Dưỡng chất nano vi lượng – chế phẩm nano từ sự hợp tác giữa nhà khoa học và doanh nghiệp

Trước tình hình nền nông nghiệp hiện đại đang phải đối mặt với một thách thức lớn là mức độ sử dụng và giá cả phân bón ngày càng tăng với tốc độ chóng mặt trong khi hiệu quả rất thấp, đồng thời áp lực từ các quy định của Nhà nước về phân bón ngày càng khắt khe do tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng bởi dư lượng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật gây ra, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ (KH&CN) đã tiến hành dự án khoa học “Hỗ trợ thương mại hóa chế phẩm dưỡng chất nano nhằm nâng cao năng suất, chất lượng và phòng bệnh cho cây trồng”, do PGS.TS. Hà Phương Thư làm chủ nhiệm.

Chia sẻ về dự án của mình, PGS.TS. Hà Phương Thư cho biết: Ngày nay, công nghệ nano cung cấp các thiết bị nano khác nhau và vật liệu nano có một vai trò độc đáo trong nông nghiệp, như cảm biến sinh học nano để phát hiện hàm lượng hơi nước và tình trạng dinh dưỡng trong đất và cũng có thể áp dụng đối với việc quản lý nước và dinh dưỡng tại vị trí cụ thể, phân bón nano giúp quản lý chất dinh dưỡng hiệu quả.

Thuốc diệt cỏ nano giúp kiểm soát cỏ dại có chọn lọc trong khu vực cây trồng, các hạt chất dinh dưỡng nano giúp tăng sức sống của hạt giống. Thuốc trừ sâu giúp quản lý sâu bệnh hiệu quả, … Do đó, công nghệ nano có vai trò lớn trong trồng trọt với an toàn môi trường, bền vững sinh thái và ổn định kinh tế. Các “sản phẩm nano” được tạo ra với sự trợ giúp của công nghệ nano có thể được khai thác trong chuỗi giá trị của toàn bộ hệ thống sản xuất nông nghiệp.

Trong quá trình thực hiện Dự án “Hỗ trợ thương mại hóa chế phẩm dưỡng chất nano nhằm nâng cao năng suất, chất lượng và phòng bệnh cho cây trồng”, mã số: UDSPTM.02/20-21 thuộc Chương trình Phát triển Sản phẩm Thương mại cấp Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, PGS.TS. Hà Phương Thư cùng các cộng sự tại Viện Khoa học vật liệu đã nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ sản xuất dưỡng chất nano tích hợp và dưỡng chất nano vi lượng cho cây trồng và tiến hành thử nghiệm hiệu quả của dưỡng chất nano tích hợp trên cây măng tây, tại Hợp tác xã nông nghiệp Trường Xuân – Nam Định.

Phân bón nano với kích thước nano có khả năng giải phóng dưỡng chất một cách từ từ và đảm bảo cho cây trồng sử dụng trong suốt quá trình sinh trưởng. Các thành phần trong phân bón nano nhả chậm khi có nước sẽ tương tác với nhau và tan vào nước với một lượng nhỏ được kiểm soát. Sau khi lượng nhỏ này được cây hấp thụ, một phần phân bón nano khác mới tiếp tục được giải phóng ra nhằm duy trì mật độ các hạt nano với nồng độ tương đương, tránh được hiện tượng rửa trôi.

Ngoài các nguyên tố đa lượng như N, P, K, cây trồng cần rất nhiều nguyên tố dinh dưỡng khác với lượng ít hơn như Ca, Mg, v.v., hoặc vi lượng như Fe, B, Zn, v.v., để đảm bảo được năng suất cũng như chất lượng nông sản. Các nguyên tố vi lượng thường là thành phần không thể thiếu được của hầu hết các enzym. Chúng hoạt hóa cho các enzym này trong các quá trình trao đổi chất của cơ thể. Các nguyên tố vi lượng như: bo (B), mangan (Mn), đồng (Cu), sắt (Fe), molypđen (Mo), coban (Co), v.v., còn liên kết với các chất hữu cơ tạo thành phức chất hữu cơ - kim loại (hợp chất cơ kim). Những hợp chất này có vai trò hết sức quan trọng trong các quá trình trao đổi chất của cây.

Tuy nhiên, vai trò của các nguyên tố vi lượng trong sản xuất nông sản trong nhiều khu vực ở Việt Nam còn chưa được quan tâm đúng mức. Trong một số trường hợp, khi được sử dụng các nguyên tố vi lượng này thường được cung cấp đồng thời với nhau cho cây trồng dưới dạng dung dịch bón cho đất hoặc bón lá với lượng đủ cho cây trồng sử dụng và không ảnh hưởng nhiều đến môi trường. Tuy nhiên, hoạt tính của các nguyên tố này bị ảnh hưởng rất nhiều bởi sự thay đổi rất nhỏ về các yếu tố trong môi trường như pH, thành phần cơ giới, thành phần hữu cơ trong đất. Do đó, phải có phương thức khác để đưa các nguyên tố này một cách hiệu quả đến cây trồng.

Mô hình trồng cây măng tây xanh được trồng giống thuần chủng F1 và được triển khai trồng trên vùng đất tơi xốp giàu dinh dưỡng, đã xử lý khử sạch tuyến trùng, nấm bệnh, côn trùng, thế đất cao ráo, tiêu thoát nước tốt, đất và nước tưới. Vì vậy, cây măng tây xanh tại mô hình hiện nay sinh trưởng và phát triển tốt. Tuy nhiên, trong quá trình thử nghiệm tại Hợp tác xã Trường Xuân, gần 2 năm quan sát trên thực địa nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Hà Phương Thư – Viện Khoa học vật liệu, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, nhận thấy vào những ngày trời mưa kéo dài, độ ẩm không khí cao cây măng tây xanh bị mắc một số bệnh và sâu hại tấn công như:

- Sâu khoang (Spodoptera litura Fabricius), sâu xanh (Helicaverpa aremigera Hubner), ốc sên (Theba pisana): Các đối tượng này xuất hiện quanh năm, đặc biệt là vào các tháng 3,4,5 thời tiết ấm, ẩm. Thời điểm xuất hiện thường vào lúc chiều tối (do thân, lá cây măng tây xanh có vị ngọt, mát nên hấp dẫn các đối tượng sâu hại) để cắn hại cây măng tây xanh. Do phát hiện kịp thời nên nhóm nghiên cứu đã hướng dẫn người dân sử dụng thuốc trừ sâu sinh học EMABEN 3.6WL để diệt trừ rất hiệu quả.

- Nhện đỏ (Panonychus citri), Nhện trắng (Polyphagotarsomemus latus): Thường xuyên xuất hiện vào các tháng 4, 5, 6, 9,10 trong năm. Các đối tượng này chích hút phần ngọn cây măng tây xanh, làm cây còi cọc, chậm phát triển. Nhóm nghiên cứu đã hướng dẫn nông dân sử dụng thuốc trừ nhện DETECT 50WP để diệt trừ.

- Bệnh thối gốc rễ (do nấm Fusarium, Phytophthora), bệnh thán thư (do nấm Colletotrichum Gloeosporioides, Colleto. Dematium), bệnh khô thân cành: Các bệnh này xuất hiện quanh năm, đặc biệt nhiều vào các tháng 7, 8 hàng năm. Tuy nhiên, do làm tốt công tác phòng bệnh ngay từ đầu nên mức độ thiệt hại do bệnh là không lớn. Riêng đối với bệnh thối gốc rễ (do nấm Fusarium, Phytophthora) thì mức độ gây hại có chiều hướng tăng, phức tạp đặc biệt là khi thời tiết mưa kéo dài nhiều ngày sau đó nắng to. Tại những diện tích bị bệnh nhóm nghiên cứu đã hướng dẫn người dân sử dụng dưỡng chất nano vi lượng kết hợp phun và tưới để đặc trị các bệnh thối gốc rễ do các nấm Fusarium, và trị các bệnh nấm hại; bệnh Thán thư, khô thân cành.

Trong quá trình phát triển, cây măng tây dễ mắc các bệnh liên quan đến nấm bệnh măng tây Puccinia Asparagi khiến cành sọc thân bị khô và nấm bệnh Cercospora Asparagi gây hại. Chế phẩm nano vi lượng cho thấy hiệu quả điều trị trên măng tây sau 15 ngày thử nghiệm.

Măng tây xanh là một giống cây trồng khó tính, yêu cầu kỹ thuật chăm sóc và điều kiện sống rất khắt khe. Vì vậy, từ các kết quả thử nghiệm hiệu quả của chế phẩm dưỡng chất nano vi lượng, là cơ sở giúp người nông dân thay đổi dần thói quen canh tác truyền thống sang sản xuất khoa học đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về chất lượng sản phẩm của người tiêu dùng. Từ những kết quả đáng mừng này, hiện nay, Công ty cổ phần Công nghệ sinh học BIOWISH Việt Nam đang phối hợp cùng nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Hà Phương Thư tại Viện Khoa học vật liệu hoàn thiện sản phẩm và phát triển thương mại hóa sản phẩm ra thị trường, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của ngành nông nghiệp.