Bài viết khảo sát ảnh hưởng của nano FeAl LDHs ở hai nồng độ 30 và 60 mg/L lên lúa Jasmine 85 trồng trên đất phèn ở nhà lưới. Mời các bạn cùng tham khảo bài viết để nắm chi tiết nội dung nghiên cứu.
Kết nghiên cứu khoa học BVTV – Số 2/2018 ẢNH HƢỞNG CỦA CHẾ PHẨM NANO FeAL LDHs LÀM GIẢM TÁC HẠI CỦA PHÈN LÊN CÂY LÖA (Oryza sativa L IR841-85) TRONG NHÀ LƢỚI Effecting of FeAl LDHs Product for Reducing Harmful Effect of Acidic Soil on Jasmine 85 Rice at Greenhouse 1 Nguyễn Thị Nhƣ Quỳnh , Dƣơng Đức Hiếu , Nguyễn Thị Phƣơng Phong Nguyễn Tiến Thắng Ngày nhận bài: 06.12.2017 Ngày chấp nhận: 23.04.2018 Abstract Acidic soil containing high amount of Fe 2+ 3+ and Al ions can cause toxicity to rice plants, subsequently reducing the rice yield FeAl LDHs nanoparticles can be used as a promising material for acidic soil due to possessing high capacity to prevent the penetration of Fe 2+ into plant To determine the efficiency activity of FeAl LDHs nanoparticles, the nanoparticles at 30 and 60 mg/L concentration were sprayed on leaves of rice Jasmine 85 on day 15 th and 30 th after sowing under greenhouse condition The results showed that, the treated rice presented enhanced growing in comparison to the control rice through the enhancement in related physiology and biochemistry parameters Thus, the resistance to acid soil of FeAl LDHs nanoparticles on rice was determined Key words: Acidic soil, Jamin 85 rice, FeAl LDHs nanoparticles ĐẶT VẤN ĐỀ * Hạt nano MgAl LDH (layered double hydroxides) thuộc nhóm có tên gọi anionic clay minerals (khống ion âm) Cơng thức hóa học II III x+ tổng quát LDHs có dạng [M 1-x M x(OH)2] n– II [A ]x/n.yH2O, M ion kim loại hóa trị 2+ 2+ 2+ III Mg , Ca , Zn ,… M ion kim loại hóa trị 3+ 3+ 3+ n3 như: Al , Fe , Cr ,… A ion âm Cl , 2CO3 , NO3 , … Những ion âm diện lớp vật liệu mạng tinh thể, x tỷ lệ 2+ 2+ 3+ phân tử M /(M + M ), thường khoảng 0,2 - 0,33 Cấu trúc LDHs tương đồng với cấu trúc khoáng bruxit, dạng tinh thể tám mặt, hình lục giác với đỉnh ion 2+ hydroxide gói chặt ion Mg bên LDHs có diện tích bề mặt lớn khả trao đổi ion tốt Sự phân bố đồng ion kim loại dạng tinh thể giúp ổn định cấu trúc Viện Sinh học nhiệt đới, Viện Hàn lâm KH & CN VN Trường Đại học KHTN Tp HCM Trường Đại học Nguyễn Tất Thành 42 điều kiện khử (Duan Evans, 2005) Hạt nano LDHs thường dùng làm vật liệu mang hoạt chất sinh học làm thuốc trừ sâu, trừ cỏ (Li Duan, 2006) Đồng sông Cửu Long vùng trồng lúa lớn Việt Nam Tuy nhiên khoảng ½ diện tích đất canh tác lúa bị nhiễm phèn, đặc biệt phèn gây ngộ độc sắt (Ngơ Ngọc Hưng, 2010) có biểu như: lúc đầu xuất đốm nâu nhỏ li ti thứ hai, chúng lan rộng làm có màu nâu, có cuộn tròn lại Trong trường hợp ngộ độc Fe nặng, có màu nâu sậm chết Điều ảnh hưởng lên tăng trưởng khả đẻ nhánh lúa, làm hệ thống rễ trở nên thô cứng có màu vàng nâu sậm Rễ lúa bị ảnh hưởng phèn sắt thường phát triển, màu vàng nâu, có Fe bám bên ngồi (Sahrawat cộng sự, 1996) làm giảm đáng kể sản lượng lúa Kết nghiên cứu sử dụng hạt nano FeAl LDH điều kiện phòng thí nghiệm Kết nghiên cứu khoa học lúa bị nhiễm phèn cho thấy, hạt nano FeAl LDH có khả ức chế xâm nhập ion Fe Các tiêu sinh trưởng lúa bị phèn xử lý dịch huyền phù nano FeAl tốt so với đối chứng (Nhu Quynh T Nguyen cộng sự, 2013) Nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng nano FeAl LDHs hai nồng độ 30 60 mg/L lên lúa Jasmine 85 trồng đất phèn nhà lưới VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Vật liệu Giống lúa Oryza sativa L IR841-85 (Jasmin 85) để tiến hành thí nghiệm kháng phèn, Viện lúa Đồng sơng Cửu Long cung cấp Chế phẩm nano FeAl LDHs hai nồng độ 30 60 mg/L bổ sung thêm 1,1% HEC nước cất Phun xử lý 10 ml chế phẩm (nồng độ 30 60 mg/L) pha lít nước diện tích 500 m (Nhu Quynh T Nguyen vả cộng sự, 2013) BVTV – Số 2/2018 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu Bố trí thí nghiệm Thí nghiệm bố trí hồn tồn ngẫu nhiên, lần lặp lại với 06 nghiệm thức DC, DC-30, DC60, DC-P, PC-30, PC-60 (Bảng 1) Diện tích thử nghiệm 2m (1mx2m) cho nghiệm thức Hạt lúa Jasmine 85 gieo sạ với mật độ 16g/m (160kg/ha) Thời gian thí nghiệm từ tháng tới tháng năm 2013 nhà lưới Isarel Viện Sinh học nhiệt đới Cây lúa Jasmin 85 trồng đất trồng lấy Thủ Đức đất trồng lúa bị nhiễm phèn lấy Trại nghiên cứu đất phèn Tân Lập, Mộc Hóa-Long An, cơng thức có lớp đất dày từ 28 - 30 cm, pH nước ± 0,5, nhiệt độ 35 o ± C, nước ngập qua đất cm bổ sung lượng nước giảm xuống bốc thoát nước nước giếng khoan pH 6,5 ± 0,5 Lúa trồng bón đạm kali theo đợt, 10, 20 30 ngày sau gieo sạ dựa theo phương pháp canh tác đồng Trại Nghiên cứu phèn Tân Lập, Mộc Hóa, Long An Bảng Bố trí nghiệm thức thí nghiệm Nghiệm thức Mô tả nghiệm thức Dc Lúa trồng đất không phèn DC-30 Lúa trồng đất không phèn xử lý chế phẩm nồng độ 30mg/L DC-60 Lúa trồng đất không phèn xử lý chế phẩm nồng độ 60mg/L DC-P Lúa trồng đất phèn CP-30 Lúa trồng đất phèn xử lý chế phẩm nồng độ 30mg/L CP-60 Lúa trồng đất phèn xử lý chế phẩm nồng độ 60mg/L Đánh giá tiêu sinh lý, sinh hóa giống lúa thí nghiệm Cây lúa sau 15 30 ngày gieo sạ xử lý chế phẩm với nồng độ 30 60 mg/l Sau 17 ngày xử lý chế phẩm, tiến hành thu số liệu tiêu sinh lý: chiều cao thân, chiều dài rễ, trọng lượng tươi, trọng lượng khô Hàm lượng chlorophyll xác định phương pháp Arnon (1949) Các tiêu sinh hóa lúa đánh giá thơng qua nồng độ Fe, Al, P tổng diện rễ lúa Hàm lượng sắt, nhôm xác định KIT máy Spectrophotometer ® SpectroDirect, hãng Lovibonb Xác định hàm 43 Kết nghiên cứu khoa học lượng sắt tổng dùng phương pháp 222-Fe, với thuốc thử có giới hạn đo (0,1 – 3,0 mg/L Fe) Xác định hàm lượng nhôm tổng dùng phương pháp 40 – Al, với thuốc thử có giới hạn đo (0,01 – 0,3 mg/L Al) Hàm lượng phospho tổng xác định theo phương pháp chuẩn Việt Nam 4325-86 Phân tích thống kê Phần mềm Graphpad Prism sử dụng để vẽ đồ thị Giá trị cột giá trị trung bình lần lặp lại sai số giá trị biểu thị khác biệt giá trị ± SD KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hƣởng chế phẩm nano FeAl LDHs lên hình thái sinh khối lúa Jasmin 85 Kết khảo sát hình thái Kết lúa thí nghiệm thu nhận vào ngày thứ ngày thứ 17 sau phun xử lý Sau ngày xử lý chế phẩm, chiều dài rễ BVTV – Số 2/2018 chiều cao khơng có khác biệt rõ ràng nghiệm thức, nhìn chung lơ trồng đất bình thường (DC, DC-30, DC60) có chiều dài rễ cao cao lúa trồng đất phèn Sau 17 ngày xử lý chế phẩm, khác biệt nghiệm thức thể rõ (Biểu đồ 1a) Rễ lúa trồng đất phèn có tượng giòn, dễ gãy, ngắn có mảng màu vàng phèn sắt bám vào rễ, chiều dài trung bình rễ 12,2 cm, chiều dài trung bình rễ lơ đối chứng nghiệm thức khác >20,0 cm Một điểm lưu ý lúa trồng đất không phèn (DC, DC-30, DC-60) có chiều dài rễ chiều cao lơ khơng có khác biệt Trong đó, lơ trồng đất phèn có biểu số có màu vàng nhạt đến vàng sậm, thể rõ sau lần lấy số liệu thứ (17 ngày sau sau xử lý chế phẩm) lúa DC-P có nhiều có biểu cháy vàng chiều cao thấp (Biểu đồ 1b) Biểu đồ Chiều dài rễ (a), chiều cao (b) lúa sau 17 ngày xử lý chế phẩm Các lô đối chứng xử lý với hạt nano FeAl LDHs (DC-30 DC-60) khơng có biểu gây ảnh hưởng đến tăng trưởng lúa hai lần lấy số liệu 17 ngày sau xử lý chế phẩm, kết tương đồng với Oancea S Oancea AV (2005) họ khảo sát ảnh 44 hưởng hạt nano LDHs đến mầm bắp, hạt nano LDHs không ảnh hưởng đến phát triển đường kính mầm bắp mà giúp phát triển tốt Ở nghiệm thức lúa trồng đất phèn có xử lý chế phẩm với nồng độ 30 60 mg/L, lúa có biểu bị nhiễm Kết nghiên cứu khoa học độc phèn so với lúa đối chứng trồng đất phèn điều kiện (DC-P) Chiều dài rễ chiều cao trung bình lúa thí nghiệm sau 17 ngày xử lý khác biệt có ý nghĩa mặt thống kê so với lúa nghiệm thức DC-P tương đương với lúa lô trồng đất không bị phèn (Biểu đồ 1) Bước đầu kết luận hạt nano FeAl LDHs khơng ảnh hưởng đến tăng trưởng lúa Jasmine 85 có tác động cải thiện tăng trưởng lúa trồng đất phèn Kết khảo sát sinh khối Trọng lượng tươi (TLT) trọng lượng khô (TLK) lúa sau ngày xử lý chế phẩm khơng thấy có khác biệt đáng kể nghiệm thức Riêng TLT trung bình lúa lơ DC-P thấp nhất, có khác biệt thống kê BVTV – Số 2/2018 với nghiệm thức lại Ngược lại TLK lại cao Đây lúa bị nhiễm độc phèn, rễ phát triển làm cho khô héo, nước làm giảm TLT thấp so với nghiệm thức khác Tuy nhiên, vào ngày thứ 17 sau xử lý chế phẩm, sinh khối lúa tăng lên đáng kể kéo theo khác biệt chúng tăng lên cách rõ ràng TLT trung bình cao lúa trồng đất không phèn xử lý chế phẩm 60 mg/l 3,313 g/cây, cao TLT lô DC 2,425 g/cây TLT lúa lô DC-P thấp đạt 1,839 g/cây, xử lý chế phẩm với nồng độ 30 60 mg/l tăng tương ứng tới 2,635 g/cây 2,191 g/cây Kết tương đương với TLT lúa lô DC (Biểu đồ 2a) Biểu đồ Trọng lƣợng tƣơi (a) trọng lƣợng khô (b) lúa sau 17 ngày xử lý chế phẩm nano FeAl LDHs Tương tự trọng lượng tươi, sau 17 ngày xử lý chế phẩm, TLK lúa có thay đổi đáng kể (Biểu đồ 2b) TLK cao lúa lô nghiệm thức DC CP-30 thấp DC-60 TLK trung bình DC-P nghiệm thức lại thấp khơng có khác biệt đáng kể mặt thống kê Bước đầu kết luận hạt nano FeAl LDHs có tác động làm tăng TLT trung bình lúa, làm to khỏe so với DC Khi so sánh lúa bị nhiễm độc phèn không xử lý xử chế phẩm nồng độ 30 60 mg/l, lúa biểu kháng phèn thông qua tiêu TLT TLK phát triển mạnh Trong đó, xử lý chế phẩm 30 mg/l cho kết TLT TLK trung bình tốt hẳn tương đương với DC trồng đất không nhiễm phèn 45 Kết nghiên cứu khoa học BVTV – Số 2/2018 3.2 Ảnh hƣởng chế phẩm nano FeAl LDHs đến số sinh hóa lúa thí nghiệm Hàm lượng Cholorophyll Ở bảng thể hàm lượng chlorophyll lúa hai giai đoạn phát triển (giai đoạn giai đoạn lúa 17 32 ngày tuổi) Nhìn chung hàm lượng chlorophyll tăng lên từ giai đoạn tới giai đoạn (do lúa phát triển mạnh hơn) Trong đó, lúa nghiệm thức phun xử lý chế phẩm có hàm lượng chlorophyll cao hơn, so với lúa nghiệm thức không phun xử lý chế phẩm Kết tương đồng với Oancea cộng (2009) khảo sát ảnh hưởng hạt nano LDHs đến hàm lượng sắc tố quang hợp bắp Kết cho thấy rằng, hàm lượng Chla cao đối chứng cách đáng kể kết tương đồng với kết nghiên cứu lúa thí nghiệm Ở giai đoạn (sau ngày xử lý chế phẩm), lúa lô DC-60 CP-60 có hàm lượng chlorophyll cao nhất, 44,66 mg/g 32,07 mg/g so với 20,89 mg/g 27,42 mg/g lô DC DCP Ở giai đoạn 2, tương tự, hàm lượng chlorophyll tổng lúa lô DC-60 CP-60 44,89 mg/g 47,47 mg/g, lô DC DC-P 32,06 38,99 mg/g Bảng Hàm lƣợng Chlorophyll lúa sau xử lý 17 Chl a (mg/g) Chl b (mg/g) 17 ngày Chl a+b Chl a (mg/g) Chl b (mg/g) (mg/g) Chl a+b (mg/g) DC 14,46 6,39 20,89 23,89 8,11 32,06 DC-30 24,71 11,20 35,98 21,77 7,48 29,31 DC-60 30,50 14,07 44,66 33,18 11,62 44,89 DC-P 19,22 8,15 27,42 28,91 10,00 38,91 CP-30 21,25 9,52 30,83 24,57 8,86 33,49 CP-60 21,81 10,20 32,07 34,77 12,60 47,47 Hàm lượng chlorophyll tổng nghiệm thức DC-P cao so với nghiệm thức DC hai giai đoạn phát triển (Bảng 2) Do nghiệm thức DC-P, lúa bị ngộ độc phèn, khô, nước làm TLT thấp TLK cao (Biểu đồ 4) hàm lượng chlorophyll lúa cao Trong đó, lúa nghiệm thức có phun xử lý chế phẩm nano FeAl LDHs có hàm lượng chlorophyll cao, gần cao so với lúa lô DC phun chế phẩm (DC-60) lúa bị phèn phun chế phẩm (CP-60) lại biểu sinh trưởng tốt tiêu 46 sinh trưởng tốt (Biểu đồ 2) Hàm lượng Fe, Al Hai độc tố phổ biến đất phèn ảnh hưởng lên lúa Fe Al Đo hàm lượng Fe Al tổng số rễ cho phép đánh giá xâm nhập chúng, giai đoạn sau phun xử lý 17 ngày Cả Fe Al diện rễ nhiều lúa tất công thức, điều rễ nơi tiếp xúc với mơi trường nơi hấp thu khống đất nên hàm lượng Fe nhiều Al Sau 17 ngày xử lý chế phẩm với nồng độ 30 60 mg/l, nghiệm Kết nghiên cứu khoa học BVTV – Số 2/2018 thức DC-30 DC-60, hàm lượng Fe Al lơ lúa thí nghiệm thấp lúa lô DC Điều cho thấy xử lý hạt nano FeAl LDHs ngăn cản trình hấp thu Fe Al từ bên ngồi mơi trường vào Cơng thức lúa trồng đất phèn (DC-P) có hàm lượng Fe, Al rễ cao bị nhiễm độc Fe, Al từ môi trường đất phèn, lúa bị nhiễm phèn phun xử lý chế phẩm với nồng độ 30 (DC-30) 60 mg/l (DC-60) hàm lượng Fe, Al giảm đáng kể, rễ lá, đặc biệt vùng rễ (Bảng 3) Bảng Hàm lƣợng Fe, Al tổng lúa sau 17 ngày xử lý chế phẩm Fe (mg/g) ngày Al (mg/g) 17 17 ngày Lá Rễ Lá Rễ Lá Rễ Lá Rễ 0,012 0,670 0,021 0,905 nd 0,037 nd 0,005 DC-30 nd 0,189 0,019 0,073 nd 0,018 nd nd DC-60 nd 0,124 0,021 0,218 nd 0,013 nd 0,003 DC-P 0,050 4,214 0,029 0,628 nd 0,021 nd 0,014 CP-30 0,036 1,886 0,025 0,182 nd 0,024 nd 0,013 CP-60 0,032 1,654 0,020 0,246 nd 0,015 nd 0,007 DC nd: nồng độ thấp ngưỡng phát kít phân tích Fe 0,1 mg/L với Al 0,01 mg/L Trong đó, hàm lượng Fe lúa cao so với Al Do vậy, lúa nghiệm thức CP-30, CP-60 có kết sinh trưởng phát triển quang hợp tốt so với lúa lô DC-P Điều chứng tỏ, hạt nano FeAl LDHs có khả làm giảm xâm nhập Fe, Al từ bên môi trường đất vào rễ Nhờ làm giảm tác động gây độc Fe Al, giúp sinh trưởng phát triển tốt môi trường đất phèn Tuy hai nồng độ chế phẩm nano FeAl LDHs 30 60 mg/L có biểu tăng cường kháng phèn cho lúa Jasmine 85, khác biệt hiệu kháng phèn chưa rõ, cần có thêm khảo sát bổ sung Kết trùng hợp với kết nghiên cứu ảnh hưởng chế phẩm FeAl LDHs lên lúa trồng thủy canh môi trường phèn điều kiện phòng thí nghiệm nhóm nghiên cứu trước (Nhu Quynh T Nguyen cộng sự, 2013) KẾT LUẬN Chế phẩm nano FeAl LDHs có tác dụng làm giảm tác hại phèn lúa Jasmine 85 trồng đất bị phèn điều kiện nhà lưới biểu qua tiêu sinh trưởng biểu nhiễm độc phèn giảm rõ rệt Chế phẩm nano FeAl LDHs giúp hạn chế xâm nhập độc tố Fe Al cách đáng kể, giúp lúa có khả sinh trưởng phát triển tốt Kết mở triển vọng lớn cho bà nơng dân vùng Đồng Bằng Sơng Cửu Long ứng dụng để phát triển lúa có giá trị kinh tế cao đối phó với tình hình biến đổi khí hậu ngày gia tăng 47 Tổng hợp BVTV - Sè 2/2018 Lời cảm ơn Xin chân thành cảm ơn hỗ trợ phòng Thí nghiệm trọng điểm Quốc gia Tế bào thực vật - Viện Sinh học nhiệt đới Ngồi ra, Cơng trình nghiên cứu hỗ trợ kinh phí thực chương trình nghiên cứu thuộc hướng ưu tiên VAST MS: VAST02.04/12-13 Cửu Long Tạp chí Nông nghiệp Phát triển nông thôn, 17-22 Nhu Quynh T Nguyen, Khanh Linh Truong, Quyet Chien Hua, and Tien Thang Nguyen (2013) Using FeAl LDHs nanoparticles to reduce the harmful effect of iron toxicity on Vietnamese rice Proceedings of IWNA Ba Ria Vung Tau, Vietnam Oancea S, Oancea AV, 2005 Biologycal evaluation of layered double hydroxides effect on the TÀI LIỆU THAM KHẢO growth of the corn plants Lucrări Ştiinţifice Vol 53, Seria Agronomie Arnon DL, 1949 A copper enzyme is isolated Oancea S, Padureanu S, Oancea AV, 2009 chloroplast polyphenol oxidase in Β vulgaries Plant Growth dynamics of corn plants during anionic clays Physiol, 24: 1-15 action Lucrări Ştiinţifice 52: 212-218 Duan X and Evans DG, 2005 Layered Double Sahrawat KL, Mulbah CK, Diatta S, DeLaune Hydroxides Structure and bonding vol 119, Springer- RD, Patrick WH, Singh BN and Jones MP (1996) The Verlag Berlin Heidelberg, Germany role of tolerant genotypes and plant nutrients in the Li F and Duan X , 2006 Application of Layered double hydroxides In Structure and bonding 119, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Germany, 193-223 management of iron toxicity in lowland rice J Agri Sci., Cambridge 126: 143-149 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4325-86 Ngô Ngọc Hưng, 2010 Tính chất hóa học đất phèn vùng sinh thái nông nghiệp đồng sông Phản biện: TS Trần Minh Tiến THÖC ĐẨY VÀ QUẢN LÝ SẢN XUẤT PHÂN HỮU CƠ VI SINH VÌ MỘT NỀN NƠNG NGHIỆP SẠCH VÀ BỀN VỮNG TẠI VIỆT NAM TS Nguyễn Thế Hùng Viện Vật lý, Viện Hàn Lâm Khoa học Công Nghệ Việt Nam MỞ ĐẦU Đầu kỷ 19 (năm 1800) dân số giới gần tỉ Hơn 200 qua dân số giới tăng lên thành 7,5 tỉ (2016) Năm 1840, nhà bác học người Đức Libic phát phân vô chất vi lượng có khả thúc đẩy suất tăng vọt Phân bón vơ giải nạn thiếu lương thực nạn đói 48 bối cảnh tăng dân số vô nhanh chóng Tuy vậy, việc lạm dụng mức phân vô làm nảy sinh nhiều tác dụng phụ nguy hiểm: ô nhiễm môi trường đất nước, tuyệt chủng phát sinh nhiều loại côn trùng sâu bệnh, chai cứng bạc mầu đất trồng Cây trồng không hấp thu hết lượng phân bón vơ cơ, dẫn đến dư thừa, tốn ... LUẬN Chế phẩm nano FeAl LDHs có tác dụng làm giảm tác hại phèn lúa Jasmine 85 trồng đất bị phèn điều kiện nhà lưới biểu qua tiêu sinh trưởng biểu nhiễm độc phèn giảm rõ rệt Chế phẩm nano FeAl LDHs. .. kết luận hạt nano FeAl LDHs có tác động làm tăng TLT trung bình lúa, làm to khỏe so với DC Khi so sánh lúa bị nhiễm độc phèn không xử lý xử chế phẩm nồng độ 30 60 mg/l, lúa biểu kháng phèn thông... thức Dc Lúa trồng đất không phèn DC-30 Lúa trồng đất không phèn xử lý chế phẩm nồng độ 30mg/L DC-60 Lúa trồng đất không phèn xử lý chế phẩm nồng độ 60mg/L DC-P Lúa trồng đất phèn CP-30 Lúa trồng