4 Giới hạn nghiên cứu
2.1.2. Ảnh hưởng của các yếu tố khí hậu tới sự phát triển của cây trồng
a) Nhiệt độ
Nhiệt độ tối hảo cho sự sinh trưởng khác nhau tùy theo giống hay loài, tùy theo thời gian tác động của nhiệt độ, tuổi cây, thời kỳ phát triển, và các ngưỡng sinh trưởng riêng biệt được dùng để đánh giá khả năng hoàn thành chu kỳ sống, sự hấp thụ nước và dinh dưỡng, hô hấp, khả năng thấm của màng tế bào, và sự tổng hợp protein. Các ảnh hưởng này được phản ảnh bằng sự sinh trưởng của cây trồng. Khả năng sinh trưởng của cây trồng phụ thuộc rất lớn vào tốc độ hình thành lá mới, có nghĩa là diện tích quang hợp mới tăng làm ảnh hưởng rất lớn đến tổng quang hợp và sản lượng của cây trồng. Vì vậy, tốc độ ra lá và sự phát triển các lá mới và thời gian phát triển của các giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cây đóng góp rất lớn đến sản lượng của cây trồng.
Tiến trình hô hấp và sự thoát hơi nước của cây trồng chịu ảnh hưởng trực tiếp bởi nhiệt độ, các quá trình này giảm khi nhiệt độ giảm và ngược lại. Ở nhiệt độ cao, tốc độ hô hấp 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 giống cây trồng thì nhiệt độ tối hảo cho quang hợp thấp hơn nhiệt độ tối hảo cho hô hấp. Điều này đã được chứng minh là năng suất của các cây trồng lấy tinh bột như bắp và khoai tây, trong các vùng khí hậu mát mẽ cao hơn năng suất các cây này khi trồng trong vùng khí hậu nóng hơn. Có thể là trong điều kiện nhiệt độ cao kéo dài, cây trồng có thể bị mất
Hình 2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Trong điều kiện nhiệt độ cao, sự mất nước do thoát hơi có thể vượt quá lượng nước hấp 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 0 C – 60 C0 0
hay 70 C thì sự hấp thu nước của rễ tăng. Nhiệt độ đất thấp cũng có thể ảnh0
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 tổn thương do các mô bị mất nước. Ẩm độ đất cũng có thể bị ảnh hưởng do nhiệt độ, thời tiết nóng 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 ảnh hưởng của nhiệt độ đến dân số vi sinh vật trong đất. Sự hoạt động của các vi khuẩn chuyển hóa N, cũng như phần lớn sinh vật tự dưỡng, tăng theo sự tăng nhiệt độ. pH đất cũng có thể thay đổi theo nhiệt độ, và pH lại ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây trồng. Người ta nhận thấy rằng. Điều này thường được giải thích là sự hoạt động của vi sinh vật trong đất, mang theo sự giải phóng CO , CO này kết hợp với nước hình thành carbonic acid (H2 2 2CO ).3
Trong các đất chua ít thì chỉ 1 sự thay đổi nhỏ về pH cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của 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 kiện nhiệt 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 hay giảm sự hoạt động của vi sinh vật trong đất. Khi hoạt động của vi sinh vật đất tăng, thì hàm lượng CO của không khí trong đất tăng và hàm2
lượng O giảm. Trong điều kiện mà sự khuếch tán của các khí trong đất bị hạn2
chế, thì việc giảm hàm lượng O có thể ảnh hưởng đến tốc độ hô hấp của rễ2
cây, và vì thế ảnh hưởng đến khả năng hấp thu dinh dưỡng của rễ.
Nước là yếu tố vô cùng quan trọng cho sự phát triển của cây trồng. Cây trồng sống và phát triển được nhờ chất dinh dưỡng trong đất và được nước hòa tan, đưa lên cây qua hệ thống rễ. Nước giúp cây trồng thực hiện các quá trình vận chuyển các chất khoáng trong đất giúp điều kiện quang hợp, hình thành sinh khối tạo nên sự sinh trưởng của cây trồng.
Vì vậy trong đất cần có một độ ẩm thích hợp để cây trồng hút được dễ dàng. Đất ngập úng hay thiếu nước đều ảnh hưởng không tốt cho sự sinh trưởng của cây trồng. Cây trồng bị ngập nước dẫn đến các tế bào rễ không hô hấp được. Nên không cung cấp đủ oxy cho hoạt động của các tế bào rễ cùng với việc tích lũy các chất độc hại. Do đó, sẽ làm chết đi các lông hút ở rễ, không thể hình thành được lông hút mới. Cây không thể hút nước nên lâu ngày sẽ dẫn đến héo và chết cây.
Cây trồng cung cấp đầy đủ nước (độ ẩm thích hợp) sẽ có bộ rễ dài và sâu, vươn ra theo các chiều trong đất. Ngược lại cây nếu thiếu nước, bộ rễ cây sẽ ngắn và thưa.
Cây yêu cầu đất phải có độ ẩm thích hợp. Đảm bảo sức giữ nước của đất luôn luôn bé hơn sức hút nước của cây và đất có tính thấm nước tốt để độ ẩm đó nhanh chóng chuyển đến cung cấp cho cây trồng. Độ ẩm đất thích hợp trong tầng đất bộ rễ hoạt động thay đổi theo yêu cầu sinh lý của từng loại cây trồng. Qua các thời kỳ sinh trưởng khác nhau đối với cây trồng cạn.
Hình 2.5. Lượng nước tưới ảnh hưởng đến sự phát triển của bộ rễ
Giới hạn trên của độ ẩm thích hợp thường trùng với độ chứa ẩm tối đa của đất. Phụ thuộc vào thành phần cơ giới và kết cấu đất, nằm trong phạm vi từ 70 – 85%.
Giới hạn dưới thích hợp dao động xung quanh độ ẩm 60 – 70% độ chứa ẩm tối đa của đất
Lượng nước tưới cần tăng theo quá trình sinh trưởng. Đạt đến mức tối đa khi cây có khối lượng thân lá lớn nhất nhưng khác nhau tùy theo loại cây trồng:
● Những cây lấy hạt nhu cầu nước nhiều nhất ở thời kỳ hình thành các cơ quan sinh sản.
● Cây rau yêu cầu nước nước trong suốt quá trình sinh trưởng.
Tưới nước còn ảnh hưởng đến hoạt động sinh học trong đất. Độ ẩm đất thích hợp cho các vi sinh vật hoạt động gần với giới hạn nhiệt độ cần thiết cho cây trồng.
Ở độ ẩm cây héo thì hoạt động của vi sinh vật bị trì trệ. Độ ẩm 80 – 95% của sức chứa ẩm tối đa đồng ruộng là giới hạn thích hợp cho nấm và xạ khuẩn hoạt động. Vi khuẩn phân giải Cellulose cũng hoạt động mạnh ở giới hạn độ ẩm 85 – 90% độ chứa ẩm tối đa. Độ ẩm còn ảnh hưởng hoạt động của vi khuẩn nốt sần, Trong vùng khô hạn, nốt sần của rễ cây họ đậu gần như không hoạt động được. Nhưng tưới đủ ẩm thì quá trình này tiến hành bình thường. Dinh dưỡng đạm của cây trồng được tăng cường hơn.
Nước quan trọng cho cây trồng là như thế nên cần có kế hoạch xác định thời điểm tưới cây cho phù hợp bằng cách định kỳ theo dõi độ ẩm đất ở khu trồng trọt (thường từ 3 – 5 ngày). Nếu độ ẩm xuống gần tới độ ẩm giới hạn dưới là lúc đó cần phải tưới nước. Việc kiểm tra độ ẩm này được xác định rất dễ dàng qua việc hỗ trợ các thiết bị chuyên đo pH và độ ẩm đất
c) Ảnh hưởng của ánh sáng
Năng lượng ánh sáng 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. Ánh sáng trong ngày quang mây là 1 chỉ thị hữu dụng của lượng năng lượng mặt trời cung cấp cho các quá trình sinh lý bên trong cây
Các giá trị đối với từng thời kỳ sinh trưởng của cây lương thực và cây ăn quả cho thấy là tiềm năng năng suất cao nhất đối với cây trồng này là gần 400
vĩ độ, 1 vùng chạy dài từ đông sang tây.
Hình 2.6. Ánh sáng và sự phát triển của lúa
Các nghiên cứu về ảnh hưởng của chất lượng ánh sáng đến sự sinh trưởng của cây cho thấy rằng toàn bộ phổ của ánh sáng mặt trời thường thỏa mãn được sự sinh trưởng của cây trồng. Mặc dù chất lượng ánh sáng được biết là có ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây trồng, nhưng dường như đây là yếu tố con người không thể kiểm soát được trong tương lai trên 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 ánh sáng thấp hơn lượng ánh sáng
Những sự thay đổi cường độ ánh sáng gây ra do che bóng có thể tạo ra ảnh hưởng đáng 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.
Hình 2.7. Ảnh hưởng của ánh tới cây trồng
Sự che bóng của cây trồng cũng có thể xảy ra khi trồng xen 2 loài cây khác nhau, cân bằng sự sinh trưởng giữa các loại cây là vấn đề quan trọng trong quản lý cây trồng. Sự phát triển không đồng đều thường xảy ra trong vườn cây hay trong một ruộng trồng. Điều này phần 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 thấy rằng sự hấp thụ NH , SO và nước tăng khi cường độ ánh4+ 42-
sáng tăng, nhưng sự hấp thụ Ca và Mg ít bị ảnh hưởng. Cường độ ánh sáng2+ 2+
có ảnh hưởng rất đáng kể đến sự hấp thu P và K. Người ta cũng nhận thấy rằng sự hấp thụ O của rễ cũng tăng theo cường độ ánh sáng.2
d) Đất và độ mùn
người trồng thương mại đôi khi cải tạo đất trong nhà kính của họ và trồng trực tiếp vào đất. Đất hỗn hợp cho vào các thùng chứa, băng ghế và bàn trồng để nhẹ hơn và màu mỡ hơn hầu hết các loại đất vườn. Đất tốt sẽ cho thoát nước nhanh, giữ ẩm tốt, có chứa các chất dinh dưỡng hữu cơ cân bằng và giải phóng chậm, và có độ pH hơi acid.
Hình 2.8. Đất nơi dự trữ chất dinh dưỡng cho cây trồng