CHƯƠNG 7 CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG VÀ PHÂN BÓN VI LƯỢNG

BÀI 1: CÁC NGUYÊN TỐ DINH DƯỠNG VÀ PHÂN BÓN VI LƯỢNG

I. Các nguyên tố vi lượng trong đất

Cũng như với bất kỳ một chất dinh dưỡng cây trồng khác, khả năng hữu dụng đối với cây trồng của các nguyên tố vi lượng cũng chịu ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố của đất. Trong các yếu tố của đất, pH dung dịch đất và hàm lượng chất hữu cơ trong đất có tầm ảnh hưởng rất quan trọng đến khả năng hữu dụng của các chất dinh dưỡng nói chung và các nguyên tố vi lượng nói riêng. Các tiến trình có liên quan đến sự phong hóa các tinh khóang trong đất hay sự phân giải các dư thừa hữu cơ, và sự hấp thu các cation vi lượng của cây trồng được trình bày tổng quát trong hình sau. Trong đó các phức chất (hay chelate) dạng hòa tan được tiết ra từ rễ cây hoặc được hình thành từ quá trình phân giải các dư thừa hữu cơ, nên làm gia tăng tốc độ vận chuyển các nguyên tố vi lượng từ đất đến bề mặt rễ. Sự hiểu biết của chúng ta còn hạn chế về các tiến trình hấp thu dinh dưỡng của cây trồng, ví dụ như các phức chất bị phá vỡ và sự giải phóng nguyên tố vi lượng như thế nào ngay thời điểm chúng được rễ cây hấp thu. Ngoài ra, dòng chảy khối lượng và khuếch tán là động lực chính tạo nên sự di chuyển của các ion vi lượng từ dung dịch đất đến rễ cây trồng chúng ta cũng chưa thật sự hiểu rõ.

II Các nguyên tố dinh dưỡng vi lượng2.1 Sắt (Fe)

Fe chiếm khoảng 5 % vỏ quả đất và là nguyên tố có hàm lượng cao thứ 4 trong thạch quyển. Các khóang Fe nguyên sinh và thứ sinh thường hiện diện trong đất là olivene [(Mg,Fe)2SiO4], pyrite (FeS), siderite (FeCO3), hematite (Fe2O3), goethite (FeOOH), magnetite (Fe2O4), và limonite [FeO(OH).nH2O + Fe2O3.nH2O. Hàm lượng Fe trong đất rất biến thiên, có thể tập trung với hàm lượng rất cao hoặc với một hàm lượng rất thấp trong quá trình phát triển của đất; nồng độ Fe trong đất biến động từ 0,7 – 55 %. Phần lớn Fe trong đất hiện diện trong các khóang nguyên sinh, khoáng sét, các khoáng oxides, và hydroxides.

Sự thiếu Fe trong cây trồng đã xảy ra nhiều nơi trên thế giới. Sự thiếu Fe thường xảy ra đối với các loại cây mẫn cảm với sự thiếu Fe trồng trên đất có pH cao. Sự thiếu Fe cũng thường xảy ra trên các loại cây ăn quả trồng trên đất kiềm có hàm lượng Ca cao, trên cả đất cát, hay hữu cơ. Sự thiếu Fe cũng xảy ra trên một số loại đất có hàm lượng Mn hữu dụng cao.

2.1.1 Các dạng Fe trong đất

Fe hiện diện dưới 4 dạng chính trong đất: (1) Fe trong các khoáng nguyên sinh và thứ sinh, (2) Fe hấp phụ bề mặt, (3) Fe hữu cơ, và Fe trong dung dịch. Chu trình của Fe trong đất tương tự với chu kỳ các nguyên tố vi lượng khác trong đất và sẽ được trình bày trong bài này. Nghiên cứu các mối quan hệ và động thái giữa các dạng này là điều rất cần thiết để có biện pháp quản lý nhằm hạn chế sự thiếu Fe trong cây trồng trên các loại đất thiếu Fe.

a. Fe trong dung dịch đấtFe hiện diện trong dung dịch đất chủ yếu là dạng Fe(OH)2

+, mặc dù các dạng Fe thủy phân khác cũng góp phần đáng kể vào tổng lượng Fe trong dung dịch đất. So với các cation khác trong đất, nồng độ Fe trong dung dịch đất rất thấp. Trên các loại đất oxi hóa (thoáng khí

1

cao), tiêu nước tốt, nồng độ Fe2+ thấp hơn so với Fe3+ trong dung dịch đất. Phương trình sau đây diễn tả mối quan hệ phụ thuộc vào pH đối với Fe3+:

Fe(OH)3(đất) + 3H+ Fe3+ + 3H2O

Khi pH tăng 1 đơn vị, nồng độ Fe3+ giảm 1.000 lần. Nhưng nồng độ Fe2+ chỉ giảm 100 lần khi tăng 1 đơn vị pH, tương tự tính chất của các cation kim loại hóa trị 2 khác.

Khả năng hòa tan của các khóang Fe trong đất rất chậm, khoảng 10-6 đến 10-24 Mole Fe3+ trong dung dịch, khả năng hòa tan phụ thuộc rất lớn vào pH. Khoáng được gọi là “Fe trong đất” tiêu biểu là một kết tủa Fe(OH)3 vô định hình, có thể đây là hợp chất chính kiểm soát nồng độ Fe trong dung dịch của hầu hết các loại đất.

Các quan hệ giữa các dạng khác nhau của các nguyên tố vi lượng Fe, Zn, Cu, và Mn trong đất. Phản ứng 1 và 2: sự hấp thu và thải ra của thực vật; phản ứng 3 và 4: sự hấp phụ và giải phóng bề mặt; phản ứng 5 và 6: sự kết tủa và hòa tan; và phản ứng 7 và 8: sự khóang hóa và hấp thu sinh học. Tất cả các quá trình này tương tác với nhau để kiểm soát nồng độ Fe, Zn, Cu, và Mn trong dung dịch đất.

Các phản ứng oxi hóa khử, thường dẫn đến sự thay đổi hàm lượng O2 trong đất, và ảnh hưởng rất lớn đến hàm lượng Fe hòa tan trong dung dịch đất. Dạng Fe3+ không hòa tan chiếm ưu thế trong đất thóat thủy tốt, ngược lại hàm lượng Fe2+ hòa tan tăng khi đất bị ngập nước. Thông thường khi trị số redox giảm, khả năng hòa tan của Fe2+ sẽ tăng (tăng 10 lần khi giảm 1 đơn vị pe + pH), pe + pH là 1 thuật ngữ dùng để định lượng hóa tình trạng oxi hóa khử của đất.

Trong phạm vi pH bình thường của đất, tổng hàm lượng Fe trong dung dịch thường không đáp ứng đủ nhu cầu Fe của cây trồng, ngay cả trên đất chua là loại đất ít xảy ra sự thiếu Fe hơn so với đất có pH cao và đất đá vôi. Nhưng cần nhớ là trong đất luôn có các cơ chế khác làm tăng sự hữu dụng của Fe đối với cây trồng; nếu không có các cơ chế này cây trồng sẽ bị thiếu Fe trên hầu hết các loại đất.

b. Các chelatesĐộng thái của chelate

Nhiều hợp chất hữu cơ tự nhiên hiện diện trong đất, hay các hợp chất tổng hợp nhân tạo được bón vào đất có khả năng tạo phức hay tạo chelate với Fe và các nguyên tố vi lượng

2

Sự hấp thu dinh dưỡng của cây trồng

Chất hữu cơ và vi sinh vật

Trao đổi và hấp thụ bề mặt

Các khoáng và kết tủa

Dung dịch đất

7

6 5

4

3

21

8

kim loại khác. Nồng độ Fe trong dung dịch và hàm lượng Fe được vận chuyển đến rễ bằng dòng chảy khối lượng và khuếch tán có thể gia tăng đáng kể thông qua sự tạo phức của Fe với các hợp chất tạo chelate hữu cơ tự nhiên trong đất. Tốc độ khuếch tán của Fe đến rễ cây cao lương gia tăng do nồng độ Fe hòa tan cao.

Chelate là từ có nguồn gốc tiếng Hy lạp, có nghĩa là bám vào. Chelate là các hợp chất hữu cơ hòa tan tạo nối hóa học với các kim loại như Fe, Zn, Cu, và Mn, làm tăng khả năng hòa tan và di chuyển nên làm tăng khả năng cung cấp các nguyên tố kim loại cho rễ cây trồng. Các chelate hữu cơ tự nhiên là sản phẩm của các hoạt động vi sinh vật và sự phân giải chất hữu cơ và các dư thừa thực vật trong đất . Các chất được tiết ra từ rễ thực vật cũng có khả năng tạo phức với các nguyên tố vi lượng.

Có một hàm lượng đáng kể các phức Fe hữu cơ có thể được luân chuyển thông qua dư thừa thực vật, Fe trong dư thừa này sẽ kéo dài sự hữu dụng cho cây trồng về sau. Rất nhiều chelate hữu cơ tự nhiên chưa được xác định, tuy nhiên các hợp chất như citric và oxalic acids được xác định là có tính chất của 1 chelate.

Động thái của chelate làm tăng khả năng hòa tan và vận chuyển của các nguyên tố vi lượng được giải thích như sau: trong thời điểm rễ đang hấp thu, nồng độ của chelate Fe hay của các nguyên tố vi lượng khác trong dung dịch luôn cao hơn nồng độ của chúng tại bề mặt rễ; vì vậy chelate Fe sẽ được khuếch tán đến bề mặt rễ do chênh lệch nồng độ. Ở bề mặt rễ, nối hóa học của chelate được phá vỡ hay Fe3+ sẽ phân ly từ các chelate do một cơ chế nào đó chúng ta chưa hiểu rõ. Sau khi Fe phân ly từ chelate, thành phần hữu cơ sẽ trở nên “tự do” (chúng ta sẽ gọi là chelate tự do) và sẽ khuếch tán trở lại vào dung dịch đất cũng do sự chênh lệch về nồng độ (nồng độ chelate tự do gần rễ > chelate tự do trong dung dịch đất). Các chelate tự do sau đó sẽ lại tạo phức với các ion Fe khác trong dung dịch. Khi nồng độ Fe3+

không tạo chelate trong dung dịch giảm do sự tạo chelate, Fe sẽ được giải phóng từ các bề mặt khoáng nguyên sinh, thứ sinh hay do khoáng sét phân ly để tái cung cấp Fe cho dung dịch. Chu trình chelate-vi lượng là một cơ chế cực kỳ quan trọng trong đất góp phần rất lớn tạo nên sự hữu dụng của Fe và các nguyên tố vi lượng khác đối với cây trồng.Tính ổn định của chelate tổng hợp

Trong đất, các chelate tổng hợp khi được bón vào sẽ có tính chất tương tự như các chelate hữu cơ tự nhiên, và các chelate tổng hợp được dùng sản xuất phân bón vi lượng và phân tích các nguyên tố vi lượng trong đất. Vì vậy, việc nghiên cứu tính chất hóa học của chelate là việc rất quan trọng để quản lý tốt các nguyên tố vi lượng trong đất. Các chelate quan trọng dùng trong nông nghiệp được liệt kê trong bảng sau. Sự lựa chọn chelate nào để làm phân bón hay phân tích đất phụ thuộc vào (1) loại nguyên tố vi lượng và (2) tính bền của các chelate trong đất.

Khi một chelate tổng hợp hay tự nhiên được bón vào đất, chúng nhanh chóng tạo phức với các cation hiện diện trong dung dịch đất. Ví dụ, 2 acid hữu cơ tự nhiên là citric và oxalic acid, sẽ tạo phức với Al3+ ở pH thấp, nhưng khi pH tăng lên > 5 - 6, Ca2+ và/hay Mg2+ sẽ được tạo phức dễ dàng hơn so với Al3+. Chú ý là citric acid không có hiệu quả trong sự tạo phức với Fe trong dung dịch. DTPA và EDTA dễ dàng tạo chelate với Fe ở pH<7 và pH<6,5 tương ứng, ngược lại khi pH lớn hơn các giá trị này, Ca sẽ thay thế Fe trong cả hai chelate trên. Vì vậy, trên đất đá vôi và đất trung tính, Ca sẽ chiếm ưu thế trong các chelate tổng hợp ngoại trừ đối với EDDHA. Chelate EDDHA có cường độ tạo phức rất mạnh với Fe và bền vững trong một phạm vi pH rộng. Từ kết quả này, nên Fe-EDDHA được dùng tạo chelate với Fe và làm phân bón Fe phổ biến do ái lực của EDDHA đối với Fe rất mạnh. Ví dụ, khi bón Fe-EDTA, Fe-DTPA, và Fe-EDDHA vào đất, chelate EDDHA cung cấp Fe cho cây nhiều hơn các chelate khác.

3

Bảng 7.1 Công thức hóa học của 1 số chelate tự nhiên và tổng hợp phổ biến

Các chelate phổ biến Công thức Viết tắtEthylenediaminetetraacetic acid C10H16O8N2 EDTADiethylenetriaminepentaacetic acid C14H23O10N3 DTPACyclohexanediaminetetraacetic acid C14H22O8N2 CDTAEthylenediaminedi-o-hydroxyphenlyacetic acid C18H20O6N2 EDDHAHydroxyethylenediaminetriacetic acid C10H18O7N2 HEDTANitrilotriacetic acid C6H9O6N NTAEthylene glycol bis(2-aminoethyl ether)tetraacetic acid

C14H24O10N2 EGTA

Citric acid C6H8O7 CITOxalic acid C2H2O4 OXPyrophosphoric acid H4P2O7 P2O7

Triphosphoric acid H5P3O10 P3O10

2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của Fe

Nguyên nhân gây ra sự thiếu Fe của cây trồng trước tiên có liên quan đến Fe tổng số trong đất thấp. Như đã thảo luận, do khả năng hòa tan các khoáng Fe trong đất thấp dẫn đến nồng độ Fe trong dung dịch rất thấp.

pH đất, Bicarbonate và Carbonate trong đấtSự thiếu Fe thường gặp trên đất đá vôi và đất có pH cao trong vùng khô hạn, nhưng

cũng có thể xảy ra trên đất chua có hàm lượng Fe tổng số thấp. Nước tưới có chứa bicarbonate HCO3

- cũng có thể làm gia tăng sự thiếu Fe, có thể là do có sự tích lũy HCO3- làm pH cao. pH

của hầu hết các loại đất có chứa CaCO3 thường nằm trong khoảng 7,3 - 8,5, trùng hợp với tỉ lệ thiếu Fe lớn nhất và khả năng hòa tan của Fe trong đất thấp nhất. Ion bicarbonate cũng có thể được hình thành trên đất đá vôi do phản ứng sau:

CaCO3 + CO2 + H2O Ca2+ + 2HCO3-

Mặc dù chỉ có sự hiện diện của vôi không đủ yếu tố để gây ra sự thiếu Fe, nhưng sự tương tác của chúng với một số điều kiện môi trường lại có quan hệ với sự thiếu Fe.Ảnh hưởng của nước và độ thoáng khí

Phản ứng nêu trên sẽ gia tăng do sự tích lũy CO2 trong các loại đất ngập nước hay thoát thủy kém. Nên đất đá vôi, có cấu trúc nặng, và bị nén chặt sẽ có tiềm năng thiếu Fe cao. Bệnh vàng lá do thiếu Fe thường đi đôi với thời tiết lạnh, mưa, ẩm độ đất cao và độ thoáng khí của đất kém.

Trong trường hợp đất ngập nước nhưng không có sự hình thành HCO3-, khả năng hữu

dụng của Fe có thể được cải thiện do sự gia tăng nồng độ Fe2+ khi đất bị ngập nước. Trong thực tế đất phát triển trên đá basalt có thể hình thành nồng độ Fe2+ rất cao, đến mức độ gây độc trong dung dịch đất.

Mặc dù sự thiếu Fe do bón vôi với liều lượng cao thường xảy ra trên đất ẩm ướt, nhưng đất đá vôi vùng bán khô hạn có hàm lượng chất hữu cơ thấp cũng thường có lượng Fe hữu dụng cho cây thấp. Đặc biệt điều này thường xảy ra trên các phần đất bị xói mòn nơi lớp đất giàu hữu cơ đã bị mất đi, phơi bày tầng đất đá vôi ra ngoài. Xây dựng bờ, kênh trên đồng ruộng cũng có thể phơi bày lên trên mặt tầng đất đá vôi bên dưới có hàm lượng Fe thấp.

4

Chất hữu cơ Đất thoát thủy tốt khi bón chất hữu cơ có thể cải thiện khả năng hữu dụng của Fe. Các

chất hữu cơ như phân chuồng có thể cung cấp các chất tạo chelate giúp duy trì khả năng hòa tan của các nguyên tố vi lượng. Bón phân hữu cơ cho đất có sa cấu mịn sẽ được cải thiện cấu trúc đồng thời làm gia tăng khả năng hữu dụng của Fe do độ thoáng khí của đất được cải thiện tốt hơn. Tuy nhiên, khi bón phân hữu cơ có thể trở nên bất lợi do nồng độ CO2 cao và kết hợp với HCO3

- được hình thành do sự hoạt động mạnh của vi sinh vật.Sự hiện diện của chất hữu cơ có thể làm tăng khả năng hòa tan của Fe2+ trong đất ngập

nước. Tốc độ khử Fe tăng rất nhanh do bón các chất hữu cơ, thời gian ngập nước càng kéo dài hàm lượng Fe hòa tan và trao đổi càng tăng.

Sự tương tác với các chất dinh dưỡng khácCác cation kim loại có thể đối kháng với Fe, gây ra sự thiếu Fe trên cây trồng. Sự

thiếu Fe có thể xảy ra do sự tích lũy Cu sau khi bón nhiều phân có chứa Cu. Dứa ở Hawaii có biểu hiện vàng lá do thiếu Fe khi trồng trên đất có hàm lượng Mn cao, và các cây khác trồng trên đất hình thành từ đá serpentine cũng có biểu hiện thiếu Fe do thừa Ni. Sự thiếu Fe trên đậu nành cũng xảy ra do tỉ lệ Fe/(Cu+Mn) trong cây thấp. Ngoài sự thiếu Fe do thừa Cu, Mn, Zn, và Mo, sự thiếu Fe cũng có thể do P cao trong 1 số cây trồng, hiện tượng này có thể có quan hệ đến sự kết tủa của các khoáng Fe-P, vì vậy cây trồng cũng có thể chịu được đất có hàm lượng Fe thấp khi hàm lượng P cũng thấp.

Cây trồng được cung cấp với NO3- có thể dễ xảy ra thiếu Fe so với cây dinh dưỡng

bằng NH4+. Vì một anion có tính chua mạnh như NO3

- được hấp thu và được thay thế bằng 1 acid yếu (HCO3

-), nên pH vùng rễ tăng, đặc biệt là đối với đất có tính đệm thấp, và làm giảm sự hữu dụng của Fe. Vì vậy, khả năng hòa tan và hữu dụng của Fe được sẽ gia tăng do độ chua hình thành khi cây trồng hấp thu NH4

+.

Sự thiếu K hay Zn có thể ảnh hưởng đến sự vận chuyển Fe bên trong cây. Khi thiếu 1 trong 2 yếu tố dinh dưỡng này sẽ gây ra sự tích lũy Fe trong thân bắp.Các yếu tố cây trồng

Mặc dù có sự khuếch tán của cả hai dạng Fe2+ và Fe3+ từ đất đến rễ cây, nhưng Fe3+ thường bị khử thành Fe2+ trước khi được rễ cây hấp thu. Khả năng hấp thu Fe khác nhau tùy thuộc vào giống cây trồng. Một số cây có thể nằm trong nhiều cấp phân loại do sự khác nhau của đất, điều kiện sinh trưởng, và khả năng đáp ứng khác nhau của các giống. Vì vậy nên chọn các giống sử dụng Fe hữu hiệu để trồng trên các loại đất thường xảy ra hiện tượng thiếu Fe.

2.1.3 Phân tích Fe trong đấtỨng dụng các quan hệ giữa chelate-nguyên tố vi lượng và tính bền vững của chelate

để phân tích các nguyên tố vi lượng trong đất. Khi EDDHA được bón vào đất, 100% EDDHA sẽ tạo phức với Fe phạm vi pH khá rộng của đất. Vì vậy, EDDHA là một chất dùng để trích Fe tốt; tuy nhiên, do Fe-EDDHA có tính rất bền nên rất ít các nguyên tố vi lượng khác có cơ hội tạo phức được với EDDHA. Mặc dù Fe-DTPA không bền như Fe-EDDHA, nhưng các nguyên tố vi lượng khác (như Zn và Cu) lại khá bền với DTPA, đặc biệt ở pH>7

Nghiên cứu về tính bền của chelate trong đất sẽ cung cấp 1 cơ sở để phát triển việc phân tích Fe, Zn, Cu, và Mn với DTPA, đây là phương pháp dùng phổ biến trong hầu hết các phòng phân tích. Sự tương quan giữa kết quả phân tích đất được trích bằng DTPA với sự sinh trưởng của cây trồng đã được thiết lập, và việc đánh giá tổng quát của các nguyên tố vi lượng được trích bằng DTPA cũng được thiết lập. Trước khi phát hiện các chelate, phần lớn việc phân tích vi lượng trong đất dùng 1 dịch trích acid, thường là HCl. Mặc dù một số phòng thí nghiệm vẫn còn sử dụng dịch trích là acid, nhưng DTPA vẫn được ưa chuộng và phổ biến hơn.

5

Bảng 7.2 Tính mẫn cảm của cây trồng đối với đất có hàm lượng Fe thấp

Mẫn cảm Chống chịu trung bình Chống chịuDây tây Alfalfa Alfalfa

Cam quít Lúa mạch Luá mạchCác loại đậu Bắp Bắp

Lanh Bông vải Bông vảiCao lương lấy lá Các loại đậu LanhCác cây ăn quả Các loại peas Họ hòa thảo

Nho Rau ăn lá Yến mạchCao lương hạt Lanh Kê

Bạc hà Cây ăn quả Khoai tâyHoa kiểng Cao lương hạt Lúa gạoĐậu phộng Họ hòa thảo Đậu nànhĐậu nành Yến mạch Củ cải đườngRau cải Hoa kiểng Lúa mì

Lúa gạoĐậu nànhRau cảiLúa mì

Khả năng hấp thu và vận chuyển Fe do đặc tính di truyền của cây. Rễ của những cây hấp thu Fe hữu hiệu có thể tiết ra 1 số chất làm thay đổi môi trường để cải thiện khả năng hữu dụng và sự hấp thu Fe. Một số phản ứng sinh hóa và trao đổi làm tăng sự hấp thu hữu hiệu Fe của cây trồng để chống chịu được và thích ứng với sự thiếu Fe như sau:

Tiết các ion H+ từ rễ.Tiết các hợp chất khử hay chất tạo chelate từ rễ.Tăng tốc độ khử Fe3+ thành Fe2+ ở rễ .Tăng các acid hữu cơ, đặc biệt là citrate trong nhựa rễ.Vận chuyển nhanh Fe từ rễ lên các bộ phận bên trên.P tích lũy trong rễ và thân thấp, ngay cả khi có sự hiện diện của P với nồng độ cao

trong môi trường sinh trưởng.

2.1.4 Các loại phân Fe và sử dụng

Bệnh vàng lá do thiếu Fe là một trong những bệnh thiếu dinh dưỡng vi lượng khó trị nhất trên đồng ruộng. Một số chất có chứa Fe được dùng phổ biến để xử lý trong trường hợp thiếu Fe. Bón trực tiếp phân Fe vào đất thường không hiệu quả do sự kết tủa quá nhanh của phân bón thành Fe(OH)3 không hòa tan. Ví dụ, khi FeSO4.7H2O và Fe-EDDHA được bón vào đất, chỉ có 20 % FeSO4.7H2O được trích ra được với DTPA sau một tuần, so với 70 % FeEDDHA sau 7 tuần và 26 % sau 14 tuần.

Bảng 7.3 Fe, Zn, Cu, và Mn trích bằng DTPA

Mức độ Fe(ppm) Zn(ppm) Mn(ppm) Cu(ppm)Thấp (thiếu) 0 - 2,5 0 - 0,5 < 1,0 < 0,2

Ngưỡng thiếu 2,6 - 4,5 0,6 - 1,0 - -Cao (đủ) >4,5 > 1,0 > 1,0 > 0,2

6

Chữa trị sự thiếu Fe chủ yếu được thực hiện bằng cách phun dung dịch có chứa Fe lên lá. Phun dung dịch 2 % FeSO4 thường đủ cho trường hợp thiếu Fe nhẹ. Tuy nhiên, cần phun nhiều lần cách nhau 7-14 ngày trong trường hợp cây bị thiếu Fe nghiêm trọng. Tiêm trực tiếp các muối Fe vào thân các cây ăn quả rất có hiệu quả để chữa trị bệnh vàng lá do thiếu Fe. Có thể tiêm ở 200psi (1 psi = 0,069 bar) từ 0,5-2 lít cho một cây ăn quả với 1-2 % dung dịch FeSO4.

Ngoại trừ FeSO4, phần lớn phân bón có chứa Fe là các chelate. Các chất này đều hòa tan trong nước và có thể bón vào đất hay phun lên lá. Các chelate Fe được sản xuất dưới dạng có tác dụng bảo vệ hạn chế các phản ứng tạo Fe(OH)3 không hòa tan trong đất.

Bảng 7.4 Các nguồn phân Fe

Nguồn Công thức % Fe (gần đúng)Ferrous sulfate FeSO4.7H2O 19Ferric sulfate Fe2(SO)4.4H2O 23Ferrous oxide FeO 77Ferric oxide Fe2O3 69Ferrous ammonium phosphate

Fe(NH4)PO4.H2

O29

Ferrous ammonium sulfate (NH4)2SO4.FeSO4.6H2O

14

Iron ammonium polyphosphate

Fe(NH4)HP2O7 22

Các chelate Fe NaFeEDTA 5-14NaFeHEDTA 5-9NaFeEDDHA 6NaFeDTPA 10

Chất hữu cơ tự nhiên 5-10

Vì Fe-EDDHA là hợp chất bền nhất trong số các chelate Fe, nên rất được ưa chuộng để dùng làm phân bón, nhưng Fe-DTPA cũng được sử dụng, đặc biệt là trên đất chua. Nhưng các chelate Fe rất đắt tiền nếu dùng bón vào đất, do đó chỉ nên dùng bón cho các cây trồng có giá trị kinh tế cao.

Sự hóa chua cục bộ của một phần vùng rễ có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của việc chữa trị bệnh thiếu Fe. Một số loại phân bón có chứa S, như So, ammonium thiosulfate, sulfuric acid, ammonium bisulfite, sulfur dioxide, và ammonium polysulfide, khi bón sẽ làm giảm pH đất và làm tăng nồng độ Fe trong dung dịch.

Sự tạo phức với các loại phân polyphosphate cũng làm tăng khả năng hữu dụng của cả hai dạng SO4

2- và chelate Fe, nhưng mức độ hữu hiệu của Fe-EDDHA cao hơn FeSO4 ở cùng liều lượng Fe chứa trong phân.

2.2 Kẽm (Zn)

2.2.1 Hàm lượng Zn trong đất Nồng độ Zn trong thạch quyển trung bình khoảng 80ppm, và trong đất biến thiên từ

10-300ppm, trung bình là 50ppm. Hàm lượng Zn trong đá magma khoảng 70ppm, trong các đá trầm tích hàm lượng Zn trong đá phiến sét (shale) nhiều hơn (95ppm) so với đá vôi (limestone)(20ppm). Franklenite (ZnFe2O4), smithsonite (ZnCO3), và willemite (Zn2SiO4) là các khoáng phổ biến có chứa Zn. Khả năng hòa tan của các khoáng Zn tương tự khả năng hòa tan của Zn trong đất.

7

Sự thiếu Zn xảy ra trên cây trồng rất phổ biến trên nhiều loại đất trên thế giới, đặc biệt là đối với lúa cạn ở châu Á. Đất thường thiếu Zn là đất cát chua có hàm lượng Zn tổng số thấp; các loại đất trung tính, kiềm hay đất đá vôi; đất có sa cấu mịn; đất có P hữu dụng cao; một số đất hữu cơ; và các tầng bên dưới của đất bị phơi bày lên trên mặt do xói mòn hay do đào đấp.

2.2.2 Các dạng Zn trong đất Các dạng Zn trong đất bao gồm: Zn2+ trong dung dịch; Zn2+ hấp phụ trên bề mặt các

khoáng sét; chất hữu cơ, carbonate, và các khoáng oxides; các phức Zn2+ nguyên sinh; và Zn2+

thay thế Mg trong các mạng lưới tinh thể của các khoáng sét. Sự định danh các thành phần này rất khó, do hàm lượng Zn trong đất quá thấp; tuy nhiên, các mối quan hệ và chu kỳ của các dạng Zn này trong đất tương tự với các mối quan hệ và chu kỳ của Fe.Zn trong dung dịch đất

Hàm lượng Zn trong dung dịch đất rất thấp, khoảng 2-70 ppb, trong đó có hơn ½ lượng Zn2+ trong dung dịch được tạo phức với chất hữu cơ. Một số dạng thủy phân của Zn hiện diện trong dung dịch với dạng ion Zn2+ chiếm ưu thế ở pH < 7,7. Nếu pH > 7.7, ZnOH+ trở nên dạng chiếm ưu thế, cộng với một hàm lượng nhỏ Zn(OH)2

o khi pH > 9,1. Khả năng hòa tan của Zn phụ thuộc rất lớn vào pH và khả năng hòa tan giảm 100 lần khi tăng 1 đơn vị pH. Mối quan hệ này được trình bày theo công thức sau:

ĐấtZn + 2H+ Zn2+.

Trong phạm vi pH từ 5 - 7, khi tăng 1 đơn vị pH nồng độ Zn trong dung dịch giảm 30 lần.

Khuếch tán là cơ chế chủ yếu vận chuyển Zn đến rễ cây trồng. Các chất tạo phức hay chelate do rễ tiết ra/ hay do sự phân giải chất hữu cơ sẽ làm tăng khả năng khuếch tán Zn đến rễ. Khả năng khuếch tán của Zn được chelate hóa thường lớn hơn so với các dạng Zn khác.

2.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của ZnKhả năng hữu dụng của Zn2+ đối với cây trồng được quyết định bởi các yếu tố như pH,

sự hấp phụ trên bề mặt khoáng sét, chất hữu cơ, carbonate, và các khoáng oxides; sự tạo phức bởi chất hữu cơ; sự tương tác với các chất dinh dưỡng khác, và các điều kiện khí hậu.

pH đấtKhả năng hữu dụng của Zn2+ giảm khi pH tăng. Hầu hết sự thiếu Zn2+ do pH thường

xảy ra trên đất trung tính và đất đá vôi, nhưng không phải tất cả đất này đều biểu hiện sự thiếu Zn do có sự gia tăng khả năng hữu dụng từ sự chelate Zn2+.

Ở pH cao, Zn kết tủa thành các dạng Zn trong đất, ZnFe2O4, và/hay ZnSiO4 vô định hình, không hòa tan làm giảm hàm lượng Zn2+ trong đất. Bón vôi trên đất chua, đặc biệt là đất có hàm lượng Zn thấp, sẽ làm giảm sự hấp thu Zn của cây trồng, do pH cao làm giảm khả năng hòa tan của Zn2+. Sự hấp phụ Zn trên bề mặt của CaCO3 cũng có thể làm giảm Zn2+ trong dung dịch. Sự hấp phụ Zn2+ bởi các khoáng sét, các oxide Al, Fe, chất hữu cơ và CaCO3 gia tăng khi pH tăng.Sự hấp phụ Zn

Cơ chế hấp phụ Zn2+ trên bề mặt oxide được giải thích như sau:Sự hấp phụ được xem như là một sự giãn rộng bề mặt oxide dẫn đến sự giữ chặt Zn 2+

riêng biệt hay không thuận nghịch. Sự hấp phụ không chuyên biệt của Zn2+ cũng có thể xảy ra ở những vị trí Zn2+ được giữ với một lực yếu hơn và có thể được thay thế bởi các cations khác như Ca2+ và Mg2+.

8

Sự hấp phụ Zn2+ bởi các khoáng bentonite, illite, và kaolinite có quan hệ trực tiếp đến CEC của sét. Zn nối thuận nghịch bởi các khoáng sét có thể trao đổi được và vì thế nên có thể được phóng thích vào dung dịch.

Sự hấp phụ Zn do carbonate sẽ làm giảm một phần khả năng hữu dụng của Zn2+ trên đất đá vôi. Phân tích đường cong hấp phụ Zn2+ cho thấy hàm lượng CaCO3 là yếu tố chính tạo ra sự hấp phụ Zn. Mặc dù ZnCO3 bị kết tủa ở nồng độ Zn2+ cao, nhưng khả năng hữu dụng của Zn đối với cây trồng có thể sẽ không quá nghiêm trọng do khả năng hòa tan của ZnCO3rất cao trong đất.

Zn bị hấp phụ mạnh bởi khoáng magnesite (MgCO3), với mức độ trung bình ở khoáng dolomite [CaMg(CO3)2], và thấp nhất là khoáng calcite (CaCO3). Trong magnesite và dolomite, có thể là Zn bị hấp phụ vào các bề mặt tinh thể ở các vị trí trong mạng lưới được chiếm giữ bởi các nguyên tử Mg.

Chất hữu cơCác dạng Zn2+ ổn định khi tạo phức với các thành phần chất hữu cơ trong đất. Acid humic

và fulvic là các thành phần hấp phụ Zn chủ yếu. Có 3 loại phản ứng của chất hữu cơ với Zn và các nguyên tố vi lượng khác được nhận biết:

Sự cố định do các hợp chất có trọng lượng phân tử cao như lignin.Hòa tan hóa và di động hóa do các acid và base có chuỗi ngắn.Sự tạo phức do các chất hữu cơ ban đầu hòa tan nhưng sau đó hình thành các muối không

hòa tan.

Tác động của chất hữu cơ đến Zn2+ phụ thuộc vào các tính chất và hàm lượng của các chất hữu cơ có liên quan. Khi các phản ứng 1 và/hay 3 chiếm ưu thế, khả năng hữu dụng của Zn sẽ bị giảm; điều này xảy ra trong các đất than bùn và đất mùn gley hóa thiếu Zn. Ngược lại, sự hình thành các hợp chất chelate Zn hòa tan sẽ làm tăng khả năng hữu dụng do Zn2+ được giữ trong dung dịch. Các chất hiện diện trong chất hữu cơ hay bắt nguồn từ các chất hữu cơ mới được bón vào đất đều có khả năng tạo chelate với Zn2+; tuy nhiên, sự gia tăng Zn2+ trong dung dịch không phải luôn luôn gia tăng sự hấp thu Zn bởi cây trồng.

Sự tương tác với các chất dinh dưỡng khác Các cations kim loại khác như Cu2+, Fe2+, và Mn2+, làm ức chế sự hấp thu Zn2+, có thể

là do sự cạnh tranh chất mang.

PhosphorusHàm lượng P hữu dụng cao có thể gây ra sự thiếu Zn, phổ biến trong các đất có hàm

lượng Zn ở ngưỡng thiếu. Khi cây trồng bị thiếu Zn, khả năng điều chỉnh sự tích lũy P suy giảm nghiệm trọng. Hậu quả là P hấp thu bởi rễ và vận chuyển đến thân với lượng thừa sẽ trở nên độc đối với cây và hình thành các triệu chứng tương tự triệu chứng thiếu Zn, mặc dù nồng độ Zn trong thân lá vẫn ở mức độ đầy đủ.

Ảnh hưởng của P hữu dụng cao trong đất đến sự hấp thu Zn của nấm vùng rễ cũng có thể là yếu tố gây nên sự thiếu Zn cho cây trồng. Nấm vùng rễ làm tăng sự hấp thu các nguyên tố vi lượng đối với nhiều loại cây, bón phân P có thể làm giảm sự hấp thu Zn của bắp và đậu nành.

Mặc dù Zn được giữ trong đất do các phản ứng kết hợp giữa Zn-P, nhưng phản ứng hình thành Zn3(PO4)2.4H2O không phải là nguyên nhân chính gây ra sự thiếu Zn vì khả năng hòa tan của Zn3(PO4)2.4H2O khá cao nên sẽ dễ dàng cung cấp Zn cho cây.

9

Sulfate và NitrogenDo có tính di động cao nên phức chất ZnSO4

0 là dạng ion quan trọng trong đất và góp phần làm tăng nồng độ Zn trong dung dịch. Ví dụ, khi bón CaSO4 cho đất ít chua có thể làm tăng nồng độ Zn và Fe trong cây.

Bón phân N làm tăng sự sinh trưởng nên đồng thời làm tăng nhu cầu Zn của cây. Các loại phân N chua sẽ làm tăng sự hấp Zn có trong đất và có trong phân bón. Ngược lại, khi bón các loại phân trung tính và kiềm làm giảm sự hấp thu Zn.Sự ngập nước

Sự thiếu Zn đối với lúa nước do có liên quan đến sự gia tăng pH hay do sự hiện diện của CaCO3 khi đất bị ngập nước. Tuy nhiên, hiện tượng thiếu Zn cũng có thể xảy ra trên đất chua do khi đất bị ngập, nồng độ của nhiều chất dinh dưỡng tăng, nhưng Zn không tăng làm mất cân bằng giữa nồng độ Zn và các chất dinh dưỡng khác. Trong đất chua, hiện tượng thiếu Zn cũng có thể do pH tăng trong điều kiện khử và sau đó Zn bị kết tủa thành grnaklinite (ZnFe2O4) hay sphalerite (ZnS). Đất đá vôi, do pH giảm khi ngập nước, nên khả năng hòa tan của Zn trên đất này luôn tăng trong điều kiện ngập nước. Tuy nhiên, nếu pH đất vẫn cao và độ thoáng khí kém sẽ làm gia tăng mức độ thiếu Zn.

Bảng 7.5 Mức độ mẫn cảm của các cây trồng đối với hàm lượng Zn hữu dụng thấp

Rất mẫn cảm Mẫn cảm yếu Không mẫn cảmCác loại đậu Alfalfa Măng tây

Cam quít Lúa mạch CarrotBắp Cỏ 3 lá Họ thập tựLanh Bông vải Bạc hà

Cây ăn quả Khoai tâyNho Cao lương

Kiều mạch Củ cải đườngCủ hành Cà chua

Lúa mìThông

Lúa gạoĐậu nành

Các điều kiện khí hậuSự thiếu Zn thường phổ biến trong thời tiết lạnh, ẩm ướt và thường biến mất khi thời

tiết ấm áp trở lại. Các điều kiện thời tiết trong đầu mùa xuân gây nên sự thiếu Zn là do ánh sáng yếu, cũng như nhiệt độ thấp và ẩm độ cao. Nhiệt độ đất tăng sẽ làm tăng sự hữu dụng của Zn đối với cây trồng do tăng khả năng hòa tan và khuếch tán của Zn2+.

Các yếu tố cây trồngĐộ mẫn cảm với sự thiếu Zn khác nhau giữa các loài và giống cây. Trong đó bắp và

đậu rất mẫn cảm với sự thiếu Zn. Các ăn quả và cam quít cũng rất mẫn cảm với sự thiếu Zn.

Khả năng hấp thu Zn cũng khác nhau giữa các giống khác cây trồng, có thể là do chúng khác nhau trong khả năng vận chuyển và sử dụng, sự tích lũy các chất dinh dưỡng khác có tính tương tác với Zn, và cả sự khác biệt về đặc tính rễ cây trong khả năng hấp thu Zn.

2.2.4 Các loại phân bón và sử dụng phân bón có chứa ZnSulfate kẽm (ZnSO4) có chứa khoảng 35 % Zn, là nguồn phân Zn phổ biến nhất,

nhưng việc sử dụng các chelate Zn ngày càng gia tăng. Các nguồn Zn vô cơ đều có thể dùng làm phân bón do khả năng hòa tan cao của chúng trong đất. Phosphate kẽm Zn3(PO4)2, mặc dù

10

khả năng hòa tan kém hơn các loại Zn oxide, hydroxide, hay carbonate nhưng có thể cung cấp Zn hữu dụng cho cây trong 1 thời gian dài.

Liều lượng phân Zn bón phụ thuộc vào loại cây trồng, loại phân, phương pháp bón, và mức độ thiếu của đất Zn. Thường bón từ 2 – 5 kg/ha với Zn vô cơ và từ 0,25 – 1 kg với chelate hay phân Zn hữu cơ. Với hầu hết các loại cây trồng và rau cải, 10 kg/ha được khuyến cáo bón cho đất sét và đất thịt và 3 - 5 kg/ha đối với đất cát. Trong nhiều trường hợp, bón 10 kg/ha có thể có hiệu quả trong vòng 3 - 5 năm.

Do sự di động của Zn trong đất hạn chế, nên khi bón vãi phân Zn trên đồng phải vùi lấp đều trong đất; tuy nhiên, bón theo hàng có hiệu quả hơn, đặc biệt là đất có sa cấu mịn và đất có hàm lượng Zn thấp. Hiệu quả của việc bón phân Zn theo hàng có thể được gia tăng khi bón cùng với các loại phân N chua.

Đối với các cây lưu niên như cây men bia, nho, và cây ăn quả, bón phân Zn trước khi trồng có hiệu quả hơn. Liều lượng bón cho cây men bia và nho là 20 kg/ha và cây ăn quả là 100 kg/ha. Khi các cây này đã ổn định về mặt sinh trưởng, bón phân vào đất sẽ không có hiệu quả cao.

Bón phân qua lá chủ yếu sử dụng cho các cây ăn quả. Phun dung dịch với liều lượng 10-15 kg/ha Zn cho vườn cây ăn quả trong thời kỳ ngủ, 2-3 kg/ha cho các cây đang sinh trưởng. Để hạn chế sự cháy lá, có thể thêm vôi vào dung dịch hay sử dụng các loại phân có độ hòa tan thấp như ZnO hay ZnCO3. Các phương pháp khác có thể sử dụng như phủ hạt, nhúng rễ vào dung dịch, và tiêm vào cây. Cách phủ hạt có thể cung cấp đủ Zn cho các hạt có kích thước nhỏ, nhưng ngâm hạt, rễ cây con vào dung dịch huyền phù 2 % ZnO thường có hiệu quả hơn.

Phun các chelate và các hợp chất hữu cơ tự nhiên có chứa Zn lên lá sẽ có hiệu quả hơn, như thế cây sẽ nhanh chóng hồi phục hơn. Các loại phân Zn có thể được dùng chung trong các loại phân dung dịch có nồng độ cao vì chúng có khả năng hòa tan cao. Các chelate như ZnEDTA di động có thể bón trực tiếp vào đất; tuy nhiên, do giá thành cao nên phạm vi sử dụng chúng bị hạn chế.

Bảng 7.6 Một số loại phân bón chứa Zn

Tên Công thức % Zn (gần đúng)Zinc sulfate monohydrate ZnSO4.H2O 35

Oxide kẽm ZnO 78Carbonate kẽm ZnCO3 52Phosphate kẽm Zn3(PO4) 2 51Các chelate kẽm Na2ZnEDTA 14

NaZnNTA 13NaZnHEDTA 9

Các chất hữu cơ tự nhiên - 5-10

2.3 Đồng (Cu)

11

Nồng độ Cu trong vỏ quả đất trung bình khoảng 55 – 70 ppm. Các đá magma chứa khoảng 10 – 100 ppm Cu, đá trầm tích chứa khoảng 4 – 45 ppm Cu. Nồng độ Cu trong đất khoảng 1 - 40 ppm, trung bình 9 ppm. Cây trồng có thể bị thiếu Cu khi đất có nồng độ Cu tổng số khoảng 1 - 2 ppm.

Chalcopyrite (CuFeS2), chalcocite (Cu2S), và bornite (CuFeS4) là các khoáng nguyên sinh quan trọng có chứa Cu. Các khoáng thứ sinh có chứa Cu bao gồm các oxide, carbonate, silicate, sulfate, và chloride, nhưng phần lớn Cu trong các khoáng này có khả năng hòa tan rất cao nên hàm lượng tồn tại trong đất rất thấp.

Sự thiếu Cu trên cây trồng thường ít phổ biến hơn so với các nguyên tố vi lượng khác. Cây trồng thiếu Cu thường xảy ra trên đất than bùn (Histisols). Sự thiếu Cu thường xuất hiện trên các loại đất histosols chua mới cải tạo; triệu chứng này thường được gọi là “bệnh thiếu dinh dưỡng do cải tạo đất”.

Sự sử dụng các thuốc trừ nấm có chứa Cu có thể hạn chế hay chữa trị bệnh thiếu Cu trên cây trồng; tuy nhiên, khi sử dụng quá nhiều thuốc như thế có thể gây ngộ độc cho cây. Sự ngộ độc Cu cũng có thể do ảnh hưởng từ chất thải hầm mỏ.

2.3.1 Các dạng Cu trong đất

Ngoài hàm lượng Cu trong các khoáng nguyên sinh và thứ sinh, Cu còn có thể hiện diện trong đất dưới các dạng sau:

Trong dung dịch đất-dạng ion hay dạng phức.Trên các vị trí trao đổi cation của sét và chất hữu cơ.Bị hấp thu hay kết tủa trong các hợp chất oxide.Trên các vị trí hấp thu chuyên biệt.

Trong chất hữu cơ và sinh vật trong đất.

Các mối quan hệ và chu kỳ của các dạng Cu trong đất tương tự như đối với Fe. Phần lớn Cu trong đất không hòa tan và chỉ có thể trích ra được bằng các hóa chất mạnh, có thể phá hủy các cấu trúc khoáng hay hòa tan các chất hữu cơ. Tuy nhiên, trong đất có 1 nguồn cung cấp Cu rất có ý nghĩa đó là các phức Cu, các phức Cu này cân bằng với Cu trong dung dịch và có thể góp phần làm tăng sự khuếch tán Cu đến rễ cây.

Cu trong dung dịch đấtNồng độ Cu trong dung dịch đất thường rất thấp, biến thiên khoảng 10 -8-10-6M. Ion

chiếm ưu thế trong dung dịch đất là Cu2+ ở pH < 7 và Cu(OH)20 ở pH > 7. Các phản ứng thủy

phân của các ion Cu xảy ra như sau:

Cu2+ + H2O CuOH+ + H+

CuOH+ + H2O Cu(OH)20 + H+

Các phức CuSO40 và CuCO3

0 cũng là các dạng Cu quan trọng trong đất. Khả năng hòa tan của Cu phụ thuộc vào pH, và khả năng hòa tan tăng 100 lần khi giảm 1 đơn vị pH. Đường thẳng biểu thị Cu trong đất thể hiện khả năng hòa tan của Cu trong hầu hết các loại đất tương tự khả năng hòa tan của cupric ferrite (CuFe2O4).

12

Cu di chuyển đến rễ cây trồng chủ yếu do sự khuếch tán của chelate Cu, tương tự như cơ chế khuếch tán của chelate Fe trong đất. Các hợp chất hữu cơ trong dung dịch đất có khả năng tạo chelate với Cu trong dung dịch, các chelate này làm gia tăng nồng độ Cu trong dung dịch nên thường cao hơn hàm lượng Cu được dự đoán, do khả năng hòa tan của các khoáng Cu.

Cu bị hấp phụ bề mặtIon Cu2+ thường bị hấp phụ chuyên biệt hay hấp phụ hóa học do các sét silicate có cấu

trúc tầng, chất hữu cơ, và các oxide Fe, Al, hay Mn. Cu2+ là ion bị hấp phụ mạnh nhất, chỉ đứng sau Pb2+, trong các kim loại có hóa trị 2 trên các oxide Fe và Al. Cơ chế hấp phụ của Cu2+ bởi các oxide khác với hấp phụ trên CEC của các hạt sét do ái lực tĩnh điện, sự hấp phụ Cu liên quan đến sự hình thành các nối bề mặt của CuOAl hay CuOFe. Tiến trình hấp phụ hóa học này được kiểm soát bởi hàm lượng các gốc OH- bề mặt.

Khả năng hấp phụ Cu của đất tăng theo pH do: (1) sự gia tăng các vị trí hấp phụ phụ thuộc pH trên sét và chất hữu cơ, (2) giảm sự cạnh tranh với H+, và (3) sự thay đổi trạng thái thủy phân của Cu trong dung dịch. Khi pH tăng, do sự thủy phân của Cu2+ hấp phụ trên CEC nên làm giảm Cu2+ trao đổi và làm tăng Cu hấp phụ hóa học.

Cu bị hấp phụ chặt và kết tủaMột phần Cu trong đất bị hấp phụ chặt hay bị kẹt sâu vào trong các cấu trúc khoáng,

bao gồm các khoáng sét và các oxide Fe, Mn. Cu có khả năng thay thế đồng dạng với các cation khác trong tầng bát diện của các tinh thể sét silicate. Cu hiện diện dưới dạng những chất lẫn trong các khoáng CaCO3 và MgCO3 trong đất vùng khô hạn, và trong Al(OH)3 và Fe(OH)3 trên đất chua.Cu hữu cơ

Phần lớn Cu hòa tan trong lớp đất mặt là các phức hữu cơ và lực liên kết của Cu với chất hữu cơ mạnh hơn so với tất cả các nguyên tố vi lượng khác. Ion Cu2+ nối hóa học trực tiếp với hai hay nhiều gốc hữu cơ, chủ yếu là gốc carboxyl và phenol. Các acid humic và fulvic do chứa nhiều vị trí nối phức tạp, chủ yếu là gốc carboxyl, nên liên kết rất mạnh đối với Cu. Trong phần lớn đất khoáng, chất hữu cơ kết hợp mật thiết với sét, có thể là ở dạng phức sét-kim loại-chất hữu cơ.

Khi hàm lượng chất hữu cơ 8%, bề mặt của khoáng và chất hữu cơ đều có khả năng hấp phụ Cu mạnh, nhưng khi ở nồng độ chất hữu cơ > 8%, sự tạo nối với Cu chủ yếu xảy ra trên bề mặt của chất hữu cơ. Đối với các đất có tỉ lệ hàm lượng sét và chất hữu cơ tương tự nhau, chất hữu cơ tạo phức với Cu sẽ lớn nhất khi khoáng sét kaolinite chiếm ưu thế và thấp nhất khi sét montmorillonite chiếm ưu thế.

2.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của Cu

Khả năng hữu dụng và sự di chuyển của Cu trong đất chịu ảnh hưởng rất lớn bởi sa cấu đất, pH, CEC, hàm lượng chất hữu cơ, và các oxide ngậm nước.

Sa cấu đấtHàm lượng Cu trong dung dịch đất thường luôn thấp ở các đất cát rửa trôi mạnh, và

đất đá vôi so với các loại đất khác.

pH đấtNồng độ Cu trong dung dịch đất giảm khi pH tăng, và sự cung cấp Cu cho cây giảm

do giảm hòa tan Cu và tăng khả năng hấp phụ Cu.

13

Sự tương tác với các chất dinh dưỡng khácTrong đất xảy ra rất nhiều sự tương tác giữa Cu và các chất dinh dưỡng khác. Bón

phân N-P-K với liều lượng cao có thể gây ra sự thiếu Cu. Sự thiếu Cu cũng có thể xảy ra sau khi bón các loại phân N chua, nguyên nhân có thể là do tăng hàm lượng Al3+ trong dung dịch đất. Hơn nữa, sự sinh trưởng của cây trồng gia tăng do bón phân N hay các loại phân bón khác làm tăng nhu cầu hấp thu Cu của cây, gây ra tình trạng nồng độ Cu sẽ bị pha loãng trong cây (giảm nồng độ). Khi tăng cung cấp N cũng có thể làm giảm sự di chuyển của Cu trong cây, do hàm lượng N trong cây cao sẽ cản trở sự di chuyển của Cu từ các lá già đến các lá non. Nồng độ Zn, Fe, và P trong dung dịch đất cao cũng làm giảm sự hấp thu Cu của rễ cây và có thể làm gia tăng sự thiếu Cu nghiêm trọng hơn.Các yếu tố cây trồng

Các cây trồng có phản ứng cao với Cu bao gồm lúa mì, lúa gạo, cỏ alfalfa, carrot, rau diếp, cam quít, và củ hành, trong khi đó các cây có thể phát triển bình thường với hàm lượng Cu thấp là các loại đậu, khoai tây, măng tây, đậu nành, cải dầu, thông. Do đó nếu đất có hàm lượng Cu thấp, chọn các giống chống chịu được tình trạng đất nghèo Cu là 1 biện pháp rất quan trọng.

Sự khác nhau về mặt di truyền trong dinh dưỡng Cu của cây trồng do các nguyên nhân sau: (1) sự khác nhau về tốc độ hấp thu Cu của rễ, (2) chiều dài rễ, diện tích bề mặt rễ, (3) lượng lông hút của rễ, (4) thay đổi khả năng hữu dụng của Cu trong đất trong vùng rễ do 1 số chất được tiết ra từ rễ, (5) sự hóa chua hay sự thay đổi điện thế redox, (6) hiệu quả của sự vận chuyển Cu từ rễ đến thân, và/hay nhu cầu Cu của cây.

Cày vùi các cây lấy củ họ Cải vào đất (không thu hoạch) có thể gây nên sự thiếu Cu cho cây trồng vụ sau, điều này có thể do các cây họ Cải chứa một hàm lượng lớn S và S được giải phóng trong thời gian phân giải các dư thừa thực vật này.

Sự thiếu Cu nghiêm trọng trên các cây trồng gây ra bởi các dư thừa hữu cơ có tỉ lệ C/N cao có thể là do (1) các phản ứng của Cu với các hợp chất hữu cơ phát sinh từ sự phân giải rơm rạ, (2) sự cạnh tranh Cu hữu dụng giữa sự phát triển nhanh dân số vi sinh vật và cây trồng, và (3) ức chế sự phát triển của rễ và khả năng hấp thu Cu. Khi bón phân hữu cơ trên đất hàm lượng Cu hữu dụng thấp, có thể gia tăng sự thiếu Cu rất nghiêm trọng. Chất hữu cơ từ rơm rạ, phân hữu cơ, cỏ khô có thể liên kết rất chặt với Cu, làm mất tính hữu dụng của Cu đối với cây trồng.

2.3.3 Ngộ độc Cu

Các triệu chứng ngộ độc Cu thể hiện qua các chỉ tiêu như giảm sự sinh trưởng của thân lá, hệ thống rễ phát triển nghèo nàn và biến màu, vàng lá. Bệnh vàng lá thể hiện rất giống như triệu chứng thiếu Fe. Sự ngộ độc Cu đối với cây trồng không phổ biến, thường xảy ra trong những vùng đất có hàm lượng Cu hữu dụng cao; sau khi bón các chất có chứa Cu cao như bùn thải thành phố, các loại phân rác, phân heo và gà vịt, và các chất thải hầm mỏ; và từ việc phun liên tục thuốc trừ sâu, bệnh có chứa Cu.

2.3.4 Các loại và sử dụng phân bón có chứa Cu

Loại phân bón chứa Cu thường sử dụng là CuSO4.5H2O, mặc dù CuO, hỗn hợp CuSO4

và Cu(OH)2 và chelate Cu cũng được sử dụng khá phổ biến. Sulfate đồng chứa 25,5% Cu, là hợp chất hòa tan trong nước, và có hiệu quả như bất cứ các loại phân bón nào khác. Ammonium phosphate Cu có thể dùng bón vào đất hay phun lên lá. Phân Ammonium phosphate Cu, chứa 30 % Cu, ít hòa tan trong nước nhưng có thể dùng dưới dạng huyền phù

14

để phun lên lá. Cũng như các loại ammonium phosphate kim loại khác, Ammonium phosphate Cu có tính hữu dụng chậm khi bón vào đất.

Bón phân Cu vào đất hay phun lên lá đều có hiệu quả, có thể bón phân Cu vào đất, với liều lượng từ 0,3 – 10 kg/ha để chữa trị bệnh thiếu Cu. Nhưng để nâng cao hiệu quả phân Cu nên trộn thật đều vào vùng rễ hay bón theo hàng, theo hốc. Khi bón theo hàng nên giảm liều lượng để đề phòng việc gây tổn thương cho rễ cây. Bón phân Cu có thể không có hiệu quả do điều kiện đất quá ẩm hoặc quá khô, rễ cây bị bệnh, bị ngộ độc, và cây thiếu các chất dinh dưỡng khác. Sự tồn dư của phân Cu có thể kéo dài 2 năm hay lâu hơn khi bón vài kg/ha, thời gian tồn dư này phụ thuộc vào đất, cây và liều lượng bón.

Phun phân Cu lên lá được xác định là biện pháp tức thời chữa trị bệnh thiếu Cu được phát hiện sau khi trồng cây xuất hiện triệu chứng thiếu (vàng lá). Tuy nhiên trong một số vùng, phân Cu được đưa vào chương trình bón phân chính thức. Các chelate Cu (CuEDTA) có thể dùng để phun lên lá, bón vào đất nhưng giá thành chelate Cu quá cao nên hạn chế phạm vi sử dụng chelate Cu.

Bảng 7.7 Các hợp chất Cu được dùng làm phân bón

Tên Công thức % Cu Khả năng hòa tan trong nướcSulfate Cu CuSO4.5H2O 25 Hòa tanSulfate Cu.1H2O CuSO4.H2O 35 Hòa tanNitrate Cu Cu(NO3)2.3H2O Hòa tanAcetate Cu Cu(C2H3O2)2.H2O 32 Ít hòa tanAmmonium phosphate Cu

Cu(NH4)PO4.H2O 32 Không hòa tan

Chelate Cu Na2Cu EDTA 13 Hòa tanNaCu HEDTA 9 Hòa tan

Polyflavanoid Cu - 5-7 Hòa tan

2.4 Manganese (Mn)

Nồng độ Mn trong vỏ quả đất trung bình là 1000ppm, và Mn có trong hầu hết các loại đá Fe-Mg, Mn được giải phóng thông qua sự phong hóa các đá nguyên sinh sẽ kết hợp với O2, CO3

2-, và SiO2 để hình thành 1 số khoáng thứ cấp, như pyrolusite (MnO2), hausmannite (Mn3O4), manganite (MnOOH), rhodochrosite (MnCO3), và rhodonite (MnSiO3). Pyrolusite và manganite chiếm tỉ lệ cao nhất.

Mn tổng số trong đất biến thiên trong khoảng 20-3000ppm, trung bình khoảng 600ppm. Mn hiện diện trong đất dưới dạng các oxide và hydroxide khác nhau phủ trên các hạt đất, tích tụ trong các khe nứt, trộn lẫn với các oxide Fe và các thành phần khác của đất.

Nhiều diện tích đất khá lớn trên thế giới có hàm lượng Mn thấp, chủ yếu là trong các vùng có khí hậu ẩm. Các loại đất trung tính và kiềm thường có hàm lượng Mn thấp, nhưng cây trồng không thiếu Mn. Hiện tượng thiếu Mn thường xảy ra trên các loại đất trung tính và kiềm có hàm lượng chất hữu cơ cao và trên các loại đất cát và đất than bùn nhưng bên dưới có tầng đá vôi.

Các trường hợp đất thường xảy ra thiếu Mn là:

Đất than bùn, có tầng hữu cơ mỏng, bên dưới là tầng đá vôi.Đất phù sa sét, thịt và đất đầm lầy có nguồn gốc mẫu chất là đá vôi.Đất đá vôi thoát thủy kém và có hàm lượng chất hữu cơ cao.

15

Đất đá vôi có sa cấu cát và đất chua mới cải tạo.Đất đá vôi mới khai phá từ đất đồng cỏ.Đất vườn được bón phân hữu cơ và vôi thường xuyên.Đất khoáng chua có sa cấu cát, có hàm lượng Mn nguyên thủy thấp và Mn hữu dụng

bị rửa trôi mạnh.

2.4.1 Các dạng Mn trong đất

Mn hiện diện trong đất dưới các dạng Mn2+ trong dung dịch, Mn2+ trao đổi, Mn liên kết với các chất hữu cơ, và trong các loại khoáng có chứa Mn khác. Sự cân bằng của các dạng Mn này quyết định khả năng hữu dụng của Mn đối với cây trồng. Hàm lượng Mn trong dung dịch và trao đổi khoảng 2-3 ppm và 0,2-5 ppm có thể thoả mãn nhu cầu dinh dưỡng Mn cho hầu hết các loại cây trồng.

Các quá trình chính trong chu kỳ Mn là oxi hóa khử Mn và sự tạo phức Mn2+ trong dung dịch với các chelate hữu cơ tự nhiên. Sự tuần hoàn liên tục của chất hữu cơ góp phần quan trọng vào sự hòa tan của Mn. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hòa tan của Mn bao gồm pH, redox, và sự tạo phức.

Ẩm độ, độ thoáng khí, và hoạt động vi sinh vật trong đất ảnh hưởng đến redox, khả năng tạo phức chịu ảnh hưởng bởi hàm lượng chất hữu cơ và sự hoạt động của vi sinh vật.

Mn trong dung dịch đấtDạng ion chính trong dung dịch là Mn2+, nồng độ Mn2+, trong dung dịch giảm 100 lần

khi tăng 1 đơn vị pH, tương tự như tính chất của các cation kim loại hóa trị 2 khác. Nồng độ Mn2+ trong dung dịch được kiểm soát chủ yếu bởi MnO2. Nồng độ Mn2+ dung dịch của đất chua và trung tính thường biến thiên trong khoảng 0,01-1ppm, trong đó các phức Mn hữu cơ chiếm khoảng 90% tổng Mn2+ trong dung dịch. Cây trồng hấp thu Mn2+, Mn2+ di chuyển đến bề mặt rễ do sự khuếch tán chủ yếu do các chelate Mn2+, tương tự như sự di chuyển của Fe.

Mn trong dung dịch đất tăng rất cao khi đất chua, và trị số redox thấp. Trong đất quá chua, khả năng hòa tan của Mn2+ cao có thể gây ngộ độc cho cây đối với các cây mẫn cảm với sự thừa Mn. Trên đất cát pha thịt có pH<5,0, lá dưa hấu bị hủy hoại có thể là do ngộ độc Mn. Bón vôi trên các đất này làm tăng năng suất và làm giảm được hàm lượng Mn trong cây.

Do có tính di động nên Mn dễ bị rửa trôi. Hiện tượng thiếu Mn thường xảy ra trên các loại đất hữu cơ và đất khoáng thoát thủy kém, và các loại đất này thường có đặc tính là hàm lượng Mn thấp, do Mn hòa tan bị rửa trôi mạnh.

2.4.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của Mn

Các yếu tố đất, môi trường, và phương pháp quản lý ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của Mn đối với cây trồng.

pH và carbonate trong đấtDo hàm lượng Mn2+ trong dung dịch thay đổi theo pH, nên bất cứ biện pháp kỹ thuật

nào làm thay đổi pH đất đều ảnh hưởng rất lớn đến khả năng hữu dụng và sự hấp thu Mn2+

của cây. Bón vôi cho đất quá chua sẽ làm giảm Mn2+ trong dung dịch và Mn2+ trao đổi do sự kết tủa Mn2+ thành MnO2. Ngược lại, khả năng hữu dụng thấp của Mn trong đất đá vôi có pH cao và đất bón quá nhiều vôi, có tính đệm kém, đất có sa cấu thô. Điều này có thể khắc phục bằng cách bón các loại phân N và S chua. pH cao cũng làm tăng sự hình thành các phức Mn ít hữu dụng hơn. Sự oxi hóa Mn hòa tan thành các dạng không hữu dụng đạt tối đa ở pH =7 do sự hoạt động của các vi sinh vật đất.

Ẩm độ và độ thoáng khí

16

Đất bị ngập nước sẽ giảm hàm lượng O2 và trị số redox, và làm tăng lượng Mn2+ hòa tan; đặc biệt là trong đất chua. Khả năng hữu dụng của Mn có thể tăng do độ thoáng khí kém trong các loại đất bị nén chặt và do sự tích lũy cục bộ CO2 xung quanh rễ. Điện thế oxi hóa khử thấp sẽ có xu hướng làm tăng Mn hữu dụng xung quanh rễ.

Chất hữu cơPhản ứng giữa Mn và chất hữu cơ ảnh hưởng mạnh mẽ đến khả năng hữu dụng của

Mn trong đất. Đất kiềm có hàm lượng chất hữu cơ cao làm cho khả năng hữu dụng của Mn thấp, do sự hình thành các hợp chất chelate Mn2+ không hữu dụng. Mn cũng có thể không hữu dụng do bị giữ trên các phức hữu cơ trong đất than bùn. Bón các loại phân hữu cơ, rơm rạ làm tăng Mn trao đổi và Mn trong dung dịch.

Sự tương tác với các chất dinh dưỡng khácHàm lượng Cu, Fe, và Zn trong đất cao có thể làm giảm sự hấp thu Mn của cây trồng.

Bón các loại phân NH4+ sẽ tăng cường sự hấp thu Mn. Nhưng bón các loại phân trung tính

như KCl, NaCl, và CaCl2 cũng có thể làm tăng khả năng hữu dụng của Mn đối với cây và tăng nồng độ Mn trong cây. Các muối ảnh hưởng đến sự gia tăng khả năng hữu dụng của Mn theo thứ tự tương đối như sau KCl > KNO3 > K2SO4. Trong đó KCl ảnh hưởng của đến sự hấp thu mạnh nhất, có thể xuất hiện các triệu chứng ngộ độc trên các cây mẫn cảm với hàm lượng Mn cao.

Các ảnh hưởng của khí hậuKhả năng hữu dụng của Mn biến đổi theo mùa đã nghiên cứu nhiều nơi trên thế giới.

Thời tiết ẩm ướt thích hợp cho sự hòa tan và di động của Mn2+, ngược lại điều kiện khô, nóng thích hợp cho sự hình thành các dạng Mn oxi hóa ít hữu dụng hơn. Thời tiết khô có thể gây ra và làm gia tăng mức độ thiếu Mn, đặc biệt là trên cây ăn quả. Thời tiết ẩm ướt là một trong những điều kiện thường đi đôi với các loại bệnh trên cây do sự rối loạn dưỡng, nguyên nhân chính là do thiếu Mn. Gia tăng nhiệt độ đất trong thời gian sinh trưởng sẽ cải thiện được sự hấp thu Mn của cây trồng, do sự sinh trưởng mạnh của cây và sự hoạt động tốt của rễ.

Vi sinh vật đấtCó nhiều báo cáo cho thấy cây trồng thiếu Mn là do các vi sinh vật đất oxi hóa Mn2+

thành Mn4+. Trong đất có nhiều loại vi khuẩn và nấm có khả năng oxi hóa Mn. Nhưng Mn cũng có thể góp phần vào khả năng kháng bệnh của cây. Thực tế cho thấy khi sự hoạt động của các tác nhân oxi hóa Mn giảm, như bón nhiều phân NH4

+, và ức chế sự oxi hóa sẽ làm gia tăng khả năng hòa tan của Mn và làm giảm được một số bệnh trên cây.

Các yếu tố cây trồngCây trồng biểu hiện khác nhau về tính mẫn cảm đối với sự thiếu Mn tùy loại. Rất khó

tổng quát hóa sự thiếu Mn, nhưng các loại ngũ cốc, đậu nành và 1 số rau cải, và cây ăn quả rất mẫn cảm với điều kiện thiếu Mn. Mn là một trong những nguyên tố vi lượng thường biểu hiện triệu chứng thiếu phổ biến trên đậu nành.

Sự khác nhau trong phản ứng của cây đối với Mn là do các yếu tố nội tại (di truyền) hơn là ảnh hưởng của yếu tố môi trường. Khả năng khử trong rễ có thể là yếu tố hạn chế sự hấp thu và vận chuyển Mn. Cũng có thể có sự khác nhau đáng kể trong hàm lượng và tính chất của các chất tiết ra do rễ, ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của Mn 2+. Ngoài ra sự thiếu Mn cũng có thể do mức độ hiệu quả sử dụng Mn của cây trồng, làm ảnh hưởng đến sự hấp thu Mn.

2.4.3 Các loại phân và sử dụng phân bón có chứa Mn

17

Sulfate Manganese (MnSO4) được sử dụng rộng rãi để chữa trị bệnh thiếu Mn và phân này có thể dùng bón vào đất hoặc phun lên lá. Ngoài nguồn phân bón vô cơ, các phức chất hữu cơ tự nhiên và các chelate Mn cũng có thể được dùng để phun lên lá.

Bảng7.8 Tính mẫn cảm của các loại cây trồng đối với hàm lượng Mn hữu dụng trong đất thấp

Mẫn cảm Chống chịu trung bình Chống chịuAlfalfa Lúc mạch(*) Lúa mạch

Cam quít Bắp BắpCây ăn quả Bông vải Bông vải

Oats Đậu đỗ Đậu đỗCủ hành Cây ăn quả Cây ăn quả

Khoai tây Oats Lúa gạoĐậu nành Khoai tây Đậu nành

Củ cải đường Lúa gạo Đậu nànhLúa mì Đậu nành Rau cải

Rau cải Lúa mìLúa mì

(*)Một số loại cây được liệt kê trong 2 hay 3 mức độ do sự biến đổi của đất, điều kiện sinh trưởng, và sự đáp ứng khác nhau giữa các giống.

Bảng 7.9 Các loại phân bón có chứa Mn

Tên Công thức % Mn (gần đúng)Manganese sulfate MnSO4.4H2O 26-28Manganous oxide MnO 41-68Manganese chloride MnCl2 17Các phức chất hữu cơ tự nhiên - 5-9Các chelate tổng hợp MnEDTA 5-12

Mặc dù khả năng hòa tan của Oxide Mn rất kém trong nước nhưng đấy là một loại phân bón tốt. Kích thước hạt ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả của phân bón này, hạt càng mịn hiệu quả càng cao. Liều lượng bón phân Mn từ 1-25 kg/ha; nhưng khi bón vãi trên mặt ruộng có thể dùng liều lượng cao hơn, ngược lại khi phun lên lá nên dùng lượng thấp hơn. Bón phân Mn theo hàng thường có hiệu quả hơn là bón vãi đều trên mặt đất, và lượng bón theo hàng thường chỉ bằng ½ lượng bón vãi. Tốc độ oxi hóa Mn trong phân thành các dạng ít hữu dụng hơn thường chậm nếu bón theo hàng. Đất hữu cơ có thể có nhu cầu bón phân Mn cao hơn đất khóang. Trong thực tiễn thường bón phân Mn kết hợp với các loại phân N-P-K khác.

Thường người ta khuyến cáo không nên bón vãi phân chelate Mn và các phức chất hữu cơ tự nhiên vì Ca hay Fe trong đất có thể thay thế Mn trong các chelate này và Mn tự do (giải phóng từ phân bón) dễ dàng bị biến đổi thành các dạng không hữu dụng. Và hàm lượng các phức Ca hay Fe hữu dụng cao có thể làm gia tăng sự thiếu Mn cho cây. Sự thiếu Mn do bón vôi hay do pH cao gây ra có thể được khắc phục bằng cách sử dụng phân S hay các loại phân chua khác.

2.5 Boron (B)

B là nguyên tố vi lượng duy nhất là một á kim. Nồng độ B trong vỏ quả đất rất thấp, trong phần lớn đá phún xuất nồng độ B trung bình khoảng 10 ppm. Trong các loại đá trầm tích, shale có nồng độ B cao nhất (đến 100 ppm), hiện diện chủ yếu trong các khoáng sét. Nồng độ B tổng số trong đất biến thiên từ 2-200 ppm và thường nằm trong khoảng 7-80 ppm. Nhưng chỉ có khoảng 5% B tổng số hữu dụng cho cây.

18

Tourmaline, 1 loại khoáng borosilicate, là khoáng chủ yếu có chứa B trong đất. Khoáng này không hòa tan và bền vững với sự phong hóa nên B được giải phóng từ khoáng rất chậm. Vì vậy cây trồng thường bị thiếu B trên các vùng đất canh tác lâu năm và không được cung cấp B đủ nhu cầu. B trong các loại đất vùng khô hạn thường cao do các loại đất này thường có hàm lượng borate cao nên ít khi xảy ra hiện tượng thiếu B trên cây trồng.

Sự ngộ độc B đối với cây trồng ít phổ biến trên các vùng đất canh tác trừ khi bón quá nhiều phân B. Tuy nhiên trong các vùng đất khô hạn, sự ngộ độc B có thể xảy ra 1 cách tự nhiên hay có thể phát sinh do hàm lượng B trong nước tưới cao.

2.5.1 Các dạng B trong đất

B hiện diện trong đất dưới 4 dạng chủ yếu: trong các đá và khoáng, hấp phụ trên bề mặt sét và các oxide Fe và Al, kết hợp với chất hữu cơ, boric acid (H 3BO3

0), và B(OH)4

- trong dung dịch đất. Cần thiết phải nghiên cứu sự biến chuyển của B giữa các thành phần rắn và dung dịch vì ngưỡng nồng độ gây độc và thiếu của B trong dung dịch có 1 khoảng biến thiên rất hẹp.

B trong dung dịch đấtH3BO3

0 không hòa tan là dạng B chính hiện diện trong dung dịch đất trong phạm vi pH 5 - 9. Ở pH > 9,2 H2BO3

- có thể bị thủy phân thành H4BO4-. B có thể được vận chuyển từ dung

dịch đất đến bề mặt hấp thu của rễ do dòng chảy khối lượng và sự khuếch tán.

B bị hấp phụ bề mặtSự hấp phụ bề mặt và giải phóng B có thể đệm được B trong dung dịch, và làm giảm

sự rửa trôi của B. Đó là dạng B chính trong đất kiềm có hàm lượng B cao. Các vị trí hấp phụ bề mặt B là (1) các nối SiO và AlO bị phá vỡ ở các cạnh của khoáng sét, (2) các cấu trúc hydroxide vô định hình, và (3) các hợp chất oxy và hydroxy Fe và Al. Sự gia tăng pH, hàm lượng sét, và chất hữu cơ và sự hiện diện của các hợp chất Al làm gia tăng khả năng hấp phụ bề mặt của H4BO4

-.

Các phức B hữu cơChất hữu cơ là nguồn B hữu dụng tiềm tàng cho cây trồng, hàm lượng B hữu dụng

tăng theo sự gia tăng hàm lượng chất hữu cơ trong đất. Các phức chất Bchất hữu cơ có thể là:

=C O =C O O C= - B OH hay H+ B =C O =C O O C=

B trong các khoángB có thể thay thế các ions Al3+ và/hay Si4+ trong các khoáng silicate. Sau khi B được

hấp phụ trên bề mặt khoáng sét, B sẽ được khuếch tán chậm vào các tinh tầng khoáng sét.

2.5.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến sự hữu dụng của BCác yếu tố ảnh hưởng đến sự hữu dụng và di chuyển của B trong đất bao gồm sa cấu

đất, hàm lượng và loại sét, pH và lượng bón vôi, chất hữu cơ, các tương tác với các nguyên tố khác, và ẩm độ đất. Phương pháp phân tích B hữu dụng trong đất được sử dụng phổ biến hiện nay là trích đất bằng nước nóng. Ngoài việc phân tích B trong đất, việc đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến sự hữu dụng B rất quan trọng để đánh giá tiềm năng đáp ứng của cây trồng đối với phân bón B.Sa cấu đất

19

Đất có sa cấu thô, thoát thủy tốt thường có hàm lượng B thấp, và với các cây trồng có nhu cầu B cao như alfalfa, có sự đáp ứng đối với phân B là >3lbB/a. B bón vào đất vẫn tồn tại ở dạng hòa tan nên có đến 85% có thể bị rửa trôi trong các loại đất cát, chất hữu cơ thấp. Đất có sa cấu mịn sẽ lưu giữ phân B trong 1 thời gian dài hơn so với đất có sa cấu thô do B bị hấp phụ trên các sét mạnh hơn. Thực ra, thành phần sét giữ B hiệu quả hơn là thành phần cát không có nghĩa là cây sẽ hấp thu B với hàm lượng lớn hơn trong đất sét so với đất cát. Cây trồng có thể hấp thu B từ đất cát với hàm lượng lớn hơn trên đất sét nếu 2 loại đất có nồng độ B hòa tan trong nước bằng nhau.Loại sét

Khả năng hấp phụ B thường theo thứ tự sau: mica > montmorillonite > kaolinite.pH đất và sự bón vôi

B thường trở nên kém hữu dụng đối với cây trồng khi pH tăng, khả năng hữu dụng của B giảm đáng kể khi pH >6.3-6.5 (bảng 9.11). Bón vôi cho đất quá chua thường gây ra hiện tượng thiếu B tạm thời trên các cây mẫn cảm với hàm lượng B thấp trong đất. Mức độ nghiêm trọng của sự thiếu B phụ thuộc vào tình trạng ẩm độ của đất, cây trồng, và thời gian sau khi bón vôi.

Khả năng hữu dụng của B giảm sau khi bón vôi gây ra chủ yếu do sự hấp phụ B trên các Al(OH)3 mới kết tủa, với sự hấp phụ này đạt tối đa ở pH = 7. Nói một cách khác, ta có thể dùng vôi bón cho các loại đất có hàm lượng B hữu dụng cao nhằm làm giảm sự hấp thu B của cây trồng.

B trong dung dịch H3BO3, (H4BO4

-)

Sự rửa trôi BHình 7.1 Sơ đồ trình bày chu kỳ chất Boron trong đất

Cần chú ý rằng không phải bón vôi nhiều luôn luôn gây ra sự hấp phụ B cao và làm giảm sự hấp thu B của cây trồng. Bón vôi làm nâng pH của các loại đất có hàm lượng chất hữu cơ cao, có thể làm tăng cường sự phân giải chất hữu cơ và hàm lượng B được giải phóng càng cao.

Chất hữu cơKhả năng hữu dụng của B trong các tầng đất mặt thường cao hơn so với các tầng đất

bên dưới do các tầng đất mặt có hàm lượng chất hữu cơ cao hơn. Bón phân hữu cơ cho đất có thể làm tăng nồng độ B trong cây, thậm chí có thể gây ngộ độc cho cây.

Sự tương tác với các nguyên tố khácTính chống chịu với điều kiện B thấp xảy ra khi cây bón ít Ca. Nhưng khi sự hữu dụng

của Ca cao, cây trồng sẽ có nhu cầu B cao hơn tương ứng. Sự hiện diện của Ca2+ trong đất kiềm hay đất bón quá nhiều vôi sẽ hạn chế sự hữu dụng của B; vì vậy, nồng độ Ca 2+ trong dung dịch cao sẽ bảo vệ được cây trồng không hấp thu dư thừa B. Tỉ lệ Ca/B trong lá được dùng để đánh giá tình trạng B trong cây trồng. Để tránh kết quả sai lệch, điều quan trọng là cả

20

Söï phaân giaûi chaát höõu cô

Söï haáp thu cuûa caây

Phaân voâ cô/höõu cô

B höõu cô

B bò haáp phuï

Caùc khoaùng B nguyeân sinh vaø

thöù sinh

2 chất dinh dưỡng này đều không được ở nồng độ thiếu hay gây ngộ độc. Sự thiếu B được biểu thị bởi những tỉ lệ > 1370:1 trong lúa mạch ở giai đoạn trổ; và 1200 đến 1500:1 ở thuốc lá.

Khi hàm lượng B trong đất thấp, tăng lượng bón phân K có thể làm tăng thêm mức độ thiếu B. Sự thiếu B trong cỏ alfalfa và các cây trồng khác như cọ dầu có thể gia tăng do việc bón phân K, trường hợp này cần bón B để hạn chế giảm năng suất. Ảnh hưởng của K có thể có liên quan đến sự hấp thu Ca. Ngược lại, tăng liều lượng bón K có thể làm tăng sự ngộ độc B ở đất có hàm lượng B cao hoặc khi bón lượng phân B cao.

Ẩm độ đấtHiện tượng thiếu B thường đi đôi với điều kiện thời tiết khô và ẩm độ thấp. Tính chất

này có liên quan đến việc hạn chế sự giải phóng B từ chất hữu cơ và làm giảm sự hấp thu B do thiếu nước trong vùng rễ. Mặc dù hàm lượng B trong đất có thể cao, nhưng ẩm độ đất thấp sẽ cản trở sự khuếch tán và dòng chảy khối lượng đến bề mặt hấp thu của rễ.

Các yếu tố cây trồngSự mẫn cảm với sự thiếu B rất khác nhau giữa các loại cây trồng. Sự khác nhau này

chủ yếu do các đặc tính di truyền. Các nghiên cứu trên cà chua cho thấy sự nhạy cảm với việc thiếu B được kiểm soát bởi 1 gene đơn giản.

Do ngưỡng gây độc và thiếu B đối với cây trồng biến thiên trong một phạm vi khá hẹp, nên đánh giá tính mẫn cảm của cây trồng đối với B là vấn đề rất quan trọng. Các cây trồng nhạy cảm với sự ngộ độc B là nho, kidney beans, đậu nành, đậu phộng. Các cây tương đối chịu được nồng độ B trung bình là lúa mạch, peas, bắp, khoai tây, alfalfa, thuốc lá, và cà chua. Các cây có khả năng chịu được nồng độ B cao là cải củ, củ cải đường, và bông vải.

2.5.3 Các loại phân B và cách sử dụng

B là một trong những phân vi lượng được bán rộng rãi nhất. Sodium tetraborate, Na2B4O7.5H2O là loại phân B được sử dụng rộng rãi nhất và chứa khoảng 15 % B (bảng 7.10). Solubor là loại phân B có nồng độ cao, hoàn toàn hòa tan nên có thể dùng để phun sương hay phun bụi trực tiếp lên lá cây ăn quả, rau cải, và các loại cây trồng khác. Loại này cũng được dùng để sản xuất các loại phân B dạng dung dịch và huyền phù. Solubor được ưa chuộng hơn borax vì Solubor hòa tan nhanh hơn và ít thay đổi cấu trúc tinh thể do nhiệt độ. Khoáng Ca borate, colemanite, thường được dùng bón cho các loại đất cát vì chúng ít hòa tan nên ít bị rửa trôi hơn là sodium borate.

Các phương pháp bón phân B phổ biến là bón vãi, bón theo hàng, hay phun lên lá dưới dạng nước hoặc dạng bụi. Trong hai phương pháp đầu, phân B thường được trộn với các loại phân N-P-K và bón vào đất. Các muối B có thể dùng để phủ bên ngoài các loại phân bón dạng hạt khác.

Phân B phải được bón đồng đều vào đất vì như đã thảo luận, phạm vi thiếu B và ngộ độc B của cây rất hẹp. Trong quá trình sản xuất pha trộn phân B và các loại phân dạng hạt khác, nên tránh sự tách rời hạt phân B và các hạt phân khác. Bón phân B với các loại phân dạng dung dịch sẽ làm giảm được vấn đề tách rời giữa các hạt phân này.

Phun phân B lên lá thường thực hiện cho các loại cây ăn quả, kết hợp với thuốc bảo vệ thực vật không có thành phần dầu. B cũng có thể dùng phun cùng với các chelate Mg, Mn và urea. Phun phân B với thuốc diệt côn trùng cũng đã được sử dụng trên bông vải. B cũng có thể dùng với thuốc diệt cỏ bón cho đậu phộng.

21

Bảng 7.9 Tính mẫn cảm tương đối của 1 số cây trồng đối với sự thiếu B

Mẫn cảm cao Mẫn cảm trung bình Mẫn cảm thấpCỏ họ đậu Táo Măng tâyCải bông Broccoli Lúa mạchCần tây Bắp cải BeanCải dầu Carrot Dâu tâyCây họ tùng bách Dưa chuộtĐậu phộng Bông vải BắpCủ cải đường Rau diếp Họ hòa thảo

Yến mạchCải củ Củ hành

Cà chua Bạc hàKhoai tâyCao lương Đậu nànhBắp ngọtLúa mì

Bảng 7.10 Các loại phân Boron chính

Tên Công thức % B (gần đúng)Borax Na2B4O7.10H2O 11Boric acid H3BO3 17Colemanite Ca2B6O11.5H2O 10-16Sodium pentaborate Na2B10O16.10H2O 18Sodium tetraborate Na2B4O7.5H2O 14-15Solubor Na2B4O7.5H2O + Na2B10O16.10H2O 20-21

Liều lượng phân B bón phụ thuộc vào loài cây, kỹ thuật canh tác, tình trạng mưa, bón vôi, và chất hữu cơ trong đất, cũng như các yếu tố khác. Thường phân B được khuyến cáo bón từ 0,5 – 3 kg/ha. Lượng phân B được khuyến cáo tùy thuộc vào phương pháp bón. Ví dụ, lượng bón cho rau cải là 0,4 -2,7 kg/ha nếu bón vãi, và 0,09 - 0,4 kg/ha nếu phun lên lá.

2.6 Chloride (Cl)

Nồng độ Cl trong vỏ quả đất là 0,02 - 0,05 % và Cl hiện diện chủ yếu trong các đá magma và trầm tích. Phần lớn Cl- trong đất thường tồn tại dưới dạng các muối hòa tan như NaCl, CaCl2, và MgCl2. Cl- đôi khi là anion chính trong các loại đất mặn. Hàm lượng Cl-

trong dung dịch đất có thể biến thiên từ 0,5 – 6000 ppm.

Cl- trong đất bắt nguồn chủ yếu từ các muối bị giữ trong mẫu chất, từ các trầm tích biển, và từ tro núi lửa. Gần như toàn bộ Cl- trong đất là do Cl- bị rửa trôi ra biển và sau đó phần lớn được mang trở lại đất liền do mưa. Hàng năm, nước mưa cung cấp cho đất liền khoảng 12 – 36 kg Cl-/ha và có thể đến 100 kg/ha trên các vùng ven biển.

Thường nước mưa ở các vùng ven biển có chứa khoảng 2 ppm Cl-. Hàm lượng thực sự tùy thuộc vào hàm lượng Cl trong hơi nước biển, hàm lượng này có liên quan đến nhiệt độ; sự hình thành bọt trên đỉnh sóng; lực và tần suất gió thổi vào đất liền từ biển; địa hình của vùng ven biển; vũ lượng, tần suất và cường độ mưa. Các giọt muối hay các hạt bụi muối khô có thể bị cuốn lên rất cao do các dòng không khí mạnh và được mang đi với khoảng cách rất xa.

22

Nồng độ Cl- trong nước mưa xâm nhập nhanh vào trong đất, với khoảng cách 800 km, trung bình khoảng 0,2 ppm.

2.6.1 Trạng thái của Cl- trong đất

Anion Cl- rất hòa tan trong hầu hết các loại đất; tuy nhiên, hàm lượng Cl - trao đổi đáng kể có thể hiện diện trong các loại đất kaolinitic chua, loại đất có điện tích (+) phụ thuộc pH rất lớn.

Do tính di động cao trong đất, đặc biệt là đất chua, nên Cl- có thể tuần hoàn nhanh chóng trong đất. Cl sẽ tích lũy trong đất do sự thóat thủy bị hạn chế và trong mạch nước ngầm nông nơi Cl- có thể được di chuyển đến do mao dẫn vào trong vùng rễ và tích tụ gần mặt đất.

Các vấn đề thừa Cl- xảy ra trên một số vùng có tưới nước cho cây trồng và thường là kết quả của sự các tương tác bởi hai hay nhiều yếu tố sau:

Hàm lượng Cl- trong nước tưới cao.Thiếu nước để rửa Cl-

tích lũy.Tính chất vật lý của đất và điều kiện tiêu nước kém.Mực nước ngầm cao và sự di chuyển Cl- do mao dẫn vào vùng rễ.

Sự hủy hoại môi trường trong các vùng cục bộ do nồng độ Cl - cao là hậu quả của tan băng, quá trình làm mềm hóa nước, sự xâm nhập nước biển kết hợp với việc khai thác dầu mỏ và khí thiên nhiên, và các chất thải từ các công nghiệp muối.

Ảnh hưởng chính của hàm lượng Cl- cao là làm tăng áp suất thẩm thấu của nước trong đất và vì thế làm giảm sự hữu dụng của nước đối với cây trồng. Hơn nữa, 1 số cây gỗ, bao gồm hầu hết các cây ăn quả, dâu tây và các cây dạng dây leo, tùng bách, và các cây vườn, rất mẫn cảm với Cl- và phát triển triệu chứng cháy lá khi nồng độ Cl- đạt đến 0,50% trọng lượng chất khô. Lá thuốc lá và cà chua trở nên dày hơn và bắt đầu cuộn tròn lại khi thừa Cl-.

2.6.2 Sự phản ứng của cây trồng đối với Cl

Nồng độ NO3- và SO4

2- cao sẽ làm giảm sự hấp thu Cl - của nhiều loại cây trồng, bao gồm khoai tây, beans, cà chua, củ cải đường. Khi hàm lượng Cl - tăng sẽ làm giảm sự hấp thu NO3

- đã được quan sát trên lúa mạch, bắp, và lúa mì. Sự tương tác nghịch giữa Cl - và NO3- do

sự cạnh tranh các vị trí của chất mang ở bề mặt rễ.

Cl- là nguyên tố có lợi cho các cây “ưa muối” như củ cải đường, bắp cải, và cần tây. Sự phản ứng trong sinh trưởng của dừa đối với KCl có quan hệ rất chặt đến hàm lượng Cl-

trong lá và có tương quan nghịch với hàm lượng K+, đều này được giải thích do người ta nhận thấy ảnh hưởng tốt của NaCl (hay ngay cả nước biển) trên cây dừa, cọ dầu, và cây kiwi.

Năng suất khoai tây tăng khi nồng độ Cl- trong cuống lá tăng từ 1,1 % đến 6,9 % và nồng độ NO3

- giảm. Mặc dù ảnh hưởng tốt của Cl- đến sự sinh trưởng của cây trồng chưa được hiểu biết đầy đủ, nhưng các mối quan hệ giữa nước-và cây trồng được cải thiện và ức chế được các loại bệnh cây là hai yếu tố quan trọng có liên quan đến Cl.

2.6.3 Các loại phân Cl và cách sử dụng

Khi cần bón phân Cl, có thể sử dụng các loại phân sau:Ammonium chloride (NH4Cl) 66%ClCalcium chloride(CaCl2) 65%Cl

23

Magnesium chloride (MgCl2) 74%ClPotassium chloride (KCl) 47%ClSodium chloride (NaCl) 60%Cl

Liều lượng Cl bón rất khác nhau tùy thuộc vào nhiều điều kiện, bao gồm loại cây trồng, phương pháp bón, và mục đích bón (ví dụ như bón để chữa trị thiếu dinh dưỡng, bón để làm giảm bệnh, hay để cải thiện tình trạng nước trong cây). Nơi nghi ngờ có thể có bệnh thối rễ được khuyến cáo có thể bón 35 – 40 kg Cl-/ha theo hàng. Bón vãi 75 – 125 kg Cl-/ha làm giảm có hiệu quả một số bệnh trên lá.

2.7 Molybdenum (Mo)Nồng độ Mo trong vỏ quả đất vào khoảng 2ppm và trong đất thay đổi từ 0,2 – 5 ppm.

Các dạng Mo trong đất chủ yếu bao gồm Mo không trao đổi trong các khoáng nguyên sinh và thứ sinh; Mo trao đổi được giữ bởi các oxide Fe và Al; Mo trong dung dịch đất; và Mo trong chất hữu cơ. Mặc dù Mo là một anion trong dung dịch, nhưng các quan hệ giữa các thành phần này lại tương tự như các cation kim loại khác.

Sự thiếu Mo thường xảy ra trên đất cát chua. Chất dinh dưỡng này thường thiếu trên đất podzol có hàm lượng Mo tổng số thấp, trên đất chua có hàm lượng oxide Fe và Al ngậm nước cao, hay trên các loại đất hình thành từ mẫu chất là đá vôi.

2.7.1 Mo trong dung dịch đất

Mo trong dung dịch hiện diện chủ yếu ở các dạng MoO42-, HMoO4

-, và H2MoO40.

Nồng độ của MoO42- và HMoO4

- tăng đáng kể khi pH đất tăng. Khả năng hòa tan của Mo trong đất được kiểm soát chủ yếu bởi Mo trong đất, sự hòa tan của Mo trong đất tương tự như khả năng hòa tan của PbMoO4 hay wulfenite.

Cây trồng hấp thu Mo dưới dạng MoO42-. Nồng độ Mo trong dung dịch đất cực kỳ

thấp được phản ảnh bởi hàm lượng Mo thấp trong cây trồng (khoảng 1ppm Mo). Ở nồng độ > 4 ppb trong dung dịch đất, Mo được vận chuyển đến rễ cây trồng bằng dòng chảy khối lượng, trong khi đó sự khuếch tán xảy ra khi nồng độ Mo < 4 ppb.

2.7.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của MoCác yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của Mo là pH đất và

hàm lượng các oxide Fe và Al.

pH đất và bón vôiKhông như các nguyên tố vi lượng khác, khả năng hữu dụng của Mo tăng theo sự gia

tăng của pH. Biểu đồ hòa tan cho thấy là khi tăng 1 đơn vị pH sẽ tăng hoạt độ của MoO42- lên

khoảng 10 lần.

Bón vôi để hiệu chỉnh độ chua của đất sẽ làm tăng khả năng hữu dụng của Mo và hạn chế sự thiếu Mo. Nói một cách khác khả năng hữu dụng của Mo giảm khi bón các loại phân chua như (NH4)2SO4 vào đất có sa cấu thô. Phản ứng với Fe và Al

Mo bị hấp phụ mạnh bởi các oxide Fe và Al, 1 phần Mo hấp phụ này sẽ trở nên không hữu dụng đối với cây trồng. Khi cây trồng hấp thu Mo từ dung dịch đất, Mo bị hấp phụ sẽ được giải phóng vào dung dịch do tác động khối lượng. Do các phản ứng hấp phụ, nên các loại đất có hàm lượng Fe cao, đặc biệt là Fe vô định hình trên bề mặt sét, có xu hướng làm giảm Mo hữu dụng.

24

Sự tương tác với các chất dinh dưỡng khácP làm tăng khả năng hấp thu Mo của cây trồng, có thể là do sự trao đổi giữa P và các

ion MoO42- bị hấp phụ. Ngược lại, khi nồng độ SO4

2- trong dung dịch cao sẽ làm giảm sự hấp thu Mo của cây trồng. Trên đất ở ngưỡng thiếu Mo, bón nhiều phân bón có chứa SO4

2- có thể gây ra sự thiếu Mo trên cây trồng, và nên bón phân có chứa Mo.

Cả 2 nguyên tố Cu và Mn cũng có thể làm giảm sự hấp thu Mo; tuy nhiên, Mg có sẽ làm tăng cường sự hấp thu Mo của cây trồng.

Đạm NO3- làm tăng cường sự hấp thu Mo, ngược lại NH4-N sẽ làm giảm sự hấp thu

Mo. Ảnh hưởng có lợi trong việc hấp thu Mo của NO3- có thể là do các ions OH- nên làm tăng

khả năng hòa tan của Mo trong đất.Các ảnh hưởng của khí hậu

Hiện tượng thiếu Mo thường nghiêm trọng trong điều kiện đất khô, có thể là do giảm khối lượng dòng chảy hay khuếch tán trong điều kiện ẩm độ đất thấp.Các yếu tố cây trồng

Mo trong đất có hàm lượng rất thấp; vì thế nên cây trồng có chứa 1 hàm lượng Mo rất nhỏ. Các cây trồng mẫn cảm với nồng độ Mo trong dung dịch thấp là các cây họ đậu, họ thập tự (các loại cải bông, cải dầu…), và cam quýt. Các cây khác cũng mẫn cảm với nồng độ Mo thấp là bông vải, rau diếp, bắp ngọt, khoai lang, và cà chua. Cây họ đậu mẫn cảm nhất đối với sự thiếu Mo. Các cây hạt nhỏ và 1 số cây trồng theo hàng có xu hướng chống chịu được với hàm lượng Mo hữu dụng trong đất thấp.

2.7.3 Sự ngộ độc MoHàm lượng Mo thừa sẽ gây ngộ độc cho cây, đặc biệt là các đồng cỏ chăn nuôi đại gia

súc. Các vùng ngộ độc Mo xảy ra trên các loại đất có pH cao. Các điều kiện đất trong đó thực vật có hàm lượng Mo cao có thể tìm thấy trên các loại đất ẩm ướt, có phản ứng gần trung tính hay kiềm, thường có tầng A1 dày được phủ bên trên là 1 tầng bùn hay than bùn mỏng. Các túi than bùn cũng có thể hiện diện trong các vùng xảy ra vấn đề ngộ độc Mo.

Molydenosis, 1 loại bệnh trong gia súc, xảy ra do sự mất cân đối giữa Mo và Cu trong chế độ nuôi dưỡng, khi hàm lượng Mo trong cỏ > 5 ppm. Sự ngộ độc Mo làm cây cỏ sinh trưởng cằn cỗi, và sự phá hủy xương trong động vật và bệnh có thể được chữa trị bằng cách cho ăn thêm khoáng có chứa Cu, tiêm Cu, hay bón CuSO4 vào đất. Các kỹ thuật khác được sử dụng để làm giảm tính độc của Mo là bón S và Mn và cải thiện sự thoát thủy của đất.

2.7.4 Các loại phân Mo và cách sử dụng

Các loại phân bón Mo thường dùng được liệt kê trong bảng sau. Liều lượng bón thường rất thấp, chỉ khoảng vài trăm g/ha, và dung dịch có thể được bón vào đất, phun lên lá, hay xử lý hạt giống trước khi gieo trồng. Liều lượng Mo bón tối hảo tùy thuộc vào phương pháp bón, với phương pháp phun lên lá nên dùng liều lượng thấp. Xử lý hạt giống bằng cách ngâm hạt vào dung dịch sodium molybdate trước khi gieo được sử dụng rộng rãi do lượng phân Mo cần rất thấp. Xử lý hạt giống với bùn hay bụi có chứa Mo cũng có hiệu quả. Để cho sự phân bố được đồng đều khi bón với lượng nhỏ phân Mo vào đất, nên trộn phân Mo với các loại phân N-P-K. Phun lên lá với NH4

+ hay Na molybdate cũng có hiệu quả để chữa trị bệnh thiếu Mo.

Bón Mo cho cây họ đậu, trong một số trường hợp sẽ làm tăng năng suất tương đương như bón vôi. Vì bón vôi có thể tốn kém hơn nhiều, nên bón phân Mo được ưa chuộng hơn.

Bảng 7.11 Các loại phân Molybdenum

Tên Công thức % Mo (gần đúng)

25

Ammonium molybdate (NH4)6Mo7O24.2H2O 54Sodium molybdate Na2MoO4.2H2O 39Molybdenum trioxide MoO3 66Molybdenum thủy tinh nguyên liệu thủy tinh 1-30

2.8 Cobalt (Co)

Co đã được xác định là nguyên tố cần thiết cho sự cố định N2 cộng sinh trong 1 số vi sinh vật và trong sự tổng hợp vitamin B12 trong động vật nhai lại, nhưng nhu cầu của Co đối với thực vật bậc cao chưa được xác định. Đất là nguồn cung cấp Co quan trọng cho cây trồng.

Nồng độ Co tổng số trung bình trong vỏ quả đất là 40 ppm. Các đá acid như granites, có chứa hàm lượng lớn các khoáng giàu Fe nên thường có hàm lượng Co thấp, với hàm lượng thay đổi từ 1 đến 10 ppm. Các khoáng giàu Mg thường có hàm lượng Co cao hơn nhiều (100 – 300 ppm). Sa thạch và shale thường có Co thấp, với nồng độ thường < 5 ppm.

Hàm lượng Co tổng số trong đất thay đổi từ 1 đến 70 ppm và trung bình là 8 ppm. Sự thiếu Co trong động vật nhai lại thường do thức ăn của chúng được trồng trên các loại đất có chứa nồng độ Co tổng số thấp hơn 5 ppm. Co trong đất có liên quan rất lớn đến sự hiện diện của Mg, Ni và Mn, và các khoáng nguyên sinh.

Các loại đất thường xảy ra hiện tượng thiếu Co trên cây trồng là (1) các loại đất cát, chua, rửa trôi mạnh; (2) một số loại đất có hàm lượng đá vôi cao; và (3) một số đất than bùn. Các loại đất có hàm lượng Co cực kỳ thấp được tìm thấy ở các đồng bằng ven biển Đại tây dương, chỉ chứa 1ppm Co hay thấp hơn. Các loại đất hình thành trên đá granite cũng có hàm lượng Co thấp. Spodosols hình thành trong các trầm tích có sa cấu thô và Histosols thường liên quan đến sự thiếu Co trên cây.

2.8.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của Co

Co bị hấp phụ trên các phức trao đổi hay hợp chất sétchất hữu cơ tương tự như các cation kim loại khác. Thứ tự hấp phụ Co của các loại sét là muscovite>hematite>bentonite= kaolinite. Nồng độ Co trong dung dịch đất thường rất thấp, thường <0,5ppm trong dịch trích bằng HCl. Vì Co có trạng thái tương tự như Fe và Zn, nên khi thừa Co sẽ hình thành các triệu chứng tương tự như triệu chứng thiếu Mn.

Một trong những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của Co là sự hiện diện của các khoáng oxide Mn tinh thể. Các khoáng này có khả năng hấp phụ Co cao. Chúng có khả năng giữ gần như toàn bộ Co trong đất, dẫn đến sự cố định các loại phân Co được bón vào đất. Co có thể thay thế các Mn trên bề mặt của các khoáng này. Khả năng hữu dụng của Co tăng trong điều kiện chua và ngập nước, do khả năng hòa tan của oxide Mn tăng; vì vậy bón vôi và tiêu nước là biện pháp kỹ thuật để làm giảm sự hữu dụng hay ngộ độc của Co.

2.8.2 Các loại phân Co và cách sử dụng

Sự thiếu Co của động vật nhai lại có thể được chữa trị bằng cách (1) thêm Co vào thức ăn hay nước uống của chúng; (2) cho uống thuốc có Co; (3) dùng các viên Co; và (4) bón phân Co với lượng nhỏ cho các đồng cỏ. Bón phân Co với hàm lượng 100 g CoSO4/ha được khuyến cáo.

Bón Super lân, với một lượng nhỏ CoSO4 cũng có thể được dùng để làm tăng nồng độ Co trong cỏ thức ăn gia súc.

26

2.9 Sodium (Na)

Nồng độ Na trong vỏ quả đất vào khoảng 2,8%, trong đất chứa khoảng 1%. Na trong đất là kết quả của sự phong hóa Na từ các khoáng chứa Na. Có rất ít Na trong khoáng và Na trao đổi hiện diện trong các vùng đất có khí hậu ẩm, trong khi đó Na thường rất phổ biến trong các vùng đất khô hạn và bán khô hạn.

2.9.1 Các dạng Na trong đấtNa hiện diện trong đất dưới dạng Na trong dung dịch và Na trao đổi và trong các

khoáng silicates. Na trong các loại đất rửa trôi mạnh hiện diện trong plagioslases có albite cao và với hàm lượng nhỏ trong micas, pyroxenes, và amphiboles và các thành phần thịt của đất. Trong các loại đất vùng khô hạn và bán khô hạn, Na hiện diện trong silicate, cũng như dưới dạng NaCl, Na2SO4, và Na2CO3.

Na được cây hấp thu dưới dạng ion Na+ từ dung dịch đất, dung dịch đất trong các vùng đất ôn đới chứa khoảng 0,5-5ppm Na+. Na+ trong dung dịch và trao đổi khác nhau rất lớn giữa các loại đất. Trong đất ở các vùng ẩm, tỉ lệ giữa Na+ trao đổi với các cation khác là Ca2+>Mg2+>K+ = Na+. Na+ trao đổi cũng có thể được cây trồng sử dụng. Củ cải đường thường đáp ứng cao với phân bón có Na khi nồng độ Na+ trao đổi trong đất < 0,05meq/100 gam đất.

Trong các vùng khô hạn, nếu đất được tưới với nước mặn, hàm lượng Na+ trao đổi thường vượt quá hàm lượng K+ trao đổi. Các muối Na sẽ tích lũy trong các đất thoát thủy kém trên các vùng khô hạn và bán khô hạn và là nguyên nhân góp phần vào sự mặn hóa và mặn kiềm hóa các loại đất này.

2.9.2 Ảnh hưởng của Na đến các tính chất của đất

Tác động xấu của Na đối với đất là tính phân tán sét của Na+ và các dư thừa hữu cơ làm giảm cấu tượng đất, giảm khả năng thấm không khí và nước, giảm sự nẩy mầm, và sự phát triển của rễ. Sự phân tán đất xảy ra khi Na trao đổi vượt quá 10 – 20 % CEC. Với đất có sa cấu mịn, 10 % Na trao đổi có thể sét chưa bị phân tán, nhưng đất cát 30 % Na trao đổi mới gây ra hiện tượng phân tán sét. Các loại đất mặn kiềm (sodic) thường tìm thấy trong các vùng khô hạn/bán khô hạn.

Sự sinh trưởng của hầu hết cây trồng đều bị giảm nghiêm trọng trên đất mặn kiềm. Ngoài ra, do pH cao trên đất này nên có thể gây ra hiện tượng thiếu các nguyên tố vi lượng, mặc dù trở ngại chính của Na đối với sự sinh trưởng cây trồng là làm mất khả năng thấm của đất.

2.9.3 Ảnh hưởng của Na đến sự sinh trưởng của cây trồng

Về mặt tích cực, Na có lợi cho sự sinh trưởng của 1 số loại cây trồng. Na được nhận biết là cần thiết cho các cây C-4. Các ảnh hưởng có lợi của Na đến sự sinh trưởng của cây trồng được nhận thấy trên các loại đất có hàm lượng K thấp, vì Na+ có thể thay thế 1 phần K+

trong dinh dưỡng cây trồng. Các cây trồng được phân loại theo tiềm năng hấp thu Na+ của chúng.

2.9.4 Các loại phân Na và cách sử dụngSự đáp ứng đối với Na đã được thấy trong các loại cây trồng có tiềm năng hấp thu Na

cao. Nhu cầu Na của các cây này dường như độc lập và có thể lớn hơn nhu cầu K của chúng.

Bảng 7.12 Sự giảm năng suất cây trồng ở các hàm lượng Na trao đổi (ESP) khác nhau

27

Loại đất ESP (%) Trung bình năng suất giảm (%)Mặn kiềm yếu 7-15 20-40Mặn kiềm trung bình 15-20 40-60Mặn kiềm mạnh 20-30 60-80Mặn kiềm rất mạnh >30 >80

Bảng 7.13 Tiềm năng hấp thu Na của 1 số cây trồng

Cao Trung bình Thấp Rất thấpCủ cải làm thức ăn

gia súcBắp cải Lúa mạch Lúa mì

Củ cải đường Dừa Lanh BắpBông vải Kê Yến mạch

Cải dầu Đậu nànhYến mạchKhoai tây

Cao suTurnips

Các loại phân bón có chứa Na là:Các loại phân K có chứa các hàm lượng NaCl khác nhau.Sodium nitrate (khoảng 25 % Na)Rhenania phosphate (khoảng 12 % Na).

Các loại phân đa dinh dưỡng có Na.

2.10 Selenium (Se)Se không là nguyên tố cần thiết cho cây trồng, nhưng Se cần trong cây làm thức ăn gia

súc vì Se là nguyên tố cần thiết cho động vật. Se hiện diện với hàm lượng rất thấp trên tất cả các loại đất. Hàm lượng Se trung bình là 0,09 ppm trong các loại đá và được tìm thấy chủ yếu trong các khoáng trầm tích. Tính chất của Se tương tự như S; tuy nhiên Se có 5 trạng thái oxi hóa quan trọng: -2, 0, +2, +4, và +6.

Nồng độ Se tổng số trong hầu hết các loại đất thay đổi trong khoảng 0,1 – 2 ppm và trung bình là 0,3 ppm. Nhiều vùng có các loại đất có hàm lượng Se cao và có thể gây độc cho cây làm thức ăn gia súc. Mẫu chất của các loại đất này chủ yếu là các tích tụ của phiến thạch trầm tích. Đất đá vôi, pH cao trong các vùng ít mưa thường có hàm lượng Se cao.

Rất nhiều vùng trên thế giới được xác định là hàm lượng Se trong cây trồng rất thấp. Các loại đất có hàm lượng Se thấp bao gồm đất chua, phần lớn là đất Spoddosols, Inceptisols, và các vùng tiếp cận với Alfisols. Cây trồng hấp thu Se không đủ là do một trong hai yếu tố đất sau đây: hàm lượng Se tổng số trong mẫu chất của đất thấp, hay hàm lượng Se hữu dụng thấp trên các loại đất chua, thoát thủy kém.

2.10.1 Se trong đất

Các dạng Se hiện diện trong đất là selenides (Se2-), Se nguyên tố (Se0), selenites (Se+4), selenates (Se+6), và các hợp chất Se hữu cơ. Các dạng Se trong đất và trong các trầm tích có quan hệ chặt với điện thế oxi hóa khử, pH và khả năng hòa tan của các khoáng.

28

Selenides (Se2-)Selenides không hòa tan và thường đi đôi với S2- trong đất vùng bán khô hạn, nơi sự

phong hóa bị hạn chế. Chúng góp phần rất nhỏ vào sự hấp thu Se của cây vì khả năng hòa tan của chúng rất kém.

Se nguyên tố (Se0)Se0 hiện diện với hàm lượng thấp trong một số loại đất. Một lượng đáng kể Se0 có thể

bị oxi hóa thành selenites và selenates bởi vi sinh vật trong đất trung tính và kiềm.

Selenites (SeO32-)

Phần lớn Se trong đất chua có thể hiện diện dưới dạng các phức của selenites với các oxides Fe ngậm nước ổn định. Khả năng hòa tan thấp của phức Fe-selenite có thể là lý do giải thích tại sao cây trồng không bị ngộ độc Se trên các loại đất chua có hàm lượng Se tổng số rất cao. Cây trồng có thể hấp thu selenites, nhưng thường hấp thu với hàm lượng thấp hơn nhiều so với selenates.

Selenates (SeO42-)

Selenates thường đi đôi với SO42- đất vùng khô hạn và bền vững trong các loại đất có

chứa khoáng selenferous, thoáng khí. Các dạng khác của Se sẽ bị oxi hóa thành selenates trong các điều kiện thoáng khí. Chỉ có 1 lượng nhỏ selenate hiện diện trong đất chua và trung tính. Khả năng hòa tan của Selenates rất cao và dễ hữu dụng cho cây trồng, và đây là nguyên nhân của sự tích lũy có thể gây độc cho cây trồng trên đất có pH cao. Phần lớn Se hòa tan trong nước có thể tồn tại dưới dạng selenates.

Se trong chất hữu cơSe tạo phức với chất hữu cơ có thể là thành phần quan trọng, bởi vì có đến 40% Se

tổng số trong 1 số loại đất hiện diện trong mùn. Các hợp chất Se trong chất hữu cơ hòa tan, được giải phóng thông qua sự phân giải chất hữu cơ. Se trong tàn dư hữu cơ rất bền trong các vùng bán khô hạn, và phần lớn tồn tại trong đất. Se trong chất hữu cơ trong đất kiềm có khả năng hòa tan cao hơn trong điều kiện đất acid, nên Se có thể tăng cường khả năng hữu dụng đối với cây trồng trong các loại đất vùng bán khô hạn.

2.10.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hữu dụng của Se

Trong đất có pH cao, cây trồng thường hấp thu Se nhiều hơn trên đất chua. Se trong dung dịch đất có nồng độ thấp nhất khi đất có pH trung tính hay chua ít, và nồng độ Se tăng trong điều kiện chua hay kiềm. pH đất cao sẽ tăng cường sự oxi hóa selenites thành các dạng selenstes dễ hữu dụng hơn.

Năng suất cây trồng gia tăng do việc bón phân N và S có thể làm giảm nồng độ Se trong cây trồng do tác động của sự pha loãng nồng độ Se trong cây. Có nhiều dẫn chứng cho thấy có sự quan hệ giữa sự gia tăng tỉ lệ bệnh và mức độ thiếu Se nghiêm trọng trong gia súc do sự tương tác nghịch của SO4

2- đến sự hấp thu Se bởi cây trồng.

Bệnh rối loạn dinh dưỡng của vật nuôi có một tỉ lệ cao, gây ra do hàm lượng Se thấp trong muà hè mưa và lạnh so với các mùa nóng và khô. Mùa hè có nhiệt độ cao có thể làm gia tăng nồng độ Se trong thức ăn gia súc.

Khả năng hấp thu Se khác nhau giữa các loài cây. Một số loài Đậu ván dại hấp thu Se cao hơn nhiều lần so với các cây khác trồng trên cùng 1 loại đất, vì chúng sử dụng Se trong một amino acid đặc biệt so với các loài khác. Các cây họ thập tự và củ hành có nhu cầu Se

29

cao, hấp thu Se trung bình, trong khi đó họ hòa thảo và cây lấy hạt có hàm lượng Se từ thấp đến trung bình.

2.10.3 Các loại phân Se và cách sử dụng

Mặc dù sự thiếu Se làm rối loạn dinh dưỡng cơ hay bệnh trắng cơ trong gia súc và cừu có thể được chữa trị bằng phương pháp nội khoa, nhưng bón phân Se cho đồng cỏ sẽ tốt hơn chữa trị bằng phương pháp nội khoa.

Việc bón phân Se có thể được chấp nhận nếu theo các khuyến cáo sau:

Không bón vào bất cứ giai đoạn nào mà có thể gây ngộ độc cho cho thức ăn gia súc; không được bón thúc lúc cây đang sinh trưởng.

Không gây nên hậu quả là tăng hàm lượng Se trong mô động vật.Để chống sự thiếu Se cho đồng cỏ nên bón ít nhất một lần sau khi thu hoạch cỏ trong thời kỳ cây ở giai đoạn miên trạng.Bón selenites cho đất sẽ thích hợp hơn vì chúng có tác dụng chậm nên ít khi làm tăng

nồng độ Se trong cây so với dạng selenates có tính hữu dụng nhanh, chỉ bón selenates khi cây có yêu cầu hấp thu nhanh. Bón 50 g Se/ha có thể thoả mãn nhu cầu cho đồng cỏ. Phun 10g Se/ha dưới dạng Na selenite cho bắp rất có hiệu quả.

Se hiện diện trong đá phosphate và trong phân super lân. Super lân chứa 20 ppm (hay cao hơn) Se sẽ cung cấp đủ Se cho cây trên các vùng thiếu Se để chữa trị bệnh rối loạn dinh dưỡng cho gia súc khi thức ăn gia súc thiếu Se.

30