Ứng dụng công nghệ nano vào sản xuất nông nghiệp

Không đứng ngoài xu hướng, nước ta cũng đã và đang triển khai ứng dụng công nghệ này trong trồng trọt, chăn nuôi và nuôi thủy sản.

Vài nét về công nghệ nano

Theo Hiệp hội Công nghệ nano Hoa Kỳ (NNI), công nghệ nano là chuyên ngành về vật liệu có kích cỡ tối thiểu từ 1 đến 100 nanomét (1 tỷ nanomét mới bằng 1 mét).

 Vật liệu nano đã có mặt trong nhiều lĩnh vực như điện, điện tử để tạo ra các vật liệu, thiết bị thông minh sử dụng rất rộng rãi trong đời sống như các đầu dò thông minh, các chip nano dùng trong các thiết bị điện tử. Ngành dệt dùng để tạo ra các chiếc áo chống khuẩn, chống nóng. Trong y học để tạo các thiết bị thăm khám bệnh, mang thuốc đến chỗ bị bệnh và chế nhiều loại thuốc điều trị bệnh như ung thư kể cả các loại thuốc mang tính thực phẩm chức năng. Trong ngành chế biến thực phẩm được sử dụng rất đa dạng có tác dụng chống khuẩn, chống hôi, dò tìm các vật lạ, đóng gói thực phẩm và vận chuyển bảo quản sản phẩm…

Trong nông nghiệp, công nghệ nano giúp phòng và trị các nguồn bệnh do vi khuẩn, vi rút và nấm gây ra trên cây trồng, vật nuôi, bảo quản nông sản, giúp tăng sản lượng nông nghiệp.

Một số sản phẩm nano đã được chứng minh là rất hiệu quả trong phòng trừ bệnh hại, chăm bón cây trồng, xử lý môi trường trong lĩnh vực nuôi trồng và chế biến thủy sản. Có thể kể đến việc ứng dụng công nghệ nano trong chế tạo phân bón nano cho cây trồng.

Phân bón nano với kích thước nano có khả năng giải phóng dưỡng chất một cách từ từ và đảm bảo cho cây trồng sử dụng trong suốt quá trình sinh trưởng. Các thành phần trong phân bón nano nhả chậm khi có nước sẽ tương tác với nhau và tan vào nước với một lượng nhỏ được kiểm soát.

Sau khi lượng nhỏ này được cây hấp thụ, một phần phân bón nano khác mới tiếp tục được giải phóng ra nhằm duy trì mật độ các hạt nano với nồng độ tương đương, tránh được hiện tượng rửa trôi. Đồng thời, ở kích thước nano, tương đương với kích thước các mao quản trong rễ, thân, lá cây, các dưỡng chất sẽ dễ dàng đi vào các mao quản và đến các vị trí cần thiết cho cây sử dụng.

Thêm vào đó, các polime tự nhiên được sử dụng đa số có khả năng trương nở và giữ nước tốt, do đó, sản phẩm phân bón nano tích hợp vừa cung cấp dưỡng chất vừa có thể duy trì độ ẩm thích hợp cho cây trồng sinh trưởng. Đặc điểm này đặc biệt thích hợp để giải quyết vấn đề hạn hán đang xảy ra ngày càng nghiêm trọng trên nhiều địa phương ở nước ta.

Hiệu quả bước đầu

Thời gian qua, các nhà khoa học trong nước đã cho ra đời nhiều sản phẩm công nghệ nano được áp dụng trong sản xuất nông nghiệp và vật nuôi nhằm mục đích nâng cao năng suất, hiệu quả kinh tế.

Ông Trần Hữu Chung, Chủ tịch HĐQT HTX NN Trường Xuân, tại Khu trồng thử nghiệm măng tây sử dụng phân bón nano tích hợp của dự án.

Dự án “Phát triển vật liệu nano tích hợp cho cây trồng nhằm ứng phó với biến đổi khí hậu”, mã số 87/2017/VCIC-HD, thuộc Trung tâm đổi mới sáng tạo ứng phó với biến đổi khí hậu Việt Nam (Bộ Khoa học và Công nghệ), do TS. Hà Phương Thư làm chủ nhiệm, cơ quan chủ trì là Hợp tác xã Nông nghiệp Trường Xuân - Evergreen Agricoop Giao Thủy – Nam Định do KS. Trần Hữu Chung làm chủ tịch HĐQT.

KS. Trần Hữu Chung cho biết, kết quả thử nghiệm vật liệu nano tích hợp trên một số cây trồng như nghệ, đinh lăng, măng tây cho thấy có ưu thế về chiều dài củ và đường kính củ, do vậy, có tiềm năng về trọng lượng củ/khóm lớn, có ưu thế mang lại năng suất cao hơn.

Đối với đất trồng hiện nay, khi người nông dân đang sử dụng  nhiều loại phân bón hóa học, chính vì vậy, làm cho đất trở nên cằn cỗi, kết cấu của đất bị phá hủy, mất khả năng giữ nước và phân bón, cây hấp thụ dinh dưỡng kém, sâu bệnh nhiều, dẫn đến năng suất, chất lượng sản phẩm nông nghiệp không cao.

“Phân bón nano tích hợp bộc lộ nhiều ưu điểm như cải thiện, nâng cao kết cấu đất, giúp đất tơi xốp, giữ nước tốt, cung cấp các vi sinh vật có lợi, tiêu diệt vi sinh vật có hại, cung cấp các chất hữu cơ vào đất, bổ sung đáng kể các nguyên tố dinh dưỡng trung lượng và vi lượng, hạn chế cỏ dại”, KS. Trần Hữu Chung nói.

Huyện Phúc Thọ (Hà Nội) được Viện Hàn lâm khoa học và công nghệ Việt Nam chọn là nơi trồng thử nghiệm triển khai ứng dụng công nghệ nano trên 1 ha đậu tương sử dụng phân bón lá nano.

Mặc dù bị ảnh hưởng của thời tiết cực đoan nhưng đậu tương vẫn sinh trưởng tốt, năng suất cao, chất lượng đậu tốt hơn so với những vụ mùa trước đây. Thời gian thu hoạch được rút ngắn đáng kể. Những hộ tham gia trồng thử nghiệm cho biết, phân bón lá nano giúp cây khỏe, phát triển cao hơn so với cây đối chứng và tiết kiệm được hơn một nửa các loại phân đạm, kali bón cho cây.

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.

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 PTNT) 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, kali.

Hiệu quả từ ứng dụng công nghệ nano trong nông nghiệp khá rõ ràng, các loại cây trồng khi ứng dụng công nghệ này đều cho hiệu quả và năng suất, chất lượng cao hơn nhiều lần so với các loại cây trồng đối chứng. 

Xu hướng mới

Ở nước ta hiện có hàng  chục doanh nghiệp buôn bán các loại phân bón mang chức năng vật liệu nano, phần lớn dùng để ngâm tẩm hạt giống, phun lên lá và tưới vào gốc như các dạng phân bón lá, bón gốc dạng lỏng.

Các chế phẩm này theo kết quả khảo nghiệm của các đơn vị có chức năng báo cáo là sử dụng liều lượng rất nhỏ để ngâm tẩm hay phun lên lá, hoặc tưới vào gốc đã đưa lại hiệu quả khá hấp dẫn và lợi nhuận cũng khá cao nên được Bộ Nông nghiệp và PTNT cho phép lưu hành trong sản xuất (trước khi có Nghị định 108).

Công ty CP Bình Điền - Ninh Bình đã hợp tác với một vài đối tác từ 2016 đến nay sản xuất, thử nghiệm các chế phẩm nano như nano mix, nano silic, nano kẽm, đạm nano xanh, đạm nano plus, nano amino axit, nano hữu cơ, nano chitosan… trên 155 công thức khác nhau cho cây lúa, ngô, rau, chè và khoai tây..., thu lại kết quả rất khả quan.

Các vi lượng dạng nano được phối trộn với liều rất nhỏ, từ 3-4‰ với các loại phân khoáng để giảm thiểu lượng bón mà vẫn mang lại năng suất, chất lượng và hiệu quả cao.

Tiến sĩ Hà Quý Quỳnh, Trưởng ban Ứng dụng và Triển khai công nghệ (Viện Hàn lâm hoa học và công nghệ ) 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.

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.

Theo các kết quả nghiên cứu, việc ứng dụng tiến bộ khoa học và công nghệ đã đóng góp tới 30% giá trị gia tăng trong lĩnh vực nông nghiệp.

Có thể khẳng định, trong bối cảnh hiện nay, công nghệ nano là công nghệ mới, hấp dẫn, đầy tiềm năng ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội, đặc biệt là trong lĩnh vực nông nghiệp.

Đây được xem là hướng đi mới để phát triển nền nông nghiệp hiệu quả, kinh tế và an toàn trong bối cảnh hội nhập và phát triển. Nền nông nghiệp ứng dụng công nghệ nano tiết kiệm phân bón, tiết kiệm nước tưới, nhân công chăm sóc, từ đó giảm tiêu hao nhiên liệu, góp phần bảo vệ môi trường. Môi trường an toàn là nền tảng cho nền nông nghiệp bền vững, tạo ra các sản phẩm an toàn, chất lượng cao.