Ngô (Zea mays L.) là cây lương thực có giá trị dinh dưỡng cao, được sử dụng làm thức ăn cho người, động vật và nguyên liệu thô trong các ngành công nghiệp. Nghiên cứu này được tiến hành nhằm đánh giá hiệu quả của phân bón nano oxit kẽm khi phun qua lá tới sinh trưởng, năng suất và chất lượng ngô trồng tại Phú Bình, Thái Nguyên.
Tạp chí phân tích Hóa, Lý Sinh học - Tập 25, Số 2/2020 ẢNH HƯỞNG CỦA PHÂN BÓN NANO KẼM OXIT ĐẾN SINH TRƯỞNG, NĂNG SUẤT, CHẤT LƯỢNG NGÔ TRỒNG TẠI PHÚ BÌNH, THÁI NGUN Đến tồ soạn 24-12-2019 Trần Quốc Toàn Trường Đại học Sư phạm – Đại học Thái Nguyên Đặng Thị Hồng Phương Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên, Trung Tâm Nhiệt Đới Việt - Nga Đặng Văn Thành Trường Đại học Y Dược – Đại học Thái Nguyên Hà Xuân Linh Khoa Quốc Tế – Đại học Thái Nguyên SUMMARY EFFECTS OF ZnO NANO FERTILIZER ON GROWTH, YIELD AND QUALITY OF MAIZE (Zea mays L) IN PHU BINH, THAI NGUYEN Zinc (Zn) is a micronutrient, which is involved in activating many physiological and biochemical processes The Zinc deficiency is a worldwide nutritional constraint for crop production in many types of soil, particularly in maize growing This study was carried out in 2019 summer - autumn to evaluate the effect of ZnO nano fertilizer on growth, yield and quality of Maize (Zea mays L) in Phu Binh, Thai Nguyen In one crop maize were sprayed with ZnO nano fertilizer with fertilizer formulas: 10ppm ZnO/m2, 30ppm ZnO/m2, 50ppm ZnO/m2, 70ppm ZnO/m2 and one control formula in which no ZnO nano was used The results showed that dose 50ppm ZnO/m 2/crop resulted was the best formula, highest yield, increased more 23,7% compared with the control formula These results have important implications for guiding the rational application of ZnO nano fertilizer and improving the grain yield of maize in Thai Nguyen province Keywords: ZnO, nano, fertilizer, maize, growth, yield chìa khóa để trì tăng suất ngơ Ngồi chất dinh dưỡng đa lượng (N, P, K), ngơ cịn cần chất dinh dưỡng vi lượng (Zn, B, Cu, Fe…) Trong số chất dinh dưỡng vi lượng, kẽm coi nguyên tố quan trọng nhất, kẽm nguyên tố thiết yếu cho sinh trưởng phát triển khỏe mạnh ngơ, ảnh hưởng đến q trình quang hợp, tổng hợp protein, chống chịu trước loại dịch bệnh [3] Ngô trồng nhạy cảm tình trạng thiếu kẽm có mức tiêu thụ kẽm cao hecta Do đó, ứng dụng phân MỞ ĐẦU Ngô (Zea mays L.) lương thực có giá trị dinh dưỡng cao, sử dụng làm thức ăn cho người, đông vật nguyên liệu thô ngành công nghiệp [1] Ở Việt Nam, ngô lương thực quan trọng thứ hai sau lúa trồng nhiều vùng sinh thái khác coi trồng xóa đói giảm nghèo tỉnh có điều kiện khó khăn [2] Năng suất ngô bị ảnh hưởng biến đổi khí hậu tình trạng thiếu chất dinh dưỡng, việc cung cấp chất dinh dưỡng thiết yếu 77 bón kẽm biện pháp hữu hiệu để cải thiện suất chất lượng ngơ [3-4] Phân bón kẽm thường hợp chất vô cơ, chelat tổng hợp Tuy nhiên việc bón phân kẽm vào đất dễ bị rửa trơi, cho hiệu thấp pH đất cao, gây ngộ độc gây chua đất Hiện giới, phương pháp phun nano oxit kẽm qua coi phương pháp đơn giản, hiệu để cung cấp lượng vi lượng kẽm thiết yếu cho ngô [5] Nhờ có kích thước nhỏ, hoạt tính phản ứng cao, hạt nano oxit kẽm dễ dàng xâm nhập vào tế bào để tham gia vào trình tổng hợp enzyme cần thiết cho việc gia tốc trình trao đổi chất cây, kích thích q trình sinh lý Ở nghiên cứu trước [6] chế tạo thành cơng nano oxit kẽm (có kích thước hạt 20-60 nmm) phương pháp điện hóa Nghiên cứu tiến hành nhằm đánh giá hiệu phân bón nano oxit kẽm phun qua tới sinh trưởng, suất chất lượng ngơ trồng Phú Bình, Thái Nguyên THỰC NGHIỆM 2.1 Nguyên liệu hóa chất Phân bón nano kẽm oxit có kích thước hạt từ 20-60 nm, pha nước cất hai lần với nồng độ thích hợp, sau đem rung siêu âm 10 phút, để lắng cho vào lọ bảo quản Giống ngô lai NK4300 Công ty Syngenta Việt Nam cung cấp 2.2 Phương pháp nghiên cứu - Địa điểm thời gian: Thí nghiệm tiến hành Huyện Phú Bình, tỉnh Thái Nguyên vụ Hè – Thu năm 2019, từ 20/6/2019 đến 20/10/2019 - Bố trí thí nghiệm: thí nghiệm bố trí theo phương pháp ngẫu nhiên hồn chỉnh gồm 05 cơng thức, 03 lần lặp lại Các công thức bao gồm: Công thức (CT1- đối chứng): không phun dung dịch nano ZnO Công thức (CT2): phun dung dịch nano ZnO, 10ppm ZnO/m2/vụ Công thức (CT3): phun dung dịch nano ZnO, 30ppm ZnO/m2/vụ Công thức (CT4): phun dung dịch nano ZnO, 50ppm ZnO/m2/vụ Công thức (CT5): phun dung dịch nano ZnO, 70ppm ZnO/m2/vụ - Thời điểm phun: phun qua giai đoạn: - (30% công thức ); - 10 (30% công thức); trổ cờ hoa (40% cơng thức) - Thí nghiệm có lượng phân bón: 150kg N + 90 kg P2O5 + 90 kg K2O + phân hữu vi sinh)/ha [7] - Diện tích thí nghiệm 14,0m2 Khoảng cách trồng: 70 cm x 25 cm Mật độ trồng 6,5 vạn cây/ha - Việc phân tích, theo dõi chăm sóc theo qui trình chăm sóc ngơ [7-8] - Số liệu tổng hợp xử lý thống kê phần mềm Excel SAS 8.0 2.3 Các tiêu theo dõi Các tiêu theo dõi ngơ gồm có: thời gian sinh trưởng (ngày); tiêu hình thái: chiều cao (cm), chiều cao đóng bắp (cm), số diện tích (lá); tình hình sâu bệnh hại (điểm); suất yếu tố cấu thành suất; chất lượng ngô KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Ảnh hưởng nano oxit kẽm đến thời gian sinh trưởng ngô Kết bảng cho thấy, công thức phun nano oxit kẽm (CT2 đến CT5) cho thời gian trổ cờ, tung phấn, phun râu, chín sinh lý giảm từ 3- ngày so với công thức đối chứng CT1, CT4 cho thời gian sinh trưởng ngắn Khi tăng nồng độ nano oxit kẽm thời gian trổ cờ, tung phấn, phun râu, chín sinh lý có xu hướng giảm dần (trừ CT5) Điều giải thích hạt nano oxit kẽm có kích thước nhỏ kích thước kênh dẫn màng tế bào (50 nm), chúng dễ dàng xâm nhập vào tổ chức bên tế bào để tham gia vào trình tổng hợp enzyme cần thiết cho việc tăng tốc trình trao đổi chất [9-10] 78 3.2 Ảnh hưởng nano oxit kẽm đến tiêu hình thái cây ngô Kết bảng cho thấy, công thức phun nano oxit kẽm (CT2 đến CT5) làm tăng chiều cao cây, chiều cao đóng bắp, số lá/cây, số diện tích so với cơng thức đối chứng (CT1), CT4 cho tiêu hình thái ngô lớn mức tin cậy 95% Điều chứng tỏ CT4 cung cấp vi lượng kẽm cho cách cân đối, phù hợp, giúp điều hòa sinh trưởng phát triển tốt Nano oxit kẽm có khả xúc tác quang, làm tăng khả quang hợp ngô, tạo nhiều lượng cho trình phát triển sinh trưởng trồng, làm tăng mạnh số diện tích [9] Bảng Ảnh hưởng nano oxit kẽm đến thời gian sinh trưởng ngô Thời gian từ trồng đến (ngày) Chín Trổ Tung Phun sinh cờ phấn râu lý Công thức CT1(ĐC) 62 65 67 108 CT2 58 61 63 104 CT3 58 60 62 103 CT4 57 58 60 102 CT5 59 61 63 103 Bảng Ảnh hưởng nano oxit kẽm đến tiêu hình thái ngơ Cơng thức Chiều cao (cm) Chiều cao đóng bắp (cm) Số lá/cây (lá) Chỉ số diện tích (m2 lá/m2 đất) CT1(ĐC) CT2 CT3 CT4 CT5 LSD0.05 CV% 235,4d 240,3ab 239,8bc 242,5a 237,6cd 2,53 0,58 111,8bc 112,5bc 112,8b 115,2a 110,9c 1,71 0,84 19,6b 19,5b 20,1a 20,4a 20,2a 0,45 1,24 3,60d 3,83c 4,02b 4,15a 4,04b 0,11 1,52 Ghi chú: LSD0,05 khác biệt có ý nghĩa thống kê nhỏ CV% hệ số biến thiên Các chữ a, b, c, d khác biệt có ý nghĩa mức 95% 3.3 Ảnh hưởng nano oxit kẽm đến khả chống chịu sâu bệnh hại ngô Bảng Ảnh hưởng nano oxit kẽm đến mức độ nhiễm sâu bệnh hại ngô Công thức Sâu đục thân (điểm) Bệnh khô vằn (điểm) Bệnh đốm nhỏ (điểm) Bệnh gỉ sắt (điểm) CT1 (ĐC) 2 CT2 CT3 CT4 CT5 1 1 1 1 1 1 1 1 Ghi chú: Sâu đục thân, Bệnh khô vằn, bệnh đốm nhỏ, bệnh rỉ sắt đánh giá theo thang điểm 1-5 AVRDC Điểm 1: khoẻ; điểm yếu Kết theo dõi khả chống chịu sâu bệnh hại ngô (bảng 3) cho thấy, bệnh khô vằn, 79 bệnh đốm nhỏ, bệnh gỉ sắt xuất công thức mức nhẹ (điểm 1-2) Các công thức phun nano oxit kẽm (CT2 đến CT5) bị nhiễm sâu đục thân bệnh hại mức nhẹ (điểm 1), cịn cơng thức đối chứng CT1 bị nhiễm mức trung bình (điểm 3) Nguyên nhân nano oxit kẽm có hoạt tính kháng khuẩn, thúc đẩy phát triển hệ thống miễn dịch trồng giúp trồng chống lại bệnh hại Các ion Zn2+ tạo từ vật liệu phá hủy màng tế bào vi sinh vật, peroxide sinh từ bề mặt ZnO ức chế việc phát triển vi sinh vật [11-12] 3.4 Ảnh hưởng nano oxit kẽm đến suất yếu tố cấu thành suất ngô Kết bảng bảng cho thấy công thức phun nano oxit kẽm (CT2-CT5) cho yếu tố cấu thành suất suất ngơ cao cơng thức đối chứng mức có ý nghĩa thống kê 95% Trong CT4 (phun 50ppm ZnO/m2/vụ) công thức cho yếu tố cấu thành suất suất ngô cao nhất, suất thực thu tăng 23,7% so với công thức đối chứng CT1 Bảng Ảnh hưởng nano oxit kẽm đến yếu tố cấu thành suất ngô Công thức CT1 (ĐC) CT2 CT3 CT4 CT5 LSD0.05 CV% Số bắp/cây (bắp) 1 1 Chiều dài bắp (cm) 16,88d 17,82b 18,12ab 18,36a 17,32c 0,35 1,07 Đường kính bắp (cm) 4,11c 4,78b 4,91ab 5,12a 4,80b 0,32 3,6 Ghi chú: LSD0,05 khác biệt có ý nghĩa thống kê nhỏ CV% hệ số biến thiên Các chữ a, b, c, d khác biệt có ý nghĩa mức 95% Số hàng hạt/bắp (hàng) 13,3c 14,2b 14,5ab 14,8a 14,3b 0,28 1,10 Số hạt/hàng (hạt) 35,18b 37,19ab 36,63ab 37,91a 36,95ab 2,02 3,01 Khối lượng 1000 hạt (gam) 229,20b 237,13a 238,05a 236,80a 237,93a 2,11 0,49 3.5 Ảnh hưởng nano oxit kẽm đến chất lượng hạt ngô Kết bảng cho thấy, hàm lượng tinh bột, đường, xenlulozơ, protein công thức phun nano oxit kẽm khơng có khác biệt nhiều so với cơng thức đối chứng, chứng tỏ chất lượng hạt ngô không bị ảnh hưởng phân bón nano oxit kẽm phun qua Hàm lượng Zn mẫu ngô cơng thức thí nghiệm đáp ứng tiêu chuẩn an toàn theo qui định tổ chức Y tế giới (WHO) Bảng Ảnh hưởng nano oxit kẽm đến suất ngô Năng suất Năng suất % so với Công đối lý thuyết thực thu thức (tạ/ha) (tạ/ha) chứng CT1 (ĐC) 69,71c 63,04d 100,0 b c CT2 81,40 72,36 114,8 b b CT3 82,18 75,48 119,7 CT4 86,36a 78,05a 123,7 b c CT5 81,72 73,16 116,0 LSD0.05 1,70 1,52 CV% 1,16 1,15 80 Bảng Kết phân tích chất lượng ngơ hạt sau thu hoạch Công thức Tinh bột (g/100g) CT1(ĐC) CT2 CT3 CT4 CT5 32,54 31,48 32,86 33,15 33,31 Đường (g/100g) Xenlulozơ (g/100g) 8,45 8,82 9,17 9,38 8,98 Giới hạn cho phép WHO 7,10 7,25 7,51 7,43 7,33 % Protein 10,18 10.50 10,81 10.96 10.85 Zn (g/100g) 0,068 0,065 0,071 0,066 0,070 0,2 Muhammad Khalid Shabaz, Hakoomat Ali, Muhammad Sajjad, Syed Ahsan Nawaz Shah and Saif-ul-Malook (2015), ‘’Role of Zinc Nutrition in Maize for Growth and Yield: An Overview’’ , American-Eurasian J Agric & Environ Sci., 15 (7), 1323-1330 Azeem Tariq, Shakeel A Anjum, Mahmood A Randhawa, Ehsan Ullah, Muhammad Naeem, Rafi Qamar, Umair Ashraf1, Mubashar Nadeem (2014), “Influence of Zinc Nutrition on Growth and Yield Behaviour of Maize (Zea mays L.) Hybrids”, American Journal of Plant Sciences, 5, 2646-2654 Rameshraddy, Mahesh Salimath , K.N Geetha and A.G Shankar, ZnO Nanoparticle Improves Maize Growth (2018), “Yield and Seed Zinc under High Soil pH Condition”, International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 7(12),1593-1601 Dang Thi Hong Phuong, Dang Van Thanh, Nguyen Phuong Chi, Le Thi Quynh, Nguyen Xuan Hoa, Ha Xuan Linh, Nguyen Nhat Huy (2019), “A Rapid and Facile Electrochemical Approach for Producing ZnO Nanocrystals”, Journal of Electronic Materials, https://doi.org/10.1007/s11664-019-07749-8_ 2019 KẾT LUẬN Phân bón nano oxit kẽm phun qua kích thích sinh trưởng phát triển ngô, giúp ngô phát triển tốt, cho suất cao, chất lượng tốt, chống chịu tốt với sâu bệnh hại Giống ngô lai NK4300 sinh trưởng phát triển thuận lợi vùng đất Thái Nguyên, cho suất cao phun nano oxit kẽm với nồng độ từ 10-70 ppm ZnO/m2/vụ Khi phun dung dịch nano ZnO với nồng độ 50ppm ZnO/m2/vụ thích hợp cho sinh trưởng, phát triển cây, cho suất cao (78,05 tấn/ha), không làm ảnh hưởng đến chất lượng ngô Từ kết thu cho thấy cần tiếp tục thử nghiệm phân bón nano oxit kẽm chế tạo vụ tiếp theo, trồng khác để ứng dụng đại trà sản xuất nơng nghiệp Thái Nguyên nói riêng Việt Nam nói chung Lời cảm ơn: Các tác giả xin chân thành cảm ơn Bộ GD&ĐT hỗ trợ kinh phí cho nghiên cứu thông qua đề tài cấp Mã số B2018-TNA-60 TÀI LIỆU THAM KHẢO H Liu, W Gan , Z Renge, P Zhao (2016), “Effects of zinc fertilizer rate and application method on photosynthetic characteristics and grain yield of summer maize”, Journal of Soil Science and Plant Nutrition, 16 (2), 550-562 Trần Trung Kiên (2018), Nghiên cứu tuyển chọn giống số biện pháp kĩ thuật canh tác thích hợp cho ngơ đất dốc tỉnh Yên Bái, Báo cáo tổng kết đề tài KH&CN cấp Bộ Mã số B2016-TNA-09-QG (Xem tiếp Tr 93) 81 ... nhằm đánh giá hiệu phân bón nano oxit kẽm phun qua tới sinh trưởng, suất chất lượng ngô trồng Phú Bình, Thái Nguyên THỰC NGHIỆM 2.1 Nguyên liệu hóa chất Phân bón nano kẽm oxit có kích thước hạt... quang hợp ngô, tạo nhiều lượng cho trình phát triển sinh trưởng trồng, làm tăng mạnh số diện tích [9] Bảng Ảnh hưởng nano oxit kẽm đến thời gian sinh trưởng ngô Thời gian từ trồng đến (ngày)... c, d khác biệt có ý nghĩa mức 95% 3.3 Ảnh hưởng nano oxit kẽm đến khả chống chịu sâu bệnh hại ngô Bảng Ảnh hưởng nano oxit kẽm đến mức độ nhiễm sâu bệnh hại ngô Công thức Sâu đục thân (điểm) Bệnh