Bài giảng Khoa học phân bón

Nội dung text: Bài giảng Khoa học phân bón

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ DỰ ÁN HỢP TÁC VIỆT NAM – HÀ LAN BÀI GIẢNG KHOA HỌC PHÂN BÓN Người biên soạn: TS. Trần Thị Thu Hà Huế, 08/2009
2. CHỦ ĐỀ I. QUAN HỆ ĐÂT - CÂY TRỒNG - PHÂN BÓN Bài 1. Đại cương về khoa học phân bón 1. Khái niệm chung về môn học Khoa học phân bón là ngành học nghiên cứu về mối quan hệ giữa đất - cây trồng và phân bón, từ đó tìm ra các biện pháp hữu hiệu tác động lên nó, nhằm tạo điều kiện để cây trồng sinh trưởng, phát triển thuận lợi, đạt năng suất cao, đảm bảo chất lượng sản phẩm, góp phần duy trì và cải thiện độ phì đất. 2. Đối tượng và nhiệm vụ nghiên cứu 2.1. Đối tượng nghiên cứu Đặc điểm sinh lý của cây trồng liên quan đến khả năng thu hút và sử dụng chất dinh dưỡng Các tính chất đất liên quan đến khả năng thu hút và sử dụng chất dinh dưỡng của cây trồng và hiệu quả sử dụng phân bón. Tính chất các loại phân bón. 2.2. Nhiệm vụ nghiên cứu Mối quan hệ giữa đất - cây trồng và phân bón. Nghiên cứu các biện pháp hữu hiệu tác động lên mối quan hệ đó. 3. Một số khái niệ m cơ bản thường được sử dụng trong ngành khoa học phân bón 3.1.Khái niệm về phân bón Phân bón là những chất hoặc hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ có chứa một hoặc nhiều chất dinh dưỡng thiết yếu được đưa vào sử dụng trong sản xuất nông nghiệp với mục đích chính là cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng nhằm giúp chúng sinh trưởng, phát triển tốt và cho năng suất cao. 3.2. Loại phân Phân hóa học (Chemical fertilizer) Là phân bón được sản xuất theo công nghệ thường có phản ứng hóa học xảy ra. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, các sản phẩm được sản xuất theo công nghệ tinh tuyển vật lý những khoáng vật có sẵn trong tự nhiên cũng được xem là phân hóa học. Phân khoáng (Mineral fertilizer) 1
3. Từ khi phân bón bón thương mại ra đời, phân khoáng được coi là phân có nguồn gốc từ khoáng vật do khai thác từ lòng đất và qua quá trình tinh tuyển (làm giàu) hoặc chế biến. Phân vô cơ (Inorganic fertilizer) Là phân bón mà thành phần cấu tạo phân tử không có nguyên tố cacbon. Phân hữu cơ (Organic fertilizer) Là loại phân bón mà trong thành phần cấu tạo phân tử của nó có hiện diện liên kết C – C và C – H Một số nước dùng thuật ngữ phân hóa học, phân khoáng hoặc phân vô cơ để phân biệt giữa sản phẩm được sản xuất bằng phương pháp vật lý, hóa học với sản phẩm có nguồn gốc từ cây trồng hoặc vật nuôi (phân hữu cơ) Phân đơn (Straight fertilizer) Là loại phân bón trong đó chỉ có một nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Phân phức hợp (Compound fertilizer) Là loại phân bón trong đó có chứa từ 2 đến nhiều hơn các nguyên tố dinh dưỡng. Phân sinh học (Biofertilizer) Là chế phẩm sinh học có chứa một hoặc nhiều chủng vi sinh vật sống có tác dụng tăng cường quá trình tổng hợp đạm từ không khí ở bộ rễ của cây trồng hoặc phân hủy, chuyển hóa các chất khó tiêu trong đất thành dễ tiêu để cung cấp cho cây trồng. Vi sinh vật trong phân phải còn sống trong quá trình sản xuất và chúng sẽ phát huy tác dụng khi bón ra ngoài đồng ruộng. Phân sinh hóa (Biochemical fertilizer) Là loại phân bón được sản xuất bằng cả công nghệ sinh học và hóa học. Công nghệ sinh học có sự tham gia của vi sinh vật với vai trò xúc tác quá trình phân giải nguyên liệu và công nghệ hóa học sử dụng để tạo nên sản phẩm cụ thể. Trong phân sinh hóa, vi sinh vật hầu như không còn dụng khi bón ngoài đồng ruộng. Phân bón lá (Foliar fertilizer) Là loại phân được sản xuất ở dạng nước hoặc được hòa tan trong nước và phun lên lá nhằm cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng. Phân lỏng (Liquit fertilizer) Là một chất dinh dưỡng hoặc hỗn hợp các chất dinh dưỡng ở dạng lỏng được sử dụng để bón cho cây trồng. 3.3. Dạng phân Là khái niệm chỉ các dạng công thức hóa học khác nhau của nguyên tố dinh dưỡng được sử dụng làm phân bón. 3.4. Chất cải tạo đất 2
4. Chất cải tạo đất là những chất hoặc hợp chất hữu cơ hoặc vô cơ được đưa vào sử dụng trong sản xuất nông nghiệp với mục đích chính là cải tạo đất 3.5. Số lần bón Chỉ số lần khi một hoặc một vài loại /dạng phân bón được đưa vào trong đất hoặc phun trực tiếp lên lá cho các loại/giống cây trồng trong một khoảng thời gian nhất địnhtheo nhu cầu của loại/giống cây trồng đó. 3.6. Thời điểm bón Chỉ thời điểm nhất định khi một hoặc một vài loại /dạng phân bón được đưa vào trong đất hoặc phun trực tiếp lên lá cho các loại/giống cây trồng theo nhu cầu của loại/giống cây trồng đó. 3.7. Cách bón Là phương thức để một hoặc một vài loại /dạng phân bón được sử dụng cho các loại cây trồng theo nhu cầu của loại/giống cây trồng đó. 3.8. Độ sâu bón Chỉ độ sâu trong đất (ở tầng canh tác) mà một hoặc một vài loại /dạng phân bón được đưa vào đất nhằm mục đích cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng. 3.9. Khái niệm yếu tố dinh dưỡng hạn chế năng suất cây trồng Yếu tố hạn chế thiếu Là yếu tố dinh dưỡng mà khi thiếu sẽ nó làm cho năng suất cây trồng bị sụt giảm rõ rệt. Ví dụ: Thiếu Ca và Mg trên đất bạc màu Yếu tố gây độc Là yếu tố khi nồng độ của chúng trong đất vượt quá mức cho phép và gây độc cho cây, từ đó làm giảm năng suất cây trồng rõ rệt. Ví dụ: Hàm lượng muối tan trong đất mặn; Nhôm trên đất chua mặn. 3.10. Dinh dưỡng tổng số Tất cả các dạng chất dinh dưỡng trong đất được gọi là chất dinh dưỡng ở dạng tổng số. 3.10. Dinh dưỡng hữu hiệu( dinh dưỡng dễ tiêu) Dinh dưỡng cây trồng được hút bởi rễ hoặc lá ở những dạng ion hoặc phức trong dung dịch. Các dạng chất dinh dưỡng thiết yếu với cây trồng rất khác biệt bởi cấu tạo hóa học và độ hòa tan của nó trong nước. Chỉ những dạng mà cây trồng có khả năng hút được mới được coi là hữu hiệu. 4. Các phương pháp thường được sử dụng trong nghiên cứu 4.1. Nghiên cứu trong phòng thí nghiệm 3
5. - Phân tích các chỉ tiêu về hàm lượng dinh dưỡng trong đất - Phân tích các chỉ tiêu về hàm lượng dinh dưỡng trong thân lá - Phân tích các chỉ tiêu về chất lượng nước mặt và nước ngầm 4.2. Nghiên cứu trong chậu Thường tiến hành với các thí nghiệm có tính chất thăm dò 4.3. Nghiên cứu trên đồng ruộng Thường tiến hành sau khi đã có các kết quả nghiên cứu trong chậu 4.4. Xây dựng mô hình trình diễn Thường tiến hành sau khi đã có các kết quả nghiên cứu trong chậu, ngoài đồng 4
6. Bài 2. Quan hệ giữa đất – cây trồng và phân bón 1. Quan hệ giữa đất – cây trồng và phân bón Quan hệ Đất - Cây trồng - Phân bón, vấn đề Quản lý tổng hợp dinh dưỡng cho cây trồng (IPNM) và bón phân cân đối Quan hệ giữa đất, phân bón và cây trồng là mối quan hệ qua lại và được thể hiện qua sơ đồ dưới đây. ĐẤT CÂY TRỒNG PHÂN BÓN Sơ đồ1. Quan hệ đất – cây trồng và phân bón của Prianisnicov Đất là nơi cung cấp không khí, nước và dinh dưỡng, là giá đỡ cho cây trồng. Cây trồng trong khi đó cùng với các yếu tố khác đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình hình thành và tiến hóa của đất. Có thể nói đất trồng không thể hình thành nếu không có chất hữu cơ. 1.1. Quan hệ giữa đất và cây trồng 1.1.1. pH đất, tính đệm của đất và sinh trưởng, phát triển của cây trồng * pH đất + Ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng và phát triển của bộ rễ cây trồng Trên đất chua, bộ rễ của phần lớn các loại cây trồng, đặc biệt là các loại cây mẫn cảm với độ chua như các loại cây họ cải, họ cà đều phát triển kém do vậy khả năng thu hút dinh dưỡng giảm, sinh trưởng và phát triển của cây trồng vì vậy giảm rõ. + Ảnh hưởng gián tiếp - Trên đất chua, lân dễ tiêu trong đất dễ dàng bị cố định và vì vậy khả năng đáp ứng lân cho cây giảm. - Trên đất chua, hoạt động của các vi sinh vật phân giải chất hữu cơ thường xảy ra chậm, các hợp chất khoáng hình thành ít và không đáp ứng kịp thời nhu cầu dinh dưỡng của cây. - Trên đất chua, khả năng hòa tan của một số nguyên tố vi lượng như Zn, Cu, Mo giảm nên thường xảy ra hiện tượng thiếu hụt các nguyên tố dinh dưỡng này. * Tính đệm 5
7. Trên đất có tính đệm cao, cây trồng ít bị “shock” khi pH đất thay đổi đổi ngột do bón các loại phân chua /kiềm sinh lý vào đất. Sinh trưởng và phát triển của cây vì vậy ít chịu tác động xấu của hiện tượng thay đổi này. 1.1.2. Thành phần, hàm lượng chất dinh dưỡng của đất với sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Cây trồng thường sinh trưởng, phát triển tốt, cho năng suất cao, phẩm chất tốt trên các chân đất có hàm lượng dinh dưỡng cao, tỷ lệ và thành phần các chất dinh dưỡng trong đất cân đối. 1.1.3. CEC (Cation Exchange Capacity) và sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Trong phần lớn trường hợp, đất có CEC cao thường có khả năng hấp phụ tốt các chất dinh dưỡng trong đất cũng như các chất dinh dưỡng được bổ sung từ bên ngoài để cung cấp từ từ cho cây. 1.2. Quan hệ giữa cây trồng và phân bón - Cây trồng có hệ rễ phát triển mạnh có khả năng thu hút dinh dưỡng tốt sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng phân bón - Cây trồng có hệ rễ có khả năng đồng hóa lân cao sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng phân lân. - Thân lá các loại cây trồng sau thu hoạch được sử dụng như một loại phân bón hữu cơ. Thành phần dinh dưỡng trong thân lá cao khi sử dụng để bón vào đất sẽ có tác dụng như một loại phân bón chất lượng cao, góp phần cải thiện tính chất đất và cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng vụ sạu. 1.3. Quan hệ giữa đất và phân bón 1.3.1. Ảnh hưởng của một số tính chất lý học chính của đất đến hiệu quả sử dụng phân bón. Thành phần cơ giới đất Kết cấu đất Chế độ khí trong đất Chế độ nước trong đất 1.3.2. Ảnh hưởng của một số tính chất hóa học chính của đất đến hiệu quả sử dụng phân bón. pH Hàm lượng mùn Hàm lượng các chất dinh dưỡng tổng số và dễ tiêu Tỷ lệ các chất dinh dưỡng trong đất Tính đệm của đất Dung tích hấp phụ (CEC) 1.3.3. Số lượng, thành phần vi sinh vật đất và hiệu quả sử dụng phân bón. 6
8. Vi sinh vật phân giải chất hữu cơ Vi sinh vật cố định đạm. Vi sinh vật phân giải lân hữu cơ Vi sinh vật phân giải lân vô cơ Vi sinh vật nitrat hóa Vi sinh vật phản nitrat hóa 2. Vai trò của phân bón 2.1. Vai trò tăng năng suất cây trồng Bảng 1. Nhu cầu phân bón ở Việt Nam Năm Nhu cầu N P2O5 K2O Tổng Lượng (1000 tấn) 1371,2 728,6 534,0 2633,8 Tỷ lệ N : P2O5 : 2000 K2O 1 0,561 0,378 Lượng (1000 tấn) 1504,0 813,0 598,0 2915,0 Tỷ lệ N : P2O5 : 2005 K2O 1 0,541 0,398 Lượng (1000 tấn) 1627,0 892,0 669,0 3118,0 Tỷ lệ N : P2O5 : 2010 K2O 1 0,548 0,411 Nguồn. Nguyễn Văn Bộ, 1999 Cây trồng có thể sinh trưởng và phát triển bình thường ngay cả khi không được bón phân. Nhưng để đạt được năng suất cây trồng cao, ổn định thì sử dụng phân bón được xem là giải pháp hữu hiệu nhất. Thực tế sản xuất cho thấy, một giống cây trồng nào đó dù có tiềm năng năng suất cao bao nhiêu đi chăng nữa nhưng nếu không được chăm bón tốt, được gieo trồng trong điều kiện khí hậu thời tiết thuận lợi và nhất là không được bón phân một cách cân đối và hợp lý thì cũng khó đạt được mức năng suất cao như mong muốn. Điều này thể hiện rõ ở các quốc gia mà ở đó trình độ thâm canh cũng như khả năng đầu tư của người sản xuất còn hạn chế. Chính vì vậy mà nhu cầu sử dụng phân bón ở các quốc gia này ngày một tăng (bảng 1) 2.2. Vai trò nâng cao chất lượng nông sản Bón phân cân đối và hợp lý sẽ có tác dụng nâng cao chất lượng nông sản. Việc bón thiếu hay thừa chất dinh dưỡng đều làm giảm chất lượng nông sản của tất cả các loại cây trồng và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của người và gia súc. Bón thừa đạm làm giảm tỷ lệ đồng trong chất khô của cỏ thì có thể gây bệnh vô sinh cho bò sinh sản. Bón 7
9. thiếu hay thừa đạm cho rau có thể làm giảm tỷ lệ riboflavin (vitamin B2) là chất chống tác tác động gây bệnh ung thư cho người trong hợp chất 4. Dimethylamino – azobenzen. Bón đầy đủ lân cho cây có tác dụng làm tăng tỷ lệ hạt chắc. Bón đầy đủ có tác dụng làm tăng hàm lượng vitamin, đường ở các loại quả. 2.3. Vai trò cải thiện và nâng cao độ phì đất Phân bón, đặc biệt là các loại phân hữu cơ có khả năng cải thiện tính chất đất rất rõ rệt như tăng độ xốp, tăng dung tích hấp phụ, tăng hàm lượng mùn trong đất. Bón các loại phân vô cơ một cách hợp lý và cân đối cũng có thể góp phần đảm bảo cân bằng dinh dưỡng trong đất, tạo điều kiện cho các vi sinh vật hoạt động và giúp cho cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt. Bài 3. Bón phân cân đối và hợp lý với phát triển nông nghiệp bền vững 1. Khái niệm bón phân cân đối Cây trồng có thể duy trì quá trình sinh trưỏng phát triển của mình nhờ được cung cấp dinh dưỡng từ đất mà không cần phải bón phân. Tuy nhiên, để đạt được năng suất cao, ổn định và chất lượng nông sản tốt, bên cạnh các yếu tố về giống, điều kiện thời tiết khí hậu, kỹ thuật canh tác v.v , cây trồng rất cần phải được cung cấp đầy đủ và hợp lý các chất dinh dưỡng. Mỗi loại cây trồng khác nhau có nhu cầu dinh dưỡng rất khác nhau. Cùng một loại cây trồng, thậm chí cùng một giống nhưng nếu trồng trên các loại đất khác nhau thì cũng cần có những chế độ bón phân khác nhau. Nguyễn Văn Bộ (1999); Bùi Đình Dinh (1998); Võ Minh Kha, 1996; Vũ Hưũ Yêm (1995) cho biết: khái niệm cân đối là một khái niệm cụ thể và luôn biến động. Đó là cân đối về nhu cầu và lượng hút của cây trồng, cân đối giữa các chất dinh dưỡng tại các thời kỳ sinh trưởng khác nhau, cân đối giữa các điều kiện tự nhiên liên quan đến hiệu lực phân bón (như nước, ánh sáng v.v ) cũng như cân đối trong mối quan hệ với từng loại cây trồng trong một hệ thống luân canh. Do vậy, để có các công thức khuyến cáo phân bón ngày càng gắn với điều kiện cụ thể thì một hệ thống nghiên cứu hiệu lực phân bón theo vùng sinh thái cần được thiết lập ổn định Vì vậy, bón phân cân đối và hợp lý là bón phân dựa trên đặc điểm sinh lý và nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng, tính chất của từng loại đất và điều kiện mùa vụ cụ thể, tức là sử dụng phân bón theo 4 đúng: (*) đúng chủng loại; (*) đúng liều lượng; (*) đúng tỷ lệ và (*) đúng lúc. Bón phân cân đối cho cây trồng thể hiện ở các khía cạnh sau đây: Cân đối Đạm - Lân 8
10. Ngoài việc sử dụng giống mới, tăng vụ, sử dụng phân đạm với liều lượng ngày càng cao chính là nguyên nhân làm tăng hiệu lực phân lân. Bội thu nhờ bón lân có thể đạt từ 5-6 tạ/ha trên đất phù sa Sông Hồng và từ 10 - 15 tạ/ha trên đất phèn với liệu lượng thích hợp là 90 - 120 kg P2O5 /ha trong vụ xuân và 60 - 90Kg P2O5 /ha trong vụ mùa (đối với lúa). Đối với các loại đất chua thì việc bón cân đối đạm - lân là yêu cầu bắt buộc để cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt và sử dụng được đạm, tránh hiện tượng bị ngẹt rễ do thiếu lân. Đất càng chua lượng lân bón càng cao hơn (Nguyễn Văn Bộ và cs, 1999) [8]. Tác giả Bùi Đình Dinh (1999) cho biết: bón lân cân đối với đạm trên từng loại đất không những tăng hiệu quả của phân lân mà còn cải thiện hiệu quả của phân đạm, giảm được tiêu tốn chi phí cho một đơn vị sản phẩm khoảng 20 – 30 % Khi bón kết hợp N và P, năng suất lạc quả tăng 16,89 - 24,46 % so với chỉ bón đạm. Nếu bón kết hợp giữa N,P,K thì sẽ làm tăng khả năng hấp thu của N từ 2,0 – 6,1 %, lân từ 1,6 – 6,1 %, nhờ đó mà tăng khả năng cố định của nốt sần lên từ 13,5 - 2,3 %. Hiện tượng mất đạm giảm 2,3 -16,4 %, mất lân giảm 2,8 - 4,3 %, tồn dư đạm trong đất tăng 2,7 - 7,2 % và lân tăng 2,6 -4,0 % (Duan Shufen, 1998). Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy, bón phân cân đối cho lạc thì dù trên loại đất nào cũng đều làm tăng năng suất đáng kể. Trên đất cát biển, bón cân đối đạm, lân (30 kg N , 60 – 90 kg P2O5 ) cho bội thu 2,5 - 3,2 tạ/ha, trên đất bazan bội thu 5,6 - 10 tạ/ha. Quy luật tương tự cũng thấy ở Việt Nam. Trên đất phèn nếu không bón lân, cây trồng chỉ hút được từ 40 - 50 kg N. Song bón lân đã làm cây trồng hút được từ 120 - 130 kg N/ha. Tương tự, trên đất bạc màu không bón kali cây trồng chỉ hút được từ 80 - 90 kg N. Trong khi đó bón kali làm cây trồng hút được từ 120 – 150 kg N/ha (Nguyễn Văn Bộ, 1999). Bón phân cân đối cho cây trồng thể hiện ở các khía cạnh sau đây: Cân đối Đạm - Kali. Quan hệ tương hỗ của kali và đạm thể hiện ở vai trò của kali đối với quá trình đồng hoá đạm trong cây. Theo Vũ Văn Vụ và cs (1993); Trần Văn Lài (1993); Vũ Hữu Yêm (1995) thì do tác động đến quá trình quang hợp và hô hấp nên kali có ảnh hưởng + tích cực đến việc trao đổi đạm và tổng hợp protein. Thiếu kali mà nhiều đạm NH4 sẽ gây độc cho cây (Kemmler, 1988). Abd và cs (1990); Golakiya (1999) có nhận xét: cây trồng có phản ứng tích cực với lượng kali bón ở mức cao khi được cung cấp đầy đủ đạm và bón đạm sẽ đạt năng suất cây trồng cao khi cây được cung cấp đầy đủ kali. Zhu (1995) cũng cho rằng: để đạt được năng suất cao và tăng hiệu quả tích luỹ đạm, cây đậu đỗ rất cần phải được bón kali với liều lượng thích hợp. 9
11. Theo Liao (1990); Trần Thị Thu Hà (2000) thì trên các loại đất nghèo lân và kali, việc bón đạm một cách đơn độc sẽ làm giảm hiệu quả sử dụng phân bón và năng suất cây trồng, đôi khi năng suất còn thấp hơn so với không bón phân. Nguyên nhân là do đất có hàm lượng lân và kali quá thấp và lân, kali lúc này trở thành yếu tố hạn chế năng suất. + Dạng đạm NH4 trong đất lại có ảnh hưởng có tính đối kháng với kali. Abd và + cộng sự (1990) cho biết: lượng đạm NH4 trong đất quá cao có thể làm giảm khả năng hấp phụ của kali trên bề mặt keo đất. Cân đối đạm - kali là mối quan hệ qua lại rất chặt chẽ, đôi khi việc sử dụng kali còn là giải pháp để điều chỉnh dinh dưỡng đạm cho cây trồng. Kali là một yếu tố đặc biệt vì nó là nguyên tố điều khiển chất lượng, tham gia hầu hết các quá trình hình thành và vận chuyển các hợp chất trong cây. Do đó, nếu không có nguồn cung cấp kali từ phân bón thì cây trồng sẽ không sử dụng đựơc đạm dẫn đến năng suất thấp. Vì vây, trên đất nghèo kali cân đối đạm - kali còn có ý nghĩa rất quan trọng. Bảng 2. Cân đối N – K đối với lúa Đất phù sa Đất bạc màu Liều Năng suất Bội thu Năng suất lượng Bội thu do N Không do Không Có bón K Có bón K bón kali (kg/ha bón K bón kali bón K Tạ/ha (giống tạp giao Trung Quốc) 0 47,2 46,3 - 0,9 31,4 34,1 2,7 60 51,0 50,5 -0,5 36,5 46,0 9,5 90 54,1 55,5 1,4 38,8 52,4 13,6 120 58,7 60,9 2,2 42,1 60,3 18,2 150 64,3 68,2 3,9 39,2 61,5 22,3 180 63,7 68,7 5,0 35,1 55,9 20,8 210 54,2 63,7 9,5 30,1 46,3 16,2 Nguồn: Nguyễn Văn Bộ, 1999 Theo Nguyễn Văn Bộ (1999) thì bội thu do bón kali cho lạc trên đất phù sa cao hơn so với bón lân và đạt 3,5 tạ/ha (60 - 90 kg K2O/ha). Bón cân đối đạm - lân - kali làm tăng năng suất 6 tạ /ha so với đối chứng. Quy luật tương tự cũng thấy trên đất bạc màu, đất xám, bazan Tuy nhiên, dù kali có hiệu quả cao song chỉ nên cân đối ở mức 60 – 90 kg K2O/ha trên nền 20 – 30 kg N, bón kali cao hơn nữa cũng không tăng năng 10
12. suất và giảm hiệu quả. Việc nâng lượng đạm bón lên trên 40 kg N/ha trên một số loại đất cũng làm giảm năng suất do sinh khối phát triển Trên các đất giàu kali như phù sa Sông Hồng, phù sa Sông Thái Bình, phù sa Sông Cửu Long thì hiệu suất kali chỉ đạt 1 - 2,5 kg thóc/1kg K2O. Trong khi đó trên các đất bạc màu hoặc đất cát biển trị số này có thể đạt từ 5-7 kg thóc/1kg Cân đối hữu cơ - vô cơ Trên hầu hết các loại đất, phân đạm có mối quan hệ rất chặt với phân hữu cơ. Bón phân chuồng làm tăng đáng kể hiệu suất sử dụng phân đạm. Năng suất cây trồng đạt cao nhất khi tỷ lệ hữu cơ trong tổng lượng đạm bón khoảng 30 – 40 % (Liao và cs,1990; Lin và cs,1990). Vai trò của phân hữu cơ trong việc nâng cao năng suất cây trồng và cải thiện độ phì đất đã được khẳng định. Bón phân hữu cơ có tác dụng rất rõ đến sinh trưởng phát triển và năng suất cây trồng nông nghiệp ở Malaysia, Australia, Ấn độ, Hàn Quốc (Lin và cộng sự, 1990; Shamsudin,1994; Strong,1994; Sharma,1994; Hong, 1995; Marschner, 1995; Hardter, 1995). Bón phân hữu cơ còn có tác dụng duy trì và cải thiện độ phì đất (Thái Phiên và cộng sự, 1996; Đỗ Ánh, 1999; Nguyễn Từ Siêm và cộng sự, 1999; Nguyễn Văn Sức,1999; tăng khả năng dễ tiêu của một số nguyên tố khoáng trong đất, tăng hiệu quả sử dụng đạm (Trần Thúc Sơn, 1996), có tác động tích cực đến sinh trưởng của tập đoàn vi sinh vật trong đất (Nguyễn Văn Sức,1999). Việc sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp kết hợp với bón vôi làm tăng năng suất đậu tương rất rõ ở vùng Nam Đài Loan (Lo và cs, 2000; Marscher,1995). Cân đối hữu cơ - vô cơ không chỉ làm tăng hiệu quả sử dụng phân khoáng mà ngược lại phân khoáng cũng làm tăng hiệu lực phân hữu cơ. Trên nền bón phân khoáng, hiệu lực một tấn phân chuồng đạt từ 53 - 89 kg thóc so với nền không bón chỉ đạt từ 32 - 52 kg thóc. Điều này chứng tỏ rằng việc sử dụng phân bón cân đối, hợp lý, đúng nhu cầu dinh dưỡng của cây trồng là rất quan trọng và đặc biệt cần thiết đối với sản xuất nông nghiệp nói chung (Nguyễn Văn Bộ và cs,1999). Trong thực tế sản xuất, hàng năm lượng dinh dưỡng trong đất bị mất đi rất đáng kể thông qua nhiều con đường và đây chính là nguyên nhân chính làm suy giảm sức sản xuất của đất. Theo Oldeman (1990), trong thời gian từ 1945 - 1990, sự suy kiệt dinh dưỡng trong đất do mất cân đối giữa lượng bón vào và lượng cây trồng lấy đi đã làm cho 20,4 triệu ha đất bị thoái hoá nhẹ, 18,8 triệu ha bị thoái hoá vừa và 6,6 triệu ha bị thoái hoá nghiêm trọng. Tại châu Á, quá trình trên cũng làm thoái hoá đất ở các mức tương ứng là 4,6; 9,0 và 1,0 triệu ha, tại Nam Mỹ tương ứng là 24,5; 31,1 và 12,6 triệu ha. 11
13. Cây trồng để tạo năng suất đã hút một lượng lớn dinh dưỡng từ đất và mang theo sản phẩm thu hoạch. Bùi Đình Dinh (1998) ước tính 8 loại cây trồng chính trong sản xuất nông nghiệp nước ta là lúa, ngô, khoai lang, khoai tây, mía, sắn, đậu tương, lạc (năm 1993) đã lấy đi khoảng 2 triệu tấn NPK nguyên chất. Dinh dưỡng trong đất cũng có thể bị tiêu hao do kết quả của quá trình bay hơi, rửa trôi và xói mòn đất. Nguyễn Tử Siêm và Thái Phiên (1999) cho biết: trên đất dốc với công thức canh tác là sắn thuần sau 3 năm lượng đất bị mất đi tính trên 1 ha là 201,8 tấn và cũng theo các tác giả này trên lô cà phê không có biện pháp bảo vệ đất, lượng dinh dưỡng mất đi sau 6 năm trồng là 2295 kg chất hữu cơ, 121 kg N, 108 kg P2 O5 và 36 kg K2O. Để bổ sung lượng dinh dưỡng hao hụt, hàng năm một lượng lớn phân bón hữu cơ và vô cơ đã được đưa vào đất. Số liệu thống kê của Tổng cục Thống kê (2003) cho thấy: tổng lượng NPK sử dụng cho cây trồng hiện nay là xấp xỉ 7 triệu tấn. Tuy nhiên, do trình độ thâm canh không giống nhau mà sử dụng phân bón của người sản xuất ở rất nhiều nơi cũng không giống nhau. Theo Võ Thị Gương và cs (1998) ở những vùng mà người sản xuất có trình độ thâm canh thấp, khoảng 70 % nông dân bón đạm vượt và vượt xa so với nhu cầu bón (theo khuyến cáo trong quy trình), vai trò của lân và kali trong khi đó lại hầu như chưa được chú ý đến một cách thoả đáng. Việc sử dụng lượng phân bón quá cao và không cân đối so với nhu cầu của cây không chỉ làm giảm năng suất mà còn làm giảm đáng kể chất lượng nông sản phẩm. Kết quả nghiên cứu của Công Doãn Sắt (1995) cho thấy, nếu bón đạm cho cà chua với liều lượng > 150 kg N/ha và > 200 kg N/ha cho cải bắp sẽ làm cho hàm lượng NO3 trong sản phẩm tích luỹ vượt mức cho phép. Theo Bùi Đình Dinh (1999), Trần Thúc Sơn (1999), phân bón ở nước ta do được sử dụng chưa hợp lý mà hiệu quả sử dụng phân bón còn thấp, chỉ đạt khoảng 16,5 kg thóc/kg N trên đất phù sa sông Hồng và 9,5 kg thóc/kg N trên đất bạc màu. Bón đạm không kèm với bón phân lân thì hiệu quả đầu tư giảm vì lượng đạm tiêu tốn để tạo ra một tấn thóc tăng lên 13 - 70 % tuỳ theo từng loại đất, thậm chí trên một số loại đất chỉ bón đạm còn làm giảm năng suất như đất bạc màu. Tổng kết các mô hình bón phân cân đối, Bùi Đình Dinh (1998) cho biết: bón NPK cân đối làm tăng năng suất lúa trên đất bạc màu lên đến 100 - 200 % và trên đất phù sa sông Hồng là 15 - 30 % so với chỉ bón đạm. Bón cân đối NPK cho chè trên đất phiến thạch làm tăng năng suất chè lên 300 % , tăng hàm lượng chất hoà tan trong chè. Năng suất bắp cải và cà chua khi được bón cân đối NPK tăng 10 – 20 %, hàm lượng NO3 giảm 40 - 50 % so với khi chỉ được bón đạm. Như vậy, sử dụng phân bón cân đối và hợp lý không chỉ có tác dụng làm tăng năng suất cây trồng mà còn góp phần nâng cao chất lượng nông sản. 12
14. Bảng 3. Cân đối dinh dưỡng cho ngô trên đất phù sa Năng suất Hiệu suất Công thức bón Bội thu (tạ/ha) VCR (tạha) phân bón* Không bón phân 4,5 N 14,8 10,3 8,6 1,98 NP 28,0 23,5 11,2 2,47 K 4,5 0 0 0 NK 21,3 16,8 8,0 2,25 NPK 37,5 33,0 11,0 2,80 Nguồn: Nguyễn Văn Bộ, 1999 Theo các tác giả Buresh. R và C. Witt, Viện nghiên cứu lúa Quốc tế I RRI, (2008) thì sử dụng phân bón cân đối và hợp lý còn có tác dụng nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón thông qua việc tiết kiệm lượng phân bón, nâng cao hiệu quả sử dụng chất dinh dưỡng trong đất, nâng cao lợi nhuận trong trường hợp sản xuất lúa nước ở các nước Đông Nam Á 2. Khái niệm bón phân hợp lý Bón phân hợp lý là bón phân đảm bảo cân đối và phù hợp với đặc điểm cây trồng, tính chất đất đai, điều kiện khí hậu và mùa vụ, hệ thống canh tác ở địa phương. 2.1. Bón phân dựa vào đặc điểm cây trồng Nhu cầu dinh dưỡng của cây (lượng, tỷ lệ). Đặc điểm thu hút chất dinh dưỡng theo từng giai đoạn sinh trưởng và phát triển của cây. Đặc điểm phát triển hệ rễ Dạng sản phẩm thu hoạch Tiềm năng năng suất 2.2. Bón phân dựa vào tính chất đất Tính chất lý học, hóa học và sinh học đất 2.3. Bón phân dựa vào đặc điểm mùa vụ và khí hậu Lượng mưa Cường độ chiếu sáng 2.4. Bón phân dựa vào đặc điểm hệ thống canh tác Trồng thuần Luân canh 13
15. Xen canh Gối vụ 3. Quản lý tổng hợp dinh dưỡng cây trồng (IPNM) và quản lý tổng hợp cây trồng (ICM) Quản lý tổng hợp dinh dưỡng cây trồng là một khâu quan trọng trong việc xây dựng nền sản xuất nông nghiệp bền vững, nông nghiệp sạch và an toàn với môi trường (Bùi Đình Dinh, 1999; Võ Minh Kha, 1996). Quản lý tổng hợp dinh dưỡng cho cây trồng là hệ thống các biện pháp nhằm sử dụng một cách hợp lý nhất các nguồn dinh dưỡng cho cây trồng trong mối quan hệ với đất đai, cây trồng, thời tiết, trình độ canh tác, tập quán để nâng cao hiệu lực phân bón, tăng năng suất và phẩm chất nông sản và an toàn môi trường sinh thái (Nguyễn Văn Bộ, 1999). Theo Bùi Đình Dinh (1999) thì việc sử dụng phân bón cho cây trồng ở nước ta cũng như các nước trên thế giới đều trải qua các giai đoạn sau: * Giai đoạn gieo trồng không bón phân * Giai đoạn biết dùng phân hữu cơ * Giai đoạn biết dùng phân hoá học * Giai đoạn phân hoá học được sử dụng chủ đạo trong sản xuất nông nghiệp * Giai đoạn quản lý tổng hợp dinh dưỡng cây trồng. Thuật ngữ “quản lý dinh dưỡng tổng hợp cho cây trồng” chỉ mới xuất hiện ở nước ta trong những năm tám mươi của thế kỷ XX. Do sức ép của gia tăng dân số và việc thu hẹp diện tích đất canh tác nên để thoả mãn nhu cầu lương thực của người dân, sản xuất nông nghiệp đã phải chọn thâm canh - gần như là biện pháp duy nhất để tăng nhanh năng suất và sản lượng cây trồng. Có thể nói trong những năm vừa qua, phân bón đã đóng vai trò hết sức quyết định trong nâng cao năng suất cây trồng ở Việt nam (Nguyễn Văn Bộ, 1999; Đỗ Ánh,1999; Mutert,1997; Công Doãn Sắt, 1995; Võ Minh Kha, 1996; Vũ Hữu Yêm,1995). Theo Bùi Đình Dinh (1998) thì ở Việt nam, phân bón đóng góp vào việc tăng tổng sản lượng từ 38 - 40 %. Các kết quả nghiên cứu của Nguyễn Văn Bộ (1998) cho thấy: với lúa xuân, phân bón đóng góp khoảng 37 % và với lúa mùa là 21 % vào việc tăng sản lượng, còn theo tác giả Nguyễn Văn Luật (1998) thì ở vùng đồng bằng sông Cửu Long, phân bón đóng góp khoảng 37 % trong đó phân vô cơ đóng góp khoảng 33 % vào việc tăng sản lượng cây trồng. Rõ ràng không thể phủ nhận vai trò quan trọng của phân bón trong việc nâng cao năng suất cây trồng và cải thiện tính chất đất. Tuy nhiên, vai trò tích cực của phân bón chỉ thể hiện khi chúng được sử dụng một cách hợp lý trên cơ sở quản lý tổng hợp dinh dưỡng cho cây trồng. 14
16. Theo nhiều tác giả (Nguyễn Văn Bộ, 1999; Thái Phiên, 1999; Bùi Đình Dinh,1998; Kanwar, 1995; Thong, 1995; Mutert, 1995 ), nền tảng của quản lý tổng hợp dinh dưỡng cho cây trồng là bón phân cân đối và hợp lý. Bón phân cân đối là bón phân đảm bảo cân đối tỷ lệ giữa hữu cơ và vô cơ, cân đối giũa các nguyên tố đa lượng N: P : K, cân đối giũa các nguyên tố đa lượng, trung lượng và vi lượng. Bón phân hợp lý là bón phân phù hợp với đặc điểm sinh lý của từng cây trồng, tính chất đất và điều kiện mùa vụ cụ thể. Sử dụng phân bón cân đối nhằm đảm bảo cung cấp đầy đủ các chất dinh dưỡng thiết yếu, tăng cường tác động tương hỗ và loại trừ các tác động đối kháng giữa chúng. Bón phân cân đối cũng góp phần ổn định năng suất và nâng cao lợi nhuận cho người sản xuất (Tandon H.L.S và cs, 1995; Thong và cs.1995). Việt nam là một nước phải nhập khẩu tới 90 – 93 % nhu cầu về phân đạm, 30 - 35 % nhu cầu về phân lân và 100 % nhu cầu về phân kali. Nhưng do thiếu hiểu biết nên trong thực tế hiệu quả sử dụng phân bón của nông dân thường chỉ đạt 35 - 45 % đối với phân đạm, 50 - 60 % đối với phân kali. Trong các giải pháp nâng cao hiệu lực phân bón, hạn chế mất dinh duỡng thì bón phân cân đối giữ vai trò chủ đạo (Nguyễn Văn Bộ, 1999 ). Phân bón là một trong những yếu tố có ảnh hưởng quyết định đến sinh trưởng và phát triển cũng như khả năng hình thành năng suất của tất cả các cây trồng nông nghiệp (NFDC/FAO, 1989. Tuy nhiên, tác dụng tích cực của phân bón đến năng suất và phẩm chất của cây trồng cũng như môi trường đất và nước chỉ thể hiện khi được sử dụng một cách cân đối và hợp lý (Nguyễn Văn Bộ và Phạm Văn Biên,2 000; Tiwari.K.N và cs, 2001; Armando.U và cs, 2001; Xiuchong.Z và cs, 2001). Kết quả tổng kết của FAO trên phạm vi toàn thế giới cho thấy bón phân không cân đối có thể làm giảm năng suất tới 20 - 50 % (IFA, 1992). Xuất phát từ lý do nêu trên, để có một nền nông nghiệp phát triển bền vững, bắt buộc phải chuyển từ nông nghiệp truyền thống chủ yếu dựa và đất, sang một nền nông nghiệp thâm canh “dựa vào phân bón” với giống mới, năng suất và chất lượng cao kết hợp với phòng trừ dịch bệnh cho cây trồng (Nguyễn Văn Bộ, 1999). Theo Bùi Huy Hiền (1997) thì trong 20 năm qua việc sử dụng phân bón trong thâm canh cây trồng ở nước ta diễn ra sự mất cân đối nghiêm trọng giữa N, P và K. Tỷ lệ sử dụng kali thấp hơn nhiều so với đạm và lân. Cũng theo tác giả này thì việc sử dụng phân bón không cân đối đã hạn chế đáng kể năng suất cây trồng, giảm hiệu lực sử dụng phân bón và gây lãng phí. Nguyên nhân là bón phân không cân đối làm cho lượng dinh dưỡng trong đất biến động mất cân đối dẫn đến giảm năng suất và tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát sinh phát triển của một số loại bệnh hại (Nguyễn Thị An, 1994). 15
17. Việc sử dụng một lượng quá lớn phân hóa học trong phạm vi lớn, xuất hiện sau khi có sự phát triển và sử dụng các giống lai trên thế giới một thái cực và việc duy trì nông nghiệp là một thái cực khác đã trở nên có những xung đột. Do nhu cầu về lương thực và thực phẩm ngày càng cao, đặc biệt ở các nước đông dân và có tỷ lệ tăng dân số nhanh đòi hỏi ngày càng cao việc tăng nhanh năng suất và sản lượng cây trồng để thỏa mãn nhu cầu đó. Nhưng ở một khía cạnh khác, do sự thiếu hụt về nhận thức của người sản xuất đối với sự bền vững của hệ thống nông nghiệp thâm canh cao, giải pháp tốt nhất vẫn là áp dụng quản lý tổng hợp dinh dưỡng cây trồng bao gồm việc sử dụng hài hòa các loại phân hóa học và phân hữu cơ. Một hệ thống như vậy được sử dụng ở rất nhiều nước đang phát triển. Quản lý tổng hợp dinh dưỡng cây trồng còn bao gồm cả việc sử dụng các loại phân sinh học cũng như sử dụng cây họ đậu trong luân canh cây trồng. Thực tế sản xuất cho thấy: kết hợp tốt việc sử dụng đạm và các nguyên tố dinh dưỡng khác bằng quản lý tổng hợp dinh dưỡng cây trồng sẽ làm tăng rất rõ hiệu quả dụng các nguyên tố dinh dưỡng trong đất. Có thể nói phân bón và sử dụng phân bón một cách hợp lý có ý nghĩa quan trọng trong phát triển một nền nông nghiệp sạch, là xu hướng phát triển hiện nay của tất cả các quốc gia trên thế giới. Trong cân đối dinh dưỡng cho cây trồng, vai trò phân khoáng sẽ ngày càng gia tăng trong mối quan hệ tương đối với phân hữu cơ và như vậy, vai trò của phân hữu cơ như một nguồn cung cấp cho cây trồng ngày càng giảm. Việc sử dụng phân hữu cơ trước hết để ổn định độ phì nhiêu và tạo nền thâm canh, nâng cao hiệu lực phân hoá học. Tất nhiên, quản lý tổng hợp dinh dưỡng cây trồng phải được đặt trong mối quan hệ với quản lý đất tổng hợp (ISM - Integrated Soil management), quản lý nước tổng hợp (IWM - Integrated Water management và quản lý dịch hại cây trồng tổng hợp (IPM - Integrated Pest management), tạo nên một khái niệm mới: quản lý cây trồng tổng hợp (Integrated crop management) (Nguyễn Văn Bộ, 1999). 16
18. CHỦ ĐỀ II ĐẠM VÀ PHÂN ĐẠM Bài 1. Đạm trong cây, trong đất và quá trình chuyển hóa đạm trong đất 1. Đạm trong cây 1.1. Tỷ lệ đạm trong cây Tùy thuộc vào loại cây trồng, tuổi cây mà lượng đạm có thể dao động từ 1 – 6 % so với trọng lượng chất khô. Lượng đạm trong bộ phân non của cây cao hơn ở các bộ phận già. 1.2. Dạng đạm trong cây Trong cây đạm có ở các dạng sau: Protein (đạm chiếm khoảng 15 – 17 %) Glucozit Ancaloit Một lượng rất nhỏ trong điều kiện dinh dưỡng đạm không bình thường có thể + - tồn tại dưới dạng NH4 và NO3 Tỷ lệ đạm hữu cơ hòa tan và đạm vô cơ thể hiện tình trạng tổng hợp hữu cơ trong cây. Thường khi thiếu gluxit hoặc thiếu các điều kiện cho việc khử đạm nitrat, cho quá trình amin hóa (thời tiết âm u kéo dài, trong cây xảy ra hiện tượng thiếu hụt lân, kali v.v ) thì tỷ lệ trên giảm xuống. Nếu trong cây đạm tồn tại chủ yếu dưới dạng + - NH4 và NO3 thì xẩy ra hiện tượng ngộ độc đạm của cây. 1.3. Vai trò của đạm đối với cây trồng - Đạm là sự sống. Đạm là thành phần chủ yếu của diệp lục, là thành phần cơ bản của các protein, các enzim, AND, ARN của nhân bào, nơi khu trú của các thông tin di truyền, đóng vai trò quan trọng trong việc tổng hợp protein. - Đạm là yếu tố cơ bản của quá trình đồng hóa cacbon - Tăng sinh trưởng và phát triển của các mô sống 1.4. Biểu hiện thừa thiếu đạm trong cây Thiếu đạm: cây phát triển kém, còi cọc. Lá có màu xanh vàng, nếu thiếu trầm trọng thì thân lá có màu vàng. Hiện tượng thiếu đạm thường xuất hiện ở lá già trước. Thời gian sinh trưởng bị rút ngắn. Ở các loại cây ăn quả thì tỷ lệ đậu quả thấp, quả nhỏ, chất lượng giảm rõ. Cây chỉ thị thiếu đạm: Cây ngũ cốc, táo, chanh Thừa đạm: Lá cây có màu xanh đậm, phần thân lá phát triển mạnh và không cân đối với rễ nên cây dễ dàng bị lốp đổ.Thân lá mềm, là điều kiện thuận lợi cho sâu bệnh 17
19. xâm nhập và phát triển. Thời gian sinh trưởng của cây bị kéo dài. Ở các loại cây lấy hạt thì tỷ lệ hạt lép cao. 2. Đạm trong đất 2.1.Tỷ lệ đạm trong đất Đạm tổng số trong đất dao động từ 0,04 - 0,5 % tùy thuộc vào loại đất. Đất giàu đạm nhất là đất mùn trên núi và đất nghèo đạm nhất là đất bạc màu. 2.2. Dạng đạm trong đất Trong đất được phân chia theo 2 cách: + Theo nguồn gốc + Khả năng dễ tiêu đối với cây trồng * Theo nguồn gốc, đạm được chia làm 2 dạng là đạm hữu cơ và đạm vô cơ. Đạm hữu cơ trong đất chiếm từ 90 – 95 % tổng lượng đạm trong đất. Đạm hữu cơ trong đất có trong xác động vật nhỏ, thực vật và vi sinh vật trong đất và trong thành phần mùn. Khoảng một nửa đạm hữu cơ nằm ở dạng các hợp chất amin. Đạm vô cơ trong đất chiếm từ 5 – 10 % tổng lượng đạm trong đất. Đạm + vô cơ trong đất có thể nằm ở dạng NH4 bị khoáng sét giữ chặt hoặc có trong thành phần các muối amôn và nitrat hòa tan trong dung dịch đất Một phần rất nhỏ nằm ở phần khí của đất dưới dạng N2 O, NO và NO2 * Theo khả năng dễ tiêu đối với cây trồng, đạm được chia như sau: Dạng cây trồng không thể sử dụng trực tiếp: các dạng đạm hữu cơ Dạng cây trồng có thể sử dụng trực tiếp: các dạng đạm vô cơ trong dung dịch đất và bị giữ chặt trên bề mặt khoáng sét. 2.3. Chu trình chuyển hóa đạm trong tự nhiên 2.3.1. Nguồn tích lũy + Từ phân bón + Từ nước mưa + Từ vi sinh vật cố định đạm tự do trong đất + Từ vi sinh vật cố định đạm cộng sinh 2.3.2. Phần mất đi Rửa trôi bề mặt Hiện tượng này xảy ra khi có mưa to ngay sau khi phân đạm được bón vào đất. đặc biệt là đối với các loại phân như Urea và amôn nitrat, là những loại phân rất dễ hòa tan và không được các keo đất giữ lại. Trên đất có thành phần cơ giới nặng, với độ dốc 18
20. là 13 %, tỷ lệ đạm mất đi khi bón amôn nitrat là 5 % và từ Urea là 2 – 2,5 % tổng lượng đạm bón. (R. Prasad và J. F. Power, 1993). Bay hơi đạm ở dạng amôn Tỷ lệ đạm mất đi dưới dạng amôn sau khi bón phân vào đất dao động từ 0 – 50 % tổng lượng đạm bón. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bay hơi đạm dưới dạng này bao gồm: dạng phân đạm, phương pháp bón, pH đất, độ ẩm đất, CEC, tốc độ gió, nhiệt độ đất và không khí, loại cây trồng và giai đoạn sinh trưởng của chúng. Mất đạm ở dạng này trên đất trồng cạn xẩy ra mạnh trên các loại đất giàu can xi do việc hình thành (NH4)2 CO3. Hiện tượng này cũng xảy ra mạnh khi phân Urea được bón rải đều trên đất ngập nước như đất lúa nước và có thể giảm mạnh khi phương pháp bón được thay đổi hoặc khi Urea được viên hóa với đường kính viên là 1 cm ( Schinier và cộng sự, 1990). Bay hơi ở dạng N2 Hiện tượng này xảy ra do kết quả của quá trình phản đạm hóa, xảy ra trên đất có phản ứng kiềm, yếm khí, thông qua hoạt động của các vi sinh vật yếm khí hoặc trên đất chua, thoáng khí khi các hợp chất đạm hữu cơ và vô cơ có phản ứng với nhau. Mất đạm do cây trồng Tổng lượng đạm trong sinh khối cây trồng (phần trên mặt đất) đạt cao nhất trước khi chín và giảm dần ở các giai đoạn sau đó. Ở các loại cây dài ngày,phần lớn đạm có thể được chuyển về và tích lũy ở rễ như chất dự trữ cho việc bắt đầu sinh trưởng của cây ở vụ sau. Còn ở các loại cây ngắn ngày, lượng N chuyển hóa ở dạng này là không đáng kể. Theo Francis và các cộng sự (1990) thì lượng đạm mất đi dao động từ 45 – 81 kg/ha đối với ngô được tưới. Đối với một loại/ giống cây trồng, lượng đạm mất đi thường tỷ lệ thuận với năng suất. Năng suất càng cao, lượng đạm mất đi càng lớn. Rửa trôi đạm xuống tầng sâu Lượng và cường độ mưa, số lượng và mật độ tưới, cường độ bốc hơi nước, nhiệt độ, tính chất đất (cụ thể là kết cấu đất và thành phần cơ giới), loại sử dụng đất,chế độ làm đất và canh tác, lượng và dạng đạm bón có mối tương tác với nhau và xác định lượng đạm bị rửa trôi qua vùng rễ cây xuống mực nước ngầm. - Sự rửa trôi NO3 có thể được đẩy nhanh bằng dòng chảy của nước thông qua các rãnh trong đất do giun đất hoặc rễ cây tạo thành, và các kẽ đất tự nhiên hoặc vết nứt của đất. Quá trình này xẩy ra mạnh nhất ở đất bỏ hoang. 2.3.3. Chu trình chuyển hóa đạm trong đất lúa 19
21. Sơ đồ 4. Chu trình chuyển hóa đạm trong đất lúa 2.4. Chuyển hóa đạm trong đất 2.4.1. Quá trình khoáng hóa đạm trong đất Quá trình khoáng hóa đạm trong đất là quá trình mang bản chất sinh học, thông qua hoạt động của vi sinh vật, các dạng đạm hữu cơ trong đất được chuyển hóa thành các dạng đạm khoáng (amôn, nitrit, nitrat). Quá trình khoáng hóa đạm hữu cơ được thực hiện theo các bước bằng các phản ứng: amin hóa, amôn hóa và nitrat hóa. 2 quá trình amin hóa và amôn hóa được thực hiện bởi các vi sinh vật dị dưỡng, trong khi đó quá trình nitrat hóa lại được tiến hành bởi các vi sinh vật tự dưỡng. Các vi sinh vật dị dưỡng nhận được năng lượng từ quá trình ô xy hóa các hợp chất cácbon, trong khi đó các vi sinh vật tự dưỡng lại nhận năng lượng từ các loại muối khoáng đặc biệt và nhận cácbon từ muối bicarbonat trong đất. Quá trình amin hóa Quá trình amin hóa là quá trình trong đó các vi sinh vật dị dưỡng bao gồm các vi khuẩn, nấm và xạ khuẩn bẻ gãy các liên kết của các hợp chất hưũ cơ phức tạp tạo thành các amin và amino a xít. Hoạt động của vi khuẩn và xạ khuẩn thường chiếm ưu thế trong môi trường trung tính và kiềm, trong khi đó các loại nấm lại phát triển mạnh trong môi trường a xít. 20
22. Phần lớn đạm hữu cơ tham gia vào qua trình này có nguồn gốc từ quá trình phân hủy protein và amino axít trong tàn dư thực vật và vi sinh vật. Một phần không đáng kể có nguồn gốc từ quá trình phân giải các hợp chất khó phân giải hơn như lignoprotein và các humat. Quá trình amôn hóa * Khái niệm Quá trình amôn hóa là quá trình sinh học trong đó các hợp chất đạm hữu cơ trong đất được chuyển hóa thành dạng đạm amôn nhờ hoạt động phân giải của các vi sinh vật. Phản ứng cuối cùng của quá trình này là sự thủy phân các nhóm amin. Quá trình này được tiến hành bởi các vi sinh vật dị dưỡng (cả vi sinh vật háo khí và yếm khí). Ngoài ra tham gia vào qua trình này còn có các nhóm vi khuẩn, nấm và xạ khuẩn khác. * Cơ chế tiến hành và sản phẩm CH2 NH2 COOH + O2 = HCOOH + CO2 + NH3 CH2 NH2 COOH + H2O = CH3 OH + CO2 + NH3 CH2 NH2 COOH + H2 = CH3 COOH + NH3 Đạm amôn hình thành trong quá trình amôn hóa có thể: - Bay hơi dưới dạng amôn - Được cây trồng hút - Được hấp phụ trên bề mặt keo sét - Bị giữ chặt trong tinh tầng các khoáng sét - Được vi sinh vật đất sử dụng - Tham gia vào quá trình nitrat hóa * Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình amôn hóa - pH môi trường - Chế độ khí trong đất - Cơ chất phân giải (tỷ lệ C/N) * Ý nghĩa của quá trình này đối với sự thu hút dinh dưỡng của cây trồng và hiệu quả sử dụng phân đạm - Giải phóng đạm amôn để cung cấp cho cây trồng - Chú ý lượng đạm bón trên các loại đất khác nhau, trong từng điều kiện mùa vụ khác nhau để tránh lãng phí. 2.4.2. Quá trình nitrat hóa * Khái niệm Quá trình chuyển hóa các hợp chất đạm amôn thành đạm nitrat được gọi là quá trình nitrat hóa. Đây là quá trình chuyển hóa đạm qua 2 bước và do các vi sinh vật tự 21
23. dưỡng (nitrosomonas và nitrobacter) đảm nhận. Một số vi sinh vật dị dưỡng cũng có thể tham gia vào quá trình này nhưng với số lượng rất nhỏ. Cơ chế tiến hành và sản phẩm NH4 + 3/2 O2 NO2 + 2H + H2 O + 63,8 Kcal Bước 1. [O] - 2H [O] NH4 HONH2 ½ HONNOH NO2 + H+ + 63,8 Kcal Amon Hydroxylamin Hyponitrit Nitrit Bước 2 NO2 + ½ O2 NO3 + 17.5 Kcal Nitrat hình thành trong quá trình nitrat hóa có thể: - Được cây trồng hút - Rửa trôi xuống tầng nước ngầm và có thể làm tăng nồng độ NO3 – trong nước ngầm, gây hại cho sức khỏe con người - - Trong điều kiện yếm khí, NO3 sẽ tham gia vào quá trình phản đạm hóa và gây ra hiện tượng ô nhiễm bầu khí quyển. N2O hình thành trong quá trình phản đạm hóa đã góp phần làm thủng tầng ôzôn. - Bị cố định bởi vi sinh vật đất * Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa - Độ ẩm đất và độ thoáng khí Quá trình nitrat hóa xảy ra mạnh trên các loại đất có độ ẩm đất phù hợp và độ thoáng khí cao. Trong hầu hết các loại đất, độ ẩm đất đạt gần độ ẩm đồng ruộng. - pH đất + Theo Morill và Dawson (1967), trên một số loại đất chua có pH < 5,39, NH4 bị - - ô xy hóa chậm để tạo thành NO3 và không có sự xuất hiện của NO2 . Theo Dancer và cs, (1973) thì có mối tương quan rõ giữa độ chua của đất từ 4,7 – 6,4 với cường độ của quá trình nitrat hóa. pH thích hợp cho quá trình nitrat hóa có thể dao động từ 6,0 – 9,4. Bảng 4. Ảnh hưởng của hiệu thế nước đến quá trình nitrat hóa Hiệu thế Thời gian Cường độ của quá trình nitrat hóa (µg N/g/ ngày nước ủ Đất xám, Đất xám, Đất đen, TPCG (Kpa) (ngày) TPCG cát pha TPCG thịt thịt nặng trung bình 22
24. 0 8 0,0 d 0,0d 0,0d -33 8 3,6 a 3,4ª 3,2ª -700 11 2,0b 2,1b 2,0b -1500 17 1,3c 1,3c 1,2c Nguồn: Mahli và McGill, 1982 Bảng 5 . pH đất và quá trình nitrat hóa pH Hợp chất đạm < 5,4 Tích lũy NH4 và xuất hiện nitrat hóa với cường độ - - thấp để chuyển hóa NH4 thành NO2 và NO3 + - - 5,01 – 6,38 NH4 và NO2 nhanh chóng bị ô xy hóa thành NO3 + - 6,93 – 7,85 NH4 bị ô xy hóa thành NO2 , với sự tích lũy hợp - chất này cho quá trình ô xy hóa thành NO3 Nguồn: Prasad và J.F. Power, 1998 Quá trình nitrat hóa đạm amôn trong đất cũng như các loại phân chứa đạm sẽ giải phóng H+ qua phương trình sau: + + NH4 3/2 O2 NO2 + H2O + 2H Quá trình nitrat hóa vì vậy là quá trình làm đất hóa chua, do đó, việc sử dụng liên tục các loại phân đạm amôn hoặc bón phân chuồng với lượng lớn có thể làm giảm pH đất rất rõ. - Nhiệt độ đất Vai trò của nhiệt độ đối với quá trình nitrat hóa thể hiện rõ hơn trong các loại đất ở điều kiện cận nhiệt đới hoặc ôn đới. Ở những vùng này, hàm lượng đạm hữu cơ lớn hơn so với vùng nhiệt đới và mức độ dễ tiêu của đạm trong đất phụ thuộc rất nhiều vào quá trình nitrat hóa. Nhiệt độ thấp sẽ làm chậm lại quá trình nitrat hóa và vì vậy làm giảm khả năng cung cấp đạm dễ tiêu của đất đối với cây trồng. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình nitrat hóa là 25oC – 35o C (trong điều kiện nhiệt đới) và 20oC trong điều kiện ôn đới (Malhi và McGill, 1982). - Khả năng cung cấp đạm amôn trong đất Đạm amôn là nguồn đạm trong đất tham gia trực tiếp vào quá trình nitrat hóa. Sự bay hơi với cường độ mạnh đạm amôn trong đất, sự thu hút nhanh chóng đạm amôn 23
25. bới các vi sinh vật đất, đặc biệt khi các phế phụ phẩm được vùi vào trong đất là các hợp chất hữu cơ có tỷ lệ C : N cao sẽ làm giảm rất mạnh cường độ của quá trình nitrat hóa. Bên cạnh đó, một lượng quá lớn đạm amôn trong đất cũng có thể làm cho quá trình nitrat hóa bị ngưng trệ. Lượng đạm a môn tối đa có thể chịu được ở mức 800 µg/g đất. - Mật độ vi sinh vật nitrat hóa trong đất Mật độ vi sinh vật nitrat hóa trong đất là yếu tố quan trọng quyết định cường độ của quá trình nitrat hóa.Vi sinh vật nitrat hóa về cơ bản tập trung phổ biến ở tầng đất mặt. Mật độ và hoạt tính của vi sinh vật nitrat hóa (ví dụ chủng Nitrosomonas europea ) có thể giảm khi các chất ức chế quá trình nitrat hóa như nitrapyrin, dicyandiamide và thiurea được sử dụng. Sự hiện diện của các hợp chất có khả năng làm giảm cường độ của quá trình nitrat hóa cho phép giữ lại trong đất một lượng nhiều hơn đạm a môn trong một thời gian dài mà ít bị mất đi do rửa trôi (Joseph và Prasad, 1993). Ngoài ra quá trình nitrat hóa còn chịu ảnh hưởng của các chất phòng trừ dịch hại. Các hóa chất có gốc xianua, các hợp chất clo hữu cơ như dixianodiamit (xyanoguanidin), 2 clo 6 triclorometyl pyridin, thuốc trừ sâu đều ức chế mạnh quá trình nitrat hóa. * Ý nghĩa của quá trình nitrat hóa Giải phóng đạm nitrat cung cấp cho cây Có thể làm mất đạm nếu đất có thành phần cơ giới nhẹ và trong điều kiện mưa nhiều. Nguồn đạm cung cấp cho quá trình phản đạm hóa và làm mất đạm dưới dạng N2 Chú ý lượng bón, phương pháp bón 2.4.3. Quá trình phản nitrat hóa * Khái niệm - Đây là qua trình mà trong đó đạm NO3 bị khử thành N2 hoặc các dạng oxýt nitơ khác . Trong đất, trong phần lớn các trường hợp, quá trình phản đạm hóa là kết quả hoạt động của các vi sinh vật yếm khí. * Cơ chế tiến hành và sản phẩm 2HNO3 2HNO2 2NO N2O N2 Quá trình phản đạm hóa mang bản chất hóa học cũng có thể xuất hiện, đặc biệt trong các loại đất chua. 24
26. Trong quá trình phản đạm hóa mang bản chất sinh học, NO3 được xem như là nguồn ô xy cho các vi sinh vật. Các hợp chất cácbon hòa tan được sử dụng để duy trì sự sinh trưởng của các chủng vi sinh vật này. * Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phản nitrat hóa -Hàm lượng đạm nitrat trong đất - Chế độ khí (yếm khí) - Chất khử - pH đất (pH từ 4,9 – 5,6 chủ yếu mất đạm ở dạng N2O. pH > 7, chủ yếu mất đạm ở dạng N2 ) - Nhiệt độ (nhiệt độ tối thích vào khoảng 60 – 65oC) * Ý nghĩa của quá trình này đối với sự thu hút chất dinh dưỡng của cây trồng và hiệu quả sử dụng phân đạm - Tiêu hao lượng đạm trong đất và gây nên hiện tượng thiếu hụt đạm đối với cây trồng. - Chú ý lượng đạm bón, phương pháp bón 2.4.4. Quá trình giữ chặt đạm trong đất Quá trình hấp phụ sinh học đạm * Khái niệm Quá trình hấp phụ sinh học đạm trong đất xảy ra khi các hợp chất đạm vô cơ trong đất bị chuyển hóa thành hợp chất đạm hữu cơ thông qua hoạt động của vi sinh vật. * Cơ chế tiến hành Quá trình hấp phụ sinh học thường xuất hiện khi một lượng lớn các hợp chất hữu cơ có tỷ lệ C:N cao như rơm rạ được vùi vào đất. Kết quả nghiên cứu đồng ruộng với việc bón 15N cho lúa với liều lượng từ 60 đến 120 kg N/ha trong hệ thống luận canh lúa – lúa mì cho thấy: khoảng 16,7 - 25,6 % lượng đạm bón vào đất bị cố định (Goswani và các cộng sự, 1988) và thường thì khi bón các loại phân đạm gốc amôn thì đạm sẽ bị cố định mạnh hơn so với khi bón các loại phân đạm dạng nitrat (Powlson và các cộng sự, 1986). * Ý nghĩa của quá trình hấp phụ sinh học đạm đối với sự thu hút dinh dưỡng của cây trồng và hiệu quả sử dụng phân đạm - Góp phần tích lũy đạm, hạn chế sự rửa trôi và bay hơi đạm trên đất có thành phần cơ giới nhẹ. - Có thể gây nên hiện tượng tranh chấp dinh dưỡng giữa vi sinh vật đất với cây trồng trên đất có hàm lượng đạm dễ tiêu thấp. Quá trình giữ chặt đạm amôn 25
27. * Khái niệm Đây là quá trình mà trong đó đạm a môn bị giữ chặt trong lưới 2:1 của các keo sét như illit,montmorilonit v.v Dạng a môn này nhìn chung không chịu ảnh hưởng bởi các cation trên bề mặt keo sét và không bị chiết ra bởi dung dịch KCl. Mặc dầu vậy, gần bên rìa lưới của keo sét, các ion bên ngoài có thể thay thế một phần đạm a môn này khi các keo sét nở ra và có thể trở thành dễ tiêu đối với cây trồng. Các ion Ca2+, Mg2+, Na+ và H+ có thể thay thế đạm amôn nằm bên rìa keo sét, trong khi đó thì K+ không thể thay thế được. + + + Bán kính của NH4 là 1,48 A và của K là 1,33 A, vì vậy NH4 cũng có thể bị giữ chặt giữa tinh tầng của các khoáng sét. Do đó, sử dụng một lượng phân kali bổ sung có thể làm giảm lượng đạm amôn bị giữ chặt ở dạng này. Ngoài keo sét, đạm amôn còn bị giữ chặt ở dạng không trao đổi bởi các chất hữu cơ trong đất. Phức hợp NH4 – chất hữu cơ rất khó bị phân hủy bởi vi sinh vật đất vì vậy + khả năng giải phóng NH4 từ hợp chất này là rất thấp. Các hợp chất thơm và các + alicylic không no là những hợp chất dễ dàng cố định NH4 dưới dạng phức hợp này. + * Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cố định NH4 bao gồm: + + - Hàm lượng NH4 trong đất và lượng NH4 bổ sung vào đất. Thông thường + lượng bị cố định tăng tỷ lệ thuận với lượng NH4 được bón bổ sung vào đất. - Lượng nước trong đất (đất ẩm hay khô). Trong đất có thành phần cơ giới nặng, + khi khả năng giữ nước của đất đạt mức 60 %, lượng NH4 bị cố định chỉ đạt ¼ so với đất ở trạng thái khô. - Sự hiện diện của các ion khác trong đất (đặc biệt là K+) Quá trình cố định đạm sinh học * Khái niệm Đây là quá trình chuyển hóa đạm phân tử thành dạng đạm hữu cơ trong cơ thể vi sinh vật. Vi sinh vật tiến hành quá trình cố định đạm được chia làm 2 nhóm: vi sinh vật cố định đạm sống tự do (Azotobacter) và vi sinh vật cố định đạm cộng sinh (Rhizobium.) 26
28. Bảng 6. Quá trình cố định đạm sinh học được thực hiện bởi các chủng vi sinh vật khác Nhau Loại vi Lượng LượngN LượngN sinh N Loại cây trồng (kg/ha/nă Loại vi sinh vật (kg/ha/năm vật/cây (kg/ha/ m trồng năm Cây họ đậu Muồng ba 150 Azotobacter 0.3 lá Cây thức ăn gia 57 -700 Bèo hoa 31 Clostridium. 0.1 – súc dâu 0.5 Cây lấy hạt 17 – 270 Tảo lam 25 Pasteurianum Nguồn: R. Prasad và J. F. Power, 1998 * Cơ chế cố định đạm ở cây họ đậu Chủng Rhizobium tồn tại trong mối quan hệ cộng sinh với nốt sần ở rễ cây học đậu có khả năng chuyển hóa đạm phân tử có trong khí quyển thành NH3 . NH3 sau đó được cây họ đậu sử dụng để hình thành các amino axít và protein. Các chủng vi sinh vật này nhận năng lượng cần thiết cho sinh trưởng của chúng và cho quá trình cố định đạm chủ yếu từ các sản phẩm của quá trình quang hợp ở cây họ đậu (khoảng 35 %). * Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cố định đạm ở cây họ đậu - pH đất - Ẩm độ và nhiệt độ đất - Tình trạng dinh dưỡng trong đất (đặc biệt là dinh dưỡng lân). * Ý nghĩa - Tăng tích lũy đạm trong đất. Bài 2. Phân đạm và phương pháp sử dụng hiệu quả 1. Các loại phân đạm phổ biến 1.1. Nhóm phân đạm amôn A môn sulphat * Tính chất Màu trắng hoặc xanh nhạt Công thức: (NH4 )2SO4 Dạng muối kết tinh Hòa tan nhanh và tan hoàn toàn trong nước Dễ đóng cục Phân chua sinh lý 27
29. Chứa 20,5 – 21,0 % N; 23 – 24 % S; 0,025 – 0,05 % axit tự do Khối lượng phân tử: 132,14 Tỷ trọng khối: 800 kg/1m3 Độ tan trong nước ở 100oC: 103,8% Nhiệt độ bắt đầu phân hủy: 280oC * Chuyển hóa trong đất (NH4 )2SO4 + O2 HNO3 + H2SO4 H+ NH4+ KĐ] + (NH4)2SO4 KĐ] + H2SO4 * Sử dụng - Có thể bón lót hoặc bón thúc - Hạn chế bón cho đất chua. Nếu bón liên tục thì cần kết hợp với vôi bột với tỷ lệ 1: 1,3 tạ/ha - Có thể bón tốt cho các loại cây họ đậu, cây lấy dầu, chè, cây họ thấp tự - Để hạn chế việc gây chua cho đất khi sử dụng loại phân này, có thể kết hợp bón với các loại phân kiềm sinh lý như lân nung chảy, Apatit, Phôtphorit - Không bón cho các loại đất lầy thụt A môn clorua * Tính chất Màu trắng Công thức: NH4Cl Dạng muối kết tinh Hòa tan nhanh và hoàn toàn tan trong nước Dễ đóng cục Phân chua sinh lý, gây chua mạnh hơn (NH4)2SO4 Chứa 24,0 – 25,0 % N; 66,0 % Cl Khối lượng phân tử: 53,5 Tỷ trọng ở 4oC: 1,526 Độ tan trong nước ở 20oC: 37,2 g/ 100 g nước Nhiệt độ bắt đầu phân hủy: 350oC * Chuyển hóa trong đất NH4Cl + O2 HNO3 + HCl H+ NH4+ KĐ] + NH4 Cl KĐ] + HCl 28
30. * Sử dụng Có thể bón lót hoặc bón thúc - Hạn chế bón cho đất chua. Nếu bón liên tục thì cần kết hợp với vôi bột với tỷ lệ 1: 1,4 tạ/ha - Bón tốt cho các loại cây có dầu như dừa, cọ dầu nhưng không nên bón cho các loại cây như thuốc lá, khoai tây, sầu riêng - Để hạn chế việc gây chua cho đất khi sử dụng loại phân này, có thể kết hợp bón với các loại phân kiềm sinh lý như lân nung chảy, Apatit, Phôtphorit 1.2. Nhóm phân đạm nitrat Các loại phân đạm nitrat có đặc điểm chung là hòa tan mạnh, cây trồng có thể sử - dụng trực tiếp. Tuy nhiên, do NO3 không được keo đất hấp phụ nên rất dễ bị rửa trôi xuống tầng sâu và nếu không có biện pháp sử dụng hợp lý có thể làm giảm hiệu quả sử - dụng phân bón và NO3 rửa trôi xuống tầng nước ngầm có thể gây ra ô nhiễm nguồn nước này. Natri nitrat * Tính chất Là loại quặng có trong tự nhiên (ở Nam Mỹ) và dạng tổng hợp nhân tạo (Châu Âu và Bắc Mỹ) Công thức: NaNO3 Màu trắng Dạng muối kết tinh Hòa tan nhanh và hoàn toàn tan trong nước Dễ đóng cục Phân trung tính sinh lý Chứa 16 % N; 25,0 % Na Khối lượng phân tử: 85,01 Tỷ trọng (g/cm3): 2,257 Độ tan trong nước ở 30oC: 176 g/ 100 g nước * Sử dụng -Thường sử dụng để bón thúc, đặc biệt hiệu quả cho các loại cây trồng cạn (bông, thuốc lá, rau ), cây vụ Đông và đồng cỏ 29
31. - Bón tốt cho các loại đất có thành phần cơ giới nặng, nơi có quá trình chuyển hóa đạm xảy ra chậm. Trên đất có thành phần cơ giới nhẹ cần có phương pháp bón hợp lý để tránh bị rửa trôi. - Do trong thành phần của phân có chứa nhiều Na, nếu bón liên tục trên một chân đất có thể làm cho đất mất kết cấu. Do đó, khi sử dụng nhiều loại phân này thì nên bổ sung phân hữu cơ cho đất. Canxi nitrat * Tính chất Màu trắng Công thức: CaNO3 Dạng muối kết tinh Hòa tan nhanh và tan hoàn toàn trong nước Dễ đóng cục Phân trung tính sinh lý Có nhiều loại canxi nitrat có tỷ lệ đạm khác nhau nhưng phổ biến nhất là loại có 15,0 – 15,5 % N và gần 36 % Ca. Khối lượng phân tử: 164,1 Tỷ trọng ở 4oC: 1,526 Độ tan trong nước ở 0o C: 102 g/ 100g nước Nhiệt độ bắt đầu phân hủy: 555,7oC * Sử dụng -Thường sử dụng để bón thúc, đặc biệt hiệu quả cho các loại cây trồng cạn, cây vụ Đông và đồng cỏ - Bón tốt cho các loại đất có thành phần cơ giới nặng, nơi có quá trình chuyển hóa đạm xảy ra chậm và đất bạc màu, nghèo Ca. Tuy nhiên, trên đất có thành phần cơ giới nhẹ cần có phương pháp bón hợp lý để tránh bị rửa trôi. 1.3 Nhóm phân đạm amôn nitrat * Tính chất Màu trắng Công thức: NH4NO3 Là muối kết tinh dạng hạt Hòa tan nhanh và hoàn toàn trong nước Dễ đóng cục Phân trung tính sinh lý 30
32. Có nhiều loại amôn nitrat có tỷ lệ đạm khác nhau (loại có tỷ lệ đạm thấp – 22 % N; loại có tỷ lệ trung bình – 26,0 – 27,5 % N và loại có tỷ lệ đạm cao: 33,0 – 34,5 % N) Khối lượng phân tử: 80,04 Tỷ trọng ở 4oC: 1,526 Độ tan trong nước ở 20oC: 187 g/ 100 g nước Nhiệt độ bắt đầu phân hủy: 185oC Nhiệt độ gây nổ mạnh: 260 oC * Chuyển hóa trong đất NH4NO3 + O2 HNO3 H+ NH4+ KĐ] + NH4 NO3 KĐ] + HNO3 * Sử dụng - Có thể sử dụng để bón lót hoặc bón thúc. Bón thúc cho cây trồng cạn hiệu quả hơn là bón cho lúa. Nếu bón thúc cho lúa thì nên sử dụng vào giai đoạn thúc đòng - Có thể sử dụng cho nhiều loại đất. Tuy nhiên, trên đất có thành phần cơ giới nhẹ cần có phương pháp bón hợp lý để tránh bị rửa trôi. 1.4. Nhóm phân đạm amit Xyanamit canxi * Tính chất Màu xám đen hoặc trắng Công thức: CaCN2 Dạng bột Không tan trong nước Phân kiềm sinh lý Chứa 20 – 21 % N và 20 - 28 % Ca. * Chuyển hóa trong đất 2CaCN2 + 2H2 O Ca(HCN2)2 + Ca(OH)2 Đất hơi chua 2CaCN2 + 2H2 O Ca(OH)2CN2 + 3H2(CN)2 Đất hơi kiềm 6 (HCN2)2 + 2H2O (H2 CN2 )2 + Ca(OH)2 31
33. 3H2CN2 + H2O CO (NH2 )2 Chất trung gian của phản ứng thủy phân xyanamit canxi độc đối với cây nên khi bón phải trộn đều với đất và bón trước khi gieo hoặc cấy từ 2 đến 3 tuần. Khí hậu khô, đất có độ ẩm thấp hoặc kiềm khi bón loại phân này sẽ tạo thành a xit dixianic H2(CN)2 gây độc cho cây. * Sử dụng - Chỉ sử dụng chủ yếu để bón lót, tuy nhiên cần bón lót sớm. Không để phân tiếp xúc trực tiếp với rễ non hoặc hạt giống - Bón thúc thì cần phải trộn với đất hoặc phân hữu cơ hoai trước khi bón - Rất thích hợp để bón cho đất chua, đất phèn, đất bạc màu - Có thể sử dụng để diệt nấm bệnh (bệnh u rễ bắp cải), sâu (bọ hung, bổ củi), tuyến trùng, ký sinh trùng gia súc Phân Ure * Tính chất Màu trắng Công thức: CO (NH2)2 Tinh thể tự nhiên: dạng hình trụ hoặc hình kim. Phân thương mại có dạng hạt trứng cá Khối lượng phân tử: 60,66 Tỷ trọng khối: 650 kg/1m3 Độ tan trong nước ở 20oC: 108 g/ 100 g nước Ure nguyên chất thì không có mùi, nhưng khi chảy nước có mùi khai do bị phân hủy o thành NH3. Đốt nóng Ure tới 140 – 170 C, ure chuyển thành biure (NH2 )2NH(CO)2 có hại đối với cây trồng (gây nên bệnh vàng lá và vàng đỉnh sinh trưởng ở cây có múi, cây cà phê và dứa). Hàm lượng biure cho phép trong phân ure phải < 3 %, được sử dụng phân qua lá phải < 0,25 % * Chuyển hóa trong đất Độ ẩm CO(NH2 )2 (NH4 )2CO3 Ureaza Quá trình chuyển hóa Ure thành (NH4 )2CO3 phụ thuộc vào ẩm độ đất, hàm lượng chất hữu cơ trong đất. Quá trình thủy phân Ure xảy ra nhanh chóng khi nhiệt độ và ẩm độ trong đất cao, đất giàu chất hữu cơ. 32
34. (NH4 )2CO3 + O2 HNO3 (NH4)2 CO3 + H2 O NH4 HCO3 + NH4 (OH) H+ NH4+ KĐ] + (NH4 )2CO3 KĐ] + H2CO3 * Sử dụng - Có thể bón lót hoặc bón thúc - Có thể bón tốt trên hầu hết các loại đất, đặc biệt là trên đất bạc màu, chua, rửa trôi Ca và Mg mạnh. Hạn chế sử dụng phân ure trên đất mặn kiềm. - Khi bón ure cho các cây trồng cạn phải bón vùi sâu vào đất để tránh bị mất đạm do bay hơi đạm ở dạng NH4 - Biure trong phân ure có thể gây độc cho cây do hợp chất này có thể ức chế hô hấp và quang hợp của cây, hạn chế sự nảy mầm của hạt. Do đó, hàm lượng biure cho phép trong phân ure phải < 2 %. Nếu được sử dụng để phun qua lá phải < 0,25 %. 1.5. Các loại phân đạm hiệu quả chậm Phân đạm hiệu quả chậm là các loại phân đạm bón vào đất không hòa tan ngay mà đạm được giải phóng dần thông qua hoạt động của vi sinh vật và cung cấp đạm cho cây. Ưu điểm của các loại phân này là giảm sự mất đạm, hiệu quả sử dụng cao. Tuy nhiên, hạn chế là giá thành cao nên chưa được sử dụng rộng rãi. Loại phân này thường được ưu tiên để bón cho các loại cây có giá trị thương phẩm cao. Ureafocmaldehyt. Phân được tạo thành bằng cách tác động ure với focmaldehyt. Sản phẩm được tạo thành có độ hòa tan rất khác nhau tùy thuộc vào tỷ lệ U/F trong sản phẩm. Khi bón vào đất, Ureafocmaldehyt sẽ bị thủy phân và giải phopngs đạm ở dạng NH3, sau đó sẽ được nitrat hóa trong điều kiện thích hợp. Tốc độ khoáng hóa phụ thuộc vào tỷ lệ U/F. Nếu U/F = 2,01, tốc độ khoáng hóa sẽ bằng tốc độ khoáng hóa (NH4 )2SO4. Nếu tỷ lệ U/F giảm thì tốc độ nitrat hóa cũng chậm dần. Khi tỷ lệ U/F = 1,03 thì quá trình nitrat hóa bị ức chế. Tốc độ nitrat hóa của loại phân này phụ thuộc vào chỉ số hoạt động. Chỉ số hoạt động của ureafocmaldehyt được tính theo công thức sau đây: % CWIN - % HWIN AI = x 100 % CWIN Trong đó: 33
35. CWIN : tỷ lệ đạm không tan trong nước lạnh 25oC HWIN: tỷ lệ đạm không tan trong nước nóng 98oC – 100oC AI càng cao, phân càng dễ được nitrat hóa Nguồn đạm dễ tiêu hiệu quả chậm được biểu thị bằng tỷ lệ đạm không tan trong nước lạnh (CWIN). Tỷ lệ đạm trong phân ureafocmaldehyt phổ biến trên thị trường Mỹ là 38 % và tỷ lệ CWIN là 28 %. Phôtphat amôn kim loại Phổ biến nhất trong nhóm phân này là magiê amôn phôtphat - MgNH4 PO4.H2O có chứa khoảng 8,96 % N. Phân ít tan trong nước, khi bón vào đất giải phóng đạm rất chậm. * Oxamit Công thức: COOC(NH2 )2 Hàm lượng đạm : 31,8 % Khi bón vào đất, oxamit bị thủy phân như sau: NH2COOCNH2 + H2 O = NH2 CO.COOH + NH4 OH Axit oxamic NH2CO.COOH + H2O = (COOH)2 + NH4OH Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào kích thước hạt. 2. Biện pháp sử dụng hiệu quả các dạng phân đạm 2.1. Căn cứ vào đặc điểm sinh lý của cây trồng và năng suất cần đạt được Nhu cầu đạm của cây trồng: Các loại cây trồng khác nhau có nhu cầu đạm khác nhau. Ví dụ: để đạt năng suất 50 tạ/ha, cây lúa cần được cung cấp khoảng 100 kg N. Cây cà chua với năng suất 300 tạ/ha cần bón khoảng 90 kgN Đặc điểm thu hút đạm của cây Năng suất cần đạt được 2.2. Căn cứ vào tính chất đất đai Hàm lượng và chất lượng (tỷ lệ C/N) của chất hữu cơ trong đất Hàm lượng đạm thủy phân trong đất Thành phần cơ giới Độ thoáng khí Phản ứng của dung dịch đất 2.3. Căn cứ vào điều kiện thời tiết khí hậu và mùa vụ Lượng mưa 34
36. Cường độ chiếu sáng 2.4. Căn cứ vào tính chất của dạng phân đạm Khả năng hòa tan Khả năng bị hấp phụ trên keo đất Khả năng gây chua khi bón vào đất 2.5. Căn cứ vào hệ thống cânh tác và cây trồng trước Trồng thuần, luân canh, xen canh ? Nhu cầu sử dụng đạm và khả năng hút đạm của cây trồng trước 2.6. Khả năng bón phối hợp với các loại phân khác 35
37. CHỦ ĐỀ 3 LÂN VÀ PHÂN LÂN Bài 1. Lân trong cây, lân trong đất và quá trình chuyển hóa lân 1. Lân trong cây 1.1. Tỷ lệ lân trong cây Trong cây, tỷ lệ lân biến động trong khoảng từ 0,08 – 1,4 % so với chất khô. Tỷ lệ lân thay đổi tùy thuộc vào: Loại cây trồng. Tỷ lệ lân trong cây bộ đậu thường cao hơn trong cây họ hòa thảo Các bộ phận trong cây. Tỷ lệ lân trong hạt thường cao hơn trong thân lá Chế độ lân bón cho cây trồng 1.2. Dạng lân trong cây Trong cây lân có ở 2 dạng: lân hữu cơ và lân vô cơ Lân vô cơ đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành hệ thống đệm trong tế bào và là nguồn dự trữ cần thiết cho việc tổng hợp lân hữu cơ. Lân hữu cơ trong cây có ở các dạng như photphosaccarit, photpholipit, ATP, ADP, đóng vai trò quan trọng trong quá trình trao đổi chất, thu hút chất dinh dưỡng và vận chuyển các chất đó trong cây. 1.3. Vai trò của lân đối với cây trồng Lân đóng vai trò trung tâm trong quá trình trao đổi năng lượng và protein Là thành phần của photphotit, axit nucleit, protein, photpholipit,, coenzim NAP, NATP và ATP Là thành phần chủ yếu của amino axit Có vai trò quan trọng trong việc phân chia tế bào, tạo thành chất béo và protein Thúc đẩy việc ra rễ, đặc biệt là rễ bên và lông hút Có vai trò đặc biệt trong việc hình thành mô phân sinh, hạt và phát triển của quả, kích thích sự ra hoa Cải thiện chất lượng sản phẩm, đặc biệt là rau và cỏ làm thức ăn gia súc 1.4. Biểu hiện thừa, thiếu lân trong cây. Cũng như đạm, trong hạt và trong các cơ quan non đang phát triển thường có tỷ lệ lân cao. Lân có thể được vận chuyển từ các lá già về cơ quan non, cơ quan đang phát triển để sử dụng vào việc tổng hợp chất hữu cơ mới. Do vậy hiện tượng thiếu lân trong cây thường biểu hiện ở lá già trước. Cây thiếu lân thường có chiều cao thấp hơn cây được bón đầy đủ lân, cây có dáng mảnh khảnh, lá có màu xanh tối, nếu thiếu trầm trọng thì có màu tím đỏ do có sự 36
38. tích lũy sắc tố anthoxian trong lá. Cây thiếu lân thường đẻ nhánh kém, chín muộn, năng suất phẩm chất kém, khối lượng hạt thấp. Cây non thường rất mẫn cảm với việc thiếu lân. Thiếu lân trong thời kỳ này sẽ làm cho năng suất cây trồng giảm mạnh cho dù ở những giai đoạn sau có bổ sung bao nhiêu lân đi chăng nữa cũng khó mà phục hồi được. Cây chỉ thị thiếu lân: Ngô, cà chua, rau diếp Chưa thấy có hiện tượng ức chế sinh trưởng cây trồng do bón quá nhiều lân. 2. Lân trong đất 2.1. Tỷ lệ lân trong đất Hàm lượng lân tổng số trong đất nhìn chung thấp hơn đạm và kali, đạt tương ứng 1/10 – 1/4 đạm và 1/12 K (Brady, 1990). Khác với đạm, lượng lân trong tầng đất mặt thường bằng hoặc thấp hơn lân ở các tầng sâu. Lượng lân tổng số trong đất có thể dao động từ 0 – 1 g/ kg đất. Tỷ lệ lân trong đất biến động trong phạm vi từ 0,03 – 0,12 %. Ở một số đất hình thành trên đá mẹ giàu lân, tỷ lệ lân tổng số có thể lên đến 0,6 %. Tỷ lệ lân trong đất phụ thuộc vào: Thành phần đá mẹ Hàm lượng lân hữu cơ trong đất Ở Việt Nam, với sự phân hóa đa dạng về nguồn gốc phát sinh học, đất Việt Nam có hàm lượng lân tổng số dao động khá mạnh, từ 44 – 1310 mg P/kg (tương đương khoảng 0,01 – 0,3 % P2 O5). Mẫu chất là yếu tố quan trọng nhất quyết định hàm lượng lân tổng số trong đất. Đất cát biển và các loại đất phát triển trên đá mẹ a xit có hàm lượng lân tổng số trung bình nghèo nhất (44 – 264 mg P/kg). Đất phù sa đồng bằng sông Hồng có hàm lượng lân dao động trong khoảng 350 – 650 mg P/kg. Đất đồng bằng sông Cửu Long có hàm lượng lân thấp hơn (110 – 540 mg P/kg). Đất đỏ bazan có hàm lượng lân tổng số cao nhất (430 – 1310 mg P/kg). Nhìn chung, phần lớn đất Việt Nam được xếp vào loại nghèo lân. 2.2. Dạng lân trong đất Trong đất lân có ở 2 dạng: lân hữu cơ và lân vô cơ. * Lân hữu cơ trong đất Lân hữu cơ trong đất chiếm từ 20 – 80 % tổng lượng lân trong đất. Hàm lượng lân hữu cơ trong đất cao hay thấp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như điều kiện khí hậu, thảm thực vật, kết cấu đất, loại sử dụng đất, chế độ phân bón sử dụng trên đất đó. Các dạng lân hữu cơ chủ yếu trong đất bao gồm: Inositol phốtphat: 1,4 – 356 mg/kg, chiếm 37
39. 0,3 – 62 %, Axít nucleic (AND và ARN): 0,1 - 97, chiếm 0,1 – 65 % và phốtpholipit: 0,4 – 17, chiếm 0,03 – 5,4 % lượng lân hữu cơ trong đất (Harison, 1987). * Lân vô cơ trong đất Lân vô cơ trong đất chủ yếu có dưới dạng muối phốtphat của các cation canxi (chiếm ưu thế trên đất có phản ứng trung tính hoặc kiềm), sắt hoặc nhôm (chiếm ưu thế trên đất chua). Hàm lượng lân trong dung dịch đất phổ biến ở mức xấp xỉ 0,05 g/ lít dung dịch và hiếm khi ở mức 0,3 mg/lít. Bảng 7. Hàm lượng lân hữu cơ trong tầng đất mặt của các loại đất khác nhau trong mối quan hệ với thành phần cơ giới đất Lân hữu cơ trong đất Thành phần cơ giới Số lượng mẫu đất so với P tổng đất nghiên cứu mg/kg đất số % Đất nghèo chất hữu cơ Cát 194 121 34,1 Thịt trung bình 663 250 39,9 Thịt nặng và sét 309 332 41,4 Đất giàu chất hữu cơ Thịt trung bình 5 523 58,9 Thịt nặng và sét 85 579 65,4 Nguồn: Harison, 2007 2.4. Quá trình chuyển hóa lân trong đất 38
40. Lân hữu Cơ thể cơ khó sống phân giải Chất hữu Lân hòa Lân dễ tan cơ dễ phân tan hấp phụ trên giải keo sét Lân không Lân bị giữ hòa tan chặt Hình 1. Sơ đồ quá trình chuyển hóa lân trong đất Nguồn: Westerman, 1990 2.4.1. Quá trình thoái hóa lân trong đất * Khái niệm Quá trình thoái hóa lân là quá trình tạo thành các hợp chất lân khó hòa tan từ các hợp chất lân hòa tan thông qua quá trình hấp phụ hóa học trong dung dịch đất. * Cơ chế tiến hành + + Al3 + H2 PO4 + 2H2O 2H + Al (OH)2. H2PO4 Hòa tan Không hòa tan OH OH - Al OH + H2 PO4 Al OH + OH - OH PO4 H2 Bị cố định * Ý nghĩa của quá trình thoái hóa lân đối với sự thu hút lân của cây và hiệu quả sử dụng phân lân - Giảm lượng lân dễ tiêu trong đất và cây trồng khó thu hút được lân từ đất và từ nguồn phân lân bổ sung từ bên ngoài vào đất. - Giảm hiệu quả sử dụng phân lân 39
41. 2.4.2. Quá trình giữ chặt lân trong đất * Quá trình giữ chặt lân bởi các hydroxit Fe và Al Quá trình này thường xảy ra trên các loại đất chua, giàu sắt nhôm di động. Gốc - 3+ OH trong các hydroxit Fe và Al bị thay thế bởi PO4 * Lân bị giữ chặt bởi các khoáng sét Lượng lân bị giữ chặt ở dạng này thường thấp hơn so với lượng lân bị giữ chặt bởi Fe và Al hydroxit. Rìa lưới của keo kaolinit có chứa OH- và vì vậy cơ chế hấp phụ lân bởi kaolinit cũng tương tự như khi lân bị giữ chặt bởi Fe và Al hydroxit. Khả năng giữ chặt lân của keo sét phụ thuộc vào diện tích bề mặt của loại keo đó. Theo đó, kaolinit có khả năng hấp phụ cao hơn illit và monmollionit. - Keo sét – OH + Ca (H2 PO4 )2 Keo sét - H2PO4 + ½ Ca(OH)2 Iliit > Kaolinit > Montmorillonit * Lân bị giữ chặt bởi muối canxi trong đất Phản ứng giữ lân với các muối canxi trong đất bao gồm 2 dạng: + Khi hàm lượng lân trong đất ở mức thấp, lân chủ yếu bị giữ chặt bởi canxi sulphat + Khi hàm lượng lân trong đất cao, lân chủ yếu bị giữ chặt bởi canxi cacbonat (Grifill và Jurinak, 1993). Quá trình này xảy ra phổ biến và rất nhanh. Thông thường sự giữ chặt lân bởi các muối canxi là yếu hơn bởi Fe và Al hydroxit, do vậy lân ở dạng này dễ dàng được phục hồi và trở nên dễ tiêu hơn đối với cây trồng. Do đó, trên các loại đất giàu Fe và Al trao đổi, giữ chặt lân bởi Fe và Al hydroxit thường chiếm ưu thế. * Lân bị giữ chặt bởi chất hữu cơ trong đất Mùn trong đất khi liên kết với các cation như Ca, Fe và Al sẽ có khả năng giữ chặt một lượng đáng kể lân. Ở Việt Nam, theo Võ Đình Quang (1999) thì khả năng hấp thu lân của đất Việt Nam dao động khá mạnh, trong khoảng từ 10 – 2656 mgP/kg, tùy theo từng loại đất. Đất cát biển có khả năng hấp thu lân thấp nhất và đất trồng lúa đồng bằng sông Cửu Long, đặc biệt đất phèn có khả năng hấp thu lân cao nhất. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự giữ chặt lân trong đất + pH đất pH đất có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hòa tan của Ca, Fe và Al cũng như các cation khác vì vậy có ảnh hưởng đến khả năng giữ chặt lân trong đất. + Sự hiện diện của các cation trong đất. 40
42. Cùng với Ca, Fe và Al, sự hiện diện của một số cation trong đất cũng có ảnh hưởng đến sự giữ chặt lân trong đất. Một số nghiên cứu cho rằng: Mg có tác dụng ngăn chặn sự giữ chặt lân bởi các muối canxi (Yadav và các cộng sự, 1984). Trên đất mặn, nơi mà Na chiếm ưu thế so với các cation khác, lân sẽ tạo thành muối với Na và trở nên dễ tiêu hơn đối với cây trồng. + Sự hiện diện của các anion trong đất - - Một số anion trong đất như OH , SO42 có khả năng cạnh tranh với anion phốtphat trong các phản ứng để tạo thành các hợp chất hòa tan trong đất. Tuy nhiên, anion phốtphat là một anion có khả năng cạnh tranh rất mạnh. Động thái lân trong đất ngập nước Các nghiên cứu của Võ Đình Quang và Defey (1999) đã chứng minh rằng khi đất ngập nước, các oxyhydroxit sắt tinh thể chuyển qua dạng ferrihydrit vô định hình có diện tích bề mặt lớn, thông qua cơ chế hydrat hóa hoặc thủy phân vì vậy làm tăng khả năng hấp thu lân của đất. Trong quá trình ngập nước, hàm lượng các phốtphat nhôm có xu hướng giảm xuống, hàm lượng phốtphat sắt tăng lên. Hiện tượng này do một phần phôtphat nhôm dạng variscit có thể chuyển qua dạng phôtphat sắt dạng vivianit. Hàm lượng phốtphat canxi thường rất ít thay đổi do ngập nước. Nguyên nhân chủ yếu do điều kiện bình thường rất ít khi tạo ra được trạng thái khử đủ mạnh để làm tăng các khoáng canxi. Việc gia tăng nồng độ CO2 trong dung dịch đất đôi khi được viện dẫn để gải thích sự thay đổi của hàm lượng Ca – P. Tuy nhiên, trường hợp này cũng ít khi xảy ra. Những thay đổi về khả năng hấp thụ lân cũng như sự chuyển hóa lân trong quá trình ngập nước đã kéo theo sự thay đổi khá mạnh về khả năng cung cấp lân của đất. Hầu hết các nghiên cứu của Nguyễn Vy, Trần Khải, Võ Đình Quang (1998) đều cho một kết luận chung rằng khi đất ngập nước, hàm lượng lân dễ tiêu tăng mạnh. Nguyên nhân chính của việc gia tăng giải phóng lân có thể liệt kê như sau: - Quá trình khử các hydroxit sắt - Quá trình khử và chuyển stregit, variscit khó tan sang dạng vivianit dễ tan hơn - Tăng pH do quá trình khử làm tăng khả năng thủy phân stregit, variscit - Quá trình trao đổi giữa các ion hữu cơ tạo thành do quá trình phân giải hữu cơ và các ion phôtphat 41
43. Bài 3. Phân lân và phương pháp sử dụng hiệu quả các loại phân lân 1. Các loại phân lân phổ biến 1.1. Nhóm phân lân tự nhiên * Các loại quặng phốtphat tự nhiên Đá photphat tự nhiên gồm apatit và photphorit được tạo thành do hoạt động kiến tạo của vỏ trái đất nhờ quá trình phún xuất hoặc trầm tích. Hiện tại vẫn còn nhiều ý kiến khác biệt về giá trị phân bón của quặng photphat. Các yếu tố gây trở ngại cho sự đánh giá quặng photphat thể hiện ở một số lý do sau đây: Ảnh hưởng của quặng phốt phát tới sản xuất nông nghiệp thay đổi rất rộng Phản ứng của cây trồng với quặng phốt phát tùy thuộc vào loại đất, chu kỳ sống của cây và điều kiện khí hậu. Phản ứng của cây trồng với quặng phốt phát tùy thuộc vào thời gian bón, phương pháp bón và cỡ hạt. Hiệu lực tồn dư của 1 lần bón hay hiệu lực tích lũy do bón nhiều lần là rất quan trọng nhưng rất khó đánh giá. Hiện nay chưa có đủ số liệu nghiên cứu lâu dài về mặt nông học và hiệu quả của các loại quặng phôt phát với các loại cây lương thực. * Tính chất của các loại quặng Apatit Apatit được hình thành trong tự nhiên do quá trình phun xuất hoặc trầm tích của hoạt động kiến tạo địa chất. Hầu hết các loại quặng phôt phát thương mại đều có thành phần fluo apatit. Cấu trúc của loại quặng này phụ thuộc nhiều bởi sự thay thế của hầu hết các nguyên tố như: Mg, Sr và Na cho Ca; OH và Cl cho F As và V cho P; CO3 và F cho PO4 Một tỷ lệ lớn apatit có nguồn gốc trầm tích rơi vào nhóm francolit hoặc cacbonat apatit. Công thức của nhóm francolit được thể hiện như sau: Ca10 - a – bNaaMgb(PO4 )6 – x (CO3 )x Fo.4xF2 a thể hiện số phân tử thay thế của Na cho Ca b thể hiện số phân tử thay thế của Mg cho Ca x thể hiện số phân tử thay thế của CO2 và F cho PO4 Tính chất của apatit không đồng nhất và phụ thuộc vào nguồn gốc hình thành. Ở Việt Nam, apatit có nhiều ở Lao Cai và có hàm lượng lân dao động từ 26 - > 40 % P2O5. Lân dễ tiêu rất thấp ( 2 – 4 %), không có chất hữu cơ Apatit có cấu trúc tinh thể hay vi tinh thể. Phốtphorit 42
44. Phôtphorit có nguồn gốc trầm tích, chủ yếu là trầm tích biển. Hàm lượng lân biến động rất lớn và phụ thuộc vào vị trí hình thành nhưng thường thấp hơn apatit. Hàm lượng sắt nhôm trong phốtphorit khá cao nên không được sử dụng để sản xuất các loại phân lân công nghiệp. Ở Việt Nam, mỏ phốtphorít thường được tìm thấy ở Vĩnh Thịnh (Lạng Sơn), Yên Sơn (Tuyên Quang) và Hàm Rồng (Thanh Hóa). Lân trong phôtphorit ở dạng Ca3 (PO4)2, và lượng lân tan trong axit xitric 2 % cao hơn trong apatit. Hàm lượng fluo thấp hơn nhưng SiO2 cao hơn trong apatit. Quặng phôtphorir có lẫn tạp chất hữu cơ nên mềm hơn, dễ khai thác và dễ nghiền hơn apatit. Phôtphorit có cấu trúc vô định hình. Phân lèn Phân lèn được hình thành do xác động vật chết lâu ngày tích tụ lại trong các hạng đá. Ở Việt Nam, phân lèn có thể được tìm thấy ở Hà Giang, Bố Trạch (Quảng Bình). Ngoài lân, trong phân lèn còn chứa một lượng khá lớn chất hữu cơ, dao động từ 5,6 % (phân lèn ở Hà Giang) đến 39,5 % (phân lèn ở Bố Trạch, Quảng Bình). Các loại phân lèn do có nguồn gốc là xác động vật trong hang động nên tỷ lệ CaO cũng cao, có thể đạt đến 37 % (phân lèn Hà Giang). Trong phân lèn, lân chủ yếu tồn tại ở dạng Ca3(PO4)2 nên tỷ lệ lân hòa tan trong a xit xitric 2 % khá cao. * Sử dụng - Các loại quặng apatit có hàm lượng lân tổng số > 36 % được sử dụng để sản xuất phân super lân. Còn các loại quặng có hàm lượng này dao động từ 23 – 36 % được sử dụng để sản xuất phân lân nung chảy. - Phân lân tự nhiên là loại phân chậm tan, khó tiêu đối với cây trồng. Độ hòa tan của phân phụ thuộc vào pH đất. Vì vậy, phân lân tự nhiên chỉ nên sử dụng để bón cho các loại đất chua, pH KCl < 5. Các loại phân này thường thể hiện hiệu lực cao khi bón cho các loại đất chua, chua mặn, đất lầy thụt - Phân lân tự nhiên thường thể hiện hiệu quả nhanh và rõ trên các loại đất có hàm lượng lân tổng số thấp (< 0,05 %). - Chủ yếu được sử dụng để bón lót. Có thể sử dụng để bón thúc cho cây công nghiệp dài ngày và các loại cây có nhu cầu lân cao như cây bộ đậu, cao su. - Để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng lân cho cây, nên bón phân lân tự nhiên phối hợp với các loại phân lân dễ tan như super lân. - Để nâng cao hiệu quả sử dụng phân lân tự nhiên nên được sử dụng để bón phối hợp với các loại phân chua sinh lý như (NH4 )2SO4, NH4 Cl, K2SO4, KCl 43
45. - Có thể sử dụng phân lân tự nhiên dể bón cho cây phân xanh bộ đậu, vừa làm tăng sinh khối, tăng lượng đạm trong cây và bổ sung đạm cho đất khi cây phân xanh được vùi vào đất. - Có thể sử dụng để ủ với phân chuồng, phân rác với tỷ lệ 2 – 4 %. 1.2. Phân lân chế biến (phân lân công nghiệp) 1.2.1. Supe lân * Tính chất các loại super lân Supe lân đơn Loại phân lân này được sản xuất do sự kết hợp giữa Apatit với H2 SO4, chứa từ 7 – 9,5 % P hoặc 16 – 22 % P2O5 và 11 - 12 % CaSO4. Lân trong supe lân đơn có ở dạng Ca(H2 PO4 )2. Gần 90 % lân trong phân supe lân đơn ở dạng hòa tan trong nước và dễ dàng được cây trồng thu hút một cách trực tiếp. Bảng 8. Tính chất một số loại super lân Chỉ tiêu Dạng phân Super lân Super lân Super lân Super lân M PA viên P2O5 hữu hiệu (%) > 16,5 >13,5 >8,0 >16 P2O5 tự do (%) 3 >4 1 - 2 S 11 - 13 10 - 13 10 - 13 10 - 13 Màu sắc Xám Xám Xám Xám Không Vị Chua nhẹ chua Không chua Chua nhẹ Nguồn. Nhà máy super lân Long Thành, 2000 Hiện nay trên thị trường Việt Nam có một số loại super lân đơn sau đây (bảng 8) + Triple Supe phôtphat Loại phân lân này được sản xuất do sự kết hợp giữa Apatit với H3PO4, chứa từ 19 – 23 % P hoặc 44 – 52 % P2O5. Lân trong Triple Supe phôtphat có ở dạng CaH2PO4. Gần 90 % lân trong phân supe lân đơn ở dạng hòa tan trong nước và dễ dàng được cây trồng thu hút một cách trực tiếp. + Supe lân giàu 44
46. Loại phân lân này được sản xuất do sự kết hợp giữa Apatit với hỗn hợp 2 a xít H3PO4 và H2SO4, chứa từ 11 – 13 % P hoặc 25 – 30 % P2O5. Lân trong supe lân giàu có ở dạng CaH2PO4: 90 – 95 % lân trong phân supe lân giàu ở dạng hòa tan trong nước và dễ dàng được cây trồng thu hút một cách trực tiếp. * Sử dụng - Super lân đơn là loại phân có hiệu quả cao với nhiều loại cây trồng. Ngoài lân, khi sử dụng super lân, một số các nguyên tố dinh dưỡng khác như Ca, S và Fe cũng được bón vào đất để bổ sung dinh dưỡng cho cây. - Trong super lân, lượng lân hòa tan trong nước rất cao, do đó khi bón vào đất chua quá (giàu Fe và Al di động) hoặc giàu Ca quá đều rất dễ bị thoái hóa. Vì vậy, để có thể nâng cao hiệu quả, loại phân này nên được sử dụng trên các loại đất trung tính. Nếu bón trên đất chua thì cần phải bón vôi để đưa pH đất về mức 6,5 trước khi bón super lân. - Có thể sử dụng để bón lót hoặc bón thúc. Loại super lân viên có thể trộn với hạt giống khi gieo - Có thể sử dụng tốt cho tất cả các loại cây trồng nhưng đặc biệt có hiệu quả khi sử dụng để bón cho các loại cây có nhu cầu lưu huỳnh như cây họ đậu, cây lấy dầu. - Có thể hòa nước để phun qua lá (triple super lân) hoặc tưới cho cây (super lân đơn và super lân giàu). - Có thể sử dụng để ủ với phân chuồng, phân xanh, than bùn với tỷ lệ 2 – 3 %. - Để hạn chế hiện tượng thoái hóa và giữ chặt lân, nên bón theo hàng, theo hốc trên đất trồng cây trồng cạn. - Có thể sử dụng để bón phối hợp với các loại phân lân tự nhiên hoặc phân lân nung chảy, đặc biệt trên đất phèn hoặc đất quá chua. 1.2.2. Thermophốtphat (lân nung chảy - TMP) * Tính chất Loại phân lân này được sản xuất trong điều kiện nung đá phốtphat trong điều kiện nhiệt độ cao. Trong nhóm này có một số loại phân lân sau đây: Defluophốtphat Loại phân lân này được sản xuất trong điều kiện nung đá phốtphat với phế phẩm o của silicat trong điều kiện nhiệt độ 1480 – 1590 C, chứa từ 9 % P hoặc 21 % P2O5, trong đó có 8 % P (18 % P2O5) tan trong a xit citric. Rherenia phốtphat 45
47. Loại phân lân này được sản xuất trong điều kiện nung đá phốtphat với đá silicat o trong điều kiện nhiệt độ 1100 – 1200 C, chứa từ 12 % P hoặc 28 % P2O5, trong đó có 11, 8 % P (27,5 % P2O5 ) tan trong a xit citric. Magnesiumsilicat – phôtphat (FMP) - Loại phân lân này được sản xuất trong điều kiện nung đá phốtphat với olivin hoặc o serpentin trong điều kiện nhiệt độ 1550 C, chứa từ 10 % P hoặc 22,5 % P2O5, trong đó có 8 % P (19 % P2O5) tan trong a xit citric. Loại phân lân nung chảy ở Việt Nam được sản xuất bằng cách nung apatit với o serpentin ở nhiệt độ 1450 – 1500 C. Loại phân này có chứa 17,5 – 18,5 % P2 O5 tổng số và 15 – 16 % P2O5 dễ tiêu; CaO: 28 – 30 %; MgO: 18 – 20 %; SiO2 : 28 – 30 %; pH: 8 – 8,5. Cấu trúc dạng bột mịn có ánh thủy tinh. * Sử dụng - Lân nung chảy là loại phân kiềm nên có thể sử dụng tốt trên đất phèn, đất úng trũng, lầy thụt, đất bạc màu, đất đồi chua. - Lân nung chảy là loại phân rất ít tan trong nước mà chủ yếu tan trong a xit loãng (do rễ cây tiết ra), do vậy nên bón lót sớm. Với cây trồng ngắn ngày thì nên bón lót toàn bộ, trong trường hợp cần bón thúc thì nên kết thúc ở lần thúc 1. - Với cây trồng cạn, phân lân nung chảy nên bón theo hàng, theo hốc vào vùng rễ cây. - Phân lân nung chảy không chứa lưu huỳnh nên đối với các loại cây mẫn cảm với lưu huỳnh hoặc trên các loại đất nghèo lưu huỳnh thì nên bón phối hợp với super lân, amôn sulphat hoặc kali sulphat - Không nên trộn với các loại phân đạm gốc amôn vì có thể làm mất đạm. - Với một số cây trồng ưa chua nhẹ như cà phê, chè thì nên bón phối hợp với super lân. 2. Biện pháp sử dụng hiệu quả các dạng phân lân 2.1. Căn cứ vào đặc điểm sinh lý của cây trồng và loại sản phẩm Nhu cầu lân của cây trồng: Các loại cây rồng khác nhau có nhu cầu lân khác nhau. Nên ưu tiên bón lân cho các loại cây có nhu cầu lân cao như cây bộ đậu, cà phê, cao su Đặc điểm thu hút lân của cây: phần lớn cây trồng đều có thời kỳ khủng hoảng lân là thời kỳ cây con. Lân trong cây ở giai đoạn trước có thể chuyển hóa và tái sử dụng cho giai đoạn sau. Lân lại rất cần cho sự phát triển của rễ, cho nên, các loại phân 46
48. lân đều phải được bón lót đầy đủ cho cây ngay từ đầu, đặc biệt là các loại cây ngắn ngày. Loại sản phẩm 2.2. Căn cứ vào tính chất đất đai pH đất Độ chua của đất ảnh hưởng rất lớn đến chiều hướng chuyển hóa lân trong đất và trực tiếp ảnh hưởng đến khả năng cung cấp lân cho cây của đất. pH đất ảnh hưởng đến + toàn bộ quá trình hấp phụ lân trong đất vì nó quyết định đến sự tồn tại của các ion Ca2 . + + + Mg 2 , Al3 và Fe3 trong dung dịch đất. Trong đất chua, sự tồn tại của các keo dương của đất tăng lên vì vậy làm tăng khả năng hấp phụ lân trong đất. Trên đất chua, hoạt động của phần lớn các vi sinh vật giảm, trong đó có vi sinh vật phân giải lân, do đó làm cho việc chuyển hóa lân hữu cơ trong đất cũng giảm mạnh. Xem xét pH đất là cơ sở cho việc lựa chọn dạng phân lân bón cho cây trồng và phương pháp bón phối hợp với các loại phân khác. + + Trên đất chua, đặc biệt là đất chua giàu Al3 và Fe3 , lựa chọn phân lân nung chảy để bón có thể được xem như là giải pháp hữu hiệu nhất để nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón và cải thiện tính chất hóa học khác. Trên các loại đất khác, bón kết hợp phân lân nung chảy với các loại phân chua sinh lý vừa có tác dụng nâng cao hiệu quả sử dụng dạng phân bón này vừa có tác dụng hạn chế tác hại của các a xit vô cơ sinh ra trong quá trình sử dụng các loại phân chua sinh lý. Phân super lân đơn mặc dầu không có khả năng gây chua khi bón vào đất nhưng do có một lượng a xit tự do có trong phân nên khi sử dụng dạng phân này trên các loại đất chua, lượng axit được đem vào đất đã làm góp phần làm tăng độ chua của đất và có ảnh hưởng xấu đến cây trồng cũng như vi sinh vật đất. Do đó, super lân đơn chỉ thể hiện hiệu quả cao khi bón trên các loại đất trung tính hoặc đất đã được bón vôi cải tạo. 47
49. Bảng 9. Ảnh hưởng của lượng lân bón đến năng suất lạc Giấy trên đất cát và đất phù sa Thừa Thiên Huế Đất phù sa Đất cát Hiệu suất Hiệu suất Lượng lân bón Năng suất lân bón(kg Năng suất lân bón(kg (kg P2 O5/ha) (tấn/ha) lạc/kg P2 O5) (tấn/ha) lạc/kg P2 O5) 0 13,9 1,59 30 18,1 14,0 1,71 4,0 60 2,55 19,3 2,14 9,2 90 2,59 13,3 2,60 11,2 120 2,61 10,2 2,65 8,8 150 2,59 8,0 2,60 6,7 Nguồn: Trần Thị Thu Hà, 2003 Thành phần cơ giới đất Các loại phân lân phổ biến hiện nay trên thị trường phần lớn có ở dạng bột hoặc bột mịn, vì vậy khi bón vào đất, đặc biệt là trên các loại đất trồng cây trồng cạn, có thành phần cơ giới thịt trung bình và thịt nặng giàu keo sét thường rất dễ bị hấp phụ, ít được cây trồng hút. Do đó, trên các loại đất này, phương pháp bón tốt nhất vẫ là bón theo hàng, theo hốc. 2.3. Căn cứ vào tính chất của phân lân Khả năng hòa tan trong nước hoặc trong axít Khả năng bị hấp phụ Khả năng gây chua (hoặc kiềm) khi bón vào đất 2.4. Căn cứ vào hệ thống cânh tác và cây trồng trước Nhu cầu sử dụng lân và khả năng hút lân của cây trồng trước Phương thức canh tác: trồng thuần, luân canh hay xen canh 2.5. Khả năng bón phối hợp với các loại phân khác Để nâng cao hiệu quả sử dụng, các dạng phân lân khác nhau có thể cần được bón phối hợp với các loại phân vô cơ khác. Ví dụ: lân nung chảy bón kết hợp với các loại phân đạm sinh lý chua như (NH4 )2SO4, NH4Cl hoặc KCl, K2SO4. Supe lân bón kết hợp với phân chuồng và các loại phân hữu cơ khác 48
50. 2.6. Phương pháp bón Lượng bón Lượng lân bón tùy thuộc vào nhu cầu lân của cây trồng. Các loại cây trồng khác nhau có nhu cầu lân khác nhau. Hiệu quả sử dụng phân lân chỉ đạt cao khi cây trồng được cung cấp đầy đủ và kịp thời lượng lân cho cây. Độ sâu bón Do lân dễ hòa tan trong các loại phân lân rất nhanh chóng tham gia phản ứng với các cation trong dung dịch đất, với cation và anion trên bề mặt keo hoặc các hợp chất hữu cơ trong đất nên lân ít di chuyển trong đất và không xa so với vị trí bón ban đầu. Do đó, bón sâu vào vị trí gần với rễ non đang phát triển được xem là phương thức chủ yếu để nâng cao hiệu quả sử dụng phân lân. Vị trí bón Đặc điểm ra rễ sớm của các loại cây trồng khác nhau có ý nghĩa lớn trong việc xác định vị trí bón phân lân. Nếu rễ cái xuất hiện sớm và phát triển mạnh như ở các loại cây trồng: bông, thuốc lá và phần lớn cây họ đậu lấy hạt thì vị trí bón phù hợp nhất là ngay bên dưới hạt giống. Nếu ở các loại cây trồng mà rễ bên hình thành sớm như ở các loại cây họ hòa thảo thì bón xung quanh vị trí phát triển của hệ rễ là tốt nhất. Cách bón Đối với các loại cây được gieo theo hàng thì nên bón phân lân theo hàng hoặc theo hốc. Khoảng cách giữa các hàng càng rộng, ưu thế của phương thức bón này càng lớn so với phương pháp bón rải đều ra ruộng vì đã hạn chế được cơ hội tiếp xúc của phân lân với đất và làm giảm khả năng giữ chặt lân trong đất. Thời điểm bón Để hạn chế khả năng giữ chặt và thoái hóa lân, đồng thời đảm bảo cung cấp kịp thời lân cho cây, phân lân nên được bón lót. Đối với cây trồng cạn nên bón cùng với hạt khi gieo, còn đối với lúa thì bón 1 ngày trước khi sạ hoặc cấy. Dạng lân bón Hiệu quả sử dụng lân trong phân lân phụ thuộc rất lớn vào khả năng hòa tan của lân trong đất. Mà khả năng này lại bị chi phối rất lớn bởi độ chua của đất. Trên đất chua, hiện tượng thoái hóa lân xảy ra rất mạnh và hạn chế đáng kể việc thu hút lân của cây. Trên đất này, nếu không được bón vôi cải tạo trước thì hiệu quả sử dụng lân của cây trồng rất thấp. Trong khi đó, trên đất có pH thấp,việc sử dụng các loại phân lân có tính kiềm như phân lân nung chảy lại có tác dụng rất tốt. Do có hàm lượng CaO cao nên khi bón phân này vào đất làm cho độ chua của đất được cải thiện rõ rệt. Là loại phân lân 49
51. không tan trong nước nhưng lại tan trong axit yếu, phân lân nung chảy khi bón vào đất chua lại có hiệu quả rất rõ do lân được hòa tan ở mức cao. Bảng 10. Hiệu lực của các dạng phân lân đối với cà phê trên đất bazan NS quả tươi, trung bình Hiệu suất kg Công thức 1994 - 1996 nhân/kg P2O5 Tấn/ha % Nền (250 kgN + 200 kg K2O/ha 10,82 100,0 100% lân nung chảy (Pt) 11,82 109,3 2,66 100% Supe lân (Ps) 12,45 115,0 3,58 50% Pt + 50 % Ps 13,92 128,7 6,67 75 % Pt + 25 % Ps 13,47 124,5 5,58 Nguồn: Lương Đức Loan, 1997 Vì vậy, để nâng cao hiệu quả sử dụng phân lân, việc chọn dạng phân lân phù hợp hoặc bón kết hợp các loại phân lân với nhau để bón trên các loại đất khác nhau là rất cần thiết. 2.7. Vai trò của các yếu tố đi kèm với lân trong phân bón Trong các dạng phân lân, ngoài yếu tố chính là lân, khi bón vào đất, một số các nguyên tố dinh dưỡng khác cũng đồng thời được bổ sung vào đất và ở một chừng mức nào đó đã góp phần giúp cho cây trồng sinh trưởng, phát triển tốt và cho năng suất cao. Phân super lân đơn, ngoài ưu điểm là hòa tan được trong nước, cây trồng có thể sử dụng dễ dàng, loại phần này còn có ưu thế so với các dạng phân lân khác nhờ sự có mặt của lưu huỳnh trong phân. Phân super lân đơn vì vậy thể hiện hiệu quả cao khi bón cho các loại đất nghèo lưu huỳnh, cho các loại cây có nhu cầu về lưu huỳnh. Ngay cả trên đất mặn, dạng phân này cũng thể thiện tính ưu việt so với các loại phân khác nhờ Ca SO4 trong thành phần của phân. Trong khi đó trên đất bạc màu, rửa trôi Ca và Mg mạnh, phân lân nung chảy lại thể hiện hiệu quả rất rõ nhờ sự có mặt của 2 nguyên tố này trong thành phần của phân. Cũng nhờ sự có mặt của 2 nguyên tố này mà phân lân nung chảy cũng thể hiện hiệu quả cao trên đất phèn, đất lầy thụt. 2.8. Cân đối đạm : lân Trong tất cả các trường hợp, các dạng phân lân chỉ phát huy được hiệu quả khi đất có đủ đạm để cân đối với lượng lân được bón vào và lân chỉ phát huy được tác dụng khi được bón cân đối với đạm. 50
52. 2.9. Vấn đề bón lân cải tạo và bón lân duy trì Bón phân duy trì là bón lượng phân lân vừa đủ bù đắp lượng lân cây trồng lấy đi hàng năm để đảm bảo cân bằng dinh dưỡng lân trong đất. Lượng lân bón duy trì thường phụ thuộc vào nhu cầu lân của cây để đạt năng suất theo mong muốn và lượng lân mà đất có thể cung cấp cho cây. Bón cải tạo là bón một lượng lân lớn để nâng cao đáng kể lượng lân trong đất, thậm chí có thể làm thay đổi cấp độ phì nhiêu về lân của đất hoặc làm bão hòa khả năng hấp thụ lân của đất để các năm về sau chỉ cần bón lân ở mức duy trì. Có nhiều khuyến cáo là chỉ cần bón một lượng lân lớn vào đầu chu kỳ luân canh cho cây có nhu cầu lân cao, sau đó chỉ cần bón thêm đạm và kali trong suốt cả chu kỳ. Khuyến cáo này dựa trên khả năng di chuyển thấp của lân trong đất và lý thuyết của việc bón phân cải tạo. Tuy nhiên, việc đột ngột nâng cao hàm lượng lân dễ tiêu trong đất có thể ảnh hưởng đến khả năng di động của một số nguyên tố dinh dưỡng và gây trở ngại cho việc thu hút các nguyên tố này của của cây (Zn và Mn) hoặc có thể làm tăng khả năng hòa tan của một số nguyên tố như Cd, không có lợi cho sức khỏe của người và gia súc nếu nguyên tố này được tích lũy trong nông sản phẩm. Nhiều kết quả nghiên cứu cũng cho thấy hầu hết các loại cây trồng không hút quá 10 – 13 % lân trong phân bón và chỉ cần giữ cho lân dễ tiêu trong đất ở mức khoảng 0,2 ppm hoặc chút ít là cây trồng có thể đạt năng suất tối đa. Vì vậy, vấn đề bón đúng lúc và bón liên tục (hàng vụ) để làm tăng lân dễ tiêu là biện pháp được coi là khá hợp lý. CHỦ ĐỀ 4 KALI VÀ PHÂN KALI Bài 1. Kali trong cây, trong đất và quá trình chuyển hóa kali 1. Kali trong cây 1.1. Tỷ lệ kali trong cây Trong cây, kali biến động từ 0,5 – 6 % chất khô. Lượng kali trong cây rất khác nhau và tùy thuộc vào: Loại cây trồng. Các loại cây như hướng dương, thuốc lá, cây có củ có tỷ lệ kali trong cây cao nhất, dao động từ 4 – 6 %. Các bộ phận khác nhau của cây nhưng nhìn chung tỷ lệ kali trong thân lá thường cao hơn trong rễ, hạt hoặc trong củ. Trong rơm rạ ngũ cốc, K2O đạt đến tỷ lệ 1 – 1,5 % trong khi đó tỷ lệ này chỉ là 0,5 % so với trọng lượng chất khô. 51
53. Trong cùng một cây đang phát triển thì ở các bộ phân non, ở các bộ phận hoạt động mạnh, tỷ lệ kali thường cao hơn ở các bộ phận già. Cũng như lân và đạm, kali là nguyên tố được sử dụng tuần hoàn trong cây, vì vậy, khi đất không cung cấp đủ kali thì kali ở bộ phần già sẽ được vận chuyển vào các bộ phận non, hoạt động mạnh. Hiện tượng thiếu kali thường xuất hiện ở lá già trước. Toàn bộ cây Toàn bộ cây 1,13% K 1,57% K 1,30 %K 1,70 %K 1,20 % K 1,41 % K 1,08%K 1,71%K 1,17 %K 1,55%K 1,01 % K 1,57%K Thân: 1,10%K Thân: 1,85%K Thiếu kali Bón đầy đủ kali Hình 2. Phân bố kali trong cây trong trường hợp thiếu kali và được bón đầy đủ kali Nguồn. Prasad và J. Power, 1993 1.2. Dạng kali trong cây Khác với đạm và lân, kali không có trong thành phần của bất kỳ chất hữu cơ nào trong cây. Kali chỉ tồn tại dưới dạng ion trong dịch bào và một phần tạo phức không ổn định với các chất keo của tế bào chất. 1.3. Vai trò của kali đối với cây trồng Thúc đẩy quá trình vận chuyển hydratcacbon, tổng hợp protein và duy trì sự ổn định của nó. Quá trình pepti hóa các nguyên tử kali ngậm nước cho phép kali, bằng cách mang nước, len lỏi vào khe hở của các phân tử keo ở nơi mà chỉ có K+ mới có thể đính vào được, đóng vai trò tẩm ướt các a cấu trúc. Sự có mặt khắp nơi của các a cấu trúc khiến kali đóng vai trò chất hoạt hóa phổ biến nhất. K+ thỏa mãn yêu cầu hydrat 52
54. hóa các protein và các chất keo khác trong tế bào khiến các chức năng nội bào được phát triển bình thường. Tăng khả năng thẩm thấu nước qua màng tế bào, điều chỉnh pH và lượng nước ở khí khổng. Kali một mặt do làm tăng áp suất thẩm thấu mà tăng khả năng hút nước của rễ, một mặt điều khiển hoạt động của khí khổng khiến cho nước không bị mất quá mức trong lúc gặp khô hạn. Nhờ việc tiết kiệm nước nên cây có thể quang hợp được ngay cả trong điều kiện thiếu nước. Hoạt hóa enzim xúc tiến quá trình quang hợp và tổng hợp hydratcacbon. Kali có thể hoạt hóa được 60 loại enzim trong cơ thể thực vật. Trong hoạt động hoạt hóa, kali vừa đóng vai trò như một coenzim, vừa đóng vai trò như một chất xúc tác. Cải thiện khả năng quang hợp. Kali trung hòa ngay cả các axit của chu trình Krebs nằm trong các nếp gấp của các thể hạt. Kali len lỏi vào trong lòng các phiến lục lạp, lôi cuốn các sản phẩm phụ của quá trình quang hợp làm cho nó khỏi bị ứ lại khiến cho quá trình quang hợp được liên tục. Kali nhờ trạng thái hydrat hóa, có thể lên lỏi vào giữa các bào quan để trung hòa các axit ngay trong quá trình được tạo thành khiến cho các a xit này không bị ứ lại do vậy kali có tác dụng kích thích quá trình hô hấp. Kali đóng vai trò cơ bản trong việc phân chia tế bào Do tác động đến quá trình quang hợp và hô hấp nên kali có ảnh hưởng tích cực đến việc trao đổi đạm và tổng hợp protein. Kali có tác dụng giải độc đạm cho cây. Tăng cường khả năng chịu hạn, chịu rét do tế bào chứa nhiều đường hơn và làm tăng áp suất thẩm thấu trong tế bào. Kali có tác dụng làm tăng bề dày của mô cơ giói và tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các bó mạch vì vậy làm cho cây có khả năng chống đổ cao. Tăng khả năng chống chịu sâu bệnh hại của cây trồng Làm tăng độ lớn của hạt, cải thiện chất lượng quả và rau 53
55. Bảng 11. Ảnh hưởng của các dạng phân kali bón đến năng suất và chất lượng khoai tây Hàm Hàm Năng suất củ lượng lượng Năng suất tinh Công thức thí tươi tinh bột nước bột nghiệm Tấn/ha % % % tấn/ha % Đối chứng 22,1 100 61,3 60,1 5,41 100 KCl 28,4 128 62,0 59,7 7,08 131 K2SO4 25,8 116 62,6 59,1 6,59 122 1/2 KCl + 1/2 K2SO4 26,8 119 (Lượng kali bón: 265 kg K2O/ha) Nguồn: Lu Jian – wei và các cộng sự, 2001 1.4. Biểu hiện thiếu hụt kali trong cây Thiếu kali, quang hợp giảm mà hô hấp tăng nên thiếu kali năng suất giảm rõ rệt. Thiếu kali, lá úa vàng dọc mép lá, chóp lá chuyển nâu, sau đó các triệu chứng này dần phát triển vào phía trong theo chiều từ chóp lá trở xuống, từ mép lá trở vào. Cây phát triển chậm, còi cọc, thân yếu, cây dễ bị đổ ngã. Hạt và quả bị teo thắt lại. Thiếu kali, hàm lượng vitamin trong quả giảm, hàm lượng đường trong mía đạt thấp. Cỏ làm thức ăn gia súc thiếu kali có chất lượng kém có thể có ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ gia súc vì các hợp chất đạm phi protit như các amin, amit rất có thể bị phân hủy, đẩy NH3 vào dạ cỏ. Cây chỉ thị thiếu kali: Khoai tây, thuốc lá, bông, cà chua, đậu đỗ 2. Kali trong đất 2.1. Tỷ lệ kali trong đất Trong đất, tổng lượng kali thường lớn hơn rất nhiều so với đạm và lân. Vỏ trái đất chứa 1,9 % K và 0,11 % P. Hàm lượng kali trong đất rất khác nhau tùy thuộc vào loại đất và có thể dao động từ vài trăm kg/ha trên đất cát có thành phần cơ giới nhẹ đến khoảng 50 tấn/ha trên đất có thành phần cơ giới nặng, giàu sét. Hàm lượng kali trong đất còn phụ thuộc vào thành phần đá mẹ. Đất hình thành trên đá mẹ giàu penpat, muscovit, biotit thường chứa nhiều kali. Đất phong hóa mạnh nghèo kali hơn đất trẻ. Hàm lượng kali trong đất tỷ lệ nghịch với mức độ phong hóa. Đất phong hóa mạnh thường nghèo kali. 54
56. Có 2 điểm khác biệt giữa ka li trong đất so với đạm và lân, đó là: Kali trong đất chỉ có ở dạng vô cơ Kali được phân bố rất đồng đều theo phẫu diện đất và trong một vài trường hợp, kali ở những tầng sâu của đất còn cao hơn ở tầng đất mặt. 2.2. Dạng kali trong đất Trong đất, kali tồn tại ở 4 dạng bao gồm: Kali trong khoáng nguyên sinh. Kali bị cố định trong tinh tầng khoáng sét. Kali hấp phụ trên bề mặt keo (kali trao đổi) Kali hòa tan trong thành phần các muối khoáng trong dung dịch đất. Các dạng kali trong đất có mối liên hệ chặt chẽ với nhau và được thể hiện ở hình dưới đây. Nước tiểu Phân kali giaBổ sú sungc Cây hút Kali trong dung R ửa trôi dịch đất Trao đổi nhanh Kali trao đổi được hấp phụ trên bề mặt keo sét và thường chiếm 1 % kali tổng số “Giải phóng” chậm “bị cố định” “Giải phóng” nhanh hoặc “ giữ chặt” Khoáng mica K không trao đổi hoặc Illit Illit bị thoái kali bị cố định bởi một hóa số khoáng sét 6 – 8 %K “nở ra” 3 – 5%K Hình.3. Các dạng Kali trong đất Nguồn. Prasad và J. F. Power, 1997 55
57. Trong đất luôn có sự chuyển hóa lẫn nhau giữa các dạng kali nói trên theo một cần bằng động. Kali trong thành phần đá mẹ có thể chuyển dần sang dạng trao đổi rồi đi vào dung dịch đất, hoặc ngược lại, kali từ dung dịch đất cũng có thể bị nhốt lại trong màng lưới tinh thể khoáng sét và không tham gia cung cấp thức ăn cho cây. Ngoài ra, các khoáng sét cũng có thể chuyển hóa lẫn nhau. 2.3. Khả năng cung cấp kali của đất Việt Nam Trong đất Việt Nam, hàm lượng kali có dao động lớn không chỉ giữa các loại đất mà ngay cả trong cùng một loại đất (Nguyễn Văn Chiến, 1999). Sự diễn biến các dạng kali của chúng không phải lúc nào cũng đồng nhất, có những loại đất có K tổng số cao nhưng K hữu hiệu và K hữu hiệu trực tiếp lại không cao hoặc ngược lại. Vì thế việc đánh giá khả năng cung cấp kali của đất cho cây trồng phải dựa trên cả 3 dạng kali trên. K tổng số trong đất nói lên tiềm năng cung cấp kali lâu dài của đất, nhưng nếu chỉ dựa vào kali tổng số nhiều khi chúng ta lại mắc sai lầm trong việc đánh giá nhu cầu bón phân kali cho cây trồng, đặc biệt trong một nền nông nghiệp thâm canh bền vững. Ví dụ như phù sa một số con sông miền Trung mặc dù có kali tổng số cao nhưng kali hữu hiệu và kali hữu hiệu trực tiếp lại chỉ ở mức trung bình hoặc thấp. Điều đó có nghĩa là lượng kali cần thiết để cung cấp đầy đủ ngay cho cây trồng lại thiếu. Ngược lại nếu chỉ dựa vào kali hữu hiệu và kali hữu hiệu trực tiếp mà đánh giá khả năng cung cấp kali của đất cũng bất cập. Ví dụ như trên đất bazan trồng cà phê thâm canh, kali hữu hiệu và kali hữu hiệu trực tiếp trên loại đất này ở mức cao nhưng không phải do bản chất của đất mà do kết quả của việc bón kali liên tục và ở mức cao trong quá trình thâm canh cây trồng này và quá trình chuyển hóa kali ở các dạng hòa tan hay sang dạng trao đổi hoặc khó trao đổi xảy ra với cường độ yếu. Vì thế về lâu dài, trên loại đất này vẫn cần bón kali thì cây trồng mới có khả năng cho năng suất cao. Dựa trên kết quả nghiên cứu của mình, tác giả Nguyễn Văn Chiến (1999) đã chia các loại đất theo khả năng cung cấp kali như sau: Nhóm có tiềm năng cung cấp kali cao gồm đất mặn ven biển, đất phèn Nhóm có tiềm năng cung cấp kali khá: Đất phù sa sông Hồng Nhóm có tiềm năng cung cấp kali trung bình: đất chiêm trũng, phù sa một số con sông miền Trung và sông Thái Bình Nhóm có tiềm năng cung cấp kali thấp: đất bazan, đất đỏ vàng trên đá vôi, đất đỏ vàng trên đá granit Nhóm có tiềm năng cung cấp kali rất thấp: đất phiến thạch sét, đất đỏ vàng trên mica, đất xám bạc màu và đất cát biển. 56
58. 2. 4. Quá trình chuyển hóa kali trong đất 2.4.1. Quá trình thoái hóa (giữ chặt) kali trong đất * Khái niệm Quá trình thoái hóa (giữ chặt) kali trong đất là quá trình trong đó các dạng kali hòa tan và kali trao đổi bị chuyển hóa thành dạng không trao đổi * Cơ chế tiến hành: kali từ dung dịch đất có thể bị nhốt lại trong màng lưới tinh thể khoáng sét. * Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình giữ chặt (thoái hóa) kali Khoáng sét Lượng kali bị giữ chặt trong đất nhiều hay ít phụ thuộc vào hàm lượng keo sét có trong đất. Hàm lượng khoáng sét càng cao, lượng kali bị giữ chặt càng lớn. Liên quan đến dạng keo sét thì các loại keo như illit, vermiculit, smectit có khả năng giữ chặt kali cao, trong khi đó kaolinit giữ kali với lượng không đáng kể. pH đất Sự hiện diện của hydroxit nhôm trong đất trong điều kiện đất chua sẽ ngăn cản sự phá hủy các lớp silicat trong các khoáng sét và vì vậy ngăn cản sự “giữ chặt” kali. Khi pH đất tăng sẽ làm tăng điện tích âm của các ô xít và hydroxit Fe và Al và kết quả là làm tăng khả năng hấp phụ kali và làm giảm kali hòa tan trong dung dịch đất. Và như vậy, tăng pH đất sẽ làm tăng kả năng cố định kali trong đất. Tình trạng ẩm và khô của đất Lượng kali bị giữ chặt trong đất tăng khi đất khô, tăng gấp 2 – 3 lần so với đất ở trạng thái ẩm. Tuy nhiên, khi đất từ trạng thái ẩm chuyển sang khô, đặc biệt là ở tầng canh tác với hàm lượng kali ở mức thấp và trung bình thì lại làm tăng hàm lượng kali trao đổi trong đất. Lượng phân kali bón bổ sung vào đất Bón một lượng kali lớn vào đất nhìn chung sẽ làm tăng sự cố định kali trong đất làm cho sự cân bằng giữa kali hòa tan và kali không trao đổi bị đẩy sang hướng cố định. Luân phiên ẩm và khô Khi đất đang ẩm mà khô đi thì ở các loại đất có có hàm lượng kali trao đổi cao thì quá trình khô đất sẽ kéo theo việc cố định kali Mùn trong đất + + Sự có mặt của mùn làm tăng hoạt độ của cả Ca2 và K làm cho kali ít bị giữ chặt hơn. * Ý nghĩa của quá trình thoái hóa (giữ chặt kali ) đối với sự thu hút kali của cây và hiệu quả sử dụng phân kali. 57