Khi phân tích thành phần của thực vật, người ta đã tìm ra sự có mặt của khoảng 60 nguyên tố hóa học. Tuy nhiên, chỉ một số nguyên tố là tối cần thiết cho cây trồng. Các nguyên tố này được chia thành 3 nhóm dựa vào nhu cầu của cây trồng như sau:

• Các nguyên tố đa lượng gồm: Nitơ (N), Photpho (P) và Kali (K)
• Các nguyên tố trung lượng gồm: Magie (Mg), Canxi (Ca), Lưu huỳnh (S) và Silic (Si)
• Các nguyên tố vi lượng gồm: Mangan (Mn), Kẽm (Zn), Đồng (Cu), Molipden (M), Bo (B), Sắt (Fe)

1 . Nitơ (N): Nitơ trong cây chiếm từ 1-3% trọng lượng chất khô và có vai trò quan trọng bậc nhất đối với cây trồng, thiếu N, cây không thể sống được.

• Vai trò của N đối với thực vật.

– Nitơ có mặt trong rất nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng, có vai trò quyết định trong quá trình trao đổi chất và năng lượng cũng như các hoạt động sinh lý của cây.

– N tham gia cấu tạo Protein – là thành phần cấu trúc quan trọng của chất nguyên sinh và các enzim.

– N tham gia cấu tạo acid nucleic – nhân của tế bào, là vật chất quyết định tính di truyền của thực vật.

– N còn là thành phần của diệp lục, tổng hợp các hợp chất hữu cơ của cơ thể thực vật.

– N là thành phần của các vitamin quan trọng như: B1, B2, B6…

Với những vai trò quan trọng trên, N quyết định toàn bộ sự sống cũng như năng suất của cây trồng. Tuy nhiên, N cũng có tác dụng hai mặt đến cây trồng. Nếu thừa hoặc thiếu N đều gây hại đến cây.

• Các dạng N cây hấp thụ: Cây hấp thu nguồn N chủ yếu trong đất dưới hai dạng muối amon (NH4+) và muối Nitrate (NO3-)

– Đạm Amon (NH4+): được cây hấp thu dưới dạng các muối. Ở thể tự do NH3 gây độc cho cây. Những cây có hàm lượng gluxit cao (Tỷ lệ C/N cao) thường có khả năng hút nhiêu NH4+. Ngoài ra, pH của môi trường cũng ảnh hưởng đến khả năng hút đạm amon của cây. Ở môi trường pH từ trung tính đến kiềm, cây ưu tiến hút mạnh đạm amon. Vì vậy, nhưng ion làm thây đổi môi trường pH như Ca2+ cũng làm thây đổi khả năng hút các loại đạm của cây

– Đạm Nitrate (NO3-): Đây là muối có tính kiềm nên khi cây hút đạm dưới dạng Nitrate sẽ để lại nhiều gốc kiềm trong đất (Muối amon là muối chua sinh lý). Trong môi trường pH thấp có tính acid, cây sẽ ưu tiên hút đạm NO3- nhiều hơn

– Ngoài ra, sự hấp thu đạm Amon hay đạm Nitrate còn phụ thuộc từng loại cây. Cả 2 loại muối trên đều gây mất cân bằng pH trong đất. Riêng muối NH4NO3 là muối trung tính nên ít ảnh hưởng đến pH đất và được cây trồng hấp thu dễ dàng.

• Biểu hiện của cây trồng đối với N:

– Khi thiếu N, cây sinh trưởng phát triển kém, còi cọc, diệp lục không hình thành, lá chuyển màu vàng, nhỏ, đẻ nhánh và phân cành kém, hoạt động quang hợp và tích lũy giảm sút nghiêm trọng, dẫn tới suy giảm năng suất. Triệu chứng thiếu N biểu hiện ở các lá già trước

– Thừa N sẽ làm cây sinh trưởng quá mạnh, do thân lá tăng trưởng nhanh mà mô cơ giới kém hình thành nên cây rất yếu, dễ lốp đổ, dễ bị sâu bệnh tấn công. Ngoài ra sự dư thừa N trong sản phẩm cây trồng (đặc biệt là rau xanh) còn gây tác hại lớn tới sức khỏe con người. Nếu N dư thừa ở dạng NO3- thì khi vào dạ dày, chúng sẽ vào ruột non và mạch máu, sẽ chuyển hemoglobin (của máu) thành dạng met-hemoglobin, làm mất khả năng vận chuyển oxy của tế bào. Còn nếu ở dạng NO2- chúng sẽ kết hợp với axit amin thứ cấp tạo thành chất Nitrosamine – là một chất gây ung thư rất mạnh.

2. Photpho (P):

Photpho cần cho tất cả các loại cây trồng nhưng rõ rệt nhất là với cây họ đậu vì ngoài khả năng tham gia trực tiếp vào các quá trình sống của cây, chúng còn thúc đẩy khả năng cố định đạm của vi sinh vật cộng sinh.

• Vai trò sinh lý của phospho:

– Là thành phần của chất nguyên sinh và nhân tế bào, có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình phân chia tế bào, ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và lớn lên của cây trồng. Các bộ phận non, có mô phân sinh hoạt động mạnh luôn có nhu cầu P cao.

– Là thành phân của chất nguyên sinh nên ảnh hưởng lến đến tính thấm của tế bào, ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ dinh dưỡng cũng như khả năng chống chịu của cây. P làm tăng tính chịu lạnh cho cây, thúc đẩy sự phát triển của bộ rễ và các mô phân sinh.

– Tham gia xây dựng nên ADP, ATP là những hợp chất giàu năng lượng sinh học của tế bào, ảnh hưởng đến các quá trình sinh học của cây trồng như: hô hấp, quang hợp, hút nước và muối khoáng…

• Các dạng phospho cây sử dụng:

– Cây hút phospho dưới dạng muối của acid octophosphoric và pyrophosphoric cũng như các hợp chất hữu cơ có chứa phospho.

– Trong thời kỳ sinh trưởng, P phân bố tương đối đồng dều ở các bộ phận của cây. Khi chuyển sang thời kycf phát dục, P được phân bố lại và tập trung chủ yếu ở các bộ phận sinh thực.

• Biểu hiện của cây trồng đối với P:

– Khi thiếu P, lá cây ban đầu có màu xanh đậm, sau chuyển màu vàng, hiện tượng này bắt đầu từ các lá phía dưới trước, và từ mép lá vào trong. Cây lúa thiếu P làm lá nhỏ, hẹp, đẻ nhánh ít, trỗ bông chậm, chín kéo dài, nhiều hạt xanh, hạt lép. Cây ngô thiếu P sinh trưởng chậm, lá có màu lục rồi chuyển màu huyết dụ.
– Thừa P không có biểu hiện gây hại như thừa N vì P thuộc loại nguyên tố linh động, nó có khả năng vận chuyển từ cơ quan già sang cơ quan còn non.

3. Kali (K):

Kali cần thiết cho mọi loại cây trồng, nhưng quan trọng nhất đối với nhóm cây chứa nhiều đường hay tinh bột như lúa, ngô, mía, khoai tây … Bón K sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng P.

• Vai trò sinh lý của K:

– Có ảnh hướng lớn đến sự trao đổi gluxit. K thúc đẩy quá trình trao đổi, vận chuyển và chuyển hóa gluxit trong cây, do đó giúp cây cứng, khõe, hạn chế đổ ngã.

– K ảnh hưởng sâu sắc đến trạng thái nguyên sinh chất, K làm tăng độ thủy hóa của nguyên sinh chất tế bào, giảm độ nhớt, tăng khả năng giữ nước cho tế bào. Vì vậy, K làm tăng tính chịu rét và tính chống bệnh của cây.

– Thúc đảy sự tổng hợp các vitamin.

– Thúc đảy quá trình hô hấp và ảnh hưởng đến hoạt động của các enzim: amilaza, saccaraza…thúc đảy quá trình tổng hợp đường và quá trình chín của cây.

– Kali còn thúc đảy quá trình hấp thu sắt của cây.

• Các dạng Kali cây hấp thu:

– Cây hấp thụ Kali dưới dạng các dạng muối đơn giãn như muối nitrate, muối clorua, muối sulfat, muối cacbonat.

• Biểu hiện cây trồng đối với Kali:

– Biểu hiện rất rõ khi thiếu K là lá hẹp, ngắn, xuất hiện các chấm đỏ, lá dễ héo rũ và khô. Khi thiếu Kali nặng, lá bị cháy từ chóp lá và mép là vào. Triệu chứng xuất hiện trên các lá già trước.

– Cây lúa thiếu K sinh trưởng kém, trỗ sớm, chín sớm, nhiều hạt lép lửng, mép lá về phía đỉnh biến vàng. Ngô thiếu K làm đốt ngắn, mép lá nhạt dần sau chuyển màu huyết dụ, lá có gợn sóng. Điều đặc biệt là K có vai trò quan trọng trong việc tạo lập tính chống chịu của cây trồng với điều kiện bất thuận (hạn, rét) cũng như tính kháng sâu bệnh, vì vậy nếu thiếu K sẽ làm những chức năng này suy giảm đi.

• Các loại cây lấy củ rất cần đến nguyên tố Kali.

4. Lưu huỳnh (S):

– Lưu huỳnh tham gia trong thành phần protein, axit amin (Xistein, Xistin, Metionin), vitamin, có vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi lipit và sự hô hấp của cây.

– Cây hút lưu huỳnh chủ yếu dưới dạng  SO4­2- , các dạng SO2 hay H2­S không những cây không hấp thu được mà còn gây độc cho cây.
– Biểu hiện đặc Tr.ưng khi cây thiếu S cũng có hiện tượng vàng lá như khi thiếu N, tuy nhiên khác với thiếu N là hiện tượng vàng lá xuất hiện ở các lá non trước các lá trưởng thành và lá già. Khi cây thiếu S, gân lá chuyển vàng trong khi phần thịt lá vẫn còn xanh, sau đó mới chuyển vàng. Kèm theo những tổn thương trước hết ở phần ngọn và lá non, cộng với sự xuất hiện các vết chấm đỏ trên lá do mô tế bào chết.

5. Canxi (Ca):

– Canxi có vai trò quan trọng trong việc hình thành tế bào, hình thành các mô cơ quan của cây. Chúng có ý nghĩa quan trọng trong việc trung hòa độ chua của đất cũng như việc khử độc do sự có mặt của các cation (Na+, Al3+ …) trong nguyên sinh chất của tế bào. Cùng với P, Ca là nguyên tố hàng đầu để tăng năng suất và chất lượng cây họ đậu.

– Cây hút canxi ở dạng ion Ca2+ .Ca có nhiều ở các bộ phận của cây ở trên mặt đất và tập trung chủ yếu ở các bộ phận già. Ở cấp độ tế bào, Canxi tập trung nhiều ở vỏ tế bào dưới dạng pectat canxi.

– Khi thiếu Ca thì đỉnh sinh trưởng và chóp rễ bị ảnh hưởng nghiêm trọng do các mô phân sinh ngừng phân chia, sinh trưởng bị ức chế. Triệu chứng đặc trưng của cây thiếu Ca là các lá mới ra bị dị dạng, chóp lá uốn câu, rễ kém phát triển, ngắn, hóa nhầy và chết. Ca là chất không di động trong cây nên biểu hiện thiếu Ca thường thể hiện ở các lá non trước.

– Cây họ đậu và cây lấy đường rất cần đến canxi.

6. Magiê (Mg):

– Magiê là thành phần quan trọng của phân tử diệp lục nên nó quyết định hoạt động quang hợp của cây. Đây cũng là chất hoạt hóa của nhiều enzym rất quan trọng đối với quá trình hô hấp và trao đổi chất của cây. Mg rất cần đối với các cây ngắn ngày như lúa, ngô, đậu, khoai tây… Mg sẽ làm tăng hàm lượng tinh bột trong sản phẩm.

– Cây magie dưới dạng ion Mg2+.Magie trong cây tập trung nhiều ở các bộ phận non.

– Thiếu Mg làm chậm quá trình ra hoa, cây thường bị vàng lá do thiếu diệp lục. Triệu chứng điển hình là các gân lá còn xanh trong khi phần thịt lá đã biến vàng. Xuất hiện các mô hoại tử thường từ các lá phía dưới, lá trưởng thành lên lá non, vì Mg là nguyên tố linh động, cây có thể dùng lại từ các lá già.

7. Silic (Si):

– Silic giúp tăng cường độ cứng cho thân cây, ngăn ngừa sâu bệnh và côn trùng gây hại.

– Giúp bảo vệ đất do sử dụng các hóa chất. Tăng cường độ màu mỡ cho đất và có khả năng giữ nước tốt. Giúp cân bằng và nâng cao lượng khoáng chất trong đất để cây trồng hấp thụ.

– Silic đặc biệt cần thiết đối với các loại cây lương thực, mía và cây lấy sợi.

8. Sắt (Fe):

– Vai trò quan trọng nhất của sắt là hoạt hóa các enzym của quá trình quang hợp và hô hấp. Nó không tham gia vào thành phần diệp lục nhưng có ảnh hưởng quyết định tới sự tổng hợp diệp lục trong cây. Hàm lượng sắt trong lá cây có quan hệ mật thiết đến hàm lượng diệp lục trong chúng.
– Sự thiếu hụt Fe thường xảy ra trên nền đất có đá vôi, đất bón nhiều lân, vôi và có pH cao. Lá cây thiếu sắt sẽ chuyển từ màu xanh sang vàng hay trắng ở phần thịt lá, trong khi gân lá vẫn còn xanh. Triệu chứng thiếu sắt xuất hiện trước hết ở các lá non, sau đến lá già, vì Fe không di động từ lá già về lá non.

9. Mangan (Mn):

– Mn là nguyên tố hoạt hóa rất nhiều enzym của các quá trình quang hợp, hô hấp và cố định nitơ phân tử.
– Triệu chứng điển hình khi cây thiếu Mn là phần gân lá và mạch dẫn biến vàng, nhìn toàn bộ lá có màu xanh sáng, về sau xuất hiện các đốm vàng ở phần thịt lá và phát triển thành các vết hoại tử trên lá. Nếu thiếu nghiêm trọng sẽ gây khô và chết lá. Triệu chứng thiếu Mn có thể biểu hiện ở lá già hay lá non tùy theo từng loại cây.

10. Đồng (Cu):

– Đồng là nguyên tố hoạt hóa nhiều enzym của quá trình tổng hợp protein, axit nucleic và dinh dưỡng nitơ của cây.
– Hiện tượng thiếu đồng thường xảy ra trên những vùng đất đầm lây, ruộng lầy thụt. Cây trồng thiếu đồng thường hay có hiện tượng chảy gôm (rất hay xảy ra ở cây ăn quả), kèm theo các vết hoại tử trên lá hay quả. Với cây họ hòa thảo, nếu thiếu đồng sẽ làm mất màu xanh ở phần ngọn lá.

11. Bo (B):

– B là một trong những nguyên tố vi lượng có hiệu quả nhất với cây trồng. B tác động trực tiếp đến quá trình phân hóa tế bào, trao đổi hocmon, trao đổi N, nước và chất khoáng khác, ảnh hưởng rõ rệt nhất của B là tới mô phân sinh ở đỉnh sinh trưởng và quá trình phân hóa hoa, thụ phấn, thụ tinh, hình thành quả.
– Khi thiếu B thì chồi ngọn, đỉnh sinh trưởng bị chết, các chồi bên cũng thui dần, hoa không hình thành, tỷ lệ đậu quả kém, quả dễ rụng, rễ sinh trưởng kém, lá bị dày lên. Triệu chứng thiếu B thường biểu hiện hiện ở các bộ phận non trước.

12. Molypden (Mo):

– Mo có vai trò rất quan trọng trong việc trao đổi nitơ, tổng hợp Vitamin C và hình thành lục lạp của cây.

– Thiếu Mo sẽ ức chế dinh dưỡng đạm của cây trồng nói chung

– Mo đặc biệt của các cây họ đậu vì nó xúc tác cho quá trình cố định N của vi khuẩn nốt sần.

13. Kẽm (Zn):

– Zn tham gia hoạt hóa khoảng 70 enzym của nhiều hoạt động sinh lý, sinh hóa của cây.

– Cây thiếu kẽm lá sẽ cuộn tròn, gân lá xuất hiện những đốm vằn, lá trở nên dày, cuống lá trở nên ngắn, nhỏ và xoăn, đốt ngắn và biến dạng.

– Thiếu Zn sẽ gây rối loạn trao đổi auxin nên ức chế sinh trưởng.

– Bón phân chứa kẽm làm tăng khả năng hút K, Si, Mn, và Mo và tăng khả năng chống bệnh do nấm Phytopthora gây hại cho cây trồng.

– Thiếu kẽm thường xẫy ra trên các loại đất có pH kiềm, bón nhiều lân và vôi