kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Số 5/2007 Đa dạng loài của tập hợp sâu hại và thiên địch trên đồng lúa với hiện tượng rầy nâu bùng phát số lượng SPECIES DIVERSITY OF A HERBIVORE-NATURAL ENEMY COMMUNITY ASSOCIATED WITH RICE BROWN PLANTHOPPER OUTBREAKS IN THE RED RIVER DELTA Phạm Văn Lầm Viện Bảo vệ thực vật Abstract The intensification of irrigated rice production create outbreaks of secondary pests, notably the brown planthopper, Nilaparvata lugens (Stal), that was previously of minor significance. The study was conducted to describe the biodiversity indexes and herbivore-natural enemy community structures of rice ecosystems associated with brown planthopper outbreaks in some sites in the Red River Delta. Obtained results indicate that all samples collected from rice fields associated with BPH outbreaks have very high total abundance and varies from 602.6 in sample of Nam Đinh to 3529.2 in sample of Ha Noi. The Shannon index H' in rice fields associated with BPH outbreaks was very low, and reached only 0.04 - 0.21 in comparision with 0.82 in rice fields without BPH outbreaks. In the years without BPH outbreaks, the Shannon index H' in rice fields in the Red River Delta can reach 2.37 - 5.37. In contrast, the Simpson index D in rice fields associated with BPH outbreaks was very high, and approximately 1. The value in the rice fields without BPH outbreaks was lower (0,64 -0,76). Species richness in the rice fields associated with BPH outbreaks was not high. A total of 6 - 16 species were encountered from all studied sites. Both diversity indexes N 1 (the number of abandant species) and N 2 (the number of very abandant species) were very low, and reached only 1.04 - 1.23 and 1.01 - 1.09 (respectively). The index E 5 (species evenness) also was very low (approaches rero) because only a single species becomes more dominant in the rice fields associated with brown planthopper outbreaks. I. MỞ ĐẦU Việc thâm canh cây lúa (cấy giống lúa năng suất cao, bón nhiều phân đạm, sử dụng rộng rói thuốc húa học trừ sõu) đó làm thay đổi cấu trúc sinh quần nông nghiệp theo hướng giảm đa dạng sinh học, sinh quần nông nghiệp trở nên không bền vững do làm tăng tính trầm trọng của sâu hại. Các trận dịch của sâu hại lúa (rầy nâu, sâu cuốn kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Số 5/2007 lá nhỏ, ) đó xuất hiện thường xuyên hơn và trên quy mô ngày càng mở rộng. Cho đến nay, con người cũn biết chưa nhiều về cơ chế sinh thái dẫn tới sự giảm tính ổn định trong hệ sinh thái nông nghiệp và tính đa dạng sinh học của tập hợp chân khớp quan trọng như thế nào trong việc kỡm hóm số lượng các loài dịch hại (Bottrell, 1982; Drechsler et al., 2001; Kenmore, 1991; Kenmore et al., 1984; Loevinsohn, 1994; Way et al., 1994; Wilby et al., 2002, ). Ở nước ta có nhiều nghiên cứu về thành phần loài chân khớp (sâu hại và thiên địch) trên đồng lúa (Vũ Quang Côn, 1989; Nguyễn Văn Đĩnh, 1994; Hà Quang Hùng, 1984; Phạm Văn Lầm, 1992, 2000; Mai Quý và nnk, 1981; Viện BVTV, 1976, 1999; ).Tuy nhiên, những dẫn liệu cụ thể về chỉ số đa dạng sinh học, cấu trúc sinh quần của tập hợp chân khớp trên đồng lúa ở nước ta thỡ cú rất ớt. Cỏc dẫn liệu này gần đây mới được nghiên cứu tại Viện BVTV (Phạm Văn Lầm et al., 2006). Bài viết này cung cấp một số kết quả nghiên cứu về đa dạng sinh học của tập hợp chân khớp trên ruộng lúa khi có hiện tượng bùng phát số lượng của rầy nâu Nilaparvata lugens (Stal). II. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Đó tiến hành thu mẫu theo phương pháp tự do trên các đồng lúa có hiện tượng bùng phát số lượng của rầy nâu. Điều tra thu mẫu trên nhiều đồng lúa khác nhau ở một số tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng. Trên mỗi đồng lúa tương đối đồng nhất đó chọn 3-5 khu ruộng, trờn mỗi khu ruộng tiến hành điều tra 5 điểm chéo góc. Mỗi điểm điều tra bằng khay dầu đập 6 khóm lúa. Mẫu thu trong các điểm điều tra được đem về phũng thớ nghiệm phõn tớch định tính và định lượng. Mẫu vật sau khi phân tích được đem làm mẫu theo phương pháp thông thường và bảo quản để xác định tên khoa học. Số liệu được tớnh toỏn và xử lý theo Colwell (2000), (Hill, 1973). Cỏc chỉ tiờu đa dạng được tính toán gồm chỉ số H'=-Pi .lnPi; Pi=ni/N; D= Pi 2 ; N 0 =S; N 1 =exp (H’); N 2 =1/; E 5 =(N2-1)/(N1-1). III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 1. Tính đa dạng loài chân khớp trên ruộng lúa khi rầy nâu bùng phát số lượng Đó điều tra tại Phúc Thọ (Hà Tây), Đông Anh (Hà Nội), Vụ Bản (Nam Định) và Bỡnh Lục (Hà Nam) với 1278 khúm lỳa của 216 điểm lấy mẫu. Các mẫu điều tra được chia thành 4 nhóm: mẫu điều tra I (đang cháy rầy nâu), mẫu điều tra II (cháy rầy nâu sau điều tra 1-2 ngày), mẫu điều tra III (mật độ rầy nâu cao, nhưng không cháy rầy) và mẫu điều tra IV (không cháy rầy). Kết quả phân tích và tính toán cho thấy tất cả các mẫu thu ở ruộng lúa có hiện tượng cháy rầy nâu đều có chỉ số kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Số 5/2007 tổng phong phú đạt trị số rất lớn. Chỉ số này biến động từ 602,6 - 625,8 trong mẫu điều tra ở Vụ Bản (Nam Định) đến 3529,2 trong mẫu điều tra II tại Đông Anh (Hà Nội) (bảng 1). Trong những sinh quần cây lúa có hiện tượng cháy rầy nâu thỡ chỉ số đa dạng chung H’ (chỉ số đa dạng Shannon H') đạt rất thấp và là 0,04 - 0,21. Giá trị này thấp hơn nhiều so với chỉ số đa dạng chung H’ ở nơi không có hiện tượng cháy rầy nâu. Thí dụ, mẫu điều tra IV ở Phúc Thọ (Hà Tây) thu ở nơi không cháy rầy nâu có chỉ số đa dạng chung H’ là 0,82 (bảng 1). Nếu so với năm không có hiện tượng bùng phát số lượng của rầy nâu thỡ chỉ số đa dạng chung H’ ở nơi có hiện tượng cháy rầy nâu đạt rất thấp. Chỉ số đa dạng chung H’ của sinh quần cây lúa tại một số nơi thuộc đồng bằng sông Hồng đó điều tra được trong các năm không có hiện tượng cháy rầy nâu (2004-2005) đạt từ 2,37 đến 5,37 (Phạm Văn Lầm et al., 2006). Chỉ số phong phú D (chỉ số Simpson D) ở nơi có hiện tượng cháy rầy nâu đạt rất cao, xấp xỉ bằng 1. Chỉ số này đạt thấp hơn (0,64 -0,76) ở nơi không có hiện tượng cháy rầy nâu như trong mẫu điều tra III và IV ở Phúc Thọ (bảng 1). Trị số của chỉ số phong phú D đạt như vậy là rất cao. Trong những năm không có hiện tượng bùng phát số lượng của rầy nâu (2004- 2005) tại đồng bằng sông Hồng, chỉ số phong phú D đó điều tra được là 0,12-0,49 (Phạm Văn Lầm et al., 2006). Bảng 1. Một số chỉ số đa dạng loài trong sinh quần cây lúa có hiện tượng cháy rầy nâu TT Mẫu điều tra Tổng phong phỳ Chỉ số đa dạng chung (H’) Chỉ số Simpson (D) 1 Phỳc Thọ: mẫu điều tra I 946,9 0,21 0,93 2 Phỳc Thọ: mẫu điều tra II 3111,7 0,16 0,95 3 Phỳc Thọ: mẫu điều tra III 387,3 0,61 0,76 4 Phỳc Thọ: mẫu điều tra IV 122,0 0,82 0,64 5 Đông Anh: mẫu điều tra II 3529,2 0,04 0,99 6 Đông Anh: mẫu điều tra III 866,7 0,11 0,97 7 Vụ Bản: mẫu điều tra I 602,6 0,21 0,92 8 Vụ Bản: mẫu điều tra II 625,8 0,05 0,98 9 Bỡnh Lục: mẫu điều tra I 2256,9 0,11 0,96 10 Bỡnh Lục: mẫu điều tra II 1898,4 0,08 0,98 Ghi chỳ: I - Đang cháy rầy nâu II - Cháy rầy nâu kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Số 5/2007 sau điều tra 1-2 ngày III - Mật độ rầy nâu cao, không cháy rầy IV- Khụng chỏy rầy nõu 2. Cấu trúc sinh quần chân khớp ở ruộng lúa có hiện tượng bùng phát số lượng của rầy nâu Trong các sinh quần cây lúa ở một số nơi thuộc đồng bằng sông Hồng với hiện tượng rầy nâu bùng phát số lượng đều có số loài chân khớp hiện diện (chỉ số No) không nhiều (6-16 loài). Trong đó, số loài phát triển mạnh dễ bắt gặp (chỉ số N 1 ) thường ít và trung bỡnh là 1,04-2,26 loài; số loài chiếm ưu thế (chỉ số N 2 ) chỉ là 1,01-1,09. Hệ số cân bằng giữa các loài đạt rất thấp (0,28-0,39), cũn trị số của chỉ số đồng đều thỡ tiến gần tới trị số 0 (bảng 2). Bảng 2. Cỏc chỉ số cấu trỳc sinh quần chõn khớp ở ruộng lỳa với hiện tượng rầy nâu bùng phát số lượng TT Mẫu điều tra No N 1 N 2 E 5 e 1 Phỳc Thọ: mẫu điều tra I 16 1,23 1,07 0,31 0,07 2 Phỳc Thọ: mẫu điều tra II 16 1,18 1,05 0,30 0,06 3 Phỳc Thọ: mẫu điều tra III 14 1,83 1,31 0,37 0,23 4 Phỳc Thọ: mẫu điều tra IV 13 2,26 1,57 0,45 0,32 5 Đông Anh: mẫu điều tra II 17 1,04 1,01 0,25 0,01 6 Đông Anh: mẫu điều tra III 13 1,11 1,03 0,28 0,04 7 Vụ Bản (I) 13 1,23 1,09 0,39 0,08 8 Vụ Bản (II) 6 1,06 1,02 0,30 0,03 9 Bỡnh Lục (I) 13 1,12 1,03 0,30 0,04 10 Bỡnh Lục (II) 11 1,08 1,02 0,29 0,03 Ghi chỳ: N 0 - Tổng số cỏc loài hiện diện N 1 - Số loài với số lượng dễ bắt gặp N 2 - Số loài chiếm ưu thế E 5 - Hệ số cõn bằng giữa cỏc loài e - chỉ số đồng đều Khi có hiện tượng rầy nâu bùng phát số lượng thỡ loài phỏt triển ưu thế nhất trong sinh quần chân khớp chớnh là rầy nõu Nilaparvata lugens. Cũn cỏc loài chõn khớp khỏc phỏt sinh với mật độ rất thấp. Bọ xít mù xanh Cyrtorhinus lividipennis là loài bắt mồi tương đối chuyên tính của rầy nâu. Ở bất cứ đâu, cứ rầy nâu xuất hiện là bọ xít mù xanh cũng xuất hiện ngay sau đó. Thế nhưng, kt qu nghiờn cu khoa hc BVTV - S 5/2007 khi ry nõu t mt gõy chỏy lỳa th b xt m xanh cỳ mt thp, ch t 0,2-5,3 con/khúm. Tng t, cỏc loi nhn ln bt mi l nhúm thiờn ch khụng th thiu v rt ph bin trờn ng lỳa. Trong qun th ry nõu thng xuyờn cú mt khong 8-9 loi nhn ln bt mi. Tuy vy, khi ry nõu phỏt sinh mnh vi xu hng bựng phỏt s lng th mt chung ca cỏc loi nhn ln bt mi ny ch t 0,9 - 2,8 con/khúm (cỏ bit mi t 3,6 con/khúm). Trong khi ú, mt ry nõu khi bựng phỏt s lng (gõy chỏy ry) thng t rt cao, trung bnh 103,6-548,4 con/khỳm. Mt ny ca ry nõu so vi mt ca b xớt mự xanh v mt chung ca cỏc loi nhn ln bt mi th tng ng cao hn 9,3 - 1937,0 v 21,3 -1339,0 ln. Kt qu bng 2 cho thy trong nhng sinh qun cõy lỳa vi hin tng bựng phỏt s lng ca ry nõu thng cú s loi chõn khp hin din (ch s No) khụng nhiu (6-16 loi). thu c khong 10 loi chõn khp, mu iu tra cn phi cú t vi trm n hng ngn cỏ th chõn khp. Trong khi ú, ni khụng cú hin tng chỏy ry nõu cú c s loi chõn khp tng t th ch cn thu di mt trm cỏ th trong mu iu tra (hnh 1). Chá y rầy nâu ở Song Ph ợ ng 0 2 4 6 8 10 12 14 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Số cá thể có trong mẫu thu Số loài Không cháy rầy nâu ở Cổ Nhuế (không thâm canh) 0 10 20 30 40 50 60 70 0 200 400 600 800 1000 1200 Số cá thể có trong mẫu thu Số loài Chá y rầy nâu ở Phúc Thọ 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2000 4000 6000 8000 Số cá thể có trong mẫu thu Số loài Không chá y rầy nâu ở Phúc Thọ 0 2 4 6 8 10 12 0 100 200 300 400 Số cá thể có trong mẫu thu Số loài kt qu nghiờn cu khoa hc BVTV - S 5/2007 Chá y rầy nâu ở Vụ Bản 0 2 4 6 8 10 12 0 500 1000 1500 Số cá thể có trong mẫu thu Số loài Cháy rầy nâu ở Bình Lục 0 2 4 6 8 10 12 0 1000 2000 3000 4000 Số loài có trong mẫu thu Số loài Hnh 1. Tng quan gia s lng loi chõn khp thu c v s lng cỏ th chõn khp cú trong mu iu tra khi ry nõu bựng phỏt s lng IV. KT LUN Ry nõu l mt trong nhng sõu hi nguy him trờn cõy lỳa nc ta v nhiu nc trờn th gii. Gieo trng rng rúi ging la ci tin nng sut cao, bún nhiu phõn m v s dng thuc húa hc BVTV khụng ỳng k thut l nguyờn nhõn chớnh gõy bựng phỏt s lng ca ry nõu. Khi ry nõu bựng phỏt s lng gõy hin tng chỏy ry, th cc ch s a dng sinh hc v cu trỳc sinh qun thay i rt nhiu so vi iu kin ry nừu pht sinh bnh thng. Cỏc ch s ny u thay i theo hng gim a dng sinh hc trong sinh qun cõy lỳa, lm cho sinh qun cõy lỳa tr nờn khụng bn vng v lm tng tớnh trm trng ca sõu hi. TI LIU THAM KHO 1. V Quang Cn (1989), Cc loi ký sinh v hiu qu ca chỳng trong vic hn ch s lng sõu cun lỏ nh hi lỳa. TC Nng nghip & Cng nghip thc phm, 3:156-161. 2. Nguyn Vn nh (1994), Nghiờn cu c im sinh hc v kh nng phng chng mt s loi nhn hi cừy trng H Ni v ph cn. Tỳm tt lun n PTS, H Ni: 24 trang. 3. H Quang Hng (1984), Thnh phn ong ký sinh trng sừu hi la vng H Ni: c tớnh sinh hc, sinh thỏi hc ca mt s loi cú trin vng. Tỳm tt lun n PTS, H Ni: 24 trang. 4. Phm Vn Lm (1992), Thnh phn thiờn ch ca ry nõu hi lỳa. TC Bo v thc vt 6: 4-7. 5. Phm Vn Lm (2000) Danh lc cỏc loi sõu hi lỳa v thiờn ch ca chỳng Vit Nam. Nxb Nụng nghip, H Ni: 190 tr. 6. Phm Vn Lm, Nguyn Th Thnh, Trng Th Lan, Nguyn Vn Liờm, Nguyn Kim Hoa (2006) Nghiờn cu s thay i a dng sinh hc v sõu hi v thiờn ch trờn ng lỳa di nh hng ca h thng canh tỏc khỏc nhau v gii phỏp qun lý chng theo hng bn vng (2004-2005). Bỏo cỏo nghim thu ti, 96 trang. 7. Mai Qu, Trn Th Li, Trn Th kết quả nghiên cứu khoa học BVTV - Số 5/2007 Bớch Lan (1981), Kết quả điều tra cơ bản động vật miền Bắc Việt Nam. Nxb Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội, tr. 43- 245. 8. Viện BVTV (1976), Kết quả điều tra côn trùng 1967-1968. Nxb Nụng thụn, Hà Nội: 426-430. 9. Viện BVTV (1999), Kết quả điều tra côn trùng và bệnh cây ở các tỉnh miền Nam 1977-1979. Nxb Nụng nghiệp, Hà Nội: 170-172. 10. Bottrell D.G.1(982), Principles of integrated pest management. In: Integrated pest management in rice in West Africa, WARDA: 183-195. 11. Colwell R. (2000), EstimateS: Statistical estimation of specíe richness and shared species from samples. Version 6. In. User's Guide and application published at: http://viceroy.eeb.uconn.edu/estimate s. 12. Drechsler M., Settele J. (2001), Predator-prey interactions in rice ecosystems: effects of guild composition, trophic relationships, and land use chages - a model study exemplified for Philippine rice terraces. Ecol. Model. 137: 135-159. 13. Hill M.O. (1973), Diversity and evenness:a unifying notation and ớt consequences.Ecology 54:427-32. 14. Kenmore P.E. (1991), Indonesia's integrated pest management - a model for Asia. Philippines: 56 pp. 15. Kenmore P.E., Carino F.O., Perez C.A et al. (1984), Population regulation of the rice brown planthopper (Nilaparvata lugens Stal) within rice fields in the Philippines. Jour. of Plant Prot. in the Tropic 1: 19-37. 16. Loevinsohn M.E. (1994), Rice pests and agricultural environments. In: Biology and management of rice insects. Wiley, New Delhi: 485-511. 17. Way M.J., Heong K.L. (1994), The role of biodiversity in the dynamics and management of insect pests of tropical irrgated rice - a review. Bull. of Ento. Res. 84: 567- 587. 18. Wilby A., Thomas M. B. (2002b), Are the ecological concepts of assembly and function of biodiversity useful frameworks for understanding natural pest control ? Agr. and Forest Entomol. 4: 237-243. . nghiên cứu khoa học BVTV - Số 5/2007 Đa dạng loài của tập hợp sâu hại và thiên địch trên đồng lúa với hiện tượng rầy nâu bùng phát số lượng SPECIES DIVERSITY. đa dạng sinh học của tập hợp chân khớp trên ruộng lúa khi có hiện tượng bùng phát số lượng của rầy nâu Nilaparvata lugens (Stal). II. NGUYÊN LIỆU VÀ