Để khắc phục những hạn chế do thuốc BVTV hóa học gây ra cho nền nông nghiệp các nước, các nhà khoa học trên thế giới đã đề ra giải pháp nhằm hạn chế việc sử dụng các chế phẩm có nguồn gốc hóa học hoặc thay thế chúng bằng một nhóm thuốc khác có hiệu quả tương tự nhưng an toàn cho người dùng, sản phẩm cũng như thân thiện với môi trường sống. Trong đó 2 phương pháp phổ biến nhấthiện nay là: Quản lí dịch hại tổng hợp (IPM). Sử dụng các chế phẩm trừ sâu có nguồn gốc sinh học. Trong đó, xu hướng quay trở lại nền nông nghiệp hữu cơ với việc tăng cường sử dụng các chế phẩm sinh học, phân bón hữu cơ trong canh tác cây trồng đang là xu hướng chung của Việt Nam nói riêng và thế giới nói chung. Với những lí do đã nêu, chúng em xin thực hiện đề tài “TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU VI SINH” một trong những phương pháp phòng trừ dịch hại hiệu quả nhưng vẫn đảm bảo an toàn cho môi trường và con người.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM BÁO CÁO MÔN: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT Đề tài: GIỚI THIỆU THUỐC TRỪ SÂU VI SINH NHÓM TP Hồ Chí Minh, 10/2017 MỤC LỤC MỤC LỤC HÌNH CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Hiện trạng sản xuất nông nghiệp Việt Nam Việt Nam nằm khu vực nhiệt đới ẩm gió mùa, kinh tế chủ yếu sản xuất nơng nghiệp Khí hậu nóng ẩm thuận lợi cho sinh trưởng phát triển trồng, đồng thời điều kiện tốt cho sâu bệnh hại phát triển Theo thống kê tổ chức Lương – Nông giới (FAO) , trồng phải chống chọi với 100000 loài sâu bệnh hại khác nhau, 10000 loài nấm, 200 loài vi khuẩn, 600 loài virus gây bệnh Do việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) để phòng trừ sâu hại, dịch bệnh bảo vệ mùa màng, giữ vững an ninh lương thực quốc gia biện pháp quan trọng chủ yếu Cùng với phân bón hóa học, thuốc BVTV yếu tố quan trọng để bảo đảm an ninh lương thực cho người Để bảo vệ mùa màng, người trồng thường sử dụng thuốc BVTV có nguồn gốc hóa học Tuy nhiên sâu hại có khả kháng thuốc nên người trồng thường xuyên phải tăng nồng độ sử dụng dẫn đến dư lượng thuốc trừ sâu sản phẩm nơng nghiệp tăng cao gây an tồn cho người sử dụng, sức khỏe cộng đồng thân người sử dụng Đồng thời sử dụng lượng lớn thuốc BVTV có nguồn gốc hóa học tiêu diệt lồi trùng có ích, lồi thiên dịch làm cân hệ sinh thái Đồng thời thuốc BVTV có nguồn gốc hố học có thời gian phân hủy lâu, tồn môi trường gây ô nhiễm môi trường đất, nước, làm thay đổi hệ sinh thái, dễ bám rau gây hại đến sức khoẻ người… Ngồi ra, sản phẩm nơng nghiệp xuất nên ảnh hưởng lớn đến thu nhập nông dân Đây thách thức lớn cho nông nghiệp Việt Nam gia nhập tổ chức thương mại giới WTO 1.2 Giải pháp cho vấn đề Để khắc phục hạn chế thuốc BVTV hóa học gây cho nông nghiệp nước, nhà khoa học giới đề giải pháp nhằm hạn chế việc sử dụng Hình Sự nhiễm thuốc trừ sâu hóa học chế phẩm có nguồn gốc hóa học thay chúng nhóm thuốc khác có hiệu tương tự an tồn cho người dùng, sản phẩm thân thiện với môi trường sống Trong phương pháp phổ biến nhấthiện là: - Quản lí dịch hại tổng hợp (IPM) - Sử dụng chế phẩm trừ sâu có nguồn gốc sinh học Trong đó, xu hướng quay trở lại nông nghiệp hữu với việc tăng cường sử dụng chế phẩm sinh học, phân bón hữu canh tác trồng xu hướng chung Việt Nam nói riêng giới nói chung Với lí nêu, chúng em xin thực đề tài “TÌM HIỂU VỀ THUỐC TRỪ SÂU VI SINH” - phương pháp phòng trừ dịch hại hiệu đảm bảo an toàn cho môi trường người CHƯƠNG THUỐC TRỪ SÂU SINH HỌC 2.1 Khái niệm Các chế phẩm sinh học chất có nguồn gốc tự nhiên (hoặc tổng hợp bắt chước chất có nguồn gốc tự nhiên) có tác dụng hại làm chết đối tượng gây hại sâu, bệnh, cỏ dại trùng có xương sống Những chất có phương thức tác động giống nhau, không độc người gia súc, không ảnh hưởng tới môi trường cộng đồng 2.2 Phân loại Theo tổ chức bảo vệ môi trường Mỹ (EPA), cuối năm 2001 có khoảng 200 hoạt chất sinh học với 800 sản phẩm thương mại đăng kí Mỹ dùng phòng trừ dịch hại Trong ta chia làm nhóm chính: - Nhóm vi sinh - Nhóm độc tố kháng sinh - Nhóm thảo mộc - Nhóm có nguồn gốc sinh học khác CHƯƠNG THUỐC TRỪ SÂU VI SINH 3.1 Thuốc trừ sâu vi sinh 3.1.1 Khái niệm Thuốc trừ sâu vi sinh chế phẩm sinh học sản xuất từ chủng vi sinh vật nuôi cấy môi trường dinh dưỡng khác theo phương pháp thủ công, bán thủ công phương pháp lên men công nghiệp để tạo chết phẩm có chất lượng cao có khả phòng trừ loại sâu hại trồng nông, lâm nghiệp 3.1.2 Ưu - nhược điểm thuốc trừ sâu vi sinh • Ưu điểm thuốc trừ sâu vi sinh Các ưu điểm nhóm trừ sâu vi sinh: - Có độ độc chọn lọc cao (độ độc cao đối tượng phòng trừ khơng độc độc thấp lồi khác) - Khơng gây hại cho người động vật máu nóng - Bị phân hủy hoàn toàn đồng ruộng nên an tồn cho cộng đồng mơi trường - Khơng tạo nên tính kháng thuốc sâu hại - Hiệu thuốc vi sinh thường kéo dài chúng khơng tiêu diệt trực tiếp lứa sâu phá hoại mà chúng lan truyền cho hệ Với ưu điểm làm cho thị trường nhóm thuốc tăng lên nhanh chóng Năm 1988, doanh số giới chế phẩm nhóm 70 triệu đôla Mỹ, chiếm 1% doanh số thuốc trừ sâu, năm 1992 tăng lên 300 triệu đôla Mỹ Hiện thuốc BVTV vi sinh phát triển sang lĩnh vực trừ nấm, tuyến trùng cỏ dại • Nhược điểm thuốc trừ sâu vi sinh - Tác động thuốc trừ sâu vi sinh chậm nên hiệu chậm thuốc trừ sâu vi sinh thường có q trình gây bệnh nhiễm bệnh vào thể sâu thời gian ủ bệnh phải 1-3 ngày - Hiệu thuốc ban đầu không cao - Phổ tác dụng thuốc hẹp - Một vài loại thuốc trừ sâu vi sinh bị ảnh hưởng điều kiện thời tiết phun không kỹ thuật, phun điều kiện khơng thích hợp khó đạt hiệu - Thuốc vi sinh có cơng nghệ sản xuất phức tạp thủ công nên giá thành cao 3.2 Các chế phẩm thuốc trừ sâu vi sinh Các chế phẩm vi sinh trừ sâu bao gồm loài vi sinh vật gây bệnh cho côn trùng vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh (protozoa), tuyến trùng vi khuẩn làm giảm khả lây lan côn trùng Các chế phẩm vi sinh vật gây bệnh ký sinh ni cấy mơi trường thích hợp Sau phân lập gia công thành sản phẩm thương mại Sản phẩm phun lên chúng lây nhiễm cho cây, qua trùng nhện bị nhiễm bệnh, ngộ độc chết 3.2.1 Chế phẩm thuốc vi sinh nhóm vi khuẩn • Khái niệm Là chế phẩm sản xuất từ vi khuẩn có tinh thể Protein độc giai đoạn bào tử để gây độc cho sâu hại Phổ rộng hữu hiệu với loại sâu sâu lá, sâu tơ, sâu xanh, sâu khoang, sâu ăn tạp, sâu keo da láng, sâu róm thơng, sâu lúa, chí tuyến trùng gây hại cho cà phê, hồ tiêu, Cho đến nay, số 400 hoạt chất trừ sâu, trừ nhện, có khoảng 50 hoạt chất vi sinh sử dụng thuốc trừ sâu Tuy nhiên, có nhiều chế phẩm vi sinh tự nhiên trở thành sản phẩm thương mại như: Avermectin từ vi khuẩn Streptomices avermitils, spinosyn từ vi khuẩn Sacchropolispora spinosa Một số vi khuẩn sử dụng thương mại: • Vi khuẩn trừ sâu: Bacillus popiliae (Bp), Bacillus thuringiensis (Bt) • Vi khuẩn trừ bệnh: Bacillus polymyxa, B.subtilis, Pseudomonas fluorescens • Vi khuẩn trừ chuột: Salmonella, Sarcocystic • Cơ chế tác động Khi sâu nuốt phải bào tử có tinh thể Protein độc, thể sâu bọ bị tê liệt bị chết sau đến ngày Cụ thể sau sâu hại ăn phải tinh thể độc (tiền độc tố), tác dụng loại men tiêu hoá dịch ruột sâu, tiền độc tố bị hoà tan thành phân tử nhỏ có hoạt tính độc Các độc tố bám vào màng vi mao ruột, tạo lỗ dò nước chảy vào, làm sâu mọng nước, ngừng ăn chết Ưu điểm bật loại thuốc so với thuốc trừ sâu hố học khơng gây nhiễm mơi trường, khơng diệt trùng hữu ích đặc biệt khơng độc hại Gen vi khuẩn Sâu bệnh ăn có gen vi khuẩn Hình Một số chế phẩm trừ sâu vi sinh từ vi khuẩn Tinh thể protein độc vi khuẩn phá vỡ tế bào sâu bệnh giết chúng Vi khuẩn Hình Cơ chế tác động thuốc trừ sâu vi khuẩn người Tinh thể độc Bt tạo hoà tan dịch dày người nên thuốc trừ sâu sinh học Bt hồn tồn vơ hại người, sinh vật khác Hạn chế lớn thuốc trừ sâu sinh học Bt phát tác chậm, 48 tiếng sau ăn độc tố sâu chết • Quy trình sản xuất Giống gốc Chuẩn bị môi trường Khử trùng môi trường Cấy giống sản xuất Sản xuất giống cấp Ủ theo dõi trình lên men Thu hoạch tạo dạng chế phẩm: - Nghiền lọc, bổ sung phụ gia - Sấy khơ - Đóng gói, bảo quản Hình Quy trình sản xuất thuốc trừ sâu vi khuẩn 10 3.2.2 Chế phẩm trừ sâu vi sinh nhóm nấm • Khái niệm Là chế phẩm sản xuất từ loại nấm gây bệnh cho sâu Nấm trừ sâu gồm tập hợp loại nấm kí sinh xâm nhập trực tiếp qua biều bì trùng cách dùng men chúng bẽ gãy lớp kitin protein biều bì xâm nhập vào bên trùng; chúng sinh chất chuyển hóa, gây chết sâu Thời gian xâm nhập phát huy tác dụng 5-10 ngày sau xử lý, tùy thuộc vào liều lượng độ lớn sâu Hình Nấm xanh diệt rầy nâu & nấm trắng diệt bọ xít Một số nấm hay sử dụng sản xuất thuốc nơng nghiệp: • Nấm trừ sâu: Nấm mốc (Entomophthorales) nhóm nấm bất tồn (Deuteromycetes) • Nấm trừ bệnh: Nấm Paecilomyces, nấm Trichoderma 11 Hình Một số chế phẩm trừ sâu từ vi nấm • Đặc điểm chung nấm - Các nấm ký sinh có đặc tính chọn lọc, khơng gây hại cho đối tượng khơng phòng trừ - Sau đâm thủng biểu bì trùng, nấm phát huy hiệu lực ngay, không đợi đến xâm nhập hoàn toàn vào thể sâu Do nấm ký sinh không bị ảnh hưởng điều kiện ngoại cảnh tia cực tím, độ ẩm… Tuy nhiên, độ ẩm cao yêu cầu cho bào tử phát triển, tạo khả thành dịch Nếu độ ẩm thấp, nấm không lây lan được, hiệu lực nấm giảm - Sử dụng nấm trừ sâu đơn giản dùng thuốc hóa học, hiệu lực nấm thấp Dạng sử dụng kỹ thuật xử lý củng bị hạn chế Thông thường dạng dầu nấm sử dụng dạng phổ biến dạng huyền nước giọt dầu nấm khó bị khơ điều kiện khí hậu khơ - Nấm ký sinh sản xuất đơn giản, giá thành hạ dễ sử dụng thuốc hóa học • Cơ chế tác động Gồm giai đoạn sau: - Giai đoạn ký sinh từ 2-3 ngày - Bào tử tiếp xúc với côn trùng, nảy mầm tiết enzyme làm mềm lớp vỏ - Rễ nấm cắm sâu liên tục phát triển hệ sợi - Hệ sợi phát triển lây lan theo đường máu - Hệ sợi nấm mọc bên vật chủ - Hình thành bào tử đầu sợi nấm - Bào tử chín phân tán mơi trường - Giai đoạn hoại sinh từ 2-3 ngày 12 Hình Các giai đoạn vi nấm phá hủy tế bào sâu Hình Quy trình sản xuất thuốc trừ sâu vi nấm - Sấy,đóng gói - Bảo quản - Sử dụng Cấy vào môi trường nhân sinh khối (cám, ngơ, đường) Thu sinh khối nấm Giống nấm thuầ • Quy trình sản xuất 3.2.3 Chế phẩm trừ sâu vi sinh nhóm virus • Khái niệm Là chế phẩm sản xuất từ dịch thể sâu non bị nhiễm virus gây bệnh cho sâu Virus hạt nhỏ bé (20-400nm) có khả lây nhiễm vào thể người, động vật, thực vật vi khuẩn Không phải thể sống Chúng nhân lên tế bào sống Bên ngồi tế bào chủ chúng đại phân tử ‘trơ’ Sinh trưởng virus phụ thuộc vào nhiều yếu tố: - Nhiệt độ mơi trường 23-29oC, thích hợp 29oC - Mật độ quần thể kích thước bình ni - Thời điểm lây nhiễm kích thước sâu - Tỷ lệ giống đực cái: thường sản xuất nhiều NPV đực 13 - Các vi khuẩn hoại sinh ảnh hưởng đến hoạt tính virus Hiện người ta phát 250 bệnh virus 200 loài sâu bọ Ở giai đoạn sâu non, sâu bọ dễ bị nhiễm virus Khi mắc bệnh, thể sâu bọ bị mềm nhũn bị tan rã Màu sắc độ căng thể bị biến đổi Thuốc trừ sâu virus sản xuất nhiều dạng khác nhau: dạng lỏng, dạng sữa, dạng bột thấm nước, dạng bột khơ, dạng hạt dạng kem • Phân loại Một số nhóm Virus có khả gây bệnh trùng: Hình Hình dạng số virus - Nhóm Baculovirus: Nhóm thuộc họ Baculoviridae Virus thuộc nhóm có dạng hình que, hình gậy, kích thước 40-70x250-400 (nm x nm) Virus có Protein nằm lõi DNA bao bọc lớp vỏ lipoprotein có virion Các virion bao quanh tinh thể Protein lưới mắt cáo nhà khoa học gọi thể vùi polyhedrosis Inclustion Body (PIB) Nhóm Baculovirus bao gồm loại sau: + Virus đa diện nhân: Nuclear Polyhedrosis Virus (NPV) virus đa diện nhân có hình đa giác bên chứa nhiều hạt Virion hay gọi thể vùi PIB, loại virus lây bệnh mạnh với nhiều loại côn trùng thuộc cánh vảy Lepidoptera tập trung họ chủ yếu ngài đêm Noctindae, ngài sáng Pyralidae + Virus hạt: Granulosis Virus (GV) Đây virus dạng hạt có hình ovan, hình elip, loại virus xâm nhập chủ yếu vào tế bào hạ bì mơ mỡ huyết tương, có khả diệt sâu cao + Virus Protein khác bên có chứa virion khác có khả diệt sâu hại tỉ lệ thấp VRV GV + Virus không tạo thể vùi: Có khả diệt sâu tỉ lệ thấp 14 - Nhóm virus tế bào chất Cytoplasmid Polyhedrosis Virus (CPV): thuộc họ rioviridae Đây nhóm virus đa diện tế bào chất, chúng tạo thể Protein đa diện có chứa virion hình cầu đường kính khoảng 50-60 nm, nhóm virus thường xâm nhập chủ yếu tế bào chất biểu bì ruột nên khả diệt sâu cao - Nhóm Entomopox virus (EV): nhóm thuộc họ Poxviridae nhóm virus Protein, bên có chứa virion hình bầu dục chúng xâm nhiễm vào mô mỡ côn trùng nên khả diệt sâu khơng cao - Nhóm Irido Virus (IV): thuộc họ Iridoviridae, nhóm virus trần, chúng khơng tạo thể Protein virion có hình cầu nhóm virus thường xuyên xâm nhập vào mơ tế bào chất Vì khả diệt sâu trung bình - Nhóm Denso virus (DV): thuộc họ Parvoviridae, nhóm virus có kích thước nhỏ, đường kính 20-22 nm xâm nhập vào tế bào biểu bì nên khả diệt sâu khơng cao - Nhóm RNA: không tạo thể Protein, chúng thường xuyên xâm nhiễm mơ biểu bì tế bào ruột nên khả diệt sâu cao Kích thước nhóm