NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ VI LƯỢNG B, Mn, Cu, Zn ĐẾN TÍNH CHỊU HẠN VÀ CHỊU NÓNG CỦA CÂY VỪNG

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(36).2010 77 NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC NGUYÊN TỐ VI LƯỢNG B, Mn, Cu, Zn ĐẾN TÍNH CHỊU HẠN VÀ CHỊU NÓNG CỦA CÂY VỪNG A RESEARCH ON THE INFLUENCE OF THE MICROELEMENTS B, Mn, Cu, Zn ON THE TOLERANCE OF DROUGHT HEAT OF THE SESAME Nguyễn Tấn Lê Trường Đại học Sư phạm, Đại học Đà Nẵng TÓM TẮT Sử dụng dung dịch các nguyên tố vi lượng B, Mn, Cu, Zn bón vào đất, ngâm hạt và phun vào lá của cây vừng trồng thí nghiệm trong chậu ở vụ hè tại Đà Nẵng đã làm tăng tính chịu hạn và chịu nóng. Quá trình sinh trưởng và phát triển của cây vừng tiến hành thuận lợi hơn so với đối chứng: tăng chiều cao cây, tăng diện tích lá, tăng trong lượng tươi, tăng trọng lượng khô. Một số hoạt động sinh lý của cây vừng đã có kết quả tốt: tăng hàm lượng diệp lục, tăng cường độ quang hợp, tăng hoạt tính của enzim catalaz, giảm cường độ hô hấp, tăng hàm lương axit hữu cơ tổng số, hàm lượng vitamin C so với đối chứng. Năng suất và phẩm chất của cây vừng đã cho kết quả tốt: tăng số quả/cây, tăng số hạt chắc/cây, giảm tỉ lệ lép, tăng trọng lượng hat chắc/cây, tăng hàm lượng lipit tổng số và protein tổng số trong hạt so với đối chứng. ABSTRACT By using the microelements B, Mn, Cu, Zn solution to fertilize supplementarily the soil, to soak the seeds before sowing them and to spray on the leaves of the sesame grown in pots in an experiment conducted in Danang City in the summer, we obtain some of the following results on the growth and development of the experimental lot. The height, the assimilation surface, the fresh and dry weight of the plant increase in comparison with the controlled lot. Furthermore, some of the physiological functions of the experimental sesames also yield satisfactory results: an increase in the content of the total chlorophyll and organic acids and vitamin C, in the intensity of photosynthesis and in the activity of catalaz enzyme, but a decrease in respiration. In all, the productivity and the quality of the experimental sesame have recorded good results : a rise in the total number of fruits, grains and weight of a plant and a reduction in the rate of flat grains. As a result, the quality of the sesame grains has been improved : an increase in both lipid and protein contents in the grains of the experimental sesame. 1. Đặt vấn đề Vừng (Seasamum indicum L.) là loại cây trồng có giá trị dinh dưỡng, dược liệu, công nghiệp , có khả năng chịu nóng và chịu hạn. Nhiệt độ thích hợp cho vừng sinh trưởng và phát triển tốt từ 25-300C; nhu cầu nước của vừng phụ thuộc vào từng thời kỳ, tổng lượng mưa trong toàn bộ thời gian sinh trưởng và phát triển của cây vừng từ 250- 300mm. Tuy nhiên ở những vùng nếu gặp nhiệt độ cao quá hoặc lượng mưa quá thấp thì khả năng sinh trưởng phát triển và năng suất cao của vừng cũng không thể đạt được [4], TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(36).2010 78 [7], [11]. Tại khu vực miền Trung Trung bộ, vào vụ Hè gặp điều kiện không thuận lợi do nhiệt độ quá cao, thiếu nước, vượt ra khỏi khả năng chịu đựng của cây vừng làm cho quá trình sinh trưởng chậm, năng suất không cao. Nhiều tài liệu nghiên cứu đã cho thấy để tăng khả năng chịụ nóng, chịu hạn của cây trồng, người ta có thể can thiệp bằng cách bón bổ sung một số nguyên tố vi lượng (NTVL) cho cây [8]. Các NTVL có khả năng làm tăng cường quá trình tổng hợp các keo ưa nước và độ giữ nước của mô , tăng độ ưa nước của keo nguyên sinh chất, thúc đẩy quá trình sinh tổng hợp protit. Nghiên cứu của Nguyễn Như Khanh (1978) cho thấy việc sử dụng Mn và Cu đã làm tăng tính chịu nóng của bèo hoa dâu [2]. Nguyễn Văn Sức (1996) đã nghiên cứu hiệu lực của phân Molypdat amon trong việc tăng tính chịu hạn của cây lạc [6]. Các dẫn liệu thực nghiệm cũng đã cho thấy để sử dụng các NTVL có hiệu quả, đòi hỏi phải tiến hành thực nghiệm trên nhiều đối tượng cây trồng khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện khí hậu, thời tiết của các vùng miền và điều kiện nông hóa thổ nhưỡng của các loại đất trồng. Trên cơ sở lý luận và thực tiễn, chúng tôi nghiên cứu sử dụng tổ hợp các nguyên tố vi lượng B, Mn, Cu, Zn để xử lý làm tăng khả năng chịu hạn và chịu nóng của cây vừng, nhằm góp phần cải thiện việc trồng vừng vào vụ hè ở địa phương đạt hiệu quả hơn. 2. Phương pháp nghiên cứu - Thí nghiệm được tiến hành theo phương pháp trồng cây trong chậu với 3 lần nhắc lại. Mỗi chậu có kích thước giống nhau: 45 x 28 x 25 cm, chứa 25dm3 đất được lấy từ nguồn đất cát pha ven sông Cu Đê (thành phố Đà Nẵng). Nền phân đại lượng được bón lót và bón thúc khi cây ra hoa vào mối chậu với thành phần: 9g NH 4SO4, 6g K2PO4 - Chúng tôi đã chọn giống vừng vàng Nghệ An làm đối tượng nghiên cứu. Trước khi gieo hạt giốn g được ngâm trong dung dịch NTVL với nồng độ thích hợp (0,025% H , 4g KCl . 3BO3, 0,03% MnSO4.H2O, 0,04% CuSO4.5H2O, 0,05% ZnSO4.7H2 - Để thiết lập trạng thái hạn của đất, chúng tôi chỉ tưới nước khi cây có dấu hiệu héo kiệt nước; mỗi lần tưới một lượng nước vừa phải vào buổi sáng, đủ cho cây phục hồi trạng thái sinh lý (2 lít nước/chậu). O) trong thời gian 2 giờ. Bón lót bổ sung mỗi chậu 2 lít dung dịch NTVL. Phun vào lá của lô thí nghiệm mỗi lần 0,5 lít dung dịch khi cây được 3 lá, 5 lá, 7 lá và kết thúc ra hoa. Lô thí nghiệm được so sánh với lô đối chứng trông trong điều kiện bình thường, chỉ bón phân đại lượng với thành phần như trên, không xử lý bổ sung các NTVL. - Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nghiên cứu: + Các chỉ tiêu sinh trưởng, phát triển, năng suất xác định theo phương pháp cân, đo, đếm. + Độ ẩm cây héo xác định theo phần trăm lượng nước còn lại trong đất mà cây không hấp thụ được. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(36).2010 79 + Các chỉ tiêu sinh lý: thoát hơi nước, quang hợp, hô hấp; các chỉ tiêu sinh hóa phân tích theo các phương pháp sinh lý sinh hóa thông dụng [3], [10]. + Xử lý số liệu theo phương pháp thống kê sinh học. 3. Kết quả nghiên cứu và thảo luận 3.1. Sự sinh trưởng và phát triển của cây vừng Các NTVL B, Mn, Cu, Zn đã có tác dụng làm tăng chiều cao, tăng diện tích lá, tăng trọng lượng tươi và trọng lượng khô của cây vừng trong điều kiện nóng hạn so với đối chứng. Kết quả được trình bày trong bảng 1. Bảng 1. Ảnh hưởng của các NTVL B, Mn, Cu, Zn đến các chỉ tiêu sinh trưởng của cây vừng (giai đoạn 7 lá ( chuẩn bị ra hoa) Chỉ tiêu theo dõi Đối chứng Thực nghiệm % so với ĐC Chiều cao thân (cm) 48,30 ± 1,02 53,22 ± 1,06 110,19% Diện tích lá (dm2 7,65 ) ± 0,54 10,55 ± 0,72 137,91% Trọng lượng tươi (g) 14,20 ± 0,25 18,08 ± 0,76 127,32% Trọng lượng khô (g) 1,84 ± 0,13 2,48 ± 0,14 134,78% Theo dõi sự ra hoa, chuyển từ giai đoạn sinh trưởng sang giai đoạn phát triển của cây vừng, chúng tôi đã nhận thấy cây vừng có xử lý NTVL đã kéo dài thời kỳ sinh trưởng hơn cây vừng đối chứng từ 2 đến 3 ngày; cụ thể trong khi cây vừng đối chứng ra hoa vào thời điểm 24 ngày sau khi gieo thì cây vừng thực nghiệm ra hoa vào thời điểm 27 ngày sau khi gieo. 3.2. Các chỉ tiêu sinh lý hóa sinh Trong thời kỳ sinh trưởng hoạt động sinh lý vô cùng quan trọng đối với đời sống của cây vừng. Khi gặp điều kiện nóng hạn, các NTVL đã có tác dụng tích cực thúc đẩy và điều tiết các quá trình sinh lý bên trong cơ thể diễn ra thuận lợi hơn so với đối chứng, thể hiện tính chống chịu tốt với các yếu tố bất lợi của môi trường. 3.2.1. Theo dõi độ ẩm cây héo: Tại thời điểm buổi trưa, nhiệt độ không khí 420 3.2.2. Theo dõi hoạt động quang hợp và cường độ quang hợp: Chúng tôi thu được kết quả trình bày trong bảng 2. C, độ ẩm của đất chỉ còn lại 5,10% vào giai đoạn 5 lá, chúng tôi nhận thấy các cây vừng ở lô đối chứng đã bắt đầu héo lá thì cây vừng có xử lý NTVL vẫn chưa bị héo. Điều này chứng tỏ các NTVL đã có tác dụng làm tăng độ nhớt nguyên sinh chất trong tế bào, tăng độ giữ nước của mô. TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(36).2010 80 Bảng 2. Ảnh hưởng của các NTVL B, Mn, Cu, Zn đến hoạt động quang hợp của cây vừng (giai đoạn 7 lá ( chuẩn bị ra hoa) Chỉ tiêu theo dõi Đối chứng Thực nghiệm % so với ĐC Hàm lượng diệp lục tổng số (mg/g lá tươi) 3,058± 0,043 3,684± 0,061 120,47% Hàm lượng diệp lục liên kết (mg/g lá tươi) 2,332± 0,011 3,261± 0,014 139,84% Cường độ tích lũy chất khô (mg/dm2 3,70 /giờ) ± 0,15 4,40 ± 0,07 118,91% Ở lô thực nghiệm có xử lý NTVL, hàm lượng diệp lục và cường độ quang hợp đã có sự gia tăng so với lô đối chứng một cách rõ rệt. Đặc biệt, hàm lượng diệp lục liên kết trong phức hệ Diệp lục - Proteit - Lipoit của cây vừng có xử lý NTVL tăng lên, đảm bảo cho các phân tử diệp lục tránh được sự hủy hoại khi gặp nhiệt độ cao. 3.2.3. Theo dõi hoạt động hô hấp: Qua phân tích hoạt độ của enzim catalaz và cường độ hô hấp ở lá, chúng tôi thu được kết quả trình bày ở bảng 3. Bảng 3. Ảnh hưởng của các NTVL B, Mn, Cu, Zn đến các hoạt động hô hấp của cây vừng (giai đoạn 5 lá ) Chỉ tiêu theo dõi Đối chứng Thực nghiệm % so với ĐC Hoạt tính của enzim catalaz (µM H2O2 82,8 /g/phút) ± 2,7 93,6 ± 2,5 113,04% Cường độ hô hấp (mgCO2/dm2 2,56 /giờ) ± 0,09 2,32 ± 0,03 90,63% Kết quả phân tích cho thấy hoạt động hô hấp ở cây vừng có xử lý NTVL đã có sự cải thiện so với đối chứng: tăng cường hoạt độ của enzim catalaz để đẩy mạnh tốc độ phân giải H2O2 3.2.4. Theo dõi một số chỉ tiêu sinh hóa trong lá: Xác định hàm lượng axit hữu cơ tổng số và hàm lượng vitamin C chúng tôi thu được kết quả trình bày ở bảng 4. là sản phẩm tạo ra trong quá trình hô hấp, gây độc hại cho tế bào; giảm cường độ hô hấp để tránh được sự phân giải các hợp chất hữu cơ cần thiết nhằm duy trì hoạt động sinh trưởng bình thường của cây. Bảng 4. Ảnh hưởng của các NTVL B, Mn, Cu, Zn đến hàm lượng axit hữu cơ tổng số và hàm lượng vitamin C trong lá của cây vừng (giai đoạn 6 lá ) Chỉ tiêu theo dõi Đối chứng Thực nghiệm % so với ĐC Hàm lượng axit hữu cơ tổng số (mN/g) 30,15 ± 1,23 36,89 ± 1,61 122,35% Hàm lượng vitamin C (mg/100g) 23,45 ± 1,64 26,34 ± 0,62 112,32% TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(36).2010 81 Trong sự chống chịu của cơ thể dưới tác hại của nhiệt độ cao, vitamin C và các dạng axit hữu cơ được xem như là một yếu tố giải độc, giúp cơ thể nhanh chóng khắc phục được những bất lợi đối với cơ thể. Kết quả phân tích ở bảng 4 đã chứng tỏ được hiệu lực của các NTVL so với đối chúng. 3.3. Các yếu tố năng suất và phẩm chất hạt của cây vừng Kết quả cuối cùng trong thực nghiệm nhằm tăng tính chịu hạn và chịu nóng của cây vừng mà chúng tôi đã tiến hành, thể hiện qua năng suất và phẩm chất hạt, được trình bày ở bảng 5 và bảng 6. Bảng 5. Ảnh hưởng của các NTVL B, Mn, Cu, Zn đến năng suất của cây vừng Chỉ tiêu theo dõi Đối chứng Thực nghiệm % so với ĐC Số quả/cây 11,6 ± 0,45 14,6 ± 0,61 125,86 Số hạt chắc/cây 501,3 ± 12,4 603,9 ± 15,7 120,47 Tỉ lệ hạt lép 17,67% 10,28% - 7,39% Trọng lượng hạt chắc/cây (g) 1,76 ± 0,08 2,15 ± 0,11 122,16 Bảng 5. Ảnh hưởng của các NTVL B, Mn, Cu, Zn đến hàm lượng lipit và hàm lượng protein trong hạt của cây vừng) Chỉ tiêu theo dõi Đối chứng Thực nghiệm % so với ĐC Hàm lượng lipit tổng số (%) 50,15± 1,35 54,34± 2,01 108,35 Hàm lượng protein tổng số (%) 15,41± 0,87 16,82± 0,54 109,15 Số liệu ở 2 bảng 4 và 5 cho thấy số hạt và quả, trọng lượng hạt cũng như phẩm chất hạt thu được ở lô xử lý NTVL đều tăng lên so với đối chứng. Đây là kết quả tổng hợp của các hoạt động sinh lý trao đổi chất, quá trình sinh trưởng phát triển trong suốt đời sống của cây. 4. Kết luận Qua kết quả thực nghiệm sử dụng các NTVL B, Mn, Cu, Zn tác động vào cây vừng để tăng cường tính chịu hạn và chịu nóng, chúng tôi có thể rút ra một số kết luận sau: - Để tăng cường khả năng chịu hạn và chịu nhiệt độ cao của cây vừng trong điều kiện khí hậu thời tiết mùa hè tại Đà Nẵng, ngoài chế độ phân đại lượng (N,P,K) có thể bón bổ sung vào thành phần dinh dưỡng tổ hợp các nguyên tố vi lượng B, Mn, Cu, Zn bằng cách bón lót và phun vào lá trong các giai đoạn sinh trưởng của cây. - Các NTVL B, Mn, Cu, Zn đã có tác động thuận lợi đến quá trình si nh trình TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 1(36).2010 82 trưởng phát triển, hoạt động sinh lý, hóa sinh, năng suất và phẩm chất cây vừng làm giảm tác hại bất lợi của cây vừng khi gặp nóng hạn: TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Bộ (2005), Bón phân cân đối và hợp lý cho cây trồng, NXB Nông nghiệp, Hà Nội. [2] Nguyễn Như Khanh, Cao Phi Bằng (2008), Sinh lý học thực vật , NXB Giáo dục, Hà Nội. [3] Nguyễn Duy Minh, Nguyễn Như Khanh (1982), Thực hành sinh lí thực vật, NXB Giáo dục, Hà Nội. [4] Phạm Văn Thiều (2003), Cây vừng - Kỹ thuật trồng, năng suất và hiệu quả kinh tế, NXB Nông nghiệp, Hà Nội. [5] Chu Thị Thơm, Phan Thị Lài, Nguyễn Văn Tố (2006), Độ ẩm đất với cây trồng, NXB Lao Động. [6] Nguyễn Xuân Trường (2005), Phân bón vi lượng và siêu vi lượng, NXB Nông nghiệp, Hà Nội. [7] Tạ Quốc Tuấn, Trần Văn Lợt (2006), Cây mè (cây vừng) - Kỹ thuật trồng & thâm canh, NXB Nông nghiệp, thành phố Hồ Chí Minh. [8] Bùi Trang Việt (2002), Sinh lí thực vật đại cương , NXB Đại học Quốc gia, thành phố Hồ Chí Minh. [9] Vũ Văn Vụ, Vũ Thanh Tâm, Hoàng Quý Ly, Trần Dụ Chi, Lê Hồng Điệp (2004), Thực tập Sinh lý thực vật, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội. [10] Coombs, J.; Hall, D.O. (1982), Techniques in bioproductivity and photosynthesis, Pergamon Press, Oxford - New York - Toronto - Sydney - Paris, Frankfurt. [11] Pornpa Suddhiyam, Sorasak maneekhao (2001), Seasame, A guide book for field crops production in Thailand, Thailand Field Crop Reasearch Institute, p. 87-95.