Đồ án Khả năng kiểm soát tuyến trùng bướu rễ cây hồ tiêu của chế phẩm nemaitb ở nhà lưới và bước đầu thử nghiệm tại ấp Bầu Trư, xã An Bình, huyện Phú Giáo, Bình Dương

âu đen, rễ bị thối và không cung cấp đủ nước và dinh dưỡng cho cây nên cây bị héo nhanh, mép lá hơi co lại và trở nên vàng trước khi rụng, sau khi lá rụng quả bắt đầu bị nhăn nheo và khô. Khi cây bị hại thân lá có hiện tượng héo rũ nhanh, từ khi bệnh xuất hiện đến khi cây tiêu chết hoàn toàn có thể chỉ trong vòng vài ba tuần lễ. Trên thân cây bị bệnh thường quan sát thấy mạch dẫn trong thân bị đen. Bệnh có thể quan sát thấy trong mùa mưa từng nhánh cây bị héo xanh và có thể chết từng phần trên “nọc tiêu”. Nhiều khi trong mùa mưa bệnh cũng gây thối chùm hoa và chùm quả. Cây sinh trưởng chậm, lá nhạt màu và biến sang màu vàng, sau đó lá, hoa, trái rụng dần từ dưới gốc lên ngọn, các đốt rụng từ trên xuống và gốc bị thối Bệnh chết nhanh là nguyên nhân gây ra suy thoái vườn tiêu ở nhiều địa phương như: Cam Lộ - Quảng Trị, Chư sê – Gia Lai, Xuân Lộc – Đồng Nai, Phú Quốc – Kiên Giang Các vùng trồng tiêu từ Đã Nẵng trở vào thường biểu hiện bệnh chết nhanh rõ nhất vào cuối tháng 12 và đầu tháng giêng (lúc kết thúc mùa mưa chuyển sang mùa khô), các tỉnh từ đèo Hải Vân trở ra biểu hiện của bệnh lại rõ hơn ở cuối tháng tư đầu tháng năm – khi gió mùa đông bắc không gây mưa ở vùng này. - Bệnh chết chậm: Tác nhân gây bện Dựa trên các kết quả phân tích trong và ngoài nước cho thấy tuyến trùng ký sinh (Plant parasitic nematodes) gây thương tổn cho bộ rễ, sau đó nấm Fusarium và các loài nấm khác ký sinh theo là nguyên nhân gây hiện tượng chết chậm. Ở những vùng có rệp sáp hại rễ cao và mối gây hại sẽ làm cho triệu chứng của bệnh thêm rõ ràng và phát triển nhanh hơn. Triệu chứng Bệnh chết chậm thường có triệu chứng vàng lá từ từ, nhiều khi cây hồ tiêu bị bệnh 2 – 3 năm sau mới chết. Cây bị bệnh kém phát triển, năng suất thấp. Bộ rễ cây thường bị hủy hoại. Tùy thuộc vào từng vùng mà trên rễ có biểu hiện bị thâm đen, khó khăn trong việc cung cấp nước và dinh dưỡng. Quan sát trên rễ có nhiều mụn u sưng, vết thâm đen trên rễ cây do tập đoàn tuyến trùng gây ra. Gốc thân, cổ rễ bị thâm đen, thối khô. Các bó mạch trong thân bị chuyển màu thâm đen. Trong điều kiện mùa khô rệp sáp gây hại trên rễ cũng gây triệu chứng héo vàng, ở nhiều địa phương còn xuất hiện con muối tham gia gây hại. Triệu chứng chết chậm biểu hiện rõ cả trong mùa khô và mùa mưa. Rõ ràng, bệnh chết chậm hay hiện tượng vàng lá chết cây từ từ là một hội chứng rất phức tạp. Đây là một hội chứng phức hợp do nhiều nguyên nhân gây ra. - Bệnh sinh lý: Thiếu đạm: Thường xảy ra ở giai đoạn sau thu hoạch, lá vàng, vàng cam, ngọn lá cháy, lá rụng. Thiếu Kali: Đỉnh lá bị cháy kéo dọc theo rìa lá, lá dòn dễ gãy, phiến lá cong, dây không chết nhưng năng suất giảm. Thiếu lân: Cây tăng trưởng chậm lại, cằn cỗi, ít đậu trái. Thiếu Mg: Phổ biến ở giai đoạn ra hoa và lúc trái già, lá mất màu diệp lục, gân lá màu vàng, lá trưởng thành màu xanh nhạt, vàng dọc theo chiều dài gân lá, làm lá rụng. Thiếu Ca: Thiếu nặng cây cằn cỗi, các lóng ngắn lại, lá non màu xanh nhợt, mép lá cháy xém gần phiến lá màu xanh nhạt, xuất hiện các đốm nâu ở giữa gân lá mặt trên và mặt dưới lá. - Bệnh vi rút hại hồ tiêu: Bệnh vi rút trên hồ tiêu được biết đến với tên gọi “tiêu điên”. Bệnh vi rút trên tiêu ở nước ta còn ít tài liệu nghiên cứu, tuy nhiên điều tra tại xã Đắc Nia – Đắc Nông trên vườn tiêu 5 năm tuổi có tới 12,6% cây biểu hiện triệu chứng hoa lá và lá nhỏ, tại xã Bình Trung, huyện Châu Đức – Bà Rịa – Vũng Tàu trên vườn cây 8 năm tuổi có tới 63,5% số cây bị bệnh vi rút. Các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước đều đã xác định hai loại vi rút: vi rút hoa lá dưa chuột (Cucumber mosaic virus – CMV) và virut khảm vàng trên hồ tiêu (Piper yellow mottle virus – PYMV). Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu bệnh lý học và biện pháp cụ thể nào về hai loại virut kể trên gây hại trên hồ tiêu ở nước ta. Triệu chứng Làm lá tiêu nhỏ, xoăn lại, vàng, đọt tiêu không phát triển, cây lùn, cằn cỗi, chậm phát triển, bệnh nặng cây sẽ chết. Cây mới bị bệnh trên lá có triệu chứng khảm hay còn gọi là hoa lá, lá nhỏ lại và cây phát triển còi cọc. Giai đoạn cuối, các đốt thân sưng lên và các đốt xít lại gần nhau, nhiều khi gây hiện tượng “nổ đốt – tháo đốt”. Bệnh gây hại làm cho vườn tiêu phát triển chậm, dần dần tàn lụi và giảm năng suất rõ rệt. - Bệnh thán thư: Do nấm Colletotrichum gloeosporioides gây nên. Triệu chứng Trên lá có những vết vằn lớn màu vàng nâu, xung quanh vết vằn có quầng đen. Nếu vết bệnh lây sang cành, bông thì làm rụng đốt, cành, hạt khô đen và lép. - Dịch bệnh trên “choái” tiêu: Năm 2005 và 2006 vấn đề cây vông làm choái tiêu ở Bà Rịa – Vũng Tàu bị ong gây hại. Ong gây hại trên lá, đọt và đục vỏ làm xập dây tiêu đã gây thiệt hại đáng kể cho người trồng tiêu. Có rất nhiều loại cây choái khác nhau bao gồm: Vông (Erythyrina inerana), Lồng mức (Wrightia annamenis), Gòn (Eriodendron anyracinosum), Cóc rừng (Spondias mangifera), Mít (Atocarpus integrifolia), v.v. Nhưng trong các cây làm choái này chỉ có cây ong hại và không chỉ có ở Bà Rịa – Vũng Tàu mà tại Đắc Nông cũng bị. Vì vậy, trong điều kiện hiện nay chỉ có thay thế cây vông bị ong gây hại bằng các loại choái sống khác phù hợp với điều kiện địa phương là giải pháp kinh tế nhất. 1.1.5 Tình hình sản xuất và tiêu thụ tiêu trên thế giới và Việt Nam Thế giới: Theo tổ chức FAO, cây tiêu được trồng khắp nơi trên thế giới từ thế kỷ XIX và hiện nay có 70 quốc gia trồng tiêu. Năm 1954: thế giới có khoảng 64.000 tấn tiêu hột. Năm 1978: 160 ngàn tấn tiêu hột. Năm 1983: 180.000 tấn. - Sau 1982 sản lượng tiêu trên thế giới giảm dần do sâu bệnh (bệnh tiêu điên) và thời tiết (ít mưa làm tiêu chết vì thiếu nước và tiêu rụng nhiều) ô nhiễm môi trường cũng ảnh hưởng lớn đến việc thụ phấn của hoa. Sau 1983 giá tiêu tăng vọt, đến 1989 – 1990 các nước đổ xô trồng tiêu và diện tích trồng tiêu tăng lên. Các nước sản xuất nhiều tiêu nhất trên thế giới là Ấn Độ, Indonesia, Malaysia, Brazil, Madagasca, Srilanka. - Còn ở các nước Đông Dương, từ thế kỷ XVI đã tìm thấy loại tiêu mọc hoang trong rừng, sang thế kỷ XVII thì nhập giống tiêu Ấn Độ, Indonesia có năng suất cao về trồng. Đến thế kỷ XIX, Campuchia là nước trồng tiêu nhiều nhất Đông Dương. Những năm trước dao động trong khoảng 6.000 đến 7.000 ha nhưng từ năm 1997 đến năm 1998 tăng từ 9.800 đến 11.800 ha tương ứng với năng suất từ 8.000 đến 9.000 tấn và từ 13.000 đến 14.000 tấn/ năm. * Năng suất trung bình hiện nay trên thế giới 2 – 3kg/nọc/năm. * Về xuất khẩu tiêu có 2 dạng: + Tiêu hột: Chia làm 2 loại: tiêu đen và tiêu trắng (tiêu sọ) và chiếm hầu hết lượng tiêu xuất khẩu vào khoảng 160.000 tấn/năm. Trung bình 100kg tiêu tươi (tiêu chùm) chế biến phơi khô được 35 kg tiêu đen còn tiêu trắng chiếm khoảng 70% so với trọng lượng tiêu đen. Như vậy 100 kg tiêu tươi thu được khoảng 25 kg tiêu trắng. Lượng tiêu hột chiếm 85% tổng sản lượng và xuất khẩu tiêu của thế giới. + Tiêu xanh: Thế giới hiện nay sản xuất để xuất khẩu khoảng 2.000 tấn tiêu xanh (tiêu tươi, tiêu chùm), 4.000 tấn dầu hạt tiêu. Tốc độ tiêu thụ tăng 5-6% nhưng tốc độ sản xuất chỉ tăng 4%. Trên thế giới có 42 nước nhập khẩu chính, nhiều nhất là Mỹ khoảng 30.000 tấn tiêu hột/năm, Đức 15.000 tấn/năm, Pháp 7.000 tấn/năm. Mức tiêu thụ bình quân trên thế giới là 300 gam/đầu người (cao nhất là Mỹ với mức tiêu thụ khoảng 500 gam/đầu người). Gần đây ở những nước Trung Đông đang tăng dần việc sử dụng tiêu. Giá cả tiêu: - Trước 1970 trên thế giới là 1500 USD/tấn tiêu đen. 1970 – 1980 2000 USD/tấn 1983 đến cuối 1985 4400 USD/tấn - Cuối 1986 cao nhất là 5200 – 5400 USD/tấn. - Sau đó giảm dần, đến năm 1994 là 2000 – 2500 USD/tấn. Tiêu sọ cao nhất là namw giá 6000 USD/tấn, năm 1994 là 3500 – 4000 USD/tấn. Theo các nhà trồng tiêu thế giới thì cây tiêu vẫn còn có khả năng kinh tế lớn. Tiêu chuẩn xuất khẩu: - Ẩm độ hạt: 15%, tốt nhất là 11%. - Trọng lượng hạt tiêu 480 gam/1 lít hạt. - Độ tinh khiết 90%, hạt tiêu lép < 2%. Việt Nam: Ở Việt Nam tiêu được du nhập và trồng đầu tiên ở Hà Tiên, Phú Quốc, Phước Tuy, Bà Rịa. Từ sau 1975 ngành trồng tiêu phát triển mạnh ở Bình Long, Phước Long (tỉnh Bình Phước). Miền Trung phát triển mạnh ở vùng Khe Sanh (Quảng Trị). Năm 1965 toàn miền Nam có khoảng 465 ha với sản lượng 605 tấn tiêu hột và do không chịu được nhiệt độ thấp nên chỉ trồng ở vĩ tuyến 17 trở vào (Quảng Trị vào). Hiện nay cây tiêu được trồng nhiều ở các vùng như Đăk Lăk, Gia Lai, Kontum, Bình Thuận, Đồng Nai, Bình Dương, Bình Phước, Bà Rịa – Vũng Tàu cho đến các tỉnh miền Tây Nam Bộ: Cần Thơ, Sóc Trăng, Kiên Giang (Phú Quốc) với khoảng 50.000 ha và sản lượng gần 100.000 tấn. Cây tiêu Việt Nam có năng suất cao nhất là ở Phú Quốc (8 – 10 kg/nọc chết/năm), các vùng khác (Bà Rịa, Bình Long) cao nhất là 6 – 8 kg/nọc chết/năm. Nếu so với thế giới thì năng suất trồng tiêu ở Việt Nam còn thấp vì: Trình độ thâm canh chưa cao ( ngoài kỹ thuật, còn thiếu vốn sản xuất). Bệnh tiêu. Bón phân mất cân đối (chủ yếu là chỉ bón đạm). - Các vùng có khả năng phát triển tiêu ở Việt Nam: + Đông Nam Bộ: tốt nhất là vùng đất đỏ bazan: Lộc Ninh, Bình Long (Bình Phước), Bà Rịa, Xuân Lộc (Long Khánh): Do đất đỏ có cơ cấu cụm, thông thoáng, dinh dưỡng cao, năng suất ở đất đỏ 2 – 3 hoặc đến 8 – 10 -12kg/nọc. Đất xám miền Đông thường phải tưới nhiều nước hoặc chọn nơi có mực thủy cấp cao. Miền Đông Nam Bộ là vùng trồng tiêu lớn nhất của cả nước với tổng diện tích năm 2006 là 30.500 ha. + Tây Nguyên: Lâm Đồng (Di Linh, Bảo Lộc, Đa Hoai), Đăk Lăk, Pleiku, Buôn Ma Thuột. Khả năng phát triển tiêu lớn nhờ đất đỏ, đất vàng đỏ nhưng hiện đang tranh chấp với cà phê, cao su. Hiện các tỉnh Tây Nguyên có 14.000 ha. + Miền Trung: Khe Sanh (Quảng Trị), Tiên Phước (đang tranh chấp với dâu tằm)Các tỉnh duyên hải Nam Trung Bộ có 1.200 ha, Bắc Trung Bộ 3.800 ha. + Kiên Giang: Hà Tiên (vùng khởi đầu: Tô Châu, Thạch Động), Phú Quốc nếu bón nhiều phân hữu cơ có thể đạt 10 – 15kg/nọc năm. + Đồng bằng sông Cửu Long: phát triển từ năm 1984 – 1985 trở lại đây, chủ yếu vườn nhà (nọc sống) mang tính chất gia đình, phải bồi mương cao trắc diện ở nơi trồng tiêu. Hiện nay, ở Đồng Bằng Sông Cửu Long có 600 ha [8]. 1.1.6 Thực trạng vùng trồng hồ tiêu tại Phú Giáo, Bình Dương Các giống tiêu: Giống tiêu được sử dụng nhiều là giống tiêu Vĩnh Linh, theo các nhà trồng tiêu đây là giống cho năng suất cao và ít tốn công chăm sóc. Ngoài ra, trong vùng cũng trồng một số giống tiêu khác như giống tiêu sẻ, giống tiêu chung, giống tiêu Lộc Ninh Nọc trồng tiêu: nọc sống được sử dụng phổ biến là cây lồng mức do dễ tìm và cho năng suất cao. Nọc xây thường là nọc xây gạch và nọc xi măng. Điều kiện sinh thái: Huyện Phú Giáo, tỉnh Bình Dương nằm trong vùng Đông Nam Bộ có khí hậu nhiệt đới gió mùa. Đất ở đây thuộc nhóm đất xám là một trong những loại đất thích hợp cho sự phát triển của cây tiêu. Bên cạnh đó, đất bằng (đất không có độ dốc) nên dễ chăm sóc và bón phân ít bị sửa trôi đỡ phải làm bồn. Phân bón: Chủ yếu sử dụng phân chuồng ( phân heo, phân bò), một năm bón 2 lần. Ngoài ra, họ còn sử dụng một số phân hữu cơ khác như Komix, Tân Hồng Lam, phân NPK Tưới tiêu: chế độ tưới từ 3-5 ngày mới tưới một lần. Tình hình sản xuất và sản lượng tại Phú Giáo, Bình Dương: Theo số liệu cung cấp của trạm Bảo vệ Thực vật huyện Phú Giáo [1] hiện nay, theo thống kê toàn huyện Phú Giáo có 295 ha, trong đó diện tích trồng mới là 6 ha và diện tích cho sản phẩm (diện tích tiêu kinh doanh) là 287 ha. Năng suất trên diện tích cho sản phẩm khoảng 24,64 tạ / ha. Sản lượng thu hoạch là 707,2 tấn. Đối với xã An Bình có 173,67 ha chiếm hơn 58% diện tích của cả huyện, với diện tích trồng mới là 2 ha, còn diện tích cho sản phẩm là 169,67 ha. Năng suất đạt 24,6 tạ/ ha. Sản lượng thu hoạch 407,2 chiếm hơn 57% sản lượng của cả huyện. Tình hình dịch bệnh: Hiện nay, tại Phú Giáo đang có dịch bệnh chết nhanh và chết chậm, đặc biệt là bệnh chết nhanh diễn ra ở diện rộng làm cho một số vườn tiêu bị chết sạch dẫn đến giảm diện tích trồng tiêu, gây thiệt hại kinh tế và gây tâm lý lo sợi cho người trồng tiêu làm cho họ có hướng chuyển đổi cây trồng khác như cao su, cây điều, cây khoai mì. Và diện tích trồng mới để phôi phục diện tích trồng tiêu không cao. Hình 1.3 Một số hình ảnh về bệnh chết nhanh đang diễn ra ở Phú Giáo 1.1.7 Thành phần hóa học và giá trị sử dụng của hạt hồ tiêu 1.1.7.1 Thành phần hóa học của hạt tiêu Trong hạt tiêu có 1,2-2% tinh dầu gồm monoterpene, sesquiterpene, và hợp chất alkaloid như piperine, piperetin, chavicin. Trong đó 5-9% piperin và 2,2-6% chanvixin. Piperin và chanvixin là 2 loại ankaloit có vị cay hắc làm cho tiêu có vị cay. Trong tiêu còn có 8% chất béo, 36% tinh bột và 4% tro. Hồ tiêu cũng rất giàu vitamin C, thậm chí còn nhiều hơn cả cà chua. Một nửa cốc hồ tiêu xanh, vàng hay đỏ sẽ cung cấp tới hơn 230% nhu cầu canxi 1 ngày/ 1 người [23]. 1.1.7.2 Giá trị sử dụng - Thường dùng hạt tiêu đã rang chín, thơm cay làm gia vị. Tiêu thơm, cay nồng và kích thích tiêu hoá, có tác dụng chữa một số bệnh. - Hạt tiêu cũng rất giàu chất chống oxy hóa, chẳng hạn như beta carotene, giúp tăng cường hệ miễn dịch và ngăn ngừa sự hủy hoại các tế bào, gây ra các căn bệnh ung thư và tim mạch. - Dùng nhiều trong đời sống con người: gia vị thức ăn, y học (chất cay nóng kích thích dịch vị tiêu hóa, chống lạnh, nôn mửa, tiêu chảy), hương liệu (chất chính của tiêu là piperin 9%, nó bị thủy phân sẽ tạo acid piperic và piperidin), acid piperic bị oxy hóa bởi KMnO4 thành piperonal: đây là chất thơm đặc biệt dùng làm mỹ phẩm như nước hoa - Dùng làm chất trừ côn trùng. - Thương mại, xuất khẩu. Hiệu quả kinh tế đối với người trồng tiêu rất lớn vì tiêu hiện rất được giá, trung bình 3.000 – 4.000 USD/tấn tiêu đen có khi khan hiếm giá tới 6.000 USD/tấn. Vấn đề quan trọng vẫn là tìm được thị trường. Ngoài ra tiêu dễ tồn trữ, nên người dân có thể giữ lại để bán khi giá cao. 1.2 Khái quát về tuyến trùng Tuyến trùng còn gọi là giun tròn (Nematodes) là những động vật không xương sống thuộc ngành giun tròn (Nematoda hay Nemata). Đây là một trong các nhóm động vật đa dạng và phong phú nhất trên hành tinh của chúng ta. Sự phong phú và đa dạng của tuyến trùng thể hiện cả về số lượng loài, số lượng cá thể cũng như kiểu sống, phân bố và hệ sinh thái của chúng. Về số lượng loài tuyến trùng hiện được dự đoán có tới hàng triệu loài, ngang bằng hoặc chỉ đứng sau côn trùng. Tuy nhiên, về số lượng cá thể thì tuyến trùng là nhóm động vật luôn chiếm ưu thế (trung bình cứ 10 động vật đa bào thì có 8-9 thuộc về tuyến trùng). Tuyến trùng cũng luôn luôn có mặt và chiếm ưu thế trong mọi sinh cảnh. Số lượng tuyến trùng phân bố trong một số sinh cảnh đặc trưng như sau: đất trồng 3-30 triệu/m2 ; bãi cát ven biển 1.5 triệu/m2 ; tuyến trùng kí sinh Anguina tritici trong một nang (gall) ở lúa mì trung bình 18.000 cá thể và có thể đạt tới 90.000 cá thể; tuyến trùng ký sinh gây bệnh héo chết thông Bursaphelenchus xilophilus có thể đạt tới 15-20.000 cá thể trong vài gam gỗ; tuyến trùng ký sinh gây bệnh côn trùng Steinernema viobravis có thể đạt tới 300.000 cá thể trong một xác chết của sâu đục thân ngô (Heliothis zea). Theo thống kê có khoảng 50% tuyến trùng sống ở biển (marine nematodes); 25% tuyến trùng sống tự do (free-living nematodes) và 25% nhóm tuyến trùng ký sinh (parasitic nematodes), trong đó 15% ký sinh ở động vật (animal-parasitic nematodes) và 10% ký sinh ở thực vật (plant-parasitic nematodes) Tuyến trùng chia thành 2 nhóm: nhóm tuyến trùng sống tự do và nhóm tuyến trùng ký sinh: Hầu hết các nhóm tuyến trùng sống tự do, trong đó phần lớn chúng sống ở trong đất, trong các thủy vực nước ngọt, bãi biển, thềm lục địa và ngay cả đáy các đại dương. Phần lớn tuyến trùng sống tự do dinh dưỡng bằng các loại sinh vật nhỏ như vi khuẩn, nấm và tảo. Một số dinh dưỡng bằng các chất nền tạo ra do hoạt động phân giải các chất hữu cơ. Các loại tuyến trùng biển thường có kích thước lớn hơn và cơ thể có cấu tạo nguyên thủy, phức tạp hơn so với các loài tuyến trùng sống ở nước ngọt và ở đất. Ở trong đất và nước tuyến trùng đóng vai trò như một mắt xích quan trọng trong chuỗi sinh thái của các hệ sinh thái đất và thủy vực. Trong chuỗi sinh thái này tuyến trùng đóng vai trò chủ yếu trong việc phân giải các chất hữu cơ thành các thành phần cơ bản. Như vậy bằng việc chuyển hóa một phần các chất hữu cơ này mà tuyến trùng trực tiếp tiêu thụ, chúng giúp cho việc duy trì các hệ sinh thái hoạt động liên tục và nhanh chóng. Còn tuyến trùng ký sinh là nhóm tuyến trùng đã chuyên hóa với đời sống ký sinh ở động vật và thực vật. Tuyến trùng ký sinh ở động vật có kích thước tương đối lớn, gây nhiều bệnh hiểm nghèo cho người và động vật cho nên là những đối tượng nghiên cứu sớm hơn cả. Từ thời Hy Lạp cổ đây khoảng 2700 năm trước công nguyên được danh y Hypocrates đề cập đến giun tròn lớn ký sinh ở ruột người là Ascaris. Và ngày nay có nhiều bệnh nan giải do giun tròn ký sinh ở người như: giun móc câu, giun chỉ trong mạch bạch huyết, giun bao nang trong cơ và giun mắt (Onchocerca) ở trong mắt. Tuyến trùng ký sinh ở thực vật là các loài ký sinh gây hại ở thực vật. Trải qua quá trình tiến hóa tuyến trùng đã thích nghi và có mặt trong hầu hết các phần của thực vật như rễ, thân, lá, hoa, quả. Nhóm này có một số đặc trưng khác với nhóm tuyến trùng ký sinh ở động vật: có kích thước hiển vi; phần miệng có cấu tạo kim hút chuyên hóa để chích vào mô thực vật và hút chất dinh dưỡng; kích thước của trứng rất lớn so với kích thước của cơ thể; đời sống của chúng có quan hệ bắt buộc và trực tiếp với thực vật đang phát triển. Trong đó đặc điểm cấu tạo kim hút chuyên hóa là khác biệt quan trọng nhất [5]. Lịch sử nghiên cứu tuyến trùng Con người biết đến tuyến trùng từ thời khai sinh các nền văn minh Trung Hoa và Ai Cập trước đây 5000 năm. Lúc đó, người ta chỉ nghĩ tuyến trùng như là một loại giun tròn ký sinh ở người và động vật, do chúng có ý nghĩa thực tiễn gắn với đời sống con người và cũng do có kích thước lớn mà chúng được phát hiện sớm hơn. Ngược lại, các loài tuyến trùng thực vật, tuyến trùng ký sinh gây bệnh côn trùng, sống tự do trong đất, nước và đặc biệt là tuyến trùng sống ở biển được biết đến muộn hơn. Cho đến sau khi O.Leewenhoek chế tạo ra kính hiển vi vào năm 1650, các phát hiện cũng chủ yếu trên các triệu chứng mắc bệnh ở người và động vật có liên quan đến loài giun tròn ký sinh ở người và động vật. Vào năm 1667, Robert Hooke thông báo về một loại giun lươn trên bột nhão (Panagrellus redivius), tác giả F.Redi (1684) đã soạn thảo các báo cáo về giun tròn ở các động vật có xương sống, trong đó có một số động vật mới như sư tử và cá. Mặc dù có một lịch sử khá lâu đời nhưng các nghiên cứu về tuyến trùng thực sư chín mùi từ năm 1743 khi một giáo sĩ có khuynh hướng khoa học tên là Needham đã bóc một hạt lúa mỳ bị dị tật, teo lại đưa vào một giọt nước và kiểm tra dưới kính hiển vi. Ông thực sự bất ngờ khi phát hiện ra vô số các động vật dạng sợi đang chuyển động xoắn vặn trong nước mà ông cho rằng chúng là những động vật nước và chúng có thể được gọi là giun hoặc lươn giống như những con lươn giấm được quan sát khoảng 90 năm trước đó. Phát hiện của ông đã được công bố vào năm 1745 và cũng chính phát hiện này đã giúp cho con người biết đến tuyến trùng như là một loài động vật đa dạng nhất trên hành tinh. Chúng có mặt trong hầu hết môi trường sống. Từ năm 1985 đến nay, tuyến trùng học truyền thống với đặc trưng là nghiên cứu hình thái và sinh thái học đã và đang chuyển sang các lĩnh vực nghiên cứu sâu hơn ở mức độ tế bào và phân tử với các công cụ hiện đại như kính hiển vi điện tử, kỹ thuật phân tử DNA (PCR, sequencing). Nhưng cũng do sự đa dạng về chủng loài và số lượng cá thể, môi trường sinh sống mà việc nghiên cứu tuyến trùng luôn luôn là điều mới mẻ cho khoa học nói chung và cho ngành tuyến trùng học nói riêng. Hàng loạt các phát hiện loài mới, các đặc tính của tuyến trùng đã góp phần phong phú thêm cho ngành tuyến trùng học trên toàn thế giới [5]. 1.2.2 Phân loại tuyến trùng ký sinh thực vật Theo động vật chí Việt Nam, dựa vào các đặc điểm cấu tạo hình thái, giải phẫu và tính chất ký sinh ở thực vật thì tuyến trùng ký sinh thực vật gồm có 4 nhóm liên quan đến 4 bộ tuyến trùng: - Nhóm tylench bao gồm phần lớn các loài tuyến trùng của bộ Tylenchida (chỉ trừ một số loài tuyến trùng họ Tylenchidae); - Nhóm aphelen bao gồm một số loài thuộc họ Aphelenchoidae bộ Aphelenchida; - Nhóm longidorid bao gồm các loài thuộc họ Longidoridae bộ Dorylaimida; - Nhóm trichodorid bao gồm các loài thuộc họ Trichodoridae của bộ Triplonchida. Trong các nhóm trên thì tylench là nhóm tuyến trùng ký sinh đông đảo nhất và có tầm quan trọng nhất trên phạm vi toàn thế giới Ngoài ra, một số nhóm tuyến trùng khác như Aphelenchus, Paraphelenchus là các nhóm tuyến trùng có liên quan đến thực vật nhưng vai trò ký sinh của chúng chưa được xác định rõ [6]. 1.2.3 Tuyến trùng ký sinh thực vật (plant-parasitic nematodes) Tuyến trùng ký sinh ở thực vật chủ yếu sống trong đất và có quan hệ chặt chẽ với thực vật (vật chủ) đang phát triển. Chúng ký sinh và sống ở tất cả các phần của thực vật như rễ, thân, lá, và các hoa của thực vật đang phát triển. Chúng có những tập quán dinh dưỡng rất khác nhau: dinh dưỡng trên bề mặt những mô ngoài của thực vật hoặc thâm nhập vào bên trong để ký sinh cây chủ tạo ra những nguồn dinh dưỡng phù hợp tại nơi chúng ký sinh. Chúng có thể gây ra nhiều biến đổi về cơ học cũng như về sinh lý, sinh hóa bất lợi đối với thực vật chủ. Do quá trình châm chích, di chuyển và dinh dưỡng trên cơ thể thực vật tuyến trùng ký sinh thường gây ra tổn thương cơ học như phá hủy mô, tạo ra các vết thương bề mặt và bên trong thân và rễ thực vật. Các quá trình sinh lý của thực vật như hút các chất khoáng trong đất, vận chuyển chất dinh dưỡng và khả năng quang hợp bị biến đổi hoặc bị phá hủy. Các biến đổi về sinh hóa thực vật do tuyến trùng ký sinh tiết ra các men tiêu hóa làm thay đổi các quá trình sinh hóa bình thường của cây. Ngoài tác hại trực tiếp như trên, tuyến trùng còn tạo điều kiện hoặc liên kết, tương hỗ với các tác nhân gây bệnh khác như nấm, vi khuẩn và virus, gây nên các bệnh khác nhau cho thực vật. Triệu chứng gây hại của một số tuyến trùng có thể dễ dàng quan sát được ở rễ, thân cây hoặc ở các phần trên mặt đất khác như lá và hoa. Tuyến trùng bướu rễ là một đại diện cho nhóm tuyến trùng ký sinh thực vật. Tuyến trùng bướu rễ hay còn gọi tuyến trùng nốt sưng rễ (Meloidogyne sp.) được xem là loài gây hại phổ biến trên nhiều loài cây trồng. Quá trình ký sinh và gây bệnh của nhóm tuyến trùng này chỉ xảy ra trong bộ rễ của cây trồng. Tuyến trùng bướu rễ thường tạo từng bướu riêng lẽ hoặc từng chuỗi, làm giảm chiều cao cây, chiều dài rễ, cây có thể bị suy yếu và có thể bị chết ở thời kỳ cây con. Tuyến trùng bướu rễ giữ vai trò chủ đạo tạo ra vết thương cơ giới để mở đường thuận lợi hơn cho nấm và vi khuẩn xâm nhiễm tiếp theo và làm cây chết nhanh chóng với những triệu chứng hỗn hợp. Tuyến trùng bướu rễ giữ vai trò lan truyền cho các bệnh do vi sinh vật gây ra nhất là vào thời điểm cây lớn. Thực tế khi điều tra trên đồng ruộng thường bắt gặp cả hai triệu chứng bệnh hại cùng một lúc: một, rễ có bướu do tuyến trùng bướu rễ M.incognita; hai, do nấm gây bệnh như: Phytophthora parasitica var. nicotiana gây bệnh đen thân thuốc lá hoặc nấm Fusarium oxysporum gây bệnh héo vàng hoặc vi khuẩn Pseudomonas solanacearum gây bệnh héo xanh. Hình thái và cấu tạo tuyến trùng thực vật Về hình thái Tuyến trùng thực vật có kích thước thân nhỏ bé: 0,5-5mm, nhỏ nhất là loài Greeffiella minutum, cơ thể dài 82 µm, đa số dưới 2mm. Hầu hết tuyến trùng khi thân cắt ngang bao giờ cũng có hình tròn không chia đốt, có dạng sợi chỉ hay hình thoi, không có phần phụ nào để di chuyển. Các loại tuyến trùng ít hoạt động có hình cầu và quả lê, những nhóm này ít hơn nhiều. Tylenchulus (hình quả lê) Helicotylenchus (dạng giun/xoắn) Pratylenchus (dạng giun) Heterodera (hình quả chanh) Hirschmanniella (hình giun/dài) Meloidogyne (hình cầu/bầu) Hình 1.4 Một số hình ảnh về tuyến trùng Về cấu tạo Thân thể tuyến trùng được chia làm ba phần: - Phần đầu: có đầu và yết hầu. - Phần giữa: chứa ruột giữa và các tuyến sinh dục. - Phần đuôi: bắt đầu từ hậu môn. Hình dáng của đuôi là một đặc điểm quan trọng để phân loại tuyến trùng. Vách thân tuyến trùng gồm 3 lớp: lớp cutin tương đối bền vững và có thể co giãn, trên vỏ cutin có các lỗ của hệ tiêu hóa, sinh dục, bài tiết, một số các lỗ khác của các cơ quan tiết hoặc thụ cảm khác nhau. Phía bên trong gắn với vỏ cutin là hạ bì và hệ cơ soma. Bên trong thành cơ thể là xoang cơ thể chứa các tế bào khác nhau như hệ tiêu hóa và hệ sinh sản, mà thực chất là giả xoang, không được bao bọc bằng cấu trúc biểu mô và nó được tạo áp lực thường xuyên làm cho cơ thể tuyến trùng luôn ở trạng thái căng phồng lên nhờ áp lực này làm giảm tác động lên cơ soma và cho phép tuyến trùng di chuyển được. Hệ thống thần kinh trung ương cũng liên quan rất chặt chẽ với vách thân. Hệ thần kinh của tuyến trùng gồm các bó thần kinh chạy dọc theo thân và được các vòng dây thần kinh nối liền với nhau. Bộ máy tiêu hóa của tuyến trùng thực vật gồm ống ruột, bắt đầu từ miệng và kết thúc ở hậu môn nằm về phía bụng. Tuyến trùng hại cây là những động vật phân giới rất rõ rệt. Bộ phận sinh dục của con cái và đực rất khác nhau. Hiện tượng lưỡng tính rất ít gặp. Bộ phận sinh dục của tuyến trùng gồm 2 ống cùng một lỗ dẫn chung ra ngoài. Con cái có lỗ sinh dục ở giữa thân, con đực ở ruột dưới. Hình 1.5 Hình ảnh cấu tạo tuyến trùng đực và cái. Chu kỳ sống của tuyến trùng Tuyến trùng phát triển qua các giai đoạn sau: trứng (egg), ấu trùng (juvenile), trong đó ấu trùng được chia làm 4 dạng ( ấu trùng tuổi 1,2,3, và ấu trùng tuổi 4) và tuyến trùng trưởng thành (adult nematodes). Các giai đoạn phát triển của ấu trùng có khác nhau với một số loài tuyến trùng khác nhau. Ngoài ra chúng cũng chịu ảnh hưởng cơ bản của nhiệt độ và chất lượng chất nền trong môi trường như một nguồn cung cấp thức ăn cho tuyến trùng. Ở Adenophorea ấu trùng tuổi 1 nở ra từ trứng, còn ở Secernentea, các loài ký sinh thực vật thuộc bộ Tylenchida, ấu trùng tuổi 1 phát triển trong trứng và khi nở ra ngoài là ấu trùng tuổi 2. Cơ chế nở của tuyến trùng và vai trò của các chất kích thích khác nhau cũng như cơ chế giảm hoạt động của các quá trình sống. Ở hầu hết tuyến trùng, nhất là các nhóm ký sinh thực vật, quá trình nở trứng thường có liên quan chặt chẽ đến các chất tiết ra từ thực vật. Khi tạo ra sự thay đổi độ thấm của vỏ trứng, sự nở có thể xảy ra bằng một quá trình vật lý hoặc sinh hóa. Quá trình nở trứng đến giai đoạn ấu trùng: Mỗi một giai đoạn sinh trưởng trong chu kì phát triển của tuyến trùng bướu rễ tiến hành tuần tự kế tiếp nhau theo một trình tự nhất định.Trứng kết phôi và hình thành ấu trùng tuổi 1 ngay trong vỏ trứng, túi trứng tụt ra ngoài cơ thể con cái và nằm trên bề mặt của bướu rễ trong khi đó con cái vẫn nằm bên trong mô rễ. Phần đầu của ấu trùng tuổi 1 phát triển mạnh nhất, tiếp đó đến phần giữa thân và sau cùng là phần nữa thân sau và các cơ quan bên trong bắt đầu phát triển. Ấu trùng chui ra ngoài vỏ trứng hình thành ấu trùng tuổi 2, chúng ra ngoài đất thực hiện quá trình xâm nhiễm vào cây chủ. Ấu trùng tuổi 2 tiếp xúc với bề mặt rễ dùng kim chính và xâm nhập ngay vào trong rễ. Sau khi xâm nhiễm chúng di chuyển giữa các tế bào vỏ rễ đến định vị tại vùng mô phân sinh vỏ và bắt đầu quá trình dinh dưỡng. Khi dinh dưỡng chúng tiết ra men tiêu hóa làm cho quá trình sinh lý, sinh hóa của mô rễ thay đổi hình thành tế bào khổng lồ. Cùng với sự hình thành tế bào khổng lồ các mô rễ xung quanh nơi tuyến trùng ký sinh phình to tạo thành các nốt sưng (bướu rễ). Sau đó chúng bắt đầu quá trình thay đổi để bước sang tuổi 3. Ở tuổi 3 và tuổi 4 chúng phát triển và thay đổi mạnh mẽ các cơ quan bên trong như hệ tiêu hóa và hệ sinh dục để bước sang tuổi trưởng thành. Từ tuổi 2 bước sang tuổi 3 cũng là giai đoạn biến đổi quan trọng và quyết định phân giới tính của tuyến trùng bướu rễ: con cái tiếp tục phát triển chiều ngang và có dạng hình quả lê hoặc hình giọt nước, đây cũng là đặc điểm quan trọng về hình thái và đặc tính ký sinh của tuyến trùng bướu rễ cái. Cũng từ tuổi 3 trở đi tuyến trùng bướu rễ phát triển về chiều dài và chuyển thành con đực, sau đó tuyến trùng đực đi ra ngoài đất chứ không nằm trong mô rễ cây [4]. Sự lột xác ở tuyến trùng để trở thành tuyến trùng trưởng thành Hiện tượng lột xác ở tuyến trùng vẫn còn là một điều mới mẻ chưa được biết đến nhiều. Tuy nhiên, có thể tóm tắt theo 2 kiểu lột xác ở tuyến trùng như sau : - Lột bỏ hoàn toàn lớp vỏ cutin với tất cả các lớp khác bị rũ bỏ. - Chỉ lột phần biểu bì của vỏ cutin trong khi các lớp khác bị hòa tan. Sự lột xác được bắt đầu với sự tăng cường các hoạt động trao đổi chất ở lớp hạ bì, làm cho hạ bì dưới của vỏ cutin dày lên, nhân tế bào hạ bì nở ra. Sự lột xác chính là một điều kiện cơ bản để tuyến trùng phát triển qua các giai đoạn phát triển trong vòng đời của chúng từ các giai đoạn ấu trùng cho đến lúc trưởng thành [5]. Ấu trùng tuổi 1 (trong trứng) Ấu trùng tuổi 2 Ấu trùng tuổi 3 Ấu trùng tuổi 4 Con cái trưởng thành Con đực trưởng thành Túi trứng và con cái trưởng thành Túi trứng Trứng Hình 1.6 Chu kỳ sống của tuyến trùng ký sinh thực vật [15]. 1.2.6 Sinh sản và phát triển của tuyến trùng thực vật [5] Sự sinh sản Dạng sinh sản phổ biến nhất ở tuyến trùng là sinh sản hữu tính bắt buộc (amphimitic). Đây là kiểu sinh sản do sự kết hợp của 2 tế bào sinh sản đực và cái. Với cấu tạo của bộ máy sinh dục rất phát triển nên khả năng sinh sản của chúng cũng rất lớn. Tỷ lệ đực cái trong quá trình sinh sản hữu tính phụ thuộc nhiếu yếu tố. Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng nhiếu tới quá trình sinh sản và phát triển qua các giai đoạn từ tuyến trùng non lên tuyến trùng lên tuyến trùng trưởng thành để phân giới đực cái. Tuyến trùng đẻ trứng là chủ yếu, trứng được hình thành trong cơ thể mẹ và phát triển trong tế bào trứng. Trứng sau khi thụ tinh phát triển trong túi trứng (loài Meloidogyme sp), một số khác nằm trong cơ thể mẹ (loài Heterodera), vỏ cơ thể mẹ chuyển thành nang và tuyến trùng non phát triển trong đó, sau đó chui ra ngoài ở tuổi 2 trong điều kiện ngoại cảnh phù hợp. Trường hợp này gọi là hiện tượng tuyến trùng tạo nang. Ở các loài ký sinh thực vật, thường gặp kiểu sinh sản đơn tính (parthenogeneis) và có 3 kiểu sinh sản đơn tính là : sinh sản tự giao giảm phân (meiotic automixis), sinh sản đơn tín giảm phân (meiotic parthenogeneis) và sinh sản đơn tính nguyên phân (mitotic parthenogeneis) Sinh sản tự giao giảm phân : là hiện tượng sinh sản đơn tính giảm phân tạm thời dùng để chỉ quá trình sinh sản xảy ra khi bổ sung nhiễm sắc thể lưỡng bội được phục hồi ở giai đoạn noãn bào được giảm phân bằng sự tổ hợp của thể cực thứ 2 với trứng tiền nhân. Sinh sản đơn tính giảm phân : là quá trình sinh sản mà trong đó sự tiếp hợp xảy ra và giảm số lượng nhiễm sắc thể xuất hiện ở pha tiền giảm nhiễm đầu tiên. Số lượng nhiễm sắc thể soma (lưỡng bội, tứ bội) được phục hồi bằng cách nhân đôi nhiễm sắc thể ở giai đoạn phân kỳ cuối lần một, lúc này không có sự phân chia kiểu giảm phân lần 2. Sinh sản đơn tính nguyên phân : được dùng để chỉ quá trình sinh sản xảy ra mà không có sự cặp đôi của các nhiễm sắc thể tương đồng ở kỳ trước, và do đó số lượng nhiễm sắc thể soma được giữ nguyên. Kết quả dẫn đến sự hình thành thể phân cực thứ nhất và noãn bào đơn bội tiền nhân, từ thời điểm này quá trình phát triển phôi diễn ra bình thường. Ngoài ra còn gặp dạng sinh sản lưỡng tính ở các giống tuyến trùng ăn vi khuẩn như Caenorhabditis, tuyến trùng ký sinh gây bệnh côn trùng (Heterorhabditis) và Heterogonema (mermitid ký sinh ở sâu cánh cứng nitidulid). Trứng được đẻ ra ngoài đất hoặc vào các mô thực vật (đối với tuyến trùng ký sinh thực vật). Trong các loài có con đực, thường tỷ lệ đực – cái không cân bằng và có phần nghiêng về phía con cái khi quần thể phải chịu sức ép chung của môi trường, ngay cả khi giới tính đã được xác định bằng cơ chế di truyền (Yeates, 1987). Ở một số loài tuyến trùng thuộc họ Heteroderidae, khi con cái phát triển đạt đến giai đoạn cuối, trứng được giữ lại bên trong cơ thể chúng và con cái tạo thành một cái bọc chứa trứng (cyst). Trong khi đó ở nhóm nội ký sinh cố định, tuyến trùng cái đẻ hàng loạt trứng vào một túi gelatin do nó tự tiết ra trong quá trình đẻ trứng gọi là túi trứng. Cyst và túi trứng thực chất là những cấu tạo thích nghi và tiến hóa nhằm bảo vệ trứng khỏi các điều kiện bất lợi của môi trường. Quá trình phát triển Tuyến trùng phát triển qua 3 giai đoạn: trứng, tuyến trùng non và trưởng thành. Tốc độ phát triển của tuyến trùng phụ thuộc rất lớn vào điều kiện dinh dưỡng. Trứng: thường có hình bầu dục dài hay hình quả thận, cũng có loại trứng hình tròn, tương đối lớn. Trứng có vỏ nhiều lớp và chứa một ít lòng đỏ trong nguyên sinh chất. Trứng thường được thụ tinh khi chưa được chín hoàn toàn. Tuyến trùng non: khác con trưởng thành ở bộ phận sinh dục chưa phát triển, có một lớp vỏ cutin bao bọc, phát triển bằng con đường lột xác. Tuyến trùng thực vật non có 4 tuổi và tuổi thứ 5 là trưởng thành. Kích thước ở các tuổi khác nhau. Tuyến trùng có hai dạng biến thái: biến thái hoàn toàn ở các loài chuyển động được và biến thái không hoàn toàn ở các loài sống cố định. 1.2.7 Sự di chuyển và phát tán của tuyến trùng [5] Hầu hết các loài tuyến trùng đều có ít nhất một vài lần di chuyển trong vòng đời của mình. Sự di chuyển của tuyến trùng được tạo ra bằng các sóng lệch pha của các cơ co giãn ở mặt lưng và bụng dẫn đến chuyển động uốn khúc hoặc các sóng được tạo ra cùng pha dẫn đến hình thành chuyển động kiểu giun đất. Tuy nhiên, khả năng di chuyển của tuyến trùng là rất hạn chế, các nghiên cứu cho thấy, chúng chỉ có thể di chuyển khoảng vài cm trong vòng một năm. Sự di chyển của tuyến trùng còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường khác nhau như tuyến trùng sống tự do trong đất chịu ảnh hưởng của cấu trúc đất (cấu trúc hạt, độ dốc,), sự dẫn dụ của các chất kích thích tiết ra từ rể, từ con mồi. 1.2.8 Các yếu tố ảnh hưởng lên đời sống tuyến trùng [5] Các yếu tố sinh học (biotic) và không sinh học (abiotic) đều có tác động đến cấu trúc quần xã tuyến trùng về định tính hoặc định lượng ở các mức độ khác nhau và tùy từng giai đoạn phát triển khác nhau của tuyến trùng. Bảng 1.1 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng lên đời sống tuyến trùng thực vật Các yếu tố không sinh học Các yếu tố sinh học A. Địa hình A. Vật chủ 1. Độ cao 1. Thích hợp 2. Độ dốc 2. Điểm sinh dưỡng có sẵn 3. Độ phơi sáng B. Tuyến trùng ký sinh 4. Tính chất bề mặt 1. Vòng đời B. Môi trường đất 2.Hệ số sinh sản 1. Độ ẩm 3. Cơ chế tồn tại Lượng mưa 4. Tỷ lệ giới tính Lượng tuyết 5. Khả năng nhiễm Thoát nước bề mặt C. Hoạt động của con người Nội tiêu 1. Chế độ canh tác Sương Chế độ tưới nước 2. Nhiệt độ Luân, xen canh Nhiệt độ trung bình Các giống chống chịu Nhiệt độ quá ngưỡng Thuốc hóa học Thời gian quá ngưỡng 2. Chế độ duy trì bảo tồn Tổng nhiệt D. Các sinh vật khác 3. Không khí 1. Nấm 4. Độ xốp của đất 2. Vi khuẩn 5. Cấu trúc của đất 3. Tuyến trùng 6. pH và phân vô cơ 4. Virus và các loài liên quan 7. Phân hữu cơ 5. Côn trùng và ve bét 8. Độ thoáng khí 6. Các động vật khác 1.2.9 Mối quan hệ giữa nitơ, phospho đối với quần xã tuyến trùng đất [17] Tuyến trùng đóng vai trò là một mắt xích trong chuỗi thức ăn trong hệ sinh thái đất. Là một cơ thể mang nitơ, phospho có được từ nguồn dinh dưỡng vi khuẩn (bacterivores), nấm (fungivores) và từ loài tuyến trùng khác (predators). Nhờ có tuyến trùng mà các chu trình nitơ, phospho được thực hiện một cách đều đặn và nhanh chóng. Thay vào đó, nitơ và phospho cũng là nguồn dinh dưỡng quan trọng cần thiết cho hoạt động sống của tuyến trùng như sinh sản, sinh trưởng và phát triển số lượng cá thể. Hàm lượng nitơ và phospho trong đất có ảnh hưởng đến sự phân bố loài, cấu trúc quần xã tuyến trùng cũng như khả năng sinh sản và sinh trưởng của chúng. Nghiên cứu thí nghiệm bón phân nitơ trong các điều kiện có lượng CO2 khí quyển được kiểm soát của nhóm tác giả gồm Wenju Liang, Qi Li, Young Jiang, Yi Shi, Jianguo Zhu, Deborah A.Neher được báo cáo vào năm 2006 cho thấy trong điều kiện không bón phân và không gia tăng lượng CO2 ảnh hưởng đáng kể đến sự phong phú của nhóm tuyến trùng ăn vi khuẩn (bacterivores) và nhóm ký sinh thực vật (plant parasitic) ở bất kỳ giai đoạn phát triển nào của cây lúa mỳ. Sự phong phú của nhóm tuyến trùng ăn tạp-ăn thịt (omnivores-predators) gia tăng khi có sự gia tăng lượng CO2 ở giai đoạn nảy mầm của lúa mỳ nhưng không bị ảnh hưởng bởi sự bón phân nitơ. Ngược lại, sự phong phú của nhóm tuyến trùng ăn nấm (fungivores) gia tăng khi gia tăng sự bón phân nitơ nhưng không bị ảnh hưởng bởi nồng độ CO2. Sự phong phú của nhóm ăn nấm là ít nhất. 1.3 Cơ sở phòng trừ tuyến trùng - Mục tiêu: + Giảm mật độ quần thể tuyến trùng ban đầu. + Giảm số cây trồng bị nhiễm tuyến trùng. Trong đó giảm mật độ quần thể tuyến trùng gây hại ban đầu bằng các biện pháp: - Giết tuyến trùng bằng cách làm mất nguồn dinh dưỡng để tuyến trùng chết đói. - Giết trực tiếp tuyến trùng bằng hóa chất hoặc bắt kỳ một kỹ thuật khác được dùng trước khi gieo trồng. - Sử dụng các hóa chất một cách hợp lý để chống lại tuyến trùng trên đồng ruộng có cây trồng. Một số tuyến trùng (Aphelenchoides, Rhabdinaphelenchus và Bursaphelenchus) có tỷ lệ sinh sản cao cho nên mật độ quần thể ban đầu thấp vẫn gây hại trầm trọng. Đối với những loài này cần phải giảm số lượng cây trồng bị nhiễm bằng sự loại trừ các nguồn tuyến trùng nhiễm bằng các biện pháp chữa bệnh các cây trồng bị nhiễm tuyến trùng [5]. - Biện pháp phòng trừ: 1.3.1 Phòng ngừa [5] Phòng ngừa là giải pháp đầu tiên quan trọng nhất trong quản lý tuyến trùng. Chúng nhiều biện pháp khác nhau như: sản xuất nguồn giống sạch, xử lý giống bị nhiễm tuyến trùng trước khi gieo trồng, kiểm tra và vệ sinh đồng ruộng , ngăn ngừa tuyến trùng lây nhiễm theo người, máy móc, dụng cụ nông nghiệp hoặc theo đường nước. Cần tạo ra các nguồn giống sạch tuyến trùng bằng việc sản xuất nguồn giống trong các vườn nhân giống, ở đó đất đã được thu mẫu kiểm tra định kỳ hoặc đã được khử trùng. Xử lý nguồn giống bị nhiễm tuyến trùng bằng xử lý nhiệt loại bỏ nguồn giống đó. Cần làm sạch dụng cụ máy móc trước khi chuyển sang cánh đồng mới, hoặc làm lắng đọng tuyến trùng trong thùng hoặc bể chứa nước có thể làm giảm sự hiện diện của chúng trong nước tưới và hạn chế sự lây lan của tuyến trùng. 1.3.2 Luân canh [5,10] Đây được coi là biện pháp quản lý tuyến trùng đơn giản. Các cây luân canh là cây miễn nhiễm hoặc có khả năng chống chịu cao với một hoặc một vài loại tuyến trùng. Ví dụ, cà chua là một cây trồng kinh tế nhưng cũng rất mẫn cảm với các loại tuyến trùng bướu rễ, trong trường hợp tuyến trùng hại cây cà chua không phải là M. hapla hoặc chủng 1 của M. arenaria thì có thể luân canh bằng cây đậu phộng, là cây không có nguy cơ bị hại bởi hầu hết các loài khác của giống Meloidogyne. Tuyến trùng không thể sinh sản trên rễ cây đậu phộng, nhiều ấu trùng trong đất sẽ chết hoặc trở nên không có khả năng nhiễm do bị đói hoặc do sự tấn công của vật ăn thịt, nấm hoặc bệnh khác. Có thể dùng các loại cây dẫn dụ thu hút tuyến trùng (trồng cây bẫy tuyến trùng) bằng phương pháp trồng xen (sau đó nhổ đi). Dùng những cây trồng xen mà rễ bài tiết các chất mang tính xua đuổi tuyến trùng: cúc vạn thọ ( Tagetes patula, T. erecta) làm giảm số lượng Pratylenchus pratensis và P. crenatus. Gieo 1 – 2 lần trong 3 – 4 năm trên đất nhiễm Pratylenchus sp. Đất trồng thuốc lá luân canh với cây trồng nước, trồng đậu và không trồng cây họ cà, kết hợp với trồng xen cây cúc vạn thọ. 1.3.3 Biện pháp canh tác [5,10] Gieo trồng sớm: điều chỉnh thời vụ gieo trồng để tránh giai đoạn mẫn cảm tuyến trùng. Ở vùng ôn đới có thể gieo hoặc trồng ở thời kỳ lạnh, vì vậy cây trồng có thể phát triển trước khi tuyến trùng hoạt động. Làm khô ruộng : hầu hết các loài tuyến trùng trong trạng thái hoạt động rất mẫn cảm với sự khô nhanh. Khi chuyển chúng trực tiếp từ nước vào môi trường có độ ẩm tương đối thấp hoặc áp suất thẩm thấu cao, chúng có thể bị chết vài phút. Làm ải, phơi đất khô dưới ánh nắng mặt trời sau thu hoạch 3 – 4 tuần và trước khi gieo trồng có tác dụng tiêu diệt và hạn chế được sự ký sinh và phát triển của một số tuyến trùng sống và tích lũy trong đất. Ở vùng hạn và bán khô hạn 80% tuyến trùng chết có thể đạt được bằng sự khô tức thời và mạnh của đất trong một thời gian ngắn. Việc cày xới sẽ làm trứng và ấu trùng cảm nhiễm chết do bị phơi và khô nhanh. Làm ngập nước :là biện pháp kinh tế và rất hiệu quả để phòng trừ tuyến trùng, quá trình này làm giảm nồng độ oxi và tăng CO2 cũng như làm thay đổi hóa học trong đất như: phản nitrit hóa, tích lũy chất amonia, giảm sắt, tăng các loại axit hữu cơ. Hầu hết môi trường của tuyến trùng bướu rễ sẽ bị phá hủy trong thời gian ngập 7 tháng. Cho ngập nước là một biện pháp kinh tế và rất hiệu quả để phòng trừ tuyến trùng hại chuối ở những cánh đồng chuối trồng trên đất sét bùn tại Surinam (Châu Phi). 1.3.4 Biện pháp hóa học [5,10] Từ những năm 1970 trở lại đây các loại thuốc hóa học khác nhau đã được sử dụng rộng rãi để phòng trừ tuyến trùng ký sinh thực vật như các loại thuốc xông hơi, các loại thuốc không xông hơi. Tuy nhiên biện pháp này lại gây hậu quả xấu đến môi trường và sức khỏe cộng đồng, đặc biệt thuốc hóa học cũng làm cho nhiều loại tuyến trùng trở nên kháng thuốc. Do đó cũng chỉ nên dùng thuốc hóa học trong trường hợp cần thiết và phải sử dụng chúng một cách hợp lý. Đưa thuốc vào độ sâu 35 – 40 cm, đã cày bừa kỹ, ẩm độ 75% và nhiệt độ phải phù hợp trong thời điểm cần xử lý với từng loại thuốc, dùng thuốc vào đúng giai đoạn mẫn cảm nhất của tuyến trùng, có thể thực hiện trước khi trồng, sau khi thu hoạch và trong bảo quản. 1.3.5 Biện pháp vật lý [5] Tuyến trùng rất mẫn cảm với nhiệt độ, hầu hết tuyến trùng ký sinh thực vật bị phá hủy ở nhiệt độ 600C trong vòng 30 phút. Do đó sử dụng các biện pháp như: xử lý khói ( khử trùng đất bằng khói); phơi nắng: đồng ruộng được phay đất và tháo nước cạn sau đó phủ các tấm polyetylene, hiệu quả được chứng minh đạt kết quả tốt; khử trùng bằng nhiệt điện: được áp dụng trong các nhà kính hoặc vườn cây quý, khi nhiệt độ được duy trì ở 500 C trong vòng một giờ thì hầu hết tuyến trùng bướu rễ trong đất bị chết; bằng nhiệt vi sóng; đốt đồng sau khi thu hoạch; khử trùng nguyên liệu gieo trồng bằng nhiệt; chiếu xạ: làm giảm khả năng sự thụ tinh, làm chậm sự phát triển cơ quan sinh dục, giảm lượng trứng đẻ, làm trứng nở chậm và làm biến đổi hình thái tuyến trùng. Tất cả các phương pháp trên đều đem lại hiệu quả cao nhưng giá thành cao và chỉ ứng dụng ở qui mô nhỏ như nhà lưới hoặc phòng thí nghiệm. 1.3.6 Biện pháp sinh học 1.3.6.1 Các tác nhân thiên địch Tuyến trùng ký sinh thực vật bị tấn công bằng các loại thiên địch trong đất như: virus, vi khuẩn, nấm, Rickettsia, đơn bào, Tardigrade, Tuberlaria, Enchytraeid, ve bét, côn trùng và tuyến trùng ăn thịt. Sử dụng các vi sinh vật đối kháng có ở trong đất, các tuyến trùng ăn thịt, nấm ký sinh bậc 2 dùng để tiêu diệt tuyến trùng. Các loại nấm Dactularia, Harposporium anguillulae, Arthrobotrys oligospora tiêu diệt tuyến trùng bằng cách ký sinh, bao vây tuyến trùng và sử dụng cơ thể tuyến trùng thực vật làm thức ăn. Các loài tuyến trùng ăn thịt như loài Mononchus (họ Mononchidae) chuyên ăn tuyến trùng bướu rễ, mỗi con ăn thịt trên 80 con tuyến trùng hại cây trong một ngày [10]. - Vi khuẩn Pasteuria penetrans: đây là loại ký sinh bắt buộc ở một số tuyến trùng ký sinh thực vật như các loại ấu trùng của Meloidogyne spp, Pratylenchus spp,Vi khuẩn Pasteuria penetrans rất độc và có thể giảm mật độ quần thể tuyến trùng Meloidogyne trong chậu đến 99% trong 3 tuần. Loại vi khuẩn này xem như tác nhân sinh học có tiềm năng trong phòng trừ sinh học, nhưng khả năng thương mại còn khó khăn. Một số kết quả điều tra ban đầu cho thấy ở Việt Nam có hơn 20 loài tuyến trùng trong tự nhiên bị nhiễm vi khuẩn Pasteuria penetrans như Meloidogyne spp, Pratylenchus spp, Helicotylenchus spp,(Nguyen N.C & Sturhan, D., chưa công bố) [5]. - Nấm bẫy tuyến trùng: đây là các loài nấm có khả năng tạo ra những mạng bẫy dạng lưới dính để bắt giữ và ăn thịt tuyến trùng [5]. - Nấm nội ký sinh tuyến trùng là các loài nấm có khả năng dính và xâm nhập vào cơ thể tuyến trùng để ký sinh gây bệnh cho tuyến trùng. Một số loài nấm như Nematoctonus spp, Meria coniospora đã thử nghiệm và cho kết quả nhất định [5]. - Vi sinh vật đối kháng: là các loại nấm và vi khuẩn có khả năng cạnh tranh chỗ ở và thức ăn với tuyến trùng do đó chúng có khả năng han chế hoạt động và sinh sản của tuyến trùng [5]. Windham và cộng sự (1989) đã tiến hành sử lý đất với nấm Trichoderma harzianum và Trichoderma koningii, sau đó trồng ngô, kết quả cho thấy ở các lô thí nghiệm đã làm giảm quá trình sinh trứng của tuyến trùng nốt rễ Meloidogyne arenaria so với đối chứng. Việc kết hợp Trichoderma harzianum khi kết hợp với cây khác (như bánh dầu của cây thầu dầu) cũng làm giảm tuyến trùng Meloidogyne incognita [18]. Có rất nhiều cơ chế có liên quan đến hoạt động kiểm soát sinh học của Trichoderma spp như: tiết kháng sinh, cạnh tranh dinh dưỡng, ký sinh lên nấm bệnh, hệ enzyme thủy phân. Các enzyme như chitinases, glucanases, và proteases rất quan trọng đối với quá trình ký sinh nấm. Trichoderma spp còn có tác dụng kiểm soát các loại nấm bệnh khác như: Rhizoctonia spp, Sclerotium rolfsii, Phytophthora spp, Pythium spp, Penicillium diditatum. Vi khuẩn Pseudommonas fluorescence cũng có khả năng đối kháng với một số tuyến trùng ký sinh [5]. Phòng trừ tuyến trùng bằng phương pháp sinh học là một hướng phòng trừ mang lại hiệu quả kinh tế, có thể lợi dụng được đặc điểm tự nhiên sẵn có trong đất để phòng trừ, làm giảm số lượng tuyến trùng ở trong đất. Tuy nhiên, để tiến tới ứng dụng phương pháp này rộng rãi trong sản xuất hiện nay còn chưa rộng rãi. 1.3.6.2 Chế phẩm sinh học Một số cây trồng và cây hoang dại đã được dùng để tạo các chế phẩm phòng trừ tuyến trùng như cây neem (Azadirachta indica A.Juss) có chứa hoạt chất azadirachtin, hạt cây củ đậu, rễ cây ruốc cá, hạt và lá cây sầu đâu rừng ở Việt Nam (Brucea javanica) chúng chứa các hợp chất phenolic, glucid, các alkaloid, có tác dụng gây độc diệt tuyến trùng và một số sâu hại. Các chế phẩm như: HBJ, LBJ ( từ quả ,lá cây sầu đâu rừng) cho hiệu quả phòng trừ từ 75 – 98% với liều 40- 60 g/ m2 (Nguyễn Ngọc Châu, Nguyễn Vũ Thanh,1993; Nguyễn Thị Yến, 1997) [5]. Các sản phẩm sinh học từ cây Neem Azadirachta indica A. Juss. (họ Meliaceae), có tác dụng kiểm soát hơn 16 loài tuyến trùng ký sinh thực vật và hơn 400 loài động vật chân đốt ở các loài cây lương thực quan trọng. Hoạt tính sinh học của cây Neem trong kiểm soát côn trùng, sâu bệnh nói chung và tuyến trùng nói riêng đó là nhờ các hợp chất như: triterpenes, đặc biệt là các limonoid (salanin, nimbin, nimbidin,..), azadirachtin và các chất tương tự. Tất cả các sản phẩm của cây neem đều có kết quả tốt trong việc làm giảm mật độ các nhóm tuyến trùng ký sinh thực vật như: Radopholus similis, Pratylenchus goodeyi, Meloidogyne spp. Bên cạnh đó, bánh dầu neem chứa khoảng 1,00-1,40% hợp chất sulfur, khoảng 5,5-7,0% N, khoảng 0,7-1,2% P2O5 và 1,2- 1,5% K2O. Bánh dầu neem là nguồn phân hữu cơ rất tốt, vừa cung cấp dinh dưỡng cho cây, vừa diệt các loài tuyến trùng, kiến mối trong đất và có khả năng ức chế quá trình nitrat hóa trong đất, làm tăng hiệu quả sử dụng đạm của cây trồng [22]. Trong các sản phẩm bánh dầu neem và bột hạt cho kết quả tốt nhất vì dầu neem tuy cũng có tác động ngăn ngừa tuyến trùng nhưng lại có tác động không mong muốn khác là có chứa độc tố cho cây, còn đối với bột nhân hạt lại làm cho cây trở nên khô vì chứa lượng dầu cao trong nhân hạt, lượng dầu này cản trở quá trình hấp thu nước và quá trình chuyển hóa các chất dinh dưỡng. Vai trò của chế phẩm sinh học: - Không ảnh hưởng đến sức khỏe con người, vật nuôi, cây trồng. Không ô nhiễm môi trường sinh thái; có tác dụng cân bằng hệ sinh thái (vi sinh vật, dinh dưỡng,v.v.) trong môi trường đất. - Không làm hại kết cấu đất, không làm chai đất, thoái hóa đất mà còn góp phần tăng độ phì nhiêu của đất; có tác dụng đồng hóa các chất dinh dưỡng, góp phần tăng năng suất và chất lượng nông sản. - Có tác dụng tiêu diệt côn trùng gây hại, giảm thiểu bệnh hại, tăng khả năng đề kháng bệnh của cây trồng mà không làm ảnh hưởng đến môi trường như các thuốc bảo vệ thực vật có nguồn gốc hóa học. - Có khả năng phân hủy, chuyển hóa các chất hữu cơ bền vững, các phế thải sinh học, phế thải nông nghiệp, công nghiệp, góp phần làm sạch môi trường. Các chế phẩm sinh học ứng dụng cho cây trồng hiện nay cơ bản được chia làm 3 nhóm sản phẩm với tính năng khác nhau: - Nhóm chế phẩm sinh học ứng dụng cho phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng: chẳng hạn, các sản phẩm chế biến từ cây Neem như VINEEM 1500 EC của công ty Thuốc sát trùng Miền Nam, được chiết xuất từ nhân hạt neem có chứa hoạt chất azadirachtin, có hiệu lực phòng trừ nhiều sâu hại trên cây lúa, rau màu, cây công nghiệp, cây ăn trái, hoa kiểng. Các sản phẩm thương mại tương tự từ cây neem còn có Neemaza, Neemcide 3000 SP, Bimectin 0,5 EC. - Nhóm chế phẩm sinh học dung cho sản xuất phân bón hữu cơ sinh học, phân hữu cơ vi sinh, chất kích thích tăng trưởng bón cho cây trồng. - Nhóm chế phẩm sinh học dùng cho cải tạo đất, xử lý phế thải nông nghiệp. 1.3.7 Tác động của compost đến tuyến trùng - Làm thay đổi các đặc tính lý và hóa của đất, ngăn chặn sự phát triển của tuyến trùng. - Phóng thích những chất dinh dưỡng làm bộ rễ phát triển nhanh hơn làm cây trưởng thành toàn diện, điều này sẽ giúp cho các cây thoát khỏi sự tấn công của tuyến trùng. - Kích thích tăng sức đề kháng của thực vật chống lại các tuyến trùng ký sinh thực vật. - Những chất có hoạt tính gây độc cho tuyến trùng hiện diện trong bánh dầu neem được phân rã sau khi hòa tan trong nước. - Gia tăng những động vật ăn thịt và hoạt động ký sinh của khu hệ vi sinh vật đất. - Những chất độc được tạo ra trong suốt quá trình vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ. - Hoạt động của vi sinh vật trong suốt quá trình phân hủy bánh dầu neem tạo ra những chất chuyển hóa có hoạt tính gây độc đối với các tuyến trùng ký sinh thực vật.