Chương 1 TỎNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Sơ lược về cây đậu xanh Cây đậu xanh có tên khoa học là Vigna radiata (L). Đậu xanh thuộc bộ Fabales, ho Fabaceae, phân họ Faboideae, tông Phaseoleae, phân tông Phaseolinae, chi Vigna, loài Vigna radiata. Cây đậu xanh có khả năng thích ứng rộng, chịu hạn kha và có thé thích nghi với các vùng có điều kiện khắc nghiệt và được trồng nhiều ở các nước châu A như: An Độ, Pakistan, Bangladesh, Sri Lanka, Nepal, Trung Quốc, Myanmar, Thái Lan, Việt Nam, Campuchia, Lào, Philippines, Malaysia và Indonesia. Hiện nay, cây đậu xanh cũng được trồng ở Trung Phi, các vùng khô và nóng ở Nam Âu, phía Đông Bắc châu Úc, Nam Mỹ và miền Nam Hoa Kỳ (Hồ Đình Hải, 2014).2 Đặc điểm thực vật học cây đậu xanh Rễ: Theo Nguyễn Mạnh Chinh và Nguyễn Đăng Nghĩa (2007) cho rằng, rễ cây đậu xanh thuộc loại rễ cọc, gồm rễ cái và các rễ phụ, ăn nông, phần lớn ở tầng đất mặt tới độ sâu khoảng 20 cm.
Trên rễ có nhiều nót san chứa vi khuẩn có định đạm. Thân: Cây đậu xanh là cây dạng đứng, thân nhỏ và thấp, cao trung bình 40 — 60 cm. Thân chia nhiều đốt, từ các đốt mọc ra các cành, thường có 1 — 5 cành (Nguyễn Mạnh Chinh và Nguyễn Đăng Nghĩa, 2007). Lá: Theo Phạm Văn Thiều (1999), lá đậu xanh là loại lá kép có 3 lá chét, mọc cách.
Các lá chét có dạng hình khác nhau từ oval, thuôn tròn, thuôn dài, lưỡi mác. Một lá được gọi là hoàn chỉnh gồm có: lá kèm, cuống lá và phiến lá. Cả hai mặt lá đều có lông, gân lá nỗi lên rõ ở phía dưới mặt lá. Hoa: Hoa đậu xanh là hoa lưỡng tính, mọc thành chùm, xếp xen kẽ nhau ở trên cuống lá.
Mỗi chùm hoa dài từ 2 — 10 cm và có từ 10 — 125 hoa (Phạm Văn Thiéu, 1999) Quả: Quả thuộc loại quả giáp, khi chín có mau xám đen, gap nắng nóng dễ bị tách vỏ. Sau khi hoa nở khoảng 20 ngày thì quả chín. Một cây trung bình có 20 — 30 quả, mỗi quả có 5 — 10 hạt (Nguyễn Mạnh Chinh và Nguyễn Đăng Nghia, 2007). Hạt: Hạt hình tròn, màu xanh mốc, ruột hạt màu xanh vàng.
Khối lượng 1000 hạt từ 50 — 70 g (Nguyễn Mạnh Chinh và Nguyễn Đăng Nghĩa, 2007). Chế phẩm dang nano phun qua lá sẽ tác động đến chiều cao thân, giúp hoa nở đồng loạt làm cho cây đậu quả cao và hạn chế hạt lép.3 Giới thiệu về chế phẩm nano Theo Ha Phương Thư (2022), chế pham dưỡng chat nano vi lượng có sự kết hợp giữa các thành phần dinh dưỡng và tỷ lệ giữa các nguyên tố vi lượng, chất nền và chất hữu cơ. Nguyên vật liệu chế tao gồm Hydroxyapatite, alginate, carboxyl methyl cellulose, sodium borohydride (NaBH), và bạc nitrate (AgNOs). Sat (IID) chloride hexahydrate (FeCl:.6HzO), đồng sulfate pentahydrate (CuSO4.5H2O), coban (II) sulfate (CoSO4), magnesium sulfate (MgSOx), kẽm oxide (ZnO), phân NPK thương phẩm va phân NPK + vi lượng (TE), phân NPK-15-15-15 va NPK-15-15-15 + TE, do công ty phân bón Binh Điền cung cấp, thành phan các phan NPK trên gồm: 15% tổng N, 15% P có sẵn (P20s), 15% K có sẵn (K20), 1% SiO2, 100 ppm Zn, 100 ppm Cu, 100 ppm Fe, 200 ppm B được mua tại Việt Nam.
Tổng hợp chế phẩm gồm ba bước: đầu tiên dùng hỗn hợp NPK thương mai và hydroxyapatite (ở một tỷ lệ xác định) được dùng dé chế tạo cau trúc hỗn hợp NPK — hydroxyapatite bằng phương pháp hóa học. Sau đó, dung dịch vi lượng Ag, Fe, Cu, Co, Zn 6 dang hạt nano được tổng hợp bằng phương pháp hóa học khử sử dụng NaBHu làm chất khử. Cuối cùng, dung dịch nguyên tố vi lượng và cấu trúc nano NPK được tích hợp vào các vật liệu giữ nước như alginate (Hà Phương Thư, 2022).4 Ứng dụng chế phẩm nano trong nông nghiệp Công nghệ nano (nanotechnology) là ngành công nghệ liên quan đến việc thiết kế, phân tích, chế tạo và ứng dụng các cấu trúc, thiết bị và hệ thống bằng việc điều khiến hình dáng, kích thước trên quy mô nanomet (nm, Inm = 109m). Công nghệ nano có thé tạo ra rất nhiều vật liệu và thiết bị mới trong y học, điện tử, sinh học, mỹ phẩm, nông nghiệp.
Trong những thập kỷ gần đây, các sản phẩm công nghệ nano đã được ứng dụng rộng rãi trong nông nghiệp. Ý tưởng cơ bản về công nghệ nano được đưa ra bởi nhà vật lý học người Mỹ Richard Feyman vào năm 1959, ông cho rằng khoa học đã đi vào chiều sâu của cau trúc vật chất đến từng phân tử, nguyên tử vào sâu hơn nữa. Những thuật ngữ: “Công nghệ nano” mới bắt đầu sử dụng 1974 do Nario Taniguchi một nhà nghiên cứu tại trường đại học Tokyo sử dụng dé đề cập khả năng chế tạo cấu trúc vi hình của vi mạch điện tử. Priyanka và ctv (2020), công nghệ sinh học nano liên quan đến việc sử dụng công nghệ nano để biến đổi các sinh vật sống và cho phép kết hợp các vật liệu sinh học và phi sinh học.
Công nghệ sinh học nano có nhiều ứng dụng trong nông nghiệp, thực phẩm và các lĩnh vực khác. Thuốc diệt cỏ, thuốc trừ sâu, phân bón, thuốc diệt nam và thuốc trừ sâu dựa trên NP là cần thiết dé cải thiện năng suất cây trồng theo hướng thân thiện với môi trường. Priyanka và ctv (2020) cũng cho rằng trong khoa học hạt giống, công nghệ nano được sử dụng để tăng cường khả năng nảy mầm của hạt. Vai trò của cảm biến sinh học nano cũng được chứng minh là hữu ích trong chan đoán mầm bệnh, phát hiện dư lượng thuốc trừ sâu và xác định chất gây ô nhiễm thực phẩm.
Ứng dụng công nghệ sinh học nano trong thực phẩm bao gồm chế biến thực phẩm (cải thiện kết cấu, màu sắc và thời hạn sử dung), đóng gói (chat chống vi khuẩn, oxy và mùi thơm), ứng dung phụ gia nano, bao bọc nano và phân phối dược phẩm dinh dưỡng có kiểm soát tại thời điểm tiêu hóa. Công nghệ sinh học nano và ứng dụng của nó trong Nông nghiệp và Sản xuất Thực phẩm đã được sử dụng hiệu quả trong việc phát triển các vật liệu đóng gói bảo quản thực phẩm có thể làm giảm sự phát triển mầm bệnh của thực phẩm được bảo quản. Cảm biến sinh học nano cũng được sử dụng để phát hiện sự ô nhiễm của mam bệnh thực phẩm, chất độc hại và thuốc trừ sâu trong thực phẩm. Tuy nhiên, cần có các nghiên cứu sâu rộng đề hiéu được độc tính liên quan đến NP và cơ chế liên quan nhằm tránh các tác động có hại dựa trên ứng dụng đối với môi trường và sức khỏe con người.
Công nghệ nano đóng một vai trò trong nông nghiệp, chế biến và đóng gói thực phẩm, an ninh lương thực va lọc nước, xử lý môi trường, cải tién cây trồng và bảo vệ thực vật. Công nghệ nano có tiềm năng cung cấp chính xác các hóa chất nông nghiệp để cải thiện khả năng kháng bệnh, tăng sinh trưởng thực vật và sử dụng chất dinh 5 dưỡng. Các sản phẩm được áp dụng công nghệ nano như thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ hiệu quả và thân thiện với môi trường hơn. Nó được sử dụng trong quá trình sau thu hoạch dé duy trì độ tươi, chất lượng và thời hạn sử dụng của sản phẩm được bảo quản.
Việc sử dụng vật liệu nano còn khá mới trong nông nghiệp và cần có nghiên cứu bổ sung. Trước khi thương mại hóa và ứng dụng thực tế, cần phải đánh giá độc tính của vật liệu nano. Vật liệu nano có thể gây ra những tác động tiêu cực đến hệ sinh thái, môi trường và sức khỏe con người (P. PramanIk và ctv, 2020).5 Tình hình nghiên cứu và ứng dụng nano ở ngoài nước Theo Alaa Tantawy vả ctv (2017), độ mặn là yếu tố hạn chế chính đối với sự tăng trưởng và năng suất cây trồng, đặc biệt ở vùng đất khô can và bán khô can.
Từ đó nghiên cứu ảnh hưởng của việc ứng dung nano silic va nano canxi trong việc giảm thiểu tác động tiêu cực của độ mặn lên đậu xanh. Hạt giống được gieo vào tháng 9 năm 2013 và 2014 trong chậu chứa đất cát, tưới bằng nước mặn có EC là 500, 1000 và 1500 ppm. Nano silicon và canxi được cung cấp ở nồng độ lần lượt là 1 em3/L và 2 cm3/L đối với Nano silicon và 0,5 g/L và 1 g/L đối với nano canxi. Việc áp dụng diễn ra vào lúc 3, 5, 7 và 9 tuần sau khi trồng.
Dữ liệu cho thấy rang tat cả các khía cạnh tang trưởng của cây như chiều cao cây, số lá, trọng lượng tươi và khô của cây đều được cải thiện khi áp dụng tất cả các phương pháp xử lý nano silicon và canxi nano so với các cây không được xử lý. Các thông số lợi suất cũng theo xu hướng tương tự. Trong số các phương pháp xử lý nano silicon và canxi, nồng độ lần lượt là 2 cm?/L và 1 g/L ghi nhận hiệu quả rõ rệt nhất trong việc giảm thiểu tác động tiêu cực của độ mặn. Có thể kết luận rằng nano silic và canxi có hiệu quả hơn trong việc giảm bớt mặn trên cây đậu xanh.
Theo Allah Wasaya va ctv (2019), các hat nano bạc (Ag) và kẽm (Zn) được cho là có kha năng tăng cường sinh trưởng và năng suất cây trồng. Vi vậy, thí nghiệm dé đánh giá tác động của các hạt nano Ag và Zn được phun trên lá đến các đặc tính sinh trưởng và đặc điểm năng suất của đậu xanh. Nghiên cứu thực nghiệm này bao gồm 16 phương pháp điều trị có 3 lần lặp lại. Ba nồng độ hat nano Ag (10, 20 va 30 ppm) và kẽm các hạt nano (2, 4 và 6 ppm) được sử dụng làm phương pháp xử lý duy nhất cũng như kết hợp và so với đối chứng không được xử lý.
Việc sử dụng hạt nano trên lá bị ảnh hưởng đáng kê sinh trưởng, năng suât và các đặc điêm liên quan đên năng suât. Sô 6 cành trên cây, số quả trên cây, diệp lục hàm lượng và năng suất hạt được cải thiện ở các lô áp dụng các hạt nano Ag và Zn trong kết hợp 20 ppm + nồng độ 6 ppm tương ứng. Năng suất hạt tăng khoảng 26% đã được ghi lại dưới ứng dụng kết hợp của hạt nano Ag và Zn (tức là 20 ppm + 6 ppm). Ở nồng độ 30 ppm + 6 ppm số cành trên mỗi cây, số quả trên mỗi cây, hàm lượng chất diép lục và năng suất hạt giống giảm đáng kể nó ngang bang với các lô đối chứng.
Kết quả của nghiên cứu hiện tại đề nghị nên áp dụng kết hợp các hạt nano Ag và Zn 20 ppm + 6 ppm tương ứng để cải thiện sản xuất đậu xanh ở các vùng khô can.