Loại ngô Hàm lƣợng các chất Dầu (%) Protein (%) Tinh bột (%) Năng lƣợng (kcal/kg) Thƣờng (răng ngựa) 4,2 - 4,8 7,7 - 8,2 71,3 - 73,4 1777 - 1795 Hàm lƣợng dầu cao 7,2 - 8,2 8,0 - 9,0 66,2 - 67,9 1851 - 1869 Giàu lysine 4,0 - 4,5 7,3 - 8,5 70,5 - 72,2 1770 - 1785 Nếp 3,2 - 3,6 8,9 - 10,1 73,1 - 73,3 1747 - 1758
1.3. VAI TRÕ CỦA KALI ĐỐI VỚI CÂY NGÔ 1.3.1. K trong đất 1.3.1. K trong đất
1.3.1.1. Nguồn gốc và hàm lượng K trong đất
K trong đất có nguồn gốc chủ yếu trong các loại đá mẹ chứa khoáng vật nguyên sinh nhƣ fenspat, mica và một số khoáng vật thứ sinh nhƣ illit, vermiculite. Hàm lƣợng K trong đất dao động từ 0,5 - 3,0% K2O, trung bình 1,2% K2O, phụ thuộc vào loại đất (Bertsch P. M et al., 1985). Theo Mutscher (1996), K tổng số trong đất dao động từ 0,1% đến 4% K2O. Trong đất Việt Nam hàm lƣợng K tổng số ở khoảng 0,2 - 3,0%.
1.3.1.2. Các dạng K và sự chuyển hóa giữa các dạng K trong đất
Trong đất, K tồn tại ở 4 dạng: K cấu trúc, K không trao đổi, K trao đổi và K hòa tan.
K cấu trúc là thành phần của fenspat và mica, đƣợc giữ bằng liên kết cộng hoá trị trong cấu trúc tinh thể. Hàm lƣợng K cấu trúc trong feldspar là 13 - 14%, trong mica là 10%.K cấu trúc là dạng khó tiêu đối với thực vật. K cấu trúc có thể chuyển thành dạng K dễ tiêu đối với cây trồng do sự ảnh hƣởng của quá trình phong hóa, tỷ lệ các dạng K khác, tỷ lệ K trong khoáng fenspat, mica và bản chất khoáng sét (Goulding, 1987).
K không trao đổi là dạng K bị giữ trong các lớp của khoáng vật nguyên sinh và khoáng vật thứ sinh. K không trao đổi khác với K khoáng là không có liên kết cộng hoá trị trong cấu trúc tinh thể của khoáng sét mà K đƣợc giữ ở các lớp tứ diện liền nhau của các loại khoáng sét có hai hoặc ba lớp tứ diện nhƣ mica, illite, vermiculite (Mutscher H, 1996). K không trao đổi tƣơng đối khó tiêu đối với thực vật, nhƣng có vai trò quan trọng trong việc duy trì lƣợng K trao đổi và K hoà tan trong đất (Spark, 1985).
Trong đất, các dạng K xảy ra hai quá trình trái ngƣợc nhau là quá trình phục hồi và quá trình thoái thoái hóa K. Sự chuyển hóa này liên quan đến hiện tƣợng giải phóng hoặc cố định K. Quá trình giải phóng K là dạng K bị kẹt trong khoáng sét trở thành K trao đổi hoặc K hòa tan do tác động của quá trình lý, hóa và sinh học.
K trao đổi là phần K chủ yếu cung cấp cho cây. Lƣợng K trao đổi chỉ đủ để cung cấp cho thực vật trong một thời gian ngắn, với lƣợng ít, khoảng vài trăm kg trên ha, tƣơng ứng với nhu cầu của một vài vụ thu hoạch. Khi cây hút K trao đổi của đất, hoặc khi vi sinh vật hoạt động hấp thu một lƣợng K hoà tan, hoặc mƣa to, đất bị rửa trôi nhiều thì thế cân bằng K bị phá vỡ. Trong điều kiện đất có đủ độ ẩm cần thiết thì một phần K không trao đổi sẽ dần dần chuyển thành K trao đổi. Ngƣợc lại, trên những loại đất quá nghèo K, khi bón phân K vào đất, một phần K trao đổi sẽ chuyển thành K không trao đổi dƣới dạng silicat hoặc aluminosilicat (hiện tƣợng đất giữ chặt K). Đất càng khô, hiện tƣợng này càng đƣợc tăng cƣờng.Trong trƣờng hợp đất ẩm thì K lại đƣợc giải phóng.
1.3.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng cung cấp K của đất
Trong đất, giữa các dạng K luôn tồn tại một trạng thái cân bằng động, do vậy khả năng cung cấp K của đất cho cây trồng bị chi phối bởi các yếu tố nhƣ: tác động của điều kiện ngoại cảnh, hàm lƣợng khoáng sét, hàm lƣợng chất hữu cơ, pH đất và bón vôi, cấu trúc đất và chế độ nƣớc, nhiệt độ đất và thâm canh.
- Điều kiện ngoại cảnh: Các yếu tố nhƣ nhiệt độ, lƣợng mƣa, phong hóa, phân hủy, xói mòn, rửa trôi…tác động và có ảnh hƣởng lớn đến hàm lƣợng K và khả năng cung cấp K của đất. Hàm lƣợng K bị mất do quá trình rửa trôi là mối lo ngại chung đối với các vùng đất nhiệt đới ẩm có lƣợng mƣa
lớn thƣờng xuyên và thoát nƣớc tốt. Quá trình hấp thu của cây cũng là cơ chế làm giảm tối thiểu hiện tƣợng mất K do sự rửa trôi. Cây trồng khỏe mạnh, đƣợc chăm sóc tốt với hệ thống rễ phân bố rộng và mạnh cũng góp phần giữ lại K trong vùng rễ.
- Khoáng sét: Hàm lƣợng và loại khoáng sét trong đất có ảnh hƣởng mạnh đến khả năng cung cấp K của đất. Do quá trình phong hóa xảy ra mạnh, các khoáng nguyên sinh gồm silicat chứa K thƣờng bị rửa trôi, để lại trong đất các phần tử sét hoạt tính thấp có điện tích thay đổi, do đó trong các hạt sét mịn của đất nhiệt đới ẩm chủ yếu là kaolinit.Thông thƣờng, đối với những khoáng sét chứa hàm lƣợng K cao có tiềm năng cung cấp K lớn.
- Hàm lƣợng chất hữu cơ: Hàm lƣợng chất hữu cơ tăng hay giảm đều có sự ảnh hƣởng nhất định tới một số dạng K và khả năng cung cấp K của đất. - pH đất và bón vôi: Độ pH đất và bón vôi có ảnh hƣởng đến lƣợng K trao đổi trong đất. Ở đất có độ no bazơ cao, K trao đổi bị mất do rửa trôi ít hơn là đất có độ no bazơ thấp. Bón vôi là biện pháp hay dùng để làm tăng độ no bazơ nên đồng thời cũng làm giảm sự mất K trao đổi.
Việc bón vôi để điều chỉnh pH và làm giảm độc tính của nhôm (Al) và mangan (Mn) có ảnh hƣởng đến khả năng cung cấp K của đất, nhất là đối với đất nhiệt đới. Khi làm giảm độc tính của Al và Mn sẽ giảm tác động không tốt tới sự hấp thụ K của cây trồng và làm cho hệ thống rễ khỏe hơn, cây hấp thu đƣợc nhiều K hơn. Nâng cao độ pH đất bằng cách bón vôi, làm tăng khả năng trao đổi cation của đất và khả năng giữ K trên bề mặt keo đất, làm giảm sự rửa trôi K. Sau một vài vụ thu hoạch, khả năng cung cấp K cho cây trồng sẽ giảm đi trừ khi có nguồn K đƣợc bón bù vào hàm lƣợng K trong dung dịch đất bị suy giảm. Việc bổ sung lƣợng K trao đổi bằng cách bón phân sẽ có lợi cho cây trồng vì đó là dạng K dễ tiêu.
- Cấu trúc đất và chế độ nƣớc: Nƣớc trong đất là môi trƣờng để cây hấp thu các chất dinh dƣỡng cần thiết cho sự sinh trƣởng và phát triển của cây trồng, nƣớc vận chuyển K và các chất dinh dƣỡng khác tới vùng rễ.
- Nhiệt độ đất: Nhiệt độ đất có ảnh hƣởng lớn đến khả năng cung cấp và di chuyển của K trong đất. Khi nâng nhiệt độ đất lên từ 15 đến 290C, mức độ khuyếch tán của K tăng. Đối với hầu hết các loại cây trồng, nhiệt độ tối thích cho sự hấp thu K từ 25 - 320C. Khi nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn, sự hấp thu K đều bị giảm.
- Ảnh hƣởng của mức độ thâm canh: Mức độ thâm canh có ảnh hƣởng lớn đến khả năng cung cấp K của đất thông qua hàm lƣợng các dạng K trong đất, đặc biệt là K trao đổi và K hòa tan. Không bón hoặc bón ít K dẫn đến K hòa tan trong đất bị giảm mạnh. Đặc biệt, nếu quá trình quảng canh kéo dài, đất bị thoái hóa thì K dễ tiêu và K tổng số đều giảm. Ngƣợc lại, bón nhiều phân K, có thể duy trì hoặc làm tăng hàm lƣợng K trao đổi và K hòa tan trong đất.
1.3.2. Vai trò của Kali
Kali là ion chủ yếu có tác dụng trung hoà các điện tích âm của các anion vô cơ và hữu cơ. Kali làm tăng khả năng khả năng chịu hạn, chịu rét của cây trồng nói chung và cây ngô nói riêng. Đó là cơ sở khoa học của kinh nghiệm dân gian và thực tiễn sản xuất là sử dụng tro để bón cho mạ, bèo dâu và những cây khác khi bị rét. Ngoài ra, Kali có vai trò trong việc tăng năng suất của cây trồng đặc biệt đối với nhóm cây lấy củ và lấy đƣờng. Kali giữ vai trò chính trong việc vận chuyển các sản phẩm quang hợp từ lá về củ, giúp tăng hàm lƣợng tinh bột củ, năng suất củ (Marschner, 1995). Cây trồng đƣợc bón đủ đủ Kali có thành tế bào dày hơn và mô ổn định hơn giúp tế bào phát triển tự nhiên, tăng cƣờng sức đề kháng và chống lại sâu bệnh (Beringer, Northdurft, 1985; Johnston, 2003).
Kali cần cho quá trình hút và vận chuyển nƣớc trong cây. Kali có vai trò to lớn trong quá trình đóng, mở của khí khổng. Ngoài sáng trong không bào của các tế bào hình hạt đậu nồng độ ion Kali tăng nhanh (4 - 5 lần). Nhờ vậy, nƣớc đƣợc hút nhanh vào tế bào gây ra áp suất căng nƣớc bên trong các tế bào hình hạt đậu làm cho khí khổng mở ra. Trong tối Kali bắt đầu thoát ra khỏi tế bào khí khổng làm cho nƣớc trong chúng giảm xuống, khí khổng đóng lại. Kali điều khiển hoạt động của khí khổng làm giảm sự mất hơi nƣớc của cây trong điều kiện gặp khô hạn. Kali tăng sức chịu hạn cho cây, áp suất thẩm thấu của tế bào tăng giúp cây tăng cƣờng tính chống rét cho cây. Do đó, vai trò tăng năng suất của Kali càng thể hiện rõ trong vụ Đông xuân. Bón đủ Kali, các mô chống đỡ phát triển, cây vững chắc, khả năng chịu Đạm cao.
Kali tham gia rất tích cực vào quá trình quang hợp, tổng hợp các chất hydratcácbon hay gluxit của cây nên các cây lấy bột, lấy đƣờng, lấy sợi có nhu cầu K cao. Kali điều tiết các hoạt động sống của cây, tham gia vào quá trình phân chia tế bào; tăng cƣờng khả năng hút các chất dinh dƣỡng khác, làm giảm tác hại của việc thừa N. Bên cạnh đó Kali làm cho các bó mạch, mô chống đỡ phát triển đầy đủ khiến cho cây cứng cáp, tăng khả năng chống đổ và chống chịu các điều kiện khí hậu bất thuận.
Bón đủ Kali sẽ làm tăng khả năng chống chịu sâu bệnh hại cho cây vì Kali thúc đẩy việc tổng hợp prôtit do vậy mà hạn chế việc tích lũy nitrat trong thân, lá, hạn chế lƣợng Đạm hữu cơ hòa tan trong thân, lá cây từ đó hạn chế việc phát triển của các loại nấm, vi khuẩn trong cây. Thiếu Kali Đạm hữu cơ hòa tan tích lũy tạo thức ăn dồi dào cho nấm, vi khuẩn nên cây dễ mắc bệnh. Bón đủ Kali làm cho thân, lá cây cứng cáp, phát triển khỏe mạnh từ đó ít hấp dẫn trƣởng thành các loại côn trùng gây hại đẻ trứng, từ đó làm giảm mật độ, tỷ lệ hại của các đối tƣợng sâu hại.
Kali xúc tiến quá trình quang hợp, tạo đƣờng bột và vận chuyển đƣờng bột về cơ quan dự trữ do vậy Kali có ảnh hƣởng nhiều tới chất lƣợng sản phẩm của cây trồng, làm tăng hàm lƣợng đƣờng, tinh bột, số lƣợng và chất lƣợng sợi, chất lƣợng thƣơng phẩm của các nông sản...
Trong cùng một cây đang phát triển thì ở bộ phận non, ở các bộ phận hoạt động mạnh tỷ lệ Kali cao hơn ở các bộ phận già. Khi đất không cung cấp đủ Kali thì Kali ở bộ phận già đƣợc vận chuyển vào các bộ phận non, hoạt động mạnh hơn. Hiện tƣợng thiếu Kali do vậy xuất hiện ở lá già trƣớc.
Khi cây trồng bị thiếu Kali, hoạt động của tƣợng tầng bị giảm sút, huỷ hoại sự phát triển của mô mạch dẫn, giảm bề dày của vách tế bào mô biểu bì và lớp cutin, ức chế các quá trình phân chia và pha kéo dài của tế bào. Khi bị thiếu Kali cấu trúc màng của lục lạp và của ti thể bị hƣ hại.
Cây trồng bị thiếu Kali sẽ giảm năng suất quang hợp, trƣớc hết do giảm tốc độ dòng dẫn chất đồng hoá ra khỏi lá: tốc độ dòng dẫn bị giảm xuống hai lần. Trong trƣờng hợp đó phân phospho, phân nitơ không thay thế đƣợc Kali. Tăng gấp đôi lƣợng Kali trong dung dịch dinh dƣỡng đã tăng tốc độ dòng dẫn các chất đồng hoá hoà tan đã đƣợc dánh dấu bằng 14
C từ lá cây cà chua lên 1,5 lần, còn trong quả cà chua lƣợng các bon đánh dấu tăng lên hai lần. Hàng năm cần bón một lƣợng Kali duy trì để bù lƣợng Kali do cây trồng lấy đi, không nên để đất kiệt quệ rồi mới bón bổ sung. Khi đã bón phân chuồng, vùi trả tàn dƣ thực vật cho đất thì có thể bón giảm lƣợng phân Kali hoá học. Ngoài lƣợng Kali bón lót nên bón thúc Kali cho cây vào lúc cây sinh trƣởng mạnh cùng với Đạm để tăng hiệu quả sử dụng của phân.
1.4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VỀ ẢNH HƢỞNG CỦA KALI VÀ LIỀU LƢỢNG PHÂN BÓN ĐẾN CÂY NGÔ LƢỢNG PHÂN BÓN ĐẾN CÂY NGÔ
Kali có ảnh hƣởng đến sinh trƣởng, phát triển và năng suất của cây ngô sau yếu tố phân Đạm. Kali tham gia xúc tiến quá trình vận chuyển dinh dƣỡng của cây ngô từ quá trình quang hợp và giúp cây tăng cƣờng hô hấp. Đặc biệt ở cây ngô, Kali là yếu tố quan trọng trong quá trình tích luỹ chất khô vào hạt. Ngoài ra, Kali tham gia thúc đẩy tổng hợp prôtit trong cây và từ đó làm giảm các tác hại của việc bón thừa Đạm cho cây. Yếu tố Kali làm tăng khả năng hút nƣớc của bộ rễ cây làm cho cây không bị mất nƣớc khi gặp điều kiện khô hạn. Cây ngô phát triển tốt, thân có độ cứng cáp cao, không bị ngã đổ, có khả năng chịu hạn và chịu rét tốt khi đƣợc bón đủ liều lƣợng Kali. Kali kích thích cho bộ rễ cây phát triển tốt, ăn sâu xuống đất (Afendulop, 1972). Ngô thiếu Kali lá bị mềm đi uốn cong nhƣ gợn sóng và có màu sáng. Khi tỷ lệ Kali trong cây giảm xuống đến 2- 3 lần so với lƣợng bình thƣờng mới thấy triệu chứng thiếu Kali biểu hiện trên lá. Cây ngô sẽ phát triển chậm, dễ gẫy đổ khi bón thiếu Kali là do bộ rễ phát triển kém không ăn sâu vào trong đất. Ngoài ra, lá cây ngô xuất hiện các triệu chứng nhƣ dọc theo mép lá và chóp lá chuyển nâu và khô. Bón thiếu Kali làm giảm năng suất và chất lƣợng bắp ngô nhƣ bắp có kích thƣớc nhỏ, hạt lép ở đầu mút của bắp nhiều tạo ra đuôi chuột bắp dài.
Theo Berger K. C (1994), cây ngô thiếu Kali có các triệu chứng nhƣ các lá phía dƣới chuyển màu vàng hoặc nâu sau đó sẽ lan dần vào gân lá và dần dần lên các lá phía trên. Cây ngô bón thiếu Kali hầu nhƣ không ảnh hƣởng đến kích thƣớc của bắp, tuy nhiên chúng ảnh hƣởng đến sự hình thành các hạt ở đầu mút của bắp và làm bắp lép. Ở các thời kỳ sung yếu của cây ngô cần dinh dƣỡng cao, cây cần bón liều lƣợng Kali nhiều hơn Đạm.
Theo Subandi (1998) để tạo ra mỗi một tấn hạt, cây ngô hút từ 23 - 24 kg N; 6,5 - 11 kg P2O5 và 14 - 42 kg K2O/ha từ đất. Yêu cầu dinh dƣỡng thay đổi khác nhau tuỳ thuộc vào giống và mức năng suất đƣợc tạo ra. Theo Thomas Dieroff (2001), để đạt năng suất 4,5 tấn/ha, lƣợng dinh dƣỡng mà cây ngô hút là: 115 kg N; 20 kg P2O5 ; 75 kg K2O; 9 kg Ca; 16 kg Mg; 12 kg S/ha.
Tại Nigeria, Kogbe và Adediran, (2003) đã nghiên cứu ảnh hƣởng của 5 mức phân bón N, P, K trên 3 giống ngô lai (8516-12, 8321-18, và 8329- 15) và 2 giống ngô thụ phấn tự do (TZSR-Y và TZSR-W). Kết quả nghiên cứu cho thấy mức Đạm và Lân tối ứu cho ngô sinh trƣởng phát triển tốt là 100 và 40 kg/ha. Các giống ngô lai có năng suất cao hơn so với các giống