Đề tài Khảo sát tác động của một số dịch chiết compost lên tuyến trùng bướu rễ cây hồ tiêu ở in vitro

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Hiện nay Việt Nam đang đứng đầu thế giới về xuất khẩu tiêu. Tiêu Việt Nam đã có mặt ở 73 nước trên thế giới. Sản lượng xuất khẩu chiếm khoảng 50% lượng tiêu xuất khẩu toàn cầu, khẳng định vị trí số 1 trên thị trường quốc tế [35]. Chuỗi công việc với những công đoạn khác nhau liên quan đến hạt tiêu thương phẩm đã thu hút hàng trăm ngàn lao động chủ yếu ở những vùng sâu vùng xa, kinh tế chưa phát triển. Điều này có ý nghĩa lớn trong việc tạo việc làm, thu nhập ổn định, từ đó bình ổn đời sống xã hội cũng như góp phần CNH-HĐH nông nghiệp nông thôn. Tuy nhiên, trong những năm gần đây hồ tiêu lại trở thành cây thiếu bền vững. Sự thiếu bền vững thể hiện ở sự bấp bênh về giá cả do sự suy giảm về chất lượng và sản lượng hạt tiêu mà nguyên nhân chính là sự phát sinh các dịch bệnh hại trên cây tiêu. Các dịch bệnh hại trên cây tiêu như: bệnh chết nhanh, bệnh chết chậm, bệnh tiêu điên, bệnh tuyến trùng ký sinh…mà nguyên nhân gây bệnh do tác nhân vi khuẩn và nấm gây ra, đặc biệt tuyến trùng ký sinh thực vật đóng vai trò quan trọng là tác nhân tạo điều kiện, tương hỗ và liên kết với vi khuẩn và nấm bệnh tấn công cây trồng. Có thể nói tuyến trùng bướu rễ là nhóm tuyến trùng ký sinh thực vật quan trọng nhất đối với nền nông nghiệp trên toàn thế giới, phần lớn thuộc giống Meloidogyne. Ở Việt Nam, loài M. incognita là loài ký sinh và gây hại chính ở cây tiêu [3]. Nhiều biện pháp đã được sử dụng trong phòng trừ tuyến trùng ký sinh thực vật nói chung và tuyến trùng bướu rễ nói riêng, trong đó biện pháp sử dụng thuốc hóa học vẫn được nông dân chủ yếu sử dụng vì tính hiệu quả nhanh và mạnh của nó. Tuy nhiên, bên cạnh những ưu việt mà biện pháp này mang lại thì mặt trái của nó là để lại những tác động xấu đến môi trường (ô nhiễm môi trường, mất cân bằng sinh thái,…) cũng như sức khỏe con người (gây ung thư, quái thai, đẻ non,…). Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, ngày càng có nhiều biện pháp ưu việt hơn trong việc kiểm soát tuyến trùng bướu rễ, đem lại kết quả cao mà không ảnh hưởng đến môi trường sinh thái cũng như sức khỏe con người (sử dụng các tác nhân sinh học, các hoạt chất sinh học từ thực vật, bổ sung chất hữu cơ, phân bón có nguồn gốc thảo mộc, v.v.) (Noling và Becker, 1994). Sự bổ sung chất hữu cơ như: phân xanh, phân động vật, và compost rất có hiệu quả trong việc kiểm soát các bệnh vùng rễ (Hoitink và Boehm, 1999). Bổ sung vào đất các nguồn dinh dưỡng khác nhau từ các sản phẩm sau thu hoạch nông nghiệp đã được chứng minh về hiệu quả trong kiểm soát các bệnh ký sinh rễ ở thực vật. Phân xanh, phân bò, phân gia cầm, phế thải sau thu hoạch (Akhtar và Alam, 1990, 1992; Abubakar, 1999) và các phụ phế phẩm thu được của ngành công nghiệp chế biến dầu từ cây neem, thầu dầu, oliu (Akhtar và Alam, 1991; Akhatar và Mahmoud, 1994) đã được sử dụng hiệu quả. Mật độ tuyến trùng suy giảm đáng kể được ghi nhận trong cả thử nghiệm nhà kính và ngoài đồng ruộng, đồng thời làm tăng sản lượng và năng suất cho cây trồng (Abubakar và Majeed, 2000). Phân bò đã được thử nghiệm và chứng minh hiệu quả trong kiểm soát tuyến trùng thực vật (Babatola, 1990; Abubakar và Majeed, 2000) [11]. Ngoài ra, việc sử dụng compost trong nông nghiệp còn góp phần giải quyết một lượng lớn phế thải có thể gây ra các vần đề về môi trường sau này. Đặc biệt, đã có một số nghiên cứu ghi nhận khả năng ngăn chặn một số bệnh gây bởi tuyến trùng bướu rễ của compost phế thải nông nghiệp (McSorley và Gallaher, 1995; Oka và Yermiyahu, 2002). Thêm vào đó, sự bổ sung compost còn làm tăng độ màu mỡ của đất cũng như chất lượng và sản lượng cây trồng (Boehm và cộng sự, 1993). Sự kiểm soát tuyến trùng có thể dựa trên các hợp chất độc tố được tiết ra từ compost. Sự kết hợp các hợp chất cao phân tử như hợp chất tanin và phenolic với compost có thể ngăn chặn được tuyến trùng bướu rễ [12].Trên cơ sở đó, chúng tôi thực hiện đề tài: “Khảo sát tác động của một số dịch chiết compost lên tuyến trùng bướu rễ cây hồ tiêu ở in vitro ”. Đề tài được thực hiện tại phòng Công nghệ biến đổi sinh học, Viện Sinh học nhiệt đới Tp. HCM. 1.2 Mục đích và nội dung nghiên cứu Đề tài được thực hiện với các nội dung chính sau: - Phân tích các chỉ tiêu hóa lý của compost như: độ ẩm, pH, tỷ lệ C/N, axit humic,… nhằm đưa ra các chỉ tiêu phù hợp khi bón cho cây trồng. - Chiết xuất thô các hoạt chất từ các compost. - Bước đầu khảo sát tác động của các dịch chiết compost được ủ từ lá, bánh dầu Jatropha curcas, bèo lục bình (Eichhronia crassipes) và từ rác thải sinh hoạt lên tuyến trùng bướu rễ trên cây hồ tiêu, nhằm tìm ra nồng độ dịch chiết phù hợp để phòng trừ tuyến trùng bướu rễ. - Xây dựng bảng giá trị EC50 để đánh giá độc tính của các loại compost lên tuyến trùng. Đề tài mở ra một hướng nghiên cứu mới trong việc sử dụng compost như một biện pháp trong kiểm soát tuyến trùng bướu rễ ở Việt Nam. Việc sử dụng phân hữu cơ nói riêng và compost nói chung cho sản xuất nông nghiệp vốn là tập quán lâu đời của nền nông nghiệp Việt Nam. Từ lâu đời nay, người nông dân đã sử dụng các phế thải nông nghiệp như rơm rạ, trấu,…ủ hoại mục và bón cho cây. Một số phế thải trong công nghiệp chế biến hải sản như vỏ tôm cua cũng được sử dụng bón vào đất. Việc sử dụng compost không chỉ có ý nghĩa trong nông nghiệp mà việc tận dụng các nguồn phế thải trong sản xuất nông nghiệp làm compost còn góp phần làm giảm đáng kể nguồn thải gây ô nhiễm môi trường. Kết quả nghiên cứu sẽ là bước đầu cho việc nghiên cứu sâu hơn về tiềm năng cũng như đánh giá được khả năng của compost trong việc kiểm soát tuyến trùng bướu rễ cũng như trong chăm sóc cây trồng. 1.3 Hạn chế của đề tài Do giới hạn về thời gian nên đề tài chỉ khảo sát tác động của các dịch chiết compost lên tuyến trùng bướu rễ ở in vitro, chưa tiến hành thử nghiệm ở vườn ươm và ngoài đồng ruộng. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Khái quát về cây tiêu 2.1.1 Nguồn gốc và đặc điểm sinh thái của cây tiêu [35] Phân loại Giới: Plantae Ngành: Magnoliophyta Lớp: Magnoliopsida Bộ: Piperales Họ: Piperaceae Chi: Piper Loài: P. nigrum Tiêu có nguồn gốc tại các vùng Tây Nam Ấn Độ thời Trung cổ, tiêu là gia vị quý hiếm do người Veniz độc quyền buôn bán. Năm 1498 người Bồ Đào Nha tìm ra đường thuỷ tới Ấn Độ và giành độc quyền buôn bán tiêu cho đến thế kỷ 17. Sau đó, tiêu mới được trồng ở nhiều nước Viễn Đông trong đó có Việt Nam. Ở Việt Nam tiêu được đưa vào trồng trước năm 1943. Trước năm 2003 Việt Nam là nước xuất khẩu tiêu đứng thứ 2 trên thế giới sau Ấn Độ, từ năm 2003 đến nay Việt Nam đứng đầu thế giới về xuất khẩu tiêu. Cây tiêu thích hợp với nhiệt độ bình quân cả năm từ 250C – 300C, nhiệt độ dưới 150C và cao hơn 400C tiêu không phát triển được. Ẩm độ thích hợp bình quân 75 – 90%, ẩm độ cao làm cho hạt phấn dễ dính vào cuống nhị cái và thời gian thụ phấn kéo dài do cuống nhụy trương to khi có ẩm độ, tạo điều kiện cho sự hình thành quả tốt hơn. Cây tiêu cần có mùa khô rõ rệt khoảng 3-4 tháng để quả chính tập trung. Tiêu không thích hợp với mưa lớn và đọng nước ở vùng rễ. Tiêu không thích hợp nơi có gió lớn, gió dễ làm đổ nọc tiêu gây ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của tiêu. Gió lạnh về mùa đông ảnh hưởng đến ra hoa, đậu quả. Tiêu là cây ưa ánh sáng, nhất là trong thời kỳ cho quả. Tuy nhiên tiêu cần cây che bóng khi thời tiết nắng gắt. Tiêu có thể trồng ở nhiều loại đất khác nhau: đất đỏ bazan, đất sét pha cát, phù sa bồi, đất xám, v.v. Đất dễ thoát nước đặc biệt không úng ngập, mực nước ngầm sâu >1m. Đất giàu mùn, tơi xốp, thành phần cơ giới từ nhẹ đến trung bình, giàu dinh dưỡng, độ pH: 5,5-6,5. Tiêu được trồng tại nhiều địa phương từ Quảng Trị đến Kiên Giang, nhưng có 6 tỉnh trọng điểm là Đồng Nai, Đắc Lắc, Bà Rịa - Vũng Tàu, Bình Phước, Gia Lai và Đắc Nông. Các tỉnh nói trên duy trì thường xuyên một sản lượng hạt tiêu lớn và đưa Việt Nam trở thành nước xuất khẩu hạt tiêu lớn nhất thế giới. Hiện nay, các địa phương có diện tích trồng tiêu nhiều nhất phải kể đến Đắc Lắc 9.000ha, Gia Lai 3.800ha, Bình Phước 12.000ha, Bà Rịa - Vũng Tàu 5.400ha, Đồng Nai 4.100ha và Quảng Trị 2.400ha. Sự "bùng nổ" diện tích tiêu thời gian qua là do lợi nhuận của cây tiêu so với một số cây trồng khác đã tăng đến mức "kỷ lục": gấp 32,8 lần cà phê, 16 lần cao su, 14 lần điều. Trong những năm qua, nghề trồng tiêu đã có những bước nhảy vọt, lượng tiêu sản xuất và xuất khẩu mỗi năm tăng 20-30%. Năm 2001 Việt Nam xuất khẩu được 55.000 tấn tiêu, năm 2002 đạt gần 70.000 tấn, đưa Việt Nam trở thành nước đứng thứ 2 về diện tích trồng (sau Ấn Độ) và là nước đứng đầu thế giới về sản xuất và xuất khẩu tiêu đen với các chủng loại nổi tiếng trong và ngoài nước như: tiêu Phú Quốc, tiêu Cù và tiêu Hồ Xá (Quảng Trị), tiêu Tiên Sơn (Gia Lai), tiêu Đất đỏ (Bà Rịa), tiêu Di Linh (Lâm Đồng),… Các loại tiêu này được xuất khẩu sang nhiều nước và được đánh giá cao vì có độ thơm và vị cay nồng đặc trưng. Vườn tiêu bị bệnh Vườn tiêu khỏe mạnh Hình 2.1 Hình ảnh về vườn tiêu tại huyện Phú Giáo, tỉnh Bình Dương. 2.1.2 Giá trị kinh tế của cây tiêu Hiện nay, tiêu Việt Nam đã có mặt ở 73 nước trên thế giới. Sản lượng xuất khẩu chiếm khoảng 50% lượng hồ tiêu xuất khẩu toàn cầu, khẳng định vị trí số 1 trên thị trường quốc tế. Những năm gần đây, giá bán tiêu của Việt Nam đã ngang với giá các nước, thậm chí có thời điểm còn cao hơn. Có đến 50% lượng hạt tiêu xuất khẩu được bán trực tiếp cho các nhà máy chế biến gia vị tại nhiều nước. Các nhà xuất khẩu Việt Nam đã và đang trở thành một mắt xích trong chuỗi phân phối toàn cầu, khả năng chi phối giá cả thị trường cũng được mở rộng. Điều này cho thấy giá trị kinh tế to lớn mà cây tiêu đem lại. Quá trình trồng, chế biến hạt tiêu đã quy tụ hàng trăm thương lái, đại lý và các doanh nghiệp thu mua cung cấp cho khoảng 100 doanh nghiệp chế biến, tạo ra sản phẩm sau thu hoạch và xuất khẩu. Chuỗi công việc với những công đoạn khác nhau liên quan đến hạt tiêu thương phẩm đã thu hút hàng trăm ngàn lao động, chủ yếu tại những địa phương kinh tế chưa phát triển, vùng xa, vùng sâu. Điều này có ý nghĩa lớn trong tạo việc làm, thu nhập ổn định và từ đó bình ổn đời sống xã hội cũng như từng bước góp phần CNH-HĐH nông nghiệp, nông thôn. Để ngành trồng tiêu phát triển bền vững, Bộ NN và PTNT đề ra mục tiêu: giữ ổn định diện tích cây tiêu ở mức 50.00ha, sản lượng 100.000 tấn/năm, các địa phương phải hướng dẫn người trồng thực hiện quy trình của tiêu chuẩn GAP để tạo ra sản phẩm sạch, an toàn, làm cho giá trị hàng hoá ngày càng gia tăng, xây dựng những vùng nguyên liệu tập trung. Chuyển từ sản xuất tiểu nông với kinh nghiệm truyền thống sang sản xuất theo hướng an toàn, chất lượng cao, tổ chức các câu lạc bộ, tổ hợp sản xuất,... giúp nhau cùng phát triển. 2.1.3 Các sâu bệnh hại chính ở cây tiêu [25, 35] Mối hại tiêu: mối xông đất tạo thành đường di chuyển trên trụ, dây và rễ tiêu. Mối gây hại phần non của rễ, phần vỏ của thân và tạo vết thương trên các bộ phận này tạo điều kiện cho nấm, tuyến trùng xâm nhập và gây bệnh cho cây tiêu. Rệp sáp giả (Pseudococidae): gây hại trên đọt non, lá non, chùm quả, dây tiêu trên mặt đất, hoặc gốc tiêu, rễ tiêu dưới mặt đất. 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 có màu xanh nhạt, và sau đó lá bị rụng. Thiếu Ca: 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 chết nhanh: nguyên nhân do nấm Phytophthora sp. do tác động của côn trùng, tuyến trùng, chăm sóc xới xáo, ngập úng… làm tổn thương rễ, sau đó nấm xâm nhập và gây hại. Các đọt mầm sinh trưởng không dài thêm, lá chuyển màu xanh nhạt, mềm yếu, cành mềm yếu. Những ngày tiếp theo lá chyển sang màu vàng làm lá, hoa và cuối cùng là cành bị rụng. Bệnh gây hại trên tất cả các bộ phân của cây. Bệnh chết chậm: bệnh do nhiều loại nấm gây hại: Fusarium sp., Rhizoctonia sp., Pythium sp. các loại nấm này thường tồn tại trong đất, trên tàn dư của cây trồng trước, trên cây giống…Cây bị bệnh sinh trưởng và phát triển chậm, lá nhạt, màu vàng hoặc biến dạng. Hoa quả rụng dần từ gốc đến ngọn. Các đốt cũng rụng dần từ trên xuống dưới, gốc thối, bó mạch thân cây hóa nâu. Bệnh thán thư: bệnh do nấm Colletotrichum sp. gây ra. Cây bị bệnh trên lá, đọt hoa và quả xuất hiện nhiều đốm vàng nhạt không đều có quầng đen bao quanh. Hoa, quả khô đen sau đó lan sang dây nhánh làm khô cành, rụng đốt. Bệnh tiêu điên: do virus gây nên, tác nhân truyền bệnh là rầy làm lá cong vẹo, cây lùn, lá nhỏ lại, cằn cỗi, năng suất giảm. Bệnh tuyến trùng [25] Tiêu bị nhiều loại tuyến trùng gây hại, trong đó có hai loại tuyến trùng phổ biến nhất là: tuyến trùng bướu rễ Meloidogyne và tuyến trùng đục hang Radopholus. Triệu chứng: sự phát triển yếu đi dần dần và đặc điểm lá bị vàng là triệu chứng đầu tiên do tuyến trùng bướu rễ Meloidogyne gây ra. Hiện tượng bạc vàng lá xuất hiện ở toàn bộ cây. M. incognita ký sinh làm giảm khả năng hấp thu các khoáng: P, K, Cu, Zn, và Mn (Ferraz và cộng sự, 1988). Sắc tố của lá bị giảm đáng kể bởi tuyến trùng bướu rễ, làm cho lá già và chết (Ferraz và Lordello, 1989). Ở rễ xuất hiện các khối u lớn , tại đó tuyến trùng cái sẽ đẻ trứng và ký sinh sâu trong các mô rễ (Ramana, 1992; Ramana và cộng sự, 1994). Rễ bị thối, cây sinh trưởng kém đi, trở nên còi cọc, thân khô héo, tuyến trùng bướu rễ tạo ra các u bướu ở rễ, tạo đều kiện cho nấm bệnh xâm nhập và phát triển mạnh. Ngưỡng xâm nhiễm (infection threshold lever) của Meloidogyne spp. là 47 ấu trùng/ 100g đất và 305 ấu trùng/ 10g rễ (Mustika, 1978). Ngưỡng gây hại (damage threshold lever) là 100–10.000 ấu trùng/cây giống (Freire và Bridge, 1985c; Mohandas và Ramana, 1991), và ngưỡng kinh tế (economic threshold lever) là 10.000 ấu trùng/ 100g. 2.2 Khái quát về tuyến trùng thực vật 2.2.1 Khái niệm về tuyến trùng thực vật [3, 9] Tuyến trùng thực vật là nhóm tuyến trùng chuyên hóa với đời sống ký sinh ở thực vật đang phát triển. Trải qua quá trình tiến hóa tuyến trùng đã thích nghi và có mặt trong hầu hết các bộ phận của thực vật như: rễ, thân, lá, hoa, quả, trong đó rễ là nơi gặp nhiều nhóm tuyến trùng ký sinh nhất. Tuyến trùng ký sinh thực vật có những tập quán dinh dưỡng rất khác nhau, một số loài dinh dưỡng trên những mô ngoài của thực vật, một số khác xâm nhập vào các mô sâu hơn, một số khác có thể làm cho cây chủ tạo ra những nguồn dinh dưỡng đặc biệt tại nơi chúng ký sinh. Trong quá trình phát triển và dinh dưỡng trên thực vật, tuyến trùng 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, liên kết, hoặc tương hỗ với các tác nhân gây bệnh khác như nấm, vi khuẩn và virus, gây nên các bệnh khác nhau cho thực vật. Chúng phá vỡ mô tế bào và mạch dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật gây bệnh khác xâm nhiễm dẫn đến hiện tượng cây bị bệnh với nhiều triệu chứng cùng một lúc. Do ký sinh và gây hại cho thực vật, tuyến trùng thực vật thực sự trở thành mối đe dọa cho ngành nông nghiệp. Chúng có thể làm giảm khả năng của thực vật kháng lại sự xâm nhập của các tác nhân vi sinh vật gây bệnh khác và làm cho tác hại đối với thực vật càng trầm trọng thêm. Một số tuyến trùng ký sinh chuyên hóa có thể làm giảm 12,5% sản lượng cây trồng và thiệt hại do tuyến trùng ký sinh đối với cây trồng nông nghiệp ước tính hàng năm là hàng tỷ đô la mỗi năm [3]. Tuyến trùng thực vật sống tập trung nhiều ở tầng đất canh tác, đặcbiệt ở độ sâu 5-20cm. Chúng có kích thước nhỏ bé và có số lượng vô cùng lớn. Chúng có mặt và phá hoại ở nhiều nơi, trên các loại cây trồng thuộc các họ thực vật, trên các loại đất khác nhau, trong vườn ươm và trên đồng ruộng.Về triệu chứng gây hại dễ nhầm lẫn với triệu chứng do các nguyên nhân khác gây ra như: hiện tượng cây thiếu nước, thiếu chất dinh dưỡng, các bệnh do virut, vi khuẩn,… thậm chí do côn trùng hoặc nhện gây hại. Hàng năm tuyến trùng làm giảm 10-20% năng suất cây trồng trên thế giới. Powell (1984) cho biết: chỉ tính riêng tuyến trùng bướu rễ gây hại trên cây thuốc lá năm 1982 vùng Bắc Carolina đã làm giảm 0,77% sản lượng, gây thiệt hại 8 ngàn 932 USD [9]. 2.2.2 Lịch sử nghiên cứu về tuyến trùng thực vật [3] Tuyến trùng thực vật đã được tìm thấy từ giữa thế kỷ 18. Lần đầu tiên Needham (1743) đã phát hiện ra tuyến trùng thực vật trên bông lúa mì, khi quan sát những hạt lúa mì bị dị tật, teo lại ông đã phát hiện ra hàng loạt các động vật dạng sợi di chuyển xoắn vặn trong nước, được Steinbuch đặt tên là Vibrio tritici. Trong những năm cuối thế kỷ 19 và 4 thập niên đầu của thế kỷ 20 chỉ có ít các nhà khảo sát nghiên cứu tuyến trùng. Trong giai đoạn này tuyến trùng ký sinh thực vật ít được chú ý, cho đến khi ở Mỹ, Cobb xuất bản cuốn sách đầu tay về sự tồn tại và tầm quan trọng của tuyến trùng khác không phải là giun tròn ký sinh ở động vật thì mới bắt đầu dấy lên sự quan tâm thực sự đến tuyến trùng ký sinh thực vật. Từ những năm 1960 tại Mỹ và nhiều nước khác trên thế giới, tuyến trùng học nói chung và tuyến trùng thực vật nói riêng đã trở thành môn khoa học nghiên cứu các quy luật sinh thái học, phát triển của tuyến trùng, nhất là các loài tuyến trùng ký sinh thực vật. Ở Việt Nam, mặc dù nghiên cứu tuyến trùng chỉ mới bắt đầu từ những năm 1970 trở lại đây nhưng đã khẳng định được vai trò to lớn của tuyến trùng về cả phương diện tuyến trùng gây hại (tuyến trùng thực vật) và có lợi (tuyến trùng ký sinh gây bệnh côn trùng, tuyến trùng sống tự do trong đất, nước) trong nông nghiệp và sinh thái môi trường ở nước ta [3]. 2.2.3 Ý nghĩa của tuyến trùng thực vật [3] Tuyến trùng ký sinh thực vật có ý nghĩa quan trọng trong nông nghiệp, chúng đã được ghi nhận như một nhóm gây hại quan trọng đối với thực vật trong lĩnh vực sâu bệnh hại. Chúng còn được ghi nhận như các cơ thể sống có vai trò quan trọng trong đất và nước cũng như hệ sinh thái nông nghiệp nói chung. Việc nghiên cứu và phân loại tuyến trùng thực vật để biết được thành phần loài tuyến trùng và xác định các loài ký sinh gây hại quan trọng liên quan đến các dấu hiệu gây hại, trên cơ sở điều tra và phân loại để biết được phân bố và vai trò của các loài tuyến trùng đối với cây trồng. Ngoài ý nghĩa khoa học, các nghiên cứu trên còn ý gnhĩa thực tiễn lớn trong việc tìm các giải pháp phòng trừ, hạn chế tác hại do tuyến trùng ký sinh gây ra đối với sản xuất nông, lâm nghiệp [3]. 2.2.4 Phân loại tuyến trùng thực vật [3, 4] Tuyến trùng ký sinh thực vật là nhóm sinh thái tuyến trùng thích nghi với đời sống ký sinh ở thực vật đang phát triển. Nhóm này có một số đặc trưng quan trọng so với nhóm ký sinh ở động vật và các nhóm sinh thái khác như: thường có kích thước hiển vi; phần miệng có cấu tạo kim hút chuyên hóa để châm chích mô thực vật đang phát triển. Trong đó, cấu tạo kim hút chuyên hóa là đặc biệt quan trọng nhất [3]. Theo động vật chí Việt Nam, dựa vào các đặc điểm về hình thái, tập quán sinh sống, đặc tính sinh vật học, mối quan hệ giữa các nhóm tuyến trùng thực vật đối với cây trồng mà chúng được chia làm 4 bộ khác nhau [4] Bộ Tylenchida: gồm hầu hết các loài tuyến trùng là đại diện cho các nhóm ký sinh ở các phần khác nhau của thực vật. Bộ Aphelenchida: gồm các loài tuyến trùng ký sinh ở các phần trên mặt đất của cây như lá, hoa. Bộ Dorylaimida: gồm các loài thuộc họ Longidoridae là nhóm tuyến trùng ngoại ký sinh thực vật, một số loài có khả năng mang truyền virus. Bộ Triplonchida: gồm các loài của 2 họ Trichodoridae và Diphterophoridae là nhóm ngoại thực vật, nhiều loài có khả năng mang truyền virus. Trong đó bộ Tylenchida là nhóm tuyến trùng đông đảo nhất và có tầm quan trọng nhất trên phạm vi toàn thế giới. 2.2.5 Đặc điểm cấu tạo và hình thức sinh sản của tuyến trùng thực vật [3, 9, 36] Tuyến trùng ký sinh thực vật thường có kích thước nhỏ, dài 0,2-1mm, chiều rộng thân không đồng đều theo chiều dài cơ thể. Hình dáng của chúng liên quan chặt chẽ với đặc tính sinh sống và cây ký chủ nên chúng có hình dạng đa dạng như: quả lê, quả chanh, hình cầu, hình tròn, hình giọt nước nhỏ giọt. Chiều rộng thân từ 15-20µm, có thể rộng 250-550µm hoặc hơn nữa. Tuyến trùng có màu trắng trong nên có thể quan sát chúng dưới kính hiển vi một cách dễ dàng cả cấu tạo trong và ngoài. Các loài tuyến trùng sống trên lá có hình sợi chỉ nằm trong các gian bào của tế bào thực vật. Loại phá hủy mô tế bào thì có dạng là hình trụ, hình thoi sống ở trong đất [9]. Tylenchulus (hình quả lê) Meloidogyne (hình cầu/bầu) Hirschmanniella (hình giun dài) Helicotelynchus (hình giun xoắn) Pratylenchus (hình giun) Heterodera (hình qủa chanh) Hình 2.2 Hình ảnh về nhóm tuyến trùng ký sinh thực vật [36] Cơ thể tuyến trùng gồm 3 phần: đầu, mình và đuôi. Phần đầu còn được gọi là vùng môi. Phần đầu ở chính giữa có miệng chích hút có khi có mấu nhỏ nhô lên, hai đầu hơi nhọn hoặc hình tròn dẹt. Phần đuôi có nhiều dạng khác nhau: hình kim nhọn, hình thoi thon dài, có mấu gai hoặc không. Bao bọc toàn bộ cơ thể tuyến trùng là vỏ cutin tương đối bền và có thể co giãn được. Trên vỏ cutin có các lỗ của hệ tiêu hóa, hệ sinh dục, hệ bài tiết, và một số các lỗ khác của các cơ quan tiết hoặc thụ cảm khác nhau. Phía trong gắn với vỏ cutin là hạ bì và hệ cơ soma. Bên trong thành cơ thể là xoang cơ thể 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. Áp lực này cũng có tác dụng làm giảm tác động lên cơ soma và cho phép tuyến trùng vận động được. Xoang cơ thể chứa các tế bào tuyến khác nhau hệ tiêu hóa và hệ sinh sản. Cơ thể tuyến trùng có thể chứa các cấu trúc xương hóa hoặc kitin hóa, là cấu trúc cutin dày lên hoặc đậm nét khi quan sát dưới kính hiển vi quang học [3]. Tuyến trùng phần lớn là sinh sản hữu tính, 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 nhiều yếu tố. Điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng nhiều tới quá trình sinh sản và phát triển qua các giai đoạn từ tuyến trùng non lên tuyến trùng trưởng thành để phân giới đực cái (loài Meloidogyne spp.; Globodera rostochiensis; Heterodera avenae). Tuyến trùng Heterodera Schachtii và Meloidogyne javanica sống và phát triển trong cây thiếu đạm thì con đực hình thành nhiều hơn con cái so với cây bón đủ phân. Tuyến trùng các loài Meloidogyne spp. tăng khi bón ít kali và dưới tác động của điều kiện ngoại cảnh từ tuyến trùng con tuổi 2 có thể phát triển thành tuyến trùng trưởng thành vừa có cơ quan sinh dục cái lại vừa có cơ quan sinh dục đực [3]. Tuyến trùng đẻ trứng là chủ yếu, trứng được hình thành trong cơ thể mẹ và phát triển trong tế bào trứng. Một trứng đã thụ tinh là trứng có một nhân với số các nhiễm sắc thể, sau đó thực hiện quá trình phân chia nhân tế bào trứng. Trứng sau khi thụ tinh phát triển trong túi trứng (loài Meloidogyne spp.), một số khác nằm trong cơ thể mẹ (loài Heterodera spp.), 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. Tuyến trùng non tuổi 1 là giai đoạn cuối cùng của quá trình phân chia nhân và phát triển trong vỏ tế bào trứng. Số lượng trứng trong một cơ thể mẹ nở được bao nhiêu phụ thuộc hoàn toàn vô sự thụ tinh của trứng trong túi trứng. Tùy thuộc vô nhóm sinh thái khác nhau và điều kiện sinh thái mà sự thụ tinh của tuyến trùng thực vật cũng khác nhau, các loài trong bộ Tylenchida đẻ trứng với số lượng khác nhau: loài Anguina đẻ 2.500 trứng (A. tritici), nhóm Meloidogyne spp. đẻ 2882 trứng [9]. 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng lên tuyến trùng thực vật [3] Các yếu tố không sinh học Các yếu tố sinh học A. Địa hình 1. Độ cao 2. Độ dốc 3. Độ phơi sáng 4. Tính chất bề mặt B. Môi trường đất 1. Độ ẩm Lượng mưa Lượng tuyết Sương Thoái nước bề mặt Nội tiêu 2. Nhiệt độ Nhiệt độ trung bình Nhiệt độ quá ngưỡng Thời gian quá ngưỡng Tổng nhiệt 3. Không khí 4. Độ xốp của đất 5. Cấu trúc đất 6. pH và phân vô cơ 7. Phân hữu cơ 8. Độ thoáng khí A.Vật chủ 1.Thích hợp 2. Điểm sinh dưỡng có sẵn. B. Tuyến trùng ký sinh 1. Vòng đời 2. Hệ số sinh sản 3. Cơ chế tồn tại 4. Tỷ lệ giới tính 5. Khả năng nhiễm C. Hoạt động của con người 1. Chế độ canh tác Chế độ tưới nước Luân, xen canh Các giống chống chịu Thuốc hóa học. 2. Chế độ duy trì bảo tồn D. Các sinh vật khác 1. Nấm 2. Vi khuẩn 3. Tuyến trùng 4. Virus và các loài liên quan 5. Côn trùng và ve bét 6.Các động vật khác 2.4 Quan hệ tương hỗ giữa tuyến trùng với các vi sinh vật khác [3] Atkinson (1892) có lẽ là người đầu tiên phát hiện ra bệnh héo rũ do nấm trên cây bông là trầm trọng hơn khi có mặt của tuyến trùng Meloidogyne spp. so với khi không có mặt của tuyến trùng. Phổ tác động tương hỗ giữa tuyến trùng ký sinh ở thực vật và các vi sinh vật khác ảnh hưởng lên sự phát triển của thực vật đã được tổng kết một cách bao quát (Huang ,1987; Smith, 1987; Hussey và McGuire, 1987; Lamberti và Roca, 1987; Powell, 1979, Sikora và Carter, 1987). Các vi sinh vật khác có liên quan bao gồm nấm, vi khuẩn và virus. Ngoài ra tuyến trùng còn có tác động qua lại với các nhóm động vật khác lớn hơn như giun đất, ve bét, côn trùng và động vật gặm nhấm. Tuyến trùng cũng có thể liên quan đến những bệnh được gây ra bởi nấm (Fusarium spp., Rhizoctonia solani, Cylindrocladium crotalariae, Verticillium spp. và những loài khác) có nghĩa là nó có khả năng xâm nhập vào rễ cũng như gây bệnh trên lá với sự tác động của tuyến trùng (Nicholson và cộng sự, 1985). Các công trình được nghiên cứu tương đối sớm cho đến gần đây nhất đã được tiến hành trên nhóm tuyến trùng Meloidogyne spp.. Tuyến trùng ký sinh còn có thể dẫn đến hoặc là yếu tố bắt buộc cho sự phát triển của một bệnh nào đó được gây ra bởi vi khuẩn. Tuyến trùng có thể là môi giới mang truyền vi khuẩn gây bệnh cho thực vật do nhiễm vi khuẩn trên bề mặt, các bướu rễ được tạo thành do tuyến trùng có thể trở thành độc tố chỉ khi nó nhiễm vi khuẩn [3]. 2.5 Tuyến trùng bướu rễ Meloidogyne spp. Phân loại: Giới: Animalia Ngành: Nematoda Lớp: Secernentea Bộ: Tylenchida Họ: Heteroderidae Giống: Meloidogyne Tuyến trùng bướu rễ Meloidogyne được Berkeley phát hiện đầu tiên vào năm 1855 trên cây dưa chuột ở Anh [9]. 2.5.1 Đặc điểm chuẩn loại [4] Con cái trưởng thành hình quả lê hoặc hình cầu, nằm sâu trong mô rễ. Đường kính cơ thể 0,5–0,7 mm với cổ cân đối, vulva ở phía sau gần hậu môn. Vỏ cutin màu trắng nhạt, mỏng và phân đốt. Stylet ngắn, kitin hóa trung bình, hai nhánh sinh dục được cuộn gấp lại. Trứng được đẻ bên ngoài cơ thể vào khối gelatin. Con đực hình giun sống tự do trong đất, dài 1-2 mm, cơ thể thường ở dạng xoắn vặn 1800 quanh trục cơ thể khi cố định trong dung dịch nóng. Stylet khỏe, vùng đầu kitin hóa mạnh, đôi ngắn, hình cầu, gai giao cấu phát triển mạnh. Ấu trùng cảm nhiễm tuổi 2 (IJ2) có dạng cân đối hình giun, dài khoảng 0,4 – 0,5 mm. Stylet và vùng đầu kitin hóa yếu. đuôi hình chóp. 2.5.2 Đặc điểm sinh học [4] Hầu hết các loài của giống này trứng được giữ lại bên trong túi gelatin nằm ngoài cơ thể phình rộng của con cái. Khi nở thành ấu trùng cảm nhiễm tuổi 2 (IJ2) ở trong đất. IJ2 xâm nhập vào rễ vật chủ và tạo nên các tế bào khổng lồ phục vụ cho việc dinh dưỡng. Các tế bào vỏ rễ tạo thành bướu rễ (nốt sần).Tuyến trùng bướu rễ (root – knot nematodes) được coi là nhóm tuyến trùng ký sinh quan trọng nhất cho nền nông nghiệp trên toàn thế giới. Nhóm tuyến trùng này phân bố rộng khắp và ký sinh ở hầu hết các cây trồng quan trọng ở các vùng khí hậu khác nhau. Chúng làm giảm sản lượng thu hoạch cũng như chất lượng sản phẩm cây trồng. Cho đến nay có khoảng gần 80 loài ký sinh thuộc giống này, trong đó có 4 loài ký sinh gây hại nghiêm trọng nhất là: M. incognita, M. arenaria, M. javanica, M. hapla. Đây là các loài phân bố rộng khắp ở các vùng nông nghiệp trên thế giới [3, 4]. Tuyến trùng bướu rễ có quan hệ mật thiết với các điều kiện môi trường trong đó cây chủ, nhiệt độ, và các yếu tố sinh thái đất như độ ẩm, cấu trúc đất, độ thoáng khí, độ kiềm,…có ảnh hưởng lớn đến sự sống sót, khả năng sinh sản, số thế hệ trong năm và hiệu quả gây hại đối với thực vật do tuyến trùng gây ra [3]. Đã xác định 5 loài ký sinh ở cây trồng Việt Nam: M. arenaria phân bố ở Sơn La, Hải Phòng, Nam Hà, Thái Bình, M. cynariensis phân bố ở Lâm Đồng, M. graminicola phân bố ở Nghệ An, M. incognita phân bố ở khắp nơi, và M. javanica phân bố ở Cao Bằng, Lạng Sơn, Sơn La, Hải Phòng, Nam Định, Ninh Bình, Lâm Đồng [4]. M. javanica M. hapla M. arenaria M. incognita Hình 2.3 Hình ảnh về tuyến trùng bướu rễ Meloidogyne [38] M. incognita Kofoid – White 1949: là loài phổ biến ở vùng nhiệt đới, đây cũng là loài ký sinh gây hại phổ biến nhất trên cây trồng Việt Nam. Theo Nguyễn Chung Tú (1989), Nguyễn Ngọc Châu và Nguyễn Vũ Thanh (2000) loài này ký sinh trên 100 loài thuộc 76 họ thực vật, trong đó gây hại hầu hết các loài cây trồng và cây dại như: dưa chuột, cà chua, thuốc lá, hồ tiêu, ớt, cà phê, chuối, dứa, cây dược liệu như: bạch truật, ngưu tất, bạch chỉ, các cây họ bầu, bí, hoa (cẩm chướng, mào gà,…), su hào, cải bắp,… M. javanica Chitwood 1949: là loài phổ biến thứ 2 sau loài trên và có dải phân bố tương tự, phổ biến chủ yếu ở vùng nhiệt đới, á nhiệt đới, gây hại chủ yếu trên mía, khoai tây, cà rốt, cải bắp, đậu đỗ, củ cải, chuối, cà chua, bí đỏ, thuốc lá,… Ở Việt Nam, loài này ký sinh tương đối phổ biến sau loài M. incognita. M. arenaria Chitwood 1949: phổ biến trong nhiều nước nhất là vùng nóng ẩm, gây hại trên nhiều loài cây nhất là trên cây lạc và đậu tương, cà chua, thuốc lá, mía, khoai tây, rau dền., … M. halpa Chitwood 1949: chủ yếu phổ biến ở vùng có khí hậu lạnh, gây hại trên nhiều loài cây: các loại cây họ cà, đậu đỗ, hướng dương, đặc biệt hại nặng trên dâu tây, nho, đào. M. graminicola: ký sinh gây hại chính cho lúa cạn ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới (Đông Nam Á, Nam Phi, Mỹ). Ở Việt Nam loài này ký sinh gây hại tương đối phổ biến trên lúa cạn ở đồng bằng sông Cửu Long. M. exigua: ký sinh và gây hại chính ở các vùng cà phê ở Nam Mỹ và Trung Mỹ. M. chitwoodi: ký sinh chủ yếu ở khoai tây và phân bố hạn chế ở Bắc Âu và Đông Nam Châu Mỹ - Thái Bình Dương [3, 4]. Đặc điểm chung của bệnh tuyến trùng bướu rễ Meloidogyne spp. Chúng ký sinh trong rễ cây chủ, khi xâm nhập vào bên trong tế bào rễ (IJ2) tuyến trùng không di chuyển đi các bộ phận khác, tiết ra các men và các chất kích thích sinh trưởng làm cho tế bào rễ sinh sản quá độ, phình to, tạo ra các u bướu to nhỏ khác nhau thành từng chuỗi ở trên rễ. Các giai đoạn phát triển từ tuyến trùng non, phân hóa giới tính thành tuyến trùng trưởng thành, tiến hành bên trong u sưng. Trong u bướu có từ 1 - 10 tuyến trùng cái hình quả chanh. Cây bệnh bị cằn còi, vàng úa, chết héo, biến dạng, rễ thối hỏng. Sau khi trứng nở, IJ2 có thể từ trong nốt sần giải phóng vào đất, gặp điều kiện thuận lợi, chúng di chuyển xâm nhập, lây lan trên nhiều rễ cây trong ruộng. Chu kỳ phát triển (vòng đời) phụ thuộc vào nhiệt độ các tháng trong năm và phụ thuộc cây ký chủ. Ở nhiệt độ 280C vòng đời của loài M. incognita là 30 ngày trên cây thuốc lá. Ở nhiệt độ thấp 200C vòng đời của chúng kéo dài trong khoảng 57 – 59 ngày. Mỗi con tuyến trùng cái tạo ra bọc trứng có thể tới 2.000 trứng, trung bình nở ra 200-600 tuyến trùng non tuổi 1. Trứng và tuyến trùng non có thể tồn tại ở trong đất hàng năm nếu gặp điều kiện thuận lợi và cây ký chủ phù hợp. Tuyến trùng gây hại nặng ở các loại đất cát pha, thịt nhẹ, trồng cạn liên tục nhiều năm. Mật độ tuyến trùng nhiều ở tầng đất canh tác với độ sâu 6 - 15cm, ẩm độ khoảng 60%. Trong điều kiện khô hạn quá hoặc ngập nước lâu dài tuyến trùng kém phát triển, số lượng giảm thấp rõ rệt. Tuyến trùng bướu rễ có thể tạo vết thương thúc đẩy bệnh nấm, vi khuẩn phát triển [9]. Hình 2.4 Tuyến trùng cái và túi trứng của tuyến trùng bướu rễ Meloidogyne [37] Vòng đời của tuyến trùng bướu rễ Meloidogyne spp. [3] Quá trình ký sinh và gây bệnh của tuyến trùng bướu rễ chỉ xảy ra trong bộ rễ của cây trồng. Quá trình này trải qua các giai đoạn như sau: con cái đẻ trứng ra ngoài trong một bọc gelatin nằm trên bề mặt của bướu rễ, đôi khi các bọc trứng này có thể này trong bướu rễ. Sau quá trình phát triển phôi thai, trứng trở thành ấu trùng tuổi 1 ngay bên trong trứng, trứng phát triển thành ấu trùng tuổi 2 dạng cảm nhiễm (IJ2). IJ2 có thể xâm nhập vào rễ ngay cạnh nốt sần hoặc có thể xâm nhập vào rễ mới, ở đó chúng tấn công vào các mô phân sinh ở đỉnh rễ và làm cho bề mặt rễ bị tổn thương. Sau khi IJ2 xâm nhập, đỉnh rễ phình ra và sự phát triển của rễ dừng lại trong một thời gian ngắn. Tuyến trùng dinh dưỡng tại các tế bào mô mạch của rễ, tiết men tiêu hóa làm cho quá trình sinh lý sinh hóa của mô rễ thay đổi và hình thành các điểm dinh dưỡng của tuyến trùng (vùng dinh dưỡng này gồm 5 – 6 tế bào khổng lồ). Cùng với sự hình thành tế bào khổng lồ các mô rễ xung quanh nơi tuyến trùng ký sinh cũng phình to tạo ra các bướu rễ. Sau khi xâm nhập vào rễ, IJ2 cũng nhanh chóng thay đổi về hình thái: cơ thể phình ra và các cơ quan cũng dần phát triển. Quá trình phát triển của tuyến trùng trong rễ từ IJ2 trải qua 3 lần lột xác và đạt đến trưởng thành. Lần lột xác cuối cùng là sự biến thái thật sự đối với con đực, từ dạng cuộn gấp khúc trong IJ2 chúng được nở ra và có dạng hình giun, trong khi con cái có dạng hình tròn như quả lê hay quả chanh [3]. Hình 2.5 Vòng đời của tuyến trùng bướu rễ [37] 2.6 Biện pháp phòng trừ Mục tiêu của biện pháp phòng trừ là giảm mật độ quần thể tuyến trùng ban đầu và giảm số cây trồng bị nhiễm tuyến trùng. Sự giảm mật độ quần thể có thể đạt được 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; sử dụng các hóa chất một cách hợp lý để chống lại sự xâm nhiễm của tuyến trùng trên đồng ruộng. Cần phải dựa vào các đặc điểm của nguồn bệnh tuyến trùng, phương thức lan truyền qua hạt, qua đất, đặc điểm sinh học, sinh thái học, phạm vi ký chủ của từng loài tuyến trùng mà tiến hành các biện pháp phòng trừ cụ thể theo các hướng sau [9]. 2.6.1 Ngăn ngừa [3] Đây là giải pháp đầu tiên quan trọng nhất trong quản lý tuyến trùng. Chúng gồm 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 [3]. 2.6.2 Luân canh [3, 9] 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 không có khả năng nhiễm do bị đói hoặc do sự tấn công của vật ăn thịt, nấm hoặc bệnh khác [3]. 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 của chúng bài tiết ra 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 spp.. 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 [9]. 2.6.3 Biện pháp canh tác [3, 9] Gieo trồng sớm: điều chỉnh thời vụ gieo trồng để tránh giai đoạn mẫn cảm tuyến trùng [9]. 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 [3]. 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 [9]. 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 [3]. 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) [3]. 2.6.4 Biện pháp hóa học [3, 9] 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 [3]. 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 [9]. 2.6.5 Biện pháp vật lý [3] 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 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 [3]. 2.6.6 Biện pháp sinh học [3, 9, 14, 21, 23, 29] 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 [9]. Các tác nhân trong phòng trừ sinh học 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., 2005). 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 [3]. Nấm nội ký sinh tuyến trùng: đây 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 [3]. Các nấm: Arthrobotrys spp., Monacrosporium spp., Paecilomyces lilacinus, và Pochonia chlamydosporia (=Verticillium chlamydosporium), Acremonium spp., Metarhizium sp., Beauveria bassiana, Aspergillus spp.,… chúng ký sinh lên trứng, tuyến trùng cái của tuyến trùng bướu rễ và bào nang của tuyến trùng bào nang, làm giảm khả năng nở của trứng, giết ấu trùng từ đó ức chế được mật độ tuyến trùng trong đất cũng như trong rễ [23]. Theo một nghiên cứu tại Bỉ ở điều kiện phòng thí nghiệm và nhà kính, các vi khuẩn vùng rễ như Brevibacillus brevis hoặc Bacillus subtilis không chỉ ức chế chu kỳ phát triển của các loại nấm ký sinh rễ như: Rhizoctonia solani SX-6, Pythium aphanidermatum ZJP-1 và Fusarium oxysporum f.sp. cucumerinum ZJF-2 ở thử nghiệm in vitro mà còn có hoạt tính mạnh kháng tuyến trùng thông qua khả năng giết chết 62 – 70% tuyến trùng cảm nhiễm tuổi 2 (IJ2) của Meloidogyne javanica ở thử nghiệm nhà kính. Ngoài ra chúng cũng kích thích sự phát triển của cây: chiều cao của cây tăng 29,1%, vòng thân tăng 11,8 – 12,6%, trọng lượng rễ tăng 70,8 – 80%. Vi khuẩn vùng rễ kích thích sinh trưởng thực vật - Plant-growth promoting rhizobacteria (PGPR) đã được sử dụng như là tác nhân sinh học thay thế cho các loại thuốc hóa học, không gây tác hại xấu đến người nông dân, người tiêu dùng , cũng như môi trường sinh thái (Johnsson và cộng sự, 1998) [21]. Paecilomyces lilacinus chủng 251 (PL251), được đánh giá là có tiềm năng trong kiểm soát tuyến trùng bướu rễ Meloidogyne incognita ở cây cà chua, kết quả làm giảm bướu rễ 66%, số túi trứng giảm 74%, và mật độ tuyến trùng ký sinh trong rễ giảm 71% so với mẫu đối chứng. Cơ chế chính của các hoạt tính sinh học của Paecilomyces trong ức chế tuyến trùng ký sinh thực vật là ký sinh trực tiếp lên trứng của tuyến trùng bướu rễ. P. lilacinus sản sinh ra leucinotoxin, chitinase, protease, và acetic acid kết hợp đồng thời với quá trình ký sinh (Djian và cộng sự, 1991; Khan và cộng sự, 2003a, 2004; Park và cộng sự, 2004). Chính sự sản sinh ra chitinase, protease được xác định là đóngvai trò quan trọng trong kiểm soát tuyến trùng bướu rễ [29]. 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 hạn chế hoạt động và sinh sản của tuyến trùng. Các vi sinh vật đối kháng như Trichoderma viridae gây bệnh thực vật và có khả năng đối kháng hoặc tương hợp với tuyến trùng tùy loài tuyến trùng, vi khuẩn Pseudommonas fluorescence có khả năng đối kháng với một số tuyến trùng ký sinh [3]. Theo Windham và cộng sự, khi xử lý đất bằng Trichoderma harzianum (T-12) và Trichoderma koningii (T-8) cho thấy khả năng làm giảm sự sinh sản trứng của tuyến trùng bướu rễ Meloidogyne arenaria. Khi kết hợp sử dụng T. harzianum với bánh dầu neem làm số lượng tuyến trùng Tylenchulus semipenetrans. Khả năng làm giảm lây nhiễm M. javanica của một số chủng phân lập T. lignorum và T. harzianum đã được chứng minh. 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 chitinase, glucanase, và protease 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 [14]. 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 là vấn đề khó khăn. 2.6.7 Sử dụng các chế phẩm sinh học [3, 8] 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 giết 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) [3]. Chế phẩm NemaITB do viện sinh học nhiệt đới sản xuất với thành phần là hoạt chất azadirachtin từ cây neem đã cho thấy hiệu quả cao trong thử nghiệm nhà lưới .Ở nồng độ 2,5% sau 48 giờ đã làm chết hầu hết tuyến trùng thử nghiệm ở in vitro, còn thử nghiệm tại vườn ươm có tỷ lệ nhiễm bệnh giảm 2 – 4 lần so với đối chứng và tốc độ sinh trưởng tăng đáng kể. Trong chế phẩm có bổ sung nấm Tricoderma harzianum có tác dụng kiểm soát tuyến trùng khá hiệu quả, ngoài ra nấm T. harzianum còn làm tăng sức đề kháng của cây trồng, một số chủng T. harzianum có thể xâm nhập vào mô bào cây, làm tăng tính chống chịu của cây trồng. Chế phẩm NemaITB [8] có chứa bột neem giàu các hoạt chất sinh học (azadirachtin, salanin, nimbin) và các dẫn xuất của nó thuộc các nhóm hoạt chất triterpenoid, limonoid,… đã được chứng minh có độc tính mạnh với tuyến trùng ký sinh. Hoạt động kiểm soát chủ yếu của bột neem là ngăn cản tuyến trùng xâm nhập, ức chế không cho tuyến trùng đẻ trứng và phát triển. Mặt khác, Singh và cộng sự (1979) cũng cho rằng bổ sung neem vào đất lâu ngày sẽ phóng thích một số chất độc đối với tuyến trùng. 2.6.8 Sử dụng các độc tố thực vật [10, 26, 27, 31] Sự bổ sung vào đất các thành phần hữu cơ khác nhau như: bột lá khô của cây Annona squamosa, Justicia adhatoda, Catharanthus roseus, Datura fastuosa, Azadirachta india, Eucalyptus sp., Calotropis procera, Prosopis cinerarea, P. glandulosa, P. juliflora; hay như lá tươi băm nhỏ của cây neem, cà độc dược, thầu dầu, bạch đàn, bakain, nerium, và cây calotropis; bột hạt neem, bã mía, và bột khô của Jolyna laminarioides, Stoechospermum marginatum, Metinothamnus somalensis và Cystoseria trinodls cho thấy hiệu quả kiểm soát M. javnica ký sinh trên cây cà chua, mướp tây, đậu xanh, brinjal, xúp lơ, xà lách, đậu Hà Lan, và cây mungbean. Hơn nũa, sự phát triển của cây tăng tỷ lệ thuận với liều lượng bón bổ sung các chất hữu cơ được chiết xuất từ các loại thực vật trên. Sử dụng bánh dầu của cây neem, bông, mù tạc, vừng và cây thầu dầu cũng cho thấy ngăn chặn đáng kể sự phát triển của các bướu rễ trên cây cà chua, brinjal, mungbean, mướp tây, và cây bí đồng thời kích thích sự sinh trưởng của cây [27]. Trong bánh dầu rất giàu các thành phần khoáng như: nitrogen, phosphorus, và potash (Akhtar,1991). Sử dụng bánh dầu của cây thầu dầu (Ricinus communis L.), cây đậu phộng (Arachis hypogaea L.), cây bông (Gossypium herbaceum L.), cây mù tạc (Brassica juncea (L.) Czern & Coss), cây mahuva (Madhuca indica J .F .Gmel), cây lanh (Linum usitatissimum L.), cây mè (Sesamum indicum L.), cây neem (Azadirachta indica A. Juss.) và cây karanj (Pongamia pinnata L.) cho thấy hiệu quả đáng kể trong việc làm giảm kích thước và số lượng bướu rễ ở cây mướp tây và cây cà chua [27]. 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.. Sau 8 tháng thí nghiệm với các sản phẩm: bánh dầu, bột hạt, bột nhân hạt và dầu neem kết quả cho thấy bánh dầu neem làm giảm đáng kể P. goodeyi và Meloidogyne spp. ở cây chuối, còn khi bổ sung bánh dầu neem cho cây rau và cây họ đậu cũng làm giảm Meloidogyne incognita Chitwood và Tylenchorhynchus brassicae Siddiqi, bánh dầu neem cũng làm giảm Pratylenchus zeae Graham ở cây mía. Thí nghiệm cho thấy bột hạt neem và bánh dầu neem có hiệu quả lâu dài trong kiểm soát tuyến trùng khi được so sánh với Furadan 5G. 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. Không chỉ ức chế mật độ tuyến trùng bánh dầu neem còn kích thích sự phát triển của cây vì chúng giàu chất hữu cơ: (N: 5,5-7,1%; P: 1,1%; K: 1,5%), do đó bánh dầu neem còn được sử dụng làm compost bón cho cây [31]. Theo một nghiên cứu ở Nigeria, các nhà khoa học đã sử dụng dịch chiết từ rễ của cỏ Siam [Chromolaena odorata (L.) King và Robinson], cây neem (Azadirachta indica A. Juss), cây thầu dầu (Ricinus communis L.) và cây cỏ chanh (Cymbopogon citratrus (DC.) Stapf). Kết quả cho thấy ở nồng độ nguyên chất của dịch chiết rễ cỏ Siam và neem tỷ lệ chết của trứng là 100% sau 7 ngày thử nghiệm và ấu trùng là 100% sau 12 giờ thử nghiệm. Còn ở nồng độ nguyên chất của cỏ chanh và cây thầu dầu tỷ lệ chết của trứng lần lượt là 95% và 93%, còn tỷ lệ chết của ấu trùng là 75 % và 62,1 %. Tỷ lệ trứng và ấu trùng giảm và tỷ lệ nghịch với nồng độ pha loãng của dịch chiết. Các độc tố đối với tuyến trùng từ dịch chiết rễ của các loại thực vật khác nhau đã được nghiên cứu bởi rất nhiều nhà khoa học, các độc tố này hầu như không gây độc đối với người và động vật, nhưng lại có hiệu quả cao chống lại các nhóm tuyến trùng ký sinh ở các loại thực vật khác nhau. Đây cũng được xem như một biện pháp sử dụng “thuốc tiêu diệt tuyến trùng tự nhiên” mà hiệu quả đem lại cũng tương tự thuốc diệt trừ tuyến trùng được tổng hợp hóa học, không những vậy, nó không để lại tác động xấu đến môi trường, không gây độc cho cây và không tạo ra các loài tuyến trùng kháng thuốc [10]. Cũng tại một nghiên cứu ở Aligarh, Ấn Độ, khi sử dụng các sản phẩm phân hủy từ cây họ cúc (Tagetes erecta và Helianthus annuus) như cây cúc vạn thọ và cây hoa hướng dương cho thấy khả năng ngăn ngừa tuyến trùng bướu rễ (Akhtar và Alam, 1992). Trong quá trình phân hủy cây, chúng tiết ra một số hợp chất hóa học từ rễ. Ở cây cúc vạn thọ, người ta phân tích thấy có sự hiện diện của hợp chất a-terthinielyl, hợp chất này có vai trò là chất ức chế tự nhiên đối với nhóm tuyến trùng và được sử dụng như là một loại thuốc sinh học diệt trừ tuyến trùng (Akhtar và Mahmood, 1996b). Dựa vào các phân tích ở trên , rất hữu ích khi sử dụng các cây thuộc họ cúc điển hình như cúc vạn thọ và cây hoa hướng dương trồng luân canh hoặc trồng xen nhằm làm giảm mật độ nhóm tuyến trùng ký sinh thực vật [26]. 2.6.9 Sử dụng phân bón hữu cơ sinh học (Compost) [3, 9, 27, 33] Sử dụng các loại phân ủ (compost) có nguồn gốc thực vật cũng là một hướng mới trong phòng trừ tuyến trùng ký sinh thực vật. Sự phân hủy chất hữu cơ sẽ giải phóng các hợp chất gây độc cho tuyến trùng ký sinh. Đặc biệt, sự phân giải các chất từ phế thải thực vật sẽ giải phóng các axit hữu cơ như axetic, propionic và butyric, nồng độ các chất này có thể được lưu giữ một vài tuần trong đất và có thể giết chết một vài loại tuyến trùng. Chất hữu cơ cũng làm tăng sự phong phú của các nấm ăn thịt tuyến trùng, hiệu quả này thông qua chuỗi thức ăn (vi khuẩn – tuyến trùng ăn vi khuẩn - nấm ăn tuyến trùng) gây ảnh hưởng đến mật độ tuyến trùng ký sinh thực vật [3]. Phân hữu cơ có tác dụng làm tăng sản lượng cây trồng song cũng rất thuận lợi cho sinh sản của các loài tuyến trùng ăn thịt và một số nấm có ích để tiêu diệt các loài tuyến trùng ký sinh thực vật. Bón phân khoáng chống sự hình thành các giai đoạn tuổi của ấu trùng, làm thay đổi đặc tính hóa lý, sinh học của đất tạo điều kiện bất lợi cho tuyến trùng. Bón phân kali cân đối giữa N.P.K bảo đảm cho cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt , khả năng chống chịu cao, tạo điều kiện pH trong đất trung hòa kiềm để giảm khả năng sinh sản của tuyến trùng. Phân vi lượng (Bo, Mn, Cu,…) làm giảm tuyến trùng bướu rễ cà chua 50 – 60%, năng suất tăng 30- 40 % (Treskov, 1962) [9]. Các chất phế thải khác nhau có thể bổ sung vào đất làm tăng lượng hữu cơ trong đất như: phân từ các động vật nuôi, bùn cống rãnh, rác thải đô thị, rơm rạ, bèo lục bình, và các phế thải sau thu hoạch, phế thải trong các nhà máy chế biến nông nghiệp các loại phế thải khác sau khi chưng cất dầu (bánh dầu của cây dầu mè, neem), …đều có thể được sử dụng như là nguồn hữu cơ bổ sung cho đất cũng như rất có hiệu quả trong phòng trừ tuyến trùng. Các thí nghiệm ở Nigeria bón các phế thải từ chế biến nông sản như vỏ khô của quả ca cao và vỏ gọt sắn cho phòng trừ tuyến trùng bướu rễ đã mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn so với việc sử dụng thuốc hóa học hoặc bón liều lượng cao tổ hợp 3 loại phân hóa học NPK. Thí nghiệm dùng phân chuồng ủ hoại mục bón cho cây hồ tiêu với lượng 20 kg/ gốc tiêu tại xí nghiệp liên hiệp hồ tiêu Tân Lâm Quảng Trị cho thấy mật độ tuyến trùng bướu rễ Meloidogyne incognita giảm so với đối chứng từ 45 – 60% (Nguyễn Ngọc Châu, 1994). Một số chất phế thải trong công nghiệp chế biến hải sản như vỏ tôm cua cũng được sử dụng bón vào đất. Do chúng chứa chất chitin có tác dụng kích thích sự sinh trưởng của một số nấm, đặc biệt một số loài thuộc Actinimycetes là vật hại đối với tuyến trùng thực vật trong đất. Các chất này còn kích thích tăng số lượng các loài nấm có enzyme phân giải chất kitin. Nhiều loài nấm thuộc nhóm này có khả năng tấn công lớp vỏ cutin của trứng và giết trứng. Trong quá trình phân giải các chất hữu cơ bằng vi sinh vật đất, các chất chuyển hóa độc tố được giải phóng có khả năng giết chết tuyến trùng thực vật [3]. Khi bón các chất hữu cơ, đặc biệt là cơ chất có tỷ lệ C/N cao cho thấy hoạt tính diệt tuyến trùng và diệt nấm mà tác nhân chính là sự giải phóng ammonia trong quá trình phân hủy chất hữu cơ trong đất, cũng như sự gia tăng mật độ các loài vi sinh đối kháng (Rodrýguez-Ka´bana, 1986; Rodrýguez-Ka´bana và cộng sự, 1987; Spiegel và cs, 1987; Oka và cs, 1993) [33]. Theo Brichfield & Parr (1969) đã ghi nhận hiệu quả kiểm soát tuyến trùng bướu rễ của các cơ chất hữu cơ có hàm lượng nitơ cao. Cơ chế liên quan đến đặc tính kiểm soát tuyến trùng của nitơ được xác định bởi Huebner và cs, (1983), khi bổ sung các hợp chất hữu cơ vào đất có sự chuyển đổi thành khí NH3 của các hợp chất nitơ và nồng độ NH3 cao đã cho thấy hiệu quả tác động giết chết tuyến trùng (Eno và cs, 1955; Rodriguez – Kabana và cs., 1981) [27]. Việc bổ sung cơ chất hữu cơ vào đất đã được chứng minh hiệu quả đáng kể trong kiểm soát nhóm tuyến trùng bướu rễ Meloidodyne, hiệu quả này thay đổi và phụ thuộc vào thành phần chất hữu cơ, chủng loại tuyến trùng, các cây ký chủ, và đặc điểm sinh thái ở từng vùng (Sayre, 1971; Alam, 1976; 1990a; Muller & Gooch, 1982; Badra và cs, 1979; Godoy và cs, 1983a, b). Theo Alam (1976, 1990a) các cơ chất hữu cơ khi phân hủy chúng giải phóng ra rất nhiều hợp chất như phenol, aldehyde và nhiều chất khí khác nhau như ammonia. Sitaramaiah & Singh (1977) cũng ghi nhận sự giải phóng cho nhiều acid béo. Khan (1969) và Hasan (1977) cũng cho thấy có sự giải phóng các amino acid và carbohydrate trong suốt quá trình phân hủy cơ chất hữu cơ. Tất cả các chất này được ghi nhận là có độc tính cao đối với nhiều loài tuyến trùng ký sinh thực vật (Eno và cs, 1955; Khan, 1969; Hasan& Saxena, 1974; Alam, 1976; Sitaramaiah & Singh, 1978b; Alam và cs, 1979; Badra và cs, 1979). Ngoài ra khi bổ sung chất hữu cơ vào đất chúng sẽ kích thích hoạt động của các vi sinh vật như: vi khuẩn, nấm, tảo và một số vi sinh khác (Webster, 1972; Sayre, 1980; Rodriguez – Kabana và cs, 1987). Theo Linford (1937) và Linford và cs, (1938) đề cập đến sự gia tăng mật độ nhóm tuyến trùng hoại sinh khi đất được bổ sung các cơ chất hữu cơ, họ cho rằng sự bổ sung cơ chất hữu cơ cung cấp các loài vi sinh vật và động vật có hại đối với tuyến trùng bướu rễ. Sự gia tăng hoạt động của các vi sinh vật có trong đất đã được bổ sung làm tăng hoạt động của hệ enzyme (Rodriguez – Kabana và cs, 1983) sự tích lũy các sản phẩm sau khi phân hủy và chất chuyển hóa của vi sinh vật sẽ tiêu diệt nhóm tuyến trùng ký sinh thực vật (Johnson, 1959; Mankau & Minteer, 1962; Rodriguez – Kabana và cs, 1965; Walker, 1971; Badra và cs, 1979). Quá trình phân hủy cơ chất hữu cơ đóng một vai trò quan trọng trong độc tố đối với tuyến trùng (Alam và cs, 1982; Goswami & Vijayalakshmi, 1987a). Quá trình phân hủy làm thay đổi đặc tính lý hóa và sinh học của đất, mà chính các đặc tính liên quan này có thể làm giảm khả năng lây nhiễm các mầm bệnh [27]. 2.7 Khái quát về compost 2.7.1 Khái niệm về compost [2] Compost là sản phẩm của quá trình ủ composting, sản phẩm compost phải đảm bảo các điều kiện như: chất hữu cơ ổn định (dạng mùn), không mang mầm bệnh, cỏ dại và các loại nhiễm bẩn khác có hại cho đất và cây trồng. Compost thường chứa các chất hữu cơ bền vững, sinh khối vi sinh vật đã chết và một số vi sinh vật còn sống cùng với các sản phẩm khác của phản ứng hóa học khác giữa các vật liệu trên. 2.7.2 Lợi ích của compost [2, 15] Trong sản xuất nông nghiệp Nông dân Việt Nam đã sử dụng phân bón hữu cơ từ rất lâu trước khi có phân bón vô cơ (đạm, lân, kali, canxi, vi lượng). Cho đến nay, mặc dù sản xuất nông nghiệp đã và đang sử dụng một lượng phân vô cơ rất lớn nhưng phân hữu cơ vẫn được trọng dụng để bón lót cho hầu hết các loại cây trồng và đặc biệt cho các loại đất đã bị thoái hóa, nghèo mùn như đất bạc màu, đất cát, đất phù sa chua,v.v. Bón phân hữu cơ cho cây trồng sẽ ổn định năng suất, tăng chất lượng sản phẩm, tăng sức khỏe cộng đồng khi sử dụng sản phẩm nông nghiệp bón phân hữu cơ. Phân hữu cơ nguyên chất như: phân gia súc, phân xanh, phân bắc sẽ ủ cho chất lượng cao, đảm bảo vệ sinh an toàn cho người sử dụng Sử dụng compost trong trồng trọt được đánh giá là một biện pháp phù hợp, an toàn và tiết kiệm trong nông nghiệp. Compost không chỉ giúp cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt, giúp năng cao năng suất và chất lượng cây trồng, mà còn có khả năng ngăn chặn các mầm bệnh do côn trùng, nấm ký sinh, và tuyến trùng ký sinh thực vật, hơn nữa compost kích thích các gen kháng bệnh của cây. Những lợi ích khi sử dụng compost giúp người nông dân tiết kiệm được tiền bạc hơn khi sử dụng các thuốc hóa học khác, góp phần bảo vệ môi trường sinh thái. Các phế thải trong ngành chăn nuôi được ủ thành compost đang trở thành một lĩnh vực mang lại lợi nhuận cao vì những tiềm năng to lớn mà nó mang lại. Các nhà nghiên cứu đã chứng minh thực nghiệm cho thấy việc sử dụng compost có thể thay thế hoặc làm giảm đáng kể việc sử dụng các loại thuốc trừ sâu, thuốc diệt nấm, thuốc diệt tuyến trùng hóa học, mà các loại thuốc hóa học này có tác động xấu đến môi trường (làm ô nhiễm nguồn nước, ô nhiễm môi trường đất,…), tạo ra các sản phẩm không an toàn cho người tiêu dùng, cũng như ảnh hưởng đến sức khỏe người nông dân [15]. Compost được chế biến từ quá trình ủ rác sinh hoạt khi bón vào đất làm tăng độ phì nhiêu của đất: tăng chất hữu cơ, cải thiện cấu trúc đất, tạo môi trường sống thuận lợi cho hệ sinh vật đất.Việc bổ sung compost vào đất cho thấy giảm một số bệnh thực vật bởi tuyến trùng, vi khuẩn và nấm bệnh trong hệ thống canh tác nông nghiệp. Compost là một sản phẩm giàu vi sinh vật, thường chứa từ 108- 2.109 CFU/g, thành phần các loài vi sinh vật trong mỗi loại compost khác nhau và rất đa dạng.Các loại phân ủ compost bón cho cây trồng có tác dụng nhanh hơn phân nguyên chất chưa ủ. Khi sử dụng compost bón cho cây trồng, quá trình phân hủy compost trong đất giúp: Cải thiện cơ cấu đất: phân hữu cơ vi sinh (compost) khi bón vào đất sẽ làm cho nơi có đất sét, đất bạc màu và đất quánh rã ra, rồi khi gặp lại với đất cát lại làm cho cát rời dính lại với nhau, từ đó làm cho đất thông khí dễ dàng. Compost còn cải tạo tính chất cơ lý hoá của đất, chống xói mòn, chống chai hoá đất. Quân bình độ pH trong đất: compost cung ứng đầy đủ các chất hữu cơ để chống lại sự thay đổi pH. Tạo sự màu mỡ trong đất: compost chứa nitơ, photpho, magiê, lưu huỳnh… quá trình phân hủy compost tiết ra các chất dinh dưỡng, làm đất tăng sự hấp thụ khoáng chất. Phân bố dinh dưỡng hợp lý, giúp phục hồi đất bạc màu, đất đã khai thác lâu năm và đất đã sử dụng nhiều phân bón hóa học. Duy trì độ ẩm cho đất: tăng thời gian lưu nước, giúp thấm lọc tốt, tránh bạc màu cho đất. Các chất hữu cơ trong compost khi hòa tan vào đất sẽ trở thành một miếng xốp hút nước rồi luân chuyển nước vào đất nuôi cây. Nếu thiếu chất hữu cơ sẽ thẩm thấu nước từ đó đất sẽ bị đóng màng làm nước bị ứ đọng trên bề mặt đất, chảy tràn khiến xói mòn đất. Tạo môi trường tốt cho vi khuẩn có lợi sinh sống: compost có khả năng tạo ra các chất dinh dưỡng tốt cho các loài vi sinh vật sống trong đất, từ đó tạo ra môi trường cho các loài côn trùng và các loài vi sinh chống lại nấm bệnh và tuyến trùng ký sinh thực vật cũng như tiêu diệt các loài côn trùng phá hoại đất đai. Thông khí: cây có thể đạt 95% chất dinh dưỡng từ không khí, ánh sáng và nước. Đất trồng xốp giúp cho sự khuếch tán không khí vào đất để trao đổi chất dinh dưỡng và độ ẩm, CO2 được thoát ra do chất hữu cơ phân hủy, khuếch tán ra ngoài và được hấp thụ bởi vòm lá bên ngoài. Tăng năng suất cây trồng: bổ sung đạm, lân, kali cho cây trồng, bổ sung các dưỡng chất cần thiết cho cây, giúp cây chịu hạn và kháng bệnh. Sử dụng compost làm phân bón cho cây thay thế cho phân chuồng, phân hóa học được xem là biện pháp quản lý cây trồng toàn diện, thân thiện với môi trường, tạo sản phẩm an toàn cho người tiêu dùng [2]. Trong xử lý môi trường [2] Trong xử lý nước thải: đối với ngành nuôi trồng thủy sản đặc biệt các vùng nuôi tôm, compost được coi là giá thể để làm sạch nước, cân bằng độ pH cho tầng đáy ao. Hơn nữa trong sản phẩm compost còn chứa một lượng mùn (chất dinh dưỡng) được xem là lượng thức ăn tốt cho tôm. Hơn nữa các loài vi sinh vật có ích trong compost sẽ tham gia vào quá trình xử lý đáy ao đặc biệt là nhóm kỵ khí. Trong xử lý khí thải: trên thế giới việc sử dụng compost như giá thể để xử lý ô nhiễm không khí đã được biết từ lâu. Thông thường compost được làm ẩm thích hợp, bổ sung chất dinh dưỡng (mật rỉ đường), hiệu chỉnh pH và cố định thêm một số nhóm vi sinh vật có khả năng oxy hóa các chất chứa nitơ và luu huỳnh vào cột xử lý. Việc sử dụng các phế phẩm trong sản xuất nông nghiệp, trong ngành công nghiệp chế biến, các phế thải trong sinh hoạt,…ủ làm compost còn góp phần làm giảm nguồn thải gây ô nhiễm môi trường, giảm quỹ đất dùng cho chôn lấp chất thải. 2.7.3 Khả năng kiểm soát bệnh thực vật của compost [12, 14] Việc bổ sung compost vào đất đã cho thấy kháng một số bệnh thực vật bởi tuyến trùng, vi khuẩn hoặc nấm bệnh trong hệ thống canh tác nông nghiệp (Hoitink và Fahy, 1986; Ringer, 1998). Compost tạo môi trường tốt cho các loại vi khuẩn có lợi trong đất sinh sống, có khả năng tạo ra các chất dinh dưỡng tốt cho các loại vi sinh vật sinh sống trong đất, từ đó tạo môi trường cho các loại côn trùng và những loài vi sinh vật chống lại nấm bệnh và tuyến trùng ký sinh thực vật cũng như tiêu diệt các loại côn trùng phá hoại đất, hoặc tác động xấu đến cây trồng [12]. Các nhà khoa học đã tìm ra và chứng minh được khả năng kiểm soát và ngăn chặn các mầm bệnh của compost. Tiềm năng tự nhiên của compost có thể được xây dựng dựa trên sự kết hợp của bốn yếu tố: cạnh tranh dinh dưỡng thông qua các vi sinh vật có lợi; sản sinh kháng sinh nhờ hệ vi sinh vật có lợi; sự cạnh tranh đối kháng giữa vi sinh vật có lợi với các tác nhân gây bệnh; và cuối cùng là kích thích hoạt tính của các gen kháng trong cây [15]. 2.7.3.1 Các nghiên cứu sử dụng compost trong kiểm soát tuyến trùng ký sinh thực vật [12, 18, 21, 22, 30, 32, 34] Khả năng ngăn ngừa các bệnh thực vật do các tác nhân như nấm ký sinh của compost đã được nghiên cứu từ đầu những năm 1960 (Bruns, 1998; Seidel, 1961; Reinmuth, 1963; Bochow, 1968a, 1968b; Bochow & Seiled, 1964). Đặc biệt các compost được ủ chín tốt được chứng minh cho thấy tác động cao trong việc ngăn ngừa và chống lại nấm Pythium ultimum và Rhizochtonia solani. Tác động ngăn ngừa của các compost phụ thuộc vào quá trình ủ của compost. Chỉ duy nhất compost (tốt nhất từ 3- 6 tháng; Waldow và cs, 2000) đem lại hiệu quả mong muốn kháng được các mầm bệnh thực vật (Ferrara và cs, 1996; Tuitert & Bollen, 1996; Waldow và cs, 2000). Quá trình ủ compost có thể ảnh hưởng đến khả năng ngăn chặn, tiêu diệt mầm bệnh. Nếu sản phẩm compost quá nghèo các thành phần dưỡng chất, trên thực tế có thể làm tăng mầm bệnh, ngược lại nếu compost được ủ quá chín, sẽ có rất ít vi sinh vật có lợi hoạt động [30]. Vào những năm 1950 trong các vườn ươm tại Mỹ và Úc, người ta đã bắt đầu sử dụng compost được ủ từ vỏ cây của một số loài thực vật (vỏ thông, vỏ trấu,…) kết hợp phối trộn với mùn cưa, thay thế cho việc sử dụng than bùn để bón cho cây, kết quả chứng minh cho thấy khả năng kiểm soát tuyến trùng ký sinh thực vật, cũng như các loại nấm Phytophthora và Pythium [21]. Trong một lĩnh vực nghiên cứu mới về lợi ích của compost và kết quả cho thấy thật ấn tượng về khả năng ngăn chặn mầm bệnh của compost. Tại Đại học Ohio các nhà khoa học đã nghiên cứu sử dụng compost được ủ từ vỏ cây thông để kiểm soát bệnh ở cây hoa anh thảo và kết quả cho thấy compost có tác động làm giảm nấm Phytophthora gây bệnh thối rễ và ngăn chặn được nấm Fusarium gây bệnh héo rũ. Theo nghiên cứu của bộ nông nghiệp Mỹ tại Maryland, khi bổ sung compost ủ từ phân động vật vào các chậu cây trồng thấy có kết quả trong việc ngăn chặn bệnh thối úng do Pythium và Rhizochtonia gây ra. Gần đây các nhà nghiên cứu ở Tân Ban Nha đã tìm ra được khả năng ngăn chặn nhóm tuyến trùng bướu rễ ở cây cà chua và cây tiêu khi bón compost được ủ từ rơm và phân của các trang trại nuôi gà. Khả năng ngăn chặn mầm bệnh của compost được kết hợp với các vi khuẩn và nấm có lợi. Các vi sinh vật này cạnh tranh với các tác nhân gây bệnh ở các phương diện khác nhau (dinh dưỡng, đối kháng,…) hoặc chúng tiết ra các chất kháng sinh bảo vệ cây [18]. Trên thế giới, ở Tân Ban Nha người ta sử dụng compost được ủ từ các phế thải trong ngành chế biến công- nông nghiệp (sản xuất rượu vang, dầu ôliu), sử dụng compost ủ từ nút bần khô, từ bã nho sau khi ép, từ vỏ trấu, từ bã quả ôliu trong kiểm soát tuyến trùng cho thấy kết quả khá tốt (bổ sung compost ủ từ nút bần khô với tỷ lệ 50% là thích hợp nhất trong kiểm soát tuyến trùng bướu rễ trong vườu ươm). Đối với nhóm tuyến trùng ký sinh thực vật, hiệu quả kiểm soát rất đa dạng phụ thuộc vào các nhóm tuyến trùng khác nhau và các dạng compost khác nhau (Akhtar và Alam, 1993) [12]. Đã có nghiên cứu chứng minh hiệu quả trong kiểm soát tuyến trùng bướu rễ M. incognita và sự phát triển của cây cà chua khi sử dụng kết hợp giữa Pseudomonas fluorescens GRP3 và PRS9 và phân bón hữu cơ ở thử nghiệm nhà kính. Trong đó, P. fluorescens GRP3 có tác động tốt hơn P. fluorescens PRS9 trong tăng trưởng của cây cà chua và làm giảm các u bướu cũng như sự gia tăng số lượng M. incognita. P. fluorescens đóng vai trò là vi sinh vật đối kháng, sản sinh kháng sinh và cạnh tranh dinh dưỡng (chẳng hạn như sắt)với các tác nhân gây bệnh (Gamliel & Katan, 1993). Tương tự như vậy, phân bón hữu cơ cũng có khả năng ngăn chặn số lượng tuyến trùng ký sinh và tăng sức đề kháng cho cây (Southey, 1978). Đã có báo cáo ghi nhận ảnh hưởng của phân bón đến sự phát triển và sinh sản của tuyến trùng (Pant và cs, 1983; Zaki and Bhatti, 1989; Akhtar và cs, 1998). Hơn nữa phân bón hữu cơ vi sinh còn làm tăng độ màu mỡ của đất, cung cấp dưỡng chất phù hợp cho sự phát triển của cây. Chúng giúp hình thành hệ vi sinh vật đối kháng. Sử dụng kết hợp phân hữu cơ vi sinh và Pseudomonas fluorescens giúp hình thành mật độ cao các vi sinh vật cạnh tranh đối kháng với tuyến trùng. Chất dinh dưỡng được các hệ vi sinh vật cư trú ở vùng rễ sử dụng. Các vi sinh vật vùng rễ có thể phòng ngừa chống lại sự tấn công của các tác nhân gây bệnh (Weller, 1988). Vùng rễ là nơi cư trú của nhiều vi sinh vật, vi khuẩn mà chúng có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cây chống lại bệnh do tuyến trùng ký sinh (Siddiqui và Mahmood, 1999) [34]. Các đặc tính như: độc tố thực vật, kháng sinh của các phế phẩm sau khi ép của dầu oliu đã được nghiên cứu và chứng minh từ hơn thập kỷ qua. Người ta nghiên cứu sử dụng dịch chiết từ phế thải bã dầu và compost được ủ từ bã dầu như là một loại thuốc trừ sâu gốc sinh học trong việc ngăn chặn và tiêu diệt cỏ dại, nấm và tuyến trùng. Trong bã dầu oliu có chứa nhiều các hợp chất có hoạt tính sinh học như: các hợp chất phenolic, các acid béo (Obied và cs, 2005). Tiến hành thí nghiệm sử dụng dịch chiết của bã dầu oliu và 4 sản phẩm compost ở 4 giai đoạn ủ khác nhau (1 tuần, 8 tuần, 18 tuần và 31 tuần) kết quả cho thấy: cả 4 compost đều làm giảm nấm Botrytis cinerea, dịch chiết ở compost giai đoạn 1 cho thấy sự ức chế chống lại Pythium ultimum, nhưng hiệu quả ức chế giảm khi pha loãng nồng độ. Hiệu quả ức chế cao ở compost giai đoạn 4 ngay cả ở nồng độ pha loãng là 1:50. Khả năng ức chế nấm của compost được giải thích do các kháng sinh, các độc tố trao đổi chất được hình thành bởi các tập đoàn vi sinh vật được hình thành và phát triển trong quá trình ủ compost (Hoitink và Boehm, 1999). Hiệu quả ức chế sự nảy mầm của Amaranthus retroflexus L. của compost ở các giai đoạn 1, 2,và 3 lần lượt là 4, 14,và 43%, còn đối với dịch chiết bã dầu là hơn 90%. Dịch chiết bã dầu ức chế gần như hoàn toàn sự nở trứng cũng như ấu trùng tuổi 2. Đối với dịch chiết compost, chỉ có dịch chiết compost giai đoạn 1 và 2 làm có ức chế đáng kể lên sự nở trứng [22]. Theo một nghiên cứu về đánh giá khả năng kiểm soát tuyến trùng của các loại compost khác nhau lên cây đậu đũa được thực hiện tại trường đại học kỹ thuật Ladoke Akintola (Ogbomoso, Nigeria) kết quả cho thấy compost làm giảm đáng kể số lượng các bướu rễ ở rễ, kích thích sự phát triển của lá và chiều cao của cây, hơn nữa mật độ các nhóm tuyến trùng Meloidogyne spp., Xipinema sp., Helicotylenchus sp.cũng giảm đi đáng kể. Thử nghiệm được tiến hành trên đồng ruộng với bốn mô hình thử nghiệm gồm: thử nghiệm với compost được ủ từ vỏ bắp khô, thử nghiệm với compost được ủ từ vỏ sắn, thử nghiệm với compost được ủ từ lá hoa hướng dương và thử nghiệm đối chứng. Kết quả cho thấy tỷ lệ tuyến trùng giảm đáng kể (69% - 53%) đối với nhóm Meloidogyne spp., compost được ủ từ lá hoa hướng dương cho kết quả cao nhất (69%), sau đó là compost ủ từ vỏ bắp (54%), compost ủ từ vỏ sắn (53%); đối với nhóm Helicotylenchus sp. tỷ lệ giảm thấp hơn 43%- 33%; đối với nhóm Xipinema sp. tỷ lệ giảm là 59% - 49%. Thử nghiệm ở cả ba compost đều thấy số lượng lá cũng như chiều cao cây tăng lên, hơn nữa số lượng trái và hạt tăng lên rất nhiều, làm tăng sản lượng và chất lượng vụ mùa thu hoạch được. Kết quả này được giải thích như sau: khi compost được bón vào đất, quá trình phân hủy xảy ra khi đó nó sẽ tiết ra các chất dinh dưỡng cũng như các độc tố. Các chất dinh dưỡng cung cấp cho cây, kích thích sự phát triển của cây, cả ba compost đều có chất lượng tốt với hàm lượng N, P, K, Fe, Cu, Zn rất cao, cao nhất là compost ủ từ vỏ bắp có hàm lượng Cu (140mg/kg-1), P (11,4g/kg), K (11,7g/kg); trong khi đó các độc tố cũng như các vi sinh vật đối kháng được sản sinh trong quá trình phân hủy của compost sẽ tác động kiểm soát lên tuyến trùng [32]. 2.7.3.2 Cơ chế tác động của compost lên tuyến trùng ký sinh thực vật [17, 18, 22, 28, 30] Alam và Jairajpuri, M.S.(1990) đã đưa ra cơ chế tác động của neem nói riêng và của phân hữu cơ nói chung lên tuyến trùng ký sinh thực vật như sau [28]: Làm thay đổi các đặc tính lý 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 và điều này sẽ giúp cho 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. 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. Sơ đồ 2.1 Sơ đồ miêu tả tác động của neem và phân hữu cơ lên nhóm tuyến trùng ký sinh thực vật [28] Cơ chế liên quan đến khả năng ngăn ngừa mầm bệnh của compost dựa trên: cạnh tranh đối kháng - chất kháng sinh – sự đa dạng các vi sinh vật ký sinh (Hoitink và cs, 1996). Hơn nữa, hiệu quả ngăn ngừa của compost còn được xác định bởi sự tác động tổng hợp của ba tác nhân: vật lý – hóa học – sinh học. Các tác nhân vật lý và hóa học như mối tương quan giữa nước và không khí hoặc giữa giá trị pH và tỷ suất dẫn điện có trong thành phần dinh dưỡng có tác động làm tăng hoặc giảm tình trạng ban đầu của cây. Tuy nhiên, chính các tác nhân sinh học đóng vai trò chính yếu dựa trên các tác động không chuyên biệt như kích thích sự gia tăng hoạt động của các vi sinh vật có lợi hoặc các tác động chuyên biệt liên quan đến sự đa dạng và thành phần kết cấu mật độ các vi sinh vật (Hoitink và Boehm, 1999) [30]. Môi trường sinh trưởng Vùng rễ Các tác nhân vật lý Các tác nhân sinh học Các tác nhân hóa học Sơ đồ 2.2 Sơ đồ miêu tả hệ thống các tác động của compost đến vùng rễ [30] Theo Nico và cs, 2004, trong quá trình phân hủy compost đã tiết ra các độc tố đối với tuyến trùng như: các hợp chất tanin, phenolic (pyrocatechol, caffeic acid, và vanillic acid) và các acid béo [22]. Còn theo Hoitink một số các tác nhân sinh học được phân lập trong quá trình phân hủy compost: Trichoderma hamatum 382 (T382), Pseudomonas spp. và Pantoea agglomerans, các chủng Bacillus tiết ra hệ thống tính kháng cho cây là cơ chế của việc làm giảm các tác nhân gây bệnh ký sinh thực vật. Trong đó, T. hamatum 382 (T382) có hoạt tính kháng mạnh nhất, sau đó là các chủng Bacillus, Pseudomonas spp. và Pantoea agglomerans có hoạt tính kháng kém hơn [18]. Phân bón nói chung và compost nói riêng có thể làm giảm mật độ cũng như sự đa dạng của tuyến trùng được giải thích như sau:các sản phẩm của quá trình phân hủy phân bón, compost trực tiếp tiết ra các độc tố đối với tuyến trùng; sự bổ sung phân bón, compost làm tăng các vi sinh vật có hoạt tính kháng sinh hoặc làm tăng các loài nấm, vi khuẩn ăn thịt và ký sinh đối với nhóm tuyến trùng . Phân bón có thể làm giảm sự sống của tuyến trùng thông qua tác động làm thay đổi môi trường tự nhiên của đất (Kaplan và Noe, 1993) [13]. Cũng có rất nhiều cơ chế trong kiểm soát bệnh ở thực vật đang được các nhà nghiên cứu tranh luận. Ở hầu hết các compost, các vi sinh vật có lợi sẽ cạnh tranh dinh dưỡng hoặc sản sinh ra kháng sinh từ đó ngăn chặn được sự phát triển của mầm bệnh gây ra bởi Pythium và Phytophthora. Ở một số ít khác, các vi sinh vật khác sẽ ký sinh lên tác nhân gây bệnh như Rhizoctonia gây bệnh thối úng. Và cuối cùng, một số nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng “tính chống chịu thu được ngấm qua rễ” (systemic acquired resistance) có thể đóng một vai trò nào đó. Khi cây được lớn lên với sự bổ sung compost thường xuyên sẽ hấp thu một lượng lớn các enzyme được cho là có quan hệ tích cực đến hoạt động có lợi của các vi sinh vật [17]. 2.7.3.3 Triển vọng của việc ứng dụng compost trong kiểm soát tuyến trùng ký sinh thực vật [17, 26] Như ta đã biết phân compost bao gồm cả phế thải nông nghiệp (phế thải trong chăn nuôi và trồng trọt) và phế thải ngành công nghiệp (phế thải trong chế biến thực phẩm,…) và cả các phế thải trong sinh hoạt của con người, tất cả là nguyên nhân dẫn đến ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, chính chúng lại được quan tâm và đánh giá là những nguồn phân bón hữu cơ giàu dinh dưỡng, bao gồm các thành phần dinh dưỡng đa lượng và vi lượng cần thiết cho sự phát triển của cây (Wilkison,1979). Quá trình phân hủy của compost được đánh giá là sự lựa chọn hợp lý và rẻ tiền cho cả việc làm màu mỡ đất đai cũng như việc kiểm soát tuyến trùng ký sinh thực vật. Đây cũng chính là biện pháp xử lý nguồn phế thải an toàn và hiệu quả mà không gây ra các vấn đề về môi trường và rất hữu ích trong chăm sóc và bảo vệ cây trồng (Akhtan và Alam, 1993) [26]. Lĩnh vực nghiên cứu này hứa hẹn trong tương lai sẽ đem lại nhiều triển vọng trong việc kiểm soát bệnh ở thực vật. “Sự tiêm chủng” (inoculated) compost có thể mang lại giá trị thương mại trong việc ngăn chặn các bệnh chuyên biệt ở các cây trồng chuyên biệt [17]. Mặc dù sử dụng compost về mặt phòng trừ tuyến trùng có hiệu quả thấp hơn so với các loại thuốc hóa học, nhưng ngược lại, biện pháp này có thể đem lại hiệu quả kinh tế hơn do nguồn nguyên liệu rẻ và sẵn có. Và điều đặc biệt là không gây tác hại xấu đến môi trường sinh thái và sức khỏe của con người. CHƯƠNG 3 VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Vật liệu nghiên cứu 3.1.1Vật liệu - Compost 1: phân ủ được làm từ lá Jatropha curcas. - Compost 2: phân ủ được làm từ bánh dầu J. curcas. - Compost 3: phân ủ được làm từ hỗn hợp các bộ phận của J. curcas. - Compost 4: phân ủ từ hỗn hợp các bộ phận của J. curcas có bổ sung thêm nấm Trichoderma. harzianum. - Compost 5: phân ủ được làm từ bèo lục bình (Eichhronia crassipes). - Compost 6: phân ủ được làm từ rác sinh hoạt. - Sinh vật thử nghiệm: tuyến trùng cảm nhiễm tuổi 2 được tách từ rễ cây tiêu. Compost ủ từ bèo lục bình Compost ủ từ rác sinh hoạt Compost ủ từ các bộ phận của J. curcas Compost ủ từ lá J. curcas Rễ hồ tiêu bị nhiễm tuyến trùng Tuyến trùng cảm nhiễm tuổi 2 (IJ2) Hình 3.1 Sinh vật thử nghiệm và các nguyên liệu dùng trong ngiên cứu 3.1.2 Dụng cụ và thiết bị - Đĩa petri loại nhỏ, bình tia. - Rây lọc đường kính khoảng 90mm, cao 15mm. - Kính hiển vi soi nổi, Olympus SZ- PT (Nhật Bản) - Máy đo pH Precisa (Thụy Sỹ) - Máy đo độ dẫn điện EC - Máy Kjeldahl tự động của hãng Prolabo (Pháp) - Máy xay - Cân phân tích Mettler Toledo (Thụy Sỹ) 3.1.3 Hóa chất - Nước cất, nước muối sinh lý - Hóa chất dùng để xác định chỉ tiêu hóa học của compost: K2Cr2O7, (NH4)2SO4.6H2O, H2SO4, HNO3, HCl, NaOH, H3BO3,… - Hóa chất dùng để pha chất chỉ thị : N-phenylantranilic acid, Na2CO3. 3.2 Phương pháp nghiên cứu 3.2.1 Phương pháp xác định độ ẩm [6] Nguyên tắc: dựa trên nguyên lý sấy khô mẫu đến trọng lượng ổn định ở nhiệt độ 1050C. Khối lượng mẫu mất đi khi sấy đến khối lượng không đổi được coi là lượng nước có trong mẫu. Thực hiện: - Cân chính xác 2 – 3 g mẫu trên cân phân tích cho vô chén đựng mẫu với trọng lượng đã biết. - Đặt chén đựng mẫu vô tủ sấy, mở nắp chén và sấy ở nhiệt độ 1050C trong 6 giờ. - Đậy nắp chén đã sấy khô và đưavào bình hút ẩm làm nguội đến nhiệt độ phòng. Cân chén trên cân phân tích có độ chính xác đến 0,002 g. Kết quả: Độ ẩm (%) = x 100 Trong đó: m1 = khối lượng chén và khối lượng mẫu trước khi sấy (g) m2 = khối lượng chén và khối lượng mẫu sau khi sấy (g) m = khối lượng mẫu phân tích (g) 3.2.2 Phương pháp xác định pH [6] Mẫu được ngâm trong nước cất theo tỷ lệ 1:5 (g/ml). Dầm kỹ mẫu bằng đũa thủy tinh và dùng máy khuấy trong 15 phút sau đó để yên khoảng 1 giờ. Sau đó lọc bằng giấy lọc. Dung dịch lọc thu được dùng để xác định pH bằng máy đo pH với điện cực thủy tinh Precisa (Thụy Sỹ). 3.2.3 Xác định độ dẫn điện (EC) [6] Mẫu được ngâm với nước cất theo tỷ lệ 1:5 (g/ml). Dầm kỹ mẫu bằng đũa thủy tinh và dùng máy khuấy trong 15 phút sau đó để yên khoảng 1 giờ. Lọc bằng giấy lọc băng xanh. Dung dịch lọc thu được dùng để xác định độ dẫn điện bằng máy đo Orion model 115 (Mỹ). 3.2.4 Xác định hàm lượng chất hữu cơ tổng số theo phương pháp WALKEYBLAC [6] Nguyên tắc: oxy hóa chất hữu cơ bằng lượng Biocromate kali (K2Cr2O7) dư trong môi trường acid đậm đặc, lượng K2Cr2O7 dư được xác định bằng muối Morh chuẩn, từ đó xác định được lượng K2Cr2O7 đã dùng để oxy hóa mẫu. Thực hiện: - Cân 0,1g mẫu nghiền mịn cho vô bình nón 250ml, thêm 10ml dung dịch Bicromate kali 1N sao cho dung dịch thấm đều vào mẫu, thêm 15ml H2SO4 (d=1,84). - Đậy nắp bình để yên 30 phút, làm nguội, rửa phễu và thành bình bằng nước cất, thêm khoảng 100-150ml nước cất, lắc đều. - Thêm 0,3ml chỉ thị N -phenylantranilic 0,1% và dùng dung dịch Morh chuẩn cho đến khi dung dịch chuyển từ màu nâu hung sang màu xanh tím, cuối cùng là màu xanh lá cây sẫm. - Mẫu trắng: lấy 10 m Bicromate kali 1N và 15ml H2SO4 (d=1,84) đặc cho vô bình nón 250 ml. Đậy bình bằng phễu thủy tinh, để yên 30 phút, làm nguội. Thêm 100-150ml nước cất, lắc đều, thêm 0,3 m chỉ thị N -phenylantranilic 0,1% rồi chuẩn độ. 6,9 . (V0 – V) V0 . g Kết quả: % chất hữu cơ = Trong đó: V0 : thể tích muối Morh 0,2N dùng cho mẫu đối chứng (ml) V : thể tích muối Morh 0,2N dùng cho mẫu phân tích (ml) g : lượng mẫu cân( g) 3.2.5 Xác định tổng C hữu cơ [6] % Chất hữu cơ 1,724 Hàm lượng C hữu cơ (%) được xác định và tính theo công thức sau: % C = 3.2.6 Phương pháp xác định hàm lượng axit humic [6] Nguyên tắc: axit humic là thành phần của chất mùn trong phân bón được tách bằng NaOH 0,1N (pH=13). Axit humic được kết tủa bằng axit, sau đó định lượng như là chất hữu cơ thông thường. Tiến hành: - Cân 2g mẫu đã nghiền mịn (chính xác tới 0,002g) cho vô bình nón 250ml thên 100ml NaOH 0,1N (pH=13), đậy kín và lắc bình trong 30 phút, để qua đêm. - Lọc dung dịch, loại bỏ cặn, dung dịch trong dùng để xác định axit humic. - Lấy 25ml dung dịch lọc trên cho vô cốc 100-150ml và kết tủa bằng H2SO4 1N (dùng 8-10ml). Kết tủa đến khi xuất hiện cặn đục bền và được xem là hoàn toàn và ổn định ở pH=1. - Đun cốc trên bếp điện (không đun sôi) để cho axit humic đông tụ. Để nguội và lọc qua giấy lọc, tráng cốc và rửa kết tủa bằng H2SO4 0,05N. - Hòa tan kết tủa trên giấy lọc bằng NaOH 0,05N nóng vô bình định mức 100ml. Quá trình hòa tan kết thúc khi dung dịch chảy xuống là trong. Để nguội thêm nước tới vạch và lắc đều. - Để xác định axit humic, lấy 25ml dung dịch cho vô bình nón 250ml, cô khô, để nguội. Sau đó xác định chất hữu cơ theo phương pháp WALKEYBLAC. Kết quả: Hàm lượng axit humic được tính bằng phần trăm (%) theo công thức sau: 110,4 . (V0 – V) V0 . g % Acid humic = Trong đó: V0:thể tích muối Mohr 0,2 N dùng cho mẫu đối chứng (ml) V : thể tích muối Mohr 0,2 N dùng cho mẫu phân tích (ml) g :lượng mẫu cân (g): 3.2.7 Xác định Nitơ tổng số theo phương pháp micro Kjeldahl [6] Nguyên tắc: mẫu được vô cơ hoá bằng axit H2SO4 (d=1,84) đậm đặc với sự tham gia của chất xúc tác, muối amonium sunfat (NH4)2SO4 được tạo thành tác dụng với kiềm mạnh (NaOH) sẽ phóng thích ra NH3. Và qua dung dịch 0,25N H3BO3 tự phân ly. Lượng BO2- được tạo thành tương đương lượng NH3 bị đẩy ra trong quá trình cất đạm và được định lượng bằng cách chuẩn độ ngược với HCl (0,25N). Thực hiện: - Vô cơ hoá mẫu: cân 0,2g mẫu đã nghiền mịn (chính xác đến 0,002g) cho vào ống phá mẫu chuyên dụng, bổ sung 1g chất xúc tác và hút 5ml axit H2SO4 (d=1,85) đậm đặc, nối với bộ thu khí và bắt đầu phá mẫu trên bếp đun chuyên dụng của máy Kjeldahl cho đến khi dung dịch mẫu chuyển sang màu trắng xanh. Khi thời gian phá mẫu kết thúc, để ống phá mẫu nguội và thêm vào 50ml nước cất, trộn đều và để nguội, lắp vào máy chưng cất. - Chưng cất: lắp ống phá mẫu vào máy chưng cất Kjeldahl bán tự động Prolabo, bơm chính xác 80ml NaOH 32%, dịch chưng cất tự động chuyển sang bình tam giác 250ml có chứa sẵn 20ml dịch axit boric 4% có chỉ thị màu. Quá trình chưng cất kết thúc khi không còn NH3 (thử bằng giấy quỳ). Mẫu chưng cất được đem chuẩn độ bằng HCl 0,25N cho tới khi dung dịch xuất hiện màu phớt đỏ. - Thông qua lượng HCl 0,25N chuẩn độ biết được lượng axit boric kết hợp với NH3 và do vậy xác định được lượng NH3 giải phóng từ mẫu. Cứ 1ml HCl 0,25N tương ứng với 0,0035g nitơ. Kết quả: % Nitơ tổng số = Trong đó: VHCl: thể tích axít HCl 0,25N dùng để chuẩn độ (ml) g: lượng mẫu đem xác định (g) 3.2.8 Phương pháp tách tuyến trùng từ rễ [3, 10] Tuyến trùng cảm nhiễm tuổi 2: được tách ra từ rễ cây tiêu thu ở Phú Giáo (Bình Dương) bằng phương pháp lọc tĩnh. Quy trình được thực hiện như sau: Rây lọc được xếp một lớp giấy lên trên rồi đặt vào đĩa petri (đường kính khoảng 90mm, cao 15mm), sau đó lấy mẫu rễ đã được rửa sạch cho vào rây lọc, điều chỉnh lượng nước vừa ngập rễ trên rây, đậy nắp và đặt yên tĩnh trong 48h ở nhiệt độ phòng. Tuyến trùng sống sẽ dễ dàng chui qua rây lọc, lắng đọng xuống đáy đĩa petri. Thu hoạch tuyến trùng: nhấc rây ra khỏi đĩa petri, thu lại dịch nước chứa tuyến trùng trong đĩa petri. 3.2.9 Phương pháp đếm tuyến trùng [3] Tuyến trùng được đếm bằng đĩa đếm tuyến trùng (counting dish) và đồng hồ đếm (counting machine) dưới kính hiển vi soi nổi, trong trường hợp mẫu có ít tuyến trùng có thể đổ cả tuyến trùng vào đĩa đếm để đếm. Sau khi lắc nhẹ cho dung dịch tuyến trùng dàn đều, có thể đếm toàn bộ tuyến trùng theo các dãy ô cho toàn bộ đĩa hoặc có thể đếm đại diện một số ô hoặc dãy, sau đó tính trung bình một ô và nhân với tổng số ô trong đĩa. Trong trường hợp mẫu có nhiều tuyến trùng có thể pha loãng dung dịch tuyến trùng thành 30 ml, sau đó lấy 1ml để đếm, lặp lại 5 lần như vậy, tính trung bình số lượng tuyến trùng trên 1 ml rồi nhân với 30. 3.2.10 Phương pháp thử độc tính [10, 28] Chuẩn bị dịch chiết Cân 25 g mẫu được nghiền và ngâm trong 100 ml nước cất khoảng 24 giờ. Sau đó ly tâm và lọc qua giấy lọc whatman để thu dịch lọc, dịch chiết này được xem như dịch nguyên chất (nồng độ 25%) dùng để khảo sát. Các dịch chiết này được pha loãng 5, 10, 20, 40 lần với nước cất. Phương pháp thử độc tính của các loại dịch chiết đối với tuyến trùng Hút 1ml dịch huyền phù tuyến trùng chứa khoảng 20 tuyến trùng cảm nhiễm cho vô đĩa petri. Sau đó thêm vào 10ml dịch chiết cần khảo sát, mỗi thí nghiệm lặp lại 3 lần. Đặt đĩa petri ở nhiệt độ phòng. Theo dõi phần trăm tuyến trùng chết sau 5, 24, 48 giờ. Hình 3.2 Một vài hình ảnh thử độc tính của dịch chiết compost tại phòng thí nghiệm. CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 4.1 Kết quả phân tích lý hóa của các compost Bảng 4.1 Đặc tính lý hóa của các compost Các chỉ tiêu Compost 1 Compost 2 Compost 3 Compost 5 Compost 6 pH 9,08 7,2 8,16 7,41 7,68 Độ ẩm (%) 72 28 37 41 49 EC (mS/cm) 2,82 7,12 8,58 7,65 12,07 C (%) 28,25 46,64 42,66 18,05 21,28 Axit humic (%) 4,2 8,56 8,83 7,25 7,05 Nitơ tổng số (%) 1,98 3,98 3,27 1,50 1,54 C/N 14,27 11,72 13,05 12,03 13,81 Chú thích: - Compost 1: Phân ủ được làm từ lá Jatropha curcas - Compost 2: Phân ủ được làm từ bánh dầu Jatropha curcas - Compost 3: Phân ủ được làm từ hỗn hợp các bộ phận của Jatropha curcas - Compost 5: Phân ủ được làm từ bèo lục bình (Eichhronia crassipes) - Compost 6: Phân ủ được làm từ rác sinh hoạt. Nhận xét: Số liệu ở bảng 4.1 cho thấy hàm lượng axit humic (thể hiện chất mùn) ở compost ủ từ lá J. curcas (compost 1) thấp nhất trong các compost (4,2%), trong khi đó axit humic của compost ủ từ hỗn hợp các bộ phận cây J. curcas (compost 3), compost ủ từ bánh dầu J. curcas (compost 2), compost ủ từ bèo lục bình (compost 5) và compost ủ từ rác sinh hoạt (compost 6) cao và dao động trong khoảng (7,05 – 8,83%). T rong đó compost ủ từ hỗn hợp các bộ phận cây J. curcas có hàm lượng axit humic cao nhất (8,83%), ngoài ra hàm lượng cacbon hữu cơ của nó cũng khá cao (42,66%) tương đương so với compost ủ từ bánh dầu J. curcas (46,64%), và cao hơn so với compost ủ từ lá J.curcas (28,25%), compost ủ từ bèo lục bình (18,05%) và compost ủ từ bèo lục bình (21,28%). Điều này có thể lý giải việc bổ sung thêm các nguyên liệu phối trộn và vi sinh vật vào quá trình ủ compost là rất cần thiết, giúp cho sự khoáng hóa các thành phần khó phân hủy như: lignin, hemi–cellulose trở thành chất mùn nhanh hơn. Ở các compost ủ từ hỗn hợp các bộ phận cây J. curcas, compost ủ từ hỗn hợp các bộ phận cây J. curcas và compost ủ từ rác sinh hoạt đều bổ sung các nguyên liệu phối trộn trong khi đó compost ủ từ lá J. curcas không bổ sung thêm bất kỳ một nguyên liệu phối trộn nào cả. Ở compost ủ từ bánh dầu J. curcas và compost ủ từ hỗn hợp các bộ phận cây J. curcas đều có hàm lượng nitơ tổng số cao (3,27 – 3,98%) kết quả này phù hợp với tiêu chuẩn phân bón quy định (≥ 2,5%) và cao hơn so với compost ủ từ lá J. curcas, compost ủ từ bèo lục bình và compost ủ từ rác sinh hoạt. Độ ẩm của compost ủ từ lá J. curcas rất cao (72%) cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn phân bón quy định (≤ 35%), điều này có thể do nguyên liệu ủ chỉ đơn thuần lá cây J. curcas có hàm ẩm rất cao (90%) nên đã không thuận lợi cho quá trình ủ (môi trường ủ bị yếm khí, khả năng thoát hơi nước thấp, v.v.), còn đối với compost ủ từ hỗn hợp các bộ phận cây J. curcas độ ẩm giảm đi rất nhiều (37%) vì có thành phần xơ dừa được xem là nguyên liệu phối trộn thích hợp, xơ dừa có đặc tính hút và giữ ẩm, cũng như có thành phần chất hữu cơ cao [1]. Độ ẩm của compost ủ từ bánh dầu J. curcas đạt tiêu chuẩn phân bón quy định (28%), độ ẩm của compost ủ từ hỗn hợp các bộ phận cây J. curcas, compost ủ từ bèo lục bình và compost ủ từ rác sinh hoạt không khác biệt nhiều và dao động trong khoảng (37–49%). Compost ủ từ bánh dầu J. curcas, compost ủ từ hỗn hợp các bộ phận cây J. curcas và compost ủ từ hỗn hợp các bộ phận cây J. curcas là những phân bón có chất lượng tốt có hàm lượng chất hữu cơ cao, có độ ẩm và pH phù hợp với tiêu chuẩn quy định của phân bón, phù hợp để sử dụng cho cây trồng. 4.2 Kết quả thử độc tính dịch chiết của các loại compost 4.2.1 Dịch chiết compost 1 (phân ủ được làm từ lá Jatropha curcas) Biểu đồ 4.1 Tỷ lệ % tuyến trùng chết do tác động của compost 1 Kết quả ở biểu đồ 4.1 cho thấy dịch chiết compost ủ từ lá Jatropha curcas ở nồng độ 0,625%, 1,25% và 2,5% không có tác động lên tuyến trùng sau 5 giờ thử nghiệm, và sau 48 giờ hiệu quả giết tuyến trùng thấp. Sau 24 giờ hiệu quả tác động của dịch chiết các nồng độ có tăng lên nhưng vẫn thấp và không có sự khác biệt nhiều giữa các nồng độ, trong đó dịch chiết ở nồng độ nguyên chất là có tác động mạnh nhất lên tuyến trùng. Tuy hiệu quả tác động lên tuyến trùng thử nghiệm thấp nhưng cũng cho thấy compost ủ từ lá J. curcas có khả năng kiểm soát tuyến trùng . Việc bổ sung cơ chất hữu cơ vào đất dưới dạng compost đã được chứng minh có hiệu quả đáng kể trong kiểm soát tuyến trùng bướu rễ Meloidodyne, hiệu quả này thay đổi và phụ thuộc vào thành phần chất hữu cơ, chủng loại tuyến trùng, các cây ký chủ, và đặc điểm sinh thái ở từng vùng (Sayre, 1971; Alam, 1976; 1990a; Muller & Gooch, 1982; Badra và cộng sự, 1979; Godoy và cs, 1983a, b) [27]. Sự phân hủy chất hữu cơ sẽ giải phóng các hợp chất gây độc cho tuyến trùng ký sinh. Đặc biệt, sự phân giải các chất từ phế thải thực vật sẽ giải phóng các axit hữu cơ như axetic, propionic và butyric, nồng độ các chất này có thể được lưu giữ một vài tuần trong đất và có thể giết chết một vài loại tuyến trùng. Chất hữu cơ cũng làm tăng sự phong phú của các nấm ăn thịt tuyến trùng, hiệu quả này thông qua chuỗi thức ăn (vi khuẩn – tuyến trùng ăn vi khuẩn - nấm ăn tuyến trùng) gây ảnh hưởng đến mật độ tuyến trùng ký sinh thực vật [3]. Compost có tác dụng làm tăng sản lượng cây trồng song cũng rất thuận lợi cho sinh sản của các loài tuyến trùng ăn thịt và một số nấm có ích để tiêu diệt các loài tuyến trùng ký sinh thực vật [9]. Trong quá trình phân giải các chất hữu cơ bằng vi sinh vật đất các chất chuyển hóa độc tố được giải phóng có khả năng giết chết tuyến trùng thực vật [3]. Các chất hữu cơ, đặc biệt là cơ chất có tỷ lệ C/N cao cho thấy hoạt tính diệt tuyến trùng và diệt nấm mà tác nhân chính là sự giải phóng ammonia trong quá trình phân hủy chất hữu cơ trong đất, cũng như sự gia tăng mật độ các loài vi sinh đối kháng (Rodrýguez-Ka´bana, 1986; Rodrýguez-Ka´bana và cs, 1987; Spiegel và cs., 1987; Oka và cs, 1993) [33]. Điều này cũng lý giải cho hiệu quả tác động của compost ủ từ lá J. curcas lên tuyến trùng vì nó có tỷ lệ C/N khá cao (14,27) tỷ lệ này phù hợp với tiêu chuẩn quy định đối với phân bón cây trồng (13÷15). Sự gia tăng hoạt động của các vi sinh vật có trong đất đã được bổ sung compost làm tăng hoạt động của hệ enzyme (Rodriguez – Kabana và cs, 1983) và sự tích lũy các sản phẩm sau quá trình phân hủy và các chất chuyển hóa của vi sinh vật sẽ tiêu diệt nhóm tuyến trùng ký sinh thực vật (Johnson, 1959; Mankau & Minteer, 1962; Rodriguez – Kabana và cs, 1965; Walker, 1971; Badra và cs, 1979). Quá trình phân hủy cơ chất hữu cơ đóng một vai trò quan trọng tiết ra các độc tố đối với tuyến trùng (Alam và cs, 1982; Goswami & Vijayalakshmi, 1987a) [27]. 4.2.2 Dịch chiết compost 2 (phân ủ được làm từ bánh dầu Jatropha curcas) Biểu đồ 4.2 Tỷ lệ % tuyến trùng chết do tác động của compost 2 Số liệu ở biểu đồ 4.2 cho thấy hiệu quả tác động lên tuyến trùng của compost ủ từ bánh dầu Jatropha curcas rất cao (90,27%). Hơn 50% tuyến trùng chết sau 5 giờ thử nghiệm ở dịch chiết nồng độ 5%, tuy nhiên ở nồng độ 2,5% và 1,25% tỷ lệ tuyến trùng chết chỉ hơn 30%, còn ở nồng độ 0,625% tỷ lệ tuyến trùng chết chỉ có 16,95%. Sau 24 giờ thử nghiệm tỷ lệ tuyến trùng chết ở các nồng độ có tăng lên nhưng không nhiều. Ở dịch chiết nồng độ 5% tỷ lệ tuyến trùng chết là gần 80%. Còn sau 48 giờ ở dịch chiết nồng độ 5% tỷ lệ tuyến trùng chết là 90,27%, còn ở nồng độ 2,5% và 1,25% tỷ lệ tuyến trùng chết là gần 70%. Tác động làm chết tuyến trùng thử nghiệm của compost ủ từ bánh dầu cao hơn rất nhiều so với compost ủ từ lá (35,41%). Kết quả trên cho thấy dịch chiết ở nồng độ 5% của compost ủ từ bánh dầu J. curcas có hiệu quả cao trong kiểm soát tuyến trùng ký sinh thực vật. Từ lâu phế phẩm là bã ép (bánh dầu) từ hạt J. curcas trong ngành công nghiệp ép dầu được sử dụng làm nguyên liệu để sản xuất phân hữu cơ vi sinh vì có chứa hàm lượng protein cao (50–62%) và một số hợp chất phòng trừ sâu bệnh [16]. Trong nhân hạt dầu mè có chứa độc tố curcin (một dạng độc tố protein) và phorbol ester. Curcin ở dạng tinh khiết có độc tố rất cao. Các độc tố này có hiệu quả tác động đến côn trùng, các động vật chân đốt và các động vật thân mềm, do đó nó được sử dụng như một dạng thuốc trừ sâu sinh học [20]. Trong bánh dầu J. curcas rất giàu các amino acid, các acid béo, các chất ức chế quá trình trao đổi chất, ức chế hấp thu dinh dưỡng, đặc biệt là trysin (Makkar, Aderibigbe, & Becker, 1998) [19]. Theo Akhtar, 1991 trong bánh dầu rất giàu các thành phần khoáng như: nitrogen, phosphorus, và potash [27]. Hoạt tính sinh học của các thành phần có trong bánh dầu J. curcas có thể có tác động gây độc đối với tuyến trùng ký sinh thực vật. Theo Sitaramaiah & Singh (1977) trong quá trình phân hủy, compost sẽ giải phóng ra nhiều acid béo, Khan (1969) và Hasan (1977) cũng cho thấy có sự giải phóng các amino acid và carbohydrate trong suốt quá trình phân hủy cơ chất hữu cơ. Các chất có hoạt tính sinh học này có độc tính cao đối với nhiều loài tuyến trùng ký sinh thực vật (Eno và cs, 1955; Khan, 1969; Hasan & Saxena, 1974; Alam, 1976; Sitaramaiah & Singh, 1978b; Alam và cs, 1979; Badra và cs, 1979) [27]. 4.2.3 Dịch chiết compost 3 (phân ủ từ hỗn hợp các bộ phận cây J.curcas phối trộn với các nguyên liệu khác) Biểu đồ 4.3 Tỷ lệ % tuyến trùng chết do tác động của compost 3 Tỷ lệ % tuyến trùng chết do tác động của compost ủ từ hỗn hợp các bộ phận của J. curcas ở biểu đồ 4.3 trên cho thấy sau 48 giờ thử nghiệm ở dịch chiết nồng độ 25% tác động làm chết tuyến trùng cao nhất (gần 80%), còn ở nồng độ 5% tỷ lệ tuyến trùng chết cũng đạt gần 50%. Hiệu quả tác động lên tuyến trùng của compost ủ từ hỗn hợp các bộ phận của J. curcas có thể giải thích như sau: do trong nhân hạt Jatropha curcas có chứa hàm lượng cao các acid béo như: oleic (41,5–48,8%), linoleic (34,6–44,4%), palmitic (10,5–13%) và stearic (2,3–2,8%) và các amino acid khác (Leucine, Tyrosine, Phenylalanine, Histidine, Lysine,…). Thành phần chất sát khuẩn trung tính cũng được tìm thấy trong J. curcas (3,9-4,5%). Phorbolesters cũng hiện diện trong J. curcas (3,85mg/g), đây được xem là tác nhân chính gây độc khi thử nghiệm trên chuột và động vật nhai lại (Adolf, Opferkuch & Hecker, 1984; Makkar, Becker, Sporer, & Wink, 1997).Trong nhân hạt có các chất ức chế như: trypsin, saponin, phytates (physic acid) và lectin, đây là các chất ức chế quá trình hấp thu dinh dưỡng (Makkar, Aderibigbe & Becker, 1998). Trong đó trysin là chất ức chế có phản ứng trực tiếp với enzyme phân giải protein ở tuyến tụy, ức chế đến quá trình hấp thu dinh dưỡng của vi sinh vật. (Hajos và cs, 1995). Đây được xem là các hợp chất độc và ức chế quá trình trao đổi chất. Ngoài ra trong J. curcas có phát hiện thấy các hợp chất phenolic và tanin (Makkar và cs, 1997) [19]. Theo Alam (1976, 1990a) các cơ chất hữu cơ khi phân hủy chúng giải phóng ra rất nhiều hợp chất như phenolic, aldehyde và nhiều chất khí khác nhau như ammonia. Theo Nico và cs, 2004, trong quá trình phân hủy compost đã tiết ra các độc tố đối với tuyến trùng như:các hợp chất tanin, phenolic (pyrocatechol, caffeic acid, và vanillic acid) và các acid béo (Chitwood, 2002) [22]. Compost ủ từ hỗn hợp các bộ phận của J. curcas có hàm lượng nitơ tổng khá cao (3,77%), hàm lượng nitơ thể hiện cho độ đạm của compost mà theo Brichfield & Parr (1969) đã ghi nhận hiệu quả kiểm soát tuyến trùng bướu rễ của các cơ chất hữu cơ có hàm lượng nitơ cao. Cơ chế liên quan đến đặc tính kiểm soát tuyến trùng của nitơ được xác định bởi Huebner và cs, (1983), khi bổ sung các hợp chất hữu cơ vào đất có sự chuyển đổi thành khí NH3 của các hợp chất nitơ và nồng độ NH3 cao đã cho thấy hiệu quả tác động giết chết tuyến trùng (Eno và cs, 1955; Rodriguez – Kabana và cs, 1981) [27]. 4.2.4 Dịch chiết compost 4 (phân ủ từ hỗn hợp các bộ phận cây J.curcas phối trộn với các nguyên liệu khác và có bổ sung thêm nấm Trichoderma harzianum) Biểu đồ 4.4 Tỷ lệ % tuyến trùng chết do tác động của compost 4 Số liệu ở biểu đồ 4.4 cho thấy hiệu quả tác động lên tuyến trùng tăng dần từ nồng độ 0,625% đến nồng độ nguyên chất 25%, ở nồng độ 25% sau 5giờ thử nghiệm đã làm giảm hơn 50% mật độ tuyến trùng. Nhìn chung dịch chiết ở nồng độ 2,5% và 5% sau 48 giờ cũng cho kết quả cao (54%- 72%). Đặc biệt ở nồng độ nguyên chất 25% sau 48 giờ thử nghiệm làm chết hơn 90% tuyến trùng. Hiệu quả tác động lên tuyến trùng bướu rễ của compost ủ từ hỗn hợp các bộ phận cây J. curcas phối trộn với các nguyên liệu khác và có bổ sung thêm nấm T. harzianum cũng tương tự so với compost ủ từ bánh dầu J. curcas. Việc bổ sung T. harzianum vào compost được ủ từ hỗn hợp các bộ phận của cây J. curcas cho thấy hiệu quả tác động lên tuyến trùng bướu rễ tăng lên rất nhiều: ở compost ủ từ hỗn hợp các bộ phận cây J. curcas phối trộn với các nguyên liệu khác hiệu quả tác động lên tuyến trùng bướu rễ sau 48 giờ ở dịch chiết nồng độ