Tài liệu Nghiên cứu tổng hợp và sử dụng một số chất có nguồn gốc tự nhiên làm tăng hiệu lực sinh học của thuốc trừ sâu bt

  • Số trang: 61 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 125 |
  • Lượt tải: 0
nguyetha

Đã đăng 8489 tài liệu

Mô tả:

VIỆN HOÁ HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT NAM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VÀ SỬ DỤNG MỘT SỐ CHẤT CÓ NGUỒN GỐC TỰ NHIÊN LÀM TĂNG HIỆU LỰC SINH HỌC CỦA THUỐC TRỪ SÂU BT CNĐT: HOÀNG THÂN HOÀI THU 9016 HÀ NỘI – 2011 MỞ ĐẦU Hiện nay do sự phát triển dân số cùng với tốc độ đô thị hóa nhanh đất canh tác, nền nông nghiệp nước ta đang áp dụng các biện pháp thâm canh cao, với việc sử dụng ngày càng nhiều phân bón, thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) có nguồn gốc hóa học nhằm tăng năng suất và chất lượng nông phẩm. Tuy nhiên, sự thâm canh nông nghiệp đã làm cho đất đai ngày càng thoái hóa, hệ sinh thái mất cân bằng dinh dưỡng, hệ vi sinh vật trong đất bị phá hủy, tồn dư các chất độc hại trong đất ngày càng cao, nguồn bệnh tích lũy trong đất ngày càng nhiều dẫn đến phát sinh một số dịch hại không báo trước. Trong lĩnh vực phòng trừ dịch hại, do sâu bệnh kháng thuốc nhanh nên nông dân thường tăng nồng độ sử dụng, dẫn đến dư lượng thuốc BVTV trong sản phẩm nông nghiệp ngày càng cao, mất an toàn cho người sử dụng, ảnh hưởng xấu tới môi trường và sức khỏe cộng đồng. Ngoài ra, các sản phẩm làm ra không thể xuất khẩu được nên ảnh hưởng lớn đến thu nhập của nông dân. Đây cũng là một thách thức lớn cho nông dân Việt Nam khi gia nhập WTO. Để giảm thiểu tác động xấu của thuốc BVTV đến môi trường và cộng đồng, xu hướng sử dụng các chế phẩm có nguồn gốc sinh học thay thế dần thuốc hóa học ngày càng phát triển. Các thuốc BVTV có nguồn gốc sinh học làm một trong những lĩnh vực mà Hóa học xanh quan tâm và hướng tới. Trong đó, thuốc trừ sâu vi sinh Bt (Bacillus thuringiensis) hiện đang chiếm phần lớn thị trường thuốc trừ sâu sinh học ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Chế phẩm sinh học Bt không gây ô nhiễm môi trường, an toàn với người và động vật có ích, không để lại dư lượng trong nông sản, nên được sử dụng rất nhiều đặc biệt trong sản xuất nông nghiệp sạch. Tuy nhiên, sử dụng Bt có nhược điểm lớn nhất là tác động chậm, 48 tiếng sau khi ăn độc tố thì sâu mới chết; thuốc dễ bị phân hủy khi có tia cực tím của ánh sáng mặt trời và đặc biệt dễ gây hiện tượng kháng thuốc (quen thuốc) của côn trùng. Vì vậy, tác dụng của thuốc Bt không đem lại hiệu quả phòng trừ. 1 Đề khắc phục hiện tượng kháng thuốc và tăng hiệu quả sử dụng của thuốc người ta thường hỗn hợp Bt với các thuốc BVTV khác có khả năng diệt nhanh hơn hoặc gia công hỗn hợp với các chất co tác dụng hiệp đồng (synergist). Tuy nhiên, sử dụng các chất synergist hỗn hợp với thuốc BVTV nói chung và với thuốc trừ sâu Bt nói riêng có ưu điểm là không cần dùng thêm các loại thuốc khác độc hại. Bản thân các chất synergist thường không độc hoặc ít độc với môi trường và cộng đồng, vì vậy sản phẩm hỗn hợp ít độc hại hơn mà hiệu lực sinh học có thể tăng lên gấp nhiều lần so với Bt dùng đơn. Nhằm mục đích giảm hiện tượng kháng thuốc và nâng cao hiệu quả sử dụng của thuốc trừ sâu Bt, trung tâm Hữu cơ – Viện Hóa học Công nghiệp Việt Nam đã thực hiện đề tài « Nghiên cứu tổng hợp và sử dụng một số chất có nguồn gốc tự nhiên làm tăng hiệu lực sinh học của thuốc trừ sâu vi sinh Bt». Sản phẩm sẽ được áp dụng phòng trừ sâu khoang và sâu tơ hại rau cho sản xuất nông nghiệp sạch 2 CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN 1.1. Giới thiệu về thuốc trừ sâu có nguồn gốc sinh học 1.1.1. Hiểu biết về thuốc BVTV có nguồn gốc sinh học Theo Cơ quan Bảo vệ môi trường Mỹ (US EPA), Thuốc BVTV có nguồn gốc sinh học là những chế phẩm có tác dụng phòng trừ, diệt các côn trùng gây hại. Hoạt chất là các vi sinh vật (nấm, vi khuẩn, virus), thảo mộc hoặc các hợp chất hóa sinh. Thuốc trừ sâu vi sinh (còn gọi là thuốc trừ sâu có nguồn gốc vi khuẩn) là một dạng thuốc BVTV có nguồn gốc sinh học. Trên thị trường thuốc trừ sâu vi sinh trên thế giới thì sản phẩm chứa Bt chiếm 90% số lượng. Đặc điểm ưu việt của thuốc BVTV có nguồn gốc sinh học so với các thuốc BVTV thông thường là: - Ít độc hơn đối với người, gia súc và không ảnh hưởng tới các loài có ích như chim, cá và các thiên địch. - Tính chọn lọc và hiệu lực sinh học cao (liều lượng sử dụng thấp). - Phân hủy sinh học nhanh, ít để lại dư lượng trong môi trường và nông phẩm nên thuốc rất thân thiện với môi trường và thường được thay thế các thuốc BVTV thông thường trong các chương trình quản lý dịch hại tổng hợp (IPM). Do vậy, các thuốc sinh học là đối tượng quan tâm của Hóa học xanh và thường được khuyến cáo sử dụng trong các lĩnh vực sản xuất nông nghiệp sạch nói riêng và nền nông nghiệp bền vững nói chung. Nhược điểm - Tác động của thuốc trừ sâu vi sinh chậm nên hiệu quả chậm bởi vì thuốc trừ sâu vi sinh thường có quá trình gây bệnh và nhiễm bệnh khi vào cơ thể sâu thì thời gian ủ bệnh phải mất 1-3 ngày. Do đó hiệu quả ban đầu không cao. - Phổ tác dụng hẹp do tính chọn lọc cao 3 1.1.2. Tình hình sử dụng thuốc trừ sâu có nguồn gốc sinh học [5] Thị trường tiêu thụ thuốc BVTV thế giới đã có những thay đổi trong thời gian gần đây. Do tính chất độc hại và tồn lưu lâu trong môi trường, ảnh hưởng tới sức khỏe con người và cộng đồng, do tính kháng thuốc của sâu bệnh đối với những sản phẩm sử dụng nhiều lần, thời gian gần đây đã xuất hiện những chế phẩm mới với những phương thức tác động mới, hiệu quả phòng trừ cao và ít ảnh hưởng tới môi trường và con người. Bảng 1.1. Dự báo tăng trưởng thị trường thuốc phòng trừ dịch hại năm 2011 Thuốc trừ cỏ Thuốc trừ sâu Thuốc trừ bệnh Các loại khác Tổng số Sản phẩm sinh học Mỹ La tinh -0,7 0,4 4,2 1,6 0,9 3,2 Châu Âu 0,7 1,3 2,4 -0,3 1,4 1,4 Châu Á 3,5 1,4 2,3 0,2 2,4 3,5 Trung Đông 2,6 3,5 6,0 0,7 3,4 4,3 Tổng số 0,9 1,2 2,7 0,3 1,4 2,2 Khu vực Trong số các sản phẩm mới, các thuốc BVTV có nguồn gốc sinh học thể hiện rõ những tính năng ưu việt so với các loại thuốc hóa học trước đây, đặc biệt trong bối cảnh phải xây dựng nền nông nghiệp bền vững. Cũng theo Tổ chức BCC Research LLC, các sản phẩm có nguồn gốc sinh học có tốc độ tăng trưởng khá nhanh trong thời gian gần đây so với các thuốc BVTV hóa học, khoảng 15,6 % hàng năm (từ 1,6 tỷ USD năm 2009 lên khoảng 3,3 tỷ USD vào năm 2014) so với 3% đối với thuốc hóa học (xem Hình 1.1). Hình 1.1. Dự báo thị trường thuốc BVTV thế giới đến năm 2014 4 Như vậy, các thuốc BVTV có nguồn gốc sinh học sẽ phát triển mạnh trong thời gian tới do những tính chất ưu việt của nó. Ở Việt Nam, xu hướng sử dụng thuốc trừ sâu có nguồn gốc sinh học cũng đang phát triển. Việc nghiên cứu sản xuất và ứng dụng chúng có hiệu quả trong điều kiện Việt Nam đang được quan tâm, trước mắt trong công tác phòng trừ tổng hợp. Trên rau và lúa, nông dân đã đầu tư nhiều cho thuốc trừ sâu có nguồn gốc sinh học. Họ đã nhận thấy được lợi ích của loại thuốc này, là biện pháp chủ yếu để sản xuất rau an toàn, lương thực, thực phẩm sạch. Vì thế, thuốc sinh học tuy giá thành hơi cao nhưng vẫn được ưa chuộng. Tình hình sử dụng thuốc BVTV có nguồn gốc sinh học trên rau được thể hiện ở bảng 1.2 dưới đây : Bảng 1.2. Tình hình sử dụng thuốc trừ sâu sinh học trên rau Thời gian Tỷ lệ (%) 2000-2005 <1% 2006 5% 2007 7,5% 2008 10,1% (Nguồn : Báo cáo của Viện Môi trường Nông nghiệp 2009) Số thuốc sinh học đăng ký qua các năm được thể hiện qua bảng 1.3 dưới đây : Bảng 1.3. Số lượng thuốc sinh học đăng ký qua các năm Số lượng đăng ký Năm Tỉ lệ (%) thuốc sinh học so với thuốc hóa học Sinh học Hóa học Đến 1992 2 99 2,00 1995 4 213 1,85 1997 20 246 8,1 5 2001 30 304 9,8 2003 51 366 13,94 2008 95 744 12,76 2009 98 986 9,9 2010 103 1012 10,7 (Nguồn : Số liệu Cục Bảo vệ Thực vật -2011) 1.2. Thuốc trừ sâu vi sinh Bacillus thuringiesis 1.2.1. Giới thiệu chung Lần đầu tiên vào năm 1870, nhà bác học Pasteur người Pháp đã phát hiện một loài vi khuẩn gây bệnh cho con tằm và đặt tên là Bacillus bombycis. Sau đó vào năm 1911, nhà côn trùng học người Đức là Berline đã phát hiện loài vi khuẩn này trên loài sâu xám ở Thuringia vùng Địa Trung Hải và đặt tên là Bacillus thuringiensis (Bt). Sau đó đến khoảng giữa thế kỷ 20, người ta đã phát hiện nhiều chủng Bt ký sinh trên nhiều loài sâu khác nhau như sâu xanh, sâu keo, sâu róm thông. Từ đó vi khuẩn Bt đã được chế tạo thành thuốc trừ sâu sử dụng trong nông nghiệp ở nhiều nước, mở đầu cho công nghệ thuốc trừ sâu sinh học. Với những thành tựu của di truyền học và công nghệ sinh học, người ta đã phát hiện nhiều chủng Bt có khả năng ký sinh mạnh, sản xuất ra những chế phẩm có hàm lượng độc tố và tính ổn định cao để tăng hiệu lực diệt sâu và mở rộng phổ tác dụng trên nhiều loài sâu hại thuộc nhiều bộ côn trùng ở các vùng khí hậu khác nhau. Từ đó đến nay đã xác định có tới trên 150 loài sâu hại bị nhiễm các chủng Bt, trong đó bao gồm hầu như toàn bộ đều có ở Việt Nam. Hiện nay thuốc trừ sâu từ vi khuẩn Bt đã chiếm phần lớn thị trường thuốc trừ sâu sinh học trên thế giới cũng như ở nước ta. Ngoài việc dùng làm thuốc trừ sâu, hiện nay người ta đã tách một số gen từ vi khuẩn Bt ghép vào hệ thống gen cây để tạo ra các giống cây kháng sâu như giống bông kháng sâu xanh, lúa kháng sâu đục thân, sâu cuốn lá, giống ngô kháng sâu…[7] Bt là vi khuẩn sinh bào tử hiếu khí, gram dương, kích thước 3-6µm, có phủ tiêm mao không dày. Tế bào đứng riêng rẽ và xếp thành từng chuỗi, chứa 6 tinh thể độc có khả năng diệt sâu. Bt phát triển trong điều kiện nhiệt độ 15450C nhưng thích hợp nhất từ 29-300C. Tế bào vi khuẩn Bt bao gồm các tinh thể (crystal) và bào tử (spore). Bào tử dạng hình ovan hoặc hình trứng dài 1,21,6 µm, có thể nảy mầm sinh dưỡng khi gặp điều kiện thuận lợi (Hình 1.2, 1.3) Hình 1.3. Tế bào vi khuẩn Bt với tinh thể (crystal) và bào tử (spore) Hình 1.2.Vi khuẩn Bt Hầu hết là các chủng Bt có một hoặc nhiều gien tiền độc tố. Cơ sở gây bệnh cho côn trùng chính là các gien Cry khác nhau. Các gien này tạo các tinh thể có khả năng diệt các côn trùng khác nhau. 1.2.2. Đặc điểm tinh thể độc Tinh thể độc của Bt có dạng hình thoi, hình quả trám hoặc hình tháp mang bản chất protein và có độc tính cao với rất nhiều loại côn trùng, chiếm 30% trọng lượng khô của tế bào (hình 1.4). Tinh thể độc rất bền ở nhiệt độ cao, có trọng lượng phân tử là 5000 đơn vị. Trong quá trình bảo quản, nếu để lâu Bt sẽ mất hoạt tính do tinh thể độc bị biến dạng hoặc phân huỷ. Dung dịch formandehit 20% và tia tử ngoại có thể làm mất hoạt tính của tinh thể độc . Hình 1.4. Bào tử Bt và tinh thể protein tiền độc tố Có 4 loại tinh thể độc + Ngoại độc tố: α-exotoxin hay phospholipase 7 + Ngoại độc tố: β-exotoxin hay ngoại độc tố bền nhiệt + Ngoại độc tố: γ-exotoxin hay độc tố tan trong nước + Nội độc tố: δ-endotoxin (đây chính là tinh thể độc), chiếm chủ yếu trong 4 loại độc tố (trên 90%) và có khả năng diệt sâu cao nhất. Độc tố này là những hợp chất đạm cao phân tử không bền vững trong môi trường kiềm, môi trường axit mạnh và dưới tác động của một số loại enzym; không tan trong nước và trong nhiều dung môi hữu cơ nhưng không bền trong dung dịch kiềm có độ pH từ 10 trở lên, tan trong dịch ruột của ấu trùng sâu bọ cánh vẩy. Độ lớn của tinh thể độc tố từ 0,5-2 mµ. α – exotoxin (α ngoại độc tố) có hiệu lực cao đối với ấu trùng bộ cánh vảy, cánh cứng, cánh màng và cánh thẳng. β - exotoxin (β ngoại độc tố) có hiệu lực cao đối với sâu non bộ hai cánh, δ– endotoxin (δ nội độc tố) có hiệu lực cao đối với ấu trùng bộ cánh vẩy. Đặc tính chọn lọc chủng Bt của côn trùng phụ thuộc vào pH của ruột giữa các loài khác nhau. Ví dụ, ở ruột giữa bộ cánh phấn có pH 8-10, rất thuận lợi cho endotoxin của Bt phát huy tác dụng; trong khi đó ở châu chấu pH 6,2-7,1, endotoxin không hòa tan nên châu chấu không bị diệt. Bt hầu như không độc với người và động vật máu nóng, không độc với cá và ong. LD50 > 5000mg/kg với chuột. Vì vậy có thể dùng trong các lĩnh vực khác nhau mà không gây ảnh hưởng đến cộng đồng và môi trường. Hiện nay, Bt là một trong những sản phẩm chủ yếu sử dụng trong các chương trình phòng trừ tổng hợp IPM ở một số nước [4]. 1.2.3. Hoạt tính sinh học và ứng dụng Bt là loại thuốc vị độc, không có hiệu lực tiếp xúc và xông hơi. Trong ruột, các đạm tinh thể với khối lượng phân tử lớn bị bẻ gãy bởi dịch kiềm và các enzym thành phân tử nhỏ có hoạt tính như tiền độc tố. Ở liều gây chết, các tiền độc tố này sẽ phá hoại các nếp nhăn của ruột giữa, làm hoạt tính của màng ruột bị ngừng trệ và giảm dần, gây tử vong cho côn trùng. Vi khuẩn Bt còn gây cho côn trùng tính chán ăn hay ngừng ăn. Vì vậy, tuy hiệu lực diệt sâu của Bt chậm nhưng ngay sau khi phun thuốc, sâu đã ngừng gây hại. Có hai loại thuốc Bt, loại chứa tinh thể độc tố và bào tử (khoảng 107 bào tử/mg) và loại thuốc Bt chỉ chứa tinh thể độc tố. Sau khi phun, tinh thể độc tố gây hiệu lực ngay và sau đó phân hủy giải độc còn bào tử thì có thể tồn tại lâu (12năm). 8 Cơ chế tác động của tinh thể độc: - Khi được phun lên lá cây, protein độc tố dưới dạng tinh thể sẽ diệt những loại sâu hại nhất định. Cụ thể là sau khi sâu hại ăn phải các tinh thể tiền độc tố, dưới tác dụng của một loại enzym tiêu hoá trong dịch ruột của sâu, tiền độc tố bị hoà tan thành những phân tử nhỏ có hoạt tính độc. Các độc tố này bám vào màng vi mao trong ruột, tạo ra các lỗ rò để cho nước chảy vào, làm sâu mọng nước, ngừng ăn và chết. (Hình 1.6) -Bằng con đường tiêu hoá sâu ăn thức ăn có lẫn Bt chỉ sau khoảng thời gian 1-6 h sâu non bị tê liệt toàn thân. - Sau 2-3 ngày sâu bị chết có màu đen, toàn thân khô cứng (Hình 1.5) Hình 1.5. Sâu chết do trúng độc từ thuốc trừ sâu Bt Hình 1.6. Cơ chế tác động của tinh thể độc đối với sâu Quá trình từ khi nhiễm Bt cho đến chết thì sâu non có thời gian ủ bệnh, ở những sâu tuổi nhỏ, thời gian tiềm ẩn 1-2 ngày, sâu tuổi lớn thời gian ủ bệnh kéo dài 4-5 ngày. Tùy từng độ tuổi sâu mà khả năng chết cũng khác nhau [6]. 9 Thuốc Bt loại chứa bào tử và tinh thể độc tố được gia công thành dạng bột thấm nước 16000UI/mg, dung dịch đặc 4000 UI/mg. Thuốc Bt bột thấm nước được dùng từ 300-2000g/ha để trừ sâu tơ hại rau; sâu xanh hại ngô, bông; sâu đo hại đay; sâu róm hại thông, bọ gậy. Thuốc Bt hỗn hợp được với hầu hết các loại thuốc trừ sâu khác. Chế phẩm không chứa bào tử có thể hỗn hợp với nhiều loại thuốc trừ nấm bệnh nhưng không hỗn hợp được với các loại thuốc có tính kiềm mạnh như vôi + lưu huỳnh, vôi + phèn xanh và phân bón hóa học. Thuốc Bt rất mẫn cảm với nhiệt độ cao và tia cực tím, do đó cần bảo quản nơi mát [7]. Trong danh mục thuốc BVTV được phép lưu hành tại Việt Nam, năm 2004 có 18 sản phẩm, năm 2010 có 38 sản phẩm đăng ký liên quan đến thuốc trừ sâu Bt [1]. Như vậy, xu hướng sử dụng Bt ở Việt Nam ngày càng tăng. Một số thuốc phổ biến như: An huy (8000 IU/mg) WP (Công ty TNHH Trường Thịnh), Biobit 16 H WP, 32 B FC (Forward Int. Ltd), Biocin 16 WP, 8000 SC (Cty TTS Sài Gòn), Baolus 50000 IU/mg WP (Công ty TNHH Thuốc BVTV DV TM Nông Thịnh), Comazol (16000 IU/mg) WP (Công ty CP Nicotex), Vi - Bt 16000 WP, 32000 WP (Cty Thuốc sát trùng Việt Nam)… Tại Việt Nam, sử dụng các thuốc Bt để trừ các loài sâu hại sau đây: - Trừ sâu tơ, sâu ăn tạp, sâu xanh da láng, sâu khoang,...trên rau cải, cà chua, dưa leo, đậu cô ve, hành. - Trừ sâu xanh, sâu xanh da láng, sâu khoang, sâu đục hoa, đục quả trên đậu xanh, đậu nành, lạc. - Trừ sâu xanh, sâu ăn tạp, sâu đo, sâu loang, sâu hồng... trên thuốc lá, bông vải, đay. 1.2.4. Ưu điểm và hạn chế khi sử dụng thuốc trừ sâu Bt a. Ưu điểm - Không gây ô nhiễm môi trường. - Bt có hiệu lực cao đối với sâu đã kháng các loại thuốc gốc lân, cacbamat… 10 - Tinh thể độc do Bt tạo ra không hoà tan trong dịch dạ dày của người nên thuốc hoàn toàn không độc đối với người cũng như với các động vật có ích khác như cá, ong và các loài thiên địch. - Thời gian cách ly ngắn. b. Hạn chế - Dễ gây hiện tượng kháng thuốc. - Chỉ diệt được sâu non khi chúng ăn lá, không diệt được trứng, nhộng và bướm. - Dễ bị phân huỷ bởi tia cực tím có trong ánh mặt trời. - Chỉ có tác dụng vị độc, không có tác dụng nội hấp, tiếp xúc. - Hạn chế lớn nhất của thuốc trừ sâu Bt là phát tác chậm, 48 tiếng sau khi ăn độc tố thì sâu mới chết. 1.2.5. Các biện pháp làm tăng hiệu quả phòng trừ của thuốc trừ sâu Bt 1.2.5.1. Khắc phục hạn chế bằng điều chỉnh cách sử dụng - Nên chú ý phun sớm ngay khi cây trồng bị sâu phá hại, thích hợp nhất là sâu còn non từ 1 đến 3 ngày tuổi. Do sâu thường gối lứa nên sau khi phun 5-7 ngày, khi cần thiết phải phun lại một lần nữa để diệt sâu non mới nở. - Nên phun thuốc vào lúc chiều mát, lúc này sâu dễ dàng trúng độc do thường bò lên ăn vào ban đêm. Tránh phun thuốc khi trời đang nắng gắt hoặc sắp mưa. Sau khi tưới hãy phun thuốc và 1 ngày sau đó có thể tưới trở lại. Không sử dụng thuốc trừ sâu Bt trên cây dâu dùng nuôi tằm. - Cần phun ướt đều hai mặt lá nhất là mặt dưới và các bộ phận của cây mà sâu thích ăn; có thể thêm một ít mật rỉ đường để tăng sự bám dính thì hiệu quả diệt sâu sẽ cao hơn. 1.2.5.2. Hỗn hợp Bt với các thuốc BVTV - Hỗn hợp Bt và Clodimeform (N’-(4-clo-o-tolyl)-N,N-dimetyl formamidine) Hàng loạt thí nghiệm được thực hiện để so sánh hiệu lực của Bt dùng đơn và Bt hỗn hợp với Clodimeform khi trừ sâu đo (Trichoplusia ni) và sâu bướm (Spodoptera frugiperda) trên cải bắp [13]. Robert Kingsbury Clark và các cộng sự đã nhận thấy rằng khi sử dụng Bt dạng bột thấm nước với liều 11 dùng 2,0l/hecta hiệu quả thấp hơn khi so sánh với Bt hỗn hợp với Clodimeform với tỉ lệ 1:1. - Hỗn hợp Bt với thuốc trừ nhện clo hữu cơ 1,1-bis-(p-clorophenyl) etanol (DMC); 1,1-bis-(p-clorophenyl) sulfide (DDDS); 1,1-bis-(pclorophenyl) metan (Neotran) Tadahary Kitagaki và các cộng sự [19] đã nhận thấy rằng nếu Bt hỗn hợp với các thuốc trừ nhện clo hữu cơ như trên với tỉ lệ 0,5:1 đến 2,0:1, gia công ở dạng bột, bột thấm nước hay nhũ dầu, phòng trừ sâu bệnh trên lá đậu tương thì tỉ lệ sâu chết tăng lên rõ rệt so với Bt chỉ dùng đơn. Nồng độ Sâu bệnh bị chết (ppm) (%) 2000 25 DMC 25 30 DDDS 250 47 Neotran 500 41 Bt + DMC 1000 + 25 100 Bt + DDDS 500 + 250 93 Bt + Neotran 500 + 500 98 Thuốc trừ sâu Bt - Hỗn hợp Bt và 1-(4-clorophenyl)-3-(2,6-difluorobenzoyl)- ure Qua nghiên cứu, nhóm tác giả Abdul Rehman Chauthani [9] đã thấy rằng khi hỗn hợp Bt và 1-(4-clorophenyl)-3-(2,6-difluorobenzoyl)- ure với tỉ lệ từ 1:3 đến 3:1 theo khối lượng thì hiệu quả tăng lên rõ rệt. Khi Bt chiếm 5070% khối lượng hỗn hợp thì hiệu quả thu được là cao nhất. 1-(4-clorophenyl)-3-(2,6- Tỉ lệ sâu chết difluorobenzoyl)- ure (%) (%) 100 0 50 75 25 60 Bt (%) 12 70 30 100 65 35 92 60 40 94 55 45 96 50 50 100 45 55 84 40 60 88 35 65 60 30 70 60 25 75 50 0 100 60 0 0 2 - Hỗn hợp Bt với thuốc trừ sâu thảo mộc Pyrethrum Theo tài liệu của nhóm tác giả Edward B. Westall [24], khi phối trộn Bt với thuốc trừ sâu thảo mộc pyrethrum với tỉ lệ 12:1 đến 1:20 thì tăng hiệu quả phòng trừ côn trùng chích hút, miệng nhai và ấu trùng. Bt loại 25 000UI/mg được sử dụng để thử nghiệm. Pyrethrum được tổng hợp bằng cách sử dụng dung dịch 20% trộn với hạt bentonit sau đó sấy khô tạo hạt. Sản phẩm có chứa 50% bentonit và 50% pyrethrum. Hỗn hợp Bt và pyrethrum được phối trộn theo tỉ lệ 2:1, 1:1 và 1:2 được xác định LD50. Tỉ lệ Bt và Pyrethrum trong hỗn hợp Bt Pyrethrum LD50 1500 1500 1%:1/2% 1%:1% 1%:2% 3560 4840 5800 Nhận xét: khi hỗn hợp Bt và pyrethrum thì LD50 tăng lên đáng kể so với LD50 của Bt. 13 Hỗn hợp trên được tiến hành thử hiệu lực sinh học với côn trùng miệng nhai và chích hút trên cải bắp, liều lượng sử dụng 1,12kg/ha. Kết quả thu được như sau: Tỉ lệ sâu chết khi xử lý Loại sâu Bt Pyrethrum Hỗn hợp Ăn lá 65% 10% 100% Chích hút 0% 85% 85% 1.2.5.3. Hỗn hợp Bt với các chất khác có tác dụng synergist - Hỗn hợp Bt và một số muối vô cơ Lui Ming Qiu và cộng sự tại đại học Nông nghiệp Huazhong [20] đã nghiên cứu 5 loại muối vô cơ Na2CO3, K2CO3, CaCl2, MgSO4, MgCl2 ở 4 nồng độ khác nhau 0,01; 0,025; 0,05; 0,1% hỗn hợp với Bt ở dạng dầu để đánh giá hiệu quả phòng trừ P.xylosterlla và Heliothis. Kết quả cho thấy cả 5 muối kim loại trên đều có hiệu quả synergist cho Bt. Khi thử nghiệm hiệu lực sinh học trên P.xylosterlla thấy MgCl2 ở nồng độ 0,1 và 0,01% tăng hiệu lực Bt lên 1,56 và 1,54 lần. Na2CO3 0,025% và MgSO4 0,1% tăng hiệu lực lên 1,44 và 1,43 lần. Khi thử nghiệm trên Heliothis thấy rằng Na2CO3 0,025% và MgSO4 0,125% tăng hiệu lực Bt lên 1,69 và 1,59 lần. - Hỗn hợp Bt với Natri benzoat và một số muối của EDTA Một số phương pháp sinh hóa được sử dụng để tăng hiệu lực phòng trừ của Bt var. entomocidus khi xử lý sâu ăn lá trên cây bông Spodoptera littoralis [18]. Hàng loạt thử nghiệm khác nhau được tiến hành để đánh giá khả năng tăng hiệu lực của nội độc tố endotoxin. Kết quả chỉ rằng một số tác nhân tạo nhũ với chất béo, tác nhân làm bền protein làm tăng hiệu lực của nội độc tố từ 2,7 đến 21,7 lần. Một số muối được sử dụng như natri benzoat, muối Ca, Zn, Cu của EDTA tăng hiệu lực lên 19 đến 21 lần. Vì vậy khi kết hợp với Bt làm hoạt chất có hiệu lực cao ở nồng độ thấp khi hỗn hợp với các chất này. 14 - Hỗn hợp Bt với virus Nhóm tác giả Nguyễn Thúy Hà, Phạm Thị Thùy [3] đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp chế phẩm sinh học Bt và virus đến khả năng diệt sâu trên cây su hòa vụ đông xuân sớm năm 200 tại Thái Nguyên. Kết quả thấy rằng, ở thí nghiệm dùng thuốc trừ sâu sinh học Bt hỗn hợp với virus để trừ sâu hại rau su hào đã khống chế được sự phát triển của sâu hại rau, giúp cây phát triển một cách thuận lợi, nâng cao năng suất su hào. Ngoài ra các chỉ tiêu về sinh trưởng, các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cao hơn đối chứng chỉ sử dụng Bt. Năng suất su hào đạt 22,5 tấn / ha tương đương với công thức phun theo địa phương 23 tấn/ha. Phân tích nhanh dư lượng thuốc BVTV bằng Test kit cho thấy, ở các công thức xử lý bằng chế phẩm sinh học không có dư lượng thuốc BVTV còn công thức phun theo địa phương đã phát hiện là dư lượng ở mức không an toàn. - Hỗn hợp BT với dầu khoáng (mineral oil) Năm 2007, B. Amiri Besheli làm việc tại Phòng thí nghiệm Độc học, Bộ môn BVTV, Khoa nghiên cứu Hóa nông, trường ĐH Tổng hợp Mazandaran, Iran đã sử dụng dầu khoáng làm chất synergist cho thuốc trừ sâu Bt để diệt loài sâu đục cành cam Phyllocnistis citrella Stainton (Lepidptera: Gracillariidae) [11]. Vai trò của dầu khoáng có thể làm tăng khả năng thẩm thấu thuốc Bt vào lớp biểu bì của cây. Ngoài ra, một số hợp chất hóa học được thêm vào làm tăng họat tính cho Bt bao gồm axit formic (0,5%), maleic axit (0,5%), CaCl2 (0,5%), citric axit (1%), nurcap metanol (0,5%), ure (0,5%), K2CO3 (0,1%) [27]. Như vậy, vai trò của các chất synergist cho Bt rất quan trọng vì vậy đã có nhiều công trình đã được nghiên cứu và áp dụng vào thực tế sản xuất. 1.3. Các chất có tác dụng hiệp đồng (synergist) 1.3.1. Giới thiệu về các chất synergist 1.3.1.1. Khái niệm Việc sử dụng nhiều lần các hóa chất BVTV trong công tác phòng trừ dịch hại đã tạo ra hiện tượng quen thuốc hoặc kháng thuốc của sâu bệnh, làm cho hiệu quả của thuốc bị giảm sút. Để khắc phục, các nhà nghiên cứu đã tìm nhiều biện pháp khắc phục, trong đó việc sử dụng các chất có tác dụng hiệp 15 đồng trong hỗn hợp gia công và áp dụng ngoài đồng ruộng là biện pháp mang lại lợi ích kinh tế xã hôi to lớn vì không phải tăng lượng thuốc sử dụng mà hiệu quả phòng trừ vẫn tốt, giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường. Các chất có tác dụng hiệp đồng là những chất hóa học có hoặc không có hoạt tính độc với sâu bệnh, nhưng khi kết hợp với một chất BVTV trong sử dụng sẽ làm thay đổi quá trình chuyển hóa trong cơ thể côn trùng nhằm tăng độc tính của thuốc đối với côn trùng đó. Hiện tượng đó gọi là hiện tượng hiệp đồng tác dụng. Ưu điểm chính trong việc sử dụng các chất synergist là rất hiệu quả đối với hiện tượng kháng thuốc của côn trùng. Sự có mặt của các chất synergist trong thành phần hỗn hợp của thuốc loại trừ khả năng kháng thuốc của sâu bệnh, thậm trí tăng độ độc của hoạt chất lên nhiều lần, do vậy liều lượng sử dụng của hoạt chất giảm đáng kể. Kết quả vừa có ý nghĩa về kinh tế, vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trường [4]. 1.3.1.2. Cơ chế tác động của các chất synergist Mặc dù hiện tượng synergist được khám phá cách đây trên 60 năm và số lượng các chất được sử dụng như những synergist cho đến nay đã lên đến hàng nghìn, việc nghiên cứu cơ chế tác động còn tốn nhiều công sức và thời gian vì quá trình chuyển hóa trong cơ thể côn trùng rất phức tạp [5]. Gần đây do nhu cầu, các chất synergist được nghiên cứu và áp dụng vào thực tế tăng lên. Với nhiều thiết bị hiện đại và phương pháp nghiên cứ tiên tiến các nhà khoa học đã có thể đi sâu vào tìm hiểu cơ chế tác động, sự chuyển hóa trong cơ thể côn trùng dẫn đến khả năng phòng trừ sâu bệnh của các chất BVTV. Cơ chế tác động của các chất synergist có thể được giải thích theo nhiều cách: - Cơ chế sinh học: các chất synergist tác dụng lên hệ thống các enzym chuyển hóa của côn trùng. - Cơ chế hóa học: cấu trúc hóa học của các chất synergist dự trữ một năng lượng liên kết dư, có khả năng tham gia vào hiện tượng cộng hưởng năng lượng với cấu trúc hóa học của các chất BVTV, làm tăng độc tính của chúng lên hoặc làm giảm sự phân hủy của hoạt chất trong cơ thể côn trùng. 16 - Cơ chế lý hóa : các chất synergisi có khả năng làm thay đổi quá trình xâm nhập các chất độc vào cơ thể côn trùng hoặc làm thay đổi quá trình đào thải chất độc ra khỏi cơ thể chúng. Trong cơ thể côn trùng, các chất synergist có tác dụng: -Làm ức chế hoạt động của các enzym gây kháng thuốc, từ đó hạn chế sự giải độc của côn trùng, không còn hiện tượng quen thuốc. Ví dụ: S,S,S – tributylphosphotrithoat ức chế enzym esterase, piperonyl butoxide ức chế enzym mixed fuction oxidase (MFO), SKF-525-A ức chế enzym monooxygenase (MM), dimetyl maleat ức chế enzym MFO, triphenylphosphat ức chế enzym carboxylesterase… -Kìm hãm quá trình chuyển hóa, vận chuyển các chất cần thiết nuôi dưỡng cơ thể côn trùng như oxy, glucose. -Xúc tác cho quá trình phản ứng giữa thuốc với một số enzym (ví dụn enzym colinesterase), gây ức chế hoạt động của các enzym này, ngăn cản khả năng cảm thụ của các tế bào thần kinh, làm ngưng trệ hoạt động chức năng của các cơ quan côn trùng. Vì vậy quá trình ngộ độc xảy ra nhanh hơn. Ngoài ra trong một số trường hợp, có một số synergist tác dụng theo những cơ chế riêng khác. 1.3.1.3. Kỹ thuật sử dụng các chất synergist trong gia công thuốc BVTV [6] Việc hỗn hợp hai hay nhiều chất hóa học với nhau trong gia công nông dược nhằm mang lại hiệu quả cao phụ thuộc vào nhiều yếu tố: -Tính chất lý hóa của synergist, hoạt chất và các phụ gia cho gia công (chất mang, chất hoạt động bề mặt, chất ổn định…) vì nó quyết định khả năng hỗn hợp, gia công để tạo ra chế phẩm bền và tốt. -Tỷ lệ hỗn hợp giữa synergist và hoạt chất hoặc giữa các chất với nhau. -Hoạt tính của hệ thống các enzym tham gia vào quá trình chuyển hóa và giải độc của cơ thể côn trùng. Vì vậy khi chọn và sử dụng các chất synergist cần lưu ý một số kỹ thuật sau: 1. Mỗi một chất synergist chỉ có thể phù hợp với một hoạt chất nhất định, cũng như chỉ có hiệu quả đối với một số đối tượng sâu bệnh nhất định, thậm chí cùng một đối tượng sâu bệnh nhưng chỉ vào giai đoạn sinh trưởng nhất 17 định. Vì vậy trên cơ sở tài liệu tham khảo cần tiến hành thử hiệu lực kỹ trong điều kiện thực tế đồng ruộng. 2. Tỉ lệ hỗn hợp tối ưu giữa synergist và hoạt chất được xác định cho từng loại. Ví dụ: chất naphto-2,3-dioxol có tác dụng synergist mạnh nhất đối với carbaryl với tỉ lệ rất nhỏ nghiên cứu 1:1000. Lượng chất synergist đưa vào bao nhiêu, về kỹ thuật phụ thuộc vào khả năng kìm hãm hoàn toàn hệ thống giải độc của côn trùng. Tuy nhiên, để đạt được trạng thái ngừng hoàn toàn các enzym giải độc không đơn giản và phụ thuộc vào cơ chế chuyển hóa chất độc trong cơ thể côn trùng. Vì vậy, đối với từng loại côn trùng nhất định cần xác định hệ số hoạt tính synergist và tỉ lệ synergist/hoạt chất nhất định. 3. Cách hỗn hợp: tốc độ thẩm thấu qua thành tế bào và phân bố lượng chất synergist trong cơ thể côn trùng cho đến khi ức chế được enzym giải độc đối với từng cá thể khác nhau và quyết định việc sử dụng synergist đồng thời với các hoạt chất hay không để đạt được hiệu quả cao nhất. Từ đó xác định cách hỗn hợp và gia công cho từng loại chế phẩm. 1.1.3.4.Giới thiệu một số chất synergist phổ biến [5] Các chất synergist đầu tiên được phát hiện là những hợp chất có nguồn gốc tự nhiên được tách ra từ các chất có trong dầu thực vật. Sau đó dựa vào cấu trúc hóa học của các chất này, người ta đã tìm cách tổng hợp các chất tương tự. Do vậy có thể chia thành hai nhóm như sau : a. Chất synergist có nguồn gốc tự nhiên STT Tên chất Công thức hóa học Nguồn gốc O Tách từ dầu vừng O 1 Sesamin 2 Hynochinin 3 Piperin O CH2 H2 C O O H2C O O O CH2 OC CH2 O O CH2 O 18 Hiệu quả tác dụng Hỗn hợp với pyrethrin thì hoạt tính trừ sâu tăng 2-5 lần Tách từ cây Tương ChamalcyparisTusa đương với sesamin Alcaloid trong cây hạt tiêu b. Một số synergist tổng hợp Tên chất synergist STT 1 Piperonyl butoxide 2 Công thức hóa học H2C O (CH2)2CH3 O CH2 - O - (CH2CH2O)2(CH2)3CH3 Tác dụng Synergist cho dãy pyrethroid Synergist cho dãy Sulfoxide pyrethroid 3 Synergist cho dãy pyrethroid và pyrethrin Sesamex Từ những năm 80 của thế kỷ trước, do vấn đề ô nhiễm môi trường đã trở nên trầm trọng, hàng loạt các công trình được công bố sử dụng các chất synergist có nguồn gốc tự nhiên hỗn hợp với thuốc trừ sâu nhằm tăng hiệu lực phòng trừ của thuốc và giảm hàm lượng hoạt chất sử dụng. 1.3.2. Các chất synergist có nguồn gốc tự nhiên 1.3.2.1. Giới thiệu chung Lịch sử phát triển của các chất synergist bắt đầu bằng những công trình nghiên cứu về sử dụng hiệu quả và ổn định hoạt chất pyrethrum tách từ hoa cúc Chrysanthemum mọc ở Kenya để diệt ruồi, muỗi và các côn trùng y tế khác. Trong quá trình sử dụng, đã có nhiều công trình nghiên cứu về các chất synergist ứng dụng vào thực tế, trong đó các chất có nguồn gốc tự nhiên ngày càng được quan tâm do thân thiện với môi trường và nguồn nguyên liệu tái tạo phong phú. Các synergist tự nhiên bao gồm: a) Các synergist có nguồn gốc dầu béo Trong số các nguyên liệu tự nhiên, người ta quan tâm đến các dầu thực vật như dầu đậu nành, dầu thầu dầu, dầu họ cam chanh, hương nhu, dầu quế, đinh hương, dầu vừng, ngũ cốc, dầu bông, hạt tiêu, chè, xoan…vì một số chất có hoạt tính sinh học đối với côn trùng y tế (ruồi, muỗi, kiến, gián). Đã có nhiều công trình nghiên cứu được công bố, cụ thể: 19
- Xem thêm -