Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu thành phần mọt hại ngô sau thu hoạch và ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái đến sự phát triển của loài mọt Sitophilus zeamais Motschulsky trong kho bảo quản ở Sơn La

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:179

Thêm vào BST

Báo xấu

32
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục đích nghiên cứu của Luận án này nhằm xác định thành phần mọt hại ngô hạt trong kho bảo quản ở Sơn La. Ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái đến đặc điểm phát triển của loài mọt ngô Sitophilus zeamais Motschulsky làm cơ sở khoa học cho các biện pháp thích hợp bảo quản ngô hạt trong các kho bảo quản. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Sinh học: Nghiên cứu thành phần mọt hại ngô sau thu hoạch và ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái đến sự phát triển của loài mọt Sitophilus zeamais Motschulsky trong kho bảo quản ở Sơn La

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGUYỄN VĂN DƯƠNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN MỌT HẠI NGÔ SAU THU HOẠCH VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ SINH THÁI ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA LOÀI MỌT Sitophilus zeamais Motschulsky TRONG KHO BẢO QUẢN Ở SƠN LA LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC Hà Nội – 2021
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- NGUYỄN VĂN DƯƠNG NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN MỌT HẠI NGÔ SAU THU HOẠCH VÀ ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ YẾU TỐ SINH THÁI ĐẾN SỰ PHÁT TRIỂN CỦA LOÀI MỌT Sitophilus zeamais Motschulsky TRONG KHO BẢO QUẢN Ở SƠN LA Chuyên ngành: Sinh thái học Mã số: 9 42 01 20 Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS. Khuất Đăng Long 2. PGS.TS. Lê Xuân Quế Hà Nội – 2021
LỜI CAM ĐOAN Để đảm bảo tính trung thực của luận án, tôi xin cam đoan: Luận án “Nghiên cứu thành phần mọt hại ngô sau thu hoạch và ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái đến sự phát triển loài mọt Sitophilus zeamais Motschulsky trong kho bảo quản ở Sơn La”. Là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi, dưới sự hướng dẫn khoa học của PGS.TS. Khuất Đăng Long và PGS.TS. Lê Xuân Quế, các tài liệu tham khảo đều được trích nguồn. Các kết quả trình bày trong luận án là trung thực và chưa từng được công bố ở bất kì công trình nào trước đây./. Hà Nội, ngày 09 tháng 04 năm 2021 Tác giả luận án NCS. Nguyễn Văn Dương
LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Khuất Đăng Long và PGS.TS. Lê Xuân Quế, những người đã hết lòng tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án, tạo cơ hội cho tôi được nâng cao kiến thức trong nghiên cứu lĩnh vực Sinh thái học. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Đào tạo Sau đại học và Lãnh đạo Học Viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam; phòng Sinh thái Côn trùng Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật đã nhiệt tình giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi quá trình học tập và nghiên cứu tại cơ sở đào tạo. Đồng thời, tôi cũng xin được gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo Viện Sinh thái và Tài nguyên Sinh vật, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện về mặt cơ sở vật chất, tài liệu chuyên môn cũng như chia sẻ, động viên để tôi hoàn thành tốt nghiên cứu của mình. Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Tây Bắc, tập thể cán bộ và giảng viên nhà trường đã giúp đỡ, tạo điều kiện về thời gian để tôi tập trung học tập, hoàn thành Luận án. Cuối cùng, tôi cũng gửi lời cảm ơn chân thành tới người thân trong gia đình, đồng nghiệp, những người bạn đã bên cạnh, chia sẻ, ủng hộ trong suốt thời gian học tập của tôi./. Hà Nội, ngày 09 tháng 04 năm 2021 Tác giả luận án NCS. Nguyễn Văn Dương
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1 1. Tính cấp thiết của đề tài ..........................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.................................................................................2 4. Điểm mới của luận án .............................................................................................3 5. Cấu trúc của luận án ................................................................................................3 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ............................4 1.1. Nghiên cứu côn trùng gây hại nông sản bảo quản trong kho trên thế giới ...........4 1.1.1. Nghiên cứu về thành phần loài côn trùng gây hại nông sản trong kho bảo quản .........................................................................................................................4 1.1.2. Nghiên cứu về sinh học, sinh thái học của các loài hại chính cho nông sản trong kho bảo quản ...........................................................................................6 1.1.3. Nghiên cứu về thiệt hại do côn trùng gây hại nông sản trong kho bảo quản ....7 1.1.4. Các biện pháp phòng chống côn trùng gây hại nông sản trong kho bảo quản .......8 1.1.5. Nghiên cứu về mọt ngô Sitophilus zeamais Motschulsky trên thế giới................15 1.2. Nghiên cứu côn trùng hại nông sản bảo quản trong kho ở Việt Nam ...................24 1.2.1. Nghiên cứu về thành phần loài côn trùng gây hại nông sản trong kho ......24 1.2.2. Nghiên cứu về đặc điểm sinh học, sinh thái học của các loài hại chính cho nông sản trong kho bảo quản .........................................................................27 1.2.3. Nghiên cứu về thiệt hại do côn trùng gây hại nông sản trong kho bảo quản .....29 1.2.4. Các biện pháp phòng chống côn trùng gây hại nông sản trong kho bảo quản .....30 1.2.5. Nghiên cứu về mọt ngô Sitophilus zeamais Motschulsky ở Việt Nam. .....34 CHƯƠNG 2. THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .........................................................................................................39 2.1. Thời gian và địa điểm nghiên cứu ..................................................................39 2.1.1. Thời gian nghiên cứu ..................................................................................39 2.1.2. Địa điểm nghiên cứu ...................................................................................39
2.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ...................................................................41 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................41 2.2.2. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................41 2.3. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................42 2.4. Dụng cụ thí nghiệm ..........................................................................................42 2.4.1. Vật liệu nghiên cứu .....................................................................................42 2.4.2. Dụng cụ, thiết bị, hóa chất thí nghiệm ........................................................42 2.5. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................45 2.5.1. Phương pháp điều tra thành phần mọt hại ngô hạt trong kho bảo quản .....45 2.5.2. Phương pháp điều tra thành phần và hoạt động của tập hợp ong ký sinh đến mọt hại kho và loài mọt ngô Sitophilus zeamais ...........................................................46 2.5.3. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm hình thái của mọt ngô Sitophilus zeamais ...47 2.5.4. Phương pháp nghiên cứu đặc điểm sinh học của mọt ngô Sitophilus zeamais ....48 2.5.5. Phương pháp nghiên cứu tập tính đẻ trứng của Sitophilus zeamais ...........49 2.5.6. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái đến sự phát triển của Sitophilus zeamais ..........................................................................50 2.5.7. Phương pháp xử lý mẫu vật và số liệu............................................................55 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ..............................56 3.1. Thành phần mọt hại ngô hạt trong kho bảo quản ở Sơn La. .......................56 3.1.1. Thành phần và tỷ lệ các loài mọt hại ngô hạt trong kho bảo quản ở Sơn La .....56 3.1.2. Vị trí theo phân loại học các loài mọt hại ngô hạt trong kho bảo quản ở Sơn La ...................................................................................................................57 3.1.3. Khóa định loại bằng hình ảnh các loài mọt hại ngô hạt trong kho bảo quản ở Sơn La .......................................................................................................60 3.2. Đặc điểm hình thái và sinh học của mọt ngô Sitophillus zeamais ................78 3.2.1. Đặc điểm hình thái ấu trùng của Sitophillus zeamais .................................78 3.2.2. Kích thước và hình thái các pha phát triển của Sitophillus zeamais ..........80 3.2.3. Thời gian các pha phát triển của Sitophillus zeamais .................................83
3.2.4. Thời gian sống của trưởng thành và sức đẻ trứng của mọt cái Sitophillus zeamais ...............................................................................................................................86 3.2.5. Tập tính đẻ trứng của mọt trưởng thành Sitophilus zeamais ......................87 3.3. Đặc điểm sinh thái học của mọt ngô Sitophillus zeamais ..............................93 3.3.1. Diễn biến số lượng trưởng thành Sitophillus zeamais trong hai kiểu kho ................93 3.3.2. Ảnh hưởng của ẩm độ đến sự phát triển mọt ngô Sitophillus zeamais .......96 3.3.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển của mọt ngô Sitophillus zeamais ..................................................................................................................98 3.3.4. Ảnh hưởng của nồng độ ôxy đến mọt ngô Sitophillus zeamais ...............100 3.3.5. Đặc điểm lựa chọn thức ăn của mọt ngô Sitophillus zeamais ..................107 3.3.6. Thành phần và hoạt động của tập hợp ong ký sinh đến mọt ngô Sitophilus zeamais .............................................................................................................................114 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..............................................................................119 LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ...............................................................................121 TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................122 PHỤ LỤC ...............................................................................................................134
DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. Địa điểm điều tra nghiên cứu ở Sơn La .................................................39 Bảng 3.1. Thành phần và tỷ lệ các loài mọt trong các kho bảo quản ngô ở Sơn La ....56 Bảng 3.2. Kích thước chiều ngang đầu của ấu trùng S. zeamais ...........................79 Bảng 3.3. Kích thước các pha phát triển của mọt ngô S. zeamais .........................81 Bảng 3.4. Thời gian các pha phát triển của S. zeamais ..........................................85 Bảng 3.5. Thời gian sống và sức đẻ trứng của S. zeamais .....................................86 Bảng 3.6. So sánh tỷ lệ (%) trứng tích lũy trung bình trong 10 ngày của mọt ngô S. zeamais mô tả theo thực nghiệm và lý thuyết ..................................88 Bảng 3.7. Thời gian các pha phát triển của S. zeamais ..........................................96 Bảng 3.8. Tỷ lệ sống sót các pha phát triển của S. zeamais ở ba điều kiện ẩm độ và nhiệt độ 25oC ....................................................................................97 Bảng 3.9. Thời gian các pha phát triển của Sitophillus zeamais ở hai điều kiện nhiệt độ ...........................................................................................................98 Bảng 3.10. Tỷ lệ sống sót của các pha phát triển của S. zeamais ở nhiệt độ khác nhau .......................................................................................................99 Bảng 3.11. Theo dõi sự xuất hiện mọt trưởng thành S. zeamais ở các nồng độ ôxy khác nhau .............................................................................................100 Bảng 3.12. Mô tả hoạt động sống của trưởng thành S. zeamais theo thời gian trong môi trường không có ôxy ...........................................................101 Bảng 3.13. Thời gian sống sót của mọt trưởng thành S. zeamais trong môi trường không có độ ôxy. .................................................................................104 Bảng 3.14. So sánh số lượng cá thể các loài mọt trên 3 loại thức ăn (Mai Sơn, Sơn La 3–5/2019) ...............................................................................108 Bảng 3.15. So sánh số lượng cá thể các loài mọt trên 3 loại thức ăn trong kho bảo quản ngô bắp (Mai Sơn, Sơn La 3–5/2019) ........................................113 Bảng 3.16. Thành phần loài ong ký sinh thường gặp của các loài mọt hại ngô hạt được bảo quản trong kho ở Sơn La 2015–2016 ..................................115 Bảng 3.17. So sánh số lượng trưởng thành các loài ong ký sinh từ mọt hại ngô hạt bảo quản trong kho ở Sơn La theo các tháng năm 2016 ...............117
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Hình ảnh X - quang về sự di chuyển và tương tác của nhiều ấu trùng Sitophilus zeamais Motschulsky trong một hạt ngô ..............................19 Hình 2.1. Điểm điều tra thu mẫu tập trung ở Sơn La ........................................41 Hình 2.2. Một số thiết bị sử dụng trong quá trình nghiên cứu ..............................43 Hình 2.3. Sơ đồ cấu tạo hệ thống đo ôxy, ẩm độ, nhiệt độ, điểm sương MSI ............44 Hình 2.4. Hệ thống đo nhiệt ẩm, điểm sương ôxy kết nối với máy tính ...................44 Hình 2.5. Phân tích mẫu vật trong phòng thí nghiệm, Trường Đại học Tây Bắc tháng 12/2017 ........................................................................................45 Hình 2.6. Hình ảnh bình môi trường PET được thiết kế trong phòng thí nghiệm ....53 Hình 3.1. Mọt cà phê Araecerus fasciculatus .................................................65 Hình 3.2. Hình thái ngoài của Anthicus floralis ....................................................65 Hình 3.3. Hình thái ngoài của Họ Bostrychidae....................................................66 Hình 3.4. Hình thái ngoài của loài Murmidius ovalis. ..........................................67 Hình 3.5. Hình thái ngoài của mọt thuộc giống Cryptolestes ...............................67 Hình 3.6. Hình thái phần vòi kéo dài của giống Sitophilus ..................................68 Hình 3.7. Hình thái ngoài của 2 loài mọt thuộc giống Sitophilus a–Sitophilus oryzae; b–Sitophilus zeamais ................................................................69 Hình 3.8. Hình thái ngoài của loài Typhaea stercorea ..........................................72 Hình 3.9. Một số đặc điểm hình thái ngoài ...........................................................72 Hình 3.10. Hình thái ngoài 2 loài thuộc 2 giống .....................................................74 Hình 3.11. Hình thái ngoài của 2 loài thuộc giống Lophocateres và Tenebroides ...............................................................................................................77 Hình 3.12. Tương quan giữa tuổi và chiều ngang đầu ............................................80 Hình 3.13. Hình thái mọt ngô Sitophilus zeamais trưởng thành ...............................82 Hình 3.14. Trứng của mọt ngô Sitophilus zeamais .................................................82 Hình 3.15. Hình thái ngoài của ấu trùng và nhộng ...................................................83 Hình 3.16. Diễn biến tỷ lệ trứng trung bình thực tế tích lũy trong 10 ngày .............89
Hình 3.17. Mô tả tỷ lệ (%) trứng trung bình được tích lũy trong 10 ngày vào khoảng thời gian trứng đẻ cao nhất (từ 55 đến 95 ngày) .......................90 Hình 3.18. Mô tả tỷ lệ (%) trứng trung bình tích lũy trong 10 ngày của mọt ngô S. zeamais trong khoảng thời gian từ 10–35 ngày.................................90 Hình 3.19. Mô tả tỷ lệ (%) trứng trung bình tích lũy trong 10 ngày của mọt ngô S. zeamais trong khoảng thời gian từ 45–85 ngày.................................91 Hình 3.20. Mô tả tỷ lệ (%) trứng trung bình tích lũy trong 10 ngày của mọt ngô S. zeamais trong khoảng thời gian từ 105–145 ngày.............................92 Hình 3.21. Diễn biến số lượng trưởng thành mọt ngô S. zeamais ............................94 Hình 3.22. So sánh số lượng mọt trưởng thành xuất hiện.......................................101 Hình 3.23. Tỷ lệ mọt ngô S. zeamais chết theo thời gian .......................................104 Hình 3.24. So sánh tỷ lệ chết của mọt ngô S. zeamais ............................................106 Hình 3.25. So sánh tỷ lệ hao hut ngô hạt bảo quản .................................................107 Hình 3.26. So sánh tỷ lệ các loài mọt trên 3 loại thức ăn (Mai Sơn, Sơn La 3– 5/2019) .................................................................................................109 Hình 3.27. So sánh tỷ lệ (%) các loài mọt trên ngô hạt ..........................................110 Hình 3.28. So sánh tỷ lệ (%) các loài mọt trên gạo hạt dài .....................................110 Hình 3.29. So sánh tỷ lệ (%) các loài mọt trên hạt đậu tương ................................111 Hình 3.30. So sánh vị trí số lượng (%) các loài mọt hại ngô hạt trong kho ở Sơn La, 2016......................................................................................................114 Hình 3.31. Các loại loài ong ký sinh mọt hại ngô và loài Sitophilus zeamais ............116 Hình 3.32. So sánh vị trí số lượng ong ký sinh trên các loài mọt hại ngô hạt ................117 Hình 3.33. So sánh số lượng ong ký sinh vũ hóa từ mọt hại ngô hạt bảo quản trong kho ở Sơn La theo thời gian ................................................................118
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Nông nghiệp có vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế của Việt Nam, trong đó, lúa và ngô là hai cây lương thực quan trọng không thể thiếu trong chiến lược phát triển nông nghiệp. Hai cây lương thực chủ yếu này đảm bảo nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Ở Việt Nam, cây ngô có vị trí quan trọng được xếp sau cây lúa. Cây ngô được coi là cây chủ đạo trong chương trình xoá đói giảm nghèo cho các tỉnh miền núi. Ngoài phục vụ nhu cầu lương thực, các sản phẩm từ cây ngô còn được sử dụng để chế biến thành nhiều sản phẩm có giá trị cao hơn như sản xuất bánh kẹo, rượu, bia, thức ăn gia súc,… Theo Báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn năm 2013, tổng sản lượng lương thực có hạt ước tính đạt 49,3 triệu tấn, tăng 558,5 nghìn tấn so với năm trước. Trong đó, sản lượng lúa cả năm ước đạt 44,1 triệu tấn, tăng 338,3 nghìn tấn, sản lượng ngô ước đạt 5,2 triệu tấn, tăng 8,3% [1]. Với số lượng lương thực lớn như vậy, việc bảo quản sản phẩm nông nghiệp sau thu hoạch là một yêu cầu cấp thiết, trong khi phần lớn người sản xuất chủ yếu bảo quản sản phẩm lương thực sau thu hoạch theo phương thức truyền thống, điều này không chỉ làm hao hụt một lớn về số lượng mà còn làm giảm đáng kể chất lượng của nông sản trong các kho bảo quản do các loài côn trùng gây hại cho nông sản sau thu hoạch. Để duy trì được chất lượng và giảm tổn thất nông sản trong kho bảo quản, cần tìm ra được những biện pháp hiệu quả phòng chống các loài côn trùng hại nông sản nói chung và hại ngô hạt nói riêng sau thu hoạch và bảo quản trong kho. Trong bảo quản các nông sản, ngoài mục đích làm giảm sự thất thoát về số lượng và chất lượng (giá trị dinh dưỡng), việc áp dụng những biện pháp phòng chống cần đảm bảo không độc cho sản phẩm được bảo quản mà còn không gây ô nhiễm cho môi trường trong kho. Đối với nông sản như ngô hạt, một số loài côn trùng phát sinh và gây hại ngay trong kho bảo quản; một số loài xâm nhiễm từ ngoài đồng ruộng, đi theo sản phẩm sau thu hoạch để phát triển và tiếp tục gây hại trong kho. Đối với một số nông sản
2 được bảo quản sau thu hoạch ở dạng hạt như lúa, ngô và đậu đỗ, trong điều kiện thuận lợi, một số loài mọt phát triển mạnh, sinh sản nhanh gây thất thoát một lượng lớn, làm giảm đáng kể chất lượng của các loại hạt, đặc biệt đối với hạt giống, mọt hại làm giảm hoặc mất hẳn khả năng nẩy mầm của hạt giống. Trong số các loài côn trùng hại ngô hạt bảo quản trong kho, nhóm mọt hại chiếm ưu thế và gây tổn thất rất lớn. Cho đến nay, ở Việt Nam, đã có một số công trình nghiên cứu về sâu hại nông sản trong kho bảo quản. Đối với tỉnh Sơn La, chưa có công trình nào đề cập một cách đầy đủ về nhóm côn trùng hại nông sản sau thu hoạch đặc biệt là ngô hạt cũng như các biện pháp phòng chống chúng. Hiện nay, trong số những biện pháp phòng chống sâu mọt hại nông sản trong kho bảo quản, biện pháp truyền thống vẫn chỉ là phơi hoặc sấy khô trước khi được đưa vào kho bảo quản, biện pháp xông hơi hoá học thường hạn chế sử dụng nhằm đảm bảo an toàn và vệ sinh thực phẩm, biện pháp sinh học gần như rất ít được sử dụng do ít đạt hiệu quả như mong muốn. Chính vì vậy, đến nay vẫn chưa có biện pháp phòng chống nào tối ưu để giảm những tổn thất do côn trùng hại nông sản bảo quản trong kho gây ra. Từ yêu cầu của bảo quản nông sản sau thu hoạch, chúng tôi chọn đề tài “Nghiên cứu thành phần mọt hại ngô sau thu hoạch và ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái đến sự phát triển của loài mọt Sitophilus zeamais Motschulsky trong kho bảo quản ở Sơn La” làm cơ sở khoa học đề xuất biện pháp phòng chống mọt hại ngô hạt trong kho bảo quản sau thu hoạch. 2. Mục tiêu nghiên cứu Xác định thành phần mọt hại ngô hạt trong kho bảo quản ở Sơn La; ảnh hưởng của một số yếu tố sinh thái đến đặc điểm phát triển của loài mọt ngô Sitophilus zeamais Motschulsky làm cơ sở khoa học cho các biện pháp thích hợp bảo quản ngô hạt trong các kho bảo quản. 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Ý nghĩa khoa học + Bổ sung dẫn liệu về thành phần các loài mọt hại ngô hạt ở tỉnh Sơn La và xây dựng khóa định loại các loài mọt hại ngô hạt trong kho bảo quản. + Bổ sung một số dẫn liệu khoa học cơ bản về đặc điểm sinh học và sinh thái
3 học của mọt ngô Sitophilus zeamais Motschulsky + Cung cấp dẫn liệu mới về ảnh hưởng của điều kiện nghèo ôxy đến mọt ngô Sitophilus zeamais Motschulsky - Ý nghĩa thực tiễn Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học cho việc đề xuất các biện pháp bảo quản ngô hạt trong kho, giảm thiểu thất thoát do mọt ngô gây ra và bảo vệ môi trường kho bảo quản nông sản. 4. Điểm mới của luận án - Lần đầu xác định thành phần loài và xây dựng khóa định loại bằng hình ảnh cho 24 loài côn trùng hại trong kho bảo quản ngô hạt ở Sơn La. - Bổ sung một số dẫn liệu cơ bản về đặc điểm sinh học và sinh thái học của mọt ngô Sitophilus zeamais Motschulsky. - Lần đầu cung cấp dẫn liệu về ảnh hưởng của điều kiện nghèo ôxy trong bảo quản ngô hạt đến tập tính hoạt động và sự phát triển của mọt ngô Sitophilus zeamais Motschulsky ở Sơn La. 5. Cấu trúc của luận án Luận án gồm 117 trang, ngoài phần mở đầu 3 trang, kết luận và đề nghị 2 trang, nội dung chính của luận án được trình bày trong 3 chương: Chương 1. Tổng quan các vấn đề nghiên cứu 35 trang; Chương 2. Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu 17 trang; Chương 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 60 trang. Có 17 bảng, 33 hình.
4 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.1. Nghiên cứu côn trùng gây hại nông sản bảo quản trong kho trên thế giới 1.1.1. Nghiên cứu về thành phần loài côn trùng gây hại nông sản trong kho bảo quản Côn trùng vượt qua tất cả các loài sinh vật hại khác về số lượng cá thể và số lượng loài, chúng cạnh tranh với con người về nguồn lương thực, lan truyền bệnh cho con người, cho cây trồng và gia súc. Đặc điểm nổi bật của côn trùng gây hại là sự thích nghi cao với các điều kiện sống trên trái đất, chúng có thể tồn tại và hoạt động trong cả điều kiện khô hạn [2]. Những nghiên cứu về côn trùng gây hại cây trồng nông nghiệp đã có từ khá sớm, cũng từ kết quả nghiên cứu về côn trùng, con người mới tìm được những biện pháp phòng chống côn trùng gây hại. Côn trùng không chỉ gây hại cho cây trồng trên đồng ruộng, nhiều loài còn gây hại nông sản sau thu hoạch được bảo quản trong kho. Côn trùng hại nông sản trong kho làm giảm hoặc mất hoàn toàn giá trị sử dụng. Trong nhiều trường hợp, chúng gây mục nát hạt ngũ cốc dự trữ hoặc làm cho hạt giống mất khả năng nẩy mầm. Trên thế giới đã những nghiên cứu về côn trùng hại kho, thường tập trung vào những thống kê thành phần loài. Có thể tìm thấy trong các công trình về hạt dự trữ (Cotton, 1937); về dịch hại sản phẩm bảo quản của Cotton & Wilbur (1974); thành phần côn trùng ở Australia (Snelson et al., 1987) [3]; côn trùng hại hạt và sản phẩm hạt dự trữ của Cotton (1963) [4]; thành phần côn trùng trên thóc và gạo dự trữ ở Thái Lan của Nakakita et al., (1991) [5]; thành phần côn trùng gây hại trên thóc gạo ở Indonesia của Hall & McFatane, (1961) [6]. Ngoài ra, có thể kể đến các công trình nghiên cứu về thành phần loài và sinh thái học côn trùng trên hạt đóng bao (Graham, 1970; Smith, 1963; Prevett, 1964), công trình nghiên cứu về sinh thái học côn trùng trong các kho ngũ cốc (Richards & Woodroffe, 1968), về côn trùng hại kho của nông dân (Markham, 1981: dẫn theo Bùi Công Hiển, 1995) [7].
5 Theo Cotton & Wilbur (1974), côn trùng gây hại cho hạt dự trữ trong kho trên thế giới gồm 43 loài được chia làm 2 nhóm: nhóm côn trùng gây hại chủ yếu gồm 19 loài và 24 loài thuộc nhóm côn trùng gây hại thứ yếu nhưng thường xuyên xuất hiện trên hạt dự trữ (dẫn theo Snelson et al., 1987) [3]. Ở Indonesia, trên thóc và gạo dự trữ đã thống kê được 17 loài thuộc 12 họ và 2 bộ (Hall & Mcfarlane, 1961 [6]; Prakash, 1980 [8]). Film & Hagstrum (1990) [9] đã ghi nhận được 41 loài côn trùng trong sản phẩm lương thực dự trữ ở một số nước trên thế giới. Nakakita et al., (1991) [5] đã ghi nhận được 36 loài côn trùng thuộc 17 họ và 2 bộ gây hại trong thóc và gạo bảo quản ở Thái Lan năm 1991. Theo kết quả điều tra phối hợp giữa các nhà khoa học Indonesia thuộc Trung tâm sinh học nhiệt đới vùng Đông Nam Á (Seameo–Biotrop) và Viện Tài nguyên thiên nhiên (NRI) cũng như các tác giả Sukprakarn & Tauthong (1998), Nilpanit & Sukprakarn (1990) Nakakita (1994), thành phần côn trùng hại kho nông sản thuộc bộ cánh cứng (Coleoptera) và bộ cánh vảy (Lepidoptera) ở Indonesia, Thái Lan, Malaysia, Philippines và một số nước khác thuộc khu vực Đông Nam Á có 174 loài thuộc 38 họ, trong đó bộ cánh cứng (Coleoptera) có 153 loài thuộc 34 họ, chiếm 87,93%; bộ cánh vảy (Lepidoptera) có 21 loài thuộc 4 họ khác nhau, chiếm 12,07%. Kết quả trên cho thấy, khu vực Đông Nam Á có thành phần côn trùng hại kho nông sản tương đối phong phú và đa dạng hơn nhiều so với Mỹ cũng như các nước khác trên thế giới (theo Hà Thanh Hương, 2007) [10]. Reichmuth (2000) đã ghi nhận được 55 loài côn trùng trên sản phẩm lưu trữ ở Đức [11]. Theo Olsson Christian (1999) [12], côn trùng gây hại trên sắn gồm các loài mọt răng cưa (Oryzaephilus surinamensis), mọt ngô (Sitophilus zeamais), mọt nhỏ đục hạt (Rhizopertha dominica), mọt cà phê (Araecerus fasciculatus), mọt tre (Dinoderus minutus). Đối với ngô được bảo quản đã có khá nhiều nghiên cứu về thành phần côn trùng gây hại, đáng chú ý hơn cả là ở Mexico (Rojas, 1998) [13], tác giả đã tiến hành điều tra và xác định được 17 loài côn trùng gây hại cho ngô bảo quản, thuộc 9 họ và 2 bộ. Trong số đó, các loài chính gây hại là mọt ngô (Sitophilus zeamais), ngài mạch (Sitotroga cerealella) và mọt nhỏ đục hạt (Rhyzopertha dominica).
6 Snelson (1987) [14] phát hiện ở Australia những côn trùng gây hại chính ngô, lúa, lúa mì gồm mọt đục hạt (Rhyzopertha dominica), mọt bột đỏ (Tribolium castaneum), mọt gạo (Sitophilus oryzae), mọt ngô (Sitophilus zeamais), mọt răng cưa (Oryzaephilus surinamensis). Theo Arbogast & Throne (1997) [15] có 43 loài côn trùng thuộc 26 họ và 4 bộ gây hại trong kho ngô ở Nam Carolina (Hoa Kỳ). Olsson Christian (1999) [12] đã thống kê được côn trùng chính gây hại trú ngụ chủ yếu là mọt ngô (Sitophilus zeamais), mọt bột đỏ (Tribolium castaneum), mọt tre (Dinoderus minutus) và ngài mạch (Sitotroga cerealella). Khi nghiên cứu sản phẩm lương thực dự trữ ở một số nước trên thế giới, Freeman (1980) đã ghi nhận được 41 loài côn trùng. Sau đó, một nghiên cứu khác của Bengstong (1997) đã chỉ rõ các loài côn trùng gây hại kho chủ yếu là Sitophilus spp., Rhizopertha dominica, Tribolium castaneum, Sitotroga cerealella và Ephestia cautella phân bố khắp thế giới và đặc biệt các vùng khí hậu ấm áp, trong đó có 200 loài dịch hại ngũ cốc cất giữ trong kho [16]. Theo Bolin (2001), kết quả điều tra cơ bản của trường Đại học Oklahoma chỉ ra các loại côn trùng chiếm ưu thế gây hại kho gồm Rhizopertha dominica, Cryptolestes spp., Tribolium castaneum và ngài Ấn Độ Plodia interpunctella [17]. Cho đến nay, trên thế giới đã có những thành công trong việc việc bảo quản nông sản sau thu hoạch, điều này đã giảm được thiệt hại về cả số lượng và chất lượng do côn trùng gây ra và kiểm soát được sự phát triển của chúng trong kho bảo quản. Tuy nhiên, với sự thay đổi điều kiện môi trường và nguồn thức ăn, để thích nghi, các loài côn trùng hại kho cũng có sự thay đổi về thành phần, mật độ và hình thức gây hại. Ngoài ra, do sự thông thương và trao đổi hàng hóa ngày càng tăng giữa các nước, khả năng du nhập các loài côn trùng từ các sản phẩm nông nghiệp ngày càng cao. Vì vậy, việc nghiên cứu về thành phần loài côn trùng gây hại trong các kho nông sản vẫn luôn được các nhà khoa học trên thế giới quan tâm. 1.1.2. Nghiên cứu về sinh học, sinh thái học của các loài hại chính cho nông sản trong kho bảo quản Đã có những nghiên cứu trước đây chủ yếu tập trung vào các loài mọt côn trùng hại chính trong kho nông sản. Nghiên cứu về đặc điểm sinh học của côn trùng hại kho như: mọt gạo (Sitophilus oryzae), Prvett (1960) cho biết, khi đẻ trứng, mọt
7 gạo dùng vòi khoét lỗ trên bề mặt hạt rồi đẻ trứng sau đó chúng tiết ra chất nhầy bịt miệng lỗ để bảo vệ trứng. Mỗi lần đẻ một trứng, có khi từ 2–3 trứng (dẫn theo Vũ Quốc Trung, 1978) [18]. Zacher (1964) cho biết, trung bình một cá thể cái có thể đẻ được 380 trứng, cao nhất là 576 trứng. Thời gian phát triển của mọt gạo chủ yếu phụ thuộc vào nhiệt độ. Từ trứng đến trưởng thành ở nhiệt độ 27,2 ºC là 25,5 ngày; ở nhiệt độ 17 ºC là 92 ngày, tuổi thọ của mọt gạo kéo dài khoảng 8 tháng (dẫn theo Bùi Công Hiển, 1995) [7]. Đối với mọt đục hạt nhỏ (Rhizopertha dominica), kết quả nghiên cứu của Potter & Brich cho thấy, mọt đục hạt nhỏ đẻ trứng trực tiếp vào hạt và dùng chất nhầy để bảo vệ trứng. Sâu non lột xác 3 lần, thời gian phát triển của ấu trùng khoảng 28– 71 ngày (dẫn theo Vũ Quốc Trung, 1978) [18]. Theo Zacher (1964), ở điều kiện 29 o C thời gian hoàn thành một vòng đời chỉ kéo dài 4 tuần; ở nhiệt độ 21 oC, chúng hoạt động kém hơn và hầu như không có khả năng sinh sản (dẫn theo Bùi Công Hiển, 1995) [7]. Đối với mọt đục hạt nhỏ (Rhizopertha dominica F.) khó phân biệt trưởng thành đực cái một cách rõ ràng, con cái có những đốm mờ trên mặt đốt bụng thứ 3 và thứ 4, đốt thứ 5 đồng màu. Con đực có tất cả các đốt bụng màu như nhau và đậm hơn con cái (Stemley & Wilbur, 1966) [19]. Như vậy, có thể nói, cho đến nay, những nghiên cứu về sinh học, sinh thái học của các loài côn trùng hại kho nông sản chưa nhiều, thường có những nghiên cứu sâu về một số loài hại quan trọng đối với nông sản trong kho. 1.1.3. Nghiên cứu về thiệt hại do côn trùng gây hại nông sản trong kho bảo quản Nông sản bảo quản bị sâu mọt tấn công gây thiệt hại lớn về số lượng và chất lượng. Đó cũng là một trong số những nguyên nhân dẫn đến tình trạng giảm và thất thoát một lượng lớn lương thực ở một số nơi trên thế giới. Subrahmanyan (1962) đã chỉ ra rằng, tổng lương thực của thế giới đã có thể tăng lên đến 25–30% nếu tránh được mất mát nông sản sau thu hoạch (dẫn theo Bùi Công Hiển, 1995) [7]. Tổn thất sau thu hoạch của các loại nông sản thường ít được đánh giá một cách đầy đủ. Số liệu công bố thường tập trung về tổn thất về khối lượng, trong khi hầu như rất ít số liệu thiệt hại về mặt chất lượng của các nông sản được lưu trữ.
8 Sắn khô là một trong các loại nông sản rất khó dự trữ do dễ bị tấn công bởi các loài côn trùng gây hại trong kho và yếu tố khí hậu làm cho số lượng và chất lượng sắn bảo quản bị giảm nhanh. Lượng mất mát của sắn khô trong quá trình bảo quản đã được đánh giá lên đến 16% về khối lượng sau 2 tháng dự trữ ở Malaysia [20]. Ở Ấn Độ đã có báo cáo cho rằng đem nhúng nước ấm nông sản trước bảo quản có thể bảo quản trong 9 tháng mà chỉ mất đi 3% khối lượng, so với mất 5% nếu dự trữ nơi bình thường. Tuy nhiên, đối với sắn lát phơi khô, sự mất mát khoảng 12–14% khi dự trữ trong kho. Tổn thất khối lượng sắn lưu trữ ở Ghana khoảng 8% ở hộ nông dân và 21% ở các kho tập trung sau 8 tháng bảo quản (Stumpf, 1998) [21]. Những con số thống kê của tổ chức Lương thực và Nông nghiệp của Liên hợp quốc (FAO) năm 1973 đã chỉ ra rằng không lâu nữa, nguồn cung cấp lương thực của thế giới sẽ không đủ để chống lại nạn đói do thiệt hại mùa màng. Trong đó, con số cụ thể đã chỉ ra ít nhất có 10% lương thực sau thu hoạch bị mất mát do dịch hại kho, và thiệt hại có thể tới 30% phổ biến ở nhiều khu vực trên thế giới (Hall, 1970) (dẫn theo Snelson et al., 1987) [3]. Tại Hoa Kỳ, theo Pawgley (1963) tổn thất hạt bảo quản mỗi năm được báo cáo khoảng 15–23 triệu tấn, trong đó, từ 9–16 triệu tấn do côn trùng, gần 7 triệu tấn do chuột. Ở các nước thuộc châu Mỹ-Latinh, theo đánh giá, ngũ cốc và đậu đỗ đã thu hoạch bị tổn thất tới 25–50%; ở một số nước châu Phi, khoảng 30% tổng sản lượng nông nghiệp bị mất đi hàng năm (dẫn theo Vũ Quốc Trung và nnk., 1991) [22]. Đối với thóc và gạo, tổn thất sau thu hoạch tại một số nước châu Á như Malaysia là 17%, Nhật Bản là 5% và Ấn Độ là 11 triệu tấn/năm (dẫn theo Vũ Quốc Trung và nnk., 1991) [22]. 1.1.4. Các biện pháp phòng chống côn trùng gây hại nông sản trong kho bảo quản Đã có rất nhiều biện pháp được áp dụng trên thế giới để phòng chống côn trùng gây hại nông sản trong kho bảo quản, trong đó điều chỉnh các yếu tố về khí hậu (điều kiện nhiệt độ, ẩm độ, thông khí, phơi khô,…), từ đó chọn lựa khu vực xây dựng kho tàng, dạng kho, hướng kho, loại hình bảo quản, biện pháp phòng chống, thời gian phòng chống cho hợp lý sẽ giúp phòng chống côn trùng hại kho.
9 Một số biện pháp có liên quan đến kiểm dịch thực vật, biện pháp sinh học, cơ học vật lý và hóa học. Biện pháp kiểm dịch thực vật là biện pháp mang tính bắt buộc, có sự thỏa thuận trên cơ sở khoa học. Đó là việc ban hành và thực hiện các quy định mang tính pháp lý về điều kiện nhập khẩu sản phẩm nông nghiệp, giống cây trồng và vật thể khác thuộc diện kiểm dịch thực vật nhằm hạn chế sự du nhập và lây lan của các loài côn trùng gây hại nguy hiểm đối với hạt ngũ cốc nói riêng và sản xuất nông nghiệp nói chung. Việc ban hành danh mục đối tượng kiểm dịch thực vật để ngăn chặn sự du nhập và lây lan của các loài dịch hại nguy hiểm rất cần thiết đối với mỗi quốc gia trong hoạt động thương mại quốc tế hoặc thương mại trong nước. Biện pháp sinh học là hướng nghiên cứu đang được ưu tiên khuyến khích nhờ những ưu điểm của nó. Theo định nghĩa của tổ chức đấu tranh sinh học quốc tế (IOBC, 1971), biện pháp sinh học là 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 các sinh vật hại gây ra” (dẫn theo Phạm Văn Lầm, 1995) [23]. Trong phạm vi rộng hơn, phòng chống sinh học cũng bao gồm việc sử dụng các hoạt tính sinh học có nguồn gốc tự nhiên, các chất xua đuổi hoặc dẫn dụ, những chất có thể được sử dụng trong quản lý phòng chống tổng hợp côn trùng gây hại trong kho, trong một số trường hợp, những kỹ thuật này còn được gọi là các kỹ thuật công nghệ sinh học (Reichmuth, 2000). Cũng theo Reichmuth (2000) [11], biện pháp sinh học có tính chọn lọc cao và có ưu điểm phòng chống hiệu quả một loài dịch hại mà không ảnh hưởng đến các loài côn trùng có ích khác. Một số các kết quả nghiên cứu về biện pháp sinh học phòng chống côn trùng gây hại trong kho có thể tìm thấy trong các công trình của một số tác giả như Nakakita et al., (1991) [5] đã ghi nhận được ba loài ong ký sinh ở côn trùng hại trong các kho lương thực ở Thái Lan, đó là Theocolax elegans (Westwood), Proconus sp. và Bracon hebetor (Say); một số loài bắt mồi như kiến (4–5 loài), bọ xít Xylocoris flavipes Reuter, Scenopinus fenestralis (Linnaeus) và bọ cạp giả Chelifer sp. Reichmuth (2000) [11] cho biết bọ xít Xylocoris flavipes ăn trứng, ấu trùng và
10 nhộng nhiều loài côn trùng gây hại trong kho như: Plodia interpunctella, Corcyra cephalonica, Ephestia cautella, Acanthoscelides obtectus, Dermestes maculatus, Sitophilus zeamais, Cryptolestes ferrugineus, Sitophilus granarius, Tribolium confusum, Tribolium castaneum, Lasioderma serricorne và Sitotroga cerealella. Cũng theo Reichmuth (2000) [11], ong Trichogramma evanescens ký sinh trứng nhiều loài côn trùng gây hại trong kho như Plodia interpunctella, Ephestia kuehniella, Corcyra cephalonica, Ephestia cautella, Acanthoscelides obtectus, Dermestes maculatus. Các công trình nghiên cứu về ong ký sinh ở côn trùng gây hại trong kho trên thế giới còn nhiều hạn chế do thường chỉ tập trung vào việc điều tra, ghi nhận thành phần loài hoặc nhân nuôi trong phòng thí nghiệm. Kết quả nghiên cứu tại Frankfort (Mỹ), Sedlacek et al., (1998) [24] ghi nhận có 7 loài ong ký sinh của côn trùng hại kho, trong đó có 3 loài thuộc họ Pteromalidae, 3 loài thuộc họ Bethylidae và 1 loài thuộc họ Braconidae. Cũng như những nghiên cứu về ong ký sinh ở côn trùng gây hại trong kho. Các nghiên cứu về sinh vật gây bệnh cho côn trùng hại kho cũng có nhiều hạn chế. Phần lớn các loài côn trùng gây hại trong kho thuộc bộ cánh Cứng (Coleoptera), chúng thường bị các loài sinh vật gây bệnh như nấm, tuyến trùng, vi khuẩn, virus … gây bệnh. Tuy nhiên, các nghiên cứu chủ yếu mới chỉ tập trung vào nhóm vi khuẩn gây bệnh. Nghiên cứu về sử dụng vi khuẩn Bacillus thuringensis để phòng chống sâu hại kho cũng được đề cập khá sớm (Berliner, 1911; McGaughey, 1980; Subramanyan & Culkomp, 1985; Sukprakarn, 1990) (dẫn theo Bùi Công Hiển, 1995 và Phạm Văn Lầm, 1995) [7], [23]. Berliner (1911) đã phân lập được vi khuẩn Bacillus thuringiensis từ ấu trùng của Ephestia kuehniella Zeller tại Thuringia. Người ta đã phát hiện được 525 loài thuộc 13 bộ côn trùng bị nhiễm vi khuẩn Bacillus thuringiensis, trong đó nhiều nhất là bộ cánh vảy (318 loài), sau đó là bộ hai cánh (59 loài), bộ cánh cứng (34 loài) và