Hình thái rễ

Các mô hình nghiên cứu đã chỉ ra rằng hình thái của rễ rất quan trọng để thu nhận các chất dinh dưỡng có tính di động thấp trong đất. Tuy nhiên, đối với các chất dinh dưỡng di động hơn, chẳng hạn như NO₃^- và NH₄⁺, hình thái của rễ thường được cho là ít quan trọng hơn.

Hình 1: Các hình thái rễ phổ biến

Tỷ lệ rễ/chồi

Có thể cách đơn giản nhất để cây tiếp cận được nhiều chất dinh dưỡng hơn là phải có bộ rễ lớn hơn. Tuy nhiên, với cách làm này có thể dẫn đến kết quả là rễ lớn hơn lấy đi nhiều carbon từ chồi, do đó làm hạn chế khả năng cố định và lưu trữ carbon của cây và ảnh hưởng đến năng suất thu hoạch.

Với mức độ dinh dưỡng cao, tỷ lệ rễ/chồi thường thấp hơn và theo đề xuất của Glass (2003), trong những điều kiện này, các thông số sinh lý (pH và nhiệt độ) quan trọng đối với sự hấp thu đạm hơn là hình thái của rễ. 

Tỷ lệ rễ/chồi cũng thay đổi theo sự phát triển của cây là hướng tới một hệ thống rễ tương đối nhỏ hơn theo tuổi mà không phụ thuộc vào mức dinh dưỡng, ít nhất là với cây thân thảo, (Wilson 1988). 

Sức sống của rễ

Mặc dù đơn giản là tỷ lệ rễ/chồi sẽ lớn hơn trong vòng đời của cây có thể không phải là một đặc điểm hữu ích để tăng hiệu quả sử dụng đạm trong canh tác nông nghiệp. Khả năng phát triển hệ thống rễ nhanh chóng sẽ mang lại lợi ích trong một số điều kiện nhất định.

Liao và cộng sự. (2004, 2006) phát hiện ra rằng, ở đất cát có khả năng bị rửa trôi cao, khả năng thực vật xâm nhập vào đất nhanh chóng và thu giữ NO₃^- có sẵn rất quan trọng để cải thiện sự hấp thụ đạm từ đất. 

Tăng lượng rễ để đáp ứng với đạm

Mặc dù như đã thảo luận ở trên, sự phát triển của rễ so với sự phát triển của chồi nhìn chung bị giảm khi cung cấp lượng đạm cao, từ lâu người ta đã biết rằng rễ sẽ sinh sôi nảy nở để đáp ứng với các điều kiện đất ở địa phương có lượng đạm cao (Drew et al. 1973; Drew 1975; Drew & Saker 1975; Laine và cộng sự 1995). Điều này dường như là một sự thích nghi để sự phân bổ rễ không bị lãng phí ở những khu vực có ít đạm.

Tỷ trọng chiều dài rễ (RLD)

Tỷ trọng chiều dài rễ là chiều dài rễ trên một đơn vị thể tích. Tỷ trọng chiều dài rễ lớn hơn (nhiều rễ có đường kính nhỏ hơn là ít rễ có đường kính lớn) có thể cải thiện việc thu nhận chất dinh dưỡng bằng cách tăng diện tích bề mặt rễ mà không làm tăng phân bổ carbon cho rễ (Marschner 1995). Theo đó, có ý kiến ​​cho rằng tăng tỷ trọng chiều dài rễ sẽ là một giải pháp thay thế khả thi để cải thiện việc thu nhận đạm ở một số loại cây trồng (Sattelmacher et al. 1993, 1994; Kage 1997).

Đạm tham gia vào các cơ chế tín hiệu quan trọng được biết đến để điều chỉnh cấu trúc rễ. Ví dụ, đối với Arabidopsis, hàm lượng NO₃^- cao ức chế sinh trưởng của rễ phụ và làm giảm tỷ trọng chiều dài rễ tổng số (Zhang & Forde 1998, 2000). Đây có vẻ là một chiến lược hợp lý đối với việc bón phân đạm nhiều hơn trong đó sự phát triển của rễ bị giảm đi sẽ bảo tồn sự phân bổ carbon của cây. 

Nghiên cứu của Liao et al. (2004, 2006) cho thấy rằng với các dòng lúa mì có biểu hiện phát triển rễ nhanh hơn với hiệu quả sử dụng đạm cao hơn thì tỷ trọng chiều dài rễ cao hơn so với các dòng kém khỏe hơn được khảo sát. 

Tương tự với ngô (bắp), tỷ trọng chiều dài rễ cao hơn đã dẫn đến tăng khả năng hấp thu NO₃^- và giảm sự rửa trôi (Wiesler & Horst 1993, 1994). Rễ phân nhánh nhiều hơn để tăng diện tích bề mặt là một cách dễ nhìn thấy để tăng khả năng hấp thụ, tuy nhiên điều này phụ thuộc vào loại đất. Do NO₃^- di động trong đất và hàm lượng NO₃^- trong đất giàu dinh dưỡng là tương đối cao nên có thể diện tích bề mặt rễ không quan trọng lắm, ít nhất là ở những loại đất có khả năng bị rửa trôi thấp.

Đây là trường hợp của NO₃^- nhưng khi NH₄⁺ có vai trò quan trọng hơn trong lượng đạm tổng số thì đặc điểm này cũng sẽ trở nên quan trọng hơn. Amoni di động trong đất ít hơn 10-100 lần so với NO₃^- (Barber 1995) và việc thâm nhập vào đất thông qua tỷ trọng chiều dài rễ nhiều hơn sẽ làm tăng khả năng thu nhận NH₄⁺. 

Công ty TNHH Funo tổng hợp