Mô tả sản phẩm

CÔNG TY CỔ PHẦN SINH THÁI XANH VIỆT NAM 

Địa chỉ: BT02-10 Khu đô thị mới Văn Khê – P. La Khê – Q. Hà Đông  – TP. Hà Nội

Điện thoại: 02466819438

CHẾ PHẨM NANO  SILICA

 VÀ ỨNG DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP

1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NANO SILICA

Nano Silica tích tụ trong cây dưới lớp biểu bì và tạo thành một lớp kép, làm cho lá cây dày hơn. Việc chuyển đổi từ Si (OH)₄ thành SiO₂ ở trong các tế bào của lá làm hạn chế nấm tiếp cận và do đó bảo vệ cây trồng khỏi bị nhiễm nấm.

Những nghiên cứu trên cây dưa chuột cho thấy, Nano Silica làm tăng hoạt tính của các enzym chitinase, polyphenol oxidase, và peroxidase qua đó làm giảm tình trạng nhiễm nấm Pythium.

Nano Silica bảo vệ lúa mì và lúa mạch khỏi sự tấn công của nấm Blumeria graminis và bảo vệ gạo khỏi nấm Pyricularia oryzae – thường gây ra bệnh đạo ôn lúa. Nano Silica không chỉ tạo ra sức đề kháng chống lại bệnh nấm mà còn hạn chế sự tấn công của sâu hại như sâu đục thân, rầy, nhện, sâu xanh, sâu tơ…

Một số nghiên cứu gần đây cho thấy khi sử dụng chế phẩm Nano silica tưới gốc kết hợp phun qua lá cho cây dưa lưới, dưa leo giúp cây phát triển cân đối hạn chế nấm bệnh, ngăn ngừa từ xa bệnh héo xanh vi khuẩn, nứt thân chảy nhựa, chống nứt quả trên dưa lưới. Ngoài ra khi sử dụng Nano silica phun qua lá còn nhận thấy rằng bệnh nấm phấn trắng trên dưa lưới giảm đáng kể, một số trồng trong điều kiện nhà lưới gần như không thấy bệnh phát triển.

Theo nhiều nghiên cứu gần đây Nano Silica khi được kết hợp với Ca, Mg và Bo ở thời kỳ phân hóa mầm hoa, đậu quả non bằng phương pháp phun qua lá. Chúng tôi nhận thấy rằng cấu trúc hoa to khỏe hơn, đồng đều, hoa nở tập trung, đặc biệt trong điều kiện tự nhiên bất lợi (mưa kéo dài, ẩm cao, nhiệt độ cao) sức sống của hạt phấn kéo dài, nâng cao tỷ lệ đậu quả. Điều này được thấy rõ ở các mô hình sử dụng đối chứng trên cây có múi (cam, bưởi), cây bơ và cây sầu riêng.

Gần đây, Malčovská et al. (2014a) đã chứng minh rằng việc bổ sung silica thành công đã cải thiện đáng kể các độc hại do Cd gây ra đối với cây ngô, thúc đẩy sự phát triển và một số thông số quang hợp, giảm mức độ oxy hoá. Si cũng bù đắp các ảnh hưởng tiêu cực gây ra bởi kim loại nặng Mn trên các cây họ ngô (Feng et. al. 2009). Chì (Pb) là kim loại độc hại cao và gây ra nhiều tác động trực tiếp và gián tiếp lên thực vật, động vật và con người, giống như các kim loại nặng khác. Chì làm giảm các thông số trao đổi khí và việc ứng dụng Si làm giảm tác dụng ức chế các thông số này ở cây ngô (Bharwana và cộng sự, 2013). Tương tự, Ali và cộng sự (2013) đã báo cáo rằng ứng dụng Si tăng cường sự phát triển của cây trồng và làm giảm độc tính của Cr, gia tăng đáng kể các thông số quang hợp trong cây lúa.. Hơn nữa, môi trường Zn cao cũng làm giảm hàm lượng chất diệp lục, làm hỏng cấu trúc của lục lạp, (Song và cộng sự, 2014). Tuy nhiên, tất cả những ảnh hưởng tiêu cực của Zn cao đã được làm giảm bởi việc bổ sung Si.

Silica đã được chứng minh là một trong những nguyên tố có lợi cho cây trồng do có tính chất thúc đẩy tăng trưởng nhờ hỗ trợ hệ thống trao đổi chất ở thực vật. Shahnaz và cộng sự (2011) đã nghiên cứu vai trò của việc ứng dụng silica đối với thực vật trong điều kiện nhiễm độc nguyên tố nhôm và thấy rằng Si có tác dụng tốt trong việc làm giảm bớt độc tính  của nhôm ở cây Vòi voi. Các kết quả từ nghiên cứu của Shahnaz và cộng sự (2011) đã chứng minh thêm rằng việc xử lí ion Al³⁺ đã làm tăng mức MDA, andehyt, hàm lượng proline, protein, và gây ra sự suy giảm đáng kể các hợp chất phenolic. Từ đó, việc ứng dụng Si đã làm cho cây Vòi voi tăng khả năng chống chịu nhiễm độc Al.

2. CƠ CHẾ HẤP THU SILICA TRÊN CÂY TRỒNG

Chúng ta đã biết SiO₂ được tìm thấy trong các mô của cây (lá, quả, thân). Tuy nhiên cây không thể hấp thu Silica dạng SiO₂ mà chỉ hấp thu dạng ion Si(OH)₃O- hoặc dạng H₄SiO₄ .Sau đó từ 1 trong 2 dạng này theo cơ chế hấp thu dinh dưỡng chủ động của cây (tiêu tốn ATP- còn gọi là ative transport) ==> Silica được chuyển qua hệ thống mạch Symplast (bản chất của mạch này chính là các sợi Liên bào kết nối tế bào chất của các tế bào với nhau). Sau cùng Silica vượt qua được vành đai Caspa và đi qua các nhóm tế bào nhu mô trung trụ rồi đi vào mạch dẫn đi đến các cơ quan dự trữ (củ, quả), thân lá.Tại đây Si mới chuyển thành SiO₂. Về lý thuyết cơ bản SiO₂ không bao giờ vượt qua được một hệ thống mạch, mạng lưới phức tạp trong cây. Do đó cây không thể hấp thu SiO₂ được cho dù là dạng nano. Từ dạng Nano SiO₂.nH₂O muốn cây hấp thu được cần phải tổng hợp Nano Silica ở dạng đơn giản nhất (H₄SiO₄ chẳng hạn).

Việc nghiên cứu điều chế nano silica tại Việt Nam đã có nhiều nhóm khoa học nghiên cứu, nhưng mục đích của các tác giả là nghiên cứu điều chế nano silica để ứng dụng trong các ngành công nghiệp sơn và cao su và mới đạt ở quy mô sản xuất nhỏ. Chưa có một nghiên cứu nào hướng tới tạo nano silica làm chất dinh dưỡng cho cây trồng. Hơn nữa, cây trồng chỉ hấp thụ silica ở hai dạng duy nhất là: axit silicic [Si(OH)₄] (hoặc dạng ion của nó, Si(OH )₃O^–, có ưu thế ở pH> 9). Còn các dạng silica nano khác thì cây trồng không thể hấp thụ.

Si(OH)₄ là axit silicic (H₄SiO₄) còn có tên acid orthosilicaic. Nó là các hạt cơ bản để tạo nên các silica và chính nó là silica đơn giản nhất.

Hình 1: Quá trình polyme hóa axit monomeric silica  to để tạo nano silica

Phải khẳng định rằng, cây sẽ không hấp thụ được nano silica (SiO₂.nH₂O) khi nano silica đã bị mất nước, do đó theo như sơ đồ hình 1 cần tìm một phương pháp để tổng hợp Nano Silica dưới dạng Oligomers.

Do đó, để sản xuất nano silica số lượng lớn (hàng chục tấn), chất lượng sản phẩm ổn định sử dụng làm chất dinh dưỡng cho cấy đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải tìm được một phương pháp tổng hợp mới, năng suất cao và tạo ra đúng dạng sản phẩm nano silica mà cây có thể hấp thụ được. Qua nhiều năm nghiên cứu và tổng quan các tài liệu, chúng tôi đã lựa chọn được phương pháp để tổng hợp Nano silica ứng dụng làm phân bón silica cho cây trồng.

3. ỨNG DỤNG CỦA NANO SILICA TRONG NÔNG NGHIỆP

• Làm phân bón: nano silica được sản xuất làm phân bón gốc và lá cho cây
• Bọc nano silica vào phân đạm hoặc NPK sẽ làm chậm quá trình mất dinh dưỡng( phân bón nhả chậm) tăng hiệu quả sử dụng N, P, K .
• Giảm thiệt hại cho cây trồng do các yếu tố phi sinh học gây ra như, thời tiết, nóng , hạn, rét,,,,
• Hạn chế tác hại của kim loại nặng đối với cây trồng, tăng cường sức đề kháng cho cây.
• Nano silica làm giảm bức xạ nhiệt của ánh sáng mặt trởi khi tiếp xúc lên cây trồng. Một số nghiên cứu đánh giá trên cây bưởi diễn cho thấy Nano silica kết hợp với nano vi lượng (Ca, Mg, Zn) và PVP giúp giảm tối đa tình trạng cháy nám vỏ quả bưởi (nghiên cứu trên cây có múi giai đoạn 2012 – 2018).
• Ứng dụng của nano silica và một số phân bón nano vi lượng trong việc chăm sóc cây có múi: Chống rụng quả, hạn chế nứt quả trên cam canh và bưởi hoàng.
• Nghiên cứu quy trình sử dụng chế phẩm nano silica trên cây họ bầu bí (dưa leo, dưa lưới, dưa hấu): hạn chế hiện tượng nứt thân chảy nhựa, giảm tỷ lệ bệnh héo xanh vi khuẩn, chống nứt quả.

4. TÁC ĐỘNG CỦA NANO SILICA LÊN CÂY TRỒNG

4.1 Nano Silica có tác dụng ngăn ngừa nấm gây bệnh, hạn chế côn trùng  chích hút gây hại (các cây họ hòa thảo)

4.2 Nano Silica có tác dụng làm tăng cường sức chống chịu của hạt phấn, nâng cao tỷ lệ đậu quả ở một số cây ăn quả khó tính (cây có múi, bơ, sầu riêng)

4.3 Nano Silica làm tăng khả năng chống chịu và làm giảm tác động tiêu cực của kim loại nặng, kim loại có tính độc hại

• Hiện nay, sự ô nhiễm kim loại nặng đối với đất nông nghiệp và nguồn nước ngày càng trở nên trầm trọng do các hoạt động khác nhau của con người như sử dụng phân bón, khai thác mỏ, mạ điện, và sử dụng thuốc trừ sâu, sản xuất pin. Kim loại nặng có thể tạo ra nhiều rối loạn sinh trưởng như làm giảm trao đổi chất, giảm quang hợp, và sự hấp thu chất dinh dưỡng ở cây trồng.
• Nano Silica làm tăng khả năng kháng kim loại nặng. Silica có thể cố định kim loại nặng ở dạng không độc hại bên trong thân cây.

Ví dụ: Trong điều kiện kim loại nặng (As, Cd, Cr) ở thực vật xảy ra sự thiếu hụt axit indole acetic (IAA). Mặt khác, việc bổ sung Silica làm tăng khả năng hấp thụ nguyên tố Zn trong thực vật. Zn là một nguyên tố bắt buộc cho quá trình tổng hợp IAA ở cây trồng. Như vậy, khi bổ sung Silica thì nồng độ IAA trong cây tăng lên.

Các nghiên cứu còn chỉ ra rằng trong điều kiện đất bị ô nhiễm kim loại nặng (Cr, Cd, và Cu), việc bổ sung Si có tác dụng tăng sự hấp thu vi chất và các khoáng chất dạng macro như Ca, Mg, P, K, Zn, Fe, Mn. Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng việc bón Silica cho cây sẽ làm giảm các tổn hại do Cd gây ra (giảm diệp lục ở cây dưa chuột).

Ngoài ra, Silica còn có tác dụng thúc đẩy quá trình trao đổi chất (tốc độ quang hợp, truyền dẫn vi chất, tốc độ thoát hơi nước, hiệu quả sử dụng nước) ở thực vật, cũng như là thúc đẩy hoạt động của các enzyme để chống lại quá trình oxy hoá trong điều kiện nhiễm Cd.

4.4 Silica làm tăng tính chống chịu nóng cho cây trồng (chống chịu nhiệt cao)

Sự tích lũy Silica trong lá có khả năng làm mát lá trong điều kiện nhiệt độ cao. Trong trường hợp này, các cấu trúc bio-silica hóa có mặt trong lớp tế bào biểu bì có hiệu quả trong việc làm mát lá cây nhờ cơ chế bức xạ hồng ngoại tầm trung (mid-IR) hiệu quả. Do đó, silica tạo ra một cơ chế vật lý chống lại điều kiện bất lợi về nhiệt. Nhiệt độ cao hạn chế sự tăng trưởng, sự trao đổi chất, và năng suất cây trồng. Khi nhiệt độ cao, độ ẩm không khí thấp dẫn đến các biểu hiện suy giảm sức sinh trưởng ở cây trồng thể hiện ở sự tăng quá trình oxy hoá (tăng sản sinh ROS), gây tổn thương tế bào, hủy hoại màng tế bào, ức chế quá trình quang hợp. Điều này có thể thấy rõ trên cây ăn quả có múi đặc biệt là cam vinh và bưởi diễn. Khi nhiệt độ cao vượt ngưỡng chịu đựng của cây, bưởi diễn thường bị cháy nám vỏ quả và không thể phục hồi do các tế bào vỏ quả bị suy giảm sức sống và chết đi.

Trong một thực nghiệm với loại cỏ Agrostis palustris phát triển ở 35 – 40 ° C, nhiệt độ của lá giảm khoảng 3 – 4,14°C khi bón đủ silica cho cây từ giai đoạn cây con. Ngoài ra Si có trong đất có tác dụng làm giảm nhiệt và hiệu quả trong việc làm mát rễ cây. Một nghiên cứu khác đề xuất rằng nguyên tố Si có thể góp phần làm ổn định nhiệt của màng tế bào ở thực vật trong quá trình chịu nhiệt.

Các nghiên cứu khác cho thấy trong điều kiện nhiệt độ cao, khi cây trồng được bón Silica đầy đủ cân đối với các nguyên tố dinh dưỡng vi lượng có sự tăng lên của một số enzyme chống oxy hoá (SOD, APX và glutathione peroxidase) qua đó nâng cao sức chống chịu của cây.

Việc bổ sung Silica cũng ảnh hưởng đáng kể đến cơ chế tổng hợp protein trong điều kiện nhiệt độ cao ở thực vật. Nhìn chung, Silica có ảnh hưởng tích cực đến sinh trưởng và phát triển ở cây trồng nói chung và đóng một vai trò quan trọng trong việc chống lại điều kiện bất thuận từ tự nhiên (nhiệt độ cao).

4.5 Silica làm gia tăng khả năng chống chịu mặn và chịu hạn cho cây trồng

Thiếu nước và độ mặn cao là một trong những vấn đề gây nhức nhối trong nông nghiệp hiện nay, đặc biệt là ở các nước xích đạo hoặc cận xích đạo. Hiện tượng này hạn chế nghiêm trọng năng suất nông nghiệp và có thể dẫn đến thiệt hại đáng kể về năng suất trong các vụ mùa. Do đó việc nâng cao khả năng chịu hạn và chịu mặn cho cây trồng là một giải pháp chủ động để chống lại các điều kiện bất thuận của tự nhiên ngày một gia tăng.

Thiếu nước ở thực vật xảy ra khi tốc độ thoát hơi vượt quá tốc độ hấp thụ nước. Thiếu nước và hạn hán làm giảm tốc độ nảy mầm ở hạt, giảm tăng trưởng và phát triển ở cây trồng. Ở cấp độ tế bào, sự thiếu nước dẫn đến sự thay đổi thể tích tế bào, phá vỡ hình dạng cấu trúc của màng và sự toàn vẹn màng tế bào, ảnh hưởng đến cơ chế tổng hợp protein. Hạn hán kéo dài có thể làm gián đoạn quá trình trao đổi chất quan trọng ở cây trồng và dẫn đến suy giảm năng suất và chất lượng nông sản, thậm chí có thể làm chết cây trồng trên diện rộng.

Việc bổ sung silica cho cây trồng nói chung có tác dụng quan trọng trong việc củng cố lớp biểu bì, từ đó làm giảm tỷ lệ thoát hơi nước. Trong cây dầu cọ, việc bổ sung silica làm giảm mật độ lỗ khí và trong cây chuối nó làm tăng độ dày của lớp biểu bì lá. Sự hình thành các lớp kép silica rất có ý nghĩa đối với cây trồng (đã được nghiên cứu và chỉ rõ ở nhiều loại cây trồng như cây mộc lan, dưa chuột, một số cây họ hòa thảo). Các lớp kép silica giúp cây trồng tăng tính bảo vệ, hạn chế các tác nhân gây hại từ môi trường.

Trong rễ, silica làm tăng cường các cấu trúc ở lớp tế bào thượng bì và lớp ngoài, ngăn ngừa sự rò rỉ nước và xâm nhiễm của nấm bệnh. Nói chung, việc tích tụ silica trong thành tế bào, không gian ngoài tế bào cải thiện đáng kể khả năng giữ nước, và do đó nó cũng cải thiện việc duy trì cân bằng nước, giúp cây trồng vượt qua được giai đoạn thiếu nước, nâng cao sức đề kháng.

4.6 Silica tăng khả năng chống chịu tia UV và các bức xạ mặt trời ở thực vật

Silica có thể làm tăng khả năng chống chịu của cây trồng khi tiếp xúc với tia UV-B. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng nồng độ H₂O₂ tăng lên trong các cây tiếp xúc UV-B đã giảm đáng kể sau khi sử dụng Silica. Ngoài ra, hàm lượng TBARS không bị ảnh hưởng bởi UV-B ở các cây trồng đã được bổ sung Silica. Sự tăng tích tụ Si và giảm cinnamyl alcohol hydrogenase (CAD) và nồng độ axit p-coumaric có liên quan mật thiết đến sự thay đổi hệ thống phòng vệ tia cực tím. Việc tiếp xúc với UV-B làm tăng hàm lượng phenol và nồng độ anthocyanin trong cây đậu tương. Sau khi sử dụng Silica, nồng độ của các hợp chất hấp thụ tia UV giảm đáng kể, do đó làm cho cây trồng có khả năng chống chịu được điều kiện môi trường tăng bức xạ UV-B, bảo vệ các mô thực vật.

Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng Silica có trong lá dưới dạng silica cho thấy khả năng kháng UV-B, bởi vì lá chứa silica có độ hấp thụ UV rất thấp. Các cấu trúc lá đã bị silica hóa, chẳng hạn như lớp biểu bì, lông gai, có thể phân tán bức xạ nhìn thấy được và giảm sự xâm nhập vào các mô lá, cũng như ảnh hưởng đến sự phản xạ lại các bức xạ UV. Như vậy, nhìn chung Silica có tác động tích cực trong việc giảm thương tổn ở thực vật nói chung gây ra do tiếp xúc với tia UV-B và làm tăng khả năng chống chịu bức xạ ở thực vật.

4.7 Silica giảm bớt các tác động có hại do tình trạng thiếu hoặc thừa vi chất dinh dưỡng ở thực vật

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng Si có tác dụng giảm nhẹ các triệu chứng gây ra do thiếu các vi chất như Fe, Cu, Zn, Mn ở thực vật.

Cây dưa leo được trồng trong dung dịch không chứa Zn xuất hiện các vết hoại tử trên lá. Khi phun silica qua lá làm giảm các vết hoại tử của lá. Với bộ rễ nồng độ citrate trong rễ giảm do thiếu Zn tuy nhiên khi cây được bón Silica đã làm tăng nồng độ citrat ở các cây thiếu Zn. Tương tự như vậy, nồng độ fumarate và shikimate trong rễ giảm trong các cây thiếu vi chất dinh dưỡng, trong khi bổ sung Si làm tăng nồng độ fumarate trong các cây bị thiếu Zn.

Không có nhiều nghiên cứu về tương tác Si-Cu trong thực vật nhưng có một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng nhiều triệu chứng gây ra do độc tính của Cu đã được giảm bớt khi bổ sung Silica ở cây lúa mỳ. Sự hình thành các tích tụ Si trên thành tế bào làm giảm ảnh hưởng của Cu đối với tế bào thực vật.

4.8 Nano silica ảnh hưởng vi sinh vật nội cộng sinh

Vi khuẩn nội cộng sinh thực vật (vi khuẩn endophyte) được tìm thấy ở hầu hết các loài thực vật. Nghiên cứu vi khuẩn endophyte cho thấy chúng giúp thúc đẩy thực vật tăng trưởng, tăng năng suất và đóng vai trò là một tác nhân điều hòa sinh học. Ngoài ra, chúng còn có tiềm năng loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong đất bằng cách tăng cường khả năng khử độc trên thực vật, làm cho đất trở nên màu mỡ. Hiện nay, nhiều nhà khoa học quan tâm phát triển các ứng dụng công nghệ sinh học của vi khuẩn endophyte để phát triển các giống cây trồng có khả năng khử độc, đồng thời có khả năng sản xuất sinh khối và nhiên liệu sinh học.

Phân bón Nano Silica tồn tại phong phú trong đất và được hấp thụ từ đất thông qua rễ của cây và lưu lại trong thân của thực vật. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, các hạt nano silica rất có ý nghĩa trong việc phát triển khả năng đề kháng ở thực vật. Silica được coi như một vi chất thiết yếu và được biết đến với vai trò giúp tăng cường sự phát triển của thực vật. Ứng dụng của silica đối với thực vật đã được ghi nhận trong nhiều nghiên cứu trước đây.

Các  nghiên  cứu  tích  hợp  vật  liệu  nano  với  vi  khuẩn endophyte mới xuất hiện gần đây và chỉ có một số ít báo cáo được công bố. Do đó đề tài này nghiên cứu ảnh hưởng của sự tích hợp vi khuẩn endophyte (Bacillus subtilis GB03) với nano silica được chế tạo bằng phương pháp sol-gel kết hợp siêu âm nhằm mục đích phát triển chế phẩm có nguồn gốc tự nhiên, an toàn khi sử dụng.