LÊN MÔI TRƯỜNG SINH THÁI
4.4.5. Tương tác giữa đốt mộn vói sự phát triển của cây trồng
Thực vật tự nhiên của đất mặn dễ nhận biết được, mặc dù có một vài loài qua quan sát thấy sông được trên đất mặn lẫn đất không mặn. Một sô' loài có khả năng chông chịu các điều kiện mặn râ't cao nhưng cũng có một số loài như Atroplex phát triển tốt hơn trên đất trung tính. Theo Hilgand (1907) loài Sanrptires (Allenrofea Occidentalis và Salicornia Subternriralis), Saltwort (Suaedc, lorreyara và SuỄPrutescens) và Greasewood chỉ phát triển trong diều kiện có nồng độ muối cao. Tuy nhiên đối với loại cây Greasewood thì Hilgand đâ bị nhầm, ở chừng mực nào đó, có thể nói rằng loại Âtroplex có thể chống chịu với nồng độ muôi cao. Đa số thực vật lại không chịu với đất mặn. Loại cỏ Bermuda (Cynodon dactilon) dễ thích nghi với các nhu cầu sinh trưởng.
Ta biết rằng các ỉoại đất mặn ỉchác nhau thi có hệ thực vật khác nhau phán bố d những vùng ỉdiác nhau. Hai yếu tố tác động lên sự phân bố và phát triển của thực vật chịu mặn đó ỉà khí hậu và diều kiện đất. ở Caỉiíornia, loài chịu mặn tết (Prankenỉa grandi Polia Campestria) được tim thấy rất nhiều trên loại đất mặt đen của thung lũng Joaquin, nơi mà nhiệt độ đôi khi quá thấp so với độ đóng bãng, vào mùa Hè thi nóng; Tuy nhiên cây gỗ dầu thì dường như không có mặt tại thung lũng này. Một khác gỗ dầu rất nhiều và phát triển mănh liệt trên đất mặn đen ở phía Tây Great Basin của vùng Sierra Mountain (Desẻmond, 1967). ở đó có độ cao khoảng 2.000 - 3.000 m và thời tiết hầu như là mùa đông quanh năm, nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ đống băng rất lứiiều.
Một sự quan sát rất thú vị của Wadleigh, ông đă phát hiện ở vùng Riverside, Caỉiíomia có loại cỏ chịu mặn phát triển tết trong những tháng thời tiết mát trên đất không mặn hơn là trên đất mặn và ngược ỉại trong mùa hè. Thực tế thực vật trên đất không mặn mất sinh khối vào lúc thời tiết nóng trong khi thực vật trên đất mặn tiếp tục gia tăng sinh khối. Wadleigh
cho rằng sự mâ't sinh khối trong điều kiện khí hậu nóng là do sự ngưng tụ quá mức, nếu điều này đúng thì khuynh hướng sẽ là : Muấi hòa tan giảm sự ngưng tụ trong các loài thực vật này.
Năm 1926 Lipman cũng phát hiện ra đối với cây lúa IIÙ và lúa mạch thì khi thay đổi mùa sẽ ảnh hưdng lên sự phản ứng của nó với NaCl. Khi tăng trưởng xảy ra vào mùa Đông trong nhà kính ở Berkeley, Califomia, cả 2 loài đều thực hiện sự đồng hóa bdi việc hấp thụ NaCl làm dung dịch dinh dưỡQg cơ bản, vào thời điểm mùa hè sự đồng hóa xuất hiện đồng thời.
Rô ràng, một hay nhiều yếu tố khí hậu (nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm) đều ảnh hường lên sinh lý thực vật dưdi tác động của muối. Mặc dù nhiều nhà khoa học đả nghiên cứu cẩn thận về sự phán bố giống loài trong môì tương quan với khí hậu và điều kiện mặn của đất. Theo Hilgard thì phần lớn thực vật chịu mặn tự nhiên phát triển và chống chịu hạn một cách mãnh liệt, nhằm kìm hăm sự vận chuyển và sự giải phóng nước ra khỏi cơ thể thực vật.
Vấn đề này dược chú ý khi chúng ta đến những vùng mà sinh ỉý, sinh thái thực vật chịu sự điều khiển của muôi.
4.4.5.2. Tác động cứa muối hòa tan : 4.4.5.2.1.sựthếmthốu:
Thực t ế việc tăng thêm một muôi hòa tan vào dung dịch làm tăng áp suât thẩm thâu của nó; Nhiều nhà khoa học cho rằng, sinh trưởng của thực vật trên đất mặn có thể gặp khó khàn trong việc thỏa mân nhu cầu về nước của chúng. Hilgard chứng minh rằng tính chấng hạn của sinh vật bản địa đếi với đất mặn. Ông cho rằng sự hấp thụ nước bdi thực vật bị kìm hãm ở nồng độ 0,5% muối hòa tan và d nồng độ 3,0% muối hòa tan thì việc hấp thụ của thực vật kết thúc. Nhiều nhà sinh lý học thực vật của th ế kỷ 19 và những năm đầu của thế kỷ 20 đâ tìm ra tác dộng của muối lên sự thẩm thấu.
Wadleigh và các cộng sự trong thí nghiệm à vùn|[ Hiverside, Caiifornia dã nỗ lực điều tra về sự tương quan của nước, đất, dưới ảnh hưởng của muối hòa tan. Sau một thời gian họ cho rằng các ảnh hưởng thẩm thâu chủ yếu có khả năng phản ứng đối với sự kìm hâm tốc độ tăng trưởng của thực vật trên vùng đất mặn.
Các nhà điều tra này đưa ra nhiều loại thực vật khác nhau ở vùng đất nông nghiệp, mà ở đó có nhiều loại muôi. So sánh nổng độ thẩm thâu của muối được sử dụng theo từng cách khác nhau, các số liệu về tốc độ tàng trưông được điều tra trong nhiều trường hợp, áp suất thẩm thấu của cây có tương quan gần với áp suất thẩm thấu của dung dịch được sử dụng, hay trong trường hợp đất, có cùng áp suất thẩm thấu với dung dịch đất.
NaCl và Na2S04 cho cùng kết quả, ngoại trừ có sự pha loãng tuyệt đôi thì hoạt động của Na2SƠ4 sẽ yếu hơn so với NaCl. Do đó nhu cầu áp suất
thẩm thấu của Na2SƠ4 lớn hơn so với NaCl. Khi so sánh các muối này dựa vào áp suất thẩm thấu. Trong dung dịch, rễ thực vật chứa nhiều nồng độ cation khác nhau cũng như đối với Cl” và so i" .
Kết quả quan trọng của các nghiên cứu này nói lên : áp suất thẩm thấu của thực vật rấ t quan trọng trong đất mặn. Tuy nhiên, vâ*n đề sẽ được thảo luận kỹ hơn trong chưcmg này về ảnh hưởng của các muôi Na khác nhau, sẽ không giống nhau đối với một loại thực vật. Cũng như tác động của một muối Na thông thường lên từng loài thực vật.
4.4.S.2.2. Tác động của Chloride :
CIo tác động cả 2 mặt : có lợi và có hại cho cây.
Người ta biết đến nhiều loài cầy kinh tế bị giảm nâng suất do nồng độ Cl" thấp. Điều này cho thấy vị trí của c r trong đất mặn và trong nước tưới.
Cl* tích iũy trong nhiều loại thực vật khác nhau, trên ohiều vùng khác nhau.
Giống Cam, Quýt và cây Mooc {W alnut) rất nhạy cảm với c r .
Kelley và Thomas (1920) cho biết ; chỉ vài trăm năm ppm c r trong đất có thể gây ra sự úa lá ở cây Cam, Quýt và cây Mooc (Walnut), tiếp theo là sự khô lá của cây. Những lá này bị nhạt màu, nhưng chúng có thể bình thường trở lại trong vài tuần và sau đó biến mâ't. Chu trình này có thể tiếp diễn trong nhiều năm mà không làm cho cây chết. Sự khô dần nhiều loại lá cây ăn quả khác nhau được quan sát ỏ đất chứa phần trăm Cl~ dáng kể. Điều này dẫn đến hiện tượng cháy lá do chloride. Reed và Haas (1924) phát hiện ra rằng lá cây Cam, Quýt và cây Mooc (Walnut) bị cháy khi có c r tích tụ ở nồng độ quá mức bình thưỜQg.
Sự phát triển của thực vật trên đất mặn chứa NaCl. Muối này thường gây ra bệnh ở cây mà khôi^ có triệu chứng rõ ràng và làm cho tốc độ phát triển của cây không bình thường. Thực t ế Eaton (1935b, 1942) cho rằng nồng độ cực tiểu của c r có thể kim hãm sự phát triển. Nhưmg Chapman và Linebig (1940), quan sát thấy tốic độ phát triển của cây Cam non. ở vùng cây nông nghiệp đất cát không bị kìm hăm bởi việc thêm vào 20 m.e/lít c r đối với dung dịch dinh dưỡng chuẩn. Lipman, Davis và West (1926) quan sát thấy rằng trong dung dịch dinh dưỡng thi sự phát triển của lúa mi và lúa mạch được dồng hốa một cách xác định, bdi việc thêm vào 5.000 ppm NaCl. Kearney và Cameron (1902) xác định rằng sự phát triển của rễ cây Đậu Trắng iLupỉnus albus) và cây cỏ Liiứi Lăng {Medỉcago S atỉva) cũng bị đồng hóa bởi 1 phần nhô NaCl. Các quan sát này có sự tương đồng với thực t ế ỉà NaCỈ đă xâm nhập ỉâu vào đất ở vùng khí hậu ẩm như cách thức để gia tăng vụ mùa.
Vùng đất thí nghiệm của Liebỉg và Chapman, thi Cl~ được thêm vào tạo hỗn hợp CaCl2, MgCl2 và KCl nhìừn tạo ra tỷ lệ tương dương giữa : Mg'*'* : trong các vùng nông nghiệp. Nồng độ Na"^ thấp và cố định trong
các vùng nông nghiệp, ở đó tỷ số của Cation luôn không cô' định, thường thì Cl" xâm nhập vào và tạo ra NaCl.
Wadleigh và Gauch (1944) so sánh môi tương quan giữa nồng độ thẩm thấu của 3 hợp chất CaCl2, NaCl và MgCl2 đối với sự phát triển của cây cao su ở vùng đất cát. Họ nhận thấy rằng cùng các nồng độ dược sử dụng thì MgCl2 có độc tính cao nhất, CaCl2 không gây tác động, trừ khi nó ở nồng độ cao nhâ't. Sự giảm sút tôc độ phát triển là do NaCl ờ tất cả các nồng độ, tuy nhiên ảnh hưởng của NaCl cũng ít hcfn nhiều so với MgCl2-
Khi các muôi này thâm nhập vào đâ't thì rất khó để xác định hiệu quả của chúng, bdi vì có sự chuyển hóa Jân nhau. Kelley và Cununỉns (1921) cho rằng : sự xâm nhập MgCl2 vào những loại đâ't làm thay đổi bản chất của nó tạo ra sự tương tác với Ca’*"*’. Trong những loại đâ't thông thường thì cao hơn (Lê Huy Bá, 1986).
Gauch và Wadleigh (Ỉ944) so sánh với cắc ảnh hưởng từ nồng độ thẩm thâu của CaCl2, NaCl và MgCl2 tác động lên sự phát triển của cây Đậu trong dung dịch đất trồng. Họ kết luận rằng ảnh hưởng của NaCl và CaCl2 tương tự nhau. Cả hai đều làm giảm tốc độ phát triển khi gia tăng nồng độ thẩm thấu; MgCl2 làm giảm sự phát triển một cách rõ ràng hcfn so với các Chloride khác d nồng độ cao. Cả các Cation và c r đều ảnh hưdng lên sự phát triển của cây Đậu. Khi các muối đơn thâm nhập vào hoặc là dung dịch dinh dưỡng hoặc là đất trồng thì khó xác dịnh được tác động của nó lên sự phát triển ở giai đoạn ion đctti.
4.4.S.2.3. Tóc dộng của SuVat:
Đối với thực vật, sulfat có ít độc tính hcfn Chloride, một phần là do hoạt tính cao hơn ở giai đoạn sau, mặc dầu nó ở dạng ion.
Gauch và Wadleigh (1944) so sánh những ảnh hưdng bdi nồng độ thẩm thấu của Sulfat và Chloride lên sự phát triển và tồn tại của thực vật họ Đậu trong dung dịch ả ấ t trồng và phát hiện ra một số triệu chiỉng ở những vùng đất trồng khác nhau. Trọng lượng khô của thực vật thí nghiệm tương tự với Na2S0 4 , NaCl và CaCl2 nhưng nồng độ MgS04 nhỏ hcm nhiều 80 với những muối khác. Thực tế MgS04 tạo nhiều độc tố hơn MgCl2. Hayward và Spurr (1944) cho rằng cố môl tương quan giữa nồng độ t h ẩ m ^ ấ u cao của Na2S04 và độc tính cao so với NaCl. Gauch và Wadleigh (1944) cũng có cùng một kết quả thí nghiệm với sự phát triển của căy cao su trong đất cát.
Mặt khác, Magistad (1943) kết luận rằng ở nồng độ thẩm thấu thì c r sẽ độc hơn SO4” đối với cỏ Linh Lăng. Tuy nhiên, c r và s o l ” gây độc tương tự nhau dối với vườn củ cải đường và Đậu. Hayward và Long (1942) phát hiện rằng c r độc hơn trên cây Đào so với SO4'.
Đối với một số thực vật thì triệu chứng độc của s o l ” tương < ự như c r , nhưng với những loại thực vật khác thì triệu chứng có thể khác nhau. Chăng hạn, Haas và Thomas (1928) chỉ ra rằng s o l ” gây nên chứng vàn£, ỗ lá chanh, tương tự như sự thâm nhập của Boron; còn c r thì gáy nên chứng cháy lá.
Wadleigh (1946) cho rằng có các triệu chứng khác nhau sinh bởi SO4* và Cl“
trên lá cao su, S0 4 ~ làm cho thực vật trưởng thành có màu lá nhạt hcrn so với c r .
4.4.5.2.4. Tác động của Bicacbonate :
Khi rễ thực vật nhả ra C 0|~ không có nghĩa là nó phải hâp thu ỉượng lớn HCO3. Khi sử dụng đồng vỊ Cacbon ở dạng KHCO3, Overstreet (1940) phát hiện ra chỉ một ít lượng HCO3 bị hấp thụ bdi rễ cây Lúa Mạch. Từ những kết quả thực tế cho thấy của Ca(HC03)2 tạo ra sự đồng hóa với nhiều loại thực vật.
4.4.5.2.5. Tóc dộng của Na^ hòa tan :
Tác động thẩm thấu của một ỉượng Na~^ hòa tan không gây độc cao đôi với thực vật. Nhiều loại thực vật có khả năng hấp thu một lượng Na'*' lớn mà không gây ra triệu chứng bệnh lý. Hơn nữa, có thể thay th ế cho K'^ khi sự phát triển của cây trong điều kiện bình thường. Trường hợp đồng thời xuất hiện các Cation thì khó xác định ảnh hưởng của từng Cation do sự tác động của Na"^ hòa tan, làm cho cả Catỉon và Ânion có thể được liên kết bởi sự đồng hợp. có thể gây nên sự thay đổi tỷ lệ có sẵn của các Cation trong đất làm cho khả năng hấp thụ của thực vật cũng thay đổi. Một thí nghiệm không được công bố của Overstreet xác định được ảnh hưởng Na'*' hòa tan tác động lên sự hấp thu và của rễ cây Lúa Mạch.
Với nồng độ thẩm thấu, Waỉeigh phát hiện rằng,thực vật hấp thụ nhiều Na"^ từ NaHCOa hơn từ NaCl, Na2S0 4 , khi NaHCƠ3 là một muốỉ kiềm tìiì sẽ dễ dàng xác định ảnh hưởng của pH lên sự hấp thu Na'*' hơn.
4.4.S.3. H ấp thu Cation
4.4.5.3.I. Ảnh htidng của sự biến đổi Na*
Thực t ế thì tính độc gia tăng khi tỷ lệ % của Na'*’ trong tổng số Cation cũng có sự biến đổi cao. Chẳng hạn các biến dổi về cải tạo đất mặn gần Fresno, Caỉifornia cho thấy rằng, sự thấm lọc của các muối hòa tan ở các điểm thí nghiệm đất vẫn có tính độc cao dối với cây Lúa Mạch, cây Đậu Bò và cây cỏ Linh Lăng (Kelley và Thomas 1928). Quan sát đưa ra, sau khi thấm lọc, sự biến đổi của Na'*' trong đất vẫn còn hơn 50% so với khả năng biến đổi của nó.
Một khảo sát về vấn đề này cho thấy lượng CaCOa tự do ở đất cát ẩm Granit ở vùng thí nghiệm Riveside, CaIífornia trên cây Cam, Quýt già trước tiên do tác động bởi nhiều Cation thâm qua với dung dịch Chloride thông thường, sau đó chloride lại bị thâm qua. Khi độ ẩm đát phù hợp thi nó sẽ bị tan và mất đi trong tầng đất mặt. Sau đó người ta trồng cây Lúa Mạch và thấy hạt lúa mạch nảy mầm tốt. Tiếp theo là thời gian 18 ngày để cây phát triển mà không cần tưới nước. Độ ẩm cần thiết sẽ làm cho lúa mạch phát triển trong nhiều tuần, bằng phưcmg pháp này đất sẽ duy trì không khí tốt qua thời gian thử nghiệm.
Người ta đă chứng minh Na* trong đất ướt độc đối với bộ rễ thực vật họ lúa mạch. Trong một thí nghiệm tương tự đôi với sự phát triển của thực vật họ lúa mạch khi cho nhiều vào đất, rễ cây sẽ dẹt một cách không bình thường và dài không quá 2,54 cm. Có sự xuâ't hiện của những rễ bị ngộ độc nặng, khi Na^ duy trì trong đất sẽ làm cho chết cáy. Mặt khác, thực vật họ lúa mạch trong đất ẩm chứa Ca*"^ và trong đất có nước thẩm thấu và ngay cả trong đất không có nước thẩm thấu thì sự xuất hiện là bình thường. Chúng phát triển hệ thống rễ con một cách rộng rãi, khi loại đất này không chứa CaCOs, và các yếu tố cùng biến đôi H2O, CaCOa hòa tan bị tác động bởi tiến trình ẩm hóa Na"^ thì có sẵn bị giới hạn. Hcm nữa, Na"^ đất có khả năng chuyển hóa các ion Ca^*, Mg^"^ và từ rễ thực vật khi tiếp xúc trao đổi với ion Na.
Để rút ngắn thí nghiệm này, Kelley (1927) quan tám đến pH của đất ướt chứa Na'^ không được vượt quá 7,8: Ngoài ra, đất không chịu tác động của hóa chất kiềm. Ông chỉ ra rằng dung dịch đất được quan sát này không gây tác động độc cho thực vật họ lúa mạch.
Sự trích ly Na"^ - Đất ẩm trong nước, bỏ qua sự lọc keo và sau đó sử dụng như là dung dịch đất trồng mà không bổ sung chất cho nó, cây Lúa Mạch nảy mầm và cáy non lớn lên sau 18 ngày. Thực vật tạo sự phát triển bình thường và chúng phát triển rộng bộ rễ con. Nguyên tố độc tồn tại ở pha cứng của đất. Đến đây chúng ta biết được rằng độc tính là do Na'*' trao đổi vật chất trong đất. Cách thức để hiểu và giải thích về độc tính của nó đến nay chưa rõ. Sự hấp thụ Na* bởi cây lúa mạch chiếm phần lớn và ít khi Ca’*"*' bị hấp thụ. Điều này chứng tỏ và K* xâm nhập vào đâ't do sự trao đổi. Bất cứ một sự giải thích đúng nào cũng cho rằng hoàn toàn cần thiết đôi với sự phát triển bình thường của thực vật bậc cao.
Sự thiếu là yếu tố quan trọng trong những thí nghiệm bởi phản ứng của thực vật họ lúa mạch đối với đâ't khi cho ẩm với K, NH4, H. Trong những trường hợp này thì đất bị độc một cách rõ ràng.
Gedroiz (1931) cũng phát hiện ra rằngjđất ẩm ahân tạo gây độc cao cho cây yến mạch và cây Mù Tạt. ông nhấn mạnh về tầm quan trọng của