tổ mối O. hainanensis ở hiện trƣờng 8
• 3.34. Cấu trúc tổ mối O.1
• 3.35. Lỗ bay phân đàn và nắp đợi bay của tổ mối O.2
• 3.36. Khoang chính của tổ mối O.3
• 3.37. Hoàng cung của tổ mối O.4
• 3.38. Khoang phụ của tổ mối O.5
• 3.39. Hệ thống hang của tổ mối O.5
• 3.40. Phân bố tổ mối O.1
• 3.41. Đặc điểm phân bố của O.2
• 3.42. Phạm vi phân bố các cấu trúc tổ của một quần tộc mối O.3
• 3.43. Sử dụng thiết bị rađa phát hiện khoang chính tổ mối O.6
• 3.44. Một số đặc điểm hoạt động kiếm ăn ở loài mối O.7
• 3.45. Định hướng sử dụng chế phẩm M. anisopliae để phòng trừ loài mối O.3
• 3.46. Nghiên cứu sử dụng chế phẩm M. anisopliae Sorok phòng trừ mối C.1
• 3.47. Nghiên cứu sử dụng chế phẩm MaC1 để diệt mối C.1
• 3.48. Lây nhiễm chế phẩm MaC1 trong quần tộc C.2
• 3.49. Hiệu lực diệt mối C. formosanus của chế phẩm MaC1 trong quá trình bảo quản 10
• 3.50. Thiết lập công thức chế phẩm MaC1 để diệt mối C.4
• 3.51. Thử nghiệm 1MaC1+10-4Ka xử lý mối C. formosanus ở hiện trƣờng 11
• 3.52. Đề xuất qui trình sử dụng chế phẩm MaC1 để diệt mối C.2
• 3.53. Nghiên cứu sử dụng chế phẩm MaO1 để diệt mối O.1
• 3.54. Hiệu lực diệt mối O. hainanensis của chế phẩm MaO1 11
• 3.55. Hiệu lực diệt mối O. hainanensis của sinh khối, dịch lọc và dịch huyền phù bào tử MaO1 11
• 3.56. Hiệu lực diệt mối O. hainanensis của chế phẩm MaO1 trong quá trình bảo quản 11
• 3.57. Thiết lập công thức chế phẩm MaO1 để diệt mối O.5
• 3.58. Kết quả thử nghiệm 3MaO1 + 0,01Ki + 97H2O ở các tổ mối O.6
• 3.59. Đề xuất qui trình sử dụng 3MaO1 + 0,01Ki + 97H2O diệt mối O.3
• 3.60. Nghiên cứu sử dụng chế phẩm MaP1 phòng mối C. hainanensis 11
• 3.61. Hiệu lực diệt mối cánh C. formosanus của MaP1 khi mối bị nhiễm trực 3.1 tiếp chế phẩm 12
• 3.62. Hiệu lực diệt mối cánh C. formosanus của chế phẩm MaP1 trộn với đất 12
• 3.63. Hiệu lực diệt mối cánh O. hainanensis của chế phẩm MaP1 trộn với đất 12
• 3.64. Hiệu lực phòng mối C. formosanus di thực của chế phẩm MaP1 trộn đất 12
• 3.65. Thiết lập công thức chế phẩm MaP1 để phòng mối C.6
• 3.66. Thử nghiệm 0,1MaP1 + 99,9CĐ phòng mối cánh C. formosanus 13
• 3.67. Thử nghiệm 0,2MaP1+99,8CV phòng mối C. formosanus di thực 13
• Kết luận và kiến nghị
• KÕt luËn
• KiÕn nghÞ
• Danh môc c¸c c«ng tr×nh khoa häc ®· c«ng bè cã liªn quan ®Õn luËn ¸n
• Tµi liÖu tham kh¶o
• Phô lôc

Tóm tắt

I. Tổng quan về sinh học và sinh thái học mối Coptotermes formosanus

Mối Coptotermes formosanus, còn được gọi là mối ngầm Đài Loan, là một trong những loài mối gây hại nghiêm trọng nhất cho các công trình kiến trúc. Chúng có khả năng thích nghi cao với môi trường đô thị, dẫn đến sự mở rộng nhanh chóng về vùng phân bố. Nghiên cứu về sinh học và sinh thái học của loài mối này rất quan trọng để phát triển các phương pháp phòng trừ hiệu quả.

1.1. Đặc điểm sinh học của Coptotermes formosanus

Coptotermes formosanus có cấu trúc xã hội phức tạp với nhiều đẳng cấp khác nhau. Mối chúa và mối vua là hai cá thể chính trong tổ, trong khi mối thợ và mối lính thực hiện các nhiệm vụ khác nhau. Sự phân công lao động này giúp tổ mối hoạt động hiệu quả hơn trong việc tìm kiếm thức ăn và bảo vệ tổ.

1.2. Sinh thái học của Coptotermes formosanus

Loài mối này thường sống trong các tổ ngầm, nơi chúng có thể dễ dàng tìm kiếm thức ăn và tránh được các kẻ thù tự nhiên. Mối C. formosanus có khả năng gây hại lớn cho các công trình xây dựng, đặc biệt là trong các khu vực đô thị, nơi mà chúng có thể phát triển mạnh mẽ.

II. Thách thức trong việc quản lý mối Coptotermes formosanus

Việc quản lý mối Coptotermes formosanus gặp nhiều thách thức do khả năng sinh sản nhanh và khả năng thích nghi với môi trường. Các phương pháp truyền thống thường sử dụng hóa chất độc hại, gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.

2.1. Hạn chế của các phương pháp phòng trừ hiện tại

Nhiều phương pháp phòng trừ hiện tại sử dụng hóa chất độc hại, dẫn đến ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến hệ sinh thái. Điều này đòi hỏi cần có các giải pháp thay thế an toàn hơn cho môi trường.

2.2. Tìm kiếm giải pháp thân thiện với môi trường

Nghiên cứu về việc sử dụng vi sinh vật, đặc biệt là nấm Metarhizium anisopliae, đã cho thấy tiềm năng trong việc kiểm soát mối C. formosanus mà không gây hại cho môi trường.

III. Phương pháp nghiên cứu sinh học và sinh thái học mối Odontotermes hainanensis

Odontotermes hainanensis là một loài mối quan trọng khác, gây hại chủ yếu cho các công trình đê, đập. Nghiên cứu về sinh học và sinh thái học của loài này giúp hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động và phát triển của chúng.

3.1. Đặc điểm sinh học của Odontotermes hainanensis

Loài mối này có cấu trúc tổ phức tạp và thường sống trong các tổ lớn. Chúng có khả năng sinh sản cao và có thể gây hại nghiêm trọng cho các công trình xây dựng, đặc biệt là trong mùa mưa.

3.2. Sinh thái học của Odontotermes hainanensis

Odontotermes hainanensis thường sống trong các khu vực ẩm ướt, nơi có nhiều nguồn thức ăn. Chúng có khả năng tạo ra các tổ lớn và có thể gây ra thiệt hại lớn cho các công trình hạ tầng.

IV. Ứng dụng chế phẩm Metarhizium anisopliae trong phòng trừ mối

Chế phẩm Metarhizium anisopliae đã được nghiên cứu và chứng minh có hiệu quả trong việc kiểm soát mối Coptotermes formosanus và Odontotermes hainanensis. Việc sử dụng chế phẩm này không chỉ giúp giảm thiểu thiệt hại mà còn bảo vệ môi trường.

4.1. Hiệu quả của Metarhizium anisopliae trong phòng trừ mối

Nghiên cứu cho thấy chế phẩm Metarhizium anisopliae có khả năng diệt mối cao, đặc biệt là trong điều kiện phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, hiệu quả trong điều kiện tự nhiên vẫn cần được nghiên cứu thêm.

4.2. Quy trình sử dụng chế phẩm Metarhizium anisopliae

Để đạt hiệu quả cao nhất, cần thiết lập quy trình sử dụng chế phẩm Metarhizium anisopliae phù hợp với từng loại mối. Việc này bao gồm lựa chọn thời điểm và phương pháp áp dụng chế phẩm.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu về sinh học và sinh thái học của mối Coptotermes formosanus và Odontotermes hainanensis cùng với việc ứng dụng chế phẩm Metarhizium anisopliae mở ra nhiều triển vọng trong việc quản lý mối hiệu quả và bền vững.

5.1. Tầm quan trọng của nghiên cứu sinh học mối

Nghiên cứu sinh học và sinh thái học của các loài mối giúp cung cấp thông tin cần thiết cho việc phát triển các phương pháp phòng trừ hiệu quả và bền vững.

5.2. Hướng đi tương lai cho nghiên cứu

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các đặc điểm sinh học, sinh thái học của mối và hiệu quả của các chế phẩm sinh học trong việc kiểm soát mối, nhằm bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Công trình nghiên cứu giải quyết vấn đề kiểm soát sinh học đối với hai loài côn trùng xã hội có ý nghĩa kinh tế và kỹ thuật nghiêm trọng tại Việt Nam: loài mối ngầm đô thị phá hoại công trình xây dựng Coptotermes formosanus Shiraki (thuộc phân họ Coptotermitinae, không làm vườn nấm) và loài mối phá hoại đê đập Odontotermes hainanensis Light (thuộc phân họ Macrotermitinae, có tập tính nuôi cấy vườn nấm cộng sinh Termitomyces).

• Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu: Các phương pháp xử lý mối truyền thống chủ yếu dựa trên hóa chất tổng hợp độc hại (như Chlordane, Mirex, hoặc các hợp chất clo hữu cơ và lân hữu cơ), tiềm ẩn nguy cơ gây ô nhiễm môi trường đất, nước và suy thoái hệ sinh thái. Việc chuyển hướng sang tác nhân sinh học, tiêu biểu là nấm sợi ký sinh côn trùng Metarhizium anisopliae (Metsch) Sorok, đã ghi nhận hiệu lực tiêu diệt cao trong điều kiện phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, các khảo nghiệm trên quần tộc mối ngoài tự nhiên thường thất bại hoặc cho kết quả không ổn định. Tác giả luận án chỉ ra khoảng trống cốt lõi: các nghiên cứu trước đây thường áp dụng đồng nhất một dạng bào tử nấm cho các loài mối khác nhau mà chưa gắn kết quy trình công nghệ chế phẩm với các đặc tính sinh học, sinh thái học chuyên biệt của từng loài, bao gồm cấu trúc tổ, thành phần đẳng cấp, cơ chế lây truyền bệnh trong đàn và khả năng cạnh tranh vi sinh giữa M. anisopliae với vườn nấm Termitomyces.

• Mục tiêu nghiên cứu:

  1. Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, sinh thái học quan trọng của Coptotermes formosanus và Odontotermes hainanensis làm cơ sở khoa học cho việc sử dụng hợp lý các chế phẩm M. anisopliae trong phòng trừ đối với từng loài mối.
  2. Đề xuất quy trình sử dụng các chế phẩm này trong phòng trừ hai loài mối nói trên đạt hiệu quả kinh tế và an toàn sinh thái.

• Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Quần tộc loài mối Coptotermes formosanus Shiraki; quần tộc loài mối Odontotermes hainanensis Light; hoạt lực diệt trừ hai loài mối này của các chủng nấm thuần khiết và chế phẩm sản xuất từ Metarhizium anisopliae (Metsch) Sorok.
  • Phạm vi không gian: Nghiên cứu thực nghiệm sinh học và khảo nghiệm hiện trường đối với C. formosanus được triển khai tại 4 khuôn viên nội thành và 37 công trình xây dựng bị mối xâm hại ở Hà Nội. Nghiên cứu O. hainanensis được thực hiện trên hệ thống đê điều thuộc các tỉnh, thành phố: Hà Nội, Bắc Ninh (đê Tả Đuống, Quế Võ), Hà Tây (đê Tả Đáy, Ứng Hòa), Thanh Hóa (đê Tả Chu, Thọ Xuân) và Thái Bình. Nghiên cứu sản xuất chế phẩm thực hiện tại Viện Công nghệ sinh học (Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam), Trung tâm Công nghệ sinh học (Đại học Quốc gia Hà Nội) và Trung tâm nghiên cứu phòng trừ mối (267 Chùa Bộc, Hà Nội).
  • Phạm vi thời gian: Các dữ liệu thực nghiệm được thu thập tập trung từ năm 2003 đến năm 2006, có kế thừa và mở rộng từ các kết quả nghiên cứu giai đoạn 2000 - 2002.

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Luận án tổng hợp và phân loại các hệ thống công trình nghiên cứu trong và ngoài nước theo ba mạch nội dung chính:

1. Nghiên cứu về loài mối Coptotermes formosanus Shiraki:

   • Trên thế giới: Sumutey (1909) định danh loài từ mẫu thu tại Đài Loan; Su và Tamashiro (1987), Culliney và Grace (2000), Henderson và Fei (2000) phân tích tốc độ phát tán nhanh của nhóm mối ngầm đô thị. Grace (1995) khảo sát tập tính kiếm ăn và vận chuyển thức ăn. Về đẳng cấp và kích thước tổ, Su và Scheffrahn (1988) dùng kỹ thuật đánh dấu bắt lại xác định quần tộc C. formosanus có từ 1,4 đến 6,8 triệu cá thể, phạm vi kiếm ăn xa tới 115 m. Liu và cộng sự (1998) nghiên cứu chu kỳ bay phân đàn tại Trung Quốc. Về biện pháp kiểm soát, các tác giả thử nghiệm hóa chất thế hệ mới như fipronil (Ibrahim et al., 2003), imidacloprid (Shelton & Grace, 2003), bọt hóa chất (Osbrink & Lax, 2003); hợp chất chiết xuất thực vật như nootkatone (Ibrahim et al., 2004; Maistrello et al., 2001), dầu hoắc hương (Zhu et al., 2003), tinh dầu quế (Chang & Cheng, 2002); và sử dụng bả độc chậm (Cabrera et al., 2002).
   • Tại Việt Nam: Bathellier (1927), Nguyễn Đức Khảm (1976), Nguyễn Ngọc Kiểng (1987), Lê Văn Triển và cộng sự (1998) ghi nhận vùng phân bố rộng khắp dưới độ cao 500 m. Nguyễn Chí Thanh (1996) báo cáo 99% số công trình bị phá hoại tại 18 tỉnh thành có sự xuất hiện của giống Coptotermes, đồng thời hoàn thiện phương pháp diệt mối gián tiếp bằng kỹ thuật hộp nhử kết hợp thuốc bột hóa học lây nhiễm (TM-67, DM-90) dựa trên nghiên cứu của Lý Thủy Mỹ (1961) và Nguyễn Thế Viễn (1964). Nguyễn Đức Khảm và Vũ Văn Tuyển (1985) phát triển phương pháp tìm tổ bằng thiết bị khuếch đại âm thanh để xử lý trực tiếp.

2. Nghiên cứu về loài mối Odontotermes hainanensis Light:

   • Trên thế giới: Phân bố chủ yếu tại đảo Hải Nam, miền nam Trung Quốc và miền bắc Việt Nam. Shi Giang-sian (1987) theo dõi thời gian phát triển từ mối cánh làm tổ đến khi sinh sản lứa mối cánh mới mất 4 - 5 năm. Liu và cộng sự (1998) mô tả cấu trúc tổ và hoạt động kiếm ăn. Về phòng trừ, Lý Thủy Mỹ (1958) dùng bả độc lây nhiễm; Lý Đống (1989) đề xuất kỹ thuật "gậy nấm than" lợi dụng sự xuất hiện của nấm Xylaria để định vị tổ chết trên đê đập. Su, Junhong và Michael Lenz (2003) chủ trì dự án quốc tế thay thế Chlordane và Mirex trong phòng trừ mối tại Trung Quốc.
   • Tại Việt Nam: Nguyễn Đức Khảm (1971, 1976) mô tả hình thái, cấu tạo vườn nấm Termitomyces và khả năng điều tiết vi khí hậu của tổ mối. Vũ Văn Tuyển (1982) phân tích tác hại của 12 loài mối đập đất, ứng dụng đồng vị phóng xạ định vị tổ chìm. Bùi Công Hiển và cộng sự (2000) khảo sát lát cắt ngang đê Hà Nội, xác định O. hainanensis chiếm 46,2% mẫu thu. Ngô Trường Sơn (2005) ghi nhận loài này chiếm 87,2% số mẫu mối tại các tuyến đê vùng đồng bằng sông Hồng. Về phòng trừ, Nguyễn Lễ (1977) tổng kết phương pháp đào bắt mối chúa thủ công.

3. Nghiên cứu sử dụng nấm Metarhizium anisopliae phòng trừ mối:

   • Metsnhicov (1878) phát hiện bệnh nấm xanh trên côn trùng cánh cứng; Tạ Kim Chỉnh (1996), Phạm Thị Thùy và cộng sự (1995 - 2000), Bùi Công Hiển (2003), Phạm Bình Quyền (2005) nghiên cứu phân lập và ứng dụng nấm trừ sâu hại nông lâm nghiệp tại Việt Nam.
   • Ứng dụng trên mối: Hanel (1981 - 1983) khảo sát trên Nasutitermes exitiosus; Lai (1982), Grace (1991), Rosengaus và Traniello (1997) đánh giá nồng độ gây chết và tập tính chải chuốt (grooming) truyền bệnh. Milner (1992, 1996), Delate và cộng sự (1995) thử nghiệm thực địa nhưng hiệu lực không ổn định do tập tính cách ly cá thể bệnh của đàn mối, sự suy giảm sức sống của bào tử ngoài tự nhiên và rào cản từ hệ sinh thái vi sinh nội tổ.

• Vị trí của luận án: Luận án định vị là công trình thực nghiệm kết hợp sinh học - sinh thái học chuyên sâu với công nghệ sinh học ứng dụng. Luận án giải quyết mắt xích còn thiếu: làm rõ cơ chế lây truyền bột nấm qua đường miệng và tiếp xúc cơ học ở C. formosanus; xác định quan hệ định vị khoang chính - khoang phụ, đặc tính cạnh tranh vi nấm giữa M. anisopliae với vườn nấm Termitomyces ở O. hainanensis; từ đó chế tạo 3 dạng chế phẩm chuyên biệt (MaC1, MaO1, MaP1) tương ứng với từng loài và từng mục đích xử lý (diệt tổ hoặc tạo rào cản phòng ngừa).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Luận án dựa trên lý thuyết tổ chức xã hội của côn trùng (Eusociality), trong đó quần tộc (Colony) hoạt động như một siêu cá thể (Superorganism) duy trì cân bằng nội môi, có sự phân công lao động chặt chẽ qua hệ thống đẳng cấp và dinh dưỡng tương hỗ (Trophallaxis).

Các khái niệm chuẩn hóa trong luận án:

• Quần tộc (Colony): Toàn bộ các cá thể thuộc mọi đẳng cấp sống trong cùng một tổ (nest), có nguồn gốc từ đôi mối cánh ban đầu hoặc mối sinh sản thay thế.
• Đàn mối kiếm ăn: Nhóm cá thể ra ngoài tổ thu thập thức ăn hoặc nguyên liệu nuôi vườn nấm Termitomyces.
• Nhóm mối sửa chữa tổ: Nhóm cá thể làm nhiệm vụ khắc phục hư hại cấu trúc tổ khi bị xâm phạm.
• Tổ nguyên sinh & tổ thứ sinh: Tổ nguyên sinh do mối vua/chúa nguyên thủy tạo lập từ đôi mối cánh bay phân đàn; tổ thứ sinh hình thành khi một phần quần tộc bị cách ly và phát triển mối sinh sản thay thế.

Hệ thống phương pháp nghiên cứu thực nghiệm bao gồm:

1. Phương pháp nghiên cứu sinh thái học và sinh học:

   • Thu thập và nhân nuôi: Bẫy đèn và chụp vợt mối cánh tại lỗ vũ hóa. Nuôi cá thể và tổ mối nhân tạo từ đôi mối cánh theo Becker (1969) và Nguyễn Văn Quảng (2003). Đào bắt và nuôi dưỡng tổ C. formosanus trưởng thành và tổ phụ O. hainanensis nguyên khối trong phòng thí nghiệm.
   • Đánh dấu cá thể: Sử dụng thuốc nhuộm sinh học Red Sudan 7B tẩm vào thức ăn xenlulo để đánh dấu đường di chuyển và ước lượng kích thước quần tộc theo Lai và cộng sự (1983), Su và Scheffrahn (1988).
   • Giải phẫu tổ: Phân tích cấu trúc tổ, hoàng cung, khoang chính và khoang phụ bằng phương pháp đào cắt lớp theo Lý Đống (1989), Hoàng Lượng Văn (1994) và Bùi Công Hiển và cộng sự (2000).
   • Thăm dò không phá hủy: Sử dụng thiết bị rađa đất GPR (Ground Penetrating Radar) kết hợp thuật toán xử lý tín hiệu của Yilmaz (1987) và Từ Hưng Tân (1998) để định vị khoang tổ rỗng trong thân đê; kết hợp máy khuếch đại âm tần thu tín hiệu báo động của Vũ Văn Tuyển (1982) để phân biệt tổ mối sống hay đã chết.
   • Thí nghiệm lây truyền chất bột: Dùng bột mực photocopy làm chất chỉ thị mô phỏng bào tử nấm không độc. Thí nghiệm tiếp xúc cơ học trong đĩa petri ($\varnothing = 9\text{ cm}$) với 50 cá thể ở các tỷ lệ nhiễm ban đầu 4%, 8% và 12%, theo dõi trong 6 giờ. Thí nghiệm lây truyền qua đường miệng bằng cách mổ ruột mối (ruột trước, ruột giữa, ruột sau) theo từng khoảng thời gian 1 giờ. Mô hình lây truyền khoảng cách sử dụng hai hộp nhựa cứng ($17,5 \times 12 \times 7,5\text{ cm}$) nối bằng ống nhựa mềm ($\varnothing = 6\text{ mm}$) có chiều dài biến thiên 100 cm, 300 cm và 500 cm.

2. Phương pháp tuyển chọn và công nghệ sản xuất chế phẩm vi sinh:

   • Tuyển chọn chủng: Thu thập 23 chủng M. anisopliae từ Trung tâm Công nghệ sinh học - ĐHQGHN (Ma1, Ma2, Ma3), Viện Công nghệ sinh học (Ma299, Ma296, Ma499, Ma599, Ma699, Ma75, Ma97), Trường Đại học Lâm nghiệp (MaLN1, MaLN2, MaLN3) và Vụ Khoa học Công nghệ - Bộ Nông nghiệp & PTNT (MaVKH1, MaVKH2, MaVKH3). Phân lập, thuần khiết trên môi trường SDA bổ sung khoáng và kitin ở nhiệt độ 27 - 30°C. Đánh giá độc lực qua chỉ số $LT_{50}$ theo Rosengaus và Traniello (1997), chọn ra 9 chủng có hoạt lực cao, từ đó xác định 3 chủng ưu tú: MaC1, MaO1 và MaP1.
   • Sản xuất chế phẩm MaC1 (dạng bột mịn trừ C. formosanus): Nuôi chủng MaC1 trên cơ chất cơm trong túi polyetylen theo quy trình lên men xốp. Kiểm tra mật độ bào tử theo tiêu chuẩn ISO 7954-87 sau 11 - 13 ngày. Sấy khô ở nhiệt độ thấp, tách bào tử bằng thiết bị Mycohavester, phối trộn 10% chất phụ gia, đạt mật độ $10^{10} - 10^{12}\text{ bào tử/g}$.
   • Sản xuất chế phẩm MaO1 (dạng dịch thể trừ O. hainanensis): Nuôi chủng MaO1 trong môi trường dịch khoai tây bổ sung 0,2 g/l kitin, lên men chìm sục khí bằng hệ thống nồi BIO-BK dung tích 150 lít (quy mô 120 lít/mẻ), vận tốc khuấy 150 - 180 vòng/phút, thời gian 72 giờ. Sản phẩm đạt hàm lượng sinh khối 60 - 80 g/l. Tách riêng sinh khối (bào tử và hệ sợi nấm) và dịch lọc (chứa enzym ngoại bào và ngoại độc tố destruxin) qua giấy lọc Whatman để thử nghiệm độc lập.
   • Sản xuất chế phẩm MaP1 (dạng bột phòng ngừa): Nuôi chủng MaP1 trên cơ chất cơm qua lên men xốp, sấy lạnh, nghiền bằng thiết bị có bảo ôn dưới 35°C, đạt mật độ bào tử $25 \times 10^9 - 25 \times 10^{10}\text{ bào tử/g}$.

3. Phương pháp tính toán và xử lý dữ liệu:

   • Công thức số lượng cá thể C. formosanus thu gom: $$A_c = W \times 345$$ (trong đó $W$ là trọng lượng mẫu tính bằng gam, 345 là số cá thể trung bình trong 1 gam).
   • Công thức số lượng cá thể theo đẳng cấp $i$ trong tổ O. hainanensis: $$A_i = a_i \times 5 \times 1000$$ (trong đó $a_i$ là số lượng cá thể trung bình đẳng cấp $i$ trong 10 mẫu dung tích 5 ml; 5 là hệ số quy đổi lọ mẫu 25 ml; 1000 là hệ số thể tích huyền phù 25 lít).
   • Tỷ lệ đẳng cấp: $R_i = (A_i / T) \times 100%$ ($T$ là tổng số cá thể).
   • Chỉ số giới tính mối cánh: $i = f / (f + m)$ ($f$: cá thể cái, $m$: cá thể đực).
   • Mật độ tổ mối trên đê: $M_đ = M / S$ (chuẩn hóa $S = 10.000\text{ m}^2$).
   • Hiệu lực diệt theo công thức Abbott (1925): $$E = \frac{C_a - T_a}{C_a} \times 100%$$ (với $C_a$ là số cá thể sống ở lô đối chứng, $T_a$ là số cá thể sống ở lô xử lý).
   • Xử lý thống kê: Toàn bộ số liệu tính toán giá trị trung bình, sai số chuẩn ($\pm SE$), phương sai và kiểm định sai biệt qua hàm $F\text{-Test}$ và $t\text{-Test}$ trên phần mềm Microsoft Excel ở các mức độ tin cậy $p < 0,05$ (95%) và $p < 0,01$ (99%).

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Chương 1 hệ thống hóa 139 tài liệu tham khảo chuyên ngành trong và ngoài nước, phân tích toàn diện về đặc tính phân bố, sinh thái, tác hại và lịch sử nghiên cứu các biện pháp phòng trừ Coptotermes formosanus và Odontotermes hainanensis.

• Đối với C. formosanus, tài liệu xác nhận đây là loài gây hại cấu trúc xây dựng nghiêm trọng nhất ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, có khả năng hình thành tổ trên không (aerial colonies) không tiếp xúc đất (chiếm tới 25% ở Florida). Chương này điểm lại các giải pháp hóa học truyền thống, các hóa chất thế hệ mới, các hợp chất xua đuổi nguồn gốc thực vật, đồng thời chỉ ra tính chất độc hại, kém bền vững của giải pháp hóa học.
• Đối với O. hainanensis, tổng quan tập trung vào vị trí phân loại, cấu trúc tổ ngầm đặc trưng có vườn nấm Termitomyces và hiểm họa gây sụt lún, rỗng thân đê đập thủy lợi tại đồng bằng sông Hồng. Chương này phân tích các nghiên cứu của Pháp, Trung Quốc và Việt Nam, chỉ rõ các phương pháp đào bắt thủ công hay dùng đồng vị phóng xạ định vị trước đây đều bộc lộ nhược điểm tốn kém, phá vỡ kết cấu đê hoặc gây ô nhiễm môi trường.
• Về nấm sợi Metarhizium anisopliae, chương 1 phân tích cơ chế ký sinh gây bệnh qua biểu bì cutin nhờ enzyme phân giải và độc tố destruxin. Tài liệu chỉ ra nguyên nhân khiến các thử nghiệm sinh học ngoài thực địa trước đây thất bại: bào tử nấm bị rửa trôi, mất hoạt tính dưới bức xạ mặt trời; mối có tập tính chải chuốt loại bỏ bào tử hoặc cô lập cá thể nhiễm bệnh; và đặc biệt là sự thiếu vắng các nghiên cứu kết hợp giữa công nghệ vi sinh với tập tính sinh thái học riêng biệt của từng loài mối.

CHƯƠNG 2 ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 2 mô tả chi tiết địa bàn nghiên cứu, bố trí thí nghiệm và quy trình phân tích:

• Trình bày tọa độ và đặc điểm các điểm nghiên cứu tại Hà Nội (4 khuôn viên và 37 công trình), các tuyến đê xung yếu tại Bắc Ninh, Hà Tây, Thanh Hóa, Thái Bình.
• Chi tiết hóa quy trình công nghệ nhân nuôi, phân lập 23 chủng nấm sợi M. anisopliae và tuyển chọn các chủng MaC1, MaO1, MaP1.
• Mô tả chi tiết cấu tạo các mô hình thử nghiệm: mô hình hộp nhựa thông nhau bằng ống dài đến 500 cm để đánh giá khả năng bám dính và lây lan bào tử nấm của mối di chuyển; mô hình ống nghiệm thạch cát dày 6 cm tẩm chế phẩm MaP1 theo quy chuẩn khảo nghiệm của Cục Bảo vệ thực vật nhằm xác định khả năng ngăn cản mối xâm nhập di thực.
• Thiết lập hệ thống công thức tính toán toán học, chỉ tiêu sinh học và quy trình xử lý thống kê bằng công cụ phân tích trong Excel.

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

Chương 3 là phần trọng tâm của luận án, trình bày hệ thống kết quả thực nghiệm qua ba nhóm nội dung lớn:

1. Đặc điểm sinh học, sinh thái học của loài mối Coptotermes formosanus Shiraki

• Quy luật bay phân đàn: Theo dõi 9 tổ mối trong 3 năm liên tục (2004 - 2006) tại Hà Nội cho thấy mối cánh bay từ 3 đến 6 đợt mỗi năm, tập trung vào tháng 4 (cá biệt kéo dài đến đầu tháng 5). Thời điểm bay luôn xuất hiện vào lúc chập choạng tối (từ 18h15 đến 20h40). Các yếu tố vi khí hậu quyết định: nhiệt độ dao động 27,5 - 31,7°C (trung bình 29,4 ± 0,4°C), độ ẩm không khí 87,0 - 96,5% (trung bình 91,2 ± 0,8%). Phần lớn các đợt bay diễn ra vào những ngày trời oi bức, có gió đông nam nhẹ cấp 2 - 3 và không có mưa lúc bay (mưa nhỏ hoặc giông chỉ xuất hiện sau khi mối đã bay xong).

Năm	Ngày bay	Khoảng thời điểm bay	Nhiệt độ (°C)	Độ ẩm (%)	Đặc điểm thời tiết đi kèm
2004	14/4	19h15 - 19h45	28,8	92,0	Gió đông nam cấp 2, không mưa
2004	19/4	19h50 - 20h40	29,5	90,5	Gió nhẹ, mưa nhỏ sau khi bay
2004	21/4	18h30 - 19h10	30,2	88,5	Gió đông nam cấp 2-3, không mưa
2005	11/4	18h15 - 19h00	28,0	89,0	Gió nhẹ, không mưa
2005	18/4	18h45 - 19h10	29,4	87,0	Gió đông nam cấp 2, không mưa
2005	23/4	19h00 - 19h25	31,7	92,0	Gió nhẹ, không mưa
2006	02/4	18h40 - 19h10	27,5	95,0	Gió đông nam cấp 2-3, không mưa
2006	08/4	18h40 - 19h20	28,0	93,0	Mưa nhỏ và giông sau khi bay
2006	10/4	18h45 - 19h25	28,5	96,5	Gió nhẹ, không mưa
2006	13/4	19h10 - 19h45	29,6	93,0	Giông nhỏ sau khi bay, không mưa
2006	17/4	18h20 - 19h00	30,5	87,5	Gió đông nam cấp 2, không mưa
2006	03/5	19h10 - 19h40	30,7	90,0	Gió đông nam cấp 2, không mưa
TB	—	—	29,4 ± 0,4	91,2 ± 0,8	—

• Phân bố mối cánh theo chiều cao công trình: Trong điều kiện ánh sáng đèn đồng đều, mối cánh tập trung cao nhất ở tầng 1 (76,3%), giảm dần lên tầng 2 (16,8%), tầng 3 (5,0%) và tầng 4 chỉ còn 1,8%. Tuy nhiên, nguồn sáng cường độ cao (như dàn đèn cao áp sân tennis tại 267 Chùa Bộc) có khả năng làm thay đổi hướng tập trung của đàn mối cánh.
• Sự hình thành tổ thứ sinh: Thí nghiệm nuôi cách ly các nhóm mối không có mối chúa ban đầu chứng minh: trong hộp nuôi quy mô 40.000 cá thể, sau 6 tháng tách biệt đã xuất hiện các cá thể mối chúa thay thế phát triển từ các cá thể hậu bị, khẳng định khả năng tái sinh quần tộc khi tổ chính bị can thiệp không triệt để.
• Thành phần đẳng cấp và cơ chế lây nhiễm: Quần tộc C. formosanus duy trì tỷ lệ mối thợ áp đảo (80 - 90%), mối lính chiếm 10 - 15%. Thí nghiệm với bột chỉ thị photocopy khẳng định bột mịn lan truyền nhanh chóng trong quần tộc qua hai con đường: tiếp xúc cơ học qua va chạm biểu bì ngoài và tiếp xúc tiêu hóa thông qua tập tính liếm láp, chải chuốt cơ thể lẫn nhau và mớm thức ăn (trophallaxis). Bột màu được phát hiện tuần tự trong ruột trước, ruột giữa và ruột sau của các cá thể không trực tiếp dính bột ban đầu.

2. Đặc điểm sinh học, sinh thái học của loài mối Odontotermes hainanensis Light

• Bay phân đàn và vai trò của vườn nấm: Mối cánh O. hainanensis bay phân đàn tập trung vào tháng 5 và tháng 6. Trong điều kiện nhân tạo, các tổ mối nuôi từ đôi mối cánh không thể tồn tại kéo dài nếu thiếu sự hiện diện của giá thể vườn nấm Termitomyces. Vườn nấm đóng vai trò sinh hóa bắt buộc đối với việc cân bằng dinh dưỡng và vi khí hậu tổ.
• Khả năng phục hồi tổ sau khi mất chúa: Khảo sát trên thân đê cho thấy các tổ mối bị đào bắt mối chúa nguyên thủy thủ công có tỷ lệ phục hồi cấu trúc và quần tộc lên tới hàng chục phần trăm sau 1 năm nhờ sự xuất hiện của mối chúa thay thế.
• Cấu trúc không gian tổ trên đê: Hệ thống tổ chìm O. hainanensis có cấu trúc phức tạp gồm: lỗ bay phân đàn, nắp đợi bay, một khoang chính chứa hoàng cung và mạng lưới nhiều khoang phụ phân bố rải rác xung quanh liên kết bằng hệ thống giao thông ngầm và hang thông khí. Dữ liệu đo đạc bằng thiết bị rađa đất GPR cho phép lập bản đồ dị thường điện từ, xác định chính xác tọa độ, kích thước khoang rỗng và độ sâu của khoang chính mà không cần khoan đào phá vỡ thân đê. Thiết bị khuếch đại âm tần xác định chính xác trạng thái sống của quần tộc dựa trên tần số rung động báo động của mối lính.

3. Nghiên cứu sử dụng các chế phẩm M. anisopliae phòng trừ mối

• Chế phẩm MaC1 trừ C. formosanus:
  • Bào tử MaC1 bám dính tốt trên lớp cutin của mối. Trong mô hình ống dẫn dài từ 100 đến 500 cm, các cá thể nhiễm bột ban đầu mang mầm bệnh về hộp nuôi thứ hai, lây nhiễm thứ cấp thành công và gây chết 100% quần tộc thí nghiệm.
  • Về bảo quản, bào tử MaC1 duy trì hoạt lực diệt 100% trong 6 tháng ở nhiệt độ 4°C, trong khi ở nhiệt độ phòng (27 - 30°C) hoạt lực suy giảm nhanh sau 2 - 3 tháng.
  • Thiết lập công thức bột mịn $1\text{MaC1} + 10^{-4}\text{Ka}$. Ứng dụng xử lý bằng phương pháp lây nhiễm gián tiếp qua hộp nhử tại 37 công trình thực địa ở Hà Nội đạt tỷ lệ tiêu diệt hoàn toàn tổ mối 100%, không cần đào bới nền móng.

Dạng chế phẩm	Thành phần & Cơ chất	Dạng sản phẩm	Mật độ / Hàm lượng	Đối tượng & Mục đích	Công thức ứng dụng đề xuất
MaC1	Chủng MaC1; lên men xốp trên cơ chất cơm	Bột mịn khô	$10^{10} - 10^{12}\text{ bt/g}$	Diệt tổ C. formosanus công trình	$1\text{MaC1} + 10^{-4}\text{Ka}$
MaO1	Chủng MaO1; lên men chìm sục khí dịch khoai tây	Dịch thể	Sinh khối $60 - 80\text{ g/l}$	Diệt tổ ngầm O. hainanensis đê đập	$3\text{MaO1} + 0,01\text{Ki} + 97\text{H}_2\text{O}$
MaP1	Chủng MaP1; lên men xốp trên cơm, nghiền $< 35^\circ\text{C}$	Bột mịn	$25 \times 10^9 - 25 \times 10^{10}\text{ bt/g}$	Phòng ngừa mối cánh & di thực	$0,1\text{MaP1} + 99,9\text{CĐ}$ / $0,2\text{MaP1} + 99,8\text{CV}$

• Chế phẩm MaO1 trừ O. hainanensis:

  • Khảo nghiệm dịch thể MaO1 phân tách thành phần xác nhận cả sinh khối nấm và dịch lọc (chứa enzym ngoại bào và độc tố destruxin) đều có hoạt lực diệt mối. Khi bơm dịch thể MaO1 vào tổ mối, hệ sợi nấm phát triển lấn át và tiêu diệt vườn nấm Termitomyces, phá vỡ nguồn cung dinh dưỡng và môi trường sống của tổ.
  • Công thức tối ưu được thiết lập: $3\text{MaO1} + 0,01\text{Ki} + 97\text{H}_2\text{O}$ (tỷ lệ 3% dịch thể MaO1 kết hợp chất hoạt hóa Ki và nước). Thử nghiệm thực địa tại đê Tả Đuống, Tả Đáy và Tả Chu cho kết quả: sau 10 ngày xử lý, mối trong khoang phụ chết hoàn toàn; sau 20 ngày, nấm than hoại sinh Xylaria mọc bao trùm khoang chính, tổ mối bị tiêu diệt triệt để.

• Chế phẩm MaP1 phòng ngừa mối:

  • Khảo nghiệm tiếp xúc trực tiếp cho thấy MaP1 tiêu diệt mối cánh C. formosanus và O. hainanensis sau 10 ngày.
  • Thí nghiệm trộn MaP1 vào đất tạo hàng rào cản ngăn ngừa mối cánh đào hang làm tổ đạt hiệu quả cao theo công thức $0,1\text{MaP1} + 99,9\text{CĐ}$ (0,1% chế phẩm trộn với 99,9% cát đầm).
  • Khảo nghiệm ngăn chặn mối di thực qua cột thạch cát 6 cm cho thấy công thức $0,2\text{MaP1} + 99,8\text{CV}$ (0,2% chế phẩm trộn với 99,8% cát vàng) ngăn chặn 100% sự xâm nhập của mối thợ C. formosanus, bảo vệ an toàn cho lớp mùn cưa phía sau rào cản.

Kết quả và những đóng góp mới

• Đóng góp mới về mặt lý luận và khoa học:

  1. Luận án cung cấp hệ thống dẫn liệu sinh học và sinh thái học định lượng về hai loài mối đại diện cho hai phân họ có tập tính sinh thái đối lập: quy luật bay phân đàn phụ thuộc nhiệt ẩm chuyển mùa của C. formosanus; cơ chế phục hồi quần tộc qua mối chúa thay thế; và sự phụ thuộc sinh thái tuyệt đối của O. hainanensis vào vườn nấm Termitomyces.
  2. Chứng minh thực nghiệm cơ chế lây truyền hai chiều (tiếp xúc cơ giới ngoài biểu bì và truyền qua đường tiêu hóa) của bột bào tử nấm M. anisopliae trong cấu trúc xã hội của đàn mối, giải thích cơ sở khoa học của việc tiêu diệt toàn bộ quần tộc bằng liều lượng khởi đầu hạn chế.
  3. Xác lập cơ chế đối kháng sinh học giữa nấm ký sinh M. anisopliae và nấm cộng sinh Termitomyces, mở ra nguyên lý diệt mối đê đập bằng cách làm sụp đổ hệ sinh thái vi sinh nội tổ kết hợp tác động của ngoại độc tố và enzym ngoại bào.
  4. Thu thập, phân lập và xây dựng bộ sưu tập giống vi sinh vật gồm 9 chủng M. anisopliae có hoạt lực trừ mối cao.

• Đóng góp mới về mặt thực tiễn và ứng dụng:

  1. Hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất ở quy mô phòng thí nghiệm và pilot cho 3 dạng chế phẩm sinh học chuyên dụng: MaC1 (dạng bột mịn lên men xốp), MaO1 (dạng dịch thể lên men chìm sục khí bằng nồi BIO-BK 150 lít) và MaP1 (dạng bột mịn phòng ngừa).
  2. Xây dựng và chuẩn hóa các quy trình công nghệ phòng trừ cụ thể:
     • Quy trình diệt tổ mối C. formosanus trong công trình bằng hộp nhử và bột $1\text{MaC1} + 10^{-4}\text{Ka}$, đạt hiệu quả tiêu diệt 100% tại 37 công trình thử nghiệm.
     • Quy trình ứng dụng rađa đất GPR định vị khoang tổ ngầm kết hợp khoan phụt dung dịch $3\text{MaO1} + 0,01\text{Ki} + 97\text{H}_2\text{O}$ tiêu diệt tổ mối O. hainanensis bảo vệ thân đê.
     • Quy trình tạo hàng rào cách ly sinh học bằng đất cát trộn MaP1 ($0,1\text{MaP1} + 99,9\text{CĐ}$ và $0,2\text{MaP1} + 99,8\text{CV}$) phòng chống mối cánh xâm nhập và mối di thực.
  3. Các chế phẩm sinh học và quy trình đề xuất sử dụng nguyên liệu sinh học, thay thế hoàn toàn hóa chất độc hại, không gây ô nhiễm môi trường đất và nguồn nước ngầm.

• Kiến nghị: Tiếp tục hoàn thiện công nghệ ổn định phụ gia nhằm kéo dài thời hạn bảo quản chế phẩm ở nhiệt độ thường; mở rộng thử nghiệm quy trình MaO1 trên các tuyến đập đất thủy lợi miền Trung và Tây Nguyên; nghiên cứu sản xuất chế phẩm quy mô công nghiệp thương mại.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế của luận án:

  • Địa bàn khảo nghiệm thực địa mới tập trung ở khu vực đồng bằng và trung du Bắc Bộ (Hà Nội, Bắc Ninh, Hà Tây, Thái Bình) và Bắc Trung Bộ (Thanh Hóa), chưa bao quát hết các vùng sinh thái đặc thù khác như miền Nam hay Tây Nguyên.
  • Khả năng tồn lưu của bào tử nấm M. anisopliae trong đất trộn (MaP1) ở điều kiện ngoài trời không có mái che bị suy giảm nhanh dưới tác động trực tiếp của bức xạ nhiệt và mưa rửa trôi; luận án chưa giải quyết triệt để vấn đề chống thoái hóa bào tử dưới tác động của tia tử ngoại (UV).
  • Thời hạn bảo quản của chế phẩm MaC1 và MaO1 ở nhiệt độ thường (27 - 30°C) còn ngắn, đòi hỏi điều kiện bảo quản lạnh (4°C) để duy trì hoạt lực ổn định.

• Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Nghiên cứu bổ sung các chất hấp thụ bức xạ UV và chất chống oxy hóa vào công thức chế phẩm MaP1 để tăng độ bền sinh học khi xử lý ngoài trời.
  • Tối ưu hóa môi trường và kỹ thuật đông khô bào tử nhằm kéo dài tuổi thọ bảo quản của chế phẩm MaC1 và MaO1 ở điều kiện nhiệt độ phòng.
  • Mở rộng ứng dụng trên các đối tượng mối gây hại khác thuộc giống Odontotermes (O. feae, O. formosanus) và giống Macrotermes trên các công trình lâm nghiệp và thủy lợi.

Giá trị tham khảo

Luận án là tài liệu chuyên khảo có giá trị ứng dụng và tham khảo học thuật trực tiếp cho các nhóm đối tượng:

• Các cơ quan quản lý đê điều và khai thác công trình thủy lợi: Cung cấp giải pháp kỹ thuật kết hợp thiết bị địa vật lý (rađa đất GPR) định vị khoang rỗng không xâm lấn và quy trình khoan phụt chế phẩm dịch thể MaO1 tiêu diệt tận gốc tổ mối chìm, bảo đảm an toàn thân đê mà không gây phá vỡ kết cấu đất đắp hay làm độc hại nguồn nước.
• Các doanh nghiệp và kỹ sư kiểm soát sinh vật hại (Pest Control): Cung cấp tài liệu quy trình chi tiết về phương pháp diệt mối lây nhiễm bằng chế phẩm vi sinh MaC1 và giải pháp tạo rào chắn cát trộn MaP1 phòng ngừa mối xâm nhập cho các công trình xây dựng dân dụng, di tích lịch sử và kho tàng văn hóa.
• Nghiên cứu sinh, giảng viên và sinh viên ngành Côn trùng học, Bảo vệ thực vật, Công nghệ sinh học: Cung cấp hệ thống phương pháp luận hoàn chỉnh về nghiên cứu côn trùng xã hội (kỹ thuật nuôi dưỡng tổ nhân tạo, đánh dấu cá thể, giải phẫu cấu trúc tổ ngầm) và quy trình thực nghiệm công nghệ sinh học vi sinh từ phân lập, tuyển chọn độc lực ($LT_{50}$) đến lên men chìm và lên men xốp.

Câu hỏi thường gặp

1. Các yếu tố môi trường nào quyết định tập tính bay phân đàn của loài mối Coptotermes formosanus tại Hà Nội?
Số liệu theo dõi thực địa giai đoạn 2004 - 2006 xác định mối cánh C. formosanus tại Hà Nội bay tập trung vào tháng 4 (cá biệt đến đầu tháng 5), vào khoảng thời gian chập choạng tối từ 18h15 đến 20h40. Điều kiện vi khí hậu kích hoạt gồm: nhiệt độ không khí từ 27,5 đến 31,7°C (trung bình 29,4 ± 0,4°C), độ ẩm tương đối từ 87,0 đến 96,5% (trung bình 91,2 ± 0,8%). Thời tiết điển hình là oi bức, gió nhẹ và đa số không có mưa trong lúc mối bay ra khỏi tổ.

2. Bằng cách nào chế phẩm MaO1 có thể tiêu diệt được loài mối Odontotermes hainanensis vốn có hệ miễn dịch xã hội phức tạp và có vườn nấm cộng sinh?
Chế phẩm MaO1 được sản xuất qua quy trình lên men chìm sục khí bằng nồi BIO-BK chứa cả sinh khối nấm M. anisopliae lẫn dịch lọc (enzym ngoại bào và ngoại độc tố destruxin). Khi dung dịch $3\text{MaO1} + 0,01\text{Ki} + 97\text{H}_2\text{O}$ được bơm vào khoang tổ, nấm sợi M. anisopliae nhanh chóng phát triển cạnh tranh dinh dưỡng và không gian sống, làm tê liệt và thoái hóa vườn nấm Termitomyces. Mất nguồn enzyme tiêu hóa và thức ăn thiết yếu từ vườn nấm, kết hợp tác động gây độc của destruxin, quần tộc mối bị suy kiệt và chết hoàn toàn; sau 20 ngày, nấm hoại sinh Xylaria mọc trùm lên khoang chính.

3. Công thức tính toán số lượng cá thể mối Coptotermes formosanus khi nhử bắt tại hiện trường được thực hiện như thế nào?
Số lượng cá thể mối được tính toán gián tiếp thông qua khối lượng mẫu dựa trên công thức thực nghiệm: $A_c = W \times 345$, trong đó $A_c$ là tổng số cá thể mối nhử bắt được, $W$ là tổng khối lượng toàn bộ mẫu mối thu gom tính bằng gam, và hằng số 345 là số lượng cá thể mối C. formosanus trung bình được xác định thực nghiệm có trong 1 gam mẫu.

4. Tại sao biện pháp đào bắt mối chúa Odontotermes hainanensis truyền thống trên đê đập lại không mang lại hiệu quả bền vững?
Kết quả khảo sát và theo dõi của luận án cho thấy sau khi tổ mối bị đào phá để bắt mối chúa nguyên thủy, quần tộc không bị tiêu diệt hoàn toàn. Sau 1 năm, một tỷ lệ lớn các tổ mối trên đê có khả năng phục hồi cấu trúc và chức năng nhờ sự hình thành các cá thể mối chúa thay thế phát triển từ các cá thể hậu bị còn sót lại trong hệ thống khoang phụ ngầm.

5. Cơ chế ngăn chặn mối xâm nhập của chế phẩm MaP1 trong các mô hình rào cản đất cát là gì?
Chế phẩm MaP1 chứa mật độ bào tử nấm cao ($25 \times 10^9 - 25 \times 10^{10}\text{ bào tử/g}$) khi trộn vào cát đầm hoặc cát vàng ($0,1\text{MaP1} + 99,9\text{CĐ}$ hoặc $0,2\text{MaP1} + 99,8\text{CV}$) sẽ tạo lớp rào cản tiếp xúc. Mối cánh bay đáp xuống hoặc mối thợ di thực đào xuyên qua lớp cát đều dính bào tử lên biểu bì; bào tử nảy mầm xâm nhập qua lớp cutin giết chết cá thể sau 10 ngày, ngăn chặn triệt để hành vi đào hang làm tổ và xuyên thủng lớp bảo vệ.

Kết luận

Luận án đã giải quyết đồng bộ và có hệ thống cơ sở sinh học, sinh thái học của hai loài mối gây hại trọng yếu Coptotermes formosanus và Odontotermes hainanensis trong mối tương quan với đặc tính ký sinh của nấm sợi Metarhizium anisopliae. Công trình làm sáng tỏ cơ chế lây nhiễm bột nấm qua tiếp xúc - tiêu hóa ở mối công trình và cơ chế phá vỡ cân bằng vi sinh vườn nấm Termitomyces ở mối đê đập. Trên cơ sở đó, tác giả đã chế tạo thành công ba dạng chế phẩm sinh học MaC1, MaO1, MaP1 và hoàn thiện các quy trình kỹ thuật phòng trừ thực địa đạt hiệu quả tiêu diệt triệt để, mở ra giải pháp công nghệ sinh học an toàn thay thế hoàn toàn hóa chất độc hại trong bảo vệ công trình xây dựng và an toàn đê đập tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của đề tài Coptotermes formosanus Shiraki (1909) còn gọi là mối ngầm Đài Loan, chúng phân bố rộng và gây hại nặng nề cho công trình kiến trúc ở nƣớc ta và nhiều nƣớc thuộc vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới (Nguyễn Chí Thanh, 1996; Culliney and Grace , 2000) [28, 60]. Khả năng thích nghi cao với điều kiện đô thị hoá cho phép loài mối này mở rộng vùng phân bố rất nhanh ở các nƣớc nói trên. Do đó việc phòng trừ chúng trở thành vấn đề quan tâm đặc biệt của nhiều nhà khoa học và các tổ chức khác nhau. Trong lĩnh vực thuỷ lợi và thuỷ điện, giống mối Odontotermes đƣợc xác định là đối tƣợng gây hại phổ biến nhất cho đê, đập ở Việt Nam và Trung Quốc (Nguyễn Đức Khảm, 1976; Vũ Văn Tuyển, 1982; Lin Shu- qing, et al.

Theo số liệu thống kê, số lƣợng tổ của loài Odontotermes hainanensis Light (1924) chiếm tới 46,2 % số tổ mối trên đê của vùng châu thổ sông Hồng (Nguyễn Đức Khảm, 2002) [15]. Tổ của chúng tạo thành các ẩn hoạ nguy hiểm trong mùa mƣa lũ. Hàng năm các lực lƣợng quản lý đê, đập đã phải tốn rất nhiều công sức và tiền của để hạn chế mức độ gây hại của loài mối này. Đối với các loài mối gây hại nói chung và hai loài mối có nghĩa kinh tế quan trọng kể trên, ngƣời ta đã đề xuất nhiều phƣơng pháp khác nhau để phòng trừ chúng.

Song các phƣơng pháp hiện hành đều có hạn chế chung là phải sử dụng các hoá chất độc hại để xử lý, làm ô nhiễm môi trƣờng. Thực tế này đòi hỏi các nhà khoa học phải nghiên cứu tìm kiếm các phƣơng pháp phòng trừ chúng một cách thân thiện hơn với môi trƣờng (Mark, 2002) [102]. Một trong những phƣơng pháp đƣợc quan tâm là sử dụng vi sinh vật diệt mối, trong đó có loài nấm sợi Metarhizium anisopliae (Metsch) Sorok (1883). Nhiều nghiên cứu cho thấy loài nấm sợi M.

anisopliae có hoạt lực diệt mối rất cao trong điều kiện phòng thí nghiệm với số lƣợng cá thể mối hạn chế. Còn kết quả thử nghiệm đối với tổ của các loài mối trong điều kiện tự nhiên lại chƣa thành công hoặc cho kết quả không rõ ràng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Một trong các nguyên nhân quan trọng có thể là chƣa có sự gắn kết giữa việc nghiên cứu sản xuất, sử dụng chế phẩm M. anisopliae với các đặc điểm sinh học, sinh thái học của mỗi loài mối.

Hầu hết các tác giả đều sử dụng bào tử thu đƣợc từ quá trình lên men M. anisopliae trên môi trƣờng rắn (hay môi trƣờng xốp) để thử nghiệm phòng trừ các loài mối khác nhau theo cách gần nhƣ nhau (Culliney and Grace , 2000; Harry et al., 2004) [60, 78], mà chƣa quan tâm nhiều đến đặc điểm sinh học, sinh thái học của từng loài mối thử nghiệm, cho nên kết quả thƣờng chƣa rõ ràng và ổn định. Nhằm góp phần giải quyết vấn đề này, chúng tôi chọn hai loài mối gây hại điển hình là Coptotermes formosanus Shiraki, thuộc nhóm mối không có vƣờn cấy nấm Termitomyces và Odontotermes hainanensis Light, thuộc nhóm mối có vƣờn cấy nấm Termitomyces, để thực hiện đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái học của Coptotermes formosanus Shiraki; Odontotermes hainanensis Light và sử dụng chế phẩm từ Metarhizium anisopliae (Metsch) Sorok phòng trừ chúng”. Mục tiêu của đề tài Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, sinh thái học quan trọng của Coptotermes formosanus và Odontotermes hainanensis làm cơ sở khoa học cho việc sử dụng hợp lý các chế phẩm M.

anisopliae trong phòng trừ đối với từng loài mối và đề xuất qui trình sử dụng các chế phẩm này trong phòng trừ chúng. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài - Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài là loài mối C. formosanus, gây hại chính đối với công trình kiến trúc và loài mối O. hainanensis gây hại chủ yếu đối với đê, đập và hiệu lực diệt trừ hai loài mối này của các chế phẩm M.

- Phạm vi nghiên cứu của đề tài: Nghiên cứu một số đặc điểm sinh học, sinh thái học quan trọng của C. hainanensis, làm cơ sở khoa học cho việc sử dụng hợp lý các loại chế phẩm M. anisopliae để phòng trừ chúng; thí nghiệm trong phòng để thiết lập và lựa chọn các công thức chế phẩm có hiệu lực phòng trừ cao nhất đối với mỗi loài mối; thử nghiệm, đánh giá hiệu quả phòng trừ của các công thức chế phẩm ở LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] điều kiện mối đang gây hại ngoài tự nhiên để xây dựng qui trình sử dụng hợp lý các chế phẩm cho từng loài mối. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ý nghĩa khoa học - Bổ sung và hệ thống các dẫn liệu sinh học, sinh thái học của C.

hainanensis, liên quan đến việc sử dụng các chế phẩm M. anisopliae trong phòng trừ mỗi loài. - Thu thập, phân lập, tuyển chọn và bảo quản bộ sƣu tập 9 chủng M. anisopliae phòng trừ C.

ý nghĩa thực tiễn - Xây dựng qui trình nhân nuôi các chủng M. anisopliae có hoạt lực cao trong phòng trừ C. - Thiết lập một số công thức chế phẩm M. anisopliae phòng trừ C.

hainanensis, trên cơ sở các đặc điểm sinh học, sinh thái học có liên quan của chúng. - Đề xuất qui trình sử dụng các chế phẩm M. anisopliae phòng trừ mối C. hainanensis đạt hiệu quả kinh tế và không gây ô nhiễm môi trƣờng.

CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ LOÀI MỐI COPTOTERMES FORMOSANUS SHIRAKI LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1 Nghiên cứu loài mối C. formosanus ở nƣớc ngoài 1.1 Nghiên cứu sinh học, sinh thái học Phân bố Loài mối Coptotermes formosanus Shiraki thuộc giống Coptotermes Wasmann,1896. Trong số 28 loài thuộc giống này, C. formosanus là loài có tốc độ mở rộng vùng phân bố nhanh nhất trên thế giới (Culliney and Grace, 2000; Henderson and Fei, 2000; Su, and Tamashiro, 1987 [60, 79, 120].

Coptoterrmes làm tổ ngầm ở các khu đô thị, nên chúng còn đƣợc gọi là nhóm mối ngầm đô thị - Urban subterranean termite (Ruan, 2000) [115]. formosanus có nguồn gốc từ Trung Quốc, lần đầu tiên đƣợc Sumutey (1909) phân loại theo mẫu thu tại Đài Loan và chúng luôn làm tổ ngầm nên thƣờng đƣợc gọi là mối ngầm Đài Loan (Formosan subterranean termite - FST). Loài này xâm nhập vào Nhật Bản từ thế kỷ 17 và đƣợc ngƣời Nhật gọi là loài mối nhà và đƣợc đƣa vào Mỹ sau chiến tranh thế giới thứ II. Những chiếc tàu thuỷ đƣợc cho là phƣơng tiện chở loài mối ngầm này phát tán đi khắp thế giới.

Nhờ sự thích ứng cao và khả năng sinh sản lớn, mối C. formosanus đã nhanh chóng phát triển và mở rộng vùng phân bố của chúng. Ở Mỹ, năm 1965 ngƣời ta chỉ mới phát hiện thấy chúng ở Houston, bang Tesax đến năm 1984 đã tìm thấy loài này ở 9 bang và hiện nay chúng hiện diện ở hầu hết các bang miền nam của Mỹ (Thomas,1997) [130]. Tác hại Loài mối ngầm Đài Loan là đối tƣợng gây hại nặng nề nhất cho các công trình kiến trúc ở nhiều nƣớc trên thế giới.

Ở Mỹ, hàng năm mối gây thiệt hại hơn 3 tỉ đô la Mỹ, trong đó khoảng 80% do các loài mối làm tổ ngầm gây ra, mà thủ phạm chủ yếu là C. Loài này tấn công các vật liệu có nguồn gốc Xenlulose nhƣ cây sống, gỗ xẻ, đồ vật bằng gỗ, hồ sơ tài liệu, bao bì v. Trong quá trình tìm kiếm thức ăn, chúng dễ dàng từ bỏ con đƣờng đã bị tác động và thiết lập một đƣờng giao thông mới để quay về tổ từ nguồn thức ăn đã định vị (Grace, 1995) [72]. Làm tổ LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] Coptotermes formosanus thƣờng chọn nơi có độ ẩm thích hợp, kín đáo và yên tĩnh bên trong các công trình kiến trúc để làm tổ.

Ngoài loại tổ chìm trong đất khá phổ biến, C. formosanus còn xây dựng tổ trong các cấu kiện không phải là đất, còn gọi là tổ trên không ( Aerial colonies). Ngƣời ta đã thống kê đƣợc 25% tổ mối C. formosanus tìm thấy ở các thành phố phía Đông nam bang Florida thuộc về loại tổ không tiếp xúc với đất (Thomas, 1997) [130].

Ngoài 2 loại tổ đƣợc hình thành từ các đôi mối cánh nguyên thuỷ kể trên, còn có loại tổ thứ 3 đƣợc hình thành nhờ sự xuất hiện của mối chúa thay thế, khi một phần quần tộc (colony) của loài mối này bị tách biệt khỏi cá thể sinh sản nguyên thuỷ (Chen và Henderson, 1997) [54]. formosanus thƣờng khá lớn và xốp. Hình dạng tổ lệ thuộc nhiều vào vị trí làm tổ. Chúng sử dụng chất tiết trộn với gỗ vụn và đ ất làm nguyên liệu xây tổ.

Coptotermes formosanus là loài mối không làm vƣờn cấy nấm, nên tổ của chúng có cấu trúc rỗng và đơn giản hơn các loài mối làm tổ có vƣờn cấy nấm. Việc điều tiết vi khí hậu trong tổ cũng đơn giản. Chúng tập trung số lƣợng cá thể về tổ khi nhiệt độ môi trƣờng xuống thấp và phân tán khi nhiệt độ lên quá cao (Henderson và Fei, 2000) [79]. Mỗi quần tộc mối C.

formosanus thƣờng có tổ chính và nhiều tổ phụ (Liu et al. Đẳng cấp Nhiều tác giả cho rằng không giống với các loài mối ngầm thuộc Reticulitermes có tới 3 loại: mối thợ lớn, mối thợ trung bình và mối thợ nhỏ (Crosland et al. 1997; Crosland và Traniello, 1997; Crosland et al. formosanus đơn giản hơn, chỉ có 1 loại mối thợ, nhƣng kích thƣớc và trọng lƣợng cơ thể mối thợ lại tuỳ theo tuổi của chúng (Grace, 1995) [71].

Theo Liu et al. (1998) [97], mối sinh sản gồm mối vua, mối chúa, mối cánh nguyên thuỷ và mối chúa thay thế. Chúng có chức năng sinh sản hoặc sẽ làm nhiệm vụ sinh sản trong tƣơng lai. Mối thợ làm nhiệm vụ kiếm ăn, xây tổ và chăm sóc mối vua, mối chúa và mối non.

Mối lính làm nhiệm vụ bảo vệ quần tộc nơi kiếm ăn và bảo vệ tổ. Mối cánh có 2 loại: mối cánh nguyên thuỷ, còn gọi là mối cánh thực thụ và mối LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] cánh ngắn, sẽ trở thành mối chúa thay thế khi cần thiết. Khi đào đƣợc một khoang nhỏ cho mình, đôi mối cánh nguyên thuỷ bắt đầu đẻ trứng. Mối cái đẻ liên tục nhƣ một cái máy và sau khoảng 3 - 5 năm từ một tổ mối ban đầu nhƣ vậy sẽ phát triển thành một tổ mối ở giai đoạn trƣởng thành có tới vài triệu cá thể.

Vào giai đoạn này chúng gây thiệt hại lớn cho công trình kiến trúc, nơi chúng làm tổ và những công trình lân cận. Từ đây trong tổ xuất hiện mối cánh nguyên thuỷ và mối cánh ngắn (Thomas, 1997) [130].