CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về phân bón 1.1 Khái niệm về phân bón Phân bón được hiểu là bất kỳ chất hữu cơ hoặc vô cơ nào có nguồn gốc từ tự nhiên hoặc tổng hợp được thêm vào đất canh tác nhằm bổ sung một hoặc nhiều chất dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cây trồng.2 Phân loại phân bón 1.1 Phân loại theo nguồn gốc Phân bón được chia làm 3 nhóm chính là phân bón hữu cơ và phân bón vô cơ (còn gọi là phân khoáng) và phân vi sinh [13]. Nhóm phân bón hữu cơ: có nguồn gốc từ các chất hữu cơ, có chứa cả bã thải hữu cơ như một số loại phân xanh, phân chuồng. Than bùn, xơ dừa là những loại chất cải tạo đất hữu cơ được thêm vào đất và tất cả đều hoạt động tương tự do lượng dinh dưỡng đầu vào hạn chế. Nhóm phân bón vô cơ: có nguồn gốc từ các chất khoáng tự nhiên hoặc các sản phẩm hóa học.
Hầu hết các loại phân bón vô cơ rất giàu các nguyên tố đa lượng nitơ (N), lân (P), kali (K). Ngoài ra, phân bón còn bổ sung các chất dinh dưỡng nhỏ như canxi, lưu huỳnh, magie,. Nhóm phân bón vi sinh: có chứa các vi sinh vật mà khi bón cho cây trồng trên bề mặt hoặc đất có khả năng làm tăng thành phần dinh dưỡng của và hòa tan các ion khoáng, cung cấp chất dinh dưỡng ở dạng thực vật dễ dàng đồng hóa từ đó kích thích thực vật tăng trưởng.2 Phân loại theo thành phần Có thể được chia theo 2 loại: phân đơn và phân kép Phân đơn: là phân bón chỉ chứa một trong ba dinh dưỡng đa lượng như N hoặc P2O5 hữu 1 hiệu hoặc là K2O hữu hiệu. Ví dụ: urea, supe lân,.
Phân kép: là phân bón chứa hai hoặc cả 3 nguyên tố dinh dưỡng khác nhau dưới dạng phức hợp do các phản ứng hóa học tạo ra hoặc có thể do trộn lẫn một vài loại phân gọi là phân hỗn hợp. Ví dụ: phân trộn NPK.3 Phân loại theo chức năng: Phân bón lá: dành cho những cây trồng hấp thu dinh dưỡng qua thân hoặc lá. Phân bón rễ: dành cho những cây trồng hấp thu dinh dưỡng qua rễ bằng cách bón vào đất hoặc hòa tan. Bên cạnh đó, người ta cũng có một số phân loại khác như phân đa lượng, vi lượng,.3 Các nguyên tố dinh dưỡng trong phân bón 1.1 Dinh dưỡng đa lượng Đạm (Nitrogen – N) Đạm thường được bón nhiều cho hầu hết các loại cây với mục tiêu cung cấp nitơ ở dạng dễ sử dụng cho cây trồng.
Đạm là thành phần tạo nên nucleic acid (DNA – Deoxyribonucleic acid và RNA – Ribonucleic acid), protein và chất diệp lục. Cây trồng thiếu đạm sẽ khiến sự sinh trưởng và phát triển của cây sẽ bị hạn chế. Cây trồng hấp thu đạm dưới dạng NH4+ , NO3- và urea. Các loại nguyên liệu cung cấp đạm như phân urea, ammonium sulfate (SA), ammonium chloride (Sal ammoniac), ammonium nitrate.
Lân (Phosphorus – P) Tương tự như đạm, lân cũng rất quan trọng trong sự phát triển của thực vật. Khi lân là thành phần của nhân tế bào, một số hợp chất quan trọng trong cây như lipid, protein, coenzyme, ATP (Adenosine triphosphate). Ngoài ra, lân giúp cho cây tăng khả năng chịu được đất chua, hạn chế ảnh hưởng của việc thừa đạm. Cây sử dụng lân dưới dạng H2PO4- hoặc HPO42-.
Các loại nguyên liệu cung cấp lân phổ biến nhất là phân supe lân đơn, supe lân kép và một số loại phân phức hợp như DAP và MAP. 2 Kali (Potassium – K) Không như đạm và lân, K là nguyên tố đa lượng thứ ba cho thực vật sau N và P. Đóng vai trò rất quan trọng đối với nhiều quá trình sinh hóa bên trong cây như quang hợp và sinh trưởng. Cây sử dụng kali dưới dạng K+ , rễ cây dễ dàng hấp thu Kali hơn các nguyên tố khác.
Nếu cung cấp quá nhiều kali sẽ làm hạn chế sự hấp thu đạm, Ca, Mg,. Các loại nguyên liệu cung cấp kali như KCl, K2SO4.2 Dinh dưỡng trung lượng Canxi (Calcium – Ca) Canxi giữ vai trò quan trọng trong việc cấu tạo nên thành tế bào thực vật. Canxi cần thiết cho sự phát triển của hệ thống rễ cây, kích thích sự phát triển của hệ thống bộ rễ bên và các lông hút. Cây trồng hấp thu canxi dưới dạng ion Ca2+.
Thông thường, canxi không được sản xuất dưới dạng phân bón riêng biệt hay hỗn hợp. Tuy nhiên loại nguyên tố này thường xuất hiện như là một thành phần phụ có trong các loại phân bón, nhiều nhất là phân lân. Nguồn cung cấp canxi chủ yếu từ supe lân, đá vôi, dolomite. Magie (Magnesium – Mg) Magie giúp điều hòa pH nội môi với các bộ phận khác nhau bên trong từng tế bào.
Việc thiếu hụt magie gây ra các hiện tượng như giảm quang hợp, cây trồng còi cọc, mất màu giữa các gân lá, các mô bị hoạt tử và lá trở nên giòn. Cây hấp thu magie dưới dạng Mg2+. Các nguồn cung cấp magie như dolomit, phân lân nung chảy. Lưu huỳnh (Sulfur – S) Lưu huỳnh là nhân tố có mặt trong các quá trình chuyển hóa của cây như hình thành đường và tinh bột cũng như amino acid hay protein.
Bón lưu huỳnh giúp cây tăng khả năng chống chịu với thời tiết, đẩy nhanh quá trình nhanh chín của quả. Cây hấp thu lưu huỳnh dưới dạng anion sulfate SO42-. Các nguồn cung cấp lưu huỳnh như (NH4HSO4), (NH4)2SO4, K2SO4. 3 Silic (Si): Tuy silic không phải là dinh dưỡng cần thiết cho thực vật nhưng silic có vai trò quan trọng với sự phát triển cơ chế kháng bệnh của hầu hết các loại cây có hàm lượng cao silic ví dụ như lúa, ngô.Vì silic có khả năng ảnh hưởng đến năng suất của cây nhờ vào khả năng làm tăng sức khả năng chống chịu với nấm khuẩn hay sâu bệnh, giúp cây vững chắc và ngăn ngừa độc tính của mangan và sắt (đất phèn).3 Dinh dưỡng vi lượng Mặc dù cây nông nghiệp có nhu cầu sử dụng dinh dưỡng trung và vi lượng không nhiều nhưng sẽ góp phần tác động đến năng suất của cây.
Các dinh dưỡng này giống như thành phần không thể thiếu giúp cây chuyển hóa thành các hợp chất khác nhau để cây sinh trưởng. Sắt (Iron – Fe) Sắt là dinh dưỡng có vai trò trong chuyển hóa nhiều loại enzyme, từ đó thúc đẩy sự sinh trưởng của cây trồng. Sắt tồn tại trong đất hầu hết ở dạng không tan. Cây trồng thiếu hụt dinh dưỡng này xuất hiện phần lớn ở đất canh tác quá kiềm.
Để hạn chế tình trạng thiếu sắt ở cây trồng bằng cách sử dụng phân bón chứa lưu huỳnh,. Mangan (Manganese – Mn) Mangan giúp cây tổng hợp, chuyển hóa các chất như các nucleic acid, chất điều hòa nội môi tăng khả năng nảy mầm của hạt, ra hoa và quả. Cây hấp thu mangan dưới dạng Mn2+. Trên các vùng đất đá vôi, do mangan trở thành dạng không tan nên thông thường sử dụng MnSO4 giúp cây dễ dàng hấp thu do dễ tan.
Kẽm (Zinc – Zn) Kẽm là một dinh dưỡng không thể thiếu trong một số quá trình tổng hợp các protein, diệp lục hay các nucleic acid. Đóng vai trò cốt lõi trong quá trình trao đổi chất, tăng khả năng chịu bệnh và hình thành hạt và quả của cây. Cây hấp thu kẽm dưới dạng Zn2+. Đồng (Copper – Cu) Đồng giữ vai trò liên quan mật thiết cho việc tổng hợp chlorophin phục vụ quá trình quang 4 hợp tốt hơn, khử nitrate, tổng hợp các hợp chất đường và các chất cần thiết, làm tăng diệp lục.
Ngoài ra, tăng khả năng chống sâu bệnh và nấm khuẩn cho cây. Cây hấp thu đồng dưới dạng Cu2+. Bo (Boron – B) Bo tác động tới nhiều quá trình điều hòa sinh lý hóa của cây, tăng khả năng đậu quả và hình thành phấn hoa. Bo chủ yếu được cây hấp thu ở dạng ion B4O27- , HBO32- , BO33-.
Các loại phân bón chứa Bo phải cẩn thận khi sử dụng vì khi lượng Bo tích lũy trong đất quá cao sẽ trở thành thuốc diệt cỏ. Các loại phân bón chứa Bo như Borate 46, Borate 65, Borate Acid hay Solubor. Molipden (Molybdenum – Mo) Molipden đóng vai trò thúc đẩy quá trình sử dụng Nitrogen từ đó tăng khả năng sử dụng đạm. Cây trồng hấp thu Molipden dưới dạng muối MoO42- và molybden oxit MoO3.4 Vai trò của phân bón đối với cây trồng Phân bón là một tác nhân cung cấp các dinh dưỡng cần thiết cũng như các chất hữu cơ, vi sinh vật có lợi cho đất canh tác giúp cải tạo đất và tăng độ phì nhiêu của đất [13].
Ví dụ như phân bón vô cơ sẽ cung cấp các dinh dưỡng như đạm, lân, kali, canxi, sắt. Bên cạnh đó, tập quán sử dụng phân bón trong một khoảng thời gian dài sẽ dễ khiến đất bị giảm cơ lý của đất, chai cứng,. vì thế phải đồng thời bổ sung phân bón hữu cơ trong lúc sử dụng phân vô cơ [4]. Do đó, đất và phân bón có một mối liên kết chặt chẽ với nhau và đất đóng vai trò như trung gian lưu giữ dinh dưỡng từ phân bón cung cấp cho cây trồng.
Việc phát huy hết các ưu điểm của phân bón cần tập trung vào các yếu tố quan trọng như nhu cầu sử dụng dinh dưỡng đối với từng loại cây trồng, điều kiện thổ nhưỡng tại nơi canh tác, những đặc điểm của đất đai (thành phần của đất, pH, độ ẩm.), khí hậu từng vùng miền, sự phù hợp của từng loại phân bón, tập quán canh tác tại nơi đó và các giai đoạn sinh trưởng của từng loại cây trồng. Vì thế, phân bón là một nhân tố vô cùng quan trọng trong nền phát triển nông nghiệp hiện đại hiện nay.5 Tác động của việc sử dụng phân bón đến môi trường Hiện nay, sản lượng sử dụng các loại phân bón ở nước ta vào khoảng hơn 10,5 triệu tấn/năm, trong số đó có khoảng 7,6 triệu tấn là phân bón vô cơ [14]. Với lượng phân bón sử dụng lớn như vậy có thể thấy được lượng phân bón sẽ thất thoát ra môi trường là vô cùng lớn. Việc sử dụng phân bón quá mức cần thiết cùng với hiệu quả sử dụng thấp đã dẫn đến các tình trạng tiêu cực cho môi trường gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, suy thoái đất canh tác và với lượng dư thừa phân bón cây trồng chưa kịp hấp thu dinh dưỡng sẽ tích tụ lại trong các nông sản và khi con người sử dụng các nông sản này dài ngày sẽ gây ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của người tiêu dùng [4, 5, 15].
Hơn nữa, lượng phân bón thất thoát ra nguồn nước quá nhiều có thể gây ra hiện tượng phú dưỡng ảnh hưởng đến hệ sinh thái của cả một khu vực và đột biến gen ở một số loại cây trồng [11, 15].