3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
1.3.3. Nghiên cứu ứng dụng nano trong kích thích sinh trưởng phát triển cây trồng
cây trồng
Vai trò của nano silica (SiO2) cũng được nhiều nhà khoa học quan tâm, đặc biệt là nano silica vô định hình có hoạt tính cao, cây dễ hấp thu. Khi phân tích trên cây lúa cho thấy để thu được 1 tấn thóc, cây lúa cây lúa hút khoảng 18 - 20 kg N thì có đến 80 kg SiO2. Như vậy đối với lúa nhu cầu silica còn nhiều hơn N. Mặc dù chưa rõ về vai trò sinh lý của silic trong cây, nhưng thực tế chứng minh cây hút nhiều silic thì có khả năng chống đổ ngã tốt, chống sự xâm nhập của sâu bệnh như sâu đục thân, cuốn lá. Cây được cung cấp đủ silica sẽ tạo chất diệp lục thuận lợi, tăng khả năng quang hợp, tăng hiệu quả sử dụng P và N, giảm thiểu sự mất nước nên có khả năng chống hạn, chống nóng, chống úng tốt, tăng khả năng chống oxy hóa, giảm tác hại do hút quá nhiều Fe, Al và Mn (Siddiqui M.H. và Al-Whaibi M.H., 2014).
Kết quả của nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng nSiO2 tăng cường đáng kể khả năng nảy mầm của hạt cà chua. Áp dụng nSiO2 cải thiện phần trăm hạt giống nảy mầm, nghĩa là thời gian nảy mầm, chỉ số hạt nảy mầm, chỉ số sức sống hạt giống, trọng lượng cây giống tươi và trọng lượng khô (Siddiqui M.H. và Al- Whaibi M.H., 2014).
Kết quả nghiên cứu trên cây ngô (Nguyễn Thùy Châu, 1997) xác nhận việc áp dụng các loại phân bón có chứa nano silica là cây chắc khỏe, năng suất cải thiện và có khả năng chịu hạn tốt hơn.
Chitosan và các dẫn xuất của chúng là các sản phẩm tự nhiên, không độc, phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường. Chúng có thể ứng dụng trong nông nghiệp nhờ các hoạt tính sinh học như: kích thích sự nảy mầm và sinh trưởng thực vật, làm tăng hàm lượng chlorophyll, tăng khả năng hấp thu dinh dưỡng của cây, làm giảmstress ...(Nguyễn Anh Dũng, 2009; Abdel-Mawgoud A.M.R và cs, 2010).
Thí nghiệm nghiên cứu hiệu quả của chitosan (N-axetyl-β-D-glucosamin) đến sinh trưởng, phát triển và sự hình thành năng suất của lúa Khang Dân 18 được tiến hành ở vụ Hè Thu năm 2007. Các cây thí nghiệm được trồng trong chậu vại, diện tích 0,71m2/chậu. Có 2 mức đạm bón: 0,36g N (N1)/chậu và 0,50g N (N2)/chậu với cùng mức lân và kali (0,64 g P2O5 + 0,64 g K2O/chậu). Sau khi cấy 20 ngày, phun chitosan ở 4 nồng độ: 0 ppm; 10 ppm; 20 ppm và 30ppm. Kết quả
cho thấy, phun phun chitosan không ảnh hưởng đến thời gian sinh trưởng và số bông/khóm nhưng làm tăng chiều cao cây và diện tích lá. Phun chitosan cũng làm tăng chỉ số hàm lượng diệp lục (SPAD), tăng cường độ quang hợp ở giai đoạn làm đòng và sau trỗ 20 ngày. Ở mức phân đạm bón thấp, các cây được xử lý chitosan có các yếu tố cấu thành và năng suất cao hơn đối chứng (chitosan 0 ppm). Trong đó, phun chitosan nồng độ 30 ppm cho năng suất cá thể cao nhất, đạt 28,6g hạt/khóm (N1) và 29,9 g hạt/khóm) (Trần Anh Tuấn và Phạm Văn Cường, 2008).
Chitosan oligosaccharid (COS) có tác dụng kích thích sinh trưởng của lạc, tăng khả năng hình thành nốt sần, kích thích sự ra hoa và tăng năng suất của lạc, đặc biệt ở nồng độ COS 100 – 150 ppm. Số lượng và trọng lượng nốt sần của lạc tăng đạt cao nhất (146,5 nốt sần/cây và 1,19g/cây) ở nồng độ COS 100-150 ppm. Đặc tính ra hoa của lạc (thời gian ra hoa, số lượng hoa...) cũng có sự thay đổi ở các lô có xử lý COS. Các yếu tố cấu thành năng suất của lạc tăng ở nồng độ COS 100 – 200 ppm. Ở giai đoạn thu hoạch, các lô có xử lý COS đều có hàm lượng chất khô cao hơn so với đối chứng và COS có nồng độ 100- 150 ppm có hiệu quả nhất đối với khả năng tích lũy chất khô của cây lạc với hàm lượng 26,18- 27,06%. Năng suất đạt cao nhất là 32,82 tạ/ha khi xử lý COS nồng độ 100 ppm, tăng 20,70% (Võ Thị Mai Hương và Trần Thị Kim Cúc, 2012).
Theo Katiyar và cs., 2015 đã cho thấy COS có khả năng kích thích tăng trưởng cây trồng và giảm các tác động xấu của các điều kiện bất lợi đến cây trồng. Chitosan ảnh hưởng đến phản ứng sinh lý khác nhau như khả năng miễn dịch thực vật, cơ chế phòng vệ liên quan đến nhiều enzyme như, phenylalanine amoni lyase, polyphenol oxidase, tyrosine ammonia lyase và enzym chống oxy hóa viz., Hoạt động superoxide dismutase, catalase và peroxide chống lại các điều kiện bất lợi. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng chitosan gây ra cơ chế trong thực vật chống lại nhiều sinh vật (nấm, vi khuẩn và côn trùng) và các yếu tố vô sinh (độ mặn, hạn hán, kim loại nặng và lạnh từ đó nâng cao năng suất cây trồng.
Một nghiên cứu ở mức độ protein cho thấy 105 protein trong lá lúa biểu hiện khác ở các mức độ khác nhau khi sử dụng chitosan, trong đó sự biểu hiện của 3 protein (sinh hóa của quang hợp, chuyển hóa carbohydrate và tế bào oxi hóa khử homeostasis) có sự khác biệt lớn. Hơn 90% các gen tích cực trong lục lạp biểu hiện rất tốt, điều này
cho thấy COS kích thích sự tăng trưởng của cây lúa qua nhiều cơ chế và rất phức tạp trong nhân và lục lạp (Chamnanmanoontham và cs, 2015).
Một nghiên cứu đã chứng minh rằng xử lý hạt giống lúa bằng COS có thể duy trì tăng trưởng và năng suất tiềm năng của cây lúa trong điều kiện gặp hạn hán (Boonlertnirun và cs, 2014).
Nghiên cứu về ảnh hưởng của nano bạc (với các nồng độ: 2, 4, 6, 8, 10 ppm) đến sinh trưởng phát triển, mức độ nhiễm sâu bệnh và năng suất giống cà chua NH2764 trong vụ Đông Xuân 2014 – 2015 tại Nghi Phong, Nghi Lộc, Nghệ An cho thấy: Nano bạc có ảnh hưởng đến thời gian các giai đoạn sinh trưởng; sự sinh trưởng của giống cà chua NH2764. Ở mức nồng độ 4ppm giống cà chua NH2764 có tổng thời gian sinh trưởng dài nhất (132 ngày), số lá trên thân chính và đường kính gốc lớn nhất (lần lượt là 32,3 lá và 13,41 mm). Thời điểm xử lý nano bạc thích hợp nhất vào giai đoạn cây con và thời kỳ ra hoa, có tác dụng thúc đẩy sinh trưởng phát triển của cây cà chua.
Phun nano bạc cho tỷ lệ sâu bệnh hại thấp hơn so với đối chứng. Khi tăng nồng độ chế phẩm nano bạc lên càng cao thì khả năng phòng trừ sâu bệnh hại càng tăng lên. Hiệu lực phòng trừ sâu bệnh cao nhất ở nồng độ 10ppm. Xử lý nano bạc gần với thời điểm sâu bệnh phát triển có hiệu quả cao hơn so với các thời điểm sớm hoặc muộn hơn.
Ở mức nồng độ 4 và 6ppm giống cà chua NH2764 có ưu thế về các yếu tố cấu thành năng suất như tỷ lệ đậu quả, khối lượng quả và khối lượng quả/cây và đạt năng suất cao nhất (tương ứng với 57,82 và 61,47 tấn/ha), cao hơn 26,5 và 34,5% so với đối chứng. Thời điểm phun vào giai đoạn cây con có hiệu quả nhất, làm tăng chỉ số các yếu tố cấu thành năng suất và năng suất cũng đạt cao nhất (45,67 tấn/ha) so với các thời điểm xử lý khác (Nguyễn Văn Hoàn, 2015).
Ảnh hưởng của các hạt nano bạc trên các thông số tăng trưởng thực vật như lá và rễ, chiều dài, bề mặt lákhu vực, chất diệp lục, carbohydrate và protein của cây đậu chung (Phaseolus vulgaris L.) và ngô (Zea mays L.) đã được thử nghiệm. Nghiên cứu này là thực hiện trong một theo khối hoàn toàn ngẫu nhiên, ba lần nhắc lại.. Năm cấp độ của các hạt nano bạc (20,40, 60, 80 và 100 ppm) được sử dụng. Sau khi nảy mầm, cung cấp hàng ngày với 15 ml từ mỗi nồng độ được thực hiện trong 12 ngày trong tăng
trưởng thực vật. Kết quả cho thấy nồng độ nhỏ bằng bạc hạt nano có tác dụng kích thích sự tăng trưởng của cây con, trong khi nồng độ nâng cao gây ra một tác dụng ức chế. Tuy nhiên, tăng nồng độ của các hạt nano bạc 20-60 ppm đã dẫn đến sự gia tăng trong lá và rễ, chiều dài, diện tích bề mặt lá, chất diệp lục, carbohydrate và hàm lượng protein của hai cây trồng thử nghiệm. Ngoài ra, mức thấp nhất của các thông số này là tìm thấy với cây đối chứng, nhưng mức độ nâng cao của các hạt nano bạc dẫn đến việc giảmcác hợp chất này (Hediat M. H. Salama, 2012).
Hay thực hiện thí nghiệm với nano bạc nồng độ 0, 20, 40 và 60 ppm tác động đến sự sinh trưởng và phát triển của cây húng quế (Ocimum Basilium L.)