CHƯƠNG 1. Đặt van đề Sự phát triển của xã hội, công nghiệp hoá và đô thị hoá làm cho diện tích đất trồng nông nghiệp ngày càng giảm dan, yêu cầu về nguồn phân bón hiệu qua trở nên cấp thiết dé đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về năng suất, chất lượng nông sản cũng như các van đề về môi trường. Tuy nhiên nền nông nghiệp chịu nhiều ảnh hưởng bắt lợi từ việc sử dụng nguồn phân bón dinh dưỡng chưa hiệu quả cho cây trồng. Từ đó có thể gây lãng phí nguồn dinh dưỡng, giảm năng suất cây trồng, biến đổi chat lượng nông sản, gây 6 nhiễm môi trường, tăng phát thải khí nhà kính do những tàn dư phân bón dinh dưỡng và biến đổi chat lượng đất nông nghiệp.
Bên cạnh đó việc sử dụng không hợp lý nguồn phân bón dinh dưỡng còn gây ra những hệ luy về suy giảm hệ vi sinh vật có ích trong đất, làm cho chất lượng đất trên toàn thé giới ngày càng suy giảm. Mặt khác cây dưa leo là loại cây trồng ngắn ngày từ 30 đến 45 ngày, sự sinh trưởng, năng suất và chat lượng quả dé bị tác động bởi chế độ cung cấp đinh dưỡng, điều kiện ngoại cảnh và các yếu tố xung quanh khác, từ đó có thé biểu hiện rõ ràng sự ảnh hưởng của dinh dưỡng được cung cấp. Dé giải quyết những van đề trên nhằm tối ưu năng suất cây trồng và tránh những tác hại về việc sử dụng nguồn phân bón dinh dưỡng không hiệu quả do đó phải có những nghiên cứu về chế độ cung cấp dinh dưỡng ảnh hưởng đến sự phát triển, năng suất của cây trồng và những tác động, ảnh hưởng của phân bón đến hệ vi sinh vật trong đất. Chính vì vậy, đề tài “Đánh giá ảnh hưởng của chế độ cung cấp dinh đưỡng đến quá trình sinh trưởng, năng suất và một số vi sinh vật có lợi trong vùng rễ cây dưa leo (Cucumis sativus L)” được thực hiện.
Mục tiêu đề tài: Xác định được sự ảnh hưởng của chế độ cung cấp dinh dưỡng đến sự sinh trưởng và năng suất cây dưa leo. Xác định được sự ảnh hưởng của chế độ cung cấp dinh dưỡng đến một số vi sinh vật có lợi trong đất. Nội dung thực hiện: Nội dung 1: Đánh giá ảnh hưởng của chế độ cung cấp dinh dưỡng đến quá trình sinh trưởng và năng suất của cây dưa leo. Nội dung 2: Đánh giá ảnh hưởng của chế độ dinh dưỡng đến một số vi sinh vật có lợi trong vùng rê cây dưa leo.
TONG QUAN TÀI LIEU 2. Tam quan trọng của phan bón 2. Vai trò phan bón hoa học và vi lượng Đã có nhiều nghiên cứu về tỷ lệ cũng như hiệu quả của phân bón hoá học đến năng suất cây. Các tỷ lệ NPK khác nhau cho ra kết quả khác nhau về số ngày ra hoa, kết quả, chiều dài thân cây, số cành năng suất, số lượng quả, chiều đài quả và tông năng suất.
Nghiên cứu về tỷ lệ nảy mầm của cây cho thấy tỷ lệ NPK 140 - 60 - 150 kg/ha là tỷ lệ hiệu quả nhất cho sự phát triển cây mầm, số lượng quả, kích thước quả là tối ưu, tuy nhiên về thời gian ra hoa, kết quả và sinh trưởng bị chậm so với các tỷ lệ được khuyến cáo (rehman và ctv, 1995). Đạm và kali là thành phần ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất quả, chiều dài thân và cành năng suất. Nguyên tổ vi lượng và đa lượng là những nguyên tố có chức năng sinh lý cụ thé và thiết yêu trong quá trình trao đồi chất của cây trồng. Chức năng của từng vi chất đinh dưỡng hoạt động trong thực vật bằng sự thay đổi hóa trị (sắt, mangan, đồng và molypden), các kim loại không xảy ra thay đổi hóa trị (kẽm), và sau đó là các phi kim (bo, clo).
Clorua có thé ảnh hưởng gián tiếp đến sự phát triển của thực vật thông qua quá trình điều hòa khí không như một anion đối kháng di động đối với K +. Cung cấp lại Mn cho cây thiếu giúp kích hoạt lại quá trình quang hợp. Vai trò của các vi chất dinh dưỡng trong các hệ thống phòng thủ chống lại mầm bệnh đáng được quan tâm nhiều hơn, cũng như mô tả rõ hơn về phần “hoạt động sinh lý” của các vi chất đinh dưỡng và nồng độ thiếu hụt nghiêm trọng trong các mô phân sinh (Römheld và Marschner, 1991). So với các chất dinh dưỡng đa lượng, các chất dinh dưỡng vi lượng cần thiết cho sự tăng trưởng với số lượng thấp hơn và chủ yếu đóng vai trò là là chất kích hoạt các phản ứng enzyme.
Vi chất dinh dưỡng xúc tác các quá trình oxi hóa khử bằng cách chuyền điện tử (chủ yếu là các nguyên tô chuyền tiếp Fe, Mn, Cu và Mo), chúng tao thành phức hợp enzyme-cơ chất bằng cách liên kết enzyme và cơ chất (ví dụ: Fe và Zn), hoặc chúng tăng cường phản ứng enzyme bằng cách ảnh hưởng đến cấu hình phân tử của enzyme hoặc cơ chất như Zn (Marschner, 1986). Vai trò nito (đạm): Nitơ là thành phần vô cùng quan trọng của cây trồng. Nước và đạm đóng vai trò là yếu tô chính ảnh hưởng đến tốc độ quang hợp (Mofokeng và ctv, 2015), đạm còn thúc đây quá trình sinh trưởng của cây trồng và năng suất cây trồng bằng cách kích thích sinh nhánh, chdi, lá (Đường Hồng Dật, 2002). Ngược lại nếu bón quá nhiều đạm sẽ đẫn đến sự kìm hãm phát triển và sinh trưởng của cây, đồng thời dẫn đến hàng loạt các phản ứng ức chế sự quan hợp của cây, dẫn đến tỷ lệ quan hợp thấp (Du và ctv, 2017).
Tổng lượng đạm phù hợp sinh trưởng và năng suất cho mùa vụ cây dưa leo là 195 kg/ha (Tuân, 2022). Vai trò của photpho (lân): Photpho được thực vật hấp thụ ở dang ion phosphat từ đất, khả năng hấp thụ bị ảnh hưởng lớn do kết cấu và những điều kiện của đất (Schachtman và ctv, 1998; Lynch, 2011).Photpho có vai trò quan trọng trong quá trình trao đôi chất của cây trồng như tổng hợp axit nucleic, truyền năng lượng và hô hap (Marschner, 2012). Ngoài ra photpho còn có vai trò quan trọng trong việc phản ứng với những căng thăng do môi trường gây ra với thực vật (Plaxton và Tran, 2011). Thiếu lân có thé anh hưởng bat lợi đến sự trao đổi chat, sinh trưởng và phát triển của cây trồng, trong khi thừa lân có thé gây ngộ độc cho cây trồng (Marschner, 2012; Plaxton và Chan, 2011).
Ở Việt Nam, lượng lân 195 kg/ha là lượng lân tối ưu cho sự sinh trưởng và năng suất của cây dưa leo (Tuân, 2022). Vai trò của kali: Cây trồng hấp thụ kali qua dạng ion trong đất, sự hấp thụ kali của cây trồng phụ thuộc vào kết cầu dat, độ pH trong dat và mật độ các ion khác (Marschner, 2012). Kali là một chất dinh dưỡng đa lượng đóng góp vai trò trong quá trình sinh lý và trao đổi chất khác nhau của thực vật, kali ảnh hưởng đến việc duy trì áp suất trương nở, điều chỉnh việc đóng mà mở khí không, kích hoạt các enzyme và tăng cường khả năng quang hợp (Marschner, 2012; Schachtman và ctv, 1998). Ngoài ra kali còn đóng vai trò quan trọng trong giảm căng thắng cho cây trồng, duy trì cân bằng nước, điều chỉnh áp suất thẩm thấu và kích hoạt gen liên quan đến việc giảm căng thăng (Wang và ctv, 2013; Munns và Tester, 2008).
Việc thiếu kali có thé làm cho cây phát triển còi cọc, giảm năng suất, tăng khả năng bị ảnh hưởng bởi căng thắng, trong khi việc thừa kali sẽ làm cho cây ngộ độc và ảnh hưởng đến sự hấp thu các ion khác trong đất (Marschner, 2012; Wang và ctv, 2013). Lượng đạm ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất và chất lượng quả dưa leo, nghiên cứu cho thay lượng KaO tối ưu là 120 kg/ha (Nwofia, 2015). Vai trò của silic: Silic có vai trò quan trọng trong việc trao đôi chat, đảm bảo sức khoẻ và chồng stress cho thực vật. Các nghiên cứu đã chỉ ra silic đóng vai trò trong biểu hiện của các protein liên quan đến quang hợp, ribosome, quả trình oxy hoá khử, tín hiệu hormone, liên kết ion kim loại và phản ứng phòng vệ của thực vật (Soundararajan và ctv, 2017).
Ngoài ra sillic có có khả năng giống như chất cản trở sinh học bảo vệ và phát hiện các mam bệnh từ đó ngăn chặn bằng các tác nhân và phân tử tín hiệu tìm thấy các mục tiêu gây bệnh (Vivancos va ctv, 2015). Vai tro cua titanium: Titanium là chất được thực vat hấp thụ qua bộ rễ hoặc lá, titanium có vai trò trong việc kích thích sự phát triển của cây trồng theo các cách cụ thé khác nhau tuỳ loài thực vật. Nhìn chung, titanium có thê kích thích gia tăng hàm lượng diệp lục trong lá, kích thích các hoạt động của enzyme thực vật, bồ trợ sự hấp thu các chất dinh dưỡng khác của thực vật Vai trò của sắt: Sắt là thành phần trung tâm của chuỗi điện tử và là đồng yếu tô của nhiều enzym quan trọng. Ở thực vật, sắt cũng cần thiết cho quá trình quang hợp và tông hợp chất diệp lục.
Sự sẵn có của sắt trong đất quyết định sự phân bố của các loài thực vật trong hệ sinh thái tự nhiên va năng suất cũng như chất lượng dinh dưỡng của cây trồng (Schmidt và ctv, 2020). Vai trò của Mn: Mangan (Mn) là một vi chất dinh dưỡng quan trong cho sự tăng trưởng và phát triển của thực vật và duy trì vai trò trao đôi chất trong các ngăn tế bào thực vật khác nhau. Kim loại này là một đồng yếu tố cần thiết cho phức hợp phát triển oxy (OEC) của bộ máy quang hợp, xúc tác cho phản ứng tách nước trong hệ thống quang điện tử II (PSII). Mặc dù tầm quan trọng của Mn đối với quá trình quang hợp và các quá trình khác, nhưng sự liên quan về mặt sinh ly của sự hấp thu và ngăn chặn Mn ở thực vật đã bị đánh giá thấp.
Cân bằng nội môi Mn dưới tế bào dé duy tri các quá trình trao đổi chất phụ thuộc Mn ngăn cách như glycosyl hóa và quang hợp được điều hòa bởi vô số protein vận chuyền từ các họ gen khác nhau. Tuy nhiên, cân bằng nội môi Mn có thé bị xáo trộn dưới mức tối ưu hoặc quá mức Mn sẵn có. Thiếu Mn tram trong gay rối loạn đỉnh dưỡng thực vật (AleJandro và ctv, 2020). Vai trò của đồng: Đồng là một kim loại cần thiết cho sự tăng trưởng và phat trién bình thường của thực vật, mặc dù nó cũng có khả năng gây độc.
Đồng tham gia vào nhiều quá trình sinh ly và là một đồng yếu tố cần thiết cho nhiều metallicoprotein. Tuy nhiên nhiều van đề phát sinh khi lượng đồng dư thừa có trong tế bào.