Phân bón là yếu tố quan trọng hàng đầu trong sản xuất nông nghiệp, nó có ý nghĩa rất lớn trong việc nâng cao năng suất, phẩm chất nông sản. Theo Hiệp hội phân bón quốc tế trong cây trồng chứa 92 nguyên tố tự nhiên, nhưng chỉ cần 16 nguyên tố để tăng trưởng tốt, 13 trong số này là những nguyên tố dinh dưỡng vô cơ chủ yếu được lấy từ đất hoặc do con người cung cấp. Một số nguyên tố dinh dưỡng khác như Na, Si, Co có ảnh hưởng tốt đối với một số cây trồng nhưng không phải là những chất chủ yếu (Lê Văn Tri, 2002) [33].
Năm 1938, Sack và Knop đã tiến hành phương pháp trồng cây trong dung dịch dinh dưỡng để tìm ra các nguyên tố mà cây cần. Các ông đã kết luận cây cần 10 nguyên tố để sinh trưởng phát triển bình thường. Đó là: Oxy, Hydro, Nitơ, Photpho, Kali, Canxi, Magie, Lưu huỳnh và Sắt. Với sự phát triển của các phương pháp nghiên cứu, ngày nay con người đã phát hiện ra một cách chính xác các nguyên tố thiết yếu của cây trồng, bao gồm 16 nguyên tố: C, H, O, N, K, Ca, Mg, P, S, Fe, Cu, Mn, Zn, Mo, B, Cl. Trong đó 7 nguyên tố sau cùng cây cần một lượng rất thấp nên được gọi là các nguyên tố vi lượng, các nguyên tố còn lại gọi là nguyên tố đa lượng (Hoàng Minh Tấn và cộng sự, 2000) [22].
Theo Đặng Văn Đông (2004) [8], các loại phân hữu cơ (phân bắc, phân
chuồng, nước giải, phân vi sinh…), phân vô cơ (đạm, lân, kali) và phân vi lượng (Cu, Mn, Fe, B, Zn, Co)…có ý nghĩa hết sức quan trọng đối với sinh trưởng, phát triển, năng suất, chất lượng của hoa đồng tiền.
2.6.1.1 Vai trò của phân hữu cơ
Phân hữu cơ bao gồm các loại phân bắc, phân chuồng, phân xanh, nước giải, xác bã các loại động thực vật, phân rác…Các loại phân này có tác dụng giúp cây sinh trưởng tốt bền, khoẻ, hoa đẹp. Tuy nhiên, phân hữu cơ có nhược điểm là tác dụng chậm, gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy, trong sản xuất người ta thường ngâm ủ phân hữu cơ với lân vi sinh cho hoai mục để bón lót hoặc bón thúc (Nguyễn Xuân Linh, Nguyễn Thị Kim Lý, 2005)[15].
2.6.1.2 Vai trò của phân vi sinh vật
Phân bón vi sinh vật (phân vi sinh) là sản phẩm chứa vi sinh vật sống đã được tuyển chọn có mật độ phù hợp, thông qua các hoạt động sống của chúng tạo nên các chất dinh dưỡng mà cây trồng có thể sử dụng được (N, P, K, Fe, S…) hay các hoạt chất sinh học, góp phần nâng cao năng suất, chất lượng, nông sản. Phân vi sinh vật không những mang lại hiệu quả kinh tế cao cho người sử dụng mà còn có tác dụng tích cực trong việc cải thiện môi trường và phát triển bền vững.
2.6.1.3 Vai trò của phân vô cơ a. Phân đạm
Đạm là yếu tố quan trọng hàng đầu đối với cây trồng nói chung và cây đồng tiền nói riêng. Đạm tham gia vào thành phần chính của hàng loạt các chất quan trọng trong cơ thể thực vật như (Protein, Acid nucleic, cấu trúc của diệp lục, nguyên sinh chất, Phytohormon, phytocrom và Vitamin), quyết định các quá trình trao đổi chất, những biến đổi sinh hoá, sinh lý và quá trình sinh trưởng, phát triển của cây (Hoàng Minh Tấn và cộng sự, 2000) [22].
Đối với cây đồng tiền, thiếu đạm cây sinh trưởng kém, phát dục nhanh,
cây nhỏ, ra hoa nhanh, chất lượng kém, lá bị vàng, cuống hoa nhỏ. Nghiêm trọng hơn cây có thể ngừng sinh trưởng, rễ bị đen và cây khô chết. Thừa đạm cây sinh trưởng thân lá mạnh nhưng vóng, mềm và yếu, dễ bị đổ ra hoa muộn hoặc không ra hoa, sâu bệnh phát sinh, phát triển nhiều. Đồng tiền cần nhiều đạm vào giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng (tức là lúc cây còn nhỏ đến khi phân hoá mầm hoa) (Đặng Văn Đông, 2004) [8].
b. Phân lân
Trong tự nhiên lân tồn tại ở hai dạng lân vô cơ và lân hữu cơ. Trong cây, lân tồn tại chủ yếu là dạng hữu cơ, chỉ một phần nhỏ ở dạng vô cơ.
Lân tham gia vào sự hình thành nucleoproteit của nhân tế bào, lân có mặt trong photphatit chất giữ vai trò quan trọng trong việc kiến tạo nên membran (plasmalem, tonoplast và membran của tất cả các cơ quan trong tế bào). Lân có tác dụng lớn trong việc tạo thành tính thấm của tế bào và hình thành áp suất thẩm thấu. Hoạt động của enzyme phụ thuộc rất lớn vào sự có mặt của lân. Cùng với vitamin lân đã tham gia tạo thành một số enzyme quan trọng trong quá trình trao đổi chất (NAD, NADP, FAD...) vì nó tham gia trong việc xây dựng nên ATP là hợp chất giàu năng lượng cần cho các quá trình sinh lý, sinh hoá trong cơ thể thực vật diễn ra được bình thường (Hoàng Minh Tấn và cộng sự, 2000) [22]. Vì vậy, các bộ phận thân, lá, rễ, hoa đều cần lân. Lân giúp cho cây sinh trưởng phát triển mạnh, cây con khoẻ, tỷ lệ sống cao, thân cứng, hoa bền, màu sắc đẹp.
Thiếu lân đường trong lá tăng, lá già tăng, lá có màu xanh tím, màu tím từ mép lan dần vào phía trong mặt lá, hoa tự nhỏ, cuống hoa ngắn, ít hoa chóng tàn, màu sắc nhợt nhạt, khả năng chống chịu kém. Trong quá trình sinh trưởng của cây, đồng tiền cần nhiều lân vào giai đoạn sinh trưởng sinh thực (tức thời kỳ hình thành nụ và hoa) (Đặng Văn Đông, 2004) [8].
c. Phân Kali
Kali có tác dụng điều chỉnh các đặc tính lý hoá học của keo nguyên sinh chất, là nhân tố điều chỉnh sự đóng mở khí khổng nên có tác dụng điều chỉnh sự trao đổi nước trong cây, có ý nghĩa quan trọng trong sự hình thành sức trương của tế bào, điều chỉnh dòng vận chuyển trong libe, hoạt hoá hàng loạt các enzyme trong tế bào chất như RuDP-cacboxylaza, nitratriductaza, ATPaza…(Hoàng Minh Tấn và cộng sự, 2000) [22].
Trong cây đồng tiền non và trước khi ra hoa có rất nhiều kali. Ở trong mô thực vật, kali tồn tại dưới dạng ion ngậm nước. Nhờ hình thức tồn tại này kali rất linh động, nó có thể chuyển được ngay trong các cấu trúc tế bào và thường giữ mối quan hệ với nồng độ canxi và natri ở mức tương đối ổn định.
Kali xâm nhập vào tế bào làm tăng tính thấm của màng đối với nhiều chất, ảnh hưởng mạnh tới quá trình trao đổi gluxit, đến trạng thái nguyên sinh chất của tế bào. Từ đó giúp cho sự tổng hợp và vận chuyển các chất đường bột cho cây.
Thiếu kali cây có biểu hiện như lá hơi ngắn, bản lá hẹp, xuất hiện những chấm đỏ, lá bị khô (cháy) rồi rũ xuống. Đối với mía thiếu kali việc vận chuyển đường trong lá mía giảm, tốc độ vận chuyển giảm một nửa so với bình thường.
Đối với cây đồng tiền trong quá trình sinh trưởng cần kali vào thời kỳ kết nụ và nở hoa. Nếu thiếu kali đầu chóp lá già, bắt đầu vàng chết khô. Đồng thời lá xuất hiện các đốm bị “luộc”, cuống hoa mềm ra không đứng lên được, màu sắc nhợt nhạt, cánh mềm, hoa chóng tàn. (Đặng Văn Đông, 2004) [8].
d. Vai trò của các nguyên tố trung lượng
- Vai trò của Canxi: Canxi tham gia vào sự hình thành tế bào và sinh trưởng ở giai đoạn giãn. Canxi kết hợp với acid pectinic tạo thành pectat canxi, chất này như một vật liệu xây dựng thành tế bào và có mặt ở các lớp giữa các tế bào, ở thành tế bào lông hút và ống phấn. (Hoàng Minh Tấn và
cộng sự, 2000) [22]. Ngoài ra , canxi còn có vai trò quan trọng trong việc hình thành membran tế bào, hoạt hoá nhiều enzyme: Phospholipaza, argininkinaza, adenosin triphosphataza, andenylkinaza…
Nếu thiếu canxi trên lá non xuất hiện những đốm màu xanh nhạt, nghiêm trọng hơn lá non và đỉnh sinh trưởng bị chết khô nhưng lá già vẫn duy trì được trạng thái bình thường. Thiếu canxi còn ảnh hưởng đến sự hình thành vách tế bào, do vậy cuống lá, cuống hoa bị mềm không đứng lên được.
Canxi giúp cho cây đồng tiền tăng khả năng chịu nhiệt, hạn chế tác dụng độc của acid hữu cơ. Ngoài ra, canxi còn có tác dụng giảm chua, tăng độ phì của đất, tạo điều kiện cho cây phát triển tốt hơn.
- Vai trò của Magie: Magie có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi gluxit và quang hợp của cây trồng. Magie tham gia cấu tạo nên phân tử diệp lục, chất quyết định hoạt động quang hợp. Hàm lượng magie của diệp lục chiếm tới 10% lượng magie của lá. Ngoài ra, magie còn đóng vai trò hoạt hoá rất nhiều enzyme trong các phản ứng trao đổi gluxit, đặc biệt các phản ứng có liên quan tới ATP (Hoàng Minh Tấn và cộng sự, 2000) [22].
Đối với cây đồng tiền thiếu magie lá bị giòn, cong queo, thậm chí biến đỏ, lá mới ra ít và nhỏ, cuống lá dài và nhỏ, gân lá non gồ lên, sự hình thành hoa bị ức chế, hoa nhỏ (Đặng Văn Đông, 2004) [8].
- Vai trò của Lưu huỳnh: Trong cây lưu huỳnh đóng vai trò của chất cấu tạo vì lưu huỳnh tham gia thành phần của acid amin, protein và coenzyme A.
Lưu huỳnh cần cho các quá trình quang hợp, quá trình hô hấp, việc cố định đạm của vi sinh vật cộng sinh, tham gia tạo thành tritecpen, esgosterol, lanosterol. Do vậy ảnh hưởng đến mùi vị của nhiều loại rau quả như hành tỏi.
Lưu huỳnh không có trong thành phần diệp lục nhưng lại rất cần thiết cho việc hình thành diệp lục. Cây thiếu lưu huỳnh có dáng khẳng khiu, thấp bé một cách đặc biệt. Các lá non có màu xanh lục nhạt đến vàng sáng. Cây bộ
đậu thiếu lưu huỳnh thì nốt sần hình thành kém. Cây không đủ lưu huỳnh thì quả và hạt thành thục muộn hơn (Vũ Hữu Yêm, 1998) [40].
e. Các nguyên tố vi lượng
Các nguyên tố vi lượng chỉ chiếm 0,05% vật chất sống của cây nhưng nó lại đóng vai trò sinh lý đặc biệt quan trọng trong cây (Hoàng Đức Cự, 1995) [3]. Tuy cây không cần nhiều nhưng mỗi nguyên tố đều có vai trò xác định và không thể thay thế trong đời sống của cây trồng (Vũ Hữu Yêm, 1998) [40].
Theo Nguyễn Xuân Hiển và cộng sự (1997) [11] cho biết: thừa hoặc thiếu quá mức một nguyên tố này hay nguyên tố khác trong một vùng sinh thái khác nhau làm xuất hiện các triệu chứng có tính địa phương. Các nguyên tố vi lượng đóng vai trò là chất xúc tác, là nhóm ngoại của enzyme hoặc là chất hoạt hoá của hệ enzyme cho các quá trình sống của cây. Trong đó vai trò quyết định nhất của các nguyên tố vi lượng đối với cây là hoạt hoá hệ enzyme. Nguyên tố vi lượng còn làm thay đổi đặc tính lý hoá của chất nguyên sinh, ảnh hưởng đến tốc độ và chiều hướng của các phản ứng sinh hoá.
Theo Đường Hồng Dật (2003) [5] đối với cây có 6 nguyên tố vi lượng được xem là thiết yếu: sắt (Fe), kẽm (Zn), Mangan (Mn), đồng (Cu), Bo (B), Molipden (Mo). Các nguyên tố vi lượng có vai trò rất lớn đối với sinh trưởng và phát triển của cây, chúng góp phần nâng cao chất lượng nông sản. Bón phân vi lượng thường đem lại hiệu quả kinh tế cao.
- Vai trò của sắt (Fe): Sắt có vai trò đặc biệt quan trọng trong đời sống cây trồng. Sắt có mặt trong các hợp chất porphyril khác nhau như Xytocrom, nhóm hoạt động của các enzyme như catalaza, peroxydaza và trong các leghemoglobin. Ngoài ra, sắt còn có mặt trong các hợp chất không có cấu trúc Hem khác như Ferredoxin.
Sắt tuy không tham gia vào thành phần của diệp lục nhưng lại rất cần
cho sự tổng hợp diệp lục. Triệu chứng khi cây thiếu sắt phiến lá có màu vàng nhạt, gân lá bị trắng, cây ngừng sinh trưởng.
- Vai trò của Đồng (Cu): Tham gia vào thành phần của các enzyme như polyphenol oxydaza, superoxit dismutaza, xytocrom oxydaza, phenolaza…Những enzyme này tham gia tích cực vào các phản ứng oxy hóa khử, đặc biệt là các phản ứng tối trong quá trình quang hợp (Hoàng Minh Tấn và cộng sự, 2000) [22].
Theo Đường Hồng Dật (2002) [5], đồng tham gia vào thành phần cấu tạo của enzyme thúc đẩy chức năng hô hấp, chuyển hoá các chất trong cây.
Đồng thúc đẩy quá trình hình thành vitamin A trong cây, loại vitamin rất cần cho sự phát triển bình thường của hạt. Đồng làm tăng hoi lực của kẽm, Mangan, Bo.
Đồng có tác dụng bảo vệ diệp lục khỏi bị phá huỷ, làm tăng quang hợp.
Bón đồng sunphat hay các phế liệu của nhà máy luyện đồng có tác dụng làm tăng năng suất cây trồng. Ngoài việc bón đồng vào đất có thể phun lên cây hoặc tẩm hạt đều có hiệu quả (Hoàng Minh Tấn và cộng sự, 2000) [22].
Cây thiếu đồng lá và hoa dài, vàng, mềm, cây sinh trưởng chậm (Nguyễn Xuân Linh, Nguyễn Thị Kim Lý, 2005) [15]. Đối với cây đồng tiền thiếu đồng lá non bị gãy cong, cây bắt đầu khô từ đỉnh ngọn sau đó cả cây bị chết.
- Vai trò của Mangan: Mangan đóng vai trò rất quan trọng trong cây như cofacto của nhiều enzyme malatdehdrogenaza, oxalatsuxinat decacboxylaza, hoạt hoá đặc biệt cho nhiều enzim của chu trình Krebs và quá trình khử Nitrat. Trong quá trình này, Mangan hoạt hoá cho các enzim nitrit reductaza và hydro xylamin reductaza (Hoàng Minh Tấn và cộng sự, 2000) [22].
Mangan có tác dụng làm tăng hiệu lực của phân lân, kích thích cây hút nhiều lân. Mangan thúc đẩy quá trình hô hấp trong cây, xúc tiến quá trình oxi hoá các hydrat cacbon tạo thành CO2 và H2O. Mangan làm tăng hoạt tính của
men trong quá trình tổng hợp chất diệp lục (Đường Hồng Dật, 2002) [5].
Thiếu Mn lá cây nhỏ, đỉnh sinh trưởng bị vàng, cây yếu, sinh trưởng và năng suất hoa bị giảm (Nguyễn Xuân Linh, Nguyễn Thị Kim Lý, 2005) [15].
- Vai trò của Bo (B): Trong cây Bo có hàm lượng rất thấp và tồn tại ở dạng B(OH)3. Theo (Hoàng Minh Tấn và cộng sự, 2000) [8], Bo ảnh hưởng đến sự hút các nguyên tố khác vào trong cây, ảnh hưởng tích cực đến sự nảy mầm của hạt phấn và sự phát triển của ống phấn như giảm bớt khả năng oxy hoá một số chất hữu cơ để giữ năng lượng, thúc đẩy quá trình hình thành ống phấn, rút ngắn thời gian sinh trưởng, tăng tỷ lệ đậu quả, tăng kích thước, khối lượng quả, tăng tính chống chịu…
Thiếu Bo, rễ cây ngừng sinh trưởng, sau đó xuất hiện vết vàng ở đỉnh sinh trưởng tận cùng, nếu thiếu nghiêm trọng đỉnh sinh trưởng sẽ bị chết.
Ngoài ra thiếu Bo còn ảnh hưởng đến cơ quan sinh sản, cây có thể hoàn toàn không ra hoa hoặc hoa rất ít (Nguyễn Xuân Hiển, 1997) [11].
Triệu chứng khi cây thiếu Bo lá non xoăn lại, những lá khác bị vàng hoặc bị nâu cạnh mép lá (Nguyễn Xuân Linh, Nguyễn Thị Kim Lý, 2005) [15].
- Vai trò của Kẽm (Zn): Kẽm tham gia vào thành phần của hơn 70 enzyme như alcolholdehydrogenaza, cacbonatanhydraza superoxit dismutara… Kẽm còn tham gia vào cofacto của nhiều enzyme. Đặc biệt, kẽm tham gia vào sự hoạt hoá enzyme tổng hợp Tryptophan chất tiền thân của Auxin (Indolaxetic acid). Kẽm còn đóng vai trò quan trọng trong sự sinh tổng hợp Protein.
Đối với cây, bón kẽm sẽ giúp tăng cường sự hút K, Si, Mn, Mo, tăng tính chống chịu với bệnh phytopthrahy của cây.
Thiếu kẽm sẽ gây rối loạn về sự trao đổi phytohormon dẫn đến lá cây nhỏ và xoăn, đốt cây ngắn, biến dạng. Nói chung, khi thiếu kẽm cây sinh trưởng rất chậm… để khắc phục tình trạng trên người ta có thể phun các dung
dịch muối kẽm lên lá cây (Hoàng Minh Tấn và cộng sự, 2000) [8]. Theo Đường Hồng Dật (2002), cây bị thiếu kẽm có thể giảm tới 50% năng suất mặc dù cây không biểu hiện triệu chứng ra bên ngoài. Ngày nay, có nhiều loại chế phẩm phân bón qua lá chuyên dụng có chứa kẽm phun cho cây rất hiệu quả.
- Vai trò của Coban (Co): có tác dụng làm tăng tính giữ nước trong hoa, làm cho hoa bền lâu hơn.
- Vai trò của Molipden: Molipden có vai trò tích cực trong việc làm tăng khả năng quang hợp của cây. Molipden cần cho sự tổng hợp vitamin C trong cây, giúp hấp thu được nhiều đạm, tăng khả năng cố định đạm của vi sinh vật nốt sần ở rễ cây họ đậu. Molipden có tác dụng làm tăng hiệu quả sử dụng phân lân của cây và phát huy tích cực các loại phân lân (Đường Hồng Dật, 2002) [5].
2.6.2 Tình hình nghiên cứu, sử dụng phân bón lá trên thế giới và Việt Nam 2.6.2.1 Cơ sở khoa học của việc sử dụng phân bón lá
Cây trồng không chỉ hấp thu dinh dưỡng qua rễ mà còn hấp thu qua lá.
Với ưu điểm chất dinh dưỡng cung cấp cho cây nhanh hơn, hiệu suất sử dụng dinh dưỡng cao hơn (tới 95%), chi phí thấp hơn, ít ảnh hưởng đến môi trường và đất trồng, phân bón qua lá ngày càng được người nông dân nhiều nơi áp dụng vào trong sản xuất. Vậy dựa trên cơ sở nào mà phân bón lá lại được lựa chọn?
Từ lâu các nhà khoa học đã chứng minh được rằng cây xanh hút chất dinh dưỡng ở dạng khí như CO2, O2, SO2, NO2 và NH3 từ khí quyển qua lỗ khí khổng (Weigh và Ziegler - dẫn theo Nguyễn Hạc Thuý, 2001)[32]. Bằng phương pháp đồng vị phóng xạ các nhà khoa học đã phát hiện ra, ngoài bộ phận lá các bộ phận khác như thân, cành, hoa, quả đều có khả năng hấp thu dinh dưỡng.
Bằng nhiều thực nghiệm khác nhau các nhà khoa học đã cho thấy việc