Chọn lọc môi trường thức ăn nhân tạo để nhân nuôi sâu khoang

Sâu khoang là đối tượng tương đối dể nhân nuôi với số lượng lớn nhưng nếu nuôi bằng lá cây thì rất dễ bị nhiễm bệnh, đặc biệt là tốn rất nhiều công để thay thức ăn, bảo đảm yêu cầu vệ si

MSSV: 107111206

Sâu khoang là loài đa thực, phá hại nhiều loại cây trồng Theo số liệu ghi nhận được thì sâu khoang phá hại đến 200 loài cây trồng khác nhau: cây lương thực như: cây bắp, cây khoai lang; cây công nghiệp như: các loài cải, các loài cà, bầu bí, hành, rau thơm, …

Hiện nay, hầu hết các loại thuốc hóa học dùng để phòng trừ sâu khoang đều độc cho người, gia súc và gây ô nhiễm môi trường Do đó, biện pháp phòng trừ sâu khoang không chỉ dựa vào thuốc hóa học đơn thuần mà phải là nhiều biện pháp phòng trừ tổng hợp, trong đó tác nhân sinh học đóng vai trò quan trọng Kết quả nghiên cứu qua nhiều năm cho thấy các loài côn trùng ăn thịt, các loài ký sinh đóng vai trò kìm hãm sự phát triển của các loài sâu hại Virus là kẻ thù tự nhiên của côn trùng Ngày nay, người ta sử dụng chế phẩm NPV (Nuclear Polyhedrosis Virus) vào mục đích như là biện pháp vi sinh vật phòng trừ côn trùng

Chế phẩm sinh học NPV ngoài tác dụng diệt trừ sâu khoang còn có tính ưu việt khác: bảo vệ quần thể thiên địch, chống sự bùng phát dịch hại mới, rất cần thiết cho chương trình sản xuất rau sạch và rau ăn toàn

Việc sản xuất chế phẩm NPV đòi hỏi phải có một lượng lớn sâu ký chủ đồng nhất và sạch bệnh Sâu khoang là đối tượng tương đối dể nhân nuôi với số lượng lớn nhưng nếu nuôi bằng lá cây thì rất dễ bị nhiễm bệnh, đặc biệt là tốn rất nhiều công để thay thức ăn, bảo đảm yêu cầu vệ sinh Vì vậy để khắc phục vấn đề này cần phải thay thế thức ăn tự nhiên ( lá cây) bằng thức ăn nhân tạo Chính vì vậy, sinh viên thực hiện đề tài: “ CHỌN LỌC MÔI TRƯỜNG THỨC ĂN NHÂN TẠO ĐỂ NHÂN NUÔI SÂU KHOANG” phục vụ cho việc sản xuất chế phẩm NPV trừ sâu ăn tạp hại cây trồng

2 Mục đích của đề tài:

Tìm ra thành phần thức ăn nhân tạo thích hợp để nhân nuôi sâu khoang số lượng lớn phục vụ cho sản xuất chế phẩm NPV

Chương I: TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 Vài nét về lịch sử phòng trừ sâu hại trên thế giới:

Cách đây vài chục nghìn năm, loài người đã sáng tạo ra nghề trồng trọt Đồng thời với sự phát triển của nghề trồng trọt, sâu hại cũng xuất hiện phá hại mùa màng Để phòng trừ sâu hại, bảo vệ mùa màng con người đã dùng rất nhiều biện pháp thủ công, cơ giới, tìm chọn giống chống chịu để tránh sâu bệnh …

Hiện nay có hơn 67.000 loài cơ thể gây hại cây trồng nông lâm nghiệp, trong

đó có khoảng 9.000 loài côn trùng và nhện

Theo FAO, bình quân hàng năm sản lượng nông nghiệp mất đi khoảng 20%, tính ra hàng trăm tỷ đô-la Mỹ ( USD)

Từ sau thế chiến lần thứ hai 1939-1945, người ta đã ứng dụng những thành tựu về nghiên cứu các hóa chất để trừ sâu Từ đó ngành nghiên cứu thuốc hóa học bảo vệ thực vật đã hình thành và không ngừng phát triển Năm 1944, nhóm thuốc gốc chlo hữu cơ ra đời Năm 1960, nhóm thuốc lân hữu cơ và carbamat ra đời Năm 1976, nhóm thuốc purethrinoides ra đời … Việc ra đời và phát triển của các loại thuốc hóa học trừ sâu đã giúp con người phòng trừ sâu hại tốt hơn, đảm bảo năng suất cây trồng cao hơn Tuy nhiên, việc sử dụng thuốc hóa trừ sâu cũng để lại những hậu quả nghiêm trọng cho môi trường và loài người Đó là: việc lạm dụng đơn độc thuốc hóa học lâu ngày để trừ sâu đã gây ra hiện tượng sâu kháng thuốc, phá vỡ cân bằng sinh thái, làm phát sinh nhiều loại dịch hai mới làm cho việc phòng trừ sâu của các loại thuốc hóa học ngày càng khó khăn, kém hiệu quả Việc sử dụng thuốc hóa học trừ sâu còn làm ô nhiễm môi trường, tồn dư hóa chất trừ sâu trong nông sản, trong đất đai ảnh hưởng đến sức khỏe của con người và động vật

Năm 1994, chi phí sử dụng thuốc bảo vệ thực vật trên toàn thế giới là 8 tỉ 110 triệu USD nhưng vẫn bị thiệt hại do sâu bệnh hơn 100 tỉ USD

Năm 1998, đã có hơn 500 loài sâu và nhện hại kháng thuốc hóa học, các quần thể côn trùng ký sinh – ăn thịt đã bị giảm hẳn về số lượng… môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng

Bảng 1.1 Thiệt hại do sâu bệnh đối với nông nghiệp trên thế giới năm 1993

( A.F Krattiger ISAAAN 2, 1997)

Cây trồng

Thiệt hại

do bệnh (%)

Thiệt hai do sâu

Có dùng thuốc trừ sâu Không dùng thuốc trừ sâu

% Triệu tấn Tỉ

USD % Triệu tấn Tỉ USD

Ghi chú: x là không có số liệu

Bảng 1.2 Phân bố thuốc trừ sâu bệnh trên thế giới theo cây trồng, năm 1944

Khối lượng %

Khối lượng %

Khối lượng % Thuốc trừ sâu 17590 82.2 18100 74.13 17700 69.15 20500 68.33 Thuốc trừ bệnh 2700 12.6 2800 11.5 3800 14.84 4650 15.5 Thuốc diệt cỏ 500 3.3 2600 10.65 3050 11.91 3500 11.7 Thuốc khác 410 1.9 915 3.75 1050 4.1 1350 4.5 Tổng số 21200 100 24415 100 25600 100 30000 100

Do vậy, bảo vệ thực vật trở thành một lĩnh vực trọng tâm của các nhà làm luật

và khoa học Ngoài nổ lực để phát triển các loại thuốc trừ dịch hại có thể thắng được tính chống chịu chủa các đối tượng gây hại, nhiều nghiên cứu cũng đã dược tiến hành để tìm ra các chất thay thế thuốc trừ dịch hại hóa học Vì hiện nay, công chúng hiểu rõ về mối nguy hiểm đi liền với các loại thuốc hóa học, cùng với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ sinh học, phòng trừ dịch hại bằng biện pháp sinh học đang trở thành ngành kỹ nghệ phát triển Xuất phát từ bối cảnh đó, việc nghiên cứu dùng Nuclear Polyhedrois Virus (NPV) để trừ sâu ra đời

Theo FAO, đến năm 2000 các giống cây trồng chuyển gen và thuốc trừ sâu sinh học sẽ chiếm ½ tổng kim ngạch cho ngành bảo vệ thực vật ( 8/16 tỉ USD) Nhược điểm của các phương pháp trừ sâu bằng sinh học thông thường: không

ổn định, tác động chậm và phổ tác động hẹp Đồng thời các chế phẩm sinh học

có ý nghĩa lớn trong việc thay dần các thuốc hóa học là nhờ công nghệ sinh học Vai trò của công nghệ sinh học là nâng các phương pháp sinh học lên mức công nghệ, tạo vũ khí mới để chống lại sự phá hại của sâu bệnh một cách có hiệu quả và bền vững

Công nghệ sinh học có thể làm cho các chế phẩm sinh học tác động nhanh mạnh, có phổ tác động rộng hay hẹp tùy theo yêu cầu và bảo đảm tính ổn định và lâu dài bằng tổ hợp chủng, khuếch đại và tạo dòng vô tính độc tố cao

Công nghệ sinh học có khả năng hạn chế, điều hòa số lượng các quần thể sâu bệnh hại một cách chủ động

Ngày nay, người ta đã phát hiện ra hơn 10.000 virut côn trùng và nhện Từ đầu thập kỷ 80, thuốc trừ sâu virut đã được phát triển rất nhanh Hơn 20 virut các sâu hại được sản xuất công nghiệp thành thương phẩm bán ra thị trường để trừ các loại sâu hại phổ biến Bên cạnh các virut chuyển tính của từng loại sâu hại, người ta đã tìm được những virut có phổ tác động rộng như NPV của sâu

Aurographa california có hiệu quả đối sâu keo Spodoptera Công nghệ sinh học

cũng đã khắc phục những trở ngại lớn của thuốc virut như chúng mất hoạt lực do tác động của tia cực tím, nhiệt độ cao… Do đó, thuốc virut được sản xuất ra hiện nay ở bất kỳ dạng nào đều có sự bền vững cao trong bảo quản cũng như ngoài đồng ruộng sau khi phun

Có hai phương pháp sản xuất chế phẩm NPV là phương pháp in vitro và in

vivo Hiện nay người ta sử dụng chủ yếu là phương pháp In vivo Sản xuất chế

phẩm NPV thep phương pháp này có hai cách:

+ Cách thứ nhất là tìm những vùng có mật độ sâu khoang cao, phun NPV vào quần thể và thu lượm những cá thể bị nhiễm bệnh NPV để tạo sinh khối + Cách thứ hai là nuôi ký chủ sâu khoang trong phòng bằng môi trường thức

ăn nhân tạo (MTTANT) và lây nhiễm NPV vào ký chủ Hiện nay cách này đang rất phổ biến

Sơ đồ 1.1 Công nghệ sản xuất thuốc trừ vi-rút trừ sâu trong cơ thể sống của

Tạo và duy trì giống

sâu mẹ cung cấp

trứng cho sản xuất

Chế biến và cung cấp môi trường thức ăn nhân tạo

Sản xuất sâu hàng loạt bằng MTTANT

Pha chế phụ gia Tạo chế phẩm

Đóng gói, bảo quản

Kiểm định số lượng PIB

Kiểm tra sinh học và chất lượng chế phẩm

1.2 Giới thiệu vài nét về hình thái sinh học của sâu khoang:

1.2.1 Đặc điểm hình thái sinh học:

+ Sâu khoang (Sâu ăn tạp)

+ Tên khoa học: Spodoptera litura

+ Họ: Noctuidae

+ Bộ: Lepidoptera

Hình1.1 Ấu trùng sâu khoang Thành trùng là một ngài đêm màu nâu đậm có chiều dài thân 15 – 20 mm, sải cánh từ 32 - 42 mm Cánh trước màu nâu đen, trên cánh có nhiều vân phức tạp Gần giữa mép cánh trước có vân trắng chạy xiên đến gần giữa cánh Khi đậu cánh xếp thành mái nhà, vân trắng thu lại giống hình chữ “V” Cánh sau màu trắng ngà có ánh tím, con đực nho hơn con cái Thành trùng có thể sống được khoảng 4 - 5 ngày tùy theo điều kiện thức ăn

Trứng hình bán cầu, mặt ngoài trứng có nhiều đường gân nổi (36-39 đường) chạy từ đỉnh xuống cắt những đường gân ngang tạo thành những ô nhỏ Trứng mới đẻ màu vảng nhạt, gần nở màu nâu nhạt hay xám tro Trứng đẻ thành từng ổ

ở dưới mặt lá và có nhiều lông bảo phủ

Sâu non mới nở màu xanh nhạt, đầu màu đen, di chuyển như sâu đo Sang tuổi 2 màu sắc sâu non thay đổi có màu nâu hay màu xanh đậm, trên lưng có 3 sọc chạy từ đốt bụng đầu tiên đến đốt bụng cuối cùng, đó là một sọc lưng và 2 sọc phụ lưng Trên sọc phụ lưng mỗi đốt có hình bán nguyệt màu đen, hình bán nguyệt này ở đốt bụng thứ nhất và thứ 8 rất to, kéo lại sát nhau tạo thành 2 khoang đen, từ đó có tên gọi là sâu khoang Đẩy sức sâu khoang có thể dài 35 -

và mùi chua ngọt Thời gian đẻ trứng của ngài từ 2 – 5 ngày Một con đực trong

1 đêm có thể bắt cặp với 8 con cái Một con cái có thể đẻ 900 – 2000 trứng

Giai đoạn ủ trứng từ 4 – 6 ngày

Sâu non trải qua 6 tuổi kéo dài 12 – 27 ngày

Nhộng phát triển từ 8 - 27 ngày

Thành trùng mới vũ hóa 1 ngày sau đẻ và có thể đẻ từ 2 – 5 ngày

Hình1.2 Vòng đời sâu khoang (http://www.bvtvhcm.gov.vn/document.php?id=51&cid=6)

Sâu non mới nở sóng tập trung ăn vỏ trứng và phần mềm của lá, sang tuổi 2 chúng bắt đầu phân tán và có thể ăn lũng lá Ở tuổi này trên lưng sâu đã xuất hiện 3 sọc lưng và 2 khoang đen trên đốt bụng thứ nhất và thứ 8 Tuổi 3 sâu ăn phá mạnh hơn, làm khuyết từng mảng lá, từ giai đoạn này sâu có phản ứng với ánh sáng mạnh hơn ban ngày lẩn trốn, chiều mát bò ra ăn phá Từ tuổi 4 – 5 sâu

ăn càng mạnh hơn và phản ứng với ánh sáng càng mạnh Chúng ăn từng mảng lá lớn chỉ chừa lại gân chính, có khi ăn cả hoa, trái non Tuồi 6 bắt đầu ít ăn đi, mình từ từ co lại và chui xuống đất làm nhộng

Sâu khoang xuất hiện trên ruộng đậu nành từ giai đoạn cây non cho đến khi thu hoạch

Điều kiện thuận lợi cho sâu khoang phát triển là nhiệt độ từ 29 – 30 OC và ẩm

độ không khí là 90% Mật độ sâu khoang cao vào vụ đông xuân, theo quan sát ở Miền Tây Nam Bộ lên tới 100 con /m2 và có thể làm trụi hết lá đậu trong vài ngày Ở miền Bắc mật độ số sâu non cao từ tháng 4 – 10 và thành dịch có thể vào tháng 5 Mùa mưa mật độ số sâu non thấp hơn do quá ẩm, bị nhiểu nấm, vi khuẩn ký sinh cũng như các loài ong ký sinh trên sâu non như ong kén nâu –

Mcroplitis sp (Nguyễn Thị Chắt, 1998)[2],[3]

1.2.2 Thiên dịch:

+ Các loài ăn mồi: Bọ rùa, kiến, bọ xít ăn thịt, bọ cánh `

+ Ong kí sinh: Cotesia prodeniae, Telenomus remus

+ Vi khuẩn Bt, virut nhân đa diện

1.2.3 Triệu chứng phá hại

Ấu trùng phá hại cây trồng là chủ yếu, tuy nhiên triệu chứng phá hại còn phụ thuộc vào độ lớn của sâu Sâu non tuổi nhỏ sống chủ yếu ở mặt dưới của lá, gặm phần mềm của lá chỉ chừa lại màng trắng Sâu non càng lớn ăn phá càng mạnh, lúc đầu ăn lủng lỗ sau đó có thể ăn hết từng mảng lớn có khi chỉ chừa lại gân chính Khi mật số sâu non cao chúng có thể ăn hết cả lá chỉ còn lại cuống có khi còn tấn công cả bông và trái non (Nguyễn Thị Chắt, 1998)[2],[3]

1.3 Những nghiên cứu nhân nuôi sâu khoang số lượng lớn:

1.3.1 Những nghiên cứu ở nước ngoài:

NPV là một loại virus thuộc nhóm baculovirus gây bệnh chết nhũn trên nhiều loại côn trùng thuộc bộ cánh vảy ( Lepidoptera ) Hiện tượng sân chết nhũn đã được Mally phát hiện ở Nam Phi năm 1891 Nhưng mãi đến năm 1936 Parson và Sweetman mới xác định dược nguyên nhân Đến nay người ta đã phân lập và mô

tả được bệnh virus ở hơn 800 loài côn trùng ( Ja-yaral 1985)

Từ những năm 1960 đã có những nghiên cứu về NPV, bao gồm các nghiên cứu cơ bản về tính độc hại của nó đối với môi trường, hiệu lực diệt sâu và quá trình sản xuất Trong đó, nhân nuôi ký chủ là bước quan trọng nhất trong quá trình sản xuất một chế phẩm NPV nhưng những nghiên cứu về vấn đề này cũng còn rất hạn chế

Thức ăn nhân tạo là loại thực phẩm do con người tạo ra phù hợp với “khẩu vị” của côn trùng và có thể giúp sự sinh trưởng và phát triển của côn trùng tốt hơn tự nhiên Tất cả các chất dinh dưỡng cần thiết phải có mặt trong môi trường thức ăn nhân tạo Các dưỡng chất này phải được cân đối để kích thích các chu kỳ phát triển bình thường của côn trùng

Để sản xuất được NPV, trước tiên phải nuôi được sâu khoang ( Spodeptera

litura) với số lượng sâu lớn và sâu khỏe Bell R.A et al(1980)[13] cho biết tốc

độ quần thể tăng mỗi thế hệ có liên quan đến tỷ lệ vũ hóa của thế hệ đầu tiên, ông cũng nhận xét rằng: thời gian vũ hóa, tốc độ trưởng thành, khả năng tiêu thụ thức ăn và dụng cụ nhân nuôi có ảnh hưởng đến tỷ lệ đực – cái Sự phát triển của sâu phụ thuộc lớn vào cách nuôi, chất dinh dưỡng, kích thước dụng cụ, mật độ quần thể, ẩm độ, trứng ở các giai đoạn đẻ trứng của ngài cái

Để nuôi ký chủ sâu khoang người ta có thể sử dụng thức ăn tự nhiên như nụ bông, trái đậu non, các loại rau màu, các loại lá, … nhưng những loại thức ăn này rất khó dự trừ, thu hái, diệt trùng và cho sâu ăn hàng ngày với số lượng lớn,

vì vậy ta phải dùng thức ăn nhân tạo gồm có các chất dinh dưỡng, vitamin và các chất kháng sinh Dụng cụ nuôi sâu có thể được làm bằng chất dẻo, thủy tinhm bìa caton, túi parafin, đĩa petri, … miễn sao đủ rộng cho sâu phát triển và rẻ tiền ( Ignoffo, C.M., 1964) [16] Tác giả này còn cho biết: để sản xuất sâu khoang người ta ta bắt sâu khoang từ đồng ruộng ( thường sâu non tuổi 4-5) nuôi trong môi trường thức ăn nhân tạo

Khi sâu vào nhộng, cho nhộng vào chậu thủy tinh Mỗi chậu thủy tinh chứa khoảng 50 nhộng, giữ đủ ẩm cho nhộng vũ hóa

Khi bướm vũ hóa, người ta ghép thành từng cặp, mỗi cặp 1 bướm đực 1 bướm cái thả vào lồng nuôi bướm Dung dịch đường 5% thấm bông được cho vào đáy lồng để bướm ăn thêm

Sâu non nở ra được nuôi tập thể bằng thức ăn nhân tạo ( Wood, H.A et al 1996)[20] Hàng ngày kiểm tra số lượng thức ăn bổ sung cho sâu

Thành phần thức ăn nhân tạo gồm: ( Ignoffo, C.M., 1964)[16]

+ Multivitamin 2 ml

+ Treptomicine 0.5 g

+ Ascorbic acid 3 g

+ Nước cất 720 ml

Năm 1976, Kazuo Hirai nghiên cứu MTTANT nhân nuôi sâu Leucania

Separata và Leucania Loreyi Trong các MTTANT tác giả này sử dụng thì công thức 2 là tốt hơn cả với trọng lượng trung bình của nhộng là 341mg, 1332 + 559 trứng / bướm cái [18] Thành phần các công thức như sau:

Năm 2007, Bilal Haider Abbasi và cộng sự[14] báo cáo kết quả nghiên cứu

về MTTANT nhân nuôi sâu tơ hại bông ( Helicoverpa armigera) Dưới đây là

thành phần cơ bản của MTTANT và một số kết quả đạt được:

Bảng 1.4 Thành phần cơ bản của môi trường tapioca, môi trường agar

và dung dịch Vitamin tổng hợp Trọng lượng (g) Dung dịch Vitamin tổng hợp Tên thành phần Tapioca Agar Thành phần Số lượng

Sorbic acid 0.86 0.86 Thymine hydrochloride 1.2 g Men bia sấy khô 5.7 5.7 Pyridoxine hydrochloride 1.2 g Methyl-para-

Formaldehyde 1.7 1.7 Nước cất tuyệt trùng 400 ml Tổng cộng 245.98 193.08

Bảng 1.5 Thời gian trung bình giai đoạn sâu và nhộng của H armigera

Công thức Thế hệ GD sâu ( ngày) GD nhộng ( ngày)

Bảng 1.6 Tỉ lệ sâu chết, nhộng chết và sâu làm nhộng của H armigera

Công thức Thế hệ Sâu chết (%) Nhộng chết (%) Sâu làm nhộng (%) Agar 1 5.0 ± 0.91 C 8.0 ± 0.94 BC 76.0 ± 2.6 AB Tapioca 1 4.04 ± 1.0 C 6.0 ± 1.1 BC 79.0 ± 3.8 AB Agar 2 16.0 ± 2.1 BC 11 ± 0.88 AB 62.0 ± 3.2 BCD Tapioca 2 14.0 ± 1.2 BC 4.0 ± 1.2 BC 69.0 ± 3.5 ABC Agar 3 30.65 ± 2.2 A 17.25 ± 0.76 A 34.0 ± 2.8 E Tapioca 3 36.0 ± 2.0 A 7.0 ± 1.01 BC 51 ± 2.67 D Agar 4 39.5 ± 1.45 A 3.50 ± 0.91 C 49.0 ± 3.8 DE

Tapioca 4 37.25 ± 2 A 7.0 ± 0.87 BC 46.5 ± 3.5 DE Agar 5 26.0 ± 2.3 AB 4.0 ± 1.0 BC 58.0 ± 4.0 CD Tapioca 5 15.43 ± 1.8 C 4.0 ± 0.89 BC 69.0 ± 3.2 ABC

Năm 2004, nhóm các nhà khoa học ở Viện nghiên cứu nông nghiệp Ấn Độ đã cải tiến thành công một công thức thức ăn nhân tạo nhân nuôi sâu khoang từ giai đoạn sâu non đến lúc hóa nhộng ở 27OC Và công thức này được đưa vào ứng dụng trong việc sản xuất chế phẩm NPV trừ sâu khoang Thành phần công thức bao gồm:

Tháng 5-2007, Smith và các nhà khoa học Mỹ đã phát triển thành công một chế độ ăn nhân nuôi côn trùng của Shaver and Raulston Bằng cách thay đổi hỗn hợp thành phần và lượng cơ chất chính Thành phần và số lượng như sau:

1.3.2 Những nghiên cứu trong nước:

Ở Việt Nam, virus NPV đã được phát hiện, nghiên cứu từ năm 1979-1980 với cái tên bệnh chết nhũn trên sâu xanh và sâu xanh da láng Mãi đến năm 1985 mới dược nghiên cứu mạnh mẽ tại trung tâm nghiên cứu cây bông Nha Hố Năm 1985-1986, các cán bộ khoa học đã thu thập mẫu từ đồng ruộng, phân lập và sản

xuất thử chế phẩm NPV của sâu xanh ( H.armigera) Hàng loạt các thí nghiệm

trong phòng và trên đồng ruộng được tiến hành Những nghiên cứu đó đã khẳng định có thể sử dụng chế phẩm NPV để thay thế cho thuốc hóa học xử lý các ổ

được nông dân tiêu thụ Sau sâu xanh, những năm gần đây các cơ quan khoa học

đã nghiên cứu NPV để trừ sâu xanh da láng ( Spodeptera exigua Hb) Công thức

sử dụng sản xuất NPV như sau:

Công thức thức ăn đậu xanh:

Bảng 2.4 Thành phần các MTTANT nuôi một số loại sâu

họ Noctnidae - Bộ Lepidoptera ( 1991 - 1995) Tên thành phần

Loại môi trường