Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố ngoại cảnh và điều kiện sử dụng đến độ an toàn hiệu quả và dư lượng thuốc trừ sâu có nguồn gốc sinh học trong sản xuất rau an toàn tại vân nội đông anh

1 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài: Biện pháp sinh học nói chung sử dụng thuốc trừ sâu sinh học nói riêng đóng vai trò quan trọng ngày phát huy tác dụng nhiều nước giới, chiếm 30 – 40% biện pháp phòng trừ dịch hại (Lenteren J C Van, 2005 [57]), coi biện pháp thực tiễn để phát triển nông nghiệp bền vững, rẻ an toàn (Nguyễn Văn Đĩnh, 2007 [12]) Trong năm gần đây, nhờ áp dụng hàng loạt tiến khoa học kỹ thuật nông nghiệp đặc biệt cách mạng giống, phân bón hố chất, sản xuất nơng nghiệp nước ta đạt nhiều thành tựu to lớn Từ chỗ phải nhập lương thực, vươn lên trở thành nước xuất hàng đầu giới lúa gạo, cà phê, điều v.v Tuy nhiên, nghịch lý đặt cho sản xuất nông nghiệp nước ta đơi với việc tăng suất, vấn đề chất lượng sản phẩm vệ sinh an toàn thực phẩm ngày trở nên cấp bách Do trình độ sản xuất cịn hạn chế, chưa làm chủ công nghệ tiên tiến nông nghiệp cơng tác tổ chức sản xuất cịn nhiều điểm bất hợp lý, nên chất lượng sản phẩm cịn thấp, khó giám sát chất lượng đặc biệt bị nhiễm bẩn bới dư lượng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV), nitrat, vi sinh vật hay kim loại nặng, rau sản phẩm xã hội quan tâm Trong đó, nước ta có nhiều sản phẩm thuốc trừ sâu sinh học (TTSSH) tiên tiến cho phép sử dụng thay thuốc trừ sâu hoá học để đáp ứng mục tiêu quản lý bền vững dịch hại nâng cao chất lượng sản phẩm Theo danh mục thuốc BVTV phép sử dụng Việt Nam tháng 3/2007 [11], đến có 150 hoạt chất thuốc trừ sâu sinh học (kể đơn chất hỗn hợp) với 367 tên thương mại tổng số 671 hoạt chất 1.937 tên thương mại, chiếm 18,9% đăng ký sử dụng Việt Nam Kết điều tra Viện Bảo vệ thực vật năm 2007 cho thấy, khoảng 7.8% lượng thuốc sử dụng sản xuất thuốc trừ sâu sinh học Có nhiều nguyên nhân cản trở việc ứng dụng TTSSH vào sản xuất, giá thành cao, hiệu trừ sâu thấp không ổn định thuốc hóa học coi hai yếu tố Do thuốc BVTV sinh học loại thuốc bảo vệ thực vật đặc biệt chúng sản xuất từ sinh vật sống hay sản phẩm sản xuất từ chúng, khả hoạt động phát huy hiệu lực trừ sâu chúng phụ thuộc nhiều vào điều kiện ngoại cảnh Các kết nghiên cứu giới cho biết khả khống chế dịch hại loại thuốc BVTV nói chung thuốc trừ sâu sinh học nói riêng phụ thuộc nhiều giới hạn, phổ tác động thuốc yếu tố ngoại cảnh kỹ thuật sử dụng Trong đó, nước ta phần lớn nghiên cứu tập trung vào việc tìm kiếm phát triển sản phẩm mà chưa có quan tâm đầy đủ đến tác động điều kiện ngoại cảnh kỹ thuật sử dụng đến hiệu lực thuốc để đưa khuyến cáo sử dụng phù hợp nhằm nâng cao hiệu thuốc Với lý trên, việc thực đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng số yếu tố ngoại cảnh điều kiện sử dụng đến độ an toàn, hiệu dư lượng thuốc trừ sâu có nguồn gốc sinh học sản xuất rau an toàn Vân Nội – Đông Anh ” cung cấp dẫn liệu khoa học quan trọng mức độ ảnh hưởng yếu tố sinh thái, điều kiện ứng dụng hiệu dư lượng thuốc trừ sâu sinh học, từ giúp nơng dân có hội lựa chọn sử dụng hợp lý chúng để đạt hiệu an tồn góp phần thúc đẩy việc ứng dụng thuốc trừ sâu sinh học vào sản xuất rau an toàn Mục tiêu yêu cầu đề tài: Mục tiêu đề tài: Đánh giá tác động số yếu tố ngoại cảnh chủ yếu bao gồm yếu tố vô sinh (nhiệt độ, ẩm độ, lượng mưa, thời gian có mưa sau phun), yếu tố hữu sinh (cây trồng giai đoạn sinh trưởng chúng) đến độ an toàn, hiệu dư lượng thuốc TSSH từ giúp nơng dân có hội lựa chọn điều kiện ứng dụng tốt để nâng cao hiệu độ an tồn thuốc, góp phần thúc đẩy việc ứng dụng thuốc trừ sâu sinh học sản xuất rau an toàn Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài: 3.1 Ý nghĩa khoa học: Các kết nghiên cứu đề tài cung cấp dẫn liệu khoa học quan trọng mức độ ảnh hưởng yếu tố ngoại cảnh, điều kiện sử dụng đến độ an toàn hiệu qủa việc ứng dụng thuốc trừ sâu sinh học Để từ tạo lập sở khoa học cho việc lựa chọn sử dụng chúng cách an toàn, hiệu sản xuất rau an toàn 3.2 Ý nghĩa thực tiễn: Thông qua kết nghiên cứu, đề tài đưa quy trình sử dụng đồng thuốc trừ sâu sinh học sản xuất cải xanh, bắp cải đậu đũa giúp nông dân nâng cao hiệu lực trừ sâu sử dụng thuốc sinh học, cải thiện chất lượng từ nâng cao giá trị sản phẩm rau an toàn Các kết nghiên cứu quy trình ứng dụng thuốc trừ sâu sinh học tạo điều kiện thuận lợi mặt kỹ thuật cho quan khuyến nông, quan giám sát kỹ thuật người dân đẩy nhanh việc ứng dụng thuốc trừ sâu sinh học vào sản xuất, từ giúp cho cơng tác giám sát, kiểm tra chất lượng cấp chứng sản phẩm nhanh chóng hiệu hơn, góp phần đẩy nhanh việc sản xuất loại rau ăn ăn an toàn, đáp ứng yêu cầu cấp bách đặt cho sản xuất nông nghiệp nước ta giai đoạn Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài: 4.1 Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu đề tài thuốc trừ sâu sinh học 4.2 Phạm vi nghiên cứu: - Xác định khoảng nhiệt độ, ẩm độ, thời gian có mưa sau phun, giai đoạn sinh trưởng giai đoạn phát dục sâu, lượng nước phun, dụng cụ phun đến độ an toàn hiệu thuốc - Địa bàn: Thực thí nghiệm xây dựng mơ hình xã Vân Nội, huyện Đông Anh, Hà Nội - Cây trồng: Trên rau ăn (cải xanh, bắp cải) rau ăn (đậu đũa) - Sâu hại: Một số loài sâu hại chủ yếu hại trồng CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU VÀ CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1.1 Cở sở khoa học việc nghiên cứu: Các thuốc trừ sâu sinh học sản xuất từ bào tử vi sinh vật sống, độc tố chiết xuất từ vi sinh vật hay dịch chiết loài độc có tác dụng trừ sâu Thuốc trừ sâu sinh học có khả làm thay đổi q trình phát triển sinh học bình thường sâu hại theo chiều hướng bất lợi thể côn trùng (Tủ sách khuyến nông [31]) Đây sản phẩm tự nhiên dễ bị phân huỷ điều kiện ánh sáng, nhiệt độ hay điều kiện bảo quản, sử dụng khơng phù hợp Vì vậy, hiệu phịng trừ của chế phẩm sinh học thay đổi phụ thuộc vào chất lượng chế phẩm điều kiện môi trường nơi sử dụng chế phẩm (Phạm Văn Lầm, 1995 [13]) Mặt khác, trình xâm nhập, phân giải, rửa trôi, tác động thuốc sinh học chịu tác động lớn yếu tố vô sinh hữu sinh Do đó, thuốc trừ sâu sinh học thường phát huy hiệu lực phạm vi định điều kiện thời tiết, khí hậu, giai đoạn sinh trưởng trồng, đối tượng sâu hại mật độ giai đoạn phát dục chúng Bên cạnh đó, tốc độ phân giải thuốc phụ thuộc nhiều vào tác động yếu tố ngoại cảnh nên thời gian cách ly thực tế hay dư lượng thuốc nông sản có biến động rõ rệt tuỳ thuộc vào điều kiện cụ thể thời tiết sinh trưởng trồng Vì vậy, việc phân tích mối quan hệ ngoại cảnh với khả phát huy hiệu lực dư lượng thuốc nông sản vấn đề cần thiết giúp cho việc lựa chọn loại thuốc có phạm vi thích ứng rộng, chịu ảnh hưởng ngoại cảnh xác định phạm vi ứng dụng loại để nâng cao hiệu trừ sâu tuân thủ đầy đủ thời gian cách ly điều kiện cụ thể, đáp ứng mục tiêu sản xuất nơng sản an tồn 1.2 Tình hình nghiên cứu, phát triển sử dụng thuốc trừ sâu sinh học giới 1.2.1 Sơ lược lịch sử phát triển biện pháp phòng trừ sinh học đời thuốc trừ sâu sinh học giới Trên giới việc phát triển biện pháp sinh học ứng dụng công tác BVTV phát triển kỷ thứ 3, bắt đầu việc sử dụng đối tượng côn trùng bắt mồi ăn thịt để khống chế sâu hại đồng ruộng Người Trung Quốc chống lại trùng có hại cách hiệu biện pháp tuý sinh học: dùng côn trùng diệt côn trùng khác Thành công rõ rệt họ biết sử dụng loài kiến bắt mồi (Oecophylla smaragdina) để diệt trừ sâu hại cam quýt (Lui, 1939) Trong 2000 năm qua, biện pháp sinh học có nhiều thành tựu to lớn Từ việc lợi dụng tác nhân sinh học sẵn có tự nhiên, biện pháp sinh học phát triển lên bước cao nhân thả tác nhân sinh học để phục vụ cho cơng tác phịng trừ sâu hại Vào năm 1920 bang Floria, Mỹ xảy trận dịch bệnh thối mục nghiêm trọng tàn phá vườn cam chanh Bộ Nông nghiệp Mỹ cử nhà thực vật học sang Trung Quốc năm 1915 để tìm giống cam chống bệnh thối mục ông phát giống kiến ăn sâu bọ Theo Forskal Botta, từ năm 1200 Yêmen, chủ nhân vườn chà (Palms) hàng năm lên núi kiếm tổ kiến có ích chuyển thả chúng lên chà để phịng trừ trùng gây hại (dẫn theo Coppel & Mertins, 1977 [44]; Doutt, 1964 [48]) Cũng vào thời gian có ghi nhận vai trị ích lợi bọ rùa hạn chế rệp muội, rệp sáp (Doutt, 1964 [48]) Đến đầu kỷ 20, Italia có nhà trùng học tiếng bắt đầu nghiên cứu biện pháp sinh học Năm 1906, Berlese nhập nội từ Hoa Kỳ Italia loài ký sinh Prospaltella berlesei để trừ rệp vảy dâu Pseudaulacaspis pentagona Việc nhập nội cho kết tương đối tốt Giống bọ rùa R.cardinalis, ký sinh P berlesei nhiều nước giới nhập nội để trừ rệp vảy dâu (De bach, 1964 [47]) Để trừ sâu róm Porthetria dispar (L) Nygmia phaeorrhoea (Don.), nhiều loài thiên địch nhập nội từ Nhật Bản vào châu Âu Hoa Kỳ năm 1905 - 1914 1922 - 1923 Trong số 40 lồi nhập nội, có loài ký sinh loài bắt mồi hoá (Debach, 1974 [46]) Năm 1993 Mỹ sản xuất chế phẩm virut NPV sâu Spodoptera exigua số chế phẩm virut khác sử dụng có hiệu phịng chống sâu keo da láng hại bông, sâu cắn rau, đậu, lâm nghiệp nơi mà biện pháp hoá học bị cấm Từ năm 1940 quan tâm biện pháp sinh học sâu hại giảm rõ rệt đời thuốc trừ sâu hữu tổng hợp Đến đầu thập niên 1950, châu Âu châu Mỹ quan tâm trở lại việc sử dụng vi khuẩn Bt, cuối thập niên 1950 bắt đầu sản xuất công nghiệp chế phẩm từ vi khuẩn Bt việc sử dụng vi khuẩn cho kết tốt đẹp Các chế phẩm từ vi khuẩn Bacilus popilliae Bacillus lentimorbus mở rộng sử dụng để trừ bọ Nhật 14 Bang Hoa Kỳ Đến năm 1952, diện tích sử dụng chế phẩm đạt tới 40.000 (Coppel et al., 1977 [44]; Kandibin, 1989 [54]) mở hướng cho biện pháp sinh học BVTV phát triển thuốc trừ sâu có nguồn gốc sinh học Chỉ tính riêng 100 năm trở lại đây, nhờ tiến nghiên cứu sinh học sinh thái học, có 2000 lồi chân khớp giới thiệu có 150 lồi ký sinh, bắt mồi, vi sinh vật nuôi nhân thương mại để sử dụng chương trình phịng trừ dịch hại tồn giới Bên cạnh lồi trùng, nhà khoa học phát vai trị ký sinh nhiều lồi vi sinh vật thể côn trùng Việc nghiên cứu ứng dụng ban đầu dựa phát mối quan hệ ký sinh vi sinh vật thể côn trùng ký sinh nấm bạch cương Beauveria globulifera ký sinh bọ xít hại lúa mì (Coppel et al , 1977 [44]; Weiser, 1966 [68]) ký sinh vi khuẩn Coccobacilus acridiorum châu chấu (Simmonds et al., 1976 [66]; Weiser, 1966 [68]) hay vi khuẩn Bacillus thuringiensis ký sinh sâu non loài Ephestia kuehniella Hungari (Husz, 1928); hay ký sinh virut nhân đa diện sâu non sâu xanh miền nam Châu Phi năm 1891 (Maleg 1891 – 1892) Cũng việc nghiên cứu ứng dụng nhân thả lồi trùng ký sinh, thiên địch để phịng trừ dịch hại, nhà vi sinh vật học bắt đầu hướng nhân nguồn vi sinh vật có ích đối tượng sâu hại để đưa trở lại hệ sinh thái tự nhiên ban đầu nhằm khống chế mật độ dịch hại nhiều đối tượng sâu hại Năm 2005, giới có 85 nhà sản xuất thiên địch thương mại (25 – Châu Âu, 20 - Bắc Mỹ, – Australia New Zealand, – Nam Phi, 15 – Châu Á khoảng 15 – Châu Mỹ La Tinh Tốc độ tăng trưởng sản xuất thương mại thiên địch cao, khoảng năm 1997 – 2000 đạt mức độ tăng vào khoảng 15 – 20%/năm Tuy nhiên tăng trưởng không đồng khu vực Chẳng hạn Tây Âu Bắc Mỹ chiếm khoảng 75% thị phần giới Đã xuất thị trường Nam Phi, Trung Quốc, Nhật Bản, Hàn Quốc, Ấn Độ Song song với hướng nghiên cứu trên, việc sử dụng độc phòng trừ sâu hại phát sử dụng Ban đầu việc sử dụng xoan trừ rận, rệp sau việc sử dụng hàng loạt độc khác thuốc lá, ruốc cá để trừ sâu hại Từ xa xưa, nông dân nhiều nước giới biết sử dụng số loài thực vật chứa chất độc để trừ số loại côn trùng gây hại trồng gia súc cách phun lên hay dùng nước triết để tắm cho gia súc Trên giới có khoảng 2000 lồi cây, có 10 – 12 loài dùng phổ biến Ở Việt nam phát khoảng 335 loài độc, gần 40 lồi độc có khả trừ sâu (trong có 10 lồi có khả diệt sâu tốt) (Nguyễn Duy Trang, 1996 [30]) Việc ứng dụng lồi trùng, vi sinh vật hay sản phẩm thực vật theo phương pháp cổ điển có ưu điểm đơn giản, dễ ứng dụng chi phí thấp có nhược điểm khó ứng dụng diện rộng sản xuất quy mô công nghiệp Chính lẽ đó, từ năm 1940 quan tâm biện pháp sinh học sâu hại giảm rõ rệt đời thuốc trừ sâu hữu tổng hợp Tại Canada năm 1943 bắt đầu xuất hàng loạt chế phẩm NPV ong ăn Diprion herlyniae để bảo vệ rừng Đến đầu thập niên 1950, châu Âu châu Mỹ quan tâm trở lại việc sử dụng vi khuẩn Bt, cuối thập niên 1950 bắt đầu sản xuất công nghiệp chế phẩm từ vi khuẩn Bt việc sử dụng vi khuẩn cho kết tốt đẹp Các chế phẩm từ vi khuẩn Bacillus popilliae Bacillus lentimorbus mở rộng sử dụng để trừ bọ Nhật Bản 14 Bang Hoa Kỳ Đến năm 1952, diện tích sử dụng chế phẩm đạt tới 40.000 (Coppel et al., 1977 [44]; Kandybin, 1989 [54]) Vào thập niên 1970 Hoa Kỳ phát triển chế phẩm Elcar Biocontrol từ NPV Đến cuối thập kỷ 1980, Hoa Kỳ Liên 10 Xô cũ sản xuất chế phẩm từ virut Các nước khác Nhật Bản, Tây Đức, Pháp nước sản xuất – chế phẩm từ virut (Chukhrij, 1988; Simmonds et al , 1976) [66] Từ lĩnh vực nghiên cứu biện pháp sinh học để phòng chống sâu hại ngày mở rộng thành cơng nhiều nước Ngồi chế phẩm sinh học từ Bt, đến giới có hàng chục loại chế phẩm sinh học từ sinh vật khác (nấm, virut, tuyến trùng) để phòng chống sâu hại (Falcon, 1985 [50]; Ignoffo, 1985 [53]; Ravensberg, 1992 [61]; Schwarz, 1992 [63]) Tuy có hạn chế định, song biện pháp sử dụng tác nhân thuốc trừ sâu sinh học BVTV coi biện pháp thực tiễn, dễ khai thác nguyên liệu, thân thiện với môi trường, sức khoẻ người bền vững * Các ưu điểm bật biện pháp sinh học bao gồm: - An toàn với môi trường nông sản - Hiệu cao - Chậm gần khơng hình thành tính kháng dịch hại, không làm quần thể thiên địch có ích tự nhiên - Nhiều tác nhân sản phẩm sinh học có tác dụng mạnh nhanh * Tuy nhiên biện pháp sinh học cịn có số nhược điểm sau: - Tác động chậm nên khơng có khả dập dịch - u cầu đầu tư kinh phí cao cho cơng tác nhân, nuôi - Sản phẩm sinh học thường chịu tác động điều kiện môi trường ánh sáng, lượng nước tưới, nước mưa, nhiệt độ - Quy trình áp dụng khắt khe, địi hỏi người sử dụng có trình độ định