Giới Thiệu

Phần 1: Giới thiệu chung về phân bón sinh học

Từ những năm 1960 đến nay, nông nghiệp Việt Nam đã có những thành tựu quan trọng trong việc tăng năng suất cây trồng, đưa Việt Nam trở thành nước xuất khẩu gạo thứ hai thế giới. Cùng với sự tăng trưởng vượt bậc đó, phân bón vô cơ được sử dụng nhiều hơn và do sử dụng nhiều phân bón vô cơ nên đất đai đã bị bạc màu một cách đáng kể, sâu bệnh nhiều hơn, môi trường nước bị ô nhiễm nhiều hơn và hiện nay rất khó đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế ngày càng cao về chất lượng nông sản.

Từ lâu, khoa học đã chứng minh được rằng: ngoài rễ, cây trồng còn có thể hấp thụ chất dinh dưỡng qua lá, thân và cành với tốc độ khá lớn, hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng tăng một cách đáng kể, tiếp đó những phát hiện ra các axít amin trong cây trồng, vai trò của axít amin trong sự phát triển của cây trồng và công nghệ phân giải protein trong động vật, thực vật thành các chất dinh dưỡng dưới dạng các axít amin đã mở ra một hướng đi nữa nhằm cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng. Chỉ trong một thời gian ngắn, các sản phẩm phân sinh học có hàm lượng ni tơ, ka li, phốt pho, vi lượng rất nhỏ đã được phổ biến rộng rãi trong các nước nông nghiệp phát triển. Các sản phẩm mới này đã trở thành công cụ số 1 để các nhà nông sản xuất ra các sản phẩm nông nghiệp có chất lượng cao hơn rất nhiều so với trước kia.

Trong xu hướng phát triển mới, nền nông nghiệp dựa chủ yếu bằng phân bón vô cơ sẽ được thay thế dần bằng nền nông nghiệp bền vững phân sinh học, ở đó phân bón được sử dụng có hiệu quả hơn nhiều, không để các chất dinh dưỡng dư thừa gây lãng phí và gây ô nhiễm môi trường, sử dụng phân bón hữu cơ, không sử dụng thuốc bảo vệ thực vật độc hại tới môi trường và con người, tăng chất lượng sản phẩm nông nghiệp. Xu hướng phát triển này đã trở thành yêu cầu và động lực cho sự phát triển các loại phân bón, thuốc BVTV, chất tăng trưởng hữu cơ cũng như các phương pháp sử dụng phân sinh học  mới có hiệu quả.

Mới đây Tổng Giám đốc của Tổ chức Lương thực thế giới (FAO) đã chính thức kêu gọi thực hiện cuộc cách mạng xanh trong nông nghiệp lần thứ hai. Cuộc cách mạng xanh lần thứ nhất vào những năm 1950 – 1960 với sự sử dụng sức mạnh của khoa học vào nông nghiệp đã tăng sản lượng nông nghiệp lên gấp đôi, nhưng lại sử dụng hoang phí nước, phân bón và thuốc bảo vệ thực vật. Nhiều vùng trên thế giới đã bị cạn kiệt nguồn tài nguyên và môi trường bị đe dọa nghiêm trọng. Hiện tại không những cần phải tăng sản lượng nông nghiệp mà còn phải bảo vệ môi trường. Để đạt được mục tiêu này, rõ ràng phải có những loại phân bón hữu cơ mới, thuốc bảo vệ thực vật hữu cơ mới và công nghệ canh tác, sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật tiên tiến để giảm chi phí và giảm chất gây ô nhiễm vào môi trường.

Các thành tựu khoa học làm cơ sở cho sự phát triển phân bón mới

Lịch sử phát triển

Vào giữa những năm 1950 các nhà khoa học tại trường Đại học Michigan Mỹ đã báo cáo trước Tiểu Ban Năng Lượng Nguyên tử của Quốc hội Mỹ về việc cây trồng có khả năng hấp thụ các chất dinh dưỡng qua lá với tốc độ khác nhau và theo tất cả các hướng. Việc sử dụng phân bón phun qua lá, mặc dù với lượng phân bón rất nhỏ nhưng có tác dụng làm tăng quá trình phát triển của cây, giảm được lượng phân bón vào đất và còn có khả năng tăng chất lượng sản phẩm. Sau đó, các nghiên cứu tại nhiều nơi trên thế giới đã chỉ ra rằng phun qua lá tăng hiệu quả hơn bón qua gốc từ 8 – 10 lần và có thể cung cấp vi lượng qua lá như phun kẽm, sắt, manhê, phốt pho, và hiệu quả của nó có thể lên tới 20:1.

Năm 1968, các nhà làm vườn ý đã là người đầu tiên trên thế giới sử dụng

a xít amin trong nông nghiệp. Sau đó đã ra đời sản phẩm thương mại và từ đó đến nay rất nhiều sản phẩm dinh dưỡng, phân sinh học cho cây trồng dựa trên nền axít amin đã được nghiên cứu, phát triển và phổ biến rộng rãi. Các sản phẩm này được bán ra với những tên gọi là phân bón hữu cơ tự nhiên, phân bón lá hữu cơ hoặc chất điều hoà sinh trưởng vì các nghiên cứu phát hiện ra rằng các axít amin có khả năng điều hoà quá trình sinh trưởng của cây trồng.Từ những phát hiện đó đã có rất nhiều công trình nghiên cứu được thực hiện và đã phát hiện ra rằng cây trồng cần 20 loại axít amin đề tổng hợp lên protein và trong cây trồng có tới 300 loại axít amin có những vai trò khác nhau hình thành năng suất và chất lượng nông sản.

Người ta cũng đã phát hiện ra loại axít amin có vai trò chính trong quá trình tổng hợp protein, khả năng chịu đựng biến đổi của thời tiết và bệnh tật, quá trình tổng hợp quang, độ mở của khí khổng, quá trình thụ phấn và hình thành quả và nhiều quá trình quan trọng khác để tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, đồng đều và năng suất cao. Đã có nhiều công trình nghiên cứu về tốc độ hấp thụ và vận chuyển của axít amin trong cây trồng cũng đã được công bố.

Hiện nay Mỹ là nước đi đầu trong việc phát triển và sử dụng phân bón mà chất dinh dưỡng được sản xuất bằng phương pháp lên men, phương pháp thủy phân enzyme chất hữu cơ như cá , rong biển, da động vật thải, khô dầu đậu tương… Phương pháp sử dụng chủ yếu là phun qua lá và đã đạt được rất nhiều kết quả. Những kết quả đạt được trong sản xuất nông nghiệp đã tạo ra cuộc chạy đua toàn cầu về chất lượng nông sản và các nước có khả năng kiểm soát chất lượng nông sản là có lợi, còn lại bị thiệt hại.

Do sử dụng phân sinh học phun qua lá và phân bón có nguồn gốc hữu cơ dạng lỏng cho nên đã làm tăng đáng kể sản lượng và chất lượng nông sản đồng thời với việc giảm rất đáng kể phân bón truyền thống và thuốc BVTV độc hại, khó phân hủy.

Thành tựu khoa học

  1. Tốc độ hấp thụ của các chất dinh dưỡng khi phun qua lá

Các công trình nghiên cứu cũng đã xác định được tốc độ hấp thụ của các chất dinh dưỡng khác nhau, bảng 1 cho một số tốc độ hấp thụ của chất dinh dưỡng khi được phun qua lá trong cây trồng.

Bảng 1. Tốc độ hấp thụ chất dinh dưỡng khi phun qua lá.

Chất dinh dưỡng Thời gian để hấp thụ 50%
Nitơ (sử dụng ure) 1/2 – 2 h
Phốt pho 5 – 10 ngày
Kali 10 – 24 h
Can xi 10 – 24 h
Ma nhê 10 – 24 h
Lưu huỳnh 5 – 10 ngày
Clo 1 – 4 ngày
Sắt 10 – 20 ngày
Kẽm 1- 2 ngày
Molibden 10 – 20 ngày

Nguồn: Trường Đại học Michigan, Mỹ

Từ bảng 1 có thể thấy rằng nitơ (trong thí nghiệm là từ urê) được hấp thụ, di chuyển và chuyển hóa nhanh hơn cả.

  1. Nhu cầu dinh dưỡng của cây bậc cao

Thực vật được hình thành từ các thành phần khác nhau với những tỉ lệ được cho trong bảng 2. Nhiều loại phân bón trên thị trường đã được chế tạo theo tỉ lệ cơ sở này:

Bảng 2. Hàm lượng các thành phần trong thực vật bậc cao (tính theo thành phần khô):

Thành phần

Hàm lượng (%) Thành phần Hàm lượng (%)
Hyđrô (H) 6 Phốt pho (P) 0,2
Các bon(C) 45 Lưu huỳnh (S) 0,1
Ô xi (O) 45 Clo (Cl) 0,01
Ni tơ (N) 1,5 Bo (B) 0,002
Kali ( K) 1,0 Sắt (Fe) 0,01
Canxi (Ca) 0,5 Mangan (Mn) 0,005
Ma nhê (Mg) 0,2 Kẽm (Zn) 0,002
Đồng (Cu) 0,0006 Molybden(Mo) 0,00001
  1. Tốc độ hấp thụ axít amin khi phun qua lá:

Cây trồng tạo ra khoảng 300 loại axít amin, nhưng chỉ 20 loại được dùng đến để sản xuất ra protein ( như cysteine, methionine, proline, leucine, histidine, arginine, threonine, lysine, serine, glycine, glutamine, glutamate, aspartic acid, asparagine, alaine, tryptophan, valine, phenylalanine). Cây trồng có khả năng tự tổng hợp axít amin, nhưng các chất dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng như N, P, K và các vi lượng khoáng chất không tạo ra được axít amin. Do vậy, nếu như có thể cung cấp trực tiếp các axít amin cho cây trồng sẽ hết sức tốt. Hiện nay nguồn cung cấp axít amin cho cây trồng có thể từ nhiều nguồn khác nhau, nhưng chủ yếu từ quá trình thuỷ phân protein, phân cá. Các chất giầu protein thường đi từ nguồn động vật và thực vật. Protein được phân huỷ thành axít amin bằng các phương pháp thuỷ phân khác nhau ví dụ như thuỷ phân bằng hoá học, bằng enzyme…

Tốc độ hấp thụ của một số a xít amin cũng đã được nghiên cứu từ năm 1998, và người ta đã thấy rằng tốc độ hấp thụ của axít amin nhỏ hơn so với nitơ (urê) và Glycine có tốc độ hấp thụ cao nhất, kế đó là Alanine. Kết quả nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng a xít amin có khối lượng phân tử càng lớn thì có tốc độ hấp thụ càng nhỏ.

Tốc độ hấp thụ cũng chỉ là 1 yếu tố của hiệu quả quá trình phun qua lá. Hiệu quả còn khác nhau theo loại chất dinh dưỡng, ví dụ, 1 kg Nitơ cung cấp qua lá tương đương bằng 4 kg Nitơ cung cấp qua đất, nhưng 1 kg Manhê cung cấp qua lá lại tương đương với 75 kg Manhê cung cấp qua đất.

Hiệu quả sử dụng phân bón lá còn phụ thuộc vào các yếu tố sau:

  • Thời gian lưu của chất dinh dưỡng trên lá
  • Chênh lệch nồng độ chất dinh dưỡng trong dung dịch và trong lá.
  • Tổng diện tích lá được phun
  • Khả năng hoà tan của chất dinh dưỡng
  1. Vai trò của các a xít amin khác nhau tới sự phát triển của cây trồng:

Alaline: Làm tăng quá trình tổng hợp chất diệp lục, chất màu xanh; điều chỉnh quá trình đóng mở khí khổng và tăng sức chịu dựng với hạn hán.

Arginine: làm tăng quá trình phát triển rễ, quá trình tổng hợp polyamin và tăng khả năng chống chịu với ảnh hưởng của độ mặn.

Aspartic acid: Tăng quá trình phát triển rễ, quá trình tổng hợp protein và cung cấp nitơ cho cây trồng phát triển vào các giai đoạn cây trồng bị stress do thời tiết, sâu bệnh.

Cysteine: Trong acid amin này có lưu huỳnh là thành phần giữ cho hoạt động của tế bào và hoạt động như chất chống ô xi hóa.

Glutamic acid: tăng quá trình nảy mầm, quá trình tạo ra chất diệp lục và hoạt hóa cơ chế tự bảo vệ chống lại sâu bệnh của cây trồng.

Glycine: là một chelat kim loại tự nhiên, tạo ra sự phát triển mới và giúp cho việc tổng hợp Gibberelline.

Histidine: Điều chỉnh quá trình đóng mở khí khổng và cung cấp khung các bon cho các chất tiền thân của hoc môn sinh trưởng.

Isoleucine và Leucine: Tăng quá trình chịu đựng stress do độ muối, tăng khả năng phát triển của phấn hoa và quá trình nảy mầm để sinh ra hạt.

Lysine: tăng khả năng tổng hợp diệp lục, quá trình thụ phấn, tạo thành quả và tăng khả năng chịu đựng hạn hán.

Methionine: tăng sự phát triển của rễ và điều chỉnh sự chuyển động của stomatal(đóng mở lỗ khí khổng). Làm tăng quá trình thụ phấn.

Phenylalanine: tăng qúa trình tạo ra các chất đề kháng và tạo ra lignin(mạch gỗ,cùng với xelulozo giúp cây cứng cáp).

Proline : Trợ giúp trong việc tăng khả năng chịu hạn, nhiệt độ cao , cung cấp nitơ và tăng khả năng duy trì chất diệp lục trong thời kỳ cây bị stress.

Serine: làm tăng quá trình thụ phấn, sức chịu đựng stress và tạo thành cá hợp chất humic.

Threonine: làm tăng khả năng chống chịu sâu bệnh và tăng quá trình mùn hóa.

Tryptophan: là dẫn chất của au xin và làm tăng quá trình tổng hợp các chất thơm.

Tyrosine: tăng khả năng chịu hạn và làm tăng thụ phấn.

Valaline: làm tăng quá trình nảy mầm của hạt và chịu đựng stress.

Cytokinin: nhóm chất kích thích sinh trưởng, có vai trò làm tăng quá trình phân nhánh tế bào, quá trình hình thành chất diệp lục, nó cũng tham gia vào quá trình phát triển của tế bào và nhiều quá trình khác. Nó được tổng hợp trong rễ cây.

Auxin: thuộc nhóm chất kích thích sinh trưởng, điều chỉnh quá trình dãn dài tế bào (nếu có mặt của Gibberellin thì hiệu quả còn cao hơn), nếu có sự có mặt của Cytokinin nó sẽ điều chỉnh quá trình phân nhánh tế bào. làm tăng quá trình phát triển rễ mới và khởi động quá trình ra hoa và nhiều vai trò khác.

Gibberellin: thuộc nhóm chất kích thích sinh trưởng, có vai trò điều hòa quá trình dãn dài tế bào bằng cách phân nhánh và dãn dài tế bào, điều hòa quá trình ra hoa để kéo dài thời kỳ ra hoa, điều hòa quá trình tạo ra enzyme trong quá trình tạo mầm của hạt.

Nồng độ 1 số chất dinh dưỡng trong một số sản phẩm thương mại

Phân bón lỏng hữu cơ không những là nguồn cung cấp axít amin cho cây trồng nó còn cung cấp bổ sung các chất dinh dưỡng để đáp ứng yêu cầu cân bằng dinh dưỡng cho cây trồng theo từng thời kỳ sinh trưởng, đáp ứng kịp thời các nhu cầu dinh dưỡng với những thời điểm thời tiết không thuận lợi mà còn được coi là chất điều hòa sinh trưởng do có chứa nhiều axít amin sinh trưởng và một số vi lượng rất cần thiết cho quá trình sinh trưởng của cây.

Các nguồn tài nguyên thủy sản đã từ lâu được nông dân nhiều vùng trên thế giới ( trong đó có Việt Nam) sử dụng làm phân bón và chất cải tạo đất.Trong thành phần Cá và các động vật thủy sản chứa rất nhiều protein, chứa tới trên 18 axit amin thiết yếu và các peptide là chất dinh dưỡng  cần thiết cho quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng, Ngoài ra còn chứa tới 60 nguyên tố(%) và nguyên tố vết (ppm) có tác dụng rất tốt cho sức khỏe cây trồng và sinh học đất, là tiền chất tạo hoocmon sinh trưởng, các hệ enzyme nội sinh và ngoại sinh trong việc tăng sinh hệ vi sinh vật đất.

Kết luận

Phân bón lá là một loại phân bón được sản xuất dựa trên khả năng hấp thụ được các chất dinh dưỡng qua lá của cây trồng. Sử dụng kết hợp cả bón lá và bón gốc sẽ mang lại kết quả rất tốt, giảm được lượng phân bón tổng và tăng được chất lượng nông sản. Nếu như sử dụng phân bón lá hữu cơ thì lại cho kết quả tốt hơn nhiều.

Phân bón lá nói chung và phân bón lá có nguồn gốc hữu cơ tự nhiên sẽ có tương lai tươi sáng vì nó sẽ tiếp tục khẳng định vai trò không thể thiếu được trong sự phát triển nền nông nghiệp đòi hỏi chất lượng sản phẩm cao và phải bảo vệ môi trường đất, môi trường nước thông qua giảm sử dụng các thành phần gây thoái hóa đất, ô nhiễm nguồn nước trong phân bón vô cơ và thuốc bảo vệ thực vật khó phân hủy.

Với phân bón sinh học dạng dung dịch:  người ta dùng 20% định lượng phun qua lá và 80% định lượng tưới trực tiếp vào vùng bán kính rễ non  thì sẽ có hiệu lực tốt nhất.

Phần 2: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ HỆ SINH THÁI ĐẤT VÀ DINH DƯỠNG THỰC VẬT

ĐẤT SINH HỌC

Tóm lược  

Đất sinh học đại diện cho một nhóm đa dạng của các sinh vật cư trú trong thời gian ít nhất là một phần của chu kỳ  sống của chúng trong đất. Những sinh vật trong đất rất khác nhau về kích thước: từ giun đất, nhện, bọ cánh cứng, chuột,  ruồi ,tuyến trùng,vi khuẩn, virut,nấm và tảo. Sinh vật đất sử dụng nguồn năng lượng trực tiếp hoặc gián tiếp từ vật liệu hữu cơ, có thể chia thành 2 loại: tự dưỡng và dị dưỡng.Trong đó các sinh vật dị dưỡng rất cần thiết trong chu trình phân hủy nguyên liệu thực vật thành nguồn năng lượng. Sinh vật đất cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành và cấu trúc của đất bằng cách hình thành độ phì nhiêu, chuyển hóa khoáng chất từ đất và chất hữu cơ thành chất dễ hấp thụ cho cây trồng ngoài ra còn tham gia vai trò  xúc tác cho quá trình phong hoá khoáng sản trong đất.

Về mặt sinh thái, sinh vật đất thực hiện nhiều chức năng môi trường quan trọng, bao gồm:

–          Tham gia chu trình cácbon, chu trình nitơ, chu trình Oxy hóa từ hoạt động phân hủy thực vật trở về bầu khí quyển dưới dạng khí CO2,CH4, vv…

–          Cung cấp đạm cho cây trồng thông qua phân hủy và cố định đạm sinh học.

–          Khử nitơ để giảm thiểu ô nhiễm nước.

–          Phân hủy sinh học của các chất ô nhiễm tự nhiên và tổng hợp trong đất.

–          Lọc qua đất sinh học nguồn nước ô nhiễm trước khi thấm xuống nước ngầm.

–          Nghiên cứu về sinh học đất cho ta sự hiểu biết về phương thức sử dụng và quản lý thổ nhưỡng .từ đó giúp duy trì và cải thiện hệ sinh thái hoạt động bền vững.

1.      Sinh vật đất

Các sinh vật sống trong đất phát triển tạo thành một hệ sinh thái.với  hoạt động đa dạng và có tầm quan trọng trong chuỗi chuyển hóa năng lượng .Theo kích thước ,sinh vật đất có thể được chia tách thành hai nhóm: hệ vi sinh và động vật.

–      Hệ vi sinh vật là một nhóm rất đa dạng của các sinh vật như vi khuẩn, xạ khuẩn, virut, nấm và tảo.

–      Hệ động vật được phân loại như động vật nguyên sinh, tuyến trùng, nhện, động vật chân đốt, giun đất, bọ cánh cứng, kiến, và mối vv…

1.1.   Vi khuẩn

Vi khuẩn có thể được tìm thấy ở gần như tất cả các môi trường đất. Vi khuẩn được phân loại theo hình dạng, cấu trúc,khả năng hoạt động và khả năng trao đổi chất.  gồm có: vi khuẩn hiếu khí (cần có O2 để phát triển), vi khuẩn kỵ khí (Không  thể phát triển trong sự hiện diện của O2), và vi khuẩn kỵ khí tuỳ ý (có thể phát triển trong sự có mặt của  O2).

Các nhóm chính của vi khuẩn:Trong một môi trường đất điển hình, vi khuẩn hình thành bào tử. Điều kiện có lợi cho vi khuẩn dị dưỡng phát triển là môi trường đất có độ ẩm cao, pH trung tính, nhiệt độ tương đối cao (30-40  0C) và dồi dào chất hữu cơ.Vi khuẩn Cyanobacteria (hoặc  tảo xanh) có khả năng tổng hợp nitơ trong khí quyển.tập hợp Vi khuẩn cyanobacteria, Anabaena, tạo thành một liên kết cộng sinh với họ dương xỉ trong nước có vai trò cố định đạm trong đất  bị ngập lụt.

1.2.    Xạ khuẩn

là những sinh vật đơn bào, mùi mốc.thuộc dòng vi khuẩn hiếu khí tương tự như nấm hiếu khí.dạng sợi mảnh và phân chia dạng bào tử vô tính. Sợi nấm của xạ khuẩn mỏng hơn so với các loại nấm. Xạ khuẩn phát triển tốt nhất trong điều kiện tương đối khô và ấm áp và độ pH trung tính. Hầu hết là dị dưỡng,tăng sinh khối chậm hơn  so với các vi khuẩn và sử dụng các hợp chất hữu cơ khó phân hủy  (cellulose, pectin, và chitin).Xạ khuẩn là nguồn gốc của nhiều loại thuốc kháng sinh, bao gồm streptomycin, được sản xuất bởi một trong những xạ khuẩn phổ biến nhất trong đất.

1.3.   Nấm

Nấm thường là sinh vật đa bào (ngoại trừ nấm men là sinh vật đơn bào), sinh sản bào tử.các chủng gồm nấm hạch ,nấm bào tử, và nấm sợi. Nấm điển hình có dạng sợi là loại hiếu khí dị dưỡng, chiếm ưu thế ở môi trường đất chua (pH <5,5). Hầu hết tập đoàn nấm là có lợi trong đó chỉ một vài loại nấm gây bệnh. Một loại nấm đặc biệt có lợi trong nông nghiệp là  loại micorrhiza những chủng cộng sinh với rễ cây.

1.4.   Rong,tảo

Tảo là sinh vật quang hợp tự dưỡng. Các loại tảo phổ biến nhất trong đất là tảo xanh, tảo cát, và màu vàng. Tảo có thể lấy được các chất dinh dưỡng vô cơ, nước từ đất. Trong đất, tảo phát triển gần hoặc trên bề mặt để sử dụng ánh sáng mặt trời thành năng lượng, mặc dù một số có thể được tìm thấy ở độ sâu hơn một mét vì tảo có thể  lấy năng lượng từ ánh sáng mặt trời hoặc các hợp chất vô cơ nằm sâu trong đất. Tảo hình thành bào tử khác nhau. Các hình thức sinh dưỡng  có thể là đơn bào,hình sợi, hình ống, hoặc hình lá. Tảo có khả năng hình thành bào tử không hoạt động ngủ yên trong điều kiện khắc nghiệt và sau đó nảy mầm khi gặp điều kiện thuận lợi.

1.5.   Nấm cộng sinh Mycorrhizae

Nấm cộng sinh Mycorrhizae là sự cộng sinh giữa rễ cây và nấm. mối quan hệ  này là rất phổ biến và mang lại lợi ích trong các hệ sinh thái tự nhiên cũng như trong

nông nghiệp. Nấm nhận carbohydrate và các hợp chất hữu cơ khác từ rễ cây  và cung cấp lại cho cây các chất dinh dưỡng cần thiết ,đặc biệt là phốt pho ,một số vi chất dinh dưỡng  và nước lấy từ đất. Đường kính nhỏ của sợi nấm làm tăng diện tích tiếp xúc của các sợi nấm với môi trường đất xung quanh.từ đó làm tăng khả năng trao đổi chất của hệ thống cộng sinh. Hệ quả là rễ cây có thể hấp thụ nhiều chất dinh dưỡng được chiết xuất từ ​​đất.quá trình sinh dưỡng cộng sinh cải tạo được cấu trúc sinh học đất.. Sợi nấm có thể kéo dài vài cm từ gốc, truy cập vào các chất dinh dưỡng và nước, phân hủy hữu cơ vấn đề, và cải thiện cấu trúc đất.

1.6.   Địa y

Địa y là một tổ chức cộng sinh giữa nấm và tảo hoặc nấm và vi khuẩn lam. Trong các mối quan hệ, tảo hoặc vi khuẩn lam là yếu tố chính để tổng hợp  năng lượng mặt trời và carbon từ CO2 trong không khí  thành glucoza cho nấm sử dụng.ngược lại Nấm sử dụng tất cả các nguồn dinh dưỡng,khoáng để duy trì môi trường thuận lợi cho tảo hoặc địa y phát triển. Địa y còn có thể xâm cải tạo môi trường sống không thích hợp cho các vi sinh vật khác bằng cách sản xuất các axit hữu cơ để hòa tan các khoáng chất trong đá khoáng . Một số địa y như Peltigera và Nostoc có thể tổng hợp nitơ trong khí quyển thành nitrat,nitric.

1.7.   Vi sinh

Vi sinh đất là một nhóm động vật nhỏ ,bao gồm động vật nguyên sinh, luân trùng, và tuyến trùng. là những sinh vật di động điển hình có nhân đơn bào, không có tính năng quang hợp. Động vật nguyên sinh sinh sôi nảy nở trong bề mặt của đất ẩm, nuôi dưỡng vi khuẩn và sinh vật đất khác, đặc biệt là gần các rễ cây. Khi suy giảm nguồn thức ăn hoặc đất bị thiếu nước, vi sinh vật tồn tại dưới dạng  nang chờ điều kiện thích hợp . Số động vật nguyên sinh trong một đơn vị thể tích đất mặt thì thường tỷ lệ nghịch với số lượng vi khuẩn.Luân trùng thường là các sinh vật thủy sinh có thể được tìm thấy trong đất liên tục có độ ẩm cao.Tuyến trùng là sinh vật đa bào ( giun đũa, giun kim, hoặc tuyến trùng nhỏ) xuất hiện nhiều nhất trong các loại đất, chúng sinh sôi nảy nở trong các mao mạch chứa đầy nước trong đất, cùng với  các động vật nguyên sinh và luân trùng. Các vùng rễ là một khu vực đặc biệt tích cực cho sự tăng sinh tuyến trùng. Hầu hết các giun tròn là hoại sinh, tức là thức ăn của chúng là các vật chất hữu cơ trong quá trình phân hủy. Tuyến trùng khác ăn các vi khuẩn, nấm, và tuyến trùng nhỏ hơn.

1.8.   Động  vật chân đốt nhỏ không xương( Mesofauna)

Mesofauna là một nhóm động  vật chân đốt nhỏ không xương sống(bọ,ve,nhện,gấu nước… )được tìm thấy thường trong vài cm trên cùng của đất. thức ăn của chúng là tảo, vi sinh vật khác và chất hữu cơ. Hầu hết các loại bọ ăn động thực vật thối rữa và nấm, mặc dù chúng cũng đã được quan sát ăn tuyến trùng rễ cây trong đất. Bọ có khả năng sinh sản  nhanh chóng và tăng trưởng số lượng khi gặp điều kiện thuận lợi. Chúng cũng là các tác nhân kiểm soát sinh học quan trọng cho cây trồng bằng cách tiêu thụ nấm gây bệnh. Ve là một số trong các động vật chân đốt  phong phú nhất trong nhiều loại đất. giai đoạn trưởng thành, sinh sản tương đối chậm  và thường ăn các mảnh vụn hữu cơ và nấm,tảo, vi khuẩn và sinh vật đất khác.

1.9.   Macrofauna
Macrofauna  là một nhóm các sinh vật tương đối lớn bao gồm rết, bọ cạp, nhện, mối ,kiến, bọ cánh cứng, giun đất, và nhiều loài động vật sống trong đất khác (đôi khi được gọi là động vật cỡ lớn ).Cryptozoans như chuột sống dưới lớp rác che phủ. Chúng ăn rễ cây, thảm thực vật, động thực vật thối rữa, dẫn đến sự phân mảnh đáng kể các chất hữu cơ.Rết ăn các mảnh vụn hữu cơ đã chết hoặc đang phân hủy.  Chúng  là những kẻ săn mồi di động cùng với động vật khác như thằn lằn, chuột và chim. Với mức tiêu thụ tiếp theo  phân của động vật nhiều chân, vi sinh vật phát triển trong phân của động vật nhiều chân giúp phân hủy chất hữu cơ.

Mối là loài côn trùng cấu trúc xã hội được có tổ chức. chúng có khả năng tiêu hóa một lượng lớn cellulose trong gỗ,thức ăn của chúng có thể là gỗ, các mảnh vụn thực vật, mùn hoặc nấm. Ở vùng nhiệt đới, một số loại mối có thể  chuyển lượng đất từ ​​độ sâu lên bề mặt để tạo thành các gò cao. Mối là tác nhân quan trọng của phân hủy hợp chất hữu cơ.

Loài kiến phân bố ​​rộng rãi và chúng là những côn trùng có tổ chức xã hội ,thường làm tổ trong đất và tiêu thụ các mảnh vụn hữu cơ, hạt giống, dịch cây tiết ra, và dịch tiết từ rệp. Kiến tạo thành những ụ đất từ việc trộn đất từ ​​độ sâu lên bề mặt đất.

Bọ cánh cứng là những gia đình côn trùng đa dạng nhất, và ở trong đất có thể được chia thành loại ăn mồi, ăn lá, và lấy dinh dưỡng từ hợp chất hữu cơ. Bọ cánh cứng trong đất, bọ cánh cứng đi lang thang, và bọ cánh cứng ăn thịt các loài côn trùng khác.

Giun đất có tầm quan trọng trong cải tạo đất, bởi vì kích thước của chúng và khả năng tiêu thụ và chuyển hóa khoáng sản đất. Tạo độ thoáng cho phép rễ cây và động vật đất khác xâm chiếm không gian đất. sản phẩm môi trường giun đất hoạt động thường giàu chất hữu cơ tạo được quần thể vi sinh, và hàm lượng dinh dưỡng cao, cải thiện chu kỳ dinh dưỡng cho thực vật liên quan.

2.      Đất

Đất là môi trường cho một số quá trình sinh dưỡng vô cùng quan trọng có ảnh hưởng đến sự sống trên trái đất. bao gồm phân hủy các chất hữu cơ, chuyển hóa các chất dinh dưỡng. Một loạt các sinh vật làm việc cùng nhau xây dựng như một mạng lưới thức ăn để thực hiện một chức năng hệ sinh thái theo tự nhiên

2.1.   Đất đặc tính vật chất hữu cơ

Chất hữu cơ trong đất là cực kỳ đa dạng trong thành phần hoá học, kích thước và vị trí, và sẵn sàng cho hoạt động chuyển hóa sinh học. Chất hữu cơ trong đất đã được hóa học chia thành các chất không humic và humic. Chất không humic là thành phần của thực vật, động vật, vi sinh vật, bao gồm protein, carbohydrates, lignin, mỡ, sáp, nhựa, bột màu, tannin, và các hợp chất trọng lượng phân tử thấp khác. Chất humic là các hợp chất hóa học phức tạp có trọng lượng phân tử cao, vô định hình, màu tối, ưa nước, có tính axit, Chất humic thường chuyển hóa tách thành axit fulvic, axit humic và humin.  đất mùn hình thành phần lớn là do một quá trình biến đổi sinh hóa, trong đó vi sinh vật phân hủy các hợp chất hữu cơ, trong khi đồng thời phản ứng hóa học tương tự trong đất tạo ra polymer mới.

Các thành phần hóa học chính của vật chất hữu cơ của đất bao gồm các hợp chất đạm (acid amin, các loại đường amin), carbohydrates, cấu trúc thơm, chất béo, sáp, nhựa, các hợp chất phốt pho và lưu huỳnh hữu cơ, và phức kim loại hữu cơ.

2.2.   Chất lượng đất

Đất là một thành phần quan trọng của đất sinh quyển, cho phép chúng ta sản xuất thực phẩm và chất xơ và duy trì chất lượng môi trường. Các thành phần sinh học đất đóng vai trò chủ đạo và nhiều hơn so với các thành phần vật lý và hóa học,chất lượng đất có tốt hay không còn tùy thuộc vào cách chúng ta sử dụng nguồn tài nguyên này. Các khái niệm về chất lượng đất ảnh hưởng đến năng suất cây trồng, chất lượng môi trường và sức khỏe con người và động vật. Khái niệm này cũng công nhận rằng việt sử dụng và chăm sóc tài nguyên đất có khả năng làm thay đổi tính chất của đất thông qua việc lựa chọn cách sử dụng đất đai như thế nào, hệ quả là ảnh hưởng đến sự cân bằng hệ sinh thái. Chất lượng đất ngụ ý rằng quản lý đất có thể gây ra sự thay đổi trong tính chất vật lý,hóa học hoặc sinh học trong tự nhiên.Các chỉ số sinh học liên quan đến những thay đổi trong chức năng bao gồm vi sinh vật đất, khả năng khoáng hóa,  sự hiện diện và hoạt động của các nhóm đất nhất định gồm động vật, hoạt tính enzym đất và sự đa dạng của vi sinh vật.

2.3.   Đất hấp thụ carbon

Hấp thụ các bon đã trở thành một chủ đề quan tâm lớn như là một phương tiện để giảm thiểu nồng độ tăng cao của CO2 trong khí quyển, một loại khí nhà kính là yếu tô của sự ấm lên toàn cầu. Sinh vật đất đóng một vai trò quan trọng trong chu trình carbon toàn cầu, vì chúng là những tác nhân chính trong chu trình phân hủy thực vật và các chất có nguồn gốc hữu cơ. Cây hấp thụ và chuyển hóa CO2 thành các hợp chất hữu cơ và vi sinh vật chuyển đổi các hợp chất giàu năng lượng vào sản phẩm phụ hữu cơ, có thể được ổn định trong đất như đất mùn, sinh khối vi sinh vật đất, hoặc CO2 được tái chế trở lại bầu khí quyển.Chiến lược quản lý đất đai đang tìm kiếm một cách hiệu quả làm tăng lượng carbon cố định trong đất bởi hoạt động của vi sinh vật. Một số nguyên tắc quan trọng giúp xác định các chiến lược thích hợp là thúc đẩy tăng trưởng thực vật hoạt động trong thời gian càng nhiều của năm càng tốt như canh tác bảo tồn và thảm thực vật vĩnh viễn), bổ sung hợp chất hữu cơ dầu dinh dưỡng vào đất và làm đa dạng hóa của các cộng đồng thực vật bằng biện pháp luân canh cây trồng.

3.      Phân hủy

Tất cả các sinh vật dị dưỡng tham gia vào việc tiêu thụ và phân hủy các chất hữu cơ. Phân hủy các chất hữu cơ là một phần không thể thiếu của chu trình carbon toàn cầu, Các yếu tố ảnh hưởng đến sự phân hủy trong đất là những điều kiện môi trường (ví dụ, nhiệt độ, sục khí, độ ẩm, cung cấp chất dinh dưỡng, pH, và tiềm năng oxi hóa khử) và chất hóa học của chất nền (hợp chất hữu cơ dễ phân huỷ ,sự hiện diện của các chất ức chế vi sinh vật và các chất dinh dưỡng không chứa carbon như nitơ và phốt pho). Nói chung, nước và nhu cầu oxy phải được cân bằng để quá trình phân hủy xảy ra nhanh chóng . Phân hủy không hoàn toàn của chất hữu cơ có thể dẫn đến sự tích tụ của các hợp chất mùn trong đất. Thứ tự phân hủy của thành phần thực vật nguyên sinh theo thứ tự: cellulose, hemicellulose, và chất béo> lignin và sáp.

Cellulose là một carbohydrate bao gồm một chuỗi tuyến tính các đơn vị glucose liên kết. Cellulose phân hủy xảy ra trong điều kiện hiếu khí và kỵ khí bởi các nhóm vi sinh vật tương thích. Sản phẩm phân hủy của bao gồm carbon dioxide, nước, sinh khối tế bào, và một loạt các carbohydrates mạch ngắn.

3.1.    Khoáng hóa – cố định

Khoáng hóa là một quá trình dị dưỡng của vật chất hữu cơ phân hủy thành các thành phần khoáng sản. Quá trình carbon khoáng giải phóng dioxitcarbon vào khí quyển :

C6H12O6 + 6(O2-)> 6CO2 + 6H2O  + năng lượng

Nhiều chất dinh dưỡng hữu cơ bị ràng buộc khác là khoáng hóa bởi các sinh vật dị dưỡng trong đất, trong đó có nitơ thông qua một chuỗi các phản ứng oxy hóa:

R-NH2 + (H2O-)>  R-OH + NH3;  NH3 +( H +) + O2-> (NO2-) + 4(H +); 2(NO2-) + (O2-)> 2(NO3-)

Cố định ni-tơ (cũng như các chất dinh dưỡng khác như phốt pho và lưu huỳnh) là sự hấp thu sinh học của nitơ vô cơ (đặc biệt NO3-Và NH4 +) của vi sinh vật đất để đáp ứng nhu cầu tăng trưởng trao đổi chất của chúng. Khoáng hóa và cố định  xảy ra đồng thời trong đất . Cố định ròng đáng kể của đất vô cơ N có thể xảy ra khi hợp chất hữu cơ có thành phần dinh dưỡng cao được bổ sung phục vụ cho các hoạt động chuyển hóa của vi sinh vật trong đất để tăng trưởng sinh khối.

Tỷ lệ Carbon/nitơ trong chất nền hữu cơ bổ sung có thể là một dấu hiệu cho thấy khi nào và bao lâu nitơ cố định ròng có thể xảy ra trong đất .

3.2.   Oxy hóa

Quá trình nitrat hóa là một quá trình oxy hóa rất cụ thể, theo đó ammonia (NH3) được chuyển thành nitrat trong hai bước bởi chỉ một vài vi khuẩn chemolithotropic cụ thể.

2NH3 + 3O2 ->2HNO2 + 2H2O + năng lượng

Trong hầu hết các loại đất, bước thứ hai của quá trình oxy hóa từ nitrite thành nitrate bởi một trong hai Nitrobacter hoặc Nitrococcus thực hiện nhanh chóng.phần dư lượng  nitrit trong dung dịch đất gây độc đối với thực vật và động vật có vú:

2HNO2 + (O2 -)> 2HNO3 + năng lượng

Vi khuẩn nitrat là sinh vật tự dưỡng bắt buộc (có được từ carbon CO2), hiếu khí, nhạy cảm với sự khô hạn, và thích nhiệt độ đất vừa phải và độ pH trung tính.

Môi trường đất khắc nghiệt có thể dẫn đến sự hạn chế trong việc hình thành nitrate ,chẳng hạn như trong các hệ sinh thái khô cằn.Đặc biệt là trong các hệ thống nông nghiệp hiện đại, với các ứng dụng phân bón vô cơ để đạt được năng suất cao của cây trồng, dư lượng nitrat quá mức trong đất có thể bị rửa trôi ngoài vùng rễ cây và cuối cùng thấm vào nguồn nước ngầm. Một cách tiếp cận để hạn chế tổn thất của nitơ trong hệ thống nông nghiệp đã được áp dụng là tạo chất ức chế quá trình nitrat hóa cùng với phân bón amoniac .

3.3.   Khử nitơ

Khử nitơ là giảm vi khuẩn nitrat thông qua hô hấp kỵ khí để mang lại sản phẩm khí như NO, N2O và N2:

5C6H12O6 + 24KNO3 -> 30CO2 + 18H2O + 24KOH + 12N2 + năng lượng (8)

Quá trình này được giới hạn chỉ một vài chi vi khuẩn, bao gồm Pseudomonas và Bacillus, mà sử dụng nitrate và nitrite như chất nhận electron dưới điều kiện kị khí. Nhiều vi khuẩn khử Nitơ là vi khuẩn kỵ khí tuỳ ý mà sử dụng O2 là chất nhận electron .với nitrate phong phú và carbon dễ dàng oxy hóa, và khi O2 trong đất ở một mức độ thấp.Hầu hết quá trình khử nitrate chuyển đổi nitrate thành N2, nhưng một số dừng lại ở N2O. Khi pH đất là < 6  N2O và NO được hình thành như là sản phẩm cuối cùng so với N2.  N2O  góp phần vào sự phát triển của mưa axit khi các sản phẩm của quá trình oxy hóa N2O phản ứng với nước để tạo thành axit nitric (HNO3). Nitơ oxit cũng phá hủy ozone (O3) ở tầng bình lưu, nơi ozone bảo vệ trái đất bằng cách lọc bức xạ tia cực tím từ mặt trời.

3.4.   Sinh học cố định đạm

Sinh học cố định đạm đòi hỏi năng lượng hoạt hóa cao để phân chia các liên kết đôi của N2:

N2 + 3H2 + năng lượng ->2NH3

Vi sinh vật đất khác nhau có thể sửa chữa nitơ (N2)

. Cố định đạm sinh học có thể cộng sinh với các cây khác nhau.Cộng sinh cố định đạm đáng chú ý nhất giữa các vi khuẩn Rhizobium và Bradyrhizobium với nhiều loài cây họ đậu trong các nốt sần vùng rễ tương đối lớn dưới các cây trồng.

Cộng sinh cố định đạm của vi sinh vật gắn với cây không đậu cũng xảy ra giữa các xạ khuẩn, vi khuẩn sơ hạch. Vi khuẩn vùng rễ như Azospirillum và Azotobacter có thể sử dụng các dịch tiết từ rễ cỏ khác nhau như nguồn năng lượng cho kết của họ cố định nitơ hoạt động.  hai chi vi khuẩn  Azotobacter và Beijerinckia, có thể chuyển đổi  nitơ trong không khí thấm vào trong đất.

3.5.    Quá trình  rễ

Các vùng rễ được đặc trưng bởi hoạt động cao của vi sinh vật do nguồn cung cấp phong phú của các hợp chất carbon hữu cơ có nguồn gốc từ cây, chẳng hạn như các dịch tiết từ rễ. Quần thể vi sinh vật ở vùng rễ có thể là 10 đến 100 lần cao hơn các vùng khác trong đất.Một số tương tác có lợi xảy ra với các liên kết chặt chẽ giữa rễ và vi sinh vật đất, bao gồm:tăng lượng dinh dưỡng thực vật vì  khoáng hoá của cacbon, nitơ, phốt pho và lưu huỳnh từ vi sinh vật hoạt động ,làm tăng độ hòa tan sắt và mangan phát hành bởi vi sinh vật điều hòa sinh trưởng thực vật như axit indole acetic, axit gibberellic, auxin, và dịch tiết ở vùng đầu rễ, giúp duy trì quan hệ sinh dưỡng cộng sinh giữa cây- đất -nước ,và liên kết cố định đạm sinh học.

3.6.   Hình thành cấu trúc đất

Hình thành cơ cấu đất là một quá trình các tương tác sinh hóa phức tạp giữa các khoáng chất, hữu cơ, không khí, nước và các thành phần của đất qua thời gian.

Về mặt hóa học, sự hiện diện của các cation đa trị (như Ca2 +, Mg2 +, Fe2 + và Al3 +) .

Về mặt sinh học: vi sinh vật, động vật đất  và rễ cây ảnh hưởng đến cấu trúc của đất bằng cách cung cấp chất hữu cơ và thành phần khoáng ổn định.

3.7.   Enzymes

Enzyme đất chủ yếu có nguồn gốc từ vi sinh vật, nhưng cũng có thể có nguồn gốc từ động vật và thực vật. Enzym là các phân tử protein xúc tác các phản ứng sinh hóa bằng cách giảm năng lượng kích hoạt cần thiết để thực hiện việc chuyển đổi. Sáu loại chính bao gồm các enzyme:

–          Oxidoreductases (Quan trọng trong quá trình lên men và hô hấp đường),

–          Transferases (chuyển của phân tử thay thế từ một phân tử khác),

–          Hydrolases (thủy phân các mối liên hệ khác nhau hóa học),

–          Lyases (loại bỏ các nhóm phân tử  mà không thủy phân),

–          Isomerase (chuyển đổi nội phân tử)

–          ligases (sửa chữa các phân tử DNA bằng cách liên kết với nhau phân tử).

Ngoài ra một loạt các enzyme đã được nghiên cứu, đặc biệt là đối với chuyển hóa carbon [ví dụ, amylase (chuyển đổi của tinh bột), cellulase (chuyển hoá cellulose), lipase (chuyển đổi các chất béo trung tính), glucosidases, và invertase (chuyển hóa đường  sucrose); chuyển hóa nitơ như: protease,amidases, urease (chuyển đổi urê để carbon dioxide và ammonia);chuyển hóa phốt pho: phosphatases (Chuyển đổi của ATP, ADP cộng với phốt pho vô cơ) chuyển hóa lưu huỳnh  như arylsulfatase.

Enzyme có thể là nội bào (hoạt động trong tế bào) hoặc ngoại bào (hoạt động bên ngoài của tế bào). Dehydrogenase là một enzyme trong tế bào có ý nghĩa rộng rãi trong việc chuyển hydro trong phân hủy chất hữu cơ. Enzyme ngoại bào là một trong hai loại được bài tiết bởi các vi sinh vật trong quá trình phân chia và phát triển tế bào. Enzym chỉ tham gia một phản ứng cụ thể. Hai nhóm chung của các enzyme đã được phân loại dựa trên sự  hình thành của chúng:luôn luôn được sản xuất bởi các tế bào và loại chỉ được sản xuất khi có mặt chất tương thích cụ thể. Hoạt động phân giải của Enzym thích hợp cho phép bảo tồn năng lượng và thích ứng với điều kiện môi trường khác nhau.

3.8.   Định lượng sinh khối vi sinh vật đất 

Sinh vật đất từ ​​lâu đã được công nhận là tập đoàn biến đổi chất dinh dưỡng, và do đó nó đóng một vai trò quan trọng trong khả năng sinh dưỡng của đất và chức năng của nó trong hệ sinh thái.Để xác định thông lượng các chất dinh dưỡng, số lượng và hoạt động của sinh khối vi sinh vật đất là cần thiết. Kích thước của các vi sinh vật đất cùng với mật độ sinh khối có ý nghĩa về hiệu quả tăng trưởng của vi sinh vật, cố định cacbon, nitơ và các chất dinh dưỡng khác thể hiện trong mô hình động lực học của qúa trình sinh hóa các chất hữu cơ trong đất.Người ta ước lượng được khối lượng sinh vật đất chiếm khoảng 14.000-15.000 tấn/ha với 2.000-18.000 chủng ,gần 3 tỉ cá thể/1 gram đất,mật độ phân bố  chủ yếu 80% trên 10-20 cm tầng mặt,càng xuống sâu càng giảm dần chiếm 20% còn lại.

4.      nhận xét

Các nghiên cứu sinh học đất có một lịch sử tương đối ngắn so với các lĩnh vực khác của khoa học đất. Nhiều tiến bộ đã được thực hiện trong đặc tính của các quá trình trung gian bởi các sinh vật đất, nhưng còn nhiều cơ chế cần phải làm sáng tỏ để hiểu đầy đủ sự phức tạp của sự tương tác giữa đất và các sinh vật với những thay đổi trong điều kiện môi trường.Người ta ước tính rằng chỉ khoảng 10% các sinh vật trong đất đã hiện được xác định .và đất sinh học cần phải được hiểu là một thành phần quan trọng của tác động sinh học qua lại trong sự bền vững hệ sinh thái.

Chú giải: Adenosine triphosphate (ATP); Adenosine Diphosphate (ADP): phân tử năng lượng quyên góp chung trong các phản ứng sinh hóa. 

Phần 3: 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.

 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 .
  • Các nguyên tố dinh dưỡng khoáng thiết yếu gồm :
    • Nguyên tố trung đa lượng : C, H, O, N, P, K, S, Ca, Mg,Si.(tính bằng %)
    • Nguyên tố vi lượng : Fe, Mn, B, Cl, Zn, Cu, Mo.(tính bằng ppm hay phần triệu)

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

NGUỒN CUNG CẤP CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG KHOÁNG CHO CÂY

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.

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.

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

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).

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 tham gia vào thành phần chính của clorophyll(diệp lục tố), 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 đổ ngã, 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.

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.

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 lúa thiếu Kali sinh sẽ trưởng kém, trỗ sớm, chín sớm, nhiều hạt lép lửng, mép lá về phía đỉnh biến vàng. Ngô thiếu Kali sẽ làm đốt ngắn, mép lá nhạt dần sau chuyển màu huyết dụ, lá có gợn sóng. Điều đặc biệt là Kali có vai trò quan trọng trong việc tạo lập tính chống chịu của cây trồng với điều kiện không thuận lợi (hạn, rét) cũng như tính kháng sâu bệnh, vì vậy nếu thiếu K sẽ làm những chức năng này suy giảm đi.
  • 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.

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.

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.

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 coenzym 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 thiếu S, 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.

 SiLic(Si) đối với đời sống của cây trồng

  • Silic có ảnh hưởng lên sự tổng hợp lignin. Vách tế bào của rễ cây . Si đóng vai trò như chất dinh dưỡng có tác dụng tăng cường sự sinh trưởng, cải thiện năng suất cây trồng và chất lượng nông sản. Tùy trường hợp, Si có thể được đánh giá là có ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến sự sinh trưởng và năng suất cây trồng, hoặc không ảnh hưởng. Cây trồng đáp ứng với Si quan trọng nhất là lúa,  hiệu lực của Si đối với bội thu năng suất hạt lúa rất rõ. Hơn nữa, Si cũng có tác dụng tốt lên các yếu tố cấu thành năng suất như số bông, số hạt/bông và % hạt chắc. Silic đặc biệt kích thích sự tái tạo các cơ quan của cây lúa .
    Có thể kết luận: mặc dù, Si dường như không phải là chất dinh dưỡng thiết yếu cho sự sinh trưởng thực vật của phần lớn cây trồng nhưng Si rất cần thiết đối với sự phát triển khỏe mạnh của nhiều loại, đặc biệt là đối với các loại cây có hàm lượng Si trong cây cao như: lúa, ngô và mía. Si có ảnh hưởng tốt lên sự sinh trưởng và năng suất của cây nhờ vào tác dụng làm giảm sự thoát hơi nước quá mức, tăng sức chống chịu của cây đối với nấm, sâu bệnh và giảm đổ ngã. Si đóng vai trò như một thành phần thuộc về cấu trúc ngăn chặn sự thoát hơi nước quá mức . Trong tế bào được cung cấp đầy đủ Si, sự hao hụt nước canh tác giảm đi nhờ vào sự tích lũy silica trong biểu bì . Tốc độ thoát hơi nước nói chung chịu ảnh hưởng bởi hàm lượng silica gel liên kết với cellulose trong vách tế bào biểu bì. Lớp silica gel dày hơn giúp hạn chế sự mất nước, trong khi vách tế bào biểu bì ít silica gel sẽ cho nước thoát ra nhanh hơn. Đối với lúa , với mức Si được cung cấp cao hơn thì các hệ số thoát hơi nước thấp hơn. Cây thiếu Si dễ bị héo, đặc biệt trong điều kiện độ ẩm thấp, điều này giúp giải thích cho sự gia tăng tích lũy Mn và các chất dinh dưỡng khoáng khác trong các bộ phận trên không của cây thiếu Si. Sức chịu đựng tốt hơn của cây đối với sự xâm nhập của nấm bệnh có thể cũng nhờ vào sự tích lũy Si trong lớp tế bào biểu bì . Kết quả nghiên cứu trên nhiều loại cây trồng chứng tỏ Si có ảnh hưởng tốt đến khả năng chống chịu của cây nhờ vào hàm lượng Si trong cây cao giúp bảo vệ cây trước sự tấn công của sâu bệnh . Đặc biệt đối với cây lúa và ngủ cốc, Si giúp lá mọc thẳng đứng hơn, giảm đổ ngã do mưa gió, giúp cho việc sử dụng ánh sáng được hiệu quả và tăng hiệu lực của phân N .Si không có biểu hiện dư trên cây trồng.

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).

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. Nhiều loại cây rau biểu hiện thiếu Đồng với lá thiếu sức trương, rủ xuống và có màu xanh rồi chuyển sang quầng màu da trời tối trước khi trở nên bạc lá, cong và cây không ra hoa được.
  • Hiện tượng thiếu đồng thường xảy ra trên những vùng đất đầm lầy, ruộng lầy thụt. Cây trồng thiếu đồng thường hay có hiện tượng các vết hoại tử trên lá hay quả.

Bo (B):

  • Bo cần thiết cho sự nảy 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. Bo 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.

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 màu xanh lá cây nhợt nhạt (bạc lá) với sự phân biệt rõ ràng giữa những gân lá màu xanh và khoảng giữa màu 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 hết ở 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.

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 nảy 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( họ lúa) 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 giàu 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 giàu hữu cơ, úng nước. Triệu chứng sẽ mất đi khi thời tiết ấm trở lại và đất khô ráo.

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 Rhizobium 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, 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.

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 màu đồng; bệnh “lá nhỏ” ở cây ăn trái hay đình trệ sinh trưởng ở cây bắp và cây đậu.

Clo (Cl):

  • Clo là nguyên tố vi lượng sống còn cho cây trồng, đặc biệt đối với cây Cọ dầu và cây Dừa. Clo tham gia vào các phản ứng năng lượng trong cây. Cụ thể là nó tham gia vào sự bẻ gãy 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

Công ty TNHH SƠN KỲ
Trụ sở : 46 Lê Quang Định, P.14, Q. Bình Thạnh, TP. Hồ Chí Minh
Mã Số Thuế : 0313520769
Điện thoại : 08.66825627
Hotline : 0981928441 
Email: cskh.phancagoldfish@gmail.com