Chương 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Tổng quan về phân bón Phân bón là thành phần cực kì quan trọng, quyết định năng suất cây trồng. Qua một thế kỉ, các nhà khoa học đã xác nhận rằng năng suất cây trồng đã tăng 50% dựa vào việc sử dụng phân bón.
Việc bón phân cho cây trồng cho hiệu quả bằng với việc kết hợp với các yếu tố khác như thời vụ trồng, làm đất, luân canh, giống, tưới tiêu cho thấy mức độ quan trọng của phân bón. Việc bón phân rõ ràng làm tăng năng suất cây trồng và độ phì nhiêu của đất. Phân loại phân bón Phân bón được phân ra làm 3 nhóm chính: Phân hữu cơ, phân vô cơ và phân vi lượng. [17] - Phân bón vô cơ Phân bón vô cơ hay phân hóa học, thường được các nhà nông sử dụng vừa tiện lợi, giải quyết nhanh chóng các trường hợp cần thiết.
Bao gồm: Phân đạm: Chứa N dưới dạng Amonium (NH4+) hoặc Nitrat (NO3-). Đặc điểm chung của loại phân này là những tinh thể trắng, dễ tan trong nước, dễ hút ẩm, nên dễ chảy ngoài không khí, gồm: Đạm Sulfat (NH4)2SO4 (SA); đạm Chlorrua NH4Cl; đạm Nitrat NH4NO3; Urea CO(NH2)2. Phân lân: Dạng muối Photphat đặc trưng bởi thành phần P2O5 thường gặp là: Super phosphat đơn Ca(H2PO4)2; Super phosphat kép; phân lân nung chảy. Phân Kali: KCl (50 – 55% K); Kali sulfat (K2SO4) … - Phân bón hữu cơ Phân bón có nguồn gốc thực vật: gồm các loại rong, thân các cây thuộc họ đậu (Fabaceae) sau khi thu hoạch như đậu xanh, đậu nành, đậu đỏ hoặc rơm, rạ, bèo hoa dâu, tro trấu, bã mía, gốc mía … Phân bón có nguồn gốc động vật: gồm phân heo, gà, trâu, bò, dơi, cút … đã được ủ (hoai), phân tôm, cá … - Phân bón vi sinh: Là chế phẩm có chứa một hoặc nhiều chủng vi sinh vật sống, có ích cho cây trồng đã được tuyển chọn, có sức lao động cao, sử dụng 4 bón vào đất hoặc xử lý cho cây để cải thiện hoạt động của vi sinh vật trong đất vùng rễ cây nhằm tăng cường sự cung cấp các chất dinh dưỡng cho cây trồng, cung cấp chất điều hòa sinh trưởng, các loại men, vitamin có lợi cho các quá trình chuyển hóa vật chất, cung cấp kháng sinh để giúp cho cây trồng có khả năng chống chịu các loại sâu bệnh hại, góp phần nâng cao năng suất, phẩm chất nông sản và tăng độ màu mỡ của đất.
Tình hình sử dụng phân bón hiện nay * Trên thế giới Gần đây, phân bón được sản xuất và tiêu thụ với một nhịp độ gia tăng, trong đó phân đạm và phân lân chiếm phần lớn. Có thể thấy rõ sự gia tăng trong mức độ tiêu thụ phân bón nói chung trên dựa vào biểu đồ dưới đây: World Fertilizer Consumption, 1950-2008 180 160 140 120 Million Tons 100 80 60 40 20 0 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Source: FAO; IFA Hình 1.1: Biểu đồ tiêu thụ phân bón trên thế giới Ở các nước đang phát triển, tỉ lệ tiêu thụ cao hơn nhiều so với các nước phát triển. Tỉ lệ sử dụng và số lượng phân N, P, K cũng có sự khác biệt rõ rệt giữa các khu vực. Các nước phát triển năm 1982 sử dụng bình quân 51 kg, 21 kg P2O5, 28 kg K2O trong tổng số 110 kg phân bón nguyên chất cho 1ha đất canh tác.
Tỉ lệ N:P:K sử dụng là 1:0. Các nước đang phát triển bình quân bón 33 kg N, 5 12 kg P2O5, 4 kg K2O, tỉ lệ sử dụng N: P: K là 1: 0.12 cho tổng số phân bón cho 1ha đất canh tác là 49 kg phân bón nguyên chất. [13] * Ở Việt Nam Việc sử dụng phân bón hóa học có thể chia thành các giai đoạn sau: Từ 1961-1970: ở giai đoạn này việc sử dụng phân bón hóa học trong nông nghiệp chưa cao. Tổng số N, P, K bón cho đất khoảng 30 kg nguyên chất.
Từ 1971-1975: ở miền Bắc sử dụng tương đối nhiều. Tổng số N, P, K bón cho 1ha đất canh tác là 50kg nguyên chất. Từ năm 1976 đến nay lượng phân bón hóa học được sử dụng tăng nhanh chóng. Năm 1990 lượng phân bón được dùng tăng 418.6% so với năm 1980, năm 1995 tăng 557% so với năm 1980 và tăng 33.
Đến năm 1997 lượng phân bón N, P, K cho 1 ha gieo trồng đã đạt 126kg/năm nhưng vẫn còn thấp so với một số nước châu Á như: Hàn Quốc 467 kg/ha, Nhật Bản 403 kg/ha. Sử dụng phân bón và vấn đề môi trường [1] Sử dụng phân bón hóa học và thuốc trừ sâu bệnh là chìa khóa của sự thành công trong cách mạng xanh và bảo vệ thực vật, lương thực. Tuy nhiên trong những năm gần đây, nhiều người đã lo ngại về ảnh hưởng của phân bón đến môi trường và sức khỏe của con người. Gây độc hại cho nguồn nước, cho đất bởi thuốc trừ sâu và Nitrat (NO3 -), P, K, và SO4- và do đó, tác động xấu đến sức khỏe con người, các động vật hoang dã và làm suy thoái hệ sinh thái.
Tác động của phân bón đối với cây trồng [17] Phân đạm là yếu tố quan trọng nhất quyết định năng suất cây trồng, nhưng bón nhiều đạm quá thì cây phát triển mất cân đối giữa bộ phận phía trên và dưới đất, cây phải hình thành nhiều mô sinh trưởng và nhiều protit nên phần lớn những sản phẩm trung gian trong quá trình hình thành đường bột bị tiêu hao mạnh vào việc tổng hợp amino axit làm cho các hydratcacbon cao phân tử không hình thành được mấy, các chất nòng cốt của tế bào như cellulose, lignin bị thiếu hụt dẫn đến cây không cứng, dễ bị sâu bệnh và đổ. Theo Mecten (1974) nhiều 6 loại cây bón lượng đạm lớn và không cân đối thì thường có sự tích lũy alkaloid, glucoxit làm cho nó có vị đắng, kém ngon, dễ bị hỏng. Phân lân đóng vai trò cần thiết bậc nhất trong quá trình trao đổi chất và trong quá trình tích lũy hydrat cacbon, protit, chất béo…đều có sự tham gia trực tiếp hoặc gián tiếp của lân, điều hòa những thay đổi đột ngột về phản ứng môi trường trong cây, tăng cường sự phát triển bộ rễ, tăng cường chất lượng sản phẩm. Phân kali giúp cho quá trình quang hợp tiến hành bình thường, đẩy mạnh sự di chuyển hydrat cacbon từ lá sang các bộ phận khác làm tăng cường quang hợp của lá.
Tăng cường sự tạo thành bó mạch, tăng độ dày và số lượng sợi, tăng bề dày các giác mô làm cho cây cứng, chống lốp đổ, kích thích sự hoạt động của men làm tăng hoạt động trao đổi chất của cây, phát triển tạo axit hữu cơ, tạo thêm protit. Phân chuồng chứa hầu hết các chất dinh dưỡng cho cây như: đạm, lân, kali và các nguyên tố vi lượng như B, Mo, Cu, Mn, Zn…do vậy, không chỉ làm tăng năng suất cây trồng mà còn tăng hiệu lực phân hóa học, đặc biệt là cải tạo đất (đất cát sẽ dính hơn, ít rời rạc và đất sét nặng thì lại xốp hơn), nên bón phân chuồng nhiều cũng góp phần giúp cho cây chịu đựng được hạn hán. Tác động của phân bón đến môi trường sinh thái đất [7] Cây chỉ sử dụng hữu hiệu tối đa 30% lượng phân bón vào đất. Còn lại, phần thì bị rửa trôi, phần nằm lại trong đất ô nhiễm môi trường.
Phân đạm: tăng tính chua của môi trường đất vì dạng axit nitrit (HNO3) rất phổ biến trong đất và phần lớn nitrat phân bón được giữ lại trong đất, chúng sẽ ngấm xuống nước ngầm dưới dạng NO3-. Phân lân: có thể chứa một số nguyên tố như cadimi, chì, niken. Sử dụng phân lân lâu dài dẫn tới sự tích lũy trong đất những hỗn hợp chất hóa học độc, chúng có khả năng di chuyển vào cây trồng trên đất đó. Các dạng phân hóa học đều là các muối của các axit (muối kép hoặc muối đơn).
Vì vậy, khi hòa tan thường gây chua cho môi trường đất. 60 – 70% lượng phân bón cây không sử dụng hòa tan vào nước ngầm làm xấu môi trường sinh 7 thái, gây hại cho động vật. Mặt khác, sự tích lũy các hóa chất dạng phân bón cũng gây hại cho môi trường sinh thái đất về mặt cơ lý tính. Đất nén chặt, độ trương co kém, kết cấu vững chắc, không tơi xốp mà nông dân gọi là đất trở nên “chai cứng”, tính thông khí kém đi, vi sinh vật ít đi vì hóa chất hủy diệt.
Phân hữu cơ: có tác dụng cải tạo đất, tăng thêm chất dinh dưỡng đa lượng và vi lượng, tăng tỉ lệ mùn và tích lũy được nhiều P, K tổng số cho đất, tạo tiền đề cho đất có độ phì nhiêu cao và tăng độ xốp của đất. Nhưng nếu phân không ủ đúng kỹ thuật sẽ gây ô nhiễm môi trường đất, diệt một số vi sinh vật có lợi trong đất. Đa số phân bón đều chứa những chất bẩn không thể bỏ hết vì muốn giữ giá thành sản phẩm thấp nên thường gặp các vết kim loại và hóa chất như: As, Cd, Co, Cu, Pb, Zn… Do vậy, sau khi dùng phân bón một thời gian dài những chất này sẽ tích lũy trong đất làm cho đất bị chai xấu, thoái hóa, không canh tác tiếp tục được. Tác động của phân bón đến môi trường không khí Quá trình phân hủy các chất hữu cơ tạo ra các khí nhà kính Phân hủy háo khí tạo ra CO2 Phân hủy yếm khí tạo ra CH4, H2S, NOx, SO2 Quá trình phản nitrat hóa biến NO3- trong đất thành N2, NOx Khi bón phân vào ngày nắng thì NH4+ NH3 vào khí quyển 1.
Tác động của phân bón đến môi trường nước [5] Một lượng lớn phân bón bị rửa trôi từ đất vào môi trường nước, gây ô nhiễm môi trường nước. Anion NO3- có tính linh động cao nên dễ bị rửa trôi xuống các tầng sâu hoặc xuống các thủy vực gây ô nhiễm mạch nước ngầm, thủy vực gây bênh cho người và động vật. Hàm lượng N, P, K cao trong nước làm nước bị ô nhiễm gây ra hiện tượng phú dưỡng. Tác đô ̣ng của phân bón đế n sức khỏe con người.[2] Phân đạm dùng với liều lượng cao đều dẫn đến làm tăng hàm lượng nitrat trong nông sản thực phẩm, rau quả.
Nitrat là hợp chất độc hại cho sức khỏe con người và động vật máu nóng. Các chất nitrit, nitrat không chỉ tác động trực tiếp trên cơ thể con người, mà còn là nguồn chất liệu để tạo thành nhóm chất gây ung thư – nitrozamin. Một trong các nitrozamin có tính chất gây ung thư là Dimetylnitrozamin. Có những dẫn liệu về tỉ lệ chết do ung thư dạ dày phụ thuộc vào việc dùng phân đạm (NaNO3 và KNO3), cũng như mức độ tiếp xúc với các nitrit, nitrat trong sản xuất.