Trạm Nghiên cứu Dừa, Đại học Nông nghiệp Tamil Nadu, Aliyarnagar, Tamil Nadu (642 101), Ấn Độ - Bộ phận Cải tiến Cây trồng, ICAR-CPCRI, Kasaragod
Tóm tắt
Dừa (Cocos nucifera L.) là một loại cây cọ quan trọng đóng vai trò kinh tế quan trọng ở hầu hết các quốc gia Nam Á bao gồm cả Ấn Độ. Nó chủ yếu được trồng ở các vùng ven biển và địa hình đồi núi rất dễ bị tổn thương bởi biến đổi khí hậu. Cây dừa thường phát triển tốt ở những vùng có lượng mưa hàng năm từ 1300 đến 2500 mm trở lên. Một mùa khô kéo dài đến bốn tháng có thể ảnh hưởng xấu đến cây cọ. Hạn chế này xảy ra gần đây ở các nước trồng dừa nhiều nơi. Hành vi gió mùa thất thường này đã làm cho tính bền vững của sản xuất dừa trở nên nguy hiểm. Căng thẳng hạn hán không chỉ làm giảm năng suất và còn có thể là nguyên nhân khiến cây cọ chết trong những trường hợp cực đoan. Các biện pháp quản lý hạn hán như canh tác các giống cây chịu hạn, các biện pháp bảo tồn độ ẩm của đất và các biện pháp quản lý cây trồng phải được áp dụng một cách hiệu quả để bền vững hơn về xã hội, kinh tế và môi trường dưới áp lực của biến đổi khí hậu.
Giới thiệu
An ninh lương thực toàn cầu đang bị tổn thương do dân số tăng nhanh và những thay đổi mạnh mẽ của khí hậu. Hạn hán là một trong những yếu tố hạn chế quan trọng nhất đối với năng suất cây trồng và cuối cùng là an ninh lương thực do biến đổi khí hậu. Lượng mưa giảm và mô hình mưa thay đổi đang gây ra hạn hán thường xuyên trên khắp thế giới. Hạn hán nghiêm trọng làm giảm đáng kể năng suất cây trồng thông qua các tác động tiêu cực đến sự phát triển, sinh lý và sinh sản của cây trồng. Nhiệt độ kết hợp trung bình toàn cầu của đất liền và bề mặt đại dương đã tăng 0,85°C từ năm 1880 đến năm 2012 (IPCC, 2014). Mức tăng trung bình ít nhất 0,2°C mỗi thập kỷ được dự đoán từ bây giờ trở đi. Nồng độ ngày càng tăng của khí nhà kính đang trở thành nguyên nhân chính của sự nóng lên toàn cầu. Trong 250 năm qua, người ta đã quan sát thấy nồng độ CO2 và mêtan tăng 30 và 150% (Lal, 2004; Friedlingstein et al., 2010). Những căng thẳng này hạn chế sự tăng trưởng và năng suất của cây hơn là bất kỳ yếu tố môi trường nào khác.
Thực vật phải chịu điều kiện khô hạn khi nguồn cung cấp nước cho rễ bị hạn chế hoặc lượng nước bị mất do thoát hơi nước rất cao (Anjum et al., 2011). Mức độ nghiêm trọng của thiệt hại do hạn hán gây ra nói chung là không thể dự đoán được vì nó bị chi phối bởi nhiều yếu tố bao gồm, lượng mưa, khả năng giữ ẩm của đất và mất nước do thoát hơi nước. Hạn hán cản trở sự tăng trưởng, quan hệ dinh dưỡng và nước, quang hợp, phân chia đồng hóa và cuối cùng làm giảm đáng kể năng suất cây trồng (Farooq et al., 2009b; Praba et al., 2009). Phản ứng của thực vật đối với stress khô hạn nói chung thay đổi từ loài này sang loài khác tùy thuộc vào giai đoạn phát triển của cây và các yếu tố môi trường khác.
Dừa, Cocos nucifera Linnaeus, (họ Arecaceae) là một loài thực vật nhiệt đới. Các đồn điền dừa thường nằm ở vùng đất thấp ngay trên mực nước biển. Cây gỗ cao, có thể cao tới 30 m, thân mảnh. Vì mọi bộ phận của cây dừa đều có công dụng nhất định, nên cây dừa được mô tả là 'một trong những món quà tuyệt vời nhất của Thiên nhiên dành cho con người' (Burkill, 1966). và 230 cm, nhiệt độ trung bình hàng năm là 27ºC, lượng nắng dồi dào từ 250 đến 350 Wm-2 với thời gian chiếu nắng ít nhất 120 giờ mỗi tháng. Cây dừa bị căng thẳng về độ ẩm khi tiếp xúc với bức xạ trên 265Wm-2, nhiệt độ 33ºC và thiếu hụt áp suất hơi 26 m bar.
Dừa chủ yếu được trồng nhờ nước mưa và năng suất cao hơn 50% khi được trồng ở những khu vực được tưới tiêu tốt. Dừa là loại cây trồng lâu năm, thời gian phát hoa từ đầu đến khi quả dài (khoảng 44 tháng). Thời gian trước thụ tinh khoảng 32 tháng và thời gian sau thụ tinh khoảng 12 tháng. Do đó hạn hán xảy ra ở bất kỳ giai đoạn quan trọng nào của giai đoạn phát triển chùm hoa đều ảnh hưởng đến năng suất hạt (trái). Những ảnh hưởng của hạn hán có thể được quan sát thấy trong ba năm tới. Trong những tình huống bị ảnh hưởng tồi tệ nhất, phải mất bốn năm để phục hồi. Hạn hán ở giai đoạn đầu ảnh hưởng đến sinh trưởng và dẫn đến chết cây con. Tùy thuộc vào loại đất và mức độ ẩm quan trọng của đất, áp lực nước đối với dừa khác nhau. Ở đất thịt pha cát, mức độ thiếu nước 110 mm là mức nguy hiểm mà dừa bị ảnh hưởng nhiều nhất thể hiện qua việc đóng khí khổng. Nhìn chung, cây cọ chịu thiệt hại nhiều hơn trong đất thịt pha cát đỏ so với đất đá ong thể hiện qua sức cản của khí khổng và các thành phần thế năng nước của lá.
Hạn hán tái diễn ở các khu vực trồng dừa chính, trải qua trong những thập kỷ gần đây, đã dẫn đến thiệt hại nặng nề về sản lượng và đôi khi ở những khu vực bị ảnh hưởng nghiêm trọng, cây dừa trưởng thành bị chết.
Ảnh hưởng của hạn hán đối với cây dừa
Căng thẳng hạn hán ở thực vật được đặc trưng bởi sự giảm tiềm năng nước trong lá và áp suất trương nở, đóng khí khổng, giảm sự phát triển và mở rộng của tế bào (Farooq et al., 2009) . Hạn hán làm giảm sự phát triển của thực vật bằng cách ảnh hưởng đến các chức năng sinh lý cũng như sinh hóa khác nhau như quang hợp, tổng hợp chất diệp lục, chuyển hóa chất dinh dưỡng, hấp thu và chuyển hóa sắt, hô hấp và chuyển hóa carbohydrate (Jaleel et al., 2008 và Farooq et al., 2009).
Hạn hán làm chậm hoạt động của cây trong thời gian dài, các tế bào bên ngoài trong vùng hấp thụ của rễ phát triển thành vách dày khiến nước không thể xâm nhập.
Các triệu chứng điển hình của cây dừa bị ảnh hưởng bởi hạn hán là uốn cong và gãy lá khô, phát triển kém phát triển và buồng dừa với một hoặc hai trái. Hoạt động của rễ và tốc độ thoát hơi nước cũng cho thấy những thay đổi rõ rệt.
Cơ chế hạn hán ở cây dừa
Cây dừa có khả năng chịu đựng hút nhiều độ ẩm của đất hơn từ toàn bộ cấu trúc đất nhưng chúng bảo tồn nước trong các mô bằng cách giảm tốc độ thoát hơi nước thông qua việc kiểm soát hiệu quả khí khổng. Tỷ lệ rễ: chồi ở cây con ở các giống chống chịu cao hơn so với các giống dễ nhiễm bệnh.
Sự gia tăng độ dày của lá là một trong những cơ chế và chủ yếu là do sự gia tăng kích thước tế bào nhu mô. Nó cũng liên quan đến tần suất khí khổng thấp hơn, một dấu hiệu cho thấy sự thích nghi với căng thẳng hạn hán. Các đặc điểm xeromorphic(*) như độ dày của lá tăng lên và lớp biểu bì dày được quan sát thấy ở một số giống dừa. Tăng độ dày của lá chét làm giảm tỷ lệ bề mặt bên ngoài so với thể tích của nó.
Kích thước tế bào nhu mô tăng lên cho thấy không gian/đơn vị diện tích gian bào ít hơn. Điều này có thể giúp giảm độ dẫn nước đối với lớp biểu bì, do đó làm giảm tốc độ thoát hơi nước và duy trì tiềm năng nước cao. Tần số khí khổng và chỉ số khí khổng đóng vai trò chính trong quan hệ nước của cây. Các biến thể đã được quan sát giữa các loài cao, lùn và lai liên quan đến các đặc điểm khí khổng. Cây (có biến thể) chống chịu có lá chét dày, cutin dày ở cả hai mặt, nhu mô, mô dưới lớp biểu bì và tế bào nước lớn hơn so với cây kém chống chịu. Giống dừa có lớp biểu bì dày có khả năng duy trì thế nước trong lá cao hơn. Các giống chịu hạn cũng có nhiều dạng dày hơn trên các khí quản xylem (**)trong các bó mạch và các khoang khí phụ lớn. Kích thước của tế bào biểu bì (trên và dưới) và tế bào bảo vệ có liên quan đến đặc tính chịu hạn của cây trồng. Do đó, tác động tập thể của tất cả những đặc điểm này góp phần thích ứng với căng thẳng hạn hán.
Cây dừa phản ứng với căng thẳng hạn hán về mặt điều hòa khí khổng và hàm lượng sáp trên biểu bì để duy trì tiềm năng nước của lá. Sự chênh lệch nhiệt độ của lá với không khí ảnh hưởng đến độ dẫn của khí khổng và mối quan hệ với nước vào ban ngày và do đó chủ yếu xác định sự thay đổi về hiệu quả quang hợp của dừa trong điều kiện được tưới và tưới bằng nước mưa. Lớp sáp biểu bì (ECW) tăng khoảng 3-4 lần trong mùa khô đã được quan sát thấy ở một số giống dừa lai. Tuổi sinh lý của thân và lá ảnh hưởng đến sự hình thành lớp sáp trên bề mặt lá. Cây dừa tích lũy các chất hòa tan hữu cơ như đường và axit amin trong thời kỳ căng thẳng. Người ta thấy rằng sự tích tụ của các chất hòa tan này ở nhóm có khả năng chịu đựng cao hơn so với nhóm nhạy cảm trong giai đoạn căng thẳng. Do đó điều chỉnh thẩm thấu đóng vai trò quan trọng trong cơ chế chịu hạn ở dừa. Trong điều kiện căng thẳng hạn hán, nơi mà nhu cầu bay hơi cao trong khí quyển chiếm ưu thế, các kiểu gen thể hiện khả năng thích nghi khác biệt thông qua quy định khí khổng. Nhìn chung, các loại dừa lùn có biểu hiện thoát hơi nước cao hơn các loại dừa cao và dừa lai. Tái điều chỉnh các enzyme để duy trì tính toàn vẹn của màng tế bào là một cơ chế quan trọng khác do đó cho phép các tế bào chịu được áp lực. Hạn hán được phát hiện là làm tăng hoạt động của một số enzyme nhạy cảm với stress như peroxidase, polyphenol oxidase, superoxide dismutase, acid phosphatase và L-aspartate: 2-oxoglutarate amino transferase trong cây dừa trưởng thành chịu stress trong khi hoạt động của Malic dehydrogenase (MDH) và nitrat reductase (NR) đã được cho thấy giảm. Các giống dừa chịu hạn có khả năng theo cơ chế sinh hóa ngăn chặn tác động bất lợi của hạn hán bằng cách điều hòa hoạt động của các enzym một cách thích hợp. Giống chịu hạn có tính ổn định của màng cao hơn. Các giống dừa chịu được stress được đặc trưng bởi hoạt động cao hơn của các enzym bảo vệ như SOD, catalase và peroxidase và mức độ peroxid hóa lipid thấp hơn và tính toàn vẹn của màng cao hơn.
Kích thước và số lượng tế bào, kích thước khoang dưới khí khổng, tần số khí khổng, hàm lượng và độ dày của sáp biểu bì, độ dày của lá, sức cản của khí khổng, các thành phần tiềm năng nước, độ ổn định của màng tế bào, hiệu quả sử dụng nước và mức độ hoạt động của các enzym nhặt rác là những đặc điểm giải phẫu và sinh lý thiết yếu để đánh giá căng thẳng độ ẩm trong cây dừa.
Chiến lược giảm thiểu
Phục hồi sau hạn hán nghiêm trọng là một quá trình chậm. Ở cây dừa, sự hấp thụ bình thường của rễ không bắt đầu khi bắt đầu có mưa đầu mùa.Ban đầu, các điểm phát triển của rễ phải được kích hoạt lại. Tiếp theo là sự kéo dài của rễ và hình thành một vùng hấp thụ mới. Với việc cung cấp nước trở lại, hoạt động bắt đầu trở lại và các lá và cụm hoa mới được hình thành. Trong những trường hợp cực đoan, có thể cần đến khoảng hai năm để phục hồi hoàn toàn sau một đợt hạn hán kéo dài.
Sự phát triển của các giống dừa chịu hạn đã được công nhận vào giữa những năm 1990 là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng và cấp bách. Với điều kiện khí hậu ngày càng xấu đi, nhu cầu về các giống chịu hạn đã trở nên cấp thiết.Một số nỗ lực đã được thực hiện để phát triển các giống dừa chịu hạn thông qua lai giữa các giống và giữa các giống trên toàn thế giới. Cần phát triển các giống dừa lai chịu hạn mới cho năng suất ổn định và cao hơn trong điều kiện khí hậu thay đổi và có thể được tạo ra bằng cách lai giữa bố mẹ cao chịu hạn đã chọn với bố mẹ lùn. . Tuy nhiên, việc cải thiện các đặc điểm số lượng như khả năng chịu hạn hoặc năng suất trong cây trồng thụ phấn chéo không thể đạt được thông qua chọn lọc đơn giản. Để thu thập các alen (gen) thuận lợi chịu trách nhiệm về các đặc điểm số lượng đó, cần có các kỹ thuật chọn lọc lặp lại kiểu gen kết hợp nhiều thế hệ chọn lọc, sau đó là tái tổ hợp. Rajagopal và cộng sự. (1990) đã chuẩn hóa các kỹ thuật sàng lọc các giống dừa chịu hạn bằng sáp biểu bì, tần suất khí khổng và thế năng nước của lá. West Coast Tall (WCT) và Liên bang Malaya (FMS), chịu được áp lực về nước, có lá chét dày, lớp biểu bì dày trên cả hai bề mặt và nhu mô, mô dưới da và tế bào nước lớn hơn so với những loài kém chịu đựng hơn (COD × WCT, GBGD và MYD). Cây cọ cao và cây lai cao cho thấy sức đề kháng khí khổng tương đối cao dẫn đến việc bảo tồn nước hiệu quả trong các mô, trong khi cây lùn nhạy cảm với căng thẳng và có xu hướng mất nước nhiều hơn. Rất ít kiểu gen chịu được hạn hán đã được báo cáo, viz., West Coast Tall (WCT) × WCT, Liên bang Mã Lai (FMS) và Java Giant. Ngoài WCT và FMS, PHOT, WCTxCOD, LCT, LCTxGBGD và LCTxCOD cũng được báo cáo là các kiểu gen/giống lai chịu hạn (Rajagopal et al., 2000).
Các biện pháp bảo tồn độ ẩm của đất như phủ xung quanh cây dừa bằng cách rải nguyên liệu thực vật, ví dụ: lá dừa, vỏ dừa, cây bụi có thể được thực hiện. Việc che phủ nên được tiến hành thường xuyên để đất không bị lộ ra ngoài. Nó bảo vệ đất khỏi bức xạ mặt trời trực tiếp và tác động của gió làm giảm mất nước và kiểm soát sự phát triển của cỏ dại. Chôn vỏ dừa trong rãnh gần các cây cọ sẽ rất hữu ích. Vỏ dừa có thể hấp thụ và giữ nước gấp sáu lần trọng lượng của nó. Tăng khả năng thấm của nước vào đất bằng các bậc thang, rãnh thoát nước theo đường viền và/hoặc các bờ bao theo đường viền. Xây dựng các bó cỏ trên các nếp gấp trên mặt đất nhấp nhô để tạo thành các bể nhỏ. Chúng giữ nước chảy từ vùng đất cao hơn có thể được sử dụng trong ít nhất một phần của mùa khô. Kỹ thuật này có thể được sử dụng trên nhiều đất sét và đá ong. Tưới nước cho cây con trong mùa khô dẫn đến sự hình thành nhanh chóng và tăng trưởng mạnh mẽ. Phủ rơm rạ bằng phân lá xanh như Glyricidia hoặc với các loại cây phân xanh và phân hữu cơ thích hợp khác nên được thực hiện riêng lẻ hoặc kết hợp.
Các biện pháp quản lý cây trồng bao gồm loại bỏ lá già (làm khô) để giảm thất thoát hơi nước và trồng các giống/cây lai chịu hạn có thể được thực hiện. Quản lý nước bao gồm tưới nhỏ giọt, che phủ khu vực tưới tiêu, tránh lũ lụt, tái chế nước từ sân sau và áp dụng biện pháp tưới cứu sinh 15 ngày một lần có thể làm giảm tác động của hạn hán.
Kết luận
Hạn hán là một yếu tố căng thẳng đa chiều ảnh hưởng đến thực vật ở các cấp độ khác nhau từ tế bào đến cơ quan và toàn bộ cây trồng. Hạn hán gây ra các phản ứng sinh hóa và sinh lý khác nhau ở thực vật, và nó là một trong những yếu tố môi trường bất lợi nhất đối với sự phát triển và sản xuất của thực vật. Cây dừa bị ảnh hưởng bởi cả hạn hán trong khí quyển và đất đai, vì cây cọ chủ yếu được trồng trên đất cát ven biển, đất thịt pha cát đỏ và đất đá ong. do đó, có thể ảnh hưởng xấu đến nền kinh tế của ngành dừa. Do đó, nghiên cứu về việc xác định các kiểu gen dừa chịu hạn, năng suất cao và áp dụng các biện pháp giảm thiểu khác để bảo tồn độ ẩm của đất phải được tăng cường hơn nữa. Những chiến lược này cần được chuyển giao một cách hiệu quả cho nông dân để giảm thiểu thiệt hại kinh tế xã hội của ngành dừa
Tài liệu tham khảo: Xem bản gốc
Chú thích của HH Dừa:
(*)Xerophyte là một loài thực vật có khả năng thích nghi để tồn tại trong môi trường có ít nước, chẳng hạn như sa mạc Các ví dụ phổ biến về xerophytes là xương rồng , dứa .
(**)Xylem: Mô mạch là một loại mô dẫn phức tạp, được hình thành từ nhiều loại mô và được tìm thấy trong các loại thực vật có mạch. Những thành phần chính của mô mạch là xylem (chất gỗ) và phloem (libe). Hai loại mô này vận chuyển chất lỏng và chất dinh dưỡng trong thân cây.
Mời đọc thêm
Mời xem thêm loạt bài có liên quan về hạn chế giảm năng suất dừa trong điều kiện hạn ,mặn; Khắc phục giảm năng suất dừa trong điều kiện hạn mặn.
Khắc phục giảm năng suất dừa trong điều kiện biến đổi khí hậu (hạn- mặn)
Giải pháp phát triển cây dừa bền vững, giúp nông dân trồng dừa tăng thu nhập
Các vi sinh vật có lợi trong vùng rễ đất trồng dừa theo các hệ thống cây trồng xen khác nhau.
Đánh giá: tăng năng suất trồng dừa một cách bền vững bằng cách sử dụng cây che phủ
Sử dụng cây họ đậu để cố định đạm và hạn chế cỏ dại
Hiệu quả của việc sử dụng phân hữu cơ trong đất bị ảnh hưởng do muối
