[ Tin tức ][ Tin tức nông nghiệp ]

Giá trị của Humic trong vòng tuần hoàn Carbon của cây trồng

Bài báo bên dưới được đăng chính thức trên Tạp chí AgroPages tháng 01/2017. Các chất humic đóng vai trò quan trọng trong độ màu mỡ của đất và năng suất của cây trồng. Giá trị của Humic trong vòng tuần hoàn Carbon của cây trồng. Bài báo dưới đây cung cấp những thông tin cơ bản: Chất humic là gì? Humic được hình thành như thế nào và chức năng như ra sao? Bài thảo cũng luận chú trọng vào việc bón Humic như thế nào vào đất trồng bao gồm sử dụng các sản phẩm thương mại.

 

Vòng tuần hoàn cơ bản của cây trồng

Mỗi người làm nông luôn ý thức vòng tuần hoàn cơ bản của cây trồng: Gieo giống, nuôi dưỡng, phát triển và sau cùng là thu hoạch. Và những gì không được sử dụng sẽ được bón ngược lại vào đất – nơi những phế phẩm thực vật này sẽ được ủ mục thông qua quá trình phân hủy tự nhiên bởi các vi sinh vật trong đất để trở thành các chất dinh dưỡng cho đất cung cấp cho các mùa vụ sau. Chu trình tương đối đơn giản này được tạo ra dưới tác động đan xen của các yếu tố lý-hóa-sinh phức tạp là những vấn đề các nhà khoa học, những người luôn muốn tìm hiểu cặn kẽ các nguyên lý của Humic Acid trong đất sau 10.000 năm làm nông nghiệp.

Như những thứ khác trên quả địa cầu này, câu chuyện về các chất Humic bắt đầu và kết thúc với Carbon. Tất cả sự sống trên trái đất này đều được cấu thành từ nguyên tố Carbon: Con người, động vật, thực vật, côn trùng, vi sinh vật,….

  • Carbon quan trọng trong việc xây dựng nên hệ sinh học và duy trì hoạt động của mọi vật theo trình tự phù hợp.
  • Thực vật hấp thụ carbon từ không khí (Carbon Dioxit) và thông qua một quá trình các phản ứng cùng với năng lượng mặt trời (quá trình quang hợp) và hydro trong nước, tạo nên các hợp chất giàu carbon hữu cơ phù hợp với nhu cầu của cây trồng thông qua quá trình chuyển hóa tự nhiên.
  • Một trong những những đặc điểm quan trọng của carbon như là một nguyên tố là nó có khả năng đặc biệt trong việc tự chuyển đổi và thông qua các nhóm chức năng mở rộng, kết hợp với nhiều hợp chất khác để tạo ra các chuỗi vòng carbon dài ngắn khác nhau và các hợp chất hữu cơ phức tạp như được yêu cầu trong các quy trình.

Chất Humic là gì?

Khi cây trồng chết đi, các phần của cây phân hủy thông qua quá trình khoáng chất hóa và dưới tác động của các vi sinh vật các thành phần hữu cơ của cây được chuyển hóa thành chất mùn.

1. Khoảng 70% hữu cơ của đất là Humus, một hợp chất màu nâu hoặc đen tùy thuộc nồng độ carbon khác nhau. Quá trình hình thành Humus diễn ra chậm dưới tác động của tự nhiên và có thể tồn tại trong đất hàng trăm năm. Mặt khác, Humic một dạng khác của Humus, có cấu trúc mạch carbon hữu cơ khá lớn được cấu tạo từ carbon, oxy, hydro, ni-tơ, và lưu huỳnh. Những hợp chất Humic này thành phần chính của tầng đất mặt và được chia thành ba nhóm chính: Humin, acid humic (HAs), và acid fulvic (FAs) (Xem hình 1). Sau đây là các chức năng chủ yếu dựa trên kích thước phân tử và khả năng hòa tan trong nước thay đổi dựa theo điều kiện pH khác nhau.

Hình 1: Tính chất hóa học của hợp chất Humic
Hình 1: Tính chất hóa học của hợp chất Humic

Humins là những đại phân tử rất lớn (khối lượng phân tử khoảng 100.000 – 10.000.000 Da) không tan trong nước ở bất kỳ giá trị pH nào, thông thường phân hủy rất chậm. Trong đất, Humin cải thiện cấu trúc, khả năng giữ nước và sự ổn định. Humin cũng đóng vai trò như một hệ thống trao đổi cation giúp đất giữ các chất dinh dưỡng.

2. Acid Humic có kích thước phân tử nhỏ hơn Humins (khối lượng phân tử từ 50,000 – 100,000 Da, khoảng 1000 vòng carbon), tan trong nước khi có kiềm. Bởi vì các phân tử khác sẵn sàng kết dính vào các phân tử Acid Humic ở dạng dễ hấp thu bởi cây trồng và các vi sinh vật, Acid Humic hoạt động như là điểm trao đổi ion quan trọng cũng như là một hệ thống chelate cho cây.

3. Acid Fulvic có các phân tử nhỏ hơn Acid Humic (khối lượng phân tử khoảng 5000 – 10,000 Da, khoảng 100 vòng carbon), tan trong nước ở bất kỳ giá trị pH nào, có nồng độ oxy cao hơn Acid Humic . Bởi vì kích thước phân tử tương đối nhỏ, Acid Fulvic có thể dễ dàng thâm nhập vào cây thông rễ, thân, lá vận chuyển các loại khoáng chất siêu nhỏ trực tiếp vào các điểm trao đổi chất trong tế bào thực vật.

Như đề cập ở trên, ba nhóm Humic này có nhiều trong tự nhiên và tồn tại từ rất từ rất lâu. Tuy nhiên, những hiểu biết về các chất này còn rất hạn hẹp. Hiện nay, các nhà khoa học vẫn đang đau đầu trong việc phân loại các hợp chất Humic dựa trên nhận dạng cấu trúc vật lý (công thức hóa học). Bởi vì cấu trúc luôn thay đổi tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu hữu cơ gốc, điều kiện phân hủy và những giai đoạn phân hủy.

Ví dụ: Các mẫu hợp chất khác được nhận dạng như Acid Humic có thể hoạt động hoàn toàn khác nhau trong đất.

Lợi ích của các hợp chất Humic

Hiệp Hội Thương Mại Các Sản Phẩm Humic tổ chức buổi xem xét lại các bài nghiên cứu khoa học và đã chấp nhận ba chức năng chính cho ứng dụng nông nghiệp của các hợp chất Humic:

  1. Phát triển và tăng trưởng rễ
  2. Tăng cường nồng độ dinh dưỡng và khả năng hấp thụ dưỡng chất
  3. Tăng chất lượng và năng suất hoa màu/cây trồng cao hơn

Những lợi ích này đạt được như thế nào? Chúng ta sẽ thảo luận một số cơ chế bên dưới:

  • Sự xuất hiện của các hợp chất Humic chứa carbon trong đất tạo ra các quá trình tích điện giữa các hạt đất nhỏ hút lại với nhau tạo thành các cấu trúc mảnh vụn ở lớp đất mặt. Do đó tạo các khoảng trống cho phép trao đổi không khí giữa đất và môi trường phía trên. Ngoài ra, nước và độ ẩm thẩm thấu tốt hơn xuống các lớp đất mặt. Bên cạnh đó, Humic còn tăng khả năng giữ nước trong đất, bảo vệ cây trồng trong thời gian hạn hán.
  • Năng lượng tích trữ trong các liên kết carbon trong hợp chất Humic là nguồn dinh dưỡng tuyệt vời cho các loại vi sinh vật có trong đất. Hệ vi sinh vật phát triển mạnh góp phần xây dựng cấu trúc đất và sức khỏe của cây trồng thêm khỏe mạnh. Mọi thứ từ các khoáng chất hòa tan bị ràng buộc trong đất giải phóng các yếu tố antibiotic bảo vệ cây trồng khỏi các cuộc tấn công của côn trùng.
  • Các hợp chất Humic có tính cách nhiệt hỗ trợ ổn định nhiệt độ trong đất làm chậm quá trình bốc hơi nước, bảo vệ thực vật khỏi sự thay đổi nhiệt độ quá nhanh.
  • Humic còn có thể ổn định hoặc đình trệ hoạt động của một số loại enzym gây hại cho cây trồng trong đất, làm giảm tác hại đến cây trồng.
  • Hơn nữa, hợp chất Humic có thể cân bằng pH đất, làm giảm độ kiềm hoặc acid của đất. Điều này hữu ích cho các nguyên tố vi lượng bị bó chặt trong đất có thể được giải phóng ra ngoài giúp cây hấp thụ chúng tốt hơn.
  • Những lợi ích cho đất khác như các dư lượng thuốc trừ sâu có trong đất có thể được phân hủy hoặc ngừng kích hoạt bởi Acid Humic, và các hợp chất Humic trong đất có chứa một lượng muối dư giúp làm giảm nồng độ muối, giúp cây trồng có thể thích ứng tốt trong đất.
  • Các hợp chất Humic giúp quy định sự tích trữ và giải phóng các dưỡng chất cho cây trồng. Khả năng trao đổi cation (CEC) lớn hơn xảy ra khi các hợp chất Humic xuất hiện trong đất làm tăng khả năng giữ lại các phân tử dinh dưỡng thực vật mang điện tích dương (ví dụ: NH4+, Mg2+, Ca2+, và Na+) và làm giảm khả năng thất thoát. Khả năng trao đổi ion trong đất ảnh hưởng tỉ lệ bón vôi và thuốc diệt cỏ để đạt được hiệu quả theo yêu cầu.
  • Khi đất chứa đủ lượng Humic cần thiết, cây trồng có khả năng hấp thụ ni-tơ, photpho, và kali – làm giảm lượng NPK cần dùng.
  • Ứng dụng của Humic Acid và Fulvic Acid cho các hạt giống làm tăng quá trình nảy mầm của hạt, tăng cường khả năng phát triển rễ và kích hoạt điểm phân sinh trưởng của cây con.
  • Các hợp chất Humic tác động đến các hormon sinh trưởng và cung cấp các gốc tự do cho các tế bào thực vật có tác động tích cực đến quá trình nảy mầm, kích thích mọc rễ và sự phát triển của thực vật một cách tổng quan.
  • Các Acid Humic và Fulvic bản chất không phải là phân bón nhưng là những tác nhân kích hoạt và vận chuyển phân bón tuyệt vời. Các loại phân bón lá có chứa
  • Acid Humic và Fulvic được khẳng định hiệu quả hơn các loại phân bón tương tự từ 100% đến 500% khi bón vào đất. Ứng dụng có thể được định giờ để kích hoạt sự phát triển thân cành lá, kích thích ra hoa, tạo quả hoặc nuôi dưỡng trái.

Bón humic vào trong đất trồng

Tối ưu quá trình trồng trọt

Ở vùng miền trung phía Tây nước Mỹ, phần lớn đất đai tự nhiên được chuyển đổi sang làm nông nghiệp ước tính thất thoát từ 30% đến 50% lượng carbon hữu cơ có trong đất. Trong quá trình trồng trọt có thể mất thời gian dài trong việc duy trì hoặc bổ sung lượng hữu cơ đã mất vào trong đất. Những hoạt động cày xới đất trên đồng ruộng có thể gây ra ảnh hưởng lớn đến sự thất thoát carbon. Thường xuyên cày xới sâu, lượng carbon thất thoát nhiều dưới dạng carbon dioxit.

Ví dụ:

  • Cày theo luống làm thất thoát khoảng 18% lượng carbon trong đất trong khi cày xới toàn bộ đất mặt trên ruộng làm thất thoát lượng carbon nhiều hơn gấp nhiều lần.
  • Luân canh hoa màu/cây trồng bao gồm các cây che phủ, cỏ trồng quanh năm và các cây họ đậu có tác động tích cực lên lượng carbon có trong đất và đa dạng sinh học đất, đặc biệt khi cày xới đất bổ sung phân chuồng, phân xanh.

Sử dung các sản phẩm Humic thương mại

Có nhiều loại Humic Acid và Fulvic Acid được sản xuất sản cho mục đích thương mại trên thị trường. Những sản phẩm này được bán dưới dạng hạt khô, dạng lỏng, hoặc dạng bột. Nguyên liệu gốc sản xuất các loại Humic trong thương mại thường được chiết xuất từ Humate, các nguyên liệu lignite bị oxy hóa hoặc từ các mỏ leonardite trong tự nhiên.

Tuy nhiên, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng hiệu quả của các sản phẩm thay đổi tùy thuộc vào nguồn nguyên liệu sử dụng. Và tùy thuộc vào quy trình sản xuất cũng như chiết xuất. Mỏ leonardite là một trong những nguồn nguyên liệu tốt nhất cho quá trình chiết xuất các hợp chất Humic. Cần nhiều nghiên cứu hơn nữa trong việc cải thiện các phương pháp chiết xuất Humic Acid và Fulvic Acid hiệu quả và đáng tin cậy từ các mỏ nguyên liệu thô.

Nguồn: Tham khảo bài đăng chính thức trên Tạp chí AgroPages số tháng 01 2017

Bình luận

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.