Trong hệ thống canh tác sắn, nước thường được nhìn nhận chủ yếu dưới góc độ tưới đủ hay thiếu. Tuy nhiên, độ ẩm đất không chỉ quyết định khả năng sinh trưởng thân lá mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến hô hấp rễ và hiệu suất tích lũy tinh bột trong củ của cây Manihot esculenta.
Phân tích mối quan hệ giữa trạng thái ẩm của đất và chuyển hóa nội tại của rễ cho thấy vai trò của nước phức tạp hơn so với nhận định thông thường.
Hô hấp rễ và nhu cầu oxy trong đất
Rễ sắn, đặc biệt là rễ phình thành củ, cần oxy để duy trì hô hấp hiếu khí. Hô hấp cung cấp năng lượng ATP cho quá trình vận chuyển chất và tổng hợp tinh bột trong tế bào nhu mô.
Khi đất quá ướt, các lỗ rỗng chứa đầy nước làm giảm khuếch tán oxy. Tình trạng thiếu oxy cục bộ khiến rễ chuyển sang hô hấp yếm khí kém hiệu quả, làm giảm năng lượng cung cấp cho quá trình tích lũy.
Ngược lại, đất quá khô làm giảm hoạt động trao đổi chất do tế bào mất nước, enzyme hoạt động kém và dòng vận chuyển sucrose xuống rễ suy giảm.
Độ ẩm đất và vận chuyển chất đồng hóa
Quá trình vận chuyển đường từ lá xuống rễ phụ thuộc vào áp suất trương nước trong mô dẫn. Khi độ ẩm đất duy trì ở mức thích hợp, cây giữ được cân bằng nước, đảm bảo áp suất đủ để vận chuyển sucrose hiệu quả.
Trong điều kiện hạn kéo dài, khí khổng đóng lại để giảm thoát hơi nước, làm giảm cố định carbon. Lượng đường cung cấp cho rễ giảm, từ đó làm chậm tốc độ phình củ và giảm tích lũy tinh bột.
Ở chiều ngược lại, ngập úng kéo dài làm tổn thương rễ, giảm khả năng hấp thu khoáng và ảnh hưởng đến cấu trúc mô củ.
Ảnh hưởng đến cấu trúc và chất lượng củ
Biến động độ ẩm đất mạnh giữa khô và ướt có thể làm rễ củ phát triển không đồng đều. Mô nhu mô bị stress có thể giảm mật độ tích lũy tinh bột, ảnh hưởng đến tỷ lệ tinh bột khô.
Sự ổn định tương đối của độ ẩm trong giai đoạn tích lũy mạnh giúp duy trì hô hấp hiếu khí tối ưu, từ đó tăng hiệu suất chuyển hóa carbohydrat thành tinh bột.