Nghiên cứu ảnh hưởng của phân hữu cơ và phụ phẩm nông nghiệp kết hợp với chế phẩm vi sinh đến đặc điểm định cư của bọ nhảy ( collembola) ở đất nông nghiệp đan phượng hà nội

Hệ sinh vật đất chiếm hơn 90% tổng sinh lượng hệ động vật ở cạn và hơn 50% tổng số loài động vật sống trên Trái đất [7], là thành phần hữu cơ không thể thiếu trong đất cũng chịu những tá

MỞ ĐẦU

Việt Nam là nước nông nghiệp nên sản xuất nông nghiệp có ý nghĩa sống còn đối với quá trình phát triển kinh tế xã hội Cùng với chăn nuôi, trồng trọt - với nhân tố quan trọng bậc nhất là tài nguyên đất - là một trong hai hệ thống nông nghiệp chính ở nước ta [12] Qua hàng ngàn năm khai thác và sử dụng một cách tối đa, đất nông nghiệp đang giảm dần diện tích canh tác Chỉ trong hơn 40 năm gần đây, thế giới đã mất đi khoảng 1/5 lớp đất màu mỡ ở các vùng nông nghiệp do canh tác không hợp lý, thiếu hiểu biết kĩ thuật, thiếu vốn đầu tư cùng trang thiết bị Trung bình hàng năm, có khoảng 6 - 7 triệu ha đất bị xói mòn và làm giảm sức sản xuất [8] Vì lẽ đó, sản xuất bền vững là hướng phấn đấu của ngành nông nghiệp nhiều nước tiên tiến trên thế giới hiện nay Bên cạnh việc thâm canh, xen canh, luân phiên các loại cây trồng thì tích cực sử dụng phân hữu cơ, phụ phẩm nông nghiệp kết hợp với chế phẩm vi sinh là một trong những phương thức đạt được kết quả khả quan trong những nghiên cứu gần đây Qua đó, tìm ra phương pháp thích hợp để cải tạo và nâng cao độ phì cho đất, nâng cao năng suất cây trồng, bảo vệ môi trường

Các phụ phẩm nông nghiệp chính là nguồn vật chất có khả năng tái tạo cao, nhờ phối hợp và tận dụng nguồn vật chất này mà đất nông nghiệp được

bổ sung một lượng chất hữu cơ đáng kể sau mỗi vụ thu hoạch Nâng cao khả năng khai thác các nguồn phụ phẩm nông nghiệp kết hợp với công thức bón phân hợp lý sẽ góp phần phát triển hơn nữa một nền nông nghiệp bền vững nhằm xóa bỏ đói nghèo, đảm bảo an ninh lương thực và bảo vệ môi trường, duy trì tính đa dạng sinh học đất nhờ việc sử dụng các nguyên liệu bản địa, giảm thiểu các hóa chất nông nghiệp

Cùng với phụ phẩm nông nghiệp, phân hữu cơ là một trong những giải pháp tích cực để bảo tồn tài nguyên đất trong sản xuất nông nghiệp bền vững Tác dụng của phân hữu cơ là giúp cây trồng hấp thu dinh dưỡng tốt hơn, tăng hiệu lực phân hóa học, cải tạo đất, tăng chất mùn cho đất, chứa các kích thích

tố giúp cho hệ rễ phát triển nhanh hơn, chứa các chất kháng sinh, vi sinh vật đối kháng hay vitamin để tăng khả năng chống chịu của cây trồng trong những điều kiện bất lợi

Trong những năm gần đây, Viện Khoa học kĩ thuật Nông nghiệp, Viện Thổ nhưỡng Nông hóa – Bộ NN&PTNT, Viện Công nghệ Sinh học – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu việc sử dụng phân hữu cơ, phụ phẩm nông nghiệp kết hợp với chế phẩm vi sinh ở một vài địa phương như: Sơn La, Bắc Cạn, Bắc Giang, Hải Dương, Nam Định…[1][2][3][10] và thu được những kết quả khả quan Tuy nhiên, sử dụng nguồn vật chất này như thế nào nhằm đạt hiệu quả kinh tế cao mà vẫn đảm bảo an toàn sinh học thì phải nghiên cứu kĩ hơn

Ngoài việc chú trọng đến những kỹ thuật sử dụng đất hiệu quả, thâm canh để bảo vệ và nâng cao độ phì nhiêu cho đất thì sự đa dạng của hệ sinh vật có ích sống trong đất cũng cần được chú ý Hệ sinh vật đất chiếm hơn 90% tổng sinh lượng hệ động vật ở cạn và hơn 50% tổng số loài động vật sống trên Trái đất [7], là thành phần hữu cơ không thể thiếu trong đất cũng chịu những tác động không nhỏ của các phương thức canh tác đất nông nghiệp Bọ nhảy (Collembola) là một trong những đại diện chính của động vật Chân khớp bé (Microathropoda) có số lượng phong phú và phân bố ở khắp các loại hình sinh cảnh Chúng tham gia tích cực vào các hoạt động sống ở đất, là nhóm động vật tiên phong trong quá trình tạo đất và cũng là những đối tượng dễ bị tác động khi có sự thay đổi tích chất lý, hóa của đất Những

nghiên cứu gần đây ở Việt Nam về Collembola trong mối quan hệ hai chiều, tương hỗ với các thành phần khác trong đất đã và đang được tiến hành Tuy nhiên, những nghiên cứu về ảnh hưởng của phân bón hữu cơ và kĩ thuật vùi phụ phẩm kết hợp với chế phẩm vi sinh đến nhóm động vật đất này ở đất nông nghiệp vẫn chưa đồng bộ và thiếu hoàn thiện

Nhằm bổ sung thêm dẫn liệu mới cho hướng nghiên cứu này, chúng tôi

đã chọn đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng của phân hữu cơ và phụ phẩm kết hợp với chế phẩm vi sinh đến đặc điểm định cư của bọ nhảy (Collembola) ở đất nông nghiệp Đan Phượng, Hà Nội”

* Mục đích của đề tài

Nghiên cứu ảnh hưởng của phân hữu cơ và phụ phẩm nông nghiệp kết hợp với chế phẩm vi sinh đến đặc điểm định cư của bọ nhảy (thành phần loài, phân bố, đặc điểm định lượng,…)

Phát hiện và ghi nhận những loài bọ nhảy phổ biến, ưu thế ở đất có và không có phân hữu cơ, có vùi phụ phẩm nông nghiệp và không vùi phụ phẩm nông nghiệp

* Nhiệm vụ của đề tài

Xác định thành phần loài bọ nhảy sống trong khu vực nghiên cứu Phân tích đặc điểm phân bố của bọ nhảy trên nền đất có và không có phân hữu cơ

Xác định được loài ưu thế và phổ biến trên từng công thức

Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của việc sử dụng phân bón hữu cơ và phụ phẩm nông nghiệp kết hợp với chế phẩm vi sinh đến bọ nhảy dựa trên cơ sở phân tích sự thay đổi giá trị các chỉ số định lượng như: số lượng loài, cấu trúc thành phần, mật độ trung bình, độ đa dạng H’, độ đồng đều J’, …của chúng

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

Từ cuối thế kỷ 19, nhà tự nhiên học vĩ đại người Anh - Charles Darwin (1809 – 1882) đã so sánh rất chính xác và hình tượng là: trước khi con người phát minh ra lưỡi cày thì giun đất đã biết cày đất trước con người và sẽ cày đất mãi mãi Điều này cho thấy vai trò của các động vật không xương sống cư trú trong đất với quá trình tạo đất, quá trình tuần hoàn vật chất và hình thành

độ phì nhiêu ở đất là vô cùng to lớn [8] Không chỉ tiên phong trong quá trình

hình thành và tạo đất bằng sự phân hủy vụn thực vật (phân hủy và mùn hóa)

mà hệ động vật phong phú và đa dạng trong đất còn rất nhạy cảm với sự thay đổi tính chất lý hóa của đất

Trong thế giới sinh vật đất đa dạng và phong phú đó người ta không thể không nhắc đến Bọ nhảy (Collembola), một trong những đại diện chính của động vật chân khớp bé ở đất, có số lượng phong phú, phân bố ở khắp các loại hình sinh cảnh đất và tham gia tích cực vào các hoạt động sống ở đất Bọ nhảy là nhóm động vật đầu tiên có mặt trong quá trình tạo đất và cũng là đối tượng dễ bị tác động khi có sự thay đổi điều kiện môi trường sống

1.1 Vài nét về tình hình nghiên cứu bọ nhảy trên thế giới

Nghiên cứu về bọ nhảy trên thế giới đã được thực hiện từ rất lâu và được tiến hành cơ bản trên nhiều lĩnh vực: nghiên cứu về khu hệ (đa dạng thành phần loài, mô tả loài mới), về đặc điểm phân bố, nghiên cứu về đặc điểm hình thái, sinh học, sinh thái và khai thác theo hướng sử dụng bọ nhảy như một công cụ chỉ thị sinh học cho môi trường đất

1.1.1 Nghiên cứu về khu hệ

Bọ nhảy là nhóm động vật chân khớp bé nguyên thủy đã được biết đến

cách đây rất lâu Dạng hóa thạch đầu tiên của chúng (Rhyniella paraecusror)

được tìm thấy cách đây 400 triệu năm thuộc kỉ Devon tại vùng đầm lầy Thụy Điển (Placois – Vargas, 1983) [19]

Loài bọ nhảy đầu tiên được Linneus mô tả năm 1758, đó là Podura

viridis Sau đó là hàng loạt các công trình nghiên cứu về khu hệ bọ nhảy ở các

địa điểm khác nhau của các châu lục ra đời bởi các tác giả: Muller 1876, Templeton 1835, Boheman 1865, Schaffer 1899,… (Fjellberg 1980 và Palacois – Vargas, 1992) [14][20] Tuy vậy, những nghiên cứu này vẫn còn ở mức độ tản mạn, mang tính thống kê và mô tả loài mới

Hai công trình nghiên cứu về khu hệ bọ nhảy được coi là cơ bản và đầy

đủ nhất, có tính chất bao trùm toàn bộ khu hệ châu Âu là của Gisin, 1960:

“Khu hệ Collembola của Châu Âu” và đề cập đến khu hệ toàn thế giới của Stach (1947 – 1963) “Collembola Ba Lan trong mối liên quan với khu hệ Collembola trên thế giới” (dẫn theo Nguyễn Trí Tiến) [9]

Theo thống kê của Steven Hopkin thì trên thế giới có hàng trăm nhà khoa học nghiên cứu về phân loại học, sinh thái học, sinh học của bọ nhảy Trung bình hàng năm có khoảng 200 ấn phẩm khoa học thuộc về nhóm này được xuất bản Cũng theo đó, trên thế giới hiện nay có khoảng 7000 loài bọ nhảy được mô tả, trong đó có khoảng 400 loài được ghi nhận ở Anh và Ireland, khoảng 2500 loài được biết đến ở châu Âu [22]

1.1.2 Nghiên cứu về sinh học:

- Collembola có kích thước nhỏ, chỉ dài khoảng 1-2 mm Loài

Tetrodontophora bielanensis thuộc họ Onnychiuridae có thể đạt 9mm chiều

dài, một số thành viên thuộc phân họ Uchidanurinae (họ Neanuridae) có thể

dài hơn 10mm Trong khi đó loài Megalothorax minimus chỉ dài chưa đến

0,5 mm [22]

- Collembola mặc dù nhỏ và sống chủ yếu trong đất và lớp thảm mục nhưng nhiều loài có màu sắc đẹp: xanh, xám, đỏ sậm, vàng, cam, hồng,

trắng,… Loài Paralobella orousetii ở Việt Nam có đầu và phần trên của ngực

màu vàng, đoạn ngực dưới và bụng màu đỏ, đoạn còn lại của thân màu trắng

- Một số nghiên cứu đã cho thấy Collembola thực hiện sự thụ tinh không

có giao phối, tức là không có sự chuyển tinh dịch của con đực vào ống dẫn tinh của con cái - biểu hiện tính nguyên thủy của chúng Đã xác định được mối liên quan về thời gian và nhịp điệu giữa các pha của chu kỳ sinh sản, chu

kỳ lột xác và dinh dưỡng (Stebaeva, 1988) [21] Năm 2008, hai nhà khoa học Thomas Tully và Régis Ferriere thuộc Phòng thí nghiệm Écologie & Évolution ở Pari đã công bố kết quả nghiên cứu về Collembola cho thấy: trong quá trình tiến hóa, một số loài bọ nhảy phát triển một khả năng đặc biệt, chúng có thể điều chỉnh tập tính sinh sản khi đối mặt với sự thay đổi đột ngột của môi trường [23]

Qua nhiều thời kì đẻ trứng, con cái có thể thay đổi số lượng và kích thước trứng để cá thể con sinh ra có nhiều khả năng sống sót nhất trong điều kiện mới Trong môi trường giàu thức ăn, số trứng thường nhiều nhưng kích thước lại nhỏ; trong môi trường có tính cạnh tranh cao, thức ăn khan hiếm thì trứng

ít hơn về số lượng và to hơn về kích thước

Tính linh động này tạo nên khả năng thích nghi cao, tuy nhiên các nhà khoa học cũng cho thấy những loài bọ nhảy có tính linh động cao nhất thường

có tuổi thọ ngắn nhất [23]

Đặc biệt hơn, các loài thuộc Sminthuridae bao trứng của mình với hỗn hợp dịch nhầy nhằm bảo vệ trứng và tránh mất nước, tránh bị nấm tấn công Nhìn chung trong đời sống bọ nhảy trải qua 3 giai đoạn: còn non (chưa thành thục) – thành thục sinh dục – già yếu Giai đoạn cuối cùng thường không có ý nghĩa trong sự phát triển Collembola tiếp tục thay lông khoảng một lần một tuần ngay cả sau khi đã thành thục sinh dục, tuy nhiên về kích thước nó sẽ không lớn hơn Phần lớn các loài bọ nhảy sống một năm hoặc ít hơn, một số loài có thể sống lâu hơn (trong phòng thí nghiệm, loài

Pseudosinella decipiens sống được 67 tháng) Ở vùng nhiệt đới Collembola

có thể sinh sản ra nhiều thế hệ trong một năm, tuy nhiên ở vùng Nam Cực với nhiệt độ thấp, một số loài có thể mất 4 năm cho mỗi thế hệ [24]

1.1.3 Nghiên cứu về sinh thái:

- Một số tác giả như: Uchernov, 1975; Vannier, 1975; Noesk, 1967; Stebaeva, 1985; …(Chernova, 1988) [13] đã dành nhiều thời gian tìm hiểu về một số đặc điểm sinh thái của Collembola Collembola có mặt khắp mọi nơi trên thế giới, từ tán cây rừng mưa nhiệt đới, trên bãi biển, bãi đá thủy triều, trên bề mặt của ao nước ngọt và suối, trong các sa mạc của Úc và trên Nam Cực lạnh giá Bọ nhảy có thể tồn tại ở nhiệt độ thấp hơn -60 oC Phần lớn Collembola sống trong sinh cảnh có liên quan đến đất, tồn tại trong đất, trên

bề mặt đất: thảm mục, rêu mốc, phân, hang và tổ động vật ( Delamare – Deboutteville, 1952; Gisin, 1952; Holer land, 1959 ) [1] Nơi sống lớn thứ hai

là lớp thảm thực vật bên trên bề mặt đất Đây là nơi sống chủ yếu của chúng

được tìm thấy ở những vùng ấm, ẩm Ngoài hai nơi sống lớn trên, còn phải kể đến các nơi sống nhỏ, đó là: đất ngầm vùng ven biển; bề mặt nước ở những vùng nước tù, đọng; những sinh cảnh bãi triều ven biển chính; lỗ tổ động vật; hang động và vùng tuyết và băng giá vĩnh cửu Vào cuối mùa đông hay đầu mùa xuân, người ta tìm thấy trên bề mặt tuyết đang tan chảy tập hợp rất nhiều

các cá thể loài Hypogastrura nivicola có màu xanh đậm, thường được gọi với

tên “ bọ chét tuyết” Hay ở những khu rừng mưa nhiệt đới, có những loài bọ nhảy tồn tại cả trong phần cơ chất của một loại cây khí sinh sống nhờ trên các chạc cây cổ thụ, cách mặt đất khoảng 1 – 2m Một vài loài bọ nhảy sống trong hang, tổ của các loài động vật khác: loài thuộc giống Cyphoderus sống trong

tổ của loài côn trùng xã hội như mối

- Collembola rất nhạy cảm với sự thay đổi của độ ẩm không khí do loài này hô hấp bằng da Hầu hết chúng sống trong điều kiện ấm, ẩm tuy nhiên có một vài loài có khả năng sống trong điều kiện khô hạn do có tính chịu hạn cao

và có phản ứng lại với một mức độ nào đó tác động khô của môi trường (Chernova, 1975) [1]

- Collembola là loài biến nhiệt nên sự phát triển của chúng phụ thuộc vào

sự thay đổi của nhiệt độ môi trường Ngưỡng nhiệt độ của mỗi loài là khác nhau, trên cơ sở đó để phân chia thành loài ưa nhiệt hay không Ví dụ đối với

trứng của Orchesella cinda ngưỡng này ở 8,6oC, còn ở Tomoceus minor là

6,9o C (Chernnova, 1988) [13] Nhiệt độ thông thường gây ra sự mất trương lực do lạnh ở bọ nhảy là gần 0oC, nhưng cũng có loài ưa lạnh có thể hoạt động khi nhiệt độ hạ xuống – 6oC Nói chung bọ nhảy là chân khớp ưa lạnh

và chịu lạnh Tổng số lượng của chúng tăng lên theo độ cao của vĩ độ cao hơn

cả trong rừng và những cảnh quan khác (Petersen, Luxton, 1982) [5]

- Dinh dưỡng của bọ nhảy rất đa dạng Chúng có thể ăn mùn đất, vụn hữu

cơ, mô thực vật sống, nấm, tảo xanh, phấn hoa,…thậm chí ăn xác bản thân hoặc ăn thịt lẫn nhau (Palacois – Vargas, 1983) [19]

Đã có nhiều nghiên cứu đề cập đến ảnh hưởng của bọ nhảy đến quá trình tạo đất Simonov (1984) đã chứng minh rằng sự tham gia của bọ nhảy trong phân hủy lá rụng ở điều kiện thí nghiệm đã làm tăng cao chất lượng mùn (tăng từ 1,5 đến 2 lần lượng axit humic, sự ngưng kết của chúng cũng tăng lên) [5]

Cykaskenly (1978), trong khi tiến hành đánh giá vai trò của các nhóm động vật đất khác nhau trong quá trình phân hủy lớp thảm vụn thực vật đã xác nhận rằng tốc độ phân hủy vụn thực vật với sự có mặt của chân khớp bé (trong đó có bọ nhảy) có thể đạt tới hàng chục phần trăm tức là cao hơn một ít

sự đóng góp riêng của bọ nhảy vào hệ thống năng lượng nhờ ảnh hưởng của chúng thông qua các quá trình vi sinh vật học [5]

Trong các giai đoạn đầu của sự phân hủy vụn hữu cơ có nguồn gốc khác nhau đã có nhiều nhóm bọ nhảy mà những nhóm này được phân biệt rất rõ ràng về thành phần số lượng Ví dụ như với phân ủ và trong phân xanh ủ từ lá cây họ đậu tương, được đặc trưng bởi phân bố của họ Hypogastruridae Trong khi đó, ở lớp thảm rừng, lại là các giống Entomobrya, Oschesella v

v Ở giai đoạn cuối của quá trình phân hủy, đối với mọi cơ chất, là những dạng thuộc giống Onychiurus, Mesaphorura, một số loài thuộc họ Isotomidae không sắc tố Chính sự khác nhau trên đã cho phép ta hiểu rõ về mối quan hệ giữa bọ nhảy với đặc điểm sinh thái môi trường, cho phép coi sự cư trú của bọ nhảy là chỉ thị sinh học chặt chẽ cho điều kiện đất, là chỉ thị sinh học tốt cho trạng thái hữu cơ đang phân hủy (Chernova, 1988) [13]

Sự cư trú của bọ nhảy phản ứng thuận với sự bổ sung vào đất các loại phân hữu cơ bất kỳ, chúng kích thích sự sinh sản của nhiều loài và làm tăng nhanh quá trình diễn thế xảy ra trong đất Trong điều kiện cực thuận, mật độ của bọ nhảy trong một đơn vị phân hữu cơ khá lớn, đến 1200 cá thể trên một gam trọng lượng khô của phân Phân vô cơ gây sự biến chuyển ít hơn trong thành phần của bọ nhảy khi so sánh với phân hữu cơ [5]

Tuy nhiên, những quy luật chung nhất và nhiều ảnh hưởng cụ thể của sự hóa học của đất đến quần xã bọ nhảy còn chưa rõ ràng, ít được nghiên cứu

Phân bón là nhân tố ảnh hưởng đến bọ nhảy Ở mức độ nào đó, tùy loại phân mà kích thích sự phát triển gia tăng số lượng loài bọ nhảy ưa thích loại phân đó Điều này cho phép xác định loài nào chỉ thị cho loại hình phân bón (Kanal A., 2004) [18]

Ảnh hưởng của việc sử dụng phụ phẩm nông nghiệp đến bọ nhảy khá lớn

Đề tài nghiên cứu về sử dụng phụ phẩm mùa vụ cây hubblong (gồm 50% lá

và 50% thân) để bón ruộng đã được thực hiện Với cây trồng này, lá của chúng chứa kim loại nặng (Cd: 0,12; Cu: 983,3; Hg: 0,15; Pb: 2,9; và Zn:43,9µg/g trọng lượng cây khô) Bọ nhảy chủ yếu ăn thức ăn là xác thực vật chết (thối rữa) hay là nấm đang phát triển trên cây Bởi vậy chúng trực tiếp hấp thụ độc chất kim loại nặng Do tỷ lệ C/N cao (10:1) nên lá cây hubblong là thức ăn ưa thích của bọ nhảy Trong các nghiên cứu về túi thảm dùng lá cây hubblong cho thấy thu nhận được bọ nhảy trong thời gian dài nếu không thay đổi thức ăn (Kallhartdt, 1991 – theo Nguyễn Thị Thu Anh, 2009)[5]

1.2 Tình hình nghiên cứu bọ nhảy ở Việt Nam

Ở Việt Nam, khu hệ bọ nhảy còn chưa được điều tra, nghiên cứu nhiều

Công trình đầu tiên về bọ nhảy ở Việt Nam được công bố 1948 của

Delamare – Debouttelille đã đề cập đến một số loài như Paronella

fissimueronata, Pseudosinella fallax,…

Cùng năm, Denis đã liệt kê danh sách 17 loài bọ nhảy Việt Nam từ các địa phương như Vĩnh Phúc, Đắc Lắc, Đà Lạt, Đà Nẵng,…do Dawidoff thu lượm được

Năm 1965, Stach J - nhà động vật học người Ba Lan đã lập danh sách gồm 30 loài thuộc 9 họ, 22 giống trong đó có 20 loài mới cho khoa học trên

cơ sở bộ sưu tập bọ nhảy của Bartke thu từ Sapa - Lào Cai, bao gồm các loài

như: Isotomurus productus; Proisotoma musicola, Salina vietnamensis,…

(Nguyễn Trí Tiến, 1995) [9]

Năm 1995, Nguyễn Trí Tiến đã đưa ra danh sách 113 loài bọ nhảy thuộc

61 giống, 16 họ, 4 phân bộ Đồng thời, tác giả cũng phân tích các đặc điểm sinh thái, phân bố của bọ nhảy theo dải độ cao, theo loài đất và các kiểu sinh thái, bước đầu đề xuất nghiên cứu bọ nhảy như một công cụ kiểm tra đánh giá chất lượng và chỉ thị sinh học đất nhằm đánh giá mức độ tác động của con người đến môi trường đất và mức độ ô nhiễm đất bởi các yếu tố ngoại cảnh [9]

Cho đến năm 2009 khu hệ bọ nhảy ở Việt Nam được bổ sung thêm hàng trăm loài trong đó có 31 loài mới cho khoa học, nâng tổng số bọ nhảy Việt Nam hiện nay là 147 loài, thuộc 72 giống, 15 họ của 4 phân bộ

* Nghiên cứu bọ nhảy trên đất nông nghiệp ở Việt Nam

Ở Việt Nam, đặc biệt là miền Bắc Việt Nam, do điều kiện khí hậu, địa hình đất đai phần lớn đồi núi nên có độ dốc lớn cho nên các hoạt động canh

tác trong nông nghiệp thường gặp khó khăn và hiệu quả thu được không cao

Ở đồng bằng việc sử dụng đất liên tục không có thời gian nghỉ cũng như bón phân, sử dụng hóa chất bảo vệ thực vật, thuốc trừ sâu,…không theo qui định chung trong nền sản xuất nông nghiệp Trong những năm gần đây, nghiên cứu

về bọ nhảy tập trung vào hướng khai thác bọ nhảy với vai trò chỉ thị môi trường, kiểm tra đánh giá chất lượng môi trường đất nông nghiệp Các kết quả nghiên cứu gần đây cho thấy:

Với liều lượng bón phân lân khác nhau có tác động khác nhau đến giá trị của chỉ số định lượng Collembola Ở liều lượng phân lân bón 60kg

P2O5/1ha có tác dụng kích thích sự sinh trưởng và phát triển của Collembola nên có số loài nhiều nhất và độ đa dạng lớn nhất trong khu vực thí nghiệm [2]

Khi nghiên cứu ảnh hưởng của hiệu lực bón kali đến Collembola, các tác giả đã cho rằng với mỗi một liều lượng bón phân kali khác nhau thì giá trị chỉ số định lượng (số lượng loài, số lượng cá thể, mật độ trung bình, chỉ số đa dạng H’, chỉ số đồng đều J’) cũng khác nhau [3]

Phân bón vi sinh cũng ảnh hưởng tích cực đến bọ nhảy ở chỗ: làm tăng

số lượng loài, tăng mật độ trung bình (tập trung ở một số loài ưa thích phát triển trong loại phân này) [4]

Về ảnh hưởng của phụ phẩm nông nghiệp đến bọ nhảy Collembola cũng đã có rất nhiều các công trình nghiên cứu theo hướng này Công

trình “Nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón hữu cơ từ rạ được xử lý với

vi sinh vật đến nhóm động vật chân khớp bé tại một số huyện thuộc tỉnh Nam Định” đã đưa ra kết luận phân bón hữu cơ được xử lý từ rạ có ảnh

hưởng tích cực đến sự phát triển và tồn tại của bọ nhảy, thể hiện ở các

điểm sau: làm tăng số lượng loài, tăng mật độ trung bình, tăng mức độ đa dạng loài, đảm bảo sự phát triển ổn định của quần thể [10]

Cũng nghiên cứu về ảnh hưởng của phụ phẩm nông nghiệp và các kỹ thuật vùi phụ phẩm nông nghiệp đến quần xã bọ nhảy trên đất trồng mía nông trường Hà Trung – Thanh Hóa, Nguyễn Trí Tiến cùng cộng sự (2009) đã đưa ra kết luận: các kỹ thuật vùi phụ phẩm khác nhau đã có xu thế làm tăng mật độ trung bình, giảm độ đa dạng loài H’ [11]

Tóm lại: Nghiên cứu bọ nhảy trên thế giới đã được thực hiện từ rất lâu

và được tiến hành cơ bản trên nhiều lĩnh vực Đồng thời các nghiên cứu tiến hành trên rất nhiều hệ sinh thái như hệ sinh thái nông nghiệp, hệ sinh thái đô thị, hệ sinh thái rừng… Các kết quả nghiên cứu cho thấy tầm quan trọng và ý nghĩa thực tiễn của bọ nhảy trong các quá trình đánh giá ô nhiễm môi trường nói chung và môi trường đất nói riêng

Ở Việt Nam, việc nghiên cứu bọ nhảy trên hệ sinh thái nông nghiệp mới chỉ rải rác, chưa tập trung đi sâu vào phân tích các đặc điểm sinh học, sinh thái của bọ nhảy một cách toàn diện

Với đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng của phân hữu cơ và phụ phẩm kết

hợp với chế phẩm vi sinh đến đặc điểm định cư của bọ nhảy (Collembola) ở đất nông nghiệp Đan Phượng, Hà Nội”, chúng tôi nghiên cứu cụ thể ảnh

hưởng của một nhân tố sinh thái như: phân hữu cơ, kĩ thuật vùi phụ phẩm nông nghiệp…đến một số đặc điểm định lượng của nhóm bọ nhảy Qua đó,

bổ sung thêm những dẫn liệu mới nhằm dần dần hình dung một cách đầy đủ mối quan hệ hữu cơ giữa bọ nhảy với các nhân tố hữu sinh và vai trò chỉ thị sinh học của bọ nhảy trên hệ sinh thái nông nghiệp

CHƯƠNG 2 ĐỐI TƯỢNG, THỜI GIAN, ĐỊA ĐIỂM, VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng, thời gian, địa điểm nghiên cứu

2.1.1 Đối tượng nghiên cứu

Bọ nhảy (Collembola) là động vật chân khớp bé cỡ hiển vi, thuộc lớp

Côn trùng (Insecta), ngành Chân khớp (Arthropoda)

2.1.2 Thời gian nghiên cứu

Từ tháng X năm 2007 đến tháng VI năm 2009

Thực hiện 6 lần thu mẫu ngoài thực địa

Mẫu thu về được phân tích và xử lý số liệu tại phòng thí nghiệm phòng Sinh thái Môi trường đất – Viện Sinh thái và Tài nguyên sinh vật – Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam

2.1.3 Địa điểm nghiên cứu

Các đợt điều tra, thu mẫu được thực hiện tại khu vực đất canh tác ở Hạ

Mỗ, Đan Phượng, Hà Nội

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm đồng ruộng bố trí trên 2 lô ruộng (lô 1 – công thức 1, lô 2 – công thức 2) Mỗi lô ruộng chia làm 2 ô có diện tích bằng nhau: ô không bón

phân hữu cơ được chọn làm đối chứng (ĐC) và ô bón phân hữu cơ làm thí nghiệm (TN)

+ Tại lô 1 – công thức 1: chỉ bón phân NPK

+ Tại lô 2 – công thức 2: ngoài phân NPK, có bổ sung phụ phẩm nông nghiệp vùi tươi trộn với chế phẩm vi sinh

Ruộng trồng luân phiên các vụ lúa – ngô trong năm

Sơ đồ công thức bón phân:

CT 1: công thức bón phân không

vùi phụ phẩm nông nghiệp

TN: thí nghiệm HC: phân bón hữu cơ CPVS: chế phẩm vi sinh

CT 2: công thức bón phân có vùi phụ phẩm nông nghiệp

Lượng phân bón nền bao gồm:

N, P, K bón cho 1ha: 300kgN + 150kgP2O5 + 300kgK2O;

Lượng phân hữu cơ: 6 tấn /1ha

Chế phẩm vi sinh Việt Nhật 16 – 8 – 14 (do Viện Thổ nhưỡng Nông hóa sản xuất) : 800kg/ha

Phụ phẩm: thân rạ, rơm, thân và lá ngô

2.2.2 Cơ cấu cây trồng

Giống lúa: Khang dân 18

Giống ngô: VN 4

2.2.3 Nghiên cứu ngoài thực địa

Mẫu định lượng thu theo phương pháp của Ghilarov, 1975 Các hố định

lượng được đào với kích thước 5cm x 5cm x 10cm, thu ở tầng A1 ( 0 – 10cm)

Từng mẫu đất được đào cho vào túi nilon riêng biệt và buộc chặt bên

trong có ghi nhãn đầy đủ ngày tháng năm, số thứ tự và địa điểm thu mẫu Tại

mỗi lô ruộng thu 8 mẫu định lượng (bao gồm 4 mẫu ĐC và 4 mẫu TN) cho

một đợt điều tra Mẫu định tính được thu một cách ngẫu nhiên trên bề đất theo

từng công thức bằng dụng cụ hút cầm tay

2.2.4 Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm

- Tách động vật ra khỏi đất:

Các mẫu thu ở thực địa về cho vào rây, đặt trên phễu, tách động vật ra

khỏi đất theo phương pháp phễu lọc “Berlese - Tullgren” dựa trên cơ sở tính

hướng âm của động vật đất, những động vật này sẽ chui sâu xuống khi lớp đất phía trên bị khô dần

+ Cấu tạo phễu:

Phễu có hình tam giác, làm bằng bìa cát tông nhẵn Đường kính miệng phễu 25cm, chiều dài phễu 30 - 35 cm Đáy phễu có một lỗ nhỏ gắn với ống nghiệm, bên trong phễu có chứa dung dịch định hình để hứng mẫu Trên miệng phễu là rây lọc, rây lọc có đường kính 15cm, thành bao quanh rây lọc làm bằng sắt có chiều cao 5cm, phía dưới dây lọc có gắn tấm lưới lọc với đường kính lỗ lưới 1 x 1mm

+ Đặt mẫu:

Trước khi đặt mẫu phải đảm bảo phễu lọc, rây lọc sạch không có bụi hoặc vật khác bám vào Đặt phễu lên giá, đáy phễu gắn với ống nghiệm nhỏ trong có chứa dung dịch định hình (chiếm khoảng 2/3 thể tích ống nghiệm) là Formon 4% hay Ethylic 700 Trong ống nghiệm có nhẵn ghi đầy đủ ngày, tháng, năm địa điểm, số thứ tự công thức thí nghiệm Đất được đặt trên bề mặt lưới, phần đất vụn lọt qua lỗ lưới phải được đổ vào rây trước khi đặt rây lên miệng phễu

+ Thời gian lọc phễu:

Với điều kiện trong phòng thí nghiệm, trong khoảng từ 5 đến 7 ngày đêm là có thể thu được các ống nghiệm ra đáy phễu Dùng bông nút miệng ống lại, cho vào trong lọ thuỷ tinh có chứa Formon 4% để vào bảo quản khi chưa phân tích

- Tách mẫu, cố định mẫu và chuẩn bị tiêu bản định loại:

Các ống nghiệm sau khi thu được từ phễu lọc sẽ được phân tích dần từng ống nghiệm Để tách mẫu, ta đổ ống nghiệm đã thu trên giấy lọc đặt sẵn trên đĩa Petri để dưới kính núp hai mắt Tách các nhóm động vật để riêng, dùng kim nhỏ chuyển các cá thể cần định loại vào dung dịch KOH 10%, ngâm khoảng 20 - 30 phút Quan sát khi thấy mẫu vật chuyển sắc tố từ màu đen sang màu đỏ, chuyển nhanh sang dung dịch axit lactic 5 – 10%, trong đó lượng KOH thừa sẽ được trung hoà và mẫu sẽ duỗi ra ở tư thế thẳng Việc chuyển mẫu như vậy được nhắc lại một vài lần cho đến khi mẫu trở nên trong hoàn toàn (có thể đun nóng KOH 10% ở nhiệt độ 50 - 600C để rút ngắn thời gian tẩy mầu)

Quá trình định loại sơ bộ: phần lớn được tiến hành trên lam kính và quan sát dưới kính hiển vi Với các mẫu cần kiểm tra và bảo quản lâu dài làm vật mẫu chuẩn thì phải làm tiêu bản cố định bằng dung dịch định hính Svan

có thành phần: nước cất: 20ml, Cloralhydrat : 60gr, Gôm arbic: 15gr, Glucoza: 3gr, axit axetic: 20ml Để làm tiêu bản cố định mẫu vật sau khi được tẩy màu sẽ được chuyển vào trong giọt dung dịch định hình được đặt ở giữa một lam kính phẳng, sao cho mẫu vật phải chìm ngập trong giọt dung dịch định hình Dùng kim nhỏ chỉnh mẫu theo tư thế cần quan sát sau đó dùng lamen mỏng đậy kín Tiêu bản đạt yêu cầu đòi hỏi phải trong và không có bọt khí Với những mẫu vật không làm tiêu bản cố định, sau khi định loại sẽ được chuyển vào ống nghiệm nhỏ có chứa Formon 4% hay cồn 700

Trong đó: na - Số lượng cá thể của loài a

N – Tổng số cá thể của seri mẫu

Độ ưu thế được phân ra 4 mức sau: ( Theo Chernova, 1988) [10]

Trong đó : Na - Số lượng mẫu thu có chứa loài a

N- Tổng số lượng mẫu của seri mẫu

Loài phổ biến và loài ít gặp có giá trị độ thường gặp C ở những mức sau

- Gặp rất phổ biến: 75,00 – 100%

- Gặp phổ biến: 50 - 74,99%

Trong đó: s - Số lượng loài

ni: Số lượng cá thể của loài thứ i

N - Tổng số cá thể trong seri mẫu

+ Độ đồng đều J’ - Chỉ số Pielou

J’ = H '

lnS

Trong đó: H’ - Độ đa dạng loài

S - Số loài có trong seri mẫu

* Trong quá trình định tên các loài, chúng tôi sử dụng các tài liệu phân loại, các khoá định loại của Stach (1965), Fjellberg (1980), Chernova (1988), Nguyễn Trí Tiến (1995),…

Tất cả các mẫu bọ nhảy sau khi phân tích, xử lý và định loại đều đã được PGS TS Nguyễn Trí Tiến kiểm định lại

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Thành phần loài và phân bố của bọ nhảy trên đất nông nghiệp Đan Phượng, Hà Nội

3.1.1 Danh sách thành phần loài bọ nhảy

Bảng 1 Thành phần loài và phân bố của bọ nhảy trên đất nông nghiệp

Giống Xenylla Tullberg, 1871

1 Xenylla humicola (Fabricius, 1780) + + + +,đt

II Họ Neanuridae Cassagnau, 1955

Giống Pseudachorutella Stach, 1949

2 Pseudachorutella asigillata (Borner, 1901) + +

III Họ Isotomidae, Borner, 1931

Giống Folsomina Denis, 1931

Giống Isotomiella Bagnall, 1939

Giống Cryptopygus Willem, 1902

5 Cryptopygus thermophilus (Axelson, 1900) + +,đt + + Giống Isotomurus Borner, 1913

6 Isotomurus palustris (Muller, 1776) + + + +

IV Họ Entomobryidae Schott, 1891

Giống Entomobrya Rondani, 1861

8 Entomobrya lanuginosa (Nicolet, 1841) +,đt +,đt +,đt +

9 E muscorum (Nicolet, 1841) +

Giống Sinella Brook, 1883