Ứng dụng công nghệ nano trong nông nghiệp

Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam (KH và CN) vừa hoàn thành quy trình nghiên cứu và bước đầu triển khai ứng dụng công nghệ nano trong trồng trọt, chăn nuôi và thủy sản. Qua đó cho thấy, các nhà khoa học Việt Nam đang tích cực tìm ra những giải pháp bắt kịp xu thế chung nhằm mục tiêu nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp trong tương lai.

Địa bàn huyện Phúc Thọ (Hà Nội) là nơi trồng thử nghiệm 1 ha đậu tương sử dụng phân bón lá nano. Đợt trồng đậu tương vừa qua, do ảnh hưởng của bão số 12 cho nên đậu tương gieo hạt muộn, đất trồng không được chăm sóc kỹ càng như mọi lần. Thế nhưng, cây đậu tương vẫn sinh trưởng tốt, năng suất cao, chất lượng đậu tốt hơn so với những vụ mùa trước đây. Trong khi đó, thời gian thu hoạch được rút ngắn đáng kể. Những người nông dân tham gia trồng thử nghiệm cho biết, phân bón lá nano cho chất lượng cây khỏe, cây phát triển cao hơn so với cây đối chứng và tiết kiệm được hơn một nửa các loại phân đạm, ka-li bón cho cây.

Việc thử nghiệm phun lên lá các hạt nano vi lượng thuộc dự án Nghiên cứu ứng dụng công nghệ nano trong nông nghiệp. Đây là dự án trọng điểm về nghiên cứu chế tạo công nghệ vật liệu nano trong trồng trọt, chăn nuôi, thủy sản do Viện Công nghệ môi trường (Viện Hàn lâm KH và CN) chủ trì, cùng sự tham gia của tám viện nghiên cứu chuyên ngành của Viện Hàn lâm KH và CN và một số viện, trung tâm thuộc Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn. Dự án có mục tiêu tạo được một số chế phẩm nano sử dụng có hiệu quả trong trồng trọt, chăn nuôi và thủy sản và ứng dụng có hiệu quả công nghệ nano để tăng năng suất, chất lượng, giảm chi phí, tăng tính chống chịu điều kiện bất lợi của các đối tượng nông nghiệp chính. Dự án triển khai từ năm 2015, đến nay đã thử nghiệm tại 18 tỉnh, thành phố trong cả nước, chủ động được quy trình công nghệ chế tạo vật liệu nano và kết quả ứng dụng trong nông nghiệp bước đầu rất khả quan. Chế phẩm phân bón nano qua lá bao gồm nhiều nguyên tố vi lượng như sắt, măng-gan, cô-ban, đồng, kẽm… được tạo ra từ các phương pháp hóa học và vật lý với kích thước nano mét. Để làm được điều này, nhất là việc vật liệu mới đạt kích thước mong muốn chỉ từ 2 đến 3 nanomet, nguyên liệu đầu vào được nhóm nghiên cứu lựa chọn kỹ, quy trình chế tạo vật liệu, kiểm định kích thước hạt nano được kiểm soát, thiết bị, máy móc hiện đại, đồng bộ.

Hạt nano vi lượng đóng vai trò như một yếu tố kích thích sinh học. Trong cây trồng có rất nhiều quá trình sinh hóa, bình thường không xảy ra nhưng khi có tác động của nguyên tố vi lượng có kích thước nano sẽ đánh thức tiềm năng và cây sẽ phát triển ở mức độ khác. Khi phun lên lá các hạt nano vi lượng, lá cây hấp thụ và cây được bổ sung chất dinh dưỡng cần thiết, như vậy cây sẽ phát triển tốt và cho năng suất cao. Tiến sĩ Trần Thị Trường (Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển đậu đỗ, Viện Cây lương thực và Cây thực phẩm, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn) cho rằng, khi bón phân qua lá, việc kết hợp thuốc phòng trừ sâu bệnh rất đơn giản ở giai đoạn cây con và hình thành quả. Tỷ lệ đậu quả cao hơn so với cây đối chứng, quả chắc và tỷ lệ quả ba hạt nhiều. Thời gian sinh trưởng chín sớm hơn so với cây đối chứng khoảng hai ngày. Năng suất tăng hơn so với cây đối chứng hơn 10% trong điều kiện đã giảm 50% lượng phân đạm, ka-li.

Theo Phó Giáo sư, Tiến sĩ Nguyễn Hoài Châu, Chủ nhiệm dự án, sản phẩm phân bón lá nano cho cây xứ nhiệt đới chưa có trên thị trường trong nước và nước ngoài. Các nước châu Âu là xứ lạnh, ánh nắng ít, cho nên công thức chế phẩm sẽ khác so với công thức dành cho cây xứ nhiệt đới. Để ứng dụng được, các nhà khoa học của dự án đã phải tạo ra hạt nano phù hợp với cây ở xứ nhiệt đới, ánh nắng nhiều, cây phát triển quanh năm. Ưu điểm của phân bón lá nano là cây trồng dễ hấp thu hơn so với các loại phân bón lá truyền thống vì kích thước nhỏ, dễ phân tán, bám dính trên lá và linh hoạt. Chỉ vài mi-li lít vật liệu nano có thể bón cho nhiều héc-ta cây trồng. Nhờ vậy, có thể giảm lượng phân bón sử dụng trong sản xuất nông nghiệp, không gây hại môi trường sinh thái, trong khi giá thành sản phẩm rẻ hơn so với phân bón thông thường.

Dự án còn chế tạo thành công chế phẩm nano để xử lý hạt giống đậu tương trước khi trồng. Qua thử nghiệm, hạt giống được bọc bằng vật liệu nano có thời gian bảo quản lâu hơn và các chỉ số về sinh trưởng và phát triển tốt hơn so với hạt giống đối chứng. Thí nghiệm trên quy mô đồng ruộng cho thấy, nano sắt phù hợp nhất để xử lý hạt đậu tương trước khi gieo, cho năng suất tăng 12,5% so với hạt đối chứng. Tiếp sau đó là nano coban và đồng, cho năng suất tăng đạt từ 8,3 đến 8,8%. Ngoài ra, dự án nghiên cứu quy trình chế tạo các nano kim loại sắt, đồng và coban ứng dụng trong chăn nuôi lợn và bò. Các nhà khoa học sử dụng vật liệu nano làm phụ gia thức ăn chăn nuôi với hàm lượng rất nhỏ để thay thế một số nguyên tố vi lượng dạng muối, phức chất đang được sử dụng hiện nay để bổ sung vào thức ăn chăn nuôi. Kết quả thử nghiệm cho thấy, phương pháp này giúp vật nuôi dễ hấp thu các nguyên tố vi lượng kích thước nano, hạn chế tác dụng phụ của các muối kim loại trong thức ăn chăn nuôi truyền thống.

Tiến sĩ Hà Quý Quỳnh, Trưởng Ban Ứng dụng và Triển khai công nghệ (Viện Hàn lâm KH và CN) cho biết, cuộc cách mạng về công nghệ nano trong nông nghiệp đã hình thành. Trên thế giới đã có sự quan tâm đáng kể đối với việc sử dụng công nghệ nano trong nông nghiệp như phân bón nano, thuốc trừ sâu nano hay cảm biến siêu nhỏ phát hiện mầm bệnh, giám sát điều kiện môi trường trên cánh đồng. Với các kết quả nghiên cứu nêu trên cho thấy, các nhà khoa học Việt Nam đang tích cực tìm ra những giải pháp bắt kịp xu thế này nhằm mục tiêu nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp trong tương lai. Các sản phẩm nano hiện vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu để ứng dụng phù hợp với nhiều loại cây trồng khác nhau cũng như trong nuôi trồng thủy, hải sản.

Thanh Quý