Các chất dinh dưỡng trong đời sống cây trồng bao gồm những gì ?

A. ĐẠI CƯƠNG VỀ CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG ĐỐI ĐỜI SỐNG THỰC VẬT

Trong cơ thể thực vật chứa nhiều nguyên tố khoáng có trong bảng tuần hoàn. Tuy nhiên chỉ có 16 nguyên tố C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg, Fe, Mn, B, Cl, Zn, Cu, Mo  là những nguyên tố khoáng thiết yếu đối với sự sinh trưởng, phát triển của mọi loài cây, chỉ cần thiếu một trong số chúng thì cây trồng không thể hoàn thành chu kỳ sống của mình.

I. NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG KHOÁNG THIẾT YẾU TRONG CÂY.

– Nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu là :

+ Nguyên tố mà thiếu nó cây không hoàn thành được chu trình sống.

+ Không thể thay thế được bởi bất kì nguyên tố nào khác.

+ Phải trực tiếp tham gia vào quá trình chuyển hóa vật chất trong cơ thể.

– Các nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu gồm :

+ Nguyên tố đại lượng : C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg.

+ Nguyên tố vi lượng : Fe, Mn, B, Cl, Zn, Cu, Mo.

II. VAI TRÒ CỦA CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG KHOÁNG THIẾT YẾU TRONG CÂY.

– Tham gia cấu tạo chất sống.

– Điều tiết quá trình trao đổi chất, các hoạt động sinh lý trong cây:

+ Thay đổi đặc tính lý hóa của keo nguyên sinh chất.

+ Hoạt hóa enzim, làm tăng hoạt động trao đổi chất.

+ Điều chỉnh quá trình sinh trưởng của cây.

– Tăng tính chống chịu của cây trồng

III. NGUỒN CUNG CẤP CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG KHOÁNG CHO CÂY

1. Đất là nguồn cung cấp chủ yếu các chất khoáng cho cây.

– Trong đất các nguyên tố khoáng tồn tại ở 2 dạng: Hòa tan và không hòa tan

– Cây chỉ hấp thụ các muối khoáng ở dạng hòa tan.

2. Phân bón cho cây trồng.

– Bón không hợp lí với liều lượng cao quá mức cần thiết sẽ:

+ Gây độc cho cây.

+ Ô nhiễm nông sản.

+ Ô nhiễm môi trường đất, nước…

– Tùy thuộc vào loại phân, giống cây trồng để bón liều lượng cho phù hợp.

B. VAI TRÒ CỦA CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG ĐỐI VỚI CÂY TRỒNG

Tuỳ theo vai trò của các nguyên tố dinh dưỡng và nhu cầu của cây trồng mà người ta phân chia các nguyên tố thiết yếu thành từng nhóm

I.  Nhóm đa lượng:

Đây là nhóm các chất dinh dưỡng thiết yếu mà cây trồng cần nhiều bao gồm: đạm (N), lân (P), kali (K).

1. N (Đạm):

Đạm là chất dinh dưỡng rất cần thiết và rất quan trọng đối với cây, đạm cần cho cây trong suốt quá trình sinh trưởng đặc biệt là giai đoạn cây tăng trưởng mạnh, rất cần cho các loại cây ăn lá. Đạm là thành phần chính tham gia vào thành phần chính của clorophin, protit, các axit amin, các enzym và nhiều loại vitamin trong cây.

Bón đạm thúc đẩy cây tăng trưởng, đâm nhiều chồi, cành lá, làm lá có kích thước to, màu xanh, lá quang hợp mạnh do đó làm tăng năng suất.

– Khi thiếu N, cây sinh trưởng phát triển kém, diệp lục không hình thành, lá chuyển màu vàng, đẻ nhánh và phân cành kém, hoạt động quang hợp và tích lũy giảm sút nghiêm trọng, dẫn tới suy giảm năng suất.

– Thừa N sẽ làm cây sinh trưởng quá mạnh, do thân lá tăng trưởng nhanh mà mô cơ giới kém hình thành nên cây rất yếu, dễ lốp đổ, dễ bị sâu bệnh tấn công. Ngoài ra sự dư thừa N trong sản phẩmcây trồng (đặc biệt là rau xanh) còn gây tác hại lớn tới sức khỏe con người. Nếu N dư thừa ở dạng NO3- thì khi vào dạ dày, chúng sẽ vào ruột non và mạch máu, sẽ chuyển hemoglobin (của máu) thành dạng met-hemoglobin, làm mất khả năng vận chuyển oxy của tế bào. Còn nếu ở dạng NO2- chúng sẽ kết hợp với axit amin thứ cấp tạo thành chất Nitrosamine – là một chất gây ung thư rất mạnh.

2. P (Lân):

Lân có vai trò quan trọng trong đời sống của cây trồng. Lân có trong thành phần của nhân tế bào, rất cần cho sự hình thành các bộ phận mới của cây.

Lân tham gia vào thành phần các enzym, các protein, tham gia vào quá trình tổng hợp các axit amin.

Lân kích thích sự phát triển bộ rễ, làm rễ ăn sâu vào trong đất và lan rộng ra chung quanh làm cho cây hút được nhiều chất dinh dưỡng, tạo điều kiện cho cây chống chịu hạn và ít đổ ngã.

Lân kích thích quá trình đẻ nhánh, nảy chồi, thúc đẩy cây ra hoa kết quả sớm và nhiều.

Lân làm tăng đặc tính chống chịu của cây đối với các yếu tố không thuận lợi, chống rét, chống hạn, chịu độ chua của đất, chống một số loại sâu bệnh hại, …

Lân cần cho tất cả các loại cây trồng nhưng rõ rệt nhất là với cây họ đậu vì ngoài khả năng tham gia trực tiếp vào các quá trình sống của cây, chúng còn thúc đẩy khả năng cố định đạm của vi sinh vật cộng sinh.

– Khi thiếu Lân, lá cây ban đầu có màu xanh đậm, sau chuyển màu vàng, hiện tượng này bắt đầu từ các lá phía dưới trước, và từ mép lá vào trong. Cây lúa thiếu P làm lá nhỏ, hẹp, đẻ nhánh ít, trỗ bông chậm, chín kéo dài, nhiều hạt xanh, hạt lép. Cây ngô thiếu P sinh trưởng chậm, lá có màu lục rồi chuyển màu huyết dụ.

– Thừa lân không có biểu hiện gây hại như thừa N vì P thuộc loại nguyên tố linh động, nó có khả năng vận chuyển từ cơ quan già sang cơ quan còn non.

3. K (Kali):

Kali có vai trò chủ yếu trong việc chuyển hoá năng lượng trong quá trình đồng hoá các chất trong cây.

Kali làm tăng khả năng chống chịu của cây đối với các tac động không thuận lợi từ bên ngoài, làm cho cây ra nhiều nhánh, phân cành nhiều, lá ra nhiều. Kali làm cho cây cứng chắc, ít đổ ngã, tăng cường khả năng chịu úng, chịu hạn, chịu rét.

Kali làm tăng phẩm chất nông sản và góp phần làm tăng năng suất cho cây. Kali làm tăng lượng đường trong quả làm cho màu sắc quả đẹp tươi, hương vị quả thơm và làm tăng khả năng bảo quản quả. Kali làm tăng chất bột trong củ khoai, làm tăng lượng đường trong mía.

Kali cần thiết cho mọi loại cây trồng, nhưng quan trọng nhất đối với nhóm cây chứa nhiều đường hay tinh bột như lúa, ngô, mía, khoai tây … Bón K sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng N và P.

– Biểu hiện rất rõ khi thiếu K là lá hẹp, ngắn, xuất hiện các chấm đỏ, lá dễ héo rũ và khô. Cây lúathiếu K sinh trưởng kém, trỗ sớm, chín sớm, nhiều hạt lép lửng, mép lá về phía đỉnh biến vàng. Ngôthiếu K làm đốt ngắn, mép lá nhạt dần sau chuyển màu huyết dụ, lá có gợn sóng. Điều đặc biệt là K có vai trò quan trọng trong việc tạo lập tính chống chịu của cây trồng với điều kiện bất thuận (hạn, rét) cũng như tính kháng sâu bệnh, vì vậy nếu thiếu K sẽ làm những chức năng này suy giảm đi.

II.  Nhóm trung lượng:

Đây là các chất dinh dưỡng khoáng thiết yếu mà cây trồng cần ở mức trung bình bao gồm: lưu huỳnh (S), canxi (Ca), magiê(Mg).

Mặc dù số lượng yêu cầu không lớn như NPK nhưng các chất trung lượng (canxi, magiê và lưu huỳnh) là những chất có vai trò vô cùng thiết yếu đối với cây trồng.

1. Canxi (Ca):

là một thành phần của màng tế bào cây nên rất cần thiết cho sự hình thành tế bào mới và làm màng tế bào ổn định, vững chắc. Nó còn cần cho sự hình thành và phát triển của rễ cây. Đặc biệt canxi có vai trò như một chất giải độc do trung hòa bớt các axit hữu cơ trong cây và hạn chế độc hại khi dư thừa một số chất như K+, NH4+. Nó cũng cần thiết cho sự đồng hóa đạm nitrat và vận chuyển gluxit từ tế bào đến các bộ phận dự trữ của cây.

Canxi giúp cây chịu úng tốt hơn do làm giảm độ thấm của tế bào và việc hút nước của cây. Ngoài ra, canxi có trong vôi còn có tác dụng cải tạo đất, giảm độ chua mặn và tăng cường độ phì của đất, giúp cho cây sinh trưởng tốt. Thiếu canxi thân cây mềm yếu, hoa rụng, nếu thiếu nặng thì đỉnh chồi có thể bị khô. Ngược lại nếu đất nhiều canxi sẽ bị kiềm, tăng độ pH không tốt với cây.

– Khi thiếu Ca thì đỉnh sinh trưởng và chóp rễ bị ảnh hưởng nghiêm trọng do các mô phân sinh ngừng phân chia, sinh trưởng bị ức chế. Triệu chứng đặc trưng của cây thiếu Ca là các lá mới ra bị dị dạng, chóp lá uốn câu, rễ kém phát triển, ngắn, hóa nhầy và chết. Ca là chất không di động trong cây nên biểu hiện thiếu Ca thường thể hiện ở các lá non trước.

2.  Magiê(Mg):

Nó là thành phần cấu tạo chất diệp lục nên giữ vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp và tổng hợp chất gluxit trong cây. Magiê tham gia trong thành phần của nhiều loại men, đặc biệt các men chuyển hóa năng lượng, đồng hóa lân, tổng hợp protein và lipit.

Magiê giữ cho độ pH trong tế bào cây ở phạm vi thích hợp, tăng sức trương của tế bào nên ổn định cân bằng nước, tạo điều kiện cho các quá trình sinh học trong tế bào xảy ra bình thường.

– Thiếu magiê lá cây sẽ mất màu xanh bình thường và xuất hiện các đốm vàng, mép lá cong lên, thiếu nặng cây có thể bị chết khô. Thiếu Mg làm chậm quá trình ra hoa, cây thường bị vàng lá do thiếu diệp lục. Triệu chứng điển hình là các gân lá còn xanh trong khi phần thịt lá đã biến vàng. Xuất hiện các mô hoại tử thường từ các lá phía dưới, lá trưởng thành lên lá non, vì Mg là nguyên tố linh động, cây có thể dùng lại từ các lá già.

– Nếu dư thừa magiê sẽ làm thiếu kali.

3. Lưu huỳnh (S):

Được coi là yếu tố dinh dưỡng thứ 4 của cây trồng sau đạm, lân và kali. Lưu huỳnh tham gia trong thành phần của các axit amin,  protein  và vitamin có chứa lưu huỳnh, trong đó có axit amin không thể thay thế như methionin. Lưu huỳnh còn có trong thành phần của men coenzim A xúc tiến nhiều quá trình sinh lý trong cây như quang hợp, hô hấp và sự cố định đạm của vi sinh vật cộng sinh.

Lưu huỳnh đóng vai trò quyết định trong việc tạo thành các chất tinh dầu và tạo mùi vị cho các cây hành, tỏi, mù tạt. Nó còn là chất cần thiết cho sự hình thành chất diệp lục, thúc đẩy quá trình thành thục và chín của quả và hạt. Ngoài ra, khi cây trồng hút lưu huỳnh ở dạng SO42- có trong đất qua rễ và SO2 trong không khí qua lá còn góp phần làm sạch môi trường.

– Cây thiếu lưu huỳnh có biểu hiện giống như thiếu đạm, lá vàng lợt, cây thấp bé, chồi kém phát triển, tuy nhiên khác với thiếu N là hiện tượng vàng lá xuất hiện ở các lá non trước các lá trưởng thành và lá già. Khi cây thiếuS, gân lá chuyển vàng trong khi phần thịt lá vẫn còn xanh, sau đó mới chuyển vàng. Kèm theo những tổn thương trước hết ở phần ngọn và lá non, cộng với sự xuất hiện các vết chấm đỏ trên lá do mô tế bào chết.

– Còn thừa lưu huỳnh thì lá nhỏ, đôi khi bị cháy lá.

III.  Nhóm vi lượng:

Đây là các chất dinh dưỡng khoáng thiết yếu mà cây trồng cần với số lượng ít, bao gồm các nguyên tố: kẽm (Zn), sắt (Fe), đồng (Cu), mangan (Mn), bo (B), molypđen (Mo), Clo (Cl)

1. Vai trò của Đồng (Cu):

Đồng cần thiết cho sự hình thành Diệp lục và làm xúc tác cho một số phản ứng khác trong cây, nhưng thường không tham gia vào thành phần của chúng. Những cây hòa thảo thiếu Đồng có thể không trổ hoa hoặc không hình thành được hạt. Nhiều loại cây rau biểu hiện thiếu Đồng với lá thiếu sức trương, rủ xuống và có mầu xanh, chuyển sang quầng mầu da trời tối trước khi trở nên bạc lá, biến cong và cây không ra hoa được.

– Hiện tượng thiếu đồng thường xảy ra trên những vùng đất đầm lây, ruộng lầy thụt. Cây trồng thiếuđồng thường hay có hiện tượng chảy gôm (rất hay xảy ra ở cây ăn quả), kèm theo các vết hoại tử trên lá hay quả. Với cây họ hòa thảo, nếu thiếu đồng sẽ làm mất màu xanh ở phần ngọn lá.

2. Vai trò của Bo (B):

Bo cần thiết cho sự nẩy mầm của hạt phấn, sự tăng trưởng của ống phấn, cần thiết cho sự hình thành của thành tế bào và hạt giống. Bo cũng hình thành nên các phức chất đường/borat có liên quan tới sự vận chuyển đường và đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành protein. B tác động trực tiếp đến quá trình phân hóa tế bào, trao đổi hocmon, trao đổi N, nước và chất khoáng khác, ảnh hưởng rõ rệt nhất của B là tới mô phân sinh ở đỉnh sinh trưởng và quá trình phân hóa hoa, thụ phấn, thụ tinh, hình thành quả.

-Khi thiếu B thì chồi ngọn bị chết, các chồi bên cũng thui dần, hoa không hình thành, tỷ lệ đậu quả kém, quả dễ rụng, rễ sinh trưởng kém, lá bị dày lên.

3. Vai trò của Sắt (Fe):

Sắt là chất xúc tác để hình thành nên Diệp Lục và hoạt động như là một chất mang Oxy. Nó cũng giúp hình thành nên một số hệ thống men hô hấp. Thiếu Sắt gây ra hiện tượng mầu xanh lá cây nhợt nhạt (bạc lá) với sự phân biệt rõ ràng giữa những gân lá mầu xanh và khoảng giữa mầu vàng. Vì Sắt không được vận chuyển giữa các bộ phận trong cây nên biểu hiện thiếu trước tiên xuất hiện ở các lá non gần đỉnh sinh trưởng của cây.

– Thiếu sắt nặng có thể chuyển toàn bộ cây thành màu vàng tới trắng lợt, Lá cây thiếu sắt sẽ chuyển từ màu xanh sang vàng hay trắng ở phần thịt lá, trong khi gân lá vẫn còn xanh. Triệu chứng thiếu sắt xuất hiện trước hếtở các lá non, sau đến lá già, vì Fe không di động từ lá già về lá non. Sự thiếu sắt có thể xảy ra do sự thiếu cân bằng với các kim loại khác như Molipden, Đồng hay Mangan. Một số yếu tố khác cũng có thể gây thiếu sắt như quá thừa Lân trong đất; do pH cao kết hợp với giầu Canxi, đất lạnh và hàm lượng Carbonat cao; thiếu sắt do di truyền của cây; thiếu do hàm lượng chất hữu cơ trong đất thấp.

4. Vai trò của Mangan (Mn):

Mangan là thành phần của các hệ thống men (enzyme) trong cây. Nó hoạt hóa một số phản ứng trao đổi chất quan trọng trong cây và có vai trò trực tiếp trong quang hợp, bằng cách hỗ trợ sự tổng hợp Diệp lục. Mangan tăng cường sự chín và sự nẩy mầm của hạt khi nó làm tăng sự hữu dụng của Lân và Canxi. Cũng như sắt, Mangan không được tái sử dụng trong cây nên hiện tượng thiếu sẽ bắt đầu từ những lá non, với mầu vàng giữa những gân lá, và đôi khi xuất hiện nhiều đốm nâu đen. Ở những cây hòa thảo xuất hiện những vùng mầu xám ở gần cuống lá non.

– Triệu chứng điển hình khi cây thiếu Mn là phần gân lá và mạch dẫn biến vàng, nhìn toàn bộ lá có màu xanh sáng, về sau xuất hiện các đốm vàng ở phần thịt lá và phát triển thành các vết hoại tử trên lá. Hiện tượng thiếu Mangan thường xảy ra ở những chân đất giầu hữu cơ, hay trên những đất trung tính hoặc hơi kiềm và có hàm lượng Mangan thấp. Mặc dù hiện tượng thiếu Mangan thường đi với đất có pH cao, nhưng nó cũng có thể gây ra bởi sự mất cân bằng với các dinh dưỡng khác như Canxi, Magie và Sắt. Hiện tượng thiếu thường xảy ra rõ nét khi điều kiện thời tiết lạnh, trên chân đất giầu hữu cơ, úng nước. Triệu chứng sẽ mất đi khi thời tiết ấm trở lại và đất khô ráo.

5. Vai trò của Molipden (Mo):

Molipden cần cho sự tổng hợp và hoạt động của men khử Nitrat. Loại men này khử Nitrat thành Ammonium trong cây. Molipden có vai trò sống còn trong việc tổng hợp đạm cộng sinh bởi vi khuẩn Rhizobia trong nốt sần cây họ đậu. Molipden cũng cần thiết cho việc chuyển hóa Lân từ dạng vô cơ sang hữu cơ trong cây.

–  Thiếu Mo sẽ ức chế dinh dưỡng đạm của cây trồng nói chung, đặc biệt của các cây họ đậu . Hiện tượng thiếu Molipden có biểu hiện chung như vàng lá và đình trệ sinh tưởng. Sự thiếu hụt Molipden có thể gây ra triệu chứng thiếu Đạm trong các cây họ đậu như đậu tương, cỏ alfalfa, vì vi sinh vật đất phải có Molipden để cố định Nitơ từ không khí. Molipden trở nên hữu dụng nhiều khi pH tăng, điều đó ngược lại với đa số vi lượng khác. Chính vì điều này nên hiện tượng thiếu thường xảy ra ở đất chua. Đất nhẹ thường dễ bị thiếu Mo hơn so với đất nặng.

6. Vai trò của Kẽm (Zn):

Zn tham gia hoạt hóa khoảng 70 enzym của nhiều hoạt động sinh lý, sinh hóa của cây . Kẽm được coi như là một trong các nguyên tố vi lượng đầu tiên cần thiết cho cây trồng. Nó thường là một nguyên tố hạn chế năng suất cây trồng. Sự thiếu hụt Kẽm đã được thừa nhận ở hầu hết đất trồng lúa của các nước trên thế giới. Tuy nó chỉ được sử dụng với liều lượng rất nhỏ nhưng để có năng suất cao không thể không có nó. Kẽm hỗ trợ cho sự tổng hợp các chất sinh trưởng và các hệ thống men và cần thiết cho sự tăng cường một số phản ứng trao đổi chất trong cây. Nó cần thiết cho việc sản xuất ra chất Diệp lục và các Hydratcarbon. Kẽm cũng không được vận chuyển sử dụng lại trong cây nên biểu hiện thiếu thường xảy ra ở những lá non và bộ phân khác của cây.

– Thiếu Zn sẽ gây rối loạn trao đổi auxin nên ức chế sinh trưởng, lá cây bị biến dạng, ngắn, nhỏ và xoăn, đốt ngắn và biến dạng. Sự thiếu Kẽm ở cây bắp gọi là bệnh “đọt trắng” vì rằng lá non chuyển sang trắng hoặc vàng sáng. Lá bắp có thể phát triển những dải vàng rộng (bạc lá) trên một mặt hoặc cả 2 mặt sát đường gân trung tâm. Một số triệu chứng khác như lá lúa mầu đồng; bệnh “lá nhỏ” ở cây ăn trái hay đình trệ sinh trưởng ở cây bắp và cây đậu.

– Vai trò của Clo (Cl): Clo là nguyên tố vi lượng sống còn cho cây trồng, đặc biệt đối với cây Cọ dầu và cây Dừa. Sự thiếu hụt Clo xảy ra phổ biến đối với dừa ở Philippin và nam Sumatra của Indonesia. Clo tham gia vào các phản ứng năng lượng trong cây. Cụ thể là nó tham gia vào sự bẻ gẫy phân tử nước với sự hiện hữu của ánh sáng mặt trời và hoạt hóa một số hệ thống men. Nó cũng tham gia vào quá trình vận chuyển một số cation như Canxi, Magie, Kali ở trong cây, điều hòa hoạt động của những tế bào bảo vệ khí khổng, do đó kiểm soát được sự bốc thoát hơi nước v.v