CH NG 2ƯƠ
CÁC Y U T NH H NG ĐN SINH TR NG CÂY TR NG ƯỞ ƯỞ
BÀI 1: CÁC Y U T NH H NG ĐN S SINH TR NG ƯỞ ƯỞ
C A CÂY TR NG
Ti m năng s n l ng t i đa c a 1 lo i cây tr ng nh t đnh ph thu c vào các y u ượ ế
t môi tr ng và các bi n pháp k thu t c a ng i nông dân, trong vi c xác đnh và làm ườ ườ
gi m đi các y u t b t l i c a môi tr ng có th làm tăng ti m năng s n l ng. Ch ng ế ườ ượ ươ
này s th o lu n các y u t nh h ng đn nh ng ph n ng c a cây tr ng đi v i các ế ưở ế
ch t dinh d ng và đnh l ng hoá s sinh tr ng và s đáp ng c a cây tr ng. ưỡ ượ ưở
B ng 2.1 Các y u t nh h ng đn ti m năng năng su t c a cây tr ngế ưở ế
Các y u t v khí h uế Các y u t v đt ế Các y u t v cây tr ngế
M a ư
- L ng m a ượ ư
- S phân b m a ư
Ch t h u c ơ Gi ng /loài
Nhi t đ không khí Sa c u Th i gian sinh tr ng ưở
m đ t ng đi ươ C u trúc Đc tính sinh h c c a h t
gi ng
Ánh sáng
- Hàm l ng chi u sángượ ế
- C ng đ chi u sángườ ế
- Th i gian chi u sáng ế
Kh năng trao đi cation Đc đi m canh tác
- Kho ng cách gieo
tr ng
- Yêu c u chăm sóc
V trí đa lí
- Vĩ đ
- Kinh đ
Đ bão hòa base
Đ d c và đa hình
Nhi t đ đt
Hi u qu s d ng n c ướ
- S h u d ng c a
n cướ
- B c thoát h i n c ơ ướ
Gió
- T c đ gió
- S phân b gió
Các y u t qu n lýế
- Làm đt
- Thoát th y
Sâu b nh
- Côn trùng
- Sâu h i
- C d i
N ng đ CO 2 Đ sâu t ng đt m t Dinh d ngưỡ
Hi u su t thu ho ch
Có trên 50 y u t nh h ng đn s sinh tr ng và năng su t cây tr ng; m t sế ưở ế ưở
các y u t quan tr ng đc li t kê trong b ng 2.1. Trong đó có nhi u y u t mà ng iế ượ ế ườ
tr ng tr t có th ki m soát đc, nh ng đ đt đc năng su t cao thì các y u t này ượ ư ượ ế
ph i v n hành m t cách đng b , vì các y u t này luôn có s quan h h u c v i nhau. ế ơ
Nh ng nhà tr ng tr t th ng không có kh năng qu n lý các y u t khí h u, ngo i tr ườ ế
l ng m a h có th ki m soát đc thông qua t i và gió thông qua các qu t gió. Tuyượ ư ượ ướ
nhiên, ng i tr ng tr t có th ki m soát ph n l n các y u t nh h ng đn s sinhườ ế ưở ế
tr ng c a cây tr ng đó là gi ng cây tr ng và các y u t c a đt.ưở ế
Các y u t có liên quan đn s sinh tr ng c a cây tr ng có th đc phân lo iế ế ưở ượ
thành 2 nhóm, nhóm y u t do di truy n và nhóm các y u t do môi tr ng. ế ế ườ
1
1 Các y u t di truy nế
T m quan tr ng c a di truy n h c trong s sinh tr ng c a các cây tr ng nông ưở
nghi p đc th hi n qua s gia tăng r t l n trong năng su t c a các gi ng b p lai m i và ượ
các gi ng lúa n c, lúa mì và hàng lo t các gi ng cây tr ng khác. Năng su t đt đc đi ướ ượ
v i b p trong th i gian g n đây là cao h n 38 61 % (trong đi u ki n t t và x u) so v i ơ
các gi ng đã lai t o trong nh ng năm 1930. T năm 1930, năng su t h t c a lúa mì mùa
đông đã tăng 16,4 t n/ha, hay kho ng 0,7 %/năm, s gia tăng năng su t này do s đóng góp
tr c ti p t s c i thi n v tính di truy n. ế
1.1 Gi ng và nhu c u dinh d ng c a cây tr ng ưỡ
Các gi ng m i có năng su t cao s có nhu c u ch t dinh d ng cao. Th c t quan ưỡ ế
tr ng c n đc nghiên c u k trong các quy t đnh thay đi các gi ng có năng su t cao ượ ế
h n, s t ng quan gi a năng su t các gi ng m i và nhu c u dinh d ng. Trong đi u ki nơ ươ ưỡ
đ phì nhiêu c a đt th p thì m t gi ng năng su t cao không th phát tri n đy đ ti m
năng năng su t. Nh ng trên các lo i đt có đ phì nhiêu cao thì các gi ng m i s làm c n ư
ki t ch t dinh d ng trong đt nhanh h n và cu i cùng là năng su t s gi m n u không ưỡ ơ ế
đc b sung thích h p các ch t dinh d ng.ượ ưỡ
1.2 Các t ng tác gi a gi ng và đ phì nhiêu c a đtươ
Thông th ng các gi ng có m c đ thích ng h p thì có xu h ng có nh ng t ng tácườ ướ ươ
ch t gi a gi ng và phân bón, ng c l i các gi ng có 1 biên đ thích ng r ng thì s có s ượ
t ng tác y u. Vào đu năm 1922, m t s n i trên th gi i đã khuy n cáo là tiêu chu nươ ế ơ ế ế
ch n các gi ng b p là d a trên c s m c đ phì nhiêu c a đt. Các gi ng đc ch n cho ơ ượ
các đt nghèo khác v i gi ng đc ch n tr ng trên các lo i đt giàu dinh d ng. ượ ưỡ
Trong ph n l n các n c nông nghi p phát tri n ng i ta có t p quán là bón đy ướ ườ
đ ch t dinh d ng cho cây tr ng trên đt có đ phì nhiêu th p. Vì v y nh ng khuy n cáo ưỡ ế
v ch n gi ng hay lai gi ng không còn c n thi t ph i d a trên c s c a m c đ phì nhiêu ế ơ
c a đt, nh ng c n chú tr ng đn kh năng ch ng ch u đc v i sâu b nh, hay m đ, ư ế ượ
nhi t đ b t l i. Tuy nhiên, trong m t chi n l c qu n lý các vùng đt b t l i nh đt có ế ượ ư
hàm l ng Fe h u d ng th p hay th a Al hay th a các mu i hoà tan thì ph i ch n cácượ
gi ng hay loài có kh năng ch ng ch u đc đi u ki n đc bi t này. Tuy nhiên trong nhi u ượ
tr ng h p khi đ phì nhiêu c a đt không còn là y u t gi i h n s sinh tr ng c a câyườ ế ưở
tr ng, thì s hi u bi t các c ch h p thu dinh d ng và tính thích ng chuyên bi t c a ế ơ ế ưỡ
các gi ng là c n thi t. ế
1.3 T m quan tr ng c a s ti p t c nghiên c u di truy n h c. ế
Các thành ph n c u t o trong di truy n h c c a 1 loài cây nh t đnh nào đó th ng ườ
làm cho cây tr ng ch có th phát tri n tr ng 1 ph m vi gi i h n nh t đnh. H u nh không ư
có m t lo i cây nào có th sinh tr ng t t trong t t c các đi u ki n môi tr ng. Do đó, ưở ườ
ng i ta đ ngh nên có t ng ch ng trình s n xu t các gi ng m i hay gi ng lai có khườ ươ
năng đt năng su t cao trong t ng đi u ki n riêng bi t.
2 Các y u t môi tr ngế ườ
Môi tr ng đc đnh nghĩa là t p h p t t c đi u ki n và nh ng nh h ng c aườ ượ ưở
ngo i c nh nh h ng đn đi s ng và s phát tri n c a 1 sinh v t. Trong các y u t ưở ế ế
2
đc bi t là nh h ng đn s sinh tr ng c a cây tr ng, các y u t sau đây có th làượ ế ưở ế ưở ế
quan tr ng nh t
1. Nhi t đ.
2. m đ.
3. Năng l ng b c x .ượ
4. Thành ph n c a khí quy n.
5. C u trúc c a đt và thành ph n không khí trong đt.
6. Ph n ng c a đt (pH đt).
7. Các y u t sinh h c.ế
8. S cung c p các nguyên t dinh d ng khoáng. ưỡ
9. S hi n di n hay không c a các ch t h n ch sinh tr ng. ế ưở
Nhi u y u t môi tr ng có s quan h h t ng l n nhau. Ví d , luôn có s quan ế ườ ươ
h ngh ch gi a hàm l ng không khí và m đ trong đt hay gi a hàm l ng O ượ ượ 2 và CO2
c a không khí trong đt. Khi m đ đt tăng, thì hàm l ng không khí trong đt gi m, và ượ
khi hàm l ng COượ 2 c a không khí trong đt tăng thì hàm l ng O ượ 2 c a không khí trong đt
gi m, và ng c l i. ượ
2.1 Nhi t đ
Nhi t đ gi i h n cho s t n t i c a sinh v t là kho ng -35 o đn +75ếoC . Tuy
nhiên, kho ng nhi t đ thích h p nh t cho s sinh tr ng và phát tri n c a ph n l n cây ưở
tr ng nông nghi p ch bi n thiên trong kho ng nhi t đ h p h n; có th t 15-40 ế ơ oC.
nhi t đ cao hay th p h n kho ng gi i h n này thì s sinh tr ng s b gi m 1 cách nhanh ơ ưở
chóng.
Nhi t đ t i h o cho s sinh tr ng khác nhau tùy theo gi ng hay loài, tùy theo th i ưở
gian tác đng c a nhi t đ, tu i cây, th i k phát tri n, và các ng ng sinh tr ng riêng ưỡ ưở
bi t đc dùng đ đánh giá kh năng hoàn thành chu k s ng, s h p thu n c và dinh ượ ướ
d ng, hô h p, kh năng th m c a màng t bào, và s t ng h p protein. Các nh h ngưỡ ế ưở
này đc ph n nh b ng s sinh tr ng c a cây tr ng. Kh năng sinh tr ng c a câyượ ưở ưở
tr ng ph thu c r t l n vào t c đ hình thành lá m i, có nghĩa là di n tích quang h p m i
tăng làm nh h ng r t l n đn t ng quang h p và s n l ng c a cây tr ng. Vì v y, t c ưở ế ượ
đ ra lá và s phát tri n các lá m i và th i gian phát tri n c a các giai đo n sinh tr ng ưở
khác nhau c a cây đóng góp r t l n đn s n l ng c a cây tr ng. ế ượ
Ti n trình hô h p và s thoát h i n c c a cây tr ng ch u nh h ng tr c ti p b iế ơ ướ ưở ế
nhi t đ, các quá trình này gi m khi nhi t đ gi m và ng c l i. nhi t đ cao, t c đ ượ
hô h p ban đu tăng r t nhanh nh ng sau đó vài gi thì l i gi m r t nhanh đi v i 1 s cây ư
tr ng.
Đi v i nhi u lo i cây tr ng thì nhi t đ t i h o cho quang h p th p h n nhi t đ ơ
t i h o cho hô h p. Đi u này đã đc ch ng minh là năng su t c a các cây tr ng l y tinh ượ
b t nh b p và khoai tây, trong các vùng khí h u mát m cao h n năng su t các cây này khi ư ơ
tr ng trong vùng khí h u nóng h n. Có th là trong đi u ki n nhi t đ cao kéo dài, cây ơ
tr ng có th b m t cân đi trong quá trình tích lũy ch t h u c , b i vì s hô h p ti n hành ơ ế
nhanh h n quang h p.ơ
Trong đi u ki n nhi t đ cao, s m t n c do thoát h i có th v t quá l ng ướ ơ ượ ượ
n c h p thu vào, và h u qu là cây b héo. S h p thu n c c a r cây ch u nh h ngướ ướ ưở
b i nhi t đ, trong môi tr ng nhi t đ tăng t 0 ườ o-60oC hay 70oC thì s h p thu n c c a ướ
r tăng. Nhi t đ đt th p cũng có th nh h ng b t l i đn s sinh tr ng c a cây do ưở ế ưở
nh h ng c a nhi t đ đn s h p thu n c. N u nhi t đ đt th p mà s thoát h i cao, ưở ế ướ ế ơ
thì cây tr ng có th b t n th ng do các mô b m t n c. m đ đt cũng có th b nh ươ ướ
3
h ng do nhi t đ, th i ti t nóng không bình th ng s làm cho s b c h i n c nhanhưở ế ườ ơ ướ
h n t m t đt.ơ
Nhi t đ cũng gây nh h ng m t cách gián ti p đn s sinh tr ng c a cây, do ưở ế ế ưở
nh h ng c a nhi t đ đn dân s vi sinh v t trong đt. S ho t đng c a các vi khu n ưở ế
chuy n hoá N, cũng nh ph n l n sinh v t t d ng, tăng theo s tăng nhi t đ. pH đt ư ưỡ
cũng có th thay đi theo nhi t đ, và pH l i nh h ng đn s sinh tr ng c a cây tr ng. ưở ế ưở
Ng i ta nh n th y r ng. Đi u này th ng đc gi i thích là s ho t đng c a vi sinhườ ườ ượ
v t trong đt, mang theo s gi i phóng CO 2, CO2 này k t h p v i n c hình thành carbonicế ướ
acid (H2CO3). Trong các đt chua ít thì ch 1 s thay đi nh v pH cũng có th nh h ng ưở
đn kh năng h u d ng c a các ch t dinh d ng vi l ng nh Mn, Zn hay Fe.ế ưỡ ượ ư
Nhi u nghiên c u v m i quan h gi a năng su t hay s n l ng ch t khô và nhi t ượ
đ đã đc th c hi n. S hi u bi t v các m i quan h gi a nhi t đ và s sinh tr ng ượ ế ưở
c a cây tr ng là r t quan tr ng b i vì khi tr ng 1 cây hay gi ng nào đó không thích h p v i
đi u ki n nhi t đ trong 1 vùng nào đó s d n đn k t qu là ti m năng năng su t s b ế ế
gi m, và có th s không có thu ho ch gì c .
Nhi t đ cũng có th làm thay đi thành ph n không khí trong đt, do s tăng hay
gi m s ho t đng c a vi sinh v t trong đt. Khi ho t đng c a vi sinh v t đt tăng, thì
hàm l ng COượ 2 c a không khí trong đt tăng và hàm l ng O ượ 2 gi m. Trong đi u ki n mà
s khu ch tán c a các khí trong đt b h n ch , thì vi c gi m hàm l ng O ế ế ượ 2 có th nh
h ng đn t c đ hô h p c a r cây, và vì th nh h ng đn kh năng h p thu dinhưở ế ế ưở ế
d ng c a r .ưỡ
2.2 m đ đt
Trong m t gi i h n nào đó thì s sinh tr ng c a cây tr ng t l thu n v i hàm ưở
l ng n c hi n di n. N c c n thi t cho s n xu t carbohydrate, đ duy trì tính hút n cượ ướ ướ ế ướ
c a nguyên sinh ch t, và n c là 1 ph ng ti n v n chuy n carbohydrate và các ch t dinh ướ ươ
d ng. S thi u n c bên trong có th làm gi m c s phân chia và phát tri n c a t bào,ưỡ ế ướ ế
và vì v y làm gi m s sinh tr ng c a cây. ưở
m đ cũng có nh h ng đáng k đn s h p thu dinh d ng c a cây. Hàm ưở ế ưỡ
l ng n c h u d ng trong vùng r th p làm gi m s h u d ng các ch t dinh d ng nênượ ướ ưỡ
làm c n tr các ti n trình có liên quan đn s h p thu dinh d ng. Các ti n trình đó là (1) ế ế ưỡ ế
s khu ch tán, (2) dòng ch y kh i l ng, và (3) s ti p xúc c a r . Theo qui lu t thông ế ượ ế
th ng, s h p thu dinh d ng tăng khi hàm l ng n c trong đt tăng. Khi các t kh ngườ ưỡ ượ ướ ế
đt hoàn toàn đy n c s là 1 b t l i vì h u qu là r s thi u O ướ ế 2, làm h n ch s hô ế
h p và h p thu ion c a r .
Ng i ta cũng l u ý r ng c n bón phân đy đ đ s d ng n c đt cao nh t.ườ ư ướ
Xu h ng chung đi v i các ch t dinh d ng c a cây tr ng là các ch t dinh d ng ướ ưỡ ưỡ
đc h p thu d dàng khi m đ đt tăng và nh h ng t t đn hi u qu s d ng n c ượ ưở ế ướ
(water use effection, WUE) c a cây tr ng. WUE là l ng ch t khô t o thành t 1 đn v ượ ơ
n c, th ng di n t b ng gram tr ng l ng ch t khô/ha-cm n c. Bón nhi u l n v i ướ ườ ượ ướ
l ng nh phân bón, k t h p v i ph ng pháp t i theo l ch d a trên s li u đo b ng ượ ế ươ ướ
tensiometer, s t o nên 1 hi u qu s d ng n c cao nh t trên đt này. ướ
Ngoài ra, n c còn c n thi t cho s n xu t carbohydrate, đ duy trì tính hút n cướ ế ướ
c a nguyên sinh ch t, và n c là 1 ph ng ti n v n chuy n carbohydrate và các ch t dinh ướ ươ
d ng. S thi u n c bên trong mô có th làm gi m c s phân chia và phát tri n c a tưỡ ế ướ ế
bào. S thi u n c x y ra khi mà n c h u d ng (cây có th hút đc) trong vùng r ế ướ ướ ượ
không đ đ tho mãn nhu c u thoát h i c a cây tr ng. S thi u h t n c v i các m c đ ơ ế ướ
khác nhau chính là nguyên do làm cho năng su t cây tr ng bi n đng hàng năm. Các ti n ế ế
trình sinh lý trong cây khác nhau b tác đng c a s thi u n c khác nhau. Ví d , s v n ế ướ ươ
dài c a lá m n c m v i s thi u n c h n là các ti n trình khác và s phát tri n là s b ế ướ ơ ế
4
ng ng tr c khi toàn b n c h u d ng trong đt đc tiêu th . R cây sinh tr ng t t ướ ướ ượ ưở
nh t khi đt có đ m, cây cũng có th ra r ngay c khi đt t ng đi khô. Khi s thi u ươ ế
n c làm gi i h n s sinh tr ng c a r , s h p thu dinh d ng và n c s b gi i h n.ướ ưở ưỡ ướ
Cách bón phân trong đt cũng là 1 y u t quan tr ng c n chú ý trong các tr ng ế ườ
h p mà ph n trên c a vùng r b khô nhanh và khô kéo dài. Bón phân sâu vào vùng r n i ơ
m s có hi u qu h n. Trong các vùng khô h n và bán khô h n n i mà s r a trôi không ơ ơ
đáng k , s phân b đu phân bón trong vùng r đc c i thi n b ng cách bón thúc trên ượ
m t đt v i li u l ng phân bón cao. ượ
m đ đt cũng nh h ng gián ti p đn s sinh tr ng c a cây tr ng do nh ư ế ế ưở
h ng đn dân s vi sinh v t trong đt. m đ quá th p hay quá cao thì s ho t đngưở ế
c a các vi sinh v t tham gia trong các quá trình chuy n hoá ch t dinh d ng h u d ng cho ưỡ
cây b h n ch . ế
2.3. Năng l ng b c x m t tr iượ
Năng l ng b c x m t tr i là 1 y u t r t có ý nghĩa trong s sinh tr ng và phátượ ế ưở
tri n c a cây tr ng. Ch t l ng, c ng đ, và th i gian chi u sáng là các thông s quan ượ ườ ế
tr ng. B c x trong ngày quang mây là 1 ch th h u d ng c a l ng năng l ng m t tr i ượ ượ
cung c p cho các quá trình sinh lý bên trong cây. Các giá tr đi v i các th i k sinh tr ng ưở
c a cây b p cho th y là ti m năng năng su t cao nh t đi v i cây tr ng này là g n 40 o vĩ
đ, 1 vùng ch y dài t đông sang tây.
Các nghiên c u v nh h ng c a ch t l ng ánh sáng đn s sinh tr ng c a cây ưở ượ ế ưở
cho th y r ng toàn b ph c a ánh sáng m t tr i th ng tho mãn đc s sinh tr ng ườ ượ ưở
c a cây tr ng. M c dù ch t l ng ánh sáng đc bi t là có nh h ng đn s sinh tr ng ượ ượ ế ưở ế ưở
c a cây tr ng, nh ng d ng nh đây là y u t con ng i không th ki m soát đc trong ư ườ ư ế ườ ượ
t ng lai trên 1 di n r ng.ươ
Nh ng nghiên c u cũng cho th y r ng thông th ng cây tr ng có kh năng đt ườ
đc s sinh tr ng t t khi l ng áng sáng th p h n l ng ánh sáng c a ban ngày hoànượ ưở ượ ơ ượ
toàn quang mây. Tuy nhiên, các cây khác nhau có s đáp ng v i c ng đ ánh sáng khác ườ
nhau.
Nh ng s thay đi c ng đ ánh sáng gây ra do che bóng có th t o ra nh h ng ườ ưở
đáng k đn s sinh tr ng c a cây tr ng. V i m t đ cây tr ng cao, ánh sáng xuyên qua ế ưở
các v trí bên d i trong tán cây có th không đ cho các lá bên d i đ ti n hành quang ướ ướ ế
h p.
S che bóng c a cây tr ng cũng có th x y ra khi tr ng xen 2 loài cây khác nhau, cân
b ng s sinh tr ng gi a các lo i cây là v n đ quan tr ng trong qu n lý cây tr ng. S ưở
phát tri n không đng đu th ng x y ra trong v n cây hay trong m t ru ng tr ng. Đi u ườ ườ
này ph n l n là do s canh tranh dinh d ng và n c, m c dù c ng đ ánh sáng b gi m ưỡ ướ ườ
cũng là 1 y u t quan tr ng gi i thích hi n t ng nàyế ượ
Nh ng nghiên c u c a các nhà khoa h c Nh t dùng lúa mì làm cây th nghi m cho
th y r ng s h p thu NH 4+, SO42- và n c tăng khi c ng đ ánh sáng tăng, nh ng s h pướ ườ ư
thu Ca2+ và Mg2+ ít b nh h ng. C ng đ ánh sáng có nh h ng r t đáng k đn s ưở ườ ưở ế
h p thu P và K. Ng i ta cũng nh n th y r ng s h p thu O ườ 2 c a r cũng tăng theo c ng ườ
đ ánh sáng.
2.4. Ch đ quang kế
M i quan h gi a th c v t v i đ dài ngày đc g i là ch đ quang k . Trên c ượ ế ơ
s ph n ng c a cây v i quang k , các cây đc phân lo i thành các cây ngày ng n, ngày ượ
dài hay trung gian. Cây ngày ng n là cây s ch ra hoa khi quang k ng n b ng hay ng n
h n th i gian ng ng. N u th i gian chi u sáng dài h n th i gian ng ng, cây tr ng sơ ưỡ ế ế ơ ưỡ
5