Trong lớp phủ cây trồng `giáp thực vật`, côn trùng phải di chuyển trong mê cung dệt may
Thứ sáu, 17-11-2023 | 08:24:29
|
Bọ trĩ thuốc lá với Giáp thực vật. Nguồn: Hang Grayson.
Các nhà nghiên cứu của Đại học Bang North Carolina đã thiết kế một loại vải “Áo giáp thực vật” buộc côn trùng phải di chuyển theo một con đường giống như mê cung nếu chúng cố gắng tiếp xúc cây trồng. Thiết kế này có hiệu quả hơn trong việc ngăn chặn côn trùng tiếp cận cây bắp cải trong nhiều thí nghiệm so với các loại che phủ cây trồng thay thế.
Dựa trên những phát hiện của họ, các nhà nghiên cứu đã cho biết Giáp thực vật có thể cung cấp giải pháp thay thế hiệu quả hơn, không dùng hóa chất để bảo vệ côn trùng.
Tác giả đầu tiên của nghiên cứu, Grayson Cave, một nghiên cứu sinh tiến sỹ tại Bang NC đã cho biết: “Chúng tôi nhận thấy có thể sử dụng công nghệ mới này để bảo vệ chống lại các loài côn trùng mà chúng tôi không nghĩ mình có thể bảo vệ chống lại. Chúng tôi đã chứng minh rằng có thể sử dụng hàng rào cơ học để bảo vệ khỏi bọ trĩ và có thể cả các côn trùng khác, cho phép cây sinh trưởng và phát triển bên dưới”.
Các nhà nghiên cứu đã cho biết trước đây, các lớp phủ thực vật được thiết kế để loại trừ côn trùng chỉ dựa vào kích thước – giống như tấm chắn cửa sổ. Tuy nhiên, chiến lược đó có thể gặp khó khăn khi cố xua đuổi côn trùng nhỏ như bọ trĩ, có kích thước bằng đầu bút chì.
Nhà nghiên cứu cao cấp của nghiên cứu Mike Roe, William Neal Reynolds giáo sư Côn trùng học xuất sắc tại Bang NC đã cho biết: “Để loại trừ những loài côn trùng thực sự nhỏ bằng cách sử dụng các thiết kế vỏ dệt truyền thống, kích thước của các lỗ hở sẽ phải nhỏ đến mức có thể ngăn nước, không khí và hơi ẩm xâm nhập. Chúng tôi phải nghĩ ra một cách khác để loại trừ côn trùng ngoài việc chỉ dựa vào kích thước lỗ chân lông”.
Để đạt được mục tiêu đó, các nhà nghiên cứu đã thiết kế một loại vỏ bọc 3D ba lớp được kết chặt bằng cách sử dụng sợi trong ở lớp ngoài cùng và trong cùng. Loại sợi này có thể được làm từ nhựa tái chế, vẫn cho phép ánh sáng mặt trời xuyên qua nhưng hạn chế côn trùng tiếp cận thực vật. Một lớp kết chặt bên trong được kẹp vuông góc với hai lớp xung quanh, tạo ra cấu trúc giống như mê cung bên trong giáp thực vật.
Roe từng nói: “Với thiết kế của chúng tôi, loài côn trùng phải tìm ra cách vượt qua mê cung để đến cái cây ở phía bên kia. Sự quanh co khiến việc vượt qua trở nên khó khăn hơn. Côn trùng có một khoảng thời gian nhất định để tìm thức ăn nếu không nó sẽ chết. Thời gian đó tương đối nhanh đối với một con côn trùng non”.
Trong ba thí nghiệm đầu tiên, các nhà nghiên cứu nhận thấy côn trùng mất nhiều thời gian hơn đáng kể để xâm nhập vào Áo giáp thực vật. Họ đặt một lá bắp cải và 10 con bọ trĩ bên trong đĩa Petri, được ngăn cách bằng Lớp giáp thực vật hoặc một lớp phủ cây trồng khác. Phải mất khoảng ba giờ để năm con bọ trĩ vượt qua Áo giáp thực vật, trong khi chúng chỉ mất 12 phút để vượt qua lớp phủ cây trồng một lớp có bán trên thị trường. Trong cùng một thí nghiệm với sâu bướm non, chưa được cho ăn, thiết kế của họ có hiệu quả gần 90% trong việc ngăn chặn sâu bướm non không được ăn vượt qua Áo giáp thực vật trong 12 giờ.
“Trong cuộc sống thực, loài côn trùng có rất nhiều lựa chọn khác về nơi đi tìm thức ăn; đây là trường hợp xấu nhất khi chúng chỉ có một nơi để đi”, Roe nói. “Vì vậy, chúng tôi kỳ vọng rằng ở môi trường tự nhiên, khả năng bảo vệ sẽ lớn hơn nhiều”.
Khi các nhà nghiên cứu kiểm tra xem họ có thể bảo vệ những cây bắp cải trồng trong chậu trong lồng có sâu bướm không được ăn tốt đến mức nào, thì những cây không được che chắn sẽ bị nhiễm khuẩn và gần như bị ăn hoàn toàn, trong khi những cây được bao phủ và bịt kín bằng Áo giáp thực vật thì không. Họ không tìm thấy một con sâu bướm nào trên cây được che phủ sau 10 ngày.
Thí nghiệm cuối cùng của họ là cuộc thử nghiệm ngoài trời kéo dài ba tháng để kiểm tra xem Áo giáp thực vật hoạt động tốt như thế nào khi họ sử dụng nó làm tấm che nhà kính. Các nhà nghiên cứu nhận thấy những cây được bao phủ bởi Áo giáp thực vật nhìn chung có kích thước lớn hơn; trọng lượng của bắp cải dưới lớp giáp thực vật lớn hơn gần gấp ba lần so với đối chứng.
Các nhà nghiên cứu cho biết cần phải nghiên cứu thêm để xác định liệu họ có thành công trong việc loại trừ côn trùng hay không do độ dày, kích thước lỗ chân lông hoặc cấu trúc giống như mê cung của lớp bên trong. Tuy nhiên, công trình của họ cung cấp bằng chứng cho thấy thiết kế không chứa hóa chất có thể chống lại những sinh vật nhỏ bé.
“Bọ trĩ cực kỳ nhỏ bé”, Cave nói. “Nếu có thể ngăn chặn chúng, chúng tôi nghĩ rằng có cơ hội tốt để ngăn chặn những loài côn trùng lớn hơn khác. Và đối với sâu bướm sơ sinh – chúng phải ăn ngay lập tức và chúng là giai đoạn sâu bướm nhỏ nhất. Điều này cung cấp cho chúng tôi một số dữ liệu sơ bộ tốt cho thấy nó cũng có tác dụng bảo vệ chống lại các loài sâu bướm khác”.
Các nhà nghiên cứu cho rằng lớp phủ cây trồng của họ có thể là sự thay thế tốt cho các loại cây trồng có giá trị cao như nho. Nghiên cứu trong tương lai, họ cũng muốn khám phá xem liệu lớp phủ này có thể được sử dụng để giúp bảo vệ thực vật trong điều kiện khắc nghiệt – và khi khí hậu thay đổi hay không.
Đồng tác giả nghiên cứu Andre West, phó giáo sư về quản lý công nghệ, may mặc và dệt may tại bang NC và giám đốc Zeis Textiles Extension cho biết: “Một phần những gì chúng tôi đang làm là tìm kiếm loại vải dệt thông minh mới. Chúng tôi nghĩ rằng thiết kế này có thể giúp ích cho nông dân ở những môi trường khắc nghiệt hoặc nơi sản lượng cây trồng bị hạn chế ở một số khu vực nhất định. Nó cũng có thể là một giải pháp thay thế cho nông nghiệp hữu cơ. Bản thân sản phẩm không chỉ được làm bằng một số vật liệu tái chế mà còn có thể được tái chế lại”.
Nghiên cứu “Vải đệm 3-D mới giúp bảo vệ cây trồng khỏi sự xâm nhập của côn trùng và tăng cường sự phát triển của cây trồng” đã được công bố trực tuyến trên tạp chí Agriculture. Các đồng tác giả bao gồm Marian G. McCord, phó hiệu trưởng cấp cao tại Đại học New Hampshire và là giáo sư phụ trợ tại Bộ Vật liệu sinh học lâm nghiệp bang NC; Bryan Koene và Benjamin Beck của Luna Innovations; và Jean M. Deguenon và Kun Luan, học giả nghiên cứu sau tiến sĩ tại banh NC.
Đỗ Thị Nhạn theo Đại học Bang North Carolina. |
Trở lại In Số lần xem: 241 |
[ Tin tức liên quan ]___________________________________________________
|