Nghiên cứu điều chế dung dịch nano bạc – đồng có khả năng trị bệnh Phytopthora sp trên cây bưởi tại huyện Vĩnh Cửu, Đồng Nai

Bài viết liên quan

Thiết kế, tổng hợp, nghiên cứu tính chất phát quang, khả năng xúc tác và hoạt tính chống ung thư của phức chất platin với một số phối tử carbene dị vòng nitơ

Tháng mười một 10, 2023

Ứng dụng công nghệ sản xuất các chế phẩm sinh học từ hèm rượu, cám gạo, phân trùn quế (Perionyx excavatus) phục vụ nông nghiệp tại tỉnh Long An

Tháng mười một 10, 2023

Tuyển chọn giống đậu tương có năng suất và hàm lượng dầu cao phù hợp với điều kiện sản xuất vùng đồng bằng sông Cửu Long

Tháng mười một 10, 2023

Chủ nhiệm nhiệm vụ: TS Cao Văn Dư

Và các cộng sự

Cơ quan thực hiện:  Trung tâm Nghiên cứu Khoa học và Ứng dụng – Đại học Lạc Hồng

Mục tiêu của nhiệm vụ:

Điều chế thành công dung dịch keo nano bạc – đồng kích thước nhỏ (dưới 20 nm), có độ đồng đều, ổn định. Sản phẩm có khả năng diệt nấm Phytopthora sp. gây bệnh trên cây bưởi tại Huyện Vĩnh Cửu, Đồng Nai.

Kết quả nghiên cứu:

1. Kết quả tổng hợp dung dịch keo đồng nano từ tiền chất muối đồng

Với hệ phản ứng tổng hợp nano đồng từ tiền chất đồng clorua: Sử dụng dung môi glycerin có độ nhớt cao làm giảm khả năng va chạm và kết tụ của các hạt nano, chất khử hydrazin hydrat sau phản ứng khử muối đồng cho ra sản phẩm phụ là khí nitơ có khả năng bảo vệ bề mặt nano đồng không bị oxi hoá. Hơn nữa, sự hiệp đồng bảo vệ của TSC và chất bảo vệ PVP trong quá trình tổng hợp đã cho kết quả dung dịch keo nano đồng có độ tinh khiết cao, ổn định tốt, kích thước nhỏ với độ phân bố đồng đều.

Với hệ phản ứng tổng hợp nano đồng từ tiền chất đồng sulfat: Sử dụng dung môi nước, chất khử NaBH4, hệ ba chất bảo vệ AA, CTAB, PVP (Mw: 40.000 g/mol). Với những kết quả thu được cho phép thêm những nhận định về quá trình tổng hợp nano đồng như sau:

– Dung môi nước có độ nhớt thấp, chứa một lượng oxi hoà tan, độ linh động của các hạt nano cao, do đó sự va chạm của các hạt nano dễ xảy ra để tạo thành các hạt lớn và lắng tụ. Do vậy, hệ ba chất bảo vệ gồm AA, CTAB, PVP đóng vai trò quyết định đến sự ổn định của các hạt nano đồng được hình thành.

– AA được biết đến như là tác nhân chống oxi hoá cho quá trình tổng hợp nano đồng [24]. Bên cạnh đó, theo Jing Xiong [8] ngoài vai trò bảo vệ các hạt nano đồng, AA còn là nguồn cung cấp điện tử góp phần thúc đẩy phản ứng khử muối đồng được diễn ra nhanh hơn. Theo đó, khả năng bảo vệ cũng như cung cấp điện tử của AA là do cấu trúc phân tử của nó: Với vai trò bảo vệ là khả năng tạo phức giữa các nhóm phân cực với ion Cu2+, sau đó là quá trình hấp phụ lên bề mặt các hạt nano đồng được hình thành. Với vai trò cung cấp điện tử, đó là sự dịch chuyển các điện tử trong hệ liên hợp của phân tử AA (hình 3.47). Vai trò cung cấp điện tử của AA sẽ góp phần đẩy nhanh phản ứng khử muối đồng sulfat trong quá trình tổng hợp nano đồng. Trong môi trường glycerin, việc kết hợp 2 chất bảo vệ TSC, PVP cho kết quả khả quan. Tuy nhiên, trong môi trường nước kết quả này không thành công.

Quá trình tổng hợp nano đồng trong hệ hai chất bảo vệ gồm AA và PVP (Mw: 40.00 g/mol) có hạn chế khi chỉ tạo được các hạt nano đồng với kích nhỏ nhất là 5 ± 2 nm. Khi có mặt CTAB, lúc này nano đồng sẽ được sự hiệp đồng bảo vệ của ba chất bảo vệ. Kết quả là các hạt nano đồng tạo ra có kích thước nhỏ và đồng đều hơn với sự phân bố kích thước là 3 ± 1 nm. Điều này cho thấy, sự kết hợp giữa CTAB và PVP sẽ tạo ra hiệu ứng bảo vệ không gian tốt với các hạt nano đồng hình thành, hiệu ứng này không chỉ tạo ra các hạt nano đồng ở kích thước nhỏ mà còn ở nồng độ cao.

 

Hình 1. Vai trò cung cấp điện tử và bảo vệ nano đồng của acid ascorbic

• Với những kết quả đã trình bày, có thể kết luận rằng hệ phản ứng tốt nhất cho quá trình tổng hợp nano đồng trong dung môi glycerin là hệ sử dụng kết hợp hai chất bảo vệ trinatri citrat và PVA. Đối với dung môi nước là hệ có mặt đồng thời của ba chất bảo vệ AA, CTAB và PVP.

2. Kết quả tổng hợp dung dịch keo bạc nano

Nano bạc được tổng hợp bằng phương pháp khử hóa học với hệ phản ứng gồm muối AgNO3, chất bảo vệ PVP, chất khử vừa là chất bảo vệ TSC và dung môi nước.

Quá trình tạo ra các hạt nano bạc diễn ra theo phương trình sau [37]:

2Ag⁺ + Na₃C₆H₅O₇             2Ag⁰ + Na₂C₅H₄O₅ + Na⁺ + H⁺ + CO₂

Hạt nano bạc tạo ra được ổn định, không bị kết tụ và phân bố đều là nhờ sử dụng chất bảo vệ PVP. Đây là chất bảo vệ, có khả năng tạo phức bền, bảo vệ các hạt nano bạc không kết tụ lại và phân bố đều do có đôi điện tử tự do trên nguyên tử nitrogen và oxy [39].

 

Hình 2. Sự tạo phức giữa PVP với nano bạc [39]

3. Điều chế dung dịch bạc nano, đồng nano mẻ lớn (2 L/ giờ, nồng độ 500 ppm)

– Các thông số khảo sát: quá trình thực nghiệm điều chế dung dịch bạc nano, đồng nano mẻ lớn được thực hiện chính xác hoặc lân cận với các thông số tốt nhất cho quá trình tổng hợp. Bảng số liệu cho quá trình tổng hợp như sau:

Sản phẩm	Nồng độ	Nhiệt độ	Thời gian	Ag+/ PVP	Thể tích mẫu	Ghi chú
Bạc nano	500 ppm	60 oC	5 phút	9 %	500 mL
Đồng nano	500 ppm	50 oC	10 phút	9 %	500 mL

Xác định các tính chất của dung dịch nano điều chế từ mẻ lớn:

Hình 3. Phổ UV-Vis và ảnh TEM của hỗn hỗn hợp bạc nano, đồng nano phối trộn từ mẻ lớn.

Dung dịch bạc nano và đồng nano từ mẻ sau khi phối trộn được xác định tính chất quang học thông qua phổ UV – Vis, kích thước qua ảnh TEM: hỗn hợp dung dịch bạc nano, đồng nano cho thấy có 2 đỉnh hấp thu đặc trưng của bạc nano và đồng nano tại bước sóng 409 và 559 nm; ảnh TEM cho thấy các hạt nano có sự phân bố đều, ở dạng cầu với kích thước nhỏ hơn 20 nm.

4. Kết quả thử nghiệm kháng nấm phytophthora sp. trong phòng thí nghiệm

– Khảo sát tỉ lệ nano Ag/ nano Cu với khả năng kháng nấm:

Quá trình được khảo sát với nồng độ 50 ppm hỗn hợp nano Ag-Cu, tỉ lệ khảo sát thay đổi theo hàm lượng nano Ag/ Cu, kết quả như sau:

Hình 4. Ảnh nấm Phytophthora sp.phát triển sau 7 ngày cấy

Kết quả trên hình 3.45 đến 3.47 cho thấy rằng dung dịch nano Ag-Cu có hiệu quả kháng nấm Phytophthora sp. tăng theo hàm lượng nano đồng. Cụ thể, khả năng kháng nấm Phytophthora sp. đạt hiệu quả khoảng 70 % với mẫu 100 % nano bạc, kết quả này tăng lên giá trị khoảng 80 % khi sử dụng với hỗn hợp nano Ag/Cu ở tỉ lệ 9/1, 8/2, 7/3 và đạt tỉ lệ kháng khoảng 90 % khi sử dụng với dung dịch nano Ag/Cu tỉ lệ 6/4. Kết quả kháng trên 90 % và gần như hoàn toàn khi sử dụng với tỉ lệ nano Ag/Cu = 4/6 cho đến 100 nano đồng.

– Khảo sát khả năng diệt nấm:

• Khả năng diệt của dung dịch bạc nano nồng độ 50 ppm

Hình 5. Ảnh nấm Phytophthora sp.bị ức chế phát triển khi phun thuốc nano Ag

• Khả năng diệt của dung dịch đồng nano nồng độ 50 ppm

Hình 6. Ảnh nấm Phytophthora sp.bị ức chế phát triển khi phun thuốc nano Cu

• Khả năng diệt của hỗn hợp nano Ag-Cu tỉ lệ 5/5 đồng nồng độ 50 ppm

Hình 6. Ảnh nấm Phytophthora sp.bị ức chế phát triển khi phun thuốc nano Ag-Cu

• Khả năng diệt của hỗn hợp nano Ag-Cu tỉ lệ 2/8 đồng nồng độ 50 ppm

 

Hình 7. Ảnh nấm Phytophthora sp.bị ức chế phát triển khi phun thuốc nano Ag-Cu

Kết quả thử nghiệm diệt nấm Phytophthora sp. cho thấy tất cả các mẫu dung dịch nano Ag/ Cu đều cho hiệu quả diệt sau lần phun đầu tiên và sau lần phun thứ hai thì hiệu quả diệt gần như là hoàn toàn. Kết quả này được kiểm chứng sau 15 đến 30 ngày quan sát và tiến hành nuôi cấy lại mẫu trong môi trường PDA. Cả 2 quá trình này đều có chung kết quả là các mẫu nấm được phun dung dịch nano Ag/ Cu đều không thấy có dấu hiệu phát triển trở lại của nấm.

6. Thử nghiệm trên thực địa khả năng trị bệnh do nấm trên vườn cây trưởng thành (Thực hiện theo tiêu chuẩn 107:2014/BVTV theo quyết định số 1263/QĐ-BVTV-KH ngày 31/7/2014 của cục trưởng Cục Bảo vệ thực vật)

Quá trình thử nghiệm trên vườn cây bưởi trưởng thành được thực hiện làm 2 giai đoạn:

– Giai đoạn 1: thử nghiệm trên 6 cây bưởi bị bệnh được khảo sát tại vườn bưởi 1100 m² tại ấp Tân Triều, xã Tân Bình, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai nhằm sơ bộ đánh giá khả năng trị bệnh của dung dịch nano Ag-Cu và thuốc ridomil 3 %;

– Giai đoạn 2: thử nghiệm trên 5 cây bị bệnh khảo sát được tại 2 vườn cầy bưởi liền kề tại ấp Tân Triều, xã Tân Bình, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai có diện tích khoảng 5000 m² nhằm đánh giá hiệu suất trị bệnh của dung dịch nano Ag-Cu bằng phương pháp thống kê lại vết bệnh sau mỗi lần phun.

• Kết quả đánh giá giai đoạn 1:

Chưa có điều kiện đánh giá chính xác tỉ lệ trị bệnh, nhưng kết hợp kinh nghiệm của bà con nông dân thì chúng tôi có đánh giá ghi nhận sau quá trình thử nghiệm như sau:

• Điều tra, khảo sát trên vườn cây có diện tích khoảng 1100 m² và tìm được 6 cây bệnh với nhiều vết chảy nhựa trên thân cành;
• Chia 6 cây bị bệnh thành 2 nhóm thử nghiệm:
• Nhóm 1: 2 cây bệnh cạo sạch vỏ thân, cành tại các vị trí vết bị bệnh chảy nhựa; tiến hành phun thuốc nano Ag-Cu với nồng độ 100 ppm và thuốc Ridomil 3 %, mỗi loại trên 1 cây.
• Nhóm 2: 4 cây bị bệnh tiến hành phun thuốc nano Ag-Cu và Ridomil, mỗi loại trên 2 cây.

Nhận xét: toàn bộ 6 cây thử nghiệm sau 2 lần phun (cách nhau 3 ngày) đều cho thấy các vết bệnh (được quan sát liên tục 7 ngày từ sau lần phun thứ 2) được quan sát như trên hình 3.98 đến 3.101:

• Với cây cao sạch vỏ rồi tiến hành phun thì vết bệnh khô, không chảy nhựa;
• Với các cây không qua xử lý, tiến hành phun ngay thì vết bệnh khô, đen, không chảy nhựa.
• Kết quả đánh giá giai đoạn 2:

Điều tra bệnh và bố trí thí nghiệm

Quá trình được tiến hành sau thời gian khảo sát được 5 cây bị bệnh tại 2 vườn cây bưởi liền kề có tổng diện tích khoảng 500 m² tại ấp Tân Triều, xã Tân Bình, huyện Vĩnh Cửu, tỉnh Đồng Nai.  Hiệu quả trị bệnh của dung dịch nano Ag-Cu được đánh giá bằng quá trình thống kê lại vết bệnh chảy mủ sau mỗi lần phun. Giai đoạn 2 được thực hiện như sau:

– Khảo sát và điều tra cây bị bệnh cho quá trình phun trị bệnh;

– Tiến hành cạo vết bệnh và đếm số vết bệnh đã cạo; Tiến hành phun thuốc lần 1; Sau 3 ngày thống – kê lại số vết bệnh chảy mủ, đánh giá hiệu suất phun lần 1;

– Tiến hành cạo hoặc làm sạch các vết chảy mủ, thống kế lại số vết bệnh, phun lần 2; Sau 3 ngày thống kê lại số vết bệnh chảy mủ, đánh giá hiệu suất phun lần 2;

– Tiến hành cạo hoặc làm sạch các vết chảy mủ, thống kế lại số vết bệnh, phun lần 3; Sau 3 ngày thống kê lại số vết bệnh chảy mủ; Tùy mức độ bệnh để xem xét phun lần 4.

Kết quả

– Nhận xét: dung dịch nano Ag-Cu cho hiệu quả trị bệnh xì mủ, chảy nhựa do nấm Phytophthora sp. rõ rệt trên cây bưởi trưởng thành. Hiệu quả trị bệnh được quan sát rõ ràng qua dấu hiệu biến đổi các vết bệnh sau mỗi lần phun kể cả với 2 cây bệnh nặng (một số thân, cành phải cưa bỏ trong quá trình điều tra, xử lý cây trước khi phun). Cụ thể, sau lần phun 1 với cây bệnh nặng nhất cho hiệu quả là 42 %, 96 % và hoàn toàn hết bệnh lần lượt sau lần phun thứ nhất, thứ hai, thứ ba. Cây thứ hai cho kết quả tương tự với hiệu quả sau 3 lần phun lần lượt là 73 %, 98 % và hoàn toàn. 3 cây còn lại cho hiệu quả hoàn toàn sau 2 lần phun.

Cây sau 3 lần phun thuốc điều trị được tiếp túc theo dõi sự phát triển lại của bệnh, biến đổi của cây trong mùa mưa liên tục hơn 20 ngày. Kết quả các cây đều không xuất hiện thêm vết bệnh, đặc biệt cây bệnh nặng nhất còn có sự mọc của các nhánh non. Điều này cho phép khẳng định khả năng trị bệnh do nấm Phytophthora sp. trên cây bưởi của dung dịch nano Ag-Cu có hiệu quả tích cực.