SILIC VÀ VAI TRÒ DINH DƯỠNG VỚI VỚI CÂY TRỒNG (Tiếp theo)

 Lê Minh Giang  07-12-2020  418 Lượt xem

2.4. Vai trò của Si đối với đời sống của cây (tiếp theo)

Cây trồng đáp ứng với Si quan trọng nhất là lúa, có mối tương quan chặt giữa hàm lượng Si trong rơm rạ với năng suất lúa (Park, 1979 – trích dẫn bởi Mengel và Kirkby, 1987), hiệu lực của Si đối với bội thu năng suất hạt lúa rất rõ (Nagabovanalli và công sự, 2002). Hơn nữa, Si cũng có tác dụng tốt lên các yếu tố cấu thành năng suất như số bông, số hạt/bông và % hạt chắc. Silic đặc biệt kích thích sự tái tạo các cơ quan của cây lúa (Mengel và Kirkby, 1987).

Có thể kết luận: mặc dù, Si dường như không phải là chất dinh dưỡng thiết yếu cho sự sinh trưởng thực vật của phần lớn cây trồng nhưng Si rất cần thiết đối với sự phát triển khỏe mạnh của nhiều loại, đặc biệt là đối với các loại cây có hàm lượng Si trong cây cao như: lúa, ngô và mía.

Si có ảnh hưởng tốt lên sự sinh trưởng và năng suất của cây nhờ vào tác dụng làm giảm sự thoát hơi nước quá mức, tăng sức chống chịu của cây đối với nấm, sâu bệnh và giảm đổ ngã. Si đóng vai trò như một thành phần thuộc về cấu trúc ngăn chặn sự thoát hơi nước quá mức (Raven, 1983). Trong tế bào được cung cấp đầy đủ Si, sự hao hụt nước canh tác giảm đi nhờ vào sự tích lũy silica trong biểu bì (bảng 1). Tốc độ thoát hơi nước nói chung chịu ảnh hưởng bởi hàm lượng silica gel liên kết với cellulose trong vách tế bào biểu bì. Lớp silica gel dày hơn giúp hạn chế sự mất nước, trong khi vách tế bào biểu bì ít silica gel sẽ cho nước thoát ra nhanh hơn. Đối với lúa và lúa mì với mức Si được cung cấp cao hơn thì các hệ số thoát hơi nước thấp hơn. Cây thiếu Si dễ bị héo, đặc biệt trong điều kiện độ ẩm thấp, điều này giúp giải thích cho sự gia tăng tích lũy Mn và các chất dinh dưỡng khoáng khác trong các bộ phận trên không của cây thiếu Si.

Sức chịu đựng tốt hơn của cây đối với sự xâm nhập của nấm bệnh có thể cũng nhờ vào sự tích lũy Si trong lớp tế bào biểu bì (Miyake và Takahashi, 1978). Kết quả nghiên cứu trên nhiều loại cây trồng chứng tỏ Si có ảnh hưởng tốt đến khả năng chống chịu của cây nhờ vào hàm lượng Si trong cây cao giúp bảo vệ cây trước sự tấn công của sâu bệnh (Datnoff và cộng sự, 1991; Võ Minh Kha và Bùi Đình dinh, 1996; Dobermann và Fairhurst, 2000; matichenkov và Calvert, 2002). Đặc biệt đối với cây lúa và ngủ cốc, Si giúp lá mọc thẳng đứng hơn, giảm đổ ngã do mưa gió, giúp cho việc sử dụng ánh sáng được hiệu quả và tăng hiệu lực của phân N (Suichi Yosida, 1985; Mengel và Kirkby, 1987; Ho Chong Wah, 1996). Si có thể làm ảnh hưởng của Mn, Fe do các nguyên nhân sau:

– Sự phân phối Mn trong lá hợp lý hơn: dưới ảnh hưởng của Si, Mn được di chuyển dễ dàng từ các mạch dẫn truyền đến các bộ phân bên trên vì vậy ngăn chặn sự tích lũy Mn tại chỗ (Horst và Marschner, 1978).

– Si khống chế sự thu hút Fe và Mn vào cây: Trong đất lúa nước thường chứa Fe và Mn dạng khử với lượng lớn, sự hiện diện của Si trong cây với hàm lượng cao dường như làm tăng tỷ lệ những khoảng trống chứa khí trong chồi và rễ có thể giúp oxy được vận chuyển vào rễ, vì vậy năng lực oxy hóa của rễ được tăng cường (Suichi Yosida, 1985). Dạng Fe2+ và Mn2+ được oxy hóa bởi rễ lúa chuyển thành dạng không tan và kết tủa trên bề mặt rễ. Tuy nhiên, Fe và Mn dạng oxy hóa bám trên bề mặt rễ có thể gây cản trở sự thu hút nước và dinh dưỡng của cây. Ảnh hưởng làm giảm độ độc Mn và Fe phụ thuộc vào Si trong cây hơn là nồng độ Si của dung dịch bên ngoài. Trong cây bị thiếu Si, Fe và Mn được chuyển đến những bộ phân trên.

Kết quả thí nghiệm của Võ Thị Gương và cộng sự (1998) cho thấy bón Ca-silicate với liều lượng 250 và 500kg SiO2/ha/vụ cho lúa trên đất phù sa (Tiền Giang) làm giảm rõ hàm lượng Mn trong cây lúa giai đoạn làm đòng.

Tác dụng tương hỗ giữa Si với P giúp cây hấp thu chất dinh dưỡng tốt hơn, cây tăng trưởng nhanh có thể làm pha loãng nồng độ Fe trong cây (Trần Thị Tường Linh và cộng sự 2005 b), tăng tỷ lệ P/Fe trong cây vì vậy tăng khả năng chịu phèn của cây lúa (Nguyễn Minh Hạnh, 1991). Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Đức Thuận (2002) cho thấy: bón phân lânnung chảy (thermo phosphate – TP, chứa 24% SiO2) cho lúa trồng trên đất phèn nặng mới khai hoang làm tăng tỷ lệ P/Fe trong cây cao hơn so với bón phân supe lân (SSP) hoặc triple super phosphate (TSP).

Si cũng tăng cường sự thu hút lân của cây nhờ vào tác dụng làm giảm khả năng cố định lân của đất, cải thiện tình trạng lân dễ tiêu trong đất (Mengel và Kirkby, 1987; Nguyễn Tử Siêm và Trần Khải, 1996; Võ Minh Kha và Bùi Đình Dinh, 1996; Fiantis Dian và cộng sự, 2002; Trần Thị Tường Linh và cộng sự, 2005 a).

Cơ chế của hiện tượng này là do các anion silicate được bón vào có khả năng thay thế các anion H2PO4 – trên các vị trí hấp phụ của õit Fe, Al (Mengel và Kirkby, 1987; Sanyal và De Datta, 1991; Samuel và cộng sự, 1993; Borggaard, 1990). Tương tự anion phóphate, các anion của ãit silic có thể tham gia vào các phản ứng trao đổi ligand với các nhóm hydroxyl (OH) trên bề mặt khoáng (phương trình 1); hoặc kết hợp với các õit sắt, nhôm mang điện tích dương bằng lực hút tỉnh điện (hình 1).

Me – OH + Anion <—-> Me – Anion + OH- (1)

                                 H+

Me – OH + H+    –>   Me – O

                                  H

           H+                          H+

Me –  O + Anion       Me  O  –>  Anion

          H                          H

Hình 1. Sơ đồ mô tả sự hấp phụ anion (phosphate hoặc silicate) do lực hút tĩnh điện với nhóm OH2 + 

Mengel và Kirkby (1987) cho rằng: sự thay thế anion phosphate bởi anion silicate trên vị trí hấp phụ của oxit sắt, nhôm sẵn sàng xảy ra trong điều kiện acid và trung tính. Tuy nhiên, theo Ronson và Pitman (1983) silicate chỉ có thể bị hấp phụ với sự hiện diện của phosphate khi nó làm tăng điện tích âm bề mặt, tức là pH >7. Còn theo Bold (1976), mức độ bị hấp phụ một số anion vô cơ có thể xếp theo thứ tự giảm dần như sau:

 SiO4 4- > PO4 3- >> SO4 2- > NO3 – – Cl

Theo Trần Công Tấu và cộng sự (1986), axit silic vô định hình có khả năng hấp phụ cation với một lượng khá cao (34meq/100g ở pH 7).

Lê Văn Căn (1978) cho rằng: nguồn gốc của những biện pháp bón silicate, hoặc bón những loại phân lân nung chảy là do trong đất muối silicate có khả năng chuyển một số loại phosphate thành dạng dễ tiêu hơn, ví dụ:

K2SiO3 + CaHPO4 —-> CaSiO3 + K2HPO4

Việc đất rạ vụ Đông Xuân để gieo sạ lúa Hè Thu, cơ chế chủ yếu là tạo phức của SiO2 với Al3+ và Fe3+, là một biện pháp có thể hạn chế độc tố do phèn gây ra (Đỗ Anh, Bùi Đình Dinh, 1992). Tuy nhiên, biện pháp này có hạn chế là gây khói bụi làm ô nhiễm môi trường và lãng phí chất hữu cơ do đốt rơm rạ.

2.5. Mối quan hệ giữa Si và P

Về phương diện hóa học, acid orthosilic (axit silic) có một số tính chất tương tự với acid orthophosphoric (ví dụ, Si và P phản ứng với ammonium molipdate đều tạo phức màu vàng). Nhu cầu P của cây trong nhiều trường hợp có thể phần nào được đáp ứng bằng Si, nhưng vấn đề này sau đó đã được biết rõ là do khả năng cạnh tranh hấp phụ của ion axit silic với ion phosphate trong đất. Kết quả nghiên cứu của Trần Thị Tường Linh và cộng sự (2005b) cho thấy mối quan hệ tương hỗ giữa Si và P trong cây có tác dụng tích cực lên sự hấp thu và chuyển hóa các chất dinh dưỡng P, Si và N của cây lúa, làm giàu hàm lượng sắt, nhôm vì vậy làm tăng tỷ lệ P/Fe và P/Al trong cây. Bón kết hợp P (dạng TSP) với Si (dạng Na2SiO3 hoặc Na2SiF6) có ảnh hưởng tốt lên sự sinh trưởng của cây lúa trồng trên đất phèn trong nhà lưới, làm tăng trọng lượng sinh khối, số nhánh/cây và chiều cao cây so với cây lúa không được bón P và Si hoặc chỉ được bón riêng rẽ P hay Si.

So sánh hiệu quả sử dụng silic trên cây lúa

3- TRIỆU CHỨNG VÀ NGUYÊN NHÂN CỦA SỰ THIẾU HỤT Si

3.1.Triệu chứng và ảnh hưởng của sự thiếu Si

Khi thiếu Si (bảng 2) cây lúa trở nên mềm và rũ xuống làm tăng sự che rợp nhau của quần thể, hoạt động quang hợp bị hạn chế, thiếu Si nghiêm trọng làm giảm số bông/m2 , số hạt chắc/bông dẫn đến sụt giảm năng suất. Cây bị thiếu Si dễ bị nhiễm các bệnh do nấm Pyricularia oryzae, Helminthosporium oryzae.

Các loại cây tích lũy nhiều Si thường biểu hiện triệu chứng thiếu Si. Triệu chứng thiếu Si diển hình ở lúa là lá già bị chết hoại và héo rũ đi cùng với mức độ thoát hơi nước cao. Trên cà chua, loại cây thuộc nhóm không tích lũy Si, có biểu hiện thiếu Si trong giai đoạn tiếp tục tạo quả, những lá mới ra bị dị tật, sự thụ phấn và tạo quả không thành công.

Bảng 2. Khoảng thích hợp và ngưỡng thiếu hụt Si đối với sinh trưởng của cây lúa

Giai đoạn sinh trưởng Bộ phận cây Khoảng thích hợp (%) Ngưỡng thiếu (%)
Đẻ nhánh – làm đòng Lá Y <5
Thu hoạch Rơm 8-10 <5

Nguồn: Dobermann và Fairhurst, 2000

3.2. Mất Si từ đất do canh tác

Hàm lượng Si trong cây lúa dao động rất lớn (2-10%) nhưng thường là khoảng 5 – 6%. Để tạo ra 1 tấn hạt cây lúa lấy đi khoảng 50 – 110kg Si. Nếu giả định trung bình lượng Si để tạo 1 tấn hạt là 80kg Si, với năng suất lúa là 6 tấn/ha cây lúa hút khoảng 480kg Si/ha và 80% lượng này được tích lũy trong rơm rạ khi lúa chín. Nếu chỉ có hạt lúa được thu hoạch và rơm rạ được để lại trên ruộng thì lượng Si bị lấy đi khoảng 15kg Si/tấn hạt. Đốt rơm rạ không làm mất Si một cách đáng kể, trừ khi rơm rạ bị đốt theo từng đống lớn và Si bị rửa trôi từ tro do tưới hoặc mưa nhiều.

3.3. Nguyên nhân gây thiếu Si

Sự thiếu Si có thể do một hoặc nhiều nguyên nhân như sau:

(i) khả năng cung cấp Si của đất thấp do đất bị phong hóa mạnh;

(ii) hàm lượng Si trong mẫu chất thấp;

(iii) việc lây rơm rạ ra khỏi ruộng lúa trong thời gian dài.

4- CÁC BIỆN PHÁP QUẢN LÝ Si

– Bổ sung Si cho đất từ nguồn Si tự nhiên: Ở một số vùng có thể bổ sung Si một cách đáng kể từ nước tưới, đặc biệt là nước ngầm từ vùng đất núi lửa rất giàu Si. Giả sử trung bình nồng độ Si trong khoảng 3-8mg Si/L và liều lượng nước tưới khoảng 10.000 m3 nước/ha/vụ, có thể tính được lượng Si bổ sung vào từ nước tưới là khoảng 30 – 80kg Si/ha/vụ.

– Quản lý rơm rạ, biện pháp sau thu hoạch: Về lâu dài, sự thiếu Si được ngăn chặn bằng biện pháp không lấy đi rơm rạ lúa sau khi thu hoạch, tái sử dụng rơm rạ (5 – 6% Si) và vỏ trấu (10% Si) để bón vào đất. – Biện pháp bón phân: Thường xuyên bón phân có chứa silic như Silicate Ca (14 – 19% Si): 120 – 200kg/ha hay Silicate K (14% Si): 40 – 60 kg/ha.

 Sưu tầm và biên tập Ks Lê Minh Giang/Ms.Linh; Mr.Quang 

 

Bình luận

bài viết cùng chủ đề

Xem thêm