Đặc điểm sinh lý của cây lúa - Phần 4

3. DINH DƯỠNG KHOÁNG CỦA CÂY LÚA 

3.1. Đất ngập nước và dinh dưỡng khoáng của cây lúa 

Đất ngập nước tạo ra một môi trường đồng đều cho cây lúa sinh trưởng và hút chất dinh dưỡng. Trong dất ngập nước, rễ lúa thường thiếu oxy và quá trình khử oxy xảy ra hàng loạt, việc trao đổi khí giữa đất và không khí bị cản trở. Chỉ vài giờ sau khi ngập nước, các vi sinh vật đã sử dụng hết oxy có trong nước hoặc rút ra từ đất. Nồng độ khí CO2, khí methane, H2 và acid hữu cơ tăng lên rõ rệt do hoạt động của các vi sinh vật yếm khí. Để có thể sống được trong điều kiện ngập nước, cây lúa có những khả năng thích nghi rất đặc biệt.  

Đầu tiên là khả năng vận chuyển oxy. Để tránh bị nghẹn rễ, cây lúa đã phát triển các tế bào và các cơ quan đặc biệt để vận chuyển không khí từ lá, thân xuống rễ. Việc vận chuyển oxy từ thân lá xuống rễ được xem là sự khuyếch tán vật lý của không khí thông qua hệ thống không bào và các phần rỗng trong cây. Khi oxy được vận chuyển từ thân lá xuống rễ và từ gốc rễ đến chóp rễ thì số lượng oxy có thể bị tiêu hao hoặc được các tế bào trên dọc đường đi tiêu thụ. Do đó, rễ càng dài thì áp suất oxy ở chóp rễ càng thấp. Khi rễ dài khoảng 40 cm, áp suất của oxy ở chóp rễ chỉ còn khoảng 1/10 áp suất oxy ở tại gốc. Rễ sẽ ra chậm hoặc dừng lại khi áp suất oxy giảm xuống rõ rệt, vì oxy rất cần cho sự phân chia tế bào ở chóp rễ. Do đó, trong môi trường yếm khí, sự phát triển của rễ hoàn toàn tùy thuộc vào lượng oxy từ trên lá chuyển xuống, chiều dài rễ cũng giảm đi rất nhiều so với môi trường thoáng khí.  

Thứ hai là năng lực oxid hóa của hệ rễ nhờ sự khuyếch tán oxy từ rễ ra ngoài môi trường xung quanh. Khả năng oxid hóa đạt cực đại ở phần rễ cách chóp rễ khoảng 4 – 5 cm và rễ non oxid hóa mạnh hơn rễ già. Năng lực oxid hóa của rễ là do số lượng peroxid hidro quyết định hơn là do hoạt tính của enzyme peroxidase. Các rễ già có thể có hoạt tính của peroxid hidro cao hơn rễ non, nhưng năng lực oxid hóa thấp hơn do số lượng peroxid hidro được sinh ra ít hơn. Năng lực oxid hóa của rễ lúa có tương quan thuận với cường độ hô hấp, do đó hô hấp được xem như là tiêu chuẩn để chẩn đoán nhanh chóng hoạt tính trao đổi oxy và khả năng oxid hóa của rễ lúa.

Thứ ba là khả năng phát triển các rễ bất định trên mặt đất và trong nước, nhất là đối với các giống lúa nổi, để hấp thu oxygen ở trên mặt đất và trong nước hỗ trợ cho bộ rễ bên dưới, trong trường hợp nước ngập sâu, sự vận chuyển oxy từ lá xuống rễ bị hạn chế.  

Thứ tư là rễ lúa có khả năng hô hấp yếm khí cao hơn so với các loại cây trồng khác.  

Cuối cùng là rễ lúa có khả năng loại trừ các tác hại của một số độc chất ở một mức độ nhất định. Rễ lúa có thể oxid hóa sắt trong vùng rễ, do đó giữ được nồng độ sắt trong môi trường thấp dưới mức có thể gây độc cho cây. Rễ lúa cũng có thể loại trừ sắt ở bề ngoài mặt rễ, do đó ngăn cản được sự xâm nhập của sắt vào trong rễ. Rễ lúa lại có khả năng giữ sắt lại trong tế bào rễ, do đó làm giảm quá trình vận chuyển sắt từ rễ về thân lá. Đó là cơ chế chủ yếu giúp cây lúa thích nghi được trong điều kiện ngập nước và tự vệ. 

Về phương diện dinh dưỡng, trong đất ngập nước ammonium là dạng đạm chính cung cấp cho cây lúa; đồng thời cây lúa chịu đựng và sử dụng được có hiệu quả nồng độ đạm ammonium tương đối cao. Đất ngập nước làm tăng hàm lượng lân dễ tiêu so với đất không ngập nước. Tuy nhiên, đối với đất có khả năng giữ chặt lân trong keo đất hoặc cố định lân ở dạng bất động như trên đất phèn với lượng Fe2+ , Al3+ di động cao và khi nhiệt độ không khí thấp, thì việc bón phân lân cho cây lúa rất cần thiết. Ngoài ra, khi ngập nước nồng độ kali, sắt, mangan và silic cũng tăng lên. Tuy nhiên, hàm lượng Fe2+ cao thường gây độc hại cho cây lúa.  

Ngập nước còn giúp cho quá trình điều hòa nhiệt độ ruộng lúa tốt hơn và hạn chế cỏ dại giúp cây lúa phát triển được thuận lợi. 

Để phát triển, cây lúa cần nhiều loại dưỡng chất. Có những chất cây cần với số lượng lớn, gọi là chất đa lượng như N, P, K, Si, Ca, Mg… Có chất cây cần nhưng với số lượng rất ít, gọi là chất vi lượng như Fe, Zn, Cu, lưu huỳnh… Thiếu hoặc thừa một trong các chất nầy, cây lúa sẽ phát triển không bình thường. Ba loại dưỡng chất chính cây lúa cần dùng nhiều là N, P, K. Cây lúa cần nhiều Si hơn cả N, P, K nhưng do đất đủ cung cấp nên cây thường không có triệu chứng thiếu.