Rác thải sinh hoạt đối với đất và cây trồng

Mở đầu
Hiện nay, các nớc trên thế giới đang quan tâm đến việc sử dụng phân hữu cơ nói
rộng hơn là phân sinh học bao gồm phân chuồng, phân ủ, phân xanh, và các loại phân vi
sinh.
Quy trình sản xuất phân rác hữu cơ (compost) từ rác thải sinh hoạt đã góp phần xử
lý một lợng lớn các chất thải hữu cơ, chuyển hóa nó thành sản phẩm có ích cho nông
nghiệp. ấn Độ hàng năm sản xuất khoảng 268 triệu tấn phân ủ từ các chất thải nông thôn
và thành phố tơng đơng với 3,5- 4,0 triệu tấn NPK. Trung Quốc cũng sản xuất và sử dụng
lợng phân hữu cơ tơng đơng với 918 tấn NPK nguyên chất [11]. ở Việt Nam cũng đã có
một số nhà máy chế biến compost nh Xí nghiệp xử lí rác thải sản xuất phân hữu cơ vi sinh
Cầu Diễn (Hà Nội), Xí nghiệp Huđavil (sản xuất compost từ bã bùn mía) ở công ty mía đ-
ờng Nông Cống ( Thanh Hóa) và ở một số tỉnh phía Nam [9].
Phân hữu cơ vi sinh là một sản phẩm tốt có tác dụng cải thiện tích chất vật lý của
đất, chống xói mòn, tăng độ phì nhiêu của đất và góp phần làm tăng năng suất cây trồng.
ở nớc ta, trớc năm 1954 thì nông nghiệp Việt Nam là nông nghiệp hữu cơ, nông dân ta có
tập quán dùng phân chuồng để bón cho cây trồng. Về sau, việc dùng phân hóa học ngày
càng tăng do trong nớc đã sản xuất đợc phân hóa học và nhập phân hóa học từ nớc ngoài,
lợng phân hữu cơ sử dụng ngày một giảm. Đối với phân hữu cơ làm từ rác thải mọi ngời
thậm chí còn e ngại khi sử dụng. điều này có tác dụng ngày càng xấu đối với con ngời và
môi trờng sống đặc biệt là môi trờng đất [4].
Nhằm góp phần vào việc khảng định tác dụng của compost làm từ rác thải sinh hoạt
đối với đất và cây trồng chúng tôi tiến hành khảo sát ảnh hởng của loại phân này tới một
số thành phần dinh dỡng đa lợng của đất trồng (chất hữu cơ, nitơ, photpho, kali). Bên cạnh
đó, chúng tôi cũng xem xét ảnh hởng trực tiếp của compost tới năng suất cây trồng.
1
Phần 1: tổng quan
1.1. Đất
1.1.1. Chất hữu cơ
1.1.1.1 Chu trình cacbon
Sự phân hủy của xác thực vật và động vật chết trong đất là một quá trình sinh học
vô cùng phức tạp: C đợc tái tuần hoàn lại khí quyển dới dạng CO

2
, nitơ đợc chuyển về
dạng có giá trị sử dụng là NH
4
+
và NO
3
-
, và các nguyên tố khác có liên quan (P, S, và
những dinh dỡng vi lợng khác) thì ở dới dạng vô cơ cần thiết cho thực vật bậc cao. Trong
quá trình này một phần chất dinh dỡng đợc đồng hóa bởi vi sinh vật (VSV) và liên kết với
sinh khối VSV. Sự chuyển hóa C, N, P, S về dạng vô cơ đợc gọi là quá trình khoáng hóa,
quá trình đồng hóa bởi vi sinh vật đợc gọi là quá trình cố định.
Quá trình quang hợp là một trong những quá trình chính cung cấp nguyên liệu thô
cho sự phát triển của VSV và sự tổng hợp mùn. Sử dụng năng lợng mặt trời và các chất
dinh dỡng từ đất, thực vật bậc cao tổng hợp đợc lignin, cellulose, protein và các hợp chất
hữu cơ khác để tạo nên cấu trúc của nó. Trong quá trình phân hủy bởi VSV, một lợng lớn
C đợc giải phóng ra khí quyển dới dạng CO
2
nhng cũng có tỉ lệ đáng kể đợc giữ lại dới
dạng chất hữu cơ của đất và thành phần củaVSV. Đồng thời, một phần của mùn tự nhiên
cũng đợc khoáng hóa. Các nghiên cứu bằng phơng pháp đánh dấu
14
C đã cho thấy 1/3 lợng
C đợc giữ lại trong đất ở năm đầu tiên sau khi đợc trộn vào đất. Thời gian tồn tại của hợp
chất hữu cơ có thể từ vài tuần đến vài năm đối với sinh khối vi sinh vật và hàng thế kỷ đối
với hợp chất mùn. Chu trình C có thể tóm tắt nh ở hình 1.1.
1.1.1.2. Thành phần chất hữu cơ của đất
Hợp chất hữu cơ của đất bao gồm hai loại hợp chất chính là: các hợp chất không phải mùn
(carbohydrate, chất béo, sáp, protein) và các hợp chất mùn (axit humic, axit fulvic,....). Tỉ

lệ phân bố của các hợp chât hữu cơ trong đất nh sau:
Thành phần % tính theo khối lợng
Các hợp chất không phải mùn
Lipit 1 6%
Carbohydrate 5 25%
Protein/ peptit/ amino axit 9 16%
Các thành phần khác Vết
Các hợp chất mùn Tới 80%
2
Nhìn chung, chất hữu cơ của đất có thể đợc mô tả nh là một mạng lới xoắn phức tạp của
các hợp chất mùn và không phải mùn, và hấp thụ trên đó các thành phần khoáng và các
ion kim loại tạo phức.
Hình 1.1: Chu trình cacbon
1.1.1.2.1 Thành phần chất hữu cơ không phải mùn
Lipit: Là nhóm hợp chất tan trong các dung môi có độ phân trung bình nh benzen,
aceton, cloroform và hexan, một số tan trong các dung môi có độ phân cực cao hơn nh
methanol, ethanol. Chúng bao gồm cả những axit hữu cơ đơn giản đến cả những chất béo,
sáp, nhựa phức tạp hơn. Khoảng 1.2- 6.3% hợp chât hữu cơ của đất ở dới dạng lipit.
Carbohydrate: 5 25% tổng chất hữu cơ trong đất tồn tại dới dạng carbohydrate.
Thực vật cung cấp carbohydrate dới dạng các đờng đơn, cellulose, hemicellulose, nhng
chúng nhanh chóng bị vi khuẩn, xạ khuẩn, và nấm phân hủy để tổng hợp thành tế bào và
các polysaccharide của dịch bào. Carbohydrate trong đất thờng xuất hiện ở các dạng sau:
- Các đờng tự do ( nồng độ thấp) trong dung dịch đất
- Các carbohydrate phức tạp có thể chiết, tách từ các hợp phần hữu cơ khác
3
Các hợp chất hữu cơ
Các protein (C, N, P, S)
Axit nucleic (C, N, P)
Polysaccharide (C)
Lignin (C)

Các hợp chất có khối lợng
phân tử thấp (C, N, P, S)
Tế bào vi sinh vật
(sinh khối)
Các protein
Các axit nucleic
Các polysaccharide
Các hợp chất khác
Các monome
Thực vật sống
bằng quang hợp
(Thực vật, tảo)
N, P, S vô cơ
thừa từ nhu cầu
của vi sinh vật
CO
2
Chết và
phân hủy
Đồng hóa
Các hợp
chất mùn
Đồng hóa
Khoáng hóa
Chết hoặc
tiêu thụ bởi động vật
- Các polyme với các hình dạng và kích thớc khác nhau, có thể gắn kết chặt chẽ với
sét hoặc thành phần mùn nên không thể dễ dàng tách, làm sạch, xác định chúng.
Các polysaccharide là một thành phần quan trọng trong đất vì chúng liên kết các
hạt đất vào trong các mạng lới của nớc. Vì vậy, các đất có hàm lợng polysaccharide cao

có độ xốp (dễ thấm nớc và không khí) cao hơn các đất có hàm lợng polysaccharide thấp.
Carbohydrate cũng tạo thành các phức với các ion kim loại để làm tăng giá trị sinh học
của kim loại. Các tính chất khác của đất bị ảnh hởng bởi polysaccharide gồm: khả năng
trao đổi ion, mức độ hoạt động sinh học.
Độ ổn định của các polysaccharide trong đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố bao gồm:
mức độ phức tạp của cấu trúc (làm giảm khả năng phân hủy sinh học của chúng), khả
năng hấp phụ lên bề mặt lớp khoáng, hoặc oxit kim loại, sự tạo thành của các muối không
tan hoặc các phức chelate với các ion polyvalent và sự hấp phụ hoặc liên kết cộng hóa trị
với các hợp chất mùn.
Các thành phần protein: 30 45% nitơ hữu cơ trong đất đợc tìm thấy dới dạng
amino axit sau khi thủy phân trong dung dịch axit. Điều đó cho thấy phần lớn nitơ trong
đất là ở dạng protein- N. Giả sử rằng đất có tỉ lệ C/N là 12 thì 9 16% hợp chất hữu cơ
có thể tồn tại dới dạng hợp chất protein.
Protein có thể tồn tại trong đất dới các dạng:
- Các aminoaxit tự do (nồng độ thấp) trong dung dịch đất
- Aminoaxit, peptide và protein liên kết với lớp khoáng và lớp mùn.
- Các mucopeptide và teichoic axit có nguồn gốc từ thành tế bào vi khuẩn [18].
1.1.1.2.2. Các hợp chất mùn
Các hợp chât mùn là phân đoạn hoạt động nhất của chất hữu cơ trong đất. Chúng là
một loạt các hợp chất có tính axit cao, có màu từ vàng đến đen. Hai thành phần quan trọng
nhất của mùn là axit humic và axit fulvic. Những hợp chất này đợc tạo thành từ phản ứng
tổng hợp thứ cấp và có tính chất khác biệt với các polyme sinh học của cơ thể sống kể cả
lignin của thực vật bậc cao.
Axit humic: Là một trong những hợp chất hữu cơ phân bố rộng rãi nhất trên trái đất.
Chúng đợc tìm thấy không chỉ trong đất mà còn trong các trầm tích biển và hồ, than
bùn, compost, nớc tự nhiên, bùn thải, đá phiến sét có cacbon, than nâu,.... Tổng lợng C
trên trái đất dới dạng axit humic khoảng 55x10
14
kg. Axit humic gồm hai loại là axit
humic nâu và axit humic xám. Axit humic nâu có màu nâu sáng, ít polyme hóa, khá di

4
động trong đất, ít liên kết với khoáng sét, ít kết tủa với Ca(OH)
2
với nồng độ cao. Điện
di trên giấy nó di chuyển về phía anod. Axit humic xám có màu rất sậm, polyme hóa
mạnh, gắn chặt với khoáng sét, kết tủa nhanh trong Ca(OH)
2
với nồng độ thấp. Trong
điện di nó không di động hoặc di động rất ít.
Thành phần hóa học của axit humic nh sau: C: 50- 62%, H: 2,8- 6%, O: 31- 40%,
N: 2- 6%. Sự dao động các thành phần hóa học của axit humic chứng tỏ axit humic không
phải là một chất có tính riêng biệt. Ngoài các nguyên tố trên còn có Fe, S, Si, P, Al chúng
chiếm khoảng 10% trong axit humic. Trong phân tử axit humic có nhiều nhân thơm nh
nhân benzen, phenol, polyphenol, quinol pyridin, furan.... Các nhân nối với nhau bằng các
nhóm -O-, -N-, -CH
2
-. Các nhóm chức thờng thấy trong axit humic là nhóm COOH, OH,
OCH
3
. Nhóm COOH và OH trong axit humic không ổn định và tùy thuộc vào mức độ
mùn hóa, điều kiện mùn hóa và nguyên liệu gốc đợc mùn hóa.
Axit fulvic: Có màu vàng rơm tại pH thấp và chuyển sang màu đỏ rợu tại pH cao, có
màu da cam tại pH bằng 3. Thành phần hóa học của axit fulvic nh sau: C: 44- 49%, O:
44- 49%, H: 3,5- 5%, N: 2- 4%. Tỉ lệ C/N thấp hơn axit humic. Trong phân tử có các
mạch thẳng -CH
2
- và các nhân benzen hay pyrol. Số nhân benzen ít hơn so với axit
humic, phân tử lợng nhỏ hơn, mức độ polyme hóa thấp hơn [10].
Tuy nhiên không có sự khác nhau rõ ràng giữa hai phân đoạn chính của mùn ( axit
humic và axit fulvic). Phân đoạn humin (không tan trong kiềm) không đợc đa ra nhng nó

có thể gồm 1 hoặc nhiều những loại hợp chất sau:
- Axit humic liên kết chặt chẽ với các hợp chất khoáng đến mức mà không thể tách
chúng ra.
- Các humic có mức độ ngng tụ cao có hàm lợng cacbon lớn (>60%) nên không tan
trong kiềm.
- Fungal melanin có tính chất tơng tự nh axit humic và ít tan trong kiềm
Tất cả các loại đất đều chứa nhiều loại hợp chất mùn khác nhau nhng tỉ lệ phân bố
của chúng khác nhau ở các loại đất khác nhau và ở độ sâu khác nhau [18].
ở Việt Nam, đất đợc hình thành trong điều kiện nhiệt đới ẩm với quá trình feralit là
chủ đạo. Đây là nguyên nhân làm cho đất thờng nghèo dinh dỡng và có tính axit cao.
Những yếu tố này cũng đã tác động sâu sắc đến sự tích lũy cũng nh thành phần của chất
mùn trong đất. Theo nghiên cứu của Nguyễn Xuân Cự, đợc thực hiện trên 63 mẫu đất tầng
mặt đợc lấy từ nhiều vùng khác nhau với các loại đất khác nhau cho thấy các đất khá
5
nghèo chất hữu cơ: 52% số mẫu có hàm lợng chất hữu cơ trong khoảng 10- 20 gC/kg,
27% số mẫu có dới 10 gC/kg đất và 21% số mẫu có 20- 35 gC/kg đất. Đất phèn có hàm l-
ợng chất hữu cơ trung bình là 33,4 gC/kg, đất phù sa chua là 32,8 gC/kg đất. Các đất xám
bạc màu và đất cát có hàm lợng hữu cơ rất thấp chỉ ở mức 7,9 và 6,7 gC/kg đất. Nhìn
chung các chất mùn trong đất có tính di động cao do các axit mùn ở dạng tự do chiếm u
thế trong thành phần chất mùn đất. Hàm lợng mùn liên kết với sắt nhôm và phần khoáng
đất thờng có giá trị lớn hơn so với liên kết với canxi [2].
1.1.1.3. Vai trò và chức năng của chất hữu cơ trong đất
Chất hữu cơ có một ảnh hởng đáng kể tới năng suất mùa màng và các tính chất của
đất. Sự có mặt của chất hữu cơ tạo nên sự khác biệt giữa đất trơ hoặc cát với đất có sự
sống. Nó là nơi c trú của vi sinh vật và hệ động vật lớn và là nguồn cung cấp năng lợng
cho vi sinh vật. Khi các nhân tố khác đợc cố định (khí hậu, chế độ tới tiêu,....) thì đất giàu
mùn màu mỡ hơn đất nghèo mùn.
Mùn phản ánh độ phì nhiêu của đất thông qua các ảnh hởng rõ ràng của nó lên tính
chất hóa học, lý học và sinh học của đất. Nó có chức năng cung cấp dinh dỡng cho sự phát
triển của cây trồng (cung cấp nitơ, photpho, lu huỳnh), cải thiện tính chất vật lý và cấu

trúc của đất và cung cấp C và năng lợng cho vi sinh vật đất..... Các chức năng của mùn
trong đất thể hiện thông qua các điểm sau:
1. Cung cấp dinh dỡng trực tiếp cho sự phát triển của cây trồng: Mùn cung cấp các
chất dinh dỡng N, P, S một cách từ cho sự phát triển của cây trồng.
2. ảnh hởng gián tiếp tới việc cung cấp dinh dỡng: Ngoài việc cung cấp dinh dỡng trực
tiếp hợp chất hữu cơ còn ảnh hởng tới nguồn dinh dỡng. Ví dụ, quá trình denitrat hóa
bị ảnh hởng bởi nguồn chất hữu cơ phân hủy. Một vài nhà nghiên cứu đã chứng minh
mối quan hệ trực tiếp giữa tốc độ denitrat hóa và hàm lợng cacbon hòa tan trong dung
dịch đất.
Hàm lợng photphat dễ tiêu trong đất thờng bị hạn chế bởi các phản ứng cố định
(các phản ứng chuyển ion H
2
PO
4
-
về các dạng không tan). Tuy nhiên việc bổ sung xác hữu
cơ vào đất thờng làm tăng hàm lợng P dễ tiêu trong đất tự nhiên cho thực vật bậc cao.
Ngộ độc nhôm là một trong những vấn đề lớn trong đất axit. Tuy nhiên, các axit đất
có nhiều trong mùn tự nhiên hoặc trong cặn hữu cơ làm giảm nồng độ ion Al
3+
trong dung
dịch đất và giúp cây phát triển tốt ngay cả dới điều kiện các chất độc có thể xuất hiện
6
3. Chất hữu cơ là nguồn cung cấp năng lợng cho sinh vật đất: Mùn là nguồn năng l-
ơng cho cả vi sinh vật và các sinh vật lớn. Số lợng vi khuẩn, xạ khuẩn và nấm trong đất
liên quan tới hàm lợng mùn. Các hệ động vật lớn cũng bị ảnh hởng tơng tự vì chúng đ-
ợc nuôi dỡng bằng vi sinh vật và phần đã phân hủy của thực vật.
Vai trò của hệ động vật trong đất cha đợc chứng minh rõ ràng hoàn toàn nhng chức
năng của chúng thì rất đa dạng. Ví dụ, các loài giun là tác nhân quan trọng trong việc
nâng cao cấu trúc đất. Chúng tạo ra các đờng dẫn trong đất không những chỉ có vai trò

làm lỏng cấu trúc đất mà còn làm đất thoáng khí và thấm nớc. Giun chí có thể sinh sôi
mạnh mẽ trong đất với tính chất vật lý tốt và đợc cung cấp nhiều hợp chất hữu cơ.
4. Chất hữu cơ ảnh hởng tới sự phát triển của các thực vật bậc cao: Các hợp chất hữu
cơ có ảnh hởng trực tiếp tới sinh lý trong quá trình phát triển của thực vật. Một số hợp
chất nh các phenolic, các axit béo mạch ngắn có tính độc với thực vật nhng số khác nh
auxin lại có tác dụng kích thích sự phát triển của thực vật bậc cao.
Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng dới điều kiện bình thờng axit humic và axit fulvic có khả
năng kích thích sự phát triển của thực vật. Ngời ta thờng giải thích điều này là các axit đó
hoạt động giống nh là các hormone sinh trởng. Chúng hoạt hóa oxi trong quá trình quang
hợp. Các ảnh hởng đã đợc biết đến của hợp chất mùn dới điều kiện phòng thí nghiệm là:
- Tăng chiều cao và khối lợng tơi cũng nh khố lợng khô của rễ, cành
- Tăng sự phát triển của rễ và số lợng rễ bên
- Giúp hạt nẩy mầm nhanh sau khi ơm
- Tăng khả năng ra hoa
5. Cải thiện trạng thái vật lý đât: Mùn có ảnh hởng đáng kể tới cấu trúc của hầu hết
các loại đất. Sự thoái hóa cấu trúc đất do trồng trọt có thể bổ sung đủ lại bằng mùn.
Khi mùn bị mất, đất có xu hớng trở nên cứng, vón cục, kết lại với nhau. Việc chuẩn bị
đất gieo hạt và trồng trọt sẽ dễ dàng hơn khi hàm lợng mùn cao
Mức độ thoáng khí, khả năng giữ nớc và tính thấm của đất cũng bị ảnh hởng bởi
mùn. Việc bổ sung thờng xuyên các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy dẫn tới việc tổng hợp
các polysaccharide và các hợp chất hữu cơ khác có tác dụng liên kết các hạt đất vào trong
các đoàn lạp. Các đoàn lạp này sẽ giữ đất ở trạng thái xốp, dễ hấp thu. Nuớc do đó dễ
thâm nhập và thấm sâu xuống đất.
6. Chất hữu cơ chống xói mòn đất: mùn tăng khả năng chống xói mòn và khả năng giữ
nớc cho đất. Nó giúp tạo thành các đoàn lạp đất và giữ đợc các lỗ hổng lớn mà thông
7
qua đó đất có thể thâm nhập và thấm sâu. Trong các đoàn lạp, các hạt đất riêng rẽ
không dễ bị rửa trôi theo nớc. Sự kết hợp giữa khả năng thâm nhập nớc tăng và sự tạo
thành các hạt đất có khả năng chống xói mòn đã giảm đáng kể sự xói mòn và tăng khả
năng giữ nớc cho nhu cầu sử dụng của thực vật và tái tạo lại nguồn nớc ngầm. Quá

trình canh tác lâu dài sẽ làm mất các không gian hổng của đất, đất trở nên cứng, vón
cục, kích thớc các hạt đất giảm, nớc thâm nhập vào chậm và diện tích bề mặt giảm.
7. Chất hữu cơ và khả năng đệm và khả năng trao đổi của đất: 20 - 70% khả năng
trao đổi của đất là do các hợp chất mùn ở dạng keo. Độ axit trao đổi của phân đoạn
mùn từ 300 - 1400 cmoles/ kg. Từ đó có thể thấy mùn có khả năng đệm ở một khoảng
pH rộng [18].
1.1.2. Nitơ
Trong những chất dinh dỡng cho cây trồng, nitơ đợc nghiên cứu nhiều nhất từ trớc
đến nay và hiện tại nó vấn thu hút đợc nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học. Lí do là vì
nitơ có hàm lợng nhỏ trong đất nhng lại có vai trò lớn đối với thực vật.
1.1.2.1. ảnh hởng của nitơ đối với sự phát triển của cây trồng
ảnh hởng tốt
Trong tất cả các chất dinh dỡng đa lợng của phân bón thì nitơ có tác dụng nhanh
nhất và rõ ràng nhất. Nó có xu hớng đầu tiên là kích thích thực vật lớn nhanh và lá có màu
xanh đậm. Với ngũ cốc, nitơ làm tăng sự căng tròn của hạt và tỉ lệ protein trong hạt. Với
tất cả thực vật, nitơ còn ảnh hởng tới khả năng sử dụng kali, photpho và các thành phần
dinh dỡng khác. Bên cạnh đó, nitơ còn làm cho thực vật mọng nớc. Đây là một biểu hiện
chất lợng quan trọng trong các loại thực phẩm nh xà lách, củ cải....
Cây không hấp thụ đủ nitơ thờng chậm phát triển, cằn cỗi, bộ rễ nhỏ, là có màu
vàng hoặc vàng xanh, dễ bị héo.
Nếu dùng quá liều lợng (oversupply): Do nitơ có tác dụng nhanh đối với cây trồng
nên đôi khi nó cũng đợc dùng với hàm lợng cao hơn. Biểu hiện của việc thừa nitơ là lá
có màu xanh đậm, mềm. Việc sử dụng quá liều có thể làm chậm sự trởng thành của
cây, làm cho thân yếu, chủ yếu là phát triển lá. Bên cạnh đó, nó cũng có ảnh hởng bất
lợi tới chất lợng quả và hạt nh là trong táo, đào, lúa mạch. Nó cũng làm giảm khả năng
chống chịu của cây cối đối với bệnh tật. Tuy nhiên không phải tất cả thực vật đều bị
ảnh hởng bất lợi của việc bón nhiều nitơ. Một số loại cây trồng nh cỏ và rau, thì một l-
ợng lớn nitơ sẽ giúp chúng phát triển tốt nhất. Các ảnh hởng xấu chỉ xuất hiện khi sử
8
dụng một lợng quá lớn phân bón nitơ. Vì vậy, trong những trờng hợp này, có thể sử

dụng phân nitơ một cách tự do [14].. 1.1.2.2. Các dạng tồn tại của nitơ trong đất
Trên thế giới, hàm lợng nitơ trên bề mặt đất trong khoảng 0,02- 0,4%. Trong lớp
đất cày hàm lợng nitơ khoảng 2,5%.
Nitơ trong đất có thể chia thành hai dạng: nitơ dạng hữu cơ và nitơ dạng vô cơ.
Dạng hữu cơ: dạng hữu cơ có nguồn gốc từ xác thực vật và động vật. Chúng thờng ở
dới dạng protein, amono axit tự do, đờng amino, và các hợp chất phức tạp khác. 20-
40% tổng nitơ trong đất ở dới dạng protein.
Các dạng vô cơ: dạng vô cơ gồm nitơ tồn tại dới dạng ion và dạng khí.
Dạng ion: bao gồm NH
4
+
,NO
2
-
và NO
3
-
. Các dạng này chiếm khoảng 2- 5% tổng
nitơ. Chúng đợc giải phóng từ quá trình khoáng hóa hợp chất hữu cơ có chứa nitơ. Bên
cạnh đó, phân bón cũng cung cấp nitơ dới dạng ion. Trừ NO
2
-
, nitơ dới dạng ion là quan
trọng nhất đối với độ phì nhiêu của đất
Dạng khí: bao gồm N
2
, N
2
O, NO
2

, NO, và NH
3
. Nitơ dạng khí sinh ra từ các phản
ứng hóa học, quá trình denitrat hóa và quá trình bay hơi
Trong các dạng đó, cây có thể hấp thụ đợc NH
4
+
, NO
2
-
, NO
3
-
, amino axit và axit
nucleic. NO
2
-
độc đối với cây nhng chỉ có một lợng nhỏ trong đất. Amino axit và axit
nucleic chỉ có thực vật bậc cao và cũng chỉ có một lợng nhỏ trong đất.
Hầu hết nitơ đợc cây hấp thụ là NH
4
+
, NO
3
-
. Một số loại cây nh thuốc lá, cà chua,...
dùng NO
3
-
nhiều hơn, một số cây nh khoai tây, lúa, ngô, dứa, củ cải đờng... lại dùng cả

NH
4
+
và NO
3
-
. Tuy nhiên, cây phát triển tốt nhất khi đợc cung cấp đủ cả NH
4
+
, NO
3
-
chứ
không chỉ đợc cung cấp một trong hai loại trên [13].
1.1.2.3. Các quá trình chuyển hóa của nitơ trong đất
Sự chuyển hóa của nitơ trong đất thông qua hai quá trình chính là: quá trình khoáng
hóa và quá trình cố định nitơ. Hai quá trình này là thuận nghịch:
N- hữu cơ NH
3
, NO
3
-
Các quá trình này dẫn tới sự chuyển hóa tơng hỗ giữa nitơ dạng vô cơ và nitơ dạng
hữu cơ. Nếu hàm lợng nitơ khoáng trong đất giảm thì khi đó quá trình khoáng hóa sẽ
chiếm u thế hơn quá trình cố định [18].
1.1.2.3.1. Quá trình cố định
9
Khoáng hóa
Cố định
Trong quá trình phân hủy xác động vật và thực vật đặc biệt là những hợp chất có

hàm lợng nitơ thấp dới tác động của vi sinh vật, phần lớn nitơ vô cơ đợc chuyển về dạng
hữu cơ. Ban đầu, nitơ có thể đợc cố định trong tế bào vi sinh vật. Nếu hàm lợng nitơ vô cơ
trong xác động thực vật không đủ cao thì nitơ dạng amoni và nitrat sẽ bị đồng hóa. Khi tốc
độ hoạt động của vi sinh vật giảm thì một số nitơ bị cố định sẽ đợc khoáng hóa trở lại và
giải phóng ion NH
4
+
, NO
3
-
. Tuy nhiên, phần lớn nitơ bị cố định vẫn tồn tại dới dạng hữu
cơ. Nitơ bị cố định trong tế bào vi sinh vật trở thành một phần không thể thiếu của chất
hữu cơ đất. Dới dạng này nó chỉ bị khoáng hóa chậm đa về dạng có thể sử dụng với thực
vật bậc cao.
1.1.2.3.2. Quá trình khoáng hóa
Khoáng hóa nitơ là quá trình chuyển nitơ hữu cơ về dạng vô cơ nh NH
4
+
, NO
3
-
,
NO
2
-
. Quá trình này diễn ra theo hai bớc:
- Quá trình amoni hóa
- Quá trình nitrat hóa
N hữu cơ NH
3

NH
4
+
NO
2
2-
NO
3
-
Quá trình amoni hóa: Là quá trình phân hủy bởi enzim trong đó nitơ hữu cơ sẽ đợc
chuyển về dạng NH
3
. Nguyên liệu đầu cho quá trình này là các phân tử lớn (protein,
axit nucleci, aminopolysaccarit). Từ đó, các hợp chất chứa nitơ hữu cơ đơn giản hơn
nh amino axit, purine và các bazơ pyrimidine, đờng amino đợc tạo thành. Các hợp chất
này lại đợc vi sinh vật tiêu thụ và phân hủy tạo thành NH
3
.
Bẻ gẫy protein và peptit: Dới tác dụng của các enzim thủy phân protein và enzim
thủy phân peptit các hợp chất này phân hủy tạo thành các amino axit. Các amino axit dới
tác dụng của các enzim dehydro hóa và oxi hóa amino axit sẽ phân hủy tạo thành NH
3
:
Protein, peptit Amino axit NH
3
Phản ứng tiêu biểu cho sự phân hủy amino axit nh sau:
10
Proteinase
Peptitdase
Amino axit

dehydrogenasa
Oxidase
R - CH - COOH
NH
2
+ NAD
R - CH - COOH
NH
R - CH - COOH
O
+ NH
3
NADH + H
+
H
2
O
Phân hủy axit nucleic: Chuyển hóa nitơ của axit nucleic thành NH
3
cũng cần hoạt
động của nhiều loại enzim. Axit nucleic có ở trong tất cả các tổ chức sống bao gồm các
đơn vị mononucleotit (bazơ purin hoặc pyrimidin) tạo liên kết este với axit photphoric
thông qua các phân tử đờng. Trong quá trình, dới tác dụng của enzim nuclease axit nucleic
phân hủy tạo thành mononucleotit (enzim nuclease xúc tác quá trình thủy phân liên kết
este giữa nhóm photphat và các đơn vị đờng pentose). Sau đó, mononucleotit lại phân hủy
tạo thành nucleoside (N- glycoside của purine hoặc pyrimidin) và gốc PO
4
3-
dới tác dụng
của nucleotidasa. Nucleoside sau đó bị thủy phân tạo thành các bazơ purine hoặc

pyrimidin và các hợp phần pentose với enzim nucleosidase. Các hợp chất này cuối cùng sẽ
phân hủy tạo thành NH
3
với enzim amidohyrolyase và amidinohydrolyasa:
Sự phân hủy các đờng amino: Các đờng amino là một thành phần cấu trúc của
thành tế bào vi sinh vật. Nó ở dạng liên kết với mucopeptit và mucoprotein. Sự tạo thành
NH
3
từ glucosamin (một đờng amino phổ biến trong đất) đợc xúc tác bởi hai enzim
glucosamine kinase và glucosamine-6-photphat isomerase. Sản phẩm tạo thành là amoniac
và fructose-6-photphat.
Sự amoni hóa ure: Ure có trong thành phần của nớc tiểu ngời và động vật. quá
trình amoni hóa ure chia làm hai giai đoạn: giai đoạn đầu dới tác dụng của enzim ureaza
tiết ra bởi các vi sinh vật, ure sẽ bị phân hủy tạo thành muối cacbonat amoni; giai đoạn hai
amoni cacbonat chuyển thành NH
3
, CO
2
, và H
2
O:
CO(NH
2
)
2
+ 2H
2
O = (NH
4
)

2
CO
3
(NH
4
)
2
CO
3
= 2NH
3
+ CO
2
+ H
2
O
11
Axit nucleic
Mononucleotit
Bazơ purine và pyrimidine
Nucleoside
Nucleases
Nucleosidases
Nucleotidases
PO
4
3-
NH
3
Amidohydrolysases

Amidinohydrolyases
Một số vi khuẩn có khả năng phân giải ure cao nh Planosarcina urease, Micrococcus
ureaza, Bacillus amylovorum,... Đa số vi sinh vật phân giải ure thuộc nhóm hiếu khí hoặc
kỵ khí không bắt buộc, chúng a pH trung tính hoặc hơi kiềm.
Quá trình nitrat hóa:
Sau quá trình amon hóa, NH
3
hình thành, một phần đợc cây trồng hấp thụ, một
phần phản ứng với các anion trong đất tạo thành các muối amon. Một phần muối amon
cũng đợc cây trồng và VSV hấp thụ. Phần còn lại đợc oxi hóa thành dạng nitrat gọi là quá
trình nitrat hóa. Nhóm vi khuẩn tiến hành quá trình này gọi chung là nhóm vi khuẩn nitrat
hóa. Quá trình nitrat hóa diễn ra theo hai giai đoạn: giai đoạn nitrit hóa, giai đoạn nitrat
hóa
Giai đoạn nitrit hóa:Quá trình oxi hóa NH
4
+
thành NO
2
-
đợc tiến hành bởi nhóm
vi khuẩn nitrit hóa. Chúng thuộc nhóm vi khuẩn tự dỡng hóa năng có khả năng oxi hóa
NH
4
+
bằng oxi không khí và tạo ra năng lợng
NH
4
+

+ 3/2O

2
= NO
2
-
+ H
2
O + 2H + Năng lợng
Nhóm vi khuẩn nitrit hóa bao gồm 4 chi khác nhau: Nitrozomonas, Nitrozocystis,
Nitrozolobus, Nitrosospira chúng đều thuộc loại tự dỡng bắt buộc, không có khả năng
sống trên môi trờng thạch. Bởi vậy, phân lập chúng rất khó, phải dùng silicagel thay cho
môi trờng thạch.
Giai đoạn nitrat hóa: Quá trình oxi hóa NO
2
-
thành NO
3
-
đợc thực hiện bởi nhóm
vi khuẩn nitrat hóa. Chúng cũng là những vi sinh vật tự dỡng hóa năng có khả năng oxi
hóa NO
2
-
tạo thành năng lợng. Năng lợng này đợc dùng để đồng CO
2
tạo thành đờng:
NO
2
-
+ 1/2O
2

= NO
3
-
+ Năng lợng
Nhóm vi khuẩn tiến hành oxi hóa NO
2
-
thành NO
3
-
gồm 3 chi: Nitrobacter,
Nitrospira, Nitrococcus.
Ngoài nhóm vi khuẩn tự dỡng hóa năng trên, còn có một số loài vi sinh vật dị dỡng
cũng tiến hành quá trình nitrat hóa. Đó là các loài vi khuẩn và xạ khuẩn thuộc các chi
Pseudomonas, Corynebacterium, Streptomyces [8].
1.1.3. Photpho (P)
1.1.3.1. Chu trình photpho
Chu trình photpho trong đất là một hệ động học bao gồm đất, thực vật và các VSV.
Các quá trình chính diễn ra gồm: quá trình lấy P từ đất của cây, quá trình trả lại P cho đất
thông qua xác thực vật và động vật, quá trình chuyển hóa sinh học thông qua quá trình
12
khoáng hóa cố định, các phản ứng cố định tại bề mặt các lớp khoáng sét, quá trình hòa
tan các tạo thành các photphat thông qua các phản ứng hóa học và hoạt động củaVSV.
Trong hệ thống tự nhiên, nguồn P mà cây sử dụng đợc tuần hoàn trở lại đất qua xác động
vật và thực vật. Trong quá trình canh tác chỉ một phần P đợc tuần hoàn trở lại đất còn một
phần bị mất trong quá trình thu hoạch. Hầu hết P trong đất bị mất là do quá trình xói mòn,
một lợng nhỏ là do rò rỉ. Chu trình photpho đợc đa ra ở hình 1.4.
Về nhiều khía cạnh, chu trình P trong đất tơng tự nh chu trình niơ. Tuy nhiên, trong
chu trình P không có sự thay đổi hóa trị của P trong quá trình chuyển hóa bởi VSV. Sau
nitơ, P là chất dinh dỡng phổ biến nhất trong sinh khối VSV, chiếm hơn 2% khối lợng

khô. Vì lí do này, P là nguyên tố dinh dỡng quan trọng thứ hai sau N trong chất hữu cơ
của đất [18].
1.1.3.2. Các dạng tồn tại của P trong đất
Trong đất, P tồn tại ở 2 dạng P hữu cơ và P vô cơ. Cả hai dạng này đều là nguồn P
quan trọng cho cây trồng. Hàm lợng tơng đối của hai dạng này khác nhau ở các loại đất
khác nhau.
Photpho vô cơ: Hầu hết các hợp chất P vô cơ trong đất đợc chia thành 2 nhóm:
nhóm tồn tại dới dạng ion và nhóm tồn tại dới dạng khoáng.
Dạng ion: dạng ion của P có mặt trong dung dịch đất ở hai dạng HPO
4
-
và dạng
H
2
PO
4
2-
. Hàm lợng tơng đối của chúng phụ thuộc lớn vào pH của dung dịch đất. Nồng độ
của hai ion này trong dung dịch đất gần nh bằng nhau tại pH= 7.00- 7.22. Nếu dung dịch
có tính kiềm mạnh thì sẽ sinh ra thêm ion PO
4
3-
nếu pH giảm thì PO
4
3-
lại chuyển về
HPO
4
-
. Nhìn chung, dạng ion của photpho trong đất là rất thấp.

13
Rễ cây
Xác thực vật
P dạng
vô cơ
bền
P vô cơ
linh động
P hữu cơ
linh động
( chiết
bằng
NaHCO
3
)
P hữu cơ
không
linh động
( chiết
bằng
NaOH)
P đợc
lớp
khoáng
bảo vệ
( chiết
bằng
NaOH
và ly
tâm)

P hữu cơ
bền
( chiết
bằng
HClO
4
)
P VSV
P tan
trong nước
Thực vật
Hình 1.4: Chu trình Photpho
Dạng hợp chất: các hợp chất photphat vô cơ thờng tìm thấy trong đất có nguồn
gốc từ các đá phong hóa chứa khoáng apatite. Các khoáng apatite gồm:
Fluor apatite 3Ca
3
(PO
4
)
2
.
CaF
2
Carbonate apatite 3Ca
3
(PO
4
)
2
.

CaCO
3
Hdroxy apatite 3Ca
3
(PO
4
)
2
Ca(OH)
2
Oxy apatite 3Ca
3
(PO
4
)
2
.
CaO
Tricalcium photphate Ca
3
(PO
4
)
2
Dicalcium photphate CaHPO
4
Monoicalcium photphate Ca(H
2
PO
4

)
2
Photpho vô cơ tồn tại ở nhiều dạng liên kết khác nhau với canxi, sắt, nhôm và các khoáng
silicat. Vì vậy, có thể chia các dạng liên kết của P thành:
- Photpho liên kết với canxi
- Photpho liên kết với sắt và nhôm
- Photpho liên kết với khoáng silicat
Photpho dạng hữu cơ:Dạng hữu cơ của photpho có nguồn gốc từ xác thực vật,
động vật và vi sinh vật. chúng thờng đợc tìm thấy dới các dạng:
- Inositol photphat
- Photpholipit
- Axit nucleic
- Nucleotit
- Các đờng photphat
- Các dạng cha biết rõ cấu trúc
Các dạng hữu cơ chiếm từ 30- 50% có khi nhiều hơn 50% tổng P trong đất, trong
đó inositol photphat là phổ biến nhất. Hơn 50% lợng P hữu cơ cha đợc biết cấu trúc. Một
số photphat hữu cơ tồn tại trong dung dịch đất. Một số hợp chất có thể đợc cây hấp thụ
trực tiếp (ví dụ phytin, axit nucleic sau khi phân hủy). Lợng đợc hấp thụ là rất nhỏ. Vì vậy
mà giá trị của photpho hữu cơ nh là nguồn cung cấp P cho cây trồng là không đáng kể.
Các photphat hữu cơ giải phóng photphat vô cơ qua quá trình khoáng hóa và đợc thực vật
hấp thụ [13].
14
Nghiên cứu trên 75 mẫu đất tầng mặt của 6 loại đất đợc lấy ở các vùng khác nhau
của nớc ta của Nguyễn Xuân Cự cho thấy: nhìn chung đất có hàm lợng photpho tổng số
khá cao, dao động trong khoảng 870- 1730 mg/ kg trừ đất cát biển óc hàm lợng photpho
tổng số tháp 600 mg/kg. Hàm lợng photpho hữu cơ tơng đối thấp, chỉ đóng góp khoảng
14- 31% photpho tổng số trong đất. Đối với các dạng photpho vô cơ, nhóm Fe-P chiếm u
thế trong hầu hết các đất nghiên cứu [3].
1.1.3.3. Vai trò của P đối với cây trồng

Photpho có ý nghĩa lớn đối với sự sống, nó chứa trong từng tế bào sống của động
thực vật. Không có P thì không có sự sống, nó có trong nhân tế bào, enzim, vitamin....
Photpho tham gia vào việc tạo thành cà chuyển hóa hydratcabon, chất chứa nitơ, tích lũy
năng lợng của tế bào liên quan đến phản hóa học của photpho. P cũng đóng vai trò quan
trọng trong quá trình lên men và hô hấp.
Với cây trồng, P có một số vai trò sau:
- P thúc đẩy nhanh quá trình phát triển của cây: Dới tác dụng của P, cây trồng có
hạt chín sớm trớc 5- 7 ngày. Đối với cây ăn quả, P có tác dụng làm cho quả chín
nhiều (78%) nhng không bón phân P lợng quả chín chỉ có 32%.
- P có ảnh hởng lớn đến chất lợng nông sản: Tăng độ đờng của củ cải đờng, tăng l-
ợng tinh bột trong khoai tây. Bón phân P làm giảm tác dụng xấu của nhôm linh
động bằng cách liên kết với nhôm, có khả năng cố định Al trong hệ thống rễ và cải
thiện trao đổi chất trong cây.
- P có vai trò quan trọng trong suốt thời gian sống của cây nhất là thời kỳ đầu
của sự sinh trởng và phát triển. Cây thiếu P biểu hiện ở lá có màu xanh đậm, khi
thiếu trầm trọng thì có màu nâu, lá nhỏ, hẹp, mép lá bị rách.
- P thúc đẩy việc ra rễ đặc biệt là rễ bên và lông hút .
1.1.4. Kali (K)
1.1.4.1. Các dạng tồn tại của kali trong đất
Kali chứa lợng lớn trong vỏ trái đất (2,14%). Hàm lợng kali tổng số trong đất luôn
lớn hơn hàm lợng tổng số của N và P cộng lại. Thờng các loại đất chứa từ 0,2- 0,4% K
2
O.
Nhiều đất trên thế giới chứa tỉ lệ cao hơn 1%. ở đất nhiệt đới nói chung, tỉ lệ K thấp hơn
trong đất ở các nớc ôn đới nhiều. Kali là cation hóa trị 1, bị đất hấp phụ không chặt bằng
các cation hoá trị 2 nên nó dễ bị rửa trôi [5].
15
Trong đất, kali tồn tại ở dới dạng những hợp chất khác nhau. Phân loại theo tính
hữu hiệu của K đối với cây trông có thể chia các hợp chất của K thành 3 nhóm:
- Nhóm không hữu hiệu ( unavailable)

- Nhóm hữu hiệu chậm ( slowly available)
- Nhóm hữu hiệu trực tiếp ( readily available)
Mối quan hệ giữa các dạng tồn tại của K đợc đa ra ở hình 1.5. Từ đó có thể thấy K
có thể chuyển chậm từ dạng này sang khác. Điều đó giúp cố định và bảo toàn lợng kali dễ
tan đợc thêm vào và giải phóng chậm nguyên tố này khi nguồn K hữu hiệu trực tiếp bị
giảm.
Hình 1.5: Tỉ lệ tơng đối các dạng tồn tại của kali
Dạng tơng đối không hữu hiệu: Kali dới dạng này trong đất chiếm tới 0- 98% kali
tổng số. Các hợp chất chứa K dạng này là các feldspar và các mica. Các khoáng này
chịu đợc điều kiện phong hóa và không cung cấp đủ lợng kali cân thiết cho cây trồng.
Tuy nhiên, chúng khá quan trọng vì chúng giải phóng từ từ ra các dạng K hữu hiệu
hàng năm dới tác dụng của các dung môi nh nớc cacbonat. Sự có mặt của các tầng axit
cũng có những tác động đáng kêt trong việc phá vỡ các khoáng này để giải phóng ra
kali và các bazơ khác.
Các dạng K hữu hiệu trực tiếp: Kali hữu hiệu trực tiếp chiếm chỉ 1- 2% kali tổng số.
Nó tồn tại trong đất dới 2 dạng:
- Kali tan trong dung dịch đất
- Kali có khả năng trao đổi đợc hấp phụ trên bề mặt của các lớp đất
16
Kali không hữu hiệu tơng đối
(feldspar, mica, ....)
90- 98% K tổng số
Kali hữu hiệu chậm
( kali không trao đổi)
1- 10% K tổng số
Kali hữu hiệu trực tiếp
( dạng trao đổi và tan trong dung dịch đất)
1- 2% K tổng số
Kali không trao đổi
Kali trao đổi

Kali tan trong dung dịch đất
10%90%
Phần lớn lợng K hữu hiệu tồn tại dới dạng K trao đổi (khoảng 90%). Kali trong
dung dịch đất dễ dàng đợc thực vật bậc cao hấp thụ nhng cũng dễ bị rửa trôi.
Tại hình 1.5 2 dạng kali hữu hiệu ở trạng thái cân bằng động. Kali tan trong dung dịch bị
cây hấp thụ dẫn đến cân bằng bị phá tạm thời. Để lập lại cân bằng, một lợng K trao đổi lập
tức tan trong dung dịch đến khi cân bằng đợc lập lại. Mặt khác khi các phân bón tan trong
nớc đợc bón vào đất thì lại có quá trình ngợc lại K tan trong dug dịch đất chuyển về dạng
K trao đổi.
Các dạng kali hữu hiệu chậm: Với sự có mặt của các khoáng vermiculite, illite và
các loại khoáng 2:1 các loại phân bón có chứa kali không những chỉ bị hấp phụ mà còn
bị cố định bởi các tầng đất. Giống nh ion NH
4
+
ion K
+
len lỏi vào giữa các đơn vị tinh
thể của lớp khoáng và trở thành một phần của tinh thể. K dới dạng này không thể chiết
rút ra bằng các phơng pháp trao đổi thông thờng và nó gần nh trở về dạng kali không
trao đổi. Giữa các dạng K có cân bằng là:
Kali không trao đổi K trao đổi K tan trong dung dịch đất
Cân bằng này có giá trị lớn trong hoạt động nông nghiệp. Nó giúp bảo vệ nguồn K
đợc bón vào đất khỏi bị rửa trôi. Ví dụ, phần lớn phân bón chứa K đợc bón vào thời gian
trồng trọt và bón ở tầng mặt. Ngay lập tức một tỉ lệ K tan trong dung dịch đất sẽ đợc liên
kết với lớp khoáng sét, kết quả là cân bằng chuyển dịch về bên trái và một số ion trao đổi
sẽ bị đa về dạng không trao đổi. Điều đó làm tăng lợng K ở dạng không hữu hiệu tạm thời
nhng nhìn chung thì tác dụng của phân bón vẫn rất rõ ràng. ở dới dạng hữu hiệu chậm K
không bị rửa trôi vì vậy mà tránh đợc mất mát [14].
1.1.4.2 Vai trò của kali đối với cây trồng
Khác với đạm và P, kali trong cây không nằm trong thành phần cấu tạo của bất kỳ

hợp chất hữu cơ nào. Kali trong cây nằm dới dạng ion trong dịch bào và một phần kết hợp
với chất hữu cơ trong tế vào chất.
Vai trò sinh lý của kali bắt nguồn từ tính chất vật lý của nguyên tố kali: Ion K
+
dễ
bị hydrat hóa. Nhờ trạng thái hydrat hóa, K có thể len lỏi vào giữa các bào quan để trung
hòa axit ngay trong quá trình đợc tạo thành nh các axit của chu trình Krebs, khiến các axit
này không bị ứ lại, nhờ vậy mà quá trình hô hấp không bị ức chế. Kali len lỏi vào trong
lòng các phiến lục lạp, lôi cuốn các sản phẩm của quá trình quang hợp về các cơ quan dự
trữ, do vậy mà quá trình quang hợp đợc liên tục. Thiếu K, việc vận chuyển đờng đợc hình
thành từ quá trình quang hợp ở lá về các cơ quan dự trữ gặp khó khăn.
17
Quá trình peptit hóa các nguyên tử K ngậm nớc cho phép K tẩm ớt các á cấu trúc.
Sự có mặt khắp nơi của các á cấu trúc khiến K đóng vai trò chất hoạt hóa phổ biến nhất.
Kali thỏa mãn yêu cầu hydrat hóa peptit và các chất keo khác trong tế vào khiến các chức
năng nội bào đợc tiến triển bình thờng [12].
Vai trò của kali có thể tóm tắt ở mấy điểm sau:
1. Kali giúp cho quá trình quang hợp đợc tiến hành bình thờng, đẩy mạnh sự di
chuyển hydratcacbon từ lá sang các bộ phận khác. Do đó, K là tăng cờng hoạt động
quang hợp của lá. Bên cạnh đó, nó còn cần thiết cho sự tạo thành tinh bột. K quan
trọng đối với ngũ cốc trong việc tạo thành hạt và làm cho hạt tròn mẩy. Vì vậy mà hàm
lợng của nguyên tố này tơng đối cao trong phân bón dùng cho khoai tây. Tất cả các
loại cây ăn quả đều đợc bón một lợng lớn kali. Cùng với P, K có hàm lợng lớn trong
đất và không có những ảnh hởng có hại cho cây trồng [14].
2. Kali tăng cờng sự tạo thành các bó mạch, tăng cờng độ dài và số lợng sợi, tăng c-
ờng bề dày của các mô, do đó cây đợc cứng hơn. Vì vậy, K góp phần đắc lực vào việc
phòng chống lốp đổ.
3. Kali có tác dụng kích thích sự hoạt động của các loại enzim (riboflavin, thiamin...)
do đó tăng cờng sự trao đổi chất của cây, tăng cờng các quá trình oxi hóa trong cây,
tăng cờng sự hình thành các axit hữu cơ, hàm lợng protein. Vì vậy thiếu K tỉ lệ đạm

phi protein trong cây tăng lên, sự hình thành đạm protein bị kìm hãm, lá cây bị bệu ra
hoặc ngộ độc, dễ bị lụi, lốp, đổ và phẩm chất thực vật bị giảm sút. Cũng vì vậy, thiếu K
dễ làm cho cây bị nhiễm khuẩn, siêu vi khuẩn và nhiều bệnh nấm.... [5].
1.2. Phân bón
Phân bón là những chất đa vào đất có tác dụng cải thiện dinh dỡng của thực vật và
cải thiện tính chất đất. Theo thành phần hóa học, phân bón đợc chia thành hai nhóm:
- Phân khoáng: bao gồm phân nitơ, photpho, kali, magiê, phân vi lợng.....
- Phân hữu cơ: là phân có thành phần chủ yếu là chất hữu cơ và một số thành phần
khoáng. Phân hữu cơ bao gồm phân chuồng, phân xanh, phân than bùn, phân rác....
Theo ý nghĩa nông hóa học, phân bón có thể chia thành phân có tác dụng trực tiếp
chứa chất dinh dỡng cần thiết và phân bón có tác dụng gián tiếp dùng để cải thiện tính
chất đất.
Ngoài ra còn có phân vi sinh đợc dùng để tăng cờng các quá trình sinh học trong
đất. Đó là phân vi sinh vật có chứa vi khuẩn cố định nitơ không khí, phân chứa vi khuẩn
18
tăng cờng sự huy động chất dinh dỡng của đất. Tuy nhiên sự phân chia phân bón nh vậy
chỉ là tơng đối.
1.2.1. Phân vô cơ
1.2.1.1. Phân nitơ
Phân đạm cung cấp nitơ cho cây trồng ở dạng dễ tiêu với hàm lợng lớn. Các dạng
sản phẩm chính của công nghiệp sản xuất phân đạm khoáng gồm:
- Dạng nitrat: NaNO
3
, Ca(NO
3
)
2
- Dạng amoni và amoniac: (NH
4
)

2
SO
4
, NH
4
Cl, NH
4
NO
3
+ CaCO
3
, (NH
4
)
2
CO
3
,
NH
4
HCO
3
, NH
3
khan, NH
4
OH.
- Dạng amoni nitrat: NH
4
NO

3
, (NH
4
)
3
NO
3
SO
4
....
- Dạng amid: (NH
2
)
2
CO (ure), CaCN
2
(Xianamit canxi)
Ngày nay, dạng chủ yếu đợc sản xuất là ure và phân phức hợp. ở nớc ta ba loại
phân vô cơ chính đợc sử dụng trên thị trờng là: amoni sulfat, ure, đạm clorua.
1.2.1.2. Phân lân
Thành phần hóa học của tất cả các loại phân lân đều là muối canxi của axit
photphoric. Từ góc độ dinh dỡng cho cây trồng có thể chia phân lân thành hai nhóm
chính:
Phân lân khó tiêu: Là loại không hòa tan đuợc trong nớc, trong axit yếu, chỉ tan trong
axit mạnh. Bón vào đất cây trồng không sử dụng ngay đợc mà phải qua quá trình biến
đổi trong đất thành dạng dễ tiêu cây mới sử dụng đợc. Trong nhóm này có phân lân tự
nhiên nh bột photphorit, phân lèn....
Phân lân dễ tiêu: Là loại mà cây trồng có thể sử dụng ngay đợc. Trong nhóm này có:
supe photphat đơn và supe photphat kép, do công nghệ sản xuất tan ngay trong nớc.
Phân lân nung chảy chế biến bằng trộn apatit với chất kiềm, nung chảy ở nhiệt độ cao

rồi làm lạnh đột ngột. Loại này ít tan trong nớc nhng tan đợc trong axit yếu
Một số loại phân lân đợc tiêu thụ trên thị trờng Việt Nam:
- Supe photphat đơn: loại do công ty Supe photphat và hóa chất Lâm Thao sản xuất
có công thức: Ca(H
2
PO
4
)
2
.H
2
O + 2CaSO
4
.2H
2
O + Axit photphoric tự do 5%.
Trong đó có chứa: 15- 16,5% lân dễ tiêu, 11- 12% lu huỳnh, 22- 23% CaO và một
số nguyên tố vi lợng
- Phân lân nung chảy: Trên thị trờng nớc ta, phân lân nung chảy do hai doanh
nghiệp nhà nớc Văn Điển và Ninh Bình sản xuất. Công thức hóa học lý thuyết là:
19
4(Ca,Mg)O.P
2
O
5
+ 5(Ca, Mg)O.P
2
O
5
.SiO

2
, pH từ 8- 8,5. Ngoài 4 thành phần chính
với hàm lợng cao P
2
O
5
(15- 21%), MgO (13- 27%), CaO (28- 38%) và SiO
2
(24-
30%) thì phân lân nung chảy còn chứa một số các nguyên tố khác nh Fe, B, Mn,
Cu, Co, Zn....
- Bột apatit và bột photphorit: Đây là loại phân lân khó tiêu đợc sản xuất bằng ph-
ơng pháp nghiền quặng (apatit hoặc photphorit) để bón. Lân trong loại phân này ở
dạng tự nhiên Ca
3
(PO
4
)
2
không tan trong nớc và axit yếu, phải qua quá trình chuyển
hóa trong đất do vi sinh vật hoặc do độ chua của đất tác động cây mới có thể sử
dụng đợc . Để tăng hiệu quả của bột photphorit và apatit thì bột phải đợc nghiền
thật mịn, chỉ nên sử dụng ở đất chua cho các loại cây thích hợp. Tốt nhất nên dùng
để ủ với phân chuồng.
- Phân lèn: Là loại phân lấy ở các hang núi đá vôi. Có hai loại, một loại là bột
photphorit thờng không chứa đạm, loại còn lại là phân và xác chim, dơi sống trong
các hang núi có chứa đạm từ 1- 5% ở dạng nitrat và tỉ lệ lân từ 7- 8% ở dạng cây dễ
sử dụng. Phân lèn có thể sử dụng nh các loại phân lân dễ tiêu.
1.2.1.3. Phân kali
Nguyên liệu để sản xuất các các loại phân kali đều đợc lấy từ các mỏ. Bốn nguồn

kali quan trọng đợc đa ra trong bảng 1:
Bảng 1: Các nguồn phân kali quan trọng
Nguyên liệu Công thức % K
2
O Màu sắc
Kali clorua KCl 60- 62 Hồng, xám hoặc trắng
Kali sulfat K
2
SO
4
50- 53 Trắng
Kali nitrat KNO
3
44- 46 Trắng
Kali magiê sulfat K
2
SO
4
.MgSO
4
22 Trắng
Trong bốn nguồn trên thì kali clorua có vai trò nổi bật trong nông nghiệp và chiếm
khoảng 95% các loại phân kali đợc sử dụng do nó có hàm lợng hữu hiệu cao. Trên thị tr-
ờng nớc ta sử dụng hai loại chủ yếu là kali clorua và kali sulfat.
- KCl: (còn gọi là MOP) Có dạng bột màu hồng nh muối ớt, dễ tan trong nớc, dễ hút
ẩm và đóng cục, chứa 60% kali nguyên chất. Các nớc sản xuất loại này là Canada,
Mỹ, Trung Quốc, Nga, Đức.
20
- Kali sulfat: Có dạng tinh thể nhỏ, mịn, màu trắng, dễ tan trong nớc, ít hút ẩm, ít vón
cục, vị hơi đắng, chứa 45- 50% K

2
O nguyên chất, 18% lu huỳnh. Kali sulfat đợc sản xuất
ở Nga và một số nớc khác. Loại này phần lớn đợc dùng cho các loại cây trồng có tính
nhạy cảm với clo nh thuốc lá, cây có củ ( khoai lang, khoai tây...), hành tây.
Nhiều nhà khoa học khuyên không nên tinh chế kali có hàm lợng cao nh hiện nay
mà chỉ nên sử dụng các muối khai từ mỏ lên làm phân bón. Tính chất dễ tiêu của quặng
nguyên khai và của phân kali đã qua chế biến đều nh nhau. Quặng nguyên khai còn chứa
Mg, Na và một số nguyên tố vi lợng có lợi cho cây và đất. Do đó ngoài kali clorua và kali
sulfat, trên thị trờng phân bón hoặc trong các tài liệu trong và ngoài nớc chúng ta còn có
thể thấy có nhiều loại phân kali khác [12].
1.2.3. Phân hữu cơ
Phân hữu cơ đợc gọi là những chất tơi, hoặc đã ải có nguồn gốc động, thực vật bón
vào đất để tăng năng suất cây trồng và tăng độ phì nhiêu của đất [5].
Trớc công nguyên hơn 2000 năm, loài ngời đã biết dùng phân hữu cơ bón ruộng,
cải tạo đất, nâng cao năng suất cây trồng. Dấu ấn ngời Việt Nam biết sử dụng phân hữu cơ
để bón ruộng đợc Lê Quý Đôn (1773) viết trong cuốn Vân Đài Loại Ngữ: Phép làm tốt
ruộng thì trớc hãy nên trồng đậu. Đậu xanh tốt hơn, thứ đến đậu nhỏ và vừng. Các thứ ấy
đều trồng về tháng 5, tháng 6. Đến tháng 7, tháng 8 thu hoạch xong, cày lật úp xuống làm
ruộng rồi trồng lúa thì mùa xuân năm sau mỗi mẫu thu đợc vài chục tạ thóc. Những cây
đậu vừng vùi làm phân nh thế bón ruộng tốt ngang với phân tằm và phân ngời. Đặc biệt,
thời gian bèo dâu dùng làm phân hữu cơ bón cho cây trồng đã đợc xác nhận ít nhất vào
giữa thế kỷ 19.
ở nớc ta, từ năm 1954, việc nghiên cứu, khai thác các nguồn nguyên liệu, chế biến
các loại phân hữu cơ bón ruộng nhằm mục đích tăng năng suất cây trồng, làm sạch môi tr-
ờng đã đợc khuyến khích. Có thể chia phân hữu cơ truyền thống ra làm 4 nhóm:
- Phân chuồng
- Phân rác
- Than bùn
- Phân xanh [12]
Ngày nay, một lợng lớn phân hữu cơ đợc sản xuất theo các quy trình công nghiệp

từ các nguồn hữu cơ khác nhau. Có thể chia phân hữu cơ công nghiệp ra làm 3 loại khác
nhau: phân hữu cơ khoáng, phân hữu cơ sinh học, phân vi sinh.
21
- Phân hữu cơ- khoáng: Đợc sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ đợc trộn thêm một hay
nhiều yếu tố dinh dỡng.
- Phân hữu cơ sinh học: Đợc sản xuất từ nguyên liệu hữu cơ có sự tham gia của vi
sinh vật sống có ích hoặc các tác nhân sinh học khác.
- Phân hữu cơ vi sinh: Là sản phẩm chứa VSV sống đã đợc tuyển chọn có mật độ
phù hợp với tiêu chuẩn ban hành, thông qua hoạt động sống của chúng tạo nên các
chất dinh dỡng mà cây trồng có thể sử dụng đợc hay các hoạt chất sinh học hay đối
kháng vi khuẩn, vi nấm gây bệnh vùng dễ cây để góp phần nâng cao năng suất,
chất lợng nông sản.
1.2.3.1. Phân chuồng
Phân chuồng có thể là hỗn hợp các chất bài tiết của gia súc, cùng với chất độn và
thức ăn thừa. Đây là loại phân có đầy đủ chất dinh dỡng cần thiết cho cây trồng từ những
chất cơ bản nh N, P, K đến những nguyên tố vi lợng nh B, Mo, Mn, Cu,... đến những chất
kích thích tố nh auxin, các loại vitamin (C, B12). Thành phần hóa học trung bình của các
loại phân chuồng đợc đa ra trong bảng 2. Những chất dinh dỡng trong phân chuồng tơng
đối dễ tiêu. Bón phân chuồng nhiều năm sẽ cải thiện tính chất hóa học, lý học của đất. Tuy
vậy, phân chuồng có những nhợc điểm là:
Tỉ lệ chất dinh dỡng tơng đối thấp
Thành phần không ổn định, phụ thuộc nhiều vào loại gia súc, cách chăn nuôi,... do đó
phẩm chất có thể rất khác nhau
Phân chuồng luôn luôn bị tác động bởi vi sinh vật, cho nên thành phần và tính chất không
ổn định và trong quá trình thay đổi đó luôn bị mất đạm
Tác dụng tuy bền nhng kém hơn phân hóa học.
Bảng 2: Thành phần hóa học trung bình của các loại phân chuồng
Loại phân chuồng Nớc Chất hữu cơ N P
2
O

5
K
2
O
Phân trâu bò
Phân lợn
Phân ngựa
77.50
72.40
71.30
20.30
25.00
25.40
0.34
0.45
0.58
0.16
0.19
0.28
0.50
0.60
0.63
1.2.3.2. Than bùn
22
Than bùn cũng đợc coi là một loại phân hữu cơ. Trong quá trình cấu tạo địa chất,
một số rừng cây bị phù sa vùi lấp lâu ngày, phân giải yếm khí, tạo thành một lớp màu nâu
đen gọi là than bùn. Dùng than bùn đã phơi khô để độn chuồng, hoặc có thể dùng để chế
biến phân rác, làm chất đốt, chất cải tạo đất. Than bùn thợng thành không dùng trực tiếp
làm phân bón chỉ để ủ phân rác hoặc độn chuồng; than bùn hạ thành có độ phân giải cao
(>50%) và pH từ 5,5 trở lên có thể bón trực tiếp nhất là dùng để làm chất cải tạo lý tính

đất. Than bùn chuyển tiếp là loại trung gian.
Hai chỉ tiêu vật lý của than bùn dùng để đánh giá chất lợng than bùn phục vụ cho
sản xuất phân bón là: sức chứa ẩm và mức độ phân giải. Kết quả nghiên cứu của Viện Thổ
nhỡng- Nông hóa giai đoạn 2002- 2003 ở ba vùng trong cả nớc cho thấy:
- Than bùn có độ ẩm cao và dao động rất lớn giữa các vùng than bùn của cả nớc
trung bình là 42,1%. Vì vậy, nếu sử dụng than bùn làm phân bón phải tốn nhiều chi
phí để sấy khô.
- Mức độ phải giải trung bình là 35%. Mức độ phân giải nh vậy là thích hợp cho sản
xuất phâ bón. Mức độ phân giải ở các mỏ là tơng đối giống nhau và càng xuống
sâu thì khả năng phân giải càng cao.
Hiện nay có nhiều doanh nghiệp đang sản xuất các loại phân bón mà sử dụng than
bùn làm nguyên liệu nh: phân hữu cơ sinh học, phân hữu cơ- khoáng, phân hữu cơ vi sinh.
Quy trình công nghệ sản xuất phân bón trên nền than bùn phổ biến là: Than bùn phơi khô,
nghiền nhỏ, phối trộn vôi (nếu pH thấp), phụ gia vi sinh vật, sau đó ủ một thời gian rồi
đóng gói thành phẩm. Song tùy theo đối tợng thổ nhỡng và cây trồng mà có thể thay đổi tỉ
lệ mùn, N, P
2
O
5
, K
2
O, số lợng vi sinh,... trong quá trình phối trộn cho phù hợp. Bón phân
từ nguồn gốc than bùn có tác dụng cải tạo đất tốt, tăng độ mùn của đất, tăng tính tơi xốp,
thấm khí, giữ nớc, kích thích và điều hòa tăng trởng cây trồng. Nhợc điểm của phân bón
than bùn là khối lợng phân lớn, tốn công vận chuyển, hàm lợng chất dinh dỡng lại thấp.
1.2.3.3. Phân xanh
Phân xanh là tên gọi chung của các cây hoặc lá tơi đợc ủ hay vùi thẳng xuống đất
để bón ruộng. Đồng thời với tác dụng làm phân bón, cây phân xanh còn có thể phủ đất,
chống xói mòn, bảo vệ đất và làm cây che bóng.
Trong quá trình phân giải của cây phân xanh (vùi trong đất) nhất là trong điều kiện

ngập nớc, thờng phát sinh ra nhiều hợp chất độc hại đối với cây nh H
2
S, axit butiric,
metan, axetilen.... Do đó, cần bón vôi, lân kèm theo để chế ngự và xác định thời kỳ cây
23
thích hợp sau khi vùi. Phơng pháp chế biến phân xanh nh sau: dùng lá cây, bèo dâu, cốt
khí, điền thanh, muồng muồng, ủ với đất bột, phân lân, trát kín bùn, ủ khoảng một tháng
[12].
1.2.3.4. Phân hữu cơ làm từ rác thải sinh hoạt (compost)
Cuộc sống ngày càng hiện đại thì lợng rác thải ngày càng nhiều, chính vì vậy mà
các phơng pháp xử lý rác thải ngày càng đợc quan tâm nghiên cứu hoàn chỉnh. Sản xuất
phân hữu cơ từ rác thải sinh hoạt hữu cơ là một trong những giải pháp khá u việt trong xử
lý rác thải vì rác thải hữu cơ chiếm khoảng 40% rác thải sinh hoạt. ở Đức, năm 1993 đã
có khoảng 80 nhà máy làm compost từ rác thải và xử lý đợc khoảng 10% tổng lợng rác
thải sinh hoạt. Sản phẩm thu đợc từ quá trình này là một loại phân hữu cơ có đầy đủ các
thành phần dinh dỡng cả vi lợng và đa lợng và đã đợc ứng dụng rộng rãi trong nông
nghiệp ở nhiều nớc khác nhau [20].
Ahmad Kalilian và các cộng sự đã bón compost vào đất trồng bông dới hai dạng:
phun và vùi trực tiếp vào đất và khảo sát ảnh hởng của compost đợc phun và vùi lên một
số thông số của đất (chất hữu cơ, độ phì nhiêu, khả năng liên kết của đất và sự phát triển
của cây trồng). Các kết quả nghiên cứu đã cho thấy khi vùi compost vào đất đã làm tăng
đáng kể hàm lợng chất hữu cơ trong đất sau 6 và 12 tuần. Bên cạnh đó, nó cũng làm tăng
hàm lợng N, P, K so với đất không đợc vùi compost. Compost đợc phun vào đất làm tăng
hàm lợng lu huỳnh trong đất so với đất không đợc phun. Compost cũng làm tăng đáng kể
năng suất cây trồng so với đối chứng không bón phân. Năng suất tăng tỉ lệ thuận với lợng
phân đợc bón vào đất. Khi bón 12 tấn/a năng suất tăng tơng ứng là 23%, 24%, 44% tơng
ứng trong ba năm 1997, 1998, 1999 so với đối chứng. Compost cũng làm tăng chiều cao
cây. Chiều cao tăng tỉ lệ thuậnvới lợng phân đợc bón [16].
Carmen Reveno và các cộng sự tiến hành thí nghiệm trên đồng ruộng ở Puerto Rico
để đánh giá tác động trực tiếp của compost tới chất lợng đất và năng suất cây trồng, đặc

biệt là ảnh hởng của nó tới chất lợng của chất hữu cơ trong đất. Các kết quả nghiên cứu đã
cho thấy khi compost đợc bón với lợng lớn thì hàm lợng chất hữu cơ tổng số và chất hữu
cơ hòa tan tăng lên đáng kể. Không những số lợng mà cả chất lợng chất hữu cơ hòa tan
cũng tăng lên vì vậy làm tăng chất lợng đất và độ phì nhiêu [17].
Veillette, A. X. và Tanguay, M. G đã thử nghiệm bón bùn từ các nhà máy giấy lên
đất nh là một loại phân hữu cơ ở Donnacona Canada năm 1994 với mục đích cải tạo đất và
cung cấp dinh dỡng cho cây trồng. Thí nghiệm đã đợc tiến hành trên 11 lô đất khác nhau
24
với 11 loại cây trồng khác nhau. Kết quả cho thấy bùn từ nhà máy giấy có một số ảnh h-
ởng nhất định tới một số đặc tính hóa học của đất ( pH, hàm lợng P, K) và có tác dụng trực
tiếp tới năng suất một số loại cây trồng nh ngũ cốc (năng suất tăng 30% so với đối chứng
không phân), khoai tây (năng suất tăng 19% so với đối chứng) [19].
Qua nhiều thí nghiệm chứng minh, lợi ích của phân hữu cơ làm từ rác thải cũng nh
phân hữu cơ nói chung đã đợc công nhận nh sau:
1. Cung cấp dinh dỡng giải phóng chậm cho cây trồng: compost là nguồn dinh dỡng
tốt cung cấp N, P, K, S cũng nh các dinh dỡng vi lợng và vi sinh vật thiết yếu cho
sự phát triẻn của cây trồng. Chất hữu cơ trong compost tơng đối bền nên nó giải
phóng từ từ trong quá trình phát triển của cây trồng và hầu nh không bị mất do rửa
trôi. Bón compost vào đất giảm 50% các loại phân bón khác, giảm đợc chi phí cho
tới tiêu, phân bón, thuốc trừ sâu.
2. Tăng khả năng chống hạn và chống xói mòn: Compost có khả năng giữ nớc tốt,
khối lợng nớc nớc nó giữ đợc lớn hơn nhiều lần so với khối lợng của nó. Khả năng
giữ nớc nàu làm lợng nớc mất đi là nhỏ nhất. Khả năng giữ ẩm của compost cũng
giúp bảo vệ đất trong quá trình bị phong hóa và hạn hán. Compost làm giảm nguy
cơ xói mòn do cải thiện cấu trúc đất
3. Cải thiện cấu trúc đất: trong đất sét nặng, bón compost cải thiện thành phần vật
lý của đất, cải thiện cấu trúc đất, độ xốp và tỉ trọng đất, tạo môi trờng tốt cho cây
phát triển
4. Ngăn cản các mầm bệnh có nguồn gốc từ đất: các bệnh của cây trông thờng có
nguồn gốc từ mức độ và loại hợp chất hữu cơ và VSV có trong đất. Một số mầm

bệnh của cây trồng có thể bị các VSV trong compost ức chế.
5. Cố định và phân hủy chất ô nhiễm: compost có khả năng liên kết với các kim
loại nặng, thuốc trừ sâu, diệt cỏ và các chất ô nhiễm khác làm giảm khả năng rửa
trôi và bị thực vật hấp thụ của các hợp chất này. Các VSV đất trong compost cũng
hỗ trợ sự phân hủy thuốc trừ sâu, phân bón và hydrocacbon. Các nghiên cứu cho
thấy compost có tác dụng giảm ô nhiễm theo nhiều cách khác nhau:
- Hấp thụ mùi và phân hủy các hợp chất hữu cơ nguy hiểm
- Liên kết các kim loại nặng và ngăn chúng thâm nhập vào nguồn nớc và hấp
thụ bởi thực vật
25