Bài giảng khoa học phân bón - chủ đề 4 pps

Bón cải tạo là bón một lượng lân lớn để nâng cao đáng kể lượng lân trong đất, thậm chí có thể là m thay đổi cấp độ phì nhiê u về lân của đất hoặc làm bão hòa khả năng hấp thụ lân của đất

2.9 Vấn đề bón lân cải tạo v à bón lân duy trì

Bón phân duy trì là bón lượng phân lân vừa đủ bù đắp lượng lân cây trồng lấy đi hàng nă m để đả m bảo cân bằng dinh dưỡng lâ n trong đất Lượng lân bón duy trì thường phụ thuộc vào nhu cầu lân của cây để đạt năng suất theo mong muốn và lượng lân mà đất có thể cung cấp cho cây

Bón cải tạo là bón một lượng lân lớn để nâng cao đáng kể lượng lân trong đất, thậm chí có thể là m thay đổi cấp độ phì nhiê u về lân của đất hoặc làm bão hòa khả năng hấp thụ lân của đất để các năm về sau chỉ cần bón lân ở mức duy trì

Có nhiều khuyế n cáo là chỉ cần bón một lượng lân lớn vào đầu chu kỳ luân canh cho cây có nhu cầu lân cao, sau đó chỉ cần bón thê m đạm và kali trong suốt cả chu kỳ Khuyến cáo này dựa trên khả nă ng d i chuyể n thấp của lân trong đất và lý thuyết của việc bón phân cải tạo

Tuy nhiên, việc đột ngột nâng cao hà m lượng lân dễ tiêu trong đất có thể ảnh hưởng đến khả năng di động của một số nguyên tố dinh dưỡng và gây trở ngạ i cho việc thu hút các nguyên tố này của của cây (Zn và Mn) hoặc có thể là m tăng khả năng hòa tan của một số nguyên tố như Cd, không có lợi cho sức khỏe của người và gia súc nếu nguyên tố này được tích lũy trong nô ng sản phẩ m

Nhiều kết quả nghiê n cứu cũng cho thấy hầu hết các loại cây trồng không hút quá 10 – 13 % lân trong phân bón và chỉ cần giữ cho lân dễ tiêu trong đất ở mức khoảng 0,2 ppm hoặc chút ít là cây trồng có thể đạt năng suất tối đa Vì vậy, vấn đề bón đúng lúc và bón liê n tục (hàng vụ) để làm tăng lâ n dễ tiê u là biện pháp được coi là khá hợp lý

CHỦ ĐỀ 4 KALI VÀ PHÂN KALI Bài 1 Kali trong cây, trong đất và quá trình chuyển hóa kali

1 Kali trong cây

1.1 Tỷ lệ kali trong cây

Trong cây, kali biến động từ 0,5 – 6 % chất khô

Lượng kali trong cây rất khác nhau và tùy thuộc vào:

 Loại cây trồng Các loại cây như hướng dương, thuốc lá, cây có củ có tỷ lệ kali trong cây cao nhất, dao động từ 4 – 6 %

 Các bộ phận khác nhau của cây nhưng nhìn chung tỷ lệ kali trong thân lá thường cao hơn trong rễ, hạt hoặc trong củ Trong rơm rạ ngũ cốc, K2O đạt đến tỷ lệ 1 – 1,5 % trong khi đó tỷ lệ này chỉ là 0,5 % so với trọng lượng chất khô

Trong cùng một cây đang phát triển thì ở các bộ phân no n, ở các bộ phận hoạt động mạnh, tỷ lệ kali thường cao hơn ở các bộ phận già Cũng như lân và đạm, kali là nguyên tố được sử dụng tuầ n hoàn trong cây, vì vậy, khi đất không cung cấp đủ kali thì kali ở bộ phần già sẽ được vận chuyển vào các bộ phận non, hoạt động mạnh Hiện tượng thiế u kali thường xuất hiện ở lá già trước

Hình 2 Phân bố kali trong cây trong trường hợp thiếu kali và được bón đầy đủ kali

Nguồn Prasad và J Power, 1993

1.2 Dạng kali trong cây

Khác với đạ m và lân, kali không có trong thà nh phần của bất kỳ chất hữu cơ nào trong cây Kali chỉ tồn tại dưới dạng ion trong dịch bào và một phần tạo phức không ổn định với các chất keo của tế bào chất

1.3 Vai trò của kali đối với cây trồng

 Thúc đẩy quá trình vận chuyển hydratcacbon, tổng hợp protein và duy trì sự ổn định của nó Quá trình pepti hóa các nguyên tử kali ngậm nước cho phép kali, bằng cách mang nước, len lỏ i vào khe hở của các phân tử keo ở nơi mà chỉ có K+ mới có thể đính vào được, đóng vai trò tẩm ướt các a cấu trúc Sự có mặt khắp nơi của các a cấu trúc khiến kali đóng vai trò chất hoạt hóa phổ biế n nhất K+ thỏa mã n yêu cầu hydrat

Toàn bộ cây Toàn bộ cây

1,13% K 1,57% K 1,30 %K 1,70 % K

1,20 % K 1,41 % K

1,08% K 1,71% K 1,17 %K 1,55%K 1,01 % K 1,57%K

Thân: 1,10%K Thân: 1,85%K

Thiếu kali Bón đầy đủ kali

hóa các protein và các chất keo khác trong tế bào khiế n các chức năng nội bào được phát triển bình thường

 Tăng khả năng thẩm thấu nước qua màng tế bào, điều chỉnh pH và lượng nước ở khí khổng Kali một mặt do làm tăng áp suất thẩm thấu mà tăng khả năng hút nước của

rễ, một mặt điều khiển hoạt động của khí khổng khiến cho nước không bị mất quá mức trong lúc gặp khô hạn Nhờ việc tiết kiệm nước nên cây có thể quang hợp được nga y cả trong điều kiện thiếu nước

 Hoạt hóa enzim xúc tiến quá trình qua ng hợp và tổng hợp hydratcacbon Kali có thể hoạt hóa được 60 loại enzim trong cơ thể thực vật Trong hoạt động hoạt hóa, kali vừa đóng vai trò như một coenzim, vừa đóng vai trò như một chất xúc tác

 Cải thiện khả năng quang hợp Kali trung hòa nga y cả các axit của chu trình Krebs nằ m trong các nếp gấp của các thể hạt Kali len lỏi vào trong lòng các phiến lục lạp, lô i cuốn các sản phẩ m phụ của quá trình q uang hợp là m cho nó khỏi b ị ứ lại khiến cho quá trình quang hợp được liê n tục

 Kali nhờ trạng thái hydrat hóa, có thể lên lỏi vào giữa các bào quan để trung hòa các axit ngay trong quá trình được tạo thành khiế n cho các a xit này không bị ứ lại do vậy kali có tác dụng kích thíc h quá trình hô hấp

 Kali đóng vai trò cơ bản trong việc phân chia tế bào

 Do tác động đến quá trình quang hợp và hô hấp nên kali có ảnh hưởng tích cực đến việc trao đổi đạm và tổng hợp protein Kali có tác dụng giả i độc đạm cho cây

 Tăng cường khả năng chịu hạn, chịu rét do tế bào chứa nhiều đường hơn và làm tăng áp suất thẩ m thấu trong tế bào

 Kali có tác dụng làm tăng bề dày của mô cơ gió i và tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các bó mạch vì vậy là m cho cây có khả năng chống đổ cao

 Tăng khả năng chống chịu sâu bệnh hạ i của cây trồng

 Là m tăng độ lớn của hạt, cải thiện chất lượng quả và rau

Bảng 11 Ảnh hưởng của các dạng phân kali bón đến năng suất và chất lượng khoai tây

Năng suất củ tươi

Hàm lượng tinh bột

Hà m lượng nước

Năng suất tinh bột Công thức thí

1/2 KCl + 1/2

(Lượng kali bón: 265 kg K2O/ha)

Nguồn: Lu Jian – wei và các cộng sự, 2001

1.4 Biểu hiện thiếu hụt kali trong cây

Thiếu kali, quang hợp giả m mà hô hấp tăng nên thiế u kali năng suất giả m rõ rệt Thiếu kali, lá úa vàng dọc mép lá, chóp lá chuyển nâu, sau đó các triệ u chứng này dần phát triển vào phía trong theo chiều từ chóp lá trở xuố ng, từ mép lá trở vào Cây phát triển chậ m, còi cọc, thân yếu, cây dễ bị đổ ngã Hạt và quả bị teo thắt lại

Thiếu kali, hàm lượng vita min trong quả giả m, hàm lượng đường trong mía đạt thấp

Cỏ là m thức ăn gia súc thiếu kali có chất lượng kém có thể có ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ gia súc vì các hợp chất đạm phi protit như các amin, amit rất có thể bị phân hủy, đẩy NH3 vào dạ cỏ

Cây chỉ thị thiếu kali: Khoai tây, thuốc lá, bông, cà chua, đậu đỗ

2 Kali trong đất

2.1 Tỷ lệ kali trong đất

Trong đất, tổng lượng kali thường lớn hơn rất nhiều so với đạ m và lân Vỏ trái đất chứa 1,9 % K và 0,11 % P

Hà m lượng kali trong đất rất khác nhau tùy thuộc vào loại đất và có thể dao động từ vài tră m kg/ha trên đất cát có thành phần cơ giới nhẹ đến khoảng 50 tấn/ha trên đất có thành phần cơ giới nặng, giàu sét

Hà m lượng kali trong đất còn phụ thuộc vào thành phần đá mẹ Đất hình thành

trên đá mẹ giàu penpat, muscovit, biotit thường chứa nhiều kali

Đất phong hóa mạnh nghèo kali hơn đất trẻ Hàm lượng kali trong đất tỷ lệ nghịch với mức độ phong hóa Đất phong hóa mạ nh thường nghèo kali

Có 2 điể m khác biệt giữa ka li trong đất so với đạ m và lân, đó là:

 Kali trong đất chỉ có ở dạng vô cơ

 Kali được phân bố rất đồng đều theo phẫu diện đất và trong một và i trường hợp, kali ở những tầng sâu của đất còn cao hơn ở tầng đất mặt

2.2 Dạng kali trong đất

Trong đất, kali tồn tại ở 4 dạng bao gồ m:

 Kali trong khoáng nguyê n sinh

 Kali bị cố định trong tinh tầng khoáng sét

 Kali hấp phụ trên bề mặt keo (kali trao đổi)

 Kali hòa tan trong thành phần các muối khoáng trong dung dịc h đất

Các dạng kali trong đất có mố i liên hệ chặt chẽ với nhau và được thể hiệ n ở hình dưới đây

Bổ sung

Cây hút

Trao đổi nhanh

“Giả i phóng” chậ m “bị cố định” “Giả i phóng” nhanh hoặc “ giữ chặt”

Hình.3 Các dạng Kali trong đất

Nguồn Prasad v à J F Power, 1997

Nước tiểu

gia súc

Phân kali

dịch đất

Kali trao đổi được hấp phụ trên bề mặt keo sét và thường

chiếm 1 % kali tổng số

Khoáng mica Illit Illit bị thoái

hóa

6 – 8 %K “nở ra”

3 – 5%K

K không trao đổi hoặc kali bị cố định bởi một

số khoáng sét

Trong đất luôn có sự chuyể n hóa lẫn nhau giữa các dạng kali nói trên theo một cần bằng động Kali trong thành phần đá mẹ có thể chuyển dần sang dạng trao đổi rồi đi vào dung dịc h đất, hoặc ngược lại, kali từ dung dịch đất cũng có thể bị nhốt lại trong màng lưới tinh thể khoáng sét và không tham gia cung cấp thức ăn cho cây Ngoài ra, các khoáng sét cũng có thể chuyể n hóa lẫ n nha u

2.3 Khả năng cung cấp kali của đất Việt Nam

Trong đất Việt Nam, hà m lượng kali có dao động lớn không chỉ giữa các loại đất mà ngay cả trong cùng một loại đất (Nguyễn Văn Chiến, 1999) Sự diễn biế n các dạng kali của chúng không phả i lúc nào cũng đồng nhất, có những loại đất có K tổng

số cao nhưng K hữu hiệ u và K hữu hiệu trực tiếp lại không cao hoặc ngược lại Vì thế việc đánh giá khả năng cung cấp kali của đất cho cây trồng phải dựa trên cả 3 dạng kali trên K tổng số trong đất nói lên tiềm năng cung cấp kali lâu dài của đất, nhưng nế u chỉ dựa vào kali tổng số nhiề u khi chúng ta lại mắc sai lầ m trong việc đánh giá nhu cầu bón phân kali cho cây trồng, đặc biệt trong một nền nông nghiệp thâ m canh bền vững

Ví dụ như phù sa một số con sông miền Trung mặc dù có kali tổng số cao nhưng kali hữu hiệu và kali hữu hiệu trực tiếp lại chỉ ở mức trung bình hoặc thấp Điều đó có nghĩa là lượng kali cần thiết để cung cấp đầy đủ ngay cho cây trồng lại thiếu Ngược lại nếu chỉ dựa vào kali hữu hiệu và kali hữu hiệ u trực tiếp mà đánh giá khả năng cung cấp kali của đất cũng bất cập Ví dụ như trên đất bazan trồng cà phê thâ m canh, kali hữu hiệu và kali hữu hiệu trực tiếp trên loại đất này ở mức cao nhưng không phả i do bản chất của đất mà do kết quả của việc bón kali liên tục và ở mức cao trong quá trình thâm canh cây trồng nà y và quá trình chuyể n hóa kali ở các dạng hòa tan ha y sang dạng trao đổi hoặc khó trao đổi xảy ra với cường độ yếu Vì thế về lâu dài, trên loại đất này vẫn cần bón kali thì cây trồng mới có khả năng cho năng suất cao

Dựa trên kết quả nghiên cứu của mình, tác giả Nguyễn Vă n Chiế n (1999) đã chia các loại đất theo khả năng cung cấp kali như sau:

 Nhóm có tiề m nă ng cung cấp kali cao gồ m đất mặn ve n biển, đất phèn

 Nhóm có tiề m nă ng cung cấp kali khá: Đất phù sa sông Hồng

 Nhóm có tiề m năng cung cấp kali trung bình: đất chiê m trũng, phù sa một số con sông miền Tr ung và sông Thá i Bình

 Nhóm có tiề m năng cung cấp kali thấp: đất bazan, đất đỏ vàng trên đá vôi, đất

đỏ vàng trên đá granit

 Nhóm có tiề m năng cung cấp kali rất thấp: đất phiến thạch sét, đất đỏ vàng trên mica, đất xám bạc màu và đất cát biển

2 4 Quá trình chuyển hóa kali trong đất

2.4.1 Quá trình thoái hóa (giữ chặt) kali trong đất

* Khái niệ m

Quá trình thoái hóa (giữ chặt) kali trong đất là quá trình trong đó các dạng kali hòa tan và kali trao đổi bị chuyể n hóa thành dạng không trao đổi

* Cơ chế tiến hành: kali từ dung dịc h đất có thể bị nhốt lại trong màng lưới tinh thể khoáng sét

* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình giữ chặt (thoái hóa) kali

 Khoáng sét

Lượng kali bị giữ chặt trong đất nhiều hay ít phụ thuộc vào hà m lượng keo sét

có trong đất Hàm lượng khoáng sét càng cao, lượng kali bị giữ chặt càng lớn Liên quan đến dạng keo sét thì các loại keo như illit, ver miculit, smectit có khả năng giữ chặt kali cao, trong khi đó kaolinit giữ kali với lượng không đáng kể

 pH đất

Sự hiện diện của hydroxit nhô m trong đất trong điều kiện đất chua sẽ ngăn cản

sự phá hủy các lớp silicat trong các khoáng sét và vì vậy ngăn cản sự “giữ chặt” kali

Khi pH đất tăng sẽ là m tăng điện tích âm của các ô xít và hydroxit Fe và Al và kết quả là làm tăng khả năng hấp phụ kali và là m giảm kali hòa tan trong dung dịc h đất

Và như vậy, tăng pH đất sẽ làm tăng kả năng cố định kali trong đất

Tình trạng ẩm và khô của đất

Lượng kali bị giữ chặt trong đất tăng khi đất khô, tăng gấp 2 – 3 lần so với đất ở trạng thái ẩm Tuy nhiên, khi đất từ trạng thái ẩm chuyển sang khô, đặc biệt là ở tầng canh tác với hà m lượng kali ở mức thấp và trung bình thì lạ i là m tăng hà m lượng kali trao đổi trong đất

 Lượng phân kali bón bổ sung vào đất

Bón một lượng kali lớn vào đất nhìn chung sẽ là m tăng sự cố định kali trong đất

là m cho sự cân bằng giữa kali hòa tan và kali không trao đổi bị đẩy sang hướng cố định

 Luâ n phiên ẩ m và khô

Khi đất đang ẩm mà khô đi thì ở các loại đất có có hàm lượng kali trao đổi cao thì quá trình khô đất sẽ kéo theo việc cố định kali

 Mùn trong đất

Sự có mặt của mùn làm tăng hoạt độ của cả Ca2+ và K+ làm cho kali ít bị giữ chặt hơn

* Ý nghĩa của quá trình thoái hóa (giữ chặt kali ) đối với sự thu hút kali của cây và hiệu quả sử dụng phân kali

 Quá trình nà y nhìn chung có ảnh hưởng bất lợi đối với việc cung cấp kali cho cây trồng Tuy nhiên, quá trình này cũng được xe m là có lợi vì sẽ góp phần là m giảm

sự rửa trôi kali và làm tăng lượng kali dự trữ trong đất

 Chú ý lượng bón và phương pháp bón các loại phân kali

2.4.2 Quá trình giả i phóng kali

* Khái niệ m

Quá trình giải phóng kali trong đất là quá trình trong đó các dạng kali không trao đổi chuyển hóa thành dạng trao đổi

* Cơ chế tiến hành

Dưới ảnh hưởng của nước và axit cacbonic hòa tan trong nước, nhiệt độ và vi

sinh vật ortoclase, kali trong thành phần các khoáng được giải phóng ra và cung cấp dần cho

cây

KAlSi3O8 + HOH KOH + HAlSi3O8

KAlSi3O8 + H2CO3 K2CO3 + Al2O36SiO2.H2O

* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình giả i phóng kali

 Nhiệt độ

Sự giải phóng kali trong đất tăng lê n khi nhiệt độ tăng

 Luâ n phiên ẩ m và khô

Khi đất đang ẩm bị khô đi thì ở các loại đất có hà m lượng kali trao đổi trung bình hay thấp có hiện tượng tăng kali trao đổi

 Việc bón vô i vào đất

Trong trường hợp keo đất bão hòa kali và đất được bón vôi ở dạng CaSO4, các cation K+ hấp phụ sẽ được Ca2+ thay thế và đi vào dung dịch đất

H+ Ca 2+

K+ H+ [KĐ] K+ + CaSO4 [KĐ] K+ + K2SO4

K+ K+

K+

 Sự rửa trôi kali

Lượng kali bị rửa trôi nhiều hay ít phụ thuộc vào lượng, thời gian và cường độ mưa Trong những năm ít mưa, trên đất cát, lượng kali bị rửa trôi vào khoảng 19 kg/ha/năm

và tăng lê n 57 kg/ ha/ nă m trong những nă m có lượng mưa đạt 370mm/nă m (Prasad và J.F Power, 1993) có đến 50 – 60 % lượng kali bón vào đất ở Costa Rica bị rửa trôi

Bón vô i hợp lý có thể là m giảm sự rửa trôi kali nhờ là m tăng lượng kali được cố

định trong đất

Bài 2 Các loại phân kali

1 Phân kali công nghiệ p

1.1 Kali clorua (MOP)

KCl là loại phân kali được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới Hiện nay phân

KCl chiế m 90 % sản lượng phân kali tiêu thụ trên thị trường thế giới KCl là loại quặng

có nhiều ở một số quốc gia như Nga, Mỹ, Canada và Đức Sản lượng của KCl thường

lớn gấp 20 lần so với K2SO4

* Tính chất

Công thức phân tử: KCl

Hà m lượng Kali: 50 – 52 % K hoặc 60 – 63 % K2O

Màu: trắng, hồng, đỏ

Tỷ trọng khối: 800 – 900 kg/m3

Cấu trúc: tinh thể

* Chuyển hóa trong đất

K+

KĐ]H+ + KCl KĐ]K+ + AlCl3 + HCl

Al3+ K+

K+

Ca2+ K+

KĐ]Ca 2 + + KCl KĐ]K+ + CaCl2

Ca2+

*Sử dụng

- Có thể sử dụng để bón lót, bón thúc vào đất hoặc hòa vào nước để phun qua lá

- Mặc dù KCl là phân sinh lý chua nhưng do ion Cl- không được đất hấp phụ vì

vậy khô ng tích lũy lâu dài trong đất nên loại phân này có thể sử dụng để bón được cho

nhiề u loại cây trên nhiều loại đất

- Không nên bón toàn bộ K bằng KCl cho các loại cây mẫ n cả m với Cl như

thuốc lá, sầu riêng, khoai tây hay một số các loại cây dược liệu

1.2 Kali sulphat (SOP)

K2SO4 là loại quặ ng có nhiều ở một số quốc gia như Nga, Mỹ, Canada và Đức

Sản lượng của K2SO4 thường ít hơn so với KCl

* Tính chất

Công thức phân tử: K2SO4

Hàm lượng Kali: 40 – 44 % K hoặc 48 – 53 % K2O và 17 % S

Màu: trắng

Cấu trúc: tinh thể

* Chuyển hóa trong đất

K+

KĐ]H+ + K2SO4 KĐ]K+ + Al2 (SO4)3 + HCl

Al3+ K+

K+

Ca2+ K+

KĐ]Ca 2 + + K2SO4 KĐ]K+ + CaSO4

Ca2+

* Sử dụng

- Có thể sử dụng để bón lót, bón thúc vào đất hoặc hòa vào nước để phun qua lá

- Kali sulphat là phân sinh lý chua, do vậy không nên bón cho đất quá chua, đất

phèn hay đất mặn

- Thích hợp để bón cho các loại cây có nhu cầu lưu huỳnh cao như cây lấy dầu,

cà phê hoặc cây mẫn cả m với Cl

1.3 Các loại phân kali công nghiệp khác

 K2Mg(SO4)2 (Kalima g, Langbeinite) có chứa 18,8 % K hoặc 22,7 % K2O ,

11,7% Mg và 23,2 % S

 KClMgSO4 3H2O (Kainite) có chứa 16,0 % K hoặc 19,2 % K2O