Nghiên cứu biến đổi khí hậu tác động đến sự sinh sản và phát triển của rầy nâu Nilaparvata lugens Stal

Kết quả nghiên cứu khoa học

BVTV - Sè 5/2018

NGHIÊN CỨU BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU TÁC ĐỘNG ĐẾN SỰ SINH SẢN
VÀ PHÁT TRIỂN CỦA RẦY NÂU Nilaparvata lugens Stål
(Homoptera: Delphacidae) TRONG ĐIỀU KIỆN PHÕNG THÍ NGHIỆM
The Impact of Climate Change on Growth and Development
of Brown Planthopper Nilaparvata lugens Stål (Homotera: Delphacidae)
under Laboratory Conditions
Đào Bách Khoa, Nguyễn Văn Liêm, Hoàng Thị Ngân, Nguyễn Thị Quỳnh Trang,
Phạm Nguyễn Thu Huyền và Đào Hải Long
Viện Bảo vệ thực vật
Ngày nhận bài: 04.08.2018

Ngày chấp nhận: 26.09.2018
Abstract

Brown planthopper (Nilaparvata lugens Stål) is an insect species that prefers tropical regions with hot
temperature and high humidity, so global warming due to climate change impact on their growth and
development. However, the impacts of the change of temperature, humidity and elevated CO2 on BPH have not
been previuosly evaluated in Vietnam. The results based on the life tables of BPH showed that the development
of BPH population has been affected by different climate change senarios. The time of egg and percentage of
o
hatching egg under scenarios KB2 with condition of temperature, humidity and CO 2 (27 C; 75%; 470 ppm) was
o
higher than those of scenarios KB1 (23.3 C; 58.6%; 400 ppm) and scenarios KB4 (23,3°C; 58.6%; 400 ppm). The
life cycle of BPH under scenarios KB2 was also higher than that of scenarios KB1 and KB4. The life table indexes
includes natural increase rate (r), natural increase finite (λ), generation (Ro) multiplication of BPH at scenarios
o
KB2 and scenarios KB3 (29 C; 75%; 470 ppm) were higher than those in scenarios KB1 and KB4.

Keywords: Brown planthopper (Nilaparvata lugens Stål), climate change

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Rầy nâu (Nilaparvata lugens Stål) là loài côn
trùng ưa thích các vùng có khí hậu nhiệt đới
nóng ẩm như ở Việt Nam. Hơn thế nữa, việc ấm
lên toàn cầu do tác động của biến đổi khí hậu
(BĐKH) làm thay đổi các yếu tố nhiệt độ, ẩm độ,
lượng mưa, số giờ nắng và tăng hàm lượng
CO2 tạo điều kiện thuận lợi hơn cho rầy nâu
phát triển.
Khi nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ đến
sự sinh trưởng, phát triển và bùng phát của rầy
nâu, các tác giả trong và ngoài nước cho rằng:
Nhiệt độ thích hợp nhất cho sự phát triển của
o
trứng và trưởng thành là 25-30 C (Kalode, 1976).
o
o
Nhiệt đô thấp hơn 15 C và cao hơn 30 C đều
không thích hợp cho sự phát triển của chúng
(Kalode, 1976). Ở những vùng ấm áp, vòng đời
của rầy nâu ngắn hơn so với ở các vùng mát mẻ
(Dyck và Thomas, 1979). Theo Nguy n Đức
Khiêm (1995) thời gian phát dục của rầy nâu
o
trong vụ mùa với nhiệt độ từ 25-29 C thì thời

gian trứng khoảng 6,5 ngày, rầy non khoảng
13,5-16 ngày, trưởng thành 6-9 ngày, trước đẻ

trứng 2,5-3 ngày, vòng đời 26-30 ngày. Thời
gian sống của rầy nâu trưởng thành và lứa rầy
cũng phụ thuộc vào nhiệt độ. Ở điều kiện nhiệt
độ cao thời gian sống của rầy trưởng thành
ngắn hơn và sẽ có nhiều lứa/vụ và ngược lại ở
điều kiện nhiệt độ thấp thì thời gian sống của
rầy trưởng thành cũng dài hơn và ít lứa hơn
(Nguy n Công Thuật, 1989).
Ẩm độ cao là yếu tố có lợi cho sự phát triển
và gia tăng quần thể rầy nâu. Ẩm độ 70- 80% là
điều kiện tối ưu cho chúng phát triển quần thể.
Những nghiên cứu tại IRRI cho thấy, ẩm độ từ
50- 60% cũng đều thuận lợi cho sự phát triển của
quần thể rầy nâu (Dyck và Thomas 1979).
Một số tác giả nghiên cứu về rầy nâu đã ghi
nhận sự bùng phát của chúng thường xảy ra
trong suốt mùa mưa, họ kết luận rằng sự bùng
phát đó có quan hệ với lượng mưa (Anonymous,
1975). Một số nghiên cứu tại Indonesia cho thấy,
có mối tương quan nghịch giữa số tháng khô

45


BVTV - Sè 5/2018 Kết quả nghiên cứu khoa học
trong năm với diện tích thiệt hại do rầy nâu gây
ra, môt số tác giả khác thì lại có nhận xét ngược
lại. Tuy nhiên, sự bùng phát rầy nâu lại xảy ra
trong mùa khô và khi có lượng mưa thấp (Dyck
và Thomas, 1979).

Tăng hàm lượng CO2 tạo điều kiện thuận lợi
cho sự phát triển của rầy nâu (Prasannakumar
và cs, 2011). Tuy nhiên, theo tác giả Zeng và cs
(2012) thì khi hàm lượng CO2 tăng lại bất lợi cho
sự phát triển của rầy nâu.
Việc tăng các yếu tố nhiệt độ, ẩm độ, hàm
lượng CO2 theo như kịch bản biến đổi khí hậu
của Bộ Tài nguyên và Môi trường và IPCC đã
được xây dựng ở nước ta (MONRE, 2012; IPCC,
2009). Vì vậy cần được đánh giá các kịch bản
này đối với sinh trưởng và phát triển của rầy nâu
từ đây có định hướng phù hợp để quản lý rầy
nâu trong điều kiện biến đổi khí hậu. Trong bài
báo này, các dẫn liệu khoa học về tác động của

việc tăng nhiệt độ, ẩm độ, hàm lượng CO2 với
rầy nầu được giới thiệu và thảo luận.
2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Vật liệu
- Quần thể rầy nâu rầy mẫn cảm được duy trì
ở Viện Bảo vệ thực vật (BVTV), trên giống lúa
chuẩn nhi m TN1 (không có gen kháng rầy).
- Buồng nuôi sinh học có điều khiển nhiệt độ,
ẩm độ, ánh sáng và hàm lượng CO2 .theo các
kịch bản biến đổi khí hậu được thiết lập để nuôi
sinh học rầy nâu.
2.2.Phƣơng pháp
- Phương pháp nuôi rầy nâu
+ Rầy nâu được nuôi buồng nuôi sinh học có
điều khiển được nhiệt độ, ẩm độ, hàm lượng

CO2 theo các kịch bản ghi trong bảng 1.

Bảng 1. Điều kiện nhiệt độ, hàm lƣợng CO2 và ẩm độ theo kịch bản biến đổi khí hậu
của Bộ TN&MT (2012) và IPCC (2009)
Kịch bản
Điều kiện
Nhiệt độ
Hàm lượng CO2
Ẩm độ

KB1
(hiện tại)
23,3 ± 2,1
400 ± 25
58,6 ± 5

+ Sử dụng ống thí nghiệm có đường kính 7
cm x chiều cao 15 cm) đặt một dảnh lúa TN1 ở
giai đoạn bắt đầu đẻ nhánh (15-17 ngày tuổi) để
nuôi rầy nâu. Thu trứng bằng cách thả một rầy
nâu cái chửa vào ống nuôi như mô tả ở trên và
cho rầy đẻ trứng trong khoảng 6 giờ, sau đó
chuyển rầy nâu cái chửa ra ngoài. Thời gian theo
dõi trứng nở 2 lần/ngày và dùng bút lông chuyển
từng cá thể rầy non mới nở sang ống nuôi mới
để nuôi cá thể. Thức ăn nuôi rầy nâu là dảnh lúa
giống TN1 ở giai đoạn bắt đầu đẻ nhánh và được
thay thế 3 ngày 1 lần. Rầy nâu chuyển tuổi được
ghi nhận khi rầy lột xác. Ngay sau khi rầy hóa
trưởng thành, tiến hành ghép cặp 1 rầy nâu đực

với 1 rầy nâu cái trong một ống thí nghiệm để
chúng giao phối nhằm phục vụ việc xác định sức
sinh sản của rầy. Để tính số lượng trứng đẻ và
theo dõi tỷ lệ nở thì hàng ngày phải chuyển rầy
cái đẻ sang ống mới. Các ống tiếp tục nuôi để
theo dõi quá trình phát triển của rầy non cho đến
lúc thế hệ trưởng thành mới xuất hiện và thực
hiện việc theo dõi ngày trên lần vào một thờ
46

KB2
(2050)
27 ± 0,5
470 ± 5
75 ± 1

KB3
(2050)
29 ± 0,5
470 ± 5
75 ± 1

KB4
(2100)
32 ± 0,5
570 ± 5
75 ± 1


BVTV - Sè 5/2018 Kết quả nghiên cứu khoa học

Kết quả bảng 2 cho thấy ở các điều kiện kịch
bản khí hậu khác nhau có ảnh hưởng nhiều đến
tỷ lệ trứng nở, cao nhất ở KB2 (96,22%) và tỷ lệ
thấp nhất ở điều kiện KB4 (93,10%). Thời gian
phát dục của rầy non ở KB4 là ngắn nhất
khoảng 14,59 ngày và có sự khác biệt so với
ba kịch bản còn lại trong đó KB1 có thời gian
phát dục của rầy non dài nhất khoảng 15,03
ngày. Theo kết quả nghiên cứu của Nguy n Huy
Thọ và Nguy n Công Thuật (1989) cho thấy thời
gian của rầy non ở điều kiện khí hậu miền Nam
là 14,14 ngày. Tỷ lệ rầy lột xác ở KB2 cao nhất
đạt 47,44 % và có sự khác biệt so với điều kiện

KB1 và KB4 tương ứng với 46,38 ngày và 39,32
ngày, còn ở điều kiện KB3 không có sự khác
biệt so với ba kịch bản còn lại tương ứng với
47,05 ngày. Thời gian tiền đẻ trứng của rầy nâu
có sự sai khác có ý nghĩa giữa điều kiện KB1 và
KB4 với thời gian tương ứng là 2,87 và 2,63
ngày. Trong khi đó, ở điều kiện KB2 và KB3,
không có sự khác biệt về chỉ tiêu này với thời
gian tương ứng là 2,72 và 2,70 ngày (Bảng 2).
Kết quả nghiên cứu của Nguy n Huy Thọ và
Nguy n Công Thuật (1989) cho thấy, thời gian
tiền đẻ trứng của rầy nâu ở điều kiện miền Nam
là 3,36 ngày.

Hình 1. Chỉ số sinh trƣởng và phát triển của rầy nâu
ở các điều kiện kịch bản BĐKH khác nhau

Có sự khác biệt về thời gian sinh trưởng của
rầy cái ở điều kiện KB2 (là 31,57 ngày) so với
các điều kiện còn lại.Tuy nhiên, sự khác biệt này
không rõ rệt so với KB1 (là 29,56 ngày), còn lại
điều kiện KB3 và KB4 tương ứng là 28,26 và
27,14 ngày. Tương tự, thời gian sinh trưởng của
rầy đực giữa điều kiện KB1 và KB4 có sự khác

48

biệt và tương ứng 26,41 ngày và 26,03 ngày.
Còn ở điều kiện KB3 thì thời gian này có sự khác
biệt với ở điều kiện KB 1 và KB4, tuy nhiên sự
sai khác là không rõ ràng so với KB2 với thời
gian tương ứng là 27,83 ngày và 28,77 ngày. Số
trứng mỗi một cá thể rầy cái đẻ giữa điều kiện
KB1 và KB2 có sự khác biệt tương ứng là 550,46


Kết quả nghiên cứu khoa học

BVTV - Sè 5/2018

và 587,46 quả, còn ở điều kiện KB4 có sự sai
khác nhưng không có ý nghĩa so với KB3 tương
ứng là 508,46 và 540,46 quả. Theo kết quả
nghiên cứu của Prasanakumar và cs (2012), ở
điều kiện hàm lượng CO2 cao (570 ppm) có số
lượng trứng (324,3 trứng / rầy cái) nhiều hơn so
với điều kiện thường có hàm lượng CO2 (380

ppm) có số lượng trứng (231,7 trứng / rầy cái).
2.2 Tác động của BĐKH đến các chỉ số
phát triển của rầy nâu.
Xây dựng bảng sống là giải pháp mang tính
tổng thể để làm sáng tỏ hơn các yếu tố của biến
đổi khí hậu (thay đổi nhiệt độ, ẩm độ, hàm lượng

CO2) đến khả năng phát triển quần thể rầy trong
phòng thí nghiệm và liên hệ với thực tế ngoài đồng
ruộng để xác định mức độ tác động của BĐKH đến
sự bùng phát rầy, từ đó chủ động tìm các biện
pháp để phòng ngừa cho cây lúa trong tương lai.
Chỉ số tiềm năng sinh học (r) (bảng 3 và hình
2) có chỉ số đạt giá trị cao nhất ở điều kiện KB2
o
(nhiệt độ = 27 C; ẩm độ = 75%, hàm lượng CO2
= 470 ppm) tương ứng 0,115. Tuy nhiên, khi ở
điều kiện hàm lượng khí CO2 tăng lên ở KB4
(CO2 = 570 ppm) thì chỉ số r giảm tương ứng
0,078 và thấp hơn so với KB1 và KB3 với chỉ số r
tương ứng là 0,131 và 0,130 (bảng 3 và hình 2).

Bảng 3. Chỉ tiêu sinh học cơ bản của rầy nâu, N. lugens Stål, trong các điều kiện nhiệt độ,
ẩm độ và hàm lƣợng CO2 khác nhau
Các thông số

Điều kiện khí hậu
KB1

KB2

KB3

Tỷ lệ gia tăng tự nhiên (r)

0,081 ± 0,021

ab

0,115 ± 0,048

Giới hạn gia tăng tự nhiên (λ)

1,011 ± 0,171

ab

1,112 ± 0,122

b

33,86 ± 1.32

a

0,078 ± 0,019

b

a

1,028 ± 0.145

ab

1,009 ± 0.010

b

29,28 ± 2,13
29,05 ± 2,17

31,08 ± 3,23

30,54 ± 3,72

b

2,97 ± 0,24

3,27 ± 0.02

ab

ab

29,03 ± 2,10

Thời gian của một thế hệ (T)
thể (DT)

0,092 ± 0,025

a

Hệ số nhân của một thế hệ (Ro)
Thời gian gia tăng gấp đôi quần

KB4

a

a

3,11 ± 0,08

ab

27,59 ± 1,17

ab

27,32 ± 3,81

ab

b
b

3,53 ± 0,17

ab

Ghi chú: Số liệu tính toán dựa trên số liệu giá trị trung bình từ ba lần thí nghiệm lặp lại, a,b Các
chữ khác nhau trong cùng một hàng chỉ ra sự sai khác có ý nghĩa (ANOVA) theo phương pháp
Fisher’s LSD (Least Significant Difference) (p=0,05) xử lý bằng phần mền Microsoft Excel.
Chỉ số giới hạn gia tăng quần thể λ (bảng 3 và
hình 2) đạt giá trị cao nhất ở KB2 với giá trị
tương ứng là 1,112 và có sự khác biệt so với
điều kiện KB4 với giá trị tương ứng là 1,009.
Điều kiện KB1 và KB3 chỉ số này có giá trị tương
ứng là 1,011 và 1,028. Chỉ số hệ số nhân của
một thế hệ, Ro, là tổng số con cái sinh ra và sống
sót do một con mẹ đẻ ra có sự thay đổi có ý
nghĩa giữa các KB, trong đó ở đều kiện KB3,
KB1 và KB4 có sự sai khác có ý nghĩa với chỉ số
tương ứng là 29,28; 29,03 và 27,59, còn điều
kiện KB2 có chỉ số là 33,86.
Thời gian của một thế hệ, T, tuổi trung bình
của tất cả cá thể mẹ ở điều kiện gia tăng nhiệt độ
và hàm lượng CO2 thấp hơn so với điều kiện
thường KB1 đến KB4 là 31,8; 30,54; 29,05;
27,32 ngày và trong cùng hàm lượng CO2 thì
nhiệt độ cao hơn có chỉ số T ngắn hơn KB2 là
30,54 và KB3 29,05 ngày. Điều này phù hợp với
nghiên cứu rầy nâu nhỏ (Trần Quyết Tâm và cs.,

2014) khi nhiệt độ tăng thì chỉ số T giảm. Thời
gian tăng gấp đôi quần thể, DT, (bảng 3 và hình
2) ở điều kiện KB2 có thời gian ngắn nhất là 2,97

ngày, tiếp đến KB3, KB1 và KB4 tương ứng là
3,11; 3,27 và 3,52 ngày (bảng 3 và hình 2).
Cho đến nay có rất ít nghiên cứu về bảng
sống đối với rầy nâu ở trong cùng điều kiện gia
tăng về nhiệt độ và hàm lượng CO2. Ở Việt Nam
tác giả Trần Quyết Tâm (2014) nghiên cứu về chỉ
số bảng sống của rầy nâu nhỏ ở điều kiện nhiệt
độ khác nhau và kết quả cho thấy các chỉ số
bảng sống gia tăng khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên,
nghiên cứu đối với sâu khoang trên cây lạc của
tác giả Rao và cs (2014) chỉ ra rằng ở điều kiện
o
nhiệt độ nhỏ hơn 20 C chỉ số gia tăng tự nhiên
(r) và giới hạn gia tăng tự nhiên (λ) trong điều
kiện tăng hàm lượng CO2 lớn hơn điều kiện
o
thường, ngược lại ở điều kiện nhiệt độ lớn 20 C
các chỉ số này ở điều kiện thường nhỏ hơn điều
kiện gia tăng hàm lượng CO2.

49


BVTV - Sè 5/2018 Kết quả nghiên cứu khoa học

Hình 2. Chỉ số bảng sống của rầy nâu ở các điều kiện kịch bản BĐKH khác nhau
4. KẾT LUẬN
Ở điều kiện hiện tại (KB1) thời gian, tỷ lệ nở và
lột xác của rầy nâu ở mức trung bình, KB2 các chỉ
số này gia tăng, sau đó giảm dần ở điều kiện KB3

và KB4. Chỉ số bảng sống bao gồm hệ số nhân
của một thế hệ (Ro), tỷ lệ gia tăng tự nhiên (r) và
giới hạn tăng tự nhiên λ gia tăng từ KB1 đến KB2
sau đó giảm dần ở điều kiện KB3 và KB4, trong
khi đó thời gian gấp đôi quần thể (DT) thấp nhất ở
KB2, sau đó đến KB3, KB1 và cao nhất ở KB4. Từ
các chỉ số sinh sản, phát triển và chỉ số bảng sống
ở điều kiện phòng thí nghiệm tác động của BĐKH
có ảnh hưởng đến sinh sản và phát triển của quần
thể rầy nâu. Tuy nhiên, việc gia tăng quần thể
trong điều kiện BĐKH (tăng nhiệt độ, ẩm độ và
hàm lượng CO2) chỉ đạt đến một ngưỡng nhất
định sau đó rầy nâu suy giảm quần thể.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguy n Văn Đĩnh, 1992. Sức tăng quần thể
của nhện đỏ hại cam chanh. Tạp chí BVTV, 4: 15-18.
2. Nguy n Đức Khiêm, 1995. Một số kết quả

50

nghiên cứu rầy lưng trắng và rầy xám hại lúa tại
Trường đại học Nông nghiệp I Hà Nội. Tạp chí BVTV,
2: 3-5.
3. Trần Quyết Tâm, Trần Đình Chiến, Nguy n Văn
Đĩnh, 2014. Gia tăng quần thể rầy nâu nhỏ
Laodelphax
striatellus
Fallen
(HOMOPTERA:
DELPHACIDAE). Tạp chí Khoa học và Phát triển

11(8): 1101-1108.
4. Trần Huy Thọ và Nguy n Công Thuật, 1989.
Nghiên cứu sinh học, sinh thái của rầy nâu Nilaparvata
lugens ở Nam bộ. Kết quả nghiên cứu BVTV 19791980, Viện Bảo vệ thực vật, Nhà xuất bản Nông
nghiệp, trang: 9-14.
5. Nguy n Công Thuật (1989), “Một số kết quả
nghiên cứu rầy nâu Nilaparvata lugens và tuyển chọn
giống lúa kháng rầy nâu”, Luận văn PTS. Viện Khoa
học kỹ thuật nông nghiệp Việt Nam.
6. Birch LC, 1948. The Intrinsic rate of natural
increase of an insect population. Journal of Animal
Ecology.17:15–26.
7. Chi H, Liu H. Two new methods for the study of
insect population ecology. Bull. Inst. Zool. Acad. Sin.
1985;24:225–240.
8. Dyck V. A. và Thomas B, 1979. The brown
planthopper problem in Book of Brown planthopper:
Threat to Rice Production in Asia, page: 3-14.