1.3.1 Thành phần lân trong ựất
Theo Vũ Hữu Yêm (1995) [59]: Lân có trong thành phần chất hữu cơ
nên ựất nào giàu mùn, nhiều chất hữu cơ thì tỷ lệ lân cũng cao. Lân ựược tắch luỹ sinh học trên lớp ựất mặt nên thông thường tầng mặt có tỷ lệ lân cao hơn tầng dưới. Lân trong ựất nằm dưới hai dạng vô cơ và hữu cơ:
Lân hữu cơ nằm trong các tàn dư hữu cơ dưới các dạng glycero phosphat, glucozo phosphat, acid nucleic, phosphotit, các phytat...
Lân vô cơ nằm dưới các dạng muối phosphat, ởựất chua giàu sắt nhôm là các phosphat sắt, nhôm.
1.3.2 Sự chuyển hóa lân trong ựất
- Lân hữu cơ: tùy loại ựất và hàm lượng hữu cơ trong ựất mà tỷ lệ lân hữu cơ cao hay thấp. Thông thường trong ựất lân hữu cơ chiếm khoảng 20 - 80% lân tổng số.
Sự chuyển hóa lân hữu cơ trong ựất thông qua hoạt ựộng của các loại vi sinh vật: vi khuẩn, nấm... Chúng có khả năng tiết ra các enzym phân huỷ các chất hữu cơ phức tạp (bao gồm phân chuồng, thân xác ựộng thực vật...), khử
phosphoril... giải phóng lân dưới dạng vô cơ.
Tốc ựộ chuyển hóa lân hữu cơ trong ựất phụ thuộc số lượng và chủng loại vi sinh vật, bản chất chất hữu cơ, tỷ lệ C/P, pH ựất, ẩm ựộ và nhiệt ựộ (Vũ
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn T iến sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ 31
- Lân vô cơ: trong ựất sự tồn tại và chuyển hóa các ion phosphat phụ
thuộc vào pH ựất.
Vũ Hữu Yêm (1995) [59]: Phân tắch thành phần và tỉ lệ các loại ion phosphat trong ựất ở các mức ựộ chua (pH) khác nhau (% ion phosphat/pH) như sau: pH ựất Ion phosphat 4 5 6 7 8 H3PO4 1 0,1 - - - H2PO4- 99 99,2 93 57 12 HPO42- - 0,7 7 43 88 PO43- - - - - -
Như vậy trong ựất tồn tại hai loại ion phosphat là H2PO4- và HPO42-. Song thông thường ựất ựồi núi nói chung và ựất bazan nói riêng có pH thấp (4 - 6) do ựó ion phosphat chiếm chủ yếu là H2PO4-. đây là loại ion dễựồng hóa, thuận lợi cho nhu cầu dinh dưỡng lân của cây. Tuy nhiên do trong ựất có nhiều loại ion khác nữa vì vậy mà vấn ựề lại trở nên phức tạp. đó là sự
thường xuyên có mặt ựầy ựủ các ion Fe3+, Al3+ nên nhanh chóng liên kết với ion H2PO4= tạo thành những hợp chất không tan cây trồng không sử dụng
ựược.
Sự cốựịnh lân bởi sắt nhôm trong ựất diễn ra theo phương trình sau: Al3+ + H2PO4- + 2H2O ⇔ 2H+ + Al(OH)2.H2PO4
Hòa tan Không hòa tan
Do ựất bazan là một loại ựất chua, có hàm lượng Fe3+,Al3+ cao nên phương trình thường diễn ra theo chiều thuận (sang phải) tạo thành hợp chất không tan vì vậy hàm lượng ion H2PO4- giảm thấp gây khó khăn cho dinh dưỡng lân của cây trồng.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn T iến sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ 32
Ngoài ra trong ựất chua H2PO4- còn phản ứng với các oxyt ngậm nước của các nguyên tố Fe, Al như Gibbsit (Al2O3.3H2O) và Goethit (Fe2O3.3H2O). Sự cố ựịnh lân này rất lớn, vượt cả sự kết tủa bởi sắt nhôm, và phản ứng diễn ra như sau:
OH OH
Al〈─ OH + H2PO4 - ⇔ Al〈─ OH + OH-
OH PO4H2
đồng thời trong môi trường ựất chua còn xảy ra hai quá trình cố ựịnh lân liên quan ựến khoáng sét:
Sự tồn tại các ion OH- trên bề mặt khoáng sét:
2 Sét - OH + Ca(H2PO4)2 ⇔ 2 Sét - H2PO4 + Ca(OH)2
Mặt khác do sự tồn tại của các cation Al3+, Fe3+, Ca2+ xuất phát từ cầu nối của tinh thể silicat theo phản ứng sau:
[Al] + H2PO4- + 2 H2O ⇔ 2 H+ + Al(OH)2.H2PO4
1.3.3 Các quá trình cốựịnh lân trong ựất
1.3.3.1 Hấp phụ lân (phosphorus absorption)
Một trong những ựặc ựiểm của ựất quyết ựịnh ựến khả năng cung cấp lân của ựất và hiệu lực của phân lân bón vào là khả năng hấp phụ lân của ựất. Hiện tượng hấp phụ ựược xem là nguyên nhân chắnh làm giảm hàm lượng lân hòa tan trong dung dịch. đất có khả năng hấp phụ lân càng cao thì khả năng cung cấp lân càng thấp. Bên cạnh keo dương với quá trình hấp phụ lý - hóa học (hấp phụ trao ựổi anion) thì quá trình hấp phụ hóa học các anion có hóa trị cao như anion phosphate trong ựất cũng rất lớn. đồng thời anion phosphate sau khi bị hấp phụ trao ựổi lại có thể chuyển sang bị hấp phụ không trao ựổi (hấp phụ cố ựịnh). Trong vấn ựề hấp phụ lân, phản ứng hóa học giữ một vai
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn T iến sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ 33
trò chủ yếu do trong ựất thường tồn tại một số lượng rất lớn các cation hóa trị
2 và 3 có khả năng hình thành những hợp chất không tan hoặc ắt tan với lân, vì vậy hạn chế nhiều ựến sự di chuyển của anion phosphate.
Theo Hoàng Văn Huây (1995) [22]: Sau khi ựưa một lượng phân lân vào ựất thì cả 3 quá trình: hấp phụ, phản hấp phụ và cố ựịnh anion phosphate lập tức và ựồng thời diễn ra. Cường ựộ và xu thế của 3 quá trình này có ý nghĩa quyết ựịnh ựối với khả năng cung cấp dinh dưỡng lân cho cây trồng. Ba quá trình này có liên quan chặt chẽ với nhau và phụ thuộc vào tắnh chất lý, hóa học của từng loại ựất.
Parfitt R. L (1978) [75] diễn tả 2 kiểu hấp phụ lân như sau:
1) Các anion phosphate trao ựổi ligand với các nhóm -OH trên bề mặt khoáng (phương trình 5), hoặc
2) Trong ựiều kiện pH thấp, các nhóm -OH trên bề mặt keo sét hoặc kim loại hấp phụ thêm 1 proton tạo nên ựiện tắch dương có khả năng kết hợp với các anion phosphate bởi lực hút tĩnh ựiện (hình 1.1). Quá trình hấp phụ
theo cơ chế trao ựổi với ion OH- không làm ảnh hưởng ựến ựiện tắch bề mặt của khoáng sét; ngược lại, quá trình hấp phụ theo cơ chế trao ựổi với nhóm OH2+ làm giảm ựiện tắch dương trên bề mặt. Me Ờ OH + Anion ↔ Me Ờ Anion + OH- (5) H + Me Ờ OH + H+ → Me Ờ O H H + H + Me Ờ O + Anion → Me O Anion H H Hình 1.1: Sự hấp phụ P do lực hút tĩnh ựiện với nhóm OH2 +
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn T iến sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ 34
Theo Nguyễn Tử Siêm, Trần Khải (1996) [45]: pH ựất càng thấp, nhiệt
ựộ càng cao, thời gian càng dài và ựất càng khô thì lân bị giữ càng mạnh, chuyển sang dạng không thể hòa tan ựược. Lân bị giữ chặt tăng tuyến tắnh với lượng lân dễ tiêu bón vào ựất. Khả năng cố ựịnh lân, hay sự thay ựổi nồng ựộ
lân, khác nhau tùy ựất. Năng lực cố ựịnh lân có quan hệ chặt chẽ với Al3+, tổng số Al, Fe và hàm lượng sét. Tình trạng này thuộc bản chất ựất, khó có thể cải tạo căn bản mà chỉ có thểựiều khiển cục bộ trong phạm vi hệ rễ và cải thiện môi trường ựất. Kết quả nghiên cứu về khả năng hấp phụ lân của một số
loại ựất ở Việt Nam (ppm P) cho thấy:
đất xám bạc màu miền Bắc 15 - 20
đất phù sa sông Hồng 150 - 320
đất ựen nhiệt ựới 500 - 850
đất nâu ựỏ bazan 750 - 1400
đất nâu vàng trên phiến thạch 350 - 650
Và theo Vo Dinh Quang (1995) [80]: khả năng hấp phụ lân của ựất xám và ựất phù sa ởđồng bằng sông Cửu Long (đBSCL), Việt Nam (ppm P) là:
đất xám đBSCL 351 - 791
đất phù sa đBSCL 1.101 - 1.920
Ngay cả khi keo sét có ựiện tắch bề mặt mang dấu âm thì vẫn có khả
năng hấp phụ anion (Uehara G và Gillman G. 1981 [79]).
Khả năng hấp phụ lân của ựất phụ thuộc vào các yếu tố chắnh như sau: 1/ pH ựất;
2/ Hoạt tắnh bề mặt (surface reactivity);
3/ Diện tắch bề mặt (specific surface) của chất hấp phụ; 4/ Khả năng ỘnhốtỢ (occlude) lân;
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn T iến sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ 35
6/ Sự hiện diện của các anion có khả năng cạnh tranh vị trắ hấp phụ với anion phosphate;
7/ Nhiệt ựộ và thời gian phản ứng.
1.3.3.2 Kết tủa lân (phosphorus precipitation)
Ngoài hiện tượng hấp phụ lân, kết tủa cũng là một trong những quá trình làm giảm nồng ựộ lân trong dung dịch ựất. Sự khác biệt cơ bản nhất giữa hấp phụ và kết tủa là quá trình hấp phụ chủ yếu xảy ra trên bề mặt thể rắn và khi bề mặt thể rắn hấp phụ ựược càng nhiều thì hoạt tắnh bề mặt càng giảm, do ựó ựối với hiện tượng hấp phụ, khi bề mặt càng ựược bão hòa lân thì lượng lân trong dung dịch càng nhiều. Ngược lại, trong suốt quá trình kết tủa thì hoạt tắnh bề mặt hầu như không ựổi. Nhiều tác giả cho rằng quá trình hấp phụ
chủ yếu xảy ra ở nồng ựộ lân thấp còn quá trình kết tủa lân chủ yếu xảy ra ở
nồng ựộ lân cao (Sanyal S.K và De Datta S. K. 1991 [77]). Tuy nhiên, các sản phẩm tạo ra từ quá trình hấp phụ và kết tủa là gần như nhau và rất khó phân biệt (Thomas G. W và Peaslee D. E. 1973 [78]). Trong ựiều kiện pH thấp của
ựại ựa sốựất chua Việt Nam, khi bón lân vào ựất, sản phẩm tạo thành chủ yếu là phosphate sắt dạng strengit và một phần phosphate nhôm dạng variscit (Nguyễn Vy và Trần Khải, 1978 [62]; Trần Kông Tấu và cộng sự, 1986 [51]; Võ đình Quang và cộng sự, 1994 [40]).
Tóm lại
- Trong ựất, lân (dễ tiêu) hiện diện với hàm lượng thấp hơn nhiều so với ựạm và kali. Hàm lượng lân tổng số trong tầng ựất mặt trung bình từ 0,02 - 0,5% P2O5. đất Việt Nam có hàm lượng lân tổng số dao ựộng khá mạnh từ
0,01 - 0,3% P2O5 (từ rất nghèo ựến giàu). đá mẹ và mẫu chất là yếu tố quyết
ựịnh ựộ phì nhiêu tự nhiên về lân. đất cát biển và những ựất phát sinh từ ựá mẹ axit (gneiss, mica, quartzit, granit, ...) thường có hàm lượng lân tổng số
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn T iến sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ 36
thấp (0,01 - 0,06% P2O5). đất ựỏ bazan có hàm lượng lân tổng số thuộc loại cao và biến ựộng trong khoảng 0,1 - 0,3% P2O5. Thông thường lượng lân tổng số liên quan rất ắt hoặc không liên quan ựến hàm lượng lân dễ tiêu ựối với cây trồng.
- Lân trong ựất có thể chia thành 2 nhóm chắnh là lân khoáng và lân hữu cơ. Trong hầu hết các loại ựất, tỷ lệ lân hữu cơ dao ựộng từ 20 - 80%, nhưng thường chiếm khoảng 50% lân tổng số. Lân hữu cơ trong ựất tồn tại chủ yếu dưới dạng các tàn dư thực vật và một phần ựược tổng hợp bởi các vi sinh vật ựất từ các nguồn hữu cơ khác chủ yếu dưới dạng phosphate ester với
ựộ bền khác nhau. Lân khoáng trong ựất ựược chia thành 5 nhóm: phosphate linh ựộng, phosphate canxi (Ca-P), phosphate nhôm (Al-P), phosphate sắt (Fe-P) và phosphate không tan bị nhốt giữa các khoáng sắt, nhôm.
- Trong ựất, lân thường bị cố ựịnh bởi hai quá trình hấp phụ và kết tủa rất ựiển hình, có tắnh chất quyết ựịnh ựến khả năng cung cấp lân của ựất và hiệu lực của phân lân ựược bón vào. Hiện tượng hấp phụựược xem là nguyên nhân chắnh làm giảm hàm lượng lân hòa tan trong dung dịch. Quá trình hấp phụ chủ yếu xảy ra ở nồng ựộ lân thấp còn quá trình kết tủa lân chủ yếu xảy ra
ở nồng ựộ lân cao, tuy nhiên, các sản phẩm tạo ra từ hai quá trình này là gần như nhau và rất khó phân biệt. Trong ựiều kiện pH ựất thấp, khi bón lân vào sản phẩm tạo thành chủ yếu là phosphate sắt dạng strengit và một phần phosphate nhôm dạng variscit.
1.4 Những nghiên cứu về bón phân cho cà phê 1.4.1 Liều lượng phân bón 1.4.1 Liều lượng phân bón
Theo Tôn Nữ Tuấn Nam, Trương Hồng (1999) [31]: đối với cà phê thời kỳ kiến thiết cơ bản (năm thứ 2, 3) và thời kỳ kinh doanh: ựất tốt thì 3 - 4 năm và ựất xấu thì 2 năm bón phân chuồng một lần với lượng 20m3/ha (tương
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn T iến sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ 37
ựương 14 - 15 tấn/ha). Khi vườn cà phê ựã vào kinh doanh ổn ựịnh, lượng phân bón cần phải ựược căn cứ vào tiềm năng năng suất cà phê, do vậy thay
ựổi tùy theo ựất ựai, các ựiều kiện canh tác khác như tưới nước, tạo hình, ... và nhất là tùy vào sản lượng dự ựoán trên vườn cây với lượng phân nguyên chất (kg/ha) như sau: trên ựất bazan (năng suất 3 tấn nhân/ha): 220 - 250 N, 80 - 100 P2O5, 200 - 230 K2O và trên ựất khác (năng suất 2 tấn nhân/ha): 200 - 230 N, 100 - 130 P2O5, 180 - 200 K2O.
Các tác giả cũng khuyến cáo: Trường hợp năng suất cà phê vượt các ngưỡng trên, cứ một tấn cà phê nhân bội thu thì bón thêm 70kg N, 20kg P2O5, 70kg K2O.
Y Kanin HỖDơk, Trình Công Tư (2000) [23]: Mức bón N, P2O5, K2O
ựạt năng suất và hiệu quả kinh tế cao nhất so với không bón lần lượt là: bón 300kg N/ha (tăng 59,5% năng suất, lãi 13,37 triệu ựồng), bón 150kg P2O5/ha (tăng 50% năng suất, lãi 13,47 triệu ựồng) và bón 400kg K2O/ha (tăng 62,5% năng suất, lãi 16,32 triệu ựồng).
Nguyễn Xuân Trường và cộng sự (2000) [56] ựề xuất lượng phân bón cho cà phê vối kinh doanh và phục hồi như sau: phân hữu cơ bón ựịnh kỳ 1 - 2 năm/lần, lượng bón 20 - 30 tấn/ha; phân vô cơ (kg phân nguyên chất/ha, năng suất 2 - 4 tấn nhân/ha): trên ựất bazan: 280 - 400 N, 180 - 200 P2O5, 260 - 400 K2O và trên ựất khác (năng suất 2 tấn nhân/ha): 320 - 450 N, 200 - 220 P2O5, 300 - 450 K2O.
Nguyễn Thị Quắ Mùi (2001) [28] ựề xuất lượng phân bón cho cà phê thời kỳ kinh doanh và phục hồi như sau: Phân xanh, phân chuồng bón 12 - 15 tấn/ha; Phân vô cơ (kg phân nguyên chất/ha), cà phê kinh doanh: 200 N, 150 P2O5, 200 K2O và cà phê phục hồi: 150 - 200 N, 100 - 150 P2O5, 150 - 200 K2O.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn T iến sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ 38
Tôn Nữ Tuấn Nam, Bùi Văn Khánh và Nguyễn Thị điệp (2003) [32]: Liều lượng phân bón 450 kg N - 150kg P2O5 - 450kg K2O/ha có thể cải thiện
ựược kắch cở cà phê nhân so với bón 300 kg N - 100kg P2O5 - 300kg K2O/ha. Trong ựiều kiện có bón 20m3 phân chuồng/ha, 2 năm 1 lần, thì bón 300 - 350kg N, 80 - 100kg P2O5, 300 - 350kg K2O/ha có thể ựảm bảo năng suất cà phê 4,5 - 5 tấn nhân/ha, với các liều phân cao hơn có thể làm tăng năng suất nhưng không có hiệu quả kinh tế trong ựiều kiện giá cà phê 10.000ự/kg cà phê nhân.
Theo Lê Hồng Lịch (2005) [25] thì ựề xuất lượng phân bón cho cà phê vối kinh doanh (mức năng suất 3,5 - 4 tấn nhân/ha) như sau (kg thương phẩm/ha): 200kg SA, 520kg urê, 700kg lân nung chảy, 500kg kali clorua.
Có thể tăng hoặc giảm 10 - 15% lượng phân cho mỗi tấn nhân tăng giảm. Nếu dùng các loại phân hỗn hợp NPK như phân đầu Trâu 16 - 8 - 16, Việt Nhật 16 - 8 - 14, Con Trâu, Con Cò, ... thì bón với lượng từ 1,5 - 2 tấn/ha/năm.
Trương Hồng và ctv (1997) [21]: điều tra hiện trạng sử dụng phân bón của nông dân trồng cà phê trong tỉnh đăk Lăk cho thấy: lượng phân hóa học mà nông dân sử dụng bón cho cà phê rất cao, mức bón ựạm từ 180 - 1410kg N, lân từ 25 - 600kg P2O5, kali từ 64 - 720kg K2O/ha và trung bình lượng phân hóa học nông dân trồng cà phê ở các vùng ựiều tra tại đăk Lăk bón cho cà phê là: 501kg N, 271kg P2O5, 311kg K2O/ha.
Theo Quy trình kỹ thuật trồng, chăm sóc và thu hoạch cà phê vối 10 TCN 478-2001 do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành theo quyết ựịnh số 06/2002/Qđ - BNN, ngày 09.01.2002 [4]: Phân chuồng hoai mục ựược bón ựịnh kỳ 4 - 5 năm một lần với khối lượng khoảng 10 - 15m3/ha
ựối với ựất tốt (hàm lượng mùn trên 3%), trên ựất xấu bón ựịnh kỳ 2 - 3 năm với liều lượng như trên. Nếu không có phân chuồng có thể bổ sung nguồn hữu
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn T iến sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ 39