Trong nghiên cứu này, các phân đoạn chitosan (CTS2 có khối lượng phân tử (KLPT) trong khoảng 10-30 kDa) và xanthan (XT3 có KLPT trong khoảng 60-100 kDa) đã được chuẩn bị bằng cách chiếu xạ dung dịch chitosan và xanthan có KLPT khoảng 300 và 3000 kDa ban đầu với liều 25 và 55 kGy, tương ứng.
THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN BÓN LÁ VI LƯỢNG BỔ SUNG CHITOSAN VÀ XANTHAN CHIẾU XẠ ĐẾN NĂNG SUẤT, CHẤT LƯỢNG CẢI BẮP Trong nghiên cứu này, phân đoạn chitosan (CTS2 có khối lượng phân tử (KLPT) khoảng 10-30 kDa) xanthan (XT3 có KLPT khoảng 60-100 kDa) chuẩn bị cách chiếu xạ dung dịch chitosan xanthan có KLPT khoảng 300 3000 kDa ban đầu với liều 25 55 kGy, tương ứng Các phân đoạn chitosan xanthan chiếu xạ sử dụng chất có hoạt tính kích thích sinh trưởng thực vật, chất bám dính giữ ẩm cho bổ sung vào cơng thức phân bón vi lượng, phun cải bắp trồng nhà lưới đồng ruộng nhằm đánh giá hiệu phân bón chứa chitosan xanthan chiếu xạ đến sinh trưởng phát triển cải bắp Kết cho thấy phân bón có chứa chitosan xanthan chiếu xạ làm tăng suất cải bắp 10% Tổng lượng chất rắn hòa tan, protein hàm lượng vitamin C bắp cải phun bổ sung phân bón cao hơn, chứng tỏ phân bón khơng làm tăng sản lượng, mà giúp cải thiện chất lượng dinh dưỡng cải bắp Nghiên cứu cho thấy khơng có khác biệt đáng kể số phát triển cải bắp phun bổ sung phân bón chứa chitosan xanthan chiếu xạ với hàm lượng 50 75 ppm, nghĩa công thức công thức phân bón chứa 50-75 ppm chitosan xanthan chiếu xạ phù hợp cho cải bắp Dư lượng nitrat hàm lượng số kim loại nặng rau phân tích để đánh giá tính an toàn sản phẩm Kết cho thấy sản phẩm đảm bảo an tồn dù dư lượng nitrat cao Như vậy, việc bón bổ sung phân bón chứa phân đoạn chitosan (CTS2) xanthan (XT3) chiếu xạ làm tăng suất chất lượng cải bắp MỞ ĐẦU Ngày nay, chất đồng vị phóng xạ loại xạ nghiên cứu, khai thác phục vụ người, từ y tế, nông công nghiệp đến bảo vệ mơi trường Khi tích tụ vào thể sống, lượng xạ làm thay đổi cấu trúc chức đại phân tử sinh học, phân tử mang thông tin di truyền DNA, RNA tạo dạng đột biến phục vụ công tác chọn tạo mới, chí làm bất dục gây chết loại côn trùng, nấm mốc ứng dụng kiểm dịch thực vật, chiếu xạ thực phẩm để ngăn chặn phát tán côn trùng, dịch bệnh, đảm bảo chất lượng kéo dài thời gian bảo quản lương thực, thực phẩm Đối với vật chất không sống, chiếu xạ gây ion hóa kích thích nguyên tử, phân tử, hình thành gốc tự linh động, bẻ gãy liên kết nguyên tử phân tử tạo liên kết ngang phân tử hữu [1] Các hiệu ứng ứng dụng để trùng hợp monome, cắt Số 60 - Tháng 09/2019 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN mạch, khâu mạch polyme, ghép monome chức vào polyme để hình thành sản phẩm có cấu trúc đặc tính mới, phù hợp với mục đích ứng dụng Vì vậy, cơng nghệ áp dụng rộng rãi để biến đổi đặc tính polyme, tạo chất có hoạt tính sinh học, vật liệu cố định enzyme, tế bào, hệ dẫn thuốc giải phóng chậm, scaffold vật liệu y sinh khác [2-5] Polysaccharide đại phân tử có kích thước lớn với cấu trúc đặc tính đa dạng, dù cấu thành từ đơn vị monome giống Các polysaccharide có dạng mạch thẳng chitosan alginate; cuộn xoắn ngẫu nhiên tuyến tính dextran pupulan; hay phân nhánh amylopectin tinh bột Phần lớn polysaccharide phân tử đa điện tích với cation (chitosan) anion (alginate, carageenan, xanthan) Cấu trúc giúp cho chúng có tính chất đặc biệt tính bám dính, tương hợp phân hủy sinh học tốt, khả kích thích điều hòa sinh trưởng thực vật Hơn nữa, quan trọng polysacharide khơng độc dễ dàng thu lượng lớn với chi phí khơng q cao, nên nghiên cứu, tận dụng chất có hoạt tính sinh học dùng nơng nghiệp [4] Người ta thấy rằng, hoạt tính polysaccharide tăng lên kích thước phân tử chúng giảm xuống Điều phân tử có kích thước nhỏ dễ dàng chui qua vách tế bào thực vật, trồng hấp thu sử dụng hormon thực vật Người ta biết rằng, phân đoạn khối lượng phân tử thấp oligo-saccharide thu cách khử polyme hóa, phân hủy polysaccharide thơng qua q trình vật lý, hóa học enzyme, chiếu xạ cắt mạch chứng minh kỹ thuật đơn giản, hiệu để phân hủy polysaccharide biển, tạo Số 60 - Tháng 09/2019 chất có hoạt tính sinh học cải thiện [6] Trong nghiên cứu gần đây, thấy xử lý chiếu xạ làm giảm độ nhớt dung dịch xanthan, giúp cho xanthan chiếu xạ sử dụng chất bám dính làm tăng khả hấp thụ phân bón trồng [7] Xanthan chiếu xạ liều 50 kGy (XT3) sử dụng chất giữ ẩm cho Nghiên cứu hoạt tính kích thích sinh trưởng thực vật chitosan chiếu xạ sinh trưởng phát triển số rau cho thấy, chitosan có KLPT trung bình 300 kDa ban đầu chitosan chiếu xạ có hoạt tính kích thích sinh trưởng, hoạt tính chitosan chiếu xạ cao nhiều, hoạt tính kích thích sinh trưởng cao đạt với chitosan có KLPT khoảng 1030 kDa (CTS2), đạt chiếu xạ liều 25 kGy [9] Trên sở này, số cơng thức phân bón vi lượng bổ sung CTS2 XT3 hàm lượng khác thiết lập cho mục đích khảo nghiệm Nghiên cứu nhằm đánh giá ảnh hưởng phân bón vi lượng qua tạo tới sinh trưởng phát triển cải bắp điều kiện nhà lưới đồng ruộng ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng nghiên cứu Giống cải bắp (Brassica oleracea) nguồn gốc Hàn Quốc nhập nội sử dụng Hai cơng thức phân bón chứa ngun tố vi lượng, bổ sung chitosan xanthan chiếu xạ hàm lượng khác (Rocket 1: 50 ppm CTS2 XT3; Rocket 3: 75 ppm CTS2 XT3), sản xuất Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội khuôn khổ đề tài KHCN cấp quốc gia, mã số ĐTĐLCN.16/19 Các loại phân bón khác gồm phân chuồng, phân đạm, phân lân, phân kali loại thường dùng canh tác nông nghiệp khu vực miền Bắc nước ta THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ HẠT NHÂN 2.2 Bố trí thí nghiệm đồng ruộng Bảng 2.1 Các cơng thức thí nghiệm Cơng thức Nguồn phân bón Ghi CT0 Phân chuồng NPK đầy đủ + Nền theo quy trình hành* Phun nước CT1 80% + Phân bón Rocket Giảm 20% phân bón CT2 80% + Phân bón Rocket Giảm 20% phân bón xác định trực tiếp Hình dạng bắp xác định thông qua số I độ chặt bắp tính tốn theo cơng thức độ chặt: 𝑃𝑃 = 𝐺𝐺 𝑔𝑔 ( ) 𝐻𝐻𝐻𝐻𝐷𝐷2 𝑥𝑥0,523 𝑐𝑐𝑐𝑐3 (1) đó, G khối lượng bắp tính theo g, H D chiều cao đường kính bắp tính theo * Nền phân bón gốc/sào: 900 kg phân cm, 0,523 hệ số quy đổi từ thể tích hình trụ chuồng; 4,5 kg đạm ure; kg supe lân; kg sang hình cầu Giá trị P cao bắp kaliclorua chặt Cây cải bắp cứng cáp, có 5-6 thật lựa chọn để trồng nhà lưới Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội đồng ruộng Viện Nghiên cứu Rau từ tháng 11 năm 2018 đến tháng năm 2019, bố trí theo cơng thức bảng 2.1 Thí nghiệm bố trí theo mơ hình khối ngẫu nhiên (RCB) với lần nhắc lại diện tích thí nghiệm 14 m2 Mỗi trồng thành hàng, với mật độ cây/m2 Các tiêu suất khối lượng trung bình cây, khối lượng trung bình bắp sử dụng để xác định suất thực thu Chất lượng bắp cải đưực đánh giá thông qua hàm lượng chất khô (dry matter), tổng lượng protein vitamin C Tính an tồn cải bắp đánh giá thơng qua việc phân tích dư lượng nitrat kim loại nặng sản phẩm Số liệu thu thập từ thí nghiệm xử lý thống kê chương Trong q trình trồng, bón phân trình Excel lần theo quy trình hành Đầu tiên bón lót KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN trước trồng với 100% phân chuồng phân 3.1 Ảnh hưởng phân bón đến lân, 20% phân đạm 20% phân kali; bón thúc lần (sau trồng 10 ngày) gồm 20% đạm, 20% sinh trưởng phát triển bắp cải kali; bón thúc lần (sau trồng 30 ngày) 30% đạm, Bảng 3.1 Một số tiêu sinh trưởng 30% kali; bón thúc lần (sau trồng 45 ngày) 30% phát triển cải bắp (sau 25 ngày trồng) đạm, 30% kali Đối với công thức sử dụng phân bón lá: hòa tan 40 mL phân bón vào 10 lít Cơng thức Chiều cao (cm) Chiều dài rễ Sinh khối tươi nước sạch, phun ướt toàn bề mặt CT0 21,37 0,23 7,73 0,16 45,38 0,35 lá, vào lúc chiều mát Phun định kỳ tuần CT1 23,74 0,41 8,95 0,25 64,49 0,42 lần, từ bắp CT2 23,29 0,37 8,54 0,19 62,83 0,54 (các tuần 1, 3, 5, sau trồng) 2.3 Phương pháp theo dõi, đánh giá Các số sinh trưởng, phát triển, Các số phát triển cải bắp đặc điểm nông sinh học cải bắp được xác định vào thời điểm trải bàng (25 ngày theo dõi theo phương pháp hành Cụ thể, số sau trồng), kết trình bày Bảng ngồi trung bình, chiều cao đường kính bắp 3.1 Dễ thấy rằng, phân bón có tác dụng Số 60 - Tháng 09/2019 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN tốt sinh trưởng phát triển con, dù công thức sử dụng 80% lượng phân chuồng phân NPK theo quy định hành Trong chiều cao thân độ dài rễ chăm sóc phân bón CT1 CT2 tăng khoảng 10%, sinh khối tươi tăng đến 40% so với đối chứng tưới nước lạnh bón phân theo quy định Điều phân bón chứa chitosan chiếu xạ với hoạt tính kích thích sinh trưởng trồng cao chứng minh nghiên cứu trước [8] Hơn nữa, việc bổ sung xanthan giúp làm tăng hiệu hấp thu chất dinh dưỡng trung vi lượng rau Từ đó, hạn chế dịch bệnh giúp trồng phát triển tốt so với tưới nước lạnh 3.3 Ảnh hưởng phân bón đến suất chất lượng rau cải bắp Bảng 3.3 Ảnh hưởng cơng thức phân bón đến suất cải bắp Công thức KLTB (g) KLTB bắp (kg) Số thu/ô NS thực thu/ ô (kg) NS thực thu (tấn/ha) 3.2 Ảnh hưởng cơng thức phân bón đến đặc điểm nơng học cải bắp CT0 1,79 1,27 35,7 42,71 44,49 CT1 1,95 1,44 36,0 49,08 51,13 CT2 1,95 1,37 38,3 49,99 52,07 Bảng 3.2 Ảnh hưởng phân bón đến đặc điểm nông sinh học cải bắp CV(%) 4,3 8,2 LSD 0,05 0,13 8,77 Cơng thức Số ngồi Chiều cao Đường kính Chỉ số trung bình bắp (cm) bắp (cm) I=H/D Độ chặt bắp (g/cm3) CT0 12,89 12,9 19,8 0,68 0,53 CT1 12,51 12,8 19,1 0,67 0,56 CT2 12,33 12,9 18,8 0,68 0,54 Kết theo dõi cho thấy khơng có sai khác đáng kể tiêu chiều cao, đường kính số hình dạng bắp cơng thức bón phân Kết dường trái ngược phát triển Điều phân bón áp dụng bắp, phát triển bắp phụ thuộc nhiều vào lượng dinh dưỡng hấp thụ từ đất Tuy nhiên, cần nghiên cứu sâu để đánh giá nguyên nhân phân bón kích thích tăng trưởng con, mà khơng làm tăng kích thước bắp Bắp hình thành từ giống cải bắp nghiên cứu có dạng bắp elip hẹp ngang số I Độ chặt bắp yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng bắp khả thích ứng giống với điều kiện thời tiết Độ chặt bắp lớn, thể khả bắp lớn Cơng thức sử dụng phân bón CT1 cho bắp có độ chặt lớn 0,56 g/cm3, sau CT2, cơng thức đối chứng CT0 có độ chặt bắp thấp Như sử dụng phân bón giúp cải bắp bắp tốt đối chứng Điều phản ánh suất cải bắp Số 60 - Tháng 09/2019 Trong yếu tố cấu thành suất, khối lượng bắp yếu tố quan trọng định suất thương phẩm giống cải bắp Kết Bảng 3.3 cho thấy có sai khác đáng kể khối lượng trung bình bắp cơng thức bón phân Cơng thức CT0 tưới nước có khối lượng trung bình khối lượng trung bình bắp thấp nhiều (chỉ đạt 1,79 1,27 kg) so với công thức có phun phân bón (có khối lượng trung bình 1,95 kg, khối lượng trunh bình bắp đạt 1,44 1,37, tương ứng với CT1 CT2) Kết cho thấy khác biệt suất hai cơng thức bổ sung phân bón khơng đáng kể Năng suất tính dựa khối lượng thu tổng số thu hoạch Năng suất cải bắp thí nghiệm cao đối chứng, số nông học gần khơng thay đổi mức độ bắp cơng THƠNG TIN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HẠT NHÂN thức phun phân bón chặt Một điều thú vị phân bón giúp làm giảm mức độ nhiễm sâu bệnh hại Kết là, khối lượng trung bình bắp số bắp thu hoạch/ô cao dẫn đến suất thực thu/ô cao hẳn so với công thức đối chứng Năng suất thực thu ô đạt 49,08 kg với CT1 49,99 kg với CT2, tương đương 51,13 52,07 tấn/ha với CT1 CT2, đối chứng đạt 42,71 kg, tương đương 44,49 tấn/ha Bảng 3.4 Ảnh hưởng phân bón tới số tiêu chí chất lượng cải bắp Hàm lượng chất khô Hàm lượng Protein Hàm lượng vitamin C CT0 6,94 1,06 362,38 CT1 6,59 0,99 316,58 CT2 6,14 1,04 355,89 Công thức Chất lượng cải bắp đánh giá thông qua hàm lượng chất khô, hàm lượng protein tổng số Vitamin C Kết Bảng 3.4 cho thấy dường chất lượng cải bắp phun phân bón khơng cơng thức đối chứng Điều chất protein, vitamin C chủ yếu tổng hợp từ chất dinh dưỡng bổ sung từ phân bón gốc, phân bón chủ yếu bổ sung nguyên tố vi lượng, chất kích thích sinh trưởng nguồn gốc tự nhiên cho Kết đơn giản hàm lượng chất khô cải bắp bón phân bón thấp nên chứa protein vitamin Đánh giá cảm quan cho thấy sử dụng phân bón cơng thức rau cải bắp cứng công thức lại Đối với rau ăn lá, rau ăn mềm yếu tố cân nhắc để lựa chọn [9] Tuy nhiên, với suất tăng 15% lượng protein chuyển hóa từ cơng thức phân bón lớn hơn, nghĩa khả chuyển hóa phân bón vơ phân chuồng cơng thức bón bổ sung phân bón tốt hơn, phối hợp sử dụng phân bón để giảm thiểu sử dụng phân hóa học mà thu cải bắp có suất chất lượng cải thiện 3.4 Ảnh hưởng phân bón đến tính an toàn rau cải bắp Bảng 3.5 Kết đánh giá mức độ an toàn sinh học cải bắp theo cơng thức phân bón Tên tiêu Hàm lượng Nitrat (mg/kg) CT0 CT1 CT2 589,7 572,38 654,35 Hàm lượng chì (mg/kg) Khơng phát (LOD=0,03) Khơng phát (LOD=0,03) Không phát (LOD=0,03) Hàm lượng cadimi (mg/kg) Không phát (LOD=0,03) Không phát (LOD=0,03) Không phát (LOD=0,03) Hàm lượng thủy ngân (mg/kg) Không phát (LOD=0,01) Không phát (LOD=0,01) Không phát (LOD=0,01) Hàm lượng Asen (mg/kg) Không phát (LOD=0,04) Không phát (LOD=0,04) Không phát (LOD=0,04) Ảnh hưởng công thức phân bón đến tiêu chí an tồn thực phẩm thực Phòng phân tích chất lượng thực phẩm, Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn đo lường chất lượng (Quatest 1) Kết thể Bảng 3.5 Có thể nhận thấy cơng thức bón phân đạt mức độ an tồn thực phẩm, dư lượng nitrat tương đối cao Hàm lượng Nitrat sản phẩm ảnh hưởng nhiều việc bón phân, quy trình chăm sóc hành sử dụng lượng phân đạm lớn Cùng với việc chăm sóc bón phân, yếu tố thời tiết việc thu hoạch sau gặp trời mưa nguyên nhân dẫn đến dư lượng nitrat sản phẩm tăng so với không mưa Dư lượng nitrat công thức đạt vượt q 500 mg/kg, cơng thức CT2 có dư lượng cao nhất, lên đến 654,35 mg/kg Kết gợi ý sử dụng cơng thức phân bón CT1 an tồn Kết phân tích Bảng 3.5 cho thấy sản phẩm không chứa dư lượng kim loại nặng (chì, asen, cadimi, thủy ngân) Số 60 - Tháng 09/2019 THÔNG TIN KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ HẠT NHÂN KẾT LUẬN Các cơng thức phân bón vi lượng chứa chitosan xanthan chiếu xạ với hàm lượng 50 75 ppm áp dụng cải bắp Kết cho thấy, phân bón có tác dụng kích thích sinh trưởng mạnh non, song hiệu ứng khơng lớn q trình phát triển bắp, phần khơng tưới phân bón sau bắp Phân bón không ảnh hưởng đến đặc điểm nông sinh học thời gian sinh trưởng cải bắp Việc sử dụng phân bón giúp giảm thiểu lượng phân bón gốc, song cho suất chất lượng cải thiện Năng suất cải bắp tăng mạnh phân bón góp phần hạn chế sâu bệnh hại Kết khảo nghiệm diện hẹp cho thấy chất lượng rau cải bắp phun phân bón có hàm lượng chất khô thấp, nghĩa chứa nhiều nước Chất lượng cảm quan rau mềm Phân tích tính an tồn cho thấy tất cơng thức phân bón có dư lượng nitrat mức cao, không bị ô nhiễm kim loại nặng Công thức CT1 giúp giảm dư lượng nitrat so với đối chứng, gợi ý cơng thức phân bón Rocket phù hợp cải bắp, giúp tăng suất chất lượng bắp, giảm thiểu sử dụng phân bón gốc Nguyễn Văn Bính, Lê Thị Minh Lương, Trần Minh Quỳnh Trung tâm Chiếu xạ Hà Nội Dương Kim Thoa Viện Nghiên cứu Rau _ TÀI LIỆU THAM KHẢO Robert J Woods, Alexei K Pikaev Applied Radiation Chemistry: Radiation Số 60 - Tháng 09/2019 processing John Wiley & Sons Inc New York, 1994 Muley AB, Shingote PR, Patil AP, Dalvi SG, Suprasanna P Gamma radiation degradation of chitosan for application in growth promotion and induction of stress tolerance in potato (Solanum tuberosum L.) Carbohydrat polymers 2019: 210; 289-301 Eric Hall and Amato J Giaccia Radiobiology for the radiologist, 6th Edn Lippincott Wilkins & Williams, Philadelphia, USA, 2006 Michael P Tombs, Stephen E Harding An Introduction to Polysaccharide Biotechnology Taylor & Francis, 1998 IAEA-TECDOC-1324 Radiation synthesis and modification of polymers for biomedical applications IAEA 2002 Yoshii F, Nagasawa N, Kume T, Yagi T, Ishii K, Relleve LS, Puspitasari T, Quynh TM, Luan LQ, Hien NQ Proceedings of the FNCA workshop on application of electron accelerator JAERI-Conf 2003-016 2003 p.43 Trần Minh Quỳnh, Nguyễn Văn Bính, Trần Xuân An Nghiên cứu tạo xanthan khối lượng phân tử thấp phương pháp chiếu xạ Tạp chí Khoa học & Cơng nghệ Việt Nam 2018: 60(3); 41-44 Trần Minh Quỳnh, Nguyễn Văn Bính, Nguyễn Thị Thơm, Hồng Đăng Sáng, Trần Băng Diệp Nghiên cứu lựa chọn phân đoạn chitosan có khả kích thích sinh trưởng tốt hàm lượng bổ sung vào phân bón Báo cáo chuyên đề 7.10, đề tài KHCN cấp quốc gia, mã số ĐTĐLCN 16/19 Hà Nội 2019 Bộ Nông nghiệp PTNT, 2001 Tiêu chuẩn ngành 10TCN 442:2001 Quy trình kỹ thuật sản xuất cải bắp an toàn ... từ chất dinh dưỡng bổ sung từ phân bón gốc, phân bón chủ yếu bổ sung nguyên tố vi lượng, chất kích thích sinh trưởng nguồn gốc tự nhiên cho Kết đơn giản hàm lượng chất khơ cải bắp bón phân bón. .. phát triển bắp, phần khơng tưới phân bón sau bắp Phân bón khơng ảnh hưởng đến đặc điểm nơng sinh học thời gian sinh trưởng cải bắp Vi c sử dụng phân bón giúp giảm thiểu lượng phân bón gốc, song... thức phân bón lớn hơn, nghĩa khả chuyển hóa phân bón vơ phân chuồng cơng thức bón bổ sung phân bón tốt hơn, phối hợp sử dụng phân bón để giảm thiểu sử dụng phân hóa học mà thu cải bắp có suất chất