Nghiên cứu điều chế nano Cu2O-Cu/Alginate làm chất kiểm soát nấm bệnh thực vật trong sản xuất nông sản an toàn tại Đồng Bằng sông Cửu Long

Ngày nay, sự phát triển của công nghệ chế tạo các kim loại nano ứng dụng làm chất kháng nấm, kháng khuẩn đã mở ra một hướng đi mới cho việc nghiên cứu điều chế các chế phẩm nano kim loại ứng dụng làm chất kháng nấm gây bệnh trên cây trồng. Vật liệu nano Cu2O-Cu khắc phục được nhược điểm bị oxy trong không khí oxy hóa của vật liệu nano Cu làm cho vật liệu này giảm hoạt tính. Vật liệu này có hoạt lực phòng trừ nấm bệnh cao hơn vật liệu khối do diện tích bề mặt lớn, chỉ cần sử dụng ở nồng độ nhỏ. Cu2O-Cu ở kích thước nano có tính linh động, hoạt tính xúc tác mạnh trong các phản ứng hữu cơ như gắn các nhóm chức enzyme (đăc biệt là nhóm sulfhydryl, rất nhạy cảm với Cu+) làm bất hoạt nấm bệnh. Một số nghiên cứu về độc tính cho thấy của vật liệu nano Cu, Cu2O có độc tính cao hơn các muối Cu2+ đối với các loài sinh vật trong môi trường nước như thủy, hải sản, giáp xác. Tuy nhiên đối với động vật máu nóng thì độc tính vật liệu nano Cu, Cu2O nhỏ hơn của các muối Cu2+.

Đề tài “Nghiên cứu điều chế nano Cu2O-Cu/Alginate làm chất kiểm soát nấm bệnh thực vật trong sản xuất nông sản an toàn tại Đồng Bằng sông Cửu Long” do nhóm nghiên cứu của TS. Bùi Đình Thạch tại Viện sinh học Nhiệt đới thực hiện từ năm 2018 đến năm 2020, tập trung tổng hợp nano Cu2OCu/alginate từ nguồn nguyên liệu rẻ tiền, thông dụng là muối CuSO4.5H2O và alginate chiết xuất từ rong nâu thu nhận tại tỉnh Khánh Hòa. Chế phẩm nano Cu2O-Cu/alginate có hoạt tính cao kháng khuẩn, kháng nấm gây bệnh thực vật. Chế phẩm nano Cu2OCu/alginate đã được nghiên cứu khảo nghiệm và trình diễn mô hình phòng trừ bệnh đốm nâu trên cây thanh long và bệnh đạo ôn, bạc lá trên cây lúa.

Đề tài đã hoàn thành được các nội dung, mục tiêu khoa học và thực tiễn đề ra, bao gồm các kết luận như sau: 

- Đã hoàn thiện công nghệ sản xuất alginate từ rong biển nâu với hiệu suất - > 80% với các thông số kỹ thuật: Phương pháp sử dụng nước rửa bã tuần hoàn đối với phương pháp ngâm rong biển có kích thước 2 - 3 cm trong Na2CO3 5%, tỷ lệ khối lượng lỏng/rắn ~ 1/5, thời gian ngâm 8 ngày, kết tủa axit alginic bằng axit HCl 35% đạt hiệu suất cho quá trình sản xuất khoảng 87%. Đã sản xuất được 428 kg phục vụ cho sản xuất chế phẩm nano Cu2O-Cu/alginate. 

- Đã nghiên cứu khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến quy trình tổng hợp nano Cu2O-Cu- ổn định trong alginate có hàm lượng Cu 5.000 ppm, kích thước hạt nhỏ 5.4±1.4 nm, hạt có hình cầu với các thông số kỹ thuật: nồng độ alginate 5%; nồng độ hydrazine 8%; hàm lượng PEG 0,5%. Nano Cu2O-Cu/alginate có cấu trúc vỏ lõi Cu2O@Cu, thời gian cân bằng sa lắng sau 10 tháng và ổn định hơn 2 năm. Chế phẩm nano Cu2O-Cu/alginate có độc tính thấp được kiểm nghiệm bởi Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ương. 

- Chế phẩm nano Cu2O-Cu/alginate có khả năng ức chế 100% nấm N. dimidiatum gây bệnh đốm nâu cây thanh long và nấm Pyricularia oryzae gây bệnh đạo ôn trên lúa, vi khuẩn Xanthomonas sp. gây bệnh bạc lá lúa ở nồng độ Cu là 30 ppm tương đương thuốc bảo vệ thực vật thương mại, nano Cu2O-Cu/alginate tỏ ra có hiệu quả kháng vi khuẩn mạnh hơn kháng nấm ở nồng độ thấp. Chế phẩm nano Cu2O-Cu/alginate có khả năng phòng trừ bệnh đốm nâu cây thanh long, bệnh đạo ôn và bạc lá trên lúa với hiệu quả > 90% thông qua khảo nghiệm diện hẹp, diện rộng. 

- Đã xây dựng và trình diễn 3 mô hình, mỗi mô hình 1 ha ứng với bệnh đốm nâu cây thanh long, bệnh đạo ôn và bạc lá trên lúa. Hiệu quả mô hình trình diễn có chỉ số AUDPC thấp hơn và lợi nhuận thu được cao hơn so với mô hình nông dân. 

- Đã kiểm tra đánh giá chất lượng chế phẩm nano Cu2O-Cu/alginate tại Trung tâm Tiêu- chuẩn Kỹ thuật Đo lượng Chất lượng 3 và Viện Khoa học Vật liệu ứng dụng. 

- Xây dựng hướng dẫn sử dụng chế phẩm nano Cu2O-Cu/alginate trong quy trình quản - lý bệnh tổng hợp đối với bệnh đốm nâu cây thanh long, bệnh đạo ôn và bạc lá trên lúa.

Đề tài đã tạo ra chế phẩm mới đáp ứng yêu cầu phòng trừ các loại bệnh khó kiểm soát, đồng thời không để lại dư lượng trên nông sản là điều cần thiết và cấp bách để phát triển nền nông nghiệp an toàn, bền vững.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18366/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

N.P.D (NASATI)