Nano kẽm oxit, khoáng kẽm và kẽm chelate trong tăng trưởng năng suất và hàm lượng dinh dưỡng đậu gà
Các hạt nano (NP), do các đặc tính phù hợp của chúng, đóng vai trò là nguồn dinh dưỡng tiềm năng cho quá trình vi chất hóa sinh học của các loại ngũ cốc ăn được. Đậu gà là một loại cây họ đậu có giá trị, được tiêu thụ rộng rãi ở các nước đang phát triển. Do đó, để cải thiện hàm lượng Zn và Fe trong đậu gà, một nghiên cứu kéo dài hai năm đã được thực hiện để kiểm tra tiềm năng của việc bón lá (0,5% Zn và Fe), chelated (0,3% Zn và Fe) và dạng nano (0,5% ZFN) của phân bón để tăng cường hàm lượng Zn và Fe trong đậu gà. Việc bón lá 0,5% nano kẽm oxit ZnO NP + 0,5% nano sắt oxit Fe2O3 NPs (ZFN) ở giai đoạn trước khi ra hoa cho thấy tiềm năng cao nhất để tăng năng suất hạt, hàm lượng Zn và Fe và sự hấp thu của chúng khi bón lá một lần với phân bón nano cho kết quả tương đương với hai lần bón lá dạng khoáng và dạng chelated. Năng suất ngũ cốc và rơm rạ (tương ứng là 14,07 và 33,04 q ha −1 ) trong nghiệm thức ZFN cao hơn đáng kể so với đối chứng (tương ứng là 9,20 và 27,49 q ha −1 ). Một xu hướng tương tự cũng được quan sát đối với hàm lượng Zn và Fe trong ngũ cốc (tương ứng là 42,29 và 86,51 mg kg −1 ). Đối với sự hấp thu chất dinh dưỡng, nghiệm thức ZFN cho thấy sự hấp thụ Zn và Fe cao nhất trong ngũ cốc (lần lượt là 604,49 và 1226,22 g ha −1 ) và rơm (729,55 và 9184,67 g ha −1, tương ứng). Do đó, phân bón nano, do đặc tính cấu trúc bị thay đổi của chúng, đã thể hiện sự chuyển hóa cao hơn so với các dạng phân bón dinh dưỡng khoáng và chelat, do đó cải thiện năng suất và hàm lượng chất dinh dưỡng ở mức độ cao hơn. Do đó, việc bón lá 0,5% nano kẽm oxit ZnO NPs + 0,5% Fe2O3 NPs có thể chứng minh là một phương án khả thi để làm giàu cho đậu gà với Zn và Fe để cải thiện tình trạng suy dinh dưỡng ở các quần thể người đang phát triển.
(Bản quyền NanoCMM Technology)
Giới thiệu
Đậu gà ( Cicer arietinum L.) được coi là một loại cây họ đậu quan trọng được sử dụng rộng rãi làm thực phẩm và thức ăn gia súc trên toàn cầu. Nó đóng vai trò là nguồn cung cấp protein chính trong chế độ ăn uống cho đa số người dân ở các nước đang phát triển trong số tất cả các loại cây trồng xung quanh. Ngoài protein, đậu gà còn chứa một lượng carbohydrate đáng kể [ 1 ]. Đậu gà luôn duy trì một vị thế quan trọng, đứng thứ hai về diện tích (15,3% tổng số) và thứ ba về sản lượng (15,4%) trên toàn cầu [ 2 ]. Tiêu thụ đậu gà toàn cầu đã tăng 14,2% về diện tích và 27,3% về sản lượng kể từ năm 2010 [ 2]. Việc trồng đậu gà mang lại nhiều lợi thế khác nhau như khả năng thích ứng trong nhiều điều kiện khí hậu, chi phí canh tác thấp và tăng cường khả năng cố định đạm, do đó cải thiện độ phì nhiêu của đất [ 3 ]. Thiếu vi chất dinh dưỡng kẽm (Zn) và sắt (Fe) hiện đang là một vấn đề lớn ở các nước đang phát triển do sử dụng các giống năng suất cao, hệ thống canh tác thâm canh, cung cấp không đủ vi chất dinh dưỡng và thất thoát hàm lượng chất hữu cơ do xói mòn và ô nhiễm. Các chất dinh dưỡng vi lượng cần thiết với một lượng nhỏ cho sự sinh trưởng và phát triển của cây và sự thiếu hụt chúng có thể dẫn đến sự gián đoạn trong các con đường sinh lý và trao đổi chất trong cây [ 4]. Sử dụng vi lượng trong phân bón trộn với phân hóa học thông thường có thể không hữu ích cho sự phát triển của cây trồng và tăng năng suất [ 4 , 5 ].
Tình trạng thiếu kẽm phổ biến nhất ở các nước đang phát triển, nơi phần lớn dân số tiêu thụ ngũ cốc như một loại lương thực chính [ 6 , 7 ]. Có đầy đủ bằng chứng về sự thiếu hụt Zn ở các vùng trồng đậu gà trên thế giới. Các yếu tố chính của đất ảnh hưởng đến sự sẵn có của Zn là hàm lượng Zn tổng số thấp, pH cao, canxit cao và hàm lượng chất hữu cơ thấp. Kẽm hoạt động như một thực thể cấu trúc thiết yếu của nhiều enzym tham gia vào quá trình chuyển hóa auxin và carbohydrate, trong quá trình tổng hợp protein và trong tính toàn vẹn cấu trúc của thành tế bào [ 8 , 9 ]. Hơn nữa, nó có những vai trò quan trọng trong quá trình phát triển phấn hoa, thụ tinh và tổng hợp chất diệp lục [ 7 , 10]. Bón kẽm cải thiện hiệu quả sử dụng nước [ 11 ], cấu trúc rễ và cố định nitơ. Vì vậy, Zn là một nguyên tố cần thiết để cải thiện tổng thể sự phát triển của cây trồng và tình trạng dinh dưỡng [ 12 ]. Sắt (Fe) cũng được biết đến là một vi chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng do nó tham gia vào một số quá trình trao đổi chất như quang hợp và hô hấp [ 13 , 14]. Mặc dù Fe tồn tại rất nhiều trong vỏ trái đất, nhưng khả năng hòa tan thấp hơn trong đất sẽ làm giảm sự hấp thu Fe của thực vật và dẫn đến sự thiếu hụt Fe trong quần thể người. Mặc dù nhu cầu Fe của cây trồng là nhỏ nhưng nó đóng một vai trò quan trọng đối với sự phát triển và năng suất của cây. Việc cung cấp không đủ Fe dẫn đến suy giảm sự phát triển của cây trồng và các thông số chất lượng của cây trồng và cần được điều chỉnh thông qua các phương pháp tiếp cận thích hợp [ 15 , 16 ]. Thông thường, lượng Zn và Fe trong đất vượt quá nhu cầu của cây trồng nhưng cây không thể hấp thụ dễ dàng do chúng ở dạng không có sẵn hoặc bị rửa trôi. Giải pháp thay thế tốt nhất là áp dụng các vi chất dinh dưỡng này dưới dạng phun qua lá.
Thuật ngữ ‘phân bón sinh học’ đề cập đến hiện tượng làm giàu chất dinh dưỡng trong các bộ phận ăn được của cây trồng thông qua việc cung cấp chất dinh dưỡng ngoại sinh dưới dạng phân bón hoặc thông qua các phương pháp nhân giống thông thường để phát triển các giống cây trồng tăng cường vi chất dinh dưỡng. Sự tiến bộ trong các phương pháp trồng trọt thông thường rất chậm và không chắc chắn. Vì vậy, các phương pháp nông học cung cấp những cách kinh tế và hiệu quả để khắc phục sự thiếu hụt chất dinh dưỡng ở người.
Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra hiệu quả và tính bền vững của các phương pháp bón phân nhằm nâng cao nồng độ vi chất dinh dưỡng trong cây trồng [ 17]. Cho đến nay, nhiều loại phân bón Zn đã được sử dụng để cải thiện sự thiếu hụt Zn trong thực vật, chẳng hạn như các hợp chất vô cơ của Zn, bao gồm cacbonat, oxit, clorua, nitrat hoặc sunfat. Việc sử dụng các chelate tổng hợp như axit tetra-axetic ethylenediamine (EDTA) cũng đã được thực hiện để làm giàu Zn trong cây trồng [ 18 ]. Phản ứng của một loại cây trồng cụ thể thay đổi theo các biến thể trong nguồn Zn do sự khác biệt về hiệu quả hấp thụ và vận chuyển trong cơ thể thực vật [ 19 ], và với sự thay đổi trong các phương pháp bón phân, chẳng hạn như xử lý đất, lá hoặc hạt [ 20]. Kể từ những năm 1950, hiệu quả của các chelate tổng hợp để tăng cường khả dụng sinh học và khả năng hấp thụ vi chất dinh dưỡng của cây trồng trong đất đá vôi đã được nghiên cứu ở nhiều loại cây trồng khác nhau trong các điều kiện môi trường khác nhau [ 21 ]. Các chelate Fe tổng hợp như Fe-EDTA và Fe-EDDHA cũng được biết là có tác dụng giảm thiểu sự thiếu hụt Fe và cải thiện tình trạng Fe trong thực vật [ 22 ]. Fe chelate đã được sử dụng thông qua xử lý đất, lá hoặc hạt giống để tăng lượng Fe sẵn có, năng suất cây trồng và chất lượng dinh dưỡng của thực vật [ 23 ]. Trong số này, các ứng dụng qua lá được biết đến nhiều để tăng cường hàm lượng dinh dưỡng trong cây. Việc bón lá Zn thông qua Zn-EDTA đã làm tăng tình trạng dinh dưỡng trong hạt gạo [ 24]. Ở lúa mì, hiệu quả của việc ứng dụng Zn-EDTA trên lá lớn hơn của ZnSO 4 trong việc tăng hàm lượng Zn [ 25 ]. Một báo cáo khác cho biết rằng ở triticale, việc áp dụng Zn-EDTA đã được chứng minh là có hiệu quả trong việc tăng sản lượng nông nghiệp trong điều kiện hạn hán căng thẳng [ 26 ]. Ở đậu gà, Zn-EDTA đã được chứng minh là làm tăng nồng độ Zn trong ngũ cốc [ 27 ].
Việc sử dụng vật liệu nano làm phân bón đã nổi lên như một giải pháp thay thế thích hợp cho các loại phân bón thông thường do đặc điểm cấu tạo độc đáo và hiệu quả cao. Kích thước của vật liệu nano nằm trong khoảng từ 1 đến 100 nm. Trong vài năm trở lại đây, phân bón nano đã thu hút được sự quan tâm mạnh mẽ trong quản lý nông nghiệp [ 28 ]. Phân bón thế hệ mới dựa trên công nghệ nano đã được đề xuất như một giải pháp thay thế khả thi để tránh các vấn đề nông nghiệp cơ bản liên quan đến việc áp dụng các loại phân bón thông thường [ 29 ]. Các hạt nano có tỷ lệ bề mặt trên thể tích cao, do đó cung cấp các vị trí hấp thụ / hấp phụ tích cực hơn so với các vật liệu dạng khối [ 30 , 31]. Vấn đề chính liên quan đến đậu gà là thiếu vi chất dinh dưỡng, dẫn đến suy dinh dưỡng ở người cũng như động vật. Vì vậy, cần phải chuẩn bị các loại phân bón giàu vi chất dinh dưỡng để làm giảm sự thiếu hụt chất dinh dưỡng trong đất, nâng cao năng suất cây trồng và giảm thiểu tình trạng suy dinh dưỡng vi chất dinh dưỡng ở người và động vật. Do đó, nghiên cứu này nhằm mục đích điều tra ảnh hưởng của việc bón lá khoáng, EDTA và các dạng nano kẽm oxit và nano sắt oxit đối với năng suất hạt, cũng như các thành phần dinh dưỡng ở đậu gà, để xác định phương pháp xử lý tốt nhất để tăng cường hàm lượng Zn và Fe trong cây trồng này
Vật liệu và phương pháp
Đặc điểm kỹ thuật trang web
Thí nghiệm được bắt đầu ở Rabi năm 2019 và 2020 (tháng 11 đến tháng 4) tại Khu vực trang trại nghiên cứu, Khoa Khoa học đất, Đại học Nông nghiệp Punjab, Ludhiana, Punjab, trên mặt phẳng Indo-Gangetic ở tây bắc Ấn Độ (30 ° 56 ′ N, 75 ° 52 ′ E và cao hơn mực nước biển trung bình 247 m) tại cùng một vị trí GPS như đã đề cập ở trên. Lượng mưa trong vụ mùa từ tháng 10 đến tháng 4 lần lượt là 219 mm và 68,9 mm trong giai đoạn 2019–20 và 2020–21. Nhiệt độ tối đa trung bình hàng tháng của khu vực nghiên cứu thay đổi từ 15,9 ° C đến 32,8°C trong giai đoạn 2019–20 và 16,4°C đến 34,2°C trong giai đoạn 2020–21, tuy nhiên, nhiệt độ tối thiểu thay đổi từ 6,7°C đến 18,4°C trong thời gian 2019–20 và 7,1°C đến 17,0°C trong mùa sinh trưởng 2020–21 ( Hình 1). Những dữ liệu này được lấy từ Khoa Biến đổi Khí hậu và Khí tượng Nông nghiệp, Đại học Nông nghiệp Punjab, Ludhiana. Trong nghiên cứu này, thí nghiệm bao gồm 16 nghiệm thức với ba lần lặp lại trong một thiết kế khối hoàn toàn ngẫu nhiên.
Hình 1. Nhiệt độ tối đa và tối thiểu trung bình hàng tháng, độ ẩm tương đối và lượng mưa của khu vực thí nghiệm.
Đất của khu vực thí nghiệm là đất thịt pha cát, độ pH là 7,23, EC = 0,33 dS m −1 , và hàm lượng cacbon hữu cơ trong đất là 0,34%. Các mức vi chất dinh dưỡng ban đầu, viz. Zn, Cu, Fe và Mn, trong đất là 1,19, 0,62, 5,12 và 3,90 mg kg −1 [ 32]. Giống đậu gà được sử dụng cho thí nghiệm là PBG 7. Giống này được khuyến nghị bởi Bộ phận Xung, Khoa Di truyền và Giống cây trồng, Đại học Nông nghiệp Punjab, Ludhiana. Việc cấy hạt đậu gà bao gồm việc làm ẩm hạt với lượng nước tối thiểu. Mỗi loại phân bón sinh học Mesorhizobium (LCR-33) và Rhizobacterium (RB-1) được trộn với các hạt giống trên. Các loại phân bón sinh học này có sẵn tại Đại học Nông nghiệp Punjab, cửa hàng hạt giống Ludhiana ở Cổng số 1 và Krishi Vigyan Kendra / Trung tâm Dịch vụ Tư vấn Trang trại, nằm ở các quận khác nhau của tiểu bang. Các hạt đã cấy được làm khô trong bóng râm và được gieo trong vòng một giờ sau khi cấy. Việc gieo hạt được thực hiện trong tuần đầu tiên của tháng 11 bằng phương pháp khoan và khoảng cách hàng được giữ ở mức 30 cm và kích thước ô là 14,4 m2 (4,8 m×3,0 m). Các ứng dụng lá của các nguồn Zn và Fe khác nhau đã được sử dụng, ví dụ như khoáng chất, dạng chelat và dạng nano, để so sánh tiềm năng của chúng như là phân bón vi lượng. Các hóa chất cấp phân tích của Zn và Fe, tức là ZnSO 4 .7H 2 O (0,5%) và FeSO 4 .7H 2 O (0,5%), đã được sử dụng, tương ứng. Các dạng chelated của Zn và Fe dưới dạng EDTA-Zn (0,3%) và EDTA-Fe (0,3%) được sử dụng làm thuốc phun lá tương ứng. Tuy nhiên, đối với nano kẽm oxit ZnO -NPs (0,5%) và nano-Fe2O3 (0,5%), huyền phù của chúng được điều chế bằng phương pháp siêu âm trong hai giờ, để thu được hỗn hợp đồng nhất trong trường hợp phân bón nano. Các chi tiết điều trị được đưa ra trong Bảng 1. Để phân tích Zn và Fe, phương pháp DTPA được sử dụng [ 33 ] và nồng độ của Zn và Fe được xác định bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (Kiểu máy Varian AAS-FS 240).
Bảng 1. Chi tiết xử lý của thí nghiệm hiện trường.
Tổng hợp các hạt nano
Các mức thích hợp của 0,5% nano kẽm oxit ZnO NP và 0,5% Fe2O3 NP (ZFN) được tổng hợp bằng phương pháp sol-gel [ 34 ] để ứng dụng trên các giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cây đậu gà. Tóm lại, nitrat kim loại (M = Zn, Fe) và axit xitric được hòa tan trong nước khử ion. Hỗn hợp phản ứng được khuấy ở nhiệt độ từ 70 ° C đến 80 ° C và pH được điều chỉnh đến 8,0 bằng dung dịch NH 4 OH. Sau 2 giờ, sol được chuyển thành gel, được sấy khô ở 100 ° C trong tủ sấy trong 8 giờ. Gel khô được nung trong 3 giờ trong lò nung ở nhiệt độ 300 ° C để thu được sản phẩm cuối cùng là oxit kim loại.
Phân tích thực vật để ước tính DTPA-Zn và Fe
Các mẫu ngũ cốc và rơm rạ được thu thập sau khi thu hoạch vào tuần thứ hai của tháng Tư. Các mẫu được làm khô trong không khí, sau đó sấy bằng tủ sấy ở 60 ° C. Năng suất ngũ cốc và năng suất rơm rạ được ghi lại từ ô thực, bỏ qua các hàng biên, và sau đó được chuyển đổi thành q ha −1 . Một mẫu rơm đã mài đại diện (1,0 g) và mẫu ngũ cốc (0,5 g) được lấy để phân hủy và phân hủy trong hỗn hợp axit di có chứa axit HNO3 và axit HClO 4 (3: 1) trên bếp điện [ 35]. Nồng độ vi chất dinh dưỡng (Zn và Fe) trong dịch chiết thực vật đã tiêu hóa được xác định bằng máy quang phổ hấp thụ nguyên tử (Kiểu máy Varian AAS FS 240). Sự hấp thụ vi chất dinh dưỡng trong ngũ cốc và rơm rạ được tính bằng cách nhân nồng độ với năng suất tương ứng [ 36 ].
Phân tích kinh tế
Chi phí phân bón (USD ha -1 ) cho các phương pháp xử lý khác nhau trong thí nghiệm được tính riêng theo giá phổ biến của phân bón tính bằng USD tại thời điểm sử dụng [ 37 ]. Tổng lợi nhuận (giá trị của sản lượng bổ sung) được chính phủ Ấn Độ tính toán dựa trên MSP (giá hỗ trợ tối thiểu) của đậu gà trong những năm nghiên cứu. Lợi nhuận ròng/ ha (USD ) được tính bằng cách trừ chi phí phân bón khỏi tổng lợi nhuận, như được trình bày bên dưới.
Phân tích thống kê
Dữ liệu được phân tích bằng phần mềm phân tích thống kê (phần mềm SPSS, 19.0; SPSS Institution Ltd., Chicago, IL, USA). Phân tích phương sai một chiều (ANOVA), tiếp theo là kiểm tra nhiều phạm vi của Duncan, được thực hiện để xác định các hiệu quả điều trị ở mức xác suất 0,05.
Kết quả
Tác động của việc bón lá Zn và Fe lên năng suất ngũ cốc và rơm của đậu gà
Trong cả hai năm nghiên cứu, việc bón lá Zn và Fe ở giai đoạn trước khi ra hoa + hình thành quả cho thấy tác động đáng kể đến năng suất hạt và rơm của đậu gà, bất kể nguồn được sử dụng ( Bảng 2 ). Tuy nhiên, không có ảnh hưởng đáng kể nào của việc bón lá lên năng suất rơm trong năm thứ hai.
Bảng 2. Ảnh hưởng của khoáng, chelated và dạng nano (nano kẽm oxit) của Zn và Fe đến năng suất ngũ cốc và rơm rạ của đậu gà.
Ngược lại, chỉ bón các chất dinh dưỡng ở giai đoạn trước khi ra hoa không làm tăng đáng kể năng suất hạt. Năng suất hạt cao nhất trong hai năm được ghi nhận ở nghiệm thức T13 (14,10 q ha -1 ) so với nghiệm thức đối chứng T1 (9,20 q ha -1 ), trong đó bón lá 0,3% Zn-EDTA + 0,3% Fe-EDTA là được thực hiện, cùng với RDF được áp dụng ở giai đoạn trước khi ra hoa + hình thành quả. Kết quả nghiệm thức T13 ngang bằng với nghiệm thức T7 (RDF + 0,5% (12,50 q ha -1 cho một lần phun) ZnSO 4 .7H 2 O + 0,5% FeSO 4 .7H 2 O phun giai đoạn trước khi ra hoa + hình thành quả ) và T16 (RDF + của 0,5% nano kẽm oxit ZnO NP + 0,5% Fe2O3 NP được phun ở giai đoạn trước khi ra hoa), trong đó năng suất hạt lần lượt là 13,90 q ha -1 và 14,07 q ha -1 . Do đó, ứng dụng đơn lẻ của Zn và Fe cho kết quả tương đương so với hai ứng dụng ở dạng khoáng và dạng chelat của chúng. Hơn nữa, chỉ phun qua lá các dạng khoáng Zn và Fe ở giai đoạn trước khi ra hoa không làm tăng đáng kể năng suất hạt của đậu gà. Tuy nhiên, trong năm thứ hai, không có tác động đáng kể đến năng suất rơm. Hơn nữa, số liệu trung bình của hai năm chỉ ra rằng việc bón lá của Zn và Fe không làm tăng đáng kể năng suất rơm đậu gà, bất kể nguồn gốc và thời gian bón.
Tác động của việc bón lá Zn và Fe đối với ngũ cốc Nồng độ Zn và Fe của đậu gà
Dữ liệu thu được trong hai năm về phản ứng của nồng độ Zn trong ngũ cốc ở đậu gà đối với việc bón lá đơn nhất và kết hợp của Zn và Fe thông qua các nguồn khác nhau và ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau được trình bày trong Bảng 3 .
Bảng 3. Ảnh hưởng của khoáng, dạng chelat và dạng nano (nano kẽm oxit) của Zn và Fe đến nồng độ của Zn và Fe trong hạt đậu gà.
Các giá trị trung bình chứng minh rằng việc sử dụng Zn + Fe kết hợp hoặc Zn đơn lẻ đã cải thiện đáng kể nồng độ Zn trong đậu gà so với đối chứng (37,52 mg kg -1 ), bất kể nguồn được sử dụng. Nồng độ Zn tối đa được ghi nhận ở nghiệm thức T13 (42,92 mg kg -1 ), trong đó đậu gà được xử lý bằng RDF + 0,5% nano kẽm oxit ZnO NP + 0,5% Fe 2 O 3 NP ở giai đoạn trước khi ra hoa. Do đó, việc phun một lần hỗn dịch NP làm tăng lượng Zn trong hạt đậu gà nhiều hơn so với hai lần phun dạng chelated của phân bón. Các kết quả này ngang bằng về mặt thống kê với các kết quả thu được ở các nghiệm thức T10 (41,68 mg kg −1 ), T11 (41,99 mg kg −1 ), T13 (42,92 mg kg−1 ) và T15 (42,26 mg kg −1 ).
Dữ liệu thu được trong hai năm về nồng độ Fe trong hạt đậu gà bị ảnh hưởng bởi các ứng dụng lá duy nhất và kết hợp của Zn và Fe thông qua các nguồn khác nhau và ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau được trình bày trong Bảng 3 . Các giá trị trung bình cho thấy rằng các ứng dụng Fe duy nhất hoặc Zn + Fe kết hợp đã cải thiện đáng kể nồng độ Fe trong đậu gà so với đối chứng (66,74 mg kg -1 ), bất kể nguồn được sử dụng. Nồng độ Fe tối đa được ghi nhận ở nghiệm thức T16 (86,51 mg kg -1 ), trong đó đậu gà được xử lý bằng RDF + 0,5% ZnO NP + 0,5% Fe 2 O 3 NP ở giai đoạn trước khi ra hoa. Kết quả ngang bằng về mặt thống kê với nghiệm thức T3 (86,13 mg kg -1 ), T6 (85,31 mg kg−1 ) và T7 (84,33 mg kg −1 ). Do đó, một lần phun kết hợp huyền phù hạt nano sẽ làm tăng lượng Fe trong hạt đậu gà nhiều hơn so với hai lần phun Fe đơn lẻ hoặc các dạng phân khoáng Zn + Fe kết hợp.
Tác động của việc bón lá Zn và Fe đến nồng độ Zn và Fe trong rơm của đậu gà
Dữ liệu thu được trong hai năm về nồng độ Zn trong rơm rạ ở đậu gà liên quan đến các ứng dụng riêng biệt và kết hợp trên lá của Zn và Fe thông qua ba nguồn khác nhau và ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau được trình bày trong Bảng 4 .
Bảng 4. Ảnh hưởng của khoáng, dạng chelat và dạng nano (nano kẽm oxit) của Zn và Fe đến nồng độ của Zn và Fe trong rơm của đậu gà.
Dữ liệu trung bình chỉ ra rằng việc bón cả Zn và Zn + Fe kết hợp đã cải thiện đáng kể nồng độ Zn rơm trong đậu gà so với đối chứng (14,11 mg kg -1 ), bất kể nguồn được sử dụng. Nồng độ Zn tối đa trong rơm rạ được quan sát thấy ở nghiệm thức T16 (20,70 mg kg -1 ), trong đó đậu gà được xử lý bằng RDF + 0,5% nano kẽm oxit ZnO NP + 0,5% Fe2O3 NP ở giai đoạn trước khi ra hoa. Kết quả tương đương về mặt thống kê với các nghiệm thức T2 (19,73 mg kg −1 ), T5 (18,68 mg kg −1 ), T7 (19,34 mg kg −1 ), T8 (19,69 mg kg −1 ), T10 (20,63 mg kg – 1 ), T11 (19,26 mg kg −1 ), T13 (18,79 mg kg−1 ) và T15 (20,66 mg kg −1 ).
Ảnh hưởng của các ứng dụng phân lập và kết hợp của Zn và Fe trên lá đậu gà thông qua các nguồn khác nhau đối với nồng độ Fe trong rơm rạ được trình bày trong Bảng 4 . Dữ liệu được ghi lại trong hai năm cho thấy rằng các ứng dụng Fe duy nhất hoặc Zn + Fe kết hợp đã cải thiện đáng kể nồng độ Fe trong rơm so với đối chứng (167,89 mg kg -1 ) bất kể nguồn được sử dụng. Trong số các dạng nguồn khác nhau, việc sử dụng duy nhất huyền phù Fe2O3 NP ghi lại nồng độ Fe cao nhất, vì kết quả cao nhất thu được ở nghiệm thức T14 (269,52 mg kg -1 ). Như vậy, Fe2O3 NPs được áp dụng ở giai đoạn trước khi ra hoa được cho là có hiệu quả hơn trong việc tăng nồng độ Fe trong rơm so với việc bón một lần hoặc kép các nguồn khoáng hoặc chelat.
Tác động của việc bón lá Zn và Fe lên ngũ cốc Sự hấp thụ Zn và Fe của đậu gà
Sự hấp thụ Zn của hạt đậu gà tăng lên đáng kể khi bón duy nhất và kết hợp Zn và Fe thông qua các nguồn khoáng, chelat và NP và ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau. Các kết quả này, cùng với các thanh lỗi dọc mô tả độ lệch chuẩn cho các bộ ba, được trình bày trong Hình 2 .
Hình 2. Ảnh hưởng của khoáng chất, dạng chelat và dạng nano của ( A ) Zn và ( B ) Fe đến sự hấp thụ Zn và Fe trong hạt đậu gà. Trong mỗi thanh, các phương tiện có (các) chữ cái tương tự hoặc không giống nhau được đánh giá với thử nghiệm nhiều dải khác biệt (LSD) ít có ý nghĩa nhất, sử dụng mức xác suất p ≤ 0,05.
Sự hấp thụ Zn tối đa được ghi nhận ở nghiệm thức T16 (604,49 g ha -1 ), trong đó đậu gà được xử lý bằng NP RDF + 0,5% ZnO + 0,5% Fe2O3 NP ở giai đoạn trước khi ra hoa. Kết quả tương đương về mặt thống kê với nghiệm thức T7 (563,06 g ha −1 ) và T13 (595,10 g ha −1 ). Hạt đậu gà hấp thụ ít Zn nhất được quan sát thấy ở nghiệm thức T1 (345,51 g ha -1 ), được sử dụng làm đối chứng. Dữ liệu đáng giá trong hai năm về sự hấp thu Fe của hạt đậu gà khi bị ảnh hưởng bởi việc bón lá đơn và kết hợp của Zn và Fe thông qua các nguồn khác nhau và ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau được thể hiện trong Hình 2. Các giá trị trung bình cho thấy rằng ứng dụng Fe duy nhất hoặc Zn + Fe kết hợp đã cải thiện đáng kể sự hấp thu Fe của các loại ngũ cốc so với đối chứng (613,91 g ha -1 ), bất kể nguồn được sử dụng. Sự hấp thụ Fe tối đa được ghi nhận ở nghiệm thức T16 (1226,22 g ha -1 ), trong đó đậu gà được xử lý bằng RDF + 0,5% nano kẽm oxit ZnO NPs + 0,5% Fe2O3 NP ở giai đoạn trước khi ra hoa. Kết quả tương đương về mặt thống kê với nghiệm thức T7 (1186,29 g ha −1 ), trong đó các loại phân được bón là RDF + 0,5% ZnSO 4 .7H 2 O + 0,5% FeSO 4 .7H 2 O phun giai đoạn trước khi ra hoa + quả sự hình thành. Như vậy, sự kết hợp của nano kẽm oxit ZnO + Fe2O3 NP huyền phù làm cho đậu gà hấp thu nhiều Fe hơn so với hai lần phun Fe đơn lẻ hoặc các dạng phân khoáng Zn + Fe kết hợp.
Tác động của việc bón lá Zn và Fe đối với sự hấp thụ Zn và Fe trong rơm của đậu gà
Dữ liệu thu được trong hai năm về sự hấp thụ Zn của rơm rạ ở đậu gà khi bị ảnh hưởng bởi việc bón lá riêng biệt và kết hợp của Zn và Fe thông qua ba nguồn khác nhau và ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau được trình bày trong Hình 3 .
Hình 3. Ảnh hưởng của khoáng chất, dạng chelat và dạng nano của ( A ) Zn và ( B ) Fe đến sự hấp thụ Zn và Fe trong rơm của đậu gà. Trong mỗi thanh, các phương tiện có (các) chữ cái tương tự hoặc không giống nhau được đánh giá với thử nghiệm nhiều dải khác biệt (LSD) ít có ý nghĩa nhất, sử dụng mức xác suất p ≤ 0,05.
Dữ liệu trung bình chỉ ra rằng việc sử dụng cả Zn và Zn + Fe kết hợp đã làm tăng đáng kể sự hấp thụ Zn trong rơm so với đối chứng (389,47 g ha -1 ), bất kể nguồn được sử dụng. Rơm hấp thu tối đa Zn ở nghiệm thức T16 (729,55 g ha -1 ), trong đó đậu gà được xử lý bằng RDF + 0,5% nano kẽm oxit ZnO NP + 0,5% Fe2O3 NP ở giai đoạn trước khi ra hoa. Kết quả tương đương về mặt thống kê với các nghiệm thức T5 (670,13 g ha −1 ), T10 (692,57 g ha −1 ), T11 (653,76 g ha −1 ) và T15 (651,28 g ha −1 )). Kết quả cũng cho thấy rằng bón duy nhất Fe ghi nhận sự hấp thụ Zn thấp hơn đáng kể so với các nghiệm thức có Zn trong hỗn hợp lá. Hơn nữa, việc sử dụng NPs ở giai đoạn trước khi ra hoa cho thấy nhiều kết quả tiềm năng hơn so với việc bón hai lần dạng khoáng hoặc dạng chelat.
Ảnh hưởng của các ứng dụng phân lập và kết hợp của Zn và Fe trên lá cây trên đậu gà thông qua các nguồn khác nhau đối với sự hấp thu Fe của rơm rạ được minh họa trong Hình 3 . Dữ liệu được ghi lại trong hai năm cho thấy rằng bón Fe duy nhất hoặc kết hợp Zn + Fe đã làm tăng đáng kể sự hấp thu Fe của rơm so với đối chứng (4614,27 g ha -1 ) bất kể nguồn được sử dụng. Trong số các dạng nguồn khác nhau, sự hấp thụ Fe tối đa được quan sát thấy khi bón 0,5% nano kẽm oxit ZnO NPs + 0,5% Fe2O3 NPs được áp dụng ở giai đoạn trước khi ra hoa. Do đó, kết quả cao nhất thu được ở nghiệm thức T16 (9184,67 g ha −1). Do đó, việc bón một lần các NP có Zn và Fe được cho là có hiệu quả hơn để tăng sự hấp thụ Fe so với việc bón một hoặc hai lần các nguồn khoáng hoặc nguồn chelat. Hơn nữa, các nghiệm thức có sử dụng Zn đơn lẻ cho thấy sự hấp thu Fe thấp hơn đáng kể so với các nghiệm thức có Fe trong hỗn hợp lá.
Phân tích kinh tế
Phân tích kinh tế cho thấy chi phí canh tác cao nhất đối với nghiệm thức T16 ( 532,8 USD ), tiếp theo là nghiệm thức T15 và T14 với chi phí canh tác lần lượt là 475,7 USD và 458,3 USD . Tương tự, lợi nhuận ròng cao nhất được ghi nhận cho điều trị T13 ( 886,2 USD ), tiếp theo là T7 ( 882,2 USD ) và T6 ( 813,7 USD ). Trong khi đó, tỷ lệ B: C cao nhất ở nghiệm thức T7 (3,11), tiếp theo là T13 (3,05), như được trình bày trong Bảng 5 .
Bảng 5. Ảnh hưởng của khoáng, dạng chelat và dạng nano (nano kẽm oxit) của Zn và Fe đến tính kinh tế của đậu gà.
Thảo luận
Tác động của Zn và Fe đối với năng suất ngũ cốc và rơm của đậu gà
Kết quả của nghiên cứu này chỉ ra rằng năng suất ngũ cốc và rơm của đậu gà tăng đáng kể trong hai năm so với đối chứng, bất kể nguồn được sử dụng. Những kết quả này có thể liên quan đến sự sẵn có của Zn cao hơn do nguồn cung cấp Zn, điều này thúc đẩy quá trình tổng hợp diệp lục và bộ máy quang hợp của cây, dẫn đến năng suất và tích lũy khối lượng khô cao hơn. Các kết quả tương tự, cho thấy năng suất tăng khi sử dụng Zn và Fe, cũng đã được báo cáo ở ngô và lúa mì, tương ứng [ 38 , 39]. Năng suất ngũ cốc cũng được cải thiện khi bón Fe qua lá, có thể là do cải thiện quá trình tổng hợp carbohydrate và protein, cũng như tốc độ quang hợp. Ngoài ra, Fe đóng một vai trò quan trọng trong quá trình tổng hợp các chất thúc đẩy tăng trưởng như auxin, sự trưởng thành của hạt, chuyển hóa axit nucleic và tổng hợp chất diệp lục [ 13 , 14 ]. Do đó, những cải tiến trong các thông số này dẫn đến năng suất ngũ cốc cao hơn. Hai ứng dụng của Zn và Fe đã làm tăng năng suất hạt ở mức độ cao hơn so với bón đơn do cung cấp Zn và Fe cao hơn so với bón đơn. Hơn nữa, sự huyền phù của 0,5% nano kẽm oxit ZnO NP + 0,5% Fe2O3 NPs được cho là có hiệu quả hơn so với các dạng khoáng chất và khoáng dạng khối. Các NP cho thấy hiệu quả hấp thụ và chuyển hóa cao hơn so với các dạng số lượng lớn [ 40 ]. Các kết quả hiện tại phù hợp với các nghiên cứu trước đây, trong đó việc ứng dụng ZnO trong lúa miến dẫn đến năng suất cao hơn so với các chất lượng lớn [ 40 ].
Tác động của Zn và Fe đến nồng độ hạt và rơm của chúng trong đậu gà
Việc bón lá Zn và Fe, riêng lẻ và kết hợp, dẫn đến hàm lượng Zn và Fe trong hạt và rơm rạ của đậu gà cao hơn đáng kể so với đối chứng. Các kết quả liên quan đến sự sẵn có ngay lập tức của các chất dinh dưỡng, vì trong bón lá, các chất dinh dưỡng được hướng vào lá. Các kết quả tương tự, cho thấy sự gia tăng nồng độ Zn trong lúa mì và gạo, đã được báo cáo khi sử dụng nguồn cung cấp Zn ngoại sinh [ 41 , 42]. Hai lần bón chất dinh dưỡng làm tăng hàm lượng chất dinh dưỡng ở mức độ lớn hơn so với lần bón đơn, đó là do lượng chất dinh dưỡng sẵn có cao hơn khi nguồn chất dinh dưỡng được bón hai lần. Việc bón kết hợp Zn và Fe có tác động tích cực đến hàm lượng Zn và Fe trong hạt đậu gà và rơm rạ; do đó, có thể suy ra rằng Zn và Fe có cơ chế chuyển hóa tương tự sang ngũ cốc [ 43 ]. Các hạt nano cho kết quả vượt trội trong điều kiện nồng độ Zn và Fe trong ngũ cốc và rơm rạ, như một ứng dụng duy nhất của 0,5% nano kẽm oxit ZnO NP + 0,5% Fe2O3 NPs có hiệu quả tương đương so với việc áp dụng kép các nguồn hàng loạt. Những kết quả này có lẽ là do sự chuyển hóa của phân bón nano cao hơn so với các loại phân khối lượng lớn của chúng [ 44 ]. Các kết quả tương tự cho thấy hiệu quả cao hơn của phân bón nano so với dạng phân khối đã được báo cáo trước đó [ 40 ].
Tác động của Zn và Fe đối với sự hấp thụ ngũ cốc và rơm rạ của chúng trong đậu gà và phân tích kinh tế
Bón phân Zn và Fe qua lá làm cho sự hấp thụ Zn và Fe cao hơn trong hạt đậu gà và rơm rạ. Những kết quả này liên quan đến sự sẵn có của các chất dinh dưỡng và sự chuyển hóa của chúng trong các bộ phận của cây. Việc cung cấp các chất dinh dưỡng ngoại sinh thông qua các loại phân bón khác nhau dẫn đến lượng dinh dưỡng sẵn có cao hơn so với đối chứng. Các kết quả tương tự, cho thấy sự gia tăng hấp thu vi chất dinh dưỡng trong yến mạch, đã được báo cáo khi sử dụng nguồn cung cấp Zn ngoại sinh [ 45]. Hai lần bón các chất dinh dưỡng ở các giai đoạn sinh trưởng khác nhau cho thấy sự sẵn có của chất dinh dưỡng cao hơn cho việc hấp thụ và chuyển hóa trong các bộ phận của cây so với việc bón một lần. Phân bón nano cho thấy nhiều tiềm năng hơn trong việc tăng hấp thu Zn và Fe so với dạng phân khối, vì bón một lần phân nano có hiệu quả như nhau so với hai lần bón sử dụng nhiều nguồn. Những kết quả này có thể là do sự chuyển hóa của phân bón nano cao hơn so với các loại phân khối lượng lớn của chúng [ 46 ]. Các kết quả tương tự, cho thấy hiệu quả cao hơn về khả năng hấp thụ dinh dưỡng của phân bón nano so với dạng phân khối, đã được báo cáo trên cây cà phê [ 47 ]. Chi phí nuôi cấy ở nghiệm thức T16 là cao nhất do giá thành của nano kẽm oxit ZnO NP và Fe2O3 NP được sử dụng trong quá trình xử lý. Tuy nhiên, lợi nhuận ròng cao nhất ở nghiệm thức T13, ngang bằng về mặt thống kê với nghiệm thức T7. Tỷ lệ B: C cho thấy giá trị cao nhất ở nghiệm thức T7 và T13 do chi phí phân khoáng và EDTA thấp hơn.
Kết Luận
Các kết quả của nghiên cứu này cho thấy rằng vật liệu nano kẽm oxit và nano sắt oxit – do các đặc điểm cấu trúc đặc biệt của chúng – có thể được sử dụng làm nguồn dinh dưỡng tiềm năng thay vì các chất khoáng và chelated của chúng để làm giàu khoáng chất cho đậu gà. Ứng dụng kết hợp của 0,5% nano kẽm oxit ZnO NP + 0,5% Fe2O3 NPs (ZFN) ở giai đoạn trước khi ra hoa làm tăng đáng kể năng suất, hàm lượng dinh dưỡng và khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng và kết quả có thể so sánh với hai ứng dụng của dạng khoáng và dạng chelated. Kết quả cũng chứng minh vai trò đáng kể của Zn và Fe trong việc cải thiện năng suất ngũ cốc và rơm rạ, vì bón lá Zn và Fe làm tăng năng suất đậu gà do có nhiều dinh dưỡng hơn, bất kể nguồn sử dụng. Tuy nhiên, tỷ lệ B: C là cao nhất đối với nghiệm thức T7 và T13, nhưng nghiệm thức T16 (liên quan đến NP) có thể được sử dụng thay thế cho các dạng phân bón khác. Vì vậy, việc sử dụng hỗn hợp đa dinh dưỡng của phân bón nano cần được đặc biệt quan tâm nhằm nâng cao năng suất và hàm lượng dinh dưỡng của đậu gà để chống suy dinh dưỡng vi lượng.
by Salwinder Singh Dhaliwal 1ORCID,Vivek Sharma 1ORCID,Arvind Kumar Shukla 2ORCID,Vibha Verma 1ORCID,Sanjib Kumar Behera 2ORCID,Prabhjot Singh 1,Saqer S. Alotaibi 3ORCID,Ahmed Gaber 4,*ORCID andAkbar Hossain 5,*ORCID
1 Department of Soil Science, Punjab Agricultural University, Ludhiana 141004, India
2 Indian Institute of Soil Science, Bhopal 462038, India
3 Department of Biotechnology, College of Science, Taif University, P.O. Box 11099, Taif 21944, Saudi Arabia
4 Department of Biology, College of Science, Taif University, P.O. Box 11099, Taif 21944, Saudi Arabia
5 Department of Agronomy, Bangladesh Wheat and Maize Research Institute, Dinajpur 5200, Bangladesh
* Authors to whom correspondence should be addressed.