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, cốđịnh 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+ nhưđiều 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 phụđược giải phĩng hay các khĩang Fe hịa tan, bù đắp Fe vào dung dịch.
Dung dịch
re
ã
đất
Hình 5.1. phân tử chelate Fe (a), chelate Zn (b), và cơ chế hấp thu chelate vi lượng của rễ
1.3. Dinh dưỡng Fe và cây trồng.
Cây trồng khác nhau, khả năng hấp thu Fe khác nhau
Rễ các lọai cây hấp thu Fe hiệu quả thường thích ứng với nồng độ Fe trong dung dịch thấp.Cơ chế chính trong hấp thu hiệu quả Fe là cây trồng làm chua hĩa vùng rễ bằng cách giải phĩng H+, và giải phĩng các hợp chất tạo chelate, hay giải phĩng các tác nhân khử, các hợp chất Phenolic…làm tăng tốc độ hấp thu Fe. Ngồi ra cây trồng cĩ khả năng khử Fe3+ nhanh, cải thiện sự chuyển vị Fe từ rễ lên thân. Hoăc cây hình thành các tế bào chuyển giao, citrate và các acid hữu cơ khác
1.4 Triệu chứng thiếu Fe.
- Vàng lá do bĩn thừa vơi, nhưđậu nành hay đất cĩ pH cao, đất đá vơi, đất tiêu nước kém, thốt nước kém, hay đất cĩ bicarbonate cao và chất hữu cơ thấp.Thiếu các hợp chất tạo chelate là nguyên nhân quan trọng trong việc thiếu Fe. Triệu chứng thiếu Fe cũng cĩ thể do tương tác giữa các chất dinh dưỡng. Khi đất thừa Cu, Mn, Zn, Mo, P cĩ thể gây ra thiếu Fe. Hiệu quả gây chua bởi nitrite hĩa của phân NH4-N cĩ thể làm tăng khả năng hịa tan củ Fe.
1.5. Phân Fe
1. Phân chuồng và các nguồn phân hữu cơ khác, cung cấp yếu tố tạo chelate với Fe 2. Nguồn phân vơ cơ.
2.1. (FeSO4, FeO) 2.2.Fe chelates.
1.4. Quản lý Fe
Bĩn phân vào đất thường khơng hiệu quả. Do vấn đề là khả năng hữu dụng của Fe chứ khơng phải là hàm lượng tổng số. Nên để nâng cao hiệu quả nên phunqua lá, hoăc tiêm vào cây đối với cây ăn quả (Xử lý "đinh rỉ" )
Fe-sulfate hay chelate tổng hợp
2. Kẽm (Zn) 2.1.Zn trong cây.
Rễ hấp thu dưới dạng Zn2+ , vai trị chính của Zn là họat hĩa Enzyme, thành phần của cấu trúc và điều hịa cofactor, trao đổi chất Carbohydrate, tổng hợp Protein như tryptophan và các chất điều hịa sinh trưởng cây trồng Auxins (IAA).
Zn khơng chuyển vị trong cây dễ dàng. Triệu chứng thiếu Fe thường xảy ra đầu tiên nơi điểm sinh trưởng, lá non. Trên 1 số lọai cây, triệu chứng thiếu Zn cĩ thể xảy ra trên lá già bên dưới. Triệu chứng thiếu biểu hiện sự sinh trưởng cịi cọc, lĩng ngắn, dạng hoa thị, dạng cây bụi. Do thiếu IAA nên lá xanh sáng, vàng hay trắng.
Các lá bên trên của bắp cĩ sọc trắng.
Lá bên dưới đậu nành màu vàng, màu đồng xỉn. Lá dày, hẹp, nhỏ, cĩ đốm, rụng lá, biến dạng quả
2.2. Zn trong đất
Hàm lượng rất thấp trong nhiều lọai khĩang nguyên sinh và thứ sinh.
2.2.1. Zn trong dung dịch đất. Khả năng hịa tan của Zn được kiểm sĩat chủ yếu bới pH dung dịch đất và khả năng hấp phụ trên bề mặt các khĩang và chất hữu cơ
Nguồn Zn chính trong dung dịch đất là chelate-Zn.
Khả năng hịa tan của Zn và pH đất: Đất-Zn (khĩang zinc) + 2H+↔ Zn2+ Zn2+ hịa tan giảm 100 lần khi pH tăng 1 đơn vị
Tăng pH cũng tăng Zn hấp phụ
2.2.2. Hấp phụ Zn. Zn được hấp phụ trên bề mặt sét, Al- và Fe oxide, chất hữu cơ, và carbonate. Zn cĩ lực nối rất mạnh trong hấp phụ nên các phức hữu cơ cĩ thể làm tăng hoặc giảm khả năng hữu dụng của Zn. Zn được hấp phụ bởi chất hữu cơ khơng hịa tan sẽ làm giảm Zn trong dung dịch. Zn trong dung dịch chủ yếu dạng chelate hĩa
2.3. Sự di chuyển của Zn đến rễ.
Zn di chuyển chủ yếu bởi khuếch tán, chỉ 1 ít di chuyển do dịng chảy khối lượng.
Khuếch tán của chelate Zn là nguồn cung cung Zn quan trọng nhất do tăng hàm lượng Zn dạng hịa tan và tăng hàm lượng Zn di chuyển do khuêch tán và dịng chảy khối lượng
2.4. Trường hợp thiếu Zn.
Thường xảy ra trên đất cĩ pH cao, đất đá vơi. đất xĩi mịn, mất lớp đất mặt, tầng đất sâu nhiều sét/đá vơi. Đât cĩ sa cấu mịn, khả năng hấp phụ cao và điều kiện lạnh, ầm hoặc do tương tác giữa các chất dinh dưỡng như thừa Cu, Fe, Mn, và P cĩ thể gây ra thiếu Zn.
Dinh dưỡng Ammonium làm chua hĩa vùng rễ, tăng khả năng hữu dụng của Zn Các cây trồng nhạy cảm như bắp và đậu đỗ. Cây vụ trước cĩ nhu cầu Zn cao, bắp sẽ dễ bị thiếu Zn.
2.5. Phân Zn
Phân chuồng và các nguồn phân hữu cơ khác Chelate+ Zn
Nguồn vơ cơ
Zn-sulfate, ZnO. Bĩn vào đất cĩ thể cĩ hiệu quả, nhưng khơng cao so với phun lên lá.
Cây ăn quả trong giai đoạn cây con thiếu Zn sẽđược hồi phục nếu phun Zn. Chelated Zn. Cĩ thể bĩn vào đất hoặc phun qua lá, rất hiệu quả nhưng đắt. Bĩn theo hàng, thường hiệu quả hơn bĩn vãi đều trên mặt đất
3. Đồng (Cu)
3.1.Cu trong cây.
Rễ hấp thu dạng Cu2+, nhưng cũng cĩ thể hấp thu dạng phức hữu cơ. Vai trị chính của Cu là tham gia các phản ứng oxi hĩa-khử, thành phần của enzyme cytochrome oxidase, nhiều enzymes oxidase khác. Cần thiết cho quang hợp, hơ hấp, lignin hĩa, hình thành hạt phấn và thụ phấn
Cu khơng chuyển vị trong cây dễ dàng. Triệu chứng thiếu xảy ra trước ở điểm sinh trưởng, lá non. Các triệu chứng thiếu như lá non cĩ màu xanh sáng, xanh lục, vàng. Đuơi lá bị xoắn, khơ đuơi lá, lá rũ. Hình thành hạt và phát triển quả kém
3.2. Cu trong đất.
Hàm lượng rất thấp trong nhiều lọai khĩang nguyên sinh và thứ sinh.
3.2.1.Cu trong dung dịch đất. Khả năng hịa tan của Zn được kiểm sĩat chủ yếu bới pH dung dịch đất và khả năng hấp phụ trên bề mặt các khĩang và chất hữu cơ. Nguồn cung cấp Cu trong dung dịch chủ yếu là dạng phức hữu cơ (chelate).
Khả năng hịa tan của Cu và pH: Đất-Cu (khĩang Cu 2H+↔ Cu2+ Cu2+ hịa tan giảm 100 lần khi pH tăng 1 đơn vị.
Các phản ứng thủy phân Cu, khi pH <7, Cu2+ chiếm ưu thế, pH >7, CuOH+ chiếm ưu thế.
Tăng pH cũng tăng Cu hấp phụ
3.2.2. Hấp phụ Cu. Cu được hấp phụ trên bề mặt sét, Al- và Fe oxide, chất hữu cơ, và carbonate. Cu được hấp phụ trên các khĩang oxide và chất hữu cơ mạnh hơn bất kỳ nguyên tố vi lượng nào khác. Cu cĩ thể hấp phụ trong dạng trao đổi với bề mặt khĩang sét
Các phức hữu cơ cĩ thể làm tăng hoặc giảm khả năng hữu dụng của Cu. Cu được hấp phụ bởi chất hữu cơ khơng hịa tan sẽ làm giảm Cu trong dung dịch.
3.2.3.Chelate hĩa Cu trong dung dịch. 1 lượng lớn Cu cũng cĩ thể được giữ chặt hay đồng kết tủa trong cấu trúc của khĩang sét và oxide
3.3. Cu di chuyển đến rễ.
Cu di chuyển đến rễ do khuếch tán, nên chelate Cu là dạng quan trọng trong việc cung cấp Cu cho cây.
3.4. Các trường hợp thiếu Cu.
Rất phổ biến trên đất than bùn, do khả năng hấp phụ Cu của các chất hữu cơ khơng hịa tan rất cao. Thiếu Cu cũng cĩ thể xảy ra trên đất cĩ pH cao, rửa trơi mạnh, đất cát.
Ngồi ra, thiếu Cu cũng cĩ thể do nồng độ các ion Fe, Zn, và P.
3.5. Các cây trồng nhạy cảm với thiếu Cu
như ngũ cốc, carrot, hành củ.
3.6. Phân Cu
- Phân chuồng và các loai phân hữu cơ khác, tạo chelate Cu.
- Phân heo và các chất thải rắn sinh hoc cũng cĩ thể cung cấp 1 lượng lớn Cu. - Nguồn phân vơ cơ. Cu-sulfate là nguồn phổ biến nhất. Cĩ thể bĩn vào đất hoặc phun lên lá.
- Chelate Cu. Cĩ thể bĩn vào đất hoặc phun lên lá đều hiệu quả, nhưng giá đắt. Bĩn theo hàng cĩ thể làm tổn thương rễ.
4. Manganese (Mn)
4.1.Mn trong cây.
Rễ cây hấp thu dạng Mn2+, nhưng cũng cĩ thể hấp thu Mn dưới dạng phức hữu cơ.
Vai trị chính của Mn: tăng cường quang hợp, tham gia các phản ứng oxi hĩa khử (Mn2+ / Mn3+), khử carboxyl hĩa, các phản ứng thủy phân. Mn2+ cũng cĩ thể thay thế Mg2+ trong phosphoryl hĩa và 1 số phản ứng khác.
Mn khơng di chuyển dễ dàng trong cây. Khi thiếu Mn xãy ra trên các điểm sinh trưởng, lá non.
Các triệu chứng thiếu, thừa Mn: Vàng phần thịt lá non. Tương tự như thiếu Fe. Lá mất màu từng đốm. Khi thừa, Mn cĩ thể gây ngộ độc trên đất quá chua, hình thành các vịng đốm màu đen, nâu (MnO2) trên lá già. Khi thừa Mn cĩ thể gây ra triệu chứng thiếu Fe, Mg, Ca
4.2. Mn trong đất.
Mn được tìm thấy trong các khống nguyên sinh, khống sét, các oxide và hydroxides.
4.2.1.Mn trong dung dich đất.
Khả năng hịa tan của Mn được kiểm sốt bởi pH, điều kiện oxi hĩa khử, và sự hấp phụ trên bề mặt chất hữu cơ.
Một ít Mn2+được hấp phụ dưới dang trao đổi được trên bề mặt khống sét. Mn trong dung dịch chủ yếu là dạng chelate.
4.2.2.Khả năng hịa tan của Mn.
Mn trong dung dịch được kiểm sốt bởi khả năng hịa tan của MnO2. Khống này hịa tan mạnh ở pH và điện thế oxi hĩa khử thấp.
Trạng thái Mn2+ / Mn4+ trong đất. MnO + 4H+ + 2e- ↔ Mn2+ + 2H O
Vi sinh vật điều chỉnh trạng thái oxi hĩa khử.
Hịa tan Mn2+ giảm 100 lần khi pH tăng 1 đơn vị. Khi pH tăng cũng làm tăng khả năng hấp phụ Mn trên bề mặt chất hữu cơ.
4.3. Sự di chuyển của Mn đến rễ do khuếch tán
Một ít Mn hấp thụ trao đổi trên bề mặt khống sét.
Chelate Mn là dạng chính hịa tan trong dung dịch và di chuyển đến rễ.
4.4. Các trường hợp thiếu/thừa Mn.
Trên đất cĩ pH cao, đất đá vơi, đất cĩ khả năng đệm thấp nhưng bĩn vơi với liều lượng cao, cũng cĩ thể xảy ra trên đất cĩ hàm lượng chất hữu cơ cao. Hoặc do tương tác với các cation khác như Cu, Fe, và Zn trong dung dich cao.
Ảnh hưởng chua hĩa của phân NH4-N cĩ thể làm tăng khả năng hữu dụng của Mn.
Thời tiết khơ hạn cũng cĩ thể xảy ra thiếu Mn trên đất cĩ hàm lượng Mn thấp. Cây cĩ thể bị ngộ độc trên đất quá chua, bĩn vơi giải quyết được vấn đề này do giảm khả năng hịa tan của Mn..
4.5. Phân bĩn chứa Mn.
- Phân chuồng và các loại phân hữu cơ khác. Cung cấp tác nhân tạo chelate với Mn.
- Mn-sulfate là nguồn phổ biến nhất. Cĩ thể bĩn vào đất hay phun lên lá. Bĩn theo hàng hiệu quả hơn là bĩn vãi đều.
- Chelate Mn. Sử dụng phun quá lá, chelate bĩn vào đất thường khơng hiệu quả do
Fe hay Ca trong đất thay thế Mn trong chelate nên cĩ thể làm triệu chứng thiếu Mn nghiêm trọng hơn.
5. Boron (B)
5.1. B trong cây.
Rễ cây hâp thu B chủ yếu dưới dạng trung tính H3BO3. Vai trị chủ yếu của B là vận chuyển đường, tăng tính thấm của màng tế bào, thành phần của vách tế bào, nẩy mầm của hạt phấn, và phát triển ống phấn, kéo dài tế bào, phân chia tế bào…Phần lớn nhu cầu B là các ngoại bào như vách tế bào, hĩa gỗ, mach dẫn…tương tự như vai trị của Ca, nhưng B cĩ vai trị trong trao đổi chất.
B khơng di chuyển trong cây, khi thiếu sẽ xảy ra ở các điểm đang sinh trưởng, lá non. Do chỉ vân chuyển trong mạch mộc (thốt hơi nước) để phân bố B trong cây- tương tự như Ca. Triệu chứng thiếu B: dừng sinh trưởng mầm non, đầu rễ, vàng và
chất lá non nhất. Lá biến dạng, đốt ngắn. Thân và cuống lá dày, khơng thụ phấn, hạn chế hình thành hạt và phát triển quả.
Triệu chứng ngộ độc B. Giữa triệu chứng thiếu và ngộ đơc B là 1 khoảng rất hẹp, vàng đuơi và mép lá.
5.2 Bo trong đất.
Các nguồn cung cấp B:
- Tourmaline – là khống borosilicate chính trong đất.
- Chất hữu cơ –là thành phần của chất hữu cơ trong đất, và các phức B-hữu cơ. - B hấp phụ trên bề mặt khống oxide- Fe, -Al.
B trong dung dịch đất. H3BO3 là dạng chủ yếu trong dung dịch đất khi pH từ 5-9. Khả năng hịa tan của B chủ yếu được kiểm sốt bởi sự hấp phụ-giải phĩng của B trên bề mặt khống. pH dung dịch và hàm lượng sét, oxides và chất hữu cơ là các yếu tố quan trọng quyết định khả năng hữu dụng của B trong đất.
Khả năng hữu dụng và triệu chứng thiếu B. B hịa tan cao trên đất chua. B bị hấp