CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Những nghiên cứu về sự phân bố và gây hại của rầy nâu
1.1.1. Sự phân bố rầy nâu và thiệt hại của chúng ở các vùng trồng lúa châu Á Rầy nâu (BPH) (Nilaparvata lugens Stal) (Homoptera: Delphacidae) là một trong những dịch hại lúa nghiêm trọng nhất ở các nước nhiệt đới và á nhiệt đới và là đối tượng sâu hại gây tổn thất nặng nề nhất cho sản xuất lúa ở Châu Á. Trước đây, rầy nâu không phải là đối tượng gây hại chính trên cây lúa, mật độ rầy nâu luôn bị khống chế bởi các loài thiên địch, ký sinh và ít khi xảy ra hiện tượng bộc phát trên diện rộng. Kể từ “cách mạng xanh” về giống lúa (sau 1960), đặc biệt khi sử dụng các giống lúa ngắn ngày, năng suất cao để đáp ứng nhu cầu cho con người, đảm bảo an ninh lương thực trước áp lực dân số, cùng với việc lạm dụng thuốc trừ sâu ở giai đoạn đầu của cây lúa (0 - 40 ngày sau gieo sạ) đã tiêu diệt thiên địch nên rầy nâu trở thành đối tượng gây hại chính trên cây lúa. Bên cạnh đó, thâm canh tăng vụ, bón nhiều phân hoá học, đặc biệt là phân đạm đã tạo điều kiện thuận lợi cho sâu bệnh phát sinh gây hại trong đó có rầy nâu.
Rầy nâu phân bố rộng rãi trên khắp các vùng trồng lúa trên thế giới, chúng được tìm thấy ở phía Đông, Đông Nam, Nam châu Á, phía Nam Thái Bình Dương và Úc. Hiện nay, rầy nâu phân bố từ Pakistan đến Nhật Bản và các quần đảo ở Đông Nam Á, có mặt trên cây lúa quanh năm.
Tại Trung Quốc, năm 2005, sự bùng phát rầy nâu nghiêm trọng ở nước này đã đánh dấu sự phát triển tính kháng thuốc của rầy nâu (Cheng và Zhu, 2006) [35]. Mặc dù đã có nhiều báo cáo về việc kháng thuốc của rầy nâu đối với nhóm lân hữu cơ và carbamate nhưng thuốc trừ sâu vẫn được dùng ở Trung Quốc như là một biện pháp chính trong phòng trừ rầy nâu và thuật ngữ sử dụng “hỗn hợp thuốc trừ sâu - cocktail insecticide” cũng bắt đầu từ việc phun 3 - 5 lần thuốc/vụ bởi vì thiếu giống kháng và sự nhận thức của người dân (Chillia và Heinrichs, 1982) [37]. Một lý do nữa khiến rầy nâu gia tăng ở Trung Quốc là việc sử dụng các giống lúa lai năng suất cao, có khả năng thích ứng rộng nhưng các giống này lại không có khả năng kháng rầy nâu (Sogawa, 2004) [83].
Tại Indonesia, thiệt hại về rầy nâu lần đầu tiên được ghi nhận vào mùa vụ 1968 - 1969. Sau đó, mùa vụ 1974 - 1975, thiệt hại về rầy nâu xảy ra trên diện rộng cùng với việc lan truyền bệnh lúa cỏ trên lúa với trên 200.000 ha bị nhiễm
7
rầy và bệnh làm thiệt hại kinh tế lên đến trên 100 triệu USD (Heong và Hardy, 2009). [46].
Tại Nhật Bản, năm 1897, rầy nâu gây thiệt hại đến 960.000 tấn lúa. Đến đầu thế kỷ 20, sự bùng phát rầy nâu xảy ra khá thường xuyên vào các năm 1912, 1926, 1929, 1935, 1940, 1944, 1960, 1966 và 1969. Năm 1966 và 1969, mặc dù được sử dụng thuốc trừ sâu nhưng 1/3 diện tích trồng lúa ở Nhật Bản bị nhiễm rầy nặng, thiệt hại năng suất lúa lên đến 349.000 tấn năm 1966 và 176.500 tấn năm 1969 (Kisimoto, 1976) [63]. Năm 1973, sự xâm nhiễm của rầy nâu ở mức độ trung bình thì thiệt hại năng suất lúa tổng cộng cũng tới 83.700 tấn (Kisimoto, 1976) [63]. Nhìn chung, sự tổn thất lúa do rầy nâu gây ra ở Nhật Bản ít nhất là 1 triệu tấn và giá trị kinh tế lên đến 100 triệu USD.
Tại Ấn Độ, rầy nâu đã trở thành loài sâu hại chủ yếu vào cuối năm 1973 (Koya, 1974; Nalinakumari và Mammen, 1975) [64] [73] với diện tích gây hại lên đến 50.000 ha lúa và 8.000 ha gần như mất trắng. Hiện tượng cháy rầy cục bộ xảy ra thường xuyên và thỉnh thoảng cũng xảy ra cháy rầy trên diện rộng. Ở những vùng nhiễm vừa đến vùng nhiễm nặng, thiệt hại năng suất hạt từ 10 - 70%, đôi lúc sự thiệt hại này lên đến 100%. Theo ước tính, sự thiệt hại do rầy nâu gây ra ở Kerala từ 1973 - 1976 là 13 triệu USD. Theo tính toán của Cramer hàng năm có khoảng 1,8 triệu tấn lúa ở Ấn Độ bị mất do rầy nâu gây ra, chủ yếu ở 3 tiểu bang Andhrapradesh, Tamil Nadu và Orissa, ước tính thiệt hại kinh tế lên đến trên 277 triệu USD (Nalinakumari và Mammen, 1975) [73].
Tại Malaysia, trước đây rầy nâu từng được xem là loài sâu hại thứ yếu, nó không bùng phát và gây hại đáng kể trên cây lúa. Đến năm 1967, rầy nâu đã tấn công và hủy diệt trên 5.000 ha lúa (cùng với rầy lưng trắng) ở phía tây Malaysia và một phần nhỏ diện tích cũng bị cháy rầy (Lim, 1971) [67]. Sau đó, năm 1975, nhiều diện tích sản xuất lúa đều có rầy nâu bùng phát và hiện tượng cháy rầy cũng xảy ra trên diện rộng.
Tại Philippine, Varca và Feuer (1976) [86] đã chỉ ra rằng rầy nâu bắt đầu xuất hiện gây hại ở Calamba và Laguna vào năm 1954, năm 1959, cũng tại 2 tỉnh này, rầy nâu đã hủy hoại tất cả các cánh đồng trồng giống Milfor. Năm 1973, rầy nâu tấn công hầu hết các vùng sản xuất lúa ở Philippine, trong đó có 21 tỉnh bị nhiễm rầy nặng và 14 tỉnh nhiễm rầy ở mức độ trung bình, thiệt hại ước tính cho cả nước là 150.000 tấn lúa với giá trị khoảng 20 triệu USD. Tuy nhiên, vào năm 1974, do sử dụng giống kháng rầy nâu biotype 1 nên thiệt hại do
8
rầy nâu gây ra có chiều hướng giảm xuống nhưng sau đó 2 năm, thiệt hại do rầy nâu biotype 2 gây ra được ghi nhận ở Mindanao, với 50.000 ha nhiễm rầy, 1.000 ha bị cháy rầy và thiệt hại kinh tế ước tính khoảng 6 triệu USD (IRRI, 1976) [51]. Nhưng từ năm 2002 đến nay thiệt hại của rầy nâu giảm xuống do chính phủ nước này đã khuyến khích người dân hạn chế sử dụng thuốc hoá học, để giữ được hệ sinh thái đa dạng trên đồng ruộng (Varca và Feuer, 1976) [86].
Tại Hàn Quốc, rầy nâu đã xuất hiện và xâm nhiễm trên các vùng trồng lúa từ năm 1912. Sau đó, sự xâm nhiễm của rầy nâu tiếp tục gia tăng và thiệt hại đã xảy ra vào các năm 1965, 1966, 1967, 1969, 1970 (Lee và Park, 1977; Paik, 1977) [66] [75]. Theo thống kê năm 1973, diện tích nhiễm rầy nâu chỉ có 200.966 ha và năm 1974 là 497.407 ha nhưng đột nhiên tăng mạnh trong năm 1975, diện tích này lên đến 1.745 triệu ha (bao gồm cả diện tích nhiễm sâu cuốn lá) và thiệt hại năng suất là 24 - 38% ở vùng cháy rầy.
Tại Thái Lan, trước năm 1974, chưa có kết quả nào công bố về sự gây hại của rầy nâu. Mùa khô năm 1974, rầy nâu đã có mặt với mật độ quần thể rất cao, gây hại khắp vùng trồng lúa và gây cháy rầy (Tirawat, 1975) [85]. Năm 1975, thuốc hóa học đã được sử dụng để phòng trừ rầy nâu. Đến năm 1976, rầy nâu bắt đầu bùng phát trên một số vùng ở phía tây Băng Cốc (Otake và Hokyo, 1976) [74]. Năm 2004, ở Thái lan diện tích lúa nhiễm rầy lên đến 14.376 ha.
Theo nghiên cứu của Yen và Chen (1977) [90], tại Đài Loan trước năm 1960 rầy nâu chỉ xuất hiện rải rác ở vài nơi. Nhưng từ 1965 trở đi, chúng trở thành sâu hại chủ yếu trên cây lúa. Sự bùng phát rầy nâu đã xảy ra trong suốt vụ lúa thứ hai vào các năm 1966, 1967, 1970, 1974 và 1975 ở trung tâm và phía Nam Đài Loan, xâm nhiễm trên 100.000 ha lúa (Yen và Chen, 1977) [90]. Mặc dù được phòng trừ bằng thuốc hóa học nhưng năng suất hằng năm vẫn giảm từ 16.140 tấn năm 1972 đến 55.584 tấn năm 1975. Năm 1975, thiệt hại kinh tế do rầy nâu gây ra lên đến 9.715.000 USD chưa kể đến 28.701.298 USD nông dân đã tiêu tốn cho việc phòng trừ bằng thuốc hóa học (Hsieh, 1977) [49].
Tại Việt Nam, rầy nâu là một trong những sâu hại lúa nghiêm trọng nhất ở nước ta. Rầy nâu phân bố rộng trên khắp các vùng trồng lúa trong cả nước, ký chủ trên nhiều loại cây như lúa, ngô, lúa mì, kê, cỏ lồng vực, cỏ tranh, cỏ gấu, cỏ bông. Rầy non và rầy trưởng thành đều chích hút nhựa trên thân cây lúa tạo ra các vết màu nâu đậm, làm cây lúa bị khô héo và chết. Nếu rầy nâu gây hại nặng
9
trên diện rộng thì gây ra hiện tượng cháy rầy. Ngoài ra, rầy nâu còn tạo vết thương cơ giới cho nấm bệnh xâm nhập làm cho cây lúa bị thối nhũn, đổ rạp và làm cho bụng lỳa bị lộp một phần hoặc toàn bộ, do đú sản lượng lỳa bị giảm rừ rệt. Rầy nâu là môi giới truyền các bệnh vàng lùn, lùn xoắn lá gây nguy hiểm cho lúa (Phạm Văn Lầm, 2000) [16].
Tại Việt Nam, từ năm 1970 rầy nâu đã trở thành dịch hại nguy hiểm nhất trên cây lúa ở nước ta. So với các loài sâu bệnh hại khác trên cây lúa, rầy nâu luôn là đối tượng xuất hiện thường xuyên và gây hại trên diện rộng. Diện tích nhiễm rầy nâu liên tục tăng lên hằng năm từ 35.358 ha (năm 1998) lên đến 572.419 ha (năm 2007). Sự thiệt hại do rầy gây ra là yếu tố chính hạn chế năng suất lúa, tác giả cũng xác định được nguyên nhân của sự bùng phát gây hại và hiện tượng “cháy rầy” trên đồng ruộng là do rầy nâu chứ không phải do rầy lưng trắng (Sogatella furcifera), hàng nghìn ha lúa bị phá hủy và thiệt hại kinh tế lên đến 3 triệu USD mỗi năm (Nguyễn Văn Huỳnh, 2012) [15].
Trong 10 năm qua, mật độ quần thể rầy nâu có xu hướng giảm do khí hậu biến đổi theo chiều hướng không thuận lợi, đặc biệt là lụt bão xảy ra thường xuyên vào tháng 9, 10 từ năm 1999 - 2003 và đa dạng di truyền về giống kháng rầy nâu được cải thiện. Tuy nhiên, nghịch lý đã diễn ra trên các cánh đồng lúa phía Nam đó là dù ở mật độ thấp nhưng hiện tượng “cháy rầy” đã gia tăng vào các năm 2006, 2007 và diện tích nhiễm rầy ngày càng tăng. Thực tế này được giải thích do nhiều nguyên nhân: Điều kiện khí hậu bất thường ở ĐBSCL; các giống kháng rầy mang gen kháng đơn nên không bền vững; sự phát triển sản xuất lúa thơm là các giống nhiễm rầy nâu; nông dân vẫn duy trì tập quán gieo sạ dày; bón nhiều phân đạm và lạm dụng thuốc BVTV; sự phát triển tính độc của rầy nâu... Đồng thời các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu sự phát triển tính kháng thuốc của rầy nâu đối với nhóm fenobucard và imidacloprid. Vụ Xuân 2006, tại ĐBSCL rầy nâu lại bùng phát trên diện rộng gây thiệt hại ước tính đến 600 tỷ đồng cho ngành sản xuất lúa gạo. (Ban chỉ đạo phòng chống rầy nâu, 2009) [1].
Từ năm 2005 đến nay, sự bùng phát trở lại của rầy nâu không chỉ gây hại trực tiếp mà còn là môi giới truyền virút gây bệnh lùn xoắn lá và bệnh lúa cỏ cho cây lúa làm giảm sản lượng lúa không chỉ ở ĐBSCL mà còn ở khu vực miền Trung (Nguyễn Văn Đĩnh và Trần Thị Liên, 2005) [8].
10 1.1.2. Phân loại rầy nâu
Bảng 1.1. Phân loại rầy nâu Giới/ Kingdom Động vật/ Animalia Ngành/Phylum Chân đốt/Arthropoda
Lớp/Class Côn trùng/Insecta
Bộ/Order Cánh nửa/Hemiptera
Họ/Family Muội nâu/Delphacidae
Loại/genus Rầy nâu/Nilaparvata
Loài/Species Rầy nâu hại lúa/ Nilaparvata lugen Stal.
1.1.3. Triệu chứng gây hại
Rầy non và trưởng thành chủ yếu là chích hút nhựa ở thân cây, lá lúa để lại các vết màu nâu đậm. Nếu bị nặng thân lúa chuyển sang màu đen, khô héo rồi chết. Nếu độ ẩm cao nấm bệnh xâm nhập vào các vết châm làm cây lúa bị thối nhũn và đổ rạp, bông lúa trổ bị lép nhiều. Hiện tượng cháy rầy thường lan từ giữa ruộng vào bờ.
1.1.4. Đặc điểm sinh vật học và sinh thái học
Trứng: Trong thời gian sinh sống, mỗi con rầy cái cánh ngắn đẻ 300 trứng, rầy cánh dài đẻ 100 trứng. Trên 1 ổ trứng, trứng nở rải rác trong cùng 1 ngày, tỉ lệ trứng nở trên 90%. Thời gian phát dục của trứng 6 - 7 ngày. Kích thước, số lượng và vị trí đẻ trứng phụ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng của cây và giống lúa (Dyck và ctc, 1979) [42].
Ấu trùng khi mới nở rất nhỏ, màu trắng sữa, càng lớn rầy càng chuyển thành màu nâu nhạt. Ấu trùng rầy nâu tuổi lớn rất giống thành trùng cánh ngắn nhưng cánh ngắn hơn và đục, trong khi cánh của thành trùng cánh ngắn thì trong suốt với các gân màu đậm. Ấu trùng rầy nâu có 5 tuổi (lột xác bốn lần), các tuổi được phân biệt bởi sự biến thái bên ngoài và kích thước cơ thể.
Rầy nâu trưởng thành có hai dạng chính: dạng cánh dài và dạng cánh ngắn, và cả hai dạng đều có màu nâu đen hoặc màu nâu xám. Dạng cánh dài thân dài 3,5 - 4 mm, màu nâu tối, cánh dài hơn cơ thể, râu đầu hình lông cứng, đầu nhô ra trước. Con cái cơ thể lớn hơn 4,5 - 5 mm, màu sắc nhạt hơn con đực.
11
Rầy nâu dạng cánh ngắn, cánh không phủ kín bụng, cơ thể mập hơn dạng cánh dài, không có khả năng bay, con đực dài 2 - 2,5 mm, con cái 3,5 - 4 mm.
Nhiệt độ 20 - 300C, độ ẩm 80 - 90% là điều kiện cho rầy nâu phát triển, chúng thường phát sinh mạnh trên các giống nhiễm, rầy có thể phá hại gần như suốt thời gian sinh trưởng và phát triển của cây lúa, nhưng thức ăn thích hợp nhất là ở giai đoạn từ khi lúa trổ đến đến khi ngậm sữa. Lúc lúa chuyển sang giai đoạn chín rầy thường tập trung chích hút ở cuống bông. Khi dùng giống kháng rầy liên tục nhiều vụ, kỹ thuật canh tác không đảm bảo, rầy có khả năng hình thành biotype mới để gây hại giống kháng (Trần Đăng Hòa và ctv, 2009) [11].
Đầu vụ lúa, rầy nâu trưởng thành dạng cánh dài di chuyển từ các ký chủ phụ vào ruộng lúa chích hút thân lúa ở phần gốc lúa, sau 3 - 5 ngày thì đẻ trứng, sau 6 - 7 ngày thì trứng nở. Nếu gặp điều kiện môi trường thuận lợi (trời ấm áp, ẩm độ cao, thức ăn thích hợp và đầy đủ) thì rầy non phát triển thành dạng cánh ngắn có thời gian sinh trưởng ngắn hơn dạng cánh dài, nhưng tỷ lệ rầy cái cao, số lượng trứng do rầy cái đẻ nhiều hơn có khả năng phát triển thành dịch. Ngược lại khi gặp điều kiện khó khăn rầy non phát triển thành dạng hình cánh dài để phát tán đi nơi khác. Trứng thường nở vào buổi chiều tỷ lệ nở cao có khi trên 90%. Rầy non nở ra ít di động, sống tập trung dưới gốc lúa. Nếu mật độ cao khi khóm lúa bị khua động rầy sẽ rơi xuống mặt nước như vãi cám (gọi là rầy cám).
Rầy non và rầy trưởng thành dạng cánh ngắn thường di chuyển bằng cách bò ngang. Dạng cánh dài có khả năng bay và ưa ánh sáng đèn. Vòng đời của rầy 20 - 30 ngày. (Trần Đăng Hòa và ctv, 2009) [11].
1.2. Các yếu tố tác động đến sự phát sinh và gây hại của rầy nâu