Kali (Potassium) - Vai trò của Kali (K) đối với sự sinh trưởng của cây trồng

Ý nghĩa của Kali đối với sự phát triển của cây trồng

Kali (K) là chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cây trồng. Nó được phân loại là chất dinh dưỡng đa lượng vì thực vật hấp thụ một lượng lớn K trong suốt vòng đời của chúng. Yếu tố K đóng vai trò quan trọng trong đời sống thực vật như:

• Kali có liên quan đến sự chuyển động của nước, chất dinh dưỡng và carbohydrate trong mô thực vật, giúp vận chuyển đường từ nguồn sản xuất đến nguồn sử dụng.
• Kali liên quan đến việc kích hoạt enzyme trong thực vật, ảnh hưởng đến việc sản xuất protein, tinh bột và Adenosine Triphosphate (ATP). Việc sản xuất ATP có thể điều chỉnh tốc độ quang hợp của thực vật.
• Kali cũng giúp điều chỉnh việc mở và đóng khí khổng, điều chỉnh sự trao đổi hơi nước, oxy (O2)và carbon dioxide (CO2). Nếu thiếu K hoặc không được cung cấp đủ lượng thì cây sẽ chậm phát triển và giảm năng suất.
• Khi cây trồng có thể hấp thụ đủ kali, nó có khả năng chống chọi tốt hơn với stress và thiệt hại do côn trùng và/hoặc bệnh tật gây ra.

Xem thêm: Sử dụng phân bón hòa tan Sitto Fopro tạo cơi đọt, tạo tán cho cây sầu riêng

Kali trong đất

Tổng hàm lượng K trong đất thường xuyên vượt quá 20.000 ppm (phần triệu). Trong khi nguồn cung cấp K tổng số trong đất là khá lớn thì ở một thời điểm nào đó chỉ có một lượng tương đối nhỏ K dành cho sự phát triển của cây trồng. Đó là bởi vì gần như toàn bộ lượng K này nằm trong thành phần cấu trúc của khoáng chất trong đất và không có sẵn cho sự phát triển của thực vật.

Lượng K được cung cấp bởi đất thay đổi do sự khác biệt lớn trong vật liệu gốc của đất và ảnh hưởng của thời tiết lên các vật liệu này. Vì vậy, nhu cầu về K trong chương trình phân bón khác nhau trên nhiều vùng đất khác nhau.

Ba dạng K trong đất bao gồm: K không hữu dụng, K hữu dụng chậm/cố định và K hữu dụng/có thể trao đổi, chúng tồn tại ở trạng thái cân bằng trong hệ thống đất.

Xem thêm: Mía cần Kali, cẩn trọng Đạm

Khoáng chất sơ cấp (Kali không hữu dụng)

Tùy thuộc vào loại đất, khoảng 90 đến 98% tổng lượng đất K được tìm thấy ở dạng này. Các khoáng vật fenspat và mica chứa hầu hết K. Thực vật không thể sử dụng K ở dạng tinh thể không hòa tan này.
Trong thời gian dài, những khoáng chất này bị phong hóa hoặc phân hủy và K được giải phóng. Tuy nhiên, quá trình này diễn ra quá chậm để cung cấp đủ K cho cây trồng trên đồng ruộng. Khi những khoáng chất này bị ảnh hưởng bởi thời tiết, một số K sẽ di chuyển đến nguồn có dạng hữu dụng chậm, một số cũng chuyển sang nhóm hữu dụng.

Xem thêm: Chăm sóc cơi đọt sầu riêng

Khoáng chất và Hợp chất thứ cấp (Kali hữu dụng chậm)

Dạng K này được cho là bị mắc kẹt giữa các lớp khoáng sét và thường được gọi là cố định. Những điều khác cần lưu ý về K hữu dụng chậm là:

• Cây trồng không thể sử dụng nhiều chất này trong một mùa sinh trưởng.
• Nó không được đo bằng quy trình kiểm tra đất thông thường.
• Nó có thể phục vụ như một bể chứa K. Trong khi một phần có thể được giải phóng để cây trồng sử dụng trong mùa sinh trưởng, một phần cũng có thể được cố định giữa các lớp khoáng sét và do đó được chuyển hóa thành K khả dụng chậm.
• Lượng của nó thay đổi tùy theo loại khoáng sét chiếm ưu thế trong đất.

Dung dịch kali (Kali hữu dụng)

• Kali được coi là hữu dụng cho sự phát triển của cây trồng là kali:
• Hòa tan trong nước đất (tan trong nước).
• Được giữ trên các vị trí trao đổi của các hạt khoáng sét, được tìm thấy trên bề mặt các hạt sét. Được gọi là K có thể trao đổi, đây là dạng K được đo bằng quy trình kiểm tra đất thông thường.
• Cây dễ dàng hấp thụ K hòa tan trong nước trong đất. Ngay khi nồng độ K của nước trong đất giảm xuống, K bổ sung sẽ được giải phóng vào dung dịch đất từ K gắn với khoáng sét. K gắn vào các vị trí trao đổi khoáng sét dễ hữu dụng cho sự phát triển của thực vật hơn K bị giữ lại giữa các lớp khoáng sét.

Xem thêm: Kiến thức thổ nhưỡng – đất đai

Mối quan hệ giữa K khả dụng chậm, K trao đổi và K tan

Mối quan hệ giữa K khả dụng chậm, K trao đổi và K tan trong nước được tóm tắt dưới đây:

Lưu ý rằng khi mũi tên đi theo cả hai hướng, một dạng K được chuyển đổi sang dạng khác. Các yếu tố ảnh hưởng đến tỷ lệ chuyển hóa bao gồm khả năng hấp thụ của rễ, bón K, độ ẩm đất và nhiệt độ đất.

Xem thêm: Dinh dưỡng cân đối cho dâu tây

Một số yếu tố ảnh hưởng đến sự hấp thu Kali của cây trồng, bao gồm độ ẩm của đất, độ thoáng khí và lượng oxy trong đất, nhiệt độ đất và hệ thống canh tác.

• Độ ẩm đất: Độ ẩm đất cao hơn thường có nghĩa là lượng K hữu dụng nhiều hơn. Tăng độ ẩm của đất làm tăng sự di chuyển của K đến rễ cây và tăng cường khả năng sử dụng. Nghiên cứu nhìn chung cho thấy nhiều phản ứng hơn đối với việc bón K trong những năm khô hạn.
• Độ thoáng khí và mức độ oxy trong đất: Không khí cần thiết cho quá trình hô hấp của rễ và hấp thu K. Hoạt động của rễ và sự hấp thu K sau đó giảm khi độ ẩm của đất tăng đến mức bão hòa. Nồng độ oxy rất thấp trong đất bão hòa.
• Nhiệt độ đất: Hoạt động của rễ, chức năng của cây và các quá trình sinh lý đều tăng khi nhiệt độ đất tăng. Hoạt động sinh lý tăng lên dẫn đến tăng hấp thu K. Nhiệt độ đất tối ưu để hấp thụ là 15,5 – 26,7 độ C. Sự hấp thu Kali giảm ở nhiệt độ đất thấp.
• Hệ thống canh tác: Độ hữu dụng K trong đất giảm trong các hệ thống trồng trọt không cày xới và cày xới theo luống. Nguyên nhân chính xác của sự suy giảm này vẫn chưa được biết, mặc dù kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng sự phát triển của rễ bị hạn chế kết hợp với sự phân bố hạn chế của rễ trong đất.
  • Đất sét nặng có khả năng trao đổi cation (CEC) cao hơn và do đó giữ lại nhiều Kali hữu dụng hơn đất cát nhẹ.
  • Đất chua cũng có CEC thấp hơn do ion H+ chiếm vị trí trao đổi trên các hạt đất sét. Kết quả là cây trồng nhận được ít Kali hơn.
  • Sử dụng phân bón cung cấp ion âm (-) mà cây hấp thụ nhanh sẽ làm cho rễ cây hấp thụ nhiều K+ hơn, ví dụ bón phân đạm cung cấp NO3- sẽ giúp rễ cây hấp thụ nhiều K+ hơn.
  • Quản lý bón K phải xét đến cấu trúc, thành phần khoáng sét, loại phân và giai đoạn phát triển của cây trồng cùng nhau.
  • Ngoài ra còn có sự cạnh tranh giữa các ion mang điện dương (+) như Ca2+, Mg2+, Na+, ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ và vận chuyển K+ trong cây.

Dự đoán nhu cầu Kali, có thể theo dõi trạng thái K của đất bằng phân tích thực vật và kiểm tra đất định kỳ. Thử nghiệm đất là yếu tố dự báo đáng tin cậy nhất về nhu cầu Kali của chương trình phân bón. Phân tích thực vật có thể xác nhận sự thiếu hụt nghi ngờ được biểu hiện bằng các triệu chứng trực quan hoặc theo dõi thường xuyên tác động của chương trình.

Xem thêm: Phân bón gốc - Cung cấp dinh dưỡng thiết yếu cho cây trồng

Tầm quan trọng của Kali trong cây trồng

• Đối với cây trồng, Kali là thành phần quan trọng thứ hai sau Nitơ. Nhu cầu hấp thụ Kali của cây tăng mạnh trong xuyên suốt mùa vụ. Nhu cầu Kali tương đối cao, đặc biệt trong thời kỳ hình thành hoa và đậu quả. Là một ion tích điện dương, Kali rất quan trọng đối với sự hấp thu và vận chuyển các ion tích điện âm như Nitrat, Photphat và Axit amin. Kali đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển đường và tinh bột từ lá đến các cơ quan dự trữ như quả và củ. Nếu tình trạng thiếu Kali xảy ra trong giai đoạn này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm thu hoạch. Trong rau ăn quả, khoai tây và hành tây nói riêng, Kali đóng vai trò quan trọng trong giai đoạn chín và bảo quản.
• Chuyển động của K+ thường hướng về phía chồi hoặc phần đang phát triển. Trong điều kiện cây thiếu chất dinh dưỡng, K sẽ được di chuyển từ mô già hoặc lá già sang mô còn non hoặc đang phát triển. Một số cây trồng biểu hiện các triệu chứng thiếu hụt đặc trưng khi không có đủ lượng K cho sinh trưởng và phát triển. Thiếu Kali trầm trọng biểu hiện đầu tiên là bệnh nhiễm Clo (sự đổi màu hơi vàng) ở phần dưới của cây và đặc biệt là ở đầu và rìa lá (cháy đầu). Ngoài ra, nó còn làm suy yếu quá trình phân nhánh của các bó mạch, khiến cây yếu đi và dễ bị đổ ngã.

Nếu lượng K trong vùng rễ quá đủ để đáp ứng nhu cầu của cây trồng thì K sẽ được cây hấp thụ với lượng cao hơn mức cần thiết để đạt năng suất tối ưu. Điều này có thể dẫn đến nồng độ K trong mô thực vật cao hơn bình thường và được coi là sự tiêu thụ xa xỉ. Tiêu dùng xa xỉ không có tác động tiêu cực nào đến sự phát triển của cây trồng.

Xem thêm: Nhu cầu nước tưới và phân bón cho cây sầu riêng

Tổng hợp protein và Sử dụng Nitơ

Tổng hợp Protein là sản xuất protein cần thiết cho sự phát triển của thực vật. Nitơ là một chất dinh dưỡng khác mà cây trồng cũng cần để tổng hợp protein và khi hàm lượng Kali trong cây thấp, quá trình tổng hợp protein có thể bị giảm, mặc dù có rất nhiều Nitơ hữu dụng. Kali giúp cải thiện cả sự hấp thu Nitơ từ đất và chuyển đổi Nitơ trong cây thành axit Amin và cuối cùng là protein. Do đó, việc duy trì mức kali đầy đủ là rất quan trọng để tối đa hóa việc sử dụng Nitơ trong cây.

Áp suất trương và Khả năng chống chịu 

Kali là một chất dinh dưỡng quan trọng giúp cây chống lại sự đổ ngã. Điều này đạt được thông qua ảnh hưởng của nó đến sự thẩm thấu và áp suất trương của tế bào, đồng thời tham gia xây dựng thành tế bào.

• Quá trình thẩm thấu chịu trách nhiệm cho sự chuyển động của nước trong cây và cả sự hấp thụ nước từ đất của rễ. Sự chuyển động của nước này xảy ra do sự khác biệt về nồng độ muối trong tế bào thực vật, phần lớn là do chức năng của Kali dưới dạng cation K+.
• Áp suất trương được tạo ra bởi dòng nước thẩm thấu vào tế bào khiến chúng trương lên, tạo áp lực lên thành tế bào giúp duy trì cấu trúc cứng và thẳng đứng cho cây trồng.
• Kali cũng tham gia vào quá trình tổng hợp Cellulose, một thành phần của thành tế bào. Do đó, việc cung cấp đủ kali là cần thiết để tăng độ dày và độ bền của thành tế bào.

Xem thêm: Sử dụng Đồng Sulfat cho cây trồng

Cân bằng nước và Khả năng chịu hạn

• Thực vật cũng dựa vào Kali để điều chỉnh việc mở và đóng khí khổng. Đây là những lỗ nhỏ trên lá, chủ yếu nằm ở mặt dưới, được bao quanh bởi các tế bào bảo vệ kiểm soát việc đóng mở của chúng. Khí khổng rất quan trọng trong việc cho phép di chuyển Carbon dioxide vào cây, cũng như giải phóng oxy và thoát hơi nước. Cây điều chỉnh việc mở và đóng khí khổng thông qua sự di chuyển của Kali vào hoặc ra khỏi các tế bào bảo vệ.
• Khi nguồn cung cấp nước bị thiếu, các tế bào sẽ đóng khí khổng để tránh mất nước vào khí quyển. Nếu nồng độ Kali trong cây thấp thì khí khổng phản ứng chậm và không đóng lại nhanh chóng, dẫn đến thất thoát hơi nước một cách lãng phí. Kết quả là cây trồng không được cung cấp đủ Kali sẽ dễ bị ảnh hưởng của hạn hán hơn.

Khả năng chịu sương giá

Kali thúc đẩy nồng độ đường cao trong tế bào. Sự gia tăng hàm lượng đường trong tế bào giúp hạ thấp điểm đóng băng của nhựa cây, hoạt động như chất chống đông và giúp cải thiện khả năng chống chịu sương giá. Điều này đặc biệt hữu ích cho khoai tây.

Xem thêm: Những điều cần biết và cách khắc phục cây trồng bị ảnh hưởng sương muối

Quá trình quang hợp

Ảnh hưởng của áp suất trương trong tế bào có tác động mạnh mẽ đến quá trình quang hợp. Đây là quá trình quan trọng để thực vật chuyển đổi năng lượng từ mặt trời thành năng lượng hóa học, dưới dạng đường, cần thiết cho sự tăng trưởng và cuối cùng là năng suất. Những loại đường này chứa carbon có nguồn gốc từ carbon dioxide từ khí quyển đi vào cây thông qua khí khổng. Vì vậy, vai trò của Kali trong việc điều hòa độ mở lỗ khí khổng cũng rất quan trọng để quá trình quang hợp hiệu quả bằng cách kiểm soát sự chuyển động của carbon dioxide vào lá. Nồng độ Kali thấp có thể dẫn đến hoạt động của khí khổng kém hiệu quả, làm giảm mức độ quang hợp.

Các tế bào trương lên, trương nở cũng có diện tích bề mặt lớn hơn làm tăng khả năng quang hợp của chúng. Lá bị hạn hán có xu hướng cuộn tròn, làm giảm diện tích bề mặt và giảm khả năng quang hợp.

Kali cũng có tác động đến việc sản xuất ATP, nguồn năng lượng của cây. Khi cây thiếu Kali, tốc độ quang hợp giảm và do đó tốc độ sản xuất ATP cũng giảm.

Vận chuyển đường và Chất dinh dưỡng 

Sự thẩm thấu là cần thiết ở thực vật, không chỉ để chuyển động nước hiệu quả quanh cây trong xylem mà còn để vận chuyển đường và protein cần thiết cho sự tăng trưởng. Điều này đặc biệt quan trọng vào giai đoạn cuối đời sống của cây để tạo ra năng suất cao.

Những loại đường này được tạo ra bởi quá trình quang hợp ở lá, nhưng lại được yêu cầu trong hạt, rễ hoặc củ của cây. Chúng được vận chuyển xung quanh cây trong phloem và cần năng lượng dưới dạng ATP. Khi cây trồng thiếu Kali, lượng ATP được cung cấp sẽ ít hơn và hệ thống vận chuyển chậm lại. Điều này làm cho chất quang hợp tích tụ trong lá và do đó tốc độ quang hợp giảm.

Khả năng kháng bệnh và sâu bệnh

Kali có vai trò thiết yếu đối với bệnh cây và khả năng kháng sâu bệnh, có lẽ đây là chất dinh dưỡng hiệu quả nhất trong số tất cả các chất dinh dưỡng. Nó là chất điều chỉnh hoạt động của enzyme và do đó tham gia vào hầu hết các chức năng của tế bào có ảnh hưởng đến mức độ nghiêm trọng của bệnh.

Như đã đề cập, Kali cần thiết cho quá trình tổng hợp protein, tinh bột và cellulose. Chức năng của cellulose đối với độ dày thành tế bào không chỉ tác động đến sức chịu đựng của cây mà còn đóng vai trò như một rào cản cơ học ngăn chặn sự xâm nhập và lây nhiễm. Thiếu kali làm giảm sản xuất cellulose, dẫn đến thành tế bào mỏng hơn và khả năng chống nhiễm trùng kém hơn.

Xem thêm:

• Cơ chế hấp thu phân bón lá của cây trồng
• Dấu hiệu thiếu trung vi lượng Ca-Bo và cách bổ sung hiệu quả
• Bón phân cho cây cà phê cân đối đầy đủ đa, trung, vi lượng
• Phân hữu cơ - Giải pháp ngăn chặn tiến trình suy thoái đất và phục hồi đất