Quản lý Ca trong đất thường thơng qua biện pháp bĩn vơi. Nếu pH thích hợp cho cây trồng, thường đủ Ca cho cây trồng.
2. Triệu chứng thiếu Ca
Thường xảy ra trên đất cát, CEC thấp, rửa trơi mạnh.
Đối với cây trồng thích hợp với pH thấp như khoai tây, kiểm sĩat bệnh ghẽ Cây trồng cĩ nhu cầu Ca cao hay cần sự chuyển vị
Rối loạn sinh lý, thường khơng phải do đất gây ra mà là sự phân bố (hay chuyển vị của Ca. Ca cung cấp cho các mơ khơng đủ do tốc độ thốt hơi thấp, như quả, lá non gây ra triệu chứng thối quả, thối hoa, cháy đuơi lá
3. Quản lý nước.
Triệu chứng thiếu Ca thường nghiêm trọng hơn khi chu kỳ khơ/ẩm xen kẽ. Do Ca yêu cầu được hấp thu liên tục, cần quản lý tốt việc tưới nước hay phun dung dịch Ca sẽ hữu ích trong 1 số trường hợp. Chú ý là Ca phải thẩm thấu vào mơ cây. Phun hay ngâm Ca cĩ thể cải thiện thời gian tồn trử quả sau thu hoạch.
Phân C. Magnesium (Mg). I. Mg trong cây
Là nguyên tố dinh dưỡng trung lượng, nhu cầu của cây trồng tương đối lớn, tương đương với nhu cầu của P và S, nhưng luơn thấp hơn nhu cầu Ca.
1. Các dạng và vai trị của Mg trong cây.
Tối quan trọng trong tiến trinh quang hợp, là nguyên tử trung tâm trong phân tử diệp lục tố, chiếm 15 - 20% Mg trong cây.
Là thành phần cấu trúc của ribosomes, tổng hợp protein, hoạt hĩa enzymes, vận chuyển các nhĩm phosphate và carboxyl.
- Tổng hợp ATP và các phản ứng vận chuyển năng lượng khác. - RuBP carboxylase – cố định CO2
2. Sự di chuyển của Mg trong cây.
Mg di chuyển dễ dàng trong cây, cĩ thể chuyển vị từ lá già đến điểm sinh trưởng non.
Các triệu chứng thiếu xảy ra đầu tiên ở các lá già, bên dưới. Thịt lá bị vàng là triệu chứng chính trên nhiều loại cây trồng, nhưng gân lá vẫn xanh. Cĩ thể nhầm lẫn với triệu chứng thiếu Fe. Trên 1 số loại cây, lá bên dưới cĩ thể cĩ màu đỏ tía, lá bị hoại tử trong giai đoạn sinh trưởng mạnh
Triệu chứng thừa Mg khơng trực tiếp gây độc cho cây và sinh vật, Mg thừa được dự trử trong khơng bào.
Đất cĩ hàm lượng Mg cao cĩ thể ức chế sự hấp thu các cation khác, cĩ thể gây ra triệu chứng thiếu K, 1 số trường hợp cĩ thể gây ra triệu chứng thiếu Ca.
3. Nguồn cung cấp Mg
- Chất hữu cơ. Một lượng lớn Mg trong dư thừa thực vật rễ bị mất theo dịch cây. Phần lớn Mg dễ phân giải trong giai đoạn đầu của sự phân giải chất hữu cơ
- Phân chuồng, phân ủ, chất thải rắn sinh học. Phần lớn Mg trong này là hịa tan, dễ hữu dụng, nhưng dễ bị mất trước khi bĩn vào đất
- Mg trao đổi. Mg2+ là 1 cation trao đổi, trao đổi cation là phản ứng quan trọng nhất của Mg trong đất
- Hịa tan của các khống chứa Mg. Là thành phần của nhiều khống nguyên sinh và thứ sinh
- Đất cĩ sa cấu thơ Mg thấp hơn đất cĩ sa cấu mịn - Vùng khí hậu khơ hạn, bán khơ hạn, Mg cao - Vơi và phân bĩn
Phần lớn Mg bĩn vào đất là các hợp chất dùng trung hịa đất chua Chủ yếu là đá dolomite (CaMgCO3)
Các dạng khác bao gồm MgSO4 (muối Epsom) và phân K2SO4 . MgSO4 (Sul-Po-Mag)
4. Dạng Mg hấp thu bởi cây trồng.
Mg được rễ hấp thu dưới dạng cation hĩa trị 2+, ion Mg2+
5. Sự di chuyển của Mg đến rễ.
Mg2+ được di chuyển đến rễ bằng cả 2 cơ chế dịng chảy khối lượng và tiếp xu2c trực tiếp. Rễ tiếp xúc trực tiếp thấp hơn nhiều so với Ca.Nồng độ Mg trong dung dịch đất trung bình 5 -50 ppm.
II. Sự biến chuyển của Mg trong đất. 1. Nguồn cung cấp Mg trong đất. 1. Nguồn cung cấp Mg trong đất.
- Trao đổi cation. Trao đổi Mg Các phản ứng trao đổi cation kiểm sốt tình trạng Mg trong đất. Cân bằng nhanh chĩng giữa Mg hấp phụ và trong dung dịch, Mg2+ trao đổi dệm Mg2+ trong dung dịch. Mg2+ được giữ chặt hơn các cation hĩa trị 1+, Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ = NH4+ > Na+
- Mg hấp phụ-giải phĩng từ bề mặt các khống sét, chất hữu cơ - Kết tủa-hịa tan của các khống thứ sinh
- Đá dolomite
- Các khống sét chứa Mg cao như sét 2:1 như vermiculite
2. Khả năng hữu dụng của Mg.
Mg hữu dụng đối với cây trồng phụ thuộc vào độ bảo hịa Mg và pH. 2.1. Độ bảo hịa Mg2+ lớn hơn10% , đủ khả năng cung cấp Mg cho cây trồng.
Độ bảo hịa Mg2+ thích hợp cho cây trên đất chứa nhiều sét 2:1 cao hơn đất chứa nhiều sét 1:1 và hàm lượng chất hữu cơ thấp, hay đất cĩ CEC cao, cần độ bảo hịa Mg cao. 2.2. pH đất. Mg kém hữu dụng trên đất cĩ pH thấp, cĩ độ bảo hịa Mg2+ thấp.
2.3. Các cation khác. Al3+ trong dung dịch ức chế hấp thu Mg2+ . Các cation khác cĩ nồng độ cao, ức chế hấp thu Mg2+ , như Ca2+, K+, NH4+ . Dinh dưỡng Nitrate-N làm tăng hấp thu Mg2+ so với dinh dưỡng ammonium-N
3.Vận chuyển Mg trong đất.
Mg cĩ thể mất do xĩi mịn, lượng mất do xĩi mịn cao trên đất cĩ CEC cao. Do rửa trơi, thường là cation chinh trong nước rửa trơi, nước tiêu. Đây cũng là nguyên nhân gĩp phần làm chua đất
III. Các loại phân bĩn chứa Mg
1. Dolomite 2. MgSO4 3. MgCO3
IV. Quản lý phân Mg
Bĩn dolomite.
Mg dễ quản lý trên đất cĩ pH thấp, bằng cách bĩn đá dolomite. Cần chú ý, khi bĩn vơi cĩ thể gây ra triệu chứng thiếu Mg nếu bĩn vơi với lượng lớn trên đất cĩ hàm lượng Mg thấp, thiếu Mg.
Đất cĩ CEC thấp, sa cấu thơ, chua, rửa trơi mạnh, bĩn phân K cĩ thể làm tăng sự mất Mg do rửa trơi (KCl và K2SO4)
Đất cĩ hàm lượng K cao cĩ thể gây ra triệu chứng thiếu Mg, gia súc bi bênh Grass tetany-co giật cỏ do thức ăn gia súc thiếu Mg. Nhưng bệnh này cũng cĩ thể xảy ra trong cỏ khi hàm lượng Mg khơng thấp. Để khắc phục, cĩ thể bổ sung muối Mg vào thức ăn gia súc, hiệu quả hơn là bĩn phân Mg vào đất.
Tĩm tắt.Ca và Mg
1. Cây trồng hấp thu Ca và Mg dưới dạng ion Ca2+ và Mg2+. Cả 2 ion vận chuyể dễ dàng đến rễ bởi dịng chảy khối lượng. Cơ chế tiếp xúc trực tiếp của rễ cũng cung cấp 1 phần đáng kể 2 ion này trên 1 số loại đất.
2. Mặc dù cĩ hàm lượng lớn trong dung dịch đất, nhưng sự hấp thu Ca của cây trồng cĩ thể bị giới hạn Ca chỉ được hấp thu bởi các chĩp rễ non, nơi các màng tế bào nội bì chưa hĩa gỗ.
3. Thiếu hụt Ca làm cây giảm sinh trưởng cây trồng ít khi xảy ra trên đất nơng nghiệp. Phổ biến là các rối loạn cĩ liên quan đến thiếu hụt Ca trên quả và các bộ phận dự trử của cây do sự hạn chế trong di chuyển của Ca bên trong cây. 4. Các tính chất của Ca và Mg trong đất tương tự nhau. Đất giữ lại dưới dạng ion
trao đổi bởi lực hấp tu tỉnh điện. Trong 1 số điều kiện, Mg cĩ thể bị cố định trong cấu trúc 1 số loại sét. Ca khơng bị cố định theo phản ứng này.
5. Phức hệ trao đổi cần cĩ độ bảo hịa Ca cao, khi đĩ pH đất thíh hợp cho cây trồng và vi sinh vật. Khi Ca chiếm ưu thế trên phức hệ trao đổi sẽ làm giảm được Al trên đất chua và Na trên đất mặn,
6. Triệu chứng theo Mg trên cây trồng thường khơng phổ biến. Điều kiện cĩ thể gây ra triệu chứng thiếu Mg: đất chua, đất cát, CEC thấp, rưa trơi mạnh, đất chua bĩn nhiều phân Kali và ammonium, và các cây trồng cĩ nhu cầu Mg cao. 7. Nhu cầu Mg và hiệu quả sử dụng Mg của cây trồng là yếu tố di truyền.
8. Sự thiếu hụt Mg cũng cĩ thể do điều kiện thời tiết (lạnh, ẩm, mây mù…).
9. Các loại phân bĩn cĩ chứa Mg: K2SO4.MgSO4, MgO, Mg(NO3) 2, MgCl2. Ca thường được bĩn dưới dạng dolomite, đá vơi, và thạch cao. Một phần Ca được cung cấp qua phân lân.
Tĩm tắt S.
1. Các vùng khí hậu nĩng, ẩm, S tồn tại phần lớn trong các hợp chất hữu cơ.
2. Cây trồng cĩ nhu cầu SO42- khoảng 3-5ppm trong dung dịch đất. Rễ cây hấp thu S dưới dạng SO42- , và di chuyển đến rễ đến rễ chủ yếu do dịng chảy khối lượng, nhất là khi nồng độ SO42- trong dung dịch ≥ 5ppm.
3. Trên các loại đất, nếu nồng độ SO42- hịa tan 5-10ppm, cây trồng cĩ thể bị thiếu S.
4. SO42- trong đất cĩ biến động lớn theo mùa, do sự giải phĩng SO42- từ chất hữu cơ, sự di chuyển của SO42- trong đất, và sự hấp thu của cây trồng.
5. SO42- rửa trơi, nhưng 1 lượng lớn cĩ thể được hấp phụ trên các oxides Fe, Al và sét 1:1.
6. Sự di động và hấp thu sinh học S phụ thuộc và hàm lượng C, N, P, cũng như hoạt động của vi sinh vật.
7. Cĩ 3 nhĩm hợp chất chứa S chính trong đất: các ester và ether của S, S liên kết với C như cystine, methionine và S trơ.
8. Sulfides, polysulfides, và S nguyên tố được chuyển hĩa thành SO42- do vi sinh vật.
9. Nhĩm vi sinh vật chuyển hĩa S chính là dịng Thiobacillus. 10. Enzyme sulfatase thủy phân các ester S, giải phĩng SO42- . 11. Cĩ sự khác biệt về nhu cầu S giữa các loại, giống cây trồng.
Chương 5. CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG VÀ PHÂN BĨN Bài 5. Các nguyên tố dinh dưỡng và phân bĩn vi lượng
Mục tiêu
Hiểu các dạng và vai trị cơ bản của các nguyên tố vi lượng trong cây
Hiểu các nguồn cung cấp, các dạng và những chuyển biến chính của các nguyên tố vi lượng trong đất.
Cĩ khả năng diễn tả sự chuyển hĩa và chu kỳ ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của các nguyên tố vi lượng đối với cây trồng.
Nhận biết và sử dụng các loại phân bĩn vi lượng hiệu quả.
I.Tổng quan về nguyên tố vi lượng
Măc dù cây trồng cĩ nhu cầu với lượng rất nhỏ, nhưng các nguyên tố dinh dưỡng vi lượng là những chất tối cần thiết cho tất cả các lọai cây trồng. Vi lượng cũng cĩ thể là "yếu tố giới hạn". Do là nguyên tố tối cần thiết nên khi thiếu cĩ thể làm giảm sinh trưởng và năng suất như khi thiếu các nguyên tố đa lượng, và khi thừa cĩ thể xảy ra ngộ độc. Khỏang cách giữa đủ và ngộ độc cĩ thể rất hẹp đối với 1 số nguyên tố vi lượng. Các nguyên tố dinh dưỡng vi lượng bao gồm nhĩm cations kim lọai như Cu, Fe, Mn, Zn, nhĩm anions (hay trung tính) như B, Cl, Mo.
Bảng 5.1. hàm lượng dinh dưỡng vi lượng trong đất và nhu cầu của cây.
Nguyên tố Hàm lượng trong đất (kg/ha) Cây lấy đi-cây bắp (kg/ha)
Boron (B) 20-200 0.06 Đồng(Cu) 2-400 0.05 Sắt (Fe) 10,000-200,000 0.10 Manganese (Mn) 100-10,000 0.08 Molybdenum (Mo) 1-7 0.03 Kẽm (Zn) 20-600 0.15
II. Các vai trị chính của nguyên tố vi lượng trong cây
- Thành phần cấu trúc của các enzymes - Họat hĩa, điều hịa Enzyme
- Phản ứng oxi hĩa-khử - Chất mang điện tử - Khơng trao đổi chất - Cấu trúc vách tế bào (B)
- Áp suất thẩm thấu, cân bằng điện tích (Cl)
III. Chu kỳ các nguyên tố vi lượng 1. Nguồn cung cấp và chuyển hĩa. 1. Nguồn cung cấp và chuyển hĩa.
Rất khác nhau giữa các nguyên tố, nhưng các tiến trình và phản ứng tương tự như thảo luận ở phần ácc nguyên tố đa lượng.
Nguồn cung cấp vi lương chính là chất hữu cơ, vi sinh vật, khống hĩa/hấp thu sinh học, hấp phụ và giải phĩng bế mặt, phong hĩa các khống nguyên sinh, kết tủa và hịa tan các khĩang thứ sinh. Các dạng hịa tan trong dung dịch đất đươc rễ hấp thu trực tiếp. Ngồi ra dạng Chelate cĩ vai trị rất quan trọng của đối với khả năng hịa tan, vận chuyển và hữu dụng đối với 1 số các nguyên tố vi lượng.
Sơ đồ 5.1. Quan hệ giữa các nguyên tố dinh dưỡng vi lượng trong đất.
Dung dịch đất Cây trồng hấp thu Trao đổi và hấp phụ Các khoáng
Oxides, silicates, sulfides Chất hữu cơ, sinh
khối, Chelates
Phân vô cơ Phân chuồng
IV. Các nguyên tố và phân bĩn vi lương 1. Sắt (Fe). 1. Sắt (Fe).
1.1. Fe trong cây.
Rễ cây hấp thu dạng Fe2+ và Fe3+, nhưng Fe3+ thường được khử thành Fe2+ trước khi rễ hấp thu. Sư hấp thu Fe3+ quan trọng đối với cây họ hịa bản. Các vai trị cơ bản của Fe đối với cây trồng bao gồm: phản ứng oxi hĩa khử, tổng hợp diệp lục tố, thành phần của cytochromes, ferredoxin, leghemoglobin. Cần thiết cho quang hợp, hơ hấp, cố định sinh học N. Fe khơng dễ dàng di chuyển trong cây, nên khi xuất hiện triệu chứng thiếu Fe, đầu tiên ở định sinh trưởng, lá non. Các triệu chứng thiếu dinh dưỡng Fe: cây dừng sinh trưởng, vàng thịt lá non, lá bạc trắng khi thiếu nghiêm trọng.
Khi thừa Fe, cây cĩ thể bị ngơ độc, thường xảy ra trong điều kiện tiêu nước quá kém, điều kiện khử và hịa tan Fe2+ như điều kiện đất lúa nước.
1.2. Fe trong đất.
Các khĩang Fe chứa 1 lượng rất lớn trong vỏ quả đất và là khĩang phổ biến trong hầu hết các lọai đất. Bao gồm các khĩang nguyên sinh, khống sét, oxides, hydroxides.
1.2.1.Fe hịa tan trong dung dịch.
Thường Fe hịa tan trong dung dịch thấp do khả năng hịa của các khĩang Fe rất thấp . Fe(OH)3 vơ định hình kiểm sĩat nồng độ Fe hịa tan trong hầu hết các lọai đất. Trên đất oxi hĩa, tiêu nước tốt, nồng độ Fe3+ cao hơn rất nhiều so với Fe2+, trên đất bảo hịa nước, Fe3+ khử thành Fe2+.
Khả năng hịa tan của Fe phụ thuộc chủ yếu vào pH dung dịch đất. Fe(OH)3 (đất + 3H+ ↔ Fe3+ + 3H2O
Fe3+ hịa tan thấp hơn 1000 lần khi pH tăng 1 đơn vị. Nên triệu chứng thiếu Fe thường xảy ra trên đất cĩ pH cao.
1.2.2. Sư di chuyển của Fe đến rễ.
Fe di chuyển bởi khuếch tán và dịng chảy khối lượng. Do nồng độ Fe trong dung dịch đất rất thấp, nồng độ Fe3+ khoảng 10-6 - 10-24 mol/lít. Nên tổng lượng Fe hịa tan trong dung dịch rất thấp so với nhu cầu của cây, ngay cả trong đất chua với nồng độ Fe cao nhất.
Dạng chelate cung cấp đủ Fe cho rễ cây do tăng lượng Fe dạng hịa tan, tăng lượng Fe di chuyển bởi khuếch tán và dịng chảy khối lượng.
Chelate hĩa là phức hĩa các ion kim lọai bởi các phân tử hữu cơ, với các hợp chất hữu cơ được tổng hợp bởi rễ, từ tiến trình phân giải chất hữu cơ trong đất và dư thừa thực vật. Chelate là sản phẩm của các quá trình trao đổi chất bởi vi sinh vật.
Các chelate tự nhiên bao gồm các phức của citric và oxalic acid và cấu trúc của nhiều hợp chất chưa nhận diện được.
Các Chelate tổng hợp như DTPA, EDTA…
Chelate = "mĩng vuốt", cĩ nhiều vị trí liên kết, nên Chelate "bao bọc" ion kim lọai. Chelate hịa tan làm tăng khả năng hữu dụng các cation vi lượng như Fe, Zn, Mn, Cu, đồng thời bảo vệ, ngăn cản các phản ứng kết tủa/hấp thụ các kim loại này. Nhưng việc tạo chelate bởi các gốc chức năng của chất hữu cơ cĩ thể làm giảm khả năng hữu dụng các vi lượng, ví dụ, khả năng hữu dụng của Cu trong đất than bùn.
1.2.3 Chelate hĩa và hấp thu Fe.
Chelate- Fe khuếch tán đến rễ cây, Khi Fe3+ được giải phĩng ở bề mặt rễ, chelate tự do được khuếch tán ngược trở lại dung dịch đất và chelate tạo phức với ion Fe3+ khác. Khi tạo phức, chelate hĩa lấy Fe hịa tan trong dung dịch, làm giảm nồng độ Fe. Đây là nguyên nhân để Fe hấp phụ được giải phĩng hay các khĩang Fe hịa tan, bù