Tăng năng suất ngô bằng ứng dụng nano kim loại

Thông tin từ Viện công nghệ Môi trường (Viện Hàn lâm KH-CN Việt Nam) cho biết, vụ thu đông 2014, Viện đã phối hợp với Sở KH-CN tỉnh Hà Nam triển khai thí nghiệm trồng ngô bằng hạt giống xử lý nano kim loại tại xã Mộc Bắc, huyện Duy Tiên. Kết quả ban đầu thu được rất khả quan với năng suất tăng tới hơn 30%.

Hạt giống xử lý nano kim loại

Năm 2015, đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các hạt kim loại sắt, đồng và coban kích thước nano đến sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu, năng suất và chất lượng ngô hạt tại một số vùng ngô chính” do Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp miền Nam chủ trì dự kiến sẽ được triển khai tại một số vùng SX ngô nhằm nâng cao năng suất, chất lượng ngô làm thức ăn chăn nuôi.

Ruộng ngô thí nghiệm trồng bằng hạt giống xử lý nano tại Hà Nam

PGS.TS Nguyễn Hoài Châu, Viện trưởng Viện Công nghệ môi trường cho biết, vụ thu đông 2014, đề tài “Nghiên cứu ứng dụng một số công nghệ tiên tiến tăng hiệu quả sử dụng thức ăn và phòng bệnh trong chăn nuôi bò sữa ở tỉnh Hà Nam” đã triển khai thí nghiệm trồng ngô bằng hạt giống xử lý nano kim loại tại thôn Khả Vi, xã Mộc Bắc, vùng chuyên trồng ngô phục vụ chăn nuôi bò sữa của tỉnh Hà Nam.

Đơn vị chủ trì đã tiến hành trồng ngô thí nghiệm vào ngày 22/8/2014 trên diện tích 1.000 m2. Nội dung so sánh kết quả trồng ngô bằng hạt được xử lý nano Fe, Co, Cu và kết hợp vừa xử lý nano vừa dùng thêm phân bón lá Albit.

Ngày 24/11/2014, các đơn vị đã tiến hành thu sinh khối để đánh giá hiệu quả. Kết quả bước đầu cho thấy các công thức được xử lý bởi nano kim loại giúp cây ngô sinh trưởng phát triển tốt và nano đồng (1,3 mg/kg hạt giống) cho kết quả tốt nhất. Chiều cao cây trung bình 287 cm, cao hơn đối chứng 10 cm.

Ngô thử nghiệm đã được thu hoạch cả thân, lá và bắp non để làm thức ăn tươi hoặc ủ chua cho bò sữa tại địa phương. Trọng lượng tươi trung bình của ngô không xử lý nano là 720 gr/cây, trong khi đó trọng lượng cây ngô được xử lý nano đồng là 960 gr/cây.

Quy ra năng suất sinh học, ngô được xử lý bằng nano đồng đạt 47,90 tấn/ha, cao hơn so với không xử lý 33,3%.

Công nghệ đột phá trên cây trồng

Trong vòng 10 năm gần đây, công nghệ nano trên cây trồng đã khá phổ biến trên thế giới. Năm 2005, nhóm nhà khoa học Trung Quốc đã nghiên cứu và thấy rằng các hạt nano TiO2 thúc đẩy quang hợp và chuyển hóa nitơ, từ đó cải thiện đáng kể tốc độ tăng trưởng của rau bina ở nồng độ thấp 20 mg/L.

Tại Nga, Trung tâm Công nghệ nano và vật liệu nano dùng cho nông nghiệp thuộc Đại học Tổng hợp kỹ thuật nông nghiệp Ryazan đã nghiên cứu về các hoạt tính sinh học của các vật liệu nano hơn 17 năm nay.

Kết quả cho thấy các hạt nano sắt, coban và đồng cho hiệu quả lớn nhất khi xử lý hạt giống cây trồng, trong đó có các cây họ đậu. Nghiên cứu của Polichuck và cộng sự năm 2013 công bố hạt giống đậu tương xử lý nano sắt, đồng và coban làm tăng năng suất lần lượt là 5,6%, 11,3% và 20%.

Nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano vào SX nông nghiệp trong nước cũng được các viện, trung tâm nghiên cứu và các nhà khoa học đặc biệt quan tâm.

PGS.TS Ngô Quốc Bưu, Viện Công nghệ môi trường đã theo đuổi đề tài xử lý hạt nano kim loại Cu, Co và Fe cho hạt đậu tương trước khi gieo trồng (liều lượng nano 100 mg/70 kg hạt) khẳng định nano đã làm tăng tỷ lệ nảy mầm, tăng số lượng diệp lục và tăng năng suất đậu tương.

Nghiên cứu mới nhất về bổ sung nano bạc vào môi trường nuôi cấy mô, cây hoa cúc, đồng tiền và cây dâu tây của TS Dương Tấn Nhựt, Viện Sinh học Tây Nguyên và cộng sự năm 2013 cho thấy cây sinh trưởng tốt hơn hẳn.

Cụ thể đối với cây hoa cúc, đã được nuôi cấy trong môi trường nói trên khi trồng ra đồng sau 1 tháng, chiều cao tăng 31%, chiều dài lá tăng 48%, sau 2 tháng, các chỉ số tương ứng tăng 59% và 21%.

Đặc biệt, nghiên cứu ảnh hưởng của các hạt nano Fe, Co và Cu đối với ngô của nhóm các nhà khoa học gồm Churilov, Ngô Quốc Bưu và Nguyễn Hoài Châu đã cho thấy, ngô gieo từ hạt được xử lý nano, có chiều dài mầm, khối lượng rễ, diện tích lá, hàm lượng chất béo, protein, cellulose và khối lượng chất khô đều cao hơn so với đối chứng.

Đây là cơ sở mở ra hướng nghiên cứu mới cho các nhà khoa học nhằm góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế của cây ngô trên toàn quốc.

Triển vọng năng suất

Hiện nay, nước ta có diện tích trồng ngô trên 1 triệu ha, sản lượng trung bình hàng năm từ 4 - 5 triệu tấn, chỉ mới đáp ứng được vài chục phần trăm nhu cầu nguyên liệu cho ngành SX thức ăn chăn nuôi.

Mặt khác do giá ngô SX trong nước luôn cao hơn so với giá ngô nhập khẩu nên hàng năm ngành SX thức ăn chăn nuôi trong nước phải nhập khẩu một khối lượng lớn ngô từ nước ngoài. Cụ thể, năm 2013 nhập 2,2 triệu tấn ngô hạt, trị giá 675 triệu USD. Riêng 4 tháng đầu năm 2014, lượng ngô nhập khẩu đã lên đến hơn 2,04 triệu tấn.

Thực hiện chỉ đạo của Chính phủ, Bộ NN-PTNT đã xây dựng Dự án tái cơ cấu ngành trồng trọt theo hướng mở rộng diện tích gieo trồng và tăng năng suất ngô để từng bước hạn chế nhập khẩu.

Theo đó, việc mở rộng diện tích đối với cây trồng này không được nhiều (tăng thêm tối đa 300.000 ha). Vì vậy, việc tăng năng suất ngô là một hướng đi, một giải pháp quan trọng hướng tới mục tiêu trên.

Hiện nay, Việt Nam đã chọn tạo thành công và đưa vào SX nhiều giống ngô lai có tiềm năng năng suất 8 - 10 tấn, hoặc tới 12 tấn/ha. Song trên thực tế, năng suất ngô bình quân cả nước mới đạt 4,5 tấn/ha vào năm 2013.

Lý do chính là 80% diện tích ngô của Việt Nam là nhờ nước trời và chịu nhiều rủi ro: hạn hán, ngập úng, đất nghèo dinh dưỡng, đất chua, đất phèn... đã làm năng suất ngô còn xa mới đạt tiềm năng của giống.

Hơn 10 năm trở lại đây, các chế phẩm từ công nghệ hạt kim loại (sắt, bạc, đồng, coban, kẽm...) kích thước nano đã được nhiều nước trên thế giới áp dụng vào SX nông nghiệp làm tăng năng suất, chất lượng và mang lại hiệu quả kinh tế cao đối với nhiều loại cây trồng, trong đó có cây ngô. Đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của các hạt kim loại sắt, đồng và coban kích thước nano đến sinh trưởng, phát triển, khả năng chống chịu, năng suất và chất lượng ngô hạt tại một số vùng ngô chính” dự kiến triển khai từ 2015 hứa hẹn một kết quả bất ngờ góp phần nâng cao năng suất ngô ở nước ta.

TS Ngô Quang Vinh, Phó Viện trưởng phụ trách Viện KHKT Nông nghiệp miền Nam, chủ nhiệm đề tài cho hay, đề tài sẽ được thực hiện trong thời gian 36 tháng với mục tiêu nghiên cứu ứng dụng các hạt kim loại sắt, đồng, coban kích thước nano vào SX nhằm nâng cao năng suất chất lượng ngô trên các vùng ngô chính.

Cụ thể đề tài sẽ nghiên cứu, xác định được liều lượng xử lý hạt giống và hiệu lực từng loại hạt nano Fe, Cu và Co đối với sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng hạt của ngô trồng trên đất bình thường ở các vùng ngô chính (Tây Bắc, đồng bằng sông Hồng, Đông Nam bộ, Tây Nguyên và đồng bằng sông Cửu Long);

Xác lập được biện pháp kỹ thuật sử dụng các loại nano Fe, Cu và Co để xử lý hạt giống, bổ sung vào quy trình canh tác ngô hiện có tại các vùng ngô chính và tìm hiểu khả năng giúp cây ngô chống chịu với điều kiện bất thuận thường gặp như hạn, úng, phèn, mặn, chua và bệnh hại của các loại hạt nano nói trên...

Từ năm 2015 - 2017 các nội dung chính sẽ tiến hành gồm: Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và tại các trung tâm để xác định loại nano và liều lượng xử lý có triển vọng tạo ảnh hưởng tốt đến sinh trưởng, phát triển của cây ngô khi trồng trên đất bình thường và tìm hiểu khả năng giúp cây ngô chống chịu được một số bất thuận như đất bị phèn, mặn, chua hoặc trong canh tác gặp hạn thời kỳ nhạy cảm (trỗ cờ);

Nghiên cứu ở điều kiện đồng ruộng đánh giá khả năng tác động của các loại nano đến sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng ngô trồng ở các vùng SX chính. Xây dựng tài liệu hướng dẫn sử dụng nano trong canh tác ngô; Trình diễn, hội thảo về sử dụng nano trong canh tác ngô ở các vùng ngô.

H.Nguyên