Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu loài nấm ký sinh côn trùng có tiềm năng trong phòng chống ve sầu hại cà phê vùng Tây Nguyên

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:186

Thêm vào BST

Báo xấu

37
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài nghiên cứu nhằm xác định được các đặc điểm sinh học, sinh thái, điều kiện nhân sinh khối tạo chế phẩm sinh học của loài nấm ký sinh côn trùng có tiềm năng trong phòng chống ve sầu hại cà vùng Tây Nguyên.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Nông nghiệp: Nghiên cứu loài nấm ký sinh côn trùng có tiềm năng trong phòng chống ve sầu hại cà phê vùng Tây Nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM ----------------------------------------- TRẦN VĂN HUY NGHIÊN CỨU LOÀI NẤM KÝ SINH CÔN TRÙNG CÓ TIỀM NĂNG TRONG PHÒNG CHỐNG VE SẦU HẠI CÀ PHÊ VÙNG TÂY NGUYÊN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM -----------------*------------------- TRẦN VĂN HUY NGHIÊN CỨU LOÀI NẤM KÝ SINH CÔN TRÙNG CÓ TIỀM NĂNG TRONG PHÒNG CHỐNG VE SẦU HẠI CÀ PHÊ VÙNG TÂY NGUYÊN Chuyên ngành: Bảo vệ thực vật Mã số: 9.62.01.12 LUẬN ÁN TIẾN SĨ NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Lê Văn Trịnh TS. Nguyễn Văn Liêm HÀ NỘI – 2020
i LỜI CẢM ƠN Qua một thời gian nỗ lực học tập và nghiên cứu, tới nay tôi đã hoàn thành luận án tiến sĩ: “Nghiên cứu loài nấm ký sinh côn trùng có tiềm năng trong phòng trừ ve sầu hại cà phê vùng Tây Nguyên”. Trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu, tôi đã nhận được sự dạy bảo tận tình của các thầy cô, đồng thời cũng nhận được sự giúp đỡ và động viên của các đồng nghiệp, gia đình và bạn bè. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Đào tạo sau đại học, Viện Khoa học nông nghiệpViệt Nam, Viện Bảo vệ thực vật đã đào tạo và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu đề tài luận án này. Đặc biệt tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy PGS. TS Lê Văn Trịnh và TS. Nguyễn Văn Liêm đã tận tâm truyền đạt kiến thức cho tôi và về lòng say mê nghiên cứu khoa học. Tôi xin chân thành cảm ơn các chị em anh đồng nghiệp của Trung tâm Đấu tranh Sinh học - Viện Bảo vệ thực vật, cùng các đồng nghiệp nơi tôi công tác và bạn bè đã động viên và giúp đỡ tôi hoàn thành đề tài luận án tốt nghiệp này. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu nặng tới những người thân trong gia đình, bố, mẹ, vợ con, anh chị em đã động viên, giúp đỡ tôi cả về vật chất lẫn tinh thần trong quá trình học tập. Hà Nội, ngày ..... tháng ..... năm 2020 Tác giả Trần Văn Huy
ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận án này là trung thực, không trùng lặp với các đề tài khác và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào. Hà Nội, ngày .....tháng .....năm 2020 Tác giả Trần Văn Huy
iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................... i MỤC LỤC.............................................................................................................iii DANH MỤC BẢNG ............................................................................................. vi DANH MỤC HÌNH .............................................................................................. vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ....................................... xi MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1 CHƯƠNG I CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU ....................... 4 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài ................................................................................. 4 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu ....................................................................... 5 1.2.1. Nghiên cứu về tác hại của ve sầu cây đối với cây trồng nói chung và cây cà phê nói riêng............................................................................................................ 5 1.2.2. Nghiên cứu sử dụng nấm ký sinh côn trùng để phòng trừ sâu hại cây trồng nói chung và ve sầu nói riêng ........................................................................................ 8 1.2.3. Một số đặc điểm chung của chi nấm Paecilomyces và loài nấm Paecilomyces cicadae Samson ký sinh ve sầu ............................................................................. 28 1.2.4. Các phương pháp lên men nhân sinh khối nấm ký sinh côn trùng tạo chế phẩm sinh học. ...................................................................................................... 31 1.2.5. Một số kết quả nghiên cứu về ve sầu hại cà phê ở nước ta ........................... 33 1.2.6. Nghiên cứu sử dụng chế phẩm nấm ký sinh côn trùng phòng trừ sâu hại cây trồng ...................................................................................................................... 36 1.3. Các vấn đề cần quan tâm ................................................................................ 41 CHƯƠNG II VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 43 2.1. Vật liệu, địa điểm và thời gian nghiên cứu ...................................................... 43 2.1.1. Vật liệu nghiên cứu ...................................................................................... 43 2.1.2. Dụng cụ và thiết bị thí nghiệm ..................................................................... 43 2.1.3. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ................................................................ 43 2.2. Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 44 2.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 45
iv 2.3.1. Xác định thành phần, mức độ phổ biến và khả năng phòng trừ ve sầu hại cà phê của các loài nấm ký sinh ở Tây Nguyên .......................................................... 45 2.3.2. Xác định một số đặc điểm hình thái và sinh học của nấm tua trắng P. cicadae (Pae1) .................................................................................................................... 51 2.3.3. Đặc điểm sinh học của nấm ......................................................................... 51 2.3.4. Nghiên cứu một số đặc điểm sinh thái của nấm tua trắng P. cicadae ............ 55 2.3.5. Nghiên cứu khả năng phát triển sinh khối của nấm tua trắng P. cicadae (Pae1) ..... 57 2.3.6. Thử nghiệm sử dụng nấm P. cicadae để phòng trừ ve sầu hại cà phê ............. 64 2.3.7. Các phương pháp xử lý số liệu ..................................................................... 68 CHƯƠNG III KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................... 70 3.1. Thành phần, mức độ phổ biến và khả năng gây chết ve sầu của nấm ký sinh ở Tây Nguyên ........................................................................................................... 70 3.1.1. Thành phần và mức độ phổ biến của các loài nấm ký sinh trên ve sầu hại cà phê ........................................................................................................................ 70 3.1.2. Khả năng gây chết ấu trùng ve sầu và phát triển sinh khối của các loài nấm ..... 78 3.1.3. Phân lập, tuyển chọn nguồn nấm tua trắng P. cicadae có hiệu lực gây chết cao đối với ấu trùng ve sầu hại cà phê .......................................................................... 80 3.2. Một số đặc điểm hình thái, sinh học của nấm P. cicadae (Pae1) ký sinh ve sầu hại cà phê .................................................................................................................... 83 3.2.1. Đặc điểm hình thái của nấm P. cicadae (Pae1) .............................................. 83 3.2.2. Một số đặc điểm sinh học của nấm P. cicadae (Pae1) .................................. 87 3.3. Một số đặc điểm sinh thái của nấm P. cicadae ký sinh ve sầu hại cà phê ........ 94 3.3.1. Diễn biến tỷ lệ ấu trùng ve sầu hại cà phê bị nấm P. cicadae ký sinh ngoài tự nhiên tại một số vùng thuộc khu vực Tây Nguyên ................................................. 94 3.3.2. Mức độ ký sinh gây chết ấu trùng ve sầu của nấm P.cicadae tại các tuổi vườn cà phê .................................................................................................................... 98 3.4. Nghiên cứu khả năng phát triển sinh khối của nấm P. cicadae (Pae1) .......... 100 3.4.1. Nghiên cứu kỹ thuật nhân sinh khối nấm P. cicadae (Pae1) ....................... 100 3.4.2. Khả năng ứng dụng chế phẩm P. cicadae để phòng trừ ve sầu hại cà phê .. 114 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ ................................................................................ 125
v DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU......................................... 127 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 128 PHỤ LỤC ........................................................................................................... 146 XỬ LÝ THÔNG KÊ SÔ LIỆU THÍ NGHIỆM ................................................ 146
vi DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1. Kết quả thu thập mẫu nấm ký sinh tự nhiên trên ve sầu hại cà phê tại một số địa điểm thuộc vùng Tây Nguyên (2013 - 2017) ............................................... 70 Bảng 3.2. Kết quả đọc trình tự gen của các loài nấm ký sinh ve sầu hại cà phê tại Tây Nguyên (2015-2017) ...................................................................................... 74 Bảng 3.3. Thành phần nấm ký sinh ve sầu hại cà phê tại các địa điểm thuộc vùng Tây Nguyên (Đắk Lắk, Đắk Nông, Lâm Đồng, 2013 - 2017)................................. 76 Bảng 3.4. Mức độ phổ biến của các loài nấm ký sinh ve sầu ở một số vùng trồng cà phê thuộc khu vực Tây Nguyên (2014 - 2018) ....................................................... 77 Bảng 3.5. Khả năng ký sinh gây chết ấu trùng ve sầu (Dundubia nagarasagna) hại cà phê của các loài nấm phân lập được tại Tây Nguyên (Viện BVTV, 2015) ......... 78 Bảng 3.6. Khả năng phát triển sinh khối tạo bào tử của các loài nấm ký ve sầu sinh trên môi trường gạo (Phòng TN, Viện Bảo vệ thực vật, 2015) ............................... 80 Bảng 3.7. Kết quả phân lập các chủng nấm P. cicadae ký sinh trên ve sầu hại cà phê tại Tây Nguyên (2013 - 2015) ................................................................................ 81 Bảng 3.8. Hiệu quả gây chết ấu trùng ve sầu hại cà phê của các chủng nấm P. cicadae (Nhà lưới Viện BVTV, 2015) ................................................................... 82 Bảng 3.9. Đặc điểm hình thái của chủng nấm Pae1 trên môi trường PDA .............. 84 (Phòng thí nghiệm Viện BVTV, năm 2015) ........................................................... 84 Bảng 3.10. Đặc điểm sinh trưởng, phát triển của nấm P. cicadae (Pae1) sau thời gian nuôi cấy trên môi trường PDA (Viện BVTV, 2015) ....................................... 87 Bảng 3.11. Khả năng phân giải một số cơ chất của enzyme ngoại bào các chủng nấm P. cicadae sau 5 ngày lên men chìm trên môi trường PDA (Viện BVTV, năm 2015) ....................................................................................... 89 Bảng 3.12. Sự phát triển của nấm P. cicadae (Pae1) trên các loại môi trường nuôi cấy (Viện BVTV, năm 2015) ................................................................................. 91 Bảng 3.13. Sự phát triển của nấm P. cicadae (Pae1) ở các mức nhiệt độ nuôi cấy khác nhau (Viện BVTV, năm 2015) ...................................................................... 92
vii Bảng 3.14. Sự phát triển của chủng nấm Pae1 trên môi trường có độ pH khác nhau (Phòng TN, Viện BVTV, năm 2015) ..................................................................... 93 Bảng 3.15a. Tỷ lệ ấu trùng ve sầu hại cà phê bị nấm P. cicadae ký sinh ngoài tự nhiên tại một số vùng của Tây Nguyên trong 6 tháng đầu năm 2015 ..................... 95 Bảng 3.15b. Tỷ lệ ấu trùng ve sầu hại cà phê bị nấm P. cicadae ký sinh ngoài tự nhiên tại một số vùng của Tây Nguyên trong 6 cuối năm, năm 2015 .................... 96 Bảng 3.16. Tỷ lệ ấu trùng ve sầu bị nấm P. cicadae ký sinh ở các vườn cà phê có độ tuổi khác nhau tại Tây Nguyên (2015) ................................................................... 99 Bảng 3.17. Khả năng phát triển sinh khối tạo bào tử trần của nấm P. cicadae (Pae1) trên các môi trường khác nhau (Viện BVTV, 2015)............................................. 100 Bảng 3.18. Khả năng phát triển sinh khối tạo bảo tử trần của nấm P. cicadae (Pae1) khi nuôi cấy ở nhiệt độ khác nhau (Viện BVTV, 2015) ....................................... 102 Bảng 3.19. Ảnh hưởng của độ ẩm trong môi trường nhân sinh khối đến khả năng sinh bào tử của nấm P. cicadae (Pae1) (Viện BVTV, 2015) ................................ 103 Bảng 3.20. Ảnh hưởng của khối lượng môi trường trong túi nilon đến khả năng phát triển sinh khối của nấm P. cicadae (Pae1) (Viện BVTV, 2015) ........................... 105 Bảng 3.21. Khả năng sinh bào tử của nấm P. cicadae (Pae1) sau các ngày nhân nuôi khác nhau (Viện BVTV, 2015) ............................................................................ 106 Bảng 3.22. Ảnh hưởng của kỹ thuật nhân sinh khối đến khả năng tạo bào tử trần của nấm P. cicadae (Pae1) (Viện BVTV, 2016) ......................................................... 107 Bảng 3.23. Ảnh hưởng của phương pháp bảo quản tới chấ t lươṇ g chủng giống gốc P. cicadae Pae1 (Viện BVTV, 2015 - 2016) ........................................................ 110 Bảng 3.24. Hiệu lực phòng trừ ve sầu của chế phẩm P. cicadae sau các tháng bảo quản (Viện Bảo vệ thực vật, năm 2016) ............................................................... 112 Bảng 3.25. Ảnh hưởng của chất bám dính đến sự nảy mầm của bào tử nấm P. cicadae trong chế phẩm ....................................................................................... 113 Bảng 3.26. Liều lượng sử dụng chế phẩm P. cicadae thích hợp trong phòng trừ ve sầu hại cà phê trên đồng ruộng (Krông Pắk, Đắk Lắk - 2016) .............................. 114 Bảng 3.27. Hiệu quả của chế phẩm P. cicadae trong phòng trừ ve sầu ở các thời điểm xử lý khác nhau (Ea Kênh, huyện Krông Pắk, Đắk Lắk - 2016) .................. 115
viii Bảng 3.28. Hiệu lực của chế phẩm P. cicadae đối với ấu trùng ve sầu trong điều kiện nhà lưới (Viện BVTV, 2016) ....................................................................... 116 Bảng 3.29. Hiệu quả của chế phẩm P. cicadae trong phòng trừ ve sầu hại cà phê trên đồng ruộng diện hẹp (Ea Kênh, Krông Pắk, Đắk Lắk - 2017) ....................... 117 Bảng 3.30. Hiệu lực của chế phẩm P. cicadae trong phòng trừ ve sầu hại cà phê trên đồng ruộng diện rộng tại xã Nâm N‘ Jang, năm 2018 .......................................... 118 Bảng 3.31. Hiệu lực của chế phẩm trong phòng trừ ve sầu hại cà phê trên đồng ruộng trên diện rộng tại xã Hoà Bắc, năm 2018 ................................................... 119 Bảng 3.32. Hiệu lực của chế phẩm trong phòng trừ ve sầu hại cà phê trên đồng ruộng diện rộng tại xã Kông Htok, năm 2018 ...................................................... 120 Bảng 3.33. Hiệu quả làm giảm mật độ ấu trùng ve sầu của chế phẩm P. cicadae (Pae1) tại các mô hình thử nghiệm (Đắk Song, Đắk Nông, 2018) ........... 121 Bảng 3.34. Tỷ lệ cây cà phê bị vàng lá các điểm thử nghiệm sử dụng chế phẩm P. cicadae (Pae1) để phòng trừ ve sầu (Đắk Song, Đắk Nông, năm 2018) ............... 122
ix DANH MỤC HÌNH Hình 3.1. Tỷ lệ mẫu nấm ký sinh tự nhiên trên ve sầu hại cà phê tại một số địa điểm ở vùng Tây Nguyên (2013-2017) ........................................................................... 71 Hình 3.2. Nấm tua trắng ký sinh tự nhiên trên ve sầu hại cà phê tại Đắk Lắk ........ .72 Hình 3.3. Mẫu nấm trắng vôi ký sinh ve sầu hại cà phê tại Gia Lai ........................ 72 Hình 3.4. Mẫu nấm xanh lục ký sinh ve sầu hại cà phê tại Đắk Nông .................... 73 Hình 3.5. Mẫu nấm xanh nhạt ký sinh ve sầu hại cà phê tại Gia Lai ...................... 73 Hình 3. 6. Cây phả hệ của mẫu nấm tua trắng VS 01 ký sinh ve sầu hại cà phê (bằng phần mềm Mega 6) ................................................................................................ 75 Hình 3.7. Thí nghiệm lây nhiễm các nguồn nấm ký sinh trên ve sầu trong chậu vại (Viện BVTV, 2015) ............................................................................................... 79 Hình 3.8. Các chủng nấm tua trắng P.cicadae sau phân lập (Viện BVTV, 2015) ... 81 Hình 3.9. Đặc điểm ký sinh của nấm P. Cicadae (Pae1)......................................... 83 Hình 3.10. Khuẩn lạc của chủng nấm P. cicadae (Pae1) sau 7 ngày nuôi cấy trên môi trường PDA .................................................................................................... 85 Hình 3.11. Khuẩn lạc chủng nấm P. cicadae (Pae1) sau 14 ngày nuôi cấy trên môi trường PDA ........................................................................................................... 85 Hình 3.12. Cành sinh bào tử của chủng nấm P. cicadae (Pae1) ............................. 86 Hình 3.13. Bào tử của chủng nấm P. cicadae (Pae1) ............................................. 86 Hình 3.14. Diễn biến số lượng bào tử chủng nấm Pae1 hình thành ở các ngày nuôi cấy (Viện BVTV, 2015) ........................................................................................ 88 Hình 3.15. Đường kính vòng phân giải chitin của các chủng nấm P. cicadae (Viện BVTV, năm 2015) ................................................................................................. 89 Hình 3.16. Chủng nấm P. cicadae Pae1 phát triển trong điều kiện nhiệt độ 280C sau 7 ngày nuôi cấy (Viện BVTV, năm 2015).............................................................. 92 Hình 3.17. Diễn biến tỷ lệ ký sinh tự nhiên của nấm của nấm P.cicadae trên ấu trùng ve sầu hại cà phê tại một số vùng (năm 2015) ............................................... 97 Hình 3.18. Ấu trùng ve sầu hại cà phê bị nấm tua trắng P.cicadae ký sinh tự nhiên (Quả thể (tua trắng) nấm phát triển từ ấu trùng vươn lên trên mặt đất) ................... 98
x Hình 3.19. Khả năng tạo bảo tử trần của nấm P. cicadae (Pae1) trên các môi trường nhân sinh khối khác nhau (Viện BVTV, 2015) .................................................... 101 Hình 3.20. Giống cấp 2 nấm tua trắng P. cicadae (Pae1) ..................................... 108 Hình 3.21. Sinh khối nấm P. cicadae (Pae1) trên môi trường gạo ....................... 108 Hình 3.22. Điều tra mật độ ve sầu và thu mẫu nấm ký sinh ve sầu trong mô hình ứng dụng chế phẩm ............................................................................................. 123 Hình 3.23. Nấm P. cicadae ký sinh gây chết ve sầu trong mô hình ứng dụng chế phẩm tại Đắk Song (Đắk Nông), năm 2018 ......................................................... 124 Hình 3.24. Ấu trùng ve sầu bị nấm kí sinh khi thử nghiệm hiệu lực của chế phẩm P. cicadae trong mô hình xã Nâm N’ Jang - Đắk Song, Đắk Nông .......................... 124
xi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu, Diễn giải các chữ viết tắt AT Ấu trùng Pae Paecilomyces bt Bào tử BVTV Bảo vệ thực vật CT Công thức CS. Cộng sự NNC Ngày nuôi cấy NSXL Ngày sau xử lý H (%) Độ ẩm không khí tương đối TB Trung bình ToC Nhiệt độ MH Mô hình ĐC Đối chứng MT Môi trường CN Công nghệ TXL Trước xử lý VSV Vi sinh vật CFU Đơn vị ( bào tử , sợi nấm..) hình thành khuẩn lạc TN Thí nghiệm TKKTCB Thời kỳ kiến thiết cơ bản KT Kích thước
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Cà phê là mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, đóng vai trò ngày càng quan trọng trong sự phát triển kinh tế của đất nước. Hàng năm, nước ta xuất khẩu khoảng trên 1 triệu tấn cà phê nhân, mang lại kim ngạch gần 2 tỷ USD. Hiện tại tổng diện tích cà phê của cả nước khoảng 600.000 hecta. Với điều kiện tự nhiên thích hợp như đất đỏ bazan màu mỡ, tầng canh tác dày và khí hậu thuận lợi, Tây Nguyên là nơi trồng tập trung với diện tích rất lớn khoảng 576.800 ha chiếm trên 90% của cả nước. Trong những năm gần đây sản xuất cà phê ở nước ta đang gặp nhiều thách thức như hạn hán, dịch hại…, trong đó sự gia tăng thành phần các loại sâu bệnh hại đang là một trở ngại lớn, ảnh hưởng đến năng xuất chất lượng cà phê. Một trong những sâu hại mới nổi trên cây cà phê tại Tây Nguyên là các loài ve sầu. Ấu trùng của ve sầu sống trong đất hút nhựa làm hỏng bộ rễ dẫn đến lá cà phê bị vàng héo, quả bị rụng, nếu chúng phát sinh với mật độ cao, cây cà phê có thể bị chết. Cà phê tại các tỉnh Đắk Lắk, Đắk Nông, Lâm Đồng, Gia Lai đã bị ve sầu phát sinh gây hại từ năm 2005 và trở lên nghiêm trọng hơn vào năm 2006- 2007. Nhiều khu vực trồng cà phê tập trung, mật độ ve sầu phát sinh trung bình từ 80- 100 con/gốc, có nơi lên đến 800- 1000 con/gốc. Tổng diện tích cà phê có sự hiện diện và gây hại của ve sầu tại 2 tỉnh Đắk Lắk và Lâm Đồng tới gần 11.000 ha (Phạm Thị Vượng và CS, 2010). Hiện nay, đối tượng ve sầu vẫn đang gây hại cục bộ tại nhiều vùng trồng cà phê của Tây Nguyên và tiềm ẩn nguy cơ bùng phát thành dịch trên diện rộng. Việc phòng trừ ve sầu hại cà phê gặp rất nhiều khó khăn do phần lớn thời gian của ấu trùng của chúng sống trong đất, đào lỗ và chích hút nhựa rễ cây trồng. Để phòng trừ ve sầu, người trồng cà phê vẫn chủ yếu sử dụng thuốc hóa học với liều lượng cao tưới vào gốc, cho hiệu quả không cao đồng thời gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt là môi trường đất và nước ngầm. Trên thế giới và Việt Nam, việc sử dụng chế phẩm sinh học từ các loài nấm kí sinh sâu hại trong đất trong đó có các loại sâu hại vùng rễ cà phê đang trở thành xu hướng chủ đạo. Trên thực tế, ve sầu
2 hại cà phê ở các tỉnh tây nguyên bị nhiều loại nấm ký sinh gây chết tự nhiên. Trước thực tiễn dịch hại ve sầu trên cây cà phê tại Tây Nguyên đang có chiều hướng gia tăng, việc nghiên cứu, ứng dụng loài nấm kí sinh côn trùng có tiềm năng trong phòng trừ đối tượng này là yêu cầu cấp thiết của sản xuất cà phê hiện nay. 2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 2.1. Mục tiêu Xác định được các đặc điểm sinh học, sinh thái, điều kiện nhân sinh khối tạo chế phẩm sinh học của loài nấm ký sinh côn trùng có tiềm năng trong phòng chống ve sầu hại cà vùng Tây Nguyên. 2.2. Yêu cầu - Thu thập, phân lập và xác định thành phần nấm ký sinh tự nhiên trên ve sầu hại cà phê vùng Tây Nguyên. - Xác định đặc điểm sinh học, sinh thái học của chủng nấm có hoạt lực gây chết cao đối với ve sầu hại cà phê. - Xác định được kỹ thuật nhân sinh khối sản xuất chế phẩm sinh học từ chủng nấm có hiệu lực cao trong phòng trừ ve sầu hại cà phê. - Xác định được hiệu quả của chế phẩm sinh học sản xuất từ chủng nấm tiềm năng trong phòng trừ ve sầu hại cà phê trên đồng ruộng diện hẹp, diện rộng và mô hình thử nghiệm. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1. Ý nghĩa khoa học Cung cấp dẫn liệu khoa học mới về thành phần nấm ký sinh trên ve sầu, về đặc điểm sinh học, sinh thái và khả năng ký sinh gây chết của nấm Paecilomyces cicadae đối với ve sầu hại cà phê trong điều kiện sinh thái ở vùng Tây Nguyên, làm cơ sở định hướng nghiên cứu và ứng dụng các loài nấm ký sinh sâu hại khác thuộc chi nấm Paecilomyces trong công tác đấu tranh sinh học với sâu hại cà phê nói riêng và sâu hại cây trồng nói chung.
3 3.2. Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu về điều kiện thích hợp (môi trường, nhiệt độ, pH) để nấm P. cicadae phát triển sẽ là cơ sở để xây dựng quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm sinh học từ loài nấm này phục vụ quản lý ve sầu hại cà phê có hiệu quả, an toàn và bền vững. Góp phần khai thác, sử dụng các tác nhân sinh học có ích trong phòng chống sâu hại, bảo vệ môi trường sinh thái, tăng năng suất và chất lượng cà phê ở nước ta. 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4.1. Đối tượng nghiên cứu - Các nguồn nấm ký sinh ve sầu hại cà phê tại vùng Tây Nguyên - Nấm Paecilomyces cicadae ký sinh ve sầu hại cà phê. - Ve sầu hại cây cà phê ở vùng Tây Nguyên. 4.2. Phạm vi nghiêncứu - Đặc điểm hình thái, sinh học và sinh thái nấm P. cicadae ký sinh ve sầu hại cà phê ở vùng Tây Nguyên. - Xác định khả năng nhân nuôi và sử dụng nấm P. cicadae để phát triển chế phẩm sinh học phục vụ phòng trừ ve sầu hại cà phê. 5. Những đóng góp mới của luận án - Lần đầu tiên xác định được 7 loài nấm ký sinh ve sầu thuộc các chi Paecilomyces, Metarhizium, Beauveria, Cordyceps và nghiên cứu có hệ thống về đặc điểm hình thái, sinh học, sinh thái và tiềm năng ký sinh của nấm P. cicadae trên ve sầu hại cà phê ở vùng Tây Nguyên. - Cung cấp các dẫn liệu khoa học mới về điều kiện và kỹ thuật thích hợp trong nuôi nhân, phát triển sinh khối nấm P. cicadae theo hướng tạo chế phẩm sinh học. - Bước đầu phát triển được chế phẩm nấm P. cicadae cho hiệu quả phòng trừ ấu trùng ve sầu hại cà phê trên diện hẹp đạt 78,2%, trên diện rộng đạt 74,6- 75,3% và trong mô hình ứng dụng chế phẩm đạt 67,8- 68,5%.
4 CHƯƠNG I CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài Côn trùng thường bị nhiễm nhiều loài vi sinh vật như vi rút, vi khuẩn, nấm, tuyến trùng và nguyên sinh động vật. Trong đó, nấm ký sinh côn trùng có cơ chế xâm nhiễm chủ động vào cơ thể sâu hại và có khả năng phát tán nhanh bằng nhiều con đường như tiếp xúc, nhờ gió, ký chủ,v.v. Mặt khác, chúng có thể tồn tại lâu dài trong đất, trên cơ thể sâu hại nên chúng đóng vai trò quan trọng trong việc khống chế côn trùng có hại. Đây là những tác nhân sinh học hữu dụng trong hệ thống quản lý sâu hại tổng hợp IPM (Gillespie, 1986; Rombach et al., 1986). Theo nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam cho thấy, hiện nay có khoảng hơn 700 loài nấm ký sinh côn trùng, đa số chúng thuộc lớp Hyphomycetes và thuộc ngành phụ nấm bất toàn Deuteromycotina (Wang X.X., 2007). Trong đó, một số loài nấm thuộc các chi Metarhizium, Beauveria và Paecilomyces đang được ứng dụng rộng rãi để phòng chống nhiều loại sâu hại cây trồng. Cho đến nay, đã có nhiều chế phẩm sinh học được sản xuất từ các nguồn nấm ký sinh côn trùng. Các chế phẩm này có có hiệu quả cao trong việc phòng chống sâu hại cây trồng, đồng thời bảo vệ môi trường và sức khỏe con người (Noris et al., 2002). Các loài ve sầu hại cà phê có giai đoạn ấu trùng sống trong đất với thời gian dài, từ 1 đến 2 năm, có loài lên tới 17 năm nên thường bị nhiều loài nấm ký sinh gây chết (Richard et al., 1976; Chen et al., 1991; Duke et al., 2002; Phạm Thị Vượng và CS., 2010; Kusavadee Sangdee, 2015). Mặt khác do hệ sinh thái vườn cà phê có thời gian hình thành phát triển tương đối dài, thành phần chủng loài sinh vật có tính ổn định tương đối cao. Đặc biệt trong khu vực tán và gốc cà phê với ẩm độ không quá cao cũng không quá thấp khoảng 65 – 80%, được che bóng quanh năm nên hạn chế ánh sáng trực xạ. Dịch ve sầu hại cà phê thường phát sinh và gây hại cục bộ với mật độ cao, đây là những điều kiện rất thuận lợi cho nấm ký sinh gây bệnh, lây nhiễm trong quần thể ve sầu. Trên thực tế, nhiều loài ve sầu có tỷ lệ bị nấm ký sinh tự nhiên khá cao, như loài ve sầu Magicicada tredecassini tại bang Arkansas của Mỹ có thời điểm bị nấm ký sinh lên đến 10,6% (Duke et al., 2002).
5 Đối với chi nấm Paecilomyces trong đó có loài Paecilomyces cicadae ký sinh ve sầu cũng đã có một số tác giả trên thế giới quan tâm nghiên cứu và đã đưa ra một số dẫn liệu về phân loại học và một số chỉ dẫn để nhân nuôi chúng (Chen et al., 1991; Samson et al., 2004; Liang et al., 2005; Peter et al., 2006). Hầu hết các công trình nghiên cứu nêu trên đều nhận định, các loài nấm ký sinh côn trùng thuộc chi Paecilomyces có khả năng nhân sinh khối tạo bào tử trần và có nhiều tiềm năng phát triển thành chế phẩm sinh học. Hiện nay, việc nghiên cứu khai thác các loài nấm ký sinh côn trùng để phát triển các chế phẩm sinh học phòng trừ sâu hại trong đất đang được nhiều nhà khoa học quan tâm. Đặc biệt trong bối cảnh việc sử thuốc hóa học để phòng trừ ve sầu một cách tràn lan, vừa không mang lại hiệu quả cao vừa độc hại với môi trường và sức khỏe con người. Trong thời gian gần đây, đã có một số công trình công bố kết quả nghiên cứu phân lập các loài nấm ký sinh trên sâu hại cà phê (rệp sáp, ve sầu): Metarhizium anisopliae, Beauveria bassiana, Paecilomyces spp. (Phạm Văn Nhạ và CS., 2012, 2013; Nguyễn Như Chương và CS., 2016; Đào Thị Lan Hoa và CS., 2016; Nguyễn Quang Ngọc và CS., 2017). Đồng thời, các nghiên cứu về đặc điểm sinh học, sinh thái, điều kiện nhân nuôi, khả năng tồn tại, v.v. của các loài nấm ký sinh côn trùng phổ biến như nấm xanh Metarhizium anisopliae, nấm trắng Beauveria bassiana đã được quan tâm để phục vụ nhân sinh khối, sản xuất chế phẩm và kỹ thuật sử dụng trên đồng ruộng. Các kết quả công bố đã bước đầu khẳng định vai trò của các chủng nấm ký sinh trong việc hạn chế một số loại sâu hại chính trên cây cà phê. Đây là những cơ sở khoa học và thực tiễn quan trọng, giúp định hướng cho việc thực hiện đề tài luận án. 1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu 1.2.1. Nghiên cứu về tác hại của ve sầu cây đối với cây trồng nói chung và cây cà phê nói riêng Theo Westwood (1840) ve sầu là động vật cổ xưa thuộc lớp Côn trùng (Insecta), bộ cánh nửa (Hemiptera), họ ve sầu (Cicadidae). Hiện nay, ve sầu được xếp vào bộ Cánh đều (Homoptera). Ve sầu có nhiều chi khác nhau với hàng nghìn
6 loài. Chúng sống ở các vùng nhiệt đới và ôn đới và được ghi nhận là loại côn trùng phân bố rộng nhất trong tất cả các loại côn trùng. Chúng có mặt trên tất cả các lục địa trừ châu Nam Cực. Có khoảng 200 loài thuộc 38 chi ở Australia, 38 loài thuộc 5 chi ở New Zealand, 450 loài ở Châu Phi (riêng Nam Phi có khoảng 150 loài), 100 loài ở các lãnh địa vùng cực Bắc và chỉ có một loài duy nhất ở Anh. Hai chi lớn nhất trong họ ve sầu là Pomponia và Tacua. Tuy nhiên, chi được biết nhiều nhất là Magicicada, có mặt ở hầu hết các vùng thuộc Bắc Mỹ và Nam Á (dẫn theo Phạm Thị Vượng và CS., 2010). Các tác giả khi nghiên cứu về ve sầu đều chỉ rõ, khi chúng tập trung với mật độ cao trên bộ rễ cây để hút nhựa, làm cây bị tổn thương vật lý, đặc biệt là đối với cây non (Simon, 1988; Marlatt 1923). Chúng có thể làm lá cây ngả màu vàng, cành cây trơ trụi, làm cây giảm tốc độ sinh trưởng. Một loài ve sầu có thể hại trên nhiều loại cây khác nhau và trên một loại cây có thể có nhiều loài ve sầu gây hại. Tại Australia, loài ve sầu hại cà phê được xác định là Macrotristria dorsalis. Tại Brazil loài ve sầu hại cà phê là Quesada gigas và loài này cũng hại trên các loại cây khác như bơ (American persea), ca cao (Theobroma cacao), dâu tằm (Morus alba), v.v, nếu bị hại nặng chúng có thể gây héo cây, đặc biệt đối với cây non (Simon 1988; Marlatt, 1923). Tại Mỹ, tác giả Clifford và cộng sự thuộc trường Đại học Purdue bang Indiana (2017), cho biết, ve sầu gây hại hơn 200 loại cây trồng nông lâm nghiệp. Một số loại cây thường mẫn cảm với sự gây hại của ve sầu là: cây sồi, cây hoa anh đào, cây ăn quả và cây táo gai. Theo các tác giả Raupp et al. (2005) thì sự gây hại của ve sầu đối với cây trồng chủ yếu là do ấu trùng chích hút rễ và đào hang dưới đất. Ve sầu trưởng thành gây ra thiệt hại không lớn, thiệt hại duy nhất mà ve sầu trưởng thành gây ra cho cây trồng là do đặc điểm đẻ trứng của con cái, bằng cách sử dụng một phần phụ của cơ quan đẻ trứng để đục một khe trong những cành cây, sau đó đẻ trứng vào trong khe đục. Vì vậy, làm cành non với nhiều rãnh khe thường bị gãy hoặc đổ xuống. Trên những cây phát triển tốt, sự gây hại của trưởng thành là không nghiêm trọng do cây dễ dàng thay thế những nhánh đã bị gãy hoặc bị xén bởi
7 ve sầu bằng những cành mới. Tuy nhiên, những cây mới trồng hoặc cây non có thể bị chết hoặc sinh trưởng chậm, nếu vết thương do trưởng thành gây ra rộng. Đối với các loại ve sầu hại cây cà phê, tác giả Moulds (1990) cho biết, trứng của chúng được đẻ trên thân cây, cành cấp 1, 2 của cây cà phê. Sau khi ve sầu nở, rơi xuống đất và ngay lập tức chúng tìm cách chui ngay vào trong đất và tìm đến rễ cây để chích hút nhựa và bắt đầu chu kì sống dưới đất trong suốt pha ấu trùng và chỉ ngoi lên mặt đất trước khi vũ hoá trưởng thành từ 30-60 phút. Ấu trùng sau khi chui xuống đất, đào các lỗ dọc theo các rễ chính thẳng xuống đất ở độ sâu từ 10-100 cm (tập trung chính ở độ sâu 10- 40 cm) hút dịch từ rễ cây thông qua vòi chích hút. Kết quả của việc hút dinh dưỡng của ve sầu đã gây nên 2 tác hại cho cây cà phê; tác hại thứ nhất là hút dịch rễ cây, tác hại thứ 2 quan trọng không kém là do trong quá trình đào lỗ đã gây ra hiện tượng đứt toàn bộ rễ tơ của cây, ảnh hưởng đến quá trình hút dinh dưỡng và nước của cây cà phê. Trong các vườn cà phê vào thời gian từ tháng 3-7 ấu trùng ve sầu đẫy sức chui lên khỏi mặt đất leo lên thân cây, các vật thể phía trên xung quanh gốc, nơi mà ấu trùng nằm dưới (lớp cành khô, lá rụng,,) để lột xác, hóa trưởng thành từ 6- 7 giờ tối đến 11- 12 giờ đêm. Sau khi hóa trưởng thành, chúng bay đến các cây to để ghép đôi giao phối, sau đó quay lại các vườn cà phê để đẻ trứng vào các cành hoặc thân cây phần bánh tẻ, có kẽ nứt. Ve sầu trưởng thành cái sử dụng ống đẻ trứng cắm vào lớp vỏ cây, cành để đẻ trứng. Trứng được đẻ rời rạc từng quả theo từng ổ, mỗi ổ có từ 10 đến trên 50 trứng, một cây có thể có từ 1- 10 ổ. Số lượng ổ trứng phụ thuộc vào số lượng và kích thước cành cà phê cấp 1, 2. Ve sầu trưởng thành chọc vòi vào cành và thân cây cà phê hút dịch nhựa cây. Nơi có mật độ trưởng thành cao thường gây hại cho cây rỗ rệt (Moulds, 1990). Các tác giả Rodrigo (2010) và cộng sự đã xác định có nhiều loài ve sầu gây hại cà phê (Coffee arabica L.) ở thị trấn Sarutaisa thuộc vùng đông nam của bang São Paulo Brazil. Nhóm tác giả đã xác định được một số loài mới đó là Fidicinoides sarutaiensis Santos, Martinelli sp. và Maccagnan sp..