Bài 6: Các Biện Pháp Kiểm Soát Sinh Học | Chuyên đề học tập Sinh học 12 | Chuyên Đề 2: Kiểm Soát Sinh Học - Lớp 12 - Kết Nối Tri Thức Với Cuộc Sống

Trang 42

YÊU CẦU CẦN ĐẠT

Trình bày được một số biện pháp kiểm soát sinh học (bảo vệ các loài thiên địch; sử dụng hợp lí thuốc trừ sâu, phân bón).

Sử dụng sinh vật kìm hãm sự sinh trưởng, phát triển từ đó làm giảm mật độ, tác hại của sâu bệnh đối với vật nuôi, cây trồng là nhiệm vụ của kiểm soát sinh học. Tuỳ thuộc vào nguồn gốc hay cách sử dụng thiên dịch, có nhiều biện pháp kiểm soát sinh học khác nhau như: (1) Duy trì, bảo vệ và phát triển quần thể thiện địch có sẵn trong tự nhiên, (2) Nhân nuôi và thả các loài thiên địch vào môi trường, (3) Sử dụng hợp lí thuốc trừ sâu sinh học và các sản phẩm sinh học, (4) Bón phân hợp lí, (5) Tạo giống chống chịu với sâu hại và tác nhân gây bệnh (lạo giống kháng), (6) Thả côn trùng tiệt sinh, côn trùng không còn khả năng gây hại vào tự nhiên.

I. DUY TRÌ, BẢO VỆ TRONG TỰ NHIÊN VÀ PHÁT TRIỂN QUẦN THỂ THIÊN ĐỊCH CÓ SẴN

Duy trì, bảo vệ và phát triển quần thể thiên địch có sẵn trong tự nhiên chính là áp dụng các nguyên lí sinh thái trong phòng chống dịch hại. Đây là biện pháp có kinh phí thấp, nhưng đòi hỏi hiểu biết sâu sắc về mối quan hệ sinh thái giữa các loài trong tự nhiên. Trong khu vực trồng trọt và chăn nuôi luôn có các loài thiên địch tự nhiên của côn trùng gây hại như kiến vàng, ong mắt đỏ, bọ rùa, bọ ngựa,... Tuy nhiên, tập quán canh tác như đốt rơm rạ và các sản phẩm phụ sau thu hoạch, phát quang bờ bụi,... đã vô tình làm mất Bảo vệ môi trường sống bằng cách khoanh vùng nơi ở của nhiều loài thiên địch. Ngoài ra, việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu không chỉ tiêu diệt các loài sâu hại và các tác nhân gây bệnh mà còn tiểu diệt cả những loài thiên địch sống trong tự nhiên. Để duy trì, bảo vệ và phát triển các quần thể thiên dịch có sẵn trong tự nhiên cần thực hiện các nhiệm vụ như Hình 6.1.

Hình 6.1. Sơ đồ nghiên cứu các nhiệm vụ cần thực hiện để bảo vệ và phát triển quần thể thiên địch có sẵn trong tự nhiên

Nghiên cứu thành phần thiên địch theo phân loại và theo cây trồng

Đánh giá vai trò của thiên địch đối với những loài sâu hại chính

Nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái của các loài thiên địch phổ biến hay thiên địch mục tiêu

Nghiên cứu ảnh hưởng của các điều kiện sinh thái tới sinh trưởng, phát triển và mức hoạt động của các quần thể thiên dịch

Bảo vệ môi trường sống bằng cách khoanh vùng và bảo vệ nơi ở của các quần thể thiên dịch

Quần thể thiên địch tăng kích thước, phát tán đến nơi ở mới

Cung cấp mẫu vật để nhận nuôi với số lượng lớn 

Trang 43

Nghiên cứu thành phần loài thiên địch có thể xác định được mối quan hệ giữa quần thể thiên địch với các loài trong quần xã. Hiện nay, trên thế giới và ở Việt Nam, thiên địch trên một số loài cây nông nghiệp quan trọng như lúa, đậu tương, bông cải, ngô, đậu ăn quả, cây có múi, chè, cà phê,... đã được chú trọng nghiên cứu. Đặc biệt là các họ bọ rùa (Coccinellidae), bọ ngựa (Mantoptera sp.) (H 6.2 a), bọ đuôi kìm (Euborellia annulipes) (H 6.2 b), chuồn chuồn (Anisoptera sp.) (H 6.2 c),... được nghiên cứu tương đối đầy đủ về thành phần loài,

Hình 6.2. Một số loài thiên địch đã được nghiên cứu xác định thành phần loài

a) Bọ ngựa (Mantoptera sp.)

b) Bọ đuôi kìm (Euborellia annulipes)

c) Chuồn chuồn (Anisoptera sp.)

Nghiên cứu các đặc điểm sinh học và sinh thái như chu kì sống, thời gian sinh trưởng của mỗi giai đoạn, khả năng sinh sản (số trứng/ con cái), điều kiện nuôi (nhiệt độ, độ ẩm),... của các loài thiên địch phổ biển hay thiên địch mục tiêu để thiết lập biện pháp duy trì và phát triển quần thể trong các hệ sinh thái, làm cơ sở cho việc nhân nuôi, bảo vệ. Một số loài thiên địch đã được nghiên cứu chi tiết là ong mắt đỏ (Trichogramma sp.), bọ rùa (Menochilus sexmaculatus, Coccinella transversalis,...), bọ xít bắt mồi (Xylocoris flavipes), nhện (Lycosa pseudoannulata) (H 6.3),... 

Hình 6.3. Nhện (Lycosa pseudoannulata) được nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái để phòng trừ rầy nâu (Nilaparvata lugens) hại lúa

Ví dụ: Kiến vàng (Oecophylla smaragdina) (H 6.4a) - thiên địch của các loài sâu vẽ bùa (Phyllocnistis citrella Stainton), rệp (Aphididae sp.),... phân bố phổ biển trong tự nhiên. Kiến vàng phàm ăn, hung dữ nên có thể kiểm soát tốt quần thể sâu hại ở các vườn cây, đặc biệt là cây có múi như cam, quýt, bưởi. Trong tự nhiên, kiến hôi (Tapinoma sessile) cạnh tranh và loại trừ kiến vàng. Do đó, để bảo vệ quần thể kiến vàng ở các vườn cây, cần loại trừ kiến hôi, bổ sung thức ăn ở những giai đoạn số lượng rệp, sâu trong vườn ít.

Kiến ba khoang (Paederus fucipes)(H 6.4b) là loài gây hại cho con người do có thể gây những vết thương nghiêm trọng trên da nhưng trong tự nhiên, kiến ba khoang có vai trò kiểm soát hiệu quả quần thể sâu hại. Kiến ba khoang là loài thiên địch phổ biến trên đồng ruộng, chúng phân bố ở cả ruộng lúa nước và ruộng cạn trồng rau màu. Kiến ba khoang sử dụng nhiều loài côn trùng gây hại làm thức ăn như sâu cuốn lá, rệp, rầy nâu,... Kiến ba khoang làm tổ, đẻ trứng dưới đất hoặc trên các đồng rơm rạ, xác cỏ khô, mục nát ở đồng ruộng. Tập quán canh tác đốt rơm rạ, phát sạch cỏ trên bờ ruộng thường làm mất nơi ở của kiến ba khoang, giảm kích thước quần thể trong tự nhiên.

Trang 44

Bọ rùa ăn thịt (Coccinellidae spp.) (H 6.4c) là nhóm thiên địch quan trọng trong tự nhiên, chúng thuộc nhóm đa thực, sử dụng rệp vừng, rệp sáp, rệp mềm, nhện,... làm thức ăn. Cả giai đoạn trưởng thành và ấu trùng, bọ rùa ăn thịt đều có khả năng chuyển nhanh và sử dụng sâu hại làm thức ăn. Ngoài ra, bọ rùa trưởng thành còn có thể sử dụng phấn hoa làm thức ăn giúp chúng sống sót qua mùa khô hanh, số lượng con mồi ít. Để bảo vệ các quần thể bọ rùa ăn thịt, có thể trồng xen nhiều loài cây khác nhau hoặc trồng một số loài hoa có màu sắc như cúc mặt trời, cúc cánh bướm, đậu bắp,... trên bờ ruộng.

a) Kiến vàng (Oecophyla smaragdina) - thiên địch của các loài sâu vẽ bùa (Phyllocnistis citrela Stainton) 

b) Kiến ba khoang (Paederus fucipes) - thiên địch của loài rấy nâu (Nilapavata lugens) hại lúa

c) Bọ rùa (Coccinellidae spp.) - thiên địch của loài rệp sáp (Planococcus citri) gây hại cây có múi

Hình 6.4. Một số loại thiên địch tự nhiên

Các nhân tố sinh thái có ảnh hưởng rất lớn tới khả năng tăng trưởng của quần thể thiên địch, do đó, việc bảo vệ nơi ở, môi trường sống và nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái, cũng như mối quan hệ của các loài thiên địch với các nhân tố sinh thái vô sinh, hữu sinh trong tự nhiên là hết sức quan trọng. Tìm kiếm nơi ở tự nhiên của một số loài thiên địch, khoanh vùng, bảo vệ để tăng số lượng cả thể các thiên địch là một trong những biện pháp tiên quyết trong kiểm soát sinh học.

Trang 45

II. NHÂN NUÔI VÀ THÀ CÁC LOÀI THIÊN ĐỊCH VÀO MÔI TRƯỜNG

Các quần xã sinh vật trong tự nhiên luôn hướng đến trạng thái cân bằng và độ đa dạng cao, do đó, số lượng cá thể mỗi loài thường không nhiều. Số lượng cá thể thiên địch trong tự nhiên ít nên việc nghiên cứu, nhân nuôi thiên địch với số lượng lớn rồi thả vào tự nhiên là một biện pháp kiểm soát sinh học hữu hiệu. Những thiên địch nhân nuôi cần có các đặc điểm: (1) Có thời gian thế hệ ngắn hơn so với con mồi; (2) Có sức sinh sản cao; (3) Ăn nhiều; (4) Có khả năng chịu đói (sống sót khi con mồi ít hoặc rất ít); (5) Có khả năng tìm
kiếm con mồi tốt ngay cả khi mật độ con mồi thấp; (6) Có cùng nơi ở và tiểu khí hậu giống con mồi; (7) Có mùa sinh trưởng giống con mồi; (8) Có khả năng chống chịu tốt. Khả năng chống chịu của thiên địch là đặc điểm quan trọng bởi phần lớn các loài thiên địch trong tự nhiên đều nhạy cảm với các nhân tố sinh thái vô sinh và hoá chất bảo vệ thực vật.

Để đạt hiệu quả cao, cần thả các thiên địch trước thời điểm côn trùng gây hại xuất hiện hoặc vừa mới xuất hiện với số lượng còn ít. Kích thước quần thể côn trùng gây hại còn nhỏ, tốc độ tăng trưởng thực không nhiều nên quần thể thiên địch dễ dàng kiểm soát số lượng sâu hại.

Lịch sử kiểm soát sinh học trên thế giới đã cho thấy, nhiều nước từng nhập các loài thiên địch ngoại lai từ nước khác về rồi nhân nuôi số lượng lớn, sau đó thả vào tự nhiên để diệt trừ côn trùng gây hại. Sinh vật ngoại lai khi sống trong môi trường mới có khả năng sinh sản vượt trội so với môi trường tự nhiên ban đầu của chúng vì thường không có kẻ thù tự nhiên. Do vậy, nếu nhân nuôi với số lượng lớn thiên địch ngoại nhập rồi thả vào tự nhiên có thể tiêu diệt hoặc khống chế kích thước quần thể sinh vật gây hại bản địa rất hiệu quả, thậm chí tiêu diệt hoàn toàn quần thể sinh vật có hại. Biện pháp kiểm soát sinh học kinh điển này là giải pháp kiểm soát sinh học côn trùng có hại một cách lâu dài. Những nơi có nhiệt độ ổn định và trồng cây quanh năm có thể chỉ cần thả một lần thiên dịch ngoại nhập, còn những nơi thiên địch ngoại nhập chỉ thích hợp với một mùa vụ thì có thể phải nhập theo mùa và thả một số lượng lớn. Các trang trại trồng cây trong nhà kính có điều kiện lí tưởng để áp dụng biện pháp kiểm soát sinh học này.

Ví dụ: Người ta nhập bọ rùa (Rodila cardinalis) từ Australia vào Mỹ để tiêu diệt loài rệp sáp (Icerya purchasi) hại cây bông vải và nhiều loài cây trồng khác ở Quận Cam, California (H 6.5). Sau vài năm, từ một số lượng cá thể ít ỏi thả vào tự nhiên, bọ rùa đã tăng nhanh số lượng và tiêu diệt hoàn toàn loài rệp sáp tại khu vực này.

Việt Nam đã nhập nội, nhân nuôi và thả thành công loài ong kí sinh (Diadegma semiclausum) (H 6.6] có nguồn gốc từ Malaysia để trừ sâu tơ trên cây trồng. Sau ba năm (từ năm 1997) nhân nuôi và thả ong kí sinh tại một số địa điểm ở vùng trồng rau chuyên canh của Đà Lạt, ong kí sinh đã tồn tại thiết lập được quần thể trong khu vực, khống chế thành công quần thể sâu tơ gây hại.

Hình 6.5. Loài bọ rùa (Rodila cardinalis) nhập từ Australia đã kiểm soát thành công quần thể rệp sáp (Icerya purchasi) ở Mỹ

Hình 6.6. Ong kí sinh (Diadegma semiclausum)

Trang 46

Không chỉ nhập nội, nhân nuôi thành công các loại thiên địch ngoại lai nhiều nơi trên thế giới cũng thu được thành công trong kiểm soát sinh học khi nhân nuôi các loài thiên địch bản địa.

Ví dụ: Ở Mỹ và Canada cũng đã có thành công ban đầu trong việc dùng kiểm soát sinh học diệt một số loài cỏ dại như cây kế (Carduus nutans), cỏ phấn hương (Hypericum perforatum), cỏ cá sấu, rau diếp nước (Pistia). Các biện pháp thường sử dụng là thả các thiên địch như côn trùng ăn các bộ phận khác nhau của cỏ dại hoặc côn trùng truyền các tác nhân gây bệnh cho cỏ dại, một số loại giun tròn và cá ăn cỏ dại.

Ở Thái Lan, hiện nay người trồng mía đã nhân nuôi thành công bọ đuôi kìm để phòng trừ có hiệu quả sâu đục thân mía, nhân nuôi thủ công bọ mắt vàng (Chrysopa sp.) phòng trừ hiệu quả rệp hại rau.

Ở Nga, Trung Quốc, Việt Nam,... đà nhân nuÔi thành công ong mắt đỏ (Trichograma spp.) (H 6.7), thả bổ sung trên đồng ruộng, khống chế hiệu quả sâu đục thân, sâu cuốn lá, sâu tơ,... trên cây trồng như mía, lúa, ngô đem lại hiệu quả kinh tế rõ rệt.

Hình 6.7. Ong mắt đỏ (Trichograma spp.)

Nhện nhỏ săn mồi thuộc họ Phytoseiidae được nhân nuôi nhiều do có tính chuyên hóa cao, sức tăng trưởng của quần thể lớn, kiểm soát nhiều loài sâu hại như bọ trĩ, rệp, nhện đỏ son (gây hại cho các loại đậu),... Loài nhện bắt mồi đang được nhân nuôi rộng rãi nhất hiện nay là Phytoseilus persimilis.

Tại Việt Nam, nhân nuôi và thả các loài thiên địch đem lại nhiều lợi ích to lớn, đặc biệt là việc di chuyển quần thể thiên dịch bản địa trong cùng quần xã, được ứng dụng tại nhiều địa phương để kiểm soát nhiều loài sâu hại.

Ví dụ: Kiến vàng (O. smaragdina) là thiên địch phổ biển trong các vườn trồng cây có trái, nhưng nhiều vườn cây có múi không xuất hiện loài sinh vật có ích này. Vì vậy, người nông dân đã sử dụng nhiều biện pháp như tạo đường đi, bổ sung thức ăn ban đầu loại bỏ kiến hôi,... để di chuyển kiến vàng từ nơi có đến nơi không có.

Bọ xít bắt mồi (Orius sauteri) đã được nhân nuôi và thả thành công trên đồng ruộng. Thực nghiệm trên khu vực trồng dưa chuột ở Văn Đức (Gia Lâm, Hà Nội) cho thấy, số lượng bọ trĩ được khống chế, năng suất, chất lượng dưa chuột được đảm bảo.

Các nhà khoa học Việt Nam đã nhân nuôi và thả thành công nhện bất mồi (Amblyseiu spp.) trên đồng ruộng. Nhện bắt mồi là loài bản địa, sẵn có trong tự nhiên. Chúng có vòng đời ngắn, sức sinh sản cao, thường phát triển mạnh từ tháng 2 đến tháng 11 hằng năm. Chúng sử dụng nhện đỏ son, nhện trắng gây hại trên cây trồng. Thử nghiệm trên vùng trồng rau Thanh Trì, Hoàng Mai và Gia Lâm (Hà Nội) cho thấy, nhện bắt mồi kiểm soát tốt nhện đỏ son trên cây trồng. Với mật độ thả 3 con/cây trong vòng 16 ngày, mật độ nhện bắt mồi đã tăng gấp 13 lên, mật độ nhện đỏ son giảm từ 70 con/cây xuống còn khoảng 3 con/cây. Trong khi với công thức đối chứng (không thả nhện bắt mồi, mật độ nhện đỏ son tiếp tục tăng tới 100 con/cây. Nhện bắt mồi có khả năng duy trì quần thể lâu dài trong tự nhiên bởi khi thiếu nguồn thứcăn là nhện đỏ son, nhện trắng,.. chúng sử dụng phấn hoa, mật hoa làm thức ăn thay thế.

Trang 47

Sử dụng thiên địch trong kiểm soát sinh học bên cạnh những lợi ích to lớn vẫn còn hạn chế như chi phí cao, chủ yếu sử dụng trong phòng dịch, có thể làm xuất hiện những loài sâu hại mới. Đặc biệt nguy cơ suy giảm đa dạng sinh học khi sử dụng các loài thiên địch ngoại lai trong khi chưa có đầy đủ những nghiên cứu đánh giá tác động môi trường.

III. SỬ DỤNG HỢP LÍ THUỐC TRỪ SÂU SINH HỌC VÀ CÁC SẢN PHẨM SINH HỌC

1. Thuốc trừ sâu sinh học

Thuốc trừ sâu sinh học bao gồm các chế phẩm có nguồn gốc sinh học để phòng trừ, tiêu diệt, xua đuổi,... sinh vật gây hại. Thuốc trừ sâu sinh học có thể chứa các vi sinh vật sống như vi khuẩn,nấm hoặc các dạng sống như virus hay các chất chiết xuất từ thảo mộc có thể tiêu diệt hoặc ức chế sự sinh trưởng của quần thể sinh vật gây hại.

Thuốc trừ sâu vi sinh là loại thuốc được tạo ra bằng công nghệ sinh học, nhân nuôi các chủng vi sinh vật ức chế, gây bệnh hoặc tiêu diệt sinh vật gây hại. Sản xuất thuốc trừ sâu vi sinh căn cứ trên thực tế: sinh vật gây hại bị chết bởi nhiều nguyên nhân khác nhau nhưng chủ yếu là do vi sinh vật gây bệnh như vi khuẩn, nấm,... Bệnh trên sinh vật gây hại có nhiều biểu hiện khác nhau nhưng thường gặp nhất là làm chết số lượng lớn cá thế trong một thời gian ngắn, chấm dứt sự sinh sản hàng loạt nên hạn chế được sự lây lan của các lứa sâu hại tiếp theo trong tự nhiên.

Tuy vậy, thuốc trừ sâu sinh học cũng cần phải được sử dụng đúng chủng loại, đúng liều lượng, đúng cách và đúng thời điểm mới phát huy được hiệu quả tối đa.

Thuốc trừ sâu sinh học gồm mớt số loại dưới đầy.

a) Vi khuẩn đối kháng

Vi khuẩn đổi kháng là nhóm sinh vật có khả năng bảo vệ cây trồng, chống lại vi sinh vật gây hại như nấm, vi khuẩn gây bệnh. Phần lớn vi khuẩn đối kháng sống ở vùng rễ cây hay hoại sinh trong đất. Một số loại vi khuẩn đối kháng (antigonists) đã được nghiên cứu, sử dụng, sản xuất trên quy mô lớn để phòng trừ sâu đục thân, sâu ăn lá, các tác nhân gây bệnh hại trên lúa, ngô và vật nuôi. Các vi khuẩn Bacillus Gram dương sản sinh ra các bào tử, chịu nhiệt độ cao, chịu khô hạn và vi khuẩn Pseudomonas Gram âm có nhu cầu dinh dưỡng rất đơn giản, là những đối tượng rất thích hợp cho việc sản xuất các chế phẩm sinh học.

Ví dụ: Vi khuẩn Pseudomonas fluorscens được sản xuất đại trà, sử dụng để kiểm soát nấm Pyricularia oryzae gây bệnh đạo ôn ở lúa. Một số loài vi khuẩn Pseudomonas spp. và Bacillus sp. ức chế sự sinh trưởng của nấm Drechslera oryzae gây bệnh đốm nâu ở lúa. Vi khuẩn Bacillus thuringiensis được sản xuất ở quy mô lớn và sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp (H 6.8a), trong đó phổ biến nhất là các chủng B. thuringiensis subsp. israelensis
(Bti) sử dụng phòng chống Culex và Aedes - hai chi muỗi có nhiều loài là vector truyền

Trang 48

bệnh cho người; B. sphaericus được sử dụng trong phòng chống muỗi sống trong nước ô nhiễm (Culex, Anopheles, Aedes); B. thuringiensis subsp. tenebrionis phòng chống bọ cánh cứng gây hại trên khoai tây.

b) Nấm kí sinh, nấm đối kháng

Nấm kí sinh là nấm rất nhỏ, sống kí sinh trêb cơ thể côn trùng, có thể gây chết cho vật chủ khi bị nhiễm nấm. Nấm kí sinh đóng vai trò quan trọng kiểm soát sinh vật gây hại bởi tốc độ tăng trưởng nhanh. Các loài thuộc chi Beauveria, Metarhizum, Nommuraea được nghiên cứu, sản xuất đại trà để kiểm soát côn trùng, nhện nhỏ trên đồng ruộng. Khi bào từ nấm tiếp xúc với côn trùng, chúng nhanh chóng nảy mầm. Sợi nấm xuyên qua vỏ chitin, xâm lấn và lấy chất dinh dưỡng từ các mô. Cuối cùng, côn trùng chết, trên cơ thể phủ kín phấn trắng (H 6.8 b). Sau khi chết cơ thể côn trùng cứng lại, các bào tử phát tán trong không khí.

Hình 6.8. Chế phẩm thuốc sâu sinh học (Bt) 9a) và nấm kí sinh trên côn trùng (b)

Nấm đối kháng là những sinh vật có khả năng tăng kích thước quần thể rất nhanh bằng cách sinh sản vô tính. Nấm đối kháng có chức năng chính là ức chế sinh trưởng của nấm gây bệnh.

Nấm đối kháng chủ yếu được sử dụng trong phòng bệnh cho cây trồng. Đa số nấm đối kháng là các loài sống hoại sinh trong đất ở vùng rễ cây. Trong quá trình hoạt động sống, chúng sản sinh ra chất kháng sinh có tác đụng ức chế cạnh tranh hay tiêu diệt nấm gây bệnh. Nấm đối kháng kiểm soát nấm gây bệnh có thể theo nhiều cơ chế khác nhau như: (1) Xuất hiện sớm hơn, tăng số lượng, chiếm chỗ sinh trưởng của nấm gây bệnh; (2) Kí sinh trên nấm gây bệnh, xâm nhập vào trong sợi nấm, phá vỡ cầu trúc tế bào; (3) Sản xuất ra độc tố đối với nấm gây bệnh nhưng không làm tổn hại đến sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng cũng như các vi sinh vật khác. Nấm đối kháng sinh kháng sinh ức chế sinh trưởng hoặc tiêu điệt nấm có hại tương đối phong phú gồm các nhóm Gliotoxin, Trichoderma, Dermadin, Cyclosporin,...

Từ năm 1990, các nhà khoa học Việt Nam đã phân lập được nấm Trichoderma bản địa. Các chủng nấm này có hiệu quả ức chế khá cao (67,8 - 85,5%) đối với các nấm gây bệnh như Rhizoctonia solani, Sclerotium rolfsii, Botrytis cinerea, Aspergillus niger, Fusarium sp.; Nấm Trichoderma cho hiệu quả ức chế nấm Sclerotium rolfsii gây bệnh héo lạc đạt 90% và nấm Rhizoctonia solani gây bệnh khô vằn trên ngô đạt 42,2- 59,8%. Nấm Trichoderma đã được sản xuất đại trà trên thị trường, đóng góp quan trọng vào sản xuất nông nghiệp.

2. Các chế phẩm chứa sản phẩm sinh học

Một hướng khác của kiểm soát sinh học là sử dụng các chất có hoạt tính sinh học như chất dẫn đụ sinh học, chất điều hoà sinh trưởng,...

Chất dẫn dụ sinh học (hormone giới tính - pheromone) là nhóm những hợp chất hoá học được các tuyến ngoại tiết của côn trùng tiết ra ngoài môi trường gây ảnh hưởng đến tập tính,

Trang 49

sinh lí của các cá thể khác cùng loài. Côn trùng có nhiều chất dẫn dụ trong đó chất dẫn dụ giới tính được nghiên cứu, sản xuất và sử dụng nhiều nhất để phòng, chống côn trùng gây hại. Chất dẫn dụ giới tính do côn trùng trưởng thành tiết ra có khoảng cách tác động rất rộng. Ví dụ: Con cái trưởng thành của loài Antheraea pernyi tiết pheromone có khả năng thu hút các con đực trong bán kính 6km (Hình 6.9).

Hình 6.9. Loài Antheraea pernyi

Chất điều hòa sinh trưởng do các tuyến nội tiết của côn trùng tiết ra gọi là hormone. Hormonetừ tuyến tiết được chuyển thẳng vào máu và tác động lên các cơ quan chịu ảnh hưởng. Hormone điều hoà các hoạt động sinh lí của cơ thể mà không ảnh hưởng đến các cá thể khác trong quần thể. Lần đầu tiên con người chiết xuất thành công hormone là vào năm 1856 và được đề xuất sử dụng như một loại thuộc trừ sâu. Mười năm sau, khi phát hiện một số loài thực vật có cơ chế tự bảo vệ không bị côn trùng phá hoại do trong cơ thể có chứa chất hoá học giống hormone trẻ (juvenile), hormone lột xác (ecdysone) côn trùng, thuốc trừ sâu có bản chất hormone đã được nghiên cứu, tổng hợp và sử đụng. Các loại thuộc trừ sâu này có
tính an toàn cao, đặc hiệu, không gây độc mạn tính với những loài không là đối tượng tác động, nhanh chóng bị phân giải ở điều kiện thường. Thuốc trừ sâu có bản chất hormmone đã sử đụng có hiệu quả trên một số đối tượng sâu hại như sâu xanh, sâu xám hại bắp cải, nhiều loài sâu hại lá cây rừng, bọ xít, bọ hà,... Cân bằng hormone trong cơ thể côn trùng bị phá vỡ, gây rối loạn quá trình biến thái, lột xác, đình dục hay quá trình phát triển cơ quan sinh sản. Ưu
điểm và hạn chế của biện pháp được thể hiện ở Bảng 6.1.

Bảng 6.1. Kiểm soát sinh học bằng bẫy có chứa chất có hoạt tính sinh học hoặc chất điều hoà sinh trưởng

Hình 6.10. Một số loại bẫy dẫn dụ sinh học

Trang 50

Sử dụng chất dẫn dụ sinh học đã được con người áp dụng thành công đối với nhiều loài côn trùng gây hại như sâu tơ, sâu khoang, sâu hồng đục quả bông, sâu đục thân lúa hai chấm, sâu đục quả xanh.

Ví dụ: Tại Việt Nam, tổng điện tích có thể sử dụng chất dẫn dụ sinh học để phòng trừ sâu hại ước tính mỗi năm khoảng 4,0 triệu ha trên phạm vi toàn quốc. Bao gồm: Rau thập tự = 600 000 ha (4 loài sâu hại, hành tây - 20 000 ha (3 loài), cà chua - 40 000 ha (3 loài), lạc - 200 000 ha (2 loài), đậu tương - 350 000 ha (2 loài), cam quýt - 300 000 ha (2 loài), dừa - 500 000 ha (2 Ioài), nhãn vải - 300 000 ha (3 loài), mía - 500 000 ha (2 loài), cà phê - 600 000 ha (3 loài), bông - 600 000 ba (3 loài) ^(*).

IV. BÓN PHÂN HỢP LÍ

Phân bón cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng phát triển, đồng thời, phân bón cũng ảnh hưởng đến sinh trưởng của sssu hại và thiên địch. Phân hữu cơ chứa nhiều chất dịnh dưỡng, làm cho đất tơi xốp, nuôi dưỡng hệ sinh vật đất, đặc biệt sinh vật đối kháng nên giảm nguy cơ nhiễm bệnh đối với cây trồng. Ngoài ra, đất tơi xốp, giàu mùn nên giữ nước và các chất khoáng hoà tan tốt,... giảm sự rửa trôi so với sử dụng phân hoá học. Phân hoá học nhanh chóng cung cấp chất dinh duỡng cho cây trồng. Để đảm bảo năng suất và chất lượng cây trồng, cần đảm bảo cân đối tỉ lệ giữa các loại phân bón. Tỉ lệ các loại phân hoá học và phân hữu cơ sẽ khác nhau trong từng trường hợp, tùy theo loại cây trồng, giai đoạn bón và nhu cầu phân bón. Sử dụng phân bón đúng loại, đúng lượng, đúng thời điểm giúp cây trống sinh trưởng tốt không ảnh hưởng tiêu cực đến nông sản và môi trường. Phân hữu cơ thường được
bón lót trước khi gieo trồng vì cần có thời gian dài để cho các vi sinh vật phân giải và giải phóng chất dinh dưỡng dần dần vào đất, đồng thời tăng độ tơi xốp của đất.

Ví dụ: Bón nhiều phân đạm cho cây lúa khiến cây sinh tưởng nhanh, độ dày tầng cutin và lượng Silicon (Si) trên lớp biểu bì giảm khiến cây lúa mẫn cảm hơn với bệnh gỉ sắt, sâu đục thân.

Khi thiếu kali, sức sống của cây giảm bởi quá trình tổng hợp protein của cây giảm, trong khi nhiều hoạt chất liên quan đến tính chống chịu của cây trồng có bản chất protein.

Thành phần chính của phân lân là phosphorus, có khả năng thúc đẩy sự tổng hợp cutin và lignin ở thực vật nên phân lân làm cứng cây giảm nguy cơ nhiễm bệnh. Sự kết hợp của phân lân và phân kali giúp cây tăng khả năng chống bệnh gỉ sắt và bệnh do nấm.

Khi bón phân không cân đổi, đặc biệt, thừa đạm khiến cây kéo dài thời gian sinh trưởng, hệ thống mô bảo vệ giảm nên làm tăng nguồn thức ăn cho nhiều sinh vật gây hại. Ví dụ: Bón nhiều đạm làm tăng nguy cơ nhiễm rệp, bọ trĩ,.. của nhiều loài cây trồng (cây họ Cải, họ Đậu,...).

^(*) Nguồn: Báo cáo tổng kết Kết quả thực hiện nhiệm vụ hợp tác KHCN theo Nghị định thư giữa Việt Nam và Mỹ, 2007.

Trang 51

Bón phân cân đối là cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng với tỉ lệ thích hợp cho từng loại cây trồng. Cây sinh trưởng tốt, tăng sức chống chịu với các loại sâu hại, tăng khả năng phục hồi sau khi bị sâu hại tấn công.

V. TẠO GIỐNG CHỐNG CHỊU VỚI SÂU HẠI VÀ TÁC NHÂN GÂY BỆNH (TẠO GIỐNG KHÁNG)

Tính kháng bệnh là đặc tính của sinh vật có khả năng chống lại sự tấn công của một loại sinh vật gây bệnh nào đó hay còn gọi là tính miễn dịch của sinh vật. Sử dụng giống chống chịu với sâu hại và tác nhân gây bệnh (giống kháng) đem lại hiệu quả kinh tế, giảm chi phí, dễ áp dụng trong mọi hoàn cảnh và trình độ sản xuất. Với những ưu điểm đó, ngoài các biện pháp kiểm soát sinh học nêu trên, với sự tiến bộ trong công nghệ di truyền, các nhà sinh học đã tạo ra các giống cây trồng có gene kháng nhiều loại sâu bệnh, kháng thuốc diệt cỏ.

Một số giống vật nuôi, cây trồng có tính chống chịu tự nhiên, nhưng phần lớn chỉ có khả năng kháng một hay một số bệnh. Ví dụ: Giống lúa CR–203 có khả năng kháng rầy nâu nhưng nhiễm bệnh khô vằn, rầy lưng trắng. Giống lúa có hàm lượng silicon cao có khả năng kháng sâu đục thân,... Một số loài muỗi truyền bệnh đã được biến đổi gene, không còn khả năng truyền tác nhân gây bệnh cũng đã được tạo ra và thử nghiệm thả ở một số nước như Brasil. Các nhà khoa học cũng đã tạo ra được giống muỗi vằn – trung gian truyền bệnh sốt xuất huyết – Aedes aegypti (H 6.11) không còn khả năng truyền virus gây bệnh sốt xuất huyết bằng cách cho chúng nhiễm vi khuẩn Wolbachia. Vi khuẩn Wolbachia là loại kí sinh nội bào, khi kí sinh trong tế bào muỗi đã làm thay đổi nhiều đặc điểm của tế bào khiến virus không thể nhân lên trong tế bào. Ngoài ra, còn một số cơ chế khác khiến muỗi nhiễm vi khuẩn kí sinh nội bào trở nên kháng lại virus gây bệnh sốt xuất huyết.

Hình 6.11. Muỗi truyền virus gây bệnh sốt xuất huyết (Aedes aegypti)

Muỗi nhiễm vi khuẩn được nhân nuôi số lượng lớn rồi thả vào tự nhiên. Những cá thể muỗi đực nhiễm vi khuẩn thả vào tự nhiên giao phối với các con muỗi cái không nhiễm vi khuẩn, đẻ ra trứng bị ung, không nở được do hiện tượng không tương thích tế bào chất, từ đó làm giảm số lượng muỗi trong tự nhiên. Vi khuẩn được truyền qua các thế hệ của muỗi qua tế bào chất của trứng muỗi. Thả muỗi vằn nhiễm vi khuẩn Wolbachia với số lượng lớn vào tự nhiên sẽ dần thay thế được quần thể muỗi truyền virus gây bệnh sốt xuất huyết. Nhiều công trình nghiên cứu thực địa cho thấy, thả muỗi như vậy vào tự nhiên đã làm giảm đáng kể tỉ lệ người mắc bệnh sốt xuất huyết. Thử nghiệm thả muỗi này đã được thực hiện ở một số địa phương của Việt Nam trong nhiều năm qua như thành phố Nha Trang, tỉnh Khánh Hoà; thành phố Thủ Dầu Một, tỉnh Bình Dương và thành phố Mỹ Tho, tỉnh Tiền Giang.

Sử dụng sinh vật kháng trong sản xuất, đời sống đã đem lại hiệu quả kinh tế xã hội tốt. Tuy nhiên, các giống kháng thường có năng suất không cao do chi phí năng lượng cho sức

Trang 52

chống chịu. Bên cạnh đó, tạo giống kháng cần thời gian dài và chi phí cao. Sử dụng giống kháng sâu bệnh rộng rãi có nguy cơ làm xuất hiện nòi (biotyp) sâu hại mới làm mất tính kháng của sinh vật. Do đó, phương pháp luân canh, xen canh là biện pháp dễ thực hiện, đem lại hiệu quả cao.

VI. THẢ CÔN TRÙNG TIỆT SINH, CÔN TRÙNG KHÔNG CÒN KHẢ NĂNG GÂY HẠI VÀO TỰ NHIÊN

Ngoài các biện pháp khống chế côn trùng gây hại bằng cách sử dụng các thiên địch và các sản phẩm sinh học, còn một biện pháp khác, dùng chính côn trùng gây hại để làm giảm kích thước quần thể của loài đó trong tự nhiên, thậm chí tiêu diệt hoàn toàn quần thể còn trùng gây hại được gọi là biện pháp tự diệt (SIT). Biện pháp SIT khác với biện pháp kiểm soát sinh học truyền thống ở một số đặc điểm sau:

- Các con đực được thả không có khả năng sinh sản, không gây hại cho vật nuôi, cây trồng và không tồn tại lâu dài trong tự nhiên.

- Phá vỡ chu kì sinh sản của chính loài côn trùng gây hại, làm giảm mạnh kích thước quần thể của loài (nên gọi là biện pháp tự diệt). Các con đực có thể tìm thấy con cái cùng loài ở bất cứ nơi nào để giao phối, vì thế hiệu quả hơn nhiều so với dùng thuốc hoá học khi côn trùng gây hại lẩn trốn hoặc kháng thuốc.

- Không đưa thêm loài ngoại lai vào quần xã bản địa như một số biện pháp khống chế sinh học truyền thống.

Kết hợp với các biện pháp phòng trừ tổng hợp khác, SIT đã thành công trong việc khống chế một số loài côn trùng gây hại có khả năng sinh sản cao bao gồm ruồi quả Địa Trung Hải, ruồi quả Mexico, ruồi phương đông, ruồi hại dưa hấu, ruồi tsetse truyền kí sinh trùng gây bệnh ngủ cho người (H 6.12a), ruồi đẻ trứng kí sinh trên gia súc (Cochliomyia hominivorax) (H 6.12b), sâu bướm hại táo (Cydia pomonella), sâu đục quả bông (Pectinophora gossypiella), bướm đêm hại bông, cam quýt (Thaumatotibia leucotreta),... và một số loài muỗi.

Hình 6.12. Ruồi tsetse (Glossia sp.) truyền kí sinh trùng Trypanosoma sp. gây bệnh ngủ ở người (a) và ruồi xanh (Cochliomyia hominivorax) đẻ trứng kí sinh trên gia súc (b)

Trang 53

Tuy nhiên, sử dụng biện pháp SIT củng có một số hạn chế như cần kinh phí lớn cho việc nhân nuôi hàng loạt cá thể bất dục và nếu khu vực bảo vệ không được cách li hoàn toàn thì việc thủ cả thể bắt dục phải được lập đi lập lại hoặc thả định ki để chống quần thể sâu hại tài phục hồi do xâm nhập từ nơi khác đến.

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

1. Trình bày hai nguyên nhân khiến nông dân chưa thực sự chú trọng đến việc bảo vệ và phục hồi các quần thể thiên địch trong khu vực canh tác của mình.

2. Vì sao sử dụng biện pháp bất dục đực không làm xuất hiện loài ngoại lai xâm lấn?

3. Tạo giống cây trồng có gene kháng sâu hại đem lại hiệu quả kinh tế rất lớn nhưng cũng gây nên những quan ngại. Hãy cho biết về lâu dài, sử dụng rộng rãi các giống cây trồng như vậy có thể gây hậu quả gì? Giải thích.