Trồng trọt trong môi trường không dùng đất (phổ biến là trồng thuỷ canh và trồng cây trên giá thể) được xem là hệ thống tiên tiến nhất trong nông nghiệp hiện đại.
Trồng cây không dùng đất?
Điều này chủ yếu là do khi trồng cây trong đất sẽ bị hạn chế trong việc kiểm soát các vấn đề diễn ra ở phần dưới mặt đất của cây trồng, trong khi việc kiểm soát này có thể được tối đa hóa với các loại cây trồng không dùng đất (được định nghĩa trên toàn thế giới là phương pháp "thủy canh"), cả ở phần cây trên mặt đất cũng như hệ thống rễ.
Độ pH là yếu tố quan trọng đối với canh tác trên giá thể/thuỷ canh
Trồng cây thuỷ canh hay trồng trên giá thể đòi hỏi các kỹ năng và sự chính xác trong việc quản lý cây trồng. Điều này đạt được thông qua việc duy trì các thành phần dinh dưỡng trong dung dịch dinh dưỡng, bảo vệ môi trường rễ với độ mặn thấp và duy trì độ pH tối ưu cho sự phát triển của cây.
Kiểm soát mức pH phù hợp có thể được thực hiện bằng cách bổ sung acid hoặc bazơ vào dung dịch dinh dưỡng. Tuy nhiên, điều quan trọng cần nhớ là thành phần các ion đạm có ý nghĩa quan trọng trong vấn đề này.
Tỷ lệ amoni/nitrat có ý nghĩa như thế nào?
Nitơ là nền tảng cơ bản của axit amin, protein và chất diệp lục. Thực vật hấp thu đạm dưới dạng nitrat (NO3-) hoặc amoni (NH4+) và do đó loại đạm được cây trồng tiêu thụ thường bao gồm sự kết hợp của hai dạng này.
Tỷ lệ amoni/nitrat rất có ý nghĩa và ảnh hưởng đến các loại cây trồng trên giá thể. Mỗi loại cây trồng yêu cầu một tỷ lệ amoni/nitrat khác nhau để có thể hấp thu và phát triển tối ưu. Tỷ lệ amoni/nitrat mà cây trồng hấp thu sẽ thay đổi theo nhiệt độ, giai đoạn sinh trưởng, độ pH trong vùng rễ và đặc tính của giá thể trồng.
Quá trình trao đổi amoni cần nhiều oxy hơn quá trình trao đổi nitrat ở rễ. Quá trình trao đổi chất amoni xảy ra ở rễ, nơi nó phản ứng với đường, do đó cây đầu tư năng lượng để chuyển đường từ nơi sản xuất ở lá đến rễ. Mặt khác, nitrate được chuyển từ rễ đến lá, nơi nó tương tác với đường.
Hô hấp của cây tăng lên ở nhiệt độ cao hơn, nghĩa là tiêu thụ đường nhanh hơn, làm cho quá trình chuyển hóa amoni ở rễ ít hơn. Do đó, kết luận thực tế là ở nhiệt độ cao hơn, nên sử dụng phân bón có tỷ lệ amoni/nitrat thấp hơn. Ở nhiệt độ thấp hơn, dinh dưỡng amoni là lựa chọn tốt hơn, vì oxy và đường có nhiều hơn ở vùng rễ.
Thực vật duy trì sự cân bằng điện giải trong tế bào rễ, do đó mỗi ion tích điện dương lấy từ dung dịch đất sẽ giải phóng một ion tích điện dương từ tế bào rễ vào dung dịch. Quá trình này cũng đúng đối với các ion tích điện âm.
Do đó, khi rễ cây hấp thụ amoni (NH4+), nó sẽ giải phóng một proton (H+) vào dung dịch giá thể, sự gia tăng nồng độ proton (H+) xung quanh rễ làm giảm độ pH, ngược lại khi cây hấp thụ nitrat, nó sẽ giải phóng hydroxit (OH-), làm tăng độ pH xung quanh rễ (Rhizosphere).
Những đặc điểm này đặc biệt quan trọng khi trồng trên môi trường không dùng đất vì rễ dễ dàng ảnh hưởng đến độ pH của dung dịch, phụ thuộc vào loại đạm được hấp thu. Điều này xảy ra vì thể tích của rễ tương đối lớn so với thể tích của giá thể. Để ngăn chặn sự thay đổi pH đến mức gây hại cho cây trồng, tỷ lệ amoni/nitrat thích hợp phải được duy trì, tùy theo loại cây trồng, nhiệt độ và giai đoạn sinh trưởng.
Trong một số điều kiện nhất định, có thể độ pH sẽ không phản ứng như mong đợi do quá trình nitrat hóa (quá trình phân hủy amoni bởi vi khuẩn). Quá trình nitrat hóa là một quá trình diễn ra rất nhanh, amoni bổ sung có khả năng bị phân hủy nhanh chóng và được hấp thụ dưới dạng nitrat, do đó làm tăng mức độ pH trong vùng rễ thay vì giảm nó.
Đối với hầu hết các hệ thống rễ của thực vật, khi hấp thu đạm, có sự ưu tiên rõ ràng đối với amoni hơn là nitrat. Nhưng ngược lại, khả năng tự lên men của thực vật trong khu vực rễ rất hiệu quả đến mức cây trồng trong dung dịch có chứa amoni như một nguồn đạm độc quyền sẽ làm giảm độ pH của dung dịch xuống dưới 3,5 và tự gây hại đến mức không thể phục hồi.
Amoni là một cation (ion mang điện tích dương) và do đó cạnh tranh với các cation khác (kali, canxi, magie) để được rễ cây hấp thu. Bón phân không cân đối, bón quá nhiều amoni có thể gây thiếu canxi và magie (sự hấp thu kali ít bị ảnh hưởng bởi sự cạnh tranh này). Bón phân quá nhiều amoni có thể làm cho trái bị thiếu canxi và xuất hiện thối đít trái (blossom-end rot).
Ở điều kiện nhiệt độ cao trong giá thể trồng, hoạt động của vi khuẩn nitrobacter, phân hủy nitrit thành nitrat bị hạn chế, do đó có vấn đề đáng lo ngại về sự tích tụ nitrit (NO2 ̄) gây độc cho cây trồng. Ở điều kiện này, giảm lượng amoni cho vào phân bón có thể làm giảm nguy cơ gây ngộ độc.
Tỷ lệ amoni/nitrat có khả năng thay đổi độ pH gần vùng rễ. Sự thay đổi này có thể ảnh hưởng đến khả năng hòa tan và sự hữu dụng của các chất dinh dưỡng cơ bản khác. Do đó, sử dụng phân bón có chứa amoni để trồng trong giá thể là một việc cần hết sức thận trọng, đặc biệt với các loại cây trồng nhạy cảm với sự thiếu hụt canxi và magie (cà chua và ớt chuông). Đặc biệt là vào mùa đông khi tốc độ nitrat hóa trong giá thể giảm liên tục khi nhiệt độ giảm xuống. Phần lớn đạm amoni cung cấp cho cây trồng vẫn ở dạng amoni, được hấp thụ dưới dạng amoni và sẽ gây hại nghiêm trọng cho cây.
Công ty TNHH Funo tổng hợp và biên tập.
