MỞ ĐẦU 1. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu đề tài Rau họ hoa thập to law loại cây thực phẩm có giá trị cao về mặt dinh dưỡng cũng như mặt kinh tế. Rau thập tự chiếm vị trí quan trọng trong nền nông nghiệp của nhiều nước trên thế giới. Trong các loại cây này chứa nhiều chất dinh dưỡng quan trọng như: chất béo, đạm, đường, tinh bột và các chất khoáng canxi (Ca), photpho (P), sắt (Fe),lưu huỳnh (S) .và các loại Vitamin như: vitamin C, vitamin A, vitamin B 1 , B 2 , B 3 …Ngoài ra, các loại rau họ hoa thập tự còn được sử dụng nhiều trong y học để chữa nhiều loại bệnh về đường ruột, có tác dụng giải nhiệt, lợi tiểu, làm giảm nguy cơ ung thư…[22]. Rau an toàn hiện đang là vấn đề bức xúc và cấp thiết của toàn xã hội. Đối với rau họ hoa thập tự, các loài sâu hại như bọ nhảy (Phyllotreta stiolata Fabricius), sâu xanh bướm trắng, sâu tơ, rệp,… là những loài gây hại mạnh, làm thiệt hại nghiêm trọng, giảm năng suất và chất lượng của rau . Hiện nay, việc sử dụng thuốc hoá học phòng trừ sâu bệnh hại đã để lại dư lượng thuốc hoá học trong sản phẩm rau, quả vượt quá mức cho phép nhiều lần, tạo nguy cơ tiềm ẩn đe dọa sức khỏe của cộng đồng và môi trường. Theo thống kê của Tổ chức lao động Quốc tế (ILO), hằng năm trên thế giới có trên 40.000 người chết trong tổng số 2 triệu người bị ngộ độc do rau. Tại Việt Nam, thống kê mới nhất của ngành Y tế cho biết, trong vài năm gần đây, tính riêng số người bị ngộ độc thực phẩm phải nhập viện do cấp cứu do nguồn rau, củ thiếu an toàn đã lên đến khoảng 700 người [23]. Việc sử dụng thuốc hóa học không đúng đã gây hiện tượng kháng thuốc trên một số loại sâu hại (như sâu tơ, bọ nhảy…), gây khó khăn trong công tác phòng trừ. Bọ nhảy (Phyllotreta striolata Fabr.) là một trong những loài sâu hại chính, gây thiệt hại nặng và rất khó phòng trừ không chỉ ở Việt Nam mà cả trên thế giới (Hồ Thị Xuân Hương, 2005; Vũ Thị Hiển, Nguyễn Văn Đỉnh, 2005; Janet J.K., Denise L.O., 2002). [12], [30], [4]. 1 Trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu phòng trừ bọ nhảy (Phyllotreta spp.). Janet J.K., Denise L.O. (2002) [5] đưa ra 6 biện pháp phòng trừ, trong đó quan trọng nhất là xác định ngưỡng phòng trừ bọ nhảy là 25% diện tích lá rau cải bị hại. Andersen C.L. et al. (2006), Antwi F.B. et al. (2007), [1], [2], nghiên cứu tìm kiếm các loại thuốc hoá học diệt trừ bọ nhảy và ít độc hại. Đặc biệt các công trình của Indra P.S., Kamini V. (2003), Scott I.M. et al. (2003) [3], [7], nghiên cứu phòng trừ bọ nhảy bằng các thuốc thảo mộc địa phương. Đây là hướng nghiên cứu hiện đang được quan tâm chú ý. Ở Việt Nam cho đến nay, nghiên cứu phòng trừ bọ nhảy hại rau quả chưa được quan tâm đúng mức. Mới chỉ có một số công trình của Hồ Thị Xuân Hương (2005), Vũ Thị Hiển, Nguyễn Văn Đỉnh (2005) [12], [30] nghiên cứu sinh học, sinh thái và phòng trừ bọ nhảy bằng các loại thuốc hoá học Sevin 85WP, Vibasu 10H, Padan 95BHN trong phòng thí nghiệm Trường Đại học Nông nghiệp I và trên đồng ruộng vùng Gia Lâm – Hà Nội. Để có được rau an toàn cần phải có nhiều nghiên cứu phát triển các biện pháp phòng trừ tổng hợp (IPM) sâu bệnh hại rau, trong đó quan trọng nhất là nghiên cứu tìm ra biện pháp phòng trừ bọ nhảy đạt được mục tiêu an toàn cho người dân trồng rau, người tiêu dùng rau và an toàn cho môi trường. Gần đây, việc nghiên cứu tính năng phòng trừ sâu hại của các cây gia vị như tỏi, hành, ớt cay,…đang được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm. Tỏi (Alliun satium L. họ Hành (Liliaceae), hành (Allium fistulosum L.) thuộc họ hành tỏi (Liliaceae), ớt (capsicum frutesecens L.), họ cà (Solanaceae). Đây là các loài cây có tính ấm, có mùi xốc mạnh, từ lâu được biết đến với nhiều tính năng kháng khuẩn, chữa bệnh . Nó còn được xem loại cây có khả năng xua đuổi côn trùng nhờ mùi vị. Dựa vào một số đặc tính đó, nghiên cứu kết hợp các loại củ, quả này để tạo thành chế phẩm thảo mộc phòng trừ sâu hại, bảo vệ sức khỏe con người và môi trường là một việc làm rất cần thiết. 2 Tuy nhiên hiện nay, hầu như ở nước ta chưa có một nghiên cứu cụ thể nào về khả năng phòng trừ sâu bệnh của các loài cây này và ứng dụng nó trong sản xuất rau an toàn. Để góp phần bổ sung biện pháp phòng trừ sinh học trong công tác phòng trừ sâu bệnh hại nói chung, phòng trừ bọ nhảy nói riêng và sản xuất rau sạch tôi thực hiện đề tài “Hiệu lực phòng trừ bọ nhảy (Phyllotreta striolata Fabr.) của chế phẩm từ cây gia vị” 2. Mục đích và yêu cầu của đề tài 2.1. Mục đích của đề tài Dựa vào kết quả thí nghiệm hiệu lực tác động của các loại chế phẩm từ cây gia vị đối với loài bọ nhảy (Phyllotreta striolata Fabrcius) hại rau cải. Xác định mức nồng độ, liều lượng và loại chế phẩm có hiệu lực diệt trừ bọ nhảy cao nhất. Từ đó bổ sung biện pháp phòng trừ sinh học trong công tác phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng nông nghiệp. 2.2.Yêu cầu của đề tài - Thí nghiệm xác định nồng độ chế phẩm có hiệu lực diệt trừ bọ nhảy (Phyllotreta striolata Fabrcius) cao nhất. - Nghiên cứu xác định liều lượng phun đạt hiệu quả và xác định thời gian bảo lưu thuốc thích hợp. - Tính hiệu quả kinh tế và khả năng áp dụng của chế phẩm trong thực tiễn. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài - Nghiên cứu tìm ra công thức chế phẩm sinh học đạt hiệu quả cao và có tính khả thi trong việc phòng trừ bọ nhảy (Phyllotreta striolata Fabrcius), làm cơ sở cho những nghiên cứu tiếp theo trong việc phòng trừ các lài sâu hại rau đáp ứng nhu cầu về sản xuất rau an toàn. - Góp phần bổ sung biện pháp phòng trừ sinh học trong công tác phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng nông nghiệp. Chương 1 3 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài 1.1.1. Cơ sở khoa học 1.1.1.1. Biện pháp sinh học là cốt lõi của IPM và IPM-B Khái niệm IPM được đưa ra từ những năm 1970 mà tiền thân là các biện pháp IPC (Phòng trừ dịch hại một cách tổng hợp), PC (Phun thuốc trừ dịch hại khi dịch hại có mặt). Trên thế giới, biện pháp này đã được đưa vào áp dụng từ rất lâu và mang lại hiệu quả to lớn về kinh tế cũng như bảo đảm cho sức khỏe cho con người, vật nuôi và an toàn cho môi trường. Tại Việt Nam, chỉ đến những năm đầu của thập kỷ 90 của thế kỷ XX mới được đưa vào áp dụng IPM. Biện pháp này đã được chứng minh, sau khi áp dụng năng suất cây trồng không giảm, tiết kiệm tiền, tăng lợi nhuận, giảm rủi ro, người nông dân có thể đầu tư trở lại vào phân bón, máy móc điều khiển nước tưới cho hoàn chỉnh. IPM được áp dụng nhiều trên nhiều đối tượng cây trồng nhưng nhiều nhất vẫn là trên lúa và trên cây rau [23]. Trong “Phòng trừ tổng hợp dịch hại cây trồng nông nghiệp”, IPM là một hệ thống điều khiển dịch hại bằng cách sử dụng tất cả những biện pháp thích hợp trên cơ sở sinh thái hợp lý để giữ cho quần chủng dịch hại phát triển dưới ngưỡng gây hại kinh tế (EIL). Theo Hà Quang Hùng (1998) [10] IPM (Integrated pest management) là phương pháp dựa trên cơ sở sinh thái về mối quan hệ cây trồng và dịch hại, cỏ dại; xác định ngưỡng chấp nhận kinh tế về quần thể gây hại và hệ thống quan trắc ổn định để phát hiện dự tính dịch hại, đặc biệt tối ưu sử dụng biện pháp phòng trừ sinh học [20]. Chiến lược phòng trừ thông qua hệ thống trồng trọt (IPM-B) là tăng cường cường đa dạng sinh học trong đất và trên đất canh tác và biện pháp sinh học, bao gồm: tạo điều kiện cho đất có hoạt tính tốt về sinh học và dinh dưỡng, tạo điều kiện 4 thuận lợi cho sinh vật có lợi, .trong đó ưu tiên cho việc sử dụng các chế phẩm sinh học. “Biện pháp sinh học là việc sử dụng những sinh vật sống hay các sản phẩm hoạt động sống của chúng nhằm ngăn ngừa hoặc làm giảm bớt tác hại do sinh vật gây ra” (IOBC, 1971) [20] Vai trò của chế phẩm sinh học, trong đó có các chế phẩm thảo mộc, vi sinh vật trong sản xuất nông nghiệp được thừa nhận có các ưu điểm đó là không gây ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người, vật nuôi, cây trồng. Không gây ô nhiễm môi trường sinh thái. Có tác dụng cân bằng hệ sinh thái ( vi sinh vật, dinh dưỡng …) trong môi trường đất nói riêng và môi trường nói chung [4]. “Chế phẩm sinh học “hợp lý” có tác dụng trừ sâu là những chất có nguồn gốc tự nhiên (hoặc được tổng hợp bắt chước những chất có nguồn gốc tự nhiên) có tác dụng hại hoặc làm chết những đối tượng gây hại như sâu, bệnh, cỏ dại và những côn trùng có xương sống (vertebrate pest). Những chất này có phương thức tác động giống nhau, không độc đối với người và gia súc, không hoặc ít ảnh hưởng tới môi trường và cộng đồng” [5]. Các chế phẩm sinh học trừ sâu được phân vào nhóm các hóa chất sinh học (hormon, enzim, pheromon và các chất tự nhiên như chất điều tiết sinh trưởng sâu) hoặc nhóm vi sinh vật [vi khuẩn, nấm, tuyến trùng (nematode) hoặc động vật nguyên sinh]. Từ năm 1990 trở đi, Tổ chức Bảo vệ Môi trường Mỹ đã bắt đầu sử dụng khái niệm thuốc BVTV sinh học (biopesticide), bao gồm: Thuốc BVTV vi sinh (microbial pesticides) : Vi khuẩn, nấm, vi rút, động vật nguyên sinh (đơn bào). Các hợp chất hóa sinh (biochemicals): Những tự nhiên dùng để phòng trừ côn trùng theo cơ chế không độc [5]. 5 1.1.1.2. Tỏi và hành, ớt là các loài cây có khả năng kháng khuẩn cao, có đặc tính xua đuổi, phòng trừ côn trùng và sâu bệnh hại.  Tỏi ta (Allium sativum L. Thuộc họ hành Alliacceae) Tỏi là cây thảo, sống hằng năm, cao 30 - 40 cm. Thân ngắn, hình tháp gồm nhiều hành con gọi là ánh tỏi, to nhỏ không đều, xếp ép vào nhau quanh một trục lõi, vỏ ngoài của thân hành mỏng, màu trắng hoặc hơi hồng. Tỏi là một trong những cây trồng cổ xưa nhất còn tồn tại đến ngày nay. Cây tỏi có nguồn gốc từ vùng Trung Á. Ngày nay, tỏi là cây trồng rộng rãi khắp thế giới. Ở Việt Nam, tỏi được trồng khắp nơi. Nguyên liệu chính của cây tỏi để pha chế làm chế phẩm là củ tỏi. Đây là bộ phận tập trung tinh dầu và hoạt chất nhiều nhất. Củ tỏi có tính kháng khuẩn cao, có mùi xốc mạnh, có khả năng xua đuổi và có tính gây bỏng khi tiếp xúc lâu ở nồng độ cao. Thành phần chính trong tỏi chưa bị phá hủy là alliin (S - allyl - L (+) cystein sulphoxid > 0,3% chất này bị phân giải bởi men alliinase (C - S - lyase) cho ta acid purivic và 2 propen sulphenic khi ta cắt hoặc xát thân tỏi (alliin và alliinase tồn tại trong các tế bào riêng biệt trong thân tỏi chưa bị cắt hoặc nghiền). Chất 2 propen sulphenic lập tức chuyển thành allicin ( diallyl disulphid - mono - S. Oxyd) chất này bị oxy hóa bởi không khí chuyển thành diallyl disulphid ( 1 - 7 - dithio octa - 4 - 5 dien là thành phần chính của tinh dầu tỏi cùng với các chất liên quan khác như tri và oligosulphid tạo thành mùi tỏi. Cấu trúc hóa học của các hoạt chất Alliin và Allicin trong tỏi O O S + H S NH 2 S COOH Alliin Allicin 6 Từ lâu, trong y học người ta đã nghiên cứu được rằng tỏi có phổ kháng khuẩn và kháng nấm rộng. Tinh dầu, cao nước, cao cồn, dịch ép ức chế in vitro của tụ cầu vàng, ShiGella sonnei, Erwinia carotovora, trực khuẩn lao, Escherichia coli, Pasteurella multocida, Proteus spp, . Ajoen và diallin trisulfid trong tỏi cũng có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm. Ngoài ra, tỏi còn được dùng để điều trị giun đũa và giun móc, Alliciin có thể là hoạt chất trị giun. Allicin, diallyl disulfid và diallyl trisulfid của tỏi có hoạt hoạt tính kháng siêu vi khuẩn in vitro chống vi rút cúm B, vi rút bệnh đậu bò, vi rút bệnh viêm miệng có mụn nước, .Nước cất tỏi có tác dụng diệt amip lỵ in vitro với nồng độ ức chế thấp nhất 1/160 [6]. Tỏi được xác định là loại gia vị an toàn trong thức ăn. Với hàm lượng tỏi an toàn nằm trong khoảng từ 800 - 1300 ppm, hoặc 10 - 15 ppm tinh dầu tỏi. Nếu ở hàm lượng tỏi dùng mỗi lần quá cao sẽ gây độc. Giá trị LD 50 của allicin cho chuột là 60mg/ kg thể trọng [6]. Như vậy, allicin, diallyl disulfid và diallyl trisulfid của tỏi sau khi tỏi bị phá hủy là những chất có tác dụng kháng khuẩn, kháng nấm mạnh và ở hàm lượng quá cao sẽ trở thành độc tố, gây bỏng rát. Đây là những chất có khả năng ứng dụng tạo ra các độc tố trong chế phẩm thảo mộc phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng.  Ớt ( capsicum frutesecens L.), họ cà Solanaceae Cây ớt nhỏ, sống hằng năm, cao 0,5 - 1 m, phân chành nhiều. Quả mọng, dài, ngắn hoặc tròn; thẳng hoặc cong, khi chín màu đỏ hay vàng; hạt nhiều hình thận dẹt. Ở Việt Nam, quần thể ớt trồng cũng như mọc hoang dại khá phong phú. Riêng về ớt trồng đã có 10 loại. Ớt được trồng khắp nơi để làm gia vị và làm thuốc. Hiện nay, ớt còn được nghiên cứu để sử dụng trong phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng. 7 Tính chất cay của ớt là do hoạt chất cay capsaicin tạo nên. Đó là amid của vanilyl - amin (methoxy-3-hydroxy-4-benzylamin) và một acid chưa no ở C10 (acid methyl-7-octen-5-carbonic) vị cay có thể được thể hiện ở nồng độ 1x10 -7 . Capsaicin kết tinh thành vảy hoặc hình phiến màu trắng, chảy ở nhiệt độ khoảng 60 0 C và có thể thăng hoa được. Capsaicin tan trong ether dầu hỏa, cồn và các dung môi khác. Capsaicin rất ít tan trong nước tinh khiết đun sôi, nhưng lại hòa tan trong các dung dịch kiềm loãng. Ớt gây kích ứng da và niêm mạc. Khi tiếp xúc với ớt gây cảm giác nóng rát ở vùng tiếp xúc, có thể gây bỏng khi tiếp xúc ở liều lượng cao. Khi ăn ớt có cảm giác nóng rát ở môi và dạ dày. Ăn nhiều có hại cho dạ dày. Ngửi phải bột ớt hoặc hít khói ớt gây hắt hơi rất mạnh. Khi tiêm vào trong màng bụng chất capsaicin, LD 50 trên chuột nhắt trắng là 8mg/kg [6]. Cấu trúc hóa học hoạt chất capsaicin trong ớt H 3 CO CH 3 HO CH 2 NH C [CH 2 ] 4 CH=CH CH CH 3 Như vậy, chất capsaicin ở trong ớt, nếu dùng qua liều sẽ tạo ra tác dụng độc tính và đây là một chất có tác dụng ảnh hưởng mạnh đến da và niêm mạc, có khả năng gây bỏng mạnh.  Hành Cây hành (Allium fistulosum L.) thuộc họ Hành tỏi (Liliaceae), là loại cây thân cỏ sống lâu năm, có mùi đặc biệt, lá hình trụ thuôn nhọn, được trồng khắp nơi trên nước ta, chủ yếu dùng để làm gia vị và thuốc. Thành phần hành được sử dụng pha chế làm chế phẩm là củ hành, nơi có nhiều tinh dầu nhất. Trong hành có chứa axit malic, 8 phytin và chất alylsunfit. Ngoài ra tinh dầu hành còn chứa chất kháng sinh allicin C 6 H 10 OS 2 (như trong tỏi) với hàm lượng chủ yếu [8].  Dầu thực vật Dầu là một hợp chất lỏng có độ nhớt ở nhiệt độ trong phòng, dễ cháy và không tan trong nước. Dầu có 3 nguồn gốc xuất xứ rõ rệt: nguồn gốc thực vật, ngồn gốc động vật và các sản phẩm dầu mỏ. Tính chất của dầu thực vật đồng bộ hơn dầu mỏ hydrocacbon, được dùng để phòng trừ dịch hại. Dầu thực vật là hỗn hợp của triacyl-glyceride và vài acid béo tự do. Để có được sản phẩm phòng trừ dịch hại mang tính thị trường thì cần có kỹ thuật pha chế riêng biệt cho từng loại, nhằm tạo sự biến đổi lớn thành phần dầu trong các loại cây và cấu trúc của các acid béo. Dầu đậu tương, ngô (Zea mays L., Bộ Cyperales, Họ Poacae) và dầu hành (Allium sativum L., ( Bộ: Liliales, Họ Liliaceaez) là các thuốc trừ dịch hại. Chúng tương đối không độc đối với con người, không tích lũy trong môi trường và không có tác dụng bất lợi với môi trường. Gần đây nhiều kết quả về việc sử dụng dầu thực vật để phòng trừ sâu bệnh hại đã được ghi nhận như: dầu đậu tương (Glycine max L.), dầu hạt bông (Gossypium hirsutum L.) đã được sử dụng phòng trừ nhện đỏ Châu Âu (Panonychus ulni) hại trên cây táo (Malus syvestris); dầu đậu tương, dầu ngô, dầu hướng dương sử dụng phòng trừ nhện đỏ son hai chấm (Tetranychus urticae) trên cây thược dược (Dahlia sp.), cây ớt ngọt (Capsicum annuum L.), cây bí. Ngoài ra, dầu đậu tương, dầu ngô, dầu hướng dương, dầu lạc cũng được sử dụng để phòng trừ bọ phấn trắng (Bemisia tabac) gây hại trên cây dưa hấu, cây dưa chuột, cây bông; .[3]. Như vậy, dầu thực vật vừa là chất có khả năng bám dính cao vừa có tính chất trừ sâu bệnh tốt. Đây là một cơ sở quan trọng để kết hợp với các loại cây gia vị tạo chế phẩm thảo mộc trừ sâu. 1.1.2. Cơ sở thực tiễn của đề tài 9 Sâu bệnh hại cây trồng là một trong những rủi ro lớn làm giảm năng suất và chất lượng sản phẩm nông nghiệp. Theo số liệu công bố của FAO tính đến 1985 có tới 870 vụ dịch gây hại của sâu đối với nông nghiệp các nước Châu Á. Ở Việt Nam, hằng năm, có khoảng 30 vạn ha bị sâu bệnh phá hại [10]. Hằng năm, sâu hại làm giảm 13,8% năng suất cây trồng , bệnh làm giảm 11.6%, cỏ dại làm giảm 9,5%. Tổng cộng tất cả 3 nhóm gây hại trên gây thiệt hại 35% năng suất. Thiệt hại đối với các loại cây trồng là không giống nhau, rau thường bị sâu bệnh làm mất 38% giá trị sản lượng [9]. Đối với rau thấp tự, bọ nhảy (Phyllotreta sttriolata Fabricius) được xem là một trong những loại sâu nguy hiểm, làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất và phẩm chất của rau. Việc phòng chống bọ nhảy (Phyllotreta sttriolata Fabri.) hiện nay vẫn đang gặp nhiều khó khăn do những đặc điểm của loài này: trứng và ấu trùng của bọ nhảy được đẻ và nở ra ở dưới đất. Sâu non của nó chui ở dưới đất và gây hại còn ở giai đoạn trưởng thành thì chúng lại có khả năng nhảy mạnh gây khó khăn trong công tác phòng trừ. Ngoài ra hiện nay giới khoa học chưa tìm ra được kẻ thù tự nhiên nhằm khống chế một cách có hiệu quả loài bọ nhảy này [12]. Việc lạm dụng hóa chất bảo vệ thực trong sản xuất nông nghiệp đã để lại nhiều hậu quả nghiêm trọng. Ở Việt Nam, thuốc hóa học bắt đầu được sử dụng trong sản xuất nông nghiệp từ những năm 1950. Khi đó lượng thuốc sử dụng hàng năm ước tính chỉ khoảng 100 tấn. Chỉ hơn 30 năm sau, lượng thuốc sử dụng hàng năm đã tăng lên gấp 100 lần so với thời điểm bắt đầu sử dụng. Và tính cho đến năm 2002, lượng thuốc sử dụng hàng năm khoảng 36.000 tấn. Không chỉ lượng thuốc sử dụng tăng lên, loại thuốc cũng ngày càng đa dạng hơn, từ gần 600 loại năm 1992 lên gần 2.000 loại năm 2007 [19]. Rau là cây trồng được sử dụng nhiều thuốc BVTV nhất. Không chỉ về số lượng, chủng loại mà cả số lần phun thuốc hóa học trên 1 vụ rau cũng là điều đáng báo động. 10 . Fabr.) của chế phẩm từ cây gia vị 2. Mục đích và yêu cầu của đề tài 2.1. Mục đích của đề tài Dựa vào kết quả thí nghiệm hiệu lực tác động của các loại chế phẩm. phòng trừ sâu bệnh hại nói chung, phòng trừ bọ nhảy nói riêng và sản xuất rau sạch tôi thực hiện đề tài Hiệu lực phòng trừ bọ nhảy (Phyllotreta striolata