Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Khủng hoảng năng lượng và biến đổi khí hậu là những thách thức mang tính toàn cầu. Việc phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch không chỉ dẫn đến nguy cơ cạn kiệt tài nguyên mà còn gây ô nhiễm môi trường, vi phạm các cam kết quốc tế về giảm phát thải khí nhà kính. Tại Việt Nam, Quyết định số 177/2007/QĐ-TTg ngày 10/11/2007 của Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt "Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn 2020", đặt mục tiêu phát triển xăng sinh học E10 và đa dạng hóa nguồn năng lượng tái tạo.

Cây cao lương ngọt (Sorghum bicolor) là cây trồng đa mục đích, có khả năng tổng hợp chất hữu cơ cao hơn ngô 23%, trong khi nhu cầu nitơ và nước thấp hơn lần lượt 37% và 17%. Cứ 16 tấn thân cây cao lương ngọt có thể sản xuất được 1 tấn ethanol và phần bã còn lại chiết xuất được 500 kg dầu diesel sinh học, trong khi phần hạt vẫn được sử dụng làm lương thực cho người và gia súc. Năm 2011, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã ký biên bản ghi nhớ hợp tác với Công ty TNHH Earth Note (Nhật Bản) nhằm khảo nghiệm các giống cao lương ngọt nhập nội phục vụ sản xuất nhiên liệu sinh học tại các tỉnh miền núi phía Bắc.

Tuy nhiên, việc phát triển cây cao lương ngọt tại thực địa gặp trở ngại lớn từ các loài dịch hại. Trong đó, rệp muội (họ Aphididae) là đối tượng dịch hại nguy hiểm, chích hút nhựa ở các bộ phận non, tiết dịch mật tạo điều kiện cho nấm muội đen phát triển làm giảm quang hợp, đồng thời là môi giới truyền nhiều loại virus gây hại. Nhằm cung cấp căn cứ khoa học cho công tác bảo vệ thực vật tại địa phương, đề tài "Nghiên cứu thành phần, diễn biến rệp muội trên cao lương ngọt nhập nội từ Nhật Bản vụ xuân năm 2014 tại Thái Nguyên" đã được thực hiện.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

Văn bản xác định mục đích và yêu cầu nghiên cứu như sau:

  1. Mục đích của đề tài:

    • Xác định thành phần loài, tần suất xuất hiện và diễn biến mật độ của rệp muội hại cao lương ngọt tại Thái Nguyên trong vụ xuân năm 2014.
  2. Yêu cầu của đề tài:

    • Xác định được thành phần loài và tần suất xuất hiện của rệp hại trên cây cao lương ngọt nhập nội.
    • Xác định được diễn biến mật độ quần thể rệp muội trên cây cao lương ngọt qua các giai đoạn sinh trưởng trong vụ xuân 2014 tại Thái Nguyên.
    • Điều tra thành phần các loài thiên địch của rệp muội và các loài sâu hại khác xuất hiện trên ruộng cao lương ngọt.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

  • Đối tượng nghiên cứu: Rệp muội gây hại trên cây cao lương ngọt, tập đoàn thiên địch của rệp muội và các loài sâu hại đi kèm.
  • Vật liệu nghiên cứu: Giống cây cao lương ngọt nhập nội từ Nhật Bản do Công ty TNHH Earth Note cung cấp.
  • Phạm vi không gian: Thực hiện tại hai điểm điều tra thuộc tỉnh Thái Nguyên, bao gồm khu ruộng thí nghiệm của Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên và điểm khảo nghiệm tại huyện Phú Lương.
  • Phạm vi thời gian: Vụ xuân năm 2014 (từ tháng 3 đến tháng 5 năm 2014).

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và tổng quan tài liệu

Đề tài dựa trên cơ sở phân loại học và sinh thái học côn trùng nông nghiệp:

  • Tổng quan về họ rệp muội (Aphididae): Họ Aphididae thuộc bộ Cánh đều (Homoptera), ghi nhận hơn 4.000 loài trên thế giới chia thành 8 họ phụ (Blackman & Eastop, 1984), trong đó Việt Nam đã ghi nhận 28 loài. Rệp muội có hai phương thức sinh sản: sinh sản đơn tính (đẻ con) chiếm ưu thế ở vùng nhiệt đới và sinh sản hữu tính (đẻ trứng) vào mùa thu đông ở vùng ôn đới; vòng đời dao động từ 15 đến 50 ngày tùy thuộc vào nhiệt độ và thức ăn.
  • Các loài rệp chính hại cao lương trên thế giới: Rệp xanh (Schizaphis graminum Rondani), rệp vàng mía (Sipha flava Forbes), và rệp ngô (Rhopalosiphum maidis Fitch).
  • Tập đoàn thiên địch và quản lý dịch hại tổng hợp (IPM): Bao gồm các loài bắt mồi ăn thịt (bọ rùa họ Coccinellidae, ruồi ăn rệp họ Syrphidae, kiến ba khoang họ Staphylinidae) và các loài ong ký sinh (họ Braconidae, Ichneumonidae, Chalcididae).

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp điều tra thực địa (4 ngày/lần)
Đánh giá mức độ & Phân cấp mật độ (Cấp 0 đến Cấp 4)
Giám định phân loại & Xử lý số liệu
  1. Phương pháp điều tra thành phần rệp muội (theo Quách Thị Ngọ, 2000):

    • Định kỳ 4 ngày/lần theo phương pháp 5 điểm chéo góc, mỗi điểm điều tra 5 cây (tổng số 25 cây/ruộng).
    • Dùng bút lông nhúng nước sạch gạt nhẹ rệp đưa vào lọ chứa dung dịch cồn 70° hoặc acid lactic để bảo quản.
    • Thang phân cấp mức độ phổ biến theo tần suất bắt gặp ($P%$):
      • Rất ít gặp (+): $P < 5%$
      • Ít phổ biến (++): $P = 5 - 25%$
      • Phổ biến (+++): $P = 26 - 50%$
      • Rất phổ biến (++++): $P > 50%$
  2. Phương pháp nghiên cứu biến động số lượng rệp muội:

    • Bố trí tại 2 khu ruộng đại diện (Đại học Nông Lâm Thái Nguyên và huyện Phú Lương). Định kỳ 4 ngày/lần điều tra 9 điểm cố định/ruộng, mỗi điểm 5 cây (tổng số 45 cây/ruộng).
    • Phân cấp mức độ hại trên từng lá: Cấp 0 (không có rệp); Cấp 1 (1 cá thể đến 1 quần tụ nhỏ); Cấp 2 (một vài quần tụ rệp); Cấp 3 (số lượng lớn, ảnh hưởng đến độ cân xứng của lá); Cấp 4 (rệp dày đặc ảnh hưởng toàn bộ thân lá).
    • Lấy mẫu 12 lá/cấp theo phương pháp 3 lá, đưa về phòng thí nghiệm tách rệp bằng cồn 90° và đếm để tính mật độ trung bình (con/cây).
  3. Phương pháp giám định tên khoa học:

    • Phối hợp với các chuyên gia thuộc Bộ môn Giám định – Viện Bảo vệ Thực vật Hà Nội, sử dụng kính hiển vi quang học, kính lúp soi nổi và tài liệu định loại của Blackman & Eastop (1994).
  4. Phương pháp xử lý số liệu:

    • Số liệu thu thập về khí tượng, thành phần loài, tần suất và mật độ được xử lý và trực quan hóa biểu đồ trên phần mềm Microsoft Excel.

Nội dung chính theo từng chương

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

Trình bày tính cấp thiết của việc tìm kiếm nguồn nguyên liệu sinh học thay thế năng lượng hóa thạch và giá trị sinh khối của cây cao lương ngọt. Xác định rệp muội là nhóm côn trùng chích hút nguy hiểm nhất làm suy giảm nghiêm trọng hàm lượng đường và năng suất sinh khối của cao lương ngọt. Đặt ra mục đích, yêu cầu và ý nghĩa thực tiễn của đề tài trong công tác bảo vệ thực vật tại Thái Nguyên.

PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Hệ thống hóa các công trình nghiên cứu trong và ngoài nước về họ rệp muội Aphididae, đặc tính sinh học, phương thức gây hại, khả năng truyền 5 loại bệnh virus phổ biến (PVA, PVX, PVY, PVS, PLRV), cùng mối quan hệ cộng sinh giữa rệp và kiến tạo điều kiện cho nấm muội đen phát triển. Tổng kết danh mục 38 loài sâu hại cao lương trên thế giới và tập đoàn thiên địch gồm 6 loài ăn thịt, 4 họ ong/ruồi ký sinh. Cập nhật số liệu sản xuất cao lương toàn cầu giai đoạn 2008–2012 từ FAOSTAT (diện tích duy trì từ 38,16 đến 45,28 triệu ha) và tình hình ứng dụng cao lương ngọt tại Việt Nam theo định hướng Quyết định 177/2007/QĐ-TTg.

PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Xác định đối tượng là rệp muội trên cây cao lương ngọt nhập nội từ Nhật Bản tại hai địa bàn thực nghiệm (Đại học Nông Lâm Thái Nguyên và huyện Phú Lương) từ tháng 3 đến tháng 5/2014. Mô tả chi tiết danh mục trang thiết bị ngoài đồng và trong phòng thí nghiệm; quy trình điều tra định kỳ 4 ngày/lần theo 5 điểm chéo góc và 9 điểm cố định; thang 4 cấp đánh giá tần suất xuất hiện và thang 5 cấp phân loại mức độ hại của lá; phương pháp phân tích số liệu trên Excel.

PHẦN 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Phân tích diễn biến thời tiết vụ xuân 2014 tại Thái Nguyên và mối liên hệ với quy luật phát sinh sâu hại. Công bố kết quả giám định định danh duy nhất một loài rệp muội gây hại chính là rệp ngô (Rhopalosiphum maidis Fitch). Trình bày số liệu biến động mật độ rệp tại hai điểm nghiên cứu qua 9 đợt điều tra. Đánh giá thành phần 3 nhóm thiên địch chính (bọ rùa họ Coccinellidae, ruồi ăn rệp họ Syrphidae, kiến ba khoang họ Staphylinidae) và 7 loài sâu hại khác xuất hiện trên ruộng cao lương ngọt.

PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

Tổng kết lại 4 kết quả cốt lõi: thành phần loài rệp muội, quy luật biến động mật độ, danh mục thiên địch bắt gặp và danh mục các loài sâu hại khác. Đưa ra đề nghị tiếp tục mở rộng nghiên cứu sang các giai đoạn sinh trưởng tiếp theo của cao lương ngọt để hoàn thiện quy trình quản lý dịch hại tổng hợp.


Kết quả và đóng góp

1. Điều kiện khí tượng tại địa bàn nghiên cứu

Số liệu khí tượng vụ xuân năm 2014 tại Trạm Khí tượng Thái Nguyên cho thấy điều kiện nhiệt độ và ẩm độ tăng dần từ tháng 3 đến tháng 5, tạo môi trường thuận lợi cho rệp muội nhân sinh khối:

Tháng Nhiệt độ trung bình (°C) Ẩm độ trung bình (%) Lượng mưa (mm) Số giờ nắng (giờ)
1 16,6 73 3,7 137
2 16,6 82 29,7 262
3 19,4 91 85,9 96
4 24,7 89 139,3 13
5 28,4 79 152,2 62

2. Thành phần loài rệp muội và mức độ phổ biến

Qua giám định hình thái phối hợp với Viện Bảo vệ Thực vật Hà Nội, đề tài xác định trên giống cao lương ngọt nhập nội từ Nhật Bản chỉ xuất hiện duy nhất 01 loài rệp muội:

STT Tên Việt Nam Tên tiếng Anh Tên khoa học Mức độ phổ biến
1 Rệp ngô Corn Leaf Aphid Rhopalosiphum maidis (Fitch) Phổ biến (+++, tần suất 26–50%)

Rhopalosiphum maidis có màu xanh nhạt, chân và râu màu đen, không tiết độc tố vào mô cây nhưng tập trung mật độ cao bên trong nõn lá từ giai đoạn 5–7 lá đến khi trổ cờ, làm biến màu lá non và tiết dịch mật dẫn đến bệnh muội đen.

3. Diễn biến mật độ rệp muội trên đồng ruộng

Rệp bắt đầu xuất hiện sau khi gieo trồng 25 ngày (khoảng ngày 19–20/4/2014) với mật độ thấp. Diễn biến mật độ tại 2 điểm điều tra qua các đợt theo dõi cụ thể như sau:

Đợt điều tra Điểm ĐH Nông Lâm (con/cây) Điểm Huyện Phú Lương (con/cây)
19 - 20/04/2014 7,44 5,80
23 - 24/04/2014 2,33 2,00
27 - 28/04/2014 0,56 0,40
01 - 02/05/2014 22,67 19,80
05 - 06/05/2014 94,56 80,60
09 - 10/05/2014 122,00 136,40
13 - 14/05/2014 468,89 421,80
17 - 18/05/2014 927,78 842,40
21 - 22/05/2014 1.108,78 1.024,80

Mật độ rệp giảm mạnh vào cuối tháng 4 (xuống còn 0,40–0,56 con/cây) do ảnh hưởng của mưa rào lớn rửa trôi quần thể. Từ giữa tháng 5 (13/5), khi nhiệt độ tăng cao (28,4°C) kết hợp thức ăn dồi dào, quần thể bùng phát mạnh, đạt đỉnh trên 1.000 con/cây vào ngày 21–22/5/2014.

4. Thành phần thiên địch và các loài sâu hại khác

Khóa luận đã ghi nhận tập đoàn thiên địch gồm 3 nhóm/họ và 7 loài sâu hại khác cùng xuất hiện trên sinh quần ruộng cao lương ngọt:

Tập đoàn thiên địch của rệp muội:

  • Bọ rùa (họ Coccinellidae): Mức độ phổ biến +++ (tần suất bắt gặp 26–50%), là thiên địch bắt mồi quan trọng nhất.
  • Ruồi ăn rệp (họ Syrphidae): Mức độ phổ biến ++ (tần suất 11–25%), pha giòi có sức ăn lớn.
  • Kiến ba khoang (họ Staphylinidae): Mức độ phổ biến ++ (tần suất 11–25%), ăn rầy rệp và ấu trùng nhỏ.

Các loài sâu hại khác trên cao lương ngọt:

  1. Sâu đục thân (Diatraea lineolata Walker) – Mức độ phổ biến: Phổ biến (+++), gây hại nghiêm trọng nhất từ giai đoạn cây con đến trổ cờ.
  2. Sâu khoang (Spodoptera frugiperda J. Smith) – Mức độ phổ biến: Ít phổ biến (++).
  3. Ruồi cao lương (Stenodiplosis sorghicola Coquillett) – Mức độ phổ biến: Rất ít gặp (+).
  4. Sâu xanh ngô (Helicoverpa zea Boddie) – Mức độ phổ biến: Rất ít gặp (+).
  5. Cào cào lớn (Acrida chinensis Westwood) – Mức độ phổ biến: Rất ít gặp (+).
  6. Châu chấu hoa (Aiolopus tumulus Fabricius) – Mức độ phổ biến: Rất ít gặp (+).
  7. Dế dũi (Gryllotalpa orientalis Burmeister) – Mức độ phổ biến: Rất ít gặp (+).

Đề xuất và kiến nghị của tác giả

Tác giả đề nghị tiếp tục theo dõi diễn biến của rệp muội ở các giai đoạn sinh trưởng tiếp theo của cây cao lương ngọt (từ trổ cờ đến chín thu hoạch) để có kết luận toàn diện, làm cơ sở xây dựng quy trình phòng trừ rệp ngô và sâu đục thân đạt hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao.


Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của nghiên cứu

  • Giới hạn thời gian: Nghiên cứu chỉ được thực hiện trong phạm vi một vụ xuân (tháng 3 đến tháng 5/2014), chưa theo dõi trọn vẹn toàn bộ chu kỳ sinh trưởng đến giai đoạn chín hạt/thu hoạch thân cây và chưa đối chứng với các vụ gieo trồng khác trong năm (vụ hè thu hoặc thu đông).
  • Phạm vi địa bàn: Dữ liệu thực nghiệm mới dừng lại ở 2 điểm điều tra tại tỉnh Thái Nguyên (Đại học Nông Lâm và huyện Phú Lương).
  • Nội dung chuyên sâu: Khóa luận tập trung vào điều tra thành phần và quy luật biến động mật độ, chưa tiến hành thử nghiệm trực tiếp các biện pháp phòng trừ sinh học hay hóa học trên đồng ruộng đối với loài rệp ngô trên giống nhập nội này.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Tiếp tục theo dõi diễn biến mật độ rệp muội và các loài sâu hại trong suốt các giai đoạn trổ bông, chín sáp và thu hoạch thân cây cao lương ngọt.
  • Khảo sát sự biến động quần thể rệp muội qua các mùa vụ khác nhau trong năm và trên các vùng sinh thái khác nhau ở miền núi phía Bắc.
  • Nghiên cứu thử nghiệm các chế phẩm sinh học, bảo tồn và nhân nuôi thiên địch (bọ rùa Coccinellidae, ruồi Syrphidae) nhằm xây dựng mô hình quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) bền vững cho cây cao lương ngọt.

Giá trị tham khảo

Tài liệu này là nguồn tham khảo hữu ích cho các đối tượng sau:

  • Sinh viên và học viên cao học chuyên ngành Nông học, Khoa học cây trồng, Bảo vệ thực vật khi thực hiện các đề tài điều tra côn trùng nông nghiệp và sinh thái học dịch hại.
  • Kỹ sư nông nghiệp và cán bộ bảo vệ thực vật tại các địa phương đang thử nghiệm hoặc nhân rộng mô hình trồng cây cao lương ngọt làm nguyên liệu sinh khối/nhiên liệu sinh học.
  • Nội dung có giá trị tham khảo cao nhất: Phương pháp điều tra định kỳ phân cấp mật độ rệp muội (theo Quách Thị Ngọ); các bảng số liệu chi tiết về mối tương quan giữa nhiệt độ, lượng mưa vụ xuân với sự bùng phát quần thể rệp ngô (Rhopalosiphum maidis); danh mục hình thái phân loại thiên địch (bọ rùa, ruồi ăn rệp) trên đồng ruộng miền Bắc.

Câu hỏi thường gặp

1. Giống cao lương ngọt trong nghiên cứu có nguồn gốc từ đâu và được nhập nội nhằm mục đích gì?

Giống cao lương ngọt được nhập nội từ Nhật Bản thông qua chương trình hợp tác nghiên cứu giữa Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên và Công ty TNHH Earth Note (Nhật Bản) ký kết năm 2011, nhằm mục đích khảo nghiệm phát triển vùng nguyên liệu sản xuất nhiên liệu sinh học (cồn sinh học ethanol) tại Việt Nam theo định hướng của Quyết định số 177/2007/QĐ-TTg.

2. Loài rệp muội nào được xác định gây hại trên cao lương ngọt tại Thái Nguyên vụ xuân 2014?

Đề tài xác định duy nhất 01 loài rệp muội gây hại là rệp ngô (Rhopalosiphum maidis Fitch, tên tiếng Anh: Corn Leaf Aphid) thuộc họ Aphididae, bộ Homoptera, với mức độ phổ biến đạt cấp +++ (tần suất bắt gặp từ 26% đến 50%).

3. Yếu tố thời tiết nào làm sụt giảm đột ngột mật độ rệp muội trong đợt điều tra cuối tháng 4/2014?

Mật độ rệp giảm mạnh từ 5,8–7,44 con/cây (ngày 19–20/4) xuống còn 0,4–0,56 con/cây (ngày 27–28/4) là do xuất hiện các trận mưa to trong giai đoạn này, làm trôi dạt và tiêu diệt phần lớn cá thể rệp non trên đồng ruộng.

4. Mật độ rệp ngô đạt đỉnh cao nhất vào thời điểm nào và với số lượng bao nhiêu?

Mật độ rệp đạt đỉnh cao nhất vào đợt điều tra ngày 21–22/5/2014, đạt 1.108,78 con/cây tại điểm điều tra Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên và 1.024,80 con/cây tại điểm điều tra huyện Phú Lương, do gặp điều kiện nhiệt độ thuận lợi (28,4°C) và cây cao lương ở giai đoạn chuẩn bị trổ cờ.

5. Ngoài rệp muội, loài sâu hại nào xuất hiện phổ biến và gây hại nghiêm trọng nhất trên ruộng cao lương ngọt?

Loài sâu hại nguy hiểm và phổ biến nhất (cấp +++) ngoài rệp muội là sâu đục thân (Diatraea lineolata Walker), bắt đầu tấn công từ giai đoạn cây con, cắn thủng nõn lá và đục vào thân cây làm cây còi cọc hoặc gãy đổ khi gặp gió bão.


Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Bùi Định đã làm rõ thành phần loài rệp muội hại cao lương ngọt nhập nội từ Nhật Bản tại Thái Nguyên vụ xuân 2014, với đại diện duy nhất là rệp ngô (Rhopalosiphum maidis Fitch). Mật độ rệp có mối tương quan chặt chẽ với điều kiện thời tiết, suy giảm sau các đợt mưa lớn và bùng phát mạnh vào giữa tháng 5 khi nhiệt độ tăng cao. Nghiên cứu cũng xác định bọ rùa họ Coccinellidae là thiên địch bắt mồi phổ biến nhất và sâu đục thân Diatraea lineolata là đối tượng sâu hại đi kèm nguy hiểm nhất, cung cấp dữ liệu thực nghiệm quan trọng cho việc xây dựng biện pháp quản lý dịch hại trên cây cao lương ngọt tại địa phương.