Bài giảng khoa học phân bón - chủ đề 2 pdf

17


CHỦ ĐỀ II
ĐẠM VÀ PHÂN ĐẠM

Bài 1. Đạm trong cây, trong đất và quá trình chuyển hóa đạm trong đất
1. Đạm trong cây
1.1. Tỷ lệ đạm trong cây
Tùy thuộc vào loại cây trồng, tuổi cây mà lượng đạm có thể dao động từ 1 – 6 %
so với trọng lượng chất khô. Lượng đạm trong bộ phân non của cây cao hơn ở các bộ
phận già.
1.2. Dạng đạm trong cây
Trong cây đạm có ở các dạng sau:
 Protein (đạm chiếm khoảng 15 – 17 %)
 Glucozit
 Ancaloit
 Một lượng rất nhỏ trong điều kiện dinh dưỡng đạm không bình thường có thể
tồn tại dưới dạng NH
4
+
và NO
3
-

Tỷ lệ đạm hữu cơ hòa tan và đạm vô cơ thể hiện tình trạng tổng hợp hữu cơ
trong cây. Thường khi thiếu gluxit hoặc thiếu các điều kiện cho việc khử đạm nitrat,
cho quá trình amin hóa (thời tiết âm u kéo dài, trong cây xảy ra hiện tượng thiếu hụt
lân, kali v.v ) thì tỷ lệ trên giảm xuống. Nếu trong cây đạm tồn tại chủ yếu dưới dạng
NH
4

+
và NO
3
-
thì xẩy ra hiện tượng ngộ độc đạm của cây.
1.3. Vai trò của đạm đối với cây trồng
- Đạm là sự sống. Đạm là thành phần chủ yếu của diệp lục, là thành phần cơ bản
của các protein, các enzim, AND, ARN của nhân bào, nơi khu trú của các thông tin di
truyền, đóng vai trò quan trọng trong việc tổng hợp protein.
- Đạm là yếu tố cơ bản của quá trình đồng hóa cacbon
- Tăng sinh trưởng và phát triển của các mô sống
1.4. Biểu hiện thừa thiếu đạm trong cây
 Thiếu đạm: cây phát triển kém, còi cọc. Lá có màu xanh vàng, nếu thiếu trầm
trọng thì thân lá có màu vàng. Hiện tượng thiếu đạm thường xuất hiện ở lá già trước.
Thời gian sinh trưởng bị rút ngắn. Ở các loại cây ăn quả thì tỷ lệ đậu quả thấp, quả nhỏ,
chất lượng giảm rõ.
Cây chỉ thị thiếu đạm: Cây ngũ cốc, táo, chanh
 Thừa đạm: Lá cây có màu xanh đậm, phần thân lá phát triển mạnh và không cân
đối với rễ nên cây dễ dàng bị lốp đổ.Thân lá mềm, là điều kiện thuận lợi cho sâu bệnh
18

xâm nhập và phát triển. Thời gian sinh trưởng của cây bị kéo dài. Ở các loại cây lấy hạt
thì tỷ lệ hạt lép cao.
2. Đạm trong đất
2.1.Tỷ lệ đạm trong đất
Đạm tổng số trong đất dao động từ 0,04 - 0,5 % tùy thuộc vào loại đất. Đất giàu
đạm nhất là đất mùn trên núi và đất nghèo đạm nhất là đất bạc màu.
2.2. Dạng đạm trong đất
Trong đất được phân chia theo 2 cách:
+ Theo nguồn gốc

+ Khả năng dễ tiêu đối với cây trồng
* Theo nguồn gốc, đạm được chia làm 2 dạng là đạm hữu cơ và đạm vô cơ.
 Đạm hữu cơ trong đất chiếm từ 90 – 95 % tổng lượng đạm trong đất.
Đạm hữu cơ trong đất có trong xác động vật nhỏ, thực vật và vi sinh vật trong đất và
trong thành phần mùn. Khoảng một nửa đạm hữu cơ nằm ở dạng các hợp chất amin.
 Đạm vô cơ trong đất chiếm từ 5 – 10 % tổng lượng đạm trong đất. Đạm
vô cơ trong đất có thể nằm ở dạng NH
4
+
bị khoáng sét giữ chặt hoặc có trong thành
phần các muối amôn và nitrat hòa tan trong dung dịch đất
 Một phần rất nhỏ nằm ở phần khí của đất dưới dạng N
2
O, NO và NO
2

* Theo khả năng dễ tiêu đối với cây trồng, đạm được chia như sau:
 Dạng cây trồng không thể sử dụng trực tiếp: các dạng đạm hữu cơ
 Dạng cây trồng có thể sử dụng trực tiếp: các dạng đạm vô cơ trong dung
dịch đất và bị giữ chặt trên bề mặt khoáng sét.

2.3. Chu trình chuyển hóa đạm trong tự nhiên
2.3.1. Nguồn tích lũy
+ Từ phân bón
+ Từ nước mưa
+ Từ vi sinh vật cố định đạm tự do trong đất
+ Từ vi sinh vật cố định đạm cộng sinh

2.3.2. Phần mất đi
 Rửa trôi bề mặt

Hiện tượng này xảy ra khi có mưa to ngay sau khi phân đạm được bón vào đất.
đặc biệt là đối với các loại phân như Urea và amôn nitrat, là những loại phân rất dễ hòa
tan và không được các keo đất giữ lại. Trên đất có thành phần cơ giới nặng, với độ dốc
19

là 13 %, tỷ lệ đạm mất đi khi bón amôn nitrat là 5 % và từ Urea là 2 – 2,5 % tổng
lượng đạm bón. (R. Prasad và J. F. Power, 1993).
 Bay hơi đạm ở dạng amôn
Tỷ lệ đạm mất đi dưới dạng amôn sau khi bón phân vào đất dao động từ 0 –
50 % tổng lượng đạm bón. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình bay hơi đạm dưới dạng
này bao gồm: dạng phân đạm, phương pháp bón, pH đất, độ ẩm đất, CEC, tốc độ gió,
nhiệt độ đất và không khí, loại cây trồng và giai đoạn sinh trưởng của chúng. Mất đạm
ở dạng này trên đất trồng cạn xẩy ra mạnh trên các loại đất giàu can xi do việc hình
thành (NH
4
)
2
CO
3
. Hiện tượng này cũng xảy ra mạnh khi phân Urea được bón rải đều
trên đất ngập nước như đất lúa nước và có thể giảm mạnh khi phương pháp bón được
thay đổi hoặc khi Urea được viên hóa với đường kính viên là 1 cm ( Schinier và cộng
sự, 1990).
 Bay hơi ở dạng N
2

Hiện tượng này xảy ra do kết quả của quá trình phản đạm hóa, xảy ra trên đất có
phản ứng kiềm, yếm khí, thông qua hoạt động của các vi sinh vật yếm khí hoặc trên đất
chua, thoáng khí khi các hợp chất đạm hữu cơ và vô cơ có phản ứng với nhau.
 Mất đạm do cây trồng

Tổng lượng đạm trong sinh khối cây trồng (phần trên mặt đất) đạt cao nhất
trước khi chín và giảm dần ở các giai đoạn sau đó. Ở các loại cây dài ngày,phần lớn
đạm có thể được chuyển về và tích lũy ở rễ như chất dự trữ cho việc bắt đầu sinh
trưởng của cây ở vụ sau. Còn ở các loại cây ngắn ngày, lượng N chuyển hóa ở dạng
này là không đáng kể. Theo Francis và các cộng sự (1990) thì lượng đạm mất đi dao
động từ 45 – 81 kg/ha đối với ngô được tưới. Đối với một loại/ giống cây trồng, lượng
đạm mất đi thường tỷ lệ thuận với năng suất. Năng suất càng cao, lượng đạm mất đi
càng lớn.
 Rửa trôi đạm xuống tầng sâu
Lượng và cường độ mưa, số lượng và mật độ tưới, cường độ bốc hơi nước, nhiệt
độ, tính chất đất (cụ thể là kết cấu đất và thành phần cơ giới), loại sử dụng đất,chế độ
làm đất và canh tác, lượng và dạng đạm bón có mối tương tác với nhau và xác định
lượng đạm bị rửa trôi qua vùng rễ cây xuống mực nước ngầm.
Sự rửa trôi NO
3
-
có thể được đẩy nhanh bằng dòng chảy của nước thông qua các
rãnh trong đất do giun đất hoặc rễ cây tạo thành, và các kẽ đất tự nhiên hoặc vết nứt
của đất. Quá trình này xẩy ra mạnh nhất ở đất bỏ hoang.

2.3.3. Chu trình chuyển hóa đạm trong đất lúa

20

Sơ đồ 4. Chu trình chuyển hóa đạm trong đất lúa
2.4. Chuyển hóa đạm trong đất
2.4.1. Quá trình khoáng hóa đạm trong đất
Quá trình khoáng hóa đạm trong đất là quá trình mang bản chất sinh học, thông
qua hoạt động của vi sinh vật, các dạng đạm hữu cơ trong đất được chuyển hóa thành
các dạng đạm khoáng (amôn, nitrit, nitrat). Quá trình khoáng hóa đạm hữu cơ được
thực hiện theo các bước bằng các phản ứng: amin hóa, amôn hóa và nitrat hóa.
2 quá trình amin hóa và amôn hóa được thực hiện bởi các vi sinh vật dị dưỡng,
trong khi đó quá trình nitrat hóa lại được tiến hành bởi các vi sinh vật tự dưỡng. Các vi
sinh vật dị dưỡng nhận được năng lượng từ quá trình ô xy hóa các hợp chất cácbon,
trong khi đó các vi sinh vật tự dưỡng lại nhận năng lượng từ các loại muối khoáng đặc
biệt và nhận cácbon từ muối bicarbonat trong đất.
 Quá trình amin hóa
Quá trình amin hóa là quá trình trong đó các vi sinh vật dị dưỡng bao gồm các vi
khuẩn, nấm và xạ khuẩn bẻ gãy các liên kết của các hợp chất hưũ cơ phức tạp tạo thành
các amin và amino a xít. Hoạt động của vi khuẩn và xạ khuẩn thường chiếm ưu thế
trong môi trường trung tính và kiềm, trong khi đó các loại nấm lại phát triển mạnh
trong môi trường a xít.
21

Phần lớn đạm hữu cơ tham gia vào qua trình này có nguồn gốc từ quá trình phân
hủy protein và amino axít trong tàn dư thực vật và vi sinh vật. Một phần không đáng kể
có nguồn gốc từ quá trình phân giải các hợp chất khó phân giải hơn như lignoprotein và các
humat.
 Quá trình amôn hóa
* Khái niệm
Quá trình amôn hóa là quá trình sinh học trong đó các hợp chất đạm hữu cơ
trong đất được chuyển hóa thành dạng đạm amôn nhờ hoạt động phân giải của các vi
sinh vật. Phản ứng cuối cùng của quá trình này là sự thủy phân các nhóm amin. Quá
trình này được tiến hành bởi các vi sinh vật dị dưỡng (cả vi sinh vật háo khí và yếm
khí). Ngoài ra tham gia vào qua trình này còn có các nhóm vi khuẩn, nấm và xạ khuẩn
khác.
* Cơ chế tiến hành và sản phẩm
CH
2
NH
2
COOH + O
2
= HCOOH + CO
2
+ NH
3

CH
2
NH
2
COOH + H

2
O = CH
3
OH + CO
2
+ NH
3

CH
2
NH
2
COOH + H
2
= CH
3
COOH + NH
3

Đạm amôn hình thành trong quá trình amôn hóa có thể:
- Bay hơi dưới dạng amôn
- Được cây trồng hút
- Được hấp phụ trên bề mặt keo sét
- Bị giữ chặt trong tinh tầng các khoáng sét
- Được vi sinh vật đất sử dụng
- Tham gia vào quá trình nitrat hóa
* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình amôn hóa
- pH môi trường
- Chế độ khí trong đất
- Cơ chất phân giải (tỷ lệ C/N)

* Ý nghĩa của quá trình này đối với sự thu hút dinh dưỡng của cây trồng và hiệu quả sử
dụng phân đạm
- Giải phóng đạm amôn để cung cấp cho cây trồng
- Chú ý lượng đạm bón trên các loại đất khác nhau, trong từng điều kiện mùa vụ
khác nhau để tránh lãng phí.
2.4.2. Quá trình nitrat hóa
* Khái niệm
Quá trình chuyển hóa các hợp chất đạm amôn thành đạm nitrat được gọi là quá
trình nitrat hóa. Đây là quá trình chuyển hóa đạm qua 2 bước và do các vi sinh vật tự
22

dưỡng (nitrosomonas và nitrobacter) đảm nhận. Một số vi sinh vật dị dưỡng cũng có
thể tham gia vào quá trình này nhưng với số lượng rất nhỏ.
 Cơ chế tiến hành và sản phẩm


NH
4
+ 3/2 O
2
NO
2
+ 2H + H
2
O + 63,8 Kcal

Bước 1.
[O] - 2H [O]
NH4 HONH
2

½ HONNOH NO
2
+ H+ + 63,8 Kcal
Amon Hydroxylamin Hyponitrit Nitrit
Bước 2
NO
2
+ ½ O
2
NO
3
+ 17.5 Kcal
Nitrat hình thành trong quá trình nitrat hóa có thể:
- Được cây trồng hút
- Rửa trôi xuống tầng nước ngầm và có thể làm tăng nồng độ NO
3
– trong nước
ngầm, gây hại cho sức khỏe con người
- Trong điều kiện yếm khí, NO
3
-
sẽ tham gia vào quá trình phản đạm hóa và gây
ra hiện tượng ô nhiễm bầu khí quyển. N
2
O hình thành trong quá trình phản đạm hóa đã
góp phần làm thủng tầng ôzôn.
- Bị cố định bởi vi sinh vật đất
* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nitrat hóa
- Độ ẩm đất và độ thoáng khí
Quá trình nitrat hóa xảy ra mạnh trên các loại đất có độ ẩm đất phù hợp và độ

thoáng khí cao. Trong hầu hết các loại đất, độ ẩm đất đạt gần độ ẩm đồng ruộng.
- pH đất
Theo Morill và Dawson (1967), trên một số loại đất chua có pH < 5,39, NH
4
+
bị
ô xy hóa chậm để tạo thành NO
3
-
và không có sự xuất hiện của NO
2
-
. Theo Dancer và
cs, (1973) thì có mối tương quan rõ giữa độ chua của đất từ 4,7 – 6,4 với cường độ của
quá trình nitrat hóa. pH thích hợp cho quá trình nitrat hóa có thể dao động từ 6,0 – 9,4.
Bảng 4. Ảnh hưởng của hiệu thế nước đến quá trình nitrat hóa

Cường độ của quá trình nitrat hóa (µg N/g/ ngày Hiệu thế
nước
(Kpa)
Thời gian
ủ
(ngày)
Đất xám,
TPCG cát pha
Đất xám,
TPCG thịt
trung bình
Đất đen, TPCG
thịt nặng

23

0 8 0,0 d 0,0d 0,0d
-33 8 3,6 a 3,4ª 3,2ª
-700 11 2,0b 2,1b 2,0b
-1500 17 1,3c 1,3c 1,2c
Nguồn: Mahli và McGill, 1982


Bảng 5 . pH đất và quá trình nitrat hóa

pH Hợp chất đạm
< 5,4 Tích lũy NH
4
và xuất hiện nitrat hóa với cường độ
thấp để chuyển hóa NH4 thành NO
2
-
và NO
3
-

5,01 – 6,38 NH
4
+
và NO
2
-
nhanh chóng bị ô xy hóa thành NO
3

-

6,93 – 7,85 NH
4
+
bị ô xy hóa thành NO
2
-
, với sự tích lũy hợp
chất này cho quá trình ô xy hóa thành NO
3
-

Nguồn: Prasad và J.F. Power, 1998
Quá trình nitrat hóa đạm amôn trong đất cũng như các loại phân chứa đạm sẽ
giải phóng H
+
qua phương trình sau:
NH
4

+
3/2 O
2
NO
2
+ H
2
O + 2H
+

Quá trình nitrat hóa vì vậy là quá trình làm đất hóa chua, do đó, việc sử dụng
liên tục các loại phân đạm amôn hoặc bón phân chuồng với lượng lớn có thể làm giảm
pH đất rất rõ.
- Nhiệt độ đất
Vai trò của nhiệt độ đối với quá trình nitrat hóa thể hiện rõ hơn trong các loại
đất ở điều kiện cận nhiệt đới hoặc ôn đới. Ở những vùng này, hàm lượng đạm hữu cơ
lớn hơn so với vùng nhiệt đới và mức độ dễ tiêu của đạm trong đất phụ thuộc rất nhiều
vào quá trình nitrat hóa. Nhiệt độ thấp sẽ làm chậm lại quá trình nitrat hóa và vì vậy
làm giảm khả năng cung cấp đạm dễ tiêu của đất đối với cây trồng.
Nhiệt độ thích hợp cho quá trình nitrat hóa là 25
o
C – 35
o
C (trong điều kiện nhiệt
đới) và 20
o
C trong điều kiện ôn đới (Malhi và McGill, 1982).
- Khả năng cung cấp đạm amôn trong đất
Đạm amôn là nguồn đạm trong đất tham gia trực tiếp vào quá trình nitrat hóa.
Sự bay hơi với cường độ mạnh đạm amôn trong đất, sự thu hút nhanh chóng đạm amôn
24

bới các vi sinh vật đất, đặc biệt khi các phế phụ phẩm được vùi vào trong đất là các
hợp chất hữu cơ có tỷ lệ C : N cao sẽ làm giảm rất mạnh cường độ của quá trình nitrat
hóa.
Bên cạnh đó, một lượng quá lớn đạm amôn trong đất cũng có thể làm cho quá
trình nitrat hóa bị ngưng trệ. Lượng đạm a môn tối đa có thể chịu được ở mức 800 µg/g đất.
- Mật độ vi sinh vật nitrat hóa trong đất
Mật độ vi sinh vật nitrat hóa trong đất là yếu tố quan trọng quyết định cường độ

của quá trình nitrat hóa.Vi sinh vật nitrat hóa về cơ bản tập trung phổ biến ở tầng đất
mặt.
Mật độ và hoạt tính của vi sinh vật nitrat hóa (ví dụ chủng Nitrosomonas europea ) có
thể giảm khi các chất ức chế quá trình nitrat hóa như nitrapyrin, dicyandiamide và
thiurea được sử dụng. Sự hiện diện của các hợp chất có khả năng làm giảm cường độ
của quá trình nitrat hóa cho phép giữ lại trong đất một lượng nhiều hơn đạm a môn
trong một thời gian dài mà ít bị mất đi do rửa trôi (Joseph và Prasad, 1993).
Ngoài ra quá trình nitrat hóa còn chịu ảnh hưởng của các chất phòng trừ dịch hại.
Các hóa chất có gốc xianua, các hợp chất clo hữu cơ như dixianodiamit
(xyanoguanidin), 2 clo 6 triclorometyl pyridin, thuốc trừ sâu đều ức chế mạnh quá
trình nitrat hóa.
* Ý nghĩa của quá trình nitrat hóa
 Giải phóng đạm nitrat cung cấp cho cây
 Có thể làm mất đạm nếu đất có thành phần cơ giới nhẹ và trong điều kiện mưa
nhiều.
 Nguồn đạm cung cấp cho quá trình phản đạm hóa và làm mất đạm dưới dạng N
2

 Chú ý lượng bón, phương pháp bón

2.4.3. Quá trình phản nitrat hóa
* Khái niệm
Đây là qua trình mà trong đó đạm NO
3
-
bị khử thành N
2
hoặc các dạng oxýt nitơ khác .
Trong đất, trong phần lớn các trường hợp, quá trình phản đạm hóa là kết quả
hoạt động của các vi sinh vật yếm khí.

* Cơ chế tiến hành và sản phẩm
2HNO
3
2HNO
2
2NO N
2
O N
2

Quá trình phản đạm hóa mang bản chất hóa học cũng có thể xuất hiện, đặc biệt
trong các loại đất chua.
25

Trong quá trình phản đạm hóa mang bản chất sinh học, NO
3
được xem như là
nguồn ô xy cho các vi sinh vật. Các hợp chất cácbon hòa tan được sử dụng để duy trì
sự sinh trưởng của các chủng vi sinh vật này.
* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phản nitrat hóa
-Hàm lượng đạm nitrat trong đất
- Chế độ khí (yếm khí)
- Chất khử
- pH đất (pH từ 4,9 – 5,6 chủ yếu mất đạm ở dạng N
2
O. pH > 7, chủ yếu mất
đạm ở dạng N
2
)
- Nhiệt độ (nhiệt độ tối thích vào khoảng 60 – 65

o
C)

* Ý nghĩa của quá trình này đối với sự thu hút chất dinh dưỡng của cây trồng và hiệu
quả sử dụng phân đạm
- Tiêu hao lượng đạm trong đất và gây nên hiện tượng thiếu hụt đạm đối với cây trồng.
- Chú ý lượng đạm bón, phương pháp bón

2.4.4. Quá trình giữ chặt đạm trong đất
 Quá trình hấp phụ sinh học đạm
* Khái niệm
Quá trình hấp phụ sinh học đạm trong đất xảy ra khi các hợp chất đạm vô cơ trong
đất bị chuyển hóa thành hợp chất đạm hữu cơ thông qua hoạt động của vi sinh vật.
* Cơ chế tiến hành
Quá trình hấp phụ sinh học thường xuất hiện khi một lượng lớn các hợp chất hữu cơ
có tỷ lệ C:N cao như rơm rạ được vùi vào đất. Kết quả nghiên cứu đồng ruộng với
việc bón
15
N cho lúa với liều lượng từ 60 đến 120 kg N/ha trong hệ thống luận canh lúa
– lúa mì cho thấy: khoảng 16,7 - 25,6 % lượng đạm bón vào đất bị cố định (Goswani
và các cộng sự, 1988) và thường thì khi bón các loại phân đạm gốc amôn thì đạm sẽ bị
cố định mạnh hơn so với khi bón các loại phân đạm dạng nitrat (Powlson và các cộng
sự, 1986).
* Ý nghĩa của quá trình hấp phụ sinh học đạm đối với sự thu hút dinh dưỡng của cây
trồng và hiệu quả sử dụng phân đạm
- Góp phần tích lũy đạm, hạn chế sự rửa trôi và bay hơi đạm trên đất có thành
phần cơ giới nhẹ.
- Có thể gây nên hiện tượng tranh chấp dinh dưỡng giữa vi sinh vật đất với cây
trồng trên đất có hàm lượng đạm dễ tiêu thấp.
 Quá trình giữ chặt đạm amôn

26

* Khái niệm
Đây là quá trình mà trong đó đạm a môn bị giữ chặt trong lưới 2:1 của các keo
sét như illit,montmorilonit v.v Dạng a môn này nhìn chung không chịu ảnh hưởng bởi
các cation trên bề mặt keo sét và không bị chiết ra bởi dung dịch KCl. Mặc dầu vậy,
gần bên rìa lưới của keo sét, các ion bên ngoài có thể thay thế một phần đạm a môn này
khi các keo sét nở ra và có thể trở thành dễ tiêu đối với cây trồng. Các ion Ca
2+
, Mg
2+
,
Na
+
và H
+
có thể thay thế đạm amôn nằm bên rìa keo sét, trong khi đó thì K
+
không thể thay
thế được.
Bán kính của NH
4
+
là 1,48 A và của K
+
là 1,33 A, vì vậy NH
4
+
cũng có thể bị
giữ chặt giữa tinh tầng của các khoáng sét. Do đó, sử dụng một lượng phân kali bổ

sung có thể làm giảm lượng đạm amôn bị giữ chặt ở dạng này.
Ngoài keo sét, đạm amôn còn bị giữ chặt ở dạng không trao đổi bởi các chất hữu
cơ trong đất. Phức hợp NH
4
– chất hữu cơ rất khó bị phân hủy bởi vi sinh vật đất vì vậy
khả năng giải phóng NH
4
+
từ hợp chất này là rất thấp. Các hợp chất thơm và các
alicylic không no là những hợp chất dễ dàng cố định NH
4
+
dưới dạng phức hợp này.
* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cố định NH
4
+
bao gồm:
- Hàm lượng NH
4
+
trong đất và lượng NH
4
+
bổ sung vào đất. Thông thường
lượng bị cố định tăng tỷ lệ thuận với lượng NH
4
+
được bón bổ sung vào đất.
- Lượng nước trong đất (đất ẩm hay khô). Trong đất có thành phần cơ giới nặng,
khi khả năng giữ nước của đất đạt mức 60 %, lượng NH

4
+
bị cố định chỉ đạt ¼ so với
đất ở trạng thái khô.
- Sự hiện diện của các ion khác trong đất (đặc biệt là K
+
)

 Quá trình cố định đạm sinh học
* Khái niệm
Đây là quá trình chuyển hóa đạm phân tử thành dạng đạm hữu cơ trong cơ thể vi
sinh vật.
Vi sinh vật tiến hành quá trình cố định đạm được chia làm 2 nhóm: vi sinh vật
cố định đạm sống tự do (Azotobacter) và vi sinh vật cố định đạm cộng sinh
(Rhizobium.)






27

Bảng 6. Quá trình cố định đạm sinh học được thực hiện bởi các chủng vi sinh vật khác
Nhau

Loại cây trồng
LượngN
(kg/ha/năm

Loại vi
sinh
vật/cây
trồng
LượngN
(kg/ha/nă
m
Loại vi sinh vật
Lượng
N
(kg/ha/
năm
Cây họ đậu Muồng ba
lá
150 Azotobacter 0.3
Cây thức ăn gia
súc
57 -700 Bèo hoa
dâu
31 Clostridium.
Cây lấy hạt 17 – 270 Tảo lam 25 Pasteurianum
0.1 –
0.5
Nguồn: R. Prasad và J. F. Power, 1998
* Cơ chế cố định đạm ở cây họ đậu
Chủng Rhizobium tồn tại trong mối quan hệ cộng sinh với nốt sần ở rễ cây học
đậu có khả năng chuyển hóa đạm phân tử có trong khí quyển thành NH
3
. NH
3

sau đó
được cây họ đậu sử dụng để hình thành các amino axít và protein. Các chủng vi sinh
vật này nhận năng lượng cần thiết cho sinh trưởng của chúng và cho quá trình cố định
đạm chủ yếu từ các sản phẩm của quá trình quang hợp ở cây họ đậu (khoảng 35 %).
* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cố định đạm ở cây họ đậu
- pH đất
- Ẩm độ và nhiệt độ đất
- Tình trạng dinh dưỡng trong đất (đặc biệt là dinh dưỡng lân).
* Ý nghĩa
- Tăng tích lũy đạm trong đất.
Bài 2. Phân đạm và phương pháp sử dụng hiệu quả
1. Các loại phân đạm phổ biến
1.1. Nhóm phân đạm amôn
 A môn sulphat
* Tính chất
Màu trắng hoặc xanh nhạt
Công thức: (NH
4
)
2
SO
4

Dạng muối kết tinh
Hòa tan nhanh và tan hoàn toàn trong nước
Dễ đóng cục
Phân chua sinh lý
28

Chứa 20,5 – 21,0 % N; 23 – 24 % S; 0,025 – 0,05 % axit tự do

Khối lượng phân tử: 132,14
Tỷ trọng khối: 800 kg/1m
3

Độ tan trong nước ở 100
o
C: 103,8%
Nhiệt độ bắt đầu phân hủy: 280
o
C

* Chuyển hóa trong đất
(NH
4
)
2
SO
4
+ O
2
HNO
3
+ H
2
SO
4

KĐ]
H+
+ (NH

4
)
2
SO
4
KĐ]
NH4+
+ H
2
SO
4


* Sử dụng
- Có thể bón lót hoặc bón thúc
- Hạn chế bón cho đất chua. Nếu bón liên tục thì cần kết hợp với vôi bột với tỷ
lệ 1: 1,3 tạ/ha
- Có thể bón tốt cho các loại cây họ đậu, cây lấy dầu, chè, cây họ thấp tự
- Để hạn chế việc gây chua cho đất khi sử dụng loại phân này, có thể kết hợp
bón với các loại phân kiềm sinh lý như lân nung chảy, Apatit, Phôtphorit
- Không bón cho các loại đất lầy thụt

 A môn clorua
* Tính chất
Màu trắng
Công thức: NH
4
Cl
Dạng muối kết tinh
Hòa tan nhanh và hoàn toàn tan trong nước

Dễ đóng cục
Phân chua sinh lý, gây chua mạnh hơn (NH
4
)
2
SO
4

Chứa 24,0 – 25,0 % N; 66,0 % Cl
Khối lượng phân tử: 53,5
Tỷ trọng ở 4
o
C: 1,526
Độ tan trong nước ở 20
o
C: 37,2 g/ 100 g nước
Nhiệt độ bắt đầu phân hủy: 350
o
C

* Chuyển hóa trong đất
NH
4
Cl + O
2
HNO
3
+ HCl
KĐ]
H+

+ NH
4
Cl KĐ]
NH4+
+ HCl
29


* Sử dụng
Có thể bón lót hoặc bón thúc
- Hạn chế bón cho đất chua. Nếu bón liên tục thì cần kết hợp với vôi bột với tỷ
lệ 1: 1,4 tạ/ha
- Bón tốt cho các loại cây có dầu như dừa, cọ dầu nhưng không nên bón cho các
loại cây như thuốc lá, khoai tây, sầu riêng
- Để hạn chế việc gây chua cho đất khi sử dụng loại phân này, có thể kết hợp
bón với các loại phân kiềm sinh lý như lân nung chảy, Apatit, Phôtphorit

1.2. Nhóm phân đạm nitrat
Các loại phân đạm nitrat có đặc điểm chung là hòa tan mạnh, cây trồng có thể sử
dụng trực tiếp. Tuy nhiên, do NO
3
-
không được keo đất hấp phụ nên rất dễ bị rửa trôi
xuống tầng sâu và nếu không có biện pháp sử dụng hợp lý có thể làm giảm hiệu quả sử
dụng phân bón và NO
3
-
rửa trôi xuống tầng nước ngầm có thể gây ra ô nhiễm nguồn
nước này.

 Natri nitrat
* Tính chất
Là loại quặng có trong tự nhiên (ở Nam Mỹ) và dạng tổng hợp nhân tạo (Châu Âu và
Bắc Mỹ)
Công thức: NaNO
3

Màu trắng
Dạng muối kết tinh
Hòa tan nhanh và hoàn toàn tan trong nước
Dễ đóng cục
Phân trung tính sinh lý
Chứa 16 % N; 25,0 % Na
Khối lượng phân tử: 85,01
Tỷ trọng (g/cm3): 2,257
Độ tan trong nước ở 30
o
C: 176 g/ 100 g nước

* Sử dụng
-Thường sử dụng để bón thúc, đặc biệt hiệu quả cho các loại cây trồng cạn
(bông, thuốc lá, rau…), cây vụ Đông và đồng cỏ
30

- Bón tốt cho các loại đất có thành phần cơ giới nặng, nơi có quá trình chuyển
hóa đạm xảy ra chậm. Trên đất có thành phần cơ giới nhẹ cần có phương pháp bón
hợp lý để tránh bị rửa trôi.
- Do trong thành phần của phân có chứa nhiều Na, nếu bón liên tục trên một
chân đất có thể làm cho đất mất kết cấu. Do đó, khi sử dụng nhiều loại phân này thì
nên bổ sung phân hữu cơ cho đất.

 Canxi nitrat
* Tính chất
Màu trắng
Công thức: CaNO
3

Dạng muối kết tinh
Hòa tan nhanh và tan hoàn toàn trong nước
Dễ đóng cục
Phân trung tính sinh lý
Có nhiều loại canxi nitrat có tỷ lệ đạm khác nhau nhưng phổ biến nhất là loại có 15,0 –
15,5 % N và gần 36 % Ca.
Khối lượng phân tử: 164,1
Tỷ trọng ở 4oC: 1,526
Độ tan trong nước ở 0
o
C: 102 g/ 100g nước
Nhiệt độ bắt đầu phân hủy: 555,7
o
C

* Sử dụng
-Thường sử dụng để bón thúc, đặc biệt hiệu quả cho các loại cây trồng cạn, cây
vụ Đông và đồng cỏ
- Bón tốt cho các loại đất có thành phần cơ giới nặng, nơi có quá trình chuyển
hóa đạm xảy ra chậm và đất bạc màu, nghèo Ca. Tuy nhiên, trên đất có thành phần cơ
giới nhẹ cần có phương pháp bón hợp lý để tránh bị rửa trôi.

1.3 Nhóm phân đạm amôn nitrat
* Tính chất

Màu trắng
Công thức: NH
4
NO
3

Là muối kết tinh dạng hạt
Hòa tan nhanh và hoàn toàn trong nước
Dễ đóng cục
Phân trung tính sinh lý
31

Có nhiều loại amôn nitrat có tỷ lệ đạm khác nhau (loại có tỷ lệ đạm thấp – 22 % N; loại
có tỷ lệ trung bình – 26,0 – 27,5 % N và loại có tỷ lệ đạm cao: 33,0 – 34,5 % N)
Khối lượng phân tử: 80,04
Tỷ trọng ở 4
o
C: 1,526
Độ tan trong nước ở 20
o
C: 187 g/ 100 g nước
Nhiệt độ bắt đầu phân hủy: 185
o
C
Nhiệt độ gây nổ mạnh: 260
o
C

* Chuyển hóa trong đất
NH

4
NO
3
+ O
2
HNO
3

KĐ]
H+
+ NH
4
NO
3
KĐ]
NH4+
+ HNO
3


* Sử dụng
- Có thể sử dụng để bón lót hoặc bón thúc. Bón thúc cho cây trồng cạn hiệu quả
hơn là bón cho lúa. Nếu bón thúc cho lúa thì nên sử dụng vào giai đoạn thúc đòng
- Có thể sử dụng cho nhiều loại đất. Tuy nhiên, trên đất có thành phần cơ giới
nhẹ cần có phương pháp bón hợp lý để tránh bị rửa trôi.

1.4. Nhóm phân đạm amit
 Xyanamit canxi
* Tính chất
Màu xám đen hoặc trắng

Công thức: CaCN
2

Dạng bột
Không tan trong nước
Phân kiềm sinh lý
Chứa 20 – 21 % N và 20 - 28 % Ca.

* Chuyển hóa trong đất

2CaCN
2
+ 2H
2
O Ca(HCN
2
)
2
+ Ca(OH)
2

Đất hơi chua
2CaCN
2
+ 2H
2
O Ca(OH)
2
CN
2

+ 3H
2
(CN)
2

Đất hơi kiềm
6 (HCN
2
)
2
+ 2H
2
O (H
2
CN
2
)
2
+ Ca(OH)
2


32

3H
2
CN
2
+ H
2

O CO (NH
2
)
2


Chất trung gian của phản ứng thủy phân xyanamit canxi độc đối với cây nên khi bón
phải trộn đều với đất và bón trước khi gieo hoặc cấy từ 2 đến 3 tuần. Khí hậu khô, đất
có độ ẩm thấp hoặc kiềm khi bón loại phân này sẽ tạo thành a xit dixianic H
2
(CN)
2
gây độc
cho cây.

* Sử dụng
- Chỉ sử dụng chủ yếu để bón lót, tuy nhiên cần bón lót sớm. Không để phân
tiếp xúc trực tiếp với rễ non hoặc hạt giống
- Bón thúc thì cần phải trộn với đất hoặc phân hữu cơ hoai trước khi bón
- Rất thích hợp để bón cho đất chua, đất phèn, đất bạc màu
- Có thể sử dụng để diệt nấm bệnh (bệnh u rễ bắp cải), sâu (bọ hung, bổ củi),
tuyến trùng, ký sinh trùng gia súc

 Phân Ure
* Tính chất
Màu trắng
Công thức: CO (NH
2
)
2

Tinh thể tự nhiên: dạng hình trụ hoặc hình kim. Phân thương mại có dạng hạt trứng cá
Khối lượng phân tử: 60,66
Tỷ trọng khối: 650 kg/1m
3

Độ tan trong nước ở 20
o
C: 108 g/ 100 g nước
Ure nguyên chất thì không có mùi, nhưng khi chảy nước có mùi khai do bị phân hủy
thành NH
3
. Đốt nóng Ure tới 140 – 170
o
C, ure chuyển thành biure (NH
2
)
2
NH(CO)
2
có
hại đối với cây trồng (gây nên bệnh vàng lá và vàng đỉnh sinh trưởng ở cây có múi, cây
cà phê và dứa). Hàm lượng biure cho phép trong phân ure phải < 3 %, được sử dụng
phân qua lá phải < 0,25 %

* Chuyển hóa trong đất
Độ ẩm
CO(NH
2
)

2
(NH
4
)
2
CO
3

Ureaza
Quá trình chuyển hóa Ure thành (NH
4
)
2
CO
3
phụ thuộc vào ẩm độ đất, hàm lượng chất
hữu cơ trong đất. Quá trình thủy phân Ure xảy ra nhanh chóng khi nhiệt độ và ẩm độ
trong đất cao, đất giàu chất hữu cơ.
33


(NH
4
)
2
CO
3
+ O
2
HNO

3

(NH
4
)
2
CO
3
+ H
2
O NH
4
HCO
3
+ NH
4
(OH)
KĐ]
H+
+ (NH
4
)
2
CO
3
KĐ]
NH4+
+ H
2
CO

3


* Sử dụng
- Có thể bón lót hoặc bón thúc
- Có thể bón tốt trên hầu hết các loại đất, đặc biệt là trên đất bạc màu, chua, rửa
trôi Ca và Mg mạnh. Hạn chế sử dụng phân ure trên đất mặn kiềm.
- Khi bón ure cho các cây trồng cạn phải bón vùi sâu vào đất để tránh bị mất
đạm do bay hơi đạm ở dạng NH
4

- Biure trong phân ure có thể gây độc cho cây do hợp chất này có thể ức chế hô
hấp và quang hợp của cây, hạn chế sự nảy mầm của hạt. Do đó, hàm lượng biure cho
phép trong phân ure phải < 2 %. Nếu được sử dụng để phun qua lá phải < 0,25 %.

1.5. Các loại phân đạm hiệu quả chậm
Phân đạm hiệu quả chậm là các loại phân đạm bón vào đất không hòa tan ngay
mà đạm được giải phóng dần thông qua hoạt động của vi sinh vật và cung cấp đạm
cho cây. Ưu điểm của các loại phân này là giảm sự mất đạm, hiệu quả sử dụng cao.
Tuy nhiên, hạn chế là giá thành cao nên chưa được sử dụng rộng rãi. Loại phân này
thường được ưu tiên để bón cho các loại cây có giá trị thương phẩm cao.
 Ureafocmaldehyt.
Phân được tạo thành bằng cách tác động ure với focmaldehyt. Sản phẩm được
tạo thành có độ hòa tan rất khác nhau tùy thuộc vào tỷ lệ U/F trong sản phẩm.
Khi bón vào đất, Ureafocmaldehyt sẽ bị thủy phân và giải phopngs đạm ở dạng
NH
3
, sau đó sẽ được nitrat hóa trong điều kiện thích hợp.
Tốc độ khoáng hóa phụ thuộc vào tỷ lệ U/F.
Nếu U/F = 2,01, tốc độ khoáng hóa sẽ bằng tốc độ khoáng hóa (NH

4
)
2
SO
4
.
Nếu tỷ lệ U/F giảm thì tốc độ nitrat hóa cũng chậm dần. Khi tỷ lệ U/F = 1,03 thì
quá trình nitrat hóa bị ức chế.
Tốc độ nitrat hóa của loại phân này phụ thuộc vào chỉ số hoạt động.
Chỉ số hoạt động của ureafocmaldehyt được tính theo công thức sau đây:
% CWIN - % HWIN
AI = x 100
% CWIN
Trong đó:
34

CWIN : tỷ lệ đạm không tan trong nước lạnh 25
o
C
HWIN: tỷ lệ đạm không tan trong nước nóng 98
o
C – 100
o
C
AI càng cao, phân càng dễ được nitrat hóa
Nguồn đạm dễ tiêu hiệu quả chậm được biểu thị bằng tỷ lệ đạm không tan trong
nước lạnh (CWIN). Tỷ lệ đạm trong phân ureafocmaldehyt phổ biến trên thị trường Mỹ
là 38 % và tỷ lệ CWIN là 28 %.
 Phôtphat amôn kim loại
Phổ biến nhất trong nhóm phân này là magiê amôn phôtphat - MgNH

4
PO
4
.H
2
O
có chứa khoảng 8,96 % N.
Phân ít tan trong nước, khi bón vào đất giải phóng đạm rất chậm.
* Oxamit
Công thức: COOC(NH
2
)
2

Hàm lượng đạm : 31,8 %
Khi bón vào đất, oxamit bị thủy phân như sau:
NH
2
COOCNH
2
+ H
2
O = NH
2
CO.COOH + NH
4
OH
Axit oxamic
NH
2

CO.COOH + H
2
O = (COOH)
2
+ NH
4
OH
Tốc độ thủy phân phụ thuộc vào kích thước hạt.

2. Biện pháp sử dụng hiệu quả các dạng phân đạm
2.1. Căn cứ vào đặc điểm sinh lý của cây trồng và năng suất cần đạt được
 Nhu cầu đạm của cây trồng: Các loại cây trồng khác nhau có nhu cầu đạm khác
nhau. Ví dụ: để đạt năng suất 50 tạ/ha, cây lúa cần được cung cấp khoảng 100 kg N.
Cây cà chua với năng suất 300 tạ/ha cần bón khoảng 90 kgN
 Đặc điểm thu hút đạm của cây
 Năng suất cần đạt được

2.2. Căn cứ vào tính chất đất đai
 Hàm lượng và chất lượng (tỷ lệ C/N) của chất hữu cơ trong đất
 Hàm lượng đạm thủy phân trong đất
 Thành phần cơ giới
 Độ thoáng khí
 Phản ứng của dung dịch đất

2.3. Căn cứ vào điều kiện thời tiết khí hậu và mùa vụ
 Lượng mưa
35

 Cường độ chiếu sáng

2.4. Căn cứ vào tính chất của dạng phân đạm
 Khả năng hòa tan
 Khả năng bị hấp phụ trên keo đất
 Khả năng gây chua khi bón vào đất

2.5. Căn cứ vào hệ thống cânh tác và cây trồng trước
 Trồng thuần, luân canh, xen canh ?
 Nhu cầu sử dụng đạm và khả năng hút đạm của cây trồng trước

2.6. Khả năng bón phối hợp với các loại phân khác