Chất điều hòa sinh trưởng thực vật (PGR) là các hợp chất tự nhiên hoặc tổng hợp, khi sử dụng với lượng nhỏ sẽ làm thay đổi sự sinh trưởng, phát triển và các quá trình sinh lý của thực vật. Không giống như phân bón cung cấp chất dinh dưỡng, PGR hoạt động như các sứ giả hóa học báo hiệu cho cây thay đổi mô hình phát triển của chính nó - tăng tốc, làm chậm cây, chuyển năng lượng từ lá sang quả hoặc kích hoạt các quá trình như ra hoa và chín vào thời điểm phù hợp với người trồng. Đặc điểm chính của PGR là chúng hoạt động ở nồng độ rất thấp, thường ở phạm vi-trên-triệu và tác dụng của chúng phụ thuộc nhiều vào thời gian, liều lượng, loài cây trồng và thậm chí cả giai đoạn tăng trưởng cụ thể mà chúng được áp dụng. Nếu được sử dụng đúng cách, chúng là một trong những công cụ-hiệu quả nhất về mặt chi phí trong nông nghiệp hiện đại; sử dụng không đúng -, sai liều lượng, sai thời điểm hoặc sai vụ mùa - chúng có thể gây ra thiệt hại nghiêm trọng, từ quả bị biến dạng đến mất mùa hoàn toàn. Yêu cầu về độ chính xác đó là lý do tại sao việc hiểu rõ các lớp chính và vai trò cụ thể của chúng là điều cần thiết trước khi đưa chúng vào chương trình thực địa.
Các lớp học chính và vai trò của chúng
Có năm nhóm hormone thực vật cổ điển và hầu hết các PGR thương mại đều thuộc một trong các loại này hoặc thuộc nhóm chất làm chậm tăng trưởng có liên quan. Các auxin, chẳng hạn như axit indole-3-axetic (IAA), axit naphthalene acetic (NAA) và axit indole-3-butyric (IBA), thúc đẩy quá trình kéo dài tế bào, hình thành rễ và đậu quả. Chúng được sử dụng rộng rãi để kích thích sự ra rễ ở cành giâm, ngăn chặn tình trạng rụng quả sớm ở táo và cam quýt, làm mỏng quả thừa khi sử dụng với tỷ lệ cao hơn và tạo ra quả không hạt thông qua hiện tượng rụng quả non ở nho và dâu tây. Các auxin tổng hợp như 2,4-D cũng có chức năng như thuốc diệt cỏ ở nồng độ cao hơn, điều này minh họa tính chất phụ thuộc vào liều lượng của các hợp chất này - cùng loại hóa chất thúc đẩy tăng trưởng ở tốc độ 10 ppm có thể giết chết cây ở tốc độ 1.000 ppm.
Gibberellin, với axit gibberellic (GA3) được sử dụng rộng rãi nhất, thúc đẩy sự kéo dài thân, phá vỡ hạt và nụ ngủ, kích thích ra hoa và tăng kích thước quả. Ở nho ăn, GA3 là phương pháp xử lý tiêu chuẩn để tạo ra những chùm lớn hơn, lỏng hơn và những quả không hạt; trong lúa mạch và các loại ngũ cốc khác, nó được sử dụng trong quá trình ủ mạch nha để kích thích sản xuất enzyme; và ở khoai tây và cà rốt, nó có thể phá vỡ trạng thái ngủ và thúc đẩy sự nảy mầm đồng đều. Cytokinin, chẳng hạn như 6-benzylaminopurine (6-BA) và kinetin, kích thích sự phân chia tế bào, trì hoãn sự lão hóa (lão hóa lá và quả) và thúc đẩy quá trình hình thành chồi. Chúng được sử dụng để tăng kích thước quả ở táo và các loại quả có hạt, kéo dài thời gian sử dụng của các loại rau ăn lá và hoa cắt cành, đồng thời thúc đẩy quá trình gãy chồi bên ở cây ươm. Ethylene, được sử dụng phổ biến nhất dưới dạng ethephon (giải phóng ethylene bên trong cây), đẩy nhanh quá trình chín và phát triển màu sắc của quả, thúc đẩy quá trình ra hoa ở dứa, tăng sản lượng hoa cái ở dưa chuột và dưa, và hoạt động như một chất hỗ trợ thu hoạch bằng cách thúc đẩy rụng lá ở bông và làm rụng quả ở quả anh đào và ô liu. Các chất làm chậm tăng trưởng - bao gồm paclobutrazol, chlormequat clorua (CCC), mepiquat clorua và uniconazole - hoạt động bằng cách ức chế tổng hợp gibberellin, giảm độ giãn dài của các lóng và kiểm soát sự phát triển quá mức của thực vật. Chúng được sử dụng để ngăn chặn sự đổ ngã của cây ngũ cốc, kiểm soát chiều cao của cây bông và cây cảnh, đồng thời thúc đẩy sự ra hoa và đậu quả ở cây ăn quả bằng cách chuyển hướng năng lượng từ sự phát triển của chồi sang phát triển sinh sản. Một loại mới hơn, Brassinosteroids (chẳng hạn như Brassinolide), giúp tăng cường sự phát triển của thực vật và khả năng chống chịu stress, và ngày càng được sử dụng để giảm thiểu tác động của hạn hán, lạnh và nhiễm mặn.
Cải thiện chất lượng cây trồng
Tác động rõ ràng nhất của PGR đến chất lượng cây trồng là trong sản xuất trái cây, nơi chúng được sử dụng để quản lý gần như mọi giai đoạn từ ra hoa đến thu hoạch. Tỉa thưa trái cây là một trong những ứng dụng quan trọng nhất về chất lượng: khi cây ra quá nhiều trái, kết quả là quả nhỏ, màu sắc kém, giá trị thị trường thấp, cộng với việc ra trái hai năm một lần (vụ nặng một năm, vụ nhẹ vào năm sau). Các auxin như NAA và các chất làm loãng hóa học được áp dụng ở giai đoạn nở hoa hoặc đầu quả sẽ loại bỏ một cách có chọn lọc những quả yếu nhất, cho phép những quả còn lại phát triển lớn hơn, phát triển màu sắc đẹp hơn và đạt được hàm lượng đường cao hơn. Ví dụ, ở táo, việc tỉa thưa thích hợp có thể tăng kích thước trung bình của quả lên 20–30% và cải thiện đáng kể tỷ lệ quả đạt tiêu chuẩn loại cao cấp. Kích thước và hình dạng quả được tăng cường hơn nữa nhờ cytokinin và gibberellin, giúp thúc đẩy sự phân chia và mở rộng tế bào trong những tuần quan trọng sau khi thụ phấn - ở nho, ứng dụng GA3 có thể tăng kích thước quả gần gấp đôi ở các giống không hạt và ở táo, 6-BA được áp dụng vào đúng giai đoạn làm tăng kích thước quả và cải thiện tính đồng nhất về hình dạng.
Sự phát triển màu sắc và độ chín là một mục tiêu chất lượng chính khác. Ethephon và các hợp chất giải phóng ethylene{1}} khác được sử dụng rộng rãi để thúc đẩy sự phát triển màu đỏ đồng đều ở táo, cà chua và ớt, đồng thời đẩy nhanh quá trình chín ở chuối, xoài và bơ sau khi thu hoạch, cho phép người trồng thu hoạch ở giai đoạn trưởng thành sinh lý và sau đó làm chín trái cây đồng đều trong nhà đóng gói để có chất lượng ổn định và thời hạn sử dụng lâu hơn. Ở cây có múi, phân loại bằng ethylene là phương pháp xử lý sau thu hoạch tiêu chuẩn giúp biến trái cây có vỏ màu xanh-thành màu cam như mong đợi mà không ảnh hưởng đến chất lượng bên trong. PGR cũng cải thiện chất lượng bằng cách giảm các rối loạn sinh lý: phun canxi và xử lý auxin làm giảm hố đắng ở táo và-thối đầu hoa ở cà chua; ứng dụng gibberellin làm giảm hiện tượng nứt quả ở quả anh đào và quả lựu; và các phương pháp điều trị dựa trên cytokinin{6}}làm chậm quá trình lão hóa ở các loại rau ăn lá, duy trì màu xanh và chất lượng dinh dưỡng trong quá trình bảo quản và vận chuyển. Để chế biến cây trồng, PGR có thể cải thiện các đặc điểm chất lượng cụ thể -, ví dụ: chất làm chậm tăng trưởng trong lúa mì làm tăng hàm lượng protein bằng cách chuyển hướng năng lượng để làm đầy hạt và ethephon trong mía làm tăng hàm lượng sucrose trước khi thu hoạch.
Tăng cường hiệu quả nông nghiệp
Ngoài chất lượng, PGR còn cải thiện hiệu quả nông nghiệp bằng cách giảm lao động, tăng năng suất và làm cho hoạt động trở nên dễ dự đoán và quản lý hơn. Nhân giống là một lĩnh vực mà PGR đã chuyển đổi hiệu quả: bột và dung dịch tạo rễ dựa trên auxin- (IBA, NAA) là tiêu chuẩn trong các hoạt động trong vườn ươm và nhà kính, tăng tỷ lệ ra rễ của cành giâm từ 30–40% mà không cần xử lý lên 80–95% khi xử lý và giảm thời gian ra rễ theo tuần. Điều này làm cho việc nhân giống vô tính các loài cây ăn quả, cây cảnh và cây lâm nghiệp có giá trị cao-có giá trị thương mại ở quy mô lớn. Trong cây trồng trên đồng ruộng, chất làm chậm sinh trưởng là một công cụ hiệu quả chính: clorua chlormequat và clorua mepiquat áp dụng cho lúa mì, gạo và bông làm ngắn và tăng cường các lóng, ngăn chặn sự đổ ngã (rơi) ở cây trồng có năng suất cao,{10}nhiều nitơ. Cây trồng bị rụng rất khó thu hoạch và chậm, bị mất hạt và nảy mầm, đồng thời thường tạo ra-ngũ cốc có chất lượng thấp hơn - khiến việc đổ ngã bằng ứng dụng PGR chỉ tốn một phần nhỏ giá trị mà nó bảo vệ. Ở cây bông, mepiquat clorua được sử dụng trong suốt mùa vụ để kiểm soát chiều cao cây và cấu trúc tán, cải thiện sự lưu thông không khí và sự thâm nhập của ánh sáng, giúp việc sử dụng thuốc trừ sâu hiệu quả hơn và tạo điều kiện thuận lợi cho việc thu hoạch cơ học.
Hiệu quả thu hoạch là một lợi ích lớn khác. Chất làm rụng lá và chất hút ẩm (thường dựa trên ethephon, thidiazuron hoặc diquat) được áp dụng cho bông, khoai tây và đậu nành trước khi thu hoạch để loại bỏ lá, thân khô và thúc đẩy độ chín đồng đều, cho phép máy thu hoạch cơ học hoạt động sạch sẽ và ở tốc độ cao hơn. Ở cây bông, chương trình làm rụng lá tốt có thể giảm thời gian thu hoạch từ 30–50% và giảm đáng kể hàm lượng tạp chất trong bông được hái, cải thiện chất lượng xơ và giá cả. Trong các vườn cây ăn quả, PGR làm lỏng trái cây (ethephon trong quả anh đào và ô liu, chất cắt rụng trong cây có múi) cho phép thu hoạch bằng máy lắc, nhanh hơn và rẻ hơn nhiều so với hái bằng tay. PGR cũng cải thiện hiệu quả bằng cách điều khiển sự ra hoa và biểu hiện giới tính: ở dưa chuột và dưa, ethephon được bón ở giai đoạn cây con làm tăng số lượng hoa cái, trực tiếp tăng năng suất quả trên mỗi cây; ở dứa, ethylene hoặc ethephon tạo ra sự ra hoa đồng đều, cho phép thu hoạch toàn bộ cánh đồng cùng một lúc thay vì kéo dài nhiều tuần so với độ chín xen kẽ. Ngay cả trong cây ngũ cốc, PGR có thể cải thiện hiệu quả - chẳng hạn, áp dụng gibberellin vào sản xuất hạt giống lai có thể ra hoa đồng bộ giữa dòng bố mẹ đực và cái, cải thiện khả năng thụ phấn và năng suất hạt giống.
Khả năng chịu đựng căng thẳng và sử dụng tài nguyên
Lĩnh vực ứng dụng PGR ngày càng phát triển là cải thiện khả năng chịu đựng của cây trồng trước các áp lực môi trường, điều này ngày càng trở nên quan trọng khi biến đổi khí hậu gây ra hạn hán, nắng nóng và thời tiết khắc nghiệt thường xuyên hơn. Axit abscisic (ABA) là hormone gây căng thẳng tự nhiên của thực vật - nó kích hoạt đóng khí khổng trong thời gian hạn hán, giảm mất nước và kích hoạt các gen phản ứng-với căng thẳng bảo vệ tế bào khỏi bị hư hại. Các hợp chất bắt chước ABA và{4}}ABA tổng hợp hiện đã có sẵn trên thị trường để sử dụng trong cơ sở cấy ghép (giảm sốc khi cấy ghép), các vùng dễ bị hạn hán-và cây trồng có giá trị-cao nơi có lượng nước hạn chế. Brassinosteroid, đặc biệt là Brassinolide và các chất tương tự của nó, đã được chứng minh là có tác dụng tăng cường khả năng chịu hạn, lạnh, nóng, nhiễm mặn và stress kim loại nặng bằng cách điều chỉnh hệ thống chống oxy hóa và bảo vệ bộ máy quang hợp. Trong các thử nghiệm thực địa, việc sử dụng Brassinosteroid đã làm giảm tổn thất năng suất do hạn hán từ 10–20% ở nhiều loại cây trồng khác nhau, khiến chúng trở thành phương pháp xử lý bảo hiểm có giá trị ở những vùng có lượng mưa khó lường.
PGR cũng cải thiện hiệu quả sử dụng tài nguyên - nước, phân bón và đất. Bằng cách kiểm soát sự phát triển sinh dưỡng bằng chất làm chậm quá trình sinh trưởng, cây trồng có thể được trồng ở mật độ trồng cao hơn mà không bị đổ, tăng năng suất trên một đơn vị đất. Các gen lùn (hoạt động thông qua con đường gibberellin) là nền tảng của Cách mạng Xanh, cho phép lúa mì và lúa phản ứng với việc bón phân đạm nặng với nhiều hạt hơn là rơm cao hơn, và PGR tổng hợp có thể đạt được hiệu quả tương tự ở những cây trồng không có giống lùn. Bằng cách thúc đẩy sự phát triển của rễ sâu hơn (một số phương pháp xử lý bằng auxin và Brassinosteroid), PGR có thể cải thiện khả năng tiếp cận nước và chất dinh dưỡng của cây trồng từ các lớp đất sâu hơn, giảm nhu cầu tưới thường xuyên và tỷ lệ phân bón cao. Ở cây ăn quả, chất làm chậm sinh trưởng làm giảm nhu cầu cắt tỉa ở trạng thái ngủ bằng cách kiểm soát sự phát triển của chồi, tiết kiệm nhân công và cho phép cây được trồng với mật độ cao hơn. Điều quan trọng cần lưu ý là PGR không phải là giải pháp thay thế cho nền nông học tốt - chúng hoạt động tốt nhất khi áp dụng cho cây trồng được-quản lý tốt, bón phân-tốt và tưới nước đúng cách. PGR không thể giải cứu cây trồng đang bị thiếu dinh dưỡng trầm trọng, bệnh tật hoặc căng thẳng về nước và việc cố gắng sử dụng nó theo cách đó sẽ chỉ lãng phí tiền bạc.
Cân nhắc ứng dụng thực tế
Việc sử dụng PGR một cách hiệu quả đòi hỏi phải chú ý đến từng chi tiết hơn hầu hết các đầu vào nông nghiệp khác. Liều lượng là yếu tố quan trọng nhất - sự khác biệt giữa tỷ lệ hiệu quả và tỷ lệ gây hại có thể nhỏ tới 20–30% và cùng một sản phẩm có thể có tác động trái ngược ở các nồng độ khác nhau (auxin thúc đẩy đậu quả ở tỷ lệ thấp và quả mỏng ở tỷ lệ cao hơn; gibberellin thúc đẩy tăng trưởng ở tốc độ vừa phải nhưng có thể gây ra sự kéo dài quá mức và thân cây yếu ở tỷ lệ cao). Luôn tuân theo tỷ lệ ghi trên nhãn một cách chính xác và hiệu chỉnh thiết bị phun để đảm bảo lượng phun chính xác. Thời gian cũng quan trọng không kém - hầu hết các PGR đều có phạm vi hiệu quả hẹp và việc áp dụng thậm chí quá sớm hoặc quá muộn vài ngày cũng có thể tạo ra sự khác biệt giữa kết quả tuyệt vời và không có kết quả hoặc thậm chí là kết quả tiêu cực. Ví dụ, chất làm loãng trái cây phải được áp dụng trong một khoảng thời gian cụ thể của quá trình phát triển quả non; áp dụng chúng sau khi giai đoạn rụng lá tự nhiên đã trôi qua là không hiệu quả, đồng thời áp dụng chúng quá sớm có thể làm giảm năng suất và-mỏng.
Giống cây trồng và điều kiện trồng trọt cũng quan trọng - các giống khác nhau của cùng một loại cây trồng có thể phản ứng rất khác nhau với cùng một PGR và điều kiện môi trường tại thời điểm sử dụng (nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng mặt trời) ảnh hưởng đến sự hấp thu và chuyển vị. Trước tiên, hãy thử nghiệm các sản phẩm hoặc tỷ lệ mới trên một khu vực nhỏ, đặc biệt nếu bạn đang làm việc với một loại cây trồng hoặc giống mà bạn chưa từng xử lý trước đây. Phương pháp ứng dụng cũng quan trọng - một số PGR được áp dụng tốt nhất dưới dạng phun qua lá, một số khác dưới dạng làm ướt đất (paclobutrazol ở cây ăn quả thường được sử dụng trên đất-để có hiệu quả-lâu dài hơn) và các loại khác dưới dạng ngâm hoặc khử trùng sau thu hoạch. Sử dụng chất phụ trợ và lượng phun phù hợp để đảm bảo độ che phủ và hấp thu tốt, đồng thời tránh thi công ở nơi có nhiệt độ quá cao hoặc khi dự kiến sẽ mưa trong vòng vài giờ. Cuối cùng, luôn tuân thủ các yêu cầu quy định - PGR được phân loại là thuốc trừ sâu ở hầu hết các quốc gia, có nghĩa là chúng phải được đăng ký cho loại cây trồng và mục đích sử dụng cụ thể cũng như áp dụng giới hạn dư lượng tối đa (MRL). Sử dụng sản phẩm chưa đăng ký hoặc áp dụng sản phẩm đã đăng ký với tỷ lệ hoặc thời gian không ghi trên nhãn có thể dẫn đến mức dư lượng bất hợp pháp, lô hàng bị từ chối và trách nhiệm pháp lý. Lưu giữ hồ sơ chính xác về mọi ứng dụng - tên sản phẩm, tỷ lệ, ngày tháng, cây trồng, giai đoạn tăng trưởng và điều kiện thời tiết - để bạn có thể đánh giá kết quả và khắc phục sự cố nếu xảy ra sự cố.
Phần kết luận
Chất điều hòa sinh trưởng thực vật là công cụ mạnh mẽ giúp cải thiện cả chất lượng cây trồng và hiệu quả nông nghiệp bằng cách cung cấp cho người trồng quyền kiểm soát chính xác các quá trình phát triển thực vật mà lẽ ra sẽ bị chi phối bởi tự nhiên và di truyền. Bằng cách hiểu rõ các loại auxin chính - giúp tạo rễ và đậu trái, gibberellin giúp kéo dài và phá vỡ trạng thái ngủ, cytokinin để phân chia tế bào và làm chậm quá trình lão hóa, ethylene để quản lý quá trình chín và thu hoạch, chất làm chậm tăng trưởng để kiểm soát chiều cao và ngăn ngừa đổ ngã, và các chất đồng thau để chống chịu stress - người trồng có thể chọn hợp chất phù hợp cho từng mục tiêu cụ thể. Lợi ích về chất lượng là rất đáng kể: quả to hơn, đồng đều hơn, màu sắc và hàm lượng đường tốt hơn, giảm rối loạn sinh lý, thời hạn sử dụng lâu hơn và tỷ lệ cây trồng đạt tiêu chuẩn cao cấp cao hơn. Lợi ích về hiệu quả cũng quan trọng không kém: nhân giống nhanh hơn và thành công hơn, ngăn ngừa đổ ngã, thu hoạch cơ học dễ dàng và nhanh hơn, giảm lao động cắt tỉa, mật độ trồng cao hơn và cải thiện khả năng chịu stress giúp bảo vệ năng suất trong những mùa khó khăn. Chìa khóa thành công là liều lượng chính xác -, thời gian chính xác, phương pháp ứng dụng phù hợp và tuân thủ nghiêm ngặt các hướng dẫn trên nhãn cũng như các yêu cầu quy định. PGR không phải là viên đạn ma thuật và không thể thay thế nền nông học hợp lý, nhưng khi được tích hợp vào một chương trình cây trồng được quản lý tốt,-chúng luôn mang lại lợi nhuận vượt xa chi phí, khiến chúng trở thành một thành phần thiết yếu của sản xuất cây trồng hiện đại, hiệu quả,{9}}chất lượng cao.
