Giới thiệu

Sản xuất nông nghiệp vẫn bị giới hạn bởi một loạt các yếu tố sinh học và phi sinh học có thể làm giảm năng suất, số lượng và chất lượng nông sản (Wang M. và cs, 2013). Trong số các yếu tố sinh học, các tác nhân gây bệnh thực vật như vi khuẩn, nấm, giun tròn và vi-rút có tác động đáng kể đến năng suất và tính bền vững của nông nghiệp. Nông nghiệp bền vững có thể được coi là việc sử dụng hệ sinh thái nông nghiệp theo cách tạo ra sự cân bằng hoàn chỉnh giữa đa dạng sinh học, năng suất và khả năng tái sinh để có thể đáp ứng các nhu cầu hiện tại và tương lai mà không gây hại cho các hệ sinh thái khác (Lewandowski và cs, 1999) và đồng thời quản lý các bệnh thực vật cùng với năng suất tăng và chất lượng sản phẩm được cải thiện (Camprubi và cs, 2007). Cùng với quá trình tiến hóa, thực vật đã phát triển các hệ thống phòng thủ nhiều lớp cho phép chúng chống lại và/hoặc chịu đựng sự xâm nhập của mầm bệnh và chống lại sự lây nhiễm (Sun và cs, 2020).

Các chất dinh dưỡng khoáng đóng vai trò tiềm năng trong việc hỗ trợ sức khỏe thực vật bị ảnh hưởng bởi các yếu tố phi sinh học khác nhau, chẳng hạn như ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ và chất dinh dưỡng khác (Velasquez và cs, 2018). Trạng thái dinh dưỡng N  (đạm) có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ trong đất vì khi nhiệt độ đất cao làm tăng tính khả dụng của N tổng số trong đất (Lukac và cs, 2011) và cũng làm tăng tốc độ trao đổi chất của cây, do đó có mối tương quan tuyến tính giữa nhiệt độ và khả năng hấp thụ N (Dong và cs, 2001). Nhu cầu K được quan sát thấy tăng lên trong điều kiện độ ẩm thấp, điều này có thể cản trở việc sản xuất các loại oxy phản ứng (ROS – Reactive Oxygen Species)  dẫn đến gia tăng sự gián đoạn các bào quan của tế bào thực vật (Wang Y. và cs, 2013). Tính khả dụng của P được báo cáo là giảm trong cường độ ánh sáng cao, tiếp đến làm tăng chiều dài rễ và sản xuất lông mao rễ (Wen và cs, 2017).

Các chất dinh dưỡng khoáng trực tiếp tham gia vào việc bảo vệ thực vật như các thành phần cấu trúc và điều hòa trao đổi chất (Huber, 1980). Khi tạo ra tuyến phòng thủ chính, tình trạng dinh dưỡng của cây có thể đóng vai trò quyết định trong việc xác định khả năng nhạy cảm hoặc khả năng kháng bệnh của cây đối với các tác nhân gây bệnh xâm nhập (Walters và Bingham, 2007; Marschner và Marschner, 2012). Các nguyên tố khoáng có khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe của cây trực tiếp bằng cách kích hoạt các enzyme tham gia vào quá trình tổng hợp các chất chuyển hóa phòng thủ (callose, glucosinolate, lignin, phenol và phytoalexin) hoặc gián tiếp bằng cách thay đổi hoạt động của vi khuẩn, thành phần dịch tiết rễ và điều chỉnh pH vùng rễ (Datnoff và cs, 2007).

Để kiểm soát và quản lý bệnh cây trồng, dinh dưỡng cân bằng luôn là yếu tố chính, tuy nhiên vai trò quan trọng của nó vẫn chưa được làm sáng tỏ. Tầm quan trọng của dinh dưỡng khoáng đối với việc quản lý bệnh cây có thể được nhấn mạnh là (a) tác dụng của dinh dưỡng khoáng đối với tỷ lệ mắc bệnh hoặc mức độ nghiêm trọng của một hệ thống mầm bệnh/ký chủ cụ thể, (b) tác dụng của dinh dưỡng khoáng trong việc tạo ra sức đề kháng hoặc tính nhạy cảm cho cây trồng khi được cung cấp ở nồng độ khác nhau, và (c) ảnh hưởng của hàm lượng dinh dưỡng sẵn có hoặc tình trạng thiếu hụt chất dinh dưỡng cụ thể đối với khả năng kháng bệnh trong các giai đoạn tăng trưởng của cây trồng, điều kiện môi trường và hoạt động sinh học (Meena và cs, 2015).

Một cây trồng khỏe mạnh chắc chắn sẽ có sức sống cao, sức đề kháng được cải thiện và do đó các chất dinh dưỡng khoáng thể hiện khả năng quản lý bệnh tật (Ojha và Jha, 2021). Các chất dinh dưỡng khoáng, gồm đa lượng: nitơ (N), phốt pho (P) và kali (K); ba chất dinh dưỡng thứ cấp: canxi (Ca), lưu huỳnh (S) và magiê (Mg); và các nguyên tố vi lượng, bo (B), mangan (Mn), sắt (Fe), kẽm (Zn), đồng (Cu), ngoài ra có silic (Si), có ý nghĩa quan trọng trong việc tạo nên khả năng kháng bệnh và sinh trưởng khỏe mạnh cho cây (Datnoff và cs, 2007; Gupta và cs, 2017) (Hình 1, 2). Một số nguyên tố khoáng chính có tác động lớn hơn đến khả năng kháng bệnh thực vật, ví dụ, N, có thể hạn chế sự phát triển của mầm bệnh và cũng có thể ảnh hưởng đến việc kích hoạt và triển khai hệ thống phòng thủ của thực vật. Hơn nữa, sự sẵn có của các dạng N khác nhau (NH4+ và NO3–) cũng cho thấy những tác động khác nhau đến khả năng kháng bệnh của thực vật bằng cách sử dụng các con đường đồng hóa và chuyển hóa (Bolton và Thomma, 2008; Mur và cs, 2017). Tương tự như vậy, K đặc biệt là một nguyên tố quan trọng cần thiết cho sự phát triển và trao đổi chất của thực vật và đóng góp rất lớn vào sự sống còn của thực vật trước nhiều loại stress sinh học (Pettigrew, 2008) bằng cách hỗ trợ hoạt động của nhiều loại enzyme bảo vệ thực vật, điều chỉnh các kiểu chuyển hóa của thực vật bậc cao và cuối cùng là thay đổi nồng độ chất chuyển hóa (Mengel, 2001). Cần lưu ý rằng một chất dinh dưỡng cụ thể có thể có tác động ngược chiều đối với các bệnh khác nhau và trong các môi trường khác nhau, tức là cùng một chất dinh dưỡng có thể làm tăng tỷ lệ mắc một bệnh nhưng đồng thời có thể làm giảm tỷ lệ mắc các bệnh khác (Agrios, 2005) (Bảng 1).