Nghiên cứu chế tạo chế phẩm nano chitosan/salicylic có tác dụng kháng bệnh trên một số cây trồng chủ lực của tỉnh Trà Vinh theo hướng sản xuất nông sản an toàn bền vững ​
Lượt xem: 3334
1.Sự cần thiết phải thực hiện đề tài Tỉnh Trà Vinh có ưu thế lớn về diện tích đất giồng cát 17.665 ha, rất thích hợp phát triển các loại cây lấy củ, cây ăn quả đặc biệt là cây đậu phộng, năm 2019, tổng diện tích trồng đậu phộng là 4.500 ha với năng suất bình quân 5,4 tấn/ha và đạt sản lượng 24.300 tấn tập trung chủ yếu ở huyện Cầu Ngang, việc canh tác đậu thường bị ảnh hưởng bởi nhiều nấm bệnh gây chết hoặc làm cho cây sinh trưởng kém, năng suất thấp, đặc biệt là bệnh gỉ sắt do nấm Puccinia arachidis gây ra. Cây thanh long là một cây trồng đang phát triển mạnh ở tỉnh Trà Vinh, có diện tích trồng thứ 4 cả nước. Giống thanh long ruột đỏ tại Trà Vinh mang lại hiệu quả cao trong xuất khẩu, việc trồng thanh long cũng gặp nhiều khó khăn như về thời tiết, dịch bệnh, quy trình canh tác chưa hoàn thiện, liên kết sản xuất lỏng lẻo, dịch bệnh thường xuyên xuất hiện trên thanh long như thối cành và thán thư, đặc biệt là bệnh đốm nâu do nấm Neoscytalidium dimidiatum gây ra, tồn tại quanh năm. Canh tác lúa chất lượng cao là mục tiêu phát triển của ngành trồng trọt trong giai đoạn mới của tỉnh Trà Vinh. Trong canh tác lúa, bệnh đạo ôn do nấm Pyricularia oryzae thường xuất hiện và gây hại nặng cho tất cả các vụ lúa trong năm. Nấm bệnh gây bệnh đạo ôn có thể tấn công trên lá, thân, cổ bông, cổ gié hoặc hạt lúa. Trên lá, ban đầu vết bệnh rất nhỏ, nhưng ở giữa vết bệnh, phần tế bào lá đã bị hoại tử và khô xám, sau đó vết bệnh lớn dần và có hình thoi. Khi bệnh nặng, nhiều vết bệnh liên kết với nhau làm cho toàn lá bị "cháy". Lúa bị thiệt hại nặng nhất là khi nấm tấn công trên cổ bông và cổ gié, làm cho toàn bộ bông hoặc gié bị khô và gãy gục. Dịch bệnh đạo ôn ngày càng trở nên khó kiểm soát hơn do ảnh hưởng của thâm canh trong sản xuất nông nghiệp. Việc sử dụng các loại thuốc hóa học tổng hợp liên tục để trừ các bệnh này sẽ gây ra các hệ lụy như nông sản không an toàn, để lại dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, nấm bệnh kháng thuốc, tác động xấu đến môi trường,…

                   Ảnh: Thí nghiệm một loại chế phẩm nano trên cây lúa

Chitosan là một chất hữu cơ sinh học, cấu tạo bởi các đơn phân tử glucosamine, thu được từ chitin có trong vỏ tôm. Chitosan là sản phẩm sinh học, không độc, có khả năng phân hủy trong tự nhiên, không gây ô nhiễm môi trường, có hoạt tính sinh học cao, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực y dược, công nghiệp, công nghệ sinh học, nông nghiệp và môi trường. Chitosan thuộc nhóm độc IV, không độc với con người và môi trường. Chitosan được sử dụng như một chất xử lí hạt giống có nguồn gốc từ thiên nhiên và tăng cường tăng trưởng cho cây trồng, đồng thời cũng là một loại thuốc bảo vệ thực vật sinh học thân thiện với môi trường, giúp cây trồng tạo kháng thể chống lại nấm bệnh. Chitosan làm tăng quang hợp, thúc đẩy và nâng cao tăng trưởng thực vật, kích thích sự hấp thu chất dinh dưỡng. Chitosan phá hủy nang tuyến trùng mà không gây hại cho các sinh vật có lợi trong đất. Chitosan phòng trừ được nhiều bệnh cây trồng do các nhóm vi sinh vật như nấm, vi khuẩn, tuyến trùng gây ra. Chitosan có thể coi như một loại vaccine thực vật. Ở Việt Nam, hiện có 11 công ty đăng ký 29 loại thuốc thương phẩm hoạt chất chitosan, trong đó có 15 loại thuốc thương phẩm đơn chất chitosan (Biogreen 4.5SL, Stop 5SL, 10SL, 15WP, Tramy 2SL…); 01 thuốc thương phẩm hoạt chất Oligo-Chitosan (Risaza 3SL); 13 thuốc thương phẩm của 05 dạng hỗn hợp giữa chitosan với các hoạt chất khác như: Chitosan + Kasugamycin (Premi 25SL), Chitosan tan + nano Ag (Mifum 0.6SL), Chitosan + Ningnanmycin (Hope 20SL, 27WP, 48SL),… để phòng trừ các loại dịch hại như sương mai hại bắp cải; đạo ôn trên lúa; tuyến trùng trên cà rốt, cải xanh, bầu bí, cà phê; héo rũ cà chua; thối nhũn cho hành; thuốc kích thích sinh trưởng cho cà chua, lúa, mía, chè; thán thư trên ớt,…

Axit salicylic là chất rắn, tan ít trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ, thuốc bảo vệ thực vật có hoạt chất axit salicylic và các dẫn xuất axit salicylic thuộc nhóm độc IV, LD50 qua miệng > 10.000 mg/kg, thời gian cách ly 5 - 7 ngày, hầu như không độc hại với người, không độc với tôm, cá và ong. Theo Thông tư số 03/2018/TT-BNNPTNT ngày 09 tháng 02 năm 2018 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn ban hành Danh mục thuốc bảo vệ thực vật được phép sử dụng tại Việt Nam, hiện có 02 công ty đăng ký 01 hoạt chất axit salicylic với 03 tên thương phẩm (Exin 4.5 SC, 2.0SC; Bacla 50SC); 03 công ty đăng ký 02 hoạt chất với 05 tên thương phẩm (Acatonio 75WG, Bracylic 152WP, Sieukhuan 700WP, Dorter 250WP, Shaner super 200WP, 780WP) và 02 công ty đăng ký 03 hoạt chất với 02 tên thương phẩm (AGN-Tonic 18.5SL, Sông Lam 333 50EC) để phòng trừ vàng lá, lem lép hạt, bạc lá, khô vằn trên cây lúa, héo rũ trên cây cà chua; kích thích sinh trưởng cải xanh, lúa,… Cơ chế tác động của axit salicylic: Trong thực vật, axit salicylic có vai trò như một tín hiệu nội bào. Ở điều kiện bình thường, khi không có sự xâm nhiễm của vi khuẩn, nấm bệnh, hàm lượng axit salicylic trong thực vật rất thấp. Khi có sự xâm nhiễm của vi khuẩn, nấm bệnh thì hàm lượng axit salicylic trong mô tế bào thực vật tăng lên. Sự gia tăng của axit salicylic kích thích hệ thống đề kháng của thực vật đối với vi khuẩn, nấm bệnh, làm màng tế bào của thực vật dày và cứng hơn, chống lại sự xâm nhiễm và gây hại của vi khuẩn, nấm bệnh.

Từ các nghiên cứu, thực tiễn trong và ngoài nước, cho thấy vật liệu chitosan và axit salicylic ở kích thước hạt nano là hoạt chất sinh học có hiệu quả trong việc diệt trừ nấm, vi khuẩn gây bệnh cho cây trồng. Việc nghiên cứu sâu, kết hợp vật liệu chitosan và axit salicylic ở kích thước nano để tạo chế phẩm (nano chitosan/salicylic)  phòng trừ bệnh trên từng đối tượng mầm bệnh của các loại cây trồng, từ đó sản xuất một hệ vật liệu có cấu trúc đáp ứng được kỳ vọng áp dụng thực tiễn trong bảo vệ thực vật, độ ổn định với thời gian lưu trữ dài, phòng trừ bệnh đốm nâu trên cây thanh long, đạo ôn trên lúa, gỉ sắt trên cây đậu phộng trên địa bàn tỉnh Trà Vinh là đòi hỏi sự nghiên cứu bài bản và vận dụng sáng tạo.

2. Nội dung nghiên cứu của đề tài

Đề tài Nghiên cứu chế tạo chế phẩm nano chitosan/salicylic có tác dụng kháng bệnh trên một số cây trồng chủ lực của tỉnh Trà Vinh theo hướng sản xuất nông sản an toàn bền vững” do Viện Khoa học Vật liệu Ứng dụng chủ trì thực hiện, ThS. Lê Nghiêm Anh Tuấn làm chủ nhiệm đã được Hội đồng Khoa học và Công nghệ thông qua ngày 01/4/2021. Dự kiến thời gian thực hiện là 24 tháng với tổng kinh phí khoảng 948 triệu đồng sử dụng ngân sách sự nghiệp khoa học công nghệ. Trong đó những nội dung nghiên cứu được đặt ra là:

- Nội dung 1: Hoàn thiện quy trình sản xuất chitosan từ vỏ tôm lột phế thải thu từ vuông nuôi tôm tại tỉnh Trà Vinh.

- Nội dung 2: Nghiên cứu tổng hợp vật liệu nano chitosan/salicylic.

- Nội dung 3: Nghiên cứu in vitro hoạt tính kháng nấm Neoscytalidium dimidiatum gây bệnh đốm nâu thanh long, nấm Pyricularia oryzae gây bệnh đạo ôn lúa, nấm Puccinia arachidis gây bệnh gỉ sắt cây đậu phộng của chế phẩm nano chitosan/salicylic.

- Nội dung 4: Nghiên cứu hiệu ứng kháng bệnh đốm nâu thanh long, bệnh đạo ôn lúa và bệnh gỉ sắt cây đậu phộng của chế phẩm nano chitosan/salicylic trong điều kiện nhà lưới.

- Nội dung 5: Khảo nghiệm diện hẹp, diện rộng hiệu lực phòng trừ bệnh đốm nâu thanh long, bệnh đạo ôn lúa và bệnh gỉ sắt cây đậu phộng của chế phẩm nano chitosan/salicylic.

- Nội dung 6: Khảo nghiệm xác định thời gian cách ly sử dụng chế phẩm nano chitosan/salicylic trên cây thanh long, cây lúa và cây đậu phộng.

- Nội dung 7: Tổ chức tập huấn tiếp nhận quy trình công nghệ sản xuất và quy trình hướng dẫn sử dụng chế phẩm nano chitosan/salicylic cho đơn vị ứng dụng và người dân.

3. Sản phẩm khoa học và công nghệ chính của đề tài

Dự kiến các sản phẩm khoa học và công nghệ chính của đề tài như sau:

- Chitosan (Khối lượng phân tử ~100.000 g/mol): 50 kg.

- Chế phẩm nano Chitosan/salicylic: Hàm lượng chitosan 5%, hàm lượng salicylic 5.000 ppm, pH từ 4 – 5, kích thước hạt SA < 100 nm, độc tính cấp > 3.000 mg/kg, thời gian ổn định (thời gian cân bằng sa lắng 6 tháng sau khi đạt cân bằng sa lắng, dung dịch keo nano không thay đổi về kích thước hạt, không bị kết tủa và kết tụ) > 12 tháng.

- Quy trình sản xuất chitosan khối lượng phân tử trung bình (khoảng 100.000 g/mol) từ phế thải vỏ tôm.

- Quy trình điều chế chế phẩm nano chitosan/salicylic.

- 03 quy trình ứng dụng chế phẩm nano chitosan/salicylic trên cây thanh long, lúa và đậu phộng.

- Đăng ký độc quyền sáng chế hoặc giải pháp hữu ích đối với Chế phẩm nano chitosan/salicylic và hiệu lực phòng, trị bệnh gỉ sắt trên cây đậu phộng, bệnh đạo ôn trên cây lúa hoặc bệnh đốm nâu trên cây thanh long của chế phẩm.

4. Hiệu quả của đề tài

Chế phẩm nano chitosan/salicylic được sản xuất từ nguyên liệu phế thải vỏ tôm của nhà máy chế biến thủy, hải sản tại Trà Vinh và nguyên liệu axit salicylic thông dụng sẵn có trong nước. Các nguyên liệu chính nêu trên có giá thành rẻ nên quá trình sản xuất chủ động được nguồn nguyên liệu và tạo ra sản phẩm có giá thành hợp lý. Quy trình công nghệ sản xuất nano chitosan/salicylic không gây ô nhiễm môi trường, thiết bị đơn giản, có thể triển khai sản xuất với quy mô lớn. Để đánh giá chất lượng của sản phẩm, hiện nay trong nước đã có đầy đủ phương pháp và máy móc hiện đại để phân tích các chỉ tiêu như hàm lượng, kích thước hạt. Do đó, có thể khẳng dịnh sản phẩm thuốc bảo vệ thực vật xuất nano chitosan/salicylic hoàn toàn có thể cạnh tranh với các sản phẩm nhập khẩu có cùng tính năng diệt trừ nấm bệnh thực vật. Từ đó, tạo ra các loại nông sản an toàn, giá trị cao phù hợp với nhu cầu ngày càng cao của xã hội, giúp nông dân gia tăng lợi nhuận và nâng cao chất lượng cuộc sống.

Mai Tam Tài - Phòng Quản lý Khoa học


Thống kê truy cập
  • Đang online: 13
  • Hôm nay: 614
  • Trong tuần: 18 654
  • Tất cả: 4388240