Chất hữu cơ, mùn, humate, axit humic, axit fulvic và humin... (phần 3)

Phần 3:

Humic và sự ảnh hưởng đối với quá trình sinh trưởng và phát triển của cây.

Axit Humic có ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp tới quá trình sinh trưởng của cây. Các mối tương quan giữa hàm lượng mùn trong đất, sản lượng cây trồng và chất lượng sản phẩm đã được công bố trong nhiều tập san khoa học. Những ảnh hưởng trực tiếp đó là những nhân tố cung cấp năng lượng cho các nhóm sinh vật có ích trong lòng đất, ảnh hưởng đến dung tích chứa nước của đất, tác động vào kết cấu đất, tiết ra chất dinh dưỡng cho cây từ các nguyên tood khoáng mềm (soft minerals). Những ảnh hưởng trực tiếp bao gồm những thay đổi trong quá trình trao đổi chất của cây xảy ra theo sự hấp thụ các phân tử hữu cơ lớn như là Axit humic và Axit fulvic. Một khi những hợp chất này thâm nhập vào tế bào cây thì nhiều thay đổi về mặt sinh hóa sẽ xảy ra trong màng tế bào và các thành phần tế bào chất khác nhau của tế bào cây. Một vài cải thiện hóa sinh trong quá trình trao đổi chất của cây do ảnh hưởng của humic được tổng kết lại trong biểu đồ 2.

Quấ trình hấp thụ những chất dinh dưỡng quan trọng cũng bị chi phối bởi humic. Một ảnh hưởng tích cực của humic đối với sự tăng trưởng của cây đó là tăng khả năng hấp thụ những dưỡng chất quan trọng: N, P, K. Khi lượng humic có đầy đủ trong đất thì nhu cầu dùng phân bón N-P-K sẽ giảm đi. Khi mức độ của humic trong đất bị mất hết thì thật là sai lầm khi dùng tỉ lệ N-P-K cao hơn. Các hộ trồng trọt đã có nhiều năm báo cáo về nhu cầu tăng lên đối với phân bón axit hòa tan để duy trì sản lượng mùa vụ. Những quan sát như thế chỉ ra rằng người ta đang làm một điều gì đó hết sức sai lầm đối với đất trồng. thêm một vấn đề cảnh báo nữa đó là các thành phần phân bón nitrat bị rửa trôi ngày càng nhiều vào mạch nước ngầm. Sau đó thì các xu hướng này dẫn đến lượng humic bị mất. Các hộ trồng trọt có thể giảm nhu cầu bón phân và giữ lại những thành phần phân bón trong khu vực rễ cây bằng cách áp dụng loại “phân dựa trên humate”. Việc ứng dụng của cả hai loại humic khô và lỏng đối với đất có thể làm tăng hiệu quả của phân bón một cách đáng kể. Những nhà nghiên cứu khác cũng báo cáo rằng lượng hấp thụ các chất Ca, Mg tăng khi cây được tưới (chất lỏng có những hạt chất rắn nhỏ li ti lơ lửng trong đó) của Axit humic và Axit fulvic. Một cơ cấu then chốt khác cũng có tác dụng nâng cao tối đa hiệu quả phân bón và liên quan đến một chức năng của humic, là sự giảm thiểu của độc tố và sự rửa trôi của hợp chất Nitơ vào mạch nước của tầng đất cái. Humic giữ những dưỡng chất quan trọng cho cây trong hình dạng phân tử làm giảm độ tan của chúng trong đất. Quá trình liên kết này làm giảm bớt lượng Nitơ rửa trôi trong tầng đất cái và giúp ngăn chặn hiện tượng bay hơi vào không khí.

Hạt giống hấp thụ humic cũng có ảnh hưởng tích cực đến sự nảy mầm và sự phát triển của cây giống con. Dùng humic và Axit fulvic cho hạt giống sẽ thúc đẩy quá trình nảy mầm của hạt, đem lại tỉ lệ nảy mầm cao hơn. Tỉ lệ ứng dụng của Axit humic và Axit fulvic cần thiết cho thúc đẩy quá trình nảy mầm của hạt giống từ 20-100 mg/lít. Nhằm mục đích nâng cao chất lượng nảy mầm của hạt giống chúng ta nên cho humic vào trong tế bào của hạt. Khi humic thâm nhập vào tế bào của hạt giống, tỉ lệ hô hấp tăng và và quá trình phân chia tế bào được thúc đẩy mạnh. Quá trình hô hấp tương tự thúc đẩy sự phát triển của mô vi sinh rễ cây và kích hoạt các điểm tăng trưởng khác của giống cây con. Humic đã được chứng minh là thúc đẩy hành động gián phân (miotic activity) trong suốt quá trình phân chia tế bào trong các thí nghiệm tiến hành xem xét cẩn thận. Việc cấy humic cho hạt gống (xử lý hạt giống) hoặc bên trong các rãnh hạt gống (seed furrow) sẽ thúc đẩy sự nảy mầm của hạt giống và phát triển cây giống con một cách rõ rệt. Tỉ lệ Axit humic hoặc Axit fulvic dư thừa có thể kìm hãm sự nảy mầm của hạt giống và tỉ lệ cao quá có thể làm chết giống cây con. Do đó nên theo một tỉ lệ đã được khuyến cáo khi dùng humic. Humic cũng có ảnh hưởng rõ rệt đối với sự tăng trưởng của rễ cây. Khi Axit humic và/hoặc Axit fulvic được ứng dụng sẽ thấy được luôn sự tăng trưởng của rễ cây. Quan sát trung cho thấy Axit humic và Axit fulvic là những chất kích thích rễ cây. Hầu hết trong các nghiên cứu thử nghiệm, tăng trưởng rễ cây được kích thích đến một mức lớn hơn so với các phần của cây trên bề mặt đất. Nhiều thử nghiệm đã được tiến hành một cách có kiểm soát để đánh giá độ phản ứng của cây. Lấy ví dụ như công tác xử lý tái tạo của các loại cây trồng trong nhà kính, có sử dụng và không sử dụng Axit humic và Axit fulvic đã tỏ ra sự ảnh hưởng của humic với rễ cây. Trong các thí nghiệm lặp lại trọng lượng của rễ cây đã được xử lý bình quân nặng hơn rễ cây không được xử lý từ 20-50%. Loại humic đã được ứng dụng có một ảnh hưởng rõ rệt đến việc tăng tỉ lệ. Không phải tất cả các humic đều bao gồm hỗn hợp phân tử của humin, Axit humic, và Axit fulvic và có khả năng kích thích tăng trưởng rễ cây nhanh chóng. Một vài humic do kích cỡ phân tử quá lớn đã không thể kích thích rễ cây phát triển. Hiện tượng kích thích rễ cây xảy ra khi thành phần phân tử nhỏ hơn trong Axit fulvic được sắp xếp ở một tỉ lệ từ 10-100mg/lít trong dung dịch. Tăng trưởng cây được kích thích khi Axit fulvic được sử dụng kết hợp với Axit humic và các chất dinh dưỡng khác mà cây có nhu cầu. Humic nâng cao dinh dưỡng cho cây tuy nhiên bản thân chúng lại không hoàn toàn là các chất dinh dưỡng. Tỉ lệ humic quá cao có thể làm trọng lượng của rễ cây giảm. Axit humic và Axit fulvic nên được áp dụng ở tỉ lệ tương đối thấp vì sự tăng trưởng tốt nhất cho cây. Việc ứng dụng tỉ lệ humic cao trên một diện khá rộng mang lại hiệu quả lớn đối với sự phát triển của rễ cây. Axit humic và Axit fulvic là những chất kích hoạt và vận chuyển phân bón qua lá hiệu quả cao. Dùng Axit humic và Axit fulvic kết hợp với các nguyên tố hiếm và các dưỡng chất cho cây khác, như phun qua lá có thể cải thiện sự tăng trưởng của tán lá, rễ cây và quả. Việc thúc đẩy quá trình sinh trưởng của lá làm tăng hàm lượng Cácbonhiđrat của lá và thân cây. Những hyđrat cácbon này sau đó sẽ được vận chuyển từ thân cây xuống rễ cây nơi mà chúng một phần được rễ cây tiết ra để cung cấp dưỡng chất cho các nhóm vi sinh vật khác nhau trong đất. Nhóm vi sinh này sau đó sẽ được tiết ra Axit và các hợp chất hữu cơ khác có tác dụng làm tăng khả năng sử dụng chất dinh dưỡng của cây. Cây cũng hấp thụ hợp chất dạng hocmon do một số nhóm sinh vật khác tiết ra. Tỉ lệ yêu cầu của Axit humic và Axit fulvic trong phun qua lá nên tương đối thấp, thường là ít hơn 50mg humic khô mỗi lít nước. Phân bón lá bao gồm Axit humic và Axit fulvic kết hợp với N-P-K và nhiêu nguyên tố khoáng vi lượng được chứng minh là hiệu quả cáo hơn từ 100-500% so với ứng dụng của loại phân bón lá đơn thuần (chỉ có Axit humic và Axit fulvic). Phân bón lá cũng có hiệu quả kinh tế hơn bởi vì chỉ cần một số lượng phân nhỏ song lại thu được những chuyển biến của cây rất có ý nghĩa. Dưỡng chất cho cây trong phân bón lá được lá cây hấp thụ nhanh chóng. Chỉ trong vòng 8 giờ sau khi sử dụng humic thì có thể phát hiện ra những thay đổi trong quá trình trao đổi chất. Sản xuất hiđrat cácbon tăng lên (enhanced carbohydrate production) có thể được phát hiện trong vòng 24-48 giờ sau khi bón lá băng cách dùng máy đo chiết xuất. Sản xuất hiđrat cácbon tăng cường cũng làm tăng chất lượng sản phẩm và sản lượng. Rễ cây non, lá và cây đang tăng trưởng có phản ứng nhanh hơn khi áp dụng humic. Mô của những cây đang tăng trưởng mạnh có phản ứng nhạy bén nhất với humic. Những phần mô non hơn có cơ cấu vận chuyển năng động di chuyển các dưỡng chất tới các vùng diễn ra hoạt động trao đổi chất. Ví dụ, ứng dụng bón lá của humic đối với những lá cây trong gai đoạn tăng trưởng mạnh thì cây sẽ sinh trưởng tốt hơn nhiều khi so sánh với phân bón lá cho lá cây già hơn. Những phần đang tăng trưởng của cây bao gồm sự phân chia tế bào và các quá trình tăng trưởng khác, đã sẵn sàng kết hợp với những nguyên tố vi lượng và chất điều hòa sinh trưởng trong quá trình trao đổi chất, trái lại những phần già của cây khi mà quá trình t rao đổi chất đã chậm dần thì không có khả năng phát huy hết hiệu quả lượng humic nổ sung và các chất dinh dưỡng liên quan. Tỉ lệ Axit humic khô trong dung dịch phun nên từ 5-100 mg mỗi lít nước để đạt hiệu quả tốt nhất. Nếu ở một tỉ lệ cao hơn, trên 100mg humic khô/mỗi lít sự tăng trưởng của cây, cành non, thậm chí cả rễ cây có thể bị hạn chế phụ thuộc vào hoạt động của các chất thông qua thử nghiệm. Cây phản ứng chậm hơn đối với humic ứng dụng vì tỉ lệ phầm trăm lớn của humic được giữ lại rễ cây trong suốt quá trình tăng trưởng của cây. Trong hầy hết các loại cây có ít hơn 30% humic có mặt trong rễ cây được di chuyển lên thân cây và đi thẳng vào lá cây. Ứng dụng qua lá của đơn vị phân tử tương đối nhỏ của humic chứa các nguyên tố khoáng của vi lượng (trên các cây đang tăng trưởng mạnh) có thể định thời gian để đáp ứng nhu cầu của tăng trưởng cụ thể của cây. Ứng dụng có thể định thời gian để kích hoạt tăng trưởng thực vật, hoa màu, cành chiết hoa quả, hoặc làm căng, chín hoa quả. Việc bón cạnh rễ cây các chất Axit humic lỏng và Axit fulvic trong suốt quá trình sản xuất mùa vụ có tác dụng trực tiếp cho hấp thụ rễ cây. Như đã ghi chú ở trên khi humic được rễ cây hấp thụ thì những hợp chất này sẽ tập trung xung quanh rễ cây. Việc hấp thụ những thành phần phân tử nhỏ hơn của humic xét về mặt trao đổi chất thì vừa thụ động và vừa chủ động. Việc hấp thụ Axit humic có khối lượng phân tử cao qua rễ cây ban đầu là bị động; trong khi việc hấp thụ các dãy polime của Axit fulvic bban đầu là trao đổi chất. Sau khi Axit humic và Axit fulvic đạt đến một tỉ lệ nhất định trong rễ cây, thì sau đó một phần nhỏ (5-30%) trong toàn bộ tỉ lệ được chuyển lên cành cây và lá. Các nghiên cứu cácbon phóng xạ chỉ ra rằng tỉ lệ hớn nhất của humic tích lũy trong thành tế bào cây và các cơ quan tế bào thể hiện dưới dạng mitochondria và ribosome. Những thử nghiệm tương tự khác sử dụng cácbon phóng xạ mang tên Axit humic và Axit fulvic chỉ rõ Axit fulvic có khối lượng phân tử thấp thì có hiệu quả hơn nếu so sánh với Axit humic có khối lượng phân tử cao. Tuy nhiên một vài phản ứng trao đổi chất có thể yêu cầu tỉ lệ Axit humic thấp kết hợp với Axit Fulvic. Tăng trưởng rễ cây ban đầu bị kích thích bởi thành phần phân tử nhỏ của Axit humic và Axit fulvic. Axit humic và Axit fulvic có ảnh hưởng trực tiếp đến màng tế bào cây. Axit humic làm tăng độ thấm hút do vậy các nguyên tố khoáng chuyển động ngược lại và lọc qua màng tế bào làm cho quy trình vận chuyển các dinh dưỡng khoáng tới nơi có nhu cầu trao đổi chất tăng mạnh. Humic ảnh hưởng đến cả nơi thấm hút nước và không thấm hút trên bề mặt tế bào. Thêm vào đó nhiều nhà khoa học tin rằng thành phần phôtpho lỏng của các lớp màng bị biến đổi về điện do humic. Do kết quả của những thay đổi về điện, bề mặt lớp màng trở nên linh hoạt hơn trong quá trình vận chuyển chất khoáng vi lượng từ bên ngoài tế bào cây vào tế bào chất. Sự chuyển hóa năng lượng được thúc đẩy và hàm lượng chất diệp lục trong lá cây cũng tăng lên do sự xuất hiện của humic. Khi Axit humic và Axit fulvic được dùng cho lá cây hàm lượng diệp lục của lá tăng lên nhanh chóng. Khi mà hàm lượng diệp lục tăng thì ôxy hấp thụ cũng tăng một cách tương quan. Việc phát triển chất diệp lục trong lá thấy rõ hơn khi dùng Axit fulvic có mặt trong phân bón lá. Axit hữu cơ (Axit humic và Axit fulvic) cũng làm tăng tỉ lệ của các axit ribonucleic thông tin (m RNA) trong tế bào. RNA thông tin cũng quan trọng đối với quá trình sinh hóa trong tế bào. Sự hoạt hóa của nhiều quá trình hóa sinh làm tăng lượng enzyme tổng hợp và làm tăng hàm lượng protein trong lá. Cùng với sự thay đổi của quá trình trao đổi chất thì phát hiện ra tỉ lệ của nhiều loại enzyme quan trọng tăng lên. Những loại enzyme đó là catalaza, peroxidaza, diphenoloxisaza, polyphenoloxidaza, và invectaza. Những loại enzyme này kích hoạt sự hình thành của cả protein chuyên chở và protein cấu trúc. Một vài cấu tạo của phân tử humic hoạt động để điều tiết hocmon tăng trưởng. Cả Axit humic và Axit fulvic ức chế enzyme, indole acetic add oxidase (oxidaza IAA) do đó cản trở sự phá hủy IAA. Chất điều hòa tăng trưởng, indole acetic acid (IAA) thực hiện nhiều chức năng quan trọng trong các bộ phận của cây đang phát triển. Khi IAA được bảo vệ bởi enzyme giảm cấp IAA (IAA degrading enzymes) thì IAA lại tiếp tục kích thích quá trình tăng trưởng. Axit humic không phân đoạn có hiệu quả tốt nhất trong điều hòa hocmon sinh trưởng. Humic cũng ảnh hưởng các enzyme khác có liên quan đến điều hòa sinh trưởng.

Humic tăng sản lượng của adenosine triphosphate (ATP) - dạng năng lượng cao trong tế bào cây. Khi những bộ máy trao đổi chất kích hoạt nhờ humic, thì các liên kết ATP năng lượng cao xảy ra. Các liên kết ATP năng lượng cao xảy ra có vai trò như một nguồn năng lượng chủ đạo cho nhiều phản ứng trao đổi chất khác nhau. Humic cung cấp các gốc tự do (free radicals) cho tế bào. Các gốc tự do là các mặt tích cực nằm trên chuỗi polime có chức năng như các chất hỗ trợ cho electron. Những gốc tự do hỗ trợ việc tạo nên hiệu quả khả quan đối với sự nảy mầm của hạt giống, rễ và tăng trưởng cây nói chung. Những gốc tự do chứa một hoặc nhiều electron không có đôi (unpaired electrons),phản ứng rất nhạy bén và có khả năng tham gia vào nhiều phản ứng khác nhau. Hàm lượng gốc tự do trong humic có liên quan đén giai đoạn biến thành mùn của humic. Quá trình biến thành mùn càng lớn (tỉ lệ H:C thấp),thì màu của mùn càng đậm. Do đó Axit humic có hàm lượng gốc tự do lớn hơn khi so sánh với Axit fulvic có tie lệ H:C cao. Hàm lượng gốc tự do tương đối thấp cảu Axit fulvic, liên quan đến tỉ lệ H:C cao, biểu thị cho cấp độ thấp của độ đâm đặc hóa học (a low degree of chemical condensation) của những chất này. Axit humic gồm hai loại gốc tự do. Cấp đàu tiên là loại ổn định, bền vững tồn tại trong các giai đoạn lâu dài. Cấp thứ hai là loại thuận từ chuyển tiếp (transitional paramagnetic type) mang nhất thời. Mỗi loại gốc tự do có một chức năng cụ thể (ví dụ: chất xúc tác, hấp thụ ánh sáng, chất kích hoạt) trong các quá trình trao đổi chất khác nhau của các tế báo sống.