I. Sự thiếu hụt phốt pho trong đất
Thật vậy, Lân rất giàu các loại đất; nhưng tính khả dụng của nó đối với thực vật bị ảnh hưởng bất lợi bởi các quá trình hóa học và sinh học khác nhau. Khi bón vào đất, phân Lân bị cố định rất nhanh và chuyển thành dạng Lân không hòa tan như canxi – phốt phát trong đất có độ pH cao và aluminium- hoặc sắt – phốt phát trong đất có độ pH thấp . Các báo cáo đã công bố chỉ ra rằng chỉ có ít hơn 20% lượng phân bón P được cây trồng hấp thụ trong khi phần còn lại bị cố định và không thể hấp thụ ở rễ do sự chuyển hóa nhanh chóng của phân bón Lân thành dạng không hòa tan.
Hình 1. Lân bị kết tủa ở các dạng pH kiềm và acid
Sự cố định của vi sinh vật đối với Lân là một hiện tượng khác trong đất làm cho phân bón Lân tạm thời không thể hấp thụ được cho rễ. Các vi sinh vật trong đất cạnh tranh với rễ cây để tìm Lân sẵn có và cố định nó trong sinh khối của chúng .
Hình 2. Sự phân bố toàn cầu của các loại đất khác nhau ( Kochian 2012, Nature, 488: 466-467 ).
Ở những loại đất có khả năng cố định Lân rất cao và lượng Lân khả dụng thấp, sự phát triển của cây trồng thường bị suy giảm dẫn đến sự suy giảm đáng kể về khả năng sinh trưởng và năng suất của cây trồng như thể hiện dưới đây trong
II. Chức năng của Lân trong thực vật
1. Lân: một nguyên tố cơ bản trong các hợp chất quan trọng của tế bào
Lân có chức năng sinh lý và sinh hóa đa dạng trong thực vật. Có một số hợp chất cơ bản trong hệ thống tế bào yêu cầu P cho cấu trúc và chức năng sinh học của chúng bao gồm DNA, RNA, ATP, NADPH và phospholipid.
Lân cần thiết trong việc truyền và lưu trữ năng lượng thông qua ATP (adenosine triphosphate) trong các hệ thống sinh học và góp phần tổng hợp và ổn định DNA và RNA. Tương tự, như một thành phần cơ bản của phospholipid màng, dinh dưỡng P đầy đủ cũng cần thiết cho sự toàn vẹn về cấu trúc và chức năng của màng tế bào ( Hawkesford và cộng sự, 2012, Trong: Dinh dưỡng khoáng của thực vật bậc cao. Elsevier). Phospholipid là thành phần chính của màng tế bào, cần thiết cho sự ổn định cấu trúc và chức năng và ảnh hưởng đến hệ thống vận chuyển màng. Khi thiếu P, sự suy giảm cấu trúc trong màng tế bào có thể xảy ra với những tác động bất lợi đối với sự vận chuyển chất dinh dưỡng qua màng tế bào gốc NADPH đóng vai trò là nhà cung cấp chính trong việc giảm các chất tương đương trong hệ thống tế bào và đóng các vai trò quan trọng khác nhau bao gồm hệ thống bảo vệ chống oxy hóa tái tạo. Dưới đây là một số chức năng sinh lý quan trọng của P trong thực vật được giới thiệu và thảo luận.
2. Lân trong quá trình chuyển hóa cacbon quang hợp
Có một số báo cáo đề cập đến vai trò của P trong quá trình chuyển hóa cacbon (C) quang hợp và sản xuất các chất quang phân tử. Phần lớn các báo cáo chỉ ra các chức năng rất quan trọng của P trong quá trình quang hợp. Là một thành phần cấu trúc của nhiều loại đường phốt phát khác nhau như ribulose-1,5-bisphosphate (RuBP) và fructose 6-phosphate, P ảnh hưởng lớn đến quá trình cố định CO2 quang hợp. Trong điều kiện dinh dưỡng P thấp, sự suy giảm khả năng tái tạo RuBP là một kết quả đã được ghi nhận đầy đủ làm giảm hoạt động của Rubisco và do đó là sự cố định CO2 ( Hammond và White, 2008, J Exp Bot 59: 93–109; Warren 2011, Tree Physiology 31, 727–739 ) Sự tái tạo RuBP trong lục lạp là một quá trình phụ thuộc vào ATP, và như được thảo luận dưới đây, nguồn ATP rất thấp ở những cây thiếu P.
Các ion Orthophosphat (tức là photphat vô cơ, chẳng hạn như H 2 PO 4 – ) đóng vai trò quan trọng trong quá trình chuyển hóa cacbon quang hợp và được sử dụng làm chất nền để tổng hợp ATP thông qua quá trình photophosphoryl hóa. Như dự đoán, sự thiếu hụt P thường liên quan đến nồng độ thấp của ion orthophosphat (Pi) trong lục lạp, dẫn đến suy giảm sản xuất ATP thông qua việc giảm hoạt động tổng hợp ATP (Hình 3; Carstensen và cộng sự, 2018, Plant Physiol 177: 271–284 ). Tác động bất lợi của P thấp đối với sự hình thành ATP đặc trưng cho Pi cao và được phục hồi nhanh chóng sau khi bón P cho các cây có P thấp. Rõ ràng rằng dinh dưỡng P đầy đủ là cần thiết cho hoạt động quang hợp thích hợp của thực vật.
3. Cố định Đạm sinh học (N2)
Phốt pho đã được tìm thấy là một chất dinh dưỡng khoáng chính chịu trách nhiệm cho quá trình cố định N2 sinh học hiệu quả ở các cây họ đậu. Trong điều kiện cung cấp P thấp, chức năng của nốt sần và nốt sần bị suy giảm, và lượng N cố định bị giảm. Báo cáo của Qin và cộng sự (2012) đã chỉ ra rằng sự thiếu hụt P làm giảm đáng kể sự xuất hiện nốt sần ở cây đậu tương và làm giảm rõ rệt số lượng nốt sần và kích thước nốt sần (Hình 4).
4. Sự phát triển của lá, sự mở rộng của lá và sự phát triển sinh sản
Trong điều kiện cung cấp P thấp, hiện tượng giảm hoặc kìm hãm sự đẻ nhánh rất phổ biến, làm giảm sinh khối và sự hình thành năng suất (Hình 5; Hammond và White, 2008, J Exp Bot 59: 93–109; ). Tương tự như sự đẻ nhánh, sự nở rộng của lá cũng rất nhạy cảm với sự thiếu hụt P, và sự suy giảm khả năng mở rộng của lá do phản ứng với việc cung cấp P thấp được cho là sự thay đổi sớm nhất ở cây thiếu P ( Radin và Eidenbock, 1984, Plant Physiol 75: 372–377; Lynch và cộng sự, 1991; Khoa học cây trồng 31: 380-387). Theo dự đoán, diện tích lá giảm sẽ làm giảm khả năng quang hợp. Sự giảm độ mở của lá trong điều kiện cung cấp P thấp được cho là làm giảm sự vận chuyển nước từ môi trường sinh trưởng trong lá và do đó áp suất nước chảy thấp cần thiết cho sự nở ra.
Hình 4: Cây mì trồng trên đất thiếu P với lượng P thấp, trung bình và đầy đủ (hình A. Yazici và I. Cakmak)
Thiếu phốt pho cũng có tác động tiêu cực rõ ràng đến sự phát triển sinh sản của thực vật. Chậm phát triển sinh sản và chậm chín là những vấn đề thường gặp ở cây trồng trong điều kiện cung cấp P thấp.
5. Các triệu chứng thiếu hụt Lân
Các triệu chứng thiếu photpho thường bắt đầu trên các lá già vì khả năng di chuyển phloem của P trong cây cao. Thông thường, các triệu chứng thiếu P trực quan phát triển ở những lá chứa ít hơn 0,2% P trên cơ sở trọng lượng khô. Sự phát triển của màu xanh sẫm và hơi xanh trên lá là triệu chứng điển hình của sự thiếu hụt P ở cây trồng (nguyên nhân do tăng cường hút Ma giê) (Hình 6). Khi thiếu P tiến triển nặng, lá úa và hoại tử đầu lá cũng có thể thấy rõ. Trong điều kiện thiếu P, sự phát triển của chồi được biết là bị ảnh hưởng nhiều hơn sự phát triển của rễ, có lẽ phần lớn là do cây thiếu P phân bổ lượng photoassimilat cao hơn trong rễ để tạo rễ và thích nghi tốt hơn. Vấn đề này sẽ được thảo luận trong một bài báo khác.
Hình 5 : Cây ngô non được trồng trong môi trường có lượng P thấp và đầy đủ (hình A. Yazici và I. Cakmak)
III. Kết luận
Ngày nay, hầu hết các loại đất nông nghiệp đều có vấn đề thiếu P làm hạn chế năng suất cây trồng, trong khi ở một số vùng, tình trạng dư thừa P là phổ biến. Vấn đề thiếu P trong đất càng trở nên trầm trọng hơn thông qua việc cạn kiệt P trong đất do trồng trọt liên tục và xói mòn đất. Theo dõi và đo lường tình trạng dinh dưỡng P của thực vật bằng cách phân tích đất và mô thực vật là một thực hành nông học quan trọng trong việc giảm thiểu những suy giảm liên quan đến thiếu P trong sự phát triển của cây trồng. Tuy nhiên, vì xét nghiệm đất nói chung không hữu ích, kết quả phân tích mô lá đối với P nên được tích hợp với xét nghiệm P trong đất. Người ta đề xuất rằng phân tích thực vật về trạng thái P nên được thực hiện trong giai đoạn đầu của quá trình sinh trưởng.Grant và cộng sự, 2001, Can. J. Khoa học thực vật. 81: 211–224 ).
Nguồn: https://www.willagri.com/2021/02/17/major-functions-of-phosphorus-in-plants/?lang=en
