Tính chịu đựng của thực vật đối với điều kiện ngoại cảnh bất thuận!

Như chúng ta thường nói: Cơ thể và môi trường là một khối thống nhất. Thật vậy, cơ thể thực vật cần điều kiện ngoại cảnh mà người ta hay gọi là những nhân tố sinh thái như: ánh sáng, nhiệt độ, nước, dinh dưỡng… để tồn tại phát triển và sinh trưởng cũng như tái tạo thế hệ mới. Các thay đổi của những nhân tố sinh thái thường có tính chất chu kỳ theo ngày và theo mùa trong năm. Trãi qua bao thế hệ do quá trìng lựa chọn tự nhiên…

Tính chịu đựng mặn của thực vật

Hầu hết các loại đất đều có chứa hỗn hợp muối tan trong đó có một vài chất tan cần cho hoạt động sinh trưởng của cây. Đất mặn là đất có chứa một hàm lượng dư thừa những chất muối tan, gây ức chế sự phát triển của cây. Thành phần gây mặn cho đất là Na+; Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42- … trong đó muối NaCl là chính. Sự kìm hãm sinh trưởng của cây càng tăng khi nồng độ muối tăng dần cho đến lúc cây chết.

Trên trái đất đất mặn rất thịnh hành. Có hai khu vực đất mặn khác nhau: vùng mặn ven biển và vùng mặn khô cằn và bán khô cằn. Trong vùng mặn ven biển đất mặn là do nước biển thâm nhập lâu ngày, đất vừa mặn vừa kèm theo độ pH thấp. Ở trên những khu vực khô cằn và bán khô cằn. mặn xãy ra trên những khu vực có lượng bốc hơi tương đối cao, nước chuyển từ dưới lên phía trên, tích luỹ muối lại ở vùng rễ. Loại đất mặn như vậy có thể dễ dàng nhận biết bằng những lớp muối trắng phía trên mặt đất. Loại đất mặn này thường có độ pH cao. Đất mặn là đất thường có độ pH thấp hơn 8/5 và độ dẫn điện dịch chiết đất bảo hoà lớn hơn 4 mmho/ centimét ở 250C. Độ dẫn điện dịch chiết bảo hoà (Ece) có thể quy ra áp suất thẩm thấu theo công thức: ASTT(atm) = 0,36 x Ece (tính theo mmho/ centimét ).

Người ta còn xác định đất mặn theo mức Na trao đổi (ESP). Đất coi là mặn nếu ESP lớn hơn 6 và cực kỳ mặn nếu ESP lớn hơn 15/

Ở Việt Nam, kết quả điều tra của Viện quy hoạch và thiết kế nông nghiệp (1980) thì diện tích đất mặn ở Việt Nam là 991/202 hecta, chiếm 3% diện tích tự nhiên của cả nước. Nguyên do mặn là do muối biển, phổ biến là mặn NaCl. Trên thực tế, ở trên những khu vực đất mặn cuả nước ta ngày nay hoặc bỏ hoang hoá hoặc canh tác một vài cây hạn chế với năng suất thấp. Chính vì thế mà việc nghiên cứu bản chất sinh lý tính chịu đựng mặn của thực vật có ý nghĩa rất rộng lớn trong sản xuất nông nghiệp, đặc biệt trong việc sinh ra những giống có tính chịu đựng mặn và việc tìm những giải pháp đẩy mạnh tính chịu đựng mặn cho cây. Đã có cực kỳ nhiều nghiên cứu đề cập đến vấn đề này, nhưng cho đến bây giờ bản chất sinh lý của tính chịu đựng mặn của cây vẫn chưa hoàn toàn sáng tỏ.

* Sự gây hại của mặn

Sự gây hại của mặn dựa vào nồng độ muối, loại muối, đất, giống và thời kỳ phát triển sinh trưởng của cây. Mặn ảnh hưởng không tốt đến phát triển sinh trưởng của cây và cuối cùng ảnh hưởng nhiều đến năng suất cây trồng. Mass và Hoffman (1997) đã miêu tả sự gây hại của mặn đối với lúa biểu thị qua phương trình:

Y = 100 – B (Ece – A)

Trong đó: Y: Năng suất tương đối

A: Giá trị của ngưỡng mặn, bằng 3 đối với lúa

B: Sự hạ năng suất trên đơn vị tăng độ mặn, bằng 1 – 2 đối với lúa

Cây lúachịu mặn trong khoảng thời gian nãy mần, nhưng cực kỳ mẫn cảm trong thời kỳ 1-2 lá. Thông thường thời gian từ lúc đẻ nhánh đến lúc làm đốt tính chịu mặn được tăng lên chút ít rồi tiếp đến hạ vào lúc trỗ. Thời kỳ lúa chín ít chịu tác động của mặn. Theo kết quả của bộ môn sinh lý thực vật, trường Đại học Nông nghiệp I thì tính chịu mặn của cây lúa qua những thời kỳ thay đổi như sau: Mạ à cấy à làm đòng à đẻ nhánh à trỗ.

Lúa bị chết do ngập mặn

Cây bị mặn có thể biều hiện một vài dấu hiệu để ý được như thiếu Phospho; lá nhỏ, màu xanh tối, hạ tỉ lệ chồi/rễ, hạ số nhánh, nối dài ngủ nghĩ của mắt bên, hạ số hoa ít quả và quả nhỏ. Đối với lúa mặn gây nên các dấu hiệu: Cây lùn, đẻ nhánh hạ, chóp lá hơi bị trắng, trổ muộn, chín muộn… Tuy vậy, phản ứng chung nhất của cây đối với sự gây hại của mặn là sự kìm hãm sinh trưởng. Sự kìm hãm sinh trưởng không mang tính chất đặc hiệu của muối mà đa phần dựa vào nồng độ muối tan. Sự phát triển của cây sẽ hạ tuyến tính với thể thẩm thấu của dung dịch dinh dưỡng và thường không xãy ra kèm theo các biểu hiện hai để ý được như như héo, thay đổi màu sắc hay đốm chết… Cực kỳ nhiều nghiên cứu đã kết luận: khi cây sinh trưởng trên một nền dung dịch muối mặn thì có sự hạ thế thẩm thấu của toàn bộ những tế bào của chúng, nhờ này mà tránh được sự mất nước và chết. Đó chính là sự điều chỉnh thẩm thấu. Nhưng khi hạ thế thẩm thấu của dịch bào thì sinh trưỡng của cây bì kìm hãm…

Cực kỳ nhiều tác giả đã tập trung nghiên cứu bản chất sự gây hại của mặn. Họ cam kết rằng:

– Về sinh trưởng của tế bào thì những công trình nuôi cấy mô, tế bào đã cam kết rằng ở một nồng muối ổn định, mặn đã thúc đẩy sự phân chia và cả sự giản của tế bào. Nhưng ở nồng độ NaCl > 0.26 M thì sự phân chia tế bào bị ngăn không cho…

– Mặn đã ảnh hưởng nhiều đến một vài nhân tố hạn chế sinh trưởng:

+. Nước: Cây bị mặn có thể điều chỉnh thẩm thấu tức là hạ thế thẩm thấu hoặc tăng áp suất thẩm thấu của dịch tế bào. Vì vậy cây có thể hấp thụ nước ở vùng rễ bị mặn. Sự hạ sinh trưởng của cây bị mặn không phải bởi thiếu hụt nước mà do thế thẩm thấu của dịch bào thấp…

+. Cytokinin: Cytokinin là một chất kích thích sinh trưởng được tổng hợp ở rễ, tiếp đến vận chuyển theo xylem lên những bộ phận phía trên mặt đất. Mặn sẽ ức chế tổng hợp cytokinin ở rễ vậy nên cây thiếu Cytokinin và làm chậm sinh trưởng. Tuy vậy nhiều thí nghiệm bỗ sung cytokinin khi cây bị mặn đã không đem lại hiệu quả tăng sinh trưởng. Mặn không gây thay đổi sự cân bằng của những phytohormon trong cây.

+. Phosphat và phosphory hoá: Mặn đã tác động lên nồng độ và dùng octophosphat trong cây. Mặn đã gây bệnh cho những cơ chế kiểm tra dùng Pi của tế bào, qua này mà ảnh hưởng nhiều đến phosphoryl hoá và ảnh hưởng nhiều đến hàm lượng và sự dùng ATP trong tế bào. Bên cạnh đó, những chất trao đổi dạng este phosphoric cũng bị hạ ở cây bị mặn, trong khi đó đường được tích luỹ nhiều trong lá.

– Mặn tác động lên sự vận chuyển vật chất trong cây

+ Sự vận chuyển phloem: Sự tích luỹ những sản phẩm quang hợp trong lá khi bị mặn, nói lên sự vận chuyển trong libe bị kìm hãm. Theo cơ chế dòng sức ép của Munch thì nồng độ chất tan (nguồn vào của tế bào ống mạch rây) phải cao để kéo nước từ những tế bào chung quanh. Nhưng mặn đã gây giảm thế thẩm thấu của toàn bộ những tế bào, nên cần một lực nào đấy để nâng cao nồng độ chất tan ở mạch rây lên quá mức bình thường mới duy trì sự vận chuyển phloem. Người ta chưa rõ những cây chịu mặn làm sao để đạt được việc đó.

– Sự vận chuyển membran:

Nồng độ gây độc của muối phá huỷ tính thấm của membran. Việc đó dẫn tới cây bị mặn không còn khả năng kiểm tra nồng độ Pi nội tế bào cũng như những chất trao đổi khác, kìm hãm sự vận chuyển tích cực của những chất đi qua membran của tế bào rễ cây cũng như những tế bào khác.

– Mặn tác động lên trao đổi chất:

Mặn đã làm rối loạn trao đổi chất, nhất là trao đổi protein. Mặn có khả năng làm chuyển hướng từ trao đổi CO2 của acid hữu cơ sang tổng hợp acid amine nên cây bị mặn có xu hướng tích luỹ acid amine và cả amit nữa… Điều thú vị là sự thay đổi carbon từ acid hữu cơ sang acid amine là con đường trao đổi chất thông thường của tảo biển. Cũng có thể những acid amine này đóng vai trò nào đó trong việc điều chỉnh thẩm thấu. Người ta phát hiện ra rằng NaCl và Na2SO4 có công dụng gây rối loạn trao đổi glucid ở đỉnh rễ theo hướng giảmglucose hấp thu, hạ sự đường phân và hạ hô hấp, dẫn tới hạ sinh trưởng của rễ.

Vận dụng những hiểu biết về tính chịu mặn của cây trồng trong sản xuất.

Hai xu hướng để gia tăng sản lượng của cây trồng trên đất mặn là cải tạo đất mặn và thay đổi tính di truyền của cây để chịu mặn tốt hơn.

Do những dấu hiệu tiêu biểu về sự gây hại của mặn không đặc hiệu, nên việc nghiên cứu những cơ chế sinh lý, sinh hoá của tính chịu mặn của cây trồng sẽ cung ứng cho những nhà di truyền chọn cây giống các tiêu chuẩn dùng để chọn lọc đặc hiệu.

Giải pháp thanh lọc những giống chịu đựng mặn được căn cứ vào một vài chỉ tiêu đặc thù. Udobenko (1978) đã lời khuyên giải pháp thanh lọc giống chịu mặn bằng việc nhận xét khả năng hút trương của hạt. Viện lúa IRRI đề nghị biện pháp đếm số lá chết sau một tháng cấy mạ trong đất mặn hoá với nồng độ muối 0,4% và độ dẫn điện là 8 – 10 mmho/ centimét. Dựa trên sự sai khác về tỷ lệ lá chết ở những giống mà nhận xét tính chịu đựng mặn của chúng Konzak (1976) cho hạt nãy mần và cho sinh trưởng trong dung dịch muối rồi đo sự hạ chiều dài của rễ và chiều cao của cây so sánh với đối chứng để nhận xét khả năng chịu mặn của những giống. Theo Yoshida thì có thể dựa trên khả năng điều chỉnh thẩm thấu của tế bào trong hoàn cảnh mặn để nhận xét khả năng chịu đựng mặn của chúng.

Việc khai thác những biến dị có ích trong tự nhiên phối hợp với biện pháp thanh lọc đúng đắn mà con người đã tạo được đông đảo giống cây trồng chịu mặn trong sản xuất.

Việc cải tạo đất mặn là công việc thường làm đối với những khu vực đất mặn. Chẳng hặn người ta dung giải pháp thau chua rữa mặn để gây giảm nồng độ muối trong đất, tăng thế nước trong đất để cây có khả năng hấp thụ nước và dinh dưỡng. Giải pháp đào kênh để hạ mức nước mặn xuống, ép phèn mặn cũng là giải pháp được dùng rộng rãi ở những khu vực đất mặn như ở Đồng bằng sông Cửu Long. Đất mặn phèn thường có pH cực kỳ thấp, khi được rắc vôi, dinh dưỡng rễ được nâng cấp rõ ràng. Những nghiên cứu của bộ môn Sinh lý thực vật, trường Đại học Nông nghiệp I chỉ ra rằng trên nên đất mặn có cải tạo bằng bón phospho và vôi đã nâng cao năng suất lúa lên 18 – 25% so sánh với đối chứng không cải tạo.