CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA BIỆN PHÁP SINH HỌC 1. Vị trí của biện pháp sinh học trong hệ thống tổng hợp bảo vệ cây trồng 1. Biện pháp hoá học giữ vị trí quan trọng trong BVTV từ những năm ñầu thế của thế kỷ XX Những năm ñầu của thế kỷ XX, ngành hoá học trong bảo vệ thực vật ñã phát triển với tốc ñộ nhanh, nhất là sau ñại chiến thế giới lần thứ hai, toàn thế giới ñã sản xuất ra hơn 15 triệu tấn thuốc hoá học ñể phun trên diện tích hơn 4 tỷ ha cây trồng nông – lâm nghiệp. Thực tế cho thấy, trên ñồng ruộng việc sử dụng hoá chất (BVTV) ñã giảm hẳn số lượng sâu hại và năng suất, sản lượng nông nghiệp tăng lên xấp xỉ hai lần.
Kết quả này cho thấy chỉ cần có thuốc hoá học, con người có thể giải quyết ñược vấn ñề phòng trừ sâu, bệnh hại cây trồng và thời gian ñó biện pháp hoá học giữ vị trí khá quan trọng, gần như là ñộc tôn trong phòng trừ dịch hại bảo vệ cây trồng. Từ giữa những năm 1950 trở ñi, việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu hoá học ñã không ngừng ñược tăng nhanh và phát triển rộng trên mọi ñối tượng cây trồng, ở khắp nơi trên thế giới với số lượng ngày càng lớn. Vì vậy, việc sử dụng thuốc hoá học phòng trừ sâu, bệnh hại ở nhiều nước ñã trở nên lạm dụng, có khi còn quá tuỳ tiện, rất nhiều nơi chỉ trong một vụ họ ñã phun 10 – 12 lần, thậm chí có khi 20 – 24 lần. Sau nhiều năm sử dụng ñơn thuần hoá chất (BVTV) năng suất cây trồng không thể tăng lên ñược nữa mà bị chững lại và kết quả ngược lại là sâu hại, bênh hại có chiều hướng gia tăng bởi vì chúng ñã quen dần với thuốc hoá học, thực tế là sâu, bệnh hại cây trồng phát sinh, phát triển ngày một nhiều hơn.
chúng ñã phá hai cây trồng nhanh hơn và gây thiệt hại ñáng kể, có vài loài sâu hại trước ñây chỉ là thứ yếu thì nay lại thành chủ yếu là do chúng ñã phát sinh với số lượng lớn, rộng khắp với toàn SVTH: Lưu Văn Thuyết 2 Khoá luận tốt nghiệp diện tích trồng trọt và phá hại rất mạnh. ðiều ñã gây ra những tổn thất và làm mùa màng thiệt hại nghiêm trọng, ảnh hưởng rất lớn ñến năng suất và phẩm chất của nông sản. Hạn chế của thuốc hoá học và vai trò của biện pháp sinh học trong BVTV vào thập kỷ 80 – 90 thế kỷ XX Do phun thuốc trừ sâu ñinh kỳ với liều nồng ñộ cao nên môi trường sinh thái chung bị ô nhiễm trầm trọng, các nông sản phẩm bị nhiễm ñộc và ít nhiều cũng ñể lại dư lượng hoá chất trong nông sản thực phẩm. ðiều tra trên các cây trồng nông - ngư nghiệp, các nhà khoa học ñã phát hiện thấy trên 500 loài sâu, nhện hại mang tính kháng thuốc, các quần thể con trùng kí sinh, thiên ñịch có ích như các loài ăn thịt và bắt mồi tự nhiên ñã bị giảm hẳn số lượng.
Ong bướm thụ phấn hoa ñã bị tiêu diệt khá nhiều, ñiều này ñã gây ảnh hưởng lớn ñến năng suất cây trồng, ñặt biệt là các loài con trùng thụ phấn chéo, các loài giun và côn trùng trong lớp ñất cũng ngày một ít ñi rõ rệt, các loài chim thú ăn sâu cũng dần dần biến mất, có khi bị cạn kiệt. Chính vì vậy, vai trò của các biện pháp sinh học trong ñấu tranh sinh học ñã ñược các nhà khoa học trong những năm 80 – 90 của thế kỷ XX ñánh giá cao khi mà biện pháp hoa học ñã bộc lộ những hạn chế chính như sau : - Thuốc hoá học ñã tác ñộng lên hệ côn trùng ký sinh và ăn thịt manh hơn nhiều so với ñối tượng sâu hại cần phòng trừ. - Thuốc tích tụ trong các cơ thể ñộng vật, thực vật thông qua chuỗi mắt xích thức ăn, thuốc còn ñọng lại cả trên ñất, nước mà cá, tôm ñã ăn phải con người lại ăn cả những loài cá, tôm trên. Liều lượng thuốc trừ sâu cứ tăng dần nên dẫn ñến môi trường sinh thái ảnh hưởng, sức khoẻ con người bị giảm sút.
- Việc sử dụng liên tục một loại thuốc ñã gây cho những cá thể bị biến ñổi khả năng chụi ñựng cao với thuốc trừ sâu làm cho sâu hai nhờn thuốc. SVTH: Lưu Văn Thuyết 3 Khoá luận tốt nghiệp 1. ðấu tranh sinh học trong tự nhiên là cơ sở, nền tảng của công nghệ sinh học trong BVTV 1. Khái niệm về ñấu tranh sinh học Theo tài liệu của Hoàng ðức Nhuận thì có rất nhiều ñịnh nghĩa về ñấu tranh sinh học, nhưng ñịnh nghĩa ñơn giản và dễ hiểu hơn cả là :« ñấu tranh sinh học là biện pháp sử dụng sinh vật hoặc các sản phẩm của chúng nhằm ngăn chặn, hoặc làm giảm bớt những thiệt hại do các sinh vật hai gây ra ».
Sử dụng biện pháp (ðTSH) là vận dụng sự hài hoà những nguyên tắc và biện pháp sinh học phòng trừ sâu, bệnh hại. Trong bảo vệ thực vật nếu biết ứng dụng ðTSH thì hiệu quả phòng trừ cao và hiệu quả ñược diễn ra liên tục trong thời gian dài, các nhà khoa học thường coi ñấu tranh sinh học là sinh thái học ứng dụng. Cơ sở khoa học của ñấu tranh sinh học trong bảo vệ thực vật - Tạo ra mối quan hệ mới không thuận lợi cho ñối tượng gây hại trên cơ sở vận dụng sáng tạo, nghĩa là ñưa vào môi trường sống của sâu hại một một yếu tố sinh học mới là kẻ thù tự nhiên ñể phá vỡ ñiều kiện không thuận lợi cho sự phát triển của quần thể sâu hại. Yếu tố sinh học mới ñó là các loài ăn thịt, bắt mồi hay ký sinh ong, ruồi và các vi sinh vật gây bệnh con trùng như Bt, Virus.
Vi nấm… - Tạo nên hiện tượng nhiều ký sinh cả trong ñiều kiện tự nhiên cũng như trong nghiên cứu thí nghiệm, dựa trên cơ sở côn trùng gây hại thường có các loài sinh vật có ích ký sinh. Bình thường thì chỉ có một loài ký sinh nhung trong thực tế cũng có những loài côn trùng có từ 2 loài ký sinh trở lên, hiện tượng này ñược các nhà khoa học gọi nhiều ký sinh. ðiều này dẫn tới sự cạnh tranh thưc ăn trực tiếp giữa các loài ký sinh, ví dụ như ong Opius sp ký sinh lên ruồi ñục quả trong cùng thời gian dẫn ñến sự cạnh tranh quyết liệt. Theo (Howard, năm 1911), việc nghiên cứu tác ñộng của hiện tượng nhiều ký sinh SVTH: Lưu Văn Thuyết 4 Khoá luận tốt nghiệp ñể tiêu diệt sâu Róm ñã dẫn ñến nhiều lý thuyết tuần tự trong ñấu trong sinh học nghĩa là tạo cho mỗi loài ký sinh tác ñộng vào một giai ñoạn phát triển của sâu hại.
Hiện nay, hiện tượng nhiều ký sinh tác ñộng có hiêu quả cũng ñủ kìm chế khă năng phát triển của sâu hại. - Vai trò của ký sinh và bắt mồi, ăn thịt trong ñấu tranh sinh học: Tuỳ ñiều kiện cụ thể, người ta thường căn cứ vào quan hệ ñặc thù giữa sâu hại với kẻ thù tự nhiên mà quyết ñịnh sử dụng loài ký sinh hoặc loài bắt mồi ăn thịt ñể phòng trừ trên cơ sở công nghệ sinh học. Các nhóm vi sinh vật có ích trong ðTSH - Nhóm bắt mồi ăn thịt như bọ rùa, bọ mắt vàng, kiến vàng, bọ ñuôi kìm,. - Nhóm côn trùng và nhện ký sinh: ong mắt ñỏ, ong ký sinh… - Nhóm vi sinh vật bao gồm vi khuẩn Bt, Virus (NPV, GV, CPV,.)vì nấm Beauveria, Metarhizum, Nomuraea,tuyến trùng… Ở mỗi nhóm sinh vật có ích ñều phát huy vai trò và tác dụng to lớn trong ñấu tranh sinh học, ñặc biệt là trong việc phòng trừ các loài thiên ñịch hại nguy hiểm trên các cây trồng nôn, lâm nghiệp.
(Trích dẫn theo Phạm Thị Thuỳ, 2010) SVTH: Lưu Văn Thuyết 5 Khoá luận tốt nghiệp CHƯƠNG 2: NHỮNG THÀNH TỰU CƠ BẢN CỦA BIỆN PHÁP ðẤU TRANH SINH HỌC 2. Các hướng chính của ñấu tranh sinh học: Theo Phạm Thị Thùy (2010, biện pháp ñấu tranh sinh học có những hướng chính sau): 2. Nâng cao khả năng hoạt ñộng của các sinh vật có ích ngoài tự nhiên bao gồm - Xác ñịnh thành phần và hiêu quả các loài côn trùng ký sinh, ăn thịt có ích và các tác nhân gây bệnh trên cơ thể sinh vật có hại sẵn ngoài tự nhiên, nhằm mục ñích duy trì sự xuất hiện của chúng trên ñồng ruộng ñể làm giảm một phần hoặc tiến tới giảm hẳn sự phát triển của thuốc trừ sâu. - Xây dựng cơ cấu cây trồng thích hợp ñể tạo ra nguồn thức ăn có cơ chế không thích hợp với loài sâu, bệnh hại như gieo trồng các loại cây có khả năng chuyển gen ñộc, các cây có khả năng miễn dịch, các giống mới có khả năng kháng ñược sâu hại… - Xác lập các biện pháp canh tác thích hợp ñể nâng cao hoạt tính của các sinh vật có ích.
- Sử dụng các loài thuốc trừ sâu hoá học có ảnh hưởng thấp ñối với các quần thể côn trùng ký sinh, ăn thịt và bắt mồi, cũng như không ảnh hưởng tới môi trường sống cộng ñồng. Nghiên cứu tạo ra các chế phẩm sinh học và các vũ khí sinh học khác ñể ứng dụng trong phòng trừ các vi sinh vật gây hại bao gồm - Sản xuất và sử dụng rộng rãi các loài thuốc trừ sâu vi sinh vật: vi khuẩn, virus, vi nấm và các thuốc kháng sinh. SVTH: Lưu Văn Thuyết 6 Khoá luận tốt nghiệp - Sử dụng các chất có hoạt tính sinh học như các pheromon sinh dục, các hormon sinh trưởng, các chất dẫn dụ ăn uống, các chất gây ngán và các chất xua ñuổi côn trùng… - Sản xuất trên quy mô công nghiệp ñể phóng thả các côn trùng và nhện ký sinh – ăn thịt có ích trên ñồng ruộng nhằm hạn chế ñược quần thể sâu hại. - Phóng thả các côn trùng có hại ñược gây vô sinh nhằm tạo ra sự cạnh tranh sinh dục với quần thể sâu hại ngoài tự nhiên.
- Sử dụng côn trùng, tuyến trùng và các tác nhân gây bệnh chuyển tính hẹp ñã qua kiểm dịch ñể diệt trừ các loài cỏ cây hại cho cây trồng. Trong hai hướng trên, hiện nay các nhà khoa học ñặc biệc chú ý ñến hướng thứ hai, bởi hướng này hầu hết phải dựa trên nền tảng của công nghệ sinh học mới có thể phát triển sản xuất ra các loại thuốc trừ sâu sinh học ñạt chất lượng cao, mang tính ổn ñịnh ñể sử dụng rộng rãi trong phòng trử dịch hại cây nông, lâm nghiệp.