Tổng quan nghiên cứu

Lúa (Oryza sativa L.) là cây lương thực chủ lực, cung cấp thực phẩm chính cho hơn một nửa dân số thế giới, đặc biệt tại các khu vực châu Á, châu Phi và Mỹ Latinh. Việt Nam hiện là quốc gia xuất khẩu gạo đứng thứ hai thế giới với sản lượng ổn định khoảng 44 triệu tấn/năm, trong đó tỉnh Quảng Nam đóng góp đáng kể với diện tích canh tác lúa khoảng 86.000 ha và sản lượng gần 460.000 tấn/năm. Tuy nhiên, sản xuất lúa tại Quảng Nam đang đối mặt với nhiều thách thức, trong đó cỏ dại là một trong những dịch hại nghiêm trọng nhất, gây thiệt hại năng suất lên đến 60% theo ước tính của các nghiên cứu trong khu vực.

Cỏ lồng vực (Echinochloa crus-galli) được xác định là loài cỏ phổ biến và gây hại nặng nhất trên đồng ruộng lúa tại Quảng Nam, với mật độ cao và khả năng cạnh tranh mạnh mẽ với cây lúa về ánh sáng, dinh dưỡng và nước. Thuốc trừ cỏ chứa hoạt chất pretilachlor đã được sử dụng hơn 20 năm tại địa phương nhằm kiểm soát cỏ lồng vực, tuy nhiên hiệu quả ngày càng giảm do hiện tượng kháng thuốc của cỏ. Nghiên cứu nhằm điều tra thành phần cỏ dại, đánh giá mức độ gây hại và xác định khả năng kháng thuốc pretilachlor của cỏ lồng vực tại Quảng Nam là cần thiết để đề xuất các biện pháp quản lý hiệu quả, góp phần nâng cao năng suất và ổn định sản xuất lúa.

Phạm vi nghiên cứu tập trung tại các huyện trọng điểm trồng lúa của Quảng Nam trong vụ Đông Xuân 2017-2018, với mục tiêu cụ thể là khảo sát thành phần cỏ dại, điều tra thực trạng sử dụng thuốc trừ cỏ và đánh giá tính kháng thuốc pretilachlor của cỏ lồng vực. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc cung cấp cơ sở khoa học cho công tác quản lý dịch hại, giảm thiểu thiệt hại do cỏ dại gây ra, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao hiệu quả kinh tế trong sản xuất lúa tại địa phương.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình về sinh thái học cỏ dại, cơ chế tác động của thuốc trừ cỏ và hiện tượng kháng thuốc trong quản lý dịch hại cây trồng. Hai lý thuyết chính được áp dụng gồm:

  • Lý thuyết cạnh tranh sinh thái: Cỏ dại cạnh tranh với cây trồng về các nguồn tài nguyên như ánh sáng, nước và dinh dưỡng, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất cây trồng. Cỏ lồng vực, thuộc nhóm thực vật C4, có khả năng hấp thụ dinh dưỡng và nước hiệu quả hơn lúa, dẫn đến sự giảm sút năng suất đáng kể.

  • Lý thuyết kháng thuốc trừ cỏ: Hiện tượng kháng thuốc phát sinh do áp lực chọn lọc từ việc sử dụng thuốc trừ cỏ lặp đi lặp lại cùng loại hoặc cùng nhóm hoạt chất, dẫn đến sự xuất hiện các quần thể cỏ dại có khả năng chịu đựng thuốc cao hơn. Cơ chế kháng thuốc có thể bao gồm đột biến gen, tăng cường trao đổi chất phân giải thuốc hoặc thay đổi vị trí tác động của thuốc trong tế bào cỏ.

Các khái niệm chuyên ngành quan trọng bao gồm: cỏ dại, cỏ lồng vực, thuốc trừ cỏ tiền nảy mầm, pretilachlor, tính kháng thuốc, mật độ cỏ, hiệu lực trừ cỏ, và quản lý dịch hại tổng hợp (IPM).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp kết hợp điều tra thực địa, thí nghiệm phòng thí nghiệm và khảo nghiệm đồng ruộng.

  • Nguồn dữ liệu: Thu thập dữ liệu từ phỏng vấn 120 hộ nông dân trồng lúa tại các huyện Duy Xuyên, Quế Sơn, Đại Lộc, Thăng Bình, Phú Ninh và Núi Thành; khảo sát thành phần cỏ dại trên đồng ruộng; thu thập mẫu hạt cỏ lồng vực để đánh giá tính kháng thuốc.

  • Phương pháp phân tích: Phân tích thành phần cỏ dại bằng phương pháp định tính và định lượng; đánh giá tính kháng thuốc pretilachlor qua thí nghiệm xử lý hạt cỏ trong dung dịch H2SO4 đậm đặc, ngâm nước 24 giờ, gieo trên giấy thấm và phun thuốc theo nồng độ khuyến cáo (0,3 kg a.i/ha). Hiệu lực trừ cỏ được đánh giá sau 14-15 ngày bằng tỷ lệ nảy mầm và mật độ sống sót của cỏ. Thí nghiệm đồng ruộng được tiến hành với các liều lượng thuốc pretilachlor 0,5; 1,0; 1,5 và 2,0 lần nồng độ khuyến cáo để đánh giá hiệu quả trừ cỏ và ảnh hưởng đến năng suất lúa.

  • Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu được thực hiện trong vụ Đông Xuân 2017-2018, bao gồm giai đoạn điều tra thực địa (3 tháng), thí nghiệm phòng thí nghiệm (2 tháng) và khảo nghiệm đồng ruộng (3 tháng).

  • Cỡ mẫu và chọn mẫu: Lựa chọn ngẫu nhiên 120 hộ nông dân đại diện cho các vùng trồng lúa chính của Quảng Nam; thu thập 16 quần thể cỏ lồng vực từ các địa điểm khác nhau để đánh giá tính kháng thuốc.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Thành phần cỏ dại đa dạng và phổ biến: Kết quả điều tra cho thấy có 23 loài cỏ dại thuộc 13 họ thực vật trên ruộng lúa Quảng Nam, trong đó cỏ lồng vực chiếm ưu thế với mật độ trung bình khoảng 100-1000 cây/m2 tùy vùng. Các loài cỏ phổ biến khác gồm cỏ đuôi phụng, cỏ lác, cỏ chác, rau bợ và rau mương.

  2. Tình hình sử dụng thuốc trừ cỏ: Nông dân sử dụng thuốc trừ cỏ chứa hoạt chất pretilachlor với tần suất 1-2 lần/vụ trong hơn 20 năm qua. Tuy nhiên, hiệu quả trừ cỏ giảm dần, với tỷ lệ cỏ sống sót sau phun thuốc lên đến 30-40% tại một số địa điểm.

  3. Phát hiện tính kháng thuốc pretilachlor: Qua thí nghiệm phòng thí nghiệm, 6 quần thể cỏ lồng vực tại các xã Duy Phú, Nam Phước, Điện Minh, Điện Nam Đông, Bình An và Quế Xuân cho thấy tỷ lệ sống sót sau xử lý thuốc vượt 50%, chứng tỏ sự hình thành tính kháng thuốc. Hiệu lực trừ cỏ trên đồng ruộng tăng theo liều lượng thuốc, nhưng ở liều cao nhất (2,0 lần nồng độ khuyến cáo) vẫn còn khoảng 15% cỏ sống sót.

  4. Ảnh hưởng đến năng suất lúa: So sánh năng suất giữa ruộng có phun thuốc và không phun thuốc cho thấy năng suất lúa giảm trung bình 12,3% khi không sử dụng thuốc trừ cỏ. Mức độ giảm năng suất tỷ lệ thuận với mật độ cỏ dại, đặc biệt là cỏ lồng vực.

Thảo luận kết quả

Sự đa dạng và mật độ cao của cỏ dại, đặc biệt là cỏ lồng vực, tạo ra thách thức lớn trong quản lý dịch hại lúa tại Quảng Nam. Việc sử dụng thuốc pretilachlor kéo dài trên 20 năm đã tạo áp lực chọn lọc mạnh, dẫn đến sự xuất hiện các quần thể cỏ kháng thuốc, làm giảm hiệu quả phòng trừ và tăng chi phí sản xuất. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về hiện tượng kháng thuốc trừ cỏ trong cỏ lồng vực và các loài cỏ dại khác.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ thể hiện tỷ lệ sống sót của cỏ lồng vực sau phun thuốc ở các nồng độ khác nhau, cũng như bảng so sánh năng suất lúa giữa các công thức xử lý thuốc và đối chứng không phun thuốc. Những biểu đồ này giúp minh họa rõ ràng xu hướng giảm hiệu quả thuốc và tác động tiêu cực đến năng suất.

Ngoài ra, nguyên nhân chính của hiệu quả trừ cỏ thấp còn do việc quản lý nước tưới chưa đúng kỹ thuật, làm giảm khả năng hấp thu thuốc của cỏ và tạo điều kiện cho cỏ phát triển mạnh. So với các nghiên cứu trước đây, kết quả này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc kết hợp biện pháp kỹ thuật canh tác với sử dụng thuốc trừ cỏ để đạt hiệu quả tối ưu.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Đổi mới và luân phiên sử dụng thuốc trừ cỏ: Khuyến khích nông dân sử dụng các loại thuốc trừ cỏ có cơ chế tác động khác nhau, tránh lạm dụng pretilachlor để giảm nguy cơ phát triển tính kháng. Thời gian thực hiện: ngay trong các vụ sản xuất tiếp theo. Chủ thể thực hiện: Sở Nông nghiệp, các trung tâm BVTV và đại lý thuốc bảo vệ thực vật.

  2. Tăng cường quản lý nước tưới hợp lý: Hướng dẫn nông dân điều chỉnh mực nước sau khi phun thuốc để tăng hiệu quả hấp thu thuốc của cỏ dại, đồng thời hạn chế sự phát triển của cỏ. Thời gian: áp dụng ngay trong vụ Đông Xuân và Hè Thu. Chủ thể: Nông dân, cán bộ kỹ thuật thủy lợi.

  3. Áp dụng biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp (IPM): Kết hợp các biện pháp sinh học, cơ giới và hóa học trong quản lý cỏ dại, như luân canh cây trồng, làm đất kỹ, sử dụng giống lúa cạnh tranh cao. Thời gian: dài hạn, từ 1-3 năm. Chủ thể: Nông dân, các tổ chức nghiên cứu và đào tạo.

  4. Tuyên truyền, đào tạo nâng cao nhận thức: Tổ chức các lớp tập huấn, hội thảo về quản lý cỏ dại và sử dụng thuốc trừ cỏ an toàn, hiệu quả cho nông dân và cán bộ kỹ thuật. Thời gian: liên tục hàng năm. Chủ thể: Sở Nông nghiệp, các trung tâm BVTV, trường đại học.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Nông dân trồng lúa tại Quảng Nam và các tỉnh miền Trung: Nắm bắt thông tin về thành phần cỏ dại, cách phòng trừ hiệu quả và nhận biết hiện tượng kháng thuốc để áp dụng biện pháp phù hợp, giảm thiệt hại và chi phí sản xuất.

  2. Cán bộ kỹ thuật và quản lý nông nghiệp: Sử dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng chính sách, hướng dẫn kỹ thuật và quản lý thuốc trừ cỏ nhằm nâng cao hiệu quả phòng trừ cỏ dại và bảo vệ môi trường.

  3. Nhà nghiên cứu và sinh viên ngành khoa học cây trồng, bảo vệ thực vật: Tham khảo phương pháp nghiên cứu, dữ liệu thực nghiệm và kết quả phân tích để phát triển các nghiên cứu tiếp theo về quản lý cỏ dại và kháng thuốc.

  4. Các doanh nghiệp sản xuất và kinh doanh thuốc bảo vệ thực vật: Hiểu rõ thực trạng sử dụng thuốc và hiện tượng kháng thuốc để phát triển sản phẩm mới, đa dạng hóa hoạt chất và tư vấn kỹ thuật cho khách hàng.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cỏ lồng vực lại gây hại nghiêm trọng cho cây lúa?
    Cỏ lồng vực có khả năng cạnh tranh mạnh về ánh sáng, dinh dưỡng và nước do thuộc nhóm thực vật C4, sinh trưởng nhanh và đẻ nhánh nhiều, làm giảm năng suất lúa từ 20% đến 87% tùy mật độ.

  2. Hiện tượng kháng thuốc pretilachlor là gì và nó ảnh hưởng thế nào đến sản xuất?
    Kháng thuốc là hiện tượng cỏ dại giảm nhạy cảm với thuốc do sử dụng lặp lại cùng loại thuốc, dẫn đến hiệu quả trừ cỏ giảm, tăng chi phí và thiệt hại năng suất. Nghiên cứu tại Quảng Nam phát hiện 6 quần thể cỏ lồng vực có tính kháng rõ rệt.

  3. Làm thế nào để phát hiện cỏ dại kháng thuốc trên đồng ruộng?
    Quan sát hiệu quả trừ cỏ sau phun thuốc; nếu cỏ vẫn phát triển mạnh hoặc tỷ lệ sống sót cao dù đã phun đúng liều, có thể nghi ngờ cỏ đã kháng thuốc. Thí nghiệm phòng thí nghiệm và đồng ruộng giúp xác định chính xác.

  4. Các biện pháp nào giúp hạn chế sự phát triển tính kháng thuốc của cỏ dại?
    Luân phiên sử dụng thuốc có cơ chế tác động khác nhau, kết hợp biện pháp canh tác như làm đất kỹ, quản lý nước hợp lý, sử dụng giống lúa cạnh tranh và áp dụng quản lý dịch hại tổng hợp.

  5. Tại sao quản lý nước tưới lại quan trọng trong phòng trừ cỏ dại?
    Quản lý nước đúng kỹ thuật giúp tăng hiệu quả hấp thu thuốc của cỏ dại, đồng thời hạn chế điều kiện thuận lợi cho cỏ phát triển, từ đó nâng cao hiệu quả trừ cỏ và giảm thiệt hại cho cây lúa.

Kết luận

  • Cỏ lồng vực là loài cỏ dại phổ biến và gây hại nghiêm trọng nhất trên ruộng lúa tại Quảng Nam, ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất lúa với mức giảm lên đến 87% ở mật độ cao.
  • Thuốc trừ cỏ chứa hoạt chất pretilachlor đã được sử dụng hơn 20 năm nhưng hiệu quả giảm do sự xuất hiện tính kháng của cỏ lồng vực tại nhiều địa điểm trong tỉnh.
  • Nghiên cứu xác định 6 quần thể cỏ lồng vực có khả năng kháng thuốc pretilachlor, làm giảm hiệu lực trừ cỏ và tăng chi phí sản xuất.
  • Đề xuất các giải pháp quản lý đa dạng, bao gồm luân phiên thuốc, quản lý nước tưới, áp dụng IPM và nâng cao nhận thức nông dân nhằm kiểm soát hiệu quả cỏ dại và hạn chế kháng thuốc.
  • Các bước tiếp theo cần triển khai tập huấn kỹ thuật, mở rộng nghiên cứu về thuốc trừ cỏ mới và phát triển giống lúa cạnh tranh cao để đảm bảo sản xuất lúa bền vững tại Quảng Nam.

Hành động ngay hôm nay để bảo vệ mùa màng và nâng cao hiệu quả sản xuất lúa tại Quảng Nam!