CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG VÀ PHÂN BÓN ĐA LƯỢNG

63 631 0
CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG VÀ PHÂN BÓN ĐA LƯỢNG

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Quá trình cố định trong tự nhiên 2.1 Sự cố định đạm bởi vi khuẩn cộng sinh Trong lịch sử nông nghiệp, các cây họ đậu và phân súc vật là nguồn cung cấp đạm chính cho cây trồng. Từ những năm 1940, giá trị của các chất hữu cơ này bị giảm dần do gia tăng sản xuất và sử dụng đạm tổng hợp có giá thành rẻ và có phản ứng nhanh với cây trồng. Tuy nhiên đạm hữu cơ vẫn còn là nguồn đạm quan trọng ở nhiều nước. 2.1.1 Lượng đạm được cố định do sự cộng sinh Người ta ước đoán, hàng năm trên địa cầu tổng lượng đạm N2 được cố định sinh học 100 – 175.106 tấn, trong đó khoảng 90.106 tấn được cố định bởi vi khuẩn Rhizobia. Sự sử dụng phân bón đạm tổng hợp trên thế giới là 77,1.106 tấn trong năm 1977. Lượng đạm N được cố định bởi các cây họ đậu có nốt sần chiếm khoảng 75% tổng lượng đạm sử dụng bởi cây trồng. 2.1.2 Các sinh vật có liên quan đến sự cố định đạm Lượng đạm cố định được bởi các cây họ đậu khác nhau. Sự cố định đạm bởi phần lớn các cây họ đậu đa niên biến động từ 100 – 200 kg hanăm, nhưng trong những điều kiện tối hảo, lượng đạm cố định có thể đạt gấp 2 – 3 lần giá trị này. Các cây họ đậu ngắn ngày có thể cố định được 10 – 20 kghanăm.

CHƯƠNG CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG PHÂN BÓN ĐA LƯỢNG BÀI 1: ĐẠM TRONG ĐẤT CÁC LOẠI PHÂN BÓN CÓ CHỨA ĐẠM I Đạm Trong Tự Nhiên Chu kỳ chất đạm tự nhiên Đạm chất dinh dưỡng quan trọng thường bị thiếu hụt sản xuất trồng, hầu hết hệ thống trồng trừ họ đậu phải bón phân đạm Nghiên cứu trạng thái tính chất đạm đất việc cần thiết để nâng cao suất sản xuất nông nghiệp, đồng thời giảm thiểu tác động xấu phân đạm đến mơi trường Hiện nay, có nhiều nguồn phân bón dùng để cung cấp đạm cho trồng Ngồi phân đạm vơ sản xuất từ nhà máy công nghiệp, phân đạm hữu từ loại phân gia súc chất thải khác từ cố định đạm họ đậu cung cấp đạm cho trồng Nguồn nguyên liệu N chủ yếu dùng để sản xuất phân bón đạm khí N khí quyển, khí chiếm 75 % thể tích khí quyển, đạm hữu loại phân hữu Thực vật bậc cao khơng thể đồng hóa N2 thành protein trực tiếp được, đạm dạng khí phải biến đổi thành dạng khác hữu dụng cho trồng Sự chuyển hóa đạm từ dạng khí sang dạng đạm hữu dụng cho thực vật thực đường sau: Cố định vi sinh vật cộng sinh rễ họ đậu số thực vật khác Cố định vi sinh vật sống tự hay không cộng sinh Cố định đạm dạng khí thành oxide phóng điện khơng khí Cố định đạm N2 thành NH3, NO3-, hay CN22- công nghiệp sản xuất phân đạm tổng hợp Hình 5.1 Chu kỳ đạm tự nhiên Sự luân chuyển đạm khí cân động, dạng đạm khác cố định đất Cùng lúc với trình cố định đạm N có nhiều tiến trình hóa học sinh học giải phóng đạm trở lại khí Chu kỳ đạm hệ thống đất trồng khí liên quan đến nhiều q trình chuyển hóa dạng đạm vô hữu Trong chu kỳ đạm ta cần phải hiểu rõ hai phần quan trọng đầu vào đầu đạm, hay thu nhập đạm đất Ngoại trừ phân đạm cơng nghiệp, tất chuyển hóa xảy tự nhiên, người có tác động lớn đến q trình chuyển hóa thông qua hoạt động quản lý đất trồng Mục đích phần nêu lên chu kỳ hóa học sinh vật học đạm tự nhiên; chủ yếu đất tác động hay quản lý người nhằm đạt suất trồng cách tối hảo hạn chế tối đa tác hại phân đạm môi trường Quá trình cố định tự nhiên 2.1 Sự cố định đạm vi khuẩn cộng sinh Trong lịch sử nông nghiệp, họ đậu phân súc vật nguồn cung cấp đạm cho trồng Từ năm 1940, giá trị chất hữu bị giảm dần gia tăng sản xuất sử dụng đạm tổng hợp có giá thành rẻ có phản ứng nhanh với trồng Tuy nhiên đạm hữu nguồn đạm quan trọng nhiều nước 2.1.1 Lượng đạm cố định cộng sinh Người ta ước đoán, hàng năm địa cầu tổng lượng đạm N cố định sinh học 100 – 175.10 tấn, khoảng 90.10 cố định vi khuẩn Rhizobia Sự sử dụng phân bón đạm tổng hợp giới 77,1.106 năm 1977 Lượng đạm N cố định họ đậu có nốt sần chiếm khoảng 75% tổng lượng đạm sử dụng trồng 2.1.2 Các sinh vật có liên quan đến cố định đạm Lượng đạm cố định họ đậu khác Sự cố định đạm phần lớn họ đậu đa niên biến động từ 100 – 200 kg/ ha/năm, điều kiện tối hảo, lượng đạm cố định đạt gấp – lần giá trị Các họ đậu ngắn ngày cố định 10 – 20 kg/ha/năm Hình 5.2 Vi khuẩn Rhizobium Có nhiều chủng Rhizobium diện đất, chủng yêu cầu chủ riêng biệt Ví dụ, vi khuẩn cộng sinh với đậu nành không cố định N với cỏ alfalfa Hạt giống họ đậu khuyến cáo nên chủng với vi khuẩn thích hợp trước gieo cho vùng lần trồng loại họ đậu Ví dụ, cố định đạm cỏ alfalfa tăng 40% chủng vi khuẩn dòng alfalfa thích hợp Sự diện nốt sần rễ họ đậu luôn hữu hiệu Các nốt sần trưởng thành hữu hiệu alfalfa thường to, có màu hồng hay đỏ trung tâm nốt sần Màu đỏ đặc tính chất leghemoblobin màu chứng tỏ tế bào nốt sần có chứa rhizobia hoạt động cố định N2 Những nốt sần vơ hiệu thường nhỏ (đường kính< mm), thường chiếm số lượng nhiều phân bố rải rác toàn hệ thống rễ, số trường hợp nốt sần vơ hiệu có kích thước lớn số lượng Ở trung tâm nốt sần thường có màu xanh hay trắng 2.1.3 Sự sử dụng đạm họ đậu trồng khác Năng suất trồng khác thường tăng chúng trồng sau vụ trồng họ đậu Một số nguyên nhân có liên quan đến lượng đạm hữu dụng đất cải thiện, có ảnh hưởng luân canh làm tăng suất Có nhiều nghiên cứu đồng ruộng thiết lập để đánh giá hữu dụng đạm họ đậu đến trồng khác vụ sau Thông thường, trồng bắp sau vụ đậu nành nhu cầu đạm cho suất tối hảo thường thấp nhu cầu đạm trồng hai vụ bắp liên tục Sự khác có đóng góp đạm hữu dụng từ trồng họ đậu bắp trồng sau đậu nành Các kết minh chứng mạnh mẽ lợi ích luân canh họ đậu số lợi ích khác mức độ hữu dụng đạm đất tăng lên Lượng đạm hữu dụng cố định sinh học hệ thống phụ thuộc vào yếu tố sau: Lượng đạm cố định Lượng loại dư thừa họ đậu vùi đất Lượng đạm hữu dụng đất họ đậu Sự quản lý thu hoạch Sử dụng đạm phân xanh trồng vụ sau biến đổi cao Mức độ hữu dụng đạm dư thừa họ đậu trồng vụ sau biến thiên từ 20 – 50 % Sự hữu dụng đạm họ đậu đến trồng xen chưa nghiên cứu nhiều, lượng nhỏ amino acid hợp chất đạm hữu khác tiết từ rễ họ đậu Sự phân giải sinh học rễ chết nốt sần đóng góp phần đạm cho trồng trồng với họ đậu Trong số điều kiện, lượng đạm cố định hữu dụng đạm họ đậu thường không đủ cho nhu cầu trồng sau đó, nên cần thiết phải bón thêm phân đạm cho hai loại trồng, họ đậu trồng khác đạt suất tối hảo Để sử dụng đạm họ đậu trồng khác, khống hóa đạm họ đậu yêu cầu xảy lúc với thời gian trồng sử dụng đạm Sự khống hóa đạm họ đậu vi sinh vật đất kiểm sốt khí hậu, khống hóa tăng nhiệt độ độ ẩm thích hợp Nhưng thời kỳ hấp thu đạm trồng khác nhau, phụ thuộc vào loại trồng Vì vậy, để trồng khác sử dụng tối đa đạm họ đậu, hấp thu phải đồng thời với khống hóa đạm Do đó, để quản lý đạm họ đậu hiệu cần phải chọn trồng thích hợp hệ thống luân canh 2.1.4 Bón phân đạm cho họ đậu Sự cố định đạm tối đa xảy đạm hữu dụng đất mức tối thiểu Sự hoạt động Rhizobium giảm họ đậu bón phân vơ Tuy nhiên, đơi người ta khuyến cáo bón lót ruộng lượng đạm nhỏ để đảm bảo cho họ đậu đủ đạm Rhizobia cộng sinh rễ Bón phân đạm có lợi cho họ đậu hoạt động Rhizobia bị hạn chế điều kiện thời tiết khắc nghiệt lạnh, ẩm ướt Trong điều kiện cố định đạm thường thấp nên bón phân đạm cho 2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến cố định đạm vi khuẩn cộng sinh Các yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến lượng đạm cố định Rhizobia pH đất, dinh dưỡng khoáng đất, hoạt động quang hợp, khí hậu, quản lý họ đậu Bất khủng hoảng họ đậu gây yếu tố làm giảm nghiêm trọng suất họ đậu mức độ hữu dụng đạm trồng sau pH đất, độ chua đất yếu tố hạn chế tồn sinh trưởng Rhizobia đất ảnh hưởng nghiêm trọng đến hình thành nốt sần tiến trình cố định đạm Rhizobia rễ họ đậu bị tổn thương độ chua liên quan đến độ độc Al 3+, Mn2+, H+ đất, mức độ hữu dụng Ca2+, H2PO4- thấp Sự mẫn cảm loài Rhizobia đến độ chua đất khác đáng kể pH < 6,0 làm giảm nghiêm trọng số lượng Rhizobium melilote vùng rễ alfalfa, mức độ hình thành nốt sần suất alfalfa, pH khoảng 5,0 – có ảnh hưởng đến R trifoli họ đậu chủ yếu cỏ ba Bón vơi cho đất chua biện pháp cải thiện pH cho họ đậu cộng sinh với Rhizobium Đối với nơi khơng có nguồn vơi thay đổi phương pháp trồng họ đậu, cách chủng vi khuẩn vào hạt hay sử dụng chủng thích ứng với đất chua Tình trạng dinh dưỡng khoáng loại đất, loại đất chua thiếu Ca 2+, H2PO4- hạn chế sinh trưởng Rhizobia; thiếu hụt chất dinh dưỡng khống khác làm giảm cố định đạm Sự cố định đạm nốt sần yêu cầu nhiều Mo chủ, Mo yếu tố vi lượng quan trọng cố định đạm Sự bắt đầu hình thành phát triển nốt sần bị ảnh hưởng thiếu nguyên tố Co, B, Fe Cu Sự khác mẫn cảm chủng Rhizobium đến thiếu chất dinh dưỡng Nồng độ NO 3- cao đất làm giảm hoạt động enzym nitrogenase làm giảm cố định đạm Các nốt sần bị màu hồng đất có hàm lượng NO 3- cao Ngoài giảm cố định đạm có liên quan đến cạnh tranh sử dụng sản phẩm quang hợp trình khử NO 3- phản ứng cố định đạm Quang hợp khí hậu, tốc độ hình thành sản phẩm quang hợp có liên quan mạnh mẽ đến gia tăng cố định đạm vi khuẩn Rhizobia Những yếu tố làm giảm tốc độ quang hợp đồng thời làm giảm cố định đạm Các yếu tố bao gồm cường độ ánh sáng giảm, thiếu nước nhiệt độ thấp Phương pháp quản lý họ đậu, thông thường biện pháp kỹ thuật làm giảm suất họ đậu làm giảm lượng đạm cố định họ đậu Những biện pháp kỹ thuật bao gồm việc quản lý nước chất dinh dưỡng, cỏ dại côn trùng, bệnh thu hoạch Kỹ thuật thu hoạch thường khác nhiều khu vực, chu kỳ thu hoạch ngắn, sớm trễ làm giảm suất họ đậu lượng đạm cố định 2.3 Sự cố định đạm gỗ bụi thuộc họ đậu Sự cố định đạm gỗ bụi thuộc họ đậu quan trọng hệ sinh thái rừng nhiệt đới nhiệt đới, cho hệ thống nông lâm kết hợp quốc gia phát triển Nhiều họ đậu cố định lượng đạm đáng kể Ví dụ, Mimosa, Acaica, bồ kết đen, ba loài họ đậu lấy gỗ Gliricidia sepium, Leucaena leucocephala, Sesbania biosbinosa dùng làm phân xanh hệ thống trồng với lúa trồng Sự cố định đạm thực vật khác Một số khác phân bố rộng rãi có khả cố định đạm chế tương tự họ đậu Rhizobia cộng sinh Một số họ thực vật sau có mang nốt sần rễ cố định đạm Betulaceae, Elaegnaceae, Myricaceae, Coriariaceae, Rhamnaceae Casurinaceae Phi lao Ceanothus hai lồi tìm thấy phổ biến vùng rừng Tây Bắc Thái Bình Dương, đóng góp phần đạm đáng kể vào hệ sinh thái Frankia, loại xạ khuẩn vi sinh vật tham gia trình cố định đạm lấy gỗ không thuộc họ đậu 2.4 Sự cố định đạm vi sinh vật không cộng sinh đất Sự cố định đạm đất tiến hành số chủng vi khuẩn sống tự loại tảo lục lam 2.4.1 Tảo Hình 5.3 Tảo lam bèo hoa dâu Các loại tảo lục lam sinh vật hồn tồn tự dưỡng có nhu cầu ánh sáng, nước, N 2, CO2, nguyên tố khống cần thiết khác Số lượng lồi đất ngập nước cao nhiều so với vùng đất khơ Vì cần ánh sáng, chúng góp phần nhỏ đạm cho đất trồng cạn sau trồng giao tán Trong sa mạc hay vùng bán khô hạn, tảo lục lam hay rong rêu chứa tảo bắt đầu hoạt động sau vài mưa cố định lượng đạm đáng kể thời gian hoạt động ngắn chúng Sự cố định đạm tảo lục lam có ý nghĩa mặt kinh tế vùng khí hậu nóng, đặc biệt vùng đất nhiệt đới, đạm trở nên hữu dụng cho sinh vật khác tảo lục lam quan trọng giai đoạn đầu hình thành đất Có quan hệ cộng sinh đáng ý Anabaena azola (một loại tảo lục- lam) Azolla (bèo hoa dâu) sông hồ nhiệt đới ôn đới Tảo lục lam định vị khoang bèo hoa dâu nên bảo vệ chống lại điều kiện bên ngồi có khả cung cấp tất đạm cần thiết cho chủ Một đặc điểm quan trọng tổ hợp bèo hoa dâu có bề mặt thu nhận ánh sáng lớn, đặc điểm giới hạn khả cố định đạm tảo lam sống tự Vi sinh vật Beijerinckia, diện hầu hết vùng nhiệt đới, sống bề mặt nhiều loại nhiệt đới cố định đạm thay hoạt động đất Ở khu vực Đông Nam Á, Azolla sử dụng làm phân xanh hàng kỷ vùng canh tác lúa nước, làm thức ăn cho gia súc, hay làm loại phân bón hỗn hợp bón cho loại trồng khác, sử dụng biện pháp diệt cỏ dại Khi sử dụng làm phân xanh bèo hoa dâu cung cấp 50 – 60 kg N/ hecta làm tăng suất lúa đáng kể so với ruộng lúa khơng bón phân 2.4.2 Vi khuẩn liên kết cố định đạm Một số vi khuẩn cố định đạm sinh trưởng bề mặt rễ số trường hợp sinh trưởng mô rễ bắp, cỏ, kê, lúa, cao lương, lúa mì nhiều loại thực vật bậc cao khác Azospirillum brasilense loại vi khuẩn cố định đạm xác định Tiêm chủng Azospirillum brasilense cho ngũ cốc cải thiện sinh trưởng dinh dưỡng đạm, phản ứng chủng biến động cao Một số yếu tố làm gia tăng hấp thu chất dinh dưỡng trồng khả thấm rễ thay đổi hoạt động hormon tăng cường khử NO3- rễ Đối với chủng Azotobacter Clostridium cung cấp tối đa kg N/ hecta; sinh vật khơng cộng sinh có giá trị thấp hữu dụng đạm nông nghiệp thâm canh 2.5 Sự bổ sung đạm trực tiếp từ khí vào đất Các hợp chất đạm khí trả lại cho đất theo mưa, dạng NH 3, NO3-, NO2-, N2O; đạm hữu cơ, đạm dạng ammonia chiếm lượng lớn khu công nghiệp, nơi NH3 sử dụng hay sản xuất Ammonia từ bề mặt đất kết phản ứng hóa học đất Đạm hữc tích lũy dạng dư thừa hữu bị phân giải vào khí từ bề mặt trái đất Đất có khả hấp thu lượng đáng kể NH từ khí Trong vùng khơng khí có nồng độ NH3 cao đất hấp thu 50 – 70 kg NH 3/ hecta/ năm Sự hấp thu tương quan thuận với nồng độ NH3 nhiệt độ độc lập với lượng mưa Do có lượng nhỏ NO2- diện khí nên thường NO 2- NO3- gọi chung NO3-, NO3- khí hình thành thời gian phóng điện khí quyển, nghiên cứu cho thấy có khoảng 10 – 20 % NO 3- nước mưa có liên quan đến sấm sét Phần lại khí thải cơng nghiệp hay phát sinh từ đất Các hợp chất đạm khí liên tục trả lại cho đất thơng qua nước mưa Tổng lượng đạm nước mưa biến thiên từ – 50 kg/hecta/ năm, phụ thuộc vào vị trí địa lý Điều cho thấy lượng đạm nước mưa thường cao vùng xung quanh khu công nghiệp, thông thường nồng độ đạm nước mưa vùng nhiệt đới cao so với vùng cực ôn đới 2.6 Sự cố định đạm công nghiệp, công nghiệp sản xuất phân đạm vô Đạm cố định từ công nghiệp nguồn đạm quan trọng tương lai Quá trình sản xuất đạm phương pháp cố định cơng nghiệp dựa quy trình Haber – Bosch, khí H2 N2 phản ứng với để tạo thành NH3 H2 + N2  NH3 (ở điều kiện 1200oC 500 atm) NH3 sản xuất sử dụng làm phân bón trực tiếp (NH khan) nhiên NH3 thường dùng làm nguyên liệu để sản xuất dạng phân đạm khác Đạm đất 3.1 Các dạng đạm đất Lượng đạm đất thay đổi từ 0,02 % tầng đất sâu đến 2,5 % đất than bùn Nồng độ đạm lớp đất mặt phần lớn loại đất canh tác thường biến thiên từ 0,03 – 0,4 % Đạm đất diện hai dạng đạm hữu đạm vô Nhưng 95 % đạm đất mặt đạm hữu Các hợp chất đạm vô cơ, dạng đạm vô đất bao gồm ammonium (NH 4+), nitrite (NO2-), nitrate (NO3-), nitrous oxide (N2O), nitric oxide (NO) đạm nguyên tố (N 2) sử dụng Rhizobia vi sinh vật cố định đạm khác Trên quan điểm độ phì nhiêu đất, NH 4+, NO3- NO2- quan trọng hình thành từ phân giải hảo khí chất hữu đất hay từ loại phân đạm bón vào Tuy nhiên ba dạng đạm chiếm khoảng – % tổng lượng đạm đất N 2O NO dạng đạm dễ bị thơng qua q trình phản N hóa Các hợp chất đạm hữu cơ, đạm hữu đất tồn dạng protein, amino acid, amino sugar hợp chất đạm phức tạp khác Tỉ lệ dạng đạm hữu khác sau: amino acid 20 – 40 %, amino sugar hexosamine – 10 % hợp chất có nguồn gốc purine, pyrimidine < % Protein thường kết hợp với sét, lignin chất khó phân giải khác Các kỹ thuật phân tích tách amino acid tự không nối với peptide hay kết hợp với polymer hữu cao phân tử, sét lignin từ đất Do dễ dàng bị oxi hóa sinh học nên hợp chất thường khơng tích lũy đất chúng nguồn NH 4+ quan trọng dinh dưỡng trồng So với dạng khác, lượng amino acid tự đất tương đối thấp 3.2 Các dạng N đất mà rễ trồng hấp thụ Rễ trồng hấp thu đạm hai dạng NH4+ NO3- Thông thường, đất khơng ngập nước, NO3- có nồng độ cao NH4+, NO3- di chuyển đến rễ dòng chảy khối lượng khuếch tán Nhưng đồng thời, số NH 4+ ln diện đất có ảnh hưởng đến sinh trưởng trao đổi chất trồng nhiều chế khác Mức độ hấp thu đạm dạng NH4+ hay NO3- trồng tùy thuộc vào tuổi loại trồng, điều kiện môi trường yếu tố khác Ngũ cốc, bắp, đậu, củ cải đường, dứa, lúa sử dụng hai dạng Cải xoăn, cần tây, loại đậu, bí, sinh trưởng tốt cung cấp dạng đạm NO 3cao Các thuộc họ cà thuốc lá, ca chua, khoai tây thích hợp mơi trường dinh dưỡng có tỉ lệ NO3-/NH4+ cao 3.2.1 Nitrate Tốc độ hấp thụ NO3- cao thích hợp điều kiện pH thấp, hấp thụ NO 3-, gia tăng tổng hợp anion hữu cây, với gia tăng tương ứng cation vô (Ca, K, Mg) nên môi trường trở nên kiềm tính số HCO 3- phóng thích từ rễ để trì trung hòa điện tích dung dịch đất 3.2.2 Ammonium Nhiều giả thuyết cho NH4+ nguồn đạm trồng ưa chuộng hơn, tiết kiệm lượng trồng sử dụng dạng đạm thay hấp thu NO3- để tổng hợp protein Quá trình khử NO3- tiến trình cần lượng, chúng cần hai phân tử NADH cho ion NO 3được khử việc tổng hợp protein Hơn nữa, NH4+ đất bị rửa trơi phản N hóa Sự hấp thu NH4+ trồng tốt pH trung tính hấp thu giảm độ chua tăng Sự hấp thu NH4+ rễ làm giảm hấp thu Ca 2+, Mg2+ K+ làm tăng hấp thu H2PO4-, SO42- Cl- tính tương tác thuận nghịch ion Cây trồng hấp thu NH4+ gia tăng hàm lượng carbohydrate protein so với hấp thu NO3- pH vùng rễ bị giảm trồng hấp thu NH 4+ rễ tiết H+ để trung hòa điện tích hay cân điện tích bên Người ta nhận thấy lúa mì có khác biệt đến hai đơn vị pH lúa mì cung cấp NH4+ NO3- Sự hóa chua có ảnh hưởng đến hữu dụng chất dinh dưỡng hoạt động sinh học xung quanh vùng rễ Giới hạn chống chịu với nồng độ NH4+ tương đối hẹp, nồng độ NH4+ tăng cao gây phản ứng ngộ độc Hàm lượng NH 4+ cao làm ngưng tăng trưởng, hạn chế hấp thu K+, phát sinh tượng thiếu K +, ngược lại, trồng chống chịu với nồng độ NO 3- cao tích lũy NO3- mơ mức độ cao 3.3 Sự tổng hợp NH4+ NO3- Sự sinh trưởng trồng thường cải thiện cung cấp hai dạng NH 4+ NO3 so với trường hợp cung cấp loại riêng lẻ Có nhiều dẫn chứng cho thấy cung cấp hai dạng đạm có lợi số giai đoạn sinh trưởng số giống bắp, cao lương, đậu nành, lúa mì, lúa mạch Năng suất lúa mì, lúa mạch cao lương tăng bón NH4+ NO3- số nhánh cao Năng suất bắp tăng từ – 25 % cung cấp NH 4+ NO3- so với việc cung cấp đơn NO3- Những kết nghiên cứu gần cho nên bón NH 4+ giai đoạn hạt vào để suất bắp tăng tối đa tỉ lệ bón NH 4+ / NO3- 50:50 tối hảo Các kết thí nghiệm khác nhận thấy – ngày sau phun râu giai đoạn tốt để bón NH 4+ làm tăng suất đáng kể 3.4 Dạng đạm vô bệnh trồng Dinh dưỡng NH4+ NO3- yếu tố ảnh hưởng đến xuất mức độ nghiêm trọng loại bệnh Một số loại bệnh nghiêm trọng dạng đạm NH 4+ dạng đạm chủ yếu diện vùng rễ, số bệnh khác lại chiếm ưu NO3- diện vùng rễ Có hai tiến trình liên quan đến vấn đề này, bắt đầu với ảnh hưởng trực tiếp dạng đạm đến hoạt động phát sinh bệnh Nguyên nhân khác ảnh hưởng NH 4+ hay NO3đến hoạt động vi sinh vật có khả làm thay đổi hữu dụng cation vi lượng Ví dụ, bón NO3- cao kích thích hoạt động số vi khuẩn làm giảm mức độ hữu dụng Mn lúa mì Ảnh hưởng dạng đạm đến pH đất vùng rễ phần lý giải thích có khác biệt mức độ nghiêm trọng bệnh bón dạng phân đạm khác 3.5 Chuyển hóa đạm đất Khả hữu dụng NH4+ NO3- trồng phụ thuộc nhiều vào điều kiện liều lượng, dạng phân đạm bón vào đất, lượng đạm bón lượng đạm chất hữu đất khống hóa Trong đó, lượng đạm giải phóng từ đạm hữu phụ thuộc vào nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khống hóa chất hữu cơ, hấp thu sinh học đạm trình đạm đất Chất hữu đất vật liệu hữu có tình trạng phân giải nhiều giai đoạn khác Chất hữu đất chia làm hai loại: Mùn vật liệu tương đối ổn định bền vững phân giải tương đối chậm Những vật liệu hữu phân giải nhanh bao gồm vật liệu tươi từ dư thừa thực vật đến hợp chất hình thành mùn tương đối ổn định Các tiến trình sinh học chủ yếu liên quan đến chuyển hóa dư thừa thực vật hình thành mùn đất q trình khống hóa cố định sinh học đạm đất Những phản ứng kết hợp với yếu tố vật lý, hóa học, mơi trường khác có ý nghĩa quan trọng ổn định chất hữu đất hữu dụng đạm vô trồng 3.6 Sự khống hóa đạm đất Sự khống hóa đạm q trình biến đổi đạm hữu thành đạm vơ cơ, khống hóa đạm hữu bao gồm hai phản ứng, amine hóa amonium hóa, phản ứng diễn thông qua hoạt động nhiều vi sinh vật dị dưỡng Các vi sinh vật dị dưỡng cần hợp chất carbon hữu làm nguồn cung cấp lượng Sự khoáng hóa gia tăng nhiệt độ gia tăng, đủ nước, đầy đủ oxy, phân giải xảy điều kiện ngập nước với tốc độ chậm hơn, thường khơng phân giải hồn tồn Sự hơ hấp thống khí điều kiện yếm khí chất hữu bị phân giải giải phóng đạm dạng NH4+ Phản ứng amine hóa: vi khuẩn dị dưỡng nấm tham gia vào hay nhiều bước phản ứng phân giải chất hữu Vi khuẩn chiếm ưu việc phá vỡ chất hữu mơi trường trung tính kiềm, số loại nấm; điều kiện đất chua nấm tác nhân tiến hành phản ứng amine hóa Sản phẩm cuối hoạt động nhóm chất cho hoạt động nhóm tiếp tục vật liệu bị phân giải Một giai đoạn cuối phân giải protein giải phóng amine, amino acid urea Bước gọi amine hóa, hình thành theo sơ đồ sau: Protein NH2 R – C – COOH+ Vi khuẩn, nấm H H2O Amino acids NH2 + C =O R – NH Amines + CO2 + lượng NH2 Urea Phản ứng Amonium hóa Các amine amino acid sản sinh amine hóa N hữu tiếp tục phân giải sinh vật dị dưỡng khác, giải phóng ammonium Bước gọi q trình ammonium hóa trình bày sau: R – NH2 + H2O  NH3 + R – OH + lượng NH3 + H2O  NH4+ + OHRất nhiều loại vi khuẩn hảo khí kị khí, nấm, xạ khuẩn có khả tham gia vào q trình để giải phóng NH4+ Khi NH4+ hình thành chúng bị biến đổi sau: Có thể biến đổi thành NO2- NO3- q trình nitrite nitrate hóa Có thể hấp thụ trực tiếp thực vật bậc cao Có thể sử dụng vi sinh vật dị dưỡng phân giải dư thừa C hữu sau hấp thu sinh học Có thể bị cố định, bị kẹt sét, thành dạng khơng hữu dụng số loại khống sét có tính trương nở Có thể giải phóng trở lại khí dạng NH4- q trình bay 3.7 Nồng độ đạm dư thừa thực vật Nồng độ đạm dư thừa thực vật dùng để dự đốn lượng đạm hấp thu sinh học hay khống hóa Nồng độ đạm khoảng 1,5 – 1,7% dư thừa hữu đủ để tối thiểu hóa hấp thu sinh học đạm đất, điều kiện thống khí Trong điều kiện yếm khí, đất ngập nước, nhu cầu đạm cho phân giải dư thừa thực vật 0,5% Các ảnh hưởng khống hóa hấp thu sinh học đến chất hữu đất; Trên loại đất nguyên thủy (chưa có canh tác) hàm lượng mùn định thành phần giới đất, địa hình điều kiện khí hậu Thơng thường đất vùng khí hậu lạnh có hàm lượng chất hữu cao vùng khí hậu nóng chất hữu tăng lượng mưa tăng Những khác giảm oxi hóa chất hữu điều kiện lạnh sinh khối tăng lượng mưa tăng Hàm lượng mùn đất có sa cấu mịn thường cao đất có sa cấu thơ liên quan đến hình thành sinh khối đất có sa cấu mịn thường cao dự trữ nước đất cải thiện có giảm tiềm oxi hóa mùn Hàm lượng chất hữu đất đồng cỏ thường cao đất rừng Những quan hệ thường thể rõ ràng loại đất tiêu nước tốt Trong điều kiện ngập nước, phân giải hảo khí bị cản trở chất hữu tích lũy với hàm lượng cao, điều kiện nhiệt độ sa cấu Duy trì mức độ OM đầy đủ ảnh huởng lớn đến nhiều đặc tính khác đất, đặc tính có ảnh hưởng lớn đến khả sản xuất đất OM quan trọng việc trì cấu trúc đất, đặc biệt đất có sa cấu mịn OM làm tăng CEC, làm giảm tiềm rửa trôi nguyên tố K+, Ca2+, Mg2+ Sự khống hóa chất hữu cung cấp cách liên tục, hàm lượng bị giới hạn, N hữu dụng cho trồng P S Khả giữ nước đất cải thiện hàm lượng OM tăng Sự bền vững gia tăng khả sản xuất đất cho hệ tương lai tùy thuộc vào việc trì hàm lượng chất hữu đất cách tối hảo 3.8 Q trình nitrate hóa Một số NH4+ phóng thích q trình khống hóa đạm hữu biến đổi thành NO3-, trình gọi q trình nitrate hóa, tiến trình bao gồm hai bước NH4+ bị biến đổi thành NO2- sau thành NO3- Nitrite hóa: oxi hóa sinh học NH4+ thành NO2- trình bày sau: NH4+ + 3O2 > NO2- + H2O + H+ Nitrosomonas Nitrosomonas vi khuẩn tự dưỡng bắt buộc, chúng thu nhận lượng từ oxi hóa đạm nhận C từ CO2 Các vi khuẩn tự dưỡng khác (nitrosolobus, nitrospira, nitrosovibrio), số vi khuẩn dị dưỡng oxi hóa NH4+ hợp chất đạm khử khác (amine) thành NO2- Nitrate hóa: bước thứ NO2- tiếp tục bị oxi hóa thành NO32 NO2- + O2 > 2NO3Nitrobacter Sự oxi hóa nitrite xảy vi khuẩn tự dưỡng nitrobacter, tiến trình có số vi khuẩn khác tham gia Nguồn NH 4+ cung cấp từ khống hóa N hữu hay từ phân đạm có chứa NH4+, hay loại phân đạm hình thành NH 4+ bón vào đất Tốc độ phản ứng liên quan đến nitrate hóa phần lớn loại đất thoát nước tốt theo thứ tự NO 2-  NO3> NH4+  NO2- Do NO2- thường khơng tích lũy đất, NO2- chất gây độc cho rễ nồng độ cao Cả hai phản ứng cần O phân tử nitrate hóa xảy đất thống khí Những phản ứng cho thấy nitrate hóa mole NH 4+ hình thành mole H+ Sự gia tăng độ chua đất với tiến trình nitrate hóa tiến trình tự nhiên, hóa chua đất thêm nghiêm trọng bón liên tục loại phân đạm chứa NH 4+ hay loại phân đạm bón vào đất hình thành NH 4+ Bởi ion NO3- hình thành dễ dàng di động nên dễ dàng bị rửa trôi Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến nitrate hóa đất giúp hiểu biết kỹ thuật quản lý nhằm tối thiểu hóa NO3- dạng rửa trơi 3.8.1Các yếu tố ảnh hưởng đến nitrta hóa Do có liên quan đến hoạt động vi sinh vật, nên tốc độ phạm vi nitrate hóa chịu ảnh hưởng lớn điều kiện môi trường Thông thường yếu tố môi trường thích hợp cho sinh trưởng phần lớn trồng cạn thích hợp cho hoạt động vi khuẩn nitrate hóa Các yếu tố ảnh hưởng đến nitrate hóa đất bao gồm Sự cung cấp NH4+ Mật số vi sinh vật tham gia vào nitrate hóa pH đất Độ thống khí đất Độ ẩm đất Nhiệt độ đất Sự cung cấp NH4+ yêu cầu cho nitrate hóa Nếu điều kiện khơng thích hợp cho khống hóa NH4+ từ chất hữu (hay đất khơng đuợc bón loại phân chứa hay hình thành NH4+) q trình nitrate hóa khơng xảy Nhiệt độ độ ẩm thích hợp cho nitrate hóa thích hợp cho q trình amonium hóa Nếu có lượng lớn rơm rạ ngũ cốc, thân bắp hay vật liệu tương tự có tỉ lệ C/N cao vùi vào đất có hàm lượng đạm vơ thấp, điều dẫn đến kết có cố định đạm sinh học vi sinh vật tham gia trình phân giải dư thừa thực vật Nếu trồng trồng sau cày đất trồng bị thiếu đạm, thiếu đạm hạn chế cách bón phân đạm để cung cấp đủ đạm cho nhu cầu vi sinh vật trồng sinh trưởng Mật độ vi sinh vật nitrate hóa Các loại đất khác có khả nitrate hóa khác có điều kiện nhiệt độ, ẩm độ, mức độ NH4+ cung cấp giống Yếu tố gây nên khác dân số vi khuẩn nitrate hóa diện với mật độ khác loại đất khác Sự diện vi khuẩn đất khác mật độ dẫn đến kết có khác thời gian từ cung cấp NH4+ đến hình thành NO3- đất Dân số vi sinh vật có khuynh hướng tăng nhanh cung cấp đầy đủ C, nên tổng lượng nitrate hóa khơng ảnh hưởng số lượng vi sinh vật ban đầu, phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ ẩm độ thích hợp cho nitrate hóa pH đất Sự nitrate hóa xảy biên độ pH rộng (4,5 – 10) pH tối hảo cho nitrate hóa trung tính Các vi khuẩn nitrate hóa cần cung cấp đầy đủ Ca 2+ H2PO4- cân hợp lý nguyên tố vi lượng Ảnh hưởng pH Ca 2+ hữu dụng đến hoạt động vi sinh vật nitrate hóa cho thấy tầm quan trọng việc bón vơi đất nơng nghiệp Độ thống khí đất Các vi khuẩn nitrate hóa vi khuẩn hảo khí chúng khơng hoạt động thiếu O2, nitrate hóa xảy tối đa nồng độ 20% O2 tương tự nồng độ O2 khí Cho thấy tầm quan trọng trì điều kiện cho phép khuếch tán nhanh chất khí vào đất Các loại đất có sa cấu thơ hay cấu trúc tốt tạo điều kiện thuận lợi cho trao đổi khí nhanh chóng đảm bảo cho cung cấp O2 đầy đủ cho vi sinh vật nitrate hóa Trả lại dư thừa thực vật chất bổ sung hữu khác cho đất trì hay cải thiện độ thống khí đất làm gia tăng tiến trình nitrate hóa Độ ẩm đất, hoạt động vi vật mẫn cảm với độ ẩm đất Tốc độ nitrate hóa cao độ ẩm 1/3 bar (độ ẩm đồng ruộng) Nước chiếm khoảng 80 – 90% lỗ rỗng đất Sự khống hóa nitrate hóa bị giảm đất q ẩm ướt với độ ẩm vượt độ ẩm đồng ruộng Nhiệt độ Phần lớn phản ứng sinh học bị ảnh hưởng nhiệt độ Hệ số nhiệt độ Q 10 khống hóa N = 2, khoảng nhiệt độ từ – 35 0C Có nghĩa tốc độ khống hóa tăng lần nhiệt độ tăng 100C khoảng nhiệt độ (hình 5.12) Nhiệt độ 0C 400C làm giảm tốc độ khống hóa, thường nhiệt độ tối hảo từ 30 – 35 C, hàm lượng NO3- hình thành đáng kể sau tháng nhiệt độ từ – 20C Nhiệt độ tối hảo cho nitrate hóa NH4+ thành NO3- từ 25 – 350C, nitrate hóa xảy khoảng nhiệt độ rộng Trong điều kiện đồng ruộng, thay đổi nhiệt độ định mức độ nitrate hóa Vì bón phân NH4+ mùa đơng, vùng có nhiệt độ trung bình tháng lạnh 2,8 0C, thay đổi nhiệt độ đất cho phép nitrate hóa đáng kể Nhiệt độ cao xảy trước nhiệt độ thấp dẫn đến kết nitrate hóa lớn tình trạng ngược lại xảy 3.8.2 Sự di động NO3Anion NO3- dễ hòa tan nước không chịu ảnh hưởng hấp thu bề mặt keo đất Do nên NO3- di động cao bị rửa trơi hàm lượng N đất cao có di chuyển nước Sự rửa trôi NO 3- thường chế N loại đất vùng khí hậu ẩm Cần phải kiểm sốt cẩn thận rửa trơi NO 3- NO3- có tác động nghiêm trọng mơi trường Mức độ NO3- (và H2PO4-) cao nước chảy tràn mặt nước thấm lậu làm nhiễm nguồn nước sinh hoạt kích thích sinh trưởng thực vật có hại tảo ao hồ nơi dự trữ nước Một số yếu tố ảnh hưởng đến lượng NO3- rửa trôi Liều lượng, thời gian, loại phương pháp bón phân N Sử dụng chất ức chế nitrate hóa 10 Trong hình thành vùng nước quanh hạt phân bón vận chuyển nước, làm cho dung dịch phân bón di chuyển lan xung quanh Sự di chuyển nước hướng vào hạt phân dung dịch phân bón từ bên ngồi xảy liên tục trì dung dịch bão hòa hạt phân hòa tan hồn tồn Sự di chuyển lân tính từ vị trí hạt phân thường vượt – cm Sự khuếch tán phân lân tăng độ ẩm đất tăng Ví dụ, nhiều nghiên cứu cho thấy hàm lượng nước đất 6,7 %, khuếch tán lân 18 mm, độ ẩm 9,6 % 19 % khuếch tán 25 mm 34 mm Phạm vi vùng phản ứng kết hợp với phân bố đồng sản phẩm phản ứng yếu tố làm gia tăng hấp thu lân rễ trồng vùng phản ứng Khi dung dịch lân bão hòa di chuyển vào lớp đất đầu tiên, môi trường hóa học chiếm ưu đặc điểm dung dịch lân đặc điểm đất Các dung dịch hình thành từ loại phân lân hòa tan nước có giá trị pH từ – chứa từ 2,9 – 6,8 mol lân/ lít Nồng độ cation có phân biến đổi từ 1,3 – 10,2 mole/lít Khi dung dịch lân đậm đặc từ hạt phân di chuyển vào đất, thành phần đất bị thay đổi dung dịch phân lân này, thời điểm, thành phần dung dịch thay đổi tiếp xúc dung dịch đất Một số khống đất bị hòa tan dung dịch lân đậm đặc này, tạo nên phóng thích lượng lớn cation Fe 3+, Al3+, Mn2+, K+, Ca2+, Mg2+ Các cation vị trí trao đổi keo đất bị thay dung dịch đậm đặc Lân dung dịch đậm đặc phản ứng với cation để tạo thành hợp chất riêng, gọi sản phẩm phản ứng phân bón đất tạo Monocalcium phosphate (MCP, Ca(H2PO4)2) bón vào đất, nước khuếch tán vào hạt phân làm hòa tan phân Khi MCP hòa tan, H 3PO4 hình thành tạo nên dung dịch có pH 1,5 gần hạt phân Các khoáng đất tiếp xúc với H 3PO4 nên bị hòa tan, làm tăng nồng độ cation gần hạt phân Sau đó, pH dung dịch tăng dần H 3PO4 bị trung hòa Trong vòng vài ngày hay tuần lễ, DCP, DCPD kết tủa sản phẩm phản ứng phân bón Tùy thuộc vào khoáng lân chỗ mà OCP, TCP, HA, hay Fe/AlPO cuối kết tủa đất Bảng 5.10 Lân dung dịch đất Hợp chất Cơng thức Các thành phần dung dịch bão hòa Ký hiệu pH Lân Cation kèm (mol/lit) theo Cation Mol/ lit Hòa tan nước Monocalcium Ca(H2PO4)2.H2O TPS 1,5 4,5 Ca 1,3 phosphate Monoammonium NH4H2PO4 MAP 3,5 2,9 NH4+ 2,9 phosphate Triammonium (NH4)3HP2O7.H2O TPP 6,0 6,8 NH4+ 10,2 phosphate Hòa tan nước Dicalcium CaHPO4 DCP 6,5 0,002 Ca 0,001 phosphate CaHPO4.2H2O Hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2 HAP 6,5 10 -3 Ca 0,001 Các phản ứng kết tủa xảy nhanh nồng độ lân cao diện xung quanh hạt phân Các phản ứng hấp phụ lân xem phản ứng quan trọng vùng xảy phản ứng đất phân bón, nơi mà nồng độ lân thấp nhiều so với vùng xung quanh hạt phân Mặc dù hai tượng kết tủa hấp phụ xảy điểm có phân bón, phản ứng kết tủa luôn chiếm hầu hết lượng lân diện xung quanh Có đến 20 – 30 % lân bón vào đất bị giữ lại dạng sản phẩm phản ứng vị trí hạt phân 49 Mặc dù sản phẩm phản ứng ban đầu không ổn định biến đổi theo thời gian thành dạng ổn định hơn, hợp chất ngày hòa tan nước hơn, ảnh hưởng đáng kể đến dinh dưỡng lân cho trồng Một số sản phẩm phản ứng ban đầu làm cho nồng độ lân dung dịch cao gấp 1.000 lần so với dung dịch đất khơng có bón phân lân Tốc độ thay đổi sản phẩm phản ứng ban đầu chịu ảnh hưởng đặc điểm đất yếu tố mơi trường Ví dụ, sau hình thành DCP đầu tiên, hình hành OCP xảy từ – tháng Sau hình thành TCP hay HA xảy sau năm hay lâu Giá trị tồn dư lân phân bón phụ thuộc vào tính chất mức độ phản ứng thời gian dài Trên đất chua, sản phẩm phản ứng hình thành từ MCP bao gồm DCP cuối AlPO4 FePO4 kết tủa Nếu đất chua cộng với Ca 2+ thấp, AlPO4 kết tủa trước tiên Tương tự, đất đá vôi, DCP sản phẩm phản ứng chiếm ưu Khi đất có hàm lượng calcium carbonate cao OCP hình thành Sự tạp lẫn loại phân bón khác (NH4)2SO4, NH4NO3, NH4Cl, KNO3, K2SO4 KCl với MCP làm giảm đáng kể lượng phân lân bị kết tủa vùng phụ cận điểm bón phân Bởi MAP có pH 3,5 so với DAP có pH 8,5 nên lân hòa tan nhiều gần với hạt phân pH chua MAP tạm thời làm giảm tốc độ kết tủa sản phẩm phản ứng lân đất đá vơi Mặc dù có khác pH loại phân lân tạo nên khác tính chất hóa học sản phẩm phản ứng, toàn ảnh hưởng tạm thời thể tích đất chịu ảnh hưởng hạt phân nhỏ so với toàn khối đất canh tác Sự khác mức độ hữu dụng loại phân lân khác trồng nhỏ so với khác yếu tố quản lý phân lân khác liều lượng bón, cách bón Ammonium phosphate dạng lỏng (10 – 15 – 0) bón cho đất có phản ứng tương tự loại phân lân dạng hạt Ở pH 6,2 hai, tượng hấp phụ kết tủa polyphosphate orthophosphat diện đầu tiên, hình thành thủy phân poluphosphate xảy đất tương tự với orthophosphate Sự thủy phân hay phản ứng nước với polyphosphate bước hình thành orthophosphate polyphosphate ngắn khác Các polyphosphate ngắn sau bị thủy phân tiếp tục Các phản ứng polyphosphate đất tính chất sản phẩm hình thành phụ thuộc vào tốc độ chuyển hóa ngược trở lại thành orthophosphate Tốc độ thủy hóa chậm cho phép phosphate tích lũy tạo nên nồng độ đậm đặc để hình thành phức chất hòa tan với cation đất tránh hay giảm thiểu phản ứng cố định lân Sự biến chuyển polyphosphate thành H 3PO4 xảy hai đường chính, hóa học sinh học Q trình thủy phân hóa học hay phosphate bị ngưng tụ xảy chậm dung dịch trung tính, điều kiện vơ trùng nhiệt độ phòng Các khống sét hydrous oxide, đặc biệt Fe oxide, xem tác nhân phụ thủy phân hóa học polyphosphate Trong đất, hai chế xảy ra, thủy phân luôn xảy với tốc độ nhanh Có yếu tố khống chế tốc độ thủy phân khoáng lân đất, hoạt động enzyme rễ tiết vi sinh vật tác nhân quan trọng trình Các enzyme phosphatase sinh vật vùng rễ chi phối thủy phân sinh học pyro – polyphosphate Nhiệt độ, ẩm độ, chất hữu đất, pH điều kiện khác làm gia tăng phát triển rễ vi sinh vật làm tăng cường hoạt động phosphatase thủy phân polyphosphate Nhiệt độ yếu tố môi trường quan trọng ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân polyphosphate Mức độ thủy phân pyro polyphosphate tăng đáng kể tăng nhiệt độ từ 3,5 – 5,0oC Sự cố định pyrophosphate thành phần đất làm giảm thấp đáng kể khả hoạt động chuyển đổi phosphate Có số dẫn chứng cho thấy pyrophosphate bị hấp thụ sét đất mạnh H2PO4- Sự khuếch tán lân từ nơi bón phân đến nơi khác hai phản ứng: (1) thủy phân pyro polyphosphate thành orthophosphate (2) kết tủa anion phosphate Sự thủy phân polyphosphate hòa tan nước diễn nhanh, khuếch tán pyro 50 polyphosphate xảy nhanh H 2PO4- Những phản ứng kết tủa pyrophosphate xảy nhanh chóng định vị vùng bón phân Hiệu polyphosphate trồng tương đương với H 2PO4-, trồng hấp thu sử dụng trực tiếp polyphosphate Bởi polyphosphate có khả hình thành phức chất với ion kim loại, nên người ta cho polyphosphate có hiệu việc làm cho kẽm (Zn) đất di động Kẽm nguyên tố thường hay bị thiếu pH đất cao, hay nơi bón phân lân với hàm lượng cao Sau bón lượng polyphosphate cao hàm lượng kẽm đất tăng Điều kẽm tạo chelate với polyphosphate hay chất hữu đất Bất tạo phức kẽm với polyphosphate tạm thời thủy phân polyphosphate ln xảy nhanh 4.1 Sự tương tác đạm với lân Vì đạm chiếm 1/2 tổng số ion hấp thu, nên nói hấp thu lân chịu ảnh hưởng lớn diện đạm phân bón Đạm làm tăng hấp thụ lân do: tăng phát triển thân rễ, thay đổi trao đổi chất trồng, tăng khả hữu dụng lân Khối lượng rễ tăng làm tăng khả hấp thu lân Phân lân ammonium có ảnh hưởng lớn đến hấp thu lân phân NO3- 4.2 Ảnh hưởng cỡ hạt phân bón Hiệu tương đối phân lân chịu ảnh hưởng kích thước hạt phân khả hòa tan nước phân lân Phản ứng trồng phân lân cải thiện với phosphate tan hay không tan nước hai loại đất chua kiềm chúng bón dạng bột hay dạng hạt thật mịn trộn với đất vùng rễ Bởi vì, phân lân hòa tan nước nhanh chóng bị biến đổi thành phản ứng lân hòa tan nước hơn, nên làm giảm tiếp xúc đất phân bón cải thiện hiệu phân lân Tăng cỡ hạt hay bón phân theo hàng làm giảm tiếp xúc đất lân trì nồng độ lân dung dịch thời gian dài so với phương pháp bón rãi phân lân có cỡ hạt mịn Phần lớn phân lân bán thị trường có chứa 90% hay lượng lân tan nước, cỡ hạt MAP DAP 0,84 – 3,0 mm Vì vậy, so sánh với phân bón vãi, bón lân theo hàng tăng mức độ hữu dụng lân trồng, đặc biệt loại đất nghèo lân Với phân lân dạng lỏng (APP), cỡ giọt phun thay đổi tùy theo kiểu dụng cụ bón, thơng thường bón phân lân dạng lỏng theo hàng tăng mức độ hữu dụng lân so với phun mặt đất 4.3 Ẩm độ đất Ẩm độ đất có ảnh hưởng đến hiệu hữu dụng dạng phân lân khác Khi đất có độ ẩm đồng ruộng, khoảng 50 – 80 % lân hòa tan nước di chuyển khỏi hạt phân vòng 24 Ngay ẩm độ đất – % có đến 20 – 50 % lân hòa tan nước khỏi hạt phân vòng ngày 4.4 Liều lượng phân bón Bón lượng thấp phân lân hòa tan nước tốt bón lượng cao Nhưng khơng thể áp dụng liều lượng bón tối hảo, nên bón lượng phân lân hòa tan nước Mặc dù tất phân lân cuối hình thành hợp chất lân hòa tan hơn, nồng độ lân dung dịch tăng bón phân lân Theo thời gian nồng độ giảm hợp chất lân bị kết tủa thành dạng hòa tan Trong thời gian kéo dài, gia tăng nồng độ lân dung dịch phụ thuộc vào lượng lân bón, phương pháp bón, lượng lân bị trồng lấy đi, đặc điểm ảnh hưởng đến hữu dụng lân đất 4.5 Lân tồn dư 51 Khi bón lượng phân lân vào đất cao lượng phân lân lấy trồng hấp thu, lượng lân tồn dư tăng lên, kèm theo tăng lên nồng độ lân dung dịch Trên hai loại đất chua kiềm, lợi lân tồn dư kéo dài – 10 năm hay Thời gian kéo dài ảnh hưởng lân tồn dư chịu ảnh hưởng lượng lân bón thừa Theo sau giảm nhanh lân hữu dụng năm đầu sau giảm -7 ppm /năm tùy thuộc vào lượng lân bón vào Ở cuối thí nghiệm, kết phân tích cho thấy lân đất cao gấp 2,4 – lần công thức bón phân so với cơng thức khơng bón phân lân Phân lân ln khuyến cáo nên bón kết phân tích theo phương pháp Olsen có nồng độ < 15ppm, có gia tăng hiệu kinh tế kết phân tích đất < 10 ppm Có số vấn đề đặt có cần thiết bón phân lân khơng, mức độ lân tồn dư cao Trong trường hợp nên bón lót phân lân với liều lượng thấp, hay bón lúc gieo hạt có lợi loại đất có hàm luợng lân cao trồng bị tác động yếu tố môi trường lạnh, ẩm ướt bệnh Mặc dù lân tồn dư có ảnh hưởng đáng kể đến suất trồng, bón thêm phân lân theo hàng làm tăng tối đa suất trồng Nội dung ý phân lân Ảnh hưởng phân lân chậm kéo dài nhiều năm, vụ đầu bón lân thường khơng có ảnh hưởng bật Đối với đất lúa nước dạng lân sử dụng được, phân lân có ảnh hưởng rõ rệt đến suất phẩm chất trồng Những vùng đất giàu lân thường có độ phì tự nhiên cao, vùng đất có độ phì tự nhiên thấp bón lân có hiệu lực rõ đất có độ phì tự nhiên cao Cây họ đậu mẫn cảm với loại phân lân có khả hấp thu loại phân lân khó tiêu apatite, phosphoric… Bón lân dễ tiêu lâu ngày cần ý bổ sung thêm kẽm cho đất 52 BÀI 3: KALI PHÂN KALI Kali hay potassium (K) trồng hấp thu với lượng lớn lượng chất dinh dưỡng khác, sau đạm Mặc dù hàm lượng kali tổng số đất lớn nhiều so với hàm lượng kali hấp thụ trồng thời gian sinh trưởng phát triển, phần lớn trường hợp có phần nhỏ kali đất hữu dụng cho trồng Các mối quan hệ kali khoáng khác đất thường có ý nghĩa quan trọng dinh dưỡng kali trồng I Hàm lượng kali đất Kali diện với hàm lượng tương đối lớn hầu hết loại đất, trung bình khoảng 1,9 % Hàm lượng kali tổng số biến động từ vài trăm kg/ha loại đất có sa cấu thơ hình thành sa mạc hay quartzite, 25.000 kg/ha hay cao loại đất có sa cấu mịn hình thành loại đá có chứa khống kali Trong loại đất nhiệt đới, hàm lượng kali tổng số thấp nguồn gốc phát sinh đất, mưa nhiều nhiệt độ liên tục cao Không đạm lân trồng thường bị thiếu thời gian khai phá đất canh tác hầu hết loại đất nhiệt đới rửa trôi, hay cố định, vùng đất khác nhu cầu kali phát sinh sau vài năm trồng trọt đất nguyên thủy Từ 70 – 90% kali tổng số chứa thực vật rừng, có số loại trồng hấp thu kali dư thừa thực vật rừng Ngoài việc kali bổ sung phân bón, phần lớn kali đất có nguồn gốc từ phong hóa khống có chứa kali, q trình phong hóa khống tương đối chậm Các khống xem nguồn gốc kali đất feldspars orthoclase microline (KSi3O8) muscovite (KAl3Si3O10(OH)2) biotite (K(Mg,Fe)3AlSiO10(OH)2) phlogopite (KMg2Al2Si3O10(OH)2) Mức độ phong hóa chất tùy thuộc vào tính chất khống điều kiện môi trường Mức độ hữu dụng kali khống tùy thuộc vào tính chất khống điều kiện mơi trường Mức độ hữu dụng kali khoáng trồng, có khác khơng nhiều, theo thứ tự: biotite> muccovite> potassium feldsrars Kali tìm thấy khoáng thứ sinh hay khoáng sét đất: illinite hay mica ngậm nước, vermiculites, khoáng có cấu trúc tầng Các dạng kali đất Kali đất diện dạng, dạng có mức độ hữu dụng khác trồng, hàm lượng dạng ước tính sau: khống, 5.000 – 25.000 ppm; khơng trao đổi (cố định hay khó hữu dụng) 50 – 750 ppm; trao đổi, 40 – 600 ppm; dung dịch: – 10 ppm Tầm quan trọng tương đối dạng tùy thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng học đất Chu kỳ hay chuyển biến dạng kali đất trình động đất đạt cân dạng Kali dung dịch kali trao đổi cân nhanh chóng cân kali cố định hay kali khó hữu dụng với dạng kali trao đổi hay dạng hòa tan dung dịch xảy chậm Sự vận chuyển kali từ khoáng hay từ thành phần cấu trúc khoáng đến dạng khác xảy chậm hầu hết loại đất, kali xem không hữu dụng với trồng thời gian định Kali cấu trúc feldspars mica bền với phong hóa Kali khơng trao đổi hay kali bị cố định diện chủ yếu khoáng sét illite, vermiculite chlorite Các loại sét có kích thước nhỏ việc giải phóng kali dung dịch dễ dàng Do kali dung dịch bị liên tục trồng hấp thu rửa trôi, nên không xảy cân tĩnh kali dung dịch kali dạng khác Có vận chuyển kali chậm xảy liên tục khống ngun sinh hình thành nên dạng kali hữu dụng kali chậm trao đổi Trong số điều kiện định đất, bao gồm bón lượng phân kali lớn, số kali dự trữ thành dạng hữu dụng chậm Dạng không hữu dụng chiếm đến 90 – 98 % kali tổng số đất, dạng hữu dụng chậm 1- 10 % dạng dễ hữu dụng từ 0,2 – % 53 2.1 Kali dung dịch đất Cây trồng hấp thụ ion K+ từ dung dịch đất Nồng độ kali dung dịch thường biến đổi lớn, tùy thuộc vào loại trồng tốc độ tăng trưởng Mức độ kali tối hảo dung dịch đất vào khoảng 10 – 60 ppm, tùy thuộc vào tính chất trồng cấu trúc độ phì nhiêu ẩm độ đất Hàm lượng kali dung dịch loại đất vùng khí hậu ẩm thường biến thiên từ - 80 ppm, trung bình ppm Nồng độ kali dung dịch đất trích bão hòa thường biến động từ – 156 ppm, nồng độ cao thường tìm thấy loại đất mặn khô hạn Trong điều kiện đồng ruộng, nồng độ kali dung dịch đất biến động đáng kể tiến trình pha lỗng tích tụ xảy mưa bốc nước Hiệu kali dung dịch đất hấp thụ trồng chịu ảnh hưởng diện cation khác, đặc biệt Ca 2+ Mg2+ Hiệu liên quan đến Al3+ loại đất chua Na + loại đất ảnh hưởng mặn Có thể dùng tỉ lệ hoạt độ (AReK) dung dịch trạng thái cân để làm sở tính tốn hữu dụng kali Tỉ lệ đại lượng đo lường “cường độ” kali di động đất thể kali hữu dụng tức thời rễ trồng Hoạt độ kali (aK) Hoạt độ Ca2+ Mg2+ (aCa +Mg) Đại lượng AReK thể hữu dụng tức thời K Nhưng loại đất có AR eK tương tự có khả khác việc trì AR eK, lúc K+ bị kiệt quệ hấp thu trồng hay rửa trơi Vì mơ tả tình trạng kali đất cần hiểu rõ tiềm kali hữu dạng hữu dụng mà phải hiểu cường độ phụ thuộc vào hàm lượng kali di động có Các mối quan hệ hàm lượng cường độ (Q/I) thảo luận phần kali trao đổi, có vai trò việc bổ sung kali cho dung dịch đất 2.2 Sự hấp thu kali trồng Kali hấp thu chủ yếu kali di chuyển đến rễ chế khuếch tán dòng chảy khối lượng Hàm lượng kali vận chuyển khuếch tán có quan hệ trực tiếp với nồng độ kali dung dịch đất Hàm lượng kali cung cấp dòng chảy khối lượng phụ thuộc vào lượng nước sử dụng trồng nồng độ kali dung dịch Sự đóng góp tương đối dòng chảy khối lượng hấp thu kali trồng tính tốn ví dụ: nồng độ kali trung bình 2,5 % tỉ lệ thoát nước 4,0 g H 2O/g trồng Trên sở này, nước di chuyển đến rễ cần phải chứa 60 ppm K Bởi phần lớn loại đất, đặc biệt vùng có khí hậu ẩm chứa 1/10 lượng dòng chảy khối lượng góp 10 % nhu cầu kali trồng Tuy nhiên dòng chảy khối lượng cung cấp kali nhiều đáng kể cho trồng sinh trưởng vùng đất có hàm lượng kali hòa tan cao hay nơi có bón phân làm tăng nồng độ kali dung dịch đất Sự khuếch tán kali xảy chênh lệch nồng độ, dẫn đến việc vận chuyển kali từ vùng có nồng độ cao đến vùng có nồng độ thấp Đây tiến trình diễn tương đối chậm so với dòng chảy khối lượng Sự khuếch tán kali xảy màng nước xung quanh hạt đất chịu ảnh hưởng tính chất đất điều kiện mơi trường nhiệt độ, ẩm độ, độ rỗng, điều kiện ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán ion kali Sự khuếch tán ion kali đến rễ giới hạn phạm vi ngắn đất, thường từ – mm xung quanh bề mặt rễ giai đoạn sinh trưởng Cơ chế khuếch tán nhiều loại đất chiếm từ 88 – 96 % tổng lượng kali hấp thu rễ Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến khuếch tán kali, ảnh hưởng đến hữu dụng kali trồng, yếu tố bao gồm chênh lệch nồng độ kali, tốc độ khuếch tán điện tích bề mặt rễ 2.3 Sự tiêu thụ xa xỉ kali trồng Sự tiêu thụ xa xỉ có nghĩa trồng tiếp tục hấp thụ chất dinh dưỡng với số lượng vượt nhu cầu cho sinh trưởng tối hảo Điều dẫn đến tích lũy chất dinh dưỡng khơng tương ứng với gia tăng sinh trưởng điều gọi sử dụng chất 54 dinh dưỡng không hiệu không kinh tế Tuy nhiên, chất dinh dưỡng khác, với yêu cầu suất trồng cao hơn, yêu cầu nồng độ kali phải lớn Ví dụ, với nồng độ kali cỏ alfalfa 1,0 – 1,2 % ngày trước cho đủ cho sinh trưởng phát triển ngày mức độ kali – % xem cần thiết để trì suất cao tăng cường tồn có alfalfa điều kiện khủng hoảng dinh dưỡng yếu tố khác ảnh hưởng đến tốc độ sinh trưởng 2.4 Kali trao đổi Cũng cation khác kali (K+) giữ chung quanh keo đất mang điện tích âm (-) lực hấp dẫn tĩnh điện Các cation giữ keo tương đối dễ trao đổi tiếp xúc với dung dịch muối trung tính Trong nhiều phòng thí nghiệm dung dịch muối trung tính ammonium acetate trung tính (NH4OAc) dịch trích chuẩn để trích kali trao đổi Thường có khoảng 1% kali tổng số dạng Sự phân bố kali vị trí mang điện (-) keo đất dung dịch đất phụ thuộc vào loại lượng cation bổ sung nồng độ anion tính chất chất trao đổi cation đất Calcium cation phổ biến dung dịch đất phức trao đổi Một số nguyên lý trao đổi kali từ keo đất tóm tắt hai phương trình sau: Đầu tiên phản ứng: Nếu keo đất bão hòa K +, muối trung tính CaSO bón vào, số K+ bị hấp thu bề mặt keo thay Ca 2+ Số lượng kali thay phụ thuộc vào tính chất hàm lượng muối bón vào, hàm lượng K + bị hấp thụ bề mặt keo sét Trên số loại đất trồng lưu niên, CaSO4 thường bón vào để tăng cường thay K + kali di chuyển xuống tầng đất sâu hơn, nơi kali hữu dụng cho phần rễ sâu phẫu diện đất Khi KCl bón vào Ca2+ dễ thay Al3+, nên K+ bón vào , K+ thay phần Ca2+ phần khác bị hấp phụ bề mặt sét Phản ứng cho điểm quan trọng là: mức độ bão hòa Ca2+ lớn hấp thu K+ lớn Điều phù hợp với ví dụ trước đây, Ca2+ từ CaSO4 thay K+ keo đất Calcium bón dạng muối trung tính thay phần nhỏ Al 3+ đất ngồi Al 3+ chứa K+, Na+, NH4+ ion dễ dàng bị thay Al 3+ Trong trường hợp thế, có di chuyển thật kali từ dung dịch đất Sự khác cation mức độ dễ dàng thay điện tích hóa trị kích thước ngun tử điều kiện ngậm nước cation trao đổi, có nghĩa lực hấp thụ ion tăng dần theo thứ tự sau: Al3+> Ca2+>Mg2+>K+=NH4+>Na+ Trong loại đất có sa cấu thơ có độ bão hòa base cao bị K + trao đổi rửa trơi loại đất có độ bão hòa base thấp Bón vơi phương pháp phổ biến làm tăng độ bão hòa base đất, bón vơi làm giảm K + trao đổi Một phần điều gia tăng giá trị CEC phụ thuộc pH Thông thường quan hệ kali trao đổi kali dung dịch đất ảnh hưởng lớn đến hữu dụng kali di động đất trồng Khả trì hoạt độ chống lại kiệt quệ rễ trồng hấp thu rửa trơi kiểm sốt phần nguồn kali di động, phần tốc độ giải phóng kali cố định phần khuếch tán vận chuyển ion dung dịch đất 2.5 Kali khơng trao đổi kali khống Phần kali lại đất thường gọi kali khơng trao đổi kali tinh khống hay kali tiềm tàng xem có tính hữu dụng thấp Mặc dù kali không trao đổi nguồn dự trữ thường không hữu dụng tức thời trồng, chúng góp phần trì nguồn kali di động đất Trong số loại đất, kali không trao đổi trở nên hữu dụng kali trao đổi K + dung dịch bị lấy trồng hay rửa trôi Trong số loại đất khác, giải phóng kali vào dung dịch từ kali không trao đổi chậm, đáp ứng nhu cầu kali trồng sinh trưởng 55 Kali khơng trao đổi khống illite, đặc biệt vermiculite sét 2:1, thường xác định cách trích đất với acide mạnh 1N HNO đun sôi Với số loại đất định, giải phóng kali khơng trao đổi đất giúp giải thích mức độ đáp ứng trồng việc bón phân kali Tốc độ giải phóng kali khơng trao đổi vào dung dịch hay thành kali trao đổi kiểm sốt phần lớn phong hóa khống micas feldspars có mang kali Feldspars có cấu trúc tinh thể chiều, với kali định vị tầng liên kết xuyên suốt mạng lưới khoáng Kali giải phóng từ feldspars phá hủy khoáng Trong micas, kali tầng liên kết giải phóng trao đổi với cations khác, khơng có thay đổi cấu trúc khoáng Kali feldspars nguồn dự trữ kali lớn nhiều loại đất Trong loại đất có mức độ phong hóa trung bình, thường có lượng kali feldspars đáng kể Chúng thường diện với hàm lượng nhỏ hay khơng diện loại đất phong hóa mạnh loại đất vùng nhiệt đới ẩm Các khống có mang kali diện thành phần sét thành phần thịt cát đất Sự cố định kali Khả cố định kali thường khác loại đất Thơng thường loại đất có hàm lượng sét 2:1 cao sét illite cao có khả cố định kali cao Sự cố định kali kết bị kẹp giữ (reentrapment) lại ions K + tầng sét 2:1 Các khống kiểu 1:1 kaolinite khơng cố định kali Kích thước ions kali đủ nhỏ để vào silica, chúng giữ chặt lực tĩnh điện Ion NH4+ có bán kính ion xấp xỉ với ion K+ nên chịu đựng cố định tương tự ion K+ Các cation khác Ca2+ Na+ có bán kính ion lớn K+ nên khơng thể di chuyển vị trí tầng trung gian sét Bởi NH 4+ bị cố định loại sét tương tự K+, nên diện NH4+ làm thay đổi cố định phân kali bón vào giải phóng kali bị cố định, ngược lại có diện NH 4+ ngăn chặn giải phóng K+ bị cố định Như vậy, việc giữ cation khác, ions NH 4+ rõ ràng bị giữ vị trí tầng trung gian Các loại đất khác lớn tốc độ giải phóng kali không trao đổi vào dung dịch Tuy nhiên giải phóng bị giới hạn có diện NH4+ Thông thường cố định kali có ý nghĩa quan trọng loại đất có cấu trúc mịn, loại đất có khả cố định cao hai ion K+ NH4+ Mặc dù không xem yếu tố nghiêm trọng giới hạn đáp ứng trồng việc bón phân NH 4+ K+ gia tăng nồng độ K+ đất có khả cố định cao làm tăng cường cố định kali nhiều Khả cố định kali bị giảm diện Al 3+ polymers nhơm hình thành điều kiện chua Các cation Al 3+ chiếm vị trí nối kali Sự diện gốc tầng trung gian Al-Fe điều kiện chua ngăn chặn sụp đổ tầng Si sét có tính trương nở cao Điều ngăn chặn kẹp ions K + sau cố định chúng sụp đổ tầng Si Khi bị khơ, làm gia tăng cố định kali, đồng thời làm giảm kali trao đổi số loại đất có hàm luợng kali trao đổi cao Ngược lại, loại đất có hàm lượng kali trao đổi thấp thoát nước mức độ đất đạt độ ẩm đồng ruộng, đặc biệt tầng đất bên dưới, làm tăng kali trao đổi Trong số trường hợp, kali trao đổi tầng đất sâu tăng vài lần đất bị khơ Sự giải phóng đất khơ nứt vỡ sét nên kali tầng trung gian bị phơi bày ngồi, sau giải phóng, di chuyển đến vị trí trao đổi Phần lớn cố định kali đất bị khô, thường xảy đất có kali trao đổi cao, chứa nhiều sét vermiculite hay loại khống khác có chứa mica trương nở (beidellite, illite) Các ảnh hưởng ẩm độ đất đến hữu dụng kali điều kiện đồng ruộng nghiên cứu Tính chất quan trọng phân tích đất, tiến trình phân tích đất thường tiến hành với mẫu đất khơ khơng khí Sự xử lý làm khơ làm thay đổi đáng kể giá trị phân tích kali, hậu làm sai lệch khuyến cáo việc bón phân kali Sự lưu giữ dạng kali hữu dụng có ý nghĩa quan trọng thực tiễn Cũng lân, biến đổi kali hòa tan hay kali trao đổi thành dạng kali hữu dụng chậm hay kali cố định làm giảm 56 giá trị dinh dưỡng tức thời cho trồng Tuy nhiên, cố định kali hòa tan hồn tồn bất lợi Kali bị cố định trở nên hữu dụng thời gian sau kali khơng hồn tồn dinh dưỡng trồng, nhiên cần lưu ý trồng khác có khả sử dụng dạng kali hữu dụng chậm khác Các yếu tố đất ảnh hưởng đến hữu dụng kali 3.1 Các loại khống sét Đất có chứa loại khống sét có kali cao tiềm hữu dụng kali lớn Các loại đất có chứa vermiculite hay montmorillonite chứa nhiều kali loại đất chứa chủ yếu sét kaolinite, đất bị phong hóa mức độ cao nên hàm lượng kali thấp Tuy nhiên, loại đất vermoculite montirillonite canh tác liên tục dẫn đến hàm lượng kali thấp cần phải bón kali để đạt suất cao Đôi loại đất cát chứa kali thấp, lại không thấy đáp ứng suất việc bón phân kali, giải phóng kali từ khoáng hay dạng bị cố định, đủ nhanh để trì mức độ kali dung dịch kali trao đổi cho nhu cầu trồng 3.2 Khả trao đổi cation Đất có sa cấu mịn thường có CEC cao giữ nhiều kali trao đổi, nhiên, hàm lượng kali trao đổi ln ln có nghĩa nồng độ kali dung dịch trì mức độ cao Thực ra, kali dung dịch loại đất có sa cấu mịn (đất thịt) thấp đáng kể so với đất có sa cấu thơ (đất cát) hàm lượng kali trao đổi có dung dịch đất 3.3 Hàm lượng kali trao đổi Xác định hàm lượng kali trao đổi phương pháp phổ biến để dự đoán khả hữu dụng kali nhu cầu bón phân kali Rất nhiều nghiên cứu cho thấy quan hệ phân tích kali đất đáp ứng trồng phân kali Điều có nghĩa liều lượng bón phân kali giảm giá trị kali hữu dụng kết phân tích đất tăng Tuy nhiên cần ý đáp ứng mang lại lợi nhuận ngũ cốc loại trồng khác việc bón phân kali xảy số đất đồng có liên quan đến phân tích đất có kali trao đổi cao Một số loại đất có hàm lượng kali cao bón phân kali cho bắp mang lại lợi nhuận Vì vậy, kết hợp suất trồng cao với nhu cầu kali cao hơn, cộng với giai đoạn ẩm độ đất nhiệt độ đất thấp thường xuyên xảy vùng đất này, giúp giải thích đáp ứng Điều kiện ẩm ướt mùa xuân làm giảm hữu dụng kali Các điều kiện khử đất gây khử Fe khống sét có tính co ngót Sự khử Fe dẫn đến cố định kali khống sét, kali khơng hữu dụng cho trồng thời kỳ đầu trình sinh trưởng Nhưng thời gian đất bị khô q trình sinh trưởng xảy oxi hóa Fe cấu trúc sét kết có giải phóng kali bị cố định 3.4 Khả cố định kali Thông thường lượng kali cần thiết để tăng kali trao đổi dung dịch lên 1ppm thay đổi từ 1-25 kg/ha hay cao hơn, phụ thuộc vào loại đất Sự khác biệt lớn phần có liên quan đến khác biệt tiềm cố định kali loại đất Cần ý số kali bị cố định, sau giải phóng cho trồng, giải phóng xảy chậm so với nhu cầu cao trồng 3.5 Kali tầng đất sâu độ sâu rễ Kali trao đổi tầng đất sâu thay đổi tùy theo loại đất; nhiên, có nghiên cứu mối tương quan kali tầng đất sâu với đáp ứng với phân kali trồng Trong vùng khí hậu miền bắc, nhiệt độ đất thấp ức chế giải phóng khuếch tán kali, làm tăng xác suất đáp ứng trồng phân kali vùng đất Ảnh hưởng nhiệt độ đến cung cấp kali đất thảo luận chi tiết sau 57 3.6 Ẩm độ đất Khi ẩm độ đất thấp, màng nước xung quanh hạt đất mỏng bị đứt đoạn, tạo đường di chuyển quanh co cho khuếch tán K + đến rễ Sự gia tăng nồng độ kali hay độ ẩm đất làm tăng khuếch tán kali Ẩm độ đất có ảnh hưởng lớn đến vận chuyển kali đất Tăng ẩm độ đất từ 10 – 48 % tăng tổng lượng kali lên đến 175 % 3.7 Nhiệt độ đất Ảnh hưởng nhiệt độ hấp thu kali trồng thay đổi hữu dụng kali thay đổi hoạt động rễ tốc độ phát triển sinh lý trồng Thông thường người ta thống nhiệt độ giảm làm chậm trình sinh lý trồng, sinh trưởng cây, tốc độ hấp thu kali Ví dụ, di chuyển kali vào rễ bắp 15 0C khoảng ½ so với 290C Trong số nghiên cứu, chiều dài rễ tăng ngày 29 0C lớn gấp lần so với 150C Nồng độ kali thân 8,1 % 290C 3,7 % 150C Nhưng đất ngưng cung cấp kali nhiệt độ thấp Do cần thiết phải bổ sung kali để làm tăng hấp thu kali nhiệt độ thấp, để vượt qua ảnh hưởng bất lợi nhiệt độ thấp làm chậm tốc độ khuếch tán kali Như trình bày, khả cung cấp kali đến rễ bị giảm ảnh hưởng nhiệt độ thấp đến khuếch tán Tăng nhiệt độ từ - 300C làm tăng tích lũy kali nhựa trao đổi đến 65 % cho mức độ ẩm độ đất Nồng độ kali dung dịch đất ảnh hưởng đến khả đất cung cấp kali cho nhu cầu trồng Ảnh hưởng nhiệt độ lớn đất có hàm lượng kali thấp Hiện tượng quan tâm đặc biệt trường hợp nơi khơng có bón phân kali, điều kiện hệ số khuếch tán hữu hiệu 15 0C 0,4 % so với 29 0C Sự khác biệt hệ số khuếch tán hữu hiệu nhiệt độ khác có xu hướng giảm loại đất có hàm lượng kali cao Cung cấp kali với liều lượng cao phương pháp thực tế để khắc phục ảnh hưởng nhiệt độ thấp Các ảnh hưởng nhiệt độ lý đáp ứng trồng việc bón phân theo hàng cho trồng bắp 3.8 Độ thống khí đất Sự hơ hấp hoạt động bình thường rễ phụ thuộc lớn vào cung cấp O đầy đủ Trong điều kiện ẩm độ cao hay đất bị nén chặt, sinh trưởng rễ bị hạn chế Khi cung cấp O2 giảm hấp thu kali chất dinh dưỡng khác bị giảm Tác động ức chế độ thoáng đến hấp thu dinh dưỡng quan trọng kali Các hệ thống trồng mà đất có tính chất bất lợi cho sinh trưởng trồng kết làm đất làm tăng độ chặt đất cho thấy trở ngại việc hấp thu kali Bón phân kali để làm tăng nồng độ kali đất giúp vượt qua ảnh hưởng bất lợi độ thoáng làm tăng hấp thu kali trồng Ví dụ, có giảm hàm lượng kali đáng kể mầm củ cải đường ẩm độ đất cao hàm lượng khơng khí đất giảm Bón kali dọc theo hàng có hiệu làm giảm tối thiểu giảm suất hậu đất bị nén chặt 3.9 pH đất Trong loại đất chua, với hàm lượng gây độc Al 3+ Mn2+ trao đổi hình thành mơi trường bất lợi cho hấp thu kali chất dinh dưỡng khác vùng rễ trồng Nhưng đất chua bón vơi, Al 3+ trao đổi cation hydroxyaluminum Al(OH) 2- biến đổi thành dạng khơng hòa tan Al(OH) Sự thay đổi làm giảm cạnh tranh trao đổi cation Al3+ với K+, Al3+ ngăn chặn vị trí nối nên K + cạnh tranh với Ca 2+ Kết khả hấp thu trao đổi kali lớn hơn, hàm lượng kali bị lấy khỏi dung dịch lớn Sự kali rửa trôi dường bị giảm Khi tăng pH từ 5,5 – 7,0 làm tăng sụp đổ tầng silicate khoáng trương nở K + bị kẹt lại tầng trung gian Các cation hydroxyaluminum có tác dụng vật nêm giữ tầng sét với nhau, khả 58 chúng bị biến thành Al(OH) Khi kali bị nhốt tình trạng khơng thể di chuyển đến rễ trồng Đất chua có thấp bón vơi gây thiếu kali ảnh hưởng cạnh tranh Ca2+ với K+ Bón vôi cho đất đến pH 6,0 – 7,0 thường làm giảm kali trao đổi làm giảm hấp thu kali trồng Khi đất chua bón vơi, ln có gia tăng đáng kể CEC phụ thuộc pH Tăng pH đất từ – tăng CEC lên 50% Tuy nhiên, ảnh hưởng cạnh tranh Ca2+ Mg2+ tăng hàm lượng kali khơng tăng tương ứng Bón KCl với lượng cao đất chua làm tăng nồng độ nguyên tố tiềm gây độc Al3+ Mn2+ dung dịch đất Do độ độc Al 3+ Mn2+ tăng lên, nên trường hợp lợi ích việc tăng cung cấp kali cho đất khơng ý nghĩa Trong điều kiện đồng ruộng, bón KCl với liều lượng cao gây tượng giống trường hợp xảy hàng bón phân hay bên cạnh hạt phân 3.10 Ca Mg Cả hai ion Ca2+ Mg2+ cạnh tranh với K+ để vào rễ trồng, đất có hàm lượng hai cation cao yêu cầu mức độ K + phải cao để thỏa mãn nhu cầu dinh dưỡng trồng Theo tỉ lệ hoạt độ định nghĩa trước, hấp thu K + bị giảm Ca2+ Mg2+ tăng, ngược lại hấp thụ hai cation giảm gia tăng cung cấp K + Do đó, hữu dụng kali nhiều phụ thuộc vào nồng độ tương đối K + với hai cation Ca2+, Mg2+ hàm lượng kali tổng số đất Bởi tỉ lệ hoạt độ luôn tương ứng với hàm lượng hấp thu K+, Ca2+ Mg2+, cần ý đến hàm lượng tuyệt đối kali Mặc dù Ca2+ đất đá vôi tác động làm giảm hấp thu kali nghiên cứu nhiều, có nhiều phân tích đất phòng thí nghiệm nhằm khuyến cáo bón phân kali thích hợp bị thất bại Trên đất đá vơi, phân tích kali cho thấy có hàm lượng kali đủ cho lúa mì, lúa mạch sinh trưởng tốt, bón phân kali có hiệu 3.11 Hàm lượng tương đối chất dinh dưỡng khác Nếu chất dinh dưỡng khác ngồi kali bị giới hạn, nhu cầu kali trồng không lớn cho sinh trưởng bị giảm Ví dụ, đất có lân thấp, bón phân đạm có ảnh hưởng đến hấp thu kali trồng bón đến 150 kg K 2O/ha Sự hấp thu kali tăng đáng kể với gia tăng bón N bón 65 kg P 2O5/ha Trong nhiều trường hợp chất dinh dưỡng khác có hàm lượng thấp, bón kali làm giảm suất Ví dụ, suất bắp cải giảm với việc bón kali mà bón khơng bón đạm Tuy nhiên, suất tăng bón đủ đạm Với trồng cần NH4+ cao, cung cấp kali không đầy đủ có xuất triệu chứng thiếu kali Nồng độ kali cao trồng dinh dưỡng NH 4+ dinh dưỡng với NO3- Dường kali cần thiết cho sử dụng NH4+ với mức độ cao 3.12 Làm đất Phần lớn khuyến cáo bón phân thường dựa tầng đất với độ sâu 15 cm, nhiên làm đất sâu 30 – 40 cm trở nên phổ biến nhiều vùng Khi làm đất tăng từ 6,75 đến 10 inch có thêm 50 % hay lượng đất tính đến Do sử dụng biện pháp bón phân kali cho đất, nhu cầu kali phải tăng khoảng 50 % phụ thuộc vào tình trạng kali tầng đất cày Các biện pháp kỹ thuật làm đất ảnh hưởng đến hữu dụng kali có thay đổi độ thoáng đất… dư thừa trồng để lại mặt đất làm giảm nhiệt độ đất, làm giảm bốc nước, tăng cường di chuyển ẩm độ vào đất, làm thay đổi mối quan hệ chất dinh dưỡng với nước Làm đất theo phương pháp cổ truyền làm giảm hữu dụng kali gia tăng nén chặt đất, đất thống hơn, nhiệt độ thấp hữu dụng kali mặt đất Trong nhiều nghiên cứu so sánh phương pháp làm đất đến suất bắp hấp thu kali, giảm làm đất làm giảm hữu dụng kali làm giảm suất trồng Ví dụ, kali bắp giảm có ý nghĩa điều kiện không làm đất so với làm đất đầy đủ Năng suất với nồng độ kali 59 gần % Vì điều kiện khơng làm đất cần bón nhiều phân kali để bù đắp lại khả hữu dụng thấp điều kiện 3.12 Sự kali rửa trôi Trong phần lớn loại đất, trừ loại đất cát hay bị ngập nước, kali rửa trôi thấp Trong đó, chất hữu đất, có CEC cao, lực nối kali không mạnh, nên hàm lượng kali trao đổi có xu hướng thay đổi theo cường độ mưa Vì cần quan tâm đến việc bón phân kali hàng năm thay bón lượng lớn để tăng hàm lượng kali đất Vì trồng đất hữu có đặc điểm cần nhiều kali, nên theo dõi mức độ phì nhiêu thơng qua phân tích đất quan trọng Trong vùng nhiệt đới ẩm, rửa trôi yếu tố giới hạn khả sản xuất đất Trong điều kiện thực vật tự nhiên rửa trôi thấp, biến thiên từ – kg/ha/năm Nhưng đất khai hoang, sau bón phân, 35 % kali bị rửa trơi điều kiện có trồng cây, kali nhiều đất bỏ hoang Trong loại đất cần ý việc bón phân kali hàng năm thay bón lần với lượng lớn Theo dõi sinh trưởng kết hợp với phân tích đất tối cần thiết Trong phân tích cuối cho thấy kali rửa trôi quan trọng loại đất nhiệt đới ẩm, đất có sa cấu thơ, đất hữu vùng mưa nhiều Các yếu tố trồng ảnh hưởng đến hữu dụng kali 4.1 CEC rễ Một giải thích khả khác trồng việc sử dụng kali đất tính chất CEC rễ Họ hòa thảo ngũ cốc có CEC thấp nên có phản ứng thấp với việc bón phân kali, ngược lại với loại cỏ ba có CEC rễ cao nên thường có đáp ứng cao với phân kali Mặc dù CEC rễ quan trọng việc định khả hấp thu trồng dạng kali hữu dụng chậm đất Nhưng yếu tố phụ trong vấn đề cung cấp kali đất cho rễ 4.2 Hệ thống rễ trồng Các yếu tố trồng có ảnh hưởng đáng kể đến hấp thu kali Sự di chuyển ion nồng độ ion Bán kính rễ Tốc độ hấp thu nước Chiều dài rễ Tốc độ sinh trưởng rễ Dạng rễ mật độ rễ hai tính chất ảnh hưởng đến hấp thu kali trồng Lượng nước thoát ảnh hưởng đến hấp thu kali trồng Phần lớn họ hòa thảo có hệ thống rễ dạng sợi với nhiều nhánh ngang, cỏ alfalfa đặc biệt điều kiện kali thấp, chủ yếu rễ cọc, rễ Sự hữu dụng kali cao thực tế tăng cường phát triển rễ, hình thành nhiều rễ ngang hai loại alfalfa họ hòa thảo, lấy hạt bắp Sự khác tốc độ hút kali loại kết cạnh tranh hấp thu kali Một vùng sản xuất kết hợp ổn định cỏ họ hòa thảo khó trì được, khả hút kali họ hòa thảo nhanh gấp – lần cỏ ba Tốc độ hấp thu họ hòa thảo tăng thêm hệ thống rễ chúng phát triển rộng 4.3 Giống trồng Sự hấp thu ion trồng kiểm soát đặc tính di truyền, giống có khác biệt khác đáng kể dòng với 4.4 Mật độ trồng khoảng cách trồng Trong nhiều loại trồng người ta có xu hướng sử dụng mật độ trồng cao hay trồng với khoảng cách dày Khi số lượng trồng tăng cao mà khơng có tăng 60 tương ứng việc bón phân kali hay kali hữu dụng, lượng kali hấp thu tăng nhiều suất bị giảm 4.5 Mức độ suất Với suất cao, điều quan trọng phải hiệu chỉnh liều lượng trì phù hợp với mức độ kali đất tối hảo suất cần đạt 4.6 Yếu tố thời gian Mức độ thâm canh trồng ảnh hưởng đến quản lý kali đất ban đầu số loại đất cung cấp kali tốt, chúng cho thấy có đáp ứng trồng việc bón phân kali Tuy nhiên, loại đất khơng có tính đệm lớn kali, hàm lượng kali bị giảm nhanh chóng đáp ứng trồng việc bón kali xảy sau canh tác vài vụ Có nhiều nghiên cứu cho thấy hình thành lâu dài nhu cầu kali lúa trồng loại đất mà ban đầu lúa không phản ứng với phân kali Điều đáng ý khác nhu cầu kali tối đa cho sinh trưởng trồng gia tăng lũy tiến Nhu cầu kali trồng khác phụ thuộc vào giai đoạn sinh trưởng trồng Khi thực kỹ thuật đa canh, hai tổng suất kali bị lấy đi/1 đơn vị thời gian tăng Điều làm tăng nhu cầu kali đất, gia tăng lượng kali bị lấy gia tăng nhu cầu kali việc trì mức độ kali đất 4.7 Phân tích kali đất Kali dung dịch kali trao đổi thường trích với dung dịch muối trung tính Ammonium acetate 1M dung dịch trích phổ biến, có nhiều loại dịch trích khác sử dụng Mục tiêu phân tích đất nghiên cứu khả cung cấp dinh dưỡng đất Điều thực cách thử nghiệm mô hoạt động dinh dưỡng rễ trồng xác định thành phần dinh dưỡng đất hữu dụng trồng mùa vụ sinh trưởng Điều thử thách chất dinh dưỡng kali Đầu tiên, kali di chuyển tiến đến rễ trồng thông qua khuếch tán dòng chảy khối lượng Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến di chuyển đuợc thảo luận phần trước Thứ hai, khả đệm chế giải phóng hấp thụ làm phức tạp cho việc đo lường hữu dụng kali Như thảo luận trước đây, hàm lượng sét chất hữu tính chất khống học sét yếu tố Các phương pháp phân tích thường khác phòng thí nghiệm Một số nơi dùng cách hiệu chỉnh CEC, nơi khác tính lượng dinh dưỡng lấy sản phẩm thu hoạch, mục tiêu suất Ngồi việc ước đốn tình trạng kali nhu cầu kali cho trồng kế tiếp, phân tích đất có ích việc phát chương trình bón phân làm tăng hay giảm mức độ kali trao đổi đất Mặc dù có nhiều khó khăn giá trị kali trao đổi sử dụng 50 năm qua để xác định nhu cầu kali cho nhiều loại đất Biện pháp kỹ thuật tiếp tục sử dụng, cần phải có nhiều phương pháp phân tích xác Nhu cầu thỏa mãn nghiên cứu phòng, nhà kính đồng ruộng sau II Các Loại Phân Kali Các mỏ muối kali hòa tan tìm thấy nhiều nơi giới, phần lớn mỏ nằm bên lòng đất có số nằm nước muối hồ hay biển chết Các trầm tích hay nước muối có độ tinh khiết cao khai thác cho sản xuất muối kali nông nghiệp công nghiệp, cơng nghiệp phân bón thường gọi potash Mỏ Saskatchewna mỏ muối potash có nồng độ cao biết giới Mỏ rộng sâu từ 900 – 2100 m Cũng đạm lân, mức độ sử dụng phân kali gia tăng lớn năm gần toàn giới Do hiểu biết nhu cầu kali trồng gia tăng, gia tăng dân số cần 61 thiết phải gia tăng suất trồng, nên không riêng phân kali mà tất loại phân bón khác phải tiếp tục gia tăng Cũng lân, hàm lượng phân bón nguyên chất kali phân bón dùng thuật ngữ K 2O Điều quy định hàm lượng muối kali hòa tan dung dịch ammonium oxalate Sự biến đổi % K thành K2O ngược lại, thực biểu thức sau: % K = % K2O/1,2 % K2O = % K x 1,2 Trong thực tế tất loại phân kali hòa tan nước Chúng chủ yếu kết hợp với Cl-, SO42-, PO43- P2O74- Ngồi có số muối kép potassium-magnesium sulfate Các loại phân có chứa kali Công thức Tên Hàm lượng chất dinh dưỡng phân (%) K K2O Mg N S P KCl Muriate 50 - 52 60 - 63 potashium K2SO4 Sulfate 42 - 44 50 - 53 18 potassium K2SO4MgSO4 Sulfate 18 22 11 21 potassium magnesia MgSO4, KCl, kainit 10 12 3,6 4,8 NaCl KNO3 Potassium 37 44 13 nitrate KPO3 Potassium 33 40 27 metaphosphate Potassium Chloride (KCl) Muối có tên thương mại phân potash KCl có chứa 50 - 52 % K (60 – 63 % K 2O) có màu sắc khác mặt nơng học sản phẩm Sản phẩm màu trắng hồng thường phổ biến thị trường phân bón KCl loại phân sử dụng rộng rãi giới Có thể dùng bón trực tiếp vào đất hay dùng để sản xuất loại phân N-P-K Khi bón vào đất, KCl nhanh chóng hòa tan dung dịch đất Potassium Sulfate (K2SO4) Là loại phân màu trắng có chứa 42-44% K (50-53% K 2O) 17% S K2SO4 sản xuất số quy trình khác nhau, liên quan đến phản ứng S hay H2SO4 Potassium Magnesium sulfate (K2SO4, MgSO4) Đây loại muối kép có chứa NaCl, hàm lượng NaCl bị phần lớn trình chế biến Phân chứa 18 % K (22 % K 2O), 11% Mg, 22 % S Phân có ưu điểm cung cấp Mg S cho loại đất thiếu nguyên tố Phânphản ứng đất muối trung tính khác Potassium Nitrate (KNO3) KNO3 chứa 13 % N 37 % K (44 % K 2O) Về mặt nông học loại phân có chứa đạm kali KNO3 bán nhiều thị trường dùng bón cho ăn trồng khác vải rau cải Nếu giá thành sản xuất hạ phân cạnh tranh với loại phân đạm kali khác để bón cho loại trồng có giá trị kinh tế thấp Potassium Phosphate (KPO3, K4P2O7, KH2PO4, K2HPO4) 62 Các loại phân Potassium Phosphate hạn chế sản xuất bán thị trường Các loại phân có ưu điểm: Khả phân ly cao Chỉ số muối thấp Thích hợp cho việc sản xuất loại phân bón dạng dung dịch có chứa K2O cao Sự hình thành cơng thức polyphosphate với khả kiểm soát hòa tan phân Khơng có Fluorine Chlorine nên chúng thích hợp để bón cho thuốc lá, khoai tây trồng mẫn cảm với hàm lượng Cl- cao Potassium Carbonate (K2CO3), Potassium Bicarbonate (KHCO3), Potassium Hydroxide (KOH) Các loại muối dùng chủ yếu để sản xuất loại phân có độ tinh khiết cao dùng để bón hay dùng mục đích đặc biệt khác Do giá thành sản xuất cao nên hạn chế sử dụng rộng rãi loại phân Những nghiên cứu mặt nơng học KHCO cho thấy bón đất chua giảm rửa trôi cation Những nghiên cứu cho thấy phân làm tăng hiệu phân lân Potassium Thiosulfate (K2S2O3), Potassium Polysulfide (KSx) Nồng độ phân ly loại phân bón dạng dung dịch (0-0-25-17) (0-0-2223) K2S2O3 có tác dụng tương đương với hầu hết loại phân bón dạng dung dịch khác thích hợp cho việc dùng để bón hòa tan nước tưới hệ thống tưới nhỏ giọt Giá trị nông học loại phân kali Các loại phân kali so sánh nhiều thí nghiệm đồng ruộng nhà kính Các kết tóm tắt sau: Thơng thường, phân bón sử dụng chứa có yếu tố kali, loại phân có tác dụng tương đương Sự lựa chọn loại phân cần dựa giá thành đơn vị kali Các loại phân KNO3 K4P2O7, có chứa chất dinh dưỡng khác, có hiệu KCl phải đánh giá dựa sở hiệu kinh tế cung cấp kali đạm lân Các loại phân trồng hấp thu hồn tồn, khơng có anions Cl - hay SO42- tồn đất Trong nhà kính cho phép nồng độ N, P K với nồng độ đầy đủ mà không sợ nguy hiểm tích lũy muối dư thừa Kết thí nghiệm nhà kính, phần, áp dụng đồng ruộng với nhu cầu bón phân cao Các nguyên tố kèm phân S, Mg, Cl, Na có tầm quan trọng mặt nông học số loại đất Giá trị chất dinh dưỡng kèm phải xem xét phân kali Thuốc loại trồng mẫn cảm với lượng Cl - cao Mặc dù bón đến 10 kg/ha có lợi, bón đến 15 – 20 kg/ha làm giảm chất lượng cháy thuốc Trong số vùng trồng khoai tây, khoai lang cam quýt, khơng nên bón Cl - với hàm lượng cao Thay vào đó, nên bón K2SO4 hay KNO3 cung cấp phần lớn kali cho 63 ... yếu N phân gia súc họ đậu Hiện vật liệu chiếm khoảng 0,1 % hay thấp tổng lượng N sử dụng Tuy nhiên, phụ thuộc vào khối lượng phân gia súc bón mà lượng N chất dinh dưỡng khác bón vào đất với phân. .. hiệu việc bón phân urea Bón vãi urea bề mặt ruộng có hiệu phân thấm vào đất hay bón cho đất có tiềm bay thấp Các điều kiện tốt cho việc bón urea mặt đất đất lạnh khơ thời điểm bón hay có lượng mưa... Hàm lượng dinh dưỡng phân thường 17 - 44 - sử dụng chủ yếu để sản xuất loại phân bón khác có hàm lượng dinh dưỡng thấp Urea phosphate có tiêu chuẩn độ tinh khiết thấp đủ để sản xuất loại phân bón

Ngày đăng: 08/10/2018, 20:35

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • AI = x 100

    • II Các Loại Phân Đạm

      • N %

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan