Tận dụng chế phẩm nano trị bệnh cho cây dưa lưới

Là loài cây ăn trái có giá trị cao cùng thời gian trồng ngắn, dưa lưới ngày càng được người tiêu dùng ưa chuộng và thị trường tiêu thụ rộng lớn. Tuy nhiên, một số căn bệnh trên cây dưa lưới vẫn chưa được tìm hiểu và khắc phục một cách hiệu quả, đơn cử như bệnh giả sương mai.

PGS. TS Lê Đăng Quang (Trung tâm Phát triển công nghệ cao, Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam), chủ nhiệm nhiệm vụ khoa học công nghệ “Nghiên cứu ứng dụng chế phẩm Nano – vi khuẩn PGPR nhằm phòng trừ bệnh giả sương mai trên cây dưa lưới” cho biết, hiện nay đa số nhà vườn thường chỉ sử dụng phân bón hoặc thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) hóa học gốc đồng để bảo vệ cây trước tác động của côn trùng, một số căn bệnh. 

Tuy nhiên, trong những năm gần đây, phương pháp này dần thay thế bằng các biện pháp phòng trừ an toàn, như sử dụng các chế phẩm vi sinh nhân tạo, có tính khắc chế thiên địch, giúp các sản phẩm dưa lưới không có dư lượng hoạt chất bị cấm.

Bệnh giả sương mai trên cây dưa lưới

Xuất phát từ thực tiễn trên, mục tiêu của đề tài là nghiên cứu sản xuất và ứng dụng thành công chế phẩm phân bón nano, được tích hợp tác nhân kiểm soát sinh học là vi khuẩn PGPR (nano - PGPR) trong phòng trừ bệnh trên cây dưa lưới, từ đó giúp giảm và hạn chế từng bước các thuốc BVTV hóa học độc hại dần bị cấm sử dụng như carbendazym, benomyl và thiophanate-methyl. Bên cạnh đó, việc phát triển sản xuất phân bón đa chức năng và thuốc BVTV sinh học cũng đem lại hiệu quả kinh tế cho người nông dân, đơn vị sản xuất.

Sau quá trình nghiên cứu, thành quả của đề tài là chế tạo thành công Nano TiO2 có chất lượng tốt, ổn định với kích thước hạt trung bình 10-30nm. 

Đồng thời, tìm ra điều kiện môi trường để tối ưu quá trình lên men hai vi khuẩn Paenibacillus polymyxa IN937a và Bacillus subtilis GB03 đạt được mật độ ≥ 107 CFU/ml. Từ đó, nghiên cứu và đưa ra quy trình chế tạo thành công chế phẩm nano - vi khuẩn PGPR và đánh giá hiệu quả phòng trừ của nano- vi khuẩn PGPR đối với nấm bệnh trên cây dưa lưới.

Ứng dụng chế phẩm nano trong vi sinh bảo vệ thực vật

Theo PGS. TS Lê Đăng Quang, trong những năm gần đây, đã có nhiều nghiên cứu tại Việt Nam và Quốc tế thực hiện ứng dụng, tích hợp vật liệu nano (TiO2/Nano silica) và vi khuẩn vùng rễ kích thích sinh trường (Plant Growth Promoting Rhizobacteria - PGPR). Phương pháp này mang đến khả năng chuyển hóa và hấp thụ phân bón của cây diễn ra nhanh chóng và hiệu quả, giúp giảm lượng phân bón và thuốc tăng trưởng thực vật.

Cụ thể hơn, vi khuẩn vùng rễ kích thích sinh trưởng thực vật (PGPR) là những vi khuẩn phân bố tự do trong đất, sinh sống xung quanh hoặc trên bề mặt rễ, cộng sinh bên trong rễ, trực tiếp hoặc gián tiếp tham gia việc kích thích sinh trưởng và phát triển của thực vật thông qua sản xuất và tiết ra những chất hóa học khác nhau ở xung quanh vùng rễ. 

Các cơ chế của vi khuẩn PGPR đối với cây trồng

Trong khi đó, sự có mặt của hạt nano giúp vi khuẩn bám dính và xâm nhập vào bề mặt rễ cây hiệu quả hơn. Đồng thời, khi vi khuẩn Endophyte phát triển mạnh, thì cây trồng sẽ phải tiết ra nhiều hoạt chất miễn dịch tự nhiên - phytoalexin (PA) hơn. Hoạt chất này sẽ giúp cây tăng thêm khả năng chống chịu khi gặp những điều kiện bất lợi từ môi trường, qua đó giảm đi việc sử dụng thuốc BVTV trong quá trình chăm sóc cây. 

Theo đại diện nhóm nghiên cứu, chế phẩm nano - vi khuẩn PGPR có thành phần nano TiO2 tích hợp kết hợp với tác nhân kiểm soát sinh học là hỗn hợp hai vi khuẩn PGPR nói trên trong phòng trừ bệnh trên cây trồng, đặc biệt hiệu quả trong phòng trừ bệnh giả sương mai trên cây dưa lưới. 

Bảng kết quả đối chứng của chế phẩm nano - PGPR

Dễ dàng áp dụng cho mô hình nông nghiệp công nghệ cao

Đánh giá về bệnh giả sương mai (nấm vàng), đại diện nhóm nghiên cứu cho biết, đây là bệnh do nấm Pseudoperonospora cubensis gây ra với những biểu hiện như: đốm vàng trên lá, sau 3-4 ngày tế bào lá chết màu nâu đen, lá úa vàng, khô và rụng… 

Dựa trên những đặc tính của bệnh, chế phẩm nano - PGPR sau quá trình nghiên cứu được nhóm thử nghiệm giả định lên lá cây ở điều kiện in vitro cho thấy, hiệu quả ức chế nấm là rất tốt, hiệu quả tăng lên sau khi phun một ngày. Đến ngày thứ 3, ở mẫu lá sử dụng dung dịch nano - vi khuẩn PGPR có thấy các bào tử nấm gây bệnh giả sương mai giảm rõ rệt, không còn những mảng nấm trắng, hiệu quả đạt được gần tương đương như đối với mẫu sử dụng thuốc hóa học Benlat 0,01%. 

Kiểm nghiệm đối chứng trên mẫu lá bệnh dùng nước lã (trái) và mẫu lá sử dụng chế phẩm nano - PGPR (phải).

Bên cạnh đó, chế phẩm còn được thử nghiệm hiệu quả kháng nấm trong điều kiện in vitro với một số nấm gây bệnh như Botrytis cineria, Phytophthora infestans, Fusarium oxyporium, Sclerotinia scleorotinium, Colletotrichum spp và cho thấy khả năng ức chế tốt. 

Không dừng lại ở đó, kết quả nghiên cứu cũng đã cho thấy, chế phẩm nano - PGPR có thể ứng dụng vào sản xuất cây dưa lưới công nghệ cao trong nhà màng, có thể sử dụng bằng hệ thống tưới nhỏ giọt, giúp cây sinh trưởng phát triển tốt, làm tăng sức đề kháng, phòng bệnh hiệu quả, đồng thời làm tăng năng suất và phẩm chất cây trồng.

Ở mô hình sử dụng chế phẩm để phòng trừ nấm gây giả sương mai, sản phẩm nano - PGPR ở nồng độ pha loãng khác nhau đều có tác động tốt lên khả năng sinh trưởng, năng suất, chất lượng quả và khả năng phòng trừ bệnh hại trên cây dưa lưới.

“Hiệu lực của sản phẩm nano - PGPR ở các nồng độ pha loãng khác nhau ở quy mô nhà màng diện hẹp đối với nấm gây giả sương mai trên cây dưa lưới đã được đánh giá và cho thấy khả năng phòng trừ bệnh của chế phẩm rất tốt so với các thuốc hóa học hay sinh học phổ biến trên thị trường”, PGS. TS Lê Đăng Quang cho biết.

Kết quả đổi chứng giữa các chế phẩm nano - PGPR ở mức độ pha loẵng khác nhau.

Cũng theo PGS. TS Lê Đăng Quang, sản phẩm thu được còn cho thấy rất nhiều đặc tính phù hợp với điều kiện khí hậu và thổ nhưỡng ở Việt Nam, đáp ứng một phần yêu cầu của các cơ sở, hộ gia đình và các công ty sản xuất rau - củ - quả sạch, có giá thành cạnh tranh. 

"Chế  phẩm nano-vi khuẩn PGPR có thành phần hoạt chất chính là nano TiO2 kết hợp với vi khuẩn kích thích tăng trưởng vùng rễ  PGPR cho thấy sản phẩm không chỉ có khả năng phòng trừ một số bệnh hại mà còn  kích thích tăng trưởng đối với cây trồng, đặc biệt đối với các cây thuộc họ bầu bí nói chung và cây dưa lưới nói riêng", đại diện nhóm thực hiện nhiệm vụ chia sẻ thêm về hướng ứng dụng của kết quả nghiên cứu.

Có thể khẳng định rằng, kết quả của nhiệm vụ khoa học công nghệ do Trung tâm Phát triển công nghệ cao (thuộc Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam) hoàn thành đã cho thấy tiềm năng trong việc áp dụng chế phẩm nano cho nhiều vùng trồng dưa lưới trên toàn quốc, thay thế cho các thuốc BVTV có nguồn gốc hóa học gây hại cho môi trường và con người; đồng thời sản phẩm hoàn thiện của đề tài được xác định là có triển vọng trong việc ứng dụng vật liệu nano và vi sinh vật PGPR đối với sản xuất phân bón nông nghiệp xanh - sạch trong bối cảnh nhiều tỉnh thành, địa phương trong đó có TP.HCM đang đẩy mạnh phát triển nền nông nghiệp đô thị, gắn với cây - con giống chất lượng cao và quy trình nuôi trồng hiện đại, bền vững.