Nội dung bài viết
Yêu cầu sinh thái của cây đậu tương
Những yếu tố sinh thái ảnh hưởng lên cây đậu tương có thể chia thành các nhóm ảnh hưởng như các yếu tố khí hậu, dinh dưỡng khoáng trong đất và các sinh vật sống cạnh tranh khác. Những yếu tố khí hậu bao gồm ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm không khí và nồng độ CO2. Những yếu tố sống cạnh tranh bao gồm cỏ và những cây trồng khác, sâu bệnh và tuyến trùng. Tất cả những yếu tố sinh thái này có thể làm giảm năng suất thông qua việc làm rối loạn sinh lý trong cây. Trong bài này chỉ đề cập đến ảnh hưởng do nhiệt độ, nước, ánh sáng, nồng độ CO2, một số nguyên tố dinh dưỡng đa lượng, vi lượng và độc hại do kim loại.
1. Ảnh hưởng của một số yêu tố khí hậu
1.1 Nhiệt độ
Trong quá trình sinh trưởng của cây đậu tương, nếu nhiệt độ biến động trên hoặc dưới mức thích hợp quá nhiều, có thể gây thiệt hại đối với cây trồng. Khả năng thiệt hại do nhiệt độ tuỳ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng của cây. Đậu tương được trồng rải ở nhiều nước trên thế giới có thể trồng tới 47 độ vĩ bắc. Đậu tương có nguyên sản ở Trung Quốc nên nói chung đậu tương là một loại cây ưa nhiệt độ ấm. Nhiều tài liệu nghiên cứu cho rằng muốn trồng cây đậu tương phải có nhiệt độ đầy đủ trong các thời kì sinh trưởng hay tổng tích ôn không nhỏ quá 2400oC. Đậu tương có thể trồng được trong những vùng nào tổng nhiệt độ trong suốt thời gian sinh trưởng từ 1700 đến 2900oC và nhiệt độ ban đêm không thấp dưới 15oC. Cây đậu tương ưa nhiệt độ cao nhưng tuỳ theo thời kỳ sinh trưởng khác nhau mà yêu cấu nhiệt độ khác nhau.
1.1.1 Nảy mầm của hạt
Đậu tương thường nảy mần ở biên độ nhiệt độ từ 10 đến 40oC. Hạt của những giống chịu lạnh có thể nảy mần ở 6 – 8oC. Đậu tương có thể nảy mầm ở điều kiện nhiệt độ từ 2 – 4oC. Sự nảy mầm có sự tương tác giữa nhiệt độ, giống và độ sâu lấp hạt, cây mọc nhanh nhất ở nhiệt độ 25 – 30oC, nhiệt độ thấp, hạt nảy mầm chậm và cây con mọc chậm. Thông tin về cơ sở sinh lý của nảy mần ở nhiệt độ thấp rất ít. Nó có thể do enzim tham gia vào quá trình hô hấp, thuỷ phân các chất dự trữ yếu và tốc độ vận chuyển các chất ở nhiệt độ thấp rất chậm. Ở nhiệt độ thấp màng tế bào dễ bị tổn thương, đó cũng là nguyên nhân quan trọng dẫn đến sự nảy mần và sinh trưởng kém của đậu tương ở đất lạnh
1.1.2. Sinh trưởng sinh dưỡng
Ở nhiệt độ – 4oC cây con không chết, nhưng đối với một số giống, cây con có thể chết ở -6oC trong thời gian ngắn. Nhiều kết quả nghiên cứu với các cây trồng vùng nhiệt đới, kể cả đậu tương cho thấy cây trồng có thể bị tổn thương khi gặp nhiệt độ l0-15oC. Mức độ tổn thương tuỳ thuộc vào thời gian và sự nghiêm trọng của nhiệt độ thấp. Thân cây bị lạnh có ảnh hưởng nhiều hơn so với khi rễ bị lạnh. Khi vùng rễ nhiệt độ giữ ở 25oC, Xử lý lạnh cây đậu tương hai tuần tuổi ở 10oC trong một tuần đã dẫn đến việc giảm thế nước trong lá, tốc độ kéo dài của lá, tỷ lệ ra lá và mức hấp thụ CO2. Tất cả những biểu hiện này trở lại bình thường sau khi tăng nhiệt độ. Rễ bị lạnh có ảnh hưởng tới sinh trưởng ít hơn khi thân bị lạnh và khi cả thân, rễ bị lạnh thì tổn thương vẫn không nhiều hơn khi mỗi thân bị lạnh. Quan niệm nhiệt độ ban đêm thấp hơn ban ngày thuận lợi với sự sinh trưởng vẫn còn nhiều tranh luận. Sinh trưởng của cây đậu tương ở nhiệt độ trung bình hàng ngày 23oC ít bị thay đổi nếu như nhiệt độ trung bình giữa ngày/đêm khoảng 26/20oC hoặc 29/17oC, hoặc 23/23oC (Lawn và Hume, 1985). Rõ ràng nhiệt độ không thay đổi ban ngày và ban đêm gần với nhiệt độ cho sinh trưởng của cây, thì ngày nóng và đêm lạnh không tăng thêm sinh trưởng của cây. Tuy nhiên, nếu quang hợp trong thời gian ban ngày bị hạn chế do nhiệt độ cao hơn hoặc thấp hơn mức thích hợp, thì nhiệt độ lạnh hơn vào ban đêm có thể phần nào bù vào tỷ lệ CO2 hấp thụ giảm thông qua việc giảm hô hấp. Mối quan hệ này phức tạp hơn trong thời kỳ sinh trưởng sinh thực. Sự sinh trưởng của cây đậu tương gồm nhiều quá trình khác nhau yêu cầu nhiệt độ thích hợp khác nhau. Nhiệt độ thích hợp cho sinh trưởng toàn cây có thể rất khác nhau so với nhiệt độ của từng quá trình từng bộ phận. Chẳng hạn, quang hợp của mỗi lá đậu tương tăng với sự tăng với nhiệt độ từ 35 đến 40oC và sau đó lại bắt đầu giảm. Trong khi đó hô hấp thường tăng với nhiệt độ cao hơn mức thích hợp cho quang hợp. Những sự tích luỹ chất khô trong cây bắt đầu giảm khi nhiệt độ không khí trên 30oC (Lawn và Hume, 1985). Nhiệt độ thấp giảm sự vận chuyển sản phẩm quang hợp vào hạt qua việc giảm các chất vào vỏ hạt và giảm sinh trưởng của phôi. Nhiều kết quả thí nghiệm cho thấy: nhiệt độ rễ 25oC thì sự sinh trưởng của cây và nốt sần đạt mức tối đa, ở nhiệt độ thấp nốt sần hình thành chậm và hoạt động yếu. Nhiệt độ rễ thấp làm giảm sự hút nước của nó và gây ra thiếu nước, giảm tốc độ ra lá. Ở nhiệt độ 20oC và 14,5oC dòng nước tương ứng đi qua rễ chỉ đạt 60% và 30% so với nhiệt độ 25oC (Lawn và William, 1987). Như vậy, sự hấp thụ của các ion mà nó phụ thuộc vào dòng nước đến mặt rễ sẽ giảm.
1.1.3. Sinh trưởng sinh thực
Nhìn chung người ta chú ý đến ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự ra hoa, làm quả, phát triển hạt hơn so với ảnh hưởng của quang chu kỳ. Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu cho thấy tầm quan trọng của sự tương tác giữa hai yếu tố tới ra hoa và làm quả. Thomas và Raper (1977) thí nghiệm trên giống Ransom, trồng ở nhiệt độ ngày/đêm 26/22oC và 22/18oC cho hoa và quả nhiều hơn ở nhiệt độ 30/26oC và 18/14oC. Ở nhiệt độ 18/14oC và 30/26oC quả hình thành ít mặc dù hoa ra rất nhiều, chứng tỏ nhiệt độ cao và thấp đã dẫn đến rụng hoa nhiều (trong Ngô Thế Dân và cs, 1999). Ở nhiệt độ trung bình, cây có nhiều đốt hoa và số quả trên đốt. Tương tự, giống cảm quang ra hoa chậm cũng sinh nhiều đốt, cành, tăng số quả và năng suất. Đối với nhiều giống đậu tương, ở nhiệt độ thấp hơn 15oC không hình thành quả mặc dù có một số giống có thể cho quả ở nhiệt độ 10oC. Dựa vào kết quả nghiên cứu 10 năm, Lawn và Hume (1985) công bố nhiệt độ thích hợp cho ra hoa, đậu quả của đậu tương là 17oC. Nhiệt độ tối ưu cho đậu chín là 25oC ban ngày và 15oC ban đêm. Nhiệt độ quá cao trong thời gian quả chín làm giảm chất lượng nảy mần của hạt, và điều này giải thích cho sự biến động về tính nảy mần và sự sống của cây con từ năm này qua năm khác. Sương mù xuất hiện trong thời gian quả chín gây tổn thương hạt. Nguy cơ tổn thương do sương mù giảm khi hàm lượng nước trong hạt giảm. Ở quả xanh hàm lượng nước trong hạt chiếm khoảng 65% và hạt sẽ bị tổn thương nếu gặp nhiệt độ – 20oC, trong khi đó vỏ quả vẫn chuyển sang màu quả chín. Khi hàm lượng nước trong hạt khoảng 35% thì hạt không bị tổn thương mặc dù nhiệt độ có thể xuống tới – 12oC.
1.2. Nước
Trong cả vụ, nhu cầu nước đối với cây đậu tương dao động từ khoảng 350 tới 800mm (Mayer và cs, 1992). Nhưng nhu cầu nước phụ thuộc vào độ dài thời gian sinh trưởng, tốc độ phát triển của cây trước khi phủ kín đất và lượng nước sẵn có trong đất. Trong suốt thời gian sinh trưởng, nhu cầu nước của cây không đồng đều qua các giai đoạn. Ở giai đoạn nảy mần và cây con, tỷ lệ sử dụng nước thấp do tán cây còn nhỏ và phần lớn số nước mất đi do bay hơi trên mặt đất. Nhu cầu nước của cây đậu tương tăng dần khi cây ở giai đoạn từ 3-5 lá kép, tăng nhanh và cao nhất ở giai đoạn sinh trưởng sinh thực từ khi cây ra hoa đến khi quả vào chắc. Giai đoạn quả bắt đầu chín, nhu cầu nước lại giảm đi cùng với sự tàn của lá và lượng nước bay hơi giảm. Ảnh hưởng của nước có thể do thừa nước gây tổn thương bộ rễ do thiếu không khí hoặc có thể do thiếu nước dẫn đến cây bị héo. Nước ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây bao gồm về cả sinh lý, sinh hoá, hình thái và giải phẫu của cây dẫn đến làm giảm năng suất.
1 2.1. Nảy mần của hạt
Quá trình nảy mần của hạt yêu cầu hút nước và hô hấp. Trong trường hợp thừa nước, lượng CO2 trong đất ít nó ảnh hưởng đến hô hấp của hạt. Đất lạnh kết hợp với dư thừa nước ảnh hưởng xấu đến nảy mần và mọc của hạt, màng tế bào cũng bị tổn thương. Tỷ lệ nảy mần của hạt ở đất khô bị giảm nhiều hơn so với đất ướt. Để đảm bảo nảy mần, hàm lượng nước trong hạt phải đạt 50%.
1.2.2. Sinh trưởng sinh dưỡng
Sinh trưởng của cây phụ thuộc vào cường độ quang hợp, hiệu suất quang hợp, tổng diện tích lá và thế năng quang hợp (thời gian lá xanh). Tất cả các quá trình này bị ảnh hưởng nếu thiếu nước. Tổng sản phẩm quang hợp của cây bị thiếu nước sẽ giảm so với tỷ lệ CO2 hấp thụ trên một đơn vị diện tích lá giảm và diện tích quang hợp giảm do sự phát triển của lá kém và chóng tàn (Lawn, 1982). Đồng thời sức dẫn qua khí không, cường độ quang hợp và bốc hơi cũng giảm. Khi thế nước trong lá xuống thấp hơn -0,5MPa, nó ảnh hưởng tới sự hình thành diệp lục. Khi thế nước trong lá ở khoảng -l,0MPa gây ra rối loạn cấu trúc hạt diệp lục (Mayer và cs, 1991a). Nó làm giảm sự vận chuyển điện tử trong quang Photphoryl hoá vòng và không vòng, hoạt tính của enzim ribulose (RUBP) và những enzim khác tham gia vào quá trình đồng hoá cacbon. Cường độ quang hợp giảm nhanh khi thế nước trong lá tiếp tục giảm tới – 1 ,8 MPa và sau đó giảm đều nếu thế nước tiếp tục giảm.
Hô hấp cũng giảm với sự giảm của thế nước lá nhưng ở mức độ khác. Cường độ hô hấp giảm khi thế nước giảm từ -0,6 tới – 1,6 MPa sau đó không đổi. Kết quả nghiên cứu cho thấy khi thiếu nước quang hợp bị giảm nhiều hơn so với hô hấp và nhiệt độ cao ảnh hưởng đến hô hấp mạnh hơn so với thiếu nước. Sự vận chuyển các chất vẫn tiếp tục khi thế nước giảm tới mức hạn chế quang hợp. Nhiều nghiên cứu cho rằng tốc độ vận chuyển các chất không bị giảm nhiều cho tới lúc thế nước giảm tới -2,0; -3,0 MPa (Lawn, 1982). Sinh trưởng của tế bào và lá nhạy cảm với thiếu nước hơn so với quang hợp. Thực ra tốc độ phát triển lá giảm thường là dấu hiệu đầu tiên phát hiện ra với trường hợp thiếu nước. Như vậy khi thế nước ở -2, – 0,8 MPa, nó chưa ảnh hưởng tới quang hợp nhưng có ảnh hưởng tới sinh trưởng của cây, đặc biệt nếu nó xảy ra ở giai đoạn đầu. Sự phát triển của tế bào có tương quan với sức căng cần thiết cho sự lớn của tế bào. Tuy nhiên, trên ngưỡng của nó, sự lớn của tế bào không còn tương quan với sự căng nữa và mối tương quan của nó với trạng thái nước trong cây là quá trình phức tạp. Sự lớn của tế bào phụ thuộc vào những yếu tố sinh hoá ảnh hưởng tới sự co dãn của thành tế bào và những yếu tố lý học kiểm tra sự phân tán của nước đi vào tế bào. Thân cây sinh trưởng ban đêm mạnh hơn ban ngày, nhưng rễ sinh trưởng ban ngày mạnh hơn, bởi vì rễ ít tiếp xúc với những bất lợi xảy ra ban ngày. Ban ngày, rễ giữ sức căng cao hơn lá. Như vậy, ban ngày sự phát triển của lá do thiếu nước giảm, những sản phẩm quang hợp được chuyển về rễ. Ban đêm, khí khổng đó đóng dẫn đến sức căng tăng, tế bào phát triển mạnh hơn và trở thành cơ quan chứa nhiều carbonhydrate hơn rễ và như vậy rễ sinh trưởng kém hơn. Ở điều kiện thiếu nước, quá trình cố định đạm giảm một phần do lượng sản phẩm quang hợp chuyển về rễ giảm, một phấn do ảnh hưởng trực tiếp của thế nước ở trong nốt sần. Huang và cộng sự (1975) cho thấy hoạt động cố định đạm giảm khi thế nước giảm và ngừng hoạt động khi trọng lượng nốt sần giảm dưới 80% so với khi đủ nước (Ngô Thế Dân và cs, 1999).
1 2.3. Sinh trưởng sinh thực
Giai đoạn sinh trưởng sinh thực, cây rất nhạy cảm với thiếu nước. Phần lớn biến động về năng suất là do biến động về lượng nước cho cây trong thời kỳ ra hoa đậu quả. Sự thiếu nước dẫn đến rụng hoa, quả và giảm kích thước hạt. Trong thời gian xảy ra thiếu nước, quang hợp giảm. Nếu thiếu nước xảy ra trước giai đoạn hạt phát triển, sau đó đủ nước thì quang hợp có thể hồi phục, sinh trưởng có thể trở lại bình thường và hạt có thể phát triển tới kích thước bình thường.
Xem thêm: Đặc điểm sinh trưởng và phát triển của cây đậu tương
1.3. Ánh sáng
Ánh sáng ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây trồng chủ yếu qua quang hợp và quang tạo hình.
1.3.1. Bức xạ hoạt tính quang hợp
Toàn bộ năng lượng đi vào cây trồng phụ thuộc một phần vào cường độ quang hợp tối đa trên đơn vị diện tích lá và một phần vào sự hấp thụ bức xạ hoạt tính quang hợp (PAR – photosynthetically active radiation) của toàn bộ diện tích lá. Cường độ quang hợp tối đa phụ thuộc vào tuổi và hàm lượng N ở lá, trạng thái nước, nhiệt độ và nồng độ CO2. Sự hấp thụ bức xạ hoạt tính quang hợp (PAR) bị ảnh hưởng bởi mật độ bức xạ trên tán cây và sự phân bổ của nó trong tán cây. Ở điều kiện ngoài đồng ruộng, hầu hết bức xạ được tiếp nhận bởi những lá nằm ở bề ngoài của tán cây. Hướng đứng của lá tăng sự hấp thụ bức xạ của chỉ số diện tích lá > 3, sự tích luỹ chất khô của đậu tương trồng ngoài đồng ruộng đạt tối đa khi chỉ số diện tích lá (LAI) tiến gần 4,0. Chỉ số diện tích lá > 4 thường xảy ra vào cuối giai đoạn sinh trưởng sinh dưỡng. Trong giai đoạn sinh trưởng, sinh dưỡng, quang hợp có thể bị hạn chế do thời gian chiếu sáng giảm và bất lợi về nhiệt độ và nước. Hiệu suất quang hợp giảm khi lá già. Khi tán cây đã khép kín, cường độ quang hợp của mỗi lá, hoặc của toàn tán cây đậu tương ngoài đồng ruộng không phản ứng với bức xạ ban ngày tăng trên khoảng 50 – 60% bức xạ tối đa của những buổi trưa hè. Giới hạn này có thể do sự thiếu nước và nó biểu hiện hiện tượng bão hoà ánh sáng. Một số kết quả nghiên cứu cho rằng mật độ dòng photon không phải là yếu tố hạn chế quang hợp của cây đậu ở điều kiện ngoài đồng ruộng. Tuy nhiên trong điều kiện môi trường nhân tạo, cường độ trao đổi CO2 của những lá tầng trên bị giảm từ 0,74 xuống 0,52 CO2/m2/s khi mật độ dòng photon giảm từ 700 xuống 325 µmol/m2/s và nó dẫn đến tổng lượng chất khô giảm 60% (Ngô Thế Dân và cs, 1999). Rõ ràng thời gian chiếu sáng ngắn ở giai đoạn đầu sinh trưởng sinh dưỡng có thể làm giảm sinh trưởng của cây thông qua giảm cường độ quang hợp, giảm tích luỹ chất khô trên diện tích lá, tốc độ phát triển lá giảm. Bức xạ mặt trời mạnh cũng có thể là điều bất lợi, nó làm tăng nhiệt độ lá và do đó dẫn đến tăng cường độ thoát hơi nước ở tốc độ lớn hơn tốc độ của dòng nước hút qua rễ. Bức xạ mạnh vào những tháng đầu mùa hè thường làm giảm quang hợp và năng suất do tăng nhiệt độ lá và thoát hơi nước.
1.3.2. Bức xạ quang hợp tạo hình
Sự phát triển cây trồng do bức xạ quang tạo hình điều khiển, đặc biệt do tia sáng ở bước sóng 660nm – 730nm, có ảnh hưởng lớn tới sinh trưởng và năng suất của cây đậu tương. Trong suốt thời kỳ sinh trưởng sinh dưỡng, tỷ lệ tia sáng bước sóng 660nm/730nm thấp sẽ kích thích phát triển lá, thân và cuống lá của nhiều loại cây, kể cả đậu tương. Trong lúc phản ứng quang tạo hình có thể tăng bức xạ quang hợp khi tán cây khép kín, thì phản ứng quang chu kỳ trong suốt giai đoạn sinh trưởng sinh thực có ảnh hưởng tới năng suất mạnh hơn. Đậu tương là cây ngày ngắn, có ít giống không nhạy cảm với quang chu kỳ. Biến động của quang chu kỳ có ảnh hưởng tới sự sinh trưởng sinh thực cả trước và sau khi hoa nở (Trần Đình Long và cs, 2001a). Trong tất cả những giai đoạn sinh trưởng sinh thực, sự hình thành mầm hoa được cho là ít nhạy cảm với quang chu kỳ nhất. Những mầm hoa đầu tiên hình thành cả ở thời gian chiếu sáng 16 giờ và 10 giờ. Tuy nhiên, sự phát triển của hoa sau này rất chậm ở điều kiện ngày dài và thời gian tới lúc ra hoa có thể dài gấp đôi. Đầu tiên, mầm hoa luôn xuất hiện ở mô phân sinh ở một nách lá trên thân và sau đó tiến về phía ngọn, gốc và ra cành. Nếu số ngày ngắn không đủ, hoa chỉ ra ở một vài đốt trên thân chính, trong khi đó những đốt còn lại và phần ngọn tiếp tục sinh trưởng sinh dưỡng. Ngược lại, ở điều kiện ngày ngắn (l0 – 12h) liên tục, hoa ra rất nhanh và chỉ trong 7 – 10 ngày, ngọn của giống có tập tính sinh trưởng hữu hạn cũng ra hoa . Ở điều kiện ngày dài (14 – 16h) những mầm hoa đầu tiên xuất hiện ngay khi thời gian chiếu sáng 10 – 12h, nhưng sau đó nó phát triển rất chậm và cây vẫn giữ khả năng sản sinh ra đốt. Biến đổi của độ dài ngày nên coi là yếu tố bất lợi. Mặc dù sự phân hoá mầm hoa có thể xảy ra ở hầu hết các mô phân sinh chưa phân hoá ở nách lá. Khi độ dài ngày sau khi trồng cứ tăng dần đến điểm hạ chí dẫn đến quá trình hình thành mầm hoa bị chậm lại và đẩy mạnh sinh trưởng sinh dưỡng đồng thời với sinh trưởng sinh thực. Tuy nhiên sau hạ chí, thời gian chiếu sáng giảm dần thúc đẩy sự hình thành mầm hoa và ngừng sinh trưởng sinh dưỡng. Sự xuất hiện ngày ngắn liên tục trong giai đoạn sinh thực này thúc đẩy sinh trưởng hạt và quá trình chín. Đối với một số giống có tập tính sinh trưởng vô hạn, tốc độ sinh trưởng hạt ở những quả tầng dưới chậm hơn so với những quả ở tầng trên do hiệu quả ngắn dần của quang chu kỳ. Độ dài ngày trong thời gian sinh trưởng sinh dưỡng chuyển sang giai đoạn sinh thực có ảnh hưởng rất ít tới sự phân bổ chất khô ở thân, lá và rễ. Tuy nhiên một cách gián tiếp sự sản sinh ra mô sinh dưỡng ở điều kiện ngày dài có thể dẫn đến sự khác nhau về sự tích luỹ, phân bổ chất khô ở cây đậu tương khi mà nó chuyển từ thời gian chiếu sáng dài sang ngắn. Quang chu kỳ có ảnh hưởng tới sự tích luỹ N lớn hơn tích luỹ cacbon trong hạt. Nồng độ đạm trong hạt giảm khi quang chu kỳ tăng. Tỷ lệ tích luỹ đạm giảm trong hạt do quang chu kỳ dài có liên quan chặt với sự tích luỹ N trong lá và làm cho lá xanh lâu, không bị rụng khi quả chín. Ngược lại, hàm lượng cacbonhydrate không cấu trúc ở lá trong giai đoạn sinh thực lại cao ở điều kiện quang chu kỳ ngắn. ảnh hưởng này của quang chu kỳ được điều khiển bởi hoạt tính của enzim tổng hợp sucrose-phosphate, chính enzim đó làm thay đổi sự phân bố giữa tinh bột (không vận chuyển) và sucrose (dễ vận chuyển). Ở điều kiện ngoài đồng ruộng, sự giảm của quang chu kỳ trong giai đoạn sinh thực có thể dẫn đến giảm hoạt động cố định đạm, nhưng ở điều kiện nhà kính thì không nhất thiết như vậy ở điều kiện ngày ngắn, tỷ lệ tích luỹ đạm giảm khi bị thiếu nước ở đầu giai đoạn phát triển hạt. Tuy nhiên, khi tốc độ cố định đạm thấp trong suốt giai đoạn sinh thực dưới điều kiện ngày ngắn, thì ở điều kiện ngày dài tốc độ cố định đạm được khôi phục lại sau khi có tưới.
1.4. Các bonic (CO2)
Người ta cho rằng nồng độ CO2 cao, năng suất cây trồng có thể tăng tới 30% do cường độ quang hợp tăng. Ở điều kiện ngoài đồng ruộng, nồng độ CO2 cao có thể tăng sinh trưởng và năng suất cây trồng do nó thúc đẩy các quá trình sinh lý mà thường bị kiềm chế do điều kiện ngoại cảnh bất lợi.
1.4.1. Quang hợp và sinh trưởng
Ở những thí nghiệm ngắn hạn, khi đưa cây vào môi trường giàu CO2 người ta thấy tốc độ trao đổi CO2/ diện tích lá tăng. Tuy nhiên, khi thí nghiệm kéo dài một vài tuần hoặc một vài tháng, người ta thấy tốc độ trao đổi CO2/diện tích lá thường giảm sau một vài ngày hoặc tuần. Phản ứng của cây khi ở điều kiện giàu CO2 là diện tích lá tăng. Bởi diện tích lá tăng thường tồn tại trong một thời gian dài, cho nên dù tốc độ trao đổi CO2 thuần và đồng hoá có giảm thì tích luỹ chất khô của cây vẫn tăng. Đối với đậu tương cường độ quang hợp có thể giữ trong thời gian dài ở điều kiện giàu CO2. Phản ứng đối với môi trường giàu CO2 thường lớn nhất ở giai đoạn cây còn non và giảm đần khi cây già. Mặc dù ở môi trường giàu CO2 tốc độ trao đổi CO2 thuần đều cao ở cả hai giai đoạn sinh thực và sinh dưỡng, nhưng ở giai đoạn sinh dưỡng cao hơn ở giai đoạn sinh thực.
1.4.2. Sự tương tác giữa nồng độ CO2 với các yếu tố khác
Có nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của nồng độ CO2 đối với cây trồng ở điều kiện thuận lợi, nhưng ở điều kiện ngoài đồng ruộng, ảnh hưởng của nó phức tạp hơn nhiều do tương tác với các yếu tố khác như nước, dinh dưỡng, ánh sáng, cỏ dại. Nhìn chung nồng độ CO2 cao đã tăng khả năng chịu hạn của cây. Tính chịu hạn tăng ở nồng độ CO2 cao, một phần do giảm sự dẫn của khí khổng, sự dẫn của khí khổng dẫn đến sự bốc hơi nước giảm. Nhưng cường độ quang cao ở nồng độ CO2 cao, mặc dầu sức dẫn của khí khổng giảm. Điều này dẫn đến tăng hiệu quả sử dụng nước. Tính chịu hạn ở nồng độ CO2 cao một phần là do bộ rễ sinh trưởng mạnh, nhất là ở mật độ thấp. Ở môi trường giàu CO2 nhu cầu về N và những nguyên tố khác cho sinh trưởng của cây cao hơn mức bình thường.
2. Đất và dinh dưỡng khoáng
2.1. Đất
Cây đậu tương không yêu cầu nghiêm khắc về đất trồng, nói chung loại đất nào trồng được các cây hoa màu nhất là ngô đều trồng được cây đậu tương. Loại đất thích hợp nhất đối với cây đậu tương là loại đất có tầng canh tác sâu, giàu chất hữu cơ Ca, K và pH trung tính, mực nước ngầm sâu, giữ ẩm tốt, dễ thoát nước, trong đó khả năng giữ nước và thoát nước có ảnh hưởng nhiều nhất đến khả năng sinh trưởng phát triển và năng suất cây đậu tương. Đậu tương chịu mặn và chịu chua kém hơn nhiều cây trồng khác độ pH có thể phát triển bình thường được là từ 5,0-8,0, độ pH thích hợp nhất là 6,0-7,0. Dưới 4,0 và trên 9,5 đậu tương không sống được. Ở nước ta đậu tương có thể trồng trên nhiều loại đất như đất phù xa sông suối, đất đỏ ba gian, đất xám, đất pht zôn, đất vàng đỏ (Tây Nguyên và miền núi đông Nam Bộ) đất lúa (thịt nhẹ và trung bình) đất nương đồi bãi.
2.2. Dinh dưỡng khoáng cần thiết đối với đậu tương
Có 16 nguyên tố cần thiết cho sinh trưởng của cây đậu tương. Trong những số đó, 3 nguyên tố C, H và O là thành phần chủ yếu trong chất khô và được hấp thụ dưới dạng CO2, H2O và O2 tự do trong không khí. Những nguyên tố cần thiết khác là N, P, K, Ca, Mg, S, Fe, Mn Mo, Cu, B, Zn và Cl. Bên cạnh đó Co là nguyên tố có ích cho cố định N và cũng được coi là nguyên tố cần thiết (Ngô Thế Dân và cs, 1999).Các nghiên cứu về sự hấp thụ NPK ở các giống đậu tương với tập tính sinh trưởng vô hạn cho thấy kiểu hấp thụ N, P và K ở trong cây giống nhau và sự tích luỹ tối đa của nó xảy ra ở giai đoạn chín sinh lý (Ngô Thế Dân và cs, 1999). Với các giống đậu tương sinh trưởng hữu hạn, cho thấy tỷ lệ hấp thụ các chất khoáng N, P, K, Ca và Mg tăng dần qua các giai đoạn hình thành hạt. Tỷ lệ hấp thụ tối đa tương ứng của chúng là 7,7, 0,41, 0,46; 2,4 và 0,77 kg/ha (Ngô Thế Dân và cs, 1999).
2.3. Phản ứng của đậu tương đối với phân bón
2.3.1. Phản ứng với đạm
Đậu tương là cây có nhu cầu phân đạm thấp, bởi đậu tương có khả năng cố định lượng đạm rất lớn từ khí quyển. Tuy nhiên đậu tương vẫn cần sử dụng đạm từ đất và phân bón. Nhiều nghiên cứu cho thấy bón đạm trước khi gieo có ảnh hưởng xấu tới quá trình cố định N2. Nhiều công trình nghiên cứu cho thấy số nốt sần trên cây đậu tỷ lệ nghịch với tỷ lệ phân đạm ở lúc gieo, nếu phân đạm bón 56kg/ha, số nốt sần trên cây bị giảm, nhưng nếu bón 112 kg/ha ở giai đoạn cây ra hoa số nốt sần không bị ảnh hưởng (Nathanson và cs, 1984). Cũng không nên cho rằng với bất kỳ lượng đạm nào ở trong vùng rễ cây cũng sẽ ảnh hưởng xấu tới hình thành nốt sần. Mà thực ra, thí nghiệm trong phòng trồng trong chậu cát hoặc trong chậu dung dịch đã chứng tỏ rằng ở giai đoạn đầu sinh trưởng của đậu tương vẫn cần một lượng đạm nhỏ ở trong đất hoặc do phân bón, ngay cả khi có lây nhiễm vi khuẩn hợp lý. Cây đậu tương phản ứng ít đối với phân đạm, tuy nhiên phân đạm vẫn làm tăng năng suất, khối lượng hạt, tỷ lệ đạm trong hạt và hàm lượng protein. Việc tăng năng suất và tỷ lệ đạm trong hạt khi bón thêm đạm chứng tỏ cố định N2 không đủ để cung cấp cho cây. Phản ứng của đậu tương đối với phân đạm có liên quan với lượng NO3 dư thừa trong vùng rễ. Khi NO3 cư thừa trong vùng rễ thấp, phân đạm đã tăng năng suất đậu. Đa số những nghiên cứu về ảnh hưởng của phân đạm đối với sản xuất đậu tương được tiến hành ở độ sâu đất 15-30cm. đây cũng là vùng rễ có nhiều nốt sần nhất. Harper và Cooper (1971) công bố phân N ở nồng độ 150mg/kg dưới 30cm không có tác dụng kìm hãm sự hình thành nốt sần (trong Ngô Thế Dân và cs, 1999).
2.3.2. Phản ứng với phốt pho
Kết quả nghiên cứu cho thấy ảnh hưởng của yếu tố này tới sinh trưởng của đậu tương khá rõ ràng. Phốt pho đóng vai trò quan trọng đối với phát triển nốt sần ở đậu tương (Trần Văn Điền, 2001). Các thí nghiệm trong chậu cho thấy nốt sần hình thành tối đa ở mức P bón 400-500mg/kg, với hoạt tính tối đa của nó, nó yêu cầu P còn cao hơn. Tuy nhiên, bón nhiều P cũng gây ra nhiều vấn đề. Sự hấp thụ P và phản ứng đối với phân P cũng bị ảnh hưởng bởi độ ẩm đất. Ở điều kiện thiếu nước, sự hút P của cây giảm. Sau khi tưới cho cây đã bị khô dài hạn, nó sẽ hút P ở tỷ lệ cao hơn so với cây được tưới ở mức nước thích hợp.
2.3.3. Phản ứng với khu kali
Đậu tương sau khi thu hoạch lấy đi một khối lượng lớn kali từ đất. Vì vậy, các nghiên cứu cho rằng đậu tương có phản ứng với phân khu. Terman (1977) thấy rằng lượng chất khô và sự hấp thụ dinh dưỡng tối đa ở giai đoạn đầu hình thành quả (trong Ngô Thế Dân và cs, 1999). Nồng độ K trong lá, đỉnh sinh trưởng và hạt tăng cùng tỷ lệ K bón. Cũng như P, K rất cần cho sự phát triển của nốt sần. De Mooy và Pesek ( 1966) từ kết quả thí nghiệm trong chậu, họ tuyên bố rằng sự hình thành nốt sần tối đa khi bón K ở lượng 600-800mg/kg (trong Ngô Thế Dân và cs, 1999). Đỗ Ánh (1965) cho thấy đối với đậu tương tỷ lệ Ca: P: K tối thích là 2: l: 1,5. Đậu tương có thể hấp thụ P của các photphat khó tan AlPO4 FePO4
2.3.4. Phản ứng với lưu huỳnh
Nhìn chung, đậu tương có nhu cầu cao với S, vì vậy bón thêm S sẽ tăng năng suất đậu Thí nghiệm trong chậu cho thấy dinh dưỡng S của đậu tương có thể bị ảnh hưởng của nồng độ các chất dinh dưỡng khác. Dinh dưỡng S có liên quan chặt chẽ với dinh dưỡng N ở cây đậu. Các kết quả thí nghiệm cho thấy sinh trưởng và năng suất của cây đậu biến đổi nhiều với phân S. Chẳng hạn S bón trên đất cát vùng biển đã tăng năng suất của một vài loại cây trồng. Tuy nhiên, không thấy hiệu quả của phân S đối với đậu tương trên cùng loại đất đó. Dựa trên tất cả các kết quả nghiên cứu cho tới nay, phản ứng của đậu tương với S rất hạn chế.
2.3.5. Phản ứng với vôi
Trên nền đất chua, vôi là yếu tố quan trọng giúp cho việc sản xuất đậu tương được thành công. Bón vôi nhằm: Giảm nồng độ của các chất độc chẳng hạn như: H, Al, Mn – Cung cấp dinh dưỡng cho cây: Ca, Mg, Mo. Cải tiến và tăng cường sự hình thành nốt sần và cố định đạm. Ở đất chua bón muôn sunphat và KCL mà không bón vôi nốt sần kém phát triển (Đỗ Ánh, 1965). Bón vôi trên đất chua tăng lượng Ca hấp thụ trong dung dịch đất. Tuy nhiên lượng Ca tăng ít có ảnh hưởng tới sinh trưởng của cây đậu tương nhất là ở đất trồng đậu ít khi bị thiếu Ca. Thực ra trong nhiều trường hợp đất chua, bón thêm lượng Ca hoà tan vào hoặc muối Ca hoặc Mg sẽ tăng Al trong dung dịch đất và vì vậy nó có thể kìm hãm sự sinh trưởng của cây. Lund (1970) công bố rằng nồng độ của Ca trong dung dịch 0,05 mg/l là phù hợp cho rễ sinh trưởng ở đất có pH = 5,6 (trong Ngô Thế Dân và cs, 1999).
2.3.6. Phản ứng ứng với các nguyên tố vi lượng
Tầm quan trọng của các nguyên tố vi lượng thường có liên quan đến đặc tính đất (Lê Văn Tri, 2002). pH có ảnh hưởng tới nhu cầu của một số nguyên tố vi lượng. Trên đất giàu Ca có hiện tượng thiếu Fe. Bón phân trên lá có thể bổ sung sự thiếu hụt này. Mn cũng rất cần cho cây đậu tương. Bón theo hàng MnSO4 cho hiệu quả cao hơn bón vãi. Bón trên lá cho hiệu quả cao nhất nếu bón ở giai đoạn bắt đầu ra hoa, hoặc hình thành quả. Hoặc bón ở cả hai giai đoạn này. Bón Monoamonium photphat hoặc Diamonium photphat sẽ hạn chế thiếu Mn. Giảm pH đất dùng do hai loại phân này là yếu tố cơ bản dẫn tới tăng lượng Mn sẵn có trong đất. Khi pH đất ở phạm vi 5,8 – 6,7; xử lý hạt với Mo đã tăng năng suất đậu. Martins và cộng sự (1974) cho thấy đậu tương tương đối chịu được lượng B, Cu và Zn bón liều cao. Thí nghiệm trong 5 năm liền bón 3 , 3 kg. B/ha và 11,1 Zn/ha đã không có ảnh hưởng xấu tới năng suất đậu (Ngô Thế Dân và cs, 1999).
2.4. Độc hại của kim loại
2.4.1. Độc hại của nhôm (Al)
Độc hại của nhôm làm cây đậu tương nhạy cảm hơn đối với khô hạn và giảm khả năng tích luỹ P, Ca, Mg, K, Fe và N trong cây đậu tương. Quá trình đầu tiên bị ảnh hưởng bởi Al là sự kéo dài tế bào ở rễ, sự phân chia tế bào ở chóp rễ, có thể do hình thành những hợp chất phức tạp với axit nucleic trong quá trình phân bào giảm nhiễm. Vấn đề đó dẫn đến sự sản sinh ra những rễ phụ không có lông hút để hút nước và dinh dưỡng. Ở nồng độ Al cao, số nốt sần cũng bị giảm. Độc hại của Al thường xảy ra ở chân đất chua với tỷ lệ nhôm trao đổi cao. Bón vôi có thể giảm Al trao đổi ở tầng đất cày, nhưng ở bên dưới cũng còn nhiều khó khăn. Như vậy hiệu quả của việc khai thác nước và dinh dưỡng ở tầng đất dưới bị hạn chế do độc hại của nhôm. Để giảm độc hại của Al, một chiến lược quan trọng là thay đổi thành phán hoá học đất tức là giảm lượng nhôm trao đổi ở tầng đất dưới, hoặc chọn giống có tính chịu đựng cao, trong hai phương pháp đó, chọn giống là phương pháp dễ tiến hành hơn. Sự chịu đựng của cây đối với độc hại Al mang tính di truyền.
2.4.2. Độc hại do Mangan (Mn)
Dấu hiệu đầu tiên của độc hại Mn là biến dạng lá. Nhìn chung, dấu hiệu của nó bao gồm lá quăn, vàng và những mô bị chết ở trên lá. Sinh trưởng và năng suất của cây bị giảm do độc hại Mn lá do quang hợp bị gián đoạn, thông qua những rối loạn sinh hoá hoặc do giảm diện tích lá qua phân chia và sinh trưởng tế bào giảm. Sự độc hại do Mn thường xảy ra trên đất axit, nhưng nó còn phụ thuộc vào nhiệt độ ở nhiệt độ thấp cây dễ bị ảnh hưởng độc hại của Mn hơn ở nhiệt độ cao. Chẳng hạn mức Mn ở trong dung dịch gây ra độc ở nhiệt độ 20oC Sẽ không gây ra độc cho cây đậu tương ở nhiệt độ từ 28 – 31oC. Tuy nhiên nồng độ của Mn trong lá ở điều kiện nhiệt độ cao lại không khác với nồng độ ở nhiệt độ lạnh. Như vậy ảnh hưởng của nhiệt độ đối với sự nhạy cảm Mn gây độc không trực tiếp liên quan đến sự hấp thụ và tích luỹ Mn trong cây. Với lượng Mn bón cao, nồng độ Mn trong lá thường tăng với tuổi của lá, và trong cùng ngày lấy mẫu, lá non thường có tỷ lệ cao hơn lá già. Điều này chứng tỏ giai đoạn phân chia và sinh trưởng tế bào có nhạy cảm với độc hại Mn nhất. Sự độc hại có liên quan tới giống và nhiệt độ trong thời kỳ sinh trưởng.
