Chương 1 thành phần dinh dưỡng cây trồng (bài giảng hóa kỹ thuật)

Chương1 – Thành phần dinh dưỡng cây trồng

CHƯƠNG 1 –

THÀNH PHẦN VÀ DINH DƯỠNG CÂY TRỒNG

1.1. Thành phần hoá học của cây trồng.
Trong cây trồng có hai thành phần chính là nước và chất khô có chứa các hợp
chất vô cơ và hữu cơ. Tỉ lệ giữa lượng chất khô và nước trong cây phụ thuộc vào
trạng thái sinh lý, điều kiện canh tác, thời tiết, giống loại … và ở các bộ phận khác
nhau của một cây cũng có tỉ lệ nước và chất khô cũng khác nhau.
Bảng 1.1. Hàm lượng tương đối (%) của nước và chất khô trong các cơ quan của
một số cây trồng.
Cây trồng

Nước (%)

Chất khô (%)

Hạt lúa

85 - 88

12 – 15

Hạt ngô

78 – 82

18 – 22

Hạt lạc (đậu phụng)

12 – 15

85 – 88

Quả cà chua

94 – 96

4–6

Bèo hoa dâu

94,5

5,5

Như vậy trong đa số các cơ quan dinh dưỡng của cây trồng có chứa 85 – 95%
nước, còn chất khô chỉ có 5 -20% khối lượng. Trong hạt, khi chín lượng nước bị
giảm đi, còn lượng chất khô lại tăng lên đến 85 – 90% khối lượng chung.
Do đó, đối với những cây trồng chính có năng suất tương đối cao, có thể thu
được 20 – 60 tạ chất khô trên 1ha là sản phẩm hàng hoá. Ngoài ra, còn một lượng
lớn của thu hoạch là chất khô trong sản phẩm phụ như rễ, rơm rạ …
Cây trồng tích luỹ chất khô nhờ quá trình hút CO2 của môi trường không khí,
hút nước và chất khoáng từ đất
* Thành phần nguyên tố
Trong chất khô có rất nhiều nguyên tố hoá học. Khi nghiên cứu thành phần
chất khô của nhiều cây trồng bằng phương pháp đốt, nói chung ta thu được các
nguyên tố trong phần khí như: cacbon – 45%, oxi – 42%, hiđrô – 7%.

Như vậy, chỉ riêng 3 nguyên tố này đã chiếm gần 94% khối lượng chung của
chất khô mà cây trồng tích luỹ được nhờ quá trình hút CO2 và H2O. Còn trong phần
tro của chất khô có nhiều nguyên tố khác, nhưng chỉ chiếm khoảng 6%. Trong
nhiều trường hợp, sự tích luỹ chất khô và năng suất cây trồng lại chủ yếu phụ thuộc
vào việc cung cấp cho đất những nguyên tố có trong phần tro để cây trồng sử dụng.

Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học

2


Chương1 – Thành phần dinh dưỡng cây trồng

Qua phân tích phần tro của nhiều loại cây để xác định thành phần và bằng
kiểm tra thực nghiệm trồng cây trong dung dịch các muối vô cơ, người ta đã phát
hiện thấy có 7 nguyên tố cần thiết ngoài C, H, O, đó là N, P, K, Ca, Mg, S và Fe.
Hàm lượng các nguyên tố này trong tro tương đối cao, do đó người ta gọi chúng là
những nguyên tố đa lượng.
Ngoài 7 nguyên tố đa lượng trên, thực vật còn cần những lượng rất nhỏ các
nguyên tố Mn, B, Mo, Cu, Zn, Co, I, F với hàm lượng từ phần nghìn đến phần trăm
nghìn của chất khô. Người ta gọi những nguyên tố này là nguyên tố vi lượng.
Ngoài các nguyên tố đa lượng và vi lượng, gần đây, người ta mới phát hiện
thêm trong thực vật còn có những nguyên tố siêu vi lượng mà hàm lượng của chúng
rất nhỏ từ 10-12 đến 10-5 khối lượng chất khô. Đó là những nguyên tố như Rb, Ce,
Se, Cd, Ag, Hg, … Nếu kể tất cả các nguyên tố đa lượng, vi lượng và siêu vi lượng
thì trong cây có đến hơn một nửa số nguyên tố của bảng tuần hoàn Menđeleep.
Khi đốt thực vật, các nguyên tố Na, Mg, P, S, K, Fe, Ca, Mn và các nguyên tố
vi lượng khác có trong thành phần tro. Do đó, người ta thường gọi chúng là các
nguyên tố tro.
Thành phần nitơ và các nguyên tố tro của thực vật rất khác nhau, tuỳ thuộc vào

đặc tính sinh lý của chúng, vào tuổi cây, điều kiện canh tác và cũng không đồng
đều trong các bộ phận, các mô khác nhau. Chẳng hạn, trong lá thường có các
nguyên tố tro nhiều hơn trong thân, hạt …
Việc xác định thành phần tro của các bộ phận cây trồng cho thấy: trong tro của
các loại hạt, lượng P2O5 có thể chiếm 40 – 50%, lượng K2O: 30 – 40% và MgO: 8 –
12%. Như vậy trong các loại hạt, các oxit của 3 nguyên tố P, K, Mg chiếm đến
khoảng 90% khối lượng chung của tro.
Lượng P trong tro của rơm rạ nhỏ hơn 3 – 5 lần so với trong tro của hạt, nhưng
hàm lượng Ca và Si lại lớn hơn so với tro của hạt rất nhiều.
Trong tro các loại củ như khoai, sắn ... đặc biệt chứa nhiều K.
Trong hạt, hàm lượng N cũng cao hơn trong rơm rạ. Hàm lượng N trong củ
thấp hơn nhiều, so với hàm lượng N trong thân lá, các loại cây có củ.
Khi trồng cây ngoài đồng, cây trồng thường thiếu nitơ, phôtpho và kali. Sự
thiếu canxi, magie và lưu huỳnh thường ít thấy, còn dấu hiệu thiếu các nguyên tố vi
lượng chỉ gặp ở một vài loại đất, khi trồng những loại cây nhất định.
Người ta có thể dựa vào sự hấp thụ các nguyên tố dinh dưỡng từ đất để xác
định nhu cầu của cây trồng đối với các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho việc tạo
ra thu hoạch. Khi nghiên cứu nhu cầu của cây trồng, người ta phải tính đến toàn bộ
khối lượng thu hoạch (hạt, rơm, rạ, rễ, thân lá …) và xác định hàm lượng các
nguyên tố chính trong các bộ phận. Sau đó phải tính tổng lượng các nguyên tố
trong toàn bộ khối lượng thu hoạch.
Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học

3


Chương1 – Thành phần dinh dưỡng cây trồng

Nhu cầu của cây trồng đối với các nguyên tố dinh dưỡng thường được tính
bằng kg/ha.

Như đã nêu ở trên, lượng N và các nguyên tố khoáng chỉ chiếm một phần
tương đối nhỏ so với hàm lượng chung của các nguyên tố trong thu hoạch cây
trồng. Phần chủ yếu của thu hoạch ngoài lượng nước ra, là các chất hữu cơ chiếm
tới 80 – 90% khối lượng của chất khô thực vật. Những chất hữu cơ quan trọng
trong thành phần thu hoạch của các cây trồng phổ biến là đường, tinh bột, xenlulo,
lipit, protit. Song, sự hình thành và tích luỹ các chất hữu cơ trong thực vật chỉ có
thể đảm bảo cho cây trồng 7 nguyên tố dinh dưỡng cần thiết.
Bảng 1.2. Hàm lượng % các loại hợp chất hữu cơ trong sản phẩm cây trồng
Cây trồng

Đường

Tinh bột

Xenlulo Lipit

Protit

Các hợp chất
chứa nitơ khác

Hạt gạo

1,5

75,0-80,0

0,6

1,2

8,0-10,0

1,0

Hạt ngô

2,5

65,0

1,8

4,0

9,0

1,0

Hạt đậu trắng

4,0

45,0

3,5

1,5

22,0

2,0

Hạt đỗ tương

8,0

3,0

4,5

20,0

35,0

3,0

Củ khoai tây

1,0

16,0

1,0

0,1

1,2

1,0

46,0

30,0

Hạt lạc

gluxit = 16%

1.2. Quá trình dinh dưỡng của cây trồng
Tất cả thực vật bậc cao trong đó có cây trồng nông nghiệp đều đồng thời sống
trong 2 môi trường: đất và lớp khí quyển gần mặt đất. Nhờ lá xanh, cây trồng hút
khí CO2 từ không khí và nhờ rễ, cây trồng hút nước, các ion vô cơ và một vài chất
hữu cơ từ đất.
1.2.1. Quá trình dinh dưỡng của cây trồng trong môi trường không khí.
Trong chất khô của thực vật, trung bình có chứa 45% C và 42% O. Nguồn
cacbon và oxi đó do quá trình dinh dưỡng của cây xanh trong môi trường không khí
đã tổng hợp nên các chất hữu cơ cho thực vật.
* Quá trình quang hợp: Nhờ có lá xanh, cơ quan quan trọng của thực vật, hút
khí cacbonic và hơi nước qua khí khổng ở phiến lá. Dưới tác dụng của năng lượng
ánh sáng mặt trời và clorophin (diệp lục), lá xanh tổng hợp nên các chất hữu cơ cho
cây.
Diện tích tổng số của lá cây thường vượt quá diện tích đất mà cây chiếm từ 2070 lần, điều đó tạo nên những thuận lợi cho lá cây hấp thụ CO2 và năng lượng mặt
Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học

4


Chương1 – Thành phần dinh dưỡng cây trồng

trời. Vai trò của lá xanh được K.A. Timiriazep phát hiện: Nếu không có clorophin
của lá xanh, thực vật không thể thu được năng lượng mặt trời và do đó không tích
luỹ được năng lượng dưới dạng thế năng của thu hoạch.
Quá trình tổng hợp tiến hành ở lá xanh khi có chiếu sáng tạo nên gluxit, axit
hữu cơ, các aminoaxit và protit, được gọi là quá trình quang hợp.
Quá trình quang hợp là quá trình biến đổi năng lượng của ánh sáng mặt trời
thành hoá năng để tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ mới.
Có thể tóm tắt quá trình tổng hợp sinh khối (chất hữu cơ) theo phản ứng sau
đây :
nCO2 + 2mH2O + xNPS ...

ánh sáng

CnH2mOpNPS + mO2 + mH2O

diệp lục

sinh khối
trong đó n, 2m là số lượng phân tử tham gia vào phản ứng ;
x ,p ... là số lượng chưa biết chính xác.
Nếu khử CO2 đến hexozơ thì cần tiêu tốn 685 kcal và trong trường hợp này
phản ứng quang hợp có dạng đơn giản :
ánh sáng
6CO2 + 6H2O
C6H12O6 + 6O2 (O2 giải phóng ra là
diệp lục

của nước)

Phản ứng quang hợp có 2 giai đoạn :

- Giai đoạn thứ nhất tiến hành dưới tác dụng của ánh sáng là giai đoạn quang
phân li nước, giải phóng oxi và hình thành những hợp chất hữu cơ với sự tham gia
của hiđro trong thành phần H2O.
- Giai đoạn thứ hai xảy ra do các enzim thực hiện là giai đoạn tạo ra các hợp
chất hữu cơ.
Hàm lượng CO2 là yếu tố có ảnh hưởng đến quang hợp. Thí nghiệm của
Buossingault cho thấy: Ở điều kiện nhiệt độ không khí và ánh sáng mặt trời như
nhau, môi trường có hàm lượng CO2 cao thì qúa trình quang hợp của lá cây tạo ra
một lượng chất hữu cơ nhiều hơn so với môi trường không khí bình thường. Trong
không khí, hàm lượng CO2 có tính chất quyết định qúa trình dinh dưỡng của cây
trồng , mặc dù nó chỉ chiếm một tỉ lệ rất thấp (0,03% thể tích không khí).
1.2.2. Quá trình dinh dưỡng của cây trồng trong môi trường đất.
Trong quá trình dinh dưỡng, thực vật hút các muối vô cơ đơn giản từ đất vào
rễ. Tại đây, các muối vô cơ đơn giản chuyển lên lá để tổng hợp nhiều chất hữu cơ
tương đối phức tạp và chuyển các hợp chất này đến các cơ quan khác trong cây. Ở
lá, các ion trực tiếp tham gia vào quá trình quang hợp, hoặc tạo nên các sản phẩm
thực vật. Nhiều ion vô cơ còn tham gia vào thành phần của các enzim, mà thiếu
Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học

5


Chương1 – Thành phần dinh dưỡng cây trồng

chúng nhiều quá trình biến đổi chất cần thiết cho tế bào sống của thực vật sẽ không
thực hiện được.
Đặc biệt là nhiều cây trồng không những chỉ đồng hoá được các ion có sẵn
trong dung dịch đất mà còn tương tác một cách tích cực với tướng rắn của đất, để
chuyển các nguyên tố dinh dưỡng trong thành phần của tướng rắn thành dạng tan.
Đồng thời, cũng diễn ra việc tách các cation, anion đã được keo đất hấp phụ ra

dung dịch, cùng với các ion do sự phân huỷ các chất khoáng và mùn thành các chất
dễ tan.
Nói chung, để có thể sinh trưởng và phát triển bình thường, tất cả thực vật bậc
cao đều cần đến những nguyên tố dinh dưỡng như nhau. Song tuỳ thuộc vào đặc
tính sinh lý của các loại, các dạng thực vật khác nhau còn đòi hỏi một tỉ lệ các
nguyên tố dinh dưỡng khác nhau. Do đó, việc nghiên cứu dinh dưỡng thực vật để
phục vụ cho trồng trọt đòi hỏi không chỉ chú ý đến cơ sở chung về dinh dưỡng của
hệ rễ mà còn phải quan tâm đến những đặc tính cụ thể của các quá trình này đối với
các cây trồng, ở những điều kiện khí hậu, thổ nhưỡng nhất định của việc trồng trọt.

Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học

6