Đánh giá ảnh hưởng của việc xử lý hạt đậu tương bằng nano cobalt trước khi gieo lên sự sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng của giống đậu tương ĐT12
TÓM TẮT
Sử dụng các chế phẩm nano kim loại để xử lý hạt giống nhằm kích thích quá trình nảy mầm
của hạt và cải thiện năng suất cây trồng đã được công bố và ứng dụng rộng rãi trong sản xuất
nông nghiệp. Trong nghiên cứu này, hạt nano cobalt (nCo) các li u lượng khác nhau đã được
sử dụng để xử lý hạt đậu tương (Glycine max L.) giống ĐT12. Các chỉ tiêu v sinh trư ng, phát
triển, năng suất của cây, hàm lượng các thành phần dinh dưỡng của hạt được theo dõi và đánh
giá trong suốt một vụ. Kết quả cho thấy, hạt giống đậu tương được xử lý với nCo li u lượng
tối ưu 0,165 mg/kg hạt giống đã tăng sức nảy mầm, tăng năng suất thực thu so với lô đối
chứng và lô xử lý hạt giống với nCo li u lượng cao 16,5 mg/kg hạt giống. Tuy nhiên, động
thái và tốc độ tăng trư ng chi u cao của cây, hàm lượng các thành phần dinh dưỡng trong hạt
bao gồm độ ẩm, hàm lượng tro, protein thô, các chất khoáng (K, Mg và Fe) các công thức thí
nghiệm có sự khác biệt không đáng kể. Hàm lượng Ca của hạt đậu tương thu từ lô CT2 thấp
hơn so với hạt đậu tương các lô ĐC và CT1 nhưng không gây ảnh hư ng đến chất lượng của
hạt. Xử lý hạt giống với hạt nCo đã giảm mức độ nhiễm bệnh l c rễ và bệnh phấn tr ng.
Nghiên cứu này góp phần ứng dụng các vật liệu nano trong lĩnh vực nông nghiệp Việt Nam
một cách hiệu quả và b n vững
Tóm tắt nội dung tài liệu: Đánh giá ảnh hưởng của việc xử lý hạt đậu tương bằng nano cobalt trước khi gieo lên sự sinh trưởng, phát triển, năng suất và chất lượng của giống đậu tương ĐT12
TAP CHI SINH HOC 2019, 41(2): 61–70 DOI: 10.15625/0866-7160/v41n2.13722 61 EFFECTS OF SEEDS TREATED WITH COBALT NANOPARTICLES ON GERMINATION, GROWTH, YIELD AND QUALITY OF SOYBEAN CULTIVAR DT12 Le Thi Thu Hien 1,2,* , Tran Thi Truong 3 1 Institute of Genome Research, VAST, Vietnam 2 Graduate University of Science and Technology, Vietnam 3 Field Crops Research Institute, Vietnam Academy of Agriculture Science, Vietnam Received 1 April 2019, accepted 25 May 2019 ABSTRACT Seed treatment using metallic nanoparticles to stimulate germination and improve crop yields has been published and widely applied in agriculture production. To assess the safety of such methods on plants, the effectiveness and safety of the treatment of soybean Glycine max L. DT12 seeds with cobalt nanoparticles (nCo) before sowing were investigated. Seeds of soybean cultivar DT12 were treated with nCo at two different concentrations (0.165 and 1.65 mg/kg seed) before sowing. Germination rate, growth speed, soybean yield and bean nutrient components were examined throughout a season. Results implied that at a concentration of 0.165 mg/kg, nCo significantly increased germination rates, plant heights, total pods per plant, number of pods having 3 seeds, and crop productivity compared to both the control and seeds treated with a highter concentration of 16.5 mg per kg of seed. However, no significant differences were found between treatments in terms of growth level and seed nutrient contents, including moisture, ash content, mineral (K, Mg and Fe) and crude protein components. In seeds treated with higher concentration, the Ca content was dramatically lower than that of the control and seeds treated with a low concentration, but bean quality was not affected. This study contributes to the effective and sustainable application of nanomaterials in Vietnamese agriculture. Keywords: Soybean, cobalt nanoparticles, nutrient content, seed germination, plant growth, plant development. Citation: Le Thi Thu Hien, Tran Thi Truong, 2019. Effects of seeds treated with cobalt nanoparticles on germination, growth, yield and quality of soybean cultivar DT12. Tap chi Sinh hoc, 41(2): 61–70. https://doi.org/10.15625/0866- 7160/v41n2.13722. *Corresponding author email: hienlethu@igr.ac.vn ©2019 Vietnam Academy of Science and Technology (VAST) TAP CHI SINH HOC 2019, 41(2): 61–70 DOI: 10.15625/0866-7160/v41n2.13722 62 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA VIỆC XỬ LÝ HẠT ĐẬU TƢƠNG BẰNG NANO COBALT TRƢỚC KHI GIEO LÊN SỰ SINH TRƢỞNG, PHÁT TRIỂN, NĂNG SUẤT VÀ CHẤT LƢỢNG CỦA GIỐNG ĐẬU TƢƠNG ĐT12 Lê Thị Thu Hiền1,2,*, Trần Thị Trƣờng3 1Viện Nghiên cứu hệ gen, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Việt Nam 2Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, Việt Nam 3Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Đậu đỗ, Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam, Việt Nam Ngày nhận bài 1-4-2019, ngày chấp nhận 25-5-2019 TÓM TẮT Sử dụng các chế phẩm nano kim loại để xử lý hạt giống nhằm kích thích quá trình nảy mầm của hạt và cải thiện năng suất cây trồng đã được công bố và ứng dụng rộng rãi trong sản xuất nông nghiệp. Trong nghiên cứu này, hạt nano cobalt (nCo) các li u lượng khác nhau đã được sử dụng để xử lý hạt đậu tương (Glycine max L.) giống ĐT12. Các chỉ tiêu v sinh trư ng, phát triển, năng suất của cây, hàm lượng các thành phần dinh dưỡng của hạt được theo dõi và đánh giá trong suốt một vụ. Kết quả cho thấy, hạt giống đậu tương được xử lý với nCo li u lượng tối ưu 0,165 mg/kg hạt giống đã tăng sức nảy mầm, tăng năng suất thực thu so với lô đối chứng và lô xử lý hạt giống với nCo li u lượng cao 16,5 mg/kg hạt giống. Tuy nhiên, động thái và tốc độ tăng trư ng chi u cao của cây, hàm lượng các thành phần dinh dưỡng trong hạt bao gồm độ ẩm, hàm lượng tro, protein thô, các chất khoáng (K, Mg và Fe) các công thức thí nghiệm có sự khác biệt không đáng kể. Hàm lượng Ca của hạt đậu tương thu từ lô CT2 thấp hơn so với hạt đậu tương các lô ĐC và CT1 nhưng không gây ảnh hư ng đến chất lượng của hạt. Xử lý hạt giống với hạt nCo đã giảm mức độ nhiễm bệnh l c rễ và bệnh phấn tr ng. Nghiên cứu này góp phần ứng dụng các vật liệu nano trong lĩnh vực nông nghiệp Việt Nam một cách hiệu quả và b n vững. Từ khóa: Đậu tương, hàm lượng dinh dưỡng, hạt nano cobalt, nảy mầm, phát triển, sinh trư ng. *Địa chỉ liên hệ email: hienlethu@igr.ac.vn MỞ ĐẦU Nano ngày càng tr thành công nghệ được áp dụng rộng rãi trong sản xuất công và nông nghiệp hiện đại (Adhikari et al., 2010; Singh et al., 2015; Khan et al., 2017). Trong sản xuất nông nghiệp, vật liệu nano đang được nghiên cứu để thay thế cho phân bón hóa học truy n thống nhằm giảm chi phí và ô nhiễm môi trường. Các hạt nano khoáng như manganese (nMn), đồng (nCu), s t (nFe), cobalt (nCo) có tác dụng thúc đẩy sự phát triển của cây (Alloway, 2008). Các hạt nano FeO dạng dung dịch, nồng độ 0,5 g/dm3 đã làm tăng sản lượng đậu tương lên mức cao nhất, đạt 48% so với đối chứng trong đi u kiện trồng ngoài đồng ruộng (Sheykhbaglou et al., 2010). Delfani et al. (2014) đã quan sát số quả/cây, trọng lượng 1.000 hạt, hàm lượng Fe trong lá và hàm lượng chất diệp lục trong cây đậu m t đen tăng lần lượt 47%, 7%, 34% và 10% so với đối chứng khi sử dụng 500 mg/L nFe. Ngoài ra, nFe cũng cải thiện năng suất cây trồng so với cách sử dụng muối Fe thông thường và góp phần cải thiện hiệu quả việc sử dụng phân bón nano magnesium (nMg). Bên cạnh những tác động tích cực, cũng có những thông báo cho thấy việc sử dụng các chế phẩm nano kích thích tăng trư ng hoặc Đánh giá ảnh hưởng của việc xử lý hạt đậu tương 63 làm phân bón lá với nồng độ cao có thể để lại tồn dư trong đất, gây ô nhiễm cho đất trồng sau nhi u vụ gieo trồng (Theng Yuan, 2008; Rico et al., 2011; Begum et al., 2014). Tuy nhiên, việc sử dụng các hạt siêu phân tán có kích thước nano với li u lượng thấp để kích thích hạt giống trước khi gieo giúp cây trồng phát triển khỏe mạnh, tăng năng suất và không tồn tại dư lượng các hạt nano trong nông sản hay trong đất trồng (Churilov et al., 2012; Ngo et al., 2013, 2014). Phương pháp này không dẫn đến biến đ i gen của cây trồng mà chỉ làm tăng hoạt tính của các enzyme liên quan đến việc hình thành bộ rễ của cây và làm tăng hiệu quả của quá trình quang hợp của cây trong giai đoạn sinh trư ng ban đầu. Xuất phát từ nhu cầu thực tế, trong nghiên cứu này, tác động của nCo nồng độ tối ưu và nồng độ cao hơn 100 lần đến sinh trư ng, phát triển và năng suất, chất lượng của hạt đậu tương giống ĐT12 đã được đánh giá. Đây là nghiên cứu cần thiết, góp phần ứng dụng công nghệ nano nâng cao năng suất đậu tương, hướng tới một n n nông nghiệp sạch và thân thiện với môi trường. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Giống đậu tương ĐT12 có chi u cao đóng hạt khá thấp, bộ rễ chân ki ng và cây khỏe nên chống đ khá tốt được sử dụng làm vật liệu nghiên cứu. Hạt giống mảy, sáng bóng, đồng đ u v kích thước và không bị sâu mọt được lựa chọn cho nghiên cứu. Hạt nCo dùng để xử lý hạt do Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam cung cấp trong khuôn kh Dự án trọng điểm: “Ứng dụng công nghệ nano trong nông nghiệp”. Hạt giống được xử lý với nCo hai li u lượng khác nhau: Công thức 1 (CT1) sử dụng nCo li u tối ưu 0,165 mg/kg hạt giống và công thức 2 (CT2) sử dụng nCo li u cao gấp 100 lần 16,5 mg/kg hạt giống. Đối chứng (ĐC) là hạt đậu tương không xử lý nCo. Dung dịch nCo được chuẩn bị bằng cách phân tán bột nano kim loại trong nước nhờ sóng siêu âm (800 W, 20 kHz) trong 30 phút. Tiếp theo, hạt giống đậu tương được trộn đ u với dung dịch nCo đã chuẩn bị và ủ trong 45 phút. Sau đó, hạt giống được loại bỏ nước, làm khô ngoài không khí trong 1–2 giờ trước khi đem gieo (Churilov et al., 2000; Churilov, 2010). Phƣơng pháp gieo trồng và chăm sóc đậu tƣơng Thí nghiệm được tiến hành vào ngày 28/02/2018 với 3 công thức: CT1, CT2 và ĐC được bố trí theo phương pháp khối ngẫu nhiên hoàn chỉnh với 3 lần nh c lại. Diện tích mỗi ô thí nghiệm là 50 m2 với mật độ gieo 25 hạt/m2. Quy trình trồng và chăm sóc theo Hướng dẫn của Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Đậu đỗ. Lượng phân bón (kg/ha) sử dụng bao gồm 30 kg phân đạm (N) + 60 kg phân lân (P2O5) + 60 kg kali (K2O) + 800 kg phân hữu cơ vi sinh Sông Gianh. Toàn bộ phân lân, phân hữu cơ vi sinh được bón lót trước khi gieo. Bón thúc được tiến hành 2 lần kết hợp làm cỏ và vun xới. Lần thứ nhất bón 1/2 lượng đạm và kali khi cây có 2–3 lá thật; Lần 2 bón 1/2 lượng đạm và kali khi cây có 4–5 lá thật. Nước được tưới theo chu kỳ quy định đảm bảo đủ độ ẩm cho cây phát triển. Nghiên cứu được tiến hành tại Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Đậu đỗ (Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam) và Viện Nghiên cứu hệ gen (Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam). Các chỉ tiêu được đánh giá theo hướng dẫn của QCVN 01-58: 2011/BNNPTNT. Các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển: Thời gian từ khi gieo đến mọc (ngày); Thời gian từ khi gieo đến ra hoa (ngày); Thời gian từ khi gieo đến thu hoạch (ngày); Tỷ lệ nảy mầm và sức nảy mầm: Tỷ lệ (%) nảy mầm = Số hạt nảy mầm/t ng số hạt gieo trồng; Sức nảy mầm (%) = Số hạt mọc/t ng số hạt gieo; Sức sống của cây con/ khả năng sinh trư ng trên đồng ruộng: Số liệu v sức sống của cây con được thu thập khi cây b t đầu phát triển. Sử dụng thang điểm từ 1–9 để đánh giá (trong đó, 1 là sức sống tốt và 9 là sức sống kém); tốc độ tăng trư ng của cây; chi u cao cây. Le Thi Thu Hien, Tran Thi Truong 64 Khả năng chống chịu: Khả năng chống đ và tách quả: sử dụng thang điểm từ 1–5 để đánh giá (trong đó, 1 là cây không bị đ hoặc quả không bị tách và 5 là cây bị đ và quả bị tách); Sâu bệnh: Tính tỷ lệ cây bị hại = t ng số cây bị hại/ t ng số cây đi u tra đối với những loại sâu bệnh có xuất hiện. Các đặc điểm nông sinh học và các yếu tố cấu thành năng suất: Số cành cấp I/cây; số đốt/thân chính; t ng quả/cây; tỷ lệ quả ch c; tỷ lệ quả 3 hạt, quả 1 hạt (%); khối lượng 100 hạt; năng suất thực thu (tấn/ha). Phân tích hàm lƣợng dinh dƣỡng của hạt Xác định độ ẩm: Độ ẩm của hạt (%) được xác định theo phương pháp của Benjamin và Grabe (1988). Cụ thể, 10 g hạt được làm khô trong chén sứ nhờ sấy nhiệt độ 105oC tối thiểu trong 6 giờ để đạt khối lượng không đ i. Sau khi sấy xong, chén sứ được làm nguội bằng bình hút ẩm khoảng 25–30 phút rồi đem cân bằng cân phân tích với độ chính xác 0,0001 g. Độ ẩm hạt được đánh giá theo công thức: Độ ẩm (%) = (m1-m2)/(m1-m). Trong đó: m, m1 và m2 lần lượt là khối lượng của chén sứ, khối lượng chén sứ chứa 10 g mẫu trước và sau khi sấy 105oC. Xác định hàm lượng tro: Hàm lượng tro của một mẫu được xác định dựa trên nguyên t c dùng sức nóng (550–600oC) nung cháy hoàn toàn các chất hữu cơ (AOAC, 1999). T ng 5 g mẫu được cho vào chén sứ và nung trong tủ nung nhiệt độ 600oC khoảng 6–7 giờ cho đến khi tro có màu tr ng. Chén sứ được làm nguội trong bình hút ẩm và cân bằng cân phân tích với độ chính xác 0,0001 g. Hàm lượng tro được xác định như sau: Hàm lượng tro (%) = (m2 – m)/(m1 – m). Trong đó: m, m1 và m2 lần lượt là khối lượng của chén sứ, khối lượng chén sứ chứa 5 g mẫu trước và sau khi nung 600oC. Hàm lượng protein thô: Hàm lượng protein thô được xác định theo phương pháp Kjeldahl quy định tại TCV 10791: 2015. Mẫu (1 g), 10 g kali sulphate (K2SO4), 0,7 g thủy ngân oxide (HgO) và 20 mL sulphuric acid (H2SO4) đậm đặc được b sung vào bình phân hủy. Hỗn hợp trong bình được làm nóng lên từ từ tại đáy thành bình cho đến khi xuất hiện nhi u bọt, dung dịch sôi và tr nên trong suốt. Sau đó, dung dịch được làm nguội và b sung 90 mL nước cất. Để hình thành hai lớp trong bình chiết, 80 mL dung dịch 2 M NaOH được thêm vào bình. Ammonia ngưng tụ được thu vào ống đong chứa 50 mL boric acid có chất chỉ thị methyl red. Dịch ngưng tụ (50 mL) được thu lại và chuẩn độ bằng 0,1 M HCl. Tỷ lệ phần trăm lượng nitrogen được đánh giá như sau: Lượng nitrogen (%) = Thể tích acid × Số mol acid tiêu chuẩn]/Khối lượng mẫu × 0,014; Hàm lượng protein thô (%) = Lượng nitrogen × 6,25. Xác định các nguyên tố khoáng trong hạt đậu tương: Các chất khoáng được tiến hành phân tích theo phương pháp của Van Loon (1980). Mẫu (1 g) đã nghi n nát được cho vào bình nón 250 mL, sau đó b sung 15 mL HNO3 và 5 mL H2SO4 đậm đặc. Dung dịch được trộn kỹ và đun trên bếp n định nhiệt độ 160oC cho đến khi màu nâu biến mất và xuất hiện khí tr ng. T ng 10 mL H2O2 được thêm vào hỗn hợp và tiếp tục đun cho đến khô. Mẫu phân hủy được làm nguội và cặn được hòa tan từ từ bằng nước khử ion cho đến khi đạt 100 mL dung dịch. Các kim loại được xác định trên máy quang ph hấp phụ nguyên tử. Số liệu được thu thập và biểu thị dưới dạng giá trị trung bình ± độ lệch chuẩn và so sánh bằng Student t-test với sự sai khác có ý nghĩa thống kê khi giá trị P < 0,05. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Ảnh hƣởng của các hạt nCo đến sinh trƣởng và phát triển của đậu tƣơng giống ĐT12 Kết quả theo dõi, đánh giá thời gian sinh trư ng, phát triển của giống đậu tương ĐT12 qua các thời kỳ cho thấy, nồng độ xử lý hạt nano không ảnh hư ng đến các giai đoạn sinh trư ng, phát triển của giống đậu tương ĐT12. Thời gian từ khi gieo đến khi mọc mầm trong các công thức đối chứng, CT1 và CT2 đ u là 5 ngày và thời gian từ khi gieo đến ra hoa đ u 33 ngày. Thời gian từ khi gieo đến thu hoạch của 3 công thức là 88 ngày. Đánh giá ảnh hưởng của việc xử lý hạt đậu tương 65 Hình 1. Ảnh hư ng của việc xử lý hạt giống với hạt nCo đến tỷ lệ nảy mầm và sức nảy mầm của cây con giống đậu tương ĐT12 Kết quả cho thấy, sức sống của các cây con giống ĐT12, tất cả các công thức xử lý và không xử lý nCo đ u có sức sống tốt (điểm 1), còn tỷ lệ nảy mầm và sức nảy mầm dao động từ 93 đến 96% tất cả các lô thí nghiệm. Công thức xử lý hạt giống bằng nCo nồng độ tối ưu (CT1) có tỷ lệ nảy mầm và sức nảy mầm cao nhất (96%). Công thức đối chứng (không xử lý nCo) hạt có tỷ lệ nảy mầm và sức nảy mầm thấp nhất (93%) (hình 1). Sự khác biệt giữa công thức ĐC và CT1 có ý nghĩa thống kê (P < 0,05). Đối với tốc độ tăng trư ng của cây, kết quả bảng 1 cho thấy qua các thời kỳ, tốc độ tăng trư ng v chi u cao cây cả 3 công thức đ u tăng trư ng mạnh giai đoạn sau gieo từ 20 đến 40 ngày, sau đó tiếp tục có tăng trư ng nhưng mức độ chậm hơn, cây b t đầu chững lại v tốc độ tăng trư ng và chi u cao giai đoạn sau gieo 50 ngày. Sau 60 ngày đến lúc thu hoạch hầu như cây không tăng trư ng v chi u cao. Tuy nhiên, không có khác biệt v tốc độ tăng trư ng của cây giữa các lô thí nghiệm trong các giai đoạn khảo sát (P > 0,05). Bảng 1. Chi u cao cây của giống ĐT12 qua các thời kỳ CT Các thời kỳ Đối chứng (cm) CT1 (cm) CT2 (cm) Sau gieo 20 ngày 16,1 ± 0,55 16,13 ... ộ xử lý hạt nCo đến một số đặc điểm nông sinh học Kết quả bảng 2 cho thấy nồng độ xử lý hạt kim loại có ảnh hư ng, tuy nhiên không ảnh hư ng nhi u đến chi u cao cây giữa lô đối chứng và các công thức thí nghiệm. Chi u cao cây của các công thức dao động từ 42,47– 45 cm. Cả 2 công thức xử lý hạt nCo đ u có chi u cao cây lớn hơn đối chứng. Công thức xử lý nano với li u lượng tối ưu có chi u cao cây lớn nhất. Sự khác biệt v chi u cao cây giữa công thức ĐC và CT1 có ý nghĩa thống kê (P < 0,05). Chi u cao đóng quả giữa các công thức dao động từ 4,4–5,6 cm. Cả 2 công thức xử lý nCo đ u có chi u cao đóng quả lớn hơn đối chứng (không xử lý nCo). Công thức xử lý hạt nCo với li u lượng tối ưu có chi u cao đóng quả lớn nhất. Sự khác biệt v chi u cao đóng quả giữa công thức ĐC và CT1, giữa CT1 và CT2 có ý nghĩa thống kê (P < 0,05). Số cành và số đốt giữa các công thức dao động không nhi u. Số cành giữa các công thức dao động từ 3,53–3,67 cành. Số đốt/ thân chính của các công thức dao động từ 10,73–10,93. Bảng 2. Ảnh hư ng của việc xử lý hạt giống b i hạt nCo đến một số đặc điểm nông sinh học của giống ĐT12 Công thức Chi u cao cây (cm) Số cành Số đốt Đối chứng 42,47 ± 0,58 3,67 ± 0,15 10,8 ± 0,30 CT1 45,0 ± 0,85 3,53 ± 0,20 10,73 ± 0,20 CT2 43,27 ± 0,67 3,6 ± 0,18 10,93 ± 0,25 Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất ở đậu tƣơng giống ĐT12 Kết quả bảng 3 cho thấy, t ng quả ch c trên cây giữa các công thức dao động từ 29,27 đến 33,6. Công thức hạt giống được xử lý hạt nCo với li u lượng tối ưu có t ng quả ch c trên cây cao nhất (33,60) và khác biệt đáng kể so với đối chứng (P < 0,05). Trong khi đó, công thức xử lý nCo li u lượng cao, có 29,27 quả ch c/cây, thấp hơn công thức đối chứng, 30,67 quả ch c/cây. Tỷ lệ quả có 3 hạt giữa các công thức dao động từ 43,7–50,99%. Cả 2 công thức xử lý hạt với nCo đ u có tỷ lệ quả 3 hạt lớn hơn công thức không xử lý nCo với P < 0,05. Khối lượng 100 hạt giữa các công thức dao động từ 15,6–16,18 g. Công thức xử lý nCo với li u lượng cao có khối lượng 100 hạt cao nhất. Tuy nhiên, sự khác biệt này không có ý nghĩa thống kê. Năng suất thực thu giữa các công thức có sự chênh lệch, từ 2,02–2,15 tấn/ha. Công thức hạt giống được xử lý nCo nồng độ tối ưu cho năng suất cao nhất, công thức đối chứng và công thức hạt giống được xử lý nCo với li u lượng cao cho năng suất tương đương. Sự khác biệt v năng suất giữa CT1 với công thức ĐC và CT2 có ý nghĩa thống kê với P < 0,05. Năng suất cây trồng là chỉ tiêu quan trọng nhất của giống cây. Việc lai chọn giống, sử dụng phân bón, hoặc thâm canh đ u hướng đến mục đích nâng cao năng suất thực thu. Kết quả nghiên cứu này phù hợp với nhi u nghiên cứu đánh giá tác động của các loại hạt nano trên các đối tượng cây trồng, trong đó có đậu tương. Lu et al. (2002) công bố hỗn hợp vật liệu nano SiO2 - TiO2 có khả năng làm tăng enzyme nitrate reductase đậu tương, giúp cây tăng cường khả năng hấp thu và sử dụng nước và phân bón, kích thích hệ thống chống oxi hóa, nảy mầm và sinh trư ng nhanh chóng (Lu et al., 2002). Sheykhbaglou et al. (2010) khi thử nghiệm ảnh hư ng của các hạt nano FeO dạng dung dịch nồng độ 0,75 g/L và 0,5 g/L đến các tính trạng nông học của đậu tương trồng ngoài đồng ruộng đã phát hiện, nồng độ 0,5 g/L, các hạt nano FeO đã làm tăng sản lượng lên mức cao nhất, đạt 48% so với đối chứng. Salama (2012) đã chứng minh ảnh hư ng của các hạt nano bạc lên sự phát triển của một số cây trồng, đặc biệt là đậu (Phaseolus vulgaris L.) và ngô. Đánh giá ảnh hưởng của việc xử lý hạt đậu tương 67 B sung hạt nano Ag hàng ngày các nồng độ từ 20 đến 60 ppm đã làm tăng chi u dài chồi và rễ, diện tích b mặt lá, chất diệp lục, hàm lượng carbohydrate và protein của đậu và ngô. Churilov et al. (2012), Ngo et al. (2013, 2014) đã đánh giá tác dụng của hạt nano kim loại đến quá trình nảy mầm và sinh trư ng của ngô. So với đối chứng, tỷ lệ nảy mầm, diện tích b mặt lá, khối lượng lá, khối lượng rễ, độ dài rễ và độ dài thân tăng lần lượt 14%, 22,2%, 25%, 27,3%, 28,3% và 17,2%. Các hạt nano Fe, Co và Cu đã làm tăng sản lượng và chất lượng của sản phẩm thu hoạch. Bảng 3. Năng suất và các yếu tố cấu thành năng suất của giống ĐT12 Công thức T ng quả (quả) Tỷ lệ quả 3 hạt (%) Khối lượng 100 hạt (g) Năng suất thực thu (tấn/ha) Đối chứng 30,67 ± 0,26 43,7 ± 1,02 15,77 ± 0,62 2,05 ± 0,03 CT1 33,60 ± 0,49 50,99 ± 0,94 15,60 ± 0,47 2,15 ± 0,04 CT2 29,27 ± 0,67 47,15 ± 1,27 16,18 ± 0,32 2,02 ± 0,06 Mức độ nhiễm sâu bệnh của đậu tƣơng ở các công thức thử nghiệm Trong vụ Xuân 2018 có xuất hiện sâu cuốn lá, tuy nhiên do được phun thuốc phòng trừ kịp thời nên năng suất không bị ảnh hư ng. Thí nghiệm được phun 2 lần: Lần 1 vào ngày 27/04/2018 phun thuốc Obaone 95WG và Peran 50EC, li u lượng là 1 gói Obaone 10 g + 1 gói Peran 10 mL/bình 18 L; Lần 2 vào ngày 05/05/2018, phun thuốc Virtako 40WG, phun với li u lượng 2 gói Virtako (1,5 g/gói) cho bình 18 L. Các công thức đ u bị nhiễm bệnh phấn tr ng. Các công thức được xử lý hạt bằng nCo bị nhiễm bệnh nhẹ hơn công thức đối chứng. Cây đ u không bị đ và quả không bị tách. Bảng 4. Khả năng chống chịu và mức độ nhiễm sâu bệnh các công thức thí nghiệm của giống đậu tương ĐT12 Công thức Khả năng chống chịu Mức độ nhiễm sâu bệnh Chống đ (1–5) Tách quả (1–5) Sâu cuốn lá (%) Phấn tr ng (1–9) Bệnh l c rễ (%) Đối chứng 1 1 3,4 3 15 CT1 1 1 4,0 1 5,3 CT2 1 1 3,8 1 4,1 Phân tích hàm lƣợng dinh dƣỡng của hạt đậu tƣơng sau khi thu hoạch Để đánh giá ảnh hư ng của việc xử lý hạt đậu tương với nCo đến thành phần dinh dưỡng, hạt đậu tương mỗi lô thí nghiệm được thu hoạch và phân tích. Các chỉ số được theo dõi bao gồm độ ẩm hạt, hàm lượng tro, hàm lượng protein t ng số và hàm lượng khoáng của hạt. Kết quả phân tích thống kê cho thấy không có sự khác biệt giữa các lô thí nghiệm tất cả các chỉ tiêu khảo sát ngoại trừ hàm lượng canxi có trong hạt (P < 0,05) (hình 3). Sự thay đ i nhỏ lượng nước tự do trong hạt (độ ẩm hạt) có ảnh hư ng lớn đến tu i và sức nảy mầm của hạt (Ali et al., 2014). Hàm lượng độ ẩm cao và sự hiện diện của oxy là nguyên nhân chính gây độc lipid trong hạt có dầu, dẫn đến suy giảm chất lượng hạt giống nhanh chóng (Chang et al., 2004). Kết quả trên hình 3 cho thấy hàm lượng độ ẩm của mẫu đậu tương 3 lô thí nghiệm không có sự khác biệt thống kê (P > 0,05) và nằm trong khoảng 11–12% như báo cáo trong công bố của Sharma & Hanna (1989). Tro là thành phần còn lại của hạt sau khi nung cháy hết các chất hữu cơ. Các nguyên tố Le Thi Thu Hien, Tran Thi Truong 68 C, H, O, N bị mất đi dưới dạng khí CO2, hơi nước, NO2, O2 hoặc N2. Phần còn lại của tro chỉ gồm các loại muối khoáng. Trong nghiên cứu này, hàm lượng tro của hạt đậu tương không có sự khác biệt các lô thí nghiệm. Hình 3. (A) Hàm lượng một số thành phần dinh dưỡng và (B) hàm lượng các khoáng chất của hạt đậu tương các lô thí nghiệm (* P < 0,05) A B 0 10 20 30 40 50 Độ ẩm hạt Hàm lƣợng tro Hàm lƣợng protein tổng số T ỷ l ệ (% ) ĐC CT1 CT2 0 7 14 21 28 35 ĐC CT1 CT2 H àm lư ợ n g Fe c ó t ro n g h ạt đ ậu tư ơ n g (m g/ 10 0g ) 0 50 100 150 200 250 ĐC CT1 CT2 H àm lư ợ n g C a có t ro n g h ạt đ ậu tư ơ n g (m g/ 10 0g ) * 0 300 600 900 1200 1500 ĐC CT1 CT2 H àm lư ợ n g K c ó t ro n g h ạt đ ậu tư ơ n g (m g/ 10 0g ) 0 300 600 900 ĐC CT1 CT2 H àm lư ợ n g M g có t ro n g h ạt đ ậu tư ơ n g (m g/ 10 0g ) A B C Đánh giá ảnh hưởng của việc xử lý hạt đậu tương 69 Bên cạnh đó, đậu tương cũng được đánh giá là loại hạt giàu chất đạm với hàm lượng protein thô dao động từ 35–45%. Theo phân tích thống kê, hàm lượng protein thô của hạt đậu tương thu từ lô CT1 và CT2 không có sự khác biệt so với hạt đậu tương lô ĐC (P > 0,05). Đi u này cho thấy cây không bị ảnh hư ng khi xử lý hạt giống với hạt nCo. Ngoài ra, các chất khoáng dự trữ trong hạt đậu tương có giá trị sinh học rất cao đối với con người, đồng thời còn là nhân tố cần thiết cho hạt khi bước vào thời kỳ đầu của giai đoạn nảy mầm và sinh trư ng. Đây là thành phần trực tiếp tham gia xây dựng chất sống của tế bào, đi u tiết sinh trư ng và phát triển thực vật. Hạt đậu tương từ các công thức thí nghiệm được phân tích hàm lượng các chất khoáng Fe, Ca, K và Mg. Kết quả cho thấy, chỉ có hàm lượng nguyên tố Ca của hạt đậu tương thu từ lô CT2 thấp hơn đáng kể so với hạt đậu tương các lô ĐC và CT1 (P < 0,05) nhưng vẫn nằm trong khoảng giá trị cho phép của đậu tương. Ngoài ra, không có nguyên tố khoáng bị tích tụ mức có thể gây độc cho cây hay cho sức khỏe của người sử dụng. Hàm lượng các nguyên tố khoáng trong hạt đậu tương thu được trong nghiên cứu này cho thấy K có hàm lượng cao nhất, tiếp theo là Mg và Ca. Hàm lượng Fe chiếm tỷ lệ thấp nhất. Kết quả này hoàn toàn tương đồng với nghiên cứu của Ibrahim et al. (2008). KẾT LUẬN Việc xử lý hạt giống đậu tương ĐT12 với hạt nCo li u lượng 0,165 mg/kg hạt giống không gây tác động bất lợi đến sinh trư ng và phát triển của đậu tương. Hạt nCo góp phần thúc đẩy tỷ lệ nảy mầm, tăng chi u cao cây, t ng quả ch c trên cây, tỷ lệ quả 3 hạt, dẫn đến tăng năng suất thực thu của giống đậu tương này. Lời cám ơn: Công trình được thực hiện dưới sự hỗ trợ kinh phí của Dự án Khoa học công nghệ trọng điểm cấp Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano trong nông nghiệp”; Hợp phần IV: “Nghiên cứu cơ chế tác động và đánh giá an toàn sinh học của các chế phẩm nano được nghiên cứu trong dự án”, mã số: VAST.TĐ.NANO.04/15–18. Các tác giả xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Nguyễn Hoài Châu, ThS. Đào Trọng Hi n và nhóm nghiên cứu (Viện Công nghệ môi trường); TS. Hà Hồng Hạnh, ThS. Phạm Lê Bích Hằng (Viện Nghiên cứu hệ gen); KS. Vũ Kim Dung và nhóm nghiên cứu (Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Đậu đỗ); TS. Đào Thị Sen và nhóm nghiên cứu (Trường Đại học Sư phạm Hà Nội) đã hỗ trợ thực hiện nghiên cứu này. TÀI LIỆU THAM KHẢO Adhikari T., Biswas A. K., Kundu S., 2010. Nanofertilizer - a new simension in agriculture. Indian J. Fert., 6: 22–24. Ali M. R., Rahman M. M., Ahammad K. U., 2014. Effect of relative humidity, initial seed moisture content and storage container on soybean (Glycine max L. Meril.) seed quality. Bangladesh J. Agril. Res., 39(3): 461–469. Alloway B. J., 2008. Zinc in soils and crop nutrition. Second edition. International zinc Association and International Fertilizer Industry Association. Brussels, Belgium and Paris, France, 2008. AOAC., 1999. Methods of the Association of Official Chemists. Official Methods of Analysis (15th ed.). Virginia Association. Official Analytical Chemists, USA. 1141. Begum P., Ikhtiari R., Fugetsu B., 2014. Potential impact of multi-walled carbon nanotubes exposure to the seedling stage of selected plant species. Nanomaterials, 4: 203–221. Chang S. K. C., Liu Z. S., Hou H. J. and Wilson L. A., 2004. Influence of storage on the characteristics of soybean, soymilk and tofu. Proc. VII- World Soybean Res. Con., IV-In: Soybean Proc. and Util. Con., III- Congresso Brasileiro de Soja Brazilian Soybean Congress, Foz do Iguassu, PR, Brazil, 29 February-5 March, 977–983. Churilov G. N., Polischuk S. D., Selivanov V. N., 2000. Application of superdispersive powders of iron, copper and cobalt in plant growing. Mat. 5 th All-Russian Conf. Le Thi Thu Hien, Tran Thi Truong 70 on Agriculture. Ekaterinburg, 343–344 (in Russian). Churilov G. I., 2010. Eco-biological effects of nanocrystalline metals. Dissertation, Ryazan State Medical University. Ryazan City, Russia (in Russian). Churilov G. I., Ngo Q. B., Nguyen H. C., 2012. Physiological and biochemical effects of nanocrystalline metals on maize plant. Proc. 6th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN 2012) - Ha Long City, Vietnam, October 30- November 02, 2012, 221–224. Delfani M., Baradarn Firouzabadi M., Farrokhi N., Makarian H., 2014. Some physiological responses of black-eyed pea to iron and magnesium nanofertilizers. Commun. Soil Sci. Plant Anal., 45(4): 530–540. Ibrahim K. A., Elsheikh E. A. E., Babiker E. E., 2008. Minerals composition of Hyacinth Bean (Dolichos hyacinth L.) seed as influenced by Bradyrhizobium inoculation and/or chicken manure or sulphur fertilization. Pak. J. Nutr., 7: 785–792. Khan I., Saeed K., Khan I., 2017. Nanoparticles: Properties, applications and toxicities. Arabian Journal of Chemistry. https://doi.org/10.1016/j.arab jc.2017.05.011. Lu C. M., Zhang C. Y., Wen J. Q., Wu G. R., Tao M. X., 2002. Research of the effect of nanometer materials on germination and growth enhancement of Glycine max and its mechanism. Soybean Sci., 21: 168–172. Ngo Q. B., Nguyen H. C., Dao T. H., Tran X. T., Khuu T. D., Nguyen T. T. V, Huynh T. H., 2013. Effects of metal nanopowders (Fe, Cu, Co) on the germination, growth and crop yield and product quality of soybean (Vietnamese hybrid species DT- 51). Proc. 4th International Workshop on Nanotechnology and Application (IWNA 2013) - Vung Tau City, Vietnam, 14–16 Nov. 2013, 296–299. Ngo Q. B., Dao T. H., Nguyen H. C, Tran X. T., Nguyen T. V., Khuu T. D., Huynh T. H., 2014. Effects of nanocrystalline powders (Fe, Co, and Cu) on the germination, growth, crop yield and product quality of Soybean (DT-51). Adv. Nat. Sci. Nanosci. Nanotechnol., 5(1): 015016. Rico C. M, Majumdar S., Duarte-Gardea M., Peralta-Videa J. R., Gardea-Torresdey J. L., 2011. Interaction of nanoparticles with edible plants and their possible implications in the food chain. J. Agric. Food Chem., 59: 3485–3498. Salama H. M. H., 2012. Effects of silver nanoparticles in some crop plants, Common bean (Phaseolus vulgaris L.) and corn (Zea mays L.). Int. Res. J. Biotech., 3(10): 190–197. Sharma N., Hanna M. A., 1989. A microwave oven procedure for soybean moisture content determination. Cereal Chem., 66(6): 483–485. Sheykhbaglou R., Sedghi M., Shishevan M. T, Sharifi R. S., 2010. Effects of nano-iron oxide particles on agronomic traits of soybean. Notulae Sci. Biol., 2: 112–113. Singh S, Singh B.K., Yadav S.M., Gupta A.K., 2015. Applications of nanotechnology in agricultural and their role in disease management. J. Nanoscie. Nanotechnol., 5: 1–5. Theng B.K.G., Yuan G., 2008. Nanoparticles in the soil enviroment. Elements 4: 395- 399. DOI: 10.2113/gselements.4.6.395. Van Loon J. C., 1980. Analytical atomic absorption spectroscopy: Selected methods. Academic Press.
File đính kèm:
- danh_gia_anh_huong_cua_viec_xu_ly_hat_dau_tuong_bang_nano_co.pdf