Tổng quát về các tiến trình trong môi trường đất Sự tương tác của các tính chất vật lý, hóa học và vi sinh vật của đất sẽ quyết định khả năng hữu dụng của các chất dinh dưỡng trong đất đối với cây trồng. Nghiên cứu các tiến trình vật lý, hóa học và sinh học trong đất giúp chúng ta có khả năng quản lý đất một cách thích hợp để tăng cường sự hữu dụng của các chất dinh dưỡng trong đất và khả năng sản xuất của cây trồng. Mục đích của bài này là tóm tắt các phản ứng trao đổi ion trong đất, sự di chuyển của ion trong dung dịch đất và sự hấp thu ion của cây trồng. 1 Sự hấp thu dinh dưỡng của cây trồng Sự cung cấp chất dinh dưỡng đến rễ cây trồng là một tiến trình động. Cây hấp thu các chất dinh dưỡng (cation và anion) từ dung dịch đất và giải phóng một lượng tương ứng các ion như H+, OH, HCO3. Trong quá trình hô hấp rễ cây thải ra khí CO2 chất này kết hợp với H2O trong đất tạo thành axit cacbonic (H2CO3) và đồng thời cây cũng giải phóng ra các axit hữu cơ, trong dung dịch đất các axit này bị phân ly thành các ion dương và ion âm. Khi một ion bị thải ra ngoài dung dịch đất tạo nên trạng thái mất cân bằng về điện tích và một ion cùng dấu từ dung dịch đất sẽ di chuyển vào trong rễ cây để bù đắp sự mất cân bằng này và tạo nên một sự cân bằng mới. Quá trình này liên tục tạo nên dòng chất thải ra từ rễ cây trồng và dòng ion từ đất vào trong rễ cây. Nhờ các axit tiết ra từ rễ nên có thể hoà tan một số chất dinh dưỡng trong vùng rễ từ đó rễ có thể hấp thụ dễ dàng các chất này. Quá trình hấp thụ phụ thuộc một phần vào quá trình hô hấp của cây, cường độ hô hấp càng cao thì các ion thải ra càng tăng và dòng dinh dưỡng hấp thụ vào càng mạnh. Khi có sự thay đổi nồng độ ion trong dung dịch đất, dung dịch đất sẽ được đệm (cung cấp) bởi các ion bị hấp thụ bề mặt trên các khoáng sét trong đất. Khi có sự mất đi của các ion trong dung dịch đất sẽ dẫn đến sự giải phóng một phần tương ứng các ion từ bề mặt khoáng sét này. Đất luôn có chứa các khoáng chất có thể tái bổ sung vào dung dịch đất với nhiều loại ion khác nhau. Ngược lại khi nồng độ các ion trong dung dịch đất tăng lên do bón phân hay do các nguyên nhân khác thì nhờ tính đệm này có thể dẫn đến sự hấp thụ hay kết tủa các ion này. Các tiến trình vi sinh vật trong đất rất biến động các vi sinh vật hấp thu các ion trong dung dịch đất thành chất dinh dưỡng cho chúng từ đó chúng tổng hợp thành các mô của riêng chúng, khi các vi sinh vật này chết đi các ion này sẽ được giải phóng trả lại cho dung dịch đất. Chính sự hoạt động của các vi sinh vật sẽ hình thành và phân giải các chất hữu cơ thành mùn trong đất. Các tiến trình động này phụ thuộc rất nhiều vào sự cung cấp năng lượng (carbon) của chất hữu cơ, các chất khoáng, và nhiều yếu tố khác. Rễ cây trồng và vi sinh vật đều sử dụng O2 từ trong đất và thải ra CO2 cho các hoạt động trao đổi chất của chúng. Kết quả là nồng độ CO2 trong môi trường đất thường cao hơn môi trường không khí bên trên. Sự khuếch tán các chất khí này trong đất chịu ảnh hưởng rất lớn bởi ẩm độ đất và các yếu tố khác, các yếu tố này làm thay đổi pH dung dịch đất, sự hữu dụng của các chất dinh dưỡng trong đất, và khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng bởi cây. Nhiều yếu tố môi trường và các hoạt động của con người có thể ảnh hưởng đến nồng độ các ion trong dung dịch đất, nồng độ này sẽ tương tác với các tiến trình hóa học và sinh học trong đất. Tất cả các tiến trình trên đều rất quan trọng, quyết định đến khả năng hữu dụng của các chất dinh dưỡng đối với cây trồng, tuy nhiên tùy thuộc vào từng chất dinh dưỡng riêng biệt, tiến trình này có thể quan trọng hơn tiến trình khác và ngược lại. Ví dụ, các tiến trình của vi sinh vật khá quan trọng đối với sự hữu dụng của N và S hơn là các phản ứng trao đổi bề mặt của các khoáng, ngược lại đối với K, Ca và Mg các phản ứng trao đổi bề mặt có thể là quan trọng hơn cả. Dĩ nhiên, các tiến trình này diễn ra rất phức tạp nên trong phần này chỉ có thể mô tả một cách tổng quát về sự hữu dụng của các chất dinh dưỡng đối với cây trồng.