Các nguyên tố đa lượng đã góp phần to lớn trong đời sống thực vật, với sự tác động của con người và sự hiểu biết sâu sắc về đời sống cây trồng đã giúp cho việc gia tăng năng suất một cách đáng kể trong nhiều thế kỷ qua. Cây thuốc lá cũng không loại trừ qui luật chung này. Từ những năm khởi thuỷ, cây thuốc lá là một trong những loài hoang dại, đã được con người thuần hóa và tuyển chọn 3 loài nguyên chủng là: Nicotiana longiflora, Nicotiana glutinosa và Nicotiana sepanda dưới tác động của nền văn minh của con người và sự tiến bộ vượt bực trong lĩnh vực nông học và di truyền, các loài thuốc lá nguyên chủng này đã được lai tạo, bồi dục, thuần hóa…và đến nay cây thuốc lá hoàn toàn khác biệt so với nguồn gốc ban đầu của nó và có tên khoa học là Nicotiana Tabacum L.
Các loại nguyên tố đa lượng có trong cơ thể cây trồng đến nay đã được chứng minh gồm 11 loại: Đạm, Lân, Kali, Lưu huỳnh, Magné, Calci, Sắt, Natri, Chlor, Nhôm và Silic. Giới hạn trong chương trình đợt này chỉ đề cập đến 3 loại nguyên tố đa lượng chính ảnh hưởng lớn đến năng suất và chất lượng cây thuốc lá là Nitơ, Phospho và Kali, và nghiên cứu trên góc độ sinh lý thực vật.
1. Nitơ:(Nitrogen)
Ý nghĩa của đạm đối với thực vật nói chung và cây thuốc lá nói riêng đặc biệt quan trọng. Nitơ là thành phần cấu trúc bắt buộc của tế bào sống trong cây, ngoài ra
nó cũng là thành phần của diệp lục (Chlorophille). Mặc dù dự trữ đạm trong đất tương đối lớn (0,02-0,4% trên tổng lượng khô của đất) nhưng ở dạng dễ tiêu ít khi vượt qúa 200kg/ha. Các dạng đạm thường bị mất mát do rửa trôi và do chuyển thành N2 dưới tác động của các vi sinh vật Nitrat hóa.
2HNO3 = 2 HNO2 + O2 4HNO3 = 2 H2O + 5O2 + 2 N2
Ngoài ra,các dạng đạm dễ tiêu trong đất còn bị mất mát do bốc hơi dưới dạng NH3 hoặc N2O.
1.1. Vai trò của đạm đối với cây trồng: Trong tự nhiên, Nitơ thường ở 2 dạng:
* Dạng đạm tự do trong khí quyển: Chiếm 4/5 không khí, loại đạm trơ này làm loãng Oxy mà chúng ta đang thở. Ngoại trừ một số loài vi khuẩn như Rhyzobium (vi khuẩn nốt sần họ đậu) có thể sử dụng đạm tự do còn động và thực vật hầu hết đều không thể sử dụng trực tiếp được.
* Dạng đạm hợp chất dưới thể khoáng hoặc hữu cơ: Đạm dưới thể khoáng là
thức ăn chủ yếu của cây trồng.
Đạm có vai trò rất quan trọng đối với đời sống cây trồng, nó có trong thành phần chất sống, nó kết hợp với các chất chính khác trong chất nguyên sinh của tế bào dưới dạng chất hữu cơ có đạm gọi là Albumin, Protein hay Protid. Tất cả các động, thực vật sống đều có chứa không ít thì nhiều đạm hữu cơ, chất diệp lục tố trong cây trồng quyết định chính của quá trình quang tổng hợp cũng là một chất có đạm.
1.2. Đạm trong thực vật là yếu tố chính của sinh trưởng và năng suất:
Để xúc tiến mạnh cho sự sinh trưởng, cây trồng khi được cung cấp đầy đủ đạm sẽ mọc nhanh, thân lá phát triển, có màu xanh đậm do lá-thân có nhiều diệp lục tố và chính nhờ có nhiều diệp lục do các phản ứng tổng hợp được tiến hành, cũng chính vì vậy mà người ta có thể nói rằng năng suất cây trồng được tạo thành ở lá. Nếu cây trồng sinh trưởng tốt thì giúp cho quá trình đồng hóa các vật chất dinh dưỡng mạnh và làm cho năng suất được tăng thêm. Vì vậy, đạm là yếu tố quyết định đến năng suất và là vấn đề then chốt của công tác bón phân, bao gồm chủng loại, liều lượng sử dụng.
Tác dụng mạnh mẽ của đạm đối với sinh trưởng cây thuốc lá không phải chỉ có lợi, nếu người trồng bón hoặc sử dụng đạm thái quá thì kết qủa trái ngược đôi khi mất trắng hoàn toàn do sự kéo dài thời gian sinh trưởng (chín muộn) và rất dễ nhiễm bệnh do mất cân đối giữa các khoáng chất trong cây, mặt khác việc sử dụng nhiều đạm làm các mô tiếp tục xanh và mềm; các loại bệnh đốm lá, vi khuẩn, nếu cộng hưởng các điều kiện thuận lợi cho sự phát sinh-phát triển thì sẽ phát triển và gây hại cho cây. Do tác dụng xúc tiến quá trình sinh trưởng mạnh mẽ của đạm đối với cây
trồng, nên khi cán bộ nông học hoặc người trồng thuốc lá sử dụng các khoáng chất có đạm hoặc phân bón có đạm, cần cẩn thận hơn khi sử dụng các loại phân bón khác để tránh thừa-thiếu so với nhu cầu sử dụng của cây thuốc lá theo từng thời kỳ và giai đoạn sinh trưởng-phát triển.
Các dạng phân bón có chứa đạm trên thế giới và trong nước hiện có là Ammonium Nitrate (33% đến 34% N), Alhydrous Ammonia (82% N), Calcium Nitrate (15,5% N), Sodium Nitrate (16% N), Ammonium Sulfate (21% N), Ure Ammonium Nitrate solution (28%-32% N), Uréa (46% N), Ammonium triosulphate (12% N), Diammonium Phosphate-DAP (18% N và 46% P2O5), Ammonium polyphosphate -APP (10% N và 34 % P2O5), Monoamonium Phosphate-MAP (10% - 12% N và 50%-55% P2O5) Potassium Nitrate-KNO3 (13% N và 44% K2O). Các loại phân đạm hiện nay đang sử dụng cho cây thuốc lá là Diammonium Phosphate-DAP (18% N và 46% P2O5) Ammonium Nitrit-NA, ammonium Sulfate-SA, Potassium Nitrate-(KNO3) và trên thuốc lá nâu người trồng thuốc lá còn sử dụng Uréa.
2. Lân: (Phosphore)
Chất mà thông thường người ta gọi là Acid Phosphoric trong thực tế là Alhydric Phosphoric (P2O5). Nó được tạo ra do Lân kết hợp với Oxy, thông thường khi nói đến phân lân có nghĩa là chỉ nói yếu tố P mà chúng ta phải hiểu rằng đó là Alhydric Phosphoric (P2O5) và thường gọi một cách không đúng là Acid Phosphoric có chứa 44% P.
Lân trong đất có ở dạng ion Phosphate mà thường gọi là ion H2PO4, nhưng đôi khi cũng có cả ion 2 hóa trị hoặc 3 hóa trị và tỷ lệ của chúng thay đổi theo độ pH (khi pH tăng, khả năng đồng hóa P2O5 giảm và ngược lại nếu pH quá thấp khả năng phân giải P2O5 cũng kém); pH thích hợp cho sự đồng hóa P2O5 thuận lợi cho cây trồng nói chung và cây thuốc lá nói riêng biến động từ 6,0 đến 7,0 (nguồn: Liming Acid soils- trang 19-Trường Đại Học Kentucky-1978 ).
2.1. Lân trong cây trồng:
Lân là thành phần thiết yếu của cây. Trong thực vật lân tồn tại dưới dạng kết hợp với các chất khác hoặc kết hợp với các đơn chất tạo ra các Phosphate vô cơ hoặc phần lớn kết hợp với các khoáng chất phức tạp hơn để tạo ra các hợp chất hữu cơ. Nhân của tế bào-yếu tố hoạt động của đới sống tế bào, được tạo ra từ các hợp chất giàu đạm và lân. Lân đặc biệt có nhiều trong các bộ phận non của cây và cũng tích lũy trong hạt giống. Cây trồng nói chung rất cần lân ở thời kỳ tăng trưởng mạnh và cuối thời kỳ sinh trưởng.
2.2. Tác dụng của lân đến sự sinh trưởng:
* Lân tham gia trực tiếp vào hoạt động sinh lý của cây: Là thành phần cấu trúc
bắt buộc của các chất hữu cơ quan trọng của các chất nguyên sinh, không có lân các chất đường bột cần thiết cho sự tổng hợp Protêin không di chuyển được và các biến chuyển quan trọng cũng không tiến hành được do thiếu năng lượng. Lân có 2 nhiệm
vụ: vừa làm chức năng vận chuyển, vừa làm động lực cơ bản cho quá trình quang hợp.
* Lân cũng như đạm là yếu tố của sự sinh trưởng của cây trồng: Thiếu lân,
cây trồng sẽ lớn chậm, chín muộn và ra hoa-kết qủa kém. Các lá trên cây có màu xanh sậm, các đầu chóp của lá vàng đi và khô lại như hiện tượng thiếu đạm, trên bề mặt của lá thô ráp và nhăn nhúm có hình gợn sóng, thiếu lân sẽ làm mất cân đối giữa các yếu tố đa lượng và các loại bệnh (nhất là đốm Fusarium) rất dễ gây hại.
Qua thực tế thí nghiệm cho thấy đối với cây thuốc lá lân rất cần cho sự sinh trưởng-phát triển và tăng khả năng chống chịu sâu-bệnh cũng như các điều kiện ngoại cảnh bất thuận như hạn hán, đổ ngã,…Lân cũng đặc biệt quan trọng đối với các loại đất nghèo dinh dưỡng, đồng thời hệ số sử dụng lân cho cây thuốc lá biến động từ 10-20% số lượng phân lân bón trong đất kèm theo hệ số sử dụng và phân hủy lâu dài, do vậy phân lân thường được dùng để bón lót (với lân đơn) để giúp cho cây thuốc lá giai đoạn đầu cũng như giai đoạn sinh trưởng mạnh có bộ rễ phát triển tốt. Người ta cũng ngạc nhiên khi thấy các liều lượng đề nghị phân lân cần bón cao hơn nhiều lần so với lượng lân lấy đi của cây thuốc lá, nguyên nhân là do:
- Cường độ hút lân của cây thuốc lá thay đổi theo thời kỳ sinh trưởng, trong thời kỳ cây con cần đặc biệt nhiều lân, chúng hút vào thời kỳ này một lượng lân rất lớn trong một thời gian nhất định.
- Các ion P3O4- ít phân tán trong đất, cho nên cây thuốc lá chỉ lấy được một phần nhỏ lân trong phần đất gần hệ thống rễ, do vậy đất cần có dự trữ lân cao hơn rất nhiều so với nhu cầu của cây. Nếu có bón thừa lân cây trồng cũng chỉ lấy đi theo nhu cầu bình thường, việc thừa lân trong đất không có nghĩa là thừa lân trong cây như đối với đạm và kali, tuy nhiên nhà nông học cần tính toán nhu cầu hợp lý để đạt hiệu qủa đầu tư.
Các dạng phân lân hiện nay được sử dụng trong nước và trên thế giới bao gồm: Ammonium Polyphosphate-APP (10% N và 34% P2O5), Diammonium Phosphate- DAP (18% N và 46% P2O5), Monoammonium Phosphate-MAP (10%-12% N và 50%-55% P2O5), Super phosphate thường (18%-20% P2O5), Triple superphosphate (44%-46% P2O5), Ground rock Phosphate (26%-35% P2O5).
3. Kali: (Potassium)
3.1. Vai trò kali trong cây trồng:
Kali cùng với Calci chiếm tỷ lệ lớn trong thành phần khoáng của cây, trong tro của thực vật có chứa một tỷ lệ kali cao, trong cây kali thường ở dưới dạng muối của nhiều loại Acid vô cơ và hữu cơ khác nhau. Mặc dầu kali không có ở các hợp chất hữu cơ thường thấy trong mô cây, cũng giống như đạm lân, Calci và Magnésium, kali được cây hút rất nhiều. Trong mô thực vật, kali thường nằm ở dạng cation trong dịch tế bào, kali có nhiều tác dụng trong cây, nó đóng vai trò chất điều tiết các hoạt
động sống của tế bào (các phân tích cho thấy ở các bộ phận non của cây nồng độ kali cao hơn ở các bộ phận già).
●Kali tham dự vào quá trình quang hợp của cây trồng: Kali xúc tiến quá trình
tổng hợp các Glucid hay Hydrat Carbon trong lá, quá trình vận chuyển và tích lũy các chất đó trong một số cơ quan dự trữ. Vì vậy, với cây thuốc lá, kali đóng vai trò gia tăng chất lượng.
● Kali tham gia vào việc tạo thành Protid: Do vậy trong công thức phân bón
cho cây trồng, một lượng kali cân đối sẽ giúp cho đạm hoạt động trong cây trồng mới có hiệu qủa.
● Kali làm giảm sự thóat hơi nước trong cây trồng: Do đó sẽ giúp cho việc
tiết kiệm nước trong mô cây. Nó giúp cho cây chống hạn tốt và giúp cho chi phí nước được hạn chế đến mức tối đa.
● Kali làm tăng hàm lượng chất khoáng bên trong nhựa cây: Do vậy làm tăng
sức chống chịu của cây với sương giá.
● Cùng với lân, kali tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của hệ thống rễ
và làm cho mô cây cứng: Do đó gia tăng tính chống chịu đổ ngã do gió lớn.
● Ngoài ra kali còn giúp cho cây trồng gia tăng tính chống chịu với một số
loài sâu-bệnh hại.
3.2. Các dạng phân Kali hiện đang sử dụng trong nước và trên thế giới:
Potassium Chloride (60%-62% K2O), Potassium Nitrate-KNO3 (13% N và 44% K2O), Potassium Sulfate (K2SO4 có chứa 48%-52% K2O ) và Sulfate of Potash Magnésia (22% K2O ) .
Tóm lại: Việc sử dụng các nguyên tố đa lượng chính là N, P2O5 và K2O đối với
cây thuốc lá cần đạt đến mục tiêu về năng suất-chất lượng-hiệu quả, lệ thuộc vào đặc tính của mỗi giống, đất đai, thời vụ canh tác, chế độ tưới và biện pháp tưới, kỹ thuật chăm sóc và yêu cầu của người sử dụng.