Dinh dưỡng khoáng của cây lúa

1. Đất ngập nước và dinh dưỡng khoáng của cây lúa

Lúa nước sinh trưởng và phát triển trong môi trường thường xuyên ngập nước. Môi trường đó đã tạo ra sự đồng đều cho cây lúa sinh trưởng và hút chất dinh dưỡng, đồng thời cũng diễn ra hàng loạt quá trình khử ôxy và gây nên sự cản trở trao  đổi khí  giữa  đất và  không khí bởi sự ngăn cách của một lớp nước bề mặt ruộng. Một số hiện tượng cơ bản của cây lúa sống trong đất ngập nước.

a. Sự vận chuyển ôxy trong đất ngập nước

Rễ lúa sống trong môi trường yếm khí thiếu ôxy, muốn sinh trưởng và phát triển bình thường và hấp thu được các chất dinh dưỡng trong dung dịch đất để nuôi cây, rễ lúa cần phải có đủ ôxy. Vậy rễ lúa lấy ôxy từ đâu? Ôxy được xâm nhập qua các bộ phận thân lá trên mặt đất và được chuyển xuống rễ dưới mặt đất.

Người ta nhận biết được sự vận chuyển ôxy từ thân lá xuống rễ nhờ sử dung ôxy phóng xạ (O¹⁵ và O¹⁸). Khi ta chuyển ôxy phóng xạ vào thân lá thì cũng thấy được phân tử ôxy đó ở dưới rễ.

Ôxy được chuyển qua các khoảng không bào trong bản lá, thân và rễ lúa. Các khoảng không bào đó tạo nên một hệ thống vận chuyển không khí trong cây lúa. Hệ thống vận chuyển ôxy này có hiệu quả hơn 10 lần hệ thống vận chuyển ôxy trong cây đại mạch và hơn 4 lần trong cây bắp (Jensen và ctv, 1967).

Ở các giống lúa cạn (lúa nương rẫy, lúa gieo trên các chân đồi dốc, …) vẫn phát triển các khoảng không bào trong thân cây, nhưng ở cây lúa nước, các khoảng không bào phát triển và to hơn. Do đó sự có mặt các khoảng không bào trong cây lúa là do bản chất di truyền và môi trường quyết định.

Vào thời kỳ cuối đẻ nhánh đến phân hoá đòng, cây lúa phát triển tầng rễ phụ rất mạnh. Tầng rễ này gọi là rễ cám, phát triển chằng chịt trong lớp đất mặt hoặc giữa nước và đất, độ dày từ   0 ÷ 1 cm bề mặt ruộng. Ở lớp đất và nước này, ôxy do nước chảy mang lại, hoặc do hoạt động quang hợp của tảo lục cung cấp, hoặc do các thao tác kỹ thuật của con người như sục bùn, nhổ cỏ, bón phân nuôi đòng, … mang lại.

b. Các chất dễ tiêu trong đất ngập nước

– Các chất độc gây hại:

+ Sắt

Trong đất ngập nước Fe³⁺ bị khử thành Fe²⁺, kết quả là Fe²⁺ trong dinh dưỡng đất tăng lên đến 300ppm hoặc cao hơn nữa.

Mặc dù cây lúa lợi dụng được lượng Fe²⁺ tăng lên cũng thường bị ngộ độc do liều lượng quá thừa của nó trong đất.

Rối loạn sinh lý do ngộ độc sắt thường xảy ra trong đất chua, đất phèn và đất chứa nhiều chất hữu cơ.

Khi nồng độ sắt trong dinh dưỡng thấp, cây lúa hút sắt không ảnh hưởng trực tiếp đến hấp thu nước. Tuy nhiên khi nồng độ cao, hàm lượng sắt trong thân tăng tỉ lệ thuận với việc hút nước. Tuy vậy, cây lúa có khả năng chống lại các độc hại do sắt gây nên. Tadano, 1976; Tadano và Yoshida, 1978 cho rằng rễ lúa có 3 khả năng phản ứng lại với độc hại của sắt, đó là:

• Ôxy hoá sắt trong vùng rễ, do đó giữ được nồng độ sắt trong môi trường thấp
• Loại trừ được sắt ở bề mặt rễ lúa, do đó ngăn cản được sắt xâm nhập vào rễ.
• Giữ sắt trong tế bào rễ do đó làm giảm sự vận chuyển sắt từ rễ về thân lá.

Khả năng loại trừ sắt của cây lúa khỏe là 87%; có nghĩa là 87% số lượng sắt đã bám trên bề mặt rễ lúa do cây lúa hút cùng với nước không được hấp thụ hoặc bị thải ra. Như vậy khả năng loại trừ sắt của rễ lúa biểu hiện cùng với hoạt động trao đổi chất của rễ lúa.

+ Khí H₂S

Ở những chân ruộng trũng, lớp bùn dày, tích tụ nhiều chất hữu cơ, ruộng bón nhiều phân chuồng, ruộng chua; người ta phát hiện thấy số lượng H₂S đáng kể trong dung dịch đất và quanh vùng rễ lúa.

Trong điều kiện yếm khí, nồng độ H₂S tăng lên làm cho lúa bị ngộ độc. H₂S đi vào rễ, chuyển lên thân lá gây trở ngại cho việc vân chuyển chất dinh dưỡng, đặc biệt là cản trở sự vận chuyển hydrat cacbon và đạm, lân từ gốc đến các bộ phận sinh trưởng, gây nên rối loạn cho quá trình sinh trưởng của cây lúa.

– Các chất dễ tiêu

Đất lúa thường xuyên ngập nước, hàm lượng lân dễ tiêu tăng lên. Do đó việc bón lân cho đất lúa ngập nước không cần thiết bằng bón lân cho lúa nương hoặc các cây trồng cạn khác.

Tuy nhiên bón lân có tầm quan trọng khi đất có khả năng giữ chặt lân cao, khi nhiệt độ thấp không thuận lợi cho sinh trưởng của cây lúa và những ruộng trong vụ trước bón lân ít hoặc không bón lân.

Đất có khả năng giữ chặt lân hơn là giữ đạm, do đó có thể bổ sung lân vào trong dung dịch đất, để cây hấp thu lân.

Trong đất ngập nước, amôn là dạng đạm chính cung cấp cho cây lúa. Do đó cây lúa thích ứng với đạm amôn (NH₄) hơn đạm nitrat (NO₃). Người ta thường nhận thấy rằng cây lúa chịu đựng và sử dụng một cách có hiệu quả nồng độ đạm amôn tương đối cao hơn cây trồng cạn.

Sau khi ngập nước, không những nồng độ lân dễ tiêu trong dung dịch đất tăng lên, mà kali, sắt, mangan và silic cũng tăng lên rõ rệt.

2.  Đặc điểm dinh dưỡng khoáng của cây lúa

Dinh dưỡng cần cho cây sinh trưởng và phát triển là do rễ hút trong dung dịch đất ở quanh bộ rễ. Muốn tạo một dung dịch đất, người ta có thể lấy một phần đất rồi cho vào 5 phần nước sau đó đem lọc sẽ được một dung dịch giống như dung dich đất mà rễ cây hút trong thực tế (gọi là dung dịch trao đổi vị trí của đất).

Đất ruộng lúa, sau thu hoạch nồng độ dung dịch giảm đi rõ rệt là do rễ cây hút trong quá trình sinh trưởng, phát triển và do hoạt động của vi sinh vật đất. Khi người ta phân tích đất, thấy được giai đoạn cuối thời kỳ sinh trưởng của cây mà nồng độ các chất dinh dưỡng trong dung dịch đất giảm đi rõ rệt là điều chứng tỏ cây sinh trưởng tốt.

Cây lúa sinh trưởng trong điều kiện ruộng ngập nước so với cây trồng cạn, có thể thấy lúa hút chất dinh dưỡng từ trong dung dịch đất có nồng độ rất thấp. Do đó trong thực tế sản xuất, cây lúa thích nghi với nồng độ dung dịch đất thấp.

Nếu nồng độ đạm và lân trong dung dịch đất vượt quá 7ppm và 10ppm thì trọng lượng khô của cây sẽ giảm đi rõ rệt (Kasugai, 1939).

Như vậy, nếu ở ruộng ngập nước có nồng độ dung dịch đất cao thì trọng lượng khô của cây sẽ giảm. Trong ruộng lúa các cation như NH₄⁺ và K⁺ và aninon PO₄^-3 được keo đất giữ lại, nhất là phần lớn PO₄^-3 bị keo đất hút nên nồng độ PO₄^-3 trong dung dịch đất thấp, đất bị chua.

Paker, Dirre (1928); Tidmone (1930) quan sát ở nhiều đất trồng lúa cho thấy nồng độ lân thường vào khoảng 0,05ppm trở xuống.

Riêng NO₃^– rất khó được keo đất hấp thu, thường được hòa tan trong dung dịch đất, rất dễ bị khử ôxy và mất đi, hoặc bị rửa trôi.

Về vấn đề hút chất dinh dưỡng, người ta cho rằng rễ cây hút dinh dưỡng bằng cách tiết ra axit hữu cơ làm tan các chất dinh dưỡng khó tan ở quanh bộ rễ.

Hoagland (1941) phát hiện ở bề mặt tiếp xúc của keo đất với rễ cây có sự trao đổi cation gọi là thuyết hấp thu tiếp xúc.

Nói chung nồng độ dung dịch trong tế bào thực vật thường cao hơn nồng độ dung dịch đất. Mặt khác màng tế bào có khả năng đặc biệt chọn lọc, hút những chất cần thiết cho cây và làm cho nồng độ dịch bào tăng lên, tác dụng này ngược lại với quy luật thẩm thấu gọi là tác dụng tích lũy muối.

Sự hút dinh dưỡng của cây cần năng lượng và năng lượng đó do hô hấp cung cấp.

Đối với cây trồng cạn, ôxy cần cho hô hấp được lấy từ ngoài vào dưới trạng thái phân tử.

Đối với cây lúa nước, do rễ sống trong điều kiện ngập nước, ôxy cần cho sự hô hấp của nó được chuyển từ các bộ phận trên mặt đất qua các khoảng gian bào ở vỏ rễ.

Ôxy từ rễ tiết ra xung quanh làm cho lớp đất quanh bộ rễ ở tầng đất canh tác dày khoảng 1 ÷ 2mm được ôxy hoá tạo điều kiện cho rễ non phát triển tốt và hấp thu dinh dưỡng mạnh.

Kết quả phân tích thành phần hóa học trong cây lúa cho thấy ngoài những hợp chất đa lượng như đạm, lân, kali, canxi, sunfat, … còn có các chất vi lượng như silic, sắt, mangan, …

2.1. Dinh dưỡng đạm

– Vai trò của đạm trong cây lúa: Đạm là nguyên tố quan trọng nhất đối với đời sống cây lúa, là thành phần chủ yếu cấu tạo nên chất nguyên sinh, là thành phần quan trọng trong diệp lục, nó còn có trong thành phần của protein và là chất cấu tạo nên các men trong cơ thể. Vì vậy khi được cung cấp đủ đạm, cây lúa có biểu hiện lá xanh đậm, đẻ nhánh khỏe, bông to, nhiều hạt, hạt chắc, mẩy nhiều, khả năng chống chịu tốt. Nhưng nếu bón đạm quá nhiều, thân lá sinh trưởng mạnh, trong cây tích lũy nhiều đạm hòa tan, nhiều NH₃, axit amin và Tinh bột được tích lũy trong các bộ phận của cây ít, cây dễ bị sâu bệnh, khả năng chống chịu kém, lúa có biểu hiện lốp.

Chính vậy đạm đóng vai trò quan trọng trong đời sống cây trồng nói chung, đặc biệt đối với cây lúa, đạm giữ vị trí đặc biệt trong việc tăng năng suất.

+ Đạm là yếu tố cơ bản trong quá trình phát triển của tế bào và các cơ quan rễ, thân, lá, ….

+ Đạm là một trong những nguyên tố hóa học cơ bản của cơ thể cây trồng. Trong các vật chất khô của cây trồng có chứa từ 1 ÷ 5% đạm tổng số.

+ Trong các bộ phận non hàm lượng đạm nhiều hơn ở các bộ phận già.

+ Đạm có mặt trong các protein, các axit nucleic của các bộ phận cây trồng.

* Sự hút đạm của cây

+ Quan hệ giữa đạm và hệ số diện tích lá: Đạm làm tăng diện tích lá một cách rõ rệt. Diện tích lá tăng thì sự tích lũy chất khô cũng cũng tăng lên. Tuy nhiên hiệu suất quang hợp chỉ tăng theo lượng đạm bón cho lúa lúc diện tích lá còn thấp. Lúc hệ số diện tích lá đã cao, đạt trị số cực đại, thừa đạm vào lúc này sẽ giảm hiệu suất quang hợp.

Đạm có tác dụng mạnh trong thời gian đầu sinh trưởng của cây lúa, làm tăng nhanh hệ số diện tích lá, tăng nhanh số nhánh đẻ.

Khi sử dụng đạm để nâng cao hệ số diện tích lá cần phải căn cứ vào đặc tính  của từng giống, độ màu mỡ của đất và mật độ gieo cấy.

Đối với mỗi dạng hình giống lúa có một giá trị hệ số diện tích lá tốt nhất, đạt được hệ số đó sẽ đảm bảo sản lượng chất khô và sản lượng kinh tế cao.

Lúc lúa trỗ bông, diện tích lá bắt đầu giảm. Muốn giữ bền hệ số diện tích lá sau khi trỗ, nếu hàm lượng đạm trong lá lúc này thấp thì có thể bổ sung bằng cách phun trực tiếp đạm lên lá. Thời gian này sức hoạt động của bộ rễ cũng bắt đầu giảm, do đó việc phun đạm lên lá kết hợp với kali sẽ có tác dụng nhanh hơn là bón vào đất. Kali phun lên lá vào lúc này sẽ giữ cho diện tích lá ít bị giảm và làm tăng hiệu quả quang hợp.

+ Tác dụng sinh lý của đạm:

• Cây hút đạm dưới dạng NH₄⁺ và NO₃^–. Tùy loại cây mà có thể chia ra loài cây ưa NH₄⁺ và cây ưa NO₃^–.
• Lúa là cây ưa NH₄⁺ điển hình trong thời kỳ đầu sinh trưởng của cây lúa có khuynh hướng hút NH₄⁺, lúa còn hút cả NO₃^–.
• Ở ruộng khô lúa hút cả 2 dạng đạm: NH₄⁺ và NO₃^–; còn trong ruộng nước thì lúa chỉ hút NH₄⁺.
• Đạm được chuyển từ rễ vào cơ thể cây lúa rồi từ đó kết hợp với axit hữu cơ do sự ôxy hóa của đường và tinh bột (sản phẩm của quang hợp) tạo thành axit amin tổng hợp nên protit.
• Bón cân đối đạm cho cây lúa không những trực tiếp làm tăng tác dụng quang hợp mà còn xúc tiến mạnh sự đẻ nhánh và tăng diện tích lá.

Mitsuki, Nixihaki (1940) cho rằng khi bón thúc bằng đạm sulfat thì chỉ trong thời gian ngắn đã làm tăng hàm lượng đạm của cây lúa.

+ Sự hút đạm của cây lúa qua các thời kỳ sinh trưởng: Các công trình nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trong và ngoài về dinh dưỡng khoáng đối với cây trồng đã đi đến nhận xét chung là nhu cầu của cây trồng đối với từng chất dinh dưỡng thay đổi theo thời gian sinh trưởng của chúng. Riêng về sự hút đạm của cây lúa thì cây lúa hút đạm nhiều nhất vào hai thời kỳ: Thời kỳ đẻ nhánh và thời kỳ làm đòng. Lúa hút đạm nhiều nhất ở thời  kỳ nào  thì cũng đồng thời hút  lân và kali nhiều nhất ở thời kỳ đó.

Tanaka và ctv (1959) cho rằng: cây lúa hút đạm nhiều nhất vào 2 thời kỳ, đó là thời kỳ đẻ nhánh và trỗ bông. Tùy theo giống lúa sớm hay muộn mà 2 đỉnh về sự hút đạm có khoảng cách gần hay xa nhau.

• Đối với giống lúa ngắn ngày, sự hút đạm hình như xảy ra liên tục từ lúc bắt đầu đẻ nhánh đến trỗ bông.
• Còn ở các giống lúa muộn dài ngày thì 2 đỉnh có khoảng cách xa nhau từ 30 ÷ 40 ngày.

Các tác giả Nhật Bản (Isuhizuka và Tanaka, 1952, 1953) đều cho rằng các nguyên tố dinh dưỡng cần cho cây lúa có thể chia làm 3 nhóm như sau:

Nhóm 1: Gồm có đạm, lân và lưu huỳnh. Cây lúa hút các nguyên tố của nhóm này vào thời kỳ trước khi phân hóa đòng, đó là thời kỳ mà cây lúa tích lũy nhiều protit nhất.

Nhóm 2 gồm kali và canxi. Cây lúa hút các nguyên tố của nhóm này trong suốt cả thời gian sinh trưởng của nó, bởi vì kali và canxi rất cần cho sự điều tiết và vận chuyển.

Nhóm 3 có Mangane: mangane được cây lúa hút nhiều trong thời gian làm đòng. mangane cần cho sự hình thành các gluxit cao phân tử.

Đào Thế Tuấn (1970) cho rằng cây lúa hút kali nặng về thời kỳ trước hơn là đạm và lân. Còn lân được hút nặng về thời kỳ sau hơn là đạm. Trong các thời kỳ sinh trưởng và phát triển khác nhau, nhu cầu đạm cũng khác nhau.

• Thời kỳ mạ cây cần khoảng 10% tổng lượng đạm. Thời kỳ đẻ nhánh, làm đòng cần khoảng 80%.
• Thời kỳ chín cần khoảng 10% tổng lượng đạm.

+ Sự thiếu đạm, thừa đạm và hiện tượng lốp đổ non của cây lúa

> Thiếu đạm: Khi thiếu đạm, lá phát triển kém, gluxit tích luỹ trong cây ít. Có hai thời kỳ trong đời sống cây lúa nếu thiếu đạm thì năng suất giảm nghiêm trọng:

• Thời kỳ lúa đẻ nhánh hữu hiệu nếu thiếu đạm sẽ làm giảm số bông dẫn đến năng suất giảm
• Thời kỳ phân hóa đòng, nếu thiếu đạm thì số gié và số hoa trên bông giảm nên cũng làm giảm năng suất.

Lúa là cây mẫn cảm với phân đạm, bón đạm không đủ cây lúa sẽ thiếu đạm và dẫn đến các hiện tượng như: cây thấp, đẻ nhánh kém, phiến lá nhỏ, hàm lượng diệp lục giảm, lúc đầu lá có màu vàng nhạt ở đầu ngọn lá rồi dần dần cả phiến lá biến thành màu vàng. Màng tế bào dày lên và bị cứng, số bông và hạt ít năng suất bị giảm. Lúa trỗ sớm hơn.

> Thừa đạm: Trong toàn bộ đời sống của cây, có hai thời kỳ nếu thừa đạm sẽ ảnh hưởng xấu đến năng suất là thời kỳ phân hóa đòng và thời kỳ đẻ nhánh mạnh nhất.

• Thời kỳ lúa đẻ nhánh mạnh nhất nếu bón nhiều đạm thì các bộ phận của cây tích lũy nhiều đạm, ít tinh bột. Nhiều bệnh nguy hiểm như đạo ôn, khô vằn, bạc lá, … xuất hiện. Đồng thời gốc cây mềm yếu, bộ rễ yếu, cây lúa dễ bị đổ ngã.
• Thời kỳ trước khi trỗ bông, nếu bón nhiều đạm, đạm trong cây sẽ tồn tại dưới dạng đạm hòa tan và các axit amin, bệnh đạo ôn cổ bông sẽ phát sinh nặng.

Trong điều kiện ruộng thừa chất dinh dưỡng, lúa thường dễ hút đạm, làm hô hấp tăng lên, tăng lượng gluxit tiêu hao. Hút nhiều đạm làm cho lá to và dài, phiến lá mỏng, nhánh vô hiệu nhiều, lúa trỗ muộn, cây cao vóng, dẫn đến hiện tượng lúa lốp, đổ non, đó là do gluxit được dùng nhiều vào quá trình tổng hợp protit, sự hính thành xenluloza và linhin giảm làm cho màng tế bào mỏng đi, tổ chức cơ giới trong thân lá phát triển kém.

> Lốp và đổ non: Nguyên nhân trực tiếp gây nên lúa lốp và đổ non là do bón quá nhiều đạm, bón không cân đối giữa các yếu tố dinh dưỡng khác như lân, kali, … Có 3 nguyên nhân gây nên hiện tượng lúa lốp và đổ non

• Do đặc tính của giống kém chịu phân đạm
• Do các điều kiện ngoại cảnh như thiếu ánh sáng, mưa nhiều, gió mạnh và đất quá nhiều dinh dưỡng.
• Do kỹ thuật canh tác như mật độ gieo cấy, bón phân và tưới tiêu không hợp lý.

Đào Thế Tuấn (1979) cho rằng, cây lúa lốp và đổ là do sinh trưởng về chiều cao quá mạnh, các mô cơ giới ở gốc lúa yếu. Có 2 yếu tố làm cho cây lúa sinh trưởng mạnh về chiều cao, đó là:

• Nguyên nhân bên trong: Bản thân giống lúa sinh trưởng mạnh nhưng tính chịu phân kém.
• Nguyên nhân bên ngoài gồm: Cấy quá dày, tưới nước sâu, bón phân nhiều làm cho cây lúa sinh trưởng mạnh.

Các nguyên nhân trên dẫn đến tình trạng sinh lý của cá thể và quần thể ruộng lúa không tốt làm cho lúa bị lốp, đổ non.

Ruộng lúa lốp do diện tích lá quá cao, quá trình quang hợp tích lũy chất khô không tiến  hành được bình thường, làm cho lượng gluxit ở lá bị giảm sút, từ đó làm giảm khả năng tổng hợp protit của cây.

Lúa lốp là do sinh trưởng quá mạnh, lá nhiều, thân cao và yếu, do đó sức chống đỡ của các đốt bên dưới không chịu nổi sức nặng của các bộ phận bên trên dẫn đến hiện tượng lúa đổ non vào trước hoặc sau khi trỗ.

Về mặt giải phẫu, lúa lốp và đổ non có các đốt ở gốc dài là do các tế bào  ở đó kéo dài ra,   bề dày của vòng mô cơ giới quanh ống rơm mỏng, số bó mạch ít, đường kính của bó mạch  nhỏ, bề dày của vòng mô cơ giới quanh bó mạch mỏng, các yếu tố cơ giới làm cho gốc vững  đều bị giảm sút.

> Biện pháp phòng lốp đổ: Đề phòng và chống lốp đổ của cây lúa có rất nhiều biện pháp, nhưng nhìn chung là làm cho chế độ dinh dưỡng đạm hợp lý, để cho diện tích lá phát triển tốt nhất và chế độ ánh sáng ở ruộng lúa được điều hoà hợp lý nhất. Cần chọn các giống lúa có các đặc tính như chịu phân, thấp cây, lá ngắn, thẳng đứng, … và bón phân cân đối.

Chọn giống chịu phân và chống đổ: Tính chịu phân và chống đổ của các giống lúa là do một số đặc trưng về hình thái, sinh lý quyết định. Tanaka (1965) cho rằng các giống chịu phân thường thấp cây đẻ nhánh vừa và đẻ sớm. Jenning (1964) đề xuất các chỉ tiêu để chọn các giống lúa chịu phân cao và chống đổ như:

Chọn giống có chiều cao cây thấp, có bẹ lá ôm chặt toàn thân, đốt ngắn và ít kéo dài ra lúc bón nhiều đạm.

Chọn giống có lá ngắn, tương đối hẹp và phiến lá đứng thẳng, có màu lục đậm, tuổi thọ của lá đòng kéo dài cho đến lúc chín.

Chọn giống có thời gian sinh trưởng từ 80 ÷ 100 ngày. Giống ít lá thường chín sớm và chịu phân tốt hơn.

Tóm lại, các giống lúa chịu phân là những giống có cấu tạo quần thể tốt, lá thẳng đứng, cây thấp, thời gian sinh trưởng ngắn, có thể gieo cấy được nhiều vụ trong năm và cho năng suất cao.

Bón phân đạm hợp lý: Trong điều kiện thừa chất dinh dưỡng, cây lúa thường dễ hút thừa đạm dẫn đến sự phát triển mạnh thân và lá, gây nên những trở ngại về mặt sinh lý và dễ bị sâu bệnh.

Lúa hút đạm nhiều làm cho tính thấm nước của nguyên sinh chất ở lá tăng lên đột ngột, năng lực giữ nước của tế bào lá giảm, sức căng tế bào giảm, lá rủ xuống, mềm yếu làm cho lúa dễ bị đổ non và bị bệnh, do đó cần phải bón hợp lý và cân đối giữa các yếu tố dinh dưỡng, để cây lúa phát triển bình thường.

Bón đạm hợp lý cần phải dựa vào đặc tính giống, vào từng thời kỳ sinh trưởng, đặc tính đất đai và các biện pháp kỹ thuật canh tác của từng mùa vụ khác nhau.

Bón cân đối giữa đạm, lân và kali nhằm làm cho cây lúa hút đều các chất dinh dưỡng, tạo điều kiện cho cây lúa khỏe mạnh, năng suất cao; đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho các vi sinh vật phát triển tốt, cung cấp vi lượng cần thiết cho cây lúa.

Đối với những giống lúa chịu phân kém, lúc bón nhiều đạm thường hút đạm mạnh từ đầu, do đó cần phải chia ra bón nhiều lần.

Tóm lại: Muốn tăng năng suất lúa cần bón lượng đạm thích hợp cho mỗi thời kỳ sinh trưởng của cây và bón cân đối với các nguyên tố dinh dưỡng khác. Đồng thời phải bón sâu để nâng cao hiệu suất của phân đạm.

2.2. Dinh dưỡng lân

– Vai trò của lân trong cây lúa:

Lân là thành phần chủ yếu của axit nucleic và là chất chủ yếu của nhân tế bào. Chính vậy, trong các thời kỳ tế bào sinh trưởng mạnh cây lúa rất cần lân. Lân còn có liên quan đến việc tổng hợp đường thành tinh bột, hình thành xelluloza và các cấu tạo khác của tế bào. Vì thế khi bón đủ lân cây lúa đẻ nhánh mạnh, chống chịu tốt với sâu bệnh và các điều kiện bất lợi, lân còn làm cho bông lúa to, nhiều hạt, hạt chắc mẩy và màu sắc quả (hạt lúa) sáng đẹp.

Trong vật chất khô của cây, có chứa hàm lượng lân từ 0,1 ÷ 0,5%. Lân có mối quan hệ chặt chẽ với sự hình thành diệp lục, protit và sự di chuyển tinh bột.

Cây hút lân mạnh hơn so với các loại cây trồng cạn và hút lân dưới dạng H₂PO₄^-2 và HPO₄^-2

Cùng với đạm, lân xúc tiến sự phát triển của bộ rễ và tăng số nhánh đẻ, đồng thời cũng làm cho lúa trỗ bông và chín sớm hơn.

Hàm lượng lân trong hạt nhiều hơn ở các bộ phận khác của cây lúa. Theo  Fujiwara (1948) trong cây lúa, ngoài lân khoáng còn có lân phytin, phophatit, lân nucleic, lân hữu cơ  tan trong axit.

– Sự hút lân qua các thời kỳ sinh trưởng của cây lúa.

Cây lúa hút lân mạnh nhất vào thời kỳ đẻ nhánh và thời kỳ làm đòng.

Đào Thế Tuấn nhận xét: trong điều kiện chất dinh dưỡng được cung cấp liên tục thì cây   lúa hút đạm, lân và kali nhiều nhất vào lúc làm đòng. Nếu nhìn về cường độ hút dinh dưỡng thì cây lúa hút mạnh nhất vào thời kỳ đẻ nhánh, bởi vì lúc này sự sinh trưởng của thân, lá, rễ tương đối mạnh. Nhiều tác giả đã nghiên cứu về động thái các hợp chất có lân qua các thời kỳ sinh trưởng của cây lúa đều nhận thấy: Hàm lượng lân trong cây lúa cao nhất vào lúc  đẻ  nhánh rồi giảm dần xuống.

Actiomenko (1958) cho rằng hàm lượng lân cao nhất ở thời kỳ mạ rồi giảm dần, đến thời kỳ đẻ nhánh lại tăng lên và đạt đinh cao thứ hai vào giữa thời kỳ làm đòng và sau đó giảm xuống.

Theo Xômiru (1962) thì trong thời kỳ chín, hàm lượng lân vô cơ giảm rất nhanh và hoạt động của men lânrilaza tăng đến 16 ngày sau thụ tinh của hạt và sau đó giảm xuống.

Điều này chứng tỏ, trong quá trình chín, lân vô cơ chuyển thành glucozo-1-photphat để tổng hợp tinh bột

Đào Thế Tuấn qua nhiều năm nghiên cứu đã nhận xét: Lân tổng số trong cây lúa có  các đỉnh cao ở đầu thời gian sinh trưởng, lúc đẻ nhánh và lúc chín sữa.

Còn ở rễ thì lân có đỉnh cao nhất vào cuối thời kỳ đẻ nhánh và bắt đầu làm đòng.

Lân tan trong axit ở bản lá có 2 đỉnh cao là ở thời kỳ lúa đẻ nhánh và làm đòng. Ở bông, lân dạng này càng ngày càng tăng một cách rõ rệt.

Dạng lân này trong các bộ phận dinh dưỡng của cây chỉ tham gia vào các chương trình sinh lý như quang hợp, hô hấp, trao đổi gluxit. Ở các bộ phận dự trữ của cây chủ yếu là lân phytin.

– Sự thiếu lân

Khi thiếu lân, cây lúa có biểu hiện lá xanh thẫm, thân nhỏ, cây lùn, bản lá nhỏ, hẹp, lá dài ra và mềm yếu, rìa mép lá có màu vàng tía, số nhánh giảm xuống, trỗ và chín kéo dài. Do trỗ bông muộn và kéo dài nên hạt lép nhiều độ dinh dưỡng hạt gạo thấp. Thiếu lân ở thời kỳ làm đòng thì giảm năng suất một cách rõ rệt.

Lân còn liên quan đến việc tổng hợp protein, vì vậy thiếu lân hàm lượng đạm hòa tan trong cây tăng lên, cây dễ bị mắc bệnh, đặc biệt là bệnh đạo ôn. Thiếu lân lượng tinh bột dự trữ trong thân giảm. Lúa gieo cấy trên đất chua, kiềm, đất phèn, hoặc đất đá vôi thường bị thiếu lân.

– Thừa lân: Khi cây lúa hút quá nhiều lân cũng có hại, nhưng trong đất lân bị giữ tương đối chặt, nên rất ít khi cây bị ảnh hưởng. Lân có tác dụng thúc đẩy việc hút đạm cho nên khi bón nhiều đạm và cũng bón nhiều lân thì sẽ kéo dài tác hại thừa đạm và bệnh đạo ôn phát triển mạnh.

Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, cây lúa rất cần lân ở thời kỳ đẻ nhánh, hiệu suất phân lân ở thời kỳ này là cao nhất. Sau khi hình thành đòng non cây ít khi thiếu lân. Bón phân lân cho lúa nên bón lót, lượng lân cần bón tùy theo loại đất.

2.3. Dinh dưỡng kali

– Vai trò của kali trong cây lúa

Kali là một trong ba yếu tố dinh dưỡng quan trọng với cây lúa. Kali  cần  thiết cho  các  quá trình hình thành các chất trong cây như tinh bột, xelluloza, diệp lục, protein, …  Khi  cung cấp đủ kali lúa sinh trưởng mạnh, đẻ nhánh khỏe, bông nhiều hạt, hạt chắc cao, gạo có chất lượng tốt ít gãy. Kali được cây lúa hút nhiều như đạm, nhưng lúa hút thừa kali không hại bằng hút thừa đạm.

Vai trò của kali là xúc tiến sự di chuyển  các chất đồng hóa  và gluxit trong cây.  Vì vậy  nếu lúa thiếu kali thì hàm lượng tinh bột trong hạt giảm, hàm lượng đạm sẽ tăng (bảng 1).

Bảng 1. Quan hệ giữa bón kali với hàm lượng gluxit (% chất khô, Matxuki – 1950)

Trong điều kiện thời tiết xấu, trời âm u, ánh sáng yếu thì vai trò kali có tác dụng như ánh sáng mặt trời, xúc tiến sự hình thành gluxit, cho nên khi trồng lúa ở vụ có ánh sáng yếu, cần   chú ý bón kali cho lúa.

Kali còn làm cho sự di động Fe trong cây được tốt do đó ảnh hưởng gián tiếp đến quá trình hô hấp.

Ngoài ra, kali còn cần cho sự tổng hợp protit, quan hệ mật thiết với sự phân chia tế bào.

Chính vậy, ở gần điểm sinh trưởng của cây hàm lượng kali tương đối nhiều.

– Sự hút kali qua các thời kỳ sinh trưởng của cây lúa

Cây lúa hút kali nhiều ở thời kỳ đầu sinh trưởng. Trong thời kỳ lúa làm đòng, nếu gặp thời tiết xấu, cần phải bón kali bổ sung để lúa làm đòng thuận lợi.

Tuỳ theo từng thời kỳ sinh trưởng mà tỷ lệ các chất dinh dưỡng N, P, K trong cây lúa thay đổi rất nhiều; đồng thời tỷ lệ đó cũng thay đổi theo mùa vụ khác nhau và thay đổi trong một phạm vi rộng lớn (Đào Thế Tuấn, 1970).

Ở những ruộng có năng suất cao thì tỷ lệ đạm ở thời kỳ mạ cao, còn kali thì ngược lại có tỷ lệ cao nhất ở thời kỳ lúa làm đòng.

Khi bón quá nhiều kali, cây lúa ít bị hại, nhưng nếu bón thừa đạm và thừa kali thì cây lúa dễ bị bệnh đạo ôn, làm ảnh hưởng đến năng suất. Nhưng cây lúa thiếu kali thì tác hại rất lớn.

– Tác hại thiếu kali đối với cây lúa

+ Lúa thiếu kali ít ảnh hưởng đến đẻ nhánh nhưng cây lúa lùn, thấp, lá hẹp, màu xanh tối, hàm lượng diệp lục giảm, lá mềm yếu và rủ xuống.

+ Thiếu kali lượng xelluloza và linhin giảm, lúa dễ bị đổ ngã, năng suất lúa bị giảm.

+ Thiếu kali làm cho lượng đạm hoà tan trong cây tăng lên, cây lúa rất dễ mắc bệnh đạo ôn.

+ Thiếu kali, mặt phiến lá của những lá phía dưới có những đốm màu đỏ nâu, lá khô dần từ dưới lên trên một cách nhanh chóng. Vì vậy, thiếu kali thì số lá xanh còn lại trên cây ít đi.

+ Lúa thiếu kali ở thời kỳ làm đòng sẽ làm cho các gié bông thoái hóa nhiều, số hạt ít, trọng lượng hạt giảm, hạt xanh, hạt lép và các hạt bạc bụng nhiều, phẩm chất gạo bị giảm.

+ Lúa thiếu kali thì hàm lượng tinh bột trong hạt giảm, hàm lượng đạm sẽ tăng

+ Lúa thiếu kali còn dễ bị bệnh tiêm lửa. Ở những ruộng trũng và thấp, bón nhiều phân hữu cơ, lúa thường hay bị bệnh khô đỏ. Vì vậy ở ruộng thấp, sục bùn hoặc tháo nước, có thể giảm được bệnh khô đỏ ở lá lúa và cải thiện được điều kiện không khí, lúa hút kali được tốt hơn.

+ Trong cả đời sống của cây lúa, thời kỳ lúa đẻ nhánh rộ nếu thiếu kali thì năng suất giảm mạnh. Thời kỳ phân hóa đòng, nếu thiếu kali sẽ làm giảm số gié, số hoa trên bông dẫn đến năng suất giảm, hiệu suất của phân kali là cao nhất ở thời kỳ này, sau đó hiệu suất phân kali giảm.

Ruộng trũng, thấp hoặc ruộng mạ dễ bị thiếu kali.

Vì vậy việc bón phân kali cho lúa là rất cần thiết, tuy nhiên tùy theo mùa vụ, tính chất đất đai mà bón với lượng khác nhau. Ở vụ trời ít nắng nên bón tăng kali cho lúa, đất bạc màu nên chú trọng bón phân kali nhiều hơn đất phù sa hoặc đất có thành phần cơ giới nặng.

Đạm, lân và kali là ba nguyên tố đa lượng quan trọng nhất, mỗi nguyên tố chỉ phát huy tác dụng tốt khi được bón cân đối với các nguyên tố kia. Vì vậy khi bón phân đạm, lân, kali phải chú ý bón cân đối, đúng liều lượng, đúng thời kỳ, đúng kỹ thuật để đạt được năng suất lúa cao và hiệu suất phân bón cao.

2.4. Dinh dưỡng vi lượng

Ngoài N, P, K là nguồn dinh dưỡng khoáng chủ yếu cây lúa còn hút các chất khoáng khác như: S, Ca, Mg, Fe, Mn, Cu, Zn, Si, B, Cl, Mo, …

Đất ngập nước đã ảnh hưởng đến lượng dinh dưỡng dễ tiêu của các nguyên tố, nó làm tăng lượng dễ tiêu của các nguyên tố Ca, Mg, Fe, Mo và làm giảm lượng dễ tiêu của các nguyên tố Si, S, Cu, Zn. Trong các nguyên tố nói trên thì thiếu S và Zn xảy ra khá phổ biến. Thiếu Mg,  Cu, Fe, Mn và Si ít xảy ra hơn. Thiếu Ca xảy ra gắn liền với pH của đất và không phụ thuộc   vào lượng Ca tổng số ở trong đất.

Vai trò của các nguyên tố vi lượng: Cây lúa cần các nguyên tố vi lượng với số lượng ít hơn các nguyên tố đa lượng, song không thể thiếu chúng trong thành phân dinh dưỡng của cây lúa. Sự thiếu hụt các nguyên tố vi lượng sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sự sinh trưởng, phát triển và năng suất. Trong số các nguyên tố vi lượng cần thiết thì S, Zn, Cu, Fe là các nguyên tố quan trọng.

– Lưu huỳnh

Cây lúa thiếu lưu huỳnh thì toàn bộ các lá chuyển màu vàng, cây còi, đẻ nhánh kém. Trồng lúa trong dung dịch dinh dưỡng thiếu lưu huỳnh người ta còn thấy hiện tượng rễ lúa kéo dài.

Hàm lượng lưu huỳnh trong cây trung bình khoảng 0,15% trọng lượng khô. Sau khi cấy 3 tuần hàm lượng lưu huỳnh trong thân lá khoảng 0,25% giảm dần trong quá trình sinh trưởng và đạt 0,10% vào thời kỳ chín. Hàm lượng lưu huỳnh ở trong hạt cao hơn so với rơm rạ.

Sự hút lưu huỳnh của cây có liên quan tới các yếu tố khác. Khi cây lúa hút nhiều đạm thì cũng đòi hỏi nhiều lưu huỳnh. Người ta thấy tỷ lệ N/S trong cây ít thay đổi. Sử dụng phân vi lượng Bo bón cho cây lúa có tác dụng làm tăng lượng lưu huỳnh ở trong cây.

Trong đất nhiệt đới, hàm lượng lưu huỳnh tổng số thay đổi từ 27 ÷ 510ppm với giá trị trung bình là 106ppm (Trung tâm phát triển phân bón quốc tế IFDC). Lưu huỳnh tồn tại trong đất ở các dạng sau:

• Trong đá mẹ
• Trong các dung dịch đất (các ion sulfat)
• Trong các hợp chất hữu cơ có chứa cầu nối este và có chứa các axit amin như systein, câytin, methionin.

Cây hút lưu huỳnh chủ yếu ở dạng sulfat SO₄^–. Do đó lưu huỳnh hữu cơ cần phải được khoáng hóa và ôxy hóa trước khi sử dụng. Quá trình khoáng hóa lưu huỳnh hữu cơ phụ thuộc vào tỷ lệ C/S, S/N, pH, độ ẩm đất, nhiệt độ và hệ vi sinh vật đất.

Để dánh giá khả năng cung cấp lưu huỳnh của đất cho cây, người ta dựa vào hàm lượng SO₄^– ở trong đất. Điểm khủng hoảng lưu huỳnh theo Wang (1976) là 10ppm. Tuy nhiên một số nhà khoa học khác thấy điểm khủng hoảng lưu huỳnh của cây lúa  còn  phụ  thuộc  rất nhiều yếu tố khác.

Nguồn phân bón lưu huỳnh được sử dụng phổ biến nhất là supe lân và sulfat amôn. Hiện nay trong sản xuất ở nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới phân urê ngày càng được sử dụng nhiều hơn so với sulfat amon. Một số nhà nông hóa đã cảnh báo về nguy cơ đất thiếu lưu huỳnh có thể xảy ra sau nhiều năm không sử dụng phân bón có chứa lưu huỳnh. Nhưng riêng đối với Đồng Bằng sông Cửu Long thì người ta ít bón phân có chứa lưu huỳnh, vì nhiều diện tích lúa ở Đồng Bằng sông Cửu Long bị phèn, chua. Khi bón phân có lưu huỳnh thì lưu huỳnh ở dạng sufat sẽ kết hợp với hydro của nước tạo thành axit sunfuric sẽ làm cho đất chua hơn.

Ví dụ bón phân sunfat amôn (NH)₂SO4 cho lúa, ruộng lúa sẽ có thêm axit sunfuric.

2(NH₄)₂SO₄      ⇔   4NH₄ ⁺+ 2SO₄^{– –} + 2H₂O = 4NH₄⁺ + 2H₂SO₄ + 2O₂

– Kẽm

Triệu chứng thiếu kẽm thay đổi qua các thời kỳ sinh trưởng và tuỳ thuộc vào giống lúa khác nhau. Tuy nhiên biểu hiện chung là gân lá thay đổi màu, đặc biệt là ở phần bẹ lá. Các đốm gỉ màu nâu phát triển nối lại với nhau và xuất hiện ở hầu hết ở các lá phía dưới, cây còi cọc. Nếu thiếu nghiêm trọng các lá dưới bị khô và cây có thể bị chết. Thiếu kẽm còn làm cho thời gian sinh trưởng của cây lúa kéo dài.

Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng hàm lượng Zn tối thiểu để cho lúa sinh trưởng và phát  triển là 15ppm. Theo Katyal (1972) hàm lượng kẽm ở trong ruộng ngập nước thấp hơn so với ruộng cạn. Đối với đất chua thì điều này càng thể hiện rõ. Sự hút kẽm có  liên  quan đến  nồng độ các chất khác trong dung dịch đất. Nồng độ HCO₃^– và axit hữu cơ cao, giảm khả năng hút kẽm của cây lúa. Người ta cho thấy khi bón phân kẽm trong cây lúa thì hàm lượng Fe, Mn, Mg, trong cây bị giảm.

Ở trong đất, kẽm tồn tại gắn liền với thành phần sét. Kẽm cũng tồn tại với số lương hạn chế trên bề mặt trao đổi của keo đất và chất hữu cơ. Trong dung dịch đất chỉ có một lượng kẽm nhỏ.

Trong nông nghiệp sulfat kẽm và ôxyt kẽm là dạng phân bón chứa kẽm phổ biến nhất,  thông thường kẽm được bón trước khi cấy với liều lượng 10kg/ha. Tuy nhiên tuỳ theo điều kiện đất đai lượng kẽm bón cho lúa có thể thay đổi từ 8 ÷ 100kg Zn/ha. Người ta cũng có thể dùng dung dịch sulfat kẽm để xử lý hạt và mạ.

– Đồng: Có tác dụng điều hoà hoạt tính của các enzym trong cây lúa. Thiếu đồng làm tăng số lượng hạt phấn bất dục, tăng tỷ lệ hạt lép, giảm khối lượng ngàn hạt.

Hàm lượng đồng trong cây lúa chiếm khoảng 2 ÷ 20 ppm trọng lượng chất khô của cây. Cây hút nhiều hay ít đồng chủ yếu phụ thuộc vào lượng đồng dễ tiêu có trong đất. Theo một số nhà nghiên cứu, nếu hàm lượng ở trong thân lá và lúc lúa chín dưới 6ppm thì cây lúa thiếu đồng. Trong cây lúa, đồng tập trung ở rễ nhiều hơn so với các bộ phận khác. Một vụ lúa đạt 5 tấn/ha thì lúa và rơm rạ đã lấy đi từ đất khoảng 80 gram đồng.

Người ta cũng thấy rằng Cu và Mo có mối quan hệ ngược, cây hút nhiều đồng thì hàm lượng Mo trong cây giảm.

Đồng tồn tại trong đất dạng ôxyt, cácbonat, silitcat, sulfit. Hàm lượng đồng tổng số trong đất thay đổi từ 5 ÷ 150ppm tuỳ thuộc vào nguồn gốc của đất. Đồng tập trung ở lớp đất mặt  nhiều hơn so với lớp đất phía dưới

Đồng dễ tiêu phụ thuộc vào pH của đất. Đất kiềm lượng đồng dễ tiêu giảm, đất chua lượng đồng dễ tiêu tăng. Đất ngập nước làm giảm lượng đồng dễ tiêu. Hiện tượng cây lúa thiếu đồng thường xảy ra trên đất cát có pH cao và đất chứa quá nhiều chất hữu cơ, đất than bùn.

Nguồn phân bón cung cấp đồng:

Sulfat đồng (CuSO₄.5H₂O) có thể bón trực tiếp cho ruộng lúa với lượng khoảng 6 ÷ 10 kg/ha, hoặc có thể xử lý xịt qua lá với nồng độ 0,5% sulfat đồng. Các loại thuốc trừ cỏ, thuốc  trừ nấm, boocđo dùng để trừ bệnh cũng là nguồn cung cấp đồng cho cây.

Quặng Ferit chứa khoảng 3 ÷ 7% đồng, khó hoà tan trong nước, nhưng có thể hoà tan trong dung dịch axit yếu. Quặng này bón trực tiếp trên đất chua.

– Sắt: Thiếu sắt lá bị úa vàng, lượng diệp lục trong lá giảm. Trên đất trung tính và kiềm hay xảy ra thiếu sắt, trên đất cạn hiện tượng thiếu sắt hay xảy ra hơn ở đất ngập nước. Ngược lại, hiện tượng ngộ độc sắt lại thường xảy ra trên đất trũng và đất cát chua, đất đỏ chua hoặc đất phèn. Ngộ độc sắt cũng có thể xảy ra trên đất giàu chất hữu cơ, như than bùn. Khi nồng độ sắt trong dung dịch đất cao, có thể làm giảm việc hút lân và

– Can xi: Can xi có vai trò quan trọng trong trao đổi chất của tế bào và toàn bộ cơ thể cây lúa. Ảnh hưởng đến cấu trúc màng tế bào và tính thấm của màng, đến sự sự vận động của tế bào chất và đến hoạt động của enzim. Thiếu canxi, các mô non đang phân chia và hệ rễ bị hư hại, đầu và mép lá hóa trắng, sau đó chuyển sang đen, phiến lá bị uốn cong và xoăn lại. Để bổ sung canxi cho lúa, dùng phân bón có chứa canxi, hoặc bón vôi cho lúa.

– Magiê: Magiê là thành phần cấu trúc của phân tử diệp lục, tham gia đến quá trình trao đổi chất của cây. Thiếu magiê, cây lúa khó hút lân ngày khi trong đất có đủ lân, ức chế quá trình tạo các hợp chất lân hữu cơ, ức chế tổng hợp tinh bột và hoạt động của bộ máy tổng hợp protein kém hiệu quả. Bổ sung magie cho cây lúa, bón MgO, MgSO4.7H2O.

(Nguồn tài liệu: Giáo trình Cây lương thực)