CÔNG DỤNG CỦA NANO ZINC
SẢN PHẨM AN ĐIỀN NHẬP KHẨU TỪ THÁI LAN
Nguyễn Phước Tuyên
Công ty An Điền
Nano Zinc là sản phẩm của công ty An Điền nhập khẩu từ Thái Lan, trong thời gian tới sẽ đăng ký hợp qui dạng phân bón. Tuy nhiên trên thực tế kẽm vừa có giá trị về mặt dinh dưỡng, đồng thời nó cũng được xem là thuốc trên bệnh cho cây trồng.
Vào ngày 29/12/1959, nhà vật lý nổi tiếng của Hiệp hội Vật lý Mỹ là Richard Feeynman nêu ra ý tưởng “Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta sắp xếp lại các nguyên tử theo trình tự định sẵn theo ý tưởng của mính” Đây là gợi ý cho lĩnh vực nghiên cứu mới, kỹ thuật nano. Kỹ thuật nano là kỹ thuật kiểm soát sự sắp xêp hay sắp xếp lại vật chất ở mức độ nguyên tữ hay phân tữ. Nano là đơn vị chiều dài bằng một phần tỷ mét (nm), khái niệm chiều dài này được minh họa ở hình 1. Một sợi tóc có đường kính bằng 80.000 nm, phạm vi mắt trần chỉ có thể nhìn thấy được những vật có kích thước lớn hơn 10.000 nm. Nano là đơn vị chiều dài sữ dụng trong hóa học và vật lý. Thí dụ điển hình là ống carbon nano có đường kính chỉ vài nano nhưng dẫn điện tốt hon dây thép gấp 100 lần và trọng lượng chỉ bằng 1/6 dây thép
(Source: nano.gov/nanotech-101/what/nano-size)
Hình 1: Minh họa đơn vị chiều dài của nano
Hình 2: Mô hình sợi carbonnano một lóp(SWCNT) (A) và nhiều lớp (MWCNT) (B)cho thấy đường kính và chiều dài và khoảng cách giữa 2 lớp carbon MWCNTs.
(Source: http://jnm.snmjournals.org/cgi/content/full/48/7/1039/FIG1)
Các loại phân bón lá thông thường khi phun chỉ ngấm vào lá qua khí khẩu có chiều rộng 3 - 12 µm, chiều dài 10–30 µm. Nhưng phần lớn các khí khẩu này chỉ nằm ở mặt dưới lá, mặt trên lá cũng có nhưng số lượng rất ít. Mặt trên lá có lớp sáp - cutin mang điện tích âm, muốn xuyên qua lớp này phải có kích thước nhỏ hơn 2–2.4 nm. Ở kích thước này phân bón lá thông thường không ngấm qua được, chỉ có phân bón lá dạng nano.
Hình 3: Minh họa giới hạn kích thước của các tinh thể khi xuyên qua lá, đi vào đến mô dẫn nhựa
- Sản xuất Nano Zinc
Có nhiều phương pháp để sản xuất Nano Zinc, nhưng phổ biến nhất là phương pháp hóa học và phương pháp sinh học
Trong phương pháp hóa học, zinc chloride (ZnCl2) được trộn và nghiền mịn với sodium carbonate (Na2CO3) để cho ra zinc carbonate (ZnCO3) và sodium chloride (NaCl) theo phản ứng sau:
ZnCl2 + Na2CO3 à 8NaCl + ZnCO3 + 10NaCl
Sau đó hổn hợp được đun ở nhiệt độ 170-360 oC, để nguội và rửa bằng nước khử ion để loại bỏ muối, chất bột còn lại đem sấy khô sẽ được Nano Zinc
Hình 4: quy trình sản xuất Nano Zinc theo phương pháp hóa học
Phương pháp sinh học để tổng hợp Nano Zinc là dùng nước ép của lá sầu đâu Azadirachta indica nghiền chung với tinh thể oxid kẽm sẽ cho ra Nano Zinc
Hình 5: mô phỏng quy trình sản xuất Nano Zinc theo phương pháp sinh học
- 2. Vai trò dinh dưỡng Nano Zinc
Kẽm có vai trò rất quan trọng trong biến dưỡng cây trồng do ảnh hưởng đến hoạt tính của hydrogenase và carbonic anhydrase, ổn định các mãnh ribosom và tổng hợp cytochrome. Kẽm rất cần trong chuyển hóa chất bột đường, duy trì tính thấm của màng tế bào.
Thiếu kẽm ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm; cây trồng dễ bị tổn thương khi nắng gắt hay nhiệt độ cao, dễ bị nhiễm nấm bệnh; ảnh hưởng đến hấp thu và vận chuyển nước trong cây và giảm tác động của hạn hán hay ngập mặn; kẽm rất cần thiết để tổng hợp tryptophan là tiền chất của IAA.
Triệu chứng thiếu kẽm được thể hiện qua: lá non bị vàng, cây lùn; cây phát triển kém; khả năng đâm chồi, nở buội kém, tỷ lệ bất thụ cao; lá nhỏ, chồi non ngắn..
Kẽm là enzyme sản xuất ra auxin, chất điều hòa sinh trưởng thiết yếu của cây; tham gia sản xuất tinh bột và phát triển rễ; hình thành chlorophyll và carbohydrates; giúp cây chống chịu điều kiện nhiệt độ thấp; điều hòa các phản ứng sinh hóa trong ty thể; tổng hợp các sắc tố, duy trì tính thấm của màng tế bào và tổng hợp lớp cutin của lá cây..
Trong nhiều nghiên cứu cho thấy các hạt nano kẽm kích thích cây trồng tăng trưởng và phát triển. Xử lý Nano Zinc ở nồng độ thấp sẽ kích thích hạt giống nảy mầm tốt. Nano Zinc làm tăng năng suất cây hành và cây mè
Hình 6: Nano Zinc có tác dụng làm tăng năng suất cây hành và cây mè
- 3. Nano Zinc là thuốc trừ bệnh
Nano Zinc là chất có tính diệt khuẩn mạnh, sau khi ngấm qua lá, khi tiếp xúc với màng tế bào của vi khuẩn sẽ kích thích hình thành chất hydrogen peroxide H2O2 làm tổn thương màng tế bào của vi khuẩn, tạo điều kiện để Nano Zinc chui vào bên trong vi khuẩn, nó tiếp tục gắn kết với nguyên tữ phophorous của chuổi Đông Nam Á và các amino a-xít, làm vi khuẩn bị chết (hình 7)
Hình 7: cơ chế diệt vi khuẩn của Nano Zinc
Theo Parthiban Rajasekaran et al 2016, Nano Zinc có khả năng khống chế được bệnh ghẻ lồi trên cam quít do vi khuẩn Xanthomonas alfalfae subsp. Citrumelonis, bệnh cháy lá cam do vi khuẩn Pseudomonas syringae pv. Syringae và bệnh loét trên cà chua do Clavibacter michiganensis subsp. Michiganensis. Nồng độ của Nano Zinc chỉ có 125 µg/ml, trong khi các thuốc trừ khuẩn như Kocide, Copper sulfate, Nordox phải đến 250 µg/ml
Bảng 1: Nồng độ tối thấp MIC (Minimal Inhibitory Concentration) để trên vi khuẩn Xanthomonas alfalfae subsp. Citrumelonis gây bệnh loét vi khuẩn lá cam, Pseudomonas syringae pv. Syringae gây bệnh cháy lá cam và Clavibacter michiganensis subsp. Michiganensis.
Theo J. H. Graham và CTV 2016 ghi nhận phun Nano Zinc đã khống chế được bệnh ghẻ lồi trên cam quít do vi khuẩn Xathomonas citri gây ra. Tại bang Florida của Mỹ, Nano Zinc có tên thương mại là Zinkicide được đưa vào khuyến cáo phòng trừ bệnh ghẻ lồi
Theo Alia Servin et al (2015), Nano Zinc trừ được rất nhiều bệnh trên cam và trên bắp (hình 9)
Hình 9: phổ trừ bệnh của tinh thể nano trên cam và bắp
Khi phun Nano Zinc lên lá cam, sau 2 giờ là các hạt nano đã đến bó mạch, sau 4 giờ là được vận chuyển đến các mô bị nấm bệnh tấn công. Trong khi phân bón lá thông thường sau 24 giờ vẫn còn năm trên biểu bì lá. Đây là ưu điểm của Nano Zinc
Tại Lai Vung Đồng Tháp, phun Nano Zinc trên vết bệnh ghẻ lồi với liều lượng 50g/200 lít nc cho thấy vết bệnh bị không và ngưng phát triển
Hình 11: kết quả phun Nano Zinc nồng độ 50g/200 lít ở Lai Vung Đồng Tháp đã khống chế được bệnh ghẻ lồi do vi khuẩn Xanthomonas citri
Đối với nấm gây bệnh, Lili He et al (2011) ghi nhận Nano Zinc trừ được nấm Alternaria alternata gây bệnh đốm lá trên ớt, cà chua; nấm Aspernalus niger gây bệnh lem lép hạt trên lúa, mốc đen trên củ hành; nấm Botrytis cinerea gây bệnh mốc xám trên ớt, cam quít và hoa hồng; nấm Fusarium oxysporium gây bệnh vàng lá thối rễ trên ớt, cà, xoài, cà phê…; nấm Penicillium expansium gây bệnh mốc xám trên hạt ngũ cốc
Bảng 2: Nhiệt độ hữu hiệu tối thấp (MIC) diệt các loài nấm bệnh của Nano Zinc
|
Tên nấm |
Gây bệnh |
Nồng độ diệt (µg/ml) |
|
Alternaria alternata |
Đốm lá ớt, cà |
64 |
|
Aspernalus niger |
Mốc hạt , đốm phấn củ hành |
16 |
|
Botrytis cinerea |
Mốc xám trên ớt, chanh, hoa |
128 |
|
Fusarium oxysporium |
Vàng lá thối rễ |
64 |
|
Penicillium expansium |
Mốc hạt |
128 |
Trong thực tế tại Đồng Tháp cho thấy phun Nano Zinc khống chế hiệu quả bệnh thán thư trên bông xoài do nấm Colletotrichum gloesperoides gây ra. Trước khi phun mưa rất nhiều, các vườn chung quanh bị nhiễm thán thư năng trong khi vườn phun bông vẫn sáng đẹp
Hình 9: Kết quả trình diễn vườn phun Nano Zinc ở Đồng Tháp với nồng độ 5g/200 l đã khống chế được bệnh thán thư
Trong một khảo nghiệm khác đối với bệnh đốm phấn do nấm Pseudoperonospora cubensis và bệnh thán thư do nấm Colletotrichum gloesperoides trên dưa cho thấy Nano Zinc đã khống chế được 2 bệnh này
Hình 10: Kết quả trình diễn tại Đồng Tháp phun Nano Zinc trên dưa đã khống chế được bệnh thán thư do nấm Colletotrichum gloesperoides và bệnh đốm phấn do nấm Pseudoperonospora cubensis
Kết quả này cũng giống như kết quả của Ahmed Moh AMed et Al năm 2016 thử nghiệm phun Nano Zinc trên bệnh đốm phấn do nấm Pseudoperonospora cubensis, tỷ lệ bệnh giảm còn 25-28% trong khi đối chứng tỷ lệ bệnh 91-88%. Năng suất đạt 3.6 kg/cây trong khi đối chứng năng suất chỉ có 2 kg/cây
- Kết luận
Nano Zinc vừa là phân bón lá, vừa là thuốc trừ bệnh phổ rộng. Nó trừ được bệnh thán thư trên xoài, ớt, cam quít mà thuốc trừ nấm đang bị kháng, khống chế được bệnh đốm phấn. Trên vi khuẩn ở Đồng Tháp cho thấy nó khống chế được bệnh ghẻ lồi do vi khuẩn Xanthomonas citri gây ra.
Tuy nhiên hiện nay trên thị trường có nhiều sản phẩm Nano có xuất xứ từ Trung Quốc là nước dẫn đầu thế giới về lĩnh vực nano, kế đến là Mỹ và Ấn Độ.
Tài liệu tham khảo
Ahmed MohAMed 2, Amany hAMzA1 and Aly derbAlAh, 2016. Recent Approaches for controlling Downy Mildew of Cucumber under Greenhouse Conditions Plant Protect. Sci. Vol. 52, 2016, No. 1: 1–9
Alia Servin; Wade Elmer; Arnab Mukherjee; Roberto De la Torre-Roche; Helmi Hamdi; Jason C. White; Prem Bindraban; Christian Dimkpa, 2015. A review of the use of engineered nanomaterials to suppress plant disease and enhance crop yield. J Nanopart Res (2015) 17:92
Lili He, Yang Liu, Azlin Mustapha, Mengshi Lin. Antifungal activity of zinc oxide nanoparticles against Botrytis cinerea and Penicillium expansum Microbiological Research 166 (2011) 207—215