Nghiên cứu sửu ụng nấm Metarhizium anisopliae và nấm Beauveria bassiana phòng chống rệp sáp hại cà phê tại Tây Nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

--------

PHẠM VĂN NHẠ

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NẤM Metarhizium anisopliae

VÀ NẤM Beauveria bassiana PHÒNG CHỐNG RỆP SÁP

HẠI CÀ PHÊ TẠI TÂY NGUYÊN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

CHUYÊN NGÀNH: BẢO VỆ THỰC VẬT

HÀ NỘI - 2013

i

i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

--------

PHẠM VĂN NHẠ

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NẤM Metarhizium anisopliae

VÀ NẤM Beauveria bassiana PHÒNG CHỐNG RỆP SÁP

HẠI CÀ PHÊ TẠI TÂY NGUYÊN

CHUYÊN NGÀNH: BẢO VỆ THỰC VẬT

MÃ SỐ: 62 62 01 12

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

1: PGS.TS. HỒ THỊ THU GIANG

2: PGS.TS. PHẠM THỊ VƯỢNG

HÀ NỘI - 2013

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số

liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được sử dụng để

bảo vệ một học vị nào. Các tài liệu trích dẫn được ghi rõ nguồn gốc và mọi sự

giúp đỡ đã được cảm ơn.

Hà Nội, ngày 10 tháng 07 năm 2013

Tác giả luận án

Phạm Văn Nhạ

iii

LỜI CẢM ƠN

Hoàn thành luận án này, trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâuu sắc

tới PGS.TS. Hồ Thị Thu Giang và PGS.TS. Phạm Thị Vượng đã tận tình

hướng dẫn, dìu dắt tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy, cô giáo Bộ môn Côn trùng, Khoa

Nông học và Ban Quản lý Đào tạo, Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội đã

quan tâm, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi thực hiện đề tài.

Tôi xin trâng trọng cảm ơn Đảng ủy, Ban Giám đốc, Viện Bảo vệ thực

vật đã giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi về mọi mặt cho tôi trong suốt thời

gian thực hiện đề tài.

Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám đốc Viện Khoa học Nông lâm

nghiệp Tây Nguyên, các công ty, các nông trường cà phê và các hộ nông dân

tại Tây Nguyên đã giúp đỡ tôi thực hiện đề tài trong thời gian qua.

Tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn tới bạn bè, đồng nghiệp, người thân

trong gia đình đã tận tình động viên, giúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện

luận án.

Hà Nội, ngày 10 tháng 07 năm 2013

Tác giả luận án

Phạm Văn Nhạ

iv

MỤC LỤC

Lời cam đoan ii

Lời cảm ơn iii

Mục lục iv

Các ký hiệu và chữ viết tắt trong luận án vii

Danh mục bảng viii

Danh mục hình xii

MỞ ĐẦU 14

1. Tính cấp thiết của đề tài 14

2. Mục đích, yêu cầu của đề tài 17

3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 17

4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 18

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI VÀ TỔNG QUAN

TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 19

1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 19

1.2. Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 20

1.2.1. Những nghiên cứu về nấm ký sinh côn trùng 20

1.2.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng nấm ký sinh côn trùng 43

1.2.3. Những nghiên về rệp sáp hại cà phê 48

1.3. Tình hình nghiên cứu ở trong nước 51

1.3.1. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng nấm ký sinh côn trùng 51

1.3.2. Những nghiên cứu về rệp sáp hại cà phê 54

CHƯƠNG 2 VẬT LIỆU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 61

2.1. Địa điểm, thời gian, vật liệu nghiên cứu và dụng cụ thí nghiệm 61

2.1.1. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 61

2.1.2. Vật liệu nghiên cứu 61

v

2.1.3. Dụng cụ thí nghiệm 63

2.2. Nội dung nghiên cứu 64

2.2.1. Nghiên cứu thành phần rệp sáp và diễn biến tỷ lệ cành cà phê bị

rệp sáp hại tại Tây Nguyên 64

2.2.2. Thu thập và tuyển chọn các chủng nấm có hoạt tính sinh học cao

trong phòng chống rệp sáp 64

2.2.3. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm sinh học

phòng chống rệp sáp hại cà phê 64

2.2.4. Khảo nghiệm chế phẩm và xây dựng mô hình đánh giá hiệu quả

phòng chống rệp sáp hại cà phê 64

2.3. Phương pháp nghiên cứu 65

2.3.1. Nghiên cứu thành phần rệp sáp và diễn biến tỷ lệ cành cà phê bị

rệp sáp hại tại Tây Nguyên 65

2.3.2. Điều tra thu thập, phân lập, giám định và định loại các chủng

nấm ký sinh 67

2.3.3. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm sinh học

phòng chống rệp sáp hại cà phê 72

2.3.4. Khảo nghiệm chế phẩm và xây dựng mô hình đánh giá hiệu quả

phòng chống rệp sáp hại cà phê 75

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 81

3.1. Thành phần và diễn biến tỷ lệ cành cà phê bị rệp sáp hại tại Tây

Nguyên năm 2009, 2010 81

3.1.1. Thành phần rệp sáp hại cà phê tại Tây Nguyên 81

3.1.2. Diễn biến tỷ lệ cành cà phê bị một số loài rệp sáp chính hại tại

Tây Nguyên năm 2010 82

3.2. Thu thập và tuyển chọn các chủng nấm có hoạt tính sinh học cao

trong phòng chống rệp sáp hại cà phê 89

vi

3.2.1. Thu thập, phân lập và giám định các chủng nấm ký sinh trên sâu hại 89

3.2.2. Kết quả lựa chọn môi trường nuôi cấy nấm 100

3.3.3. Nghiên cứu khả năng phát triển của các chủng nấm ở các mức

nhiệt độ khác nhau 101

3.2.4. Đánh giá và tuyển chọn độc lực các chủng nấm côn trùng 105

3.2.5. Nghiên cứu các phương pháp bảo quản các chủng giống gốc 114

3.3. Nghiên cứu xây dựng quy trình sản xuất chế phẩm sinh học

phòng chống rệp sáp hại cà phê 116

3.3.1. Kết quả lựa chọn môi trường lên men xốp thích hợp 116

3.3.2. Nghiên cứu một số dạng phụ gia thích hợp để tạo dạng và kéo dài

thời gian bảo quản chế phẩm 117

3.3.3. Nghiên cứu hỗn hợp chất bám dính khi sử dụng chế phẩm 119

3.3.4. Xây dựng quy trình công nghệ sản xuất chế phẩm 120

3.4. Khảo nghiệm chế phẩm và xây dựng mô hình đánh giá hiệu quả

phòng chống rệp sáp hại cà phê 124

3.4.1. Đánh giá hiệu lực của chế phẩm trong phòng thí nghiệm 124

3.4.2. Hiệu lực của chế phẩm nấm trong nhà lưới 130

3.4.3. Hiệu lực của chế phẩm nấm trên đồng ruộng 133

3.4.4. Mô hình ứng dụng chế phẩm phòng chống rệp sáp cà phê trên

đồng ruộng 138

3.4.5. Xây dựng quy trình ứng dụng chế phẩm trên đồng ruộng 142

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 145

1. Kết luận 145

2. Kiến nghị 146

Danh mục công trình công bố của tác giả 147

Tài liệu tham khảo 148

Phụ lục 161

vii

CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN ÁN

Ký hiệu,

chữ viết tắt

Diễn giải

BVTV Bảo vệ thực vật

B.b Beauveria bassiana

CMC Cellulose

cs. Cộng sự

CT Công thức

CTV cộng tác viên

ĐC Đối chứng

et al. Và những người khác

M.a Metarhizium anisopliae

MĐPB Mức độ phổ biến

MH Mô hình

NSP Ngày sau phun

NXB Nhà xuất bản

PG phụ gia

PTNT Phát triển nông thôn

RH% Ẩm độ không khí (%)

TCN Tiêu chuẩn ngành

TLH Tỉ lệ hại

TP Trước phun

t

0C Nhiệt độ không khí (độ C)

VSV Vi sinh vật

viii

DANH MỤC BẢNG

STT Tên bảng Trang

3.1. Thành phần rệp sáp hại cà phê tại Đắk Lắk và Gia Lai (năm

2009-2010) 81

3.2. Diễn biến tỷ lệ cành nhiễm rệp sáp mềm xanh trên vườn cà phê

tại Đắk Lắk và Gia Lai năm 2010 83

3.3. Diễn biến tỷ lệ cành nhiễm rệp sáp bột (Planococcus kraunhiae,

Ferrisia virgata) trên vườn cà phê tại Tây Nguyên năm 2010 88

3.4. Tỷ lệ cành cà phê bị nhiễm rệp sáp và tỷ lệ rệp sáp xanh mềm bị

nấm ký sinh trên trên đồng ruộng tại Buôn Ma Thuột năm 2010 90

3.5. Kết quả định tên các mẫu nấm ký sinh bằng phương pháp giải

trình tự gene (giám định tại ĐH Missouri – USA, 2011) 96

3.6. Thành phần các loài nấm ký sinh trên rệp sáp hại cà phê 97

3.7. Danh sách các chủng nấm ký sinh trên sâu hại đã phân lập được

ở Việt Nam 2009 - 2011 98

3.8. Khả năng sinh enzyme ngoại bào của chủng nấm MR4 trên các

môi trường khác nhau (Viện BVTV, 2009) 100

3.9. Khả năng phát triển của các chủng nấm BR trên môi trường N1 ở

15oC 101

3.10. Khả năng phát triển của các chủng nấm BR trên môi trường N1 ở

20oC (Viện BVTV, 2009 – 2011) 102

3.11. Khả năng phát triển của các chủng nấm BR | trên môi trường N1

ở 25oC (Viện BVTV, 2009 – 2011) 103

3.12. Khả năng phát triển của các chủng nấm BR trên môi trường N1 ở

30oC (Viện BVTV, 2009 – 2011) 104

ix

3.13. Khả năng phân giải một số cơ chất của Enzyme ngoại bào các

chủng nấm BR sau 7 ngày nuôi cấy trên môi trường N1 (Viện

BVTV, 2009 – 2011) 105

3.14. Khả năng phân giải một số cơ chất của Enzyme ngoại bào các

chủng nấm MR sau 7 ngày nuôi cấy trên môi trường N1 (Viện

BVTV, 2009 – 2011) 106

3.15. Khả năng phân giải các cơ chất của enzyme ngoại bào khi nuôi

cấy hỗn hợp một số chủng nấm sau 7 trên môi trường N1 (Viện

BVTV, 2010) 107

3.16. Hiệu lực trừ rệp sáp bột tua ngắn (Planococcus kraunhiae) của

các chủng BR trong phòng thí nghiệm (Viện BVTV, 7/2010) 109

3.17. Hiệu lực trừ rệp sáp tua ngắn (Planococcus kraunhiae) của các

chủng thuộc loài Metarhizium anisopliae trong phòng thí nghiệm

(Viện BVTV, 8/2010) 111

3.18. Hiệu lực trừ rệp sáp mềm xanh (Coccus viridis) của các chủng

thuộc loài Metarhizium anisopliae trong phòng thí nghiệm (Viện

BVTV, 7/2010) 112

3.19. Hiệu lực trừ rệp sáp mềm xanh (Coccus viridis) của các chủng

BR trong phòng thí nghiệm (Viện BVTV, 7/2010) 113

3.20. Ảnh hưởng của phương pháp bảo quản tới chất lượng giống gốc

(Viện BVTV, 2010 – 2011) 115

3.21. Khả năng sinh bào tử của chủng BR5 loài Beauveria bassiana và

chủng MR4 loài Metarhizium anisopliae trên một số môi trường

sản xuất (Viện BVTV, 2010) 116

3.22. Chất lượng chế phẩm tinh sau các tháng bảo quản khi phối trộn

với các dạng phụ gia khác nhau (Viện BVTV, 2010 – 2011) 117

x

3.23. Chất lượng chế phẩm sau các tháng bảo quản khi phối trộn với

phụ gia ở các tỷ lệ khác nhau (Viện BVTV, 2010 – 2011) 118

3.24. Ảnh hưởng của một số chất bám dính đến sự nảy mầm của bào tử

nấm MR4 và BR5 (Viện BVTV, 2011) 119

3.25. Hiệu lực của chế phẩm trên rệp sáp mềm xanh trong phòng thí

nghiệm (Viện BVTV, 4/2010) 124

3.26. Hiệu lực của chế phẩm trên rệp sáp tua ngắn (Planococcus

kraunhiae) trong phòng thí nghiệm (Viện BVTV, 5/2010) 125

3.27. Hiệu lực trừ rệp sáp bột tua ngắn (Planococcus kraunhiae) của

chế phẩm BIOFUN 2 (BR5) qua các tháng (Viện KHNLNTN,

2010) 126

3.28. Hiệu lực trừ rệp sáp bột tua ngắn (Planococcus kraunhiae) của

chế phẩm BIOFUN 1 (Viện KHNLNTN, 2010) 128

3.29. Hiệu lực trừ rệp sáp mềm xanh hại cà phê của chế phẩm

BIOFUN 1 và BIOFUN 2 (Viện KHNLNTN, 5/2010) 128

3.30. Hiệu lực trừ rệp sáp hại gốc cà phê (Planococcus sp) của 2 loại

chế phẩm nấm (Viện KHNLNTN, 7/2010) 129

3.31. Hiệu lực của chế phẩm trên rệp sáp mềm xanh trong nhà lưới

(Viện BVTV, 10/2010) 130

3.32. Hiệu lực của chế phẩm trên rệp sáp bột tua ngắn (Planococcus

kraunhiae) trong nhà lưới (Viện BVTV, 10/2010) 131

3.33. Hiệu lực của chế phẩm trên rệp mềm xanh trong nhà lưới tại Tây

Nguyên (Viện KHKTNLN Tây Nguyên, 2/2011) 132

3.34. Hiệu lực của chế phẩm trên rệp sáp bột tua ngắn (Planococcus

kraunhiae) trong nhà lưới tại Tây Nguyên (Viện KHKTNLNTN,

2/2011) 133

xi

3.35. Hiệu lực của chế phẩm BIOFUN 1 và BIOFUN 2 đối với rệp sáp

mềm xanh trên đồng ruộng diện hẹp (Đắk Lắk, 3/2011) 134

3.36. Hiệu lực của chế phẩm BIOFUN 1 và BIOFUN 2 đối với rệp sáp

bột tua ngắn (Planococcus kraunhiae) trên đồng ruộng diện hẹp

(Đắk Lắk, 3/2011) 135

3.37. Hiệu lực trừ rệp sáp tua ngắn (Planococcus kraunhiae) của chế

phẩm BIOFUN 1 và BIOFUN 2 trên diện rộng (CưKuin, 3/2011) 136

3.38. Hiệu lực trừ rệp sáp mềm xanh của chế phẩm BIOFUN 1 và

BIOFUN 2 trên diện rộng (Buôn Ma Thuột , 3/2011) 137

3.39. Hiệu lực trừ rệp sáp gốc rễ của chế phẩm BIOFUN 1 ngoài đồng

ruộng (Buôn Ma Thuột, 3/2011) 138

3.40. Hiệu quả kinh tế của mô hình (năm 2011) 141

xii

DANH MỤC HÌNH

STT Tên hình Trang

3.1. Diễn biến tỷ lệ cành nhiễm rệp sáp mềm xanh tại Buôn Ma Thuột

– Đắk Lắk năm 2010 84

3.2. Diễn biến tỷ lệ cành nhiễm rệp sáp mềm xanh tại Cưkuin – Đắk

Lắk năm 2010 84

3.3. Diễn biến tỷ lệ cành nhiễm rệp sáp mềm xanh tại Krông Păk–

Đắk Lắk năm 2010 85

3.4. Diễn biến tỷ lệ cành nhiễm rệp sáp mềm xanh tại Chư Sê – Gia

Lai năm 2010 85

3.5. Cà phê dưới 5 tuổi nhiễm rệp sáp mềm xanh 87

3.6. Cành cà phê bị nhiễm rệp sáp bột tua ngắn 89

3.7. Rệp sáp mềm xanh bị nấm ký sinh trên đồng ruộng tại Đắk Lắk,

năm 2009 91

3.8. Rệp sáp bột tua ngắn bị nấm Metarhizium ký sinh 94

3.9. Rệp sáp bột tua ngắn bị nấm Beauveria ký sinh 94

3.10. Rệp sáp mềm xanh bị nấm ký sinh 94

3.11. Rệp sáp bột 2 tua dài bị nấm Metarhizium ký sinh 94

3.12. Khuẩn lạc chủng MR1 95

3.13. Cuống sinh bào tử chủng MR1 95

3.14. Khuẩn lạc chủng MR4 95

3.15. Bào tử chủng MR4 95

3.16. Khuẩn lạc chủng BR5 95

3.17. Cành bào tử của chủng BR5 95

3.18. Thử phản ứng enzyme các chủng nấm 108

3.19. Đường kính vòng phân giải enzyme của các chủng khác nhau 108

xiii

3.20. Kiểm tra chất lượng chủng MR4 sau thời gian bảo quản 115

3.21. Giống nấm cấp 1 123

3.22. Giống nấm cấp 2 123

3.23. Nhân sinh khối 123

3.24. Nhân nuôi nguồn rệp sáp 129

3.25. Đánh giá hiệu lực chế phẩm trong phòng thí nghiệm 129

3.26. Đánh giá hiệu lực của chế phẩm nấm trên đồng ruộng 136

3.27. Tỷ lệ cành bị hại của rệp sáp trên vườn mô hình, cà phê trên 10

tuổi tại Krông Păk qua các kỳ điều tra 138

3.28. Tỷ lệ nấm ký sinh trên rệp sáp mềm xanh trong mô hình tại

Krông Păk qua các kỳ điều tra 139

MỞ ĐẦU

1. Tính cấp thiết của đề tài

Cà phê là mặt hàng xuất khẩu chủ lực của Việt Nam, đóng vai trò ngày

càng quan trọng trong sự phát triển kinh tế của đất nước. Hàng năm, nước ta xuất

khẩu khoảng trên 1 triệu tấn cà phê nhân, mang lại kim ngạch gần 2 tỷ U$D. Cà

phê được trồng ở nước ta rải rác từ miền Bắc, miền Trung, Tây Nguyên với tổng

diện tích khoảng nửa triệu hecta, trong đó, Tây Nguyên là nơi tập trung diện tích

lớn nhất. Với điều kiện tự nhiên thích hợp như đất đỏ bazan màu mỡ, tầng canh

tác dày, khí hậu nóng ẩm rất thích hợp cho cà phê phát triển, trong đó Đắk Lắk là

tỉnh có diện tích cà phê lớn nhất của cả nước (Hiệp hội Cà phê – Ca Cao Việt

Nam, 2011). Theo niên giám thống kê 2010, với diện tích 178.000 ha, sản lượng

xuất khẩu trên 300.000 tấn/năm, giá trị xuất khẩu chiếm trên 90% kim ngạch

xuất khẩu của tỉnh. Cây cà phê đã đóng góp trên 60% GDP của tỉnh và trên 1/4

số dân trong tỉnh sống nhờ vào cây cà phê.

Theo Hiệp hội Cà phê – Ca Cao Việt Nam (2011), ngành cà phê nước

ta chưa phát triển bền vững, khả năng cạnh tranh trên thị trường thế giới còn

thấp, giá bán cà phê của Việt Nam thường thấp hơn từ 50-150 USD/tấn so với

sản phẩm cùng loại của các nước khác. Nguyên nhân quan trọng cần phải kể

đến là do hiện nay cà phê được trồng với mức thâm canh cao độ dẫn tới sự

bùng phát của nhiều loài sâu bệnh hại. Theo kết quả nghiên cứu của Viện Bảo

vệ thực vật (1976, 1999), tập đoàn sâu bệnh hại trên cây cà phê rất phong phú

và đa dạng gồm 18 loại sâu bệnh chính. Các loài sâu hại quan trọng thuộc 6

họ của 3 bộ gồm bộ cánh cứng, bộ cánh đều và bộ cánh vảy. Trong đó xuất

hiện phổ biến nhất là rệp sáp, mọt đục quả, ve sầu hại rễ, sâu đục thân, đục

cành, đục quả; bệnh tuyến trùng, gỉ sắt và các loại bệnh nấm…

Rệp sáp là một trong những loại sâu bệnh hại chủ yếu trên cây cà phê.

Trong những năm qua, rệp sáp đã gây hại trên diện rộng ở hầu hết các vùng