Trong quá trình sản xuất nông nghiệp, ngoài việc chọn lựa các giống cây trồng tốt thì còn cần phải chú ý đến yếu tố môi trường. Các nhân tố sinh thái đóng vai trò rất quan trọng đối với đời sống của thực vật và ảnh hưởng mạnh tới năng suất cây trồng. Có những nhân tố chính cần quan tâm là : [18]
- Nhiệt độ.
- Ánh sáng.
- Nước.
- Đất.
- Phân bón.
1.4.1. Vai trò của nhiệt độ đối với đời sống thực vật
Nhiệt độ là nhân tố sinh thái thường xuyên có vai trò quan trọng đến đời sống, tác động trực tiếp và gián tiếp đến sự sinh trưởng, phát triển, phân bố của các sinh vật. Mỗi loài sinh vật chỉ tồn tại được trong một giới hạn nhiệt độ nhất định. Nhiệt độ là nhân tố sinh thái giới hạn đối với tất cả sinh vật nói chung và cây trồng nói riêng.
Thực vật là sinh vật biến nhiệt, nên nhiệt độ có ảnh hưởng lớn đến đời sống của cây.
Nhiệt độ của đất có ảnh hưởng rất lớn đến sự hút khoáng của rễ cây, thông qua khả năng hút khoáng chủ động và bị động. Trong giới hạn nhiệt độ thường từ 35 đến 400C, tốc độ xâm nhập chất khoáng vào cây tăng theo nhiệt độ nhưng khi vượt quá mức độ giới hạn thì tốc độ hút khoáng lại giảm và có thể ngừng lại khi nhiệt độ đạt trên 500C, hoặc nhiệt quá thấp từ 10 đến 120C. Bên cạnh đó, nhiệt độ còn ảnh hưởng đến các hoạt động sinh lý của cây. Nếu nhiệt độ tăng quá cao hoặc quá thấp, các hoạt động đều sẽ bị ngừng lại [12].
1.4.2. Vai trò của ánh sáng đối với đời sống thực vật
Ánh sáng mặt trời là nhân tố cần thiết, cung cấp năng lượng cho quá trình quang hợp của thực vật. Ánh sáng không chỉ cần cho sự tạo thành chất hữu cơ mà còn là nhân tố ảnh hưởng quan trọng đến mọi hoạt động trong đời sống của thực vật .
Sự phụ thuộc của quá trình sinh trưởng và phát triển ở thực vật đối với nhân tố ánh sáng có tính chất rất phức tạp. Dựa vào nhu cầu ánh sáng của cây thì thực vật được chia thành hai nhóm: Thực vật ưa sáng và thực vật ưa bóng. Hai nhóm cây này có những đặc điểm khác nhau để thích nghi với điều kiện chiếu sáng của môi trường .
Cây mọc trong bóng tối khác với cây mọc ngoài ánh sáng chẳng những về màu sắc mà còn về cấu trúc (mô xốp hơn, các tế bào dài hơn, thành tế bào mỏng hơn, các yếu tố cơ học phát triển kém hơn). Điều này biểu hiện rõ nhất ở hiện tượng lốp đổ ở các cây họ hòa thảo mọc trong điều kiện thiếu hoặc không có ánh sáng hoặc gieo quá dày [18].
1.4.3. Vai trò của nước đối với đời sống thực vật
Nước là thành phần không thể thiếu của tất cả các tế bào sống, chiếm tới 80-95%
khối lượng của các mô sinh trưởng, chỉ cần giảm sút một ít hàm lượng nước trong tế bào đã làm rối loạn các chức năng sinh lí của cơ thể.
Nước tham gia vào hầu hết các hoạt động sống của sinh vật: là môi trường sống của các sinh vật thủy sinh, là dung môi hòa tan được nhiều chất trong tế bào và là môi trường cho các phản ứng sinh hóa học diễn ra trong cơ thể sống. Nước là nguyên liệu cho quá trình tổng hợp và quá trình sinh lí của cơ thể sinh vật, là thành phần bảo vệ các cấu trúc sống của tế bào thông qua sự hidrat hóa, nước được hấp thụ trên bề mặt các hạt keo và trên bề mặt của các bào quan, các màng tế bào tạo thành các màng nước mỏng.
Nhờ có nước tạo nên áp suất thủy tĩnh, duy trì sức căng, độ trương của tế bào và các mô cần thiết cho sự sinh trưởng của cơ thể sinh vật. Ngoài ra nước còn là phương tiện vận chuyển và trao đổi chất, giữ vai trò quan trọng trong sự sinh sản và phát tán nòi giống, tham gia trao đổi năng lượng và điều hòa nhiệt độ cơ thể. Do nhu cầu nước khác nhau và do khả năng giữ nước khác nhau, các sinh vật có sự phản ứng khác nhau với độ ẩm của môi trường và có sự phân bố khác nhau trên Trái Đất. Nước trong đất có tầm quan trọng rất lớn đối với sinh vật, đặc biệt là thực vật, đất thiếu nước cây không thể sinh trưởng phát triển mạnh, đất nhiều nước cây sẽ bị ngập úng.
Sự thiếu hụt nước làm chậm quá trình tăng trưởng, áp suất thủy tĩnh giảm mạnh, quá trình giãn của tế bào bị ức chế, đỉnh sinh trưởng không tiến hành phân chia được.
Quá trình ra hoa, kết quả cũng bị suy giảm, hạt phấn không nảy mầm, ống phấn không sinh trưởng được, sự thụ tinh không xảy ra và hạt bị lép. Quá trình trao đổi chất lúc bị
thiếu nước sẽ đảo lộn, từ trạng thái hoạt động tổng hợp là chủ yếu khi đủ nước chuyển sang trạng thái phân giải khi thiếu nước. Quá trình phân giải prôtêin và axít nucleic giải phóng và tích lũy NH3 gây độc cho cây và có thể làm chết cây [19].
1.4.4.Vai trò của đất và giá thể đối với đời sống thực vật 1.4.4.1. Vai trò của đất
Đất vừa là giá thể cho cây đứng vững, vừa cung cấp nước và các chất khoáng cần thiết cho cây.
Đất là môi trường sống của nhiều loại động vật và vi sinh vật. Trong đất có nhiều chất hữu cơ là xác chết của thực vật, động vật, phân động vật là các nguồn thức ăn phong phú cho chúng.
Đất là môi trường tốt, che chở bảo vệ cho nhiều loài động vật tránh các điều kiện khắc nghiệt: quá nóng, quá lạnh, thiếu nước… Nhiều loài động vật sống từng giai đoạn hoặc suốt đời trong đó.
Đất có vai trò quan trọng trong việc phân bố sinh vật. Đất ở các vùng, các đới khác nhau có đặc điểm khác nhau về độ sâu, độ thoáng khí, lượng nước, hàm lượng các chất khoáng, độ chua… đã dẫn đến sự phân bố khác nhau của các loài động, thực vật.
Đối với cây trồng, đặc biệt lớp đất mặt là nơi chứa chất dinh dưỡng, giữ chặt rễ cây, đồng thời là môi trường sống của các vi sinh vật có ích phân giải các chất hữu cơ cũng như các chất khó tiêu giúp rễ cây dễ dàng hấp thụ [12].
1.4.4.2.Vai trò của các loại giá thể khác
- Xơ dừa: Được lấy từ vỏ quả dừa, nghiền nhỏ và có thể làm khô đóng thành bánh để dễ vận chuyển và bảo quản. Trước khi sử dụng cần loại bỏ chất chát (tanin). Xơ dừa là giá thể có khả năng giữa ẩm và thông thoáng khí tốt nhưng nó dễ gây úng cho một số loại cây trồng, có pH từ 6,5 - 7, có trọng lượng riêng thấp, tính ổn định cao. Xơ dừa có thể sử dụng đơn lẻ hoặc phối trộn với các nguyên liệu khác như than bùn, tro trấu, đất mùn theo tỷ lệ, sẽ tạo ra loại giá thể có độ tơi xốp cao, thông thoáng khí.
- Trấu hun: Là mảnh vỏ lúa (sau khi đã lấy gạo) đem hun cháy nhưng chưa thành tro. Trấu hun là giá thể hữu cơ, thoát nước tốt, thích hợp với nhiều loại cây trồng. Trong trấu hun chứa một lượng lớn kali có tính kiềm, có thể tái sử dụng và hoàn toàn sạch bệnh. Trấu hun là loại phế phẩm rất phổ biến trong nông nghiệp. Cũng như xơ dừa, sử dụng trấu hun làm giá thể trồng cây mang lại hiệu quả kinh tế cao.
- Đất đỏ: Đối với 1 số loại cây bộ rễ phát triển cực mạnh trong giai đoạn vườn ươm chúng ta cần phải thêm hỗn hợp đất vào thành phần bầu ươm để giữ vững kết cấu rễ và giúp rễ sinh trưởng tốt.
Giá thể làm giá đỡ cho cây, cung cấp ẩm độ, độ thoáng khí và cải thiện độ pH, đồng thời cung cấp các chất dinh dưỡng để thích hợp với từng đối tượng cây trồng, có thể dùng riêng lẻ hoặc phối trộn các loại giá thể để tăng hiệu quả sử dụng đối với từng loại cây khác nhau [18].
1.4.5. Vai trò của phân bón đối với đời sống thực vật 1.4.5.1. Phân đa lượng
Đạm, lân, kali là những nguyên tố dinh dưỡng chủ yếu, cây cần rất nhiều, song trong đất lại thường ít hoặc nằm dưới dạng cây không đồng hoá trực tiếp được.
- Vai trò của phân đạm
Đạm là yếu tố quan trọng hàng đầu đối với các cơ thể sống vì nó là thành phần cơ bản của các prôtein - chất cơ bản biểu hiện sự sống. Đạm nằm trong nhiều hợp chất cần thiết cho sự phát triển của cây như diệp lục và các enzim, các bazơ có đạm, thành phần cơ bản của axit nucleic, trong đó ADN, ARN của nhân tế bào, nơi khu trú các thông tin di truyền, đóng vai trò quan trọng trong việc tổng hợp prôtein. Đạm là yếu tố cơ bản của quá trình đồng hoá cacbon, kích thích sự phát triển của bộ rễ và việc thu hút các yếu tố dinh dưỡng khác [6].
- Vai trò của phân lân
Trong cây tỉ lệ lân biến động từ 0,08 - 1,4 % so với chất khô. Tỉ lệ lân cao trong hạt, thấp trong thân lá, trong cây bộ Đậu cao hơn trong cây thân thảo. Trong cây, lân chủ yếu nằm ở dạng hữu cơ, phần rất nhỏ nằm ở phân vô cơ. Phân lân có tác dụng tốt trong quá trình phân bào, tổng hợp chất béo và prôtêin; thúc đẩy ra hoa hình thành quả, quyết định năng suất và phẩm chất thu hoạch; hạn chế tác hại của việc bón thừa đạm;
thúc đẩy việc ra rễ, đặc biệt là rễ bên; làm tăng độ vững chắc của thân, chống lốp đổ.
Trong thành phần của axit nucleic, phospho (lân) là thành phần không thể thiếu và chiếm khoảng 20% (quy về P2O5). Axit nucleic tồn tại trong mọi tế bào và trong tất cả các mô và bộ phận của cây. Phospho còn có trong thành phần của rất nhiều vật chất khác của cây như phitin, lexitin, saccarophosphat v.v.. các chất này đều có vai trò quan trọng trong thực vật nói chung. Ngoài ra trong cơ thể sinh vật, các liên kết phosphat và các hợp chất cao năng như ATP, GTP, XTP… là những thành phần không thể thiếu trong quá trình trao đổi và dự trữ năng lượng [13].
- Vai trò của phân kali
Kali trong cây có tỉ lệ 0,5% - 6% chất khô, tồn tại dưới dạng ion trong dịch bào và một phần liên kết với các chất keo của tế bào chất. Tỉ lệ kali trong thân lá thường cao hơn kali trong hạt, rễ và trong củ. Ở các bộ phận hoạt động mạnh tỉ lệ kali cao hơn các bộ phận già.
Tác dụng của kali bao gồm:
+ Do tính chất dễ hoà tan trong nước nên có thể len vào giữa các bào quan để trung hoà các axit được tạo ra trong quá trình trao đổi chất để kích thích quá trình hô hấp. Kali xâm nhập vào các phiến lục lạp, lôi cuốn các sản phẩm phụ của quá trình quang hợp làm cho quá trình quang hợp được liên tục.
+ Kali làm tăng áp suất thẩm thấu của tế bào nên tăng khả năng hút nước của rễ, điều khiển hoạt động của khí khổng giảm khả năng thoát hơi nước lúc gặp khô hạn.
+ Kali tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các bó mạch nên làm cho cây vững chắc hơn, chống đổ, năng suất cao. Nhờ có kali cây tăng khả năng chống rét vì tế bào chứa nhiều đường hơn và áp suất thẩm thấu trong tế bào tăng.
+ Ion K+ đóng vai trò quan trọng trong việc ổn định áp suất thẩm thấu của môi trường và tế bào, duy trì thế điện hoá của thực vật. Điều hoà tính thấm lọc của tế bào, tham gia hoạt hoá nhiều enzym.
+ Kali làm giảm tác hại của việc bón quá nhiều đạm, thiếu kali quang hợp giảm, hô hấp tăng nên năng suất giảm, chất lượng sản phẩm kém [1].
1.4.5.2. Phân vi lượng
Phân chứa các nguyên tố với lượng rất nhỏ như Fe, Zn, Mn, B, Cu, Cl, Mo, Co...
Các nguyên tố này có hàm lượng 10-4 đến 10-5 trọng lượng chất khô của cây. Cây không có yêu cầu nhiều về mặt số lượng, nhưng mỗi nguyên tố đều có vai trò xác định trong đời sống của cây không thể thay thế lẫn nhau. Cơ chế hoạt động của các nguyên tố vi lượng là chúng hoặc là thành phần, hoặc là tác nhân hoạt hóa các hệ enzim xúc tác cho tất cả các phản ứng sinh học trong cơ thể, làm tăng tốc độ các phản ứng lên gấp nhiều lần; từ đó đẩy mạnh các quá trình sinh lý hóa sinh, sinh trưởng phát triển của cây. Thiếu nguyên tố vi lượng cây mắc bệnh, phát triển không bình thường. Nếu thừa thì cây bị ngộ độc [13].
1.4.5.3. Phân hữu cơ
Phân hữu cơ gồm các loại phân chuồng, phân xanh, phân hữu cơ khác (than bùn,
phân rác thành phố, phân gia cầm...) đóng vai trò quan trọng trong việc phục hồi và nâng cao độ phì nhiêu của đất bị thoái hóa. Khối lượng phân hữu cơ vùi vào đất càng lớn thì độ phì nhiêu được phục hồi càng nhanh. Phân hữu cơ có tác dụng cải thiện và ổn định kết cấu của đất, làm cho đất tơi xốp, thoáng khí; tăng cường hoạt động vi sinh vật trong đất. Bên cạnh đó phân hữu cơ còn cung cấp nguồn dinh dưỡng tổng hợp cho đất như:
đạm, lân, kali, canxi, magie, lưu huỳnh, các nguyên tố vi lượng, các kích thích tố sinh trưởng, các vitamin,... cho cây trồng, làm nguồn dinh dưỡng trở nên dễ hữu dụng cho đất, tăng cường giữ phân cho đất [6].