Luận án tiến sĩ sinh học: Nghiên cứu mọt hại ngô và ảnh hưởng sinh thái đến Sitophilus zeamais

Luận án tiến sĩ sinh học nghiên cứu thành phần mọt hại ngô sau thu hoạch và ảnh hưởng sinh thái đến mọt Sitophilus zeamais trong kho bảo quản.

• Tác giả: Nguyễn Văn Dương
• Người hướng dẫn: PGS. Khuất Đăng Long
• Trường học: Học viện Khoa học và Công nghệ
• Chuyên ngành: Sinh thái học
• Đề tài: Nghiên cứu thành phần mọt hại ngô sau thu hoạch và ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái đến sự phát triển của loài mọt Sitophilus zeamais Motschulsky trong kho bảo quản ở Sơn La
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Giới thiệu và tính cấp thiết của đề tài

Nghiên cứu này tập trung vào thành phần mọt hại ngô sau thu hoạch và ảnh hưởng sinh thái đến loài Sitophilus zeamais trong kho bảo quản ở Sơn La. Ngô là cây lương thực quan trọng tại Việt Nam, đặc biệt ở các tỉnh miền núi. Tuy nhiên, tổn thất sau thu hoạch do côn trùng gây hại, đặc biệt là mọt, vẫn là vấn đề nghiêm trọng. Các phương pháp bảo quản truyền thống không đủ hiệu quả, dẫn đến hao hụt lớn về số lượng và chất lượng. Nghiên cứu này nhằm cung cấp cơ sở khoa học để đề xuất các biện pháp bảo quản hiệu quả, giảm thiểu thiệt hại do mọt gây ra.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định thành phần mọt hại ngô trong kho bảo quản ở Sơn La và phân tích ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái đến sự phát triển của Sitophilus zeamais. Kết quả nghiên cứu sẽ là cơ sở để đề xuất các biện pháp bảo quản ngô hạt hiệu quả, giảm thiểu thiệt hại do mọt gây ra.

1.2. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Nghiên cứu có ý nghĩa khoa học trong việc bổ sung dữ liệu về thành phần mọt hại ngô và đặc điểm sinh học, sinh thái của Sitophilus zeamais. Về thực tiễn, nghiên cứu cung cấp cơ sở để đề xuất các biện pháp bảo quản ngô hạt, giảm thiểu thiệt hại và bảo vệ môi trường kho bảo quản.

II. Tổng quan tình hình nghiên cứu

Nghiên cứu về côn trùng hại nông sản sau thu hoạch đã được thực hiện rộng rãi trên thế giới. Các nghiên cứu tập trung vào thành phần loài, đặc điểm sinh học, và biện pháp phòng chống. Tại Việt Nam, các nghiên cứu về mọt hại ngô còn hạn chế, đặc biệt ở khu vực miền núi như Sơn La. Nghiên cứu này bổ sung dữ liệu về thành phần mọt hại ngô và đặc điểm sinh thái của Sitophilus zeamais, góp phần vào việc phát triển các biện pháp bảo quản hiệu quả.

2.1. Nghiên cứu trên thế giới

Các nghiên cứu trên thế giới đã xác định được nhiều loài côn trùng hại nông sản trong kho bảo quản, bao gồm Sitophilus zeamais, Rhizopertha dominica, và Tribolium castaneum. Các nghiên cứu này tập trung vào đặc điểm sinh học, sinh thái, và biện pháp phòng chống.

2.2. Nghiên cứu tại Việt Nam

Tại Việt Nam, các nghiên cứu về mọt hại ngô còn hạn chế, đặc biệt ở khu vực miền núi. Nghiên cứu này là một trong những công trình đầu tiên tập trung vào thành phần mọt hại ngô và ảnh hưởng sinh thái đến Sitophilus zeamais tại Sơn La.

III. Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện tại các kho bảo quản ngô ở Sơn La. Các phương pháp nghiên cứu bao gồm điều tra thành phần mọt hại, nghiên cứu đặc điểm hình thái, sinh học, và ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái đến Sitophilus zeamais. Dữ liệu được thu thập và phân tích bằng các phương pháp thống kê hiện đại.

3.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện tại các kho bảo quản ngô ở Sơn La trong khoảng thời gian từ năm 2015 đến 2016. Địa điểm nghiên cứu được lựa chọn dựa trên mức độ phổ biến của mọt hại ngô.

3.2. Phương pháp thu thập và phân tích dữ liệu

Các mẫu mọt được thu thập và phân loại dựa trên đặc điểm hình thái. Các yếu tố sinh thái như nhiệt độ, độ ẩm, và nồng độ oxy được đo đạc và phân tích để đánh giá ảnh hưởng đến sự phát triển của Sitophilus zeamais.

IV. Kết quả và thảo luận

Nghiên cứu đã xác định được thành phần mọt hại ngô trong kho bảo quản ở Sơn La, bao gồm 24 loài. Sitophilus zeamais là loài chiếm ưu thế và gây thiệt hại lớn nhất. Các yếu tố sinh thái như nhiệt độ, độ ẩm, và nồng độ oxy có ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của loài này. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để đề xuất các biện pháp bảo quản ngô hạt hiệu quả.

4.1. Thành phần mọt hại ngô

Nghiên cứu đã xác định được 24 loài mọt hại ngô trong kho bảo quản ở Sơn La. Sitophilus zeamais là loài chiếm ưu thế và gây thiệt hại lớn nhất.

4.2. Ảnh hưởng của các yếu tố sinh thái

Các yếu tố sinh thái như nhiệt độ, độ ẩm, và nồng độ oxy có ảnh hưởng đáng kể đến sự phát triển của Sitophilus zeamais. Nghiên cứu cung cấp dữ liệu mới về ảnh hưởng của điều kiện nghèo oxy đến loài này.

V. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã cung cấp dữ liệu quan trọng về thành phần mọt hại ngô và ảnh hưởng sinh thái đến Sitophilus zeamais trong kho bảo quản ở Sơn La. Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học để đề xuất các biện pháp bảo quản ngô hạt hiệu quả, giảm thiểu thiệt hại do mọt gây ra. Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các biện pháp phòng chống mọt hại ngô trong điều kiện cụ thể của Việt Nam.

5.1. Kết luận

Nghiên cứu đã xác định được thành phần mọt hại ngô và phân tích ảnh hưởng sinh thái đến Sitophilus zeamais. Kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học để đề xuất các biện pháp bảo quản ngô hạt hiệu quả.

5.2. Kiến nghị

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về các biện pháp phòng chống mọt hại ngô trong điều kiện cụ thể của Việt Nam, đặc biệt là ở các khu vực miền núi như Sơn La.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1. Nghiên cứu côn trùng gây hại nông sản bảo quản trong kho trên thế giới 1. Nghiên cứu về thành phần loài côn trùng gây hại nông sản trong kho bảo quản Côn trùng vượt qua tất cả các loài sinh vật hại khác về số lượng cá thể và số lượng loài, chúng cạnh tranh với con người về nguồn lương thực, lan truyền bệnh cho con người, cho cây trồng và gia súc. Đặc điểm nổi bật của côn trùng gây hại là sự thích nghi cao với các điều kiện sống trên trái đất, chúng có thể tồn tại và hoạt động trong cả điều kiện khô hạn [2].

Những nghiên cứu về côn trùng gây hại cây trồng nông nghiệp đã có từ khá sớm, cũng từ kết quả nghiên cứu về côn trùng, con người mới tìm được những biện pháp phòng chống côn trùng gây hại. Côn trùng không chỉ gây hại cho cây trồng trên đồng ruộng, nhiều loài còn gây hại nông sản sau thu hoạch được bảo quản trong kho. Côn trùng hại nông sản trong kho làm giảm hoặc mất hoàn toàn giá trị sử dụng. Trong nhiều trường hợp, chúng gây mục nát hạt ngũ cốc dự trữ hoặc làm cho hạt giống mất khả năng nẩy mầm.

Trên thế giới đã những nghiên cứu về côn trùng hại kho, thường tập trung vào những thống kê thành phần loài. Có thể tìm thấy trong các công trình về hạt dự trữ (Cotton, 1937); về dịch hại sản phẩm bảo quản của Cotton & Wilbur (1974); thành phần côn trùng ở Australia (Snelson et al., 1987) [3]; côn trùng hại hạt và sản phẩm hạt dự trữ của Cotton (1963) [4]; thành phần côn trùng trên thóc và gạo dự trữ ở Thái Lan của Nakakita et al. Ngoài ra, có thể kể đến các công trình nghiên cứu về thành phần loài và sinh thái học côn trùng trên hạt đóng bao (Graham, 1970; Smith, 1963; Prevett, 1964), công trình nghiên cứu về sinh thái học côn trùng trong các kho ngũ cốc (Richards & Woodroffe, 1968), về côn trùng hại kho của nông dân (Markham, 1981: dẫn theo Bùi Công Hiển, 1995) [7]. 5 Theo Cotton & Wilbur (1974), côn trùng gây hại cho hạt dự trữ trong kho trên thế giới gồm 43 loài được chia làm 2 nhóm: nhóm côn trùng gây hại chủ yếu gồm 19 loài và 24 loài thuộc nhóm côn trùng gây hại thứ yếu nhưng thường xuyên xuất hiện trên hạt dự trữ (dẫn theo Snelson et al.

Ở Indonesia, trên thóc và gạo dự trữ đã thống kê được 17 loài thuộc 12 họ và 2 bộ (Hall & Mcfarlane, 1961 [6]; Prakash, 1980 [8]). Film & Hagstrum (1990) [9] đã ghi nhận được 41 loài côn trùng trong sản phẩm lương thực dự trữ ở một số nước trên thế giới. Nakakita et al., (1991) [5] đã ghi nhận được 36 loài côn trùng thuộc 17 họ và 2 bộ gây hại trong thóc và gạo bảo quản ở Thái Lan năm 1991. Theo kết quả điều tra phối hợp giữa các nhà khoa học Indonesia thuộc Trung tâm sinh học nhiệt đới vùng Đông Nam Á (Seameo–Biotrop) và Viện Tài nguyên thiên nhiên (NRI) cũng như các tác giả Sukprakarn & Tauthong (1998), Nilpanit & Sukprakarn (1990) Nakakita (1994), thành phần côn trùng hại kho nông sản thuộc bộ cánh cứng (Coleoptera) và bộ cánh vảy (Lepidoptera) ở Indonesia, Thái Lan, Malaysia, Philippines và một số nước khác thuộc khu vực Đông Nam Á có 174 loài thuộc 38 họ, trong đó bộ cánh cứng (Coleoptera) có 153 loài thuộc 34 họ, chiếm 87,93%; bộ cánh vảy (Lepidoptera) có 21 loài thuộc 4 họ khác nhau, chiếm 12,07%.

Kết quả trên cho thấy, khu vực Đông Nam Á có thành phần côn trùng hại kho nông sản tương đối phong phú và đa dạng hơn nhiều so với Mỹ cũng như các nước khác trên thế giới (theo Hà Thanh Hương, 2007) [10]. Theo Olsson Christian (1999) [12], côn trùng gây hại trên sắn gồm các loài mọt răng cưa (Oryzaephilus surinamensis), mọt ngô (Sitophilus zeamais), mọt nhỏ đục hạt (Rhizopertha dominica), mọt cà phê (Araecerus fasciculatus), mọt tre (Dinoderus minutus). Đối với ngô được bảo quản đã có khá nhiều nghiên cứu về thành phần côn trùng gây hại, đáng chú ý hơn cả là ở Mexico (Rojas, 1998) [13], tác giả đã tiến hành điều tra và xác định được 17 loài côn trùng gây hại cho ngô bảo quản, thuộc 9 họ và 2 bộ. Trong số đó, các loài chính gây hại là mọt ngô (Sitophilus zeamais), ngài mạch (Sitotroga cerealella) và mọt nhỏ đục hạt (Rhyzopertha dominica).

Theo Arbogast & Throne (1997) [15] có 43 loài côn trùng thuộc 26 họ và 4 bộ gây hại trong kho ngô ở Nam Carolina (Hoa Kỳ). Khi nghiên cứu sản phẩm lương thực dự trữ ở một số nước trên thế giới, Freeman (1980) đã ghi nhận được 41 loài côn trùng. Sau đó, một nghiên cứu khác của Bengstong (1997) đã chỉ rõ các loài côn trùng gây hại kho chủ yếu là Sitophilus spp., Rhizopertha dominica, Tribolium castaneum, Sitotroga cerealella và Ephestia cautella phân bố khắp thế giới và đặc biệt các vùng khí hậu ấm áp, trong đó có 200 loài dịch hại ngũ cốc cất giữ trong kho [16]. Theo Bolin (2001), kết quả điều tra cơ bản của trường Đại học Oklahoma chỉ ra các loại côn trùng chiếm ưu thế gây hại kho gồm Rhizopertha dominica, Cryptolestes spp., Tribolium castaneum và ngài Ấn Độ Plodia interpunctella [17].

Cho đến nay, trên thế giới đã có những thành công trong việc việc bảo quản nông sản sau thu hoạch, điều này đã giảm được thiệt hại về cả số lượng và chất lượng do côn trùng gây ra và kiểm soát được sự phát triển của chúng trong kho bảo quản. Tuy nhiên, với sự thay đổi điều kiện môi trường và nguồn thức ăn, để thích nghi, các loài côn trùng hại kho cũng có sự thay đổi về thành phần, mật độ và hình thức gây hại. Ngoài ra, do sự thông thương và trao đổi hàng hóa ngày càng tăng giữa các nước, khả năng du nhập các loài côn trùng từ các sản phẩm nông nghiệp ngày càng cao. Vì vậy, việc nghiên cứu về thành phần loài côn trùng gây hại trong các kho nông sản vẫn luôn được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm.

Nghiên cứu về sinh học, sinh thái học của các loài hại chính cho nông sản trong kho bảo quản Đã có những nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào các loài mọt côn trùng hại chính trong kho nông sản. Nghiên cứu về đặc điểm sinh học của côn trùng hại kho như: mọt gạo (Sitophilus oryzae), Prvett (1960) cho biết, khi đẻ trứng, mọt 7 gạo dùng vòi khoét lỗ trên bề mặt hạt rồi đẻ trứng sau đó chúng tiết ra chất nhầy bịt miệng lỗ để bảo vệ trứng. Mỗi lần đẻ một trứng, có khi từ 2–3 trứng (dẫn theo Vũ Quốc Trung, 1978) [18]. Zacher (1964) cho biết, trung bình một cá thể cái có thể đẻ được 380 trứng, cao nhất là 576 trứng.

Thời gian phát triển của mọt gạo chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ. Từ trứng đến trưởng thành ở nhiệt độ 27,2 ºC là 25,5 ngày; ở nhiệt độ 17 ºC là 92 ngày, tuổi thọ của mọt gạo kéo dài khoảng 8 tháng (dẫn theo Bùi Công Hiển, 1995) [7]. Đối với mọt đục hạt nhỏ (Rhizopertha dominica), kết quả nghiên cứu của Potter & Brich cho thấy, mọt đục hạt nhỏ đẻ trứng trực tiếp vào hạt và dùng chất nhầy để bảo vệ trứng. Sâu non lột xác 3 lần, thời gian phát triển của ấu trùng khoảng 28– 71 ngày (dẫn theo Vũ Quốc Trung, 1978) [18].

Đối với mọt đục hạt nhỏ (Rhizopertha dominica F.) khó phân biệt trưởng thành đực cái một cách rõ ràng, con cái có những đốm mờ trên mặt đốt bụng thứ 3 và thứ 4, đốt thứ 5 đồng màu. Con đực có tất cả các đốt bụng màu như nhau và đậm hơn con cái (Stemley & Wilbur, 1966) [19]. Như vậy, có thể nói, cho đến nay, những nghiên cứu về sinh học, sinh thái học của các loài côn trùng hại kho nông sản chưa nhiều, thường có những nghiên cứu sâu về một số loài hại quan trọng đối với nông sản trong kho. Nghiên cứu về thiệt hại do côn trùng gây hại nông sản trong kho bảo quản Nông sản bảo quản bị sâu mọt tấn công gây thiệt hại lớn về số lượng và chất lượng.

Đó cũng là một trong số những nguyên nhân dẫn đến tình trạng giảm và thất thoát một lượng lớn lương thực ở một số nơi trên thế giới. Tổn thất sau thu hoạch của các loại nông sản thường ít được đánh giá một cách đầy đủ. Số liệu công bố thường tập trung về tổn thất về khối lượng, trong khi hầu như rất ít số liệu thiệt hại về mặt chất lượng của các nông sản được lưu trữ. 8 Sắn khô là một trong các loại nông sản rất khó dự trữ do dễ bị tấn công bởi các loài côn trùng gây hại trong kho và yếu tố khí hậu làm cho số lượng và chất lượng sắn bảo quản bị giảm nhanh.

Lượng mất mát của sắn khô trong quá trình bảo quản đã được đánh giá lên đến 16% về khối lượng sau 2 tháng dự trữ ở Malaysia [20]. Ở Ấn Độ đã có báo cáo cho rằng đem nhúng nước ấm nông sản trước bảo quản có thể bảo quản trong 9 tháng mà chỉ mất đi 3% khối lượng, so với mất 5% nếu dự trữ nơi bình thường. Tuy nhiên, đối với sắn lát phơi khô, sự mất mát khoảng 12–14% khi dự trữ trong kho. Tổn thất khối lượng sắn lưu trữ ở Ghana khoảng 8% ở hộ nông dân và 21% ở các kho tập trung sau 8 tháng bảo quản (Stumpf, 1998) [21].

Những con số thống kê của tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên hợp quốc (FAO) năm 1973 đã chỉ ra rằng không lâu nữa, nguồn cung cấp lương thực của thế giới sẽ không đủ để chống lại nạn đói do thiệt hại mùa màng. Trong đó, con số cụ thể đã chỉ ra ít nhất có 10% lương thực sau thu hoạch bị mất mát do dịch hại kho, và thiệt hại có thể tới 30% phổ biến ở nhiều khu vực trên thế giới (Hall, 1970) (dẫn theo Snelson et al. Tại Hoa Kỳ, theo Pawgley (1963) tổn thất hạt bảo quản mỗi năm được báo cáo khoảng 15–23 triệu tấn, trong đó, từ 9–16 triệu tấn do côn trùng, gần 7 triệu tấn do chuột. Ở các nước thuộc châu Mỹ-Latinh, theo đánh giá, ngũ cốc và đậu đỗ đã thu hoạch bị tổn thất tới 25–50%; ở một số nước châu Phi, khoảng 30% tổng sản lượng nông nghiệp bị mất đi hàng năm (dẫn theo Vũ Quốc Trung và nnk.

Đối với thóc và gạo, tổn thất sau thu hoạch tại một số nước châu Á như Malaysia là 17%, Nhật Bản là 5% và Ấn Độ là 11 triệu tấn/năm (dẫn theo Vũ Quốc Trung và nnk.