- Tính huỳnh quang: Khi quan sát ánh sáng phản xạ từ dung dịch diệp lục thấy dung dịch có màu huyết dụ, nếu tắt nguồn sáng thấy dung dịch có màu xanh như cũ.
5. Quang hợp và năng suất cây trồng
5.1. Quang hợp quyết định năng suất cây trồng
Sản phẩm nông nghiệp chúng ta thu hoạch là đường, tinh bột, protein, chất béo… Nếu phân tích thành phần hoá học của sản phẩm thu hoạch thì ta được các số liệu sau: C chiếm 45% chất khô, O chiếm 42-45%, H khoảng 6,5%, tổng cộng 3 nguyên tố này trong sản phẩm là 93-95% khối lượng chất khô. Phần còn lại chiếm khoảng dưới 10% là các nguyên tố khoáng. Như vậy, khoảng 90-95% sản phẩm thu hoạch cây lấy từ khí CO2 và H2O thông qua hoạt động quang hợp của lá cây. Chính vì vậy mà ta nói rằng quang hợp quyết định khoảng 90-95% năng suất cây trồng.
Ở giai đoạn sinh trưởng mạnh nhất, cây tích luỹ trung bình từ 80-150kg/ha/ngày đêm. Cũng trong thời gian này, rễ cây lấy được từ đất từ 1-2kg N, 0,25-0,5 kg photpho, 2- 4 kg kali và 2-4kg các nguyên tố khác, tổng cộng từ 5-10kg chất khoáng. Nhờ bộ lá mà cây đồng hoá được từ 150-300 kg, cũng có thể đạt tới 1000-1500kg CO2 để chuyên hoá thành chất hữu cơ tích luỹ trong cây nhờ quá trình quang hợp.
Các nguyên tố khoáng (chỉ chiếm dưới 10% trong sản phẩm) có nhiệm vụ cấu tạo nên bộ máy quang hợp và kích thích hoạt động quang hợp để tổng hợp nên các chất hữu cơ tích luỹ vào các sản phẩm thu hoạch. Vì hoạt động của bộ máy quang hợp quyết định 90-95% năng suất cây trồng nên tất cả các biện pháp điều chỉnh năng suất cây trồng đều phải thông qua điều chỉnh hoạt động của bộ máy quang hợp. Năng suất cây trồng gồm hai loại: năng suất sinh vật học và năng suất kinh tế. Năng suất sinh vật học được quyết định bởi quá trình quang hợp; năng suất kinh tế bao gồm cả quá trình quang hợp, hiệu quả của việc vận chuyển và tích luỹ chất hữu cơ về cơ quan kinh tế.
5.2. Năng suất sinh vật và biện pháp nâng cao năng suất sinh vật học
Năng suất sinh vật học là tổng lượng chất khô mà cây trồng tích luỹ được trên một đơn vị diện tích đất trồng trọt trong một thời gian nhất định (vụ, năm, hay chu kỳ sinh trưởng) gọi là năng suất sinh vật học. Năng suất sinh vật học chủ yếu do hoạt động quang hợp tích luỹ lại trong tất cả các cơ quan bộ phận của cây.
Các biện pháp nâng cao năng suất sinh vật học bao gồm: nâng cao diện tích lá, tăng cường hoạt động quang hợp và điều chỉnh thời gian quang hợp.
Bề mặt lá chính là cơ quan quang hợp để tạo ra các chất hữu cơ tích luỹ vào các cơ quan kinh tế tạo nên năng suất cây trồng. Vì vậy, về nguyên tắc thì tăng diện tích lá là biện pháp quan trọng để tăng năng suất cây trồng.
Chọn giống có hệ số lá tối ưu cao là một hướng quan trọng của các nhà chọn tạo giống.
Sử dụng phân bón, đặc biệt là phân đạm, để tăng nhanh chóng diện tích lá. Tuy nhiên không nên lạm dụng quá nhiều phân đạm mà nên bón cân đối với P và K.
Điều chỉnh mật độ là biện pháp đơn giản nhất để tăng diện tích lá. Tuỳ theo giống, mức độ thâm canh, độ màu mỡ của đất…mà ta xác định mật độ thích hợp, sao cho khi khi phát triển tối đa, quần thể có diện tích lá tối ưu.
Ngoài ra, cần phòng trừ sâu bệnh tấn công vào bộ lá và có biện pháp kéo dài tuổi thọ của lá.
Điều chỉnh hoạt động quang hợp
Cường độ quang hợp được tính bằng lượng CO2 cây hấp thu hoặc lượng O2 cây thải ra hay lượng chất hữu cơ cây tích luỹ trên một đơn vị diện tích lá trong một đơn vị thời gian.
Cường độ quang hợp đánh giá khả năng hoạt động quang hợp của các quần thể cây trồng khác nhau. Nó là một chỉ tiêu thay đổi rất nhiều tuỳ thuộc vào giống, các cơ quan khác nhau, giai đoạn sinh trưởng, điều kiện ngoại cảnh…
Hiệu suất quang hợp là lượng chất khô cây trồng tích luỹ được trên 1m2 lá trong thời gian 1 ngày đêm. Hiệu suất quang hợp được tính theo công thức:
Hiệu suất quang hợp đánh giá khả năng tích luỹ của quần thể cây trồng (lượng chất hữu cơ tạo ra trong quang hợp - lượng chất hữu cơ tiêu hao trong hô hấp) nên nó phản ánh năng suất cây trồng.
Hiệu suất quang hợp cũng thay đổi theo các giai đoạn sinh trưởng của cây. Thường thì giai đoạn nào có hoạt động quang hợp mạnh nhất thì có hiệu suất quang hợp cao nhất.
Biện pháp nâng cao cường độ và hiệu suất quang hợp
Chọn giống có hoạt động quang hợp tối ưu: cường độ và hiệu suất quang hợp cao. Đây là một hướng chọn tạo giống dựa trên hoạt động sinh lý của cây cân được quan tâm nhiều hơn.
Tạo mọi điều kiện để cây trồng hoạt động quang hợp tốt nhất, nhất là vào giai đoạn hình thành năng suất kinh tế. Các biện pháp được áp dụng như bố trì thời vụ tốt nhất, bón phân cân đối và hợp lý, bảo đảm đầy đủ nước nhất là giai đoạn ra hoa, kết quả và hình thành cơ quan dự trữ, phòng trừ sâu bệnh hại cây trồng…
Điều chỉnh thời gian quang hợp
Thời gian quang hợp của cây bao gồm thời gian quang hợp trong ngày, trong năm và tuổi thọ của cơ quan quang hợp, chủ yếu là tuổi thọ của lá.
Thời gian quang hợp trong ngày của các nước nhiệt đới thường ngắn hơn các nước ôn đới nên năng suất cây trồng của ta thường thấp hơn các nước ôn đới.
Tuy nhiên thời gian quang hợp trong năm của các nước nhiệt đới dài hơn nhiều. Các nước ôn đới thường có một vụ trồng trọt trong năm. Các nước nhiệt đới có thể tận dụng thời gian quang hợp suốt năm, bố trí nhiều vụ trồng trọt trong năm và có thể xen canh gối vụ để tận dụng năng lượng ánh sáng mặt trời…
Tuồi thọ của lá cũng được xem là thời gian quang hợp của cây trồng. Trong các lá thì các lá cuối cùng như lá đòng có ý nghĩa rất quan trọng vì gần như toàn bộ sản phẩm quang hợp của chúng được vận chuyển tích luỹ vào các cơ quan kinh tế. Vì vậy nhìn hình thái của lá đòng ta có thể dự đoán được năng suất của ruộng lúa.
Biện pháp kéo dài tuổi thọ của lá chủ yếu là bón phân đầy đủ và cân đối giữa N:P:K, bảo đảm đầy đủ nước và phòng trừ sâu hại lá…
5.3. Năng suất kinh tế và biện pháp nâng cao năng suất kinh tế của cây trồng
Năng suất kinh tế là lượng chất khô mà cây trồng tích luỹ ở các bộ phận có giá trị kinh tế lớn nhất đối với con người trên một đơn vị diện tích trồng trọt trong một khoảng thời gian (vụ, mùa, năm…)
Tuỳ theo cây trồng khác nhau mà năng suất kinh tế cũng khác nhau. Năng suất kinh tế chính là mục đích trồng trọt của con người, vì thế chúng ta phải sử dụng mọi biện pháp thâm canh để nâng cao năng suất kinh tế.
Muốn nâng cao năng suất kinh tế phải nâng cao năng suất sinh vật học và hệ số kinh tế.
Năng suất kinh tế được quyết định chủ yếu bởi quá trình vận chuyển và tích luỹ các chất hữu cơ về cơ quan kinh tế. Trong phần trên đã đề cập đến biện pháp nâng cao năng suất sinh vật. Do đó ở đây chỉ nêu biện pháp nâng cao hệ số kinh tế.
Chọn tạo giống có hệ số kinh tế cao (Kkt)
Kkt là một chỉ tiêu phản ánh đặc tính cảu giống. Chọn giống có Kkt cao là một hướng quan trọng của các nhà tạo giống cây trồng. Ngày nay có rất nhiều giống có hệ số kinh tế khá cao, tỷ lệ bông, hạt, củ, quả…rất lớn nên năng suất của chúng thường cao. Nước là yếu tố rất quan trọng đối với sự sinh trưởng và đặc biệt là sự vận chuyển các chất hữu cơ từ thân, lá về các cơ quan dự trữ (hạt, củ, quả, bắp…). Do đó trong giai đoạn hình thành cơ quan kinh tế nếu thiếu nước chẳng những quá trình thụ tinh, kết hạt kém mà quan trọng là kìm hãm tốc độ vận chuyển vật chất về cơ quan kinh tế nên hạt lép, lửng, khối lượng hạt nhỏ và năng suất kinh tế giảm. Nếu gặp hạn sẽ làm ngừng vận chuyển chất hữu cơ cũng như có thể làm thay đổi chiều hướng dòng vận chuyển. Hiện tượng “chảy ngược dòng” các chất hữu cơ từ cơ quan dự trữ về cơ quan dinh dưỡng ảnh hưởng nghiêm trọng đến năng suất kinh tế. Do đó việc đảm bảo đủ nước, nhất là trong thời gian hình thành cơ quan kinh tế có ý nghĩa quyết định trong việc tăng năng suất kinh tế của cây trồng.
Phân bón cũng có tác dụng tăng cường dòng vận chuyển vật chất về cơ quan dự trữ. Trong các loại phân bón, phân kali có ý nghĩa quan trọng trong việc huy động dòng chất hữu cơ chảy về cơ quan dự trữ. Vì vậy K có mặt rất nhiều trong mô libe. Kali là nguyên tố mang lại hiệu quả cao đối với tất cả cây trồng, nhưng đặc biệt là cây lấy bột, đường (khoai tây, khoai lang, mía, củ cải đường…). k làm tăng hàm lượng đường, tinh bột, làm củ mẩy, hạt chắc và quả ngọt hơn…
Đối với cây họ đậu (lạc, đậu tương, đậu cove, đậu đũa…) không thể thiếu photpho. Vì vậy trong sản xuất nông nghiệp, bón phân lân mang lại hiệu quả cao đối với cây họ đậu.
Các nguyên tố vi lượng khác như: Cu, Zn, B, Mo, Mn…tham gia vào cấu trúc và kích thích hoạt động của hầu hết các enzym trong quang hợp cũng như ảnh hưởng tốt đến sự vận chuyển các sản phẩm quang hợp về cơ quan kinh tế, làm tăng năng suất kinh tế của cây trồng.
Việc sử dụng phân bón lá chứa các nguyên tố vi lượng và các chất điều hào sinh trưởng thực vật là biện pháp kích thích dòng vận chuyển chất hữu cơ về tích luỹ trong các cơ quan dự trữ…
Ngoài ra, việc bố trí thời vụ một cách hợp lý cho từng loại cây trồng để lúc hình thành cơ quan kinh tế có các điều kiện sinh thái thuận lợi nhất (nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng…) cho quá trình thụ phấn, thụ tinh và tích luỹ vào cơ quan dự trữ.
Việc phòng trừ sâu bệnh kịp thời sẽ tạo điều kiện cho cây tích luỹ tốt, góp phần tăng năng suất kinh tế…