1. Căng thẳng (stress) phi sinh học do mặn ở cây trồng
Thực vật phát triển trong môi trường căng thẳng không phải lúc nào cũng thuận lợi cho sự sinh trưởng và phát triển. Các căng thẳng phi sinh học như muối, hạn hán, lạnh và kim loại độc hại, do sự thay đổi liên tục của khí hậu và suy thoái môi trường do các hoạt động của con người gây ra, ảnh hưởng tiêu cực đến sự tăng trưởng và năng suất của cây trồng. Độ mặn là một trở ngại lớn đối với sản xuất cây trồng trên toàn thế giới. Gần 20% diện tích canh tác và một nửa diện tích được tưới tiêu trên thế giới đang bị hạn mặn. Việc tưới tiêu bằng nước ngầm có độ mặn cao, xâm nhập mặn ở các vùng ven biển và sự tích tụ muối ở các vùng khô hạn/bán khô hạn là những nguyên nhân chính gây nhiễm mặn cho đất.
Độ mặn là yếu tố môi trường chính hạn chế sự phát triển và năng suất của cây trồng. Các tác động bất lợi của độ mặn cao đối với thực vật có thể được quan sát thấy ở cấp độ toàn bộ cây trồng khi cây bị chết hoặc giảm năng suất. Nhiều thực vật phát triển các cơ chế để loại bỏ muối khỏi tế bào của chúng hoặc chịu đựng sự hiện diện của nó trong tế bào. Trong quá trình bắt đầu và phát triển của stress do mặn trong cây, tất cả các quá trình chính như quang hợp, tổng hợp protein, chuyển hóa năng lượng và lipid đều bị ảnh hưởng. Phản ứng sớm nhất là giảm tốc độ mở rộng bề mặt của lá, sau đó là ngừng mở rộng khi căng thẳng gia tăng. Tăng trưởng sẽ tiếp tục khi căng thẳng được giải tỏa. Carbohydrate, trong số các chất nền khác cần thiết cho sự phát triển của tế bào, được cung cấp chủ yếu thông qua quá trình quang hợp và tốc độ quang hợp thường thấp hơn ở những cây tiếp xúc với độ mặn và đặc biệt là với NaCl.
2. Ảnh hưởng của độ mặn đến cây trồng
Độ mặn của đất và nước là do có quá nhiều muối. Thông thường nhất là nồng độ Na+ và Cl– cao gây ra căng thẳng muối. Các tác động bất lợi của độ mặn đối với sự phát triển của thực vật bao gồm:
- Đất bị nén chặt và cứng khiến thực vật không thể thiết lập hệ thống rễ hiệu quả;
- Căng thẳng thẩm thấu do thiếu nước;
- Thiếu hụt dinh dưỡng do giảm hấp thu các chất dinh dưỡng đạm, lân, kali, canxi do nhiễm mặn làm tắc nghẽn hiệu quả vận chuyển các chất dinh dưỡng này;
- Độc tính của các ion.
Thay đổi sinh hóa – sinh lý và hình thái của cây trồng khi bị căng thẳng do mặn:
- Thay đổi sinh hóa
- Căng thẳng oxy hóa
- Thay đổi chuyển hóa
- Nồng độ Natri cao vận chuyển tới chồi
- Giảm hấp thu Kali
- Giảm hấp thu Kẽm và Lân
- Thay đổi sinh lý
- Ức chế quang hợp
- Đóng khí khổng
- Hàm lượng nước giảm
- Tiềm năng thẩm thấu thấp hơn
- Thay đổi hình thái
- Rễ phát triển kém
- Xoăn lá
- Ức chế ra lá
- Cháy lá
- Cây phát triển còi cọc
- Sinh khối và năng suất hạt
- Khả năng thụ phấn kém
- Ít trái/hạt
- Trọng lượng quả/hạt thấp
- Năng suất thấp
- Chỉ số thu hoạch thấp
Tác động bất lợi được quan sát thấy ở cấp độ toàn bộ cây trồng như chết cây hoặc giảm năng suất. Sự ức chế sinh trưởng xảy ra ở tất cả các loài thực vật, nhưng mức độ chịu đựng và tốc độ giảm sinh trưởng của chúng ở nồng độ muối gây chết rất khác nhau giữa các loài thực vật khác nhau. Stress mặn ảnh hưởng đến tất cả các quá trình chính như tăng trưởng, quang hợp, tổng hợp protein, chuyển hóa năng lượng và lipit.
3. Khả năng chịu mặn ở cây trồng
Khả năng chịu mặn là khả năng thực vật phát triển và hoàn thành vòng đời của chúng trên chất nền có chứa nồng độ muối hòa tan cao. Thực vật có thể tồn tại với nồng độ muối cao trong vùng rễ và phát triển tốt được gọi là thực vật ưa mặn.
3.1 Cơ chế chịu mặn
Thực vật phát triển rất nhiều cơ chế sinh hóa và phân tử để đối phó với căng thẳng do mặn. Các con đường sinh hóa dẫn đến các sản phẩm và quy trình cải thiện khả năng chịu mặn có khả năng hoạt động cộng hưởng. Các chiến lược sinh hóa bao gồm:
- Tích lũy hoặc loại bỏ có chọn lọc các ion;
- Kiểm soát sự hấp thu ion của rễ và vận chuyển vào lá;
- Ngăn cách các ion ở cấp độ tế bào và toàn bộ cây;
- Tổng hợp các chất hòa tan tương thích;
- Thay đổi con đường quang hợp;
- Thay đổi cấu trúc màng;
- Tạo ra các enzyme chống oxy hóa;
- Tạo ra các hormone thực vật
Cơ chế chịu mặn là cơ chế có độ phức tạp thấp hoặc độ phức tạp cao. Các cơ chế có độ phức tạp thấp dường như liên quan đến những thay đổi trong nhiều con đường sinh hóa. Các cơ chế có độ phức tạp cao liên quan đến những thay đổi bảo vệ các quá trình chính như quang hợp và hô hấp, ví dụ: hiệu quả sử dụng nước và những cơ chế bảo vệ các đặc điểm quan trọng như khung tế bào, thành tế bào hoặc tương tác giữa màng tế bào và thành tế bào và nhiễm sắc thể và cấu trúc nhiễm sắc thể, tức là, methyl hóa DNA, đa bội hóa, khuếch đại các trình tự cụ thể hoặc loại bỏ DNA.
-
Nhóm cây mẫn cảm với mặn (0,5 – 1‰): bơ, chuối, khế, nhãn, đu đủ, chanh dây, sầu riêng, chôm chôm, bòn bon, măng cụt,…
-
Nhóm cây chịu mặn trung bình (1 – 2‰): sơri, ca cao, cam, quýt, ổi, khóm, vú sữa, thanh long, lúa, bắp, đậu,…
-
Nhóm cây chịu mặn khá (3 – 4‰): mít, xoài, mãng cầu xiêm, mãng cầu ta, bưởi, cà chua, ớt, bầu bí, chuối, mía, chanh,…
-
Nhóm cây chịu mặn tốt (5 – 6‰): dừa, sapoche, me, nho (tùy giống),…
4. Một số biện pháp hạn chế ảnh hưởng của mặn đối với cây trồng
- Chọn giống: chọn giống cây trồng có khả năng chịu mặn tốt
- Xây dựng hệ thống ngăn mặn
- Trữ nước ngọt để tưới cho vườn vào giai đoạn hạn mặn
- Nếu bắt buộc phải dùng nước mặn nhẹ để tưới thì tuyệt đối không được tưới phun lên lá
- Tăng cường sử dụng phân hữu cơ, tủ gốc giữ ẩm để hạn chế tác động của mặn
- Nếu vườn đã bị nhiễm mặn thì tuyệt đối không được rút nước để đất bị khô cứng, vì vậy sẽ làm chậm quá trình rửa mặn sau này.
Nguồn: Sưu tầm & Biên dịch.
