Đa dạng loài của tập hợp sâu hại và thiên địch trên đồng lúa với hiện tượng rầy nâu bùng phát số lượng

Đa dạng loài của tập hợp sâu hại và thiên địch trên đồng lúa với hiện tượng rầy nâu bùng phát số lượng SPECIES DIVERSITY OF A HERBIVORE-NATURAL ENEMY COMMUNITY ASSOCIATED WITH RICE BROWN PLANTHOPPER OUTBREAKS IN THE RED RIVER DELTA Phạm Văn Lầm Viện Bảo vệ thực vật Abstract The intensification of irrigated rice production create outbreaks of secondary pests, notably the brown planthopper, Nilaparvata lugens (Stal), that was previously of minor significance. The study was conducted to describe the biodiversity indexes and herbivore-natural enemy community structures of rice ecosystems associated with brown planthopper outbreaks in some sites in the Red River Delta. Obtained results indicate that all samples collected from rice fields associated with BPH outbreaks have very high total abundance and varies from 602.6 in sample of Nam Đinh to 3529.2 in sample of Ha Noi. The Shannon index H' in rice fields associated with BPH outbreaks was very low, and reached only 0.04 - 0.21 in comparision with 0.82 in rice fields without BPH outbreaks. In the years without BPH outbreaks, the Shannon index H' in rice fields in the Red River Delta can reach 2.37 - 5.37. In contrast, the Simpson index D in rice fields associated with BPH outbreaks was very high, and approximately 1. The value in the rice fields without BPH outbreaks was lower (0,64 -0,76). Species richness in the rice fields associated with BPH outbreaks was not high. A total of 6 - 16 species were encountered from all studied sites. Both diversity indexes N1 (the number of abandant species) and N2 (the number of very abandant species) were very low, and reached only 1.04 - 1.23 and 1.01 - 1.09 (respectively). The index E5 (species evenness) also was very low (approaches rero) because only a single species becomes more dominant in the rice fields associated with brown planthopper outbreaks. I. MỞ ĐẦU Việc thâm canh cây lúa (cấy giống lúa năng suất cao, bón nhiều phân đạm, sử dụng rộng rói thuốc húa học trừ sõu) đó làm thay đổi cấu trúc sinh quần nông nghiệp theo hướng giảm đa dạng sinh học, sinh quần nông nghiệp trở nên không bền vững do làm tăng tính trầm trọng của sâu hại. Các trận dịch của sâu hại lúa (rầy nâu, sâu cuốn lá nhỏ,...) đó xuất hiện thường xuyên hơn và trên quy mô ngày càng mở rộng. Cho đến nay, con người cũn biết chưa nhiều về cơ chế sinh thái dẫn tới sự giảm tính ổn định trong hệ sinh thái nông nghiệp và tính đa dạng sinh học của tập hợp chân khớp quan trọng như thế nào trong việc kỡm hóm số lượng các loài dịch hại (Bottrell, 1982; Drechsler et al., 2001; Kenmore, 1991; Kenmore et al., 1984; Loevinsohn, 1994; Way et al., 1994; Wilby et al., 2002,...). Ở nước ta có nhiều nghiên cứu về thành phần loài chân khớp (sâu hại và thiên địch) trên đồng lúa (Vũ Quang Côn, 1989; Nguyễn Văn Đĩnh, 1994; Hà Quang Hùng, 1984; Phạm Văn Lầm, 1992, 2000; Mai Quý và nnk, 1981; Viện BVTV, 1976, 1999;...).Tuy nhiên, những dẫn liệu cụ thể về chỉ số đa dạng sinh học, cấu trúc sinh quần của tập hợp chân khớp trên đồng lúa ở nước ta thỡ cú rất ớt. Cỏc dẫn liệu này gần đây mới được nghiên cứu tại Viện BVTV (Phạm Văn Lầm et al., 2006). Bài viết này cung cấp một số kết quả nghiên cứu về đa dạng sinh học của tập hợp chân khớp trên ruộng lúa khi có hiện tượng bùng phát số lượng của rầy nâu Nilaparvata lugens (Stal). II. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP Đó tiến hành thu mẫu theo phương pháp tự do trên các đồng lúa có hiện tượng bùng phát số lượng của rầy nâu. Điều tra thu mẫu trên nhiều đồng lúa khác nhau ở một số tỉnh thuộc đồng bằng sông Hồng. Trên mỗi đồng lúa tương đối đồng nhất đó chọn 3-5 khu ruộng, trờn mỗi khu ruộng tiến hành điều tra 5 điểm chéo góc. Mỗi điểm điều tra bằng khay dầu đập 6 khóm lúa. Mẫu thu trong các điểm điều tra được đem về phũng thớ nghiệm phõn tớch định tính và định lượng. Mẫu vật sau khi phân tích được đem làm mẫu theo phương pháp thông thường và bảo quản để xác định tên khoa học. Số liệu được tớnh toỏn và xử lý theo Colwell (2000), (Hill, 1973). Cỏc chỉ tiờu đa dạng được tính toán gồm chỉ số H'=-SPi .lnPi; Pi=ni/N; D=S Pi2; N0=S; N1=exp (H’); N2=1/l; E5=(N2-1)/(N1-1). III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 1. Tính đa dạng loài chân khớp trên ruộng lúa khi rầy nâu bùng phát số lượng Đó điều tra tại Phúc Thọ (Hà Tây), Đông Anh (Hà Nội), Vụ Bản (Nam Định) và Bỡnh Lục (Hà Nam) với 1278 khúm lỳa của 216 điểm lấy mẫu. Các mẫu điều tra được chia thành 4 nhóm: mẫu điều tra I (đang cháy rầy nâu), mẫu điều tra II (cháy rầy nâu sau điều tra 1-2 ngày), mẫu điều tra III (mật độ rầy nâu cao, nhưng không cháy rầy) và mẫu điều tra IV (không cháy rầy). Kết quả phân tích và tính toán cho thấy tất cả các mẫu thu ở ruộng lúa có hiện tượng cháy rầy nâu đều có chỉ số tổng phong phú đạt trị số rất lớn. Chỉ số này biến động từ 602,6 - 625,8 trong mẫu điều tra ở Vụ Bản (Nam Định) đến 3529,2 trong mẫu điều tra II tại Đông Anh (Hà Nội) (bảng 1). Trong những sinh quần cây lúa có hiện tượng cháy rầy nâu thỡ chỉ số đa dạng chung H’ (chỉ số đa dạng Shannon H') đạt rất thấp và là 0,04 - 0,21. Giá trị này thấp hơn nhiều so với chỉ số đa dạng chung H’ ở nơi không có hiện tượng cháy rầy nâu. Thí dụ, mẫu điều tra IV ở Phúc Thọ (Hà Tây) thu ở nơi không cháy rầy nâu có chỉ số đa dạng chung H’ là 0,82 (bảng 1). Nếu so với năm không có hiện tượng bùng phát số lượng của rầy nâu thỡ chỉ số đa dạng chung H’ ở nơi có hiện tượng cháy rầy nâu đạt rất thấp. Chỉ số đa dạng chung H’ của sinh quần cây lúa tại một số nơi thuộc đồng bằng sông Hồng đó điều tra được trong các năm không có hiện tượng cháy rầy nâu (2004-2005) đạt từ 2,37 đến 5,37 (Phạm Văn Lầm et al., 2006). Chỉ số phong phú D (chỉ số Simpson D) ở nơi có hiện tượng cháy rầy nâu đạt rất cao, xấp xỉ bằng 1. Chỉ số này đạt thấp hơn (0,64 -0,76) ở nơi không có hiện tượng cháy rầy nâu như trong mẫu điều tra III và IV ở Phúc Thọ (bảng 1). Trị số của chỉ số phong phú D đạt như vậy là rất cao. Trong những năm không có hiện tượng bùng phát số lượng của rầy nâu (2004-2005) tại đồng bằng sông Hồng, chỉ số phong phú D đó điều tra được là 0,12-0,49 (Phạm Văn Lầm et al., 2006). Bảng 1. Một số chỉ số đa dạng loài trong sinh quần cây lúa có hiện tượng cháy rầy nâu TT Mẫu điều tra Tổng phong phỳ Chỉ số đa dạng chung (H’) Chỉ số Simpson (D) 1 Phỳc Thọ: mẫu điều tra I 946,9 0,21 0,93 2 Phỳc Thọ: mẫu điều tra II 3111,7 0,16 0,95 3 Phỳc Thọ: mẫu điều tra III 387,3 0,61 0,76 4 Phỳc Thọ: mẫu điều tra IV 122,0 0,82 0,64 5 Đông Anh: mẫu điều tra II 3529,2 0,04 0,99 6 Đông Anh: mẫu điều tra III 866,7 0,11 0,97 7 Vụ Bản: mẫu điều tra I 602,6 0,21 0,92 8 Vụ Bản: mẫu điều tra II 625,8 0,05 0,98 9 Bỡnh Lục: mẫu điều tra I 2256,9 0,11 0,96 10 Bỡnh Lục: mẫu điều tra II 1898,4 0,08 0,98 Ghi chỳ: I - Đang cháy rầy nâu II - Cháy rầy nâu sau điều tra 1-2 ngày III - Mật độ rầy nâu cao, không cháy rầy IV- Khụng chỏy rầy nõu 2. Cấu trúc sinh quần chân khớp ở ruộng lúa có hiện tượng bùng phát số lượng của rầy nâu Trong các sinh quần cây lúa ở một số nơi thuộc đồng bằng sông Hồng với hiện tượng rầy nâu bùng phát số lượng đều có số loài chân khớp hiện diện (chỉ số No) không nhiều (6-16 loài). Trong đó, số loài phát triển mạnh dễ bắt gặp (chỉ số N1) thường ít và trung bỡnh là 1,04-2,26 loài; số loài chiếm ưu thế (chỉ số N2) chỉ là 1,01-1,09. Hệ số cân bằng giữa các loài đạt rất thấp (0,28-0,39), cũn trị số của chỉ số đồng đều thỡ tiến gần tới trị số 0 (bảng 2). Bảng 2. Cỏc chỉ số cấu trỳc sinh quần chõn khớp ở ruộng lỳa với hiện tượng rầy nâu bùng phát số lượng TT Mẫu điều tra No N1 N2 E5 e 1 Phỳc Thọ: mẫu điều tra I 16 1,23 1,07 0,31 0,07 2 Phỳc Thọ: mẫu điều tra II 16 1,18 1,05 0,30 0,06 3 Phỳc Thọ: mẫu điều tra III 14 1,83 1,31 0,37 0,23 4 Phỳc Thọ: mẫu điều tra IV 13 2,26 1,57 0,45 0,32 5 Đông Anh: mẫu điều tra II 17 1,04 1,01 0,25 0,01 6 Đông Anh: mẫu điều tra III 13 1,11 1,03 0,28 0,04 7 Vụ Bản (I) 13 1,23 1,09 0,39 0,08 8 Vụ Bản (II) 6 1,06 1,02 0,30 0,03 9 Bỡnh Lục (I) 13 1,12 1,03 0,30 0,04 10 Bỡnh Lục (II) 11 1,08 1,02 0,29 0,03 Ghi chỳ: N0 - Tổng số cỏc loài hiện diện N1 - Số loài với số lượng dễ bắt gặp N2 - Số loài chiếm ưu thế E5 - Hệ số cõn bằng giữa cỏc loài e - chỉ số đồng đều Khi có hiện tượng rầy nâu bùng phát số lượng thỡ loài phỏt triển ưu thế nhất trong sinh quần chân khớp chớnh là rầy nõu Nilaparvata lugens. Cũn cỏc loài chõn khớp khỏc phỏt sinh với mật độ rất thấp. Bọ xít mù xanh Cyrtorhinus lividipennis là loài bắt mồi tương đối chuyên tính của rầy nâu. Ở bất cứ đâu, cứ rầy nâu xuất hiện là bọ xít mù xanh cũng xuất hiện ngay sau đó. Thế nhưng, khi rầy nâu đạt mật độ gây cháy lúa thỡ bọ xớt mự xanh cú mật độ thấp, chỉ đạt 0,2-5,3 con/khóm. Tương tự, các loài nhện lớn bắt mồi là nhóm thiên địch không thể thiếu và rất phổ biến trên đồng lúa. Trong quần thể rầy nâu thường xuyên có mặt khoảng 8-9 loài nhện lớn bắt mồi. Tuy vậy, khi rầy nâu phát sinh mạnh với xu hướng bùng phát số lượng thỡ mật độ chung của các loài nhện lớn bắt mồi này chỉ đạt 0,9 - 2,8 con/khóm (cá biệt mới đạt 3,6 con/khóm). Trong khi đó, mật độ rầy nâu khi bùng phát số lượng (gây cháy rầy) thường đạt rất cao, trung bỡnh 103,6-548,4 con/khúm. Mật độ này của rầy nâu so với mật độ của bọ xít mù xanh và mật độ chung của các loài nhện lớn bắt mồi thỡ tương ứng cao hơn 9,3 -1937,0 và 21,3 -1339,0 lần. Kết quả ở bảng 2 cho thấy trong những sinh quần cây lúa với hiện tượng bùng phát số lượng của rầy nâu thường có số loài chân khớp hiện diện (chỉ số No) không nhiều (6-16 loài). Để thu được khoảng 10 loài chân khớp, mẫu điều tra cần phải có từ vài trăm đến hàng ngàn cá thể chân khớp. Trong khi đó, nơi không có hiện tượng cháy rầy nâu để có được số loài chân khớp tương tự thỡ chỉ cần thu dưới một trăm cá thể trong mẫu điều tra (hỡnh 1). Hỡnh 1. Tương quan giữa số lượng loài chân khớp thu được và số lượng cá thể chân khớp có trong mẫu điều tra khi rầy nâu bùng phát số lượng IV. KẾT LUẬN Rầy nâu là một trong những sâu hại nguy hiểm trên cây lúa ở nước ta và nhiều nước trên thế giới. Gieo trồng rộng rói giống lỳa cải tiến năng suất cao, bón nhiều phân đạm và sử dụng thuốc hóa học BVTV không đúng kỹ thuật là nguyên nhân chính gây bùng phát số lượng của rầy nâu. Khi rầy nâu bùng phát số lượng gây hiện tượng cháy rầy, thỡ cỏc chỉ số đa dạng sinh học và cấu trúc sinh quần thay đổi rất nhiều so với điều kiện rầy nõu phỏt sinh bỡnh thường. Các chỉ số này đều thay đổi theo hướng giảm đa dạng sinh học trong sinh quần cây lúa, làm cho sinh quần cây lúa trở nên không bền vững và làm tăng tính trầm trọng của sâu hại. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Vũ Quang Cụn (1989), Cỏc loài ký sinh và hiệu quả của chúng trong việc hạn chế số lượng sâu cuốn lá nhỏ hại lúa. TC Nụng nghiệp & Cụng nghiệp thực phẩm, 3:156-161. 2. Nguyễn Văn Đĩnh (1994), Nghiên cứu đặc điểm sinh học và khả năng phũng chống một số loài nhện hại cõy trồng ở Hà Nội và phụ cận. Túm tắt luận ỏn PTS, Hà Nội: 24 trang. 3. Hà Quang Hựng (1984), Thành phần ong ký sinh trứng sõu hại lỳa vựng Hà Nội: đặc tính sinh học, sinh thái học của một số loài có triển vọng. Túm tắt luận ỏn PTS, Hà Nội: 24 trang. 4. Phạm Văn Lầm (1992), Thành phần thiên địch của rầy nâu hại lúa. TC Bảo vệ thực vật 6: 4-7. 5. Phạm Văn Lầm (2000) Danh lục các loài sâu hại lúa và thiên địch của chúng ở Việt Nam. Nxb Nông nghiệp, Hà Nội: 190 tr. 6. Phạm Văn Lầm, Nguyễn Thế Thịnh, Trương Thị Lan, Nguyễn Văn Liêm, Nguyễn Kim Hoa (2006) Nghiên cứu sự thay đổi đa dạng sinh học về sâu hại và thiên địch trên đồng lúa dưới ảnh hưởng của hệ thống canh tác khác nhau và giải pháp quản lý chỳng theo hướng bền vững (2004-2005). Báo cáo nghiệm thu đề tài, 96 trang. 7. Mai Quớ, Trần Thị Lài, Trần Thị Bớch Lan (1981), Kết quả điều tra cơ bản động vật miền Bắc Việt Nam. Nxb Khoa học & Kỹ thuật, Hà Nội, tr. 43-245. 8. Viện BVTV (1976), Kết quả điều tra côn trùng 1967-1968. Nxb Nụng thụn, Hà Nội: 426-430. 9. Viện BVTV (1999), Kết quả điều tra côn trùng và bệnh cây ở các tỉnh miền Nam 1977-1979. Nxb Nụng nghiệp, Hà Nội: 170-172. 10. Bottrell D.G.1(982), Principles of integrated pest management. In: Integrated pest management in rice in West Africa, WARDA: 183-195. 11. Colwell R. (2000), EstimateS: Statistical estimation of specíe richness and shared species from samples. Version 6. In. User's Guide and application published at: 12. Drechsler M., Settele J. (2001), Predator-prey interactions in rice ecosystems: effects of guild composition, trophic relationships, and land use chages - a model study exemplified for Philippine rice terraces. Ecol. Model. 137: 135-159. 13. Hill M.O. (1973), Diversity and evenness:a unifying notation and ớt consequences.Ecology 54:427-32. 14. Kenmore P.E. (1991), Indonesia's integrated pest management - a model for Asia. Philippines: 56 pp. 15. Kenmore P.E., Carino F.O., Perez C.A et al. (1984), Population regulation of the rice brown planthopper (Nilaparvata lugens Stal) within rice fields in the Philippines. Jour. of Plant Prot. in the Tropic 1: 19-37. 16. Loevinsohn M.E. (1994), Rice pests and agricultural environments. In: Biology and management of rice insects. Wiley, New Delhi: 485-511. 17. Way M.J., Heong K.L. (1994), The role of biodiversity in the dynamics and management of insect pests of tropical irrgated rice - a review. Bull. of Ento. Res. 84: 567-587. 18. Wilby A., Thomas M. B. (2002b), Are the ecological concepts of assembly and function of biodiversity useful frameworks for understanding natural pest control ? Agr. and Forest Entomol. 4: 237-243.