1. Tương tác giữa đạm amoni và kali trong đất

Sự khác biệt chính giữa tính chất của kali và đạm liên quan đến các phản ứng hóa học trong đất, sự hấp thụ của thực vật và vai trò của các dinh dưỡng này đối với sinh lý thực vật.

Cây trồng hấp thụ kali dưới dạng K⁺ trong khi đạm có thể được hấp thụ dưới dạng cation amoni (NH₄⁺) và anion nitrate (NO₃^-).

Đạm là thành phần chính của các phân tử hữu cơ trong thực vật bao gồm axit amin, protein và axit nucleic. Mặt khác, K ⁺ là một cation vô cơ, với một trong những vai trò sinh lý chính là chất điều hòa thẩm thấu trong các mô thực vật.

Các ion NH₄⁺ và K⁺ đều là cation hoá trị I và có bán kính ion tương tự nhau, chúng cạnh tranh ở các vị trí có thể trao đổi và không thể trao đổi của các hạt đất. 

Vì vậy, dạng phân đạm có thể ảnh hưởng đến sự hữu dụng của kali cả trong ngắn hạn và dài hạn.

Tình trạng mất cân đối trong việc bón phân, đặc biệt là bón phân có đạm mà không có kali là rất phổ biến. Điều này dẫn đến sự thiếu hụt kali do kali bị lấy đi liên tục trong quá trình cây trồng hấp thụ, làm thay đổi số lượng và trạng thái của kali còn lại.

Sự khác biệt hóa học chính giữa ion K⁺ và NH₄⁺ là amoni (NH₄⁺) có thể bị oxy hóa thành nitrit và nitrat (NO₃^-), chủ yếu thông qua hoạt động của vi sinh vật. 

Các ion K⁺ và NH₄⁺ có tính chất tương tự nhau dẫn đến chúng có sự tương tác mạnh mẽ trong đất. Cả hai ion đều được giữ bởi các vị trí không thể trao đổi giống nhau trong các lớp khoáng sét. Do đó có sự cạnh tranh đơn giản, trong đó sử dụng một ion này sẽ thay thế ion kia và làm tăng tỷ lệ của nó trong dung dịch đất. 

Nghiên cứu phát hiện ra rằng sự cố định của NH₄⁺ bị giảm đi khi bón kali trước khi thêm đạm amoni và sự giảm này tỷ lệ thuận với lượng kali đã được cố định trước đó. 

Sự cố định K⁺ tăng lên khi tỷ lệ sử dụng kali tăng và giảm khi tỷ lệ sử dụng NH₄⁺ tăng. 

Trình tự bón đạm amoni (NH₄⁺) và kali (K⁺) có thể ảnh hưởng đến việc cố định kali.

Nghiên cứu báo cáo rằng bón đạm amoni với liều lượng cao trước khi bón kali cho cây lúa làm cho cây lúa sinh trưởng kém và giảm hấp thu kali so với bón đạm amoni sau khi bón kali. Tuy nhiên, khi đạm nitrat được sử dụng làm nguồn phân đạm thì sự phát triển của cây không bị ảnh hưởng bởi thứ tự bón đạm và kali.

Giải thích cho tác động tiêu cực của việc sử dụng đạm amoni (NH₄⁺) ban đầu đối với khả năng cung cấp kali là do NH₄⁺ chặn các vị trí không trao đổi, do đó làm giảm khả năng dự trữ kali của đất để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ liên tục của cây trồng.

Vì vậy, nồng độ NH₄⁺ trong dung dịch đất có tác động trực tiếp và mạnh mẽ đến sự phân bố K⁺ giữa dung dịch đất với phức chất trao đổi và ngược lại. 

Trên đồng ruộng, sự chuyển hóa amoni (NH₄⁺) thành nitrat (NO₃^-) thường là một quá trình nhanh chóng, từ vài ngày đến vài tuần, tùy thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm của đất và độ pH. 

Do đó, trong hầu hết các phương pháp bón phân, dạng đạm không có tác động mạnh đến sự phân bố K giữa pha trao đổi và dung dịch. Tuy nhiên, khi sử dụng phương pháp tưới phân liên tục, nguồn đạm sẽ ảnh hưởng đến nồng độ kali trong dung dịch trong đất ướt. 

2.  Sự cân bằng cation và anion trong mô thực vật.

Đạm là một chất dinh dưỡng duy nhất có thể được hấp thụ dưới dạng cation NH₄⁺ hoặc anion NO₃^-. Đặc tính này của đạm ảnh hưởng đến dinh dưỡng của thực vật nói chung và sự hấp thụ các nguyên tố khác ở dạng ion cũng như nhiều quá trình sinh lý ở thực vật. 

Sự cân bằng cation-anion trong các mô thực vật được duy trì bởi các ion vô cơ và hữu cơ khuếch tán và không khuếch tán, và bị ảnh hưởng đáng kể bởi các nguồn dinh dưỡng đạm. 

Có báo cáo cho rằng đạm dạng amoni (NH₄⁺) làm giảm sự hấp thu các cation, đặc biệt là trong lá và cuống lá, và đạm dạng nitrat (NO₃^-) làm giảm sự hấp thu của các anion.

Nguồn phân đạm có tác động mạnh mẽ đến vùng rễ và pH vùng rễ thông qua ba cơ chế:

(i) sự dịch chuyển của H⁺/ OH^- được hấp phụ trên pha rắn; 

(ii) phản ứng nitrat hóa / khử nitrat; 

(iii) giải phóng hoặc hấp thu H⁺ ở rễ tương ứng với phản ứng hấp thu NH₄⁺ hoặc NO₃^-. 

Mức độ thay đổi pH gây ra bởi ba cơ chế ở trên phụ thuộc vào đặc tính của đất, hoạt động của thực vật và tất cả các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến tốc độ nitrat hóa.

3.  Vận chuyển nitrat trong cây

Ion NO₃^- là một anion hóa trị một, có thể đóng vai trò là một ion đối kháng với K⁺ và ngược lại.

Nghiên cứu báo cáo rằng tốc độ hấp thụ NO₃^- của cây bắp con nhanh hơn khi K⁺ đóng vai trò là ion đối kháng đi kèm, thay vì các cation chính khác như Ca²⁺, Mg²⁺ và Na⁺.

Mặt khác, trồng mía trong dung dịch dinh dưỡng bị thiếu đạm làm giảm tỷ lệ hấp thu K⁺ ban đầu và giảm ái lực của rễ đối với K⁺.

Ion K⁺ dễ dàng được huy động trong toàn bộ cây vì nó không bị đồng hóa trong các hợp chất hữu cơ. Giống như các cation khác, kali được vận chuyển từ hệ thống rễ lên đến tán cây thông qua mạch gỗ, nhưng nó cũng có tính di động cao trong mạch rây và kết quả là tái chuyển vị thông qua mạch rây.

Sự hấp thu K⁺ và tái chuyển vị đóng một vai trò quan trọng trong vận chuyển NO₃^- từ rễ đến chồi như một ion đối kháng trong mạch rây.

Ion NO₃^- được rễ hấp thụ và được vận chuyển qua mạch gỗ đến chồi với K⁺ là một ion đối kháng. 

Trong chồi, NO₃^- được khử và đồng hóa thành các hợp chất hữu cơ, trong khi K⁺ được vận chuyển xuống rễ cùng với malat qua mạch rây. 

Sau đó, rễ sẽ hấp thụ nhiều NO₃^- hơn và tiết ra HCO₃^- để duy trì tính trung hòa về điện hoặc chiếm nhiều K⁺ hơn, tùy theo nồng độ K bên ngoài hay bên trong và dạng đạm. 

Tỷ lệ hấp thụ và phân vùng kali trong cây có thể được thay đổi tùy thuộc vào dạng đạm được cung cấp. 

Ganmore- Neumann và Kafkafi (1980) báo cáo rằng việc tăng tỷ lệ NO₃^-/ NH₄⁺ trong dung dịch dẫn đến nồng độ kali cao hơn cả trong rễ và lá của cây cà chua.

4.  Tỷ lệ đạm amoni/nitrat ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng cây trồng

Dạng đạm là một yếu tố quan trọng đối với sự phát triển và năng suất của cây trồng. 

Việc tăng tỷ lệ đạm amoni/đạm nitrat trong phân bón đạm làm giảm sự hấp thu K⁺ và các cation khoáng khác, nhưng làm tăng sự hấp thu các anion ở cà chua và các loại cây trồng khác.

Thiếu K⁺ trong dung dịch dinh dưỡng giúp tăng cường sự hấp thụ đạm dạng amoni, nhưng ngược lại ngăn chặn sự hấp thụ, chuyển vị và đồng hóa đạm nitrat, đồng thời làm giảm hoạt tính của men khử nitrat ở lá (NRA). 

Điều này cho thấy rằng thực vật cần cung cấp đủ kali để hấp thu đạm nitrat và duy trì mức hoạt tính của men khử nitrat ở lá cao so với quá trình đồng hóa đạm amoni.

Kali kích hoạt các enzym thực vật hoạt động trong quá trình đồng hóa NH₄⁺ và vận chuyển axit amin. Do đó, cung cấp đầy đủ K⁺ sẽ tăng cường sử dụng NH₄⁺ và do đó cải thiện năng suất khi cả hai dạng đạm được sử dụng cùng nhau. 

Kali đã được chứng minh là có khả năng kích thích mạnh sự tích tụ axit cacboxylic trong trái cây. Điều này là do tỷ lệ hấp thụ K⁺ cao làm tăng cân bằng cation-anion trong mô thực vật và để duy trì tính trung hòa về điện, tổng hợp cacboxylat.

Sự hấp thụ NO₃^- cũng kích thích quá trình cacboxyl hóa trong mô thực vật để loại bỏ các hydroxyl được tạo ra trong quá trình khử NO₃^- và cân bằng sự tích tụ của các cation dư thừa trên các anion.

Do đó, cả K⁺ và NO₃^- đều có tác dụng tương tự đối với việc sản xuất axit hữu cơ trong lá và quả của cây.

Tỷ lệ đạm amoni/đạm nitrat là một công cụ quản lý đạm quan trọng, đặc biệt khi trồng trong môi trường không dùng đất và khi sử dụng phân tưới. 

Đối với liều lượng đạm và chế độ tưới nhất định, tỷ lệ đạm nitrate/đạm amoni ảnh hưởng đến sự hấp thu Ca, Mg và K, và sinh tổng hợp axit cacboxylic.

5.     Kết luận

Các chế độ bón đạm và kali có ảnh hưởng ngắn hạn và dài hạn đến khả năng cung cấp kali trong đất thông qua các phản ứng trao đổi và cố định tương ứng. 

Dạng đạm tác động đến sự hấp thụ K⁺ của thực vật thông qua một số cơ chế: 

+ Cạnh tranh giữa NH₄⁺ và K⁺.

+ Vận chuyển K⁺  và NO₃^- trong cây

+ Ảnh hưởng cụ thể của quá trình chuyển hóa đạm đến sự hấp thu kali và ngược lại.

+ Bón K⁺ hợp lý có thể nâng cao hiệu quả bón đạm, tăng năng suất và giảm ô nhiễm môi trường.

Tuỳ theo loại cây trồng và điều kiện sinh trưởng mà người nông dân có thể lựa chọn sử dụng riêng từng loại đạm hoặc kết hợp cả hai loại amoni và đạm nitrat để đảm bảo cây trồng sử dụng kali hiệu quả và mang lại năng suất chất lượng cao.

Công ty TNHH Funo biên tập