Dinh dưỡng vi lượng: Bo (B)

Bo (Boron - B) là một trong những nguyên tố vi lượng thiết yếu cho sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Mặc dù cây chỉ cần một lượng rất nhỏ, nhưng bo có vai trò không thể thay thế và nếu thiếu hụt sẽ gây ra những thiệt hại nghiêm trọng đến năng suất và chất lượng nông sản.

Vai trò và tầm quan trọng đối với thực vật nói chung

Vai trò được xác định rõ ràng nhất của bo là trong việc duy trì tính toàn vẹn cấu trúc của thành tế bào sơ cấp. Bo tạo liên kết chéo borate-diester với các gốc apiosyl của hai phân tử Rhamnogalacturonan-II (RG-II), một polysaccharide pectin quan trọng. Liên kết chéo này rất quan trọng đối với độ bền, sự ổn định và độ xốp của thành tế bào. Bo tham gia vào việc hình thành cấu trúc màng tế bào và thành tế bào. Điều này giúp củng cố cấu trúc tế bào.

Thông qua việc ảnh hưởng đến đặc tính của vách tế bào, bo trở nên thiết yếu cho quá trình phân chia tế bào, biệt hóa tế bào và kéo dài tế bào. Nó đảm bảo hoạt động bình thường của các mô phân sinh, vốn là trung tâm của sự sinh trưởng ở đỉnh chồi và đầu rễ. Sự thiếu hụt bo làm suy yếu cấu trúc vách tế bào, dẫn đến các tế bào mới hình thành không ổn định, ảnh hưởng đến sự phát triển của toàn bộ cây.

Bo có vai trò quan trọng trong việc vận chuyển các sản phẩm quang hợp, chủ yếu là đường (ví dụ, sucrose), từ lá (nơi sản xuất) đến các cơ quan đang sinh trưởng mạnh hoặc các cơ quan dự trữ như rễ, quả, hạt. Quá trình này cung cấp năng lượng và nguyên liệu cho sự tổng hợp các hợp chất khác. Bo cần thiết cho quá trình tổng hợp protein, hình thành axit nucleic (DNA, RNA), và quá trình phân chia tế bào. Bo ảnh hưởng đến sự tổng hợp và hoạt động của các hormone thực vật và nhiều loại enzyme, qua đó điều chỉnh các quá trình sinh trưởng và phát triển của cây.

Ở cấp độ toàn cây, bo cần thiết cho sức sống của hạt phấn, quá trình nảy mầm của hạt phấn trên đầu nhụy và sự phát triển, kéo dài của ống phấn xuyên qua vòi nhụy để đến túi phôi, hoàn thành quá trình thụ tinh. Cung cấp đủ bo là điều kiện tiên quyết cho sự phát triển bình thường của hoa, quá trình thụ tinh thành công, từ đó tăng tỷ lệ đậu quả, giảm rụng quả non và đảm bảo sự phát triển bình thường của hạt.

Bo có tương tác đáng kể với các chất dinh dưỡng khác, đặc biệt là canxi. Nó có thể đẩy mạnh sự hấp thu và sử dụng canxi, đồng thời điều chỉnh tỷ lệ K/Ca trong cây. Thiếu bo cũng có thể ảnh hưởng đến sự hấp thu lân, kẽm và mangan.

Cung cấp đủ bo có thể cải thiện khả năng chống chịu của cây đối với các điều kiện môi trường bất lợi như hạn hán, nóng, lạnh và độ mặn cao. Điều này có thể liên quan đến vai trò của bo trong việc duy trì tính toàn vẹn của vách tế bào, chức năng màng và trao đổi chất chống oxy hóa.

Các giai đoạn sinh trưởng và nhu cầu bo

Nhu cầu về bo của cây trồng không đồng đều trong suốt chu kỳ sống mà thay đổi tùy theo giai đoạn sinh trưởng và phát triển. Hiểu rõ sự biến động này giúp xác định thời điểm bón bo hợp lý để đạt hiệu quả tối ưu. Hàm lượng bo trong mô thực vật thấp, thường từ 20-100 mg/kg chất khô.

Do vai trò liên tục trong quá trình phân chia tế bào, tổng hợp vách tế bào và duy trì chức năng màng, bo là nguyên tố thiết yếu ở tất cả các giai đoạn sinh trưởng của cây, từ khi hạt nảy mầm cho đến khi cây trưởng thành và thu hoạch. Mặc dù cần thiết liên tục, có những giai đoạn cây trồng đòi hỏi lượng Bo cao hơn hẳn để đáp ứng nhu cầu phát triển đặc thù.

Trong giai đoạn đầu đời, cây non tập trung vào việc phân chia và biệt hóa tế bào nhanh chóng để hình thành rễ, thân, lá. Vai trò của Bo trong việc xây dựng vách tế bào và hoạt động của mô phân sinh là cực kỳ quan trọng trong giai đoạn này.

Cây có nhu cầu bo cao nhất ở giai đoạn cây ra hoa, thụ phấn. Bo đóng vai trò quyết định đối với sự phát triển của hoa, sức sống của hạt phấn, quá trình nảy mầm hạt phấn và sự tăng trưởng của ống phấn, tất cả đều ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng đậu quả và hình thành hạt sau này. Sau khi thụ phấn và thụ tinh thành công, bo tiếp tục đóng vai trò quan trọng cho sự phân chia và giãn nở tế bào trong quá trình phát triển của quả. Đồng thời, bo tham gia vận chuyển đường đến quả và hạt đang phát triển, ảnh hưởng đến kích thước, chất lượng và ngăn ngừa các rối loạn sinh lý của quả.

Dấu hiệu nhận biết khi cây trồng thiếu hoặc thừa bo

Khả năng nhận biết chính xác tình trạng bo trong cây trồng, dù là thiếu hụt hay dư thừa, là một kỹ năng thiết yếu để quản lý hiệu quả nguyên tố vi lượng này.

Dấu hiệu cây thiếu bo

Do bo rất kém di động trong cây (không thể di chuyển từ lá già đến lá non), nên triệu chứng thiếu bo luôn xuất hiện ở các bộ phận non nhất của cây (đỉnh sinh trưởng, lá non, hoa, quả non). Cây sinh trưởng còi cọc, đỉnh sinh trưởng (chồi ngọn) bị chết hoặc khô dần, dẫn đến hiện tượng cây mọc nhiều chồi bên tạo dạng bụi hoặc hình hoa thị. Lá non thường nhỏ, mất màu, biến dạng (xoắn, cong queo, nhăn nheo, dày lên, giòn), đôi khi mép lá không đều, gân lá sưng lên. Giảm ra hoa, hoa bị rụng hoặc thui chột. Sức sống hạt phấn kém, thụ tinh kém, dẫn đến tỷ lệ đậu quả thấp. Quả non biến dạng, dễ bị rụng. Thân và cuống lá có thể giòn, dễ gãy, xuất hiện các vết nứt, rạn.

Dấu hiệu thừa bo

Do khoảng cách giữa thiếu và thừa bo rất hẹp, ngộ độc bo cũng là một vấn đề cần lưu ý. Ngộ độc bo có thể gây hại nghiêm trọng hơn cả thiếu bo. Tình trạng này thường xảy ra ở các vùng khô hạn, bán khô hạn, đất nhiễm mặn và bón thừa phân bo. Lá bị vàng, xuất hiện các đốm hoại tử, cháy xém ở đầu lá và mép lá của các lá già, sau đó lan dần vào trong. Chồi ngọn có thể bị chết khô trong trường hợp ngộ độc nặng.

Hấp thụ dinh dưỡng bo

Trong dung dịch đất, Bo tồn tại chủ yếu dưới dạng axít boric không phân ly (H₃BO₃) và anion borate⁻. Cây trồng chủ yếu hấp thu bo dưới dạng axít boric, đặc biệt là trong đất có pH từ axit đến trung tính (pH <7). Trong đất kiềm (pH >7), anion borate⁻ trở nên phổ biến hơn, nhưng axít boric vẫn được xem là dạng chính cho sự hấp thu thụ động.

Khi nồng độ bo trong dung dịch đất ở mức đủ cao, H₃BO₃, do là phân tử nhỏ, không mang điện, có thể khuếch tán thụ động qua lớp lipid kép của màng sinh chất tế bào rễ. Bo di chuyển vào rễ cây một cách thụ động theo dòng nước. Khi đất bị khô hạn, dòng nước ngừng chảy và cây gần như không thể hấp thu được bo.

Trong điều kiện thiếu bo, sự hấp thu được tăng cường nhờ các kênh protein. Các Nodulin 26-like intrinsic proteins (NIPs) có thể hoạt động như các kênh dẫn truyền H₃BO₃, tạo điều kiện cho sự di chuyển của nó qua màng. Một số protein BOR lại đóng vai trò quan trọng trong việc hấp thu hiệu quả bo từ đất vào trụ giữa (để tải vào mạch gỗ) thông qua việc trung gian vận chuyển có hướng.

Bo không phải là kim loại và được cây hấp thu chủ yếu dưới dạng phân tử trung hòa về điện là axit boric (H₃BO₃). Chính vì không mang điện tích, cách tương tác của nó cũng khác biệt, ít bị cạnh tranh trực tiếp tại các vị trí hấp thu mà phụ thuộc nhiều vào các yếu tố khác.

Bo nổi tiếng với các mối quan hệ hỗ trợ, đặc biệt là với canxi, được mệnh danh là "bộ đôi cấu trúc", giải quyết các vấn đề liên quan đến cấu trúc yếu như chồi non biến dạng, rụng hoa/quả non, nứt quả, thối đít quả. Bo và kali cùng tham gia vào quá trình vận chuyển đường và tinh bột. Cung cấp cân đối bo và kali giúp quả ngọt hơn, củ to hơn và hạt chắc mẩy hơn. Cây đủ bo sẽ tận dụng đạm tốt hơn để phát triển các chồi non, lá mới khỏe mạnh. Khi bón thúc đạm liều cao, cần đảm bảo cung cấp đủ bo để cây phát triển cân đối, tránh tình trạng chồi non yếu, biến dạng.

Nguồn cung cấp bo

Một nghiên cứu cho thấy khi bo được bón vào đất, chỉ khoảng 10% được cây hấp thu, 30-40% tồn đọng trong đất và 50% bị rửa trôi. Điều này cho thấy sự kém hiệu quả của việc bón bo vào đất và ủng hộ việc sử dụng phun qua lá để cây hấp thu trực tiếp.

Borax Pentahydrate (Na₂B₄O₇.5H₂O, hàn the) với 14,5% B, được sử dụng để bón vào đất và đôi khi phun qua lá hoặc xử lý hạt giống.

Axít boric không phân ly (H₃BO₃) với 17.5% B, độ hòa tan cao, thích hợp cho phun qua lá và bón phân dạng lỏng. Phân axit boric có thể được sử dụng để phun lên lá với nồng độ 0,03-0,05%.

Solubor (Na₂B₈O₁₃.4H₂O) với 20,5% B, rất dễ hòa tan, có thể pha phun qua lá và gia công phân bón dạng lỏng.

Các công nghệ sản xuất phân bo qua lá bao gồm EDTA, ethanolamine, axít gluconic, lignosulfonate, và chelate hóa axít amin, trong đó dạng axít amin thường hiệu quả nhất.

Quản lý dinh dưỡng bo bền vững

Sự tương tác giữa pH đất, tính hữu dụng của Bo và hiện tượng rửa trôi tạo thành một tam giác phức tạp trong quản lý. Bo hữu dụng tối ưu trong đất hơi axit (pH 5-7). Tuy nhiên, bo lại dễ bị rửa trôi, đặc biệt là ở đất cát. Điều kiện kiềm làm giảm tính hữu dụng do tăng cường sự hấp phụ. Nhiều loại đất nhiệt đới, bao gồm cả ở Việt Nam, có thể có tính axit. Mặc dù khoảng pH này tốt cho độ hòa tan của Bo, nó cũng có thể làm tăng khả năng rửa trôi nếu thoát nước tốt và kết cấu đất thô. Nếu đất được bón vôi để tăng pH (ví dụ, để cải thiện tính hữu dụng của các chất dinh dưỡng khác như P hoặc Mo, hoặc để giảm độc tính của Al), điều này có thể vô tình làm giảm tính hữu dụng của bo bằng cách tăng sự hấp phụ của nó. Điều này tạo ra một thách thức quản lý phức tạp. Do đó, quản lý pH đất phải tính đến tác động của nó đối với bo. Ở đất axit dễ rửa trôi, việc chia nhỏ các lần bón bo hoặc sử dụng các dạng tan chậm có thể có lợi. Ở đất kiềm, phun bo qua lá có thể hiệu quả hơn bón đất. Cải thiện chất hữu cơ trong đất có thể giúp đệm pH và cải thiện khả năng giữ bo.

Các muối bo cơ bản như borax và axít boric có hiệu quả nhưng có những hạn chế (nguy cơ ngộ độc nếu sử dụng sai, thất thoát do rửa trôi khi bón đất, nguy cơ cháy lá khi phun qua lá nếu nồng độ quá cao). Bo chelate hoặc tạo phức hữu cơ nhằm mục đích cải thiện hiệu quả hấp thu và an toàn cho cây trồng, đặc biệt là khi phun qua lá. Thành phần hữu cơ cũng có thể mang lại những lợi ích bổ sung.

Kết luận

Bo, mặc dù là một nguyên tố vi lượng, đóng vai trò hoàn toàn thiết yếu đối với sự sinh trưởng, phát triển và sinh sản của cây trồng. Các chức năng độc đáo của bo trong cấu trúc thành tế bào, chức năng màng tế bào, trao đổi carbohydrate và quá trình sinh sản là không thể thay thế. Điều quan trọng cần nhấn mạnh là khoảng cách giữa mức thiếu hụt và ngộ độc bo rất hẹp, đòi hỏi sự quản lý cẩn trọng và chính xác.

Để đảm bảo cây trồng nhận đủ bo và phát huy tối đa tiềm năng, cần áp dụng các biện pháp quản lý khoa học. Điều này bao gồm việc hiểu rõ nhu cầu bo theo từng loại cây và các giai đoạn sinh trưởng quan trọng, xác định chính xác tình trạng bo. Lựa chọn loại phân bón bo và phương pháp bón phù hợp với điều kiện cụ thể là yếu tố then chốt. Quan trọng hơn cả, quản lý bo cần được tích hợp trong một chiến lược quản lý dinh dưỡng tổng hợp (INM) và các biện pháp cải thiện sức khỏe đất toàn diện.