TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH KHOA NÔNG LÂM NGƯ -------------- TÊN ĐỀ TÀI: “MỐI QUAN HỆ GIỮA ONG Euplectrus xanthocephalus Girault NGOẠI KÝ SINH VỚI SÂU KHOANG HẠI LẠC Sppdoptere litura Fabricius” KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH NÔNG HỌC Người thực hiện: Nguyễn Thị Thuý Hương Lớp: 45K2 – Nông học Người hướng dẫn: PGS. TS. Trần Ngọc Lân 1 VINH – 1.2009 MỞ ĐẦU 1. Tầm quan trọng của việc nghiên cứu đề tài Hiện nay trong sản xuất nông nghiệp để nông sản đạt năng suất cao, phẩm chất tốt là vấn đề đã và sẽ được quan tâm nhiều nhất. Tuy nhiên, một trở ngại lớn chưa khắc phục nhiều là sự giảm sút chất lượng nông sản do sâu bệnh gây ra. Ở Việt Nam ước tính hàng năm có tới 20% sản lượng nông sản cây trồng bị thiệt hại do sâu bệnh gây nên [23]. Sau một thời gian dài sử dụng phòng trừ dịch hại thuốc hoá học đã biểu hiện những mặt trái như ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người, gây ô nhiễm môi trường, tăng tính chống thuốc của dịch hại, tiêu diệt thiên địch, phá vỡ cân bằng sinh thái gây ra những vụ “bùng nổ” sâu hại [20]. Ngày nay chiến lược bảo vệ cây trồng được xác định không những vì lợi ích kinh tế trước mắt mà còn bởi sự an toàn sinh thái học, môi trường, bảo vệ sức khoẻ con người và gia súc. Đẩy mạnh việc bảo vệ các loài thiên địch, duy trì sự đa dạng của chúng trong hệ sinh thái nông nghiệp, tăng cường và nâng cao sự hiểu biết về đa dạng sinh học cũng như các mối quan hệ giữa các loài thiên địch với các loại dịch hại bản địa đã và đang là một việc rất cần thiết. Việc duy trì, bảo vệ và sử dụng các loài ký sinh ở sâu hại như là một thành tố không thể thiếu được trong hệ thống phòng trừ tổng hợp sâu hại cây trồng, đặc biệt là cây lạc, một cây trồng cung cấp nguồn dinh dưỡng cao khó thay thế trong cơ cấu cây trồng hiện nay ở Việt Nam. Cây lạc (Arachis hypogaea L.) là cây công nghiệp thực phẩm ngắn ngày có nguồn gốc từ Nam Mỹ, cây lấy dầu có giá trị kinh tế cao và giàu chất dinh dưỡng (hạt lạc chứa 44 - 56% dầu, 25 - 43% protein, 6 - 22% gluxit, nhiều vitamin nhóm B…) [8]; đồng thời là cây cải tạo đất (ở các nước nhiệt đới, trên một ha lạc cố định được 33 - 111 kg N). Cây lạc đóng vai trò đặc biệt quan trọng trong hệ thống nông nghiệp ở vùng nhiệt đới bán khô hạn như Việt Nam, nơi mà khí hậu biến động và canh tác khó khăn. Trong số 25 nước trồng lạc ở châu Á, Việt Nam đứng 2 thứ 5 về sản lượng nhưng năng suất còn thấp (dẫn theo Nguyễn Thị Hiếu, 2004) [12]. Tuy vậy, tiềm năng phát triển của cây lạc ở nước ta còn rất lớn, diện tích có thể lên đến 40 - 50 vạn ha với hai vùng trồng lạc lớn là Nghệ Tĩnh và Đông Nam Bộ. Tại Nghệ An, lạc là một trong ba cây công nghiệp ngắn ngày chủ lực, sản lượng lạc hàng năm mang lại cho người sản xuất tương đương với 9 vạn tấn thóc (Sở NN và PTNT Nghệ An, 2001). Năm 1996, tỉnh xuất khẩu 20000 tấn lạc vỏ, thu về 13,06 triệu USD, chiếm 58,2% tổng kim ngạch xuất khẩu các mặt hàng nông lân hải sản (Trần Kim Đôn, 2001). Từ năm 1996 đến nay, diện tích và năng suất lạc không ngừng tăng lên và có khả năng mở rộng diện tích tới 35 000 ha (Cục Thống kê Nghệ An, 1999) (dẫn theo Nguyễn Thị Thúy, 2007) [18]. Năng suất cây lạc nhìn chung còn thấp và không ổn định mà một nguyên nhân quan trọng là do lạc bị nhiều sâu phá hoại; chúng vừa gây hại trực tiếp vừa là môi giới truyền bệnh (rầy, rệp, bọ trĩ,…). Trong các loài sâu hại thì nhóm sâu ăn lá bộ cánh vảy mà đặc biệt là sâu khoang (Spodoptera Litura Fabr) là loại nguy hiểm nhất, có thể gây hại tới 81%, làm giảm 18% năng suất và đã phát triển thành dịch ở nhiều vùng trồng lạc (Phạm Thị Vượng và cộng sự, 1996; Đặng Trần Phú và công sự, 1997) [21, 4]. Ngoài ra đây cũng là loài sâu có tính chống thuốc cao với hầu hết các loài thuốc hiện nay, vì vậy việc phòng trừ gặp nhiều khó khăn. Trong khi đó, số lượng cá thể của những loài côn trùng bắt mồi, côn trùng ký sinh trong tự nhiên là một tài nguyên vô giá, dưới những điều kiện cho phép chúng luôn có vai trò quan trọng trong việc hạn chế số lượng sâu hại trên đồng ruộng. Vì vậy, việc sử dụng loài thiên địch để hạn chế số lượng côn trùng hại là một trong những đặc điểm chủ yếu trong chương trình quản lý dịch hại cây trồng, trong đó bảo vệ và lợi dụng các loài côn trùng bắt mồi, côn trùng ký sinh là phương pháp đỡ tốn kém nhất. Đặc biệt, sự phát triển và thực hiện hệ thống biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp (IPM và IPM - B) là mối quan tâm hàng đầu của nhiều quốc gia trên thế giới trong đó có Việt Nam. De Geer đã nói: “Chúng ta không khi nào có thể phòng 3 chống côn trùng hại thành công mà lại thiếu sự giúp đỡ của côn trùng khác” (Weiss, 1936). Theo báo cáo của tổ chức IRRI thì: “Kẻ thù tự nhiên như bắt mồi, ký sinh và bệnh hại côn trùng thường xuyên tiêu diệt 95 - 99% sâu hại khi trên đồng ruộng không sử dụng thuốc trừ sâu”. Do đó, thời gian gần đây các nhà BVTV đã tập trung nghiên cứu các biện pháp sinh học và coi đây là biện pháp cốt lõi trong IPM và IPM - B. Một nguyên lý cơ bản của biện pháp này là “Sử dụng tối đa tác nhân gây chết tự nhiên của dịch hại”, trong đó nhóm côn trùng ký sinh (CTKS) đóng vai trò hết sức quan trọng trong điều hoà số lượng sâu hại. Ong Euplectrus xanthceppalus Girault ngoại ký sinh sâu non sâu khoang có vai trò quan trọng trong hạn chế số lượng sâu khoang hại lạc ở Nghệ An với tỷ lệ ký sinh luôn ở mức cao. Nhưng cho đến nay, ở Việt Nam các nghiên cứu về ong ký sinh sâu hại lạc mới chỉ thu thập, thống kê và đánh giá vai trò ký sinh của các loài ong họ Eulophidae. Gần đây có một nhóm tác giả ở Nghệ An (Nguyễn Thị Hiếu, Trần Ngọc Lân và nnk, 2007) [14,18] nghiên cứu về đặc điểm sinh học, sinh thái và bước đầu thử nghiệm nhân thả ong Euplectrus xanthocephalus G Trong khi đó, nhiều nước trên thế giới đã thành công trong hướng nghiên cứu ứng dụng này, như Trung tâm Sterling Insectary đã sản xuất và sử dụng ong ngoại ký sinh Goniozus legneri phòng trừ các loại sâu hại. Để làm cơ sở cho việc nhân nuôi, lây thả ong Euplectrus xanthocephalus Girault phòng trừ sâu khoang hại lạc có hiệu quả, chúng tôi tiến hành đề tài: “Mối quan hệ giữa ong Euplectrus xanthocephalus Girault ngoại ký sinh với sâu khoang hại lạc Spodoptera litura Fabricius ”. 2. Mục đích nghiên cứu Kết quả nghiên cứu trên sẽ là tiền đề để bước đầu xây dựng quy trình nhân nuôi, thử nghiệm hiệu quả của ong ngoại ký sinh ngoài đồng ruộng, mở ra khả năng sản xuất và sử dụng chúng phòng trừ sâu khoang hại lạc. 3. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu và nội dung nghiên cứu 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 4 - Ong ký sinh sâu khoang: Euplectrus xanthocephalus Girault (Hymenoptera: Eulophidae). - Sâu khoang hại lạc Spodoptera litura Fabr (Lepidoptera: Noctuidae). Các nghiên cứu được thực hiện trong phòng thí nghiệm tổ BVTV Khoa Nông - Lâm - Ngư, Trường Đại học Vinh và trên sinh quần ruộng lạc tại huyện Nghi Lộc - Nghệ An. 3.2. Nội dung nghiên cứu - Xác định vòng đời của ong E. xanthocephalus. - So sánh tỷ lệ vũ hoá và giới tính của ong E. xanthocephalus trong điều kiện nhiệt độ, ẩm độ khác nhau ở phòng thí nghiệm và ngoài đồng ruộng. - Nghiên cứu về sự ảnh hưởng của yếu tố nhiệt độ đến thời gian phát triển các pha của ong E. xanthocephalus, đồng thời xác định tổng nhiệt hữu hiệu và nhiệt độ thềm của ong E. xanthocephalus. - Lưu nhộng ong E. xanthocephalus ở điều kiện 6 0 C - 50% RH. - Đặc điểm ký sinh của ong E. xanthocephalus theo các tuổi vật chủ, trên đốt và ở các vị trí khác nhau trên cơ thể sâu non sâu khoang. - Nghiên cứu tính đa dạng vật chủ của ong ký sinh E. xanthocephalus. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Cung cấp những dẫn liệu khoa học về một số đặc điểm của loài ong ngoại ký sinh E. xanthocephalus là thực sự cần thiết, góp phần làm cơ sở cho việc xây dựng biện pháp sinh học trong phòng trừ sâu khoang hại lạc, tránh ô nhiễm môi trường và bảo vệ sức khoẻ con người. Những dẫn liệu về loài ong E. xanthocephalus ngoại ký sinh sâu non sâu khoang sẽ góp phần hoàn thiện quy trình nhân nuôi, lây thả chúng trên đồng ruộng để phòng trừ sâu khoang hại lạc (Sopodoptera litura F.) 5 Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học 1.1.1. Cấu trúc và tính ổn định của quần xã sinh vật Quần xã là tập hợp các quần thể sinh vật gắn bó với nhau qua những mối quan hệ được hình thành trong một quá trình lịch sử lâu dài và cùng sinh sống trong cùng một khu vực lãnh thổ nhất định. Tính ổn định và năng suất của quần xã một loài được thiết lập dựa trên cân bằng sinh học với một trong các yếu tố cấu thành cấu trúc sinh quần (Watt, 1976). Cấu trúc quần xã sinh vật gồm 3 yếu tố: Mạng lưới dinh dưỡng, sự phân bố không gian của sinh vật, sự đa dạng loài của quần xã. Trong sinh quần quan hệ giữa các loài sinh vật luôn giữ được số lượng cá thể nhất định phù hợp với nhu cầu từng loài biểu hiện mối cân bằng sinh học. Tuy nhiên, số lượng côn trùng luôn biến động do tác động của ngoại cảnh làm cân bằng luôn có nguy cơ bị phá vỡ. Do đó, để điều khiển hệ sinh thái nông nghiệp có hiệu quả cao phục vụ lợi ích cho con người, cần hiểu rõ cấu trúc sinh quần trên cơ sở lựa chọn biện pháp tác động nhằm duy trì cân bằng sinh học trong tự nhiên. Cũng như những hệ sinh thái khác, trong hệ sinh thái đồng ruộng thì mỗi loài sinh vật thường là thức ăn, điều kiện tồn tại cho các loài khác. Quan hệ phổ biến giữa các loài sinh vật là sự phụ thuộc lẫn nhau vô cùng phức tạp, đặc biệt quan hệ dinh dưỡng được thể hiện qua chuỗi và lưới thức ăn. Thực tiễn sản xuất nông nghiệp cho thấy một trong những nguyên nhân chủ yếu gây tổn thất về năng suất và phẩm chất cây trồng là sâu hại. Chúng làm giảm năng suất, ảnh hưởng đến phẩm chất cây trồng, giảm giá trị hàng hoá của nông sản. Nói chung sâu hại cho cây trồng nông nghiệp ở nhiều mặt (số lượng, chất lượng, mẫu mã nông sản) mức độ gây hại khác nhau phụ thuộc từng loài cây trồng và vùng sinh thái. 6 Hình 1.1. Sơ đồ chung của động thái số lượng côn trùng (Viktorov, 1967) 1.1.2. Mối quan hệ ký sinh - vật chủ Tập hợp các quần thể gắn bó với nhau bằng mối quan hệ được hình thành trong quá trình lịch sử lâu dài và sinh sống trong cùng một khu vực, lãnh thổ nhất định tạo thành quần xã sinh vật. Ngoài sự tác động tổng hợp các yếu tố vô sinh lên quần xã sinh vật thì trong chính quần xã đó các quần thể cũng có tác động tương hỗ với nhau vô cùng phức tạp mà quan trọng nhất là quan hệ dinh dưỡng. Theo Linnaeus “Côn trùng ăn thực vật luôn luôn liên quan với những loài khác mà những loài đó sẽ tiêu diệt chúng nếu chúng trở nên có mật độ quá nhiều” và “Bằng cách đó xảy ra cuộc chiến tranh của tất cả các loài sinh vật chống lại nhau’’[22]. Trong mối quan hệ đặc biệt này, quan hệ ký sinh có ý nghĩa quan trọng không những đối với lí luận mà còn đối với thực tiễn của biện pháp phòng trừ các loài sinh vật gây hại. 7 Sức sinh sản, tỷ lệ tử vong, di cư Quan hệ trong loài Thức ăn Mật độ quần thể Yêú tố vô sinh Ăn thịt , ký sinh Hiện tượng ký sinh là một trong các dạng quan hệ tương hỗ giữa các loài sinh vật rất phức tạp và đặc trưng. Trong quá trình cùng tiến hoá, giữa ký sinh và vật chủ đã có những thích nghi để duy trì sự tiếp xúc và gắn bó chặt chẽ giữa các ký sinh và vật chủ. Còn những thích nghi mang tính đối kháng là sự đấu tranh giữa ký sinh (khắc phục có phản ứng tự vệ chống lại ký sinh). Đã có nhiều định nghĩa về ký sinh được đưa ra: Dogel (1941) gọi các loài ký sinh là những sinh vật sử dụng những sinh vật khác làm nguồn thức ăn và môi trường sống. Bondarenko (1978) định nghĩa ký sinh là những loài sinh vật sống nhờ vào sinh vật khác (vật chủ) trong một thời gian dài, dần dần làm ký chủ bị chết hoặc suy nhược. Victorov (1976) định nghĩa hiện tượng ký sinh là một dạng quan hệ qua lại có lợi một chiều trong đó loài được lợi (ký sinh) đã sử dụng loài sinh vật khác (vật chủ hay ký chủ) làm thức ăn và nơi ở trong một phần nào đó của chu kỳ vòng đời của nó (dẫn theo Phạm Văn Lầm, 1995) [22]. Hiện tượng côn trùng ký sinh sâu hại rất phổ biến trong tự nhiên. Đây là một hiện tượng đặc biệt của quan hệ ký sinh, trong đó thông thường vật ký sinh sử dụng hoàn toàn các mô của cơ thể vật chủ và vật ký sinh thường gây chết vật chủ ngay sau chúng hoàn thành chu kỳ phát triển. Hầu hết các côn trùng ký sinh sâu hại có biến thái hoàn toàn, chỉ có pha ấu trùng của chúng có kiểu sống ký sinh, còn khi pha trưởng thành chúng sống tự do. Côn trùng ký sinh có đặc tính chuyên tính cao, chỉ ký sinh một vài loài nhất định, thường chỉ liên quan với một pha phát dục và theo tuổi vật chủ ưa thích của chúng. Mặt khác CTKS có tập tính tìm kiếm nơi ở của vật chủ, tìm phát hiện và lựa chọn vật chủ thích hợp và điều này là rất có ý nghĩa đối với biện pháp sinh học. Theo mối quan hệ của loài côn trùng ký sinh với pha phát triển của loài sâu hại mà phân biệt thành các nhóm ký sinh: Ký sinh trứng, ký sinh sâu non, ký sinh nhộng, ký sinh trưởng thành. Tuỳ theo vị trí ký sinh trên cơ thể vật chủ mà người ta phân biệt loài ký sinh trong và ký sinh ngoài. 8 Tuỳ theo số lượng cá thể của một loài ký sinh và số lượng loài ký sinh hoàn thành phát dục trong một cá thể vật chủ ta có thể phân biệt các nhóm ký sinh sau: Ký sinh đơn, ký sinh tập thể, hiện tượng đa ký sinh. Theo thứ tự trong mối quan hệ với sâu hại (vị trí của chúng trong chuỗi thức ăn) mà phân biệt thành ký sinh các bậc: Ký sinh bậc 1, ký sinh bậc 2, ký sinh bậc 3. Thiên địch thường là nhóm phòng trừ sinh học quan trọng nhất của cây trồng, chúng xuất hiện ở hầu hết các môi trường cây trồng nông nghiệp. Vì vậy, việc nghiên cứu xem xét và thiết lập mối quan hệ tương hỗ đã góp phần quan trọng trong các biện pháp phòng trừ dịch hại cây trồng theo hướng bảo vệ sự đa dạng, mối cân bằng sinh học trong hệ sinh thái nông nghiệp. 1.1.3. Đặc điểm sinh học - sinh thái ong ký sinh E. xanthocephalus G. và vật chủ sâu khoang Spodoptera litura F. a. Đặc điểm ong Euplectrus xanthocephalus G. *Đặc điểm hình thái của ong E. xanthocephalus G. Ong E. xanthocephalus thuộc côn trùng biến thái hoàn toàn (holometabola). Quá trình phát triển trải qua 4 pha: Trứng, ấu trùng, nhộng, trưởng thành và mỗi pha có những đặc trưng về hình thái và tập tính riêng. Từ pha trứng đến pha nhộng còn gọi là giai đoạn trước trưởng thành, ong sống ký sinh trên cơ thể sâu non vật chủ. Khi trưởng thành sống tự do ngoài vật chủ dinh dưỡng bằng mật hoa và những giọt sương đọng lại trên lá cây. Pha trứng: Quá trình phát triển phôi được tiến hành trong trứng vật chủ, khi trứng phát triển đầy đủ vỏ trứng nứt ra, ấu trùng ong chui ra ngoài và bắt đầu lấy chất dinh dưỡng của cơ thể sâu non vật chủ để phát triển. Trong điều kiện nhiệt độ 28 0 C độ ẩm 73% RH pha trứng kéo dài 1,5 - 3 ngày. 9 Pha ấu trùng: Ấu trùng vừa nở ra lấy thức ăn ở trên cơ thể sâu non vật chủ, nó bám ngoài cơ thể vật chủ và sống ký sinh trên đó. Ấu trùng thường ít di chuyển, dấu lột xác chuyển tuổi được giữ lại dưới bụng ấu trùng. Ấu trùng có 3 tuổi + Ấu trùng tuổi 1: Màu trắng đục đến vàng hoặc trắng xanh nhạt, bắt đầu xuất hiện vân ngang mờ. Hình dạng hạt đậu, một đầu hơi thon. Kích thước trung bình: 0,208 ± 0,022 x 0,175 ± 0,018 mm. + Ấu trùng tuổi 2: Màu trắng vàng hoặc xanh đậm, vân ngang xuất hiện rõ. Hình dạng hạt đậu nhưng một đầu thon dài hơn (vòi của ấu trùng). Kích thước trung bình: 0,463 ± 0,025 x 0,327 ± 0,017 mm. + Ấu trùng tuổi 3: Màu xanh ngọc bích hoặc nâu vàng, có các vân ngang màu xanh thẫm. Dạng hình chuỳ với một đầu tròn, một đầu có vòi hút kéo dài. Các đốt cơ thể hình thành rõ, vòi vươn dài. Phía cuối bụng có lỗ sinh dục cũng xuất hiện rõ. Cuối tuổi 3 ấu trùng di chuyển xuống dưới bụng và lớp lột xác bong ra. Kích thước trung bình: 0,800 ± 0,049 x 0,521 ± 0,029 mm. Pha nhộng: Ong non đẫy sức (cuối tuổi 3) di chuyển xuống dưới bụng, xếp thành một hàng rồi hoá nhộng. Lúc mới hoá nhộng màu vàng xanh hoặc nâu đỏ, sau chuyển màu nâu đen và sắp vũ hoá có màu đen bóng. Nhộng thuộc dạng nhộng trần, râu và cánh xếp dọc theo cơ thể, xung quanh phủ một lớp lông đan xen nhau. Kích thước trung bình: 1,161 ± 0,145 x 0,582 ± 0,075 mm. Pha trưởng thành: Đặc điểm con cái: Cơ thể có kích thước trung bình dài 3,61 ± 0,30 mm, sải cánh 7,22 ± 0,40 mm (n = 30). Đầu có màu đen, ngoại trừ 1/2 má dưới và phần miệng màu vàng hoặc nâu vàng. Trên đỉnh đầu có nhiều lông cứng màu vàng nhạt. Đầu có chiều rộng lớn hơn 2 lần so với chiều dài. Mặt trơn nhẵn. Mắt kép và mắt đơn đều có màu nâu đỏ. Râu đầu (anten) có 8 đốt (kể cả đốt gốc). Đoạn 10