1. NGUỒN CUNG CẤP SILIC CHO CÂY TRỒNG TRONG TỰ NHIÊN

1.1 Nguồn Cung Cấp Silic Trong Đất

Silic trong đất thường có ở dạng silic đioxit (SiO₂) và ở nhiều dạng aluminosilicat.

Silic trong đất tồn tại ở cả pha lỏng và pha rắn. Dạng vô định hình và dạng tinh thể chủ yếu tồn tại ở pha rắn của Silic. 

Dạng Silic chính mà cây hấp thụ là axit orthosilicic (H₂SiO₄) hay còn gọi là axit silicic (Ding và cộng sự, 2005), nhưng hầu hết các nguồn silica không hữu dụng cho cây. Khả năng cung cấp Silic của đất thay đổi rất nhiều theo từng loại đất. 

Năm 1955, Bộ Nông nghiệp, Lâm nghiệp và Thủy sản Nhật Bản đã thực hiện một cuộc điều tra toàn quốc về hàm lượng Silic trong lá đòng của lúa, sử dụng dữ liệu từ 37.949 mẫu thu thập từ các ruộng lúa khác nhau. 

Trong khoảng 5% số mẫu được kiểm tra, hàm lượng Silic nhỏ hơn 7,5%, trong khi 9% số mẫu có hàm lượng Silic cao hơn 23%. Hàm lượng Silic trong lá đòng phản ánh khả năng cung cấp Silic trong đất trồng lúa. 

Ở những vùng có hàm lượng Silic trong lá đòng thấp hơn 7,5% và nơi có hàm lượng Silic từ 7,6-12,5% thì đất có khả năng thiếu Silic. Việc bón thêm phân Silic cho lúa sẽ có hiệu quả ở những vùng này.

Hơn nữa, người ta phát hiện ra rằng đất tro núi lửa mới rất giàu Silic hòa tan trong nước, nhưng khả năng cung cấp Silic trong đất tro núi lửa giảm khi thoái hóa do quá trình khử muối. 

Đất có nguồn gốc từ đá phiến thạch anh và đá granit, và than bùn có khả năng cung cấp Silic thấp.

Nghiên cứu này cũng cho thấy rằng 27% Silic trong gạo được cung cấp từ nước tưới, và Silic còn lại là từ đất. Vì vậy, Silic trong đất là nguồn cung cấp Silic tự nhiên chính cho cây lúa.

1.2 Nguồn Silic Trong Nước

Đất trồng lúa được tưới bình quân 14.000 tấn nước/ha trong suốt thời kỳ sinh trưởng của cây lúa. Vì vậy, Silic trong nước tưới có ảnh hưởng quan trọng đến sản xuất lúa. 

Kobayashi (1954) đã thu thập 116 mẫu rơm rạ từ nhiều nơi khác nhau ở Nhật Bản và tìm thấy mối tương quan thuận giữa nồng độ Silic trong rơm rạ và trong nước tưới.

Hình 1. Mối tương quan giữa hàm lượng silic trong rơm rạ và nước tưới

Nếu cây lúa được tưới 14.000 tấn nước/ha, người ta tính rằng trung bình 300 kg SiO₂/ ha được cung cấp cho lúa từ nước tưới hàng năm.

Nồng độ Silic của nước sông cũng thay đổi theo địa chất lưu vực. Nước sông có nguồn gốc từ đá trầm tích do nước và đá granit thường có nồng độ Silic thấp, trong khi nước từ tro núi lửa có nồng độ Silic cao.

1.3 Nguồn Silic Trong Phụ Phẩm Nông Nghiệp

Nồng độ silic trong rơm lúa mì có thể dao động từ 0,15 đến 1,2% Silic tùy thuộc vào mức độ silic của đất trồng. 

Nhu cầu silic của cây trồng trên một số loại đất có thể vượt quá khả năng cung cấp silic sẵn có của phụ phẩm nông nghiệp và phân hữu cơ. 

Khi chất hữu cơ làm tăng hoạt tính sinh học của đất có thể cải thiện khả năng hòa tan của silic từ đất; tuy nhiên, có thể phải mất nhiều năm để silic từ tàn dư cây trồng trở nên hữu dụng cho cây hấp thụ.

Bón phụ phẩm thực vật, phân chuồng và phân hữu cơ cũng bổ sung silic cho đất. Rơm từ lúa mì và các loại cây ngũ cốc nhỏ khác có thể chứa một lượng silic đáng kể. 

1.4 Nguồn Silic Từ Than Sinh Học (Biochar) Có Nguồn Gốc Từ Thực Vật

Biochar được ghi nhận là nguồn vật liệu thân thiện với môi trường được sử dụng để nâng cao chất lượng đất, hấp thụ carbon, giảm độc tính của kim loại nặng trong thực vật, cũng như là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng.

Gần đây, các nghiên cứu cũng báo cáo rằng biochar cũng làm tăng Silic hữu dụng cho thực vật trong đất (Abbas và cộng sự, 2017).

Biochar được chế biến từ phụ phẩm nông nghiệp, chẳng hạn như rơm rạ, bã mía và vỏ trấu, chúng có thể chứa một lượng lớn Silic hữu dụng cho cây trồng.

Tuy nhiên, việc giải phóng Silic từ biochar phụ thuộc vào một số yếu tố, chẳng hạn như nhiệt độ xử lý, nguyên liệu và loại đất (Abbas và cộng sự, 2017; Wang và cộng sự., 2018b). 

Hình 2. Biochar từ vỏ trấu

Dạng Silic trong than sinh học phụ thuộc vào nhiệt độ sản xuất. Ở nhiệt độ sản xuất thấp, Silic trong than sinh học chủ yếu tồn tại ở dạng vô định hình, trong khi ở nhiệt độ sản xuất cao, Silic chuyển từ dạng vô định hình sang dạng tinh thể (Jindo và cộng sự, 2014). 

Biochar từ rơm rạ có hàm lượng Silic hữu dụng cao hơn so với các nguyên liệu thô khác đã được nghiên cứu, chẳng hạn như phụ phẩm cây mía (Wang và cộng sự., 2018a). Người ta đã báo cáo rằng biochar thu được từ nguyên liệu giàu Silic (trấu và rơm rạ) làm tăng sự hòa tan Silic trong đất. Mặt khác, biochar thu được từ nguyên liệu thô thiếu Silic (bụi cưa gỗ và vỏ cam) làm giảm sự hòa tan Silic hơn so với đối chứng. 

Các tác giả kết luận rằng than sinh học giàu Silic có thể là nguồn cung cấp Silic trong khi than sinh học thiếu Silic có thể đóng vai trò như một bể chứa Silic trong đất (Wang và cộng sự, 2018b). 

Biochar từ rơm rạ làm tăng nồng độ Silic trong chồi lúa mì nhiều hơn so với đối chứng (Abbas và cộng sự., 2017). 

Bón than trấu làm tăng nồng độ Silic trong lúa so với đối chứng (Limmer và cộng sự., 2018). Vỏ trấu chiếm khoảng 20% trọng lượng thóc (gạo chưa xát vỏ) và có tới 20% chứa SiO₂

Bảng 1. Ảnh hưởng của việc sử dụng trấu hun đối với hàm lượng silic trong cây mạ

Ishibashi (1956) báo cáo rằng trấu hun là một nguồn Silic tốt mặc dù trấu chưa qua xử lý thì không. Trấu hun được chế biến bằng cách đốt trấu từ từ ở nhiệt độ càng thấp càng tốt. Như thể hiện trong bảng trên, việc bón trấu hun đã làm tăng đáng kể hàm lượng Silic của cây lúa. Silic trong trấu hun được cây lúa hấp thụ tốt hơn so với tro trấu đốt.

Lượng Silic trong cây mạ được lấy mẫu từ các luống gieo hạt của nông dân có bổ sung trấu hun làm tăng hàm lượng Silic trong cây mạ một cách đáng kể.

2. NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CẦN QUAN TÂM KHI CHỌN NGUỒN CUNG CẤP SILIC CHO CÂY TRỒNG

2.1 Độ Hòa Tan

Mục đích của việc bón Silic là cung cấp Silic hòa tan cho cây trồng; do đó nguồn phân tốt phải có nhiều Silic dễ hòa tan trong dung dịch đất. Đặc điểm này có thể vừa quan trọng nhất vừa là đặc điểm khó thực hiện nhất. 

Bởi vì Silic luôn được kết hợp với các nguyên tố khác và hầu hết các nguồn tự nhiên là không hòa tan, nên việc tìm kiếm một nguồn hòa tan cũng có các đặc tính tốt khác không phải là dễ dàng. 

Tổng số vật liệu có chứa Silic là rất lớn, nhưng danh sách các nguồn có Silic hòa tan lại rất ít.

Các sản phẩm silic thương mại được bán trên thị trường dưới dạng rắn hoặc lỏng. Đối với dạng rắn, kích thước hạt càng nhỏ thì càng dễ cho cây trồng hấp thu hiệu quả.

2.2 Tính Chất Vật Lý

Nguyên liệu phân phải ở dạng thích hợp để rải đều hoặc dùng trong các dụng cụ bón phân cơ giới.

Trong hầu hết các trường hợp, nguyên liệu phân bón phải được nghiền và sàng lọc để có kích thước hạt phù hợp mục tiêu sử dụng.

Để phân bón được hòa tan nhanh chóng, hầu hết các nguồn đều được nghiền mịn nhưng khi nguyên liệu càng mịn thì việc rải đều càng khó thực hiện hơn.

2.3 Chất Gây Ô Nhiễm

Nguồn phân bón là sản phẩm phụ của ngành công nghiệp có thể chứa hàm lượng kim loại nặng cao. Những vật liệu này nếu được dùng làm phân bón sẽ làm gia tăng thêm hàm lượng kim loại nặng vào đất. 

Không nên sử dụng các vật liệu có nồng độ kim loại nặng lớn hơn mức cho phép của các cơ quan quản lý, hoặc được cho là không an toàn so với các chất cải tạo đất khác trong nông nghiệp. 

3. MỘT SỐ NGUỒN SILIC TỪ PHÂN BÓN THƯƠNG MẠI

3.1 Canxi Silicat

Trên thế giới, sản phẩm canxi silicat là loại phân silic được dùng phổ biến nhất để bón ruộng. Xỉ của nhà máy thép là một nguồn giàu canxi silicat. 

Vì canxi silicat trung hòa độ chua của đất và cung cấp canxi nên chúng thường được bón vào đất như một chất bón vôi thay thế theo cách tương tự như đá vôi nông nghiệp hoặc canxi cacbonat. 

Ngoài ra, canxi silicat cũng được cung cấp dưới dạng phụ phẩm từ quá trình sản xuất nguyên tố lân (P) ở nhiệt độ cao, được ứng dụng rộng rãi để trồng mía và lúa. 

Các loại xỉ khác nhau về độ tinh khiết, tính khả dụng của silic và khả năng cung cấp vôi. Kích thước hạt mịn, độ tinh khiết và nồng độ phần trăm silic hòa tan cao là những đặc tính mong muốn của sản phẩm canxi silicat hoặc xỉ.

Xỉ được tạo ra bằng cách nấu chảy quặng chứa sắt (Fe), Mangan (Mn), Niken (Ni) và Crom (Cr) với đá vôi và than cốc trong lò cao hoặc lò điện, sau đó làm nguội (bằng không khí hoặc nước) vật liệu nổi trên bề mặt. 

Các thành phần silic trong quặng phản ứng với đá vôi, dẫn đến canxi silicat tách ra, đồng thời Sắt (Fe) và các kim loại khác trong quặng bị khử và tách ra. Sau khi các kim loại cần thiết được tách ra, xỉ vẫn còn như một sản phẩm phụ. Thành phần chính của xỉ là canxi silicat, Magie (Mg), Nhôm (Al), Sắt (Fe) và các vi lượng Mangan (Mn), Niken (Ni), Crom (Cr).

Hình 3. Canxi silicat dạng bột

3.2 Kali Silicat 

Chúng là các sản phẩm hòa tan có thể được thêm vào dung dịch dinh dưỡng hoặc được sử dụng để phun qua lá cung cấp dinh dưỡng kali và silic cho cây trồng.

Phân bón kali silicat trên thị trường hiện nay có cả ở dạng bột và dạng lỏng.

Kali silicat được sử dụng trong môi trường thuỷ canh để kiểm soát dịch bệnh ở một số cây trồng có giá trị cao. 

3.4 Lân Nung Chảy

Phân lân nung chảy là loại phân được sử dụng phổ biển tại Việt Nam để xử lý đất, nhờ có nguồn cung dồi dào. Ngoại việc bổ sung lượng lớn dinh dưỡng lân, phân lân nung chảy còn cung cấp dinh dưỡng silic cho cây trồng.

Các loại phân lân nung chảy quen thuộc ở Việt Nam (Văn Điển, Ninh Bình) chứa 24 - 32% SiO₂.

3.5 Quặng Serpentine

Tại Việt Nam, bột Serpentine được khai thác và ứng dụng trong các ngành luyện kim, hoá chất công nghiệp. Bên cạnh đó, serpentine cũng là nguyên liệu quan trọng trong ngành phân bón nông nghiệp bổ sung các dưỡng chất Silic và Magie cho cây trồng.

Thành phần chính: MgO: 34,8%; SiO₂: 38%

Kết Luận:

Để trở thành nguồn cung cấp hiệu quả cho cây trồng, phân bón silic phải cung cấp một tỷ lệ silic cao ở dạng hòa tan, dễ ứng dụng và đảm bảo an toàn cho cây trồng. Dựa vào nguồn nguyên liệu tại địa phương mà bà con có thể cân nhắc lựa chọn các nguồn cung cấp Silic cho cây trồng từ tự nhiên hoặc các sản phẩm thương mại để mang lại hiệu quả kinh tế.

Funo cung cấp sản phẩm CYTOSICA với thành phần Silic, Canxi, Magie nồng độ dinh dưỡng tinh khiết và độ hoà tan cao được nhập khẩu từ Tây Ban Nha. Mọi chi tiết vui lòng liên hệ 0911 3111 00 để được tư vấn chi tiết và miễn phí.

Xem thêm: Phân bón Silic CYTOCICA