Đặ t v ấn đề
Silic (Si) có số nguyên tử 14 và khối lượng nguyên tử 28, thuộc nhóm á kim với hóa trị IV Đây là nguyên tố phổ biến thứ hai trong vỏ trái đất, chiếm 27,7% tổng khối lượng của hành tinh (Datnoff et al., 2001) Trong đất, silic tồn tại chủ yếu dưới dạng các khoáng vật như quartz, feldspar, mica, amphibole, pyroxene, olivine và khoáng sét, với SiO2 chiếm từ 1-45% khối lượng khô của đất (Sposito, 1989).
Silic (Si) có tác động tích cực đến sự hấp thu và vận chuyển các yếu tố đa, vi lượng, cũng như sự sinh trưởng và phát triển của cây trồng, giúp giảm thiểu ảnh hưởng của kim loại nặng, mặn, hạn hán, mất cân bằng dinh dưỡng, và các điều kiện nhiệt độ và pH không ổn định Si tăng cường hàm lượng enzyme oxy hóa-khử, ổn định cấu trúc và chức năng của màng tế bào, đồng thời kích thích khả năng kháng côn trùng và bệnh hại Trong điều kiện mặn, Si cải thiện các đặc tính có lợi cho cây lúa, bao gồm tăng hàm lượng chlorophyll, duy trì tính thấm của màng tế bào, và gia tăng hàm lượng nước tương đối Nó cũng giúp giảm ion Na+ và tăng ion K+ trong sinh khối khô của cây lúa, giảm hàm lượng hydrogen peroxide (H2O2), và gia tăng các enzyme oxy hóa-khử như guaiacol peroxidase, glutathione reductase và superoxide dismutase.
2004) cũng như giảm hàm lượng proline trong thân lúa (Tuna et al., 2008; Soylemezoglu et al., 2009; Lee et al., 2010)
Silic trong đất rất dồi dào nhưng chủ yếu ở dạng không hòa tan, khiến cây trồng không thể hấp thu (Rodrigues và Datnoff, 2005; Vasanthi et al., 2012) Hàm lượng Si trong đất giảm do nhiều nguyên nhân, bao gồm sự di chuyển trầm tích, xói mòn đất, và việc cây trồng hấp thu Si tương tự như các nguyên tố đa lượng khác mà không được bổ sung định kỳ như N, P, K Đất ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới thường có hàm lượng Si hòa tan thấp, có thể cải thiện bằng cách sử dụng phân bón Si (Meena et al., 2014) Tại huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu, hàm lượng Si hữu dụng trong đất chỉ đạt 16,9 g.kg -1 đất khô, được đánh giá là thấp (Fox et al., 1967; Haysom và Chapman, 1975), do đó cần thiết phải bổ sung phân bón Si để tăng cường lượng Si hữu dụng trong đất.
Cây lúa có vai trò quan trọng trong việc hấp thụ silicon (Si), với hàm lượng Si trong thân lúa dao động từ 5-15% (SiO2) khối lượng khô Mỗi vụ canh tác, cây lúa hấp thu khoảng 230-470 kg Si.ha-1, chủ yếu tập trung trong sinh khối của cây Tuy nhiên, phần sinh khối này thường bị lấy đi khỏi đồng ruộng sau thu hoạch Ngoài ra, Si không hòa tan trong đất có thể chuyển thành dạng hòa tan nhờ vào sự phong hóa, hoạt động sinh học của rễ cây, vi sinh vật và động vật trong đất.
Vi khuẩn phân giải silicon (Si) đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ phì nhiêu của đất và bảo vệ cây trồng dưới điều kiện môi trường bất lợi Chúng giải phóng Si từ khoáng Si thông qua việc tiết ra các axit hữu cơ như axit citric, axit oxalic, và axit tartaric, cùng với các hợp chất khác như kiềm và polysaccharide Quá trình này giúp phân cắt các liên kết cộng hóa trị giữa Si và các nguyên tố khác, từ đó tăng cường khả năng sử dụng Si trong đất.
Nghiên cứu về vi khuẩn phân giải silic (Si) thường tập trung vào vai trò của chúng trong điều kiện bình thường, trong khi việc kết hợp khoáng Si và vi khuẩn này để cải thiện khả năng chống chịu mặn và năng suất cây trồng trên đất nhiễm mặn còn hạn chế Lúa, cây trồng chủ lực ở Đồng bằng sông Cửu Long, đang phải đối mặt với tác động của biến đổi khí hậu, dẫn đến diện tích trồng lúa bị nhiễm mặn gia tăng Vì vậy, nghiên cứu “Phân lập vi khuẩn phân giải silic trong đất và ứng dụng trong canh tác lúa ở Đồng bằng sông Cửu Long” được thực hiện nhằm tìm ra giải pháp cho vấn đề này.
M ụ c tiêu nghiên c ứ u
Nghiên cứu nhằm phân lập và tuyển chọn các dòng vi khuẩn có khả năng phân giải silic từ nhiều nguồn mẫu khác nhau Mục tiêu là tăng cường khả năng chống chịu mặn, cũng như cải thiện sinh trưởng và năng suất của cây lúa khi trồng trên đất nhiễm mặn.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu tập trung vào các dòng vi khuẩn có khả năng phân giải silicon (Si) trong đất, đặc biệt là ở các khu vực trồng lúa, mía và tre lâu năm, cũng như trong phân trùn và ruột trùn đất.
Nghiên cứu này tập trung vào các dòng vi khuẩn phân giải silicate được phân lập từ 96 mẫu đất, phân trùn và ruột trùn đất tại 5 tỉnh thuộc Đồng bằng sông Cửu Long, bao gồm Cà Mau, Sóc Trăng, Hậu Giang, Cần Thơ và Trà Vinh.
Ba nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng cây lúa, mía và tre có nhu cầu cao về silic (Si) để sinh trưởng và phát triển Đồng thời, trong đường ruột và phân của trùn có chứa hệ vi khuẩn có khả năng phân giải tốt các khoáng chất trong đất Vì vậy, tiềm năng phân lập các dòng vi khuẩn phân giải silic từ các mẫu vật này là rất lớn.
Th ời gian và địa điể m nghiên c ứ u
Từ tháng 8/2016 đến tháng 6/2017, các công việc thu mẫu, phân lập, tuyển chọn và nhận diện các dòng vi khuẩn có khả năng phân giải silic (Si) đã được thực hiện Tiếp theo, từ tháng 7/2017 đến tháng 2/2018, thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố môi trường lên khả năng phân giải Si và mật số vi khuẩn phân giải Si của năm dòng vi khuẩn được tiến hành Từ tháng 3/2018 đến tháng 5/2018, nghiên cứu đánh giá khả năng kích thích sinh trưởng của cây lúa trong điều kiện mặn với 5 dòng vi khuẩn phân giải Si đã được thực hiện Cuối cùng, từ tháng 6/2018 đến tháng 01/2019, thí nghiệm đánh giá hiệu quả của 5 dòng vi khuẩn trên khả năng chống chịu mặn, sinh trưởng và năng suất lúa trồng trên nền đất nhiễm mặn trong điều kiện nhà lưới và ngoài đồng đã được tiến hành.
Nghiên cứu này tập trung vào việc phân lập và tuyển chọn các dòng vi khuẩn phân giải silic (Si) cũng như khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố môi trường đến khả năng phân giải Si và mật số vi khuẩn Đặc biệt, nghiên cứu đánh giá hiệu quả của năm dòng vi khuẩn được chọn lọc trong việc kích thích sinh trưởng và tăng cường khả năng chống chịu mặn của cây lúa, thực hiện tại Phòng thí nghiệm Sinh học Đất, Trường Đại học Cần Thơ Kết quả cho thấy năm dòng vi khuẩn này có khả năng gia tăng khả năng chống chịu mặn, sinh trưởng và năng suất lúa trồng trên đất nhiễm mặn trong mô hình canh tác lúa-tôm tại ấp Long Hải, huyện Phước Long, tỉnh Bạc Liêu.
N ộ i dung nghiên c ứ u
Phân lập và tuyển chọn một số dòng vi khuẩn có khả năng phân giải silic từ các mẫu đất canh tác lúa, mía, tre lâu năm, ruột và phân trùn đất tại một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) như Cà Mau, Sóc Trăng, Hậu Giang, Cần Thơ và Trà Vinh.
- Đánh giá mối quan hệ di truyền của 10 dòng vi khuẩn phân giải Si hiệu quả
- Đánh giá ảnh hưởng của một số yếu tố môi trường lên mật số và khả năng phân giải Si của 5 dòng vi khuẩn phân giải Si hiệu quả
- Đánh giá hiệu quả của 5 dòng vi khuẩn phân giải Si tuyển chọn lên khả năng chống chịu mặn của cây lúa trong điều kiện phòng thí nghiệm
Nghiên cứu đánh giá hiệu quả của 5 dòng vi khuẩn phân giải Si đã chỉ ra khả năng cải thiện sức chống chịu mặn, kích thích sinh trưởng và tăng năng suất lúa trong điều kiện nhà lưới và ngoài đồng Kết quả cho thấy các dòng vi khuẩn này không chỉ giúp cây lúa phát triển tốt hơn mà còn nâng cao khả năng chịu đựng các yếu tố môi trường khắc nghiệt Việc ứng dụng vi khuẩn phân giải Si trong canh tác lúa hứa hẹn mang lại những lợi ích đáng kể cho nông dân trong việc cải thiện sản lượng và chất lượng lúa trong bối cảnh biến đổi khí hậu ngày càng gia tăng.
Đóng góp mới, ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án
Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng silicon (Si) là nguyên tố có lợi cho cây trồng, giúp tăng cường khả năng chống chịu của cây trước các điều kiện môi trường khắc nghiệt như mặn, hạn hán và ngộ độc kim loại nặng Si cũng hỗ trợ hạn chế sự tấn công của nấm bệnh và côn trùng chích hút Việc bổ sung các nguồn vật liệu hữu cơ hoặc vô cơ chứa Si, kết hợp với vi khuẩn phân giải Si vào đất canh tác, đã được chứng minh là có tác dụng tích cực trong việc gia tăng sinh trưởng và năng suất lúa Tuy nhiên, cần có thêm nghiên cứu về sự kết hợp giữa phân bón Si dạng khoáng và vi khuẩn phân giải để tối ưu hóa hiệu quả này.
Nghiên cứu về khả năng chống chịu mặn của cây lúa trên đất nhiễm mặn còn hạn chế, không chỉ ở Việt Nam mà trên toàn thế giới Mục tiêu của đề tài là phân lập và tuyển chọn các dòng vi khuẩn phân giải Si từ nhiều nguồn khác nhau, nhằm đa dạng hóa nguồn vi khuẩn này Việc ứng dụng các dòng vi khuẩn phân giải Si hiệu quả không chỉ giúp cây lúa tăng cường khả năng chống chịu mặn, mà còn cải thiện sinh trưởng và năng suất trong điều kiện đất nhiễm mặn Điều này góp phần quan trọng vào việc giải quyết vấn đề xâm nhập mặn đang ảnh hưởng nghiêm trọng đến một số tỉnh Đồng bằng sông Cửu Long, tạo ra đóng góp mới có ý nghĩa thiết thực cho nông nghiệp và môi trường.
Luận án đã tổng hợp các đặc tính có lợi của 5 dòng vi khuẩn phân lập từ đất chuyên canh lúa, mía, và tre lâu năm, bao gồm khả năng phân giải Si, cố định đạm, hòa tan lân và tổng hợp IAA, góp phần vào cơ sở dữ liệu vi sinh nông nghiệp vùng ĐBSCL Kết quả nghiên cứu đã thu thập được 387 dòng vi khuẩn có khả năng phân giải Si in vitro, trong đó có 10 dòng được xác định là loài.
Microbacterium neimengense MCM_15, Klebsiella aerogenes LCT_01, Bacillus megaterium LCT_03, Ochrobactrum ciceri TCM_39, Staphylococcus arlettae TCM_40, Citrobacter freundii RTTV_12, Micrococcus luteus RTTV_13,
Agromyces ulmi PTTV_16, Rhodococcus equi PTTV_27 và Olivibacter jilunii
PTST_30 có độ tương đồng 99-100%, cho thấy khả năng phân giải khoáng Si cao nhất Năm dòng vi khuẩn được chọn lọc, bao gồm MCM_15, LCT_01, TCM_39, RTTV_12 và PTST_30, phát triển tốt trong môi trường có pH từ 5-7, nhiệt độ 35°C và chịu mặn tới 0,5% NaCl Ngoài khả năng phân giải Si, các dòng vi khuẩn này còn có khả năng cố định đạm, hòa tan lân và tổng hợp IAA, đồng thời kích thích khả năng chống chịu mặn và tăng trưởng.
5 suất cây lúa khi được trồng trong điều kiện mặn trong phòng thí nghiệm, nhà lưới và ngoài đồng
Việc sử dụng các dòng vi khuẩn phân giải silicon (Si) hiệu quả làm nguồn phân bón vi sinh kết hợp với phân bón Si đã chứng minh khả năng thúc đẩy sinh trưởng và năng suất lúa trên đất nhiễm mặn Các thí nghiệm cho thấy năng suất lúa tăng từ 5,06-15,5% với sự bổ sung 100 kg CaSiO3.ha-1 và 100% NPK (43N-68P2O5-45K2O), hoặc từ 2,55-7,24% khi sử dụng 75% NPK (32N-51P2O5-34K2O) so với đối chứng dương là 100% NPK Điều này cho thấy tiềm năng to lớn của vi khuẩn phân giải Si trong việc cải thiện năng suất lúa trong điều kiện khó khăn.
Sự hòa tan của silicon (Si) trong đất ảnh hưởng đến hàm lượng Si trong thân lúa, hàm lượng chlorophyll trong lá, độ cứng của lóng thân và đặc biệt là năng suất lúa của các nghiệm thức chủng tổ hợp.
Nghiên cứu cho thấy 5 dòng vi khuẩn phân giải Si kết hợp với 100% NPK và 100 kg CaSiO3.ha -1 mang lại hiệu quả cao hơn và có ý nghĩa thống kê khác biệt so với việc chỉ bón 100% NPK khuyến cáo Điều này chứng tỏ tiềm năng lớn của 5 dòng vi khuẩn này trong việc sản xuất chế phẩm vi sinh, nhằm tăng cường sinh trưởng và năng suất cây lúa trên đất nhiễm mặn tại khu vực ĐBSCL.
Si trong đất
Silic (Si) là nguyên tố có số nguyên tử 14 và khối lượng nguyên tử 28, thuộc nhóm á kim với hóa trị IV Si đứng thứ hai trong bảng xếp hạng các nguyên tố có hàm lượng cao nhất trong vỏ trái đất, chỉ sau oxy, và chủ yếu tồn tại dưới dạng SiO2, chiếm khoảng 1-45% khối lượng khô của đất Đất cát chứa khoảng 450 g Si/kg, cao hơn so với đất sét với khoảng 275 g Si/kg Mặc dù Si có mặt với tỷ lệ lớn trong đất, nhưng chỉ một phần nhỏ trong số đó có thể hòa tan và được cây trồng hấp thu hiệu quả.
Trong dung dịch đất, silicon (Si) tồn tại dưới dạng acid monosilicic (H4SiO4) với nồng độ dao động từ 0,1 đến 0,6 mM, và có thể đạt đến 0,8 mM khi ở điều kiện bão hòa với pH dưới 9.
Ở pH 6, nồng độ acid monosilicic 1,0 mM H4SiO4 phân rã thành 0,999 mM H4SiO4 và 0,001 mM H3SiO4 -, trong khi ở pH 10, phân rã thành 0,404 mM H4SiO4 và 0,596 mM H3SiO4 - (Lindsay, 1979) Si trong đất có thể được bổ sung qua các dạng potassium silicate (K2SiO3), magnesium silicate (MgSiO3) và calcium silicate (CaSiO3) bằng cách bón trực tiếp hoặc phun qua lá Việc tái sử dụng vỏ trấu và rơm rạ là giải pháp thay thế hiệu quả cho nguồn phân bón Si đắt tiền trong quản lý dinh dưỡng khép kín Hơn nữa, việc tăng cường hoạt động sinh học trong đất kết hợp với bổ sung phân hữu cơ có thể nâng cao hàm lượng Si hòa tan trong đất (Thilagam et al., 2014).
Vai trò c ủa Si đố i v ớ i cây lúa
Silic (Si) đóng vai trò quan trọng trong cấu tạo tế bào của cây trồng, mặc dù không được công nhận như các nguyên tố thiết yếu khác như N, P và K Theo các nhà sinh lý thực vật, một nguyên tố được coi là thiết yếu khi cây không thể hoàn thành chu kỳ sống nếu thiếu nguyên tố đó, và nó không chỉ giúp cây vượt qua các điều kiện bất lợi mà còn là chất dinh dưỡng cần thiết cho sự hấp thu Hơn nữa, Si là thành phần thiết yếu trong tế bào thực vật và tham gia vào quá trình trao đổi chất.
Silic là thành phần quan trọng trong cấu trúc tế bào thực vật, giúp tăng cường độ rắn chắc cho vách tế bào (Epstein and Bloom, 2005) và mang lại nhiều lợi ích cho cây trồng (Van Soest, 2006) Silic không xuất hiện dưới dạng tự do trong cây, mà được hấp thụ từ đất dưới dạng acid monosilicic, sau đó chuyển hóa thành gel silica (SiO2.nH2O), tồn tại bền vững trong cây trồng (Gao et al., 2005; Ma and Yamaji).
2006) Mặt khác, Si có hiệu quảlên sinh trưởng và năng suất cây trồng, giúp cây
Cây trồng có khả năng cứng cáp và chống đổ ngã, đồng thời tăng cường sự tiếp nhận ánh sáng ở lá, kháng lại một số bệnh do nấm và vi khuẩn Ngoài ra, chúng cũng có khả năng chống lại sự tấn công của côn trùng, giúp cây chịu được nhiệt độ thấp và mặn, cũng như kháng lại ngộ độc kim loại nặng.
Si không chỉ giúp hạn chế tác hại do dư thừa nitơ (N) và phốt pho (P) trong mô thực vật mà còn nâng cao hiệu quả hấp thu từ rễ cây Bên cạnh đó, việc phun Si lên bề mặt lá cây còn mang lại hiệu quả kháng bệnh đáng kể.
Silic (Si) là một nguyên tố quan trọng đối với cây lúa, mặc dù thường không được công nhận là dinh dưỡng thiết yếu Nhiều nghiên cứu cho thấy Si đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát côn trùng và mầm bệnh, đặc biệt là ở cây lúa và mía Cây lúa hấp thu Si với lượng 150-300 kg/ha dưới dạng acid monosilicic (H4SiO4), sau đó được vận chuyển đến thân cây và hình thành gel silica (SiO2.nH2O) Si giúp cây lúa vượt qua các điều kiện bất lợi của môi trường, dày lên lớp cuticle để ngăn chặn mầm bệnh, giảm tấn công của sâu đục thân, tăng năng suất và cải thiện khả năng sử dụng nước Ngoài ra, Si còn hạn chế hấp thu kim loại nặng và giúp cây chống chịu với các yếu tố môi trường bất lợi như mặn, hạn, và mất cân bằng dinh dưỡng.
Vai trò c ủ a Si trong vi ệ c b ả o v ệ cây tr ồng dưới điề u ki ện đấ t nhiễm mặn
Si giúp cây trồng tăng cường khả năng chống chịu trước các điều kiện môi trường khắc nghiệt như khô hạn, nhiệt độ cao và thấp, tia UV, mất cân bằng dinh dưỡng, ngộ độc kim loại và nhiễm mặn (Ma và Takahashi, 2002; Ma, 2004).
Mặn gây ra 8 kiện bất lợi, làm giảm năng suất cây trồng ở khu vực khô hạn và bán khô hạn, nhưng có thể được ngăn chặn bằng cách tăng cường hấp thu Si Si không chỉ giúp tăng cường hoạt động của các enzyme oxi hóa-khử như SOD, GPX, APX, DHAR và GR, mà còn giảm tổn hại tế bào do oxi hóa, giảm rò rỉ điện tích, oxi hóa lipid và hàm lượng H2O2 trong tế bào thực vật Hơn nữa, Si còn tăng cường hoạt động của enzyme pyrophosphatase và ATPase, giúp giảm hấp thu Na+ và tăng cường hấp thu K+ qua màng tế bào, từ đó giảm ngộ độc Na+ nhờ vào việc phân cắt và vận chuyển ion Na+ và Cl- đến không bào, cùng với việc cải thiện tỷ lệ K+/Na+ ở tế bào rễ và lá.
Silic (Si) đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc giảm thiểu ảnh hưởng của mặn đối với nhiều loại cây trồng như lúa mì, lúa, lúa mạch, cà chua, dưa leo và bắp Cụ thể, sinh khối lúa được cải thiện đáng kể khi bổ sung Si trong điều kiện mặn, và khả năng chống chịu mặn của lúa mì cũng được nâng cao Si giúp giảm nồng độ Na+ ở thân lúa mạch và lúa, đồng thời giảm thiệt hại tế bào do quá trình oxi hóa ở dưa leo thông qua việc tăng cường hoạt động của các enzyme chống oxi hóa Đối với cà chua, việc tăng hàm lượng Si hòa tan trong đất đã làm giảm tổn hại tế bào và kích thích hàm lượng protein trong lá gia tăng, đồng thời giảm nồng độ H2O2.
Silic (Si) có khả năng tăng cường hấp thu và vận chuyển ion K+ đồng thời giảm hấp thu và vận chuyển ion Na+ từ rễ lên thân lúa mạch trong môi trường mặn (Liang et al., 2006) Ngoài ra, việc bổ sung Si vào đất đã làm giảm đáng kể nồng độ ion Na+ trong mô cải dầu dưới điều kiện mặn, cho thấy sự tích lũy Si trong lớp tế bào nội bì có vai trò quan trọng trong việc cải thiện khả năng chống chịu mặn của cây trồng.
Vách tế bào thực vật đóng vai trò quan trọng trong việc giảm sự tích lũy Na+ ở rễ và thân cây bằng cách hạn chế sự vận chuyển Na+ qua các vách tế bào Nghiên cứu của Saqib et al (2008), Tuna et al (2008), Savvas et al (2009), Hashemi et al (2010) và Ashraf et al (2010) đã chỉ ra rằng việc này giúp cải thiện khả năng chống chịu của cây trước những điều kiện bất lợi.
Một số chỉ tiêu đánh giá khả năng chống chịu mặn của cây lúa khi bổ sung Si bao gồm: (1) Hàm lượng chlorophyll, giảm trong môi trường mặn nhưng được gia tăng khi có Si bổ sung (Yeo et al., 1990; Bonilla and Tsuchiya, 1998); (2) Phần trăm điện tích rò rỉ, tăng do hư hỏng tính thấm của màng tế bào trong môi trường mặn, nhưng được duy trì khi bổ sung Si (Lutts et al., 1996; Liang et al., 1996; Kaya et al., 2006); (3) Hàm lượng nước tương đối, thấp trong điều kiện mặn nhưng tăng khi có Si bổ sung (Tuna et al., 2008); (4) Hàm lượng Si và các ion Na+ và K+ trong sinh khối khô, nồng độ Na+ tăng trong môi trường mặn nhưng giảm khi có Si bổ sung, trong khi nồng độ K+ giảm trong môi trường mặn và tăng khi có Si (Matoh et al., 1986; Ahmad et al., 1992).
Hàm lượng hydrogen peroxide (H2O2) ở cây lúa gia tăng trong điều kiện mặn, nhưng khi bổ sung silicon (Si) vào môi trường này, hàm lượng H2O2 giảm xuống (Zhu et al., 2004) Ngoài ra, trong môi trường mặn có bổ sung Si, hàm lượng các enzyme oxi hóa-khử như guaiacol peroxidase (GPX), glutathione reductase (GR) và superoxide dismutase (SOD) tăng lên, giúp bảo vệ chức năng và cấu trúc tế bào (Liang et al., 2003; Zhu et al., 2004).
Hàm lượng proline trong lá lúa tăng lên khi cây chịu điều kiện mặn, nhưng việc bổ sung Si vào môi trường lại làm giảm hàm lượng proline trong thân cây (Tuna et al., 2008; Soylemezoglu et al., 2009; Lee et al., 2010).
M ộ t s ố phương pháp đo Si hòa tan trong đấ t
Hàm lượng Si tổng số trong đất thường không liên quan chặt chẽ với hàm lượng Si hòa tan, trong khi Si hòa tan đóng vai trò quan trọng cho sự phát triển của cây trồng Acid monosilic tồn tại ở dạng monomer trong dung dịch đất với pH yếu và trung tính, nhưng nhanh chóng chuyển thành polymer khi nồng độ monomer cao, pH tăng, và có sự hiện diện của oxide và hydroxide của nhôm và sắt Bảng 2.1 minh họa sự đa dạng của các phương pháp xác định hàm lượng Si trong đất hiện nay.
Si hòa tan cho cây trồng trong đất Hàm lượng Si khác nhau phụ thuộc vào dung
Mười loại môi dùng để trích Si được sử dụng, trong đó lượng Si có khả năng ly trích từ đất phụ thuộc vào hàm lượng Al và Fe trong đất Tỷ lệ trích của dung môi và đất, nhiệt độ, cùng với pH của dung dịch trích cũng ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất trích Si Si trong dung dịch đất tồn tại dưới dạng H4SiO4 và được đo bằng phương pháp silicomolybdate blue colour (Iler, 1979).
Hàm lượng Si hòa tan trong đất có thể được xác định thông qua phương pháp trích bằng nước, một kỹ thuật phổ biến để đánh giá chất lượng đất.
Silic hòa tan trong đất không phải là phương pháp chính xác cao do lực liên kết yếu của ion, dễ bị phân cắt bởi ánh sáng (Lindsay, 1979) Khi pH < 8, acid monosilicic giữ được tính ổn định, và sự thay đổi lực liên kết của các ion không ảnh hưởng đến hiệu suất trích silic từ các loại đất khác nhau Elgawhary và Lindsay (1972) đã đề xuất sử dụng dung môi 0,02 M CaCl2 để trích silic, giúp cân bằng sức mạnh ion và thuận lợi cho việc kết tủa silic.
Nghiên cứu đánh giá và so sánh các phương pháp trích Si từ nhiều loại đất cho thấy mối tương quan giữa Si tổng số và Si hòa tan trong đất (Berthelsen, 2000) Mẫu đất và cây được lấy từ 200 địa điểm đại diện cho các nhóm đất trồng mía ở Bắc Queensland, Úc Si hòa tan trong đất được trích bằng dung dịch 0,01 M CaCl2 và 0,005M H2SO4, với kết quả cho thấy phương pháp trích bằng 0,01 M CaCl2 có thể xác định hàm lượng Si hòa tan cho cây trồng, trong khi phương pháp 0,005M H2SO4 không hiệu quả (Berthelsen et al., 2001) Các hóa chất trích Si liên quan đến các đặc tính khác của đất, với dung dịch muối 0,01 M CaCl2 cho Si hòa tan trong dung dịch đất, trong khi trích Si bằng NH4OAc và acid acetic cho thấy sự ảnh hưởng của pH, CEC và tỷ lệ Si:Al Hàm lượng sét, sắt và nhôm cũng là những yếu tố quyết định khả năng ly trích Si trong đất.
H2SO4 để trích Si hòa tan trong dịch đất cho thấy Si được hấp phụ mạnh trên nhôm và hydroxide (Berthelsen, 2000)
Bảng 2.1: Một số phương pháp xác định Si hòa tan trong đất
TT Dung môi Tỷ lệ(Đất :
Dung môi) Thang đánh giá Nguồn tham khảo
50-150 mg.kg -1 (trung bình-đủ)
40-100 mg.kg -1 (trung bình-đầy đủ)
20-40 mg.kg -1 (trung bình-đầy đủ)
5 CaCl2 0,01 M 1:10