Đối với đạm nitrat (NO3-), cây trồng phải khử nó thành amoni (NH4+) trước khi có thể sử dụng để tạo ra axit amin (đơn vị cấu thành protein), điều này làm tiêu tốn năng lượng hơn so với việc sử dụng trực tiếp đạm amoni. Vì vậy, xét về mặt hiệu quả năng lượng, amoni có thể được nghĩ đến như một dạng dinh dưỡng đạm thích hợp hơn. Tuy nhiên, nếu chỉ có amoni là nguồn cung cấp đạm duy nhất sẽ gây độc cho hầu hết các loài thực vật, và sinh khối cây trồng, sự thay đổi hình thái, phản ứng với căng thẳng của cây phụ thuộc vào nồng độ và khả năng chống chịu tương đối của loài hoặc giống cây trồng.
Triệu chứng ngộ độc đạm amoni
Độc tính của amoni (NH4+) trong thực vật không phải là một chủ đề mới; những ảnh hưởng trực quan bất lợi của đạm amoni lên rễ, lá và sự phát triển của cây lần đầu tiên được báo cáo cách đây hơn một thế kỷ. Kể từ đó, nhiều nghiên cứu đã được tiến hành để làm sáng tỏ các cơ chế độc tính tiềm ẩn của đạm amoni. Ở nồng độ thấp (dưới 54ppm), amoni là nguồn đạm được thực vật ưa thích, nhưng trên mức này, amoni trở nên độc. Các biểu hiện ngộ độc NH4+ của cây trồng bao gồm:
- Giảm sinh trưởng, dẫn đến giảm sinh khối và năng suất
- Giảm nảy mầm và sức sống cây con
- Ức chế kéo dài rễ do làm rối loạn phân bố auxin trong chóp rễ, kích thích rễ phân nhánh. Kết quả là bộ rễ ngắn với nhiều rễ mảnh
- Làm chết rễ, giảm tỷ lệ rễ / chồi
- Axit hóa vùng rễ
- Vàng lá
Các triệu chứng này phản ánh tác động tổng hợp của sự dư thừa NH4+, gây ra các biến đổi sinh lý, sinh hóa như: ức chế hấp thu các cation K+, Mg2+ hoặc Ca2+ làm thay đổi cân bằng ion thực vật; kiềm hóa nội bào và axit hóa ngoại bào; ức chế hô hấp của rễ và kích thích quá trình quang hô hấp; can thiệp vào hoạt động quang hợp; thay đổi biểu hiện / hoạt động của các enzym đồng hóa NH4+; phá vỡ cân bằng nội môi nội tiết tố; tăng stress oxy hóa; và nhu cầu năng lượng cao để thải tích cực lượng NH4+ dư thừa
Xử lý cây trồng ngộ độc đạm amoni
Để giảm thiểu ngộ độc do đạm amoni, có thể bổ sung vào môi trường trồng:
- Kali (K+): kali cạnh tranh vận chuyển với amoni, qua đó làm giảm lượng amoni hấp thu vào trong tế bào.
- Đạm nitrat (NO3-): Một số nhà nghiên cứu đã báo cáo rằng sự hiện diện của nitrat trong môi trường trồng cải thiện các triệu chứng nhiễm độc amoni, ngay cả ở nồng độ nitrat rất thấp. Vì nitrat là một phân tử tín hiệu thiết yếu, nên tác dụng giảm thiểu của nitrat đối với độc tính của amoni khá phức tạp. Nitrat, như một nguồn nitơ anion và oxy hóa, có thể giảm thiểu sự mất cân bằng của các ion và trạng thái oxy hóa khử gây ra bởi các cation cũng như giảm tỉ lệ các ion amoni khi sử dụng cùng nhau. Vùng rễ trở nên kiềm hóa khi thực vật hấp thụ nitrat do đó chống lại quá trình axit hóa do hấp thụ amoni.
- Silic (Si): Tác dụng có lợi của silic đối với cây trồng trong điều kiện căng thẳng là do kích thích hệ thống chống oxy hóa thực vật, giúp tăng cường tính toàn vẹn vật lý của màng, bảo vệ bộ máy quang hợp và tăng cường hấp thu chất dinh dưỡng. Do đó, Si tăng cường sự phát triển sinh dưỡng.
