Phân bón sinh học chương 1

- Trong tế bào thực vật, 3 nguyên tố Cacbon C, Hydro H, Oxy O chiếm tới 95% trọng lượng của cây, được cây hút trực tiếp từ nước và không khí - Ngoài ra, thực vật cần được cung cấp các ng

Tài liệu tham khảo

1 Kỹ thuật sản xuất, chế biến và sử dụng phân bón, NXB lao động, 2006

2 Cải tạo môi trường bằng chế phẩm vi sinh vật, NXB lao động, 2006

3 Dinh dưỡng thực vật và phân bón, NXB Nông nghiệp Trung Quốc, 2000

4 Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng, NXB Giáo dục,

1996

5 Handbook of microbial biofertilizers, M K Rai, 2005

CHƯƠNG 1

ĐẠI CƯƠNG VỀ DINH DƯỠNG

THỰC VẬT VÀ PHÂN BÓN

7

1.1.1 Dinh dưỡng thực vật

Thực vật cần gì

cho sinh trưởng,

phát triển ???

- Trong tế bào thực vật, 3 nguyên tố

Cacbon (C), Hydro (H), Oxy (O) chiếm

tới 95% trọng lượng của cây, được cây

hút trực tiếp từ nước và không khí

- Ngoài ra, thực vật cần được cung cấp

các nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu (N,

P, K, Ca, Mg…) lấy từ đất.

- Khi đất không có đủ các chất dinh

dưỡng thiết yếu thì phải bón thêm qua

1.1.1 Dinh dƣỡng thực vật

 Khoa học đã xác định trong thực vật có đến 92

nguyên tố hóa học, trong đó có 13 nguyên tố

được coi là thiết yếu, cần được cung cấp qua

- Nhóm dinh dƣỡng trung lƣợng (Ca; Mg; S): Là

những chất cây cần với số lượng trung bình, gồm 4

chất là Canxi (Ca), Magiê (Mg), Silic (Si) và Lưu

huỳnh (S)

- Nhóm dinh dƣỡng vi lƣợng (Fe; Zn ; Mn; Cu;

B; Mo; Cl): Là những chất cây cần với lượng ít,

gồm 7 chất là Sắt (Fe), Kẽm (Zn), Mangan (Mn),

Đồng (Cu), Bo (B), Molypden (Mo) và Clo (Cl)

- Ngoài ra, một số chất như Natri (Na), Coban (Co),

Nhôm (Al) không phải là những chất thiết yếu

nhưng là những nguyên tố có lợi cho sinh trưởng

của cây

Ca

Mo

Table 37.1

Nitơ (N)

 Chiếm 0,3% - 5% khối lượng cây trồng

 Là thành phần quan trọng trong các chất hữu cơ cơ bản và cần thiết cho

sự sinh trưởng phát triển của cây như: protein, chất diệp lục, nguyên sinhchất, axit nucleic (ADN và ARN), vitamin, các chất điều hòa sinh trưởng

 Cây chỉ có thể hấp thu đạm chủ yếu ở dạng NH4+ và NO3-

 Khi được cung cấp đủ N, cây sinh trưởng nhanh, ra nhiều nhánh, phâncành, ra lá nhiều; lá cây có kích thước to, màu xanh; lá quang hợp mạnh,hoa quả lớn và nhiều  làm tăng năng suất cây

Ví dụ: Khi bón trung bình 1 kg N cho cây, có thể thu được khoảng 15

kg hạt ở cây có hạt, 10 kg đường ở mía, 70 kg củ ở khoai tây hoặc 25

Lúa mì với sự đáp ứng Nitơ

 Thúc đẩy sự phát triển của hệ rễ thực vật, kích thích sự hình thành nốt sần ởcác cây họ đậu.

 Thúc đẩy sự ra hoa và hình thành quả ở cây, là yếu tố chủ yếu quyết địnhchất lượng hạt giống

 Giúp cây tăng khả năng chống chịu với các điều kiện bất thuận như rét, hạn,sâu bệnh

 Góp phần hạn chế tác hại của việc bón thừa đạm

 Bón đủ lân, cây không những sinh trưởng tốt, cho năng suất cao mà chấtlượng nông sản cũng cao

 Thiếu lân bộ rễ cây phát triển kém, toàn cây còi cọc, thân cây có vết tím, hạt

và quả ít, chất lượng kém Ngược lại, thừa lân các lá non mất màu xanh, đầu

lá đen, lá già bị nứt gãy, ảnh hưởng sinh trưởng của cây

P

Đủ lân Thiếu lân

Biểu hiện thiếu lân ở khoai tây

 Cây hút kali dưới dạng K+, các tế bào cây rất dễ để dung dịch kali thấm quanên kali được cây hút dễ dàng hơn các nguyên tố khác, đôi khi hút quánhiều là hạn chế sự hút đạm và một số nguyên tố khác như Ca, Mg và một

số vi lượng

 Tham gia tích cực vào quá trình quang hợp, tổng hợp nên các chất gluxitcủa cây

 Tăng khả năng thẩm thấu nước ở tế bào khí khổng, giúp khí khổng đóng

mở thuận lợi nên điều chình sự khuyếch tán CO2 của quá trình quang hợp,đồng thời tăng khả năng sử dụng ánh sáng cho cây trong điều kiện thời tiết

 Tăng hàm lượng chất bột, đường nên làm tăng chất lượng hạt và quả

 Thiếu kali trước hết các lá già chuyển màu nâu, chóp và rìa lá khô dần, saulan dần đến các lá non, cây phát triển chậm, mềm yếu, dễ đổ ngã

 Thừa kali sẽ dẫn tới thiếu Mg, đôi khi ảnh hưởng đến sự hút Mn, Zn và Fe

Biểu hiện thiếu K ở ngô

Thiếu K ở đậu nành

Canxi là một thành phần của màng tế bào cây nên rất cần thiết cho sự

hình thành tế bào mới và làm màng tế bào ổn định, vững chắc

Canxi cần cho sự hình thành và phát triển của rễ cây

Canxi có vai trò như một chất giải độc do trung hòa bớt các axit hữu cơ

trong cây và hạn chế độc hại khi dư thừa một số cation như K+, NH4+

Canxi cần thiết cho sự đồng hóa đạm Nitrat và vận chuyển gluxit từ tế bào đến các bộ phận dự trữ của cây

Canxi giúp cây chịu úng tốt hơn do làm giảm độ thấm của tế bào và việc

hút nước của cây Ngoài ra, canxi có trong vôi còn có tác dụng cải tạo đất, giảm độ chua mặn và tăng cường độ phì của đất, giúp cho cây sinh trưởng tốt

Thiếu canxi thân cây mềm yếu, hoa rụng, nếu thiếu nặng thì đỉnh chồi có

thể bị khô Ngược lại nếu đất nhiều Canxi sẽ bị kiềm, tăng độ pH không

thích hợp với cây

Magiê là thành phần cấu tạo chất diệp lục nên có vai trò quan trọng

trong quá trình quang hợp và tổng hợp chất Gluxit trong cây

Magiê tham gia trong thành phần của nhiều loại men, đặc biệt các

men chuyển hóa năng lượng, đồng hóa lân, tổng hợp protein và

lipit

Magiê giữ cho độ pH trong tế bào cây ở phạm vi thích hợp, tăng

sức trương của tế bào nên ổn định cân bằng nước tạo điều kiện

cho các quá trình sinh học trong tế bào xảy ra bình thường

Thiếu Magiê lá cây mất màu xanh bình thường và có các đốm

vàng, mép lá cong lên, thiếu nặng cây có thể bị chết khô Nếu dư

thừa Magiê sẽ làm thiếu Kali

Magnesium deficiency on corn

Lưu huỳnh đóng vai trò quyết định trong việc tạo thành các chất tinh dầu và tạo mùi vị cho các cây hành, tỏi, mù tạt.

Lưu huỳnh còn cần thiết cho sự hình thành chất diệp lục, thúc đẩy quá trình thành thục và chín của quả và hạt cây trồng hút lưu huỳnh ở dạng SO42- có trong đất qua rễ và SO2 trong không khí qua lá, góp phần làm sạch môi

• Boron is believed to be involved in carbohydrate

transport in plants; it also assists in metabolic

regulation

• Chlorine is necessary for osmosis and ionic balance; it also

plays a role in photosynthesis

• Zinc participates in chlorophyll formation, and also activates many enzymes

• Copper is a component of some enzymes and of vitamin A

• Iron is essential for chlorophyll synthesis, which is why an iron deficiency results in chlorosis

• Manganese activates some important enzymes involved in

• *Nickel has only recently been shown to be an essential

nutrient for plants Ni-deficient conditions, barley plants fail

to produce viable grain because of a disruption of the normal grain-filling and maturation processes.

Role of Micronutrients

Cu

Iron toxicity

Thiếu dinh dưỡng (deficient):

Ngưỡng (critical range):

Đủ dinh dưỡng (sufficient):

Thừa hay ngộ độc (excessive/toxic):

1.1.2 Nhu cầu về phân bón của thực vật

Nồng độ tới hạn

Đủ chất dinh dưỡng

Gây độc

1.2 Giới thiệu về phân bón

1.2.1 Khái niệm phân bón

- Phân bón (fertilizer) là nguyên liệu chứa hoặc sinh ra các nguyên tốdinh dưỡng (vô cơ, hữu cơ) cần thiết cho sinh trưởng, phát triển của câytrồng

- Phân bón là các chất tự nhiên hay tổng hợp nhân tạo, được thêm vào đấtnhằm bổ sung một hay một số nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho sinhtrưởng, phát triển của thực vật

HAY

1.2.2 Tình hình nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ phân bón

 Lịch sử nghiên cứu và sử dụng phân bón đã có từ rất lâu đời và được bắtđầu từ phân hữu cơ Tại Trung Quốc, 1.500 năm trước công nguyên,người nông dân đã sử dụng cỏ, thân lá cây đậu và sau đó là phân chuồng

để bón ruộng

 Đến tận thế kỷ 18 con người vẫn cho rằng cây hút thức ăn từ mùn trong đất

vì vậy chỉ cần bón phân hữu cơ cho cây

 Năm 1840, nhà bác học người Đức J V Liebig viết cuốn sách “Ứng dungcủa hóa học trong nông nghiệp và sinh lý thực vật”, trong đó bác bỏ thuyếtmùn mà khẳng định vai trò của muối khoáng trong dinh dưỡng thực vật,đồng thời đề ra lý thuyết cần thiết phải bón trả lại tất cả những chất khoáng

mà cây trồng đã lấy đi mới đảm bảo cho thu hoạch mùa màng

1.2.2 Tình hình nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ phân bón

Nguyên tố vi lượng Năm phát hiện Tên người phát hiện

1.2.2 Tình hình nghiên cứu, sản xuất và tiêu thụ phân bón

 Thế kỷ 20 là thời kỳ của phân bón hóa học vì nhu cầu sử dụng phân hóahọc tăng lên với tốc độ vũ bão

Ví dụ: Năm 1905, cả thế giới mới sử dụng 1,4 triệu tấn NPK thì đến các năm 1990 lượng NPK đã sử dụng tới 138 triệu tấn, năm 2000 là

144 triệu tấn, năm 2005 là 150 triệu tấn và hiện nay nhu cầu sử dụng phân hóa học của thế giới lên tới 200 triệu tấn.

 Mặc dù việc sử dụng phân hóa học tăng nhanh là xu thế tất yếu để bảođảm lương thực thực phẩm cho sự bùng nổ dân số trên hành tinh Tuynhiên, việc lạm dụng phân hóa học đã bộc lộ mặt trái của nó là gây ônhiễm môi trường, làm suy thoái độ phì nhiêu đất, gia tăng tồn dư chấtđộc lên nông sản thực phẩm Do vậy, hiện nay, nền nông nghiệp thế giới phát triển theo hướng sử dụng phân hữu cơ vi sinh kết hợp với phân hóa học để vừa bảo đảm an ninh lương thực, vừa duy trì và cảithiện độ phì nhiêu đất canh tác, đồng thời không ngừng nâng cao chấtlượng nông sản, tăng hiệu quả kinh tế và an toàn bền vững về môitrường

NGHIÊN CỨU

Quá trình rải phân bón thế kỉ

trước

Máy rải phân bón hiện nay

10 nước sản xuất phân bón nhiều nhất trên thế giới (thống kê năm 2002)

SẢN XUẤT

37

Việt Nam đến năm 2020 vẫn phải nhập khẩu phân bón

Trong khi các nước phát triển có chiều hướng giảm việc sử dụng phân bónthì tại các nước đang phát triển, trong đó có Việt Nam, chiều hướng sử dụngphân bón lại tăng mạnh

SẢN XUẤT

Việt Nam

Kim ngạch nhập khẩu phân bón ở Việt Nam từ 2007 - 2010

Sản xuất và tiêu thụ phân bón ở Việt Nam từ 2008 đến 2012

41Lượng phân bón sản xuất ở Việt Nam năm 2009 – 2012 (nghìn tấn)

Nguồn: Agromonitor tổng hợp Bộ Công thương & Tổng cục Thống kê

42

15 thị trường sử dụng phân bón do Việt Nam sản xuất và xuất khẩu

(thống kê năm 2011 và 2012)

ĐVT: Triệu USD ĐVT: Triệu USD

Giá phân bón trung bình từ 2008 đến 2010

- Đối với cây trồng

- Đối với đất và môi trường

- Đối với con người1.2.3 Vai trò của phân bón

1.2.3 Vai trò của phân bón

Đối với cây trồng

1.2.3 Vai trò của phân bón

Đối với cây trồng

Môi trường có đầy đủ

dinh dưỡng khoáng

Môi trường chứa các nguyên

tố khoáng nhưng không có

Kali

1.2.3 Vai trò của phân bón

Đối với cây trồng

- Nâng cao sản lượng và chất lượng cây trồng

- Giúp cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt

- Ít sâu bệnh hại hơn

- Cho cây trái ngon, ngọt hơn

(Phân bón cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng sinh trưởng phát triển Nếu chỉ lấy từ đất thì cây trồng hoàn toàn không đủ chất dinh dưỡng mà phải lấy thêm phần lớn từ phân bón)

Ví dụ: Theo tổ chức FAO, trong thập niên 70-80 của thế kỷ XX,

trên phạm vi toàn thế giới trung bình phân bón quyết định 50%

tổng sản lượng nông sản tăng thêm Ở Việt Nam, cho đến năm

1990, trung bình phân bón làm tăng 35% tổng sản lượng

Phân bón là một trong những yếu tố chính quyết định năng suất cây trồng

Hay

Phân bón là yếu tố quan trọng hàng đầu trong sản xuất nông nghiệp

1.2.3 Vai trò của phân bón

Đối với đất và môi trường

- Tăng độ phì nhiêu cho đất, cải thiện kết cấu của đất

(Đất tốt hơn, cân đối hơn, đặc biệt phân hữu cơ và vôi là biện pháp cải tạo đất rất hữu hiệu Ở những đất có độ phì nhiêu tự nhiên ban đầu thấp, tức là đất xấu thì việc bón phân càng có tác dụng rõ)

- Hạn chế tác nhân gây ô nhiễm môi trường

(Việc sử dụng các chất phế thải trong các hoạt động đời sống của người và động vật, chất phế thải của công nghiệp để làm phân bón góp phần hạn chế các tác nhân gây ô nhiễm môi trường)

1.2.3 Vai trò của phân bón

Đối với đất và môi trường TUY

NHIÊN

Nếu bón phân không hợp lý, không đúng kỹ thuật có thể

làm cho đất xấu đi hoặc gây ô nhiễm môi trường

 Bón phân không đủ lượng, đất ngày càng thoái hóa và nghèo

kiệt, không được nuôi dưỡng, không sử dụng được lâu dài

 Bón phân quá nhiều sẽ khiến dinh dưỡng đất mất cân đối, mất

cân bằng hệ sinh thái đất, gây tổn hại hệ vi sinh vật đất, gây tồn

đọng các chất độc hại trong đất với liều lượng ngày càng cao,

dẫn đến sự phát triển dịch hại

Ví dụ:

- Bón phân đạm vô cơ vào đất, bình quân thực vật chỉ sử dụng được khoảng50% đạm, còn 50% đạm bị ngấm vào đất, bốc hơi vào không khí và hòa tanvào nước và bị rửa trôi, gây ô nhiễm nguồn nước, ảnh hưởng đến sức khỏengười và vật nuôi

- Bón phân lân vô cơ thường có chứa cadmium (Cd) là chất độc đối với người

và vật nuôi

- Phân hữu cơ có thể tạo ra nhiều các chất CH4, CO2, NH3, NO3

Theo thống kê, ở Việt Nam, lượng phân bón cây trồng chưa sử dụng hết

hàng năm như sau:

 Phân đạm: 55 – 70% (1,77 triệu tấn)

 Phân lân: 55 – 60% (2,07 triệu tấn supe lân)

 Phân Kali: 50 – 60% (0,34 triệu tấn KCl)

Lượng phân cây trồng không sử dụng hết sẽ ngấm vào đất và đổ ra

sông , hồ

55

1.1.3 Vai trò của phân bón

Đối với con người

- Đảm bảo về số lượng và chất lượng nguồn lương thực khi dân số tăng mà diện tích đất canh tác lại giảm

- Gia tăng thu nhập cho người sản xuất

57

1.1.3 Vai trò của phân bón

Đối với con người

Tuy nhiên

1.2.4 Phân loại phân bón

Có một số cách phân loại, dựa vào

- Số lượng chất dinh dưỡng trong phân bón

- Dạng phân bón

- Độ hòa tan của các chất dinh dưỡng

- Loại hợp chất

1.2.4 Phân loại phân bón

Dựa vào số lượng chất dinh dưỡng

Đa chức năng

Phân đơn dinh dưỡng

 Chỉ chứa 1 nguyên tố dinh dưỡng thiết yếu cho sinh trưởng của thực vật: Nitơ hoặc Photpho hoặc Kali

 Ví dụ:

- Phân đạm: chỉ chứa nguồn Nitơ như phân Urea (CO(NH2)2)chứa 44 - 48% Nitơ, phân ammonium sulphate ((NH4)2SO4)chứa 20 - 21% Nitơ, phân ammonium nitrate chứa 30 - 35% Nitơ

- Phân lân: chỉ chứa nguồn Phosphate như phân P2O5 (còn gọi làphân supe lân) chứa 16 - 20% P…

- Phân Kali: chỉ chứa nguồn K như phân Potassium chloride chứa

50 – 60% K, phân potassium sulphate chứa 45 – 50% K

Phân đa dinh dưỡng

 C hứa nhiều nguyên tố dinh dưỡng, trong đó có 2 hoặc 3 nguyên tố dinh dưỡng chính cho sinh trưởng của thực vật

 Ví dụ:

- Phân NPK: chứa 3 yếu tố dinh dưỡng chính N, P, K

- Phân Diammonium phosphate

- Phân nitrophosphates

- Phân ammonium phosphate

- Phân chứa 6 yếu tố dinh dưỡng chính (N, P, K, Mg,

S, Ca) và các yếu tố vi lượng

Phân đa chức năng

 C hứa các yếu tố khác ngoài yếu tố dinh dưỡng như chất điều hòa sinh trưởng, chất hữu cơ, vi sinh vật sống có lợi, thuốc trừ

sâu bệnh hại, thuốc trừ cỏ

64

1.1.3 Phân loại phân bón

Dựa vào dạng phân bón

Lỏng

Phân có dạng dung dịch

66

67

1.2.4 Phân loại phân bón

Dựa vào mức độ hòa tan của các chất dinh dưỡng

Phân bón

Có 2

loại

Phân giải nhanh

- Phân có chất dinh dưỡng hòa tan

nhanh, cây dễ hấp thu, hiệu quả

nhanh nhưng dễ bị rửa trôi và mất đi

- Có thể gây ảnh hưởng xấu đến môi

trường

- Ví dụ: Phân đạm, phân kali, phân

supe lân dễ hòa tan

Phân giải chậm

- Phân có chất dinh dưỡng hòa tan chậm, cây

sử dụng từ từ, hiệu quả diễn ra chậm nhưng kéo dài, đến vụ sau cây vẫn có thể hấp thu

- Ít gây ô nhiễm môi trường, phù hợp với xu thế nông nghiệp bền vững

- Ví dụ: phân đạm bọc màng lưu huỳnh hoặc màng bentonit sẽ trở nên khó tan hơn; phân lân tụ nhiên, phân lân khó hòa tan

Sulfur Coated Urea

• Factors affecting N release

– Coating thickness and uniformity

 effective coating thickness is equal to thinnest area of coating

– Temperature

– Moisture

Polymer coated urea

• N release controlled by diffusion

• Major factors affecting release

– coating thickness

– temperature

– moisture

Sinh học

Phân chứa các yếu tố sinh vật sống như vi

sinh vật…

1.3 Phân bón sinh học (Biofertilizers)

1.3 Phân bón sinh học

• Thế kỷ 20, ở các nước phát triển, phânkhoáng được sử dụng phổ biến, với liềulượng lớn vì mục tiêu sản lượng nhưngbộc lộ những mặt hạn chế:

1 Gây thoái hóa đất, khiến cấu trúc đất bị

thay đổi

2 Ô nhiễm nguồn nước

3 Gây mất cân bằng sinh thái, phá hủy hệ vi

sinh vật đất và côn trùng có lợi

4 Tích lũy mầm bệnh trong đất dẫn đến phát

sinh một số dịch hại không báo trước