1.Apatite.
Là loại khống cĩ chứa lượng P cao, Ca10(PO4)6X2, với X cĩ thể là F hay Cl, cĩ thể được sử dụng bĩn trực tiếp cho cây sau khi nghiền mịn. Nhưng hiệu quả khơng cao do tính chất của apatite khơng hịa tan, nên thường được hịa tan trước khi sử dụng.
2. Super lân đơn (OSP hay SSP).
Được hịa tan từ apatite với sulfuric acid.
Apatite + H2SO4 → Ca(H2PO4)•H2O + CaSO4, là muối Monocalcium phosphate monohydrate, chứa 0 - 16 – 0. 100% hịa tan trong nước.
3. Super P kép/super lân đậm đặc- Triple Superphosphate
Apatite + H3PO4 → Ca(H2PO4)•H2O
Cũng là dạng muối Monocalcium phosphate monohydrate, nhưng chứa 0 - 46 – 0. 100% hịa tan trong nước
4.Ammonium phosphates.
Gồm
4.1 Monoammonium phosphate (MAP), NH3 + H3PO4 → NH4H2PO4, chứa 11 - 52 – 0, 100% hồ tan trong nước, là loại phân bĩn rất an tồn.
4.2 Diammonium phosphate (DAP), 2NH3 + H3PO4 → (NH4)2HPO4, chứa 18 - 46 – 0, 100% hịa tan trong nước, loại phân sử dụng rất phổ biến, nhưng cần chú ý Ammonia cĩ thể hình thành và gây hại cho cây.
5. Poly-N.
3NH3 + H4P2O7 → (NH4) 3HP2O7, chứa 10 - 34 – 0, là loại phân dạng dung dịch. Sử dụng an tồn, cĩ thể hình thành chelate với các nguyên tố vi lượng.
6. Phân P kết tủa (precipitate).
H3PO4 + Ca(OH)2 → CaHPO4 ↓ + H2O
7. Phân P nung chảy (thermophosphate).
Apatite +SiO2 + đá kiềm → phân P nung chảy. Nung apatite với 1 loại vật liệu kiềm (cĩ chứa Ca, Mg cao) như đá xà vân (serpentite), dolomite…, nung với nhiệt độ 1100-1300oC, các thành phần này được nung chảy và trộn lẫn thành hỗn hợp bao gồm các muối Ca-P, Mg-P, CaSiO2…Phân P nung chảy cĩ tính kiềm, nhưng khơng hịa tan trong nước.
8. Phân P vi sinh.
Chũng các vi sinh hịa tan P vào nguồn nguyên liệu chứa P như vi khuẩn phosphobacterins, nấm Penicillium bilaji. Các vi sinh vật hịa tan P cĩ thể giải phĩng các enzyme, acid hữu cơ cĩ khả năng hịa tan các khống P trong đất hay đá apaptite.
IV. Các phản ứng của phân lân khi bĩn vào đất.
Muối monocalcium phosphate hịa tan giải phĩng phosphates, làm chua dung dịch đất. Sau đĩ một phần monocalcium phosphate biến đổi thành muối dicalcium phosphate (khơng hịa tan). Acid hịa tan các khống Fe, Al, Ca, Mg; các nguyên tố này phản ứng với P hình thành các hợp chất khơng hịa tan, và một phần P được hấp phụ trên bề mặt các khống oxides. Tất cả cácphản ứng này chỉ xảy ra trong vịng vài cm xung quanh hạt phân. Trong vịng vài ngày sau bĩn phân, phần lớn P hịa tan bị biến đổi thành dạng khơng hịa tan trong đất.
Theo thời gian, mức độ hịa tan của các hợp chất này càng kém. Cây trồng chỉ cĩ thể hấp thu P ở dạng hịa tan, nên hiệu quả sử dụng phân P rất thấp, khoảng 15 - 20%. Cần bĩn khoảng 10-15 kg P2O5 /ha để tăng 1ppm P2O5 trong đất.
Đối với các loại phân P khơng hịa tan trong nước như phân P kết tủa, phân P nung chảy chỉ hịa tan trong đất chua.
Phân P sinh học cần chú ý điều kiện mơi trường thích hợp cho sự phát triển của vi sinh vật.
V. Quản lý phân P
Cơ sở quản lý phân P là tính chất của đất. Các nguyên tắc trong quản lý phân P hạn chế cố định P, và ơ nhiễm nguồn nước.
Đối với đất chua, cĩ khả năng cố định P cao, nên bĩn phân P với lượng ít, bĩn nhiều lần sẽ tốt hơn.
P rất hạn chế di chuyển trong đất, nên nếu P được bĩn trên mặt sẽ di chuyển đến rễ rất chậm, do đĩ cần vùi lấp hay nên bĩn gần vùng rễ, nhằm giảm P tiếp xúc với diện tích bề mặt riêng đất, tiềm năng cố định tối đa, nên cần bĩn theo hàng P sẽ ít cố định hơn so với bĩn vãi đều và cày vùi khi bĩn cùng 1 lượng phân.
Và bĩn tập trung theo hàng, rễ phát triển mạnh trong vùng cĩ P cao
Phương pháp bĩn phân P tốt nhất phụ thuộc vào kết quả phân tích đất và lọai đất
Bĩn theo hàng quan trọng nhất đối với đất cĩ hàm lượng P thấp và khả năng cố định P cao
Trên đất cĩ P cao hay khả năng cố định P thấp, bĩn vãi đều với chu kỳ bĩn 3-4 năm vẫn cĩ hiệu quả.
Tĩm tắt.
1. Nhu cầu P của cây trồng thấp hơn nhu cầu N và K, nhưng P là nguyên tố ít di chuyển trong cây, và hầu như khơng di chuyển trong đất.
2. Nhu cầu P của cây tập trung vào giai đoạn cây con, hình thành và phát triển rễ. P cĩ ảnh hưởng tốt đến chất lượng hạt giống.
3. Nồng độ của 2 dạng P vơ cơ: H2PO4- và HPO42- trong dung dịch đất là yếu tố quan trọng nhất trong kiểm sốt sự hữu dụng của P đối với cây trồng. Cây hấp thu H2PO4- nhanh hơn HPO42- , ion H2PO4- chiếm tỉ lệ cao khi pH đất <7,2. 4. Nồng độ của các ion phosphate trong dung dịch đất chịu ảnh hưởng bởi tốc độ
hấp thu của cây trồng và các phản ứng hĩa học với các thành phần khống của đất. Đất chua cĩ hàm lượng Fe, Al hịa tan cao sẽ phản ứng mạnh với ortho- và polyphosphate hình thành các dạng khơng hịa tan, như khống variscite và strengite, mức độ hịa tan các khống này rất kém. P hịa tan trong dung dịch cũng bị cố định bởi sét trong đất, nhất là sét 1:1 và các oxide Fe, Al ngậm nước, các thành phần này hấp phụ chặt làm P khĩ giải phĩng ra dung dịch.
5. Mức độ hữu dụng của P hịa tan giảm đáng kể do phản ứng với Ca trên đất kiềm. Trên đất kiềm, monocalcium phosphate (MCP) phản ứng với Ca hình thành khống DCP, OCP và hydroxyapatite kém hịa tan.
6. Bĩn tập trung theo hàng, theo lỗ, và sản xuất phân P dưới dạng hạt to nhằm tăng hiệu quả sử dụng phân P.
7. Nguồn nguyên liệu để sản xuất phân lân là khống apatite. Nhưng apatite khơng hịa tan trong đất, nên thường được xử lý (chế biến) với mục đích làm cho P hịa tan. Yếu tố được dùng để xử lý phổ biến là acid đậm đặc, 1 số ít sử dụng nhiệt, vi sinh vật.
8. Các loại phân P cĩ hàm lượng P hịa tan cao dễ được nơng dân chấp nhận. Tuy nhiên một số loại cây trồng và 1 số điều kiện đất nhất định, sử dụng các loại phân P kém hịa tan vẫn cĩ kết quả tốt.
Chương 5 CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG VÀ PHÂN BĨN Bài 3. Kali và phân Kali
Mục tiêu
- Hiểu các dạng và vai trị cơ bản của K trong cây
- Nhận biết các nguồn cung cấp và dạng chính của K trong đất - Hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển hĩa và chu kỳ K
- Cĩ khả năng diễn tả sự chuyển hĩa và chu kỳ K ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của K và sự vận cuyển của K trong mơi trường.
- Nhận biết các dạng phân bĩn chứa K và phương pháp sử dụng cĩ hiệu quả.
I.Chu kỳ Kali trong tự nhiên
Sơ đồ 5.3.1. Chu kỳ K trong tự nhiên
II. K trong cây
1. Nhu cầu K của cây trồng.
Nhu cầu K của cây trồng rất lớn, nhu cầu K của cây trồng chỉ đứng sau N. Trên đất cĩ độ phì nhiêu cao, nồng độ K trong cây cĩ thể ngang bằng với nồng độ N. Khi được hấp thu, K khơng tham gia vào cấu trúc của các hợp chất hữu cơ, trong cây, K
K trao đổi K không trao đổi K trong khống Xói mịn Cây hấp thu K trong dung dịch Dư thừa
thực vật phân chuồngK trong Phân K
Rửa trôi
chỉ hiện diện dưới dạng ion. K+ phân ly trong dịch tế bào hay nối trên các ion (+) trên bề mặt mơ cây. Ví dụ R - COO - K+
2. Vai trị chính của K.
Mặc dù khơng tham gia vào các cấu trúc của các hợp chất hữu cơ, nhưng K cĩ các vai trị rất quan trọng như:
- Họat hĩa các enzymes. Liên quan đến chế độ nước trong tế bào, lực ion của tế bào chất
- Họat hĩa các enzyme trong tổng hợp tinh bột, tham gia hình thành ATP, quang hợp, khử Nitrate, chuyển vị đường, hạt, quả, củ
- Quan hệ với nước. K+ kiểm sĩat thế năng và áp lực thẩm thấu của dịch tế bào. Na+ cĩ thể thay thế phần lớn nhu cầu K+ trong 1 số lọai cây trồng. Sức trương tế bào, cây cứng cáp, đĩng, mở khí khổng;
- Hấp thu nước của rễ, do kiểm sĩat áp lực thẩm thấu.
- K và khả năng chống chịu. K làm tăng khả năng chống chịu hạn, thơng qua việc kiểm sốt cả 2 tiến trình thĩat hơi nước và hút nước của rễ.
- Chống chịu lạnh
- Tăng khả năng kháng sâu, bệnh - Giảm đổ ngã
- Thân cứng cáp
3. Sự di chuyển của K trong cây.
K dễ dàng chuyển vị từ lá già đến các điểm đang sinh trưởng non.
4. Triệu chứng thiếu K.
Các triệu chứng thiếu K là vàng, khơ đuơi và rìa lá và bắt đầu xuất trên các lá già bên dưới. Triệu chứng này khác với cháy rìa lá do tác động của muối thường xuất hiện trước ở các lá non.
Đối với cây họ đậu, triệu chứng thiếu K thường xuất hiện các đốm trắng, vàng trên rìa lá, cĩ thể nhầm lẫn với vết cắn của cơn trùng. Đổ ngã, lá héo rũ, giảm khả năng chống chịu sâu bệnh
5. Thừa K.
Khi hấp thu thừa K, khơng trực tiếp gây độc cho cây và các sinh vật khác, nhưng đất cĩ hàm lượng K cao cĩ thể gây cản trở cho việc hấp thu các cation khác như cĩ thể gây ra triệu chứng thiếu Mg, Ca. Bĩn đủ K cĩ thể làm giảm tác hại của vịệc thừa N, do N kích thích tăng trưởng thân lá, mơ cây mọng nước, dễ đổ ngã, nhạy cảm với sâu bệnh, K cĩ tác động ngược lại.
6.1. Chất hữu cơ. Đặc điểm chính của K là dễ bị mất trong dư thừa cây trồng, do chủ yếu K hịa tan trong dịch tế bào. Mức độ giải phĩng K phụ thuộc vào sự phân giải của chất hữu cơ, tương tự như N và P
6.2. Phân chuồng, phân ủ, chất thải rắn sinh học. Phần lớn K trong chất hữu cơ ở dạng hịa tan, dễ hữu dụng
6.3. K trao đổi. K+ là 1 cation cĩ thể trao đổi dễ dàng với các cation khác trên bề mặt keo đất. Vì thế, trao đổi cation là 1 phản ứng rất quan trọng của K trong đất
6.4. K khĩ trao đổi. Đĩ là K+ trong liên tầng của sét 2:1, K được hịa tan của các khĩang chứa K. Nhiều lọai đất cĩ hàm lượng K tổng số cao. Phần lớn các lọai đất đều cĩ hàm lượng K cao hơn bất cứ chất dinh dưỡng nào khác.
Đất nhiều cát thường K thấp, các khĩang chứa K trong đất chủ yếu là khĩang Feldspar và mica. Đây là nguồn K chậm hữu dụng, nhưng là nguồn cung cấp K lâu dài.
5.5. K hữu dụng chiếm 1 phần rất nhỏ so với K tổng số 5.6. Các lọai phân bĩn chứa K.
7. Các dạng K được hấp thu bởi cây trồng
K được hấp thu bởi rễ dưới dạng cation, ion K+. Là ion thường được cây tiêu thụ xa xỉ. Nếu K+ hịa tan rất cao, cây sẽ hấp thu K vuợt quá nhu cầu, nên cĩ thể dẫn đến 1 lượng lớn K được lấy đi trong các sản phẩm thu họach, và cĩ thể dẫn đến mất cân bằng dinh dưỡng trong thức ăn gia súc, do thiếu Ca, Mg, Na trong thành phần thức ăn gia súc.
8. Sự di chuyển của K đến rễ
Nồng độ K trong dung dịch đất: 1 - 10 ppm. trung bình khỏang 4 ppm K+ trong đất nơng nghiệp. K+ di chuyển đến rễ bởi khuếch tán và dịng chảy khối lượng, nhưng chủ yếu di chuyển đến rễ cây bằng khuếch tán. Khỏang 90% K+ di chuyển bằng khuếch tán trên nhiều lọai đất. Nhưng khỏang cách di chuyển rất giới hạn, khỏang 1 - 4 mm trong 1 mùa vụ. Với lượng K+ di chuyển bởi dịng chảy khối lượng, cĩ ý nghĩa trong đất cĩ hàm lượng K cao, nhất là K+ di chuyển tử phân bĩn K và trên đất cĩ CEC thấp
III. K trong đất
1. Hàm lượng và các dạng K trong đất.
Hàm lượng Kali trong đất tương đối cao, trung bình 1,9%K, hiện diện dưới các dạng sau:
1.1. K trao đổi.
1.2. K cố định.
Đĩ là K khơng trao đổi, trong liên tầng khĩang sét 2:1, trong các khĩang sét thứ sinh
1.3. K trong cấu trúc khống nguyên sinh như feldspars 1.4. K trong cấu trúc khống thứ sinh như illite, micas
2. Khả năng hữu dụng của K
Do K hiện diện trong đất dưới nhiều dạng, vể phương diện hữ dụng đối với cây trồng, cĩ thể chia K thành các dạng sau:
1. K dễ hữu dụng. Bao gồm K hịa trong dung dịch và K trao đổi trên bề mặt keo đất. Chiếm khỏang < 2% tổng K trong đất.
2. K chậm hữu dụng. Bao gồm K cố định, K khĩ trao đổi, chiếm khỏang 1 - 10% tổng K trong đất.
3. K rất chậm (khơng) hữu dụng. Gồm K trong cấu trúc khĩang nguyên sinh. Dạng K này cĩ thể bù đắp vào lượng K hữu dụng nhưng rất chậm. Chiếm khỏang 90 - 98% tổng K trong đất.
2.1. K trao đổi
2.1.1.K dễ trao đổi.
Trao đổi Cation là phản ứng nổi bật của tính chất K trong đất. K trao đổi và K trong dung dịch nhanh chĩng được cân bằng, hay K+ trao đổi “đệm K+ trong dung dịch.
Khả năng trao đổi phụ thuộc vào các yếu tố:
-Cường độ và khối lượng. K+ trong dung dịch và K trao đổi chịu ảnh hưởng bởi lọai và hàm lượng các cations khác, CEC của đất.
- Lực hấp phụ trao đổi. K+ được giữ yếu hơn các cations hĩa trị cao Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ = NH4+ > Na+
- Độ bảo hịa base và pH. Độ bảo hịa base cao, hấp phụ K+ càng lớn
- K+ thay thế Ca2+ và Mg2+ nhiều hơn Al3+. Bĩn vơi làm tăng khả năng hấp phụ K+, do tăng độ bảo hịa base (Ca2+ và Mg2+)
- Cũng cĩ thể tăng sự hấp phụ K+ khi tăng CEC do thay đổi điện tích phụ thuộc pH
- Kiểu vị trí trao đổi K+ . Vị trí bề mặt phẳng (p), bề mặt ngịai của khĩang sét, khơng chuyên biệt đối với hấp phụ K. Vị trí cạnh (e), cạnh khĩang sét là vị trí chuyên biệt cao đối với K. Bề mặt trong (i), bề mặt trong của khĩang sét, phần lớn chuyên biệt đối với K.
Sơ đồ 5.3.2. Các vị trí hấp phụ K trên khống sét 2:1
2.1.2.K khĩ trao đổi. Khơng hữu dụng tức thì, nhưng là nguồn cân bằng với K trao đổi. K khĩ trao đổi – chậm - K trao đổi - nhanh – K trong dung dịch đất
2. Cố định và giải phĩng K. Khĩang nguyên sinh micas phong hĩa hình thành các khống thứ sinh, giải phĩng K.
Sét 2:1 như sét Illite, vermiculite cĩ thể "cố định" K, K+ nối chặt trên các vị trí liên tầng hoặc K+ gắn chặt giữa các tầng, làm hạn chế khả năng trương nở, co ngĩt của sét. Đây là tiến trình thuận nghịch nhưng xảy ra chậm
Các sét Mica - illite – vermiculite cĩ khả năng cố định K, nên K trong phân K cĩ thể di chuyển vào trong các vị trí liên tầng của sét 2:1. Các vị trí cố định K cũng cĩ thể cố định Ammonium do NH4+ cũng cĩ thể nối chặt trên các vị trí liên tầng này.
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến cố định và giải phĩng K
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự cố định và giải phĩng K bao gồm: Hàm lượng và kiểu sét, Sự hiện diện của NH4+, chu kỳ ẩm độ đất (ẩm /khơ).
Kiểu sét. Các kiểu sét cĩ mức độ phong hĩa khác nhau, nên K giải phĩng từ tiến trình phong hĩa của khĩang micas nhanh hơn khĩang K-feldspars do K giải phĩng yêu cầu feldspar phải hịa tan. Đây ;à nguồn K lớn nhất trong các lọai đất phong hĩa trung bình, nhưng thấp trong đất phong hĩa mạnh.
4. Các tiến trình mất K