Nghiên cứu chế tạo và sử dụng các hạt nano sắt, đồng, coban để tăng hiệu quả sản xuất đậu tương ở Hà Nội

“Nghiên cứu chế tạo và sử dụng các hạt nano sắt, đồng, coban để tăng hiệu quả sản xuất đậu tương ở Hà Nội” là đề tài được thực hiện trong hai năm 2014 – 2015 giữa Viện Công nghệ môi trường (Viện Hàn lâm KHCNVN) phối hợp với Sở KHCN Hà Nội, do TS. Phạm Thị Bích Hợp làm chủ nhiệm, đã có những đóng góp trong việc ứng dụng công nghệ mới nâng cao năng suất cây trồng, hướng tới một nền nông nghiệp sạch và thân thiện với môi trường.

Hiện nay nano là công nghệ ưu việt trong các ứng dụng công nghiệp hiện đại. Các nghiên cứu về ứng dụng nano trong trồng trọt chủ yếu tiếp cận như là một nguồn thay thế cho phân bón. Nhưng trong nhiều nghiên cứu đã được công bố, sử dụng nồng độ các hạt nano kích thích tăng trưởng hoặc làm phân bón lá thường còn tương đối cao, có khả năng gây ô nhiễm cho đất trồng và để lại dư lượng sau những vụ thu hoạch liên tiếp. Để giải quyết những vấn đề trên, một hướng nghiên cứu mới từ các nhà khoa học Nga cho thấy sử dung các hạt siêu phân tán có kích thước nano để kích thích hạt giống trước khi gieo giúp cây trồng phát triển khỏe mạnh, tăng năng suất mà không lo ngại tồn dư trong nông phẩm hay trong đất trồng với liều lượng vô cùng thấp. Nhiều tài liệu nghiên cứu đã khẳng định phương pháp này không dẫn đến biến đổi gen của cây trồng mà chỉ làm tăng hoạt tính của các enzym liên quan đến việc hình thành bộ rễ của cây và làm tăng hiệu quả của quá trình quang hợp của cây trong giai đoạn sinh trưởng ban đầu. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, trong hai năm 2014 – 2015 Viện Công nghệ môi trường (Viện Hàn lâm KHCN Việt Nam) đã phối hợp với Sở KHCN Hà Nội thực hiện đề tài: “Nghiên cứu chế tạo và sử dụng các hạt nano sắt, đồng, coban để tăng hiệu quả sản xuất đậu tương ở Hà Nội”. Đây là nghiên cứu rất cần thiết để góp phần ứng dụng công nghệ mới nâng cao năng suất đậu tương, hướng tới một nền nông nghiệp sạch và thân thiện với môi trường. Đề tài đã được nghiệm thu vào tháng 7 năm 2016 và đạt kết quả xuất sắc.

Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm: nghiên cứu chế tạo các hạt kim loại sắt, coban và đồng có kích thước nano dùng cho xử lý hạt giống đậu tương; nghiên cứu tác động của việc xử lý hạt giống trước khi gieo bằng các hạt sắt, đồng và coban có kích thước nano đến khả năng sinh trưởng của cây đậu tương; xây dựng mô hình trình diễn ứng dụng kỹ thuật xử lý hạt giống đậu tương trước khi gieo bằng các hạt kim loại kích thích nano ở  huyện Phúc Thọ, Hà Nội và đánh giá hiệu quả kinh tế kỹ thuật (quy mô 01 ha).

Sau 2 năm thực hiện đề tài đã nghiên cứu và chế tạo thành công các hạt nano sắt, đồng, coban bằng phương pháp hóa học dung dịch nước và đưa ra được quy trình chuẩn để phục vụ xử lý hạt đậu tương. Các hạt nano đã chế tạo được đánh giá chất lượng bằng phương pháp chụp SEM, TEM, XRD, IR để xác định hình thái, kích thước, thành phần pha tinh thể. Các hạt nano sắt, đồng, coban được chế tạo có kích thước hạt từ 20 – 40 nm.

Tác động của việc xử lý hạt giống đậu tương trước khi gieo bằng các hạt nano sắt, đồng, coban được nghiên cứu trên giống đậu tương ĐT 26. Kết quả ở quy mô phòng thí nghiệm cho thấy khoảng liều lượng thích hợp nhất để xử lý hạt giống là: nano coban: 0,8÷1,6 mg/kg hạt; nano sắt: 2÷2,8 mg/kg hạt, và nano đồng: 1,6÷2,4 mg/kg hạt. Thời gian ngâm hạt trong dung dịch nano kim loại phân tán thích hợp nhất là 30÷45 phút. Ở giai đoạn cây con, các chỉ số như năng lực nảy mầm, chiều dài rễ, chlorophyll, chiều cao cây, đều cao hơn so với đối chứng.

Cây đậu tương trong thí nghiệm xử lý hạt giống bằng nano coban

Thí nghiệm trên quy mô đồng ruộng cho thấy xử lý hạt giống đậu tương bằng nano sắt, đồng, coban làm tăng các chỉ số về sinh trưởng và phát triển của cây so với đối chứng. Hạt nano sắt là phù hợp nhất để xử lý hạt đậu tương trước khi gieo, cho năng suất tăng 12,5% so với đối chứng. Tiếp sau đó là coban và đồng, cho năng suất tăng từ 8,3÷8,8 %. Xử lý hạt giống bằng các hạt nano sắt, đồng, coban không làm thay đổi chất lượng hạt về hàm lượng protein, lipid, đường và khoáng.

Triển khai mô hình đậu tương sử dụng biện pháp xử lý hạt giống trước khi gieo bằng công nghệ nano

Trên mô hình trình diễn 1ha, xử lý hạt giống bằng nano sắt cho kết quả tốt nhất, năng suất cao hơn đối chứng 15,4%. Ở các công thức với nano coban năng suất tăng 12,3%, và với nano đồng năng suất tăng 8,7%. Xử lý hạt giống bằng nano kim loại giúp tăng hiệu quả kinh tế của sản xuất đậu tương khoảng 2-4 triệu đồng/ha.

Mô hình đậu tương 1ha tại Xã Hát Môn, Phúc Thọ, Hà Nội

Với những kết quả đã đạt được từ 2 vụ thử nghiệm trong năm 2014 và 2015 của đề tài, một lần nữa khẳng định rằng các hạt nano kim loại sắt, đồng, coban có tác động tích cực lên sự sinh trưởng và phát triển của đậu tương giúp tăng năng suất hạt. Có thể hi vọng rằng công nghệ nano với những ưu việt của nó sẽ mang lại hiệu quả, góp phần xây dựng nền nông nghiệp công nghệ cao trong tương lai gần.