Ứng dụng của chất điều hòa sinh trưởng trong trồng trọt

Một số ứng dụng của các chất sửa điều hòa sinh trưởng trong trồng trọt như sau.

1. Kích thích sự hình thành rễ của cành giâm, cành chiết.:

Phương pháp nhân giống vô tính đối với các loại cây trồng là một phương pháp nhân giống phổ biến trong trồng trọt. Trong giâm cành và chiết cành của các loại cây như cây ăn quả, cây công nghiệp, cây cảnh, cây thuốc thường sử dụng các chất kích thích sinh trưởng. Việc sử dụng một số các chất kích thích trưởng đã nâng cao hiệu quả rõ rệt vì nó kích thích sự phân chia tế bào của mô phân sinh tượng tầng để hình thành mô sẹo (callus) rồi từ đó hình thành rễ mới. Ðể xử lý ra rễ người ta thường dùng các chất như: Axit β- indol axetic (IAA); Axit β-indol butiric (AIB); ∝-NAA; 2,4-D; 2,4,5-T... Nồng độ sử dụng tùy thuộc vào phương pháp ứng dụng, đối tượng sử dụng và mùa vụ.

2. Kích thích sinh trưởng của cây, tăng chiều cao, tăng sinh khối và tăng năng suất cây trồng:

Trong sản xuất nông nghiệp mục đích cuối cùng là nâng cao sản lượng cơ quan thu hoạch. Khi sử dụng các chất điều hòa sinh trưởng với nồng độ thấp sẽ có tác dụng kích thích sự sinh trưởng, tăng lượng chất khô dự trữ , nên làm tăng thu hoạch. Trong lĩnh vực ứng dụng này có thể sử dụng các chất như gibberellin (GA), axit -∝naphtin axêtic (∝-NAA). Ðặc biệt sử dụng GA đem lại hiệu quả cao đối với những cây lấy sợi, lấy thân lá vì nó có tác dụng lên toàn bộ cơ thể cây làm tăng chiều cao cây và chiều dài của các bộ phận của cây. Phun dung dịch GA nồng độ 20 - 50 ppm cho cây đay có thể làm tăng chiều cao gấp đôi mà chất lượng sợi đay không kém hơn. Ðối với các cây rau việc tăng sinh khối có ý nghĩa quan trọng, người ta thường phun GA cho bắp cải, rau cải các loại với nồng độ dao động trong khoảng 20 -100 ppm làm tăng năng suất rõ rệt. Xử lý GA cho cây chè có tác dụng có tác dụng làm tăng số lượng búp và số lá của chè, khi phun với nồng độ 0,01% có thể làm tăng năng suất chè lên 2 lần, trong một số trường hợp có thể tăng năng suất lên 5 lần.

Hiện nay có 2 phương pháp chính xử lý cho cành giâm và cành chiết.

- Phương pháp xử lý ở nồng độ đặc hay phương pháp xử lý nhanh. Nồng độ chất kích thích dao động từ 1.000 - 10.000 ppm. Với cành dâm thì nhúng phần gốc vào dung dịch từ 3-5 giây, rồi cắm vào giá thể. Phương pháp xử lý nồng độ đặc có hiệu quả cao hơn cả đối với hầu hết các đối tượng cành giâm và nồng độ hiệu quả cho nhiều loại đối tượng là 4.000 - 6.000 ppm. Với cành chiết thì sau khi khoanh vỏ, tẩm bông bằng dung dịch chất kích thích đặc rồi bôi lên trên chỗ khoanh vỏ, nơi sẽ xuất hiện rễ bất định. Sau đó bó bầu bằng đất ẩm. Phương pháp này có ưu điểm là hiệu quả cao vì gây nên “cái xốc sinh lý” cần cho giai đoạn đầu của sự xuất hiện rễ.

- Xử lý ở nồng độ loãng - xử lý chậm. Nồng độ chất kích thích sử dụng từ 20 - 200 ppm tùy thuộc vào loài và mức độ khó ra rễ của cành giâm. Ðối với cành giâm thì ngâm phần gốc của cành vào dung dịch từ 12 - 24 giờ, sau đó cắm vào giá thể. Với phương pháp này thì nồng độ hiệu quả là 50 - 100 ppm. Ðối với cành chiết thì trộn dung dịch vào đất bó bầu để bó bầu cho cành chiết. Ví dụ có thể dùng 2,4D để chiết nhãn với nồng độ 20ppm và chiết cam, quýt với nồng độ 10 -15ppm cho kết quả tốt. Việc xác định nồng độ và thời gian xử lý thích hợp từng loại chất điều hòa sinh trưởng trên từng loại cây trồng trong việc giâm, chiết cành cần được nghiên cứu một cách kỹ lưỡng mới cho kết quả tốt. Thời vụ giâm và chiết cành tốt nhất là vào mùa xuân sang hè (tháng 3,4,5) và mùa thu (tháng 9,10).

3. Ngăn ngừa sự rụng nụ, hoa và quả:

Ðể tăng năng suất cây trồng, bên cạnh biện pháp xúc tiến hình thành quả, cần ngăn ngừa hiện tượng rụng nụ, hoa và quả non. Nguyên nhân của hiện tượng này là khi quả sinh trưởng nhanh thì hàm lượng auxin nội sinh từ hạt không đủ để cung cấp cho quả lớn. Nếu gặp một số điều kiện bất thuận thì sự tổng hợp axit abxixic và etylen tăng nhanh làm cho sự cân bằng hormone thuận lợi cho sự rụng, tầng rời xuất hiện nhanh chóng.

Ðể ngăn chặn sự hình thành tầng rời thì phải bổ sung thêm auxin ngoại sinh. Người ta sử dụng các chất điều hòa sinh trưởng như α-NAA, GA, SADH cho cây. Nồng độ xử lý thích hợp phụ thuộc vào từng loại chất và loại cây trồng. Ðể ngăn chặn giai đoạn rụng quả non người ta phun lên hoa hoặc quả non của nho dung dịch GA với nồng độ từ 1- 20 ppm. Ðối với lê phun α-NAA với nồng độ 10 ppm hoặc SADH 1000 ppm đều có hiệu quả tốt trong việc ngăn chặn sự rụng của quả trước và lúc thu hoạch. Ðối với táo xử lý α-NAA nồng độ 20 ppm vào lúc quả có biểu hiện bắt đầu rụng thì kéo dài thời gian tồn tại của quả trên cây thêm một số ngày nữa.

4. Các chất điều hòa sinh trưởng với mục đích diệt trừ cỏ dại (herbicid):

Các chất diều hòa sinh trưởng khi sử dụng với nồng độ rất cao cũng có thể gây nên sự hủy diệt. Các chất như 2,4D; 2,4,5T; MH... cũng được sử dụng khá phổ biến vào mục đích diệt cỏ. Nguyên tắc cơ bản khi sử dụng thuốc trừ cỏ là phải quan tâm tính chọn lọc của thuốc là chỉ diệt các loại cỏ dại mà không mà không ảnh hưởng xấu đến cây trồng.

Thuốc phòng trừ cỏ dại có thể chia làm hai nhóm vô cơ và hữu cơ. Nhóm hữu cơ lại chia thành hai nhóm nhỏ: nhóm các chất không chứa nitơ và nhóm các chất chứa nitơ.

Nhóm các chất không chứa nitơ thường là dẫn xuất Cl của axit phenoxyaxetic, axit α-phenoxypropionic, axit α-phenoxybutyric, axit β-phenoxyethyl. Các đại diện của nhóm này như: 2,4-D; 2,4,5-T; ACMP... Các dẫn xuất của axit benzoic, axit phenylaxetic như: 2,3,6-ATB; 2,3,5,6- ATB... Nhóm các chất này có ảnh hưởng nghiêm trọng lên quá trình trao đổi chấttrong cây và ức chế hoạt tính của các enzyme làm cho quá trình phân chia tế bào trong mô phân sinh và sự sinh trưởng giãn của tế bào bị ngừng...

Nhóm các chất chứa nitơ như các amit, các dẫn xuất của urea, thicacbamat, dithiocacbamat, dinitrophenol... Các amit kìm hãm enzyme chứa nhóm -SH, các dẫn xuất của urea kìm hãm sự cố định CO₂ và thải O₂ ở ngoài sáng, các hợp chất chứa nitơ khác cũng vi phạm đến quá trình quang hợp và hô hấp của cây. Các loại thuốc trừ cỏ được sử dụng rất thành công cho một số loại cây trồng như lúa mì, lúa mạch, lúa gạo, cao lương, bông, cà chua, đậu tương, củ cải đường...

Người ta dùng 2,4-D để diệt cỏ hai lá mầm trong ruộng ngô, phun trước hoặc sau khi cỏ xuất hiện với các liều lượng như sau:

- Muối Na của 2,4-D:1,5 - 2 kg/ha.- Muối amôn của 2,4-D: 1,0 - 1,5 kg/ha

- Este của 2,4-D: 0,8 - 1,0 kg/ha.

Có thể kết hợp phun 2,4-D và 2,4,5-T với một số loại thuốc trừ cỏ khác có chứa nitơ để diệt cỏ gà và các loại cỏ khác trong ruộng ngô mà không ảnh hưởng đến cây trồng.

Trong một số trường hợp việc duy trì tuổi thọ và hình dạng của cỏ lại rất có ý nghĩa. Ví dụ trong lĩnh vực trang trí, để duy trì các thảm cỏ trang trí ở công viên người ta thường phun các dung dịch kìm hãm sinh trưởng. Ðặc biệt là dùng MH với liều lượng 3-6 kg/ha làm kìm hãm sinh trưởng của cỏ, duy trì thảm cỏ bền lâu, đỡ công xén mà lại nâng cao chất lượng trang trí.

5. Ðiều chỉnh sự chín của quả:

Trong thực tiễn sản xuất, việc làm quả chín nhanh và chín đồng loạt để thu hoạch cơ giới có ý nghĩa rất quan trọng. Một số các loại quả khác như chuối, cà chua...thường thu hoạch xanh để dễ vận chuyển và bảo quản được lâu, vì vậy việc điều khiển quả chín đồng loạt, có màu sắc đẹp là cần thiết. Chất được sử dụng phổ biến hiện nay để điều chỉnh sự chín của quả là ethrel ở dạng dung dịch, khi xâm nhập vào quả sẽ bị thủy phân và giải phóng ra etylen. Phun ethrel cho quả trước khi thu hoạch hai tuần với nồng độ 500 - 5000 ppm sẽ kích thích quả chín đồng loạt. Sử dụng ADHS 5000 ppm cũng có hiệu quả rõ rệt lên sự chín của quả. Xử lý ethrel để kích thích sự chín của nho với nồng độ 500 - 1000 ppm. Phun ethrel với nồng độ 100 - 500 ppm cho hồ tiêu vào thời kỳ quả bắt đầu chín sẽ làm cho quả chín nhanh. Phun ethrel với nồng độ 700 - 1400 ppm làm quả cà phê chín sớm hơn 2 - 4 tuần so với không xử lý. Sử dụng ADHS với nồng độ 1000 - 5000 ppm để xúc tiến nhanh sự chín của quả đào và anh đào.

6. Ðiều chỉnh thời gian ngủ nghỉ của các loại củ, hạt:

Sự ngủ nghỉ thường xảy ra với các loại hạt sau khi chín, các loại củ, căn hành cũng như các chồi ngủ. Nguyên nhân quyết định sự ngủ nghỉ là do các chất ức chế sinh trưởng. Trong hạt, củ, chồi đang ngủ nghỉ tích lũy một lượng lớn chất ức chế sinh trưởng mà chủ yếu là axit abxixic, đồng thời hàm lượng chất kích thích sinh trưởng giảm đến mức tối thiểu, đặc biệt là gibberellin.

Để phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ, người ta sử dụng chủ yếu GA₃. GA₃ khi xâm nhập vào các cơ quan đang ngủ nghỉ sẽ làm lệch cân bằng hormone thuận lợi cho sự nảy mầm. Khi hạt nảy mầm thì quá trình tổng hợp gibberellin diễn ra mạnh, gibberellin hoạt hóa tổng hợp các loại enzyme thủy phân cần thiết cho quá trình nảy mầm. Vì vậy muốn hạt nảy mầm thì tăng hàm lượng gibberellin trong chúng.

Ðể phá bỏ trạng thái ngủ nghỉ cho khoai tây thu hoạch vụ đông để trồng vụ xuân bằng cách xử lý GA₃ nồng độ 2 ppm cho khoai tây mới thu hoạch kết hợp với xông hơi hỗn hợp rindit hoặc CS₂ trong hầm đất kín sẽ kích thích nảy mầm trong thời gian từ 5 - 7 ngày. Ngoài ra nếu kết hợp xử lý GA₃ với xử lý nhiệt độ thấp (4 - 10^OC) thì có khả năng phá bỏ sự ngủ nghỉ của nhiều đối tượng khác nhau.

Trong kho bảo quản, nhiều trường hợp phải kéo dài thời gian ngủ nghỉ. Ðể kéo dài thời gian ngủ nghỉ củ khoai tây, người ta thường phun MH với nồng độ 200 - 500 ppm trước thu hoạch. Ðể chống tóp và chống nảy mầm của các loại củí hành, tỏi trong bảo quản, người ta có thể xử lý IPCC (Izo - Propyl - Cloro - Carbamat) với nồng độ 500 - 2000 ppm.

7. Tăng sự đậu quả và tạo quả không hạt:

Sau quá trình thụ phấn, thụ tinh thì quả bắt đầu được hình thành và sinh trưởng nhanh chóng. Sự lớn lên của quả là do sự phân chia tế bào và đặc biệt là sự giãn nhanh của tế bào trong bầu. Sự tăng kích thước, thể tích của quả một cách nhanh chóng là đặc trưng sự sinh trưởng của quả. Sự sinh trưởng nhanh chóng như vậy là do được điều chỉnh bằng phytohormone được sản sinh trong phôi hạt. Hạt được hình thành là do quá trình thụ phấn, thụ tinh xảy ra. Nếu chúng ta xử lý auxin và gibberellin ngoại sinh cho hoa trước khi thụ phấn thụ tinh thay nguồn phytohormone nội sinh từ phôi thì quả sẽ được hình thành mà không cần thụ tinh, trong trường hợp này quả sẽ không có hạt. Người ta thường dùng các chất kích thích như α-NAA, GA... phun cho hoa mới nở thì có thể loại bỏ được sự thụ phấn, thụ tinh mà quả vẫn lớn được. Vì vậy làm cho quả lớn lên nhưng không có hạt hoặc ít hạt, năng suất cao và phẩm chất tốt. Nồng độ sử dụng tùy thuộc vào các chất khác nhau và các loài khác nhau. Có thể tạo ra quả không hạt đối với nhiều đối tượng cây trồng như cà chua, nho, cam, quýt, ớt, dưa hấu, dưa chuột... Chẳng hạn phun α-NAA nồng độ 10 - 20 ppm cho cà chua, phun GA cho nho hai lần trong thời kỳ ra hoa rộ và hình thành bầu quả với nồng độ 0,01 - 0,02% (100 - 200 ppm) làm tăng kích thước và trọng lượng quả. Phun GA cho cây trồng thuộc họ cam, chanh trong giai đoạn nở hoa với nồng độ dung dịch 0,025 - 0,1% làm tăng năng suất và phẩm chất quả (vỏ mỏng, màu đẹp, hàm lượng vitamin C tăng). Với táo có thể dùng GA nồng độ 400 ppm hoặc phối hợp giữa GA (250 ppm) với auxin (10 ppm).

Việc xử lý tạo quả không hạt có ý nghĩa quan trọng trong việc làm tăng phẩm chất của quả, đặc biệt là các loại quả chứa nhiều thịt quả.

8. Ðiều chỉnh sự ra hoa của cây:

Việc sử dụng các chất điều hòa sinh trưởng để kích thích sự ra hoa sớm cũng là một trong những ứng dụng phổ biến và có hiệu quả trong trồng trọt.

Ðể cho dứa ra hoa trái vụ làm tăng thêm một vụ thu hoạch, người ta phun α-NAA với nồng độ 25 ppm hoặc bỏ 1g đất đèn (CaC2) lên nõn dứa, khi gặp mưa hoặc tưới nước đất đèn sẽ tác dụng với nước giải phóng axetylen kích thích dứa ra hoa. Táo, lê, hồng khi xử lý ADHS (Acid Dimetyl Hydrazid Sucxinic) nồng độ 500 - 5.000 ppm có tác dụng kích thích ra hoa sớm và làm tăng năng suất quả. Ðối với đu đủ phun axit benzotiazon axetic nồng độ 30 - 50 ppm sẽ ra hoa nhiều, tăng năng suất quả. Xử lý GA₃ cho cây hai năm có thể làm cho cây ra hoa vào năm đầu (xử lý cho su hào, bắp cải, xà lách).

Xử lý các chất điều hòa sinh trưởng để tăng số lượng hoa và rút ngắn thời gian ra hoa của một số loài hoa và cây cảnh. Ví dụ xử lý GA₃ cho cây hoa loa kèn với nồng độ 10 - 30 ppm làm cho cây ra hoa sớm.

9. Ðiều chỉnh giới tính của hoa:

Nhiều nghiên cứu cho thấy việc sử dụng auxin sẽ làm thay đổi tỷ lệ giữa hoa đực và hoa cái của một số loại cây. Nếu sử dụng gibberellin sẽ kích thích sự hình thành hoa đực, sự phát triển của bao phấn và hạt phấn. Còn nếu sử dụng xytokinin và ethrel sẽ kích thích hình thành hoa cái. Ở cây họ bầu bí và các cây đơn tính khác: sử dụng ethrel 50 - 250 ppm sẽ tạo nên 100% hoa cái nên đã làm tăng năng suất của các cây họ bầu bí. Trong việc sản xuất hạt lai F1 của bầu bí, người ta phun GA₃ để tạo cây mang hoàn toàn hoa đực và trồng cây chỉ mang hoa cái ở cạnh cây hoa đực và sẽ tạo quả cho hạt lai.

10. Nuôi cây mô tế bào:

Trong kỹ thuật nuôi cấy mô tế bào thì việc ứng dụng các chất điều hòa sinh trưởng là hết sức quan trọng. Hai nhóm chất được sử dụng nhiều nhất là auxin và xytokinin. Ðể nhân nhanh invitro, trong giai đoạn đầu cần phải điều khiển mô nuôi cấy phát sinh nhiều chồi để tăng hệ số nhân. Vì vậy người ta tăng nồng độ xytokinin trong môi trường nuôi cấy. Ðể tạo cây hoàn chỉnh người ta tách chồi vào cấy trong môi trường có hàm lượng auxin cao để kích thích ra rễ nhanh. Như vậy, sự cân bằng auxin/xytokinin trong môi trường nuôi cấy quy định sự phát sinh rễ hay chồi.

Các chất thuộc nhóm auxin được sử dụng là IAA, α-NAA và các chất thuộc nhóm xytokinin là kinetin, axit benzoic hoặc lấy từ dung dịch hữu cơ như nước dừa, dịch chiết nấm men...Ngoài các chất kích thích sinh trưởng và dịch hữu cơ, còn bổ sung thêm các hợp chất như đường, axít amin, lipít, một số vitamin, các nguyên tố đa và vi lượng vào môi trường nuôi cấy.

Nồng độ và tỷ lệ của các chất kích thích phụ thuộc vào các loài khác nhau, các giai đoạn nuôi cấy khác nhau...Tỷ lệ auxin/xytokinin cao thì kích thích sự ra rễ, thấp thì kích thích sự ra chồi và trung bình thì hình thành mô sẹo (callus).