Sự thiếu hụt dinh dưỡng lân làm giảm năng suất cây trồng trên 30–40%. Đồng thời, chỉ có 15-20% lân trong phân bón được cây trồng hấp thu. Vì vậy, phân lân thường được sử dụng quá mức để đảm bảo nhu cầu của cây trồng. Cùng tìm hiểu chu trình chuyển hóa và thất thoát của lân dễ tiêu để tối đa lân cho cây trồng, nâng cao năng suất và tiết kiệm chi phí.
Các dạng lân trong đất
Hầu hết lân vô cơ trong đất là từ quặng, đá photphat. Một số khác là kết tủa của lân và nhôm và sắt (trong đất chua) hoặc canxi trong đất kiềm. Phần lớn phân bón lân hữu cơ trong đất ở dạng inositol (chủ yếu từ xác bã thực vật), axit nucleic (từ xác thực vật và sinh vật đất) và phospholipid (từ thực vật, động vật đất và vi sinh vật) hoặc các loại phân hữu cơ: phân chuồng, phân xanh,... Trong hầu hết các loại đất, lân vô cơ chiếm ưu thế.
Cây chỉ hấp thụ lân ở dạng ion: H2PO4- và HPO42-. Các loại lân hữu cơ, vô cơ trong đất và phân lân sẽ trải qua một số quá trình thuận nghịch để chuyển thành dạng ion hoặc từ dạng ion thành dạng khó hấp thu.
Quá trình chuyển hóa thuận nghịch giữa lân hữu cơ và ion lân
Quá trình khoáng hóa
Khoáng hóa là sự chuyển đổi các chất hữu cơ thành các ion lân mà cây trồng có thể hấp thu. Quá trình này được thực hiện chủ yếu bằng các enzyme phosphatase và phytases, tạo ra bởi vi sinh vật và rễ cây.
Quá trình cố định lân
Cố định lân là sự chuyển hóa ion lân trở lại thành các dạng hữu cơ. Các phản ứng này được xúc tác bởi vi sinh vật hoạt động trong đất và là hệ quả của các quá trình dị hóa và đồng hóa của vi sinh vật dị dưỡng.
Mức độ mà lân bị khoáng hóa hoặc cố định trong các phản ứng này phụ thuộc vào tỷ lệ cacbon-lân (C P) của hợp chất bị phân hủy. Nếu tỷ lệ C:P là 200:1 hoặc nhỏ hơn, thì phần lân dư sẽ bị khoáng hóa. Ngược lại, nếu dư lượng C:P lớn hơn khoảng 300:1 thì sẽ không có đủ lân trong chất hữu cơ để tạo điều kiện cho sự phân hủy hoàn toàn. Vì vậy quá trình cố định lân để lấy các ion lân trở lại hợp chất hữu cơ sẽ diễn ra.
Quá trình chuyển hóa thuận nghịch giữa lân vô cơ và ion lân
Quá trình phong hóa
Phong hóa là quá trình phá hủy đất đá và các khoáng chất, dưới tác dụng của thời tiết (chủ yếu là không khí và nước). Các quá trình phong hóa được phân thành hai loại: cơ học và hóa học. Trong phong hóa cơ học, các quá trình vật lý (bao gồm giãn nở nhiệt, giải phóng áp suất, tác động thủy lực, hình thành tinh thể muối, sự đóng băng-tan băng và các sự kiện băng giá) gây ra sự biến chất của vật liệu đá mà không làm thay đổi thành phần hóa học của đá gốc.
Ngược lại, quá trình phong hóa học gây ra sự phân rã bằng cách thay đổi cấu trúc hóa học của các khoáng chất. Các quá trình phong hóa hóa học bao gồm các phản ứng hòa tan, thủy phân, hydrat hóa và oxy hóa - khử. Trong đất chua, quá trình phong hóa diễn ra mạnh mẽ.
Quá trình hòa tan
Quá trình hòa tan là sự chuyển hóa các hợp chất kết tủa của lân và nhôm, sắt, canxi,… thành các hợp chất ion lân: H2PO4-, HPO42-.
Nói chung, khả năng hòa tan của lân từ nguồn nhôm và sắt tăng lên khi độ pH trong khoảng pH 6,5. Tuy nhiên, khi pH tiếp tục tăng, các kết tủa canxi-lân được hình, làm giảm lượng lân dễ tiêu. Vì vậy, việc bón vôi cho đất chua để tăng độ pH lên khoảng 6,5–7,0 có tác dụng tăng cường sự “sẵn có” của lân cho sự hấp thu của cây trồng.
Vi sinh vật cũng rất quan trọng trong quá trình hòa tan lân từ các nguồn hợp chất với kim loại. Các axit hữu cơ do vi khuẩn và nấm tạo ra có thể hòa tan các dạng lân vô cơ khác nhau, chẳng hạn như AlPO4. Vi sinh vật cũng tạo ra các hợp chất chelat góp phần vào quá trình hòa tan khoáng chất lân.
Quá trình kết tủa
Trong quá trình kết tủa, các ion lân phản ứng với các ion kim loại trong môi trường để tạo thành kết tủa không tan. Các yếu tố môi trường thuận lợi cho sự kết tủa là đặc tính hòa tan của lân, pH, trạng thái oxy hóa khử và nồng độ của các ion.
Kết luận
Quá trình cố định và kết tủa làm giảm lượng lân dễ tiêu cho cây trồng. Trong khi đó, quá trình phong hóa, khoáng hóa và hòa tan làm tăng lượng lân dễ hấp thu. Hiểu rõ chu trình chuyển hóa lân trong đất giúp người nông dân tạo điều kiện thuận lợi cho các quá trình tăng lượng lân dễ tiêu, đạt năng suất cao và tiết kiệm chi phí.
Một số ứng dụng giúp tăng lượng ion lân dễ hấp thu:
Việc xen canh và luân canh cây trồng có thể làm giảm sự cạnh tranh về lân, tăng quá trình khoáng hóa lân.
Sử dụng che phủ nông nghiệp bằng vật liệu tự nhiên (rơm, cỏ khô,..) làm giảm tỷ lệ cố định lân trong đất để cải thiện khả năng hấp thu của lân.
Kết hợp phân vô cơ và phân hữu cơ không chỉ có thể làm tăng hàm lượng lân sẵn có.
Sử dụng vi sinh vật phân giải lân thông qua chế phẩm sinh học.
bón vôi cho đất chua để tăng độ pH lên khoảng 6,5–7,0 có tác dụng tăng cường sự “sẵn có” của lân cho sự hấp thu của cây trồng.
