MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 2 3. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu 3 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu 3 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu 3 3.2. Nội dung nghiên cứu 3 Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 1.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn 4 1.1.1. Cơ sở khoa học 4 1.1.2. Cơ sở thực tiễn 7 1.2. Tình hình nghiên cứu về sâu xanh bướm trắng (Pieris rapae L.) ở trên thế giới 8 1.2.1. Vị trí phân loại, phân bố và ký chủ của Pieris rapae L. 8 1.2.2. Tác hại của Pieris rapae L. 9 1.2.3. Đặc điểm sinh vật học của Pieris rapae L. 9 1.2.4. Các biện pháp phòng chống Pieris rapae L. 11 1.3. Tình hình nghiên cứu về sâu xanh bướm trắng (Pieris rapae L.) ở Việt Nam 1 3 1.4. Chế phẩm thảo mộc phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng nông nghiệp nói chung trên thế giới và Việt Nam 14 1.4.1. Tình hình nghiên cứu chế phẩm thảo mộc phòng trừ sâu hại nông nghiệp trên thế giới 14 1.4.2. Tình hình nghiên cứu chế phẩm thảo mộc phòng trừ sâu hại nông nghiệp ở Việt Nam 19 Chương II. VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1. Thời gian, địa điểm nghiên cứu 23 2.2. Vật liệu nghiên cứu 23 2.3. Phương pháp thí nghiệm 24 2.3.1. Bố trí thí nghiệm 24 2.3.2. Phương pháp pha chế và phun thuốc 24 2.3.2.1. Phương pháp pha chế 24 2.3.2.2. Phương pháp phun thuốc 26 2.3.3. Phương pháp xác định và thu thập số liệu 26 2.4. Phương pháp xử lí số liệu 27 2.5. Tình hình sản xuất rau và thực trạng sử dụng thuốc bảo 1 vệ thực vật trong phòng trừ sâu hại tại khu vực thu mẫu nghiên cứu 27 Chương III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 30 3.1. Hiệu quả phòng trừ của các loại chế phẩm 30 3.1.1. Hiệu quả phòng trừ của chế phẩm tỏi từ vật liệu tươi 30 3.1.1.1. Hiệu quả phòng trừ của chế phẩm CP T1 30 3.1.1.2. Hiệu quả phòng trừ của chế phẩm CP T2 32 3.1.1.3. Hiệu lực tương quan giữa 2 công thức CP T1 và CP T2 34 3.1.2. Hiệu quả phòng trừ của chế phẩm tỏi từ vật liệu khô 36 3.1.2.1. Hiệu quả phòng trừ của chế phẩm CP K1 36 3.1.2.2. Hiệu quả phòng trừ của chế phẩm CP K2 39 3.1.2.3. Hiệu lực phòng trừ của chế phẩm CP K3 41 3.1.2.4. Hiệu lực tương quan giữa 3 nồng độ có hiệu lực cao nhất của 3 chế phẩm CP K1, CP K2 và CP K3 44 3.1.3. Hiệu lực tương quan giữa các chế phẩm pha chế từ vật liệu tươi và khô 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 48 1. Kết luận 48 2. Kiến nghị 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 50 PHỤ LỤC 55 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Đối với cây rau nói chung, rau họ Hoa thập tự nói riêng có vai trò rất quan trọng trong đời sống hàng ngày của con người. Bởi rau là nguồn cung cấp nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho cơ thể như prôtêin, axit hữu cơ, vitamin và các chất khoáng, ngoài ra rau còn là nguyên liệu và mặt hàng xuất khẩu có giá trị (Tạ Thu Cúc, 1997; Mai Văn Quyền, 1994; Trần Khắc Thi, 1996) [9]. Về mặt dinh dưỡng, rau cung cấp cho cơ thể những chất quan trọng có tác dụng điều hòa cân bằng kiềm tan trong máu làm tăng khả năng đồng hóa Prôtêin. Ngoài ra, chúng còn bổ sung lượng vitamin và các chất khoáng cần thiết giúp cơ thể chống bệnh phù thũng, mỏi mệt khi làm việc, tăng sự dẻo dai cho hệ tuần hoàn, 2 hệ thần kinh. Hằng ngày, để đảm bảo năng lượng cần thiết thì một người phải dùng từ 250 – 300 g (khoảng 7,5 - 9 kg rau cho 1 người/tháng). Về mặt kinh tế, rau là loại cây trồng cho hiệu quả kinh tế cao, giá trị sản xuất 1 ha rau cao gấp 2-3 lần trồng lúa và là loại hàng hóa có giá trị xuất khẩu cao. Thời kỳ 1986-1990 nước ta xuất khẩu đạt 5,15 triệu USD. Năm 1997 kim nghạch xuất khẩu rau quả của Việt Nam đạt 140 triệu USD tăng 170% so với năm 1986 và chiếm 1,6% tổng kim ngạch xuất khẩu trong cả nước. Đến năm 2006, kim ngạch rau quả đã đạt 500 triệu USD tăng hơn 350% so với năm 1997 và phấn đấu đạt 650 triệu USD vào năm 2010 [43]. Về mặt xã hội, sản xuất rau góp phần tăng thu nhập cho người lao động, giải quyết việc làm cho nông dân trong những lúc nông nhàn. Thậm chí ở một số vùng trồng rau thâm canh, sản xuất rau đã trở thành thu nhập chính và là cơ hội làm giàu cho người trồng rau. Rau xanh gồm nhiều họ khác nhau trong đó rau họ Hoa thập tự (Cruciferae) chiếm tới 50% sản lượng rau và xuất hiện quanh năm trên thị trường. Điều này có nghĩa rằng rau họ Hoa thập tự được trồng quanh năm quay vòng nhanh, thâm canh tăng vụ trồng gối lên nhau và hậu quả tất yếu kéo theo sự gây hại mạnh mẽ của dịch hại như sâu xanh bướm trắng, sâu tơ, bọ nhảy, sâu khoang,… gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất và phẩm chất rau. Để phòng trừ sâu hại họ Hoa thập tự, cho đến nay người nông dân vẫn chủ yếu dựa vào biện pháp hóa học là chính nhưng việc tuân thủ nguyên tắc 4 đúng không được quan tâm (thời gian phun, chủng loại thuốc, số lần phun và nồng độ sử dụng đều cao hơn nhiều so với khuyến cáo, thậm chí người nông dân còn trộn một số loại thuốc với nhau) chính vì vậy đã xuất hiện nhiều sâu hại với tính kháng thuốc cao như sâu tơ, sâu xanh,… Làm giảm số lượng, chủng loại các loại sinh vật có ích, gây mất cân bằng sinh thái. Đồng thời tạo điều kiện cho các loại sâu hại trước đây thứ yếu trở thành chủ yếu. Quan trọng hơn là chất lượng rau đang bị đe dọa bởi dư lượng thuốc bảo vệ thực vật điều này có nghĩa rằng sức khỏe con người bị ảnh hưởng nghiêm trọng. 3 Hiện nay, sâu xanh bướm trắng (Pieris rapae L.) là sâu hại nguy hại đối với bắp cải và rau họ Hoa thập tự ở khắp các vùng trồng rau, đặc biệt là ở phía Bắc. Sâu phá hại từ tháng 10 năm trước đến tháng 5 năm sau, gây hại nặng nhất trong tháng 2 trên bắp cải muộn. Làm sao phòng trừ được sâu hại nói chung và sâu xanh bướm trắng nói riêng mà vẫn đảm bảo tính an toàn thực phẩm cho rau? Chế phẩm thảo mộc là một hướng đi của biện pháp sinh học và đang được định hướng là biện pháp phòng trừ sâu hại an toàn và thân thiện với môi trường. Để góp phần hoàn thiện quy trình sản xuất rau an toàn chúng tôi đã tiến hành thực hiện nghiên cứu đề tài: “Hiệu lực phòng trừ sâu xanh bướm trắng (Pieris rapae Linnaeus) của chế phẩm từ cây gia vị”. 2. Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu hiệu lực của các loại chế phẩm thảo mộc từ cây gia vị với các phụ gia khác. Từ đó đưa ra công thức có hiệu lực cao nhất trong việc phòng trừ sâu xanh bướm trắng (Pieris rapae L.) hại rau họ Hoa thập tự (Cruciferae) nhằm tạo sản phẩm rau an toàn và đạt hiệu quả kinh tế cao. 3. Đối tượng, phạm vi và nội dung nghiên cứu 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3.1.1. Đối tượng nghiên cứu - Chế phẩm thảo mộc được tạo ra từ tỏi và các phụ gia khác bao gồm các công thức cụ thể như sau: CP T1, CP T2, CP K1, CP K2 và CP K3. - Sâu xanh bướm trắng (Pieris rapae L.) gây hại trên rau họ Hoa thập tự (Cruciferae). - Cây rau họ Hoa thập tự (Cruciferae): Cải bẹ và cải ngọt 3.1.2. Phạm vi nghiên cứu 4 Đề tài nghiên cứu tính khả thi của hiệu lực chế phẩm thảo mộc từ cây gia vị trong việc phòng trừ sâu xanh bướm trắng (Pieris rapae L.) trên cây rau Họ hoa thập tự (Cruciferae). 3.2. Nội dung nghiên cứu i. Đánh giá hiệu lực của chế phẩm thảo mộc từ vật liệu tươi bao gồm tỏi và các phụ gia trong việc phòng trừ sâu xanh bướm trắng (Pieris rapae L.) trên rau họ Hoa thập tự. ii. Đánh giá hiệu lực của chế phẩm thảo mộc từ vật liệu khô bao gồm tỏi và các phụ gia trong việc phòng trừ sâu xanh bướm trắng (Pieris rapae L.) trên rau họ Hoa thập tự. iii. Đánh giá hiệu lực tương quan của các chế phẩm thảo mộc từ vật liệu tươi và khô. Chương I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn 1.1.1. Cơ sở khoa học Sản xuất nông nghiệp là ngành sản xuất chịu nhiều rủi ro cao nhất bên cạnh những rủi ro do điều kiện khí hậu thời tiết, chính sách, kinh tế xã hội thì một rủi ro khác không thể không nhắc đến là rủi ro do dịch hại gây ra. Đối với rau họ Hoa thập tự được trồng rộng rãi khắp trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Nhóm rau này là đối tượng gây hại thường xuyên của các loại dịch hại khác nhau từ đầu vụ cho đến cuối vụ gây tổn thất cho người nông dân trồng rau. 5 Sâu xanh bướm trắng là loại gây hại phổ biến, phân bố ở các vùng nhiệt đới và á nhiệt đới, phá hại từ tháng 10 cho đến tháng 5 năm sau, gây hại nặng nhất là vào tháng 2 [42]. Việc phòng chống sâu xanh bướm trắng hiện nay vẫn đang gặp khó khăn và chủ yếu dựa vào biện pháp hóa học để phòng trừ. Hơn nữa khi người dân chạy theo lợi nhuận đã gây mất an toàn cho sản phẩm và tác động mạnh tới cân bằng sinh thái. Vì vậy hướng đi sử dụng biện pháp sinh học trong phòng chống dịch hại nói chung và SXBT nói riêng đang là xu hướng tất yếu. Theo Tổ chức Đấu tranh sinh học thế giới đã định nghĩa “BPSH là việc sử dụng những sinh vật sống hay các sản phẩm hoạt động của chúng nhằm ngăn ngừa hoặc làm giảm bớt tác hại do các sinh vật gây ra”. Hiện nay đang hình thành một xu hướng mới trong sản xuất nông nghiệp là làm sao sản xuất nông nghiệp bền vững, an toàn cho con người, thân thiện với môi trường và đảm bảo hiệu quả kinh tế cho người sản xuất. Để hướng tới nền sản xuất đó, những nhà nghiên cứu khoa học và người sản xuất đã cùng ứng dụng, thử nghiệm các biện pháp sinh học khác nhau trong chương trình IPM. Một trong những hướng đi đó là dùng chế phẩm thảo mộc. Sử dụng chế phẩm thảo mộc trong phòng trừ dịch hại đang là bước đi lớn trong việc hướng tới một nền nông nghiệp với sản phẩm có độ an toàn cao đối với sức khỏe của con người. Chế phẩm thảo mộc là các loại thuốc trừ sâu dựa vào các loài thực vật pha chế thành. Đề tài của chúng tôi nghiên cứu trên cơ sở sử dụng các loại cây tỏi, hành và ớt cùng các loại phụ gia khác pha chế thành chế phẩm phòng trừ P. rapae L. Cây tỏi (Allium sativum L.) thuộc họ Hành (Alliaceae) là cây thân thảo, sống hàng năm, cao 30 – 40 cm, được trồng hầu hết khắp trên thế giới. Nguyên liệu chủ yếu của cây tỏi để pha chế làm chế phẩm chính là củ của cây tỏi, là thành phần tập trung tinh dầu và hoạt chất nhiều nhất. Tinh dầu củ tỏi có tính kháng khuẩn cao, có mùi hôi gây đặc tính xua đuổi, có đặc tính gây bỏng khi tiếp xúc lâu ở nồng độ cao [4]. Nguyên nhân là thành phần chính trong tỏi chưa bị phá hủy là alliin, chất này 6 sẽ bị phân giải thành acid purivic và 2 propen sulphenic khi ta cắt hoặc xát tỏi. Chất 2 propen sulphenic lập tức chuyển thành allicin, và chính nó bị oxi hóa bởi không khí thành diallyl disulphid là thành phần chính của tinh dầu tỏi cùng với các chất liên quan khác như tri và oligosulphid tạo thành mùi tỏi. Ngoài ra còn có các sản phẩm ngưng tụ khác của allicin như ajoen, vinyl dithiin cũng tìm thấy trong tỏi. Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của các hoạt chất Alliin và Allicin trong tỏi O O S + H S NH 2 S COOH Alliin Allicin 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, . Hoạt tính kháng khuẩn được quy cho allicin. Tuy vậy allycin là một hoạt chất tương đối không ổn định, có tính phản ứng cao và có thể không có hoạt tính kháng khuẩn in vivo. Ajoen và diallin trisulfid cũng có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm. 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 dầu tỏi. Nếu ở hàm lượng thành phần tỏi dùng mỗi lần quá cao sẽ gây độc. Giá trị LD 50 của allicin cho chuột là 60mg/kg thể trọng [38]. Như vậy có thể nói 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 nếu ở hàm lượng quá cao sẽ trở thành độc tố, có thể đây là những chất có tác dụng chất việc ứng dụng để kết hợp tạo ra các độc tố trong chế phẩm thảo mộc phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng. 7 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, phytin và chất alylsunfit. Ngoài ra hành còn có tinh dầu chứa chủ yếu chất kháng sinh allicin C 6 H 10 OS 2 [5]. Hình 1.2. Cấu trúc hóa học của allicin có trong tinh dầu hành CH 2 = CH - CH 2 - S - S - CH 2 -CH = CH 2 O Chúng ta đã biết alicin là một chất dầu không màu, tan trong cồn, trong benzen, ête, khi hòa tan trong nước dễ bị thủy phân, có tác dụng diệt khuẩn rất mạnh. Cây ớt (Capsicum frutescens L.) thuộc họ Cà (Solanaceae), thân nhỏ, sống hàng năm, cao 0,5 – 1 m, phân cành nhiều, được trồng nhiều ở Việt Nam. Thành phần ớt được dùng trong pha chế chế phẩm là quả ớt được xay nhỏ. Ớt có vị cay, tính nóng, có tác dụng gây kích ứng da cho các vùng da mẫn cảm. 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. Hoạt chất chủ yếu của ớt là hợp chất của saponin là capsaicin. Ngoài ra còn có hoạt chất với tỉ lệ thấp hơn là capsidin. Khi tiêm vào trong màng bụng chất capsaicin có LD 50 trên chuột nhắt trắng là 8mg/kg. Hình 1.3. Cấu trúc hóa học hoạt chất capsaicin trong ớt H 3 CO CH 3 HO CH 2 NH C NH [CH 2 ] 4 CH=CH CH CH 3 8 Dựa trên những đặc tính trên của cây tỏi, hành và ớt, chúng tôi thực hiện đề tài này góp phần phòng trừ dịch hại nói chung cũng như SXBT nói riêng, nâng cao chất lượng của các loại rau và an toàn đối với sức khỏe của người tiêu dùng. 1.1.2. Cơ sở thực tiễn Biện pháp sinh học là bài toán giải cho xu hướng nâng cao chất lượng cây trồng, đảm bảo sức khỏe cộng đồng và thân thiện cho môi trường. Tuy thế không thể phủ nhận rằng biện pháp sinh học vẫn chưa thay thế được vị trí của thuốc hóa học. Biện pháp hóa học bắt đầu sử dụng vào những năm 1950, và chỉ sau 30 năm lượng thuốc sử dụng đã tăng 100 lần so với thời điểm ban đầu [41]. Điều này ảnh hưởng rất lớn tới sức khỏe con người và môi trường bị ô nhiễm nặng nề. Trong các loại cây trồng thì rau là đối tượng sử dụng thuốc hóa học nhiều nhất. Không chỉ về số lần phun mà còn cả về chủng loại thuốc phun, thậm chí người trồng rau còn trộn một số loại thuốc hóa học với nhau để phun. Qua kết quả điều tra cụ thể của Cục bảo vệ thực vật cho thấy; có tới 70-80% số hộ trồng rau phun từ 8-12 lần thuốc BVTV/1 vụ rau [3]. Sau khi phun thuốc BVTV, 70% nông dân cảm thấy rất mệt mỏi, 3% nông dân bị cay mắt, 19% bị nhức đầu, 6% bị chóng mặt, 4% buồn nôn, 8% ngạt thở, 17% dị ứng da và 28% bị các triệu chứng khác (kết quả điều tra nông dân năm 1977) [26]. Hàng loạt vụ ngộ độc xảy ra hầu hết các địa phương với hàng ngàn người bị ngộ độc. Bên cạnh đó số người mắc bệnh ung thư ngày càng tăng trong những năm gần đây, ước tính khoảng 200.000 người mỗi năm và khoảng 2 triệu nông dân Việt Nam mắc các chứng bệnh mãn tính. Theo Lê Thị Kim Oanh (2002) [11], ở nhiều vùng sử dụng thuốc trừ sâu, trong sữa mẹ có hàm lượng DDT đến 80 µg (Phan Rang) và 84 µg (Nha Trang). Đây là những con số biết nói về thực trạng ô nhiễm thuốc hóa học xâm hại nghiêm trọng tới sức khỏe cộng đồng và giống nòi. Để hạn chế người dân sử dụng thuốc hóa học thì phải có giải pháp hữu hiệu và đồng bộ khắc phục được những nhược điểm của biện pháp sinh học, nâng cao hiệu quả của biện pháp sinh học. Đã có nhiều chế phẩm thảo mộc được chiết xuất từ cây Neem, thuốc lá,… mang lại hiệu quả phòng trừ tốt trên các loại cay trồng 9 khác nhau. Chế phẩm thảo mộc từ cây tỏi và các phụ gia khác mà đề tài đang tạp trung nghiên cứu sẽ là hướng đi mới trong việc phòng trừ dịch hại nói chung và SXBT nói riêng trên cây rau họ Hoa thập tự. 1.2. Tình hình nghiên cứu về sâu xanh bướm trắng (Pieris rapae L.) ở trên thế giới 1.2.1. Vị trí phân loại, phân bố và ký chủ của Pieris rapae L. Để có thể phòng trừ tốt sâu xanh bướm trắng thì cần phải hiểu rõ vị trí phân loại, phân bố, ký chủ và tác hại của nó gây ra cho rau họ hoa thập tự. Sâu xanh bướm trắng được xác định như sau: Giới (Kinhdom): Animalia Ngành (Phylum): Arthopoda Lớp (Class): Insecta Bộ (Order): Lepidoptera Họ (family): Pieridae Họ phụ (Subfamily): Pierinae Giống (Genus): Pieris Theo John L. Capinera (2000) [30] P. rapae L. phân bố hầu hết các vùng khí hậu ôn hòa trên thế giới. Cũng theo John L. Capinera (2000) [30] P. rapae L. có phổ thức ăn chủ yếu trên các loại cây rau họ hoa thập tự, nhưng cũng đôi khi chúng còn được tìm thấy trên các cây khác có chứa tinh dầu mù tạt. Thức ăn thông thường của chúng là các nhóm cây rau như cây bông cải xanh, cải Bruxen, cải bắp, xúp lơ, cải xoăn, su hào, … Ngoài ra còn có các loại cây khác thuộc họ hoa thập tự nhưng mức độ thấp hơn như cây sen cạn, cây cải gió,… Ngài trưởng thành hút mật hoa ở các loại cây kí chủ trên. 1.2.2. Tác hại của Pieris rapae L. P. rapae L. là loại gây hại mạnh ở các đồng rau ở miền nam Ontario – Canada, từ mùa xuân cho đến tháng 9, hoặc từ giữa tháng 10 tới giữa tháng tháng 4 năm sau. Càng cách xa phía bắc thì vòng đời của P. rapae L. càng ngắn lại [40]. 10