CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH TRƯỞNG CÂY TRỒNG

Tiềm năng sản lượng tối đa của 1 loại cây trồng nhất định phụ thuộc vào các yếu tố môi trường và các biện pháp kỹ thuật của người nông dân, trong việc xác định và làm giảm đi các yếu tố bất lợi của môi trường có thể làm tăng tiềm năng sản lượng. Chương này sẽ thảo luận các yếu tố ảnh hưởng đến những phản ứng của cây trồng đối với các chất dinh dưỡng và định lượng hoá sự sinh trưởng và sự đáp ứng của cây trồng. Bảng 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tiềm năng năng suất của cây trồng Các yếu tố về khí hậu Các yếu tố về đất Các yếu tố về cây trồng Mưa Lượng mưa Sự phân bố mưa Chất hữu cơ Giống loài Nhiệt độ không khí Sa cấu Thời gian sinh trưởng Ẩm độ tương đối Cấu trúc Đặc tính sinh học của hạt giống Ánh sáng Hàm lượng chiếu sáng Cường độ chiếu sáng Thời gian chiếu sáng Khả năng trao đổi cation Đặc điểm canh tác Khoảng cách gieo trồng Yêu cầu chăm sóc Vị trí địa lí Vĩ độ Kinh độ Độ bão hòa base Độ dốc và địa hình Nhiệt độ đất Hiệu quả sử dụng nước Sự hữu dụng của nước Bốc thoát hơi nước Gió Tốc độ gió Sự phân bố gió Các yếu tố quản lý Làm đất Thoát thủy Sâu bệnh Côn trùng Sâu hại Cỏ dại Nồng độ CO2 Độ sâu tầng đất mặt Dinh dưỡng Hiệu suất thu hoạch Có trên 50 yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và năng suất cây trồng; một số các yếu tố quan trọng được liệt kê trong bảng 2.1. Trong đó có nhiều yếu tố mà người trồng trọt có thể kiểm soát được, nhưng để đạt được năng suất cao thì các yếu tố này phải vận hành một cách đồng bộ, vì các yếu tố này luôn có sự quan hệ hữu cơ với nhau. Những nhà trồng trọt thường không có khả năng quản lý các yếu tố khí hậu, ngoại trừ lượng mưa họ có thể kiểm soát được thông qua tưới và gió thông qua các quạt gió. Tuy nhiên, người trồng trọt có thể kiểm soát phần lớn các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây trồng đó là giống cây trồng và các yếu tố của đất. Các yếu tố có liên quan đến sự sinh trưởng của cây trồng có thể được phân loại thành 2 nhóm, nhóm yếu tố do di truyền và nhóm các yếu tố do môi trường. 1 Các yếu tố di truyền Tầm quan trọng của di truyền học trong sự sinh trưởng của các cây trồng nông nghiệp được thể hiện qua sự gia tăng rất lớn trong năng suất của các giống bắp lai mới và các giống lúa nước, lúa mì và hàng loạt các giống cây trồng khác. Năng suất đạt được đối với bắp trong thời gian gần đây là cao hơn 38 – 61 % (trong điều kiện tốt và xấu) so với các giống đã lai tạo trong những năm 1930. Từ năm 1930, năng suất hạt của lúa mì mùa đông đã tăng 16,4 tấnha, hay khoảng 0,7 %năm, sự gia tăng năng suất này do sự đóng góp trực tiếp từ sự cải thiện về tính di truyền. 1.1 Giống và nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng Các giống mới có năng suất cao sẽ có nhu cầu chất dinh dưỡng cao. Thực tế quan trọng cần được nghiên cứu kỹ trong các quyết định thay đổi các giống có năng suất cao hơn, sự tương quan giữa năng suất các giống mới và nhu cầu dinh dưỡng. Trong điều kiện độ phì nhiêu của đất thấp thì một giống năng suất cao không thể phát triển đầy đủ tiềm năng năng suất. Nhưng trên các loại đất có độ phì nhiêu cao thì các giống mới sẽ làm cạn kiệt chất dinh dưỡng trong đất nhanh hơn và cuối cùng là năng suất sẽ giảm nếu không được bổ sung thích hợp các chất dinh dưỡng. 1.2 Các tương tác giữa giống và độ phì nhiêu của đất Thông thường các giống có mức độ thích ứng hẹp thì có xu hướng có những tương tác chặt giữa giống và phân bón, ngược lại các giống có 1 biên độ thích ứng rộng thì sẽ có sự tương tác yếu. Vào đầu năm 1922, một số nơi trên thế giới đã khuyến cáo là tiêu chuẩn chọn các giống bắp là dựa trên cơ sở mức độ phì nhiêu của đất. Các giống được chọn cho các đất nghèo khác với giống được chọn trồng trên các loại đất giàu dinh dưỡng. Trong phần lớn các nước nông nghiệp phát triển người ta có tập quán là bón đầy đủ chất dinh dưỡng cho cây trồng trên đất có độ phì nhiêu thấp. Vì vậy những khuyến cáo về chọn giống hay lai giống không còn cần thiết phải dựa trên cơ sở của mức độ phì nhiêu của đất, nhưng cần chú trọng đến khả năng chống chịu được với sâu bệnh, hay ẩm độ, nhiệt độ bất lợi. Tuy nhiên, trong một chiến lược quản lý các vùng đất bất lợi như đất có hàm lượng Fe hữu dụng thấp hay thừa Al hay thừa các muối hoà tan thì phải chọn các giống hay loài có khả năng chống chịu được điều kiện đặc biệt này. Tuy nhiên trong nhiều trường hợp khi độ phì nhiêu của đất không còn là yếu tố giới hạn sự sinh trưởng của cây trồng, thì sự hiểu biết các cơ chế hấp thu dinh dưỡng và tính thích ứng chuyên biệt của các giống là cần thiết.

CHƯƠNG 2 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SINH TRƯỞNG CÂY TRỒNG

BÀI 1: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ SINH TRƯỞNG

CỦA CÂY TRỒNG

Tiềm năng sản lượng tối đa của 1 loại cây trồng nhất định phụ thuộc vào các yếu tốmôi trường và các biện pháp kỹ thuật của người nông dân, trong việc xác định và làm giảm đicác yếu tố bất lợi của môi trường có thể làm tăng tiềm năng sản lượng Chương này sẽ thảoluận các yếu tố ảnh hưởng đến những phản ứng của cây trồng đối với các chất dinh dưỡng vàđịnh lượng hoá sự sinh trưởng và sự đáp ứng của cây trồng

Bảng 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tiềm năng năng suất của cây trồng

Các yếu tố về khí hậu Các yếu tố về đất Các yếu tố về cây trồng

Mưa

giốngÁnh sáng

Hiệu quả sử dụng nước

- Bốc thoát hơi nướcGió

Hiệu suất thu hoạch

Có trên 50 yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và năng suất cây trồng; một số cácyếu tố quan trọng được liệt kê trong bảng 2.1 Trong đó có nhiều yếu tố mà người trồng trọt

có thể kiểm soát được, nhưng để đạt được năng suất cao thì các yếu tố này phải vận hànhmột cách đồng bộ, vì các yếu tố này luôn có sự quan hệ hữu cơ với nhau Những nhà trồngtrọt thường không có khả năng quản lý các yếu tố khí hậu, ngoại trừ lượng mưa họ có thểkiểm soát được thông qua tưới và gió thông qua các quạt gió Tuy nhiên, người trồng trọt cóthể kiểm soát phần lớn các yếu tố ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây trồng đó là giống câytrồng và các yếu tố của đất

Các yếu tố có liên quan đến sự sinh trưởng của cây trồng có thể được phân loại thành

2 nhóm, nhóm yếu tố do di truyền và nhóm các yếu tố do môi trường

1 Các yếu tố di truyền

Tầm quan trọng của di truyền học trong sự sinh trưởng của các cây trồng nông nghiệpđược thể hiện qua sự gia tăng rất lớn trong năng suất của các giống bắp lai mới và các giốnglúa nước, lúa mì và hàng loạt các giống cây trồng khác Năng suất đạt được đối với bắp trongthời gian gần đây là cao hơn 38 – 61 % (trong điều kiện tốt và xấu) so với các giống đã lai tạotrong những năm 1930 Từ năm 1930, năng suất hạt của lúa mì mùa đông đã tăng 16,4 tấn/ha,hay khoảng 0,7 %/năm, sự gia tăng năng suất này do sự đóng góp trực tiếp từ sự cải thiện vềtính di truyền

1.1 Giống và nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng

Các giống mới có năng suất cao sẽ có nhu cầu chất dinh dưỡng cao Thực tế quantrọng cần được nghiên cứu kỹ trong các quyết định thay đổi các giống có năng suất cao hơn,

sự tương quan giữa năng suất các giống mới và nhu cầu dinh dưỡng Trong điều kiện độ phìnhiêu của đất thấp thì một giống năng suất cao không thể phát triển đầy đủ tiềm năng năngsuất Nhưng trên các loại đất có độ phì nhiêu cao thì các giống mới sẽ làm cạn kiệt chất dinhdưỡng trong đất nhanh hơn và cuối cùng là năng suất sẽ giảm nếu không được bổ sung thíchhợp các chất dinh dưỡng

1.2 Các tương tác giữa giống và độ phì nhiêu của đất

Thông thường các giống có mức độ thích ứng hẹp thì có xu hướng có những tương tác

chặt giữa giống và phân bón, ngược lại các giống có 1 biên độ thích ứng rộng thì sẽ có sựtương tác yếu Vào đầu năm 1922, một số nơi trên thế giới đã khuyến cáo là tiêu chuẩn chọncác giống bắp là dựa trên cơ sở mức độ phì nhiêu của đất Các giống được chọn cho các đấtnghèo khác với giống được chọn trồng trên các loại đất giàu dinh dưỡng

Trong phần lớn các nước nông nghiệp phát triển người ta có tập quán là bón đầy đủchất dinh dưỡng cho cây trồng trên đất có độ phì nhiêu thấp Vì vậy những khuyến cáo vềchọn giống hay lai giống không còn cần thiết phải dựa trên cơ sở của mức độ phì nhiêu củađất, nhưng cần chú trọng đến khả năng chống chịu được với sâu bệnh, hay ẩm độ, nhiệt độbất lợi Tuy nhiên, trong một chiến lược quản lý các vùng đất bất lợi như đất có hàm lượng

Fe hữu dụng thấp hay thừa Al hay thừa các muối hoà tan thì phải chọn các giống hay loài cókhả năng chống chịu được điều kiện đặc biệt này Tuy nhiên trong nhiều trường hợp khi độphì nhiêu của đất không còn là yếu tố giới hạn sự sinh trưởng của cây trồng, thì sự hiểu biếtcác cơ chế hấp thu dinh dưỡng và tính thích ứng chuyên biệt của các giống là cần thiết

1.3 Tầm quan trọng của sự tiếp tục nghiên cứu di truyền học

Các thành phần cấu tạo trong di truyền học của 1 loài cây nhất định nào đó thườnglàm cho cây trồng chỉ có thể phát triển trọng 1 phạm vi giới hạn nhất định Hầu như không cómột loại cây nào có thể sinh trưởng tốt trong tất cả các điều kiện môi trường Do đó, người ta

đề nghị nên có từng chương trình sản xuất các giống mới hay giống lai có khả năng đạt năngsuất cao trong từng điều kiện riêng biệt

2 Các yếu tố môi trường

Môi trường được định nghĩa là tập hợp tất cả điều kiện và những ảnh hưởng của ngoạicảnh ảnh hưởng đến đời sống và sự phát triển của 1 sinh vật Trong các yếu tố được biết làảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây trồng, các yếu tố sau đây có thể là quan trọng nhất

1 Nhiệt độ

5 Cấu trúc của đất và thành phần không khí trong đất.

6 Phản ứng của đất (pH đất)

7 Các yếu tố sinh học

9 Sự hiện diện hay không của các chất hạn chế sinh trưởng

Nhiều yếu tố môi trường có sự quan hệ hỗ tương lẫn nhau Ví dụ, luôn có sự quan hệ

không khí trong đất Khi ẩm độ đất tăng, thì hàm lượng không khí trong đất giảm, và khi hàmlượng CO2 của không khí trong đất tăng thì hàm lượng O2 của không khí trong đất giảm, vàngược lại

2.1 Nhiệt độ

Nhiệt độ giới hạn cho sự tồn tại của sinh vật là khoảng -35o đến +75oC Tuy nhiên,khoảng nhiệt độ thích hợp nhất cho sự sinh trưởng và phát triển của phần lớn cây trồng nôngnghiệp chỉ biến thiên trong khoảng nhiệt độ hẹp hơn; có thể từ 15-40oC Ở nhiệt độ cao haythấp hơn khoảng giới hạn này thì sự sinh trưởng sẽ bị giảm 1 cách nhanh chóng

Nhiệt độ tối hảo cho sự sinh trưởng khác nhau tùy theo giống hay loài, tùy theo thờigian tác động của nhiệt độ, tuổi cây, thời kỳ phát triển, và các ngưỡng sinh trưởng riêng biệtđược dùng để đánh giá khả năng hoàn thành chu kỳ sống, sự hấp thu nước và dinh dưỡng, hôhấp, khả năng thấm của màng tế bào, và sự tổng hợp protein Các ảnh hưởng này được phảnảnh bằng sự sinh trưởng của cây trồng Khả năng sinh trưởng của cây trồng phụ thuộc rất lớnvào tốc độ hình thành lá mới, có nghĩa là diện tích quang hợp mới tăng làm ảnh hưởng rất lớnđến tổng quang hợp và sản lượng của cây trồng Vì vậy, tốc độ ra lá và sự phát triển các lámới và thời gian phát triển của các giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cây đóng góp rất lớnđến sản lượng của cây trồng

Tiến trình hô hấp và sự thoát hơi nước của cây trồng chịu ảnh hưởng trực tiếp bởinhiệt độ, các quá trình này giảm khi nhiệt độ giảm và ngược lại Ở nhiệt độ cao, tốc độ hôhấp ban đầu tăng rất nhanh nhưng sau đó vài giờ thì lại giảm rất nhanh đối với 1 số cây trồng

Đối với nhiều loại cây trồng thì nhiệt độ tối hảo cho quang hợp thấp hơn nhiệt độ tốihảo cho hô hấp Điều này đã được chứng minh là năng suất của các cây trồng lấy tinh bột nhưbắp và khoai tây, trong các vùng khí hậu mát mẽ cao hơn năng suất các cây này khi trồngtrong vùng khí hậu nóng hơn Có thể là trong điều kiện nhiệt độ cao kéo dài, cây trồng có thể

bị mất cân đối trong quá trình tích lũy chất hữu cơ, bởi vì sự hô hấp tiến hành nhanh hơnquang hợp

Trong điều kiện nhiệt độ cao, sự mất nước do thoát hơi có thể vượt quá lượng nướchấp thu vào, và hậu quả là cây bị héo Sự hấp thu nước của rễ cây chịu ảnh hưởng bởi nhiệt

độ, trong môi trường nhiệt độ tăng từ 0o-60oC hay 70oC thì sự hấp thu nước của rễ tăng Nhiệt

độ đất thấp cũng có thể ảnh hưởng bất lợi đến sự sinh trưởng của cây do ảnh hưởng của nhiệt

độ đến sự hấp thu nước Nếu nhiệt độ đất thấp mà sự thoát hơi cao, thì cây trồng có thể bị tổnthương do các mô bị mất nước Ẩm độ đất cũng có thể bị ảnh hưởng do nhiệt độ, thời tiếtnóng không bình thường sẽ làm cho sự bốc hơi nước nhanh hơn từ mặt đất

Nhiệt độ cũng gây ảnh hưởng một cách gián tiếp đến sự sinh trưởng của cây, do ảnhhưởng của nhiệt độ đến dân số vi sinh vật trong đất Sự hoạt động của các vi khuẩn chuyểnhoá N, cũng như phần lớn sinh vật tự dưỡng, tăng theo sự tăng nhiệt độ pH đất cũng có thểthay đổi theo nhiệt độ, và pH lại ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây trồng Người ta nhậnthấy rằng Điều này thường được giải thích là sự hoạt động của vi sinh vật trong đất, mangtheo sự giải phóng CO2, CO2 này kết hợp với nước hình thành carbonic acid (H2CO3) Trongcác đất chua ít thì chỉ 1 sự thay đổi nhỏ về pH cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng hữu dụngcủa các chất dinh dưỡng vi lượng như Mn, Zn hay Fe

Nhiều nghiên cứu về mối quan hệ giữa năng suất hay sản lượng chất khô và nhiệt độ

đã được thực hiện Sự hiểu biết về các mối quan hệ giữa nhiệt độ và sự sinh trưởng của cây

trồng là rất quan trọng bởi vì khi trồng 1 cây hay giống nào đó không thích hợp với điều kiệnnhiệt độ trong 1 vùng nào đó sẽ dẫn đến kết quả là tiềm năng năng suất sẽ bị giảm, và có thể

sẽ không có thu hoạch gì cả

Nhiệt độ cũng có thể làm thay đổi thành phần không khí trong đất, do sự tăng haygiảm sự hoạt động của vi sinh vật trong đất Khi hoạt động của vi sinh vật đất tăng, thì hàm

khuếch tán của các khí trong đất bị hạn chế, thì việc giảm hàm lượng O2 có thể ảnh hưởngđến tốc độ hô hấp của rễ cây, và vì thế ảnh hưởng đến khả năng hấp thu dinh dưỡng của rễ

2.2 Ẩm độ đất

Trong một giới hạn nào đó thì sự sinh trưởng của cây trồng tỉ lệ thuận với hàm lượngnước hiện diện Nước cần thiết cho sản xuất carbohydrate, để duy trì tính hút nước củanguyên sinh chất, và nước là 1 phương tiện vận chuyển carbohydrate và các chất dinh dưỡng

Sự thiếu nước bên trong có thể làm giảm cả sự phân chia và phát triển của tế bào, và vì vậylàm giảm sự sinh trưởng của cây

Ẩm độ cũng có ảnh hưởng đáng kể đến sự hấp thu dinh dưỡng của cây Hàm lượngnước hữu dụng trong vùng rễ thấp làm giảm sự hữu dụng các chất dinh dưỡng nên làm cảntrở các tiến trình có liên quan đến sự hấp thu dinh dưỡng Các tiến trình đó là (1) sự khuếchtán, (2) dòng chảy khối lượng, và (3) sự tiếp xúc của rễ Theo qui luật thông thường, sự hấpthu dinh dưỡng tăng khi hàm lượng nước trong đất tăng Khi các tế khổng đất hoàn toàn đầynước sẽ là 1 bất lợi vì hậu quả là rễ sẽ thiếu O2, làm hạn chế sự hô hấp và hấp thu ion của rễ.Người ta cũng lưu ý rằng cần bón phân đầy đủ để sử dụng nước đạt cao nhất

Xu hướng chung đối với các chất dinh dưỡng của cây trồng là các chất dinh dưỡng được hấp thu dễ dàng khi ẩm độ đất tăng và ảnh hưởng tốt đến hiệu quả sử dụng nước (water use effection, WUE) của cây trồng WUE là lượng chất khô tạo thành từ 1 đơn vị nước, thường diễn tả bằng gram trọng lượng chất khô/ha-cm nước Bón nhiều lần với lượng nhỏ phân bón, kết hợp với phương pháp tưới theo lịch dựa trên số liệu đo bằng tensiometer, sẽ tạonên 1 hiệu quả sử dụng nước cao nhất trên đất này

Ngoài ra, nước còn cần thiết cho sản xuất carbohydrate, để duy trì tính hút nước củanguyên sinh chất, và nước là 1 phương tiện vận chuyển carbohydrate và các chất dinh dưỡng

Sự thiếu nước bên trong mô có thể làm giảm cả sự phân chia và phát triển của tế bào Sựthiếu nước xảy ra khi mà nước hữu dụng (cây có thể hút được) trong vùng rễ không đủ đểthoả mãn nhu cầu thoát hơi của cây trồng Sự thiếu hụt nước với các mức độ khác nhau chính

là nguyên do làm cho năng suất cây trồng biến động hàng năm Các tiến trình sinh lý trongcây khác nhau bị tác động của sự thiếu nước khác nhau Ví dụ, sự vươn dài của lá mẫn cảmvới sự thiếu nước hơn là các tiến trình khác và sự phát triển là sẽ bị ngừng trước khi toàn bộnước hữu dụng trong đất được tiêu thụ Rễ cây sinh trưởng tốt nhất khi đất có đủ ẩm, câycũng có thể ra rễ ngay cả khi đất tương đối khô Khi sự thiếu nước làm giới hạn sự sinhtrưởng của rễ, sự hấp thu dinh dưỡng và nước sẽ bị giới hạn

Cách bón phân trong đất cũng là 1 yếu tố quan trọng cần chú ý trong các trường hợp

mà phần trên của vùng rễ bị khô nhanh và khô kéo dài Bón phân sâu vào vùng rễ nơi ẩm sẽ

có hiệu quả hơn Trong các vùng khô hạn và bán khô hạn nơi mà sự rửa trôi không đáng kể,

sự phân bố đều phân bón trong vùng rễ được cải thiện bằng cách bón thúc trên mặt đất vớiliều lượng phân bón cao

Ẩm độ đất cũng ảnh hưởng gián tiếp đến sự sinh trưởng của cây trồng do ảnh hưởngđến dân số vi sinh vật trong đất Ở ẩm độ quá thấp hay quá cao thì sự hoạt động của các visinh vật tham gia trong các quá trình chuyển hoá chất dinh dưỡng hữu dụng cho cây bị hạnchế

2.3 Năng lượng bức xạ mặt trời

Năng lượng bức xạ mặt trời là 1 yếu tố rất có ý nghĩa trong sự sinh trưởng và phát

triển của cây trồng Chất lượng, cường độ, và thời gian chiếu sáng là các thông số quan trọng.Bức xạ trong ngày quang mây là 1 chỉ thị hữu dụng của lượng năng lượng mặt trời cung cấpcho các quá trình sinh lý bên trong cây Các giá trị đối với các thời kỳ sinh trưởng của câybắp cho thấy là tiềm năng năng suất cao nhất đối với cây trồng này là gần 40o vĩ độ, 1 vùngchạy dài từ đông sang tây

Các nghiên cứu về ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đến sự sinh trưởng của cây chothấy rằng toàn bộ phổ của ánh sáng mặt trời thường thoả mãn được sự sinh trưởng của câytrồng Mặc dù chất lượng ánh sáng được biết là có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của câytrồng, nhưng dường như đây là yếu tố con người không thể kiểm soát được trong tương laitrên 1 diện rộng

Những nghiên cứu cũng cho thấy rằng thông thường cây trồng có khả năng đạt được

sự sinh trưởng tốt khi lượng áng sáng thấp hơn lượng ánh sáng của ban ngày hoàn toàn quangmây Tuy nhiên, các cây khác nhau có sự đáp ứng với cường độ ánh sáng khác nhau

Những sự thay đổi cường độ ánh sáng gây ra do che bóng có thể tạo ra ảnh hưởngđáng kể đến sự sinh trưởng của cây trồng Với mật độ cây trồng cao, ánh sáng xuyên qua các

vị trí bên dưới trong tán cây có thể không đủ cho các lá bên dưới để tiến hành quang hợp

Sự che bóng của cây trồng cũng có thể xảy ra khi trồng xen 2 loài cây khác nhau, cânbằng sự sinh trưởng giữa các loại cây là vấn đề quan trọng trong quản lý cây trồng Sự pháttriển không đồng đều thường xảy ra trong vườn cây hay trong một ruộng trồng Điều nàyphần lớn là do sự canh tranh dinh dưỡng và nước, mặc dù cường độ ánh sáng bị giảm cũng là

1 yếu tố quan trọng giải thích hiện tượng này

Những nghiên cứu của các nhà khoa học Nhật dùng lúa mì làm cây thử nghiệm cho thấyrằng sự hấp thu NH4+, SO42- và nước tăng khi cường độ ánh sáng tăng, nhưng sự hấp thu Ca2+

và Mg2+ ít bị ảnh hưởng Cường độ ánh sáng có ảnh hưởng rất đáng kể đến sự hấp thu P và K.Người ta cũng nhận thấy rằng sự hấp thu O2 của rễ cũng tăng theo cường độ ánh sáng

2.4 Chế độ quang kỳ

Mối quan hệ giữa thực vật với độ dài ngày được gọi là chế độ quang kỳ Trên cơ sở

phản ứng của cây với quang kỳ, các cây được phân loại thành các cây ngày ngắn, ngày dàihay trung gian Cây ngày ngắn là cây sẽ chỉ ra hoa khi quang kỳ ngắn bằng hay ngắn hơn thờigian ngưỡng Nếu thời gian chiếu sáng dài hơn thời gian ngưỡng, cây trồng sẽ phát triển dinhdưỡng không hoàn tất chu kỳ sinh sản của chúng Bắp, cao lương, lúa là những cây ngàyngắn Cây ngày dài là cây sẽ chỉ ra hoa nếu trong đó thời gian chiếu sáng dài hơn thời gianngưỡng Nếu cây được chiếu sáng với những thời gian ngắn hơn thời gian ngưỡng này, chúng

sẽ chỉ phát triển sinh trưởng dinh dưỡng Các cây ra hoa và hoàn thành chu kỳ phát triểntrong điều kiện ngày ngắn và cả ngày dài là cây có quang kỳ trung tính Bông vải là cây cóquang kỳ trung tính

2.5 Thành phần của khí quyển

Ngoại trừ nước, C là nguyên tố cần thiết cho sự sinh trưởng có hàm lượng lớn nhất

trong cây Nguồn cung cấp C chính cho cây là khí CO2 trong khí quyển CO2 được hấp thuvào lá, và thông qua hoạt động quang hợp, được nối hoá học trong các phân tử hữu cơ

CO2 tiếp tục được trả lại vào khí quyển dưới dạng sản phẩm của hô hấp động vật và

trong khí quyển khoảng 0,03 %, nhưng nồng độ này có thể biến đối từ 0,015 - 0,3 % Trong 1tán cây dày trong 1 ngày không gió, nồng độ CO2 có thể thấp trong những giờ có chiếu sáng

thấp đáng kể trong thời gian có chiếu sáng

Sự gia tăng nhiệt độ và nồng độ CO2 trong khí quyển, được được diễn tả bằng thuật

ngữ hiệu ứng nhà kính, có thể có ảnh hưởng đáng kể đến sự sinh trưởng và năng suất của

cây trồng Một số chương trình nghiên cứu cho thấy là năng suất có thể sẽ tăng, ngược lại 1

số chương trình khác lại dự báo là năng suất sẽ giảm Mặc dù năng suất của 1 số cây trồng cóthể tăng theo sự tăng nồng độ CO2, nhưng nhiệt độ cao có thể làm gia tăng hạn hán và làmgiảm năng suất Nhiều nhà khoa học kết luận rằng mặc dù hiệu ứng nhà kính có thể gây ranhững thay đổi trong các kiểu dáng cây trồng, nhưng năng suất sẽ tiếp tục tăng bởi vì cácbiện pháp kỹ thuật đồng ruộng sẽ có thể đáp ứng được hầu hết các sự thay đổi của môitrường

2.6 Các chất gây độc trong khí quyển

Chất lượng không khí chung quanh các bộ phân thân lá của cây có thể ảnh hưởng đến

hydrofluoric acid (HF), khi được giải phóng vào trong không khí với hàm lượng lớn sẽ gâyđộc cho cây

Các acid mạnh như H2SO4, nitric acid HNO3, và hydrochloric acid (HCl)đã làm giảm

pH trong nước mưa ở rất nhiều nơi trên thế giới Có nơi pH của nước mưa thấp đến 2,1-3,0 Mưa acid thường chủ yếu là do nồng độ SO2 và SO42- tương đối cao Một số ảnh hưởng của mưa acid đến cây trồng và đất có thể có như làm tăng sự rửa trôi các chất dinh dưỡng vô cơ

và các chất hữu cơ từ lá; làm tăng sự bào mòn biểu bì lá; hủy hoại lá khi pH xuống 3,5; thay đổi các phản ứng với các nguồn bệnh, các vật cộng sinh, và hoại sinh; làm giảm sự nẩy mầm; làm giảm sự hữu dụng của N; làm giảm hô hấp; và làm tăng sự rửa trôi các chất dinh dưỡng trong đất

Tổn thương thân lá do fluorine giải phóng trong thời gian sản xuất Al kim loại và sảnxuất phân P đã được báo cáo Tuy nhiên sự hủy hoại của mưa acid đối với cây trồng có thểkhông quan trọng bằng sự gây độc cho vật nuôi thông qua ảnh hưởng đến chất lượng đồng cỏ

Sự giải phóng chlorofluorohydrocarbon (CFC) và các khí khác vào khí quyển có liên

quan đến sự hủy hoại tầng ozone, là tầng lọc các bức xạ có hại Mặc dù sự xáo trộn môi trường này chủ yếu được nhận thấy ở các vùng cực Bắc và cực Nam, nhưng sự tiếp tục hủy hoại tầng ozone có thể dẫn đến những vấn đề bất lợi về sức khoẻ của động vật và thực vật

2.7 Cấu trúc của đất và thành phần không khí trong đất

Cấu trúc và sa cấu của đất quyết định dung trọng của đất Theo qui luật chung, dung

trọng đất càng cao thì đất càng bị nén chặt, cấu trúc đất càng xấu, và độ rổng của đất càngthấp Những điều kiện này thường được phản ảnh thông qua sự sinh trưởng của cây trồng bịgiới hạn

Dung trọng đất cao sẽ cản trở sự nẩy mầm của hạt và làm tăng sự trở ngại về mặt cơhọc cho việc xuyên phá của rễ Dung trọng cao làm giảm sự khuếch tán O2 vào các tế khổngtrong đất, và sự hô hấp của rễ có liên quan trực tiếp đến sự cung cấp liên tục và đầy đủ khínày

Trong điều kiện đồng ruộng, sự khuếch tán O2 vào đất được quyết định phần lớn bởi

ẩm độ của đất, nếu dung trọng của đất không phải là yếu tố giới hạn Trên 1 loại đất thoátthủy tốt cộng với cấu trúc tốt, thì hàm lượng O2 có thể không là yếu tố hạn chế sự sinh trưởngcủa cây ngoại trừ trong thời gian bị ngập nước, khi đó sự cung cấp O2 có thể hạn chế sự hấpthu ion

Sự cung cấp O2 ở bề mặt hấp thu của rễ là 1 tiêu chuẩn đánh giá rễ cây có được cungcấp đủ oxygen hay không Vì vậy, không chỉ là tổng lượng O2 của không khí trong đất mà tốc

độ khuếch tán của O2 xuyên suốt phẫu diện đất để duy trì nồng độ đủ ở bề mặt rễ cũng rấtquan trọng Với tốc độ khuếch tán O2 thấp, thì khi tăng tốc độ khuếch tán lên 1 ít có tác độngrất lớn đến sự sinh trưởng của bắp trên các loại đất có độ phì nhiêu trung bình và cao, hơn làđất có độ phì nhiêu thấp Khi đất có độ phì nhiêu đầy đủ có thể giúp cho cây trồng tăngtrưởng tốt trong điều kiện ẩm độ đất cao

2.8 Phản ứng của đất

Phản ứng của đất hay pH của đất có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng do

pH ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của 1 số chất dinh dưỡng Ví dụ, sự hữu dụng của P bịgiảm trên đất chua chứa nhiếu Fe, Al Sự hữu dụng của Mo giảm là hậu quả của sự giảm pHđất Các loại đất khoáng chua thường hay có hàm lượng Al và Mn hoà tan cao, và khi hàmlượng các nguyên tố này đạt mức thừa sẽ gây độc cho cây

Khi bón các loại phân bón có chứa NH4-N và bón trên mặt đất có pH >7,0 thì có thể N

sẽ bị mất do sự bay hơi pH đất < 5,0 và >7,0 sẽ làm gia tăng sự biến đổi phân P hoà tan trongnước thành các dạng có tính hữu dụng thấp hơn đối với cây trồng Một số loại bệnh phát sinh

từ đất cũng bị ảnh hưởng bởi pH đất Bệnh nấm vảy (Scab) của khoai tây Irish, bệnh ghẻ củakhoai lang, và thối rễ đen của thuốc lá phát triển trong điều kiện đất trung tính và kiềm

Tầm quan trọng của độ chua của đất đến sự sinh trưởng của cây trồng và sự hữu dụng của các chất dinh dưỡng đối với cây trồng được trình bày chi tiết ở chương 4 Độ chua của đất là tính chất quan trọng nhất của đất đối với người trồng trọt và là 1 tính chất rất dễ thay đổi theo thời gian

2.9 Các yếu tố sinh học

Nhiều yếu tố sinh học có thể hạn chế sự sinh trưởng và làm giảm năng suất của cây trồng Bón phân nhiều có thể làm tăng sự sinh trưởng dinh dưỡng nhưng đồng thời cũng tạo điều kiện thuận lợi cho 1 số bệnh phát triển Sự mất cân đối dinh dưỡng cũng có thể là 1 lý dolàm tăng tỉ lệ bệnh, sự cân bằng thích hợp các chất dinh dưỡng, đặc biệt là K kết hợp với N, làm giảm bệnh thối thân và tăng năng suất lúa

Một số sâu bệnh có thể gây ra những triệu chứng chúng ta có thể lầm lẫn với nhu cầuphân bón của cây trồng Ví dụ, virus và tuyến trùng tấn công vào rễ 1 số cây trồng và làmgiảm 1 lượng lớn chất dinh dưỡng

Sự tấn công của côn trùng cũng có thể làm hạn chế nghiêm trọng sự sinh trưởng của cây Bón phân nhiều có thể kích thích 1 số côn trùng, như mọt đục quả bông vải, là do sự sinhtrưởng dinh dưỡng của cây quá lớn

Để làm giảm ảnh hưởng của sâu bệnh đến năng suất cây trồng, nên thực hiện luâncanh cây trồng hợp lý và áp dụng chiến lược quản lý dịch hại tổng hợp, sau đó là bón phânđầy đủ, nhưng không thừa, bón phân để giữ cho cây phát triển mạnh mẽ nhằm có thể chốngchịu được tối đa với các nguồn sâu bệnh

Cỏ dại cũng là yếu tố quyết định đến năng suất cây trồng, vì cỏ có thể cạnh tranh dinhdưỡng, nước, và trong rất nhiều trường hợp là ánh sáng Ngoài những ảnh hưởng cạnh tranhnày của cỏ dại, sự sinh trưởng của cây trồng cũng có thể bị giảm do sự cản trở về mặt sinhhoá hay allelopathy Một số cỏ dại hình thành và giải phóng các chất có hại cho cây vào môitrường rễ

2.10 Sự cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng khoáng

Từ 5 – 10 % trọng lượng khô của cây là thành phần của các chất dinh dưỡng cần thiết

của cây Những vấn đề về sự cung cấp, sự hữu dụng, và sự hấp thu khác nhau của các nguyên

tố này sẽ được thảo luận trong các chương tiếp theo

2.11 Sự hiện diện của các chất hạn chế sự sinh trưởng

Sự phát triển bình thường của cây có thể bị hạn chế hay bị ngưng hoàn toàn do các độc chất Hầu hết các nguyên tố trong đất, ngay cả các chất cần thiết cho sự sinh trưởng của cây trồng, sẽ trở nên độc đối với cây khi chúng hiện diện ở nồng độ cao không bình thường trong vùng rễ Người ta chưa hoàn toàn biết là tính độc của các nguyên tố này là do hậu quả trực tiếp của những hàm lượng cao hay là do các nguyên tố này khi có nồng độ cao làm cản trở sự hấp thu các chất dinh dưỡng có tính chất hoá học tương tự

Có thể là 1 trong các chất gây độc phổ biến nhất là hàm lượng Al hoà tan cao trongđất Các nguyên tố khác có tiềm năng gây độc là Ni, Pb, Hg, Cd, Cr, Mn, Cu, Zn, Se, As, Mo,

Cl, B, và F May mắn là các vấn đề ngộ độc do các nguyên tố này trên đất nông nghiệp thìkhông thường xuyên xảy ra Chúng có thể xảy ra ở những nơi có liên quan đến hay những nơichứa chất thải, hầm mỏ, công nghiệp kim loại, các hệ thống rác thải sinh hoạt, và công nghiệpgiấy và bột giấy

Các hợp chất hữu cơ như phenol, cresols, hydrocarbons, các biến dạng của ureas, vàthuốc trừ sâu hydrocabon chlorine hoá, có thể gây độc nếu chúng hiện diện với nồng độ cao.Các hoá chất này thường không gây ra vấn đề gì nếu ở nồng độ thấp bởi vì một số vi sinh vậtđất có khả năng phân giải chúng

3 Sự sinh trưởng và các diễn tả sự sinh trưởng của cây trồng

Sự sinh trưởng được định nghĩa là sự phát triển liên tục của 1 sinh vật, và có nhiềuphương pháp diễn tả sự phát triển này Sự sinh trưởng có thể được diễn tả bằng trọng lượngchất khô, chiều cao hay đường kính thân Các nhà khoa học đã dùng rất nhiều mô hình toánhọc khác nhau để mô tả hay định nghĩa sự sinh trưởng của cây trồng Những mô hình này cóthể hữu ích trong dự đoán sự đáp ứng của cây trồng đối với các chất dinh dưỡng và các yếu tốsinh trưởng khác

Sự sinh trưởng có thể được diễn tả bằng trọng lượng khô hay chiều cao cây, có 1 quan

hệ tương đối không đổi giữa sự sinh trưởng và thời gian Có một kiểu mẫu chung đó là sựsinh trưởng gia tăng chậm trong thời gian đầu, nhưng sau đó tăng nhanh, và tiếp theo là 1 thời

kỳ sự sinh trưởng chậm lại hay không tăng nữa Vì vậy, tốc độ sinh trưởng của cây trồng thayđổi theo thời gian, và tốc độ sinh trưởng tối đa xảy ra ở 1 điểm trên đường cong nơi có độ dốclớn nhất Mặc dù dạng tổng quát của đường cong được quyết định bởi các yếu tố di truyềncho mỗi loài cây và các điều kiện môi trường, nhưng có nhiều yếu tố sinh trưởng có thể làmthay đổi dạng của đường cong sinh trưởng này

Mặc dù đường cong sinh trưởng rất hữu ích trong nghiên cứu kiểu mẫu tổng quát sựphát triển của cây trồng, nhưng chúng không chỉ thị điều gì cụ thể cả, về các yếu tố ảnhhưởng đến sự sinh trưởng như là sự cung cấp các chất dinh dưỡng, ánh sáng, CO2, và nước.Cây trồng là 1 sản phẩm của các yếu tố di truyền và môi trường Kiểu di truyền là 1 đại lượng

cố định cho 1 loài cây và quyết định tiềm năng sinh trưởng của cây trồng trong 1 môi trườngnhất định Sự sinh trưởng của cây trồng là 1 hàm số phụ thuộc vào nhiều yếu tố sinh trưởngkhác nhau, hàm số của sự sinh trưởng này có thể được diễn tả như sau:

với G= đại lượng sự sinh trưởng và x1, x2, x3,…, xn là các yếu tố sinh trưởng khácnhau

Nếu tất cả các yếu tố sinh trưởng đều đầy đủ, chỉ trừ 1 yếu tố bị thiếu, thì khi gia tăng

về lượng của yếu tố giới hạn (thiếu) này thường sẽ làm tăng sự sinh trưởng của cây trồng

Mối quan hệ này được gọi là định luật tối thiểu của Liebig Tuy nhiên, đây không phải là 1

tương quan tuyến tính đơn giản Mặc dù có sự tương quan tuyến tính xảy ra trong những phần nhỏ của đường cong năng suất, mỗi sự gia tăng của 1 yếu tố sinh trưởng sẽ làm tăng liên tiến trong sự sinh trưởng

Năm 1909, E.A Mitscherlich, 1 người Đức, là 1 trong những người đầu tiên định lượng hoá sự tương quan giữa sự đáp ứng trong sinh trưởng của cây trồng với 1 trong các yếu tố sinh trưởng tác động vào Ông ta phát biểu rằng “năng suất có thể được tăng do 1 yếu

tố sinh trưởng đơn giản ngay cả khi yếu tố này không hiện diện ở mức độ tối thiểu trong 1 thời gian dài, yếu tố này không hiện diện trong mức độ tối hảo” và rằng “khi sự gia tăng năng suất của cây trồng là do sự gia tăng của 1 yếu tố sinh trưởng đơn giản thì mức độ gia tăng năng suất tỉ lệ với mức độ gia tăng yếu tố đơn này tác động vào

3.1 Phương trình Mitscherlich.

Phương trình sinh trưởng được định nghĩa trong phần trước là sự diễn tả tổng quát mối tương quan giữa tất cả các yếu tố có liên quan đến sự sinh trưởng Mitscherlich đã đưa ra

1 phương trình mà sự sinh trưởng có tương quan đến sự cung cấp các chất dinh dưỡng Ông

ta đã nhận thấy rằng khi cây trồng được cung cấp tất cả các chất dinh dưỡng 1 cách đầy đủ, chỉ trừ 1 chất dinh dưỡng là không đầy đủ, thì sự sinh trưởng của cây trồng tỉ lệ với hàm lượng của chất này được cung cấp vào đất Sự sinh trưởng của cây trồng càng tăng khi càng tăng chất dinh dưỡng này, nhưng sự gia tăng về mặt sinh trưởng càng nhỏ dần khi tiếp tục bón chất dinh dưỡng này Mitscherlich đã diễn tả phương trình này như sau:

với dy là năng suất tăng do tăng dx yếu tố sinh trưởng x, A là năng suất tối đa có thể đạt được khi tất cả các yếu tố sinh trưởng được cung cấp với 1 lượng tối hảo, y là năng suất đạt được

do cung cấp 1 lượng yếu tố sinh trưởng x, và c là hằng số tỉ lệ có thể xem như là 1 hệ số.

Phương trình Mitscherlich có thể đơn giản thành:

Thật ra trong 2 phương trình này thì không có 1 phương trình nào đơn giản cả, nhưng

ta có thể lấy tích phân phương trình (2) bằng cách dùng logarithm thập phân:

Các ký hiệu được dùng trong phương trình này giống như trong phương trình (2) Nếu hàm này được vẽ lên đồ thị, thì đường cong thu được như hình 2.1

Năng suất tối đa

100 %

80

60

40

20

0

0 2 4 6 8 10

Số đơn vị yếu tố sinh trưởng, x Hình 2.1 Sự tương quan giữa % năng suất tối đa và sự gia tăng yếu tố sinh trưởng x.

Tính toán giá trị của hằng số tỉ lệ c Hằng số c trong phương trình 4 là 0,301 khi năng suất

tương đối là 100 % và x là hàm lượng của 1 yếu tố sinh trưởng Điều này cho thấy bởiphương trình (4):

logA - log(A - y) = cx hay log A = cx

Ý nghĩa của c là khả năng năng suất tối đa có thể đạt được khi 1 hàm lượng tương đốithấp hay tương đối cao của 1 yếu tố sinh trưởng nhất định được cung cấp Khi giá trị c nhỏ,thì cần phải cung cấp yếu tố sinh trưởng 1 lượng lớn và ngược lại

3.2 Tính toán năng suất tương đối do sự gia tăng hàm lượng của 1 yếu tố sinh trưởng

Nếu A là năng suất tối đa được cho là 100%, thì phương trình (4) đơn giản thành:

Người ta có thể xác định năng suất tương đối từ 1 số đơn vị x được cung cấp

Trong điều kiện không có 1 yếu tố sinh trưởng nào có sẵn, thì x = 0, do đó y = 0;nhưng giả sự rằng có 1 đơn vị x hiện diện Thì:

log(100 - y) = log100 – 0,301(1)log(100 - y) = 2 – 0,301

log(100 - y) = 1,699

100 - y = 50

y = 50vậy khi thêm 1 đơn vị yếu tố sinh trưởng x vào thì năng suất sẽ đạt được 50 % năng suất tốiđa

Tuy nhiên giả sử rằng có 2 đơn vị của yếu tố sinh trưởng x hiện diện Trong trườnghợp này thì:

log(100 - y) = log100 – 0,301(2)log(100 - y) = 2,000 – 0,602log(100 - y) = 1,398

100 - y = 25

y = 75

Ta có thể tính tương tự đến 10 đơn vị yếu tố sinh trưởng x Kết quả được trình bàytrong bảng 2.2 Ta dễ dàng nhận thấy rằng khi gia tăng 1 đơn vị yếu tố sinh trưởng thì năngsuất tăng 50 % so với năng suất ngay trước đó với 1 đơn vị x ít hơn cho đến 1 điểm khôngcòn sự gia tăng nữa

Bảng 2.2 Ví dụ về lợi nhuận giảm dần khi tăng yếu tố x được trình bày trong phương trình

tỉ lệ N thấp nhất Tuy nhiên, hiện nay người ta vẫn còn tiếp tục nghiên cứu để xác định 1 sựdiễn tả đơn giản hơn có thể được để dự báo 1 cách rộng rải đại lượng sinh trưởng mà cây cóthể hình thành do 1 sự cung cấp lượng chất dinh dưỡng nào đó khi các yếu tố sinh trưởngthuộc về di truyền và môi trường được mô tả 1 cách đầy đủ

3.2 Thí nghiệm nhiều yếu tố và phương trình hồi qui

Nhiều thí nghiệm về phân bón đã sử dụng kiểu thí nghiệm nhiều yếu tố Trong nhữngthí nghiệm như thế thì ảnh hưởng của 1 số mức độ phân bón khác nhau đến năng suất câytrồng được đánh giá cùng 1 lúc Ví dụ, ảnh hưởng của các mức độ bón N và P đến năng suấtcây trồng có thể nghiên cứu cùng 1 lúc trên 1 thí nghiệm Nếu có 3 mức độ N và 3 mức độ Pđược thử nghiệm, thì thí nghiệm được gọi là kiểu thí nghiệm 32 factorial và cần 9 nghiệmthức để đánh giá ảnh hưởng đến năng suất của tất cả các tương tác của N và P Một phươngtrình hồi qui được hình thành trong đó năng suất là 1 hàm số phụ thuộc vào phân bón

Khi khí hậu, đất, mật độ cây trồng, cách bón phân, và các yếu tố khác đồng nhất vàkhông đổi, những nghiên cứu như thế giúp chúng ta dự đoán nhu cầu phân bón của cây,nhưng các phương trình được hình thành từ các thí nghiệm này thì không được áp dụng rộngrải Các mô hình được hình thành từ các số liệu của những nghiên cứu này thường là kiểu môhình theo định luật lợi nhuận giảm dần, tương tự như năng suất giảm dần trong phương trìnhMitscherlich, và có thể được dùng để tính toán năng suất kinh tế tối đa hay lượng phân bóncần thiết để đạt lợi nhuận tối đa

Chúng ta cần lưu ý rằng các kỹ thuật tính toán trong phương trình hồi qui chỉ là sự xắp xếp các số liệu có sẵn trong 1 số điều kiện nhất định và có rất ít giá trị trong dự báo trongcác điều kiện khác Kỹ thuật hồi qui thường được dùng để đưa ra các khuyến cáo bón phân

3.3 Sự tương tác của các chất dinh dưỡng

Sự tương tác giữa các chất dinh dưỡng của cây trồng thường không được xem xét kỹngay cả khi chúng có thể có ảnh hưởng đáng kể đến sự sinh trưởng của cây trồng Vai tròtương tác của các chất dinh dưỡng cây trồng chỉ được nghiên cứu một cách tốt nhất trong các

thí nghiệm nhiều yếu tố trong đó mỗi chất dinh dưỡng được thử nghiệm ở 3 mức độ haynhiều hơn.

Hai hay 3 yếu tố sinh trưởng được cho là tương tác khi ảnh hưởng riêng biệt củachúng bị thay đổi do sự hiện diện của 1 hay 2 yếu tố kia Sự tương tác xảy ra khi sự đáp ứng

2 hay nhiều yếu tố được cung cấp kết hợp với nhau thì không bằng với tổng của sự đáp ứngcủa từng yếu tố riêng lẻ Có thể có tương tác thuận và tương tác nghịch trong các nghiên cứu

về độ phì nhiêu của đất Ngoài ra có những trường hợp không có sự tương tác, sự tác độngcủa các yếu tố chỉ là những tác động hỗ trợ thêm

Trong tương tác nghịch, khi 2 chất dinh dưỡng được bón kết hợp với nhau sẽ làm chonăng suất giảm hay là tăng ít hơn khi ta bón chúng riêng lẻ từng loại phân Kiểu tương tácnày cũng có thể là kết quả của sự thay thế hay ngăn cản của 1 yếu tố này đối với yếu tố khác.Vôi x P, vôi x Mo, Mo x P, và Na x K là các tương tác nghịch phổ biến, dường như có liênquan đến các ảnh hưởng của sự thay thế giữa chúng với nhau Sự thay đổi pH đất có thể gây

ra rất nhiều tương tác nơi mà 1 ion này gây trở ngại hay cạnh tranh với 1 ion khác trong sựhấp thụ và sử dụng chất dinh dưỡng của cây trồng

Tương tác thuận tương ứng với định luật tối thiểu của Liebig Nếu có 2 yếu tố bị giớihạn, hay gần bị giới hạn, thì khi cung cấp 1 yếu tố sẽ có ảnh hưởng rất ít đến sự sinh trưởng,ngược lại, khi cung cấp cả 2 yếu tố thì sẽ có ảnh hưởng rất lớn Trong điều kiện thiếu hụtnghiêm trọng của 2 hay nhiều chất dinh dưỡng, thì tất cả các loại phân bón được cung cấp sẽcho tương tác thuận rất mạnh

Sự gia tăng năng suất do bón 1 chất dinh dưỡng có thể làm giảm nồng độ của chấtdinh dưỡng thứ hai trong cây, nhưng khi năng suất tăng cao hơn nữa thì sự hấp thu chất dinhdưỡng thứ hai sẽ lớn hơn Đây là hiệu ứng pha loãng, hiệu ứng này có thể thấy rỏ trong ảnhhưởng đối kháng giữa các ion

Ngoài các tương tác giữa 2 hay nhiều chất dinh dưỡng, còn có nhiều kiểu tương táckhác; ví dụ, các chất dinh dưỡng và bệnh, các chất dinh dưỡng và kỹ thuật canh tác; chất dinhdưỡng và giống/loài; chất dinh dưỡng và ngày gieo trồng; chất dinh dưỡng và mật độ cây; vàchất dinh dưỡng và các điều kiện môi trường…

3.4 Khái niệm của Bray về tính di động của chất dinh dưỡng

Bray và các cộng sự của ông ta đã cải tiến phương trình của Mitscherlich Nói 1 cáchtóm tắt là năng suất cây trồng tuân theo định luật Mitscherlich đối với các nguyên tố như P và

K, là các nguyên tố tương đối không di động trong đất Khái niệm này dựa trên cơ sở tính diđộng chất dinh dưỡng, khái niệm này được phát biểu như sau: khi sự di động của 1 chất dinhdưỡng trong đất giảm, thì hàm lượng của chất dinh dưỡng đó cần thiết trong đất để cho 1năng suất tối đa (nhu cầu dinh dưỡng của đất) phải gia tăng từ 1 giá trị được xác định bởilượng năng suất và thành phần % tối hảo của cây trồng, cho đến 1 giá trị không đổi

Giá trị của hằng số này độc lập với lượng năng suất cây trồng, phụ thuộc vào loại câytrồng, kiểu và tỉ lệ trồng , và độ phì nhiêu tồn tại không đổi, các điều kiện đất và thời tiếttương tự Ngoài ra Bray cũng phát biểu rằng đối với 1 nguyên tố có tính di động cao như

NO3-N, thì áp dụng định luật tối thiểu của Liebig để diễn tả sự sinh trưởng của cây trồng làtốt nhất Bray đã cải tiến phương trình Mitscherloch thành:

với A, Y, và x có nghĩa như phần trên; C1 là hằng số thể hiện tính hữu hiệu của b đối vớinăng suất trong đó b là hàm lượng chất dinh dưỡng ở dạng không di động, nhưng hữu dụngđối với cây trồng, như P hay K, có thể đo được bằng các phương pháp phân tích đất thíchhợp; và C là hệ số của x, với x là dạng của chất dinh dưỡng b trong phân được bón vào

Bray đã chỉ ra rằng C1 và C là chuyên biệt và tương đối không đổi trên 1 vùng rộng,bất kể năng suất và mùa vụ cho những cây trồng sau: bắp, lúa mì và đậu nành Tuy nhiên đốivới các chất dinh dưỡng không di động, thì khi các yếu tố này thay đổi giá trị rất lớn trongcác loại đất, mật độ cây trồng và kiểu trồng, và dạng và sự phân bố Vì thế, khi các biện pháp

kỹ thuật quản lý và phương pháp bón phân thay đổi để đạt năng suất cao, các giá trị này vàphải được nghiên cứu lại.

3.5 Những giới hạn trong việc áp dụng các mô hình diễn tả sự sinh trưởng

Rất nhiều phương trình hay hàm số dùng để mô tả mối quan hệ giữa sự sinh trưởngcủa cây trồng và các chất dinh dưỡng được bón vào Steenbjerg và Jakobsen, người Đan

mạch, trong nghiên cứu về sự biến động giữa các đường cong sinh trưởng, chỉ ra rằng “ các

hằng số trong các công thức không phải là hằng số bởi vì các biến trong các công thức không phải là các biến độc lập” Các tương tác của các chất dinh dưỡng rỏ ràng là có ảnh

hưởng đến dạng của đường cong năng suất Các tương tác bao gồm các tương tác của các yếu

tố môi trường như đã thảo luận ở trên Sự thay đổi về hình dạng và vị trí của đường congquan hệ giữa năng suất và chất dinh dưỡng bón vào với sự thay đổi của các yếu tố môi trường

là quan trọng nhất đối với các nhà nông học Hiểu những tương tác giữa các yếu tố sinhtrưởng ảnh hưởng đến cây trồng này là rất quan trọng để xác định các biện pháp kỹ thuậtquản lý cây trồng và đất cần thiết để đạt được năng suất có lợi cao nhất trong sản xuất câytrồng

Thuật ngữ yếu tố sinh trưởng giới hạn thường được dùng trong môn học này, đã đượctrình bày rỏ ràng bằng sụ biến động tự nhiên của các đường cong Ví dụ, nếu 1 cây trồngkhông đủ ẩm, khi bón 1 lượng phân bón thì sẽ cho 1 năng suất thấp hơn là trường hợp câytrồng đủ ẩm Một ví dụ khác và là 1 ví dụ quan trọng, là bón phân cho cây trồng trên đất quáchua Nếu không bón vôi thì độ chua là yếu tố giới hạn làm giảm cả năng suất và lợi nhuậncủa người nông dân Nói lên tầm quan trọng đối với thực tế đồng ruộng của khái niệm kiểusinh trưởng và nó có thể thay đổi như thế nào do các yếu tố giới hạn khác nhau có thể khôngphải là quá cường điệu

4 Áp dụng mô hình hoá trong nghiên cứu độ phì nhiêu của đất

Sự sử dụng máy tính trong nông nghiệp là rất quan trọng để phân tích các quyết địnhtrong quản lý trước khi được áp dụng trên đồng ruộng Các mô hình đã hình thành, cung cấpcác thông tin về sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng trong nhiều tình huống khác nhau.Các biện pháp kỹ thuật như làm đất; ngày gieo trồng; liều lượng phân bón; thời gian bón;phương pháp bón; lịch tưới nước; và vv… có thể được tính toán bằng các mô hình trên máytính, và đầu ra (năng suất) từ các hoàn cảnh khác nhau có thể được thử nghiệm trước, trướckhi bắt đầu tiến hành gieo trồng trên đồng ruộng

Các nhà nghiên cứu sử dụng mô hình để thử nghiệm các sự thay đổi khác nhau đểgiúp họ bảo đảm rằng trong giới hạn của các nghiệm thức xử lý có đủ để thử giả thuyết haykhông Nông dân sẽ áp dụng các biện pháp đã được thử nghiệm này để giúp họ giảm bớtnguy cơ rủi ro và đạt lợi nhuận cao Mô hình thật ra chỉ là 1 tình huống được tính toán trướcđiều mà chúng ta biết về những sự thay đổi đã nghiên cứu

Khi 1 mô hình được dùng để dự báo, hay mô phỏng, thì khả năng hiện thực của nó chỉtốt khi các dữ liệu được sử dụng có mức độ tin cậy cao Các thông tin càng chính xác và càngphức tạp, thì mô phỏng càng hiện thực Trong tiến trình chạy mô hình, các nhà nghiên cứuhay nông dân có thể khám phá những điểm yếu trong mô hình hay trong dữ liệu và có thểtránh những lỗi lầm đắt giá trước khi áp dụng trên đồng ruộng

Một kỹ thuật mới đi trước 1 bước với máy tính, cho phép máy tính vẽ ra những kếtluận và giải đoán Các hệ thống chuyên gia (expert systems), 1 dạng của sự thông minh nhântạo, đưa ra các sự kiện, dữ kiện, mô hình, và các ý tưởng của nhiều chuyên gia trên các lãnhvực khác nhau quan tâm đến các mối quan hệ đang được nghiên cứu Hệ thống chuyên gia lấycác thông tin và phát triển thành 1 bộ các qui luật và xác định xác suất sẽ xảy ra, với nhiềutình huống khác nhau

Trong khi các hệ thống chuyên gia là tương đối mới trong nông nghiệp, nhưng chúng

đã được sử dụng trong y học và trong cơ khí nhiều năm qua Một lần nữa cần nhấn mạnh là,

mô hình hoá trong nghiên cứu độ phì nhiêu của đất bị hạn chế do nguyên nhân chính là tínhchính xác và phức tạp của các dữ liệu, thông tin do chúng ta thu thập và đưa vào máy tính.

Mô hình là kỹ thuật cần phải được thử nghiệm nhiều hơn nữa để có thể được chấpnhận 1 cách rộng rãi Nhưng có rất nhiều thành công, và mô hình là 1 dụng cụ quan trọng cho

sự phát triển các kỹ thuật quản lý cây trồng Máy tính thực hiện chi tiết các phân tích những

sự thay đổi 1 cách kỹ lưỡng Chúng là những dụng cụ quản lý quan trọng đối với nhà nghiêncứu và nông dân, nhưng không bao giờ thay thế được những tiến trình suy nghĩ của cá nhân,

mà chỉ bổ sung vào nó nhiều suy nghĩ có thể được xem là hình thành nên những quyết định

BÀI 2 CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG CẦN THIẾT CHO CÂY TRỒNG

1 Sự cần thiết của các nguyên tố trong dinh dưỡng cây trồng

Một nguyên tố khoáng được xem là cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của câytrồng khi nguyên tố đó liên quan đến các chức năng trao đổi chất trong cây trồng, và câytrồng không thể hoàn tất chu kỳ sống nếu thiếu hụt một chất dinh dưỡng nào đó, và sự thiếuhụt này có thể điều chỉnh hay ngăn chặn bằng cách cung cấp chất dinh dưỡng đó cho cây.Ngoài yếu tố dinh dưỡng các triệu chứng thiếu dinh dưỡng có thể còn do nhiều yếu tố khácgây ra, vì vậy trong công việc chuẩn đoán cần lưu ý tất cả các hiện tượng thiếu dinh dưỡngcủa cây trồng Các thuật ngữ sau đây được sử dụng phổ biến để diễn tả các mức độ chất dinhdưỡng trong cây trồng

Hình 2.2 Mối quan hệ giữa hàm lượng của các nguyên tố tối cần thiết đối với sự phát

triển hay năng suất của cây

Thiếu dinh dưỡng: khi nồng độ của một nguyên tố trong cây thấp, làm giảm năng

suất nghiêm trọng và các triệu chứng này biểu hiện ra ngoài một cách rõ ràng Sự thiếu hụtnghiêm trọng có thể làm cây bị chết Nhưng với mức độ thiếu hụt trung bình hay nhẹ, cáctriệu chứng có thể không biểu hiện ra ngoài nhưng năng suất bị giảm

Nồng độ tới hạn (nồng độ ngưỡng): khi nồng độ chất dinh dưỡng trong cây thấp

hơn mức độ này, nếu được bón phân sẽ làm tăng năng suất và phẩm chất Mức độ tới hạnkhác nhau giữa các loại cây trồng và giữa các chất dinh dưỡng nhưng mức độ tới hạn này đềunằm trong khoảng trung gian giữa mức độ thiếu và đủ của chất dinh dưỡng đó

Đầy đủ dinh dưỡng: là mức độ chất dinh dưỡng trong cây thỏa mãn nhu cầu dinh

dưỡng của cây, với mức độ này, nếu bón thêm phân vào sẽ không làm tăng thêm năng suấtnhưng có thể làm tăng nồng độ chất dinh dưỡng đó trong cây Thuật ngữ tiêu thụ xa xỉthường được dùng để miêu tả sự hấp thu dinh dưỡng của cây trồng nhưng sự hấp thu nàykhông ảnh hưởng đến năng suất

Mức độ thừa hay gây độc: là nồng độ các nguyên tố cần thiết hay bất cứ một nguyên

tố nào đó cao đủ để làm giảm sự sinh trưởng và năng suất của cây trồng Nồng độ dinh dưỡngthừa có thể gây ra sự mất cân bằng giữa các chất dinh dưỡng cần thiết khác, sự mất cân bằngnày có thể gây giảm năng suất