Bài 6: Biện pháp kiểm soát sinh học

I. DUY TRÌ, BẢO VỆ VÀ PHÁT TRIỂN QUẦN THỂ THIÊN ĐỊCH CÓ SẴN TRONG TỰ NHIÊN

Duy trì, bảo vệ và phát triển quần thể thiên địch có sẵn trong tự nhiên chính là áp dụng các nguyên lí sinh thái trong phòng chống dịch hại.

Đây là biện pháp có kinh phí thấp, nhưng đòi hỏi hiểu biết sâu sắc về mối quan hệ sinh thái giữa các loài trong tự nhiên.

Trong khu vực trồng trọt và chăn nuôi luôn có các loài thiên địch tự nhiên của côn trùng gây hại như kiến vàng, ong mắt đỏ, bọ rùa, bọ ngựa,...

Tuy nhiên, tập quán canh tác như đốt rơm rạ và các sản phẩm phụ sau thu hoạch, phát quang bờ bụi,... đã vô tình làm mất nơi ở của nhiều loài thiên địch.

Ngoài ra, việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu không chỉ tiêu diệt các loài sâu hại và các tác nhân gây bệnh mà còn tiêu diệt cả những loài thiên địch sống trong tự nhiên.

Nghiên cứu thành phần loài thiên địch có thể xác định được mối quan hệ giữa quần thể thiên địch với các loài trong quần xã. 

Nghiên cứu các đặc điểm sinh học và sinh thái như chu kì sống, thời gian sinh trưởng của mỗi giai đoạn, khả năng sinh sản, điều kiện nuôi của các loài thiên địch phổ biến hay thiên địch mục tiêu để thiết lập biện pháp duy trì và phát triển quần thể trong các hệ sinh thái, làm cơ sở cho việc nhân nuôi, bảo vệ. 

Kiến ba khoang là loài gây hại cho con người nhưng trong tự nhiên, kiến ba khoang có vai trò kiểm soát hiệu quả quần thể sâu hại. Kiến ba khoang sử dụng nhiều loài côn trùng gây hại làm thức ăn như sâu cuốn lá, rệp, rầy nâu,... 

Bọ rùa ăn thịt là nhóm thiên địch quan trọng trong tự nhiên sử dụng rệp vừng, rệp sáp, rệp mềm, nhện,... làm thức ăn. Cả giai đoạn trưởng thành và ấu trùng, bọ rùa ăn thịt đều có khả năng di chuyển nhanh và sử dụng sâu hại làm thức ăn. 

Các nhân tố sinh thái có ảnh hưởng rất lớn tới khả năng tăng trưởng của quần thể thiên địch, do đó, việc bảo vệ nơi ở, môi trường sống và nghiên cứu đặc điểm sinh học, sinh thái, cũng như mối quan hệ của các loài thiên địch với các nhân tố sinh thái vô sinh, hữu sinh trong tự nhiên là hết sức quan trọng.

Tìm kiếm nơi ở tự nhiên của một số loài thiên địch, khoanh vùng bảo vệ để tăng số lượng cá thể các thiên địch là một trong những biện pháp tiên quyết trong kiểm soát sinh học.

II. NHÂN NUÔI VÀ THẢ CÁC LOÀI THIÊN ĐỊCH VÀO MÔI TRƯỜNG

Các quần xã sinh vật trong tự nhiên luôn hướng đến trạng thái cân bằng và độ đa dạng cao, do đó, số lượng cá thể mỗi loài thường không nhiều. Số lượng cá thể thiên địch trong tự nhiên ít nên việc nghiên cứu, nhân nuôi thiên địch với số lượng lớn rồi thả vào tự nhiên là một biện pháp kiểm soát sinh học hữu hiệu.

Những thiên địch nhân nuôi cần có các đặc điểm:

(1) Có thời gian thế hệ ngắn hơn so với con mồi;

(2) Có sức sinh sản cao;

(3) Ăn nhiều;

(4) Có khả năng chịu đói (sống sót khi con mồi ít hoặc rất ít);

(5) Có khả năng tìm kiếm con mồi tốt ngay cả khi mật độ con mồi thấp;

(6) Có cùng nơi ở và tiểu khí hậu giống con mồi;

(7) Có mùa sinh trưởng giống con mồi;

(8) Có khả năng chống chịu tốt

Khả năng chống chịu của thiên địch là đặc điểm quan trọng bởi phần lớn các loài thiên địch trong tự nhiên đều nhạy cảm với các nhân tố sinh thái vô sinh và hoá chất bảo vệ thực vật.

Để đạt hiệu quả cao, cần thả các thiên địch trước thời điểm côn trùng gây hại xuất hiện hoặc vừa mới xuất hiện với số lượng còn ít. Kích thước quần thể côn trùng gây hại còn nhỏ, tốc độ tăng trưởng thực không nhiều nên quần thể thiên địch dễ dàng kiểm soát số lượng sâu hại.

Sinh vật ngoại lai khi sống trong môi trường mới có khả năng sinh sản vượt trội so với môi trường tự nhiên ban đầu của chúng vì thường không có kẻ thù tự nhiên. Do vậy, nếu nhân nuôi với số lượng lớn thiên địch ngoại nhập rồi thả vào tự nhiên có thể tiêu diệt hoặc khống chế kích thước quần thể sinh vật gây hại bản địa rất hiệu quả. Những nơi có nhiệt độ ổn định và trồng cây quanh năm có thể chỉ cần thả một lần thiên địch ngoại nhập, còn những nơi thiên địch ngoại nhập chỉ thích hợp với một mùa vụ thì có thể phải nhập theo mùa và thả một số lượng lớn. 

Ví dụ: Người ta nhập bọ rùa từ Australia vào Mỹ để tiêu diệt loài rệp sáp hại cây bông vải. 

Tại Việt Nam, nhân nuôi và thả các loài thiên địch đem lại nhiều lợi ích to lớn, đặc biệt là việc di chuyển quần thể thiên địch bản địa trong cùng quần xã, được ứng dụng tại nhiều địa phương để kiểm soát nhiều loài sâu hại.

Ví dụ: Kiến vàng (O. smaragdina) là thiên địch phổ biến trong các vườn trồng cây có múi, nhưng nhiều vườn cây có múi không xuất hiện loài sinh vật có ích này. Vì vậy, người nông dân đã sử dụng nhiều biện pháp như tạo đường đi, bổ sung thức ăn ban đầu, loại bỏ kiến hôi,... để di chuyển kiến vàng từ nơi có đến nơi không có.

Bọ xít bắt mồi (Orius sauteri) đã được nhân nuôi và thả thành công trên đồng ruộng. Thực nghiệm trên khu vực trồng dưa chuột ở Văn Đức (Gia Lâm, Hà Nội) cho thấy, số lượng bọ trĩ được khống chế, năng suất, chất lượng dưa chuột được đảm bảo.

Các nhà khoa học Việt Nam đã nhân nuôi và thả thành công nhện bắt mồi trên đồng ruộng. Chúng có vòng đời ngắn, sức sinh sản cao, sử dụng nhện đỏ son, nhện trắng gây hại trên cây trồng. 

Sử dụng thiên địch trong kiểm soát sinh học bên cạnh những lợi ích to lớn vẫn còn hạn chế như chi phí cao, chủ yếu sử dụng trong phòng dịch, có thể làm xuất hiện những loài sâu hại mới,... Đặc biệt nguy cơ suy giảm đa dạng sinh học khi sử dụng các loài thiên địch ngoại lai trong khi chưa có đầy đủ những nghiên cứu đánh giá tác động môi trường.

III. SỬ DỤNG HỢP LÍ THUỐC TRỪ SÂU SINH HỌC VÀ CÁC SẢN PHẨM SINH HỌC

1. Thuốc trừ sâu sinh học

Thuốc trừ sâu sinh học bao gồm các chế phẩm có nguồn gốc sinh học để phòng trừ, tiêu diệt, xua đuổi,... sinh vật gây hại.

Thuốc trừ sâu sinh học có thể chứa các vi sinh vật sống như vi khuẩn, nấm hoặc các dạng sống như virus hay các chất chiết xuất từ thảo mộc có thể tiêu diệt hoặc ức chế sự sinh trưởng của quần thể sinh vật gây hại. Thuốc trừ sâu sinh học gồm một số loại dưới đây.

Thuốc trừ sâu vi sinh là loại thuốc được tạo ra bằng công nghệ sinh học, nhân nuôi các chủng vi sinh vật ức chế, gây bệnh hoặc tiêu diệt sinh vật gây hại. Sản xuất thuốc trừ sâu vi sinh căn cứ trên thực tế: sinh vật gây hại bị chết bởi nhiều nguyên nhân khác nhau nhưng chủ yếu là do vi sinh vật gây bệnh như vi khuẩn, nấm,...

Bệnh trên sinh vật gây hại có nhiều biểu hiện khác nhau nhưng thường gặp nhất là làm chết số lượng lớn cá thể trong một thời gian ngắn, chấm dứt sự sinh sản hàng loạt nên hạn chế được sự lây lan của các lứa sâu hại tiếp theo trong tự nhiên.

Tuy vậy, thuốc trừ sâu sinh học cũng cần phải được sử dụng đúng chủng loại, đúng liều lượng, đúng cách và đúng thời điểm mới phát huy được hiệu quả tối đa.

a) Vi khuẩn đối kháng

Vi khuẩn đối kháng là nhóm sinh vật có khả năng bảo vệ cây trồng, chống lại vi sinh vật gây hại như nấm, vi khuẩn gây bệnh.

Phần lớn vi khuẩn đối kháng sống ở vùng rễ cây hay hoại sinh trong đất. 

Ví dụ: Vi khuẩn Pseudomonas fluorscens được sản xuất đại trà, sử dụng để kiểm soát nấm Pyricularia oryzae gây bệnh đạo ôn ở lúa. 

b) Nấm kí sinh, nấm đối kháng

Nằm kí sinh là nấm rất nhỏ, sống kí sinh trên cơ thể côn trùng, có thể gây chết cho vật chủ khi bị nhiễm nấm.

Nấm kí sinh đóng vai trò quan trọng kiểm soát sinh vật gây hại bởi tốc độ tăng trưởng nhanh. 

Nấm đối kháng là những sinh vật có khả năng tăng kích thước quần thể rất nhanh bằng cách sinh sản vô tính.

Nấm đối kháng có chức năng chính là ức chế sinh trưởng của nấm gây bệnh. Nấm đối kháng chủ yếu được sử dụng trong phòng bệnh cho cây trồng.

Đa số nấm đối kháng là các loài sống hoại sinh trong đất ở vùng rễ cây. Trong quá trình hoạt động sống, chúng sản sinh ra chất kháng sinh có tác dụng ức chế, cạnh tranh hay tiêu diệt nấm gây bệnh.

Nấm đối kháng kiểm soát nấm gây bệnh có thể theo nhiều cơ chế khác nhau như:

(1) Xuất hiện sớm hơn, tăng số lượng, chiếm chỗ sinh trưởng của nấm gây bệnh;

(2) Kí sinh trên nấm gây bệnh, xâm nhập vào trong sợi nấm, phá vỡ cấu trúc tế bào;

(3) Sản xuất ra độc tố đối với nấm gây bệnh nhưng không làm tổn hại đến sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng cũng như các vi sinh vật khác.

Nấm đối kháng sinh kháng sinh ức chế sinh trưởng hoặc tiêu diệt nấm có hại tương đối phong phú gồm các nhóm Gliotoxin, Trichoderma, Dermadin, Cyclosporin,...

2. Các chế phẩm chứa sản phẩm sinh học

Một hướng khác của kiểm soát sinh học là sử dụng các chất có hoạt tính sinh học như chất dẫn dụ sinh học, chất điều hoà sinh trưởng,...

Chất dẫn dụ sinh học (hormone giới tính – pheromone) là nhóm những hợp chất hoá học được các tuyến ngoại tiết của côn trùng tiết ra ngoài môi trường gây ảnh hưởng đến tập tính, sinh lí của các cá thể khác cùng loài.

Côn trùng có nhiều chất dẫn dụ, trong đó chất dẫn dụ giới tính được nghiên cứu, sản xuất và sử dụng nhiều nhất để phòng, chống côn trùng gây hại. Chất dẫn dụ giới tính do côn trùng trưởng thành tiết ra, có khoảng cách tác động rất rộng. 

Chất điều hoà sinh trưởng do các tuyến nội tiết của côn trùng tiết ra gọi là hormone. Hormone từ tuyến tiết được chuyển thẳng vào máu và tác động lên các cơ quan chịu ảnh hưởng. Hormone điều hoà các hoạt động sinh lí của cơ thể mà không ảnh hưởng đến các cá thể khác trong quần thể.

Cân bằng hormone trong cơ thể côn trùng bị phá vỡ, gây rối loạn quá trình biến thái, lột xác, đình dục hay quá trình phát triển cơ quan sinh sản.

Sử dụng chất dẫn dụ sinh học đã được con người áp dụng thành công đối với nhiều loài côn trùng gây hại như sâu tơ, sâu khoang, sâu hồng đục quả bông, sâu đục thân lúa hai chấm, sâu đục quả xanh,..

IV. BÓN PHÂN HỢP LÍ

Phân bón cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng phát triển, đồng thời, phân bón cũng ảnh hưởng đến sinh trưởng của sâu hại và thiên địch. Phân hữu cơ chứa nhiều chất dinh dưỡng, làm cho đất tơi xốp, nuôi dưỡng hệ sinh vật đất, đặc biệt, sinh vật đối kháng nên giảm nguy cơ nhiễm bệnh đối với cây trồng.

Ngoài ra, đất tơi xốp, giàu mùn nên giữ nước và các chất khoảng hoà tan tốt,... giảm sự rửa trôi so với sử dụng phân hoá học. Phân hoá học nhanh chóng cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng.

Để đảm bảo năng suất và chất lượng cây trồng, cần đảm bảo cân đối tỉ lệ giữa các loại phân bón. Tỉ lệ các loại phân hoá học và phân hữu cơ sẽ khác nhau trong từng trường hợp, tuỳ theo loại cây trồng, giai đoạn bón và nhu cầu phân bón.

Sử dụng phân bón đúng loại, đúng lượng, đúng thời điểm giúp cây trồng sinh trưởng tốt, không ảnh hưởng tiêu cực đến nông sản và môi trường. Phân hữu cơ thường được bón lót trước khi gieo trồng vì cần có thời gian dài để cho các vi sinh vật phân giải và giải phóng chất dinh dưỡng dần dần vào đất đồng thời tăng độ tơi xốp của đất.

Ví dụ: Bón nhiều phân đạm cho cây lúa khiến cây sinh trưởng nhanh, độ dày tầng cutin và lượng silic trên lớp biểu bì giảm khiến cây lúa mẫn cảm hơn với bệnh gỉ sắt, sâu đục thân.

Khi bón phân không cân đối, đặc biệt, thừa đạm khiến cây kéo dài thời gian sinh trưởng, hệ thống mô bảo vệ giảm nên làm tăng nguồn thức ăn cho nhiều sinh vật gây hại.

Ví dụ: Bón nhiều đạm làm tăng nguy cơ nhiễm rệp, bọ trĩ,... của nhiều loài cây trồng (cây họ Cải, họ Đậu,..).

V. TẠO GIỐNG CHỐNG CHỊU VỚI SÂU HẠI VÀ TÁC NHÂN GÂY BỆNH (TẠO GIỐNG KHÁNG)

Tính kháng bệnh là đặc tính của sinh vật có khả năng chống lại sự tấn công của một loại sinh vật gây bệnh nào đó hay còn gọi là tính miễn dịch của sinh vật.

Sử dụng giống chống chịu với sâu hại và tác nhân gây bệnh (giống kháng) đem lại hiệu quả kinh tế, giảm chi phí, dễ áp dụng trong mọi hoàn cảnh và trình độ sản xuất.

Với những ưu điểm đó, ngoài các biện pháp kiểm soát sinh học nêu trên, với sự tiến bộ trong công nghệ di truyền, các nhà sinh học đã tạo ra các giống cây trồng có gene kháng nhiều loại sâu bệnh, kháng thuốc diệt cỏ.

Một số giống vật nuôi, cây trồng có tính chống chịu tự nhiên, nhưng phần lớn chỉ có khả năng kháng một hay một số bệnh.

Ví dụ: Giống lúa CR–203 có khả năng kháng rầy nâu nhưng nhiễm bệnh khô vằn, rầy lưng trắng. 

Muỗi nhiễm vi khuẩn được nhân nuôi số lượng lớn rồi thả vào tự nhiên. Những cá thể muỗi đực nhiễm vi khuẩn thả vào tự nhiên giao phối với các con muỗi cái không nhiễm vi khuẩn, đẻ ra trứng bị ung, không nở được do hiện tượng không tương thích tế bào chất, từ đó làm giảm số lượng muỗi trong tự nhiên. 

Sử dụng sinh vật kháng trong sản xuất, đời sống đã đem lại hiệu quả kinh tế xã hội tốt. Tuy nhiên, các giống kháng thường có năng suất không cao do chi phí năng lượng cho sức chống chịu.

Bên cạnh đó, tạo giống kháng cần thời gian dài và chi phí cao. Sử dụng giống kháng sâu bệnh rộng rãi có nguy cơ làm xuất hiện nòi (biotyp) sâu hại mới làm mất tính kháng của sinh vật. Do đó, phương pháp luân canh, xen canh là biện pháp dễ thực hiện, đem lại hiệu quả cao.

VI. THẢ CÔN TRÙNG TIỆT SINH, CÔN TRÙNG KHÔNG CÒN KHẢ NĂNG GÂY HẠI VÀO TỰ NHIÊN

Ngoài các biện pháp khống chế côn trùng gây hại bằng cách sử dụng các thiên địch và các sản phẩm sinh học, còn một biện pháp khác, dùng chính côn trùng gây hại để làm giảm kích thước quần thể của loài đó trong tự nhiên, thậm chí tiêu diệt hoàn toàn quần thể côn trùng gây hại được gọi là biện pháp tự diệt. Biện pháp SIT khác với biện pháp kiểm soát sinh học truyền thống ở một số đặc điểm sau:

- Các con đực được thả không có khả năng sinh sản, không gây hại cho vật nuôi, cây trồng và không tồn tại lâu dài trong tự nhiên.

- Phá vỡ chu kì sinh sản của chính loài côn trùng gây hại làm giảm mạnh kích thước quần thể của loài (nên gọi là biện pháp tự diệt). Các con đực có thể tìm thấy con cái cùng loài ở bất cứ nơi nào để giao phối, vì thế hiệu quả hơn nhiều so với dùng thuốc hoá học khi côn trùng gây hại lần trốn hoặc kháng thuốc.

- Không đưa thêm loài ngoại lai vào quần xã bản địa như một số biện pháp khống chế sinh học truyền thống.

Kết hợp với với các biện pháp phòng trừ tổng hợp khác, SIT đã thành công trong việc khống chế một số loài côn trùng gây hại có khả năng sinh sản cao.

Tuy nhiên, sử dụng biện pháp SIT cũng có một số hạn chế như cần kinh phí lớn cho việc nhân nuôi hàng loạt cá thể bất dục và nếu khu vực bảo vệ không được cách li hoàn toàn thì việc thả cá thể bất dục phải được lặp đi lặp lại hoặc thả định kì để chống quần thể sâu hại tái phục hồi do xâm nhập từ nơi khác đến.