Theo kết quả nghiên cứuYoshida (1981) [83]; Vance (2001) [79] thì N, P, K là nguyên tố cần thiết ảnh hưởng tới sinh trưởng và phát triển của cây lúa. Trong ba nguyên tố ấy thì kali là một trong những chất dinh dưỡng quan trọng cho cây lúa thậm chắ còn hút nhiều hơn dinh dưỡng ựạm.
để cung cấp ựủ dinh dưỡng kali cho ựất và cây lúa cần bón khoảng 100kg K2O/ha (P.K.Saha et al, 2009) [70]. Kali không tham gia vào thành phần cấu tạo tế bào nhưng kali tham gia vào các phản ứng trao ựổi chất của cây thông qua tác dụng hoạt hóa các enzim xúc tiến phản ứng quan trọng trong cây (Nguyễn Văn Luật, 2002) [22].
Theo A. Krauss và cộng sự (1999) [44] kali tạo cân bằng cation/anion làm giảm ựộ thủy hóa các các chất nguyên sinh, do ựó làm giảm ựộ nhớt cấu trúc
và làm tăng khả năng giữ nước trong tế bào, hoạt ựộng ựóng mở khắ khổng, tải phloem, tăng các hoạt ựộng chuyển hóa, tăng sức ựề kháng, tăng khả năng quang hợp của cây khi tăng kali ở lá thực vật.
Nghiên cứu trong thành phần dịch của khơng bào, tế bào chất của cây thì kali ở dạng cation K+ có nồng ựộ 50Ờ150 mM (Surya kant và Uzikafka) [56]. Nghiên cứu tế bào chất thấy nồng ựộ kali thường ổn ựịnh 50mM trong khi ựó nồng ựộ dịch khơng bào có sự thay ựổi (Leigh R.A, 2001) [63]. Cây sẽ chịu ựược lạnh hơn khi có bón thêm kali (Bergmann and Bergmann, 1985) [48]. Nồng ựộ kali tắch lũy ở trong dịch bào có tác dụng bào giúp cây trồng chống chịu khi gặp lạnh (Kafkafi, 1990) [62].
Kali ựiều tiết khả năng chịu hạn, sốc nhiệt, sương giá, chịu rét của cây, chịu mặn. Kali cần cho quá trình hút và vận chuyển nước của cây. Khi bón kali cây trồng tăng năng suất và giảm sự gây hại của virus, vi khuẩn và nấm bệnh gây hại (A. Krauss et al, 1999) [44].
Bệnh khô vằn, tiêm lửa và bệnh bạc lá do vi khuẩn tăng nhanh cùng với khi bón tăng ựạm, nhưng khi bón cân ựối với kali thì thấy rằng các tác nhân gây hại trên giảm rõ rệt (Jack Williams và Sara Goldman Smith 2001) [57]. Kali tác ựộng ựến hoạt ựộng của khắ khổng khi thiếu kali ảnh hưởng trực tiếp ựến sự ựóng mở của khắ khổng [56].
Shen Weiqi và Chen Jianrong (1994) nghiên cứu ảnh hưởng của việc thiếu kali tới giống lúa lai có gen chống chịu với thiếu kali và giống mẫn cảm với thiếu kali thấy rằng lúa lai có gen chống lại thiếu kali ổn ựịnh khả năng hô hấp, trong khi ựó giống mẫn cảm ngược lại. Thiếu kali làm giảm vai trò hoạt ựộng của chuỗi cytocrom, và giảm nghiêm trọng quá trình trao ựổi ựiện tử. Từ ựó ơng ựề suất ra hướng chọn giống chống chịu với ựiều kiện tress kali theo hướng tác ựộng ựến hô hấp của cây lúa lai [77].
Kali giúp tăng tắch lũy tinh bột, tắch lũy monosacarit, xenlulo, hemixenlulo và các chất pectin trong vách tế bào vì vậy tắnh chống ựổ lốp của cây tăng lên
[22], [56]. Bón kali ựầy ựủ sẽ tăng ựộ dầy các bó mạch của cây lúa, tăng tắnh chống ựổ của cây lúa, thành lóng dầy hơn, tăng sinh khối, tăng sự phát tiển của bộ rễ khi bón ựầy ựủ kali so với cây khơng bón. Kết quả nghiên cứu trên cây ngô và lúa mỳ cho kết quả tương tự (Surya kant và Uzikafka) [56].
Kali xúc tiến sự hấp thu ion amon NH+4 của cây [56], [22].
Kali giữ vai trò quan trọng trong việc vận chuyển và tắch lũy các sản phẩm quang hợp, ựặc biệt là gluxit từ thân lá về bơng hạt. Ngồi ra kali cịn có tác dụng kéo dài tuổi thọ lá ở giai ựoạn sau trỗ, từ ựó ảnh hưởng ựến quang hợp [22]. Cây lúa thiếu kali bộ lá yếu, lá vàng lan từ ựỉnh lá và mép ngoài vào tới gân lá (Jack Williams và Sara Goldman Smith 2001) [57]. Thiếu kali ở giai ựoạn sinh trưởng phát triển thân lá thì cấu trúc và ựộ cứng của cây yếu hơn so với cây ựủ kali khi gặp ựiều kiện bất thuận lạnh và sương muối. Trong ựiều kiện hạn thì ựộ ẩm của ựất ảnh hưởng trực tiếp ựến sinh trưởng và phát triển của bộ rễ và kắch thắch sự khuếch tán K+ quanh bộ rễ [56].
Cây thiếu kali, hàm lượng nước trong cây giảm, tế bào già nhanh, áp suất thẩm thấu, tắnh thấm nước và ựộ dắnh của nguyên sinh chất giảm. Thiếu kali quá trình hơ hấp tăng mạnh, ựường khử ựược tắch lũy nhiều, quá trình tổng hợp tinh bột bị cản trở. Trong ựiều kiện thời tiết khắ hậu không thuận lợi như nhiệt ựộ thấp, thiếu ánh sáng thì kali xúc tiến quá trình quang hợp và các quá trình sinh lý khác [38], [56].
Cây hút kali ở dạng ion K+, trong ựất chủ yếu ở dạng kali trao ựổi. Trong cây kali là nguyên tố linh ựộng và thường hay tập trung ở những bộ phận cịn non. Khi bón phân cho cây lúa thì kali ựóng vai trị quan trọng tăng khả năng chống rét, tăng tắnh chống chịu hạn. Bón kali khơng ựầy ựủ khơng những làm cho q trình trao ựổi cacbon bị thay ựổi mà quá trình trao ựổi ựạm cũng bị rối loạn, lượng ựạm amon (NH+4) tăng lên rõ rệt (Nguyễn Như Hà và cs 1995) [15].
Trên cây lạc bón kali ảnh hưởng tới thời gian sinh trưởng, chỉ số diệp lục (SPAD), khối lượng nốt sần trên rễ, khả năng tắch lũy sinh khối, diện tắch lá
(LAI) và giảm mức ựộ nhiễm sâu bệnh hại (Vũ đình Chắnh, Nguyễn Thị Thanh Hải, 2011) [8]. Trên cây lúa thì kali cũng ựóng vai trị quan trọng tới sinh trưởng và phát triển.
S.K. Pattanayak et al (2008) [75] nhu cầu của lúa lai với dinh dưỡng kali là rất lớn nếu bón ựủ kali thì năng suất hạt lên tới 6 tấn/ha. Trên nền phân bón 290 kg N, 170 kg P2O5, K2O biến ựộng, 1 kg B, 7 kg Zn, and 4 kg Cu với các cơng thức bón kali: T1= 0 (ựối chứng); T2: nền+ 0 K2O; T3: nền + 45kg K2O; T4: nền + 90 kg K2O; T5: nền + 135 kg K2O; T6 nền+ 180 kg K2O; T7: nền + 270 kg K2O thấy năng suất hạt, năng suất sinh vật học, chỉ số thu hoạch tăng cùng tăng tỷ lệ kali bón và ựạt cao nhất ở cơng thức bón 180kg K2O. Phân tắch hàm lượng các yếu tố N, P, K trong thân cây lúa thấy lượng cây hút N, K, P tăng cùng với tăng bón kali nhưng giảm ở cơng thức bón 150% kali. Trong khi ựó hàm lượng N, P trong ựất sau khi thu hoạch giảm ơ so với trước thu hoạch, kali trong ựất giảm 2/3 sau thu hoạch. Ở cơng thức bón 150% kali thì kali trong ựất không giảm sau thu hoạch. Như vậy kali là yếu tố cây lúa lai rất cần thiết cho hình thành năng suất.
Từ giai ựoạn ựẻ nhánh ựến khi lúa trỗ cường ựộ hút kali của lúa lai cũng như lúa thuần. Tuy nhiên ở giai ựoạn sau trỗ lúa thuần hút rất ắt kali, trong khi ựó lúa lai vẫn duy trì sức hút kali mạnh, mỗi ngày hút 0,67 g/ha (chiếm 8,7% tổng lượng hút). Như vậy trong quá trình sinh trưởng cường ựộ hút kali của lúa lai luôn cao. đây là ựiểm rất ựặc trưng về sức hút các chất dinh dưỡng của lúa lai. Từ các ựặc ựiểm nêu trên có thể thấy rằng, ựể lúa lai có năng suất cao cần coi trọng thời kỳ bón, liều lượng và tỷ lệ loại phân cần bón (Nguyễn Như Hà và cs 1995) [15].
Nghiên cứu ảnh hưởng của phân bón KCl và K2SO4 tới cây lúa A.M. Ranjha và cộng sự (2001) thấy cả hai nguồn phân bón ựều khơng ảnh hưởng tới chiều cao, sự khác biệt về hàm lượng ựạm và kali trong hạt, rơm rạ. Ngược lại có sai khác về hàm lượng lân khi bón phân K2SO4 và KCL. Có sự
khác biệt ý nghĩa ở các cơng thức bón kali với khơng bón kết hợp với nền N, P cố ựịnh. Bón tăng lượng kali thì hàm lượng kali trong hạt và trong rơm rạ khơng có sự khác biệt [43].
Nghiên cứu thời ựiểm bón phân Manzoor et al (2008) [66] bón 62 kg K/ha (trên nền phân bón NPK: 133- 85- 62 với 6 cơng thức lần lượt là: bón lót tồn bộ lượng kali làm cơng thức ựối chứng, bón tồn bộ kali sau khi cấy 25 ngày, bón tồn bộ kali sau khi cấy 45 ngày, bón lót ơ kalivà ơ lượng sau khi cấy 25 ngày, ơ kali bón sau khi cấy 25 ngày và ơ sau cấy 45 ngày, 1/3 bón lót kali +1/3 bón sau cấy 25 ngày + 1/3 bón 45 ngày sau cấy) thấy cơng thức bón ơ kali 25 ngày sau cấy + ơ bón 45 ngày sau cấy tăng số hạt trên bơng, chiều dài bông, khối lượng 1000 hạt và năng suất hạt cao nhất.
Nghiên cứu mức bón phân bón tối ưu cho lúa lai S.Krishnakumar et al (2005) [76] bón 150 kg N: 75kg P2O5: 50 kg K2O cho năng suất hạt và năng suất sinh vật học cao nhất. Nền bón 150 kg N: 50 kg P2O5 kết hợp với các mức kali: 25 kg K2O, 75 kg K2O và 100 kg K2O năng suất hạt và năng suất sinh vật học có khác biệt so với mức khơng bón kali ngược lại giữa các cơng thức bón kali khơng có sự sai khác ý nghĩa. đồng thời lượng N, P, K trong thân cây lúa tăng cùng với tăng mức kali bón.
Nghiên cứu ảnh hưởng của các mức bón kali tới siêu lúa lai (Super high yielding rice) Zhang Yu-ping et al (2009) cho kết quả tương tự cây lúa cần kali nhiều nhất ở giai ựoạn ựẻ nhánh và hình thành bơng thơng qua phân tắch hàm lượng kali trong chất khô tắch lũy, ựồng thời sức hút kali tăng cùng với lượng kali có sẵn trong ựất [84].
Nghiên cứu tìm nguồn gen chịu kali thấp trong ựất trên ruộng có ựộ dốc và canh tác lúa cạn, thấy trên tất cả các giống thắ nghiệm bón kali làm tăng khả năng sử dụng nước tưới, ựồng thời tại vùng ựồng ruộng có hệ thống thủy lợi tốt thì bón kali làm tăng năng suất ở mức ý nghĩa (Alfred quampah et al , 2011) [46].
Sự có mặt của kali thời kỳ sau trỗ ở lúa lai là một ưu thế thúc ựẩy quá trình vào mẩy của hạt giúp nâng cao năng suất. Khơng bón kali làm giảm tắch luỹ kali và ựạm trong sản phẩm thu hoạch, ựạm tắch luỹ nhiều trong rơm rạ không ựược vận chuyển về hạt là nguyên nhân làm giảm năng suất và chất lượng gạo [11].
Ngô Thanh Sơn và cộng sự (2010) nghiên cứu về kali dễ tiêu trong ựất kết hợp với phương pháp tưới ngập và tưới ẩm ln phiên. Kết quả khơng có sự sai khác giữa phương pháp tưới khác nhau ựến sinh trưởng, năng suất lúa, kali hòa tan và kali trao ựổi. Kết hợp với các phương pháp tưới thì lượng kali dễ tiêu trong ựất tăng lên nhanh chóng ở giai ựoạn ựẻ nhánh và giảm dần ở các giai ựoạn sau [29].
Trên ựất phù sa sông Hồng chỉ bón N, P khơng bón kali từ năm 1997- 2002 thấy năng suất lúa giảm 12%. Bón kali thiếu vụ hè thu năng suất lúa giảm mạnh hơn vụ ựông xuân. Trên lúa lai khi bón lượng ựạm 60kg/ha kết hợp với khơng bón ựạm thì khơng chứng tỏ ựược hiệu lực của kali với lúa lai. Nhưng khi tăng bón 90kg Ờ 120kg ựạm thiếu kali thấy giảm năng suất rõ ràng (Nguyễn Văn Luật và cs 2009) [22].
Theo Phạm Văn Cường và cs (2005) [6] khi bón kali kết hợp với bón ựạm và lân tăng cường ựộ quang hợp của cây lúa ở giai ựoạn lúa trỗ nhưng lại giảm ở giai ựoạn chắn sáp. đồng thời khi bón kali tăng khả năng hút ựạm của cây lúa thông qua tăng cường khả năng quang hợp, tắch lũy chất khô và ựộ dầy lá. Cùng quan ựiểm trên, kết quả nghiên cứu của Zhang Yu-ping et al (2009) [84] cho kết quả tương tự; cơng thức bón lót kali, và bón kali sau cấy 5- 7 ngày với bón khi xuất hiện lá thứ ba tắnh sau lá ựịng thì năng suất của siêu lúa lai tăng từ 3% lên tới 10%. đồng thời tăng mức bón kali làm tăng hàm lượng diệp lục thông qua chỉ số SPAD, cường ựộ quang hợp của lá công năng và lá ựòng ựều tăng [84].
nền ựạm và lân cho kết quả năng suất cao hơn hẳn khơng bón kali. Khi bón kali riêng rẽ chỉ số LAI khơng tăng nhưng khi kết hợp với các mức ựạm bón thì LAI tăng và tăng tỷ lệ hạt chắc ở mức có ý nghĩa [23].
K. M. Bhiah và cộng sự (2010) [60], cấy lúa trong trên nền ựạm cao có sự khác biệt rõ ràng nền bón kết hợp bón kali làm bộ lá lúa xanh, diện tắch lá cao hơn so với khơng bón kali ở giai ựoạn 84 ngày sau cấy. Trên nền thắ nghiệm ựạm cao khơng bón kali thì năng suất sinh vật và chiều cao cây vẫn tăng nhưng ựộ cứng liên quan ựến sức chống ựổ của cây lúa kém hơn hẳn so với nền có bón thêm kali. Theo ơng khi bón kali kết hợp với nền ựạm cao tăng số nhánh ựẻ (40%-140%, chiều cao cây (<30%), khối lượng rễ khô (80-300%), ựường kắnh thân (30-80%). Trùng với kết quả nghiên cứu của; Surendran, 2005 [74]; Kant and Kafkafi, 2002 [61]; Crook and Ennos 1995 [51]; Phạm Văn Cường và cộng sự, 2004 [7].
Rahmatullah Khan và cộng sự (2007) [72] ảnh hưởng của các mức bón kali trên nền phân bón 120 kg/ha N, 90 kg/ha P2O5 cho lúa mỳ và lúa gạo kết quả lúa mỳ tăng 13% năng suất và cao nhất ở mức bón 60kg/ha K2O. Số nhánh, chiều dài bông, chiều cao cây của lúa mỳ cũng tăng ý nghĩa khi tăng mức kali bón. Tương tự ở cây lúa thì bón kali làm tăng số bông hữu hiệu, chiều dài bông, khối lượng 1000 hạt, năng suất sinh vật học và năng suất hạt so với công thức khơng bón nhưng giữa các mức bón kali thì sự sai khác khơng có ý nghĩa.
Theo Bohra and Doerffling (1993) [47] ảnh hưởng của kali trên nền ựất mặn (ảnh hưởng của muối NaCl) ở cơng thức bón kali tới cường ựộ quang hợp và tỷ lệ phần trăm hạt chắc, năng suất và nồng ựộ kali trong rơm rạ ựều tăng so với công thức không bón kali ở mức ý nghĩa. Nồng ựộ Na +, Mg+ giảm và tăng tỷ lệ K/Na, K/Mg K/Ca trong hạt, rơm rạ.
Theo Muhammad Salim (2002) [65] khi tăng lượng kali bón cho lúa thì giảm vịng ựời và mật ựộ hại của rầy nâu, ở mức kali thấp (3ppm) chiều cao
cây, số nhánh/khóm, khối lượng rễ, năng suất sinh vật học ựều thấp hơn ở mức bón kali (40ppm). Nhưng bón kali ở mức cao (200ppm) chiều cao cây, số nhánh/khóm, khối lượng rễ, năng suất sinh vật học khơng có sự sai khác ở mức ý nghĩa. Ở tất cả các cơng thức bón tăng kali thì tăng nồng ựộ kali và nồng ựộ kali cao hơn nồng ựộ N, P, Mg, Si, Zn trong thân cây lúa.
Bendara và Gunatilaka (1994) [49] bón riêng, kết hợp kali với phân lân có tác dụng giải ngộ ựộc Fe trong ựất. Kết quả cho thấy khi bón 85,5 kg/ha K2O có tác dụng giảm ngộ ựộc phèn và Fe trong lá lúa giảm, cây lúa tăng sinh trưởng và năng suất. Khi kết hợp bón 85,5 kg/ha K20 với 31,5kg P205 cây lúa không bị ngộ ựộc Fe và năng suất tăng ở mức ý nghĩa.
Nghiên cứu tương tác giữa K2O (0, 20, 40, 60 và 80 kg/ha) với MgO (0, 20, 40, 60 và 80 kg/ha) kết quả năng suất hạt và năng suất sinh vật học ở các mức bón kali tăng có ý nghĩa so với khơng bón ngược lại giữa các mức bón kali (20, 40, 60 và 80 kg/ha) khơng có sự khác biệt. Tất cả các mức có MgO làm tăng năng suất sinh vật học và cao nhất mức bón 60kg/ha MgO nhưng không làm tăng năng suất hạt và ở mức ý nghĩa. Kali trong hạt và trong rơm rạ ựều tăng theo các mức bón, khi bón kết hợp với MgO thì cây lúa hút tăng K, Mg, Zn, Mn trong rơm rạ, tăng hút P, K và Mg trong hạt. Trong hạt gạo có sự tương tác bón nhiều K2O và MgO kắch thắch tăng N trong gạo (Brohi và cộng sự, 2000) [45].