Bài 18: Ứng dụng công nghệ vi sinh trong phòng trừ sâu, bệnh hại cây trồng

I. Lý thuyết trọng tâm

1. Chế phẩm vi khuẩn trừ sâu hại cây trồng

a) Khái niệm

Chế phẩm vi khuẩn trừ sâu là sản phẩm chứa vi khuẩn có khả năng gây độc cho sâu hại, khiến sâu bị suy yếu, hoạt động chậm dần và chết.

Vi khuẩn được sử dụng phổ biến nhất hiện nay là Bacillus thuringiensis (viết tắt Bt). Từ loài vi khuẩn này, người ta đã sản xuất ra chế phẩm trừ sâu Bt.

b) Quy trình sản xuất (6 bước)

Bước Nội dung
1 Sản xuất giống vi khuẩn cấp 1 từ giống vi khuẩn thuần chủng
2 Sản xuất giống vi khuẩn cấp 2 từ giống cấp 1
3 Lên men, tăng sinh khối vi khuẩn trong môi trường thích hợp
4 Sấy khô và nghiền sản phẩm lên men
5 Phối trộn cơ chất, phụ gia để tạo thành chế phẩm
6 Đóng gói, bảo quản nơi thoáng mát

c) Tác dụng

Vi khuẩn Bt có khả năng tổng hợp tinh thể protein gây độc cho sâu non. Khi sâu ăn phải, tinh thể protein hoà tan trong dịch ruột → gây tổn thương màng ruột → sâu chán ăn, ngừng ăn → chết sau 2 – 4 ngày.

Tinh thể protein này ít độc với môi trường và các loài có ích (cá, ong mật…) → đây là biện pháp phòng trừ an toàn cho con người và hệ sinh thái.

Sâu non trước khi nhiễm (a), ngừng ăn (b) và chết (c) sau khi nhiễm chế phẩm
Sâu non trước khi nhiễm (a), ngừng ăn (b) và chết (c) sau khi nhiễm chế phẩm

d) Cách sử dụng

  • Pha chế phẩm theo đúng hướng dẫn
  • Phun hoặc rắc trực tiếp lên bộ phận cây bị sâu hại, thời điểm tốt nhất là khi sâu non mới nở
  • Hiệu quả cao với: sâu róm hại thông, sâu tơ hại rau, sâu khoang hại rau…

2. Chế phẩm virus trừ sâu hại cây trồng

a) Khái niệm

Chế phẩm virus trừ sâu là sản phẩm chứa các virus có khả năng gây bệnh cho sâu, khiến sâu suy yếu, hoạt động chậm và chết. Hiện đã phát hiện hơn 250 loài virus gây bệnh cho sâu, phổ biến nhất là nhóm virus nhân đa diện NPV.

b) Quy trình sản xuất (6 bước)

Bước Nội dung
1 Chuẩn bị giống virus thuần chủng + Nhân nuôi vật chủ (sâu non)
2 Lây nhiễm virus lên vật chủ
3 Nhân nuôi virus trên vật chủ để tăng sinh khối
4 Nghiền, lọc, li tâm lấy dịch chứa virus
5 Phối trộn cơ chất, phụ gia để tạo chế phẩm
6 Đóng gói, bảo quản

⚠️ Điểm khác biệt quan trọng: Virus không thể nhân nuôi trên môi trường nhân tạo (khác với vi khuẩn và nấm), bắt buộc phải nhân nuôi trên vật chủ sống (sâu non). Do đó, quy trình sản xuất chế phẩm virus luôn có bước nhân nuôi nguồn vật chủ sạch.

c) Tác dụng

Virus NPV xâm nhập vào tế bào sâu, nhân lên nhanh chóng bên trong → rối loạn quá trình trao đổi chất → sâu ngừng ăn → chết sau khoảng 2 – 5 ngày.

Dấu hiệu nhận biết sâu chết do virus: cơ thể mềm nhũn, chứa dịch virus, treo ngược trên cây.

Chế phẩm virus không gây độc cho con người và môi trường.

Sâu non bị nhiễm virus NPV (mềm nhũn, treo ngược)
Sâu non bị nhiễm virus NPV (mềm nhũn, treo ngược)

d) Cách sử dụng

  • Phun trực tiếp chế phẩm lên cây bị sâu hại
  • Khi sâu chết, virus phát tán ra ngoài và tiếp tục lây nhiễm cho lứa sâu kế tiếp → hiệu quả mang tính lan truyền và tích luỹ
  • Hiệu quả cao với: sâu xanh hại bông, sâu hại thuốc lá, sâu róm hại thông…

3. Chế phẩm nấm trừ sâu, bệnh hại cây trồng

a) Khái niệm

Cần phân biệt rõ hai loại chế phẩm nấm:

Loại Định nghĩa Loài nấm phổ biến
Chế phẩm nấm trừ sâu Chứa nấm có khả năng gây bệnh trực tiếp cho sâu hại, làm sâu yếu và chết Nấm trắng Beauveria bassiana, B. brongniartii; nấm xanh Metarhizium anisopliae; nấm bột Nomuraea rileyi
Chế phẩm nấm trừ bệnh Chứa nấm đối kháng có khả năng cạnh tranh dinh dưỡngtiết hoạt chất ức chế vi sinh vật gây bệnh cây trồng Nấm đối kháng Trichoderma

b) Quy trình sản xuất (6 bước)

Bước Nội dung
1 Sản xuất giống nấm cấp 1 từ nguồn nấm thuần chủng
2 Sản xuất giống nấm cấp 2 từ giống cấp 1
3 Lên men, tăng sinh khối nấm trong môi trường thích hợp
4 Sấy khô nấm
5 Phối trộn cơ chất, phụ gia để tạo chế phẩm
6 Đóng gói, bảo quản

c) Tác dụng

Đối với chế phẩm nấm trừ sâu: Nấm xâm nhập vào khoang cơ thể sâu hại → sinh ra độc tố → sâu yếu dần, ngừng ăn → chết sau 2 – 7 ngày. Sâu chết có đặc điểm: thân cứng lại, bề mặt có màu hồng, vàng nhạt, xanh hoặc trắng tuỳ thuộc vào màu bào tử của loài nấm gây bệnh.

Đối với chế phẩm nấm trừ bệnh: Nấm đối kháng hoạt động bằng cách cạnh tranh dinh dưỡng với vi sinh vật gây bệnh, đồng thời tiết ra hoạt chất kháng sinh và enzyme tiêu diệt chúng.

Cả hai loại chế phẩm nấm đều không gây độc cho con người và môi trường → là biện pháp phòng trừ sinh học điển hình.

Các bước sản xuất chế phẩm nấm trừ sâu, bệnh
Các bước sản xuất chế phẩm nấm trừ sâu, bệnh

d) Cách sử dụng

  • Phun trực tiếp chế phẩm lên cây trồng, hoặc
  • Trộn với phân hữu cơ rắc lên bề mặt đất quanh gốc cây, sau đó xới đất lấp nhẹ lên trên

Phạm vi ứng dụng:

  • Chế phẩm nấm trừ sâu: phòng trừ bọ hung hại mía, rầy nâu hại lúa, bọ cánh cứng hại khoai tây…
  • Chế phẩm nấm trừ bệnh: phòng trừ bệnh lở cổ rễ cà chua, khoai tây; tuyến trùng hại hồ tiêu…

4. Ưu điểm và hạn chế chung của chế phẩm vi sinh vật

Ưu điểm Hạn chế
Không gây độc hại cho người, gia súc Tác động chậm, không dập dịch ngay khi sâu bệnh bùng phát số lượng lớn
Không ảnh hưởng đến chất lượng nông sản, đất trồng, môi trường Là sinh vật sống nên chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi thời tiết → hiệu quả phòng trừ có thể bị hạn chế
Ít thấy hiện tượng sâu kháng thuốc Giá thành tương đối cao
Hiệu quả kéo dài, mang tính tích luỹ cho các vụ trồng sau
Sử dụng đúng kĩ thuật → hiệu quả kinh tế cao

5. Bảng so sánh 3 loại chế phẩm vi sinh vật

Tiêu chí Chế phẩm vi khuẩn (Bt) Chế phẩm virus (NPV) Chế phẩm nấm
Vi sinh vật Vi khuẩn Bacillus thuringiensis Virus nhân đa diện NPV Nấm (Beauveria, Metarhizium, Trichoderma…)
Cách nhân nuôi Trên môi trường nhân tạo Bắt buộc trên vật chủ sống (sâu non) Trên môi trường nhân tạo
Cơ chế gây hại sâu Tinh thể protein phá huỷ màng ruột Nhân lên trong tế bào → rối loạn trao đổi chất Xâm nhập khoang cơ thể → tiết độc tố
Thời gian sâu chết 2 – 4 ngày 2 – 5 ngày 2 – 7 ngày
Biểu hiện sâu chết Sâu non ngừng ăn, chết Mềm nhũn, treo ngược trên cây Thân cứng lại, có màu (hồng/vàng/xanh/trắng)
Trừ bệnh được không? Không (chỉ trừ sâu) Không (chỉ trừ sâu) – chế phẩm nấm đối kháng (Trichoderma) trừ được bệnh hại cây trồng
Đối tượng phòng trừ Sâu róm, sâu tơ, sâu khoang hại rau Sâu xanh hại bông, thuốc lá; sâu róm hại thông Trừ sâu: bọ hung, rầy nâu, bọ cánh cứng. Trừ bệnh: lở cổ rễ, tuyến trùng
An toàn

II. Sơ đồ tư duy

1. Chế phẩm vi khuẩn trừ sâu

  • 1.1. Vi khuẩn phổ biến: Bacillus thuringiensis (Bt)
  • 1.2. Sản xuất: Giống thuần chủng → Cấp 1 → Cấp 2 → Lên men tăng sinh khối → Sấy khô, nghiền → Phối trộn phụ gia → Đóng gói
  • 1.3. Cơ chế: Tinh thể protein → hoà tan trong dịch ruột → phá huỷ màng ruột → sâu chết sau 2 – 4 ngày
  • 1.4. Sử dụng: Phun/rắc khi sâu non mới nở. Hiệu quả với sâu róm, sâu tơ, sâu khoang

2. Chế phẩm virus trừ sâu

  • 2.1. Virus phổ biến: Virus nhân đa diện NPV (hơn 250 loài)
  • 2.2. Sản xuất: Chuẩn bị virus thuần chủng + nhân nuôi vật chủ → Lây nhiễm → Nhân nuôi trên vật chủ → Nghiền, lọc, li tâm → Phối trộn → Đóng gói
  • 2.3. Đặc biệt: Virus không nhân nuôi được trên môi trường nhân tạo → phải dùng vật chủ sống
  • 2.4. Cơ chế: Nhân lên trong tế bào → rối loạn trao đổi chất → sâu chết sau 2 – 5 ngày (mềm nhũn, treo ngược)
  • 2.5. Sử dụng: Phun trực tiếp. Virus phát tán → lây tiếp lứa sâu sau. Hiệu quả với sâu xanh, sâu róm

3. Chế phẩm nấm trừ sâu, bệnh

  • 3.1. Hai loại:
    • Nấm trừ sâu: Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae, Nomuraea rileyi
    • Nấm trừ bệnh (đối kháng): Trichoderma
  • 3.2. Sản xuất: Giống thuần chủng → Cấp 1 → Cấp 2 → Lên men tăng sinh khối → Sấy khô → Phối trộn → Đóng gói
  • 3.3. Cơ chế trừ sâu: Xâm nhập khoang cơ thể → tiết độc tố → sâu chết sau 2 – 7 ngày (thân cứng, có màu bào tử)
  • 3.4. Cơ chế trừ bệnh: Cạnh tranh dinh dưỡng + tiết hoạt chất kháng sinh, enzyme → tiêu diệt VSV gây bệnh
  • 3.5. Sử dụng: Phun lên cây hoặc trộn phân hữu cơ rắc quanh gốc

4. Đánh giá chung chế phẩm vi sinh vật

  • 4.1. Ưu điểm: An toàn, không gây kháng thuốc, hiệu quả tích luỹ
  • 4.2. Hạn chế: Tác động chậm, phụ thuộc thời tiết, giá thành cao, không dập dịch khi bùng phát lớn

III. Bảng sai lầm thường gặp

STT Sai lầm Đính chính
1 Cho rằng cả 3 loại chế phẩm (vi khuẩn, virus, nấm) đều được sản xuất bằng cách nhân nuôi trên môi trường nhân tạo. Virus không thể nhân nuôi trên môi trường nhân tạo, bắt buộc phải nhân nuôi trên vật chủ sống (sâu non). Chỉ vi khuẩn và nấm mới nuôi được trên môi trường nhân tạo. Đây là điểm khác biệt quan trọng nhất khi so sánh quy trình sản xuất 3 loại chế phẩm.
2 Nhầm lẫn rằng chế phẩm vi sinh vật có thể dập dịch ngay khi sâu bệnh bùng phát số lượng lớn. Chế phẩm vi sinh vật có tác động chậm (sâu chết sau 2 – 7 ngày), không có khả năng dập dịch nhanh. Khi sâu bệnh bùng phát với mật độ cao, cần kết hợp thêm các biện pháp khác.
3 Cho rằng chỉ có chế phẩm nấm mới trừ được bệnh hại cây trồng; chế phẩm vi khuẩn và virus cũng trừ được bệnh. Trong 3 loại chế phẩm học trong bài, chỉ có chế phẩm nấm (nấm đối kháng Trichoderma) có khả năng trừ bệnh hại cây trồng. Chế phẩm vi khuẩn Bt và virus NPV chỉ trừ sâu, không trừ bệnh.
4 Không phân biệt được biểu hiện sâu chết do vi khuẩn, virus và nấm. Ba biểu hiện hoàn toàn khác nhau: Vi khuẩn Bt → sâu ngừng ăn rồi chết (2 – 4 ngày). Virus NPV → sâu chết mềm nhũn, treo ngược trên cây (2 – 5 ngày). Nấm → sâu chết thân cứng lại, có lớp bào tử màu hồng/vàng/xanh/trắng bao phủ (2 – 7 ngày).
5 Khi rầy nâu phá hại nặng, chỉ dùng chế phẩm nấm trừ sâu là đủ. Ý kiến bạn An trong bài Vận dụng đúng ở chỗ: chế phẩm nấm có tác dụng trừ rầy nâu và an toàn. Nhưng sai ở chỗ: vì rầy đã phá hại “tương đối nặng” → chế phẩm vi sinh có tác động chậm, không đủ khả năng dập dịch nhanh khi mật độ rầy cao. Cần kết hợp thêm các biện pháp khác (giống kháng, thuốc BVTV đúng quy định…).
6 Bỏ sót chế phẩm nấm trừ bệnh khi trình bày về chế phẩm nấm, chỉ nêu nấm trừ sâu. Chế phẩm nấm gồm hai nhóm: nấm trừ sâu (Beauveria, Metarhizium, Nomuraea) và nấm trừ bệnh (Trichoderma). Hai nhóm có cơ chế hoạt động và đối tượng phòng trừ khác nhau, cần trình bày đầy đủ cả hai.
ThS. Hồ Thị Thư

ThS. Hồ Thị Thư

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Công Nghệ THPT

Trình độ: Cử nhân Sư phạm Công nghệ, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ STEM, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 10+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Hoàng Hoa Thám