BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH -------------- NGUYỄN THỊ THU CÔN TRÙNG KÝ SINH SÂU KHOANG (Spodoptera litura Fabricius) HẠI LẠC Ở VÙNG ĐỒNG BẰNG NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC VINH - 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH -------------- NGUYỄN THỊ THU CÔN TRÙNG KÝ SINH SÂU KHOANG (Spodoptera litura Fabricius) HẠI LẠC Ở VÙNG ĐỒNG BẰNG NGHỆ AN Chuyên ngành: Động vật học Mã số: 60.42.10 LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS TRẦN NGỌC LÂN VINH – 2008 MỞ ĐẦU 1. Sự cần thiết và ý nghĩa của việc nghiên cứu ong ký sinh sâu khoang hại cây trồng Từ lâu cây lạc đã được trồng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới đặc biệt là các nước đang phát triển. Đây là cây công nghiệp thực phẩm ngắn ngày có giá trị cao về nhiều mặt. Hiện nay trên thế giới, lạc là cây lấy dầu thực vật đứng thứ hai về năng suất và sản lượng (sau cây đậu tương), với diện tích 20 - 21 triệu ha, sản lượng từ 25 - 26 triệu tấn/năm (Đoàn Thị Thanh Nhàn và ctv, 1996) [7]. Lạc là thức ăn được nhiều người ưa sử dụng, trong lạc chứa 20 – 37,5% Protein, Lipit 40 – 57%, có nhiều vitamin nhóm B…[21]. Lạc nhân là một mặt hàng nông sản xuất khẩu nhiều tiềm năng do nhu cầu của thị trường thế giới lớn. Hiện nay trên thị trường mỗi năm có khoảng 1,2 triệu tấn lạc nhân và khoảng 250.000 tấn dầu lạc được giao dịch. Cộng đồng Châu Âu là thị trường nhập khẩu lạc lớn nhất thế giới, chiếm 60% tổng lượng nhập khẩu của toàn cầu, với khoảng 460.000 tấn mỗi năm [8]. Việt Nam đứng thứ 5 về sản lượng trồng lạc trên tổng số 25 nước trồng lạc ở Châu Á. Diện tích lạc của cả nước có thể lên đến 40 - 50 vạn ha với hai vùng trồng lạc hàng hoá lớn là Nghệ Tĩnh và Đông Nam Bộ. Mấy năm gần đây Việt Nam đã xuất khẩu 70 - 80 ngàn tấn lạc nhân qua các nước Pháp, Ý, Đức đem lại nguồn thu ngoại tệ quan trọng (Phạm Văn Thiều, 2000) [38]. Theo thống kê của Cục Hải quan, năm 2005 cả nước đã xuất khẩu được gần 60.000 tấn lạc nhân thu 70,3 triệu USD [8]. Các chế phẩm của lạc có mặt trên thị trường, không chỉ sản xuất trong công nghiệp thực phẩm bánh kẹo, bơ, sữa mà dầu lạc còn được dùng trong y học, mỹ thuật. Đặc biệt góp phần thúc đẩy quá trình sản xuất nông nghiệp, hàm lượng chất dinh dưỡng trong khô dầu cũng là yếu tố thúc đẩy ngành chăn nuôi phát triển. Cây lạc còn có giá trị quan trọng về mặt sinh học, nó là một trong những cây họ đậu có khả năng cố định đạm nitơ khí quyển, vì vậy nó có khả năng làm tăng độ phì nhiêu của đất. Hiện nay cây lạc không chỉ được coi là một cây công nghiệp cho sản phẩm hàng hoá dầu dinh dưỡng, mà còn là một cây quan trọng trong đổi mới cơ cấu mùa vụ và bồi dưỡng cải tạo đất. Trên thực tế, sự phát triển của cây lạc còn nhiều hạn chế, năng suất lạc còn thấp và không ổn định, mà nguyên nhân chủ yếu là do nhiều loại sâu bệnh phá hại. Các nghiên cứu cho thấy, sâu khoang (Spodoptera litura Fabr.) là đối tượng gây hại quan trọng nhất trên cây lạc ở nước ta. Chúng có thể gây hại từ 70 – 81% diện tích lá, làm giảm tới 18,0% năng suất lạc và đã phát triển thành dịch hại lạc ở nhiều vùng trồng lạc (Phạm Thị Vượng và cs, 1996; Đặng Trần Phú và cs, 1997) [33, 6]. Cây lạc bị nhiều loài sâu gây hại, gây hại hạt giống như kiến, sùng đất và mối, gây hại cây lạc có các loài sâu xám, sâu xanh, sâu khoang, sâu đo,… (Nguyễn Thị Đào, 1998) [21]. Vì vậy, vấn đề phòng trừ sâu hại luôn là mối quan tâm hàng đầu của người sản xuất. Do chưa nhận thức đầy đủ được vai trò của kẻ thù tự nhiên của các loài sâu hại, sự lạm dụng trong việc sử dụng thuốc hoá học trừ sâu trên đồng ruộng đã gây ra nhiều tác hại, như phá vỡ cân bằng sinh thái tự nhiên sẵn có trong hệ sinh thái nông nghiệp, làm tăng tính kháng thuốc hóa học của nhiều loại sâu hại. Chính điều đó đã gây khó khăn trong việc tiến hành biện pháp phòng trừ sinh học, duy trì, bảo vệ và sử dụng các loài ký sinh sâu hại. Trong tự nhiên, sâu khoang bị nhiều loài thiên địch ăn thịt và ký sinh. Các nghiên cứu côn trùng ký sinh sâu hại lạc ở tỉnh Nghệ An đã cho thấy, các loài ong ký sinh là yếu tố chính hạn chế sâu khoang hại lạc ở Nghệ An nhưng cho đến nay vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ. Những điểm nêu trên là lý do chính để chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài “Côn trùng ký sinh sâu khoang (Spodoptera litura Fabricius) hại lạc ở vùng đồng bằng Nghệ An”. 2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu đề tài này nhằm các mục đích sau đây: (i) Trên cơ sở nghiên cứu thành phần loài ong ký sinh và đặc điểm sinh học, sinh thái của ong Euplectrus xanthocephalus Girault nhằm tạo cơ sở khoa học cho việc nghiên cứu ứng dụng côn trùng ký sinh và loài ong E. xanthocephalus để phòng trừ sâu khoang hại cây trồng. (ii) Cung cấp dẫn liệu khoa học về thành phần loài ong ký sinh sâu khoang hại cây trồng. 3. Phạm vi nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu thành phần loài và đa dạng sinh học côn trùng ký sinh và nghiên cứu đặc điểm sinh học, đặc điểm ký sinh của một loài ong ký sinh ngoài (Euplectrus xanthocephalus Girault) trên sâu khoang (Spodoptera litura Fabr.). 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học của đề tài Kết quả nghiên cứu đề tài cung cấp dẫn liệu khoa học về thành phần loài và đa dạng sinh học côn trùng ký sinh sâu khoang. Đặc điểm sinh học, đặc điểm ký sinh của loài ong ký sinh ngoài (Euplectrus xanthocephalus Girault) trên sâu khoang (Spodoptera litura Fabr.). Ý nghĩa thực tiễn của đề tài Trên cơ sở hiểu biết về thành phần loài và đa dạng sinh học côn trùng ký sinh sâu khoang để bảo vệ các loài thiên địch tự nhiên, khích lệ sự hoạt động của chúng hạn chế sự phát triển của sâu hại. Những dẫn liệu đặc điểm sinh học, đặc điểm ký sinh của loài ong ký sinh ngoài (Euplectrus xanthocephalus Girault) cung cấp cơ sở cho nghiên cứu kỹ thuật nhân nuôi ong Euplectrus xanthocephalus để phòng trừ sâu khoang (Spodoptera litura Fabr.). CHƯƠNG I. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 1.1.1. Cấu trúc và tính ổn định của sinh quần nông nghiệp Quần xã sinh vật là một trong những thành phần chủ yếu của hệ sinh thái nông nghiệp. Theo Watt (1976), tính ổn định của quần xã và năng suất quần thể của một loài được xác định do nhiều yếu tố, một phần các yếu tố đó là các cấu trúc quần xã sinh vật (Dẫn theo Phạm Văn Lầm, 1995)[31]. Cấu trúc quần xã sinh vật bao gồm 3 nhóm yếu tố: (i) Cấu trúc thành phần loài của quần xã sinh vật, (ii) Cấu trúc dinh dưỡng trong quần xã, bao gồm chuỗi thức ăn và lưới thức ăn và (iii) Sự phân bố không gian và những quy luật biến động số lượng của các quần thể sinh vật. Trong tự nhiên, các quần xã với đa dạng loài sinh vật đã ngăn chặn được những dao động lớn về số lượng của một vài loài xác định. Theo Mac Arthur (1970), tính ổn định của quần xã được xác định bằng thành phần loài và số lượng giữa các loài trong tháp dinh dưỡng. Tính phức tạp của cấu trúc các bậc trong tháp dinh dưỡng có thể tạo điều kiện cho tính ổn định ở bậc dinh dưỡng đó nhưng lại gây ra tính không ổn định ở bậc dinh dưỡng khác trong quần xã. Nếu sau đó số lượng của một hoặc một số loài ăn thực đột ngột tăng lên do tác động của các yếu tố bên ngoài, thì các loài đó có thể thoát khỏi sự điều chỉnh và kiểm soát của bậc dinh dưỡng của nhóm ăn thịt, vì rằng tính ổn định của bậc này cao đến nỗi không cho phép tăng nhanh số lượng loài ăn thịt đối phó lại với việc tăng số lượng loài có hại. Trong thực tế, nhiều loài gây hại quan trọng nhất bị nhiều loài khác tấn công nhưng chúng vẫn sống sót và thường sống rất tốt. Như vậy, sự cạnh tranh giữa các loài tấn công vào loài này làm giảm hiệu quả tổng hợp của chúng. Điều này có ý nghĩa trong phương thức đấu tranh sinh học chống sâu hại. Sử dụng một loài ký sinh vật lựa chọn trước ở bậc cao hơn sẽ tốt hơn so với sử dụng nhiều loài khác nhau. Hình 1.1. Các kiểu tổ chức dinh dưỡng khác nhau của sinh quần khi có ba mức trong tháp dinh dưỡng. Mỗi vòng tương ứng với một loài, đường nối hai vòng biểu thị loài ở mức cao hơn là thức ăn cho loài ở mức thấp hơn (Theo Watt K., 1976) Mức độ ổn định cao ở bậc nhóm ăn thịt, ký sinh tạo điều kiện duy trì tính ổn định ở bậc nhóm ăn thực vật, vì nó làm giảm những dao động có biên độ lớn sẵn có ở các hệ thống ăn thịt, ký sinh, nhờ cơ chế là mối quan hệ ngược âm có chậm trễ. Ảnh hưởng qua lại trong quần xã rất phức tạp nên trong phương thức đấu tranh sinh học việc sử dụng một loài ký sinh độc nhất hay một số loài khác nhau phụ thuộc vào một số lớn các yếu tố, đặc biệt phụ thuộc vào tính liên tục của các chu kỳ sống và mối quan hệ của chúng với những thay đổi của thời tiết và khu vực phân bố của loài có hại ở vùng khí hậu, mà ở mỗi vùng trong đó thời tiết tối thuận đối với một trong số các loài sinh vật ăn côn trùng. Tính quy luật có liên quan tới các yếu tố xác định cấu trúc của các mối quan hệ dinh dưỡng trong quần xã và ảnh hưởng lên tính ổn định của quần thể loài là (i) tính ổn định của quần thể các loài sâu hại riêng biệt càng cao, thì số Mặt trời Th cự vật SV ăn thực vật SV ăn thịt SV ăn thực vật - SV ăn rộng SV cạnh tranh trong số SV ăn TV SV ăn TV b cácị ký sinh v SV à ăn thịt tấn công Mặt trời Thực vật SV ăn thực vật SV ăn thịt SV cạnh tranh trong số SV ăn TV - SV ăn rộng SV ký sinh v à SV ăn thịt- SV ăn rộng Tất cả SV ăn TV v à ăn VĐ - SV ăn rộng lượng các loài cạnh tranh sống nhờ vào loại thức ăn này càng lớn, (ii) tính ổn định của các loài sâu hại càng nhỏ thì các loài thực vật dùng làm thức ăn cho bất cứ loài sâu hại nào càng lớn. Như vậy, tính chất phức tạp của mạng lưới dinh dưỡng thường dẫn đến việc tăng tính ổn định của quần xã. Hệ sinh thái nông nghiệp Hệ sinh thái nông nghiệp (Agroecosystem) hay hệ sinh thái đồng ruộng là hệ sinh thái do con người tạo ra trên cơ sở các quy luật hoạt động của hệ sinh thái tự nhiên. Hệ sinh thái nông nghiệp vốn là một hệ sinh thái tự nhiên được con người biến đổi để sản xuất ra lương thực, thực phẩm, sợi, chất đốt và các sản phẩm nông nghiệp khác phục vụ lợi ích con người. Hệ sinh thái nông nghiệp kém bền vững cho nên muốn tồn tại phải có tác động của con người. Tuy nhiên, cây trồng theo quy luật tự nhiên là thức ăn của nhiều loài sinh vật. Hệ sinh thái nông nghiệp càng được chăm sóc, cây trồng càng trở thành nguồn thức ăn tốt cho các loài sinh vật. Chúng hoạt động mạnh, tích lũy số lượng phát triển thành dịch tác động đến toàn bộ hệ sinh thái nông nghiệp. Các loài sinh vật gây hại cho cây chiếm giữ những khâu nhất định trong chuỗi dây chuyền dinh dưỡng, tham gia một cách tự nhiên vào chu trình chuyển hoá vật chất trong tự nhiên. Nhiều dẫn liệu đã chứng minh rằng sự thay đổi thành phần loài động vật và thực vật có quan hệ với sự thay đổi cấu trúc trong quần xã, điều đó làm tác động tới cấu trúc mạng lưới dinh dưỡng và tính ổn định của quần xã. Sự thay đổi trong cấu trúc ở một bậc dinh dưỡng có thể ảnh hưởng lên bậc dinh dưỡng đó và có ảnh hưởng lên các bậc dinh dưỡng khác. Hoạt động nông nghiệp của con người đã làm thay đổi cấu trúc của các quần xã thực vật và động vật, đặc biệt là sinh quần nông nghiệp. Trong trồng trọt với chế độ canh tác là tập trung phát triển loài cây trồng mục tiêu, con người đã loại bỏ các loài thực vật hoang dại khác, tạo ra một quần xã nhân tạo đơn giản, do đó tác động lên quần xã sinh vật trong hệ sinh thái nông nghiệp. Hình 1.2. Cấu trúc của sinh quần hệ sinh thái đồng ruộng Quan hệ dinh dưỡng Tập hợp các quần thể với nhau qua những mối quan hệ được hình thành trong một qúa trình lịch sử gắn bó lâu dài và sinh sống trong một khu vực lãnh thổ nhất định tạo thành quần xã sinh vật. Ngoài mối quan hệ tổng hợp giữa các quần thể trong quần xã với các yếu tố vô sinh, trong quần xã các quần thể còn có mối quan hệ tác động qua lại với nhau đặc biệt là quan hệ dinh dưỡng, đó là mối quan hệ tất yếu trong mỗi quần xã sinh vật cũng như hệ sinh thái. Về sinh học, các sinh vật luôn tuân theo một quy luật là một loài sinh vật này là thức ăn, là điều kiện tồn tại của loài kia, trong đó các dạng quan hệ như hiện tượng ký sinh có ý nghĩa quan trọng, gắn với các biện pháp phòng trừ các loại sinh vật gây hại. Trong hệ sinh thái, quan hệ phổ biến giữa các loài sinh vật là quan hệ phụ thuộc lẫn nhau vô cùng phức tạp nhưng có quy luật, đặc biệt là quan hệ dinh dưỡng đó là mối quan hệ tất yếu trong mỗi quần xã sinh vật cũng như hệ sinh thái. Điều này không những chỉ đúng với hệ sinh thái tự nhiên mà còn đúng với hệ sinh thái nông nghiệp. Hiện tượng ký sinh là một dạng quan hệ tương hỗ giữa các loài sinh vật rất phức tạp và đặc trưng. Có nhiều định nghĩa về ký sinh, theo Dogel (1941) thì Cây tr ngồ Thiên ch t đị ự nhiên Sinh v t ậ khác Sâu b nh ệ h iạ các loài ký sinh là những sinh vật sử dụng các sinh vật sống khác (vật chủ) làm nguồn thức ăn và môi trường sống. Theo Viktorov (1976) thì hiện tượng ký sinh là một dạng quan hệ tương hỗ lợi một chiều, trong đó loài được lợi (ký sinh) đã sử dụng loài sinh vật sống khác (vật chủ) làm thức ăn và nơi ở trong một phần nào đó của chu kỳ vòng đời của nó. Bondarenko (1978) định nghĩa ký sinh là loài sinh vật sống nhờ vào loài ký sinh khác (vật chủ) trong thời gian dài dần dần làm vật chủ chết và suy nhược (Dẫn theo Phạm Văn Lầm, 1995) [31]. Hiện tượng ký sinh có tính chất chuyên hoá cao về mối tương quan giữa các loài sâu hại và loài ký sinh, pha sinh trưởng phát triển và đặc biệt tương ứng với thời vụ sản xuất cây trồng. Tuỳ theo mối quan hệ của loài côn trùng ký sinh với pha phát triển của loài sâu hại mà xuất hiện các nhóm ký sinh như ký sinh trứng, ký sinh sâu non, ký sinh nhộng và ký sinh trưởng thành. Hiện tượng ký sinh phổ biến trong tự nhiên, đặc biệt là côn trùng ký sinh, trong đó thông thường vật ký sinh (loài ký sinh) sử dụng hết hoàn toàn các mô của cơ thể vật chủ và vật ký sinh thường gây chết vật chủ ngay sau khi chúng hoàn thành chu kỳ phát triển. Sự liên quan mật thiết giữa các loài sâu hại với côn trùng ký sinh trong quá trình phát triển trong quần xã có ý nghĩa to lớn không những trong lý luận mà còn có ý nghĩa trong thực tiễn. Vì vậy, việc nghiên cứu, xem xét và thiết lập mối quan hệ tương hỗ đó 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. 1.1.2. Biến động số lượng côn trùng Các quy luật điều chỉnh số lượng của sinh vật là một trong những vấn đề trung tâm của sinh thái học hiện đại. Sự khủng hoảng trong công tác bảo vệ thực vật càng làm tăng giá trị thực tiễn của vấn đề. Việc sử dụng không hợp lý và quá lạm dụng các loại thuốc hoá học trừ sâu, bệnh, cỏ dại đã gây ảnh hưởng không nhỏ đến môi trường sống cũng như đã làm suy giảm tính đa dạng sinh học và sự phát triển bền vững của hệ sinh thái nông nghiệp. Bên cạnh đó còn tiêu diệt một số lượng không nhỏ các loài côn trùng có ích mà trong nhiều trường hợp chính những loài này lại có vai trò tích cực đối với việc kìm hãm sự . -------------- NGUYỄN THỊ THU CÔN TRÙNG KÝ SINH SÂU KHOANG (Spodoptera litura Fabricius) HẠI LẠC Ở VÙNG ĐỒNG BẰNG NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC VINH - 2008. -------------- NGUYỄN THỊ THU CÔN TRÙNG KÝ SINH SÂU KHOANG (Spodoptera litura Fabricius) HẠI LẠC Ở VÙNG ĐỒNG BẰNG NGHỆ AN Chuyên ngành: Động vật học Mã