PGS.TS Nguyễn Hoài Châu (Viện Công nghệ Môi trường, Viện Hàn lâm KH&CN Việt Nam) và các cộng sự giới thiệu phương pháp bọc hạt giống bằng vật liệu nano, không chỉ giúp bảo vệ hạt giống đậu tương khỏi nấm gây bệnh mà còn cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trong giai đoạn nảy mầm.

Đậu tương Việt Nam chỉ đáp ứng 7% nhu cầu nội địa và đang tăng chậm qua từng năm. Ảnh: PVCFC.

Nghịch lý của cây đậu tương

Những năm qua, nhu cầu về đậu tương trong nước tăng cao do người dân thay đổi thói quen ăn uống, sử dụng sữa đậu nành, đạm thực vật nhiều hơn thay vì đậu tương chỉ dùng để làm thức ăn gia súc. Dù vậy, diện tích cây đậu tương ở Việt Nam ngày càng giảm, dẫn tới sản xuất thành phẩm từ loại cây trồng này cũng vì thế giảm sút theo.

PGS.TS Nguyễn Hoài Châu (bìa trái) tại cánh đồng canh tác. 

Thực tế, sản xuất đậu tương trong nước năm 2018 chỉ đáp ứng khoảng 7% nhu cầu nội địa, số còn lại phải nhập khẩu từ nước ngoài. Cây đậu tương không có giá trị cao, hàng sản xuất trong nước có giá bán cao hơn hàng nhập cảng. Một phần lý do của việc này là bởi đậu tương trong nước kém chất lượng, dễ nhiễm bệnh.

Nhìn thấy thực tế đó, PGS.TS Nguyễn Hoài Châu và nhóm nghiên cứu của mình muốn chung tay giúp người nông dân. Theo đó, thay vì sử dụng thuốc hóa học làm mất cân bằng quần thể vi sinh vật có ích trong đất, ông dùng vật liệu nano bọc hạt giống cho cây.

Vật liệu nano dùng trên cây đậu tương khi xem qua kính hiển vi điện tử (TEM) của. Ảnh: Nhóm nghiên cứu.

Theo PGS Châu, việc sử dụng nhiều loại thuốc hóa học với liều lượng cao trong thời gian dài là không tốt, dư lượng thuốc trong sản phẩm nông nghiệp và đất đã làm ô nhiễm nguồn nước ngầm, môi trường và gây tác hại nghiêm trọng đối với sức khỏe con người và vật nuôi.

Ứng dụng nano vào nông nghiệp

Ý tưởng bọc hạt bằng vật liệu nano do ông đọc được thông tin từ một công ty nước ngoài. Tuy hướng đi đã có sẵn, nhưng cách làm thì phải tự mày mò tìm ra. Với kinh nghiệm có sẵn sau nhiều năm nghiên cứu trong lĩnh vực vật liệu nano, PGS Châu đã cùng nhóm tạo một sản phẩm của riêng mình.

Cận cảnh công nghệ bọc nano cho hạt giống từ giai đoạn nảy mầm. Ảnh: CNR.

Sản phẩm của nhóm nghiên cứu dùng nguyên liệu chính là bột nano bạc/Bentonite (Ag/CTS/Bentonite) có kích thước hạt chỉ rộng từ 5 đến 90 nanomet. Hợp chất này có hoạt tính kháng khuẩn cao có tác dụng bảo vệ hạt giống và diệt một số nấm gây bệnh tồn dư trong đất như Fusarium oxysporium, Rhizoctonia solani, Colletotrichum mà không gây ô nhiễm môi trường.

Sau khi có công thức ban đầu, ông trộn hợp chất với chất độn là bột silic oxit hoặc bentonit cùng với phân NPK theo tỷ lệ lần lượt là từ 60% đến 70%, từ 20% đến 30% và từ 0% đến 10%. Bằng cách này, phân sẽ được hòa vào hợp chất nhằm giúp vật liệu nano vừa chống được vi sinh vật gây hại, vừa cung cấp dinh dưỡng cho cây.

Ảnh hưởng của nồng độ bạc đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm R. solani. Các mẫu đánh dấu từ CT1 đến CT8 tăng dần nồng độ bạc từ 20 ppm đến 200 ppm, ĐC là mẫu không chứa bạc. Ảnh: Nhóm nghiên cứu.

Khi chúng ta gieo hạt xuống đất, lớp bọc có chứa nano bạc của hạt giống sẽ giúp ngăn ngừa những tác nhân gây hại. Bên cạnh đó, vỏ ngoài của hạt dần rữa ra, hạt mầm tiếp xúc với độ ẩm của đất bắt đầu mọc rễ và tiếp xúc với lớp vỏ ngoài có chứa dinh dưỡng đó.

Cách làm này từng được thực hiện trong nước trước đây, nhưng khả năng phòng bệnh còn yếu và tốc độ chậm. Phương pháp của PGS Châu do dùng nano bạc không chỉ giúp lớp phòng thủ được triển khai nhanh chóng mà còn giữ được trạng thái như vậy trong một khoảng thời gian lâu.

Ảnh hưởng của nồng độ bạc đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm F. oxysporum. Các mẫu đánh dấu từ CT1 đến CT8 tăng dần nồng độ bạc từ 20 ppm đến 200 ppm, ĐC là mẫu không chứa bạc. Ảnh: Nhóm nghiên cứu.

Tỷ lệ nảy nầm đạt 100%

Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Đậu đỗ (Thanh Trì, Hà Nội) nhận lời mời hợp tác với nhóm nghiên cứu để kiểm tra và đánh giá chất lượng sản phẩm. Theo đó qua thử nghiệm trên 51m2 đất trồng được phủ nano bạc, có tỷ lệ nảy mầm, chiều dài thân và chiều dài rễ cao hơn so với hạt giống không được bọc.

Cụ thể, sau khi gieo hạt xuống đất được 10 ngày, tỷ lệ nảy mầm của mẫu đối chứng là 86,7%, trong khi mẫu được bọc hạt là 96,7%. Chiều dài thân và chiều dài rễ của mẫu đối chứng lần lượt là 24cm và 15,6cm; còn ở mẫu được bọc hạt lần lượt là 25cm và 16,1cm.

Ảnh (a): cây đậu tường phát triển từ hạt giống không được bọc hạt. Ảnh (b): cây đậu tương phát triển từ hạt giống được bọc lớp nano bạc. Ảnh: Nhóm nghiên cứu.

Nhóm nghiên cứu hiện đã hoàn thiện công trình của mình và được Bộ KH&CN cấp Bằng giải pháp hữu ích. Tuy vậy, hiện nhóm nghiên cứu vẫn chưa chuyển giao công nghệ cho doanh nghiệp hay triển khai vào thực tế vì canh tác đậu tương trong nước vẫn còn ở quy mô nhỏ lẻ, và người dân không thật sự quan tâm đến công nghệ mới.

Dù vậy, nhóm nghiên cứu cho biết vẫn sẽ tìm kiếm những nơi trồng đậu tương có diện tích lớn, kỹ thuật canh tác đồng nhất nhằm bảo vệ và kích thích sự tăng trưởng cây trồng, góp phần phát triển nền nông nghiệp bền vững.