Đất cĩ hàm lượng K cao, cĩ thể cỏ sẽ cĩ hàm lượng Mg thấp. Thức ăn cỏ cĩ hàm lượng Mg thấp, trâu bị bị bệnh co giật cỏ (Grass tetany) do thiếu Mg trong máu.
Nếu đất cĩ hàm lượng K cao, cĩ thể hàm lượng K trong cỏ cao, mất cân bằng khống, trâu bị bị bệnh milk fever.
Tĩm tắt.
1. Hàm lượng K tổng số trên các loại đất thường rất cao, nhưng tỉ lệ K hịa tan và trao đổi rất thấp.
2. Khả năng hữu dụng của K trong đất được kiểm sốt bởi sự cân bằng của các dạng K. K tổng số: 0,5-2,5%, K cố định chặt: 50-750ppm, K trao đổi: 40- 600ppm, và K hịa tan trong dung dịch: 1-10ppm.
3. K cố định chặt là K khơng trao đổi, hiện diện chủ yếu trong mạng lưới các khống sét như illite, mica, vermiculite…
4. K hịa tan trong dung dịch và K hấp phụ trên bề mặt keo đất là K hữu dụng đối với cây trồng. Khoảng 0,1-2% K trong đất là hữu dụng.
5. K vận chuyển đến rễ cây trồng chủ ye61o do dịng chảy khối lượng và khuếch tán. Dịng chảy khối lượng cĩ ý nghĩa khi đất cĩ hàm lượng K cao, hay đất được bĩn phân K với liều lượng cao.
6. Các điều kiện ẩm độ, nhiệt độ, hàm lượng sét, nồng độ muối, và nồng độ K ảnh hưởng đến khả năng khuếch tán của K đến rễ.
7. K trao đổi được hấp phụ trên bề mặt keo sét cĩ thể ở 3 vị trí: (p), (e) và (i). Trong đĩ, vị trí (p) khơng chuyên biệt, nhưng 2 vị trí (e) và (i) chuyên biệt đối với K.
8. K trong dung dịch hay K trong phân bĩn cĩ thể bị cố định trên 1 số loại đất, nhất là đất cĩ hàm lượng sét 2:1 cao. Khả năng cố định K chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố: kiểu sét, hàm lượng sét, pH, nồng độ K, chu kỳ khơ ẩm của đất. 9. K bị cố định cĩ tác dụng lâu dài trong dinh dưỡng cây trồng, hạn chế mất K do
rửa trơi.
10. Khả năng hấp thu K của rễ cây bị hạn chế đáng kể khi nhiệt độ thấp, ẩm độ cao, độ thống khí kém, độ nén chặt của đất, pH thấp, nồng độ các cation khác như Ca, Mg, Al… cao.
11. Bĩn vơi cho đất chua cĩ thể cải thiện được khả năng hữu dụng của K do CEC đất tăng.
12. Khả năng sử dụng K trong đất khác nhau tùy theo lồi/giống cây trồng
Chương 5. CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG VÀ PHÂN BĨN Bài 4. Calcium, Magnesium và lưu huỳnh
Mục tiêu.
Hiểu các dạng và vai trị cơ bản của S, Ca và Mg trong cây
Hiểu các nguồn cung cấp và dạng chính của S, Ca và Mg trong đất
Hiểu các yếu tố ảnh hưởng đến sự chuyển hĩa và chu kỳ của S, Ca và Mg Cĩ khả năng diễn tả sự chuyển hĩa và chu kỳ của S, Ca và Mg ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng và sự vận chuyển của Ca và Mg trong mơi trường
Nhận biết các loại phân bĩn trung lượng và sử dụng.
Phần A. Lưu huỳnh (S) I.Chu kỳ S trong tự nhiên
II.Lưu huỳnh (S) trong cây
1. Các dạng và vai trị của S trong cây.
Nhu cầu S của cây trồng tương đối cao, nhưng thấp hơn N và K, tương đương với P, Ca, Mg. Các amino acids tối cần thiết
Cĩ chứa S như Cystine, cysteine và methionine. Khoảng 90% S trong cây nằm trong các proteins này. S hình thành nối Disulfide (- S - S - ). Thành phần cấu trúc Protein và
SO42-Å SO2 SO2 SO42- S hữu cơ Khoáng S Phân S Than đá SO4 trong dung dịch Rửa trôi
họat hĩa enzyme; tổng hợp diệp lục tố, Ferredoxin, các Fe-S protein. S cĩ vào quan trọng trong các phản ứng Redox, quang hợp, cố định sinh học N, khử nitrate và sulfate, là thành phần của các Coenzymes như Coenzyme A và vitamins
Biotin, thiamine, B1, và là các hợp chất bay hơi trong các cây trồng họ hành tỏi, họ cải.
2. Sự di chuyển của S.
S ít di chuyển trong cây, nên khơng di chuyển từ lá già đến điểm sinh trưởng non. Do đĩ triệu chứng thiếu luơn xuất hiện trước ở các lá non bên trên.
Các triệu chứng thiếuS: sinh trưởng cịi cọc, khẳng khiu, thường tồn cây vàng đồng nhất. Như cây Họ cải cĩ lá màu đỏ tía, lượng protein thấp, tích lũy N khơng protein.
Khi thừa S mặc dù khơng trực tiếp gây độc cho cây và các sinh vật khác, nhưng cĩ thể làm tăng tính độc của muối hịa tan cao. Là anion chính trong đất mặn. Đất cĩ nồng độ SO4 2- cao, khi rửa trơi làm mất các cation
Thơng thường các tác động của S đến mơi trường khơng liên quan đến nơng nghiệp.
3. Các nguồn S.
- Phân giải chất hữu cơ, 90% S trong đất dạng hữu cơ. Phân chuồng, phân ủ, chất thải rắn sinh học. SO4 2- hấp phụ, trao đổi Anion, Fe- và Al-oxides. Từ các khĩang chứa S, S kết tủa trong vùng khí hậu khơ hạn, Sulfides trong điều kiện khử, S lắng tụ trong khơng khí, họat động cơng nghiệp và từ các lọai phân bĩn chứa S.
4. Các dạng S cây hấp thu
SO2 được hấp thu trực tiếp qua lá, nhưng với hàm lượng rất nhỏ. Nếu nồng độ quá cao, gây độc. Phần lớn S được rễ hấp thu dưới dạng SO4 2- (sulfate), <10% tổng S trong đất dạng SO4 2- , ngọai trừ vùng khí hậu khơ hạn
5. Sự di chuyển S đến rễ cây.
SO4 2- cĩ thể di chuyển đến rễ bởi dịng chảy khối lượng và khuếch tán, nhưng chủ yếu bằng dịng chảy khối lượng. khuếch tán quan trọng trong đất co hàm lượng S thấp.
Nồng độ S trong dung dịch đất: 5 -20 ppm, thường nồng độ S: 3 -5 ppm cĩ thể thỏa mãn nhu cầu S của cây.
Trên đất cát, S thấp, nồng độ S <5 ppm
III. Chuyển hĩa S trong đất
1. Khĩang hĩa-hấp thu sinh học. Chu kỳ S hữu cơ tương tự chu kỳ của N hữu cơ. 1.1. Khĩang hĩa . Giải phĩng S từ dạng hữu cơ thành dạng vơ cơ, dạng hữu dụng đối với cây trồng, SO4 –S.
1.2. Hấp thu sinh học (đồng hĩa). Là sự dự trử cho sự khĩang hĩa.
Hấp thu dạng S vơ cơ từ và hình thành các dạng hữu cơ trong cơ thể vi sinh vật
Sự cân bằng giữa khĩang hĩa và hấp thu sinh chịu ảnh hưởng bởi tỉ lệ C:S vàN:S của chất hữu cơ. Tỉ lệ C:N:S trong chất hữu cơ trung bình 120:10:1.4.
Chất hữu cơ trong đất chứa khỏang 1% S chủ yếu là dạng Sulfate esters và ethers, chiếm 30 - 60% S hữu cơ. S trong thành phần các nối hĩa học C - O – S trong các Amino acids.
Các hợp chất C- S khác chiếm 10 - 20% S hữu cơ Các hợp chất chưa nhận diện chiếm 30 - 40% S hữu cơ
Khống hĩa-hấp thu sinh học S.
Tiến trình phân giải chất hữu cơ chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố tương tự như quá trình phân giải N, P, và chất hữu cơ, như họat động của vi khuẩn, nấm, xạ khuẩn, nhiệt độ, ẩm độ, độ thĩang khí, pH, hàm lượng dinh dưỡng, dư thửa thực vật.
S trong chất hữu cơ được phân giải do enzyme Sulfatase, tương tự phosphatase enzymes trong phân giải P. Sulfate giải phĩng từ sulfate esters.
Tỉ lệ C:S trong chất hữu cơ: khi C:S >400 khĩang hĩa S; C:S = 200 -400 hấp thu sinh học S= khĩang hĩa S và khi C:S <200 khĩang hĩa S> hấp thu sinh học S
Khống hĩa và hấp thu sinh học tương tự với P.
2. Hấp phụ S. SO4 2- hấp phụ là dạng hữu dụng, dễ bổ sung SO4 2- vào dung dịch đất. Phân tích S trong đất thường xác định cả 2 dạng: S hịa tan và hấp phụ
Ví dụ trích bằng dung dịch Ca-phosphate. Rất quan trọng trên đất phong hĩa mạnh, cĩ tiềm năng hấp phụ cao.S hấp phụ cũng cĩ thể là nguồn S quan trọng trong tầng đất sâu trên 1 số lọai đất
Lực hấp phụ của sulfate SO4 2- > NO3- , và SO4 2- < H2PO4- Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ SO4 2- bao gồm
- Lọai keo đất: các oxides ngậm nước như Fe-, Al-oxides là khĩang hấp phụ S chủ yếu trên phần lớn các lọai đất.
- Hàm lượng sét, kiểu sét. Sét 1:1 hấp phụ SO4 2- cao hơn sét 2:1.
- pH đất. Khả năng hấp phụ lớn nhất trên đất chua, do điện tích phụ thuộc pH, cĩ khả năng trao đổi anion. SO4 2- hấp phụ rất thấp ở pH >6.5.
- thành phần dung dịch đất ảnh hưởng đến hàm lượng S hấp phụ.
- Nồng độ SO4 2- và các anions và cations khác, như SO4 2- cĩ thể thay thế bởi phosphate, và các cations anh hưởng đến rửa trơi
3. Kết tủa-hịa tan S. Gypsum (Ca SO4) trong vùng khơ hạn, kết tủa với Ca-carbonates trong đất đá vơi. Sulfides trong đất ngập nước, yếm khí H2S kết tủa dưới dạng FeS (và các khĩang sulfide kim lọai khác)
Hịa tan yêu cầu sự oxi hĩa S.
4. Oxi hĩa-khử. S hiện diện dưới nhiều trạng thái oxi hĩa từ -2 đến +6. Sulfides, polysulfides, S nguyên tố, thiosulfate, sulfites, sulfates. SO4 2- là dạng oxi hĩa cao nhất. Khi hấp thu vào trong cây trồng phải khử SO4 2- để hình thành các hợp chất hữu cơ. Oxi hĩa và khử S là 2 tiến trình do sinh vật
Các hợp chất S vơ cơ dạng khử trong đất xảy ra trong điều kiện đất ngập nước, khử, đất ngập nước, đầm lầy ngọt, mặn.
Sulfides S nguyên tố dễ dàng bị oxi hĩa thành sulfate trong điều kiện háo khí. Oxi hĩa S do các vi sinh vật tự dưỡng và dị dưỡng như Thiobacillus sp. Oxi hĩa hĩa học cũng xảy ra nhưng rất chậm. Oxi hĩa S là tiến trình làm chua đất. Ví dụ
H2S + 2O2 ↔ H2SO4 ↔ 2H+ + SO4 2-
Cĩ thể gây chua mơi trường, tương tự tiến trình Oxi hĩa sulfides như pyrite (FeS) trên đất phèn.
FeS2 + 3O2 + 3H2O ↔ 2H2SO4 + Fe(OH) 2 Oxi hĩa S nguyên tố
2S + 3O2 + 2H2O ↔ 2H2SO4 ↔ 4H+ + 2SO4 2-
5. Vận chuyển S. S cĩ thể bị mất do xĩi mịn. Do mất chất hữu cơ làm kiệt quệ S trong đất. Do rửa trơi, vì SO4 2- cĩ tính di động cao là anion chính trong nước rửa trơi, thấm lậu. Hàm lượng mất do rửa trơi chịu ảnh hưởng của các cation trong dung dịch. Rửa trơi mạnh nhất khi các cation hĩa trị (K+, Na+) cĩ nồng độ cao trong dung dịch. Ngồi ra S cũng cĩ thể mất do bay hơi, là sản phẩm của các qua trình chuyển hĩa do vi sinh vật trong đất Sản phẩm chính mất do bay hơi là dimethyl sulfide (CH3SCH3), carbon disulfide, methyl mercaptan, và dimethyl disulfide. Thường cĩ tác động khơng cĩ ý nghĩa đối với độ phì nhiêu của đất. S
bay hơi trực tiếp từ lá cây trồng cũng cĩ thể xảy ra.
SO2 trong khí quyển do nhiên liệu hĩa thạch, và các hoạt động cơng nghiệp khác, lắng đọng trong mưa, gĩp phần tạo mưa acid. Là nguồn cung cấp S cĩ ý nghĩa trong 1 số vùng.
IV. Các loại phân bĩn cĩ chứa S.
1.S nguyên tố : 85 - 100% S 2.Ammonium Sulfate: 24% S 3.Ammonium Thiosulfate: 26% S 4.Sul-Po-Mag: 22% S 5.Potassium sulfate : 18% S 6.Thạch cao (Gypsum): 19 % S
7.super lân đơn-OSP: 14%S 8. NPK 16-16-8-13S
9. Phân chuồng trung bình chứa: 1kg S/tấn
V. Quản lý phân S
Triệu chứng thiếu thường xảy ra trên đất cát, hàm lượng chất hữu cơ thấp, do
SO4 2- rửa trơi mạnh. Trên các loại cây cĩ nhu cầu S cao. Nhu cầu S của cây trồng rất khác nhau, như cỏ 3 lá (alfalfa, clovers), bắp cải, cây họ thập tự, hành, tỏi.
Cây họ hịa bản hấp thu S nhanh hơn cây họ đậu, nên đất cĩ S thấp, cây họ đậu thường bị thiếu S hơn so với cây họ hịa bản. Ngồi ra cần chú ý đến nguồn cung cấp S, ví dụ S nguyên tố thường hữu dụng chậm, S phải được oxi hĩa thành SO4 2-
Trong 1 số loại phân bĩn đa lượng cĩ hàm lượng S cao, nên khi sử dụng nhiều nên giảm lượng phân bĩn S như phân superphosphate đơn chứa 14% S, triple superphosphate 1.5% S.
Phần B. Calcium (Ca). I. Ca trong cây.
1. Calcium.
Là nguyên tố dinh dưỡng trung lượng, nhu cầu của cây trồng tương đối cao, nhưng thấp hơn nhu cầu N và K, cây cĩ nhu cầu tương đương (hay cao hơn) P, S, và Mg.
1.1 Các dạng và vai trị của Ca trong cây.
Phần lớn Ca chứa trong vách và màng tế bào. Vai trị của Ca chủ yếu bên ngịai tế bào chất, cĩ vai trị giới hạn trong trao đổi chất. Là "cầu nối" hĩa trị 2, hình thành các nối thuận nghịch giữa các phân tử. Là thành phần cấu trúc của màng tế bào, ổn định màng tế bào, điều hịa hấp thụ ion chọn lọc, kiểm sĩat tính thấm của màng tế bào và ngăn cản sự rị rĩ dịch tế bào
thành phần cấu trúc của vách tế bào.
Tham gia hình thành Ca-pectates trong phiến mỏng giữa vách 2 tế bào cạnh nhau, tăng độ cứng của vách tế bào, chống xâm nhập của nấm (nhiễm).
Tối cần thiết cho quá trình tăng trưởng và phân chia tế bào, hình thành vách và màng tế bào mới
1.2 Sự di chuyển của Ca.
Ca khơng di chuyển trong cây, rất giới hạn vận chuyển trong mạch mộc từ lá già đấn các mơ đang phát triển, nên cĩ thể dẫn đến thiếu Ca trong quả, củ, và các điểm đang sinh trưởng của thân và rễ.
Triệu chứng thiếu Ca cĩ thể xảy ra trên đất cĩ Ca cao, đặc biệt đối với các bộ phân của cây cĩ tốc độ thĩat hơi nước thấp.
Triệu chứng thiếu, do ức chế sinh trưởng của đọt non và đầu rễ nên biểu hiện lá bắp dinh lại, lá mới khơng mở ra, rối lọai sinh lý của các bộ phận dự trử như thối quả cá chua, tiêu; vị đắng của táo, cháy rìa lá non, cháy đuơi lá rau diếp.
Trường hợp thừa Ca, thường khơng trực tiếp gây độc cho cây và các sinh vật khác, nhưng đất cĩ Ca cao cĩ thể ức chế sự hấp thu các cation dinh dưỡng khác, như gây ra triệu chứng thiếu K, Mg
1.3 Nguồn cung cấp Ca
- Chất hữu cơ. Ca trong dư thừa thực vật cĩ thể bị rửa trơi sau khi phân giải, phần lớn dư thừa thực vật được khĩang hĩa trong giai đọan đầu của quá trình phân giải chất hữu cơ.
- Phân chuồng, phân ủ, chất thải rắn sinh học, phần lớn Ca tồn tại dưới dạng hịa tan, dễ hữu dụng, nên rất dễ mất trước khi bĩn vào đất
- Ca trao đổi. Ca2+ là cation trao đổi, trao đổi cation là phản ứng quan trọng của Ca trong đất.
- Hịa tan các khĩang Ca. Sự hiện diện của các khĩang Ca trong đất rất khác nhau tùy lọai đất. Đất cĩ sa cấu thơ, hàm lượng Ca thấp hơn đất cĩ sa cấu mịn. Ca thấp trong đất phong hĩa mạnh, tầng đất mặt cĩ thể bị chua nếu hàm lượng Ca thấp
- Ca cao trên đất đá vơi, chủ yếu dạng Ca carbonates, và Gypsum (CaSO4) trong vùng khơ hạn
- Vơi và phân bĩn. Phần lớn Ca được bĩn vào đất để trung hịa độ chua của đất Nguồn vơi chính (CaCO3, CaMgCO3). Trong khi đĩ Gypsum dùng để cung cấp Ca nhưng khơng ảnh hưởng đến pH đất. Ngồi ra Ca cũng chứa trong các lọai phân bĩn khác như Superphosphates
1.4 Dạng Ca hấp thu bởi cây trồng.
Ca được rễ hấp thu dưới dạng cation hĩa trị 2, Ion Ca2+ . Ca2+ được hấp thu chỉ giới hạn vùng đầu rễ, vùng rễ non nơi mà các vách tế bào vỏ trong chưa bị suber hĩa. Ca phải vào trong mạch gỗ do vận chuyển xuyên qua màng tế bào bị giới hạn.
Rễ cần sinh trưởng liên tục, do nhu cầu hấp thu Ca phải liên tục.
Ca chuyển vị thơng qua mạch gỗ, nên cung cấp Ca thơng qua dịng chảy thĩat hơi rất quan trọng, sự di chuyển trong mạch liber bị hạn chế
1.5 Sự di chuyển của Ca đến rễ.
Ca2+ được cung cấp do rễ tiếp xúc trực tiếp và dịng chảy khối lượng, Ca2+ rất di động trong nhiều loại đất. Nồng độ Ca trong dung dịch đất: 30 -300 ppm. Thường cĩ sự tích lũy xung quanh rễ trong đất giàu Ca.