Kali là một chất dinh dưỡng chính cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Thực vật hấp thụ nhiều K (kali) hơn bất kỳ nguyên tố nào khác, ngoại trừ đạm.
Trong số nhiều chất dinh dưỡng khoáng thực vật, kali nổi bật như một cation có ảnh hưởng mạnh nhất đến các đặc tính chất lượng. Các ion kali tham gia vào nhiều quá trình là kết quả của hoạt động ion trong dung dịch dinh dưỡng thủy canh. Do sự hiện diện của các cation kali, một số nguyên tố tăng lên trong dung dịch dinh dưỡng, trong khi một số nguyên tố khác lại giảm.
1. Các Nguyên Tố Dinh Dưỡng Cơ Bản Cho Cây Trồng
Ánh sáng, nước và chất dinh dưỡng là ba yếu tố cần thiết cho sự phát triển và sinh sản của thực vật.
Các chất dinh dưỡng được thực vật hấp thụ thông qua nhiều quá trình biến đổi sinh học và các quá trình này quyết định thời gian và cách thức cây trồng hấp thu từng loại dinh dưỡng cụ thể.
Khoảng 17 nguyên tố hóa học đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của thực vật. Carbon, oxy và hydro có nguồn gốc từ không khí và nước. Chúng tạo thành phần khô của cây. Các chất này thu được bằng quá trình quang hợp và không được coi là các nguyên tố "dinh dưỡng".
Đạm (N), lân (P), kali (K), canxi (Ca), magiê (Mg), lưu huỳnh (S), sắt (Fe), mangan (Mn), kẽm (Zn), đồng (Cu), các nguyên tố bo (B), molypden (Mo) là các nguyên tố dinh dưỡng rất cần thiết cho tất cả các loại thực vật.
Đối với một số loài thực vật, natri (Na), silic (Si) và niken (Ni) là những chất dinh dưỡng cơ bản và cung cấp những đóng góp tích cực cho sự phát triển tuy nhiên lại không cần thiết đối với các loài thực vật khác.
Các nguyên tố bổ sung, chẳng hạn như selen và iốt, không cần thiết cho thực vật nhưng cần thiết cho con người và động vật ăn cỏ ăn thực vật. Vì vậy, nó có thể được sử dụng làm chất dinh dưỡng cho cây trồng.
2. Vai Trò Của Kali Đối Với Cây Trồng
Kali cùng với đạm và lân có vai trò quan trọng đối với sự phát triển của cây trồng
Kali là một chất dinh dưỡng đa lượng quan trọng đối với thực vật, có nhiều chức năng như kích hoạt nhiều enzym và bảo vệ gradient điện thế trong màng tế bào. Kali cũng được coi là một cation quan trọng bảo vệ sự cân bằng anion-cation.
Ion kali giúp kiểm soát quá trình điều hòa sức trương và thẩm thấu trong thực vật. Ngoài ra, kali có nhiệm vụ vận chuyển cân bằng nước cho cây.
Kali thường được coi là nguyên tố chất lượng đối với sản xuất cây trồng và đã được chứng minh là có vai trò quan trọng trong nhiều thông số chất lượng sản phẩm nông sản. Các thông số chất lượng sản phẩm như kích thước, hình dáng, màu sắc, chất rắn hòa tan, độ chua, hàm lượng vitamin, mùi vị và thời hạn sử dụng được cải thiện khi cung cấp đủ kali.
Những đặc tính này chịu ảnh hưởng của quá trình quang hợp, chuyển vị các sản phẩm quang hợp, tổng hợp protein, điều hòa khí khổng, hoạt hóa các enzym và nhiều quá trình khác.
Kali giúp cây trồng chống chịu với các tác động của môi trường như khô hạn, ngập úng, gió, nhiệt độ...
Kali có hai chức năng chính về nước và chất dinh dưỡng trong cây:
Kali đóng một vai trò quan trọng trong việc kích hoạt các enzym cơ bản để sản xuất protein và đường. Đối với chức năng sinh hóa này, kali được yêu cầu với số lượng nhỏ.
Kali bảo vệ thành phần nước trong cây. Như một chức năng lý sinh, kali giúp duy trì sức trương của các tế bào, tế bào trương lên bảo vệ sức sống của lá. Do đó, quá trình quang hợp diễn ra hiệu quả.
Mối quan hệ giữa nước và thành phần dinh dưỡng của tế bào điều khiển cả việc chuyển đường được tạo ra từ quá trình quang hợp đến các cơ quan dự trữ và chuyển khắp các bộ phận của cây.
Lượng kali tiêu thụ trong các chức năng lý sinh cao hơn lượng tiêu thụ cho các chức năng sinh hóa.
3. Kali Trong Dung Dịch Dinh Dưỡng Thủy Canh
Kali được tìm thấy trong dung dịch dinh dưỡng dưới dạng ion gần như hoàn toàn tự do (ion K+). Các ion kali giữ vai trò trong khả năng trao đổi cation (CEC), CEC ngăn cản các cation hòa tan rò rỉ ra khỏi rễ cây. Các ion kali có thể nhanh chóng trao đổi với các ion hòa tan khác.
Hệ thống thủy canh cung cấp chất dinh dưỡng có kiểm soát cho cây trồng. Các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng được cung cấp theo yêu cầu của cây bằng dung dịch dinh dưỡng có kiểm soát giúp làm tăng năng suất của cây trồng.
Cation kali có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển các dung dịch dinh dưỡng cho cây. Do khả năng trao đổi cation, ion kali ảnh hưởng đến nhiều yếu tố như giá trị pH, áp suất thẩm thấu và độ dẫn điện trong dung dịch dinh dưỡng cung cấp cho cây.
Các ion kali tham gia vào quá trình tương tác và trao đổi với các ion dinh dưỡng khác thông qua quá trình trao đổi cation trong hệ thống thủy canh. Vì vậy, chất dinh dưỡng này là yếu tố không thể thiếu của hệ thống thủy canh.
4. Các Đặc Điểm Cần Lưu Ý Trong Dung Dịch Dinh Dưỡng Thuỷ Canh
Trong nuôi trồng thủy canh, dung dịch dinh dưỡng là nguồn dinh dưỡng duy nhất của cây trồng. Một dung dịch có chứa tất cả các chất dinh dưỡng thực vật phải được phối trộn theo đúng tỷ lệ cân bằng.
Đối với việc lựa chọn phân bón và pha chế dung dịch dinh dưỡng thủy canh cần quan tâm đến các yếu tố sau:
- Cần xem xét nồng độ các nguyên tố có hại như natri, clorua, độ mặn và chất lượng nước.
- Giá trị nồng độ của các chất dinh dưỡng cần thiết trong dung dịch dinh dưỡng thủy canh nên được điều chỉnh phù hợp và cân bằng.
- Giá trị pH của dung dịch dinh dưỡng thủy canh cần được xem xét và điều chỉnh cẩn thận để đảm bảo khả năng hấp thu dinh dưỡng của cây trồng.
Tổng lượng muối hòa tan trong dung dịch dinh dưỡng thủy canh được xem là thước đo của độ dẫn điện (EC). EC là một thông số được sử dụng để theo dõi quá trình tưới phân.
Dung dịch dinh dưỡng thủy canh được tuần hoàn trong hệ thống thủy canh khép kín. Do đó, các nguyên tố (natri, clorua, florua, v.v.) không được cây trồng hấp thụ với hàm lượng cao hoặc các ion do cây thải ra sẽ bị lắng lại trong dung dịch dinh dưỡng thủy canh.
Trong trường hợp này, độ dẫn điện (EC) không thể cung cấp thông tin về hàm lượng của dung dịch dinh dưỡng.
Khả năng trao đổi cation (CEC) là nền tảng của dinh dưỡng thủy canh. Trao đổi cation cung cấp các điều kiện sau:
Sự trao đổi cation là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng chính (dinh dưỡng đa lượng) của K + và các dinh dưỡng trung lượng như Ca2+ và Mg2+.
Sự trao đổi cation giúp cung cấp các vi lượng như Zn2+ và Mn2+ với một lượng nhất định.
Sự trao đổi cation cung cấp khả năng chống lại sự thay đổi của độ pH cũng như duy trì chất dinh dưỡng cho cây.
Molypden và Magie hiện diện ở pH cao hơn hầu hết các chất dinh dưỡng. Mặt khác, các vi lượng như sắt (Fe), kẽm (Zn) và Mangan (Mn) được tìm thấy ở pH thấp hơn hầu hết các chất dinh dưỡng. Giá trị pH lý tưởng cho nhiều loại cây là khoảng 5,8 đến 7,0.
Dung dịch dinh dưỡng thủy canh cần được kiểm tra thường xuyên. Quá trình này cung cấp thông tin về thời gian thay thế dung dịch dinh dưỡng hoặc thời gian pha loãng với nước sạch.
Khoảng pH lý tưởng cho dung dịch dinh dưỡng thủy canh là 5,8–6,3.
Giá trị pH của các vi chất dinh dưỡng thường thấp hơn giá trị giới hạn. Nếu độ pH giảm xuống dưới 5,5, nguy cơ ngộ độc dinh dưỡng vi lượng và suy giảm canxi và magiê cũng tăng nhanh.
Trong hệ thống thủy canh khép kín, ảnh hưởng của rễ cây đến giá trị pH của dung dịch thủy canh là rất lớn. Điều này gây ra sự dao động pH. Axit sunfuric, axit photphoric và axit nitric được sử dụng để tăng giá trị axit của dung dịch dinh dưỡng thủy canh.
Một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến giá trị pH của dung dịch dinh dưỡng là việc bổ sung đạm amoni / nitrat.
Các khoáng chất có trong nước và các chất dinh dưỡng được cung cấp bởi quá trình bón phân là hai yếu tố chính của dung dịch dinh dưỡng thủy canh. Chất lượng của nước ảnh hưởng rất nhiều đến việc lựa chọn phân bón và nồng độ phân trong dung dịch dinh dưỡng thủy canh. Vì lý do này, chất lượng và hàm lượng của nước nên được kiểm tra trước khi áp dụng bất kỳ công thức phân bón nào.
Các nguyên tố vi lượng như bo, mangan, sắt và kẽm và các khoáng chất như canxi, magiê và lưu huỳnh có thể có trong nước nguồn. Vì vậy, trong khi pha chế dung dịch dinh dưỡng thủy canh cũng phải tính đến ảnh hưởng của các yếu tố này.
Ngoài ra, các khoáng chất không mong muốn như natri, clorua hoặc florua có thể có trong nước thô. Đối với dung dịch dinh dưỡng thủy canh, sự hiện diện của các khoáng chất này là không mong muốn.
5. Tương Tác Của Kali Và Các Chất Dinh Dưỡng Trong Môi Trường Thuỷ Canh
Kali hiện diện dưới dạng ion tự do trong hầu hết các dung dịch dinh dưỡng, có giá trị pH từ 2-9. Giống như kali, canxi và magiê cũng có phạm vi pH rộng. Tuy nhiên, sự hiện diện của canxi và magiê bị hạn chế do sự hiện diện của các ion khác.
Do đó, nếu trong dung dịch dinh dưỡng có chứa các chất có độ pH trên 7 thì Fe2+, Mn2+, PO43-, Ca2+, và Mg2+ kết tủa thành muối. Điều này có nghĩa là các chất dinh dưỡng mà cây nhận được bị hạn chế.
Các ion dinh dưỡng có ảnh hưởng đến EC là các ion Ca2+, Mg2+, K+, Na+, H+, NO3-, SO42-, Cl-, HCO3- và OH- .
Các chất dinh dưỡng vi lượng như Fe, Cu, Zn, Mn, B, Mo và Ni không có ảnh hưởng đáng kể đến EC vì ít được cây trồng hấp thụ hơn các chất dinh dưỡng đa lượng.
Canh tác không sử dụng đất có nhiều tiềm năng gia tăng chất lượng và sản lượng cây trồng. Các thông số như nhiệt độ, pH, độ dẫn điện và hàm lượng oxy trong dung dịch dinh dưỡng có thể truy xuất được. Điều cần thiết là các thông số này phải được kiểm tra kịp thời và chính xác để điều chỉnh cho phù hợp với điều kiện sinh trưởng của cây trồng.
Khi nhiệt độ của dung dịch dinh dưỡng tăng lên thì lượng O2 tiêu thụ tăng lên. Nếu vùng rễ không đủ thông thoáng, nồng độ CO2 trong rễ tăng lên. Ở một số loại rau, nhiều nghiên cứu khác nhau đã được thực hiện về việc giảm nồng độ CO2 bằng cách sử dụng kali peroxit, hoạt động như một nguồn oxy.
Kali là khoáng chất cần thiết nhất cho cây trồng và chiếm 10% chất khô của cây. Khi lượng phân KNO3 trong dung dịch dinh dưỡng giảm, hàm lượng chất khô của lá, thân và rễ giảm đáng kể. Điều này làm chậm sự phát triển và giảm số lượng lá.
Chất lượng nước kém có thể dẫn đến nồng độ NaCl trong dung dịch dinh dưỡng quá cao. Do đó, các hoạt động của các ion dinh dưỡng có thể giảm và tỷ lệ Na+: Ca2+, Na+: K+, Ca2+: Mg2+, và Cl-: NO3- có thể tăng lên.
Điều này có thể dẫn đến thiếu hụt dinh dưỡng, giảm năng suất và chất lượng của cây. Nghiên cứu báo cáo rằng độ mặn của NaCl trên mô có thể có tác động kìm hãm nồng độ của các chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng (N, P, K, Ca, Mg và S).
Kali có tầm quan trọng thiết yếu đối với dinh dưỡng của cây trồng. Trong hệ thống thủy canh, sự hiện diện của kali trong dung dịch dinh dưỡng ảnh hưởng đến các quá trình như sinh trưởng, phát triển và bảo vệ cây trồng một cách tích cực.
Các quá trình phát triển của thực vật chịu sự ảnh hưởng của kali có thể được liệt kê như khả năng trao đổi cation (CEC), giá trị pH, độ dẫn điện (EC), nhiệt độ rễ, tổng nồng độ ion, hàm lượng oxy và nồng độ CO2.
Công ty TNHH Funo biên tập.
Kiến thức nông nghiệp
