Sản xuất thuốc bảo vệ thực vật nhóm 2

Thuốc bảo vệ thực vật sinh học Thuốc bảo vệ thực vật sinh học có nguồn gốc: từ các sản phẩm tự nhiên, có thể có nguồn gốc thực vật, động vật hoặc vi sinh vật an toàn với môi trường, và t

MỘT SỐ CHỦNG VI SINH VẬT THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG

Thuốc bảo vệ thực vật sinh học từ vi khuẩn

Vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt) là vi khuẩn gram dương, hiếu khí, có dạng hình que, kớch thước 3-6 àm, cú thể đứng riờng lẽ hoặc tạo thành chuỗi, cú khả năng di động nhờ tiêm mao mọc trên bề mặt tế bào, hình thành nội bào tử, thuộc nhóm hình thái l cùng với Bacillus cereus, Bacillus anthracis và Bacillus latersporus (Parry và ctv, 1983) Khuẩn lạc của Bt có màu trắng sữa, hình tròn, bề mặt xù xì, viền khuẩn lạc nhăn, đường kính có thể đạt tới 8-10 àm Một số chủng Bt xuất hiện khuẩn lạc dạng trơn nhẵn Mỗi tế bào Bt khi trưởng thành có khả năng sinh bào tử và tinh thể độc bản chất là protein gây tê liệt ấu trùng của một số loại côn trùng gây hại trong đó có sâu đục quả bông, các loài sâu đục thân ngô ở Châu Á và Châu Âu Bào tử Bt có dạng hình trụ hoặc hình trứng có kích thước 1,6- 2 àm Bào tử được hỡnh thành trong điều kiện mụi trường bất lợi như nhiệt độ cao, mụi trường nghèo dinh dưỡng Khi gặp điều kiện thuận lợi, bào tử có thể nảy mầm thành tế bào sinh dưỡng Cùng với quá trình tạo bào tử, các tinh thể protein độc tố cũng đc tổng hợp

Tinh thể cú kớch thước 0,6-2 àm, cú hỡnh dạng khụng cố định (cú thể là hỡnh lập phương, hình lưỡng tháp hoặc hình cầu) Tinh thể có thể chiếm tới 30% trọng lượng khô của tế bào

Hình 1 Vi khuẩn B thuringiensis Ngành : Firmicutes

Khi nhuộm tế bào Bt bằng thuốc nhuộm fushin và quat sát dưới kính hiển vi nhận thấy rằng tinh thể Bt bắt màu hồng sẫm còn bào tử thì bắt màu hồng nhạt

Vi khuẩn Bt có khả năng đặc biệt trong việc tổng hợp các tinh thể trong quá trình hình thành bào tử, chứa các protein được gọi là nội độc tố (protein Cry)có đặc tính diệt côn trùng.Protein tinh thể còn được gọi là δ-endotoxin hoặc các thể vùi protein tinh thể diệt côn trùng bao gồm một hoặc nhiều chất độc tinh thể (Cry) và chất độc tế bào (Cyt) Một số protein này có độc tính cao đối với một số loài côn trùng nhưng chúng vô hại đối với hầu hết các sinh vật khác bao gồm động vật có xương sống và côn trùng có ích

Hình 2.2 Cơ chế diệt sâu hại của vi khuẩn Bt

Do tính đặc hiệu cao và độ an toàn trong môi trường, độc tố protein Cry Bt là chất thay thế hiệu quả, an toàn và bền vững cho thuốc trừ sâu hóa học để kiểm soát côn trùng gây hại Độc tính của protein Cry theo truyền thống được giải thích bằng sự hình thành các lỗ xuyên màng hoặc các kênh ion dẫn đến sự phân giải tế bào thẩm thấu (Zhang và cộng sự, 2006) Ngoài ra, các monome độc tố Cry dường như cũng thúc đẩy quá trình chết tế bào ở tế bào côn trùng bằng cơ chế adenylyl cyclase/đường truyền tín hiệu PKA(Protein kinase

A: là một họ enzyme có hoạt tính phụ thuộc vào nồng độ của AMP vòng (cAMP) Protein kinase A có một số chức năng trong hoạt động của tế bào: bao gồm việc điều tiết quá trình biến dưỡng glycogen, đường và chất béo.) Tuy nhiên, bất chấp khả năng gây bệnh côn trùng này, tranh cãi vẫn nảy sinh liên quan đến lối sống gây bệnh của Bt Các báo cáo gần đây cho rằng B đòi hỏi sự hợp tác của vi khuẩn hội sinh trong ruột côn trùng để có thể gây bệnh hoàn toàn (Broderick và cộng sự, 2009; Baum và Malvar, 1995)

(1) Khi côn trùng ăn lá cây có các tinh thể Sau đó, chúng được thủy phân trong ruột giữa của côn trùng để tạo ra nội độc tố hoạt động, những chất độc hoạt động này liên kết với các vị trí thụ thể trên tế bào biểu mô ruột và tạo ra sự mất cân bằng trong thành phần ion của tế bào Điều này được thể hiện bằng sự sưng tấy và vỡ của các tế bào do sốc thẩm thấu Các triệu chứng tiếp theo là tê liệt phần miệng và ruột của côn trùng Vì vậy, quá trình cho ăn bị ức chế (Milner, 1994; Lambert và cộng sự, 1992)

(2) Ngoài ra, một cơ chế hoạt động tương đối mới của độc tố Cry đã được đề xuất, liên quan đến việc kích hoạt đường dẫn tầng tín hiệu phụ thuộc Mg 2+ được kích hoạt bởi sự tương tác của độc tố Cry 3 miền đơn phân với thụ thể chính, protein cadherin Bt-R1

(Schnepf và cộng sự, 1998) Việc kích hoạt con đường phụ thuộc Mg 2+ này có tác dụng kích thích và khởi đầu một loạt các sự kiện tế bào học bao gồm sự chảy máu màng, sự xuất hiện của bóng ma hạt nhân và sưng tế bào sau đó là sự ly giải tế bào Sự kích hoạt đường dẫn tín hiệu phụ thuộc Mg 2+ bởi độc tố Cry được quan sát là tương tự như tác dụng tương tự do các độc tố hình thành lỗ chân lông khác gây ra trên tế bào chủ của chúng khi chúng được áp dụng ở nồng độ dưới mức nano (Porta et al., 2011; Nelson et al ., 1999)

 Mặc dù hai cơ chế hoạt động dường như khác nhau, với một loạt các sự kiện xuôi dòng xảy ra sau khi độc tố liên kết với các thụ thể trên màng tế bào đích, nhưng có một mức độ chung ở chỗ ban đầu các tinh thể phải được hòa tan in vivo hoặc in vitro và được kích hoạt bởi protease trước và/hoặc sau khi liên kết với các thụ thể như cadherin (Aronson và cộng sự, 1991; Soberón và cộng sự, 2007)

Bt là một loại vi khuẩn diệt côn trùng có thị trường trên toàn thế giới để kiểm soát nhiều loài gây hại thực vật quan trọng (chủ yếu là sâu bướm của bộ Lepidoptera (bướm và bướm đêm) cũng như ấu trùng muỗi và ruồi đen giống simulid) Sản phẩm Bt thương mại là dạng bột chứa hỗn hợp bào tử khô và tinh thể độc tố Chúng được áp dụng cho lá hoặc các môi trường khác nơi ấu trùng côn trùng ăn Các gen độc tố cũng đã được biến đổi gen thành một số cây trồng Phương pháp sử dụng, phương thức tác động và phạm vi ký chủ của tác nhân kiểm soát sinh học này có thể khác nhau đối với các loài diệt côn trùng Bacillus khác (Meadows và cộng sự, 1993)

Loài Bt, đã phát triển nhiều cơ chế phân tử để tạo ra độc tố thuốc trừ sâu; hầu hết các chất độc này được mã hóa bởi một số gen Kể từ khi được phát hiện vào năm 1901 dưới dạng thuốc trừ sâu vi sinh vật, Bt đã được sử dụng rộng rãi để kiểm soát côn trùng, các loài gây hại quan trọng trong nông nghiệp, lâm nghiệp và y học Đặc điểm chính của nó là sự tổng hợp thể vùi tinh thể trong quá trình hình thành bào tử, chứa các protein được gọi là nội độc tố hoặc protein Cry, có đặc tính diệt côn trùng (Schnepf et al., 1998) Protein tinh thể còn được gọi là δ-endotoxin hoặc các thể vùi protein tinh thể diệt côn trùng bao gồm một hoặc nhiều chất độc tinh thể (Cry) và chất độc tế bào (Cyt) Một số protein này có độc tính cao đối với một số loài côn trùng nhưng chúng vô hại đối với hầu hết các sinh vật khác bao gồm động vật có xương sống và côn trùng có ích Kể từ khi tiềm năng diệt côn trùng của chúng được phát hiện, nó đã được sản xuất thương mại và được chấp nhận như một nguồn thuốc trừ sâu sinh học thân thiện với môi trường trên toàn thế giới

Bảng 2.1 Thuốc trừ sâu sinh học vi khuẩn

STT Tên vi khuẩn làm thuốc trừ sâu sinh học Đạo luật đăng ký với năm

1 Bacillus thuringiensis var israelensis Đã đăng ký theo Đạo luật Thuốc trừ sâu, 1968

2 Bacillus thuringiensis var galleriae Đã đăng ký theo Đạo luật Thuốc trừ sâu, 1968

3 Bacillus sphaericus Đã đăng ký theo Đạo luật Thuốc trừ sâu, 1968

4 Pseudomonas fluoresens Đã đăng ký theo Đạo luật Thuốc trừ sâu, 1968 Các thành viên của chi Bacillus thường được coi là nguồn cung cấp nhiều loại phân tử có hoạt tính sinh học quan trọng, một số trong đó có khả năng ức chế sự phát triển của nấm (Schallmey và cộng sự, 2004) Chủng Bt chiếm khoảng 90% thị trường thuốc trừ sâu sinh học ở Hoa Kỳ và được coi là thuốc trừ sâu sinh học được sử dụng rộng rãi nhất (Chattopad-hyay et al., 2004)

Có nhiều chủng Bt khác nhau, mỗi chủng tạo ra một hỗn hợp protein khác nhau và đặc biệt tiêu diệt một hoặc một vài loài ấu trùng côn trùng có liên quan Có những báo cáo về việc kiểm soát ấu trùng bướm đêm bằng độc tố Bt được báo cáo trên thực vật, các loại Bt khác đặc hiệu cho ấu trùng ruồi và muỗi Các loài côn trùng mục tiêu được xác định bằng việc liệu Bt cụ thể có tạo ra protein có thể liên kết với thụ thể trong ruột ấu trùng hay không, do đó khiến ấu trùng côn trùng chết đói

Các chủng Bt được sử dụng rộng rãi nhất đã bắt đầu chống lại ba loại muỗi: Culex, Culiseta và Aedes và nghiên cứu của họ đã chỉ ra rằng bào tử Bt có thể tồn tại cả trên mặt đất cũng như ở động vật Hơn nữa, gió, mưa và động vật có thể mang chúng đến các khu vực lân cận Trong những giọt mưa bắn tung tóe, chúng thậm chí có thể “nhảy” từ mặt đất lên lá cây -một phương tiện di chuyển khác Vi khuẩn Bt cũng được biết là có thể dễ dàng chuyển gen độc tính của chúng sang các vi khuẩn khác trong khu vực ứng dụng vì người ta thấy rằng khi phun vi khuẩn lên cây bắp cải, người ta thấy rằng tất cả ấu trùng bướm trắng trên bắp cải đều bị tiêu diệt

Bacillus sphaericus (Bs)

Vi khuẩn gây bệnh côn trùng, cụ thể là Bt, đã được biết đến từ đầu những năm 1900 nhưng việc kiểm soát các loài Diteran chỉ được thiết lập kể từ khi phát hiện ra Btserovar israelensis (Bti) vào năm 1977 và một chủng B sphaericus (Bs) có độc tính cao cũng được phân lập và sử dụng vi khuẩn gây bệnh côn trùng Kể từ khi phân lập được các chủng vi khuẩn có khả năng diệt ấu trùng cao, nó đã trở thành một tác nhân thay thế để kiểm soát muỗi bằng phương pháp sinh học

Bacillus sphaericus (Bs) thuộc chi Bacillus là một loại vi khuẩn hình thành nội bào tử hiếu khí, gram dương Không có khả năng sử dụng đường làm nguồn carbon và năng lượng, cần môi trường tăng trưởng chứa protein và ion Ca 2+ và Mg 2+ để hình thành bào tử

Hình 2.4 Bacillus sphaericus dưới kính hiển vi điện tử quét (SEM)

Bs phân bố rộng khắp môi trường và có thể được phân lập từ đất, hệ sinh thái dưới nước và trong ấu trùng muỗi chết Nó có khả năng tồn tại trong môi trường nước dù bị ô nhiễm hay không Điều này thể hiện một lợi thế lớn khi nó được áp dụng trong môi trường chứa lượng lớn chất hữu cơ, mang lại khả năng kiểm soát lâu dài hơn đối với quần thể ấu trùng

Kể từ khi phân lập được các chủng vi khuẩn có khả năng diệt ấu trùng cao, nó đã trở thành một tác nhân thay thế để kiểm soát muỗi sinh học Một số vi khuẩn như Psorophora và một số vi khuẩn khác thuộc chi Aedes Ae Aegypti và Ae albopictus không nhạy cảm với chủng Bs

Báo cáo đầu tiên cho thấy Bs có hoạt tính chống lại ấu trùng muỗi được phân lập từ khu vực Moribund ở Argentina đối với ấu trùng muỗi Culisetaincidens xảy ra vào năm

Chủng 2362, phân lập từ Simulium ở Nigeria, không độc đối với ruồi đen, nhưng nó được coi là chủng phân lập hứa hẹn nhất để sử dụng trên thực địa chống muỗi

Việc thanh trùng đất làm cho môi trường có tính chọn lọc đối với Bs Hiệu quả của chủng 2362 đối với quần thể muỗi thuộc chi Culex đã được chứng minh Kể từ những năm 1960, khi một chủng Bs được phát hiện có hoạt tính diệt côn trùng chống lại các loài muỗi, một số lượng lớn các chủng Bs diệt muỗi khác đã được mô tả Hoạt tính diệt bọ gậy của chủng phân lập đầu tiên này thấp đến mức việc sử dụng nó trong kiểm soát muỗi thực sự không được xem xét Nhưng chỉ sau khi phân lập ở Indonesia từ muỗi chết, ấu trùng của chủng 1593 thể hiện hoạt tính diệt muỗi cao hơn nhiều đối với Culex quinquefasciatus thì

Bs mới có tiềm năng trở thành tác nhân kiểm soát sinh học đối với một số loài muỗi và được sử dụng làm thuốc trừ sâu trên đồng ruộng như một phần của vật trung gian truyền bệnh chương trình kiểm soát (Kellen và cộng sự, 1965).Nó có bào tử hình cầu nằm ở vị trí cuối cùng Một trong những đặc điểm kiểu hình được kiểm tra làkhả năng gây bệnh của một số loài đối với ấu trùng muỗi Một tiền độc tố được tạo ra trong quá trình hình thành bào tử như trong trường hợp Bt gây ra những thay đổi tế bào gây tử vong khi ấu trùng của một số loài lưỡng bội ăn vào Loại vi khuẩn này đã được sử dụng để kiểm soát quần thể Culex và Anopheles ở nhiều quốc gia khác nhau, thay thế thuốc diệt bọ gậy bằng hóa chất với những ưu điểm nhất định Chúng bao gồm việc giảm chi phí và tính chọn lọc đối với nhóm đối tượng mục tiêu Hoạt tính độc hại của các chủng Bs tăng lên tại thời điểm hình thành bào tử, điều hợp lý là tìm kiếm các tinh thể protein trong vi khuẩn này Vì chất nổi trên bề mặt nuôi cấy đã được khử trùng bằng bộ lọc đã được chứng minh là không độc hại nên tất cả chất độc phải được giữ lại bên trong tế bào Trong các tế bào được phân tách trong quá trình sinh bào tử, thành tế bào có đặc tính độc hại hơn phần tế bào chất Mặt khác, các bào tử trưởng thành được phân lập từ tế bào có độc tính cao hơn phần thành tế bào, do đó có vẻ như một số độc tố có thể nằm ở một số phần của tế bào nhưng bào tử chứa nồng độ độc tố cao nhất (Charles et cộng sự, 1993; Brownbridge và Margalit, 1987; Klein và cộng sự, 2002)

Có các bào tử hình cầu, nằm ở đầu mút hoặc cận đầu mút và bào tử trương phồng

Một trong những đặc điểm kiểu hình được kiểm tra là khả năng gây bệnh của một số loài đối với ấu trùng muỗi Các chủng độc hại nhất tạo ra tinh thể protein gồm protein 51 và 42 kDa Cả hai protein đều cần thiết cho hoạt động gây độc, được tổng hợp với số lượng cân bằng trong quá trình hình thành bào tử Sau khi hình thành bào tử, tinh thể vẫn liên kết với nội bào tử và phức hợp này (nội bào tử + tinh thể) nằm bên trong ngoại bào tử

Hoạt tính độc hại của các chủng Bs tăng lên tại thời điểm hình thành bào tử, điều hợp lý là tìm kiếm các thể vùi ký sinh (tinh thể protein rắn) trong vi khuẩn này Vì nước canh nuôi cấy đã lọc vô trùng được chứng minh là không độc hại, điều đó cho thấy tất cả độc tố phải được giữ lại trên hoặc bên trong chính tế bào Trong các tế bào được phân tách trong quá trình sinh bào tử, thành tế bào có độc tính cao hơn so với phần tế bào chất Mặt khác, bào tử trưởng thành được phân lập từ tế bào có độc tính cao hơn phần thành tế bào, do đó có vẻ như một số độc tố có thể nằm ở nhiều phần của tế bào nhưng bào tử chứa nồng độ độc tố cao nhất

Hình 2.5 Cơ chế gây độc của Bacillus sphaericus

Cơ chế: Sau khi nuốt phải phức hợp bào tử/tinh thể, các protein được hòa tan trong dạ dày ấu trùng nhờ hoạt động kết hợp của protease (enzyme phân giải protein) và pH kiềm Độc tố này liên kết với tế bào biểu mô thành ruột, đâm qua màng tạo thành lỗ xuyên màng, làm mất cân bằng ion nội bào của tế bào biểu mô và làm chúng bị phân giải, sâu ngừng ăn và bị chết đói pH trong ruột bị giảm xuống bằng với pH nội mô trong huyết tương Độ pH thấp này cho phép các bào tử nảy mầm, xâm chiếm vật chủ và cuối cùng là gây chết Khoảng thời gian từ khi ăn phải chất độc đến khi ấu trùng chết lên tới 48 giờ

Nguồn: ScienceDirect.com Vi khuẩn Bt sinh ra 2 loại độc tố :Nội độc tố và Ngoại độc tố.Trong đó nội độc tố giữ vai trò quan trọng đến tính gây độc của Bt

Nội độc tố chính của Bt là chất độc cry(protein tinh thể độc) hay còn có tên gọi khác là Deta endotoxin được mã hóa bởi các gen cry khác nhau và ngoại độc tố của Bt gọi tắt là Cyt, loại chất độc này có thể tác động riêng lẻ hoặc phối hợp cùng chất độc Cry để tăng tác dụng của tinh thể độc

Một số ngoại độc tố có thể kể đến như alpha exotoxin, beta-exotoxin, Ngoại độc tố có cấu trúc tương tự ATP, nó ức chế hoạt động của RNA polymerase, Ngoài ra ngoại độc tố còn có thể xâm nhập vào huyết tương của côn trùng, đến các cơ quan để làm tăng tính độc của vi khuẩn.Ví dụ đưa ra trên sâu non, ngoại độc tố góp phần ức chế quá trình lột xác, hoặc gây dị thường trong phát triển.Ngoài ra còn có ngoại độc tố gama là một loại photpholipase tác động lên màng phọpholipit của màng tế bào, phá hủy mô tế bào

Nội độc tố Cry(Deta-endotoxin) thường tạo ra với số lượng nhiều hơn so với chất độc Cyt và là tác nhân chính trong quá trình gây độc ở vi khuẩn Bt

ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT SINH HỌC

Ưu điểm và nhược điểm của thuốc bảo vệ thực vật sinh học

Thuốc trừ sâu sinh học thường ít độc hơn thuốc trừ sâu thông thường

Thuốc trừ sâu sinh học vi khuẩn thường chỉ ảnh hưởng đến loài gây hại mục tiêu và các sinh vật có liên quan chặt chẽ, trái ngược với thuốc trừ sâu thông thường phổ rộng có thể ảnh hưởng đến các sinh vật khác nhau như chim, côn trùng và động vật có vú

Thuốc trừ sâu sinh học thường có hiệu quả với số lượng rất nhỏ và thường bị phân hủy nhanh chóng, do đó dẫn đến phơi nhiễm thấp hơn và phần lớn tránh được các vấn đề ô nhiễm do thuốc trừ sâu thông thường gây ra (Gupta và Dikshit, 2010)

Khi được sử dụng như một phần của chương trình IPM, thuốc trừ sâu sinh học có thể làm giảm đáng kể việc sử dụng thuốc trừ sâu thông thường trong khi năng suất cây trồng vẫn cao

Dễ sử dụng, chi phí sản xuất thấp

Các vi sinh vật được sử dụng chủ yếu được phân lập từ tự nhiên  có thể giúp cân bằng hệ sinh thái Áp dụng một biện pháp có thể kiểm soát nhiều sâu hại, bệnh hại khác nhau… Ít để lại dư lượng thuốc  hạn chế độc hại với người sử dụng

Tuy nhiên, để sử dụng thuốc trừ sâu sinh học một cách hiệu quả (và an toàn), người dùng cần phải biết nhiều về cách quản lý sâu bệnh và phải tuân thủ cẩn thận mọi hướng dẫn trên nhãn

3.2 Nhược điểm của thuốc bảo vệ sinh học

Vẫn còn khả năng gây độc Phần lớn an toàn nhưng một số ít vẫn gây hại Ví dụ: nicotine, như một loại thuốc trừ sâu tự nhiên có trong lá cây thuốc lá và là một thành phần của khói thuốc lá, được coi là độc hại hơn nhiều so với hầu hết các loại thuốc trừ sâu tổng hợp hoặc nhân tạo hiện đại

Hiệu quả của chúng phụ thuộc phần lớn vào một số yếu tố nằm ngoài tầm kiểm soát của người nông dân

Chưa được ưa chuộng trên thị trường Tác dụng chậm hơn so với thuốc bảo vệ thực vật hóa học Yêu cầu bảo quản nghiêm ngặt hơn so với thuốc hóa học Không có sẵn trên thị trường do quá trình đăng ký tốn kém và nhiều rào cản Thời tiết ảnh hưởng đến tuổi thọ và hiệu quả khi sử dụng…

Tóm lại, ưu và nhược điểm của thuốc bảo vệ sinh học trong hình dưới đây:

THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT SINH HỌC Ở ẤN ĐỘ VÀ VIỆT NAM

Thuốc bảo vệ thực vật sinh học ở Ấn Độ và Việt Nam

Thuốc trừ sâu sinh học chỉ chiếm 2,89% (tính đến năm 2005) trên thị trường thuốc trừ sâu tổng thể ở Ấn Độ và dự kiến sẽ tăng đáng kể trong những năm tới Ở Ấn Độ, cho đến nay chỉ có 12 loại thuốc trừ sâu sinh học được đăng ký theo Đạo luật thuốc trừ sâu năm 1968 (Thakore, 2006)

Thuốc trừ sâu làm từ neem, Bt, NPV và Trichoderma là những loại thuốc trừ sâu sinh học chính được sản xuất và sử dụng ở Ấn Độ, trong khi hơn 190 loại tổng hợp được đăng ký sử dụng làm hóa chất

Thuốc bảo vệ sinh học vi sinh vật chiếm ≈ 5% thị trường thuốc trừ sâu Ấn Độ Ít nhất 15 loài vi sinh vật và 970 công thức vi sinh vật đã được đăng ký

Theo Bộ nông nghiệp Ấn Độ, thuốc trừ sâu sinh học hiện chỉ chiếm 9% (2023) thị trường thuốc bảo vệ thực vật Ấn Độ có 410 đơn vị sản xuất thuốc trừ sâu sinh học, trong đó 130 đơn vị là tư nhân và 280 đơn vị thuộc sở hữu của chính phủ

Khoảng 32 trung tâm IPM và 35 doanh nghiệp thương mại sản xuất thuốc trừ sâu sinh học (Chú thích: Quản lý dịch hại tổng hợp (IPM) là một phương pháp quản lý dịch hại hiệu quả và nhạy cảm với môi trường dựa trên sự kết hợp các biện pháp thực hành thông thường

Các chương trình IPM sử dụng thông tin hiện tại, toàn diện về vòng đời của sâu bệnh và sự tương tác của chúng với môi trường.)

Hình 4.1 Mức tiêu thụ thuốc trừ sâu sinh học từ 2016 đến 2021

Tính đến ngày 22 tháng 7 năm 2022, mức tiêu thụ thuốc trừ sâu sinh học trong 5 năm trước đó ở Ấn Độ

Mô hình sử dụng thuốc trừ sâu sinh học tổng thể ở Ấn Độ (2020)

Số liệu thống kê toàn Ấn Độ về diện tích canh tác và diện tích sử dụng thuốc trừ sâu sinh học trong giai đoạn 2017–2021

4.2 Thuốc bảo vệ sinh học ở Việt Nam

Quy mô Thị trường Thuốc trừ sâu sinh học Việt Nam ước tính đạt 15,58 triệu USD vào năm 2024 và dự kiến sẽ đạt 24,09 triệu USD vào năm 2029, tăng trưởng với tốc độ CAGR là 9,11% trong giai đoạn dự báo (2024-2029)

Thuốc diệt cỏ sinh học là dạng lớn nhất Thuốc diệt cỏ sinh học là chất kiểm soát cỏ dại có bản chất sinh học Thuốc diệt cỏ sinh học có chứa gen xâm lấn có thể tấn công và tiêu diệt gen phòng vệ của cỏ dại

Thuốc trừ sâu sinh học là dạng phát triển nhanh nhất Thuốc trừ sâu sinh học là các chất xuất hiện tự nhiên có nguồn gốc từ nhiều nguồn khác nhau, có hiệu quả cao với số lượng nhỏ và chỉ tác động đến các loài gây hại mục tiêu có độc tính thấp

Cây trồng làm vườn là loại cây trồng lớn nhất Cây trồng làm vườn đang tiêu thụ nhiều thuốc trừ sâu sinh học hơn trong quá trình canh tác so với các loại cây trồng khác, thuốc diệt cỏ sinh học là loại thuốc trừ sâu được tiêu thụ nhiều nhất trong lĩnh vực làm vườn

Cây trồng thương mại là loại cây trồng phát triển nhanh nhất Chè, thuốc lá, cao su, hạt tiêu, hạt điều, đậu nành và dừa là những cây trồng chính được trồng ở Việt Nam Giá trị tiêu thụ thuốc trừ sâu sinh học trên cây trồng thương mại chiếm 35,5% vào năm 2022

Hình 4.2 Thị trường thuốc bảo vệ sinh học Việt Nam từ 2023 - 2029

Việt Nam đang cố gắng tăng cường xuất khẩu nông sản hữu cơ vì nhu cầu toàn cầu dự kiến sẽ tăng nhanh do người tiêu dùng ngày càng có ý thức về sức khỏe Canh tác hữu cơ trên cây rau quả đang chiếm ưu thế trong nền nông nghiệp hữu cơ của đất nước và chiếm 58,8% vào năm 2022, tiếp theo là cây thương phẩm và cây trồng theo hàng, lần lượt chiếm 35,7% và 5,5% trong cùng năm

Với các chính sách quốc gia được ban hành từ năm 2017 và các chương trình của chính phủ như Tiêu chuẩn hữu cơ quốc gia, Nghị định về nông nghiệp hữu cơ và Dự án nông nghiệp hữu cơ quốc gia 2020-2030 nhằm thúc đẩy nông nghiệp hữu cơ ở Việt Nam, nhiều tỉnh, thành phố đã tích cực xây dựng các chương trình, dự án địa phương nhằm phát triển nông nghiệp hữu cơ

Nông nghiệp hữu cơ đang phát triển mạnh ở Việt Nam với nhiều dự án được chính phủ, đối tác quốc tế và khu vực tư nhân tài trợ Hệ thống đảm bảo có sự tham gia (PGS) đang trở nên phổ biến hơn và đang được nhân rộng ở ngày càng nhiều cộng đồng Hiệp hội

Nông nghiệp Hữu cơ Việt Nam (VOAA) hiện có 17 nhóm PGS tại 13 tỉnh, thành, trong đó có 5 nhóm đang hoạt động và số còn lại đang trong giai đoạn lập kế hoạch Các sản phẩm của nhóm PGS này bao gồm rau, gạo, cam và bưởi

Sản phẩm hữu cơ của Việt Nam đã có mặt ở 180 quốc gia Việt Nam đặt mục tiêu tăng tổng diện tích đất hữu cơ lên 2,5-3% tổng diện tích đất nông nghiệp vào năm 2030

Hình 4.3 Thị trường thuốc trừ sâu sinh học Việt Nam 2017-2022

XU HƯỚNG VÀ TIỀM NĂNG

Sử dụng thuốc bảo vệ thực vật sinh học: Xu hướng trong tương lai

Nghiên cứu phát triển, sản xuất và sử dụng các thuốc BVTV sinh học trong thời điểm hiện nay liên quan tới chiến lược nhằm đạt được sự phát triển bền vững, trong đó có 17 mục tiêu phát triển bền vững (SDG) mà Chương trình nghị sự 2030 của Liên hợp quốc đã đưa ra Nông nghiệp bền vững là một lĩnh vực kết nối với tất cả các SDG nhưng liên quan trực tiếp đến 8 trong số 17 mục tiêu Nông nghiệp bền vững dựa trên thuốc trừ sâu sinh học có thể giảm nghèo (SDG1: không nghèo) và giải quyết nạn đói (SDG2: xóa đói) Quản lý tài nguyên thiên nhiên là cần thiết để khai thác liên tục cho năng suất nông nghiệp ổn định (SDG6: nước sạch và vệ sinh cho tất cả mọi người, SDG12: sản xuất và tiêu dùng bền vững, SDG14: bảo tồn và sử dụng bền vững đại dương, biển và nguồn lợi biển và SDG15: bảo vệ và phát triển rừng, đa dạng sinh học, phát triển hệ sinh thái, chống sa mạc hóa, ngăn chặn suy thoái và phục hồi tài nguyên đất) Hơn nữa, nông nghiệp bền vững đòi hỏi năng lượng (SDG7: khả năng tiếp cận nguồn năng lượng bền vững, đáng tin cậy và có khả năng chi trả cho tất cả mọi người), công nghệ và đổi mới (SDG9: xây dựng cơ sở hạ tầng, thúc đẩy công nghiệp hóa bền vững, tăng cường đổi mới)

- Trong tương lai, với cam kết vào năm 2050 của Chính phủ tại Hội nghị thượng đỉnh về biến đổi khí hậu của Liên hợp quốc lần thứ 26 (COP26), Việt Nam sẽ cần một nền nông nghiệp có quy mô lớn và hiệu quả cao để cung cấp đủ nông sản cho người dân Sử dụng thuốc trừ sâu hóa học vẫn được coi như một công cụ chính để chống lại sâu bệnh trên đồng ruộng (đặc biệt là các tác nhân gây dịch hại nhanh và rộng như châu chấu, rầy nâu, đạo ôn) và cũng do an ninh lương thực và sức khỏe cộng đồng trong nhiều năm tới Lượng sử dụng thuốc BVTV sẽ tăng đáng kể ở các nền kinh tế mới nổi như Trung Quốc, Ấn Độ, Brazil và các quốc gia khác khi mở rộng sản xuất nông nghiệp Tuy nhiên, các lựa chọn để kiểm soát dịch hại đã được bổ sung rất hiệu quả bằng cách sử dụng thuốc BVTV sinh học và những tiến bộ trong các lĩnh vực như di truyền học, công nghệ sinh học, tính bền vững và công nghệ ứng dụng thuốc BVTV sinh học có hướng đích nhiều hơn Những yếu tố này trong tương lai sẽ làm giảm đáng kể nhu cầu sử dụng thuốc BVTV hóa học so với hiện nay.

Tiềm năng của thuốc bảo vệ thực vật sinh học

Các loại chế phẩm sinh học bảo vệ thực vật hiện nay được sử dụng ngày càng rộng rãi trong việc sản xuất nông nghiệp Điều này mang đế nhiều lợi ích cho việc phát triển nền nông nghiệp sạch và an toàn Cụ thể thì vai trò của các sản phẩm này như sau:

An toàn đối với sức khỏe con người, vật nuôi cũng như cây trồng khi sử dụng Đặc biệt, không gây ô nhiễm môi trường sinh thái như khi chúng ta sử dụng các sản phẩm có thành phần hóa học Có tác dụng giúp cải tạo và cân bằng hệ sinh thái nhờ vào cung cấp vi sinh vật cũng như dinh dưỡng cho môi trường đất nói riêng và môi trường sốn nói chung của chúng ta Khi ứng dụng các chế phẩm sinh học để chăm sóc cây hoàn toàn không làm hại kết cấu đất như khi chúng ta sử dụng các sản phẩm có thành phần hóa học Đất không bị thoái hóa hay chai Thậm chí còn tăng độ phì nhiêu của đất Bạn có thể sản xuất từ vụ này sang vụ khác mà không cần phải cải tạo và đợi đất phục hồi lại Đồng hóa các chất dinh dưỡng có trong đất Từ đó, góp phần không nhỏ vào việc tăng năng suất và chất lượng nông sản phẩm

Chế phẩm sinh học bảo vệ thực vật còn giúp tiêu diệt côn trùng gây hại một cách hiệu quả Nhờ đó, giảm thiểu bệnh hại cho cây Đồng thời tăng khả năng đề kháng bệnh của cây trồng Đặc biệt là không hề làm ảnh hưởng đến môi trường sống cũng như trồng trọt của con người

Khả năng phân hủy và chuyển hóa của các chất hữu cơ bền vững trong sản phẩm là rất cao Ngoài ra, các loại phế thải sinh học, phế thải nông nghiệp, công nghiệp cũng sẽ được vi sinh vật trong sản phẩm chuyển hóa Như vậy sẽ góp phần làm sạch môi trường một cách nhanh chóng

Thuốc trừ sâu sinh học được sử dụng trên toàn cầu để kiểm soát côn trùng, sâu bệnh và bệnh tật Thuốc trừ sâu sinh học, thuốc diệt nấm sinh học và thuốc trừ sâu sinh học đang là những phân khúc thị trường đang phát triển nhanh chóng và dự kiến sẽ thúc đẩy nhu cầu về thuốc trừ sâu sinh học trong tương lai gần Trên toàn cầu, có 175 hoạt chất thuốc trừ sâu sinh học được đăng ký, trong đó có 700 sản phẩm có sẵn trên thị trường (Hajeck, 1994)

Thị trường thuốc trừ sâu sinh học toàn cầu được định giá 1,3 tỷ USD vào năm 2011 và dự kiến sẽ đạt 3,2 tỷ USD vào năm 2017 Nhu cầu ngày càng tăng đối với sản phẩm cây trồng không có dư lượng là một trong những động lực chính của thị trường thuốc trừ sâu sinh học cùng với thị trường thực phẩm hữu cơ đang phát triển và đăng ký dễ dàng hơn thuốc trừ sâu hóa học Bắc Mỹ thống trị thị trường thuốc trừ sâu sinh học toàn cầu và chiếm khoảng 40% nhu cầu thuốc trừ sâu sinh học toàn cầu vào năm 2011 Thị trường thuốc trừ sâu sinh học của Hoa Kỳ trị giá khoảng 205 triệu USD và dự kiến sẽ tăng lên khoảng 300 triệu USD vào năm 2020 (Hoy Myths, 1999) Thị trường châu Âu ước tính trị giá gần 200 triệu USD và do các quy định nghiêm ngặt về thuốc trừ sâu cũng như nhu cầu ngày càng tăng từ các nhà sản xuất hữu cơ nên đây được kỳ vọng là thị trường tăng trưởng nhanh nhất Khi Trung Quốc và Ấn Độ đang chấp nhận nhiều thuốc trừ sâu sinh học hơn, thị trường châu Á nắm giữ cơ hội tốt và nhu cầu về thuốc trừ sâu sinh học

Hình 5.1 Chế phẩm sinh học từ Bt.