1.4.1. Nhu cầu và vai trò của các yếu tố dinh dưỡng:
Mức sinh trưởng và lượng dinh dưỡng hấp thu của mỗi giống thuốc lá vàng sấy biến động đáng kể, tuỳ thuộc vào dạng đất, độ phì của đất, điều kiện khí hậu, thời tiết và kĩ thuật trồng trọt.
Động thái tích luỹ chất khô và một số thành phần khoáng dinh dưỡng chính của cây thuốc lá vàng sấy đã được (Raper và Mc Cants, 1966) nghiên cứu, công bố ở dạng biểu đồ 1.1.
Biểu đồ 1.1. Động thái tích luỹ một số nguyên tố dinh dưỡng và chất khô của thuốc lá vàng sấy trên đồng ruộng
( 1 lb = 0.454 kg ; 1 A = 0.407 ha)
Kết quả nghiên cứu về lượng hấp thu dinh dưỡng đa lượng và trung lượng trong mối quan hệ với năng suất thân lá thuốc lá của (Raper and Mc Cants, 1966), trùng hợp với kết quả nghiên cứu của (Hawks 1970). Các tác giả này đều cho biết cây thuốc lá vàng sấy có lượng hấp thu kali lớn nhất và thường gấp đôi lượng đạm hấp thu. Lượng hấp thu lân và magiê tương đối thấp so với lượng hấp thu kali, đạm và canxi của cây.
Bảng 1.4. Mối quan hệ giữa năng suất thân lá thuốc lá với lượng hấp thu một số thành phần dinh dưỡng của cây
ĐVT: kg/ha
TÁC GIẢ Năng suất thân lá
Lượng hấp thu
N P2O5 K2O CaO MgO Van Dierendonck (1959) 3.772 74 22 133 106 27 Raper và Mc Cants (1966) 4.287 64 9 130 37 11
Hawks (1970) 2.242* 78 31 193 86 41
* Năng suất lá khô
Nghiên cứu mối quan hệ tương tác giữa các nguyên tố khoáng dinh dưỡng của đất với cây thuốc lá vàng sấy đã được một số chuyên gia của Viện công nghệ sinh học - Học Viện khoa học nông nghiệp Vân Nam - Trung Quốc tiến hành.
Kết quả nghiên cứu cho biết có mối quan hệ tương hỗ giữa các nguyên tố K, P, Cu, B và tồn tại tính đối kháng của nguyên tố Ca đối với các nguyên tố khác trong dinh dưỡng của cây thuốc lá vàng sấy. Chìa khoá để cải thiện dinh dưỡng, năng suất và chất lượng của cây thuốc lá vàng sấy là tăng cường thành phần vật chất hữu cơ cho đất trồng thuốc lá và xây dựng chế độ phân bón trên cơ sở sử dụng tính tương hỗ của các nguyên tố K, P, Cu và B để loại trừ tính đối kháng của Ca đối với các nguyên tố này (Collins and cộng sự, 2001).
Với mục đích tạo cơ sở dữ liệu để giám sát tình trạng dinh dưỡng của cây thuốc lá vàng sấy có hiệu quả người ta đã tiến hành nghiên cứu và xác định được một số ngưỡng hàm lượng thành phần dinh dưỡng của lá trong mối liên quan với
tình trạng dinh dưỡng và tuổi của cây thuốc lá . Triệu chứng thiếu đạm xuất hiện khi hàm lượng đạm trong lá thấp hơn mức 1,5 %. Triệu chứng thiếu kali bắt đầu xuất hiện trên các đuôi lá khi hàm lượng kali (K) trong lá thấp hơn mức 2,5 %, đuôi lá thuốc lá tổn thương nhiều hơn khi hàm lượng kali (K) dưới ngưỡng 1,7 % (Chouteau and Fauconnier, 1988). Ngưỡng 0,2 % Mg và 18-25 ppm Mn trong lá MRML của cây thuốc lá vàng sấy báo hiệu cây thiếu hai nguyên tố này. Hàm lượng bo (B) trong lá non của cây thuốc lá vàng sấy từ 15- 16 ppm cũng được xác định là ngưỡng nguy cấp, báo hiệu cây thiếu bo .
Bảng 1.5. Ngưỡng hàm lượng một số thành phần khoáng dinh dưỡng trong lá của cây thuốc lá vàng sấy sinh trưởng - phát triển trong điều kiện thuận lợi
ĐVT: % Giai đoạn
sinh trưởng Mô lá, vị
trí lá N P K Ca Mg
Cây con Lá MRML
4,0-6,0 0,2-0,5 3,0-4,0 0,6-1,5 0,2-0,6 Thân, lá tăng
trưởng mạnh
Lá
MRML 4,0-5,0 0,2-0,5 2,5-3,5 0,75-1,5 0,2-0,6
Ra hoa Lá
MRML 3,5-4,5 0,2-0,5 2,5-3,5 0,75-1,5 0,2-0,6
Thu hái
Lá B + T 2,0-2,25 0,14-0,3 1,5-2,5 0,75-1,5 0,2-0,6 Lá C 1,6-2,0 0,13-0,3 1,5-2,5 1,0-2,0 0,2-0,6 Lá X + P 1,3-1,75 0,12-0,3 1,3-2,5 1,0-2,5 0,18-0,75 MRML: Most recent mature leaf.
Nghiên cứu trên cây thuốc lá vàng sấy ở Trung Quốc (2010) cho biết duy trì sự đầy đủ và cân bằng của các dinh dưỡng N, P, K và Mg ở thời kỳ chuẩn bị thu hoạch thuốc lá là một trong những yếu tố rất quan trọng để cải thiện mùi thơm của thuốc lá vàng sấy. Như vậy, rõ ràng hàm lượng caroten tổng số ở mức cao trong thuốc lá vàng sấy là có lợi không những cho màu sắc mà còn cho cả
hương thơm của thuốc lá.
1.4.2. Nhu cầu dinh dưỡng đạm (N) của cây thuốc lá vàng sấy
N là vật chất sống, hình thành cấu trúc và chức năng của phân tử prôtêin, tham gia vào quá trình phân chia tế bào và sinh trưởng của cây. N cũng là thành phần của diệp lục và alkanoit (chủ yếu là nicotin). Dinh dưỡng N chi phối sự cân bằng giữa quá trình chuyển hoá prôtêin và chuyển hoá cacbohydrat trong cây thuốc lá. N là nguyên tố dinh dưỡng quan trọng nhất trong quá trình sinh trưởng - phát triển của cây thuốc lá (Collins and Hawks, 1983; Chouteau and Fauconnier, 1988; Layten and Nielsen, 1999; Steinberg and Tso, 1958). Do vậy, mức bón N ảnh hưởng lớn đến năng suất và thành phần hoá học của lá thuốc lá.
- Dạng đạm
Cây thuốc lá hấp thu đạm ở cả hai dạng NH+4 và NO-3. , trong điều kiện đất chua cây thuốc lá hấp thu dạng NO-3 hiệu quả hơn dạng NH+4, trong khi đó ở pH từ 7 - 9 cây thuốc lá hấp thu dễ dàng đạm NH+4. Giai đoạn cây con, cây thuốc lá hấp thu đạm NH+4 nhiều hơn, ngược lại cây thuốc lá trưởng thành hấp thu đạm NO-3 nhiều hơn (Chouteau and Fauconnier, 1988; Hawks, 1956) cho biết sinh trưởng của cây thuốc lá vàng sấy giảm đi 33 % khi được nuôi trồng trong dung dịch chứa 50 % đạm ở dạng NH+4, giảm 80 % khi dung dịch nuôi trồng là 100 % đạm NH+4 so với đối chứng 100 % đạm NO-3. (Skogley and Mc Cants, 1963) cho biết năng suất khô của cây thuốc lá vàng sấy được bón đạm NH+4 chỉ bằng 33 % năng suất khô của cây thuốc lá vàng sấy được bón đạm NO-3 (Akehurst, 1981) đã quan sát thấy cây thuốc lá được cung cấp đạm NO-3 có mức sinh trưởng gấp 6 lần so với khi được cung cấp đạm NH+4.
Từ những kết quả nghiên cứu trên cho thấy cây thuốc lá thích hợp với đạm NO-3 hơn so với đạm NH+4. (Skogley and Mc Cants, 1963) cho rằng nguyên nhân chính dẫn đến sinh trưởng kém của cây thuốc lá khi được trồng với đạm NH+4 là do sự thiếu hụt các cation nào đó, các cation này đối kháng với NH+4 trong quá trình hấp thu cuả cây, sử dụng đạm (NH4)2SO4 gây ngộ độc NH3 cho cây thuốc lá hơn so với đạm NH4NO3, nhất là khi đất có hàm lượng clo cao. (Chouteau and Fauconnier, 1988), cho biết cây thuốc lá tích luỹ nhiều NH+4 trong dịch bào dẫn đến làm giảm các muối hữu cơ của không bào, làm giảm tính đệm của dịch bào,
gây axít hoá dịch bào.
- Ảnh hưởng của N đến sinh trưởng, năng suất, phẩm cấp thuốc lá Dù với mức cung cấp N rất thấp, cây thuốc lá vẫn có thể hình thành đầy đủ số lá sinh học theo đặc tính di truyền của cây . Trong điều kiện ẩm độ đầy đủ, tăng mức cung cấp N làm tăng diện tích lá, làm giảm độ dầy của lá dẫn đến làm giảm khối lượng riêng của lá.
Giai đoạn lá bắt đầu xuất hiện từ đỉnh sinh trưởng khá nhạy cảm với dinh dưỡng N, đó là giai đoạn phân chia tế bào mạnh mẽ của lá. Do vậy, đây là giai đoạn nguyên tố N ảnh hưởng lớn nhất đến diện tích cuối cùng của lá (Raper and Cants, 1967).
Mức độ hấp thu N của cây thuốc lá vàng sấy suy giảm nhanh tại thời điểm cây bắt đầu xuất hiện nụ là cần thiết, giúp cho quá trình chín của lá diễn ra thuận lợi. Nghĩa là phải điều khiển sao cho thời điểm cây thuốc lá đạt được diện tích lá tối đa trùng với thời điểm khả năng cung cấp N của đất giảm tới mức tối thiểu.
Nước là một trong những yếu tố chính tác động đến quá trình hấp thu N của cây thuốc lá. Trong điều kiện đất thừa ẩm, cây thuốc lá hút thu N nhiều hơn.
Nếu sau đó đất trồng khô hạn, thì lượng N dư thừa trong cây chủ yếu ở dạng hoà tan do quá trình đồng hoá prôtêin của cây bị ức chế .
- Ảnh hưởng của N đến tính chất lí hoá học và tính chất hút của lá sấy Khả năng cháy của sản phẩm thuốc lá giảm thấp khi lượng N cung cấp cho cây thuốc lá tăng lên. Tuy nhiên, trong một vài trường hợp đạm dạng NO-3
được xác định là ảnh hưởng tốt đến khả năng cháy của thuốc lá. Điều này có thể giải thích là cây thuốc lá hút mạnh NO-3 kéo theo hấp thu kali nhiều hơn, đồng thời ức chế hấp thu Cl- (Chouteau and Fauconnier, 1988). Sau khi trồng, nếu tình trạng thiếu N của cây diễn ra càng sớm thì tỉ lệ đường/nicotin càng cao. N được coi là nguyên tố ảnh hưởng lớn nhất đến vị của sản phẩm thuốc lá. Hàm lượng Nitơ tổng số trong lá thuốc lá quá cao dẫn đến sản phẩm hút có vị sốc, ngược lại sản phẩm hút có vị nhạt khi hàm lượng Nitơ tổng số quá thấp. Thực tế, vị của sản phẩm thuốc lá liên quan đến sự cân bằng giữa thành phần đường và prôtêin trong lá thuốc lá (Chouteau and Fauconnier, 1988).
Các công trình nghiên cứu của các tác giả nước ngoài đã chỉ ra rằng việc tăng lượng bón đạm cho cây thuốc lá và đánh nhánh, ngắt ngọn triệt để đã làm tăng năng suất, chất lượng thuốc lá, và hàm lượng Nicotin cũng tăng đáng kể.
Theo (Chouteau and Fauconnier, 1988) hàm lượng Nitơ trong lá thuốc tương quan thuận với hàm lượng Nicotin và tương quan nghịch với hàm lượng đường trong lá thuốc. Điều này có thể hiểu khi bón tăng đạm cũng sẽ làm tăng hàm lượng Nicotin.
Việc tăng lượng bón đạm dẫn đến hàm lượng đạm tổng số, hàm lượng nicotin trong lá thuốc lá luôn tăng, trong khi đó hàm lượng đường tổng số, hàm lượng đường khử giảm, sự tích lũy K+, Clo, Fe biến đổi không đáng kể. Ở các mức bón dưới 60 kgN/ha: tính chất vật lý kém, thành phần hóa học và hương thơm không hài hòa. Ở mức bón 60 kgN/ha: có thể cải thiện tính chất vật lý, hàm lượng carotenoid, phản ứng hóa nâu và thành phần hóa học trở nên hài hòa hơn, chất lượng hương vị trong trường hợp này được đánh giá tinh khiết và đầy đủ.
Do vậy, mức bón 60 kgN/ha được coi là nền tảng để tăng chất lượng, hương vị cho thuốc lá [http://www.latest-science].
1.4.3. Dinh dưỡng lân (P) của cây thuốc lá vàng sấy
Lân là thành phần của nhiều vật chất sống quan trọng trong cây thuốc lá.
Trong lá của cây thuốc lá tuổi non, lân chiếm tới 30 % vật chất của axít ribonucleic và 7 % vật chất của axít deoxyribonucleic. Quá trình quang hợp, phốtphoryl hoá và các quá trình trao đổi chất kế tiếp liên quan đến chu trình Crebs cũng như quá trình chuyển hoá đạm của cây thuốc lá đều có nguyên tố lân tham gia. Lân tập trung chủ yếu ở các mô non của cây và hàm lượng lân giảm thấp theo tuổi của lá, cũng như tuổi cuả cây (Chouteau and Fauconnier, 1988).
Các nghiên cứu về yếu tố lân (P2O5) cho thấy: Năng suất và sản lượng tăng sau đó giảm dần khi tăng mức bón lân từ 0 - 210 kg P2O5/ha. Bón lân tăng cường hấp thu một số nguyên tố khoáng như K và Ca, giảm hàm lượng đường tổng số và đường khử, tăng hàm lượng đạm tổng số ở các lá giữa và nách dưới, giảm hàm lượng tinh bột. Bón lân làm tăng đáng kể hàm lượng các thành phần hương thơm như benzyl alcohol, keto-isophorone, megastigmatrienone và
neophytadiene. Mức bón 90 - 120 kg P2O5/ha cho chất lượng hương thơm tốt.
Nghiên cứu ở Nhật Bản chỉ rõ cây thuốc lá được ngắt ngọn có hàm lượng lân nhiều hơn từ 10 - 60 % so với cây thuốc lá không ngắt ngọn. (Akehurst, 1981;
Chouteau and Fauconnier, 1988) phát hiện thấy mối quan hệ thuận giữa sinh trưởng của cây và mức cung cấp lân tại nhiệt độ không khí 140C, mối quan hệ này mất đi khi nhiệt độ không khí lớn hơn 140C. Điêù này cho thấy nhiệt độ thấp là yếu tố khí hậu hạn chế hấp thu lân của cây thuốc lá. Độ pH của đất cũng có thể hạn chế hấp thu lân của cây thuốc lá. Đất canh tác có pH thấp hơn 4 và cao hơn 7 đều gây khó khăn cho quá trình hấp thu lân của cây, vì liên quan đến tình trạng khó tan của lân. Phạm vi pH tối thích cho sự hấp thu lân của cây thuốc lá là từ 5 - 6.
Cây thuốc lá thiếu lân sinh trưởng rất chậm, đặc biệt là ở giai đoạn đầu sinh trưởng. Thiếu lân, cây thuốc lá yếu ớt, lá hẹp, có màu xanh xỉn. Sau đó, các lá phía thấp của cây xuất hiện nhiều đốm nâu (Chouteau and Fauconnier, 1988).
Năng suất thuốc lá có thể giảm đi khi bón quá thừa lân, vì lân thúc đẩy quá trình tích luỹ cacbohydrat, khiến cho lá chín quá nhanh, đặc biệt khi cây sinh trưởng trong những điều kiện môi trường không phù hợp (Akehurst, 1981), ông còn cho biết bón quá nhiều lân gây bất lợi cho chất lượng lá sấy, lá quá dầy, gây khó khăn cho quá trình phối chế thuốc lá điếu.
Trên những đất có hàm lượng lân cao, bón lân giúp cây thuốc lá sinh trưởng nhanh hơn, hàm lượng lân trong lá xanh cao hơn, song không có sự khác nhau về năng suất và hàm lượng lân của lá sấy giữa công thức bón lân và không bón lân. Trên đất có hàm lượng lân thấp, bón lân làm tăng sinh trưởng rõ rệt, nhưng hàm lượng lân trong cây tương đương nhau giữa các công thức, kể cả công thức không bón lân; Trong khi đó hàm lượng đạm trong lá ở công thức không bón lân tăng lên đáng kể (Akehurst, 1981; Chouteau and Fauconnier, 1988).
Lân cải thiện màu sắc lá sấy của thuốc lá vàng sấy, điều này có thể liên quan đến sự chuyển hoá cacbohydrat trong lá thuốc lá (Akehurst, 1981; Chouteau and Fauconnier, 1988) cho biết lân thúc đẩy quá trình chuyển hoá cacbohydrat trong lá, lá chín đầy đủ hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn sấy, nhờ đó màu sắc lá sấy được cải thiện rõ rệt.
Lân có mối quan hệ thuận với hàm lượng đường trong lá thuốc lá (Tso, 1990). Hàm lượng Nitơ tổng số trong lá thuốc lá tỉ lệ nghịch với lượng hấp thu lân của cây (Chouteau and Fauconnier, 1988; Mc Cants and Woltz, 1967;
Akehurst, 1981) cho biết không có mối quan hệ nào đáng kể giữa lân và hàm lượng Nitơ của lá thuốc lá. (Chouteau and Fauconnier, 1988) giải thích rằng cải thiện dinh dưỡng lân của cây thuốc lá có thể ảnh hưởng gián tiếp đến hàm lượng Nitơ trong lá vì cây thuốc lá sinh trưởng nhanh, sớm được ngắt ngọn.
1.4.4. Dinh dưỡng kali (K) của cây thuốc lá vàng sấy
Mặc dù nhu cầu K của cây thuốc lá rất lớn, song vai trò sinh lí cụ thể của nguyên tố này lâu nay vẫn chưa được làm sáng tỏ . Trong không bào, K chủ yếu ở dạng ion. K đóng vai trò quan trọng trong sự cân bằng axít/bazơ của không bào, và điều chỉnh áp suất thẩm thấu của tế bào. K ở dạng kết hợp có rất ít trong tế bào chất. K còn được biết là đóng vai trò kích hoạt một số hệ thống enzym của tế bào (Chouteau and Fauconnier, 1988).
K ảnh hưởng lớn đến sinh trưởng của cây thuốc lá. Thực tế, K liên quan đến nhiều quá trình chuyển hoá quan trọng trong cây như quá trình tổng hợp prôtêin. Vì thế, khi thiếu K, đạm hoà tan và đạm amino axít tự do tăng lên trong cây (Chouteau and Fauconnier, 1988). K có trong muối của các axít hữu cơ, axít H2CO3. Triệu chứng thiếu K luôn xuất hiện đầu tiên ở lá, chứng tỏ K liên quan đến mức độ đồng hoá thực của lá (Akehurst, 1981).
Các nghiên cứu về yếu tố kali cho thấy: Khi tăng lượng bón kali từ 247 - 341 kgK2O/ha sự tích lũy kali tăng, hàm lượng đạm tổng số, nicotin và protein tăng, trong khi hàm lượng đường tổng số, đường khử giảm và thành phần hóa học trong lá thuốc trở nên hài hòa. Ngoài ra, khi tăng lượng bón kali còn có tác dụng cải thiện tính chất cháy, tăng hàm lượng các chất thơm thuộc nhóm neophytadiene và nhóm hương thơm tự nhiên được hình thành từ carotenoid. Khi áp dụng mức bón trên 390 kgK2O/ha chất lượng thuốc lá nguyên liệu giảm [http://www.latest-science].
K là một trong những thành phần chính của tro thuốc lá. Thông thường, hàm lượng kali (K2O) trong lá thuốc lá biến động từ 2 - 8 %, trong một số
trường hợp lên tới 10 % (Chouteau and Fauconnier, 1988; Akehurst, 1981) cho biết hấp thu ion K+ của cây thuốc lá liên quan chặt chẽ với hấp thu ion Ca+2, Mg+2 và tổng các cation này không phải là bất biến mà khá biến động. K và Na đều có ảnh hưởng cộng lực, hạn chế hấp thu Ca, Mg của cây. Tuy vậy, không thể sử dụng Na để thay thế K trong sản xuất thuốc lá vàng sấy. Sự đối kháng giữa ion K+ và ion Ca+2 trong quá trình hấp thu dinh dưỡng không chỉ xẩy ra đối với cây thuốc lá mà là hiện tượng phổ biến của thực vật. Do vậy, trong sản xuất thuốc lá vàng sấy, phân kali được khuyến cáo bón nhiều hơn khi thuốc lá được trồng trên đất giàu Ca. Hàm lượng K của lá thuốc lá giảm dần theo tuổi của cây. Thuốc lá trồng trong điều kiện đủ ẩm hút nhiều K hơn trong điều kiện đất khô hạn.
(Chouteau and Fauconnier, 1988) cho biết ở cuối giai đoạn sinh trưởng của cây thuốc lá, hàm lượng K của lá có mối liên hệ chặt chẽ với tình trạng cung cấp K của đất. Các nghiên cứu tại Viện Bergerac - Pháp đã chứng minh về sự tồn tại mối quan hệ giữa lượng K trao đổi của đất với hàm lượng K trong lá thuốc lá.
Dinh dưỡng K của cây thuốc lá đầy đủ giúp cây phần nào kháng tốt hơn với hạn hán và sự tấn công của nấm hại. (Akehurst, 1981) cho biết cây thuốc lá đủ K có thể kháng được sự xâm nhiễm của bệnh virút khảm, ông cũng chỉ ra tính kháng tốt hơn của cây thuốc lá đủ K đối với bệnh đốm nâu do nấm Alternaria longipes gây ra. Lá thuốc lá đầy đủ K giữ nước tốt hơn, lá có sức trương lớn, hạn chế sự đốt nóng của bức xạ mặt trời cũng như tạo điều kiện thuận lợi cho sự chuyển hoá, giúp lá đạt chất lượng tốt trong quá trình sấy (Chouteau and Fauconnier, 1988).
K có lợi cho sự hình thành màu vàng sáng của lá thuốc lá vàng sấy sau khi ra lò, tăng diện tích lá và khối lượng riêng của lá. (Tso, 1990) cũng cho biết dinh dưỡng K đầy đủ có tác dụng cải thiện màu sắc, cấu trúc, độ cháy và tính hút ẩm của lá thuốc lá. (Layten and Nielsen, 1999) cho biết có mối tương quan thuận giữa hàm lượng K trong lá thuốc lá với mức độ cháy và thời gian cháy của thuốc lá điếu. Chất lượng thuốc lá vẫn có thể được cải thiện tại những mức bón K vượt xa nhu cầu tối đa về K của cây (Mc Cants and Woltz, 1967).
Không có bất kì bằng chứng nào cho thấy có mối quan hệ giữa thành phần