Vật liệu nano bọc hạt giống đậu tương

Phương pháp này không chỉ giúp cải thiện chất lượng hạt giống mà còn góp phần làm tăng năng suất của cây đậu tương.

PGS.TS Nguyễn Hoài Châu (bìa trái).

Những năm qua, trước làn sóng thay đổi trong thói quen ăn uống, ngày càng có nhiều doanh nghiệp đầu tư xây dựng nhà máy sữa đậu nành, khiến cho nhu cầu về nguyên liệu đậu tương tăng vọt. Bên cạnh đó, không chỉ là nguồn cung cấp đạm thực vật quan trọng cho người, đậu tương trước nay vẫn được biết đến như nguồn nguyên liệu chính trong chế biến thức ăn gia súc.

Những tưởng với nhu cầu lớn như vậy, ngành nông nghiệp sản xuất đậu tương ở nước ta sẽ ngày càng phát triển; thế nhưng trên thực tế, những năm qua, diện tích cây đậu tương tại Việt Nam ngày càng giảm. Thậm chí vào năm 2018, sản xuất đậu tương trong nước chỉ đáp ứng khoảng 7% nhu cầu nội địa, chủ yếu để chế biến làm sữa đậu nành và các loại thực phẩm khác, còn lại 93% là nhập khẩu, đa phần để chế biến thức ăn chăn nuôi. Trên thực tế, so với các loại cây trồng công nghiệp có giá trị khác như cà phê, hồ tiêu…, hiệu quả kinh tế của đậu tương không cao, đầu ra lại không ổn định vì giá bán cao hơn giá đậu tương nhập khẩu. Năng suất của đậu tương trong nước chỉ khoảng 1,4 tấn/ha/vụ, trong khi thế giới ở ngưỡng 3 tấn/ha/vụ, một phần do hạt giống đậu tương trong nước còn kém chất lượng và thường xuyên mắc bệnh.

“Dù không được đào tạo một ngày nào về nông nghiệp, nhưng tôi muốn làm gì đó để giúp đỡ những người nông dân” – PGS.TS Nguyễn Hoài Châu chia sẻ. Mong muốn này đã thôi thúc ông mày mò nghiên cứu những giải pháp để tăng khả năng chống chịu sâu bệnh cho cây đậu tương.

Theo ông, biện pháp chủ yếu và phổ biến hiện nay trong phòng trừ bệnh hại cây trồng vẫn là sử dụng thuốc hóa học đặc hiệu. Tuy biện pháp này có hiệu lực cao đối với các bệnh hại trên lá, nhưng đối với các bệnh nấm trong đất, biện pháp này vẫn chưa đem lại hiệu quả mong muốn. Không những thế, là một người chuyên nghiên cứu về môi trường, với ông “việc sử dụng nhiều loại thuốc hóa học với liều lượng cao trong thời gian dài đã làm mất cân bằng quần thể vi sinh vật có ích trong đất, tạo điều kiện để nấm bệnh, các loài côn trùng có hại cho cây trồng kháng thuốc. 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.”

Mãi cho đến một lần, khi PGS Châu tình cờ đọc được thông tin về sản phẩm hạt giống bọc hạt của một công ty nước ngoài, ông mới nảy ra ý tưởng tạo ra một vật liệu bọc hạt giống cho cây đậu tương giúp chống chịu sâu bệnh. “Dù biết được trên thế giới đã có công nghệ bọc hạt, nhưng họ làm như thế nào thì mình không thể biết được, vì vậy chúng tôi quyết định tạo ra một sản phẩm của riêng mình.”

‘Tấm khiên’chống nấm gây bệnh

Sau khi được Viện Hàn lâm KHCN cấp kinh phí để nghiên cứu, PGS.TS Nguyễn Hoài Châu đã tiến hành phân tích các loại nấm gây hại tồn lưu trong đất, cũng như các chất có thể bảo vệ hạt giống trước tác nhân gây hại. Cuối cùng, ông quyết định sử dụng bột nano bạc được gắn trên silic oxit làm nguyên liệu chính của vật liệu bọc hạt. “Thành phần 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” – ông lý giải.

Mẫu (a): cây đậu tường phát triển từ hạt giống không được bọc hạt.

Mẫu (b): cây đậu tương phát triển từ hạt giống được bọc lớp nano bạc.

Tiếp theo, ông trộn bột nano bạc được gắn trên silic oxit với chất độn là bột silic oxit hoặc bentonit cùng với phân NPK theo tỷ lệ lần lượt là 60 đến 70%, 20 đến 30% và 0 đến 10%. Do phân NPK cần thiết cho sự phát triển của cây mới nảy mầm được đưa vào vật liệu bọc hạt giống, nên vai trò của lớp vỏ bọc hạt lúc này không chỉ để chống nấm và vi sinh vật có hại mà còn là nguồn dinh dưỡng cấp cho cây mới nảy mầm.

“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.” – PGS Châu mô tả. “Cũng giống như trẻ con vừa sinh ra, sức đề kháng rất yếu và cần được bảo vệ, lớp bọc hạt sẽ vừa là chất dinh dưỡng, vừa là ‘tấm khiên’ chống nấm giúp hạn chế tác hại của bào tử nấm trong đất, góp phần bảo vệ rễ và kích thích mầm phát triển nhanh chóng.”

Dù trước đây ở Việt Nam đã có một số nghiên cứu đề xuất sử dụng vi sinh vật đối kháng nấm như một sinh vật chức năng trong sản xuất phân bón hữu cơ vi sinh, tạo ra các chế phẩm lên men xốp sử dụng nhóm vi nấm Trichoderma để phòng trừ nấm gây bệnh cây trồng, tuy nhiên tác dụng phòng trừ bệnh của chúng còn chậm. Trong khi đó, lớp bọc nano bạc có thể giúp ngăn ngừa các loại nấm gây hại một cách nhanh chóng. Ngoài ra, ngay cả trước khi gieo xuống đất, việc bọc hạt giống bằng vật liệu bọc còn giúp kéo dài thời gian bảo quản hạt giống trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm trong phòng từ vài tháng lên tới vài năm, mà không gây giảm chất lượng hạt giống.

Để kiếm tra kết quả, nhóm nghiên cứu đã hợp tác với Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Đậu đỗ (Thanh Trì, Hà Nội), thử nghiệm trồng đậu tương trên 51m² diện tích đất canh tác. Theo đó, hạt giống được bọc kit vật liệu chứa nano bạc, bentonit và silic oxit có tỷ lệ nảy mầm, chiều dài thân và chiều dài rễ cao hơn so với đối chứng (hạt giống không được bọc). Cụ thể, sau khi gieo 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.

Dù đã được chứng thực thông qua kết quả khả quan khi gieo trồng, cũng như được Cục Sở hữu trí tuệ, Bộ KH&CN cấp Bằng giải pháp hữu ích số 2-0002218 vào đầu năm nay, nhưng theo PGS.TS Nguyễn Hoài Châu, công nghệ này hiện vẫn chưa được chuyển giao cho doanh nghiệp nào, “thậm chí sẽ rất khó để triển khai ở nước ta”. Bởi lẽ, 1 hecta trồng đậu tương chỉ cần khoảng 1kg hạt giống, “ở nước ngoài người ta trồng với quy mô lớn, thậm chí có những vùng chuyên trồng đậu tương rộng hàng trăm hecta, dễ dàng sản xuất hạt giống bọc vật liệu theo kiểu công nghiệp. Còn ở nước ta vẫn còn trồng đậu tương theo kiểu manh mún, nhỏ lẻ, họ không quan tâm đến công nghệ này lắm.”

Chính vì vậy, ông mong muốn trong thời gian tới có thể áp dụng vật liệu bọc hạt ở những vùng trồng đậu tương có diện tích lớn, kỹ thuật canh tác đồng nhất. “Nếu có thể triển khai rộng rãi, giải pháp này sẽ giúp bảo vệ và kích thích sự tăng trưởng cây trồng, góp phần phát triển nền nông nghiệp bền vững” – PGS.TS Nguyễn Hoài Châu chia sẻ.