Lân là một nguyên tố dinh dưỡng có nhiều chức năng khác nhau trong cây. Nó đóng vai trò trong việc tích trữ và cung cấp năng lượng cho tế bào (ATP). Nếu không có lân, cây không phát triển, không có sức sống. Nó cũng là một thành phần của các enzyme vận chuyện đường và do đó ảnh hưởng đến sự phát triển của rễ, sự ra hoa và đậu quả. Lân cũng có một chức năng trong việc sản xuất axit salicylic, có thể cải thiện sức đề kháng của cây trồng chống lại sâu bệnh. Trong nông nghiệp, việc cải thiện dinh dưỡng lân sẽ giúp cây trồng sử dụng năng lượng quang hợp hiệu quả hơn, thúc đẩy quá trình ra hoa đậu quả, trái chín sớm và đồng đều hơn.
Hiệu quả sử dụng lân là vấn đề rất được quan tâm chú ý bởi các nhà khoa học và ngành công nghiệp phân bón. Ngày nay, đã có nhiều loại phân lân tiên tiến ra đời với hàm lượng lân hữu hiệu cao hơn, hạn chế bị kết tủa trong đất, hiệu suất sử dụng bởi cây trồng cũng tốt hơn. Trong đó, nổi bật là phân lân polyphosphate.
Phân lân polyphosphate là gì?
Các phân bón chứa lân phổ thông trên thị trường thường ở dạng lân đơn (orthophosphate) hoặc lân kép (pyrophosphate). Polyphosphate (viết tắt PP) là thuật ngữ chung để chỉ một số chuỗi chứa từ 3 đến 1000 phân tử lân tan trong nước (PO43-). Các phân tử lân liên kết với nhau bằng nguyên tử oxy để tạo thành các chuỗi thẳng (PP tuyến tính), vòng (metaphosphate), hoặc phân nhánh (ultraphosphate). Hình dạng của chuỗi quyết định đặc tính hóa học và độ bền của phân tử. Với PP tuyến tính, độ bền càng giảm khi độ dài chuỗi càng tăng. Do cấu trúc hóa học, các chuỗi PP thẳng hoặc vòng được cho là ít bị ảnh hưởng bởi các phản ứng kết tủa hoặc cố định trong đất.
Ưu điểm của phân lân polyphosphate
Phân lân polyphosphate cần được thủy phân thành các orthophosphate để cây hấp thụ. Quá trình này thường kéo dài từ khoảng 2 tuần đến 100 ngày. Vì vậy, polyphosphate còn được gọi là lân phân giải chậm, giúp cung cấp lượng lân đồng đều và xuyên suốt trong quá trình sinh trưởng của cây trồng, tránh bị các giai đoạn thiếu hụt.
Phân lân thông thường bị kết tủa ở pH cao. Với sự phát triển mạnh mẽ của cây trồng, độ pH trong môi trường rễ cũng tăng cao (vì cây hấp thu nhiều nitrat), đặc biệt khi trồng trên giá thể, và do đó khó hấp thụ lân. Điều này dẫn đến cây trồng chậm phát triển, thân cây và lá già đổi màu đỏ và cây trồng có màu xanh nhạt. Polyphosphate không kết tủa ở pH cao, cả trong hệ thống nhỏ giọt và trong môi trường rễ, do đó dễ hấp thụ. Nó hòa tan và giữ cho các nguyên tố dinh dưỡng như canxi, magie, vi lượng trong dung dịch phân không bị kết tủa. Nhờ đó, cây trồng hấp thu các dinh dưỡng này tốt hơn. Và điều này cũng đảm bảo một hệ thống tưới sạch, không đóng cặn và tắc nghẽn.
Phân lân polyphosphate là dạng phân lỏng, sẽ phân bố đều hơn khi sử dụng, cũng như dễ tiếp cận vùng rễ cây, tăng khả năng tiếp xúc của rễ với lân, là yếu tố quan trọng trong việc hấp thụ lân của cây trồng.
Sự thủy phân
Polyphosphate không thể được thực vật hấp thu trực tiếp, trước tiên nó phải được phân giải thành các dạng đơn giản orthophosphate. Phản ứng thủy phân PP trong đất hoặc giá thể phụ thuộc nhiều vào các tương tác phức tạp của vài yếu tố hóa học và môi trường, ảnh hưởng đến tốc độ và hiệu quả phân giải.
Sự thủy phân xảy ra khi chuỗi polyme của PP bị tách thành các phân tử P đơn giản với sự hiện diện của các enzyme hoạt động (phosphatase) sản xuất bởi các vi sinh vật đất và / hoặc rễ cây. Sự thủy phân PP trong đất bị ảnh hưởng bởi các phản ứng hóa học và sinh học. pH tối ưu cho enzyme phosphatase trong đất dao động từ pH 11 đối với phosphatase kiềm tới 6.5 với phosphatase axit. Sự thủy phân có thể xảy ra ở một số mức độ (thủy phân không hoàn toàn) mà không cần sự hiện diện của enzyme, phụ thuộc vào các hoạt động sinh học, độ ẩm, pH và nhiệt độ.
Hiệu quả và tốc độ thủy phân bị ảnh hưởng bởi các đặc tính của đất; nhiệt độ, sự cố định đất và sự hình thành các phức chất hòa tan hoặc không hòa tan với các cation ảnh hưởng đến nồng độ của PP.
Các yếu tố ảnh hưởng đến thủy phân polyphosphate trong đất
Nhiệt độ là yếu tố môi trường quan trọng nhất ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân PP trong đất. Sự thủy phân tối thiểu được ghi nhận ở 5oC và tối đa ở 45oC. Tốc độ thủy phân PP tăng tuyến tính với sự tăng nhiệt độ từ 5-35oC. Nhiệt độ tăng làm tăng hoạt động enzyme và hoạt động vi sinh vật mà nó ảnh hưởng tích cực lên sự thủy phân.
pH đất cũng ảnh hưởng đến phản ứng thủy phân vì pH ảnh hưởng đến hoạt tính enzyme. pH giảm làm tăng sự hòa tan kim loại và do đó làm giảm sự hấp phụ các phân tử tuyến tính như PP, làm PP dễ bị thủy phân hơn.
Một yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến tốc độ thủy phân PP là hàm lượng oxy trong đất. Khi đất bị ngập, sự thay đổi xảy ra trong các quá trình vi sinh, lý tính, hóa tính vì thiếu oxy và hoạt động của vi sinh vật hiếu khí bị thay thế bởi vi sinh vật kỵ khí. Các vi sinh vật này gây thay đổi môi trường đất bằng cách sử dụng các thành phần đất bị oxy hóa, làm giảm quá trình thủy phân của PP.
