CHẾ TẠO VÀ NGHIÊN CỨU ĐỘNG HỌC QUÁ TRÌNH NHẢ CHẤT DINH DƯỠNG CỦA MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN NHẢ CHẬM

MỞ ĐẦU
Sự bùng nổ dân số hiện nay đã dẫn đến những vấn đề bức xúc về lương thực
thực phẩm. Sản xuất nông nghiệp từ chỗ dựa vào đất, phân chuồng, phân lá và các sản
phẩm sinh vật khác..., hiện nay phải dựa vào phân bón hóa học. Theo Tổ chức lương
thực và nông nghiệp liên hợp quốc (FAO) phân bón làm tăng năng suất cây trồng từ
35-45%, cho nên việc sử dụng phân bón trên thế giới cũng như ở Việt Nam là một tất
yếu [7].
Hiện nay, hiệu quả sử dụng phân bón ở Việt Nam và các nước trên thế giới là
rất thấp. Ở Việt Nam hiệu quả sử dụng phân urê đạt 30%-50%, phân lân 40%-45%,
kali 40%-50%, phần còn lại bị mất mát do nhiều nguyên nhân như do sự bay hơi của
amoniac, quá trình rửa trôi, xói mòn v.v... Điều này làm tăng chi phí, giảm hiệu quả
kinh tế và gây ô nhiễm cho môi trường, đất, nước và không khí [7]. Vì vậy, việc
nghiên cứu chế tạo ra các loại phân bón vừa cung cấp đủ dinh dưỡng cho cây trồng
trong một thời gian dài, chống bị rửa trôi, vừa thân thiện với môi trường đang là mối
quan tâm đặc biệt của các nhà khoa học [121].
Để nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón, hiệu quả kinh tế và hạn chế ô nhiễm
môi trường, góp phần phát triển nền nông nghiệp xanh, sạch và bền vững, trong những
năm gần đây trên thế giới cũng như ở Việt Nam có xu hướng áp dụng công nghệ mới
vào lĩnh vực sản xuất phân bón. Một trong những hướng quan trọng nhất, có nhiều
triển vọng là nghiên cứu và phát triển kỹ thuật nhả chậm. Kỹ thuật này tạo ra các loại
phân bón có khả năng tăng cường sự phát triển của cây khi các chất dinh dưỡng được
đưa vào nền polyme hoặc bọc trong vỏ polyme. Chất dinh dưỡng được nhả dần cho
cây hấp thụ, do đó tránh được hiện tượng rửa trôi phân bón, tiết kiệm sức lao động và
chi phí sản xuất cũng như giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường. Các polyme được
sử dụng có khả năng phân hủy sinh học và thân thiện với môi trường, không ảnh
hưởng xấu đến chất lượng đất, chất lượng nông sản [121].
Việt Nam là nước nông nghiệp, do đó nhu cầu sử dụng phân bón trong sản xuất
nông nghiệp hàng năm là rất lớn đặc biệt là phân bón nhả chậm. Tuy nhiên, việc
nghiên cứu về phân bón nhả chậm hiện nay ở Việt Nam còn rất mới, hơn nữa việc sử
dụng phân bón nhả chậm trong sản xuất nông nghiệp còn rất hạn chế do giá thành của
1

phân bón nhả chậm nhập khẩu còn cao, gây chi phí lớn trong sản xuất. Vì vậy, luận
án“ Chế tạo và nghiên cứu động học quá trình nhả chất dinh dưỡng của một số loại
phân bón nhả chậm” và ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam là vấn đề
cấp bách, giải quyết những bức xúc trong sản xuất thực tế đặt ra.
 Mục tiêu của luận án:
- Chế tạo một số loại phân bón nhả chậm với vỏ bọc polyurethan và nghiên cứu
động học quá trình nhả chất dinh dưỡng một số loại phân bón nhả chậm
- Ứng dụng phân bón nhả chậm cho một số cây trồng (cây bí xanh, cây chè)
 Nội dung luận án:
- Nghiên cứu chế tạo một số loại phân bón nhả chậm (Ure, NPK) với vỏ bọc
polyurethan.
- Xây dựng mô hình động học quá trình nhả chậm phân bón.
- Nghiên cứu ứng dụng thử nghiệm phân bón nhả chậm cho một số cây trồng
(cây bí xanh, cây chè).

2


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Vai trò của phân bón đối với sản xuất lương thực, tác động của việc sử dụng
phân bón tới môi trường, sinh thái và sức khoẻ.
1.1.1. Vai trò của phân bón đối với sản xuất lương thực.
Phân bón là các chất hữu cơ hoặc vô cơ chứa các nguyên tố dinh dưỡng cần
thiết cho cây trồng nhằm giúp chúng sinh trưởng, phát triển tốt và cho năng suất cao,
được bón vào đất hay hòa vào nước phun, xử lí hạt giống, rễ và cây con [7].
Hiện nay các nhà khoa học đã xác định được 92 nguyên tố hóa học có trong
cây, trong đó có 13 nguyên tố được coi là thiết yếu, cần được cung cấp qua phân bón.
Dựa vào lượng chất cây cần sử dụng, người ta chia các chất dinh dưỡng thiết yếu

thành 3 nhóm là các chất đa lượng, chất trung lượng và chất vi lượng:
- Nhóm dinh dưỡng đa lượng (NPK): là những chất cây cần với số lượng nhiều
gồm 3 chất là N (đạm), P (lân) và K (kali).
- Nhóm dinh dưỡng trung lượng (Ca; Mg; S): là những chất cây cần với số
lượng trung bình, gồm 3 chất là Canxi (Ca), Magie (Mg), Silic (Si)
- Nhóm dinh dưỡng vi lượng (Fe; Zn ; Mn; Cu ; B ; Mo; Cl): là những chất cây
cần với lượng ít, gồm 7 chất là Sắt (Fe), Kẽm (Zn), Mangan (Mn), Đồng (Cu), Bo (B),
Molypden (Mo) và Clo (Cl).
Các chất dinh dưỡng thiết yếu được cây hút ở dạng ion hòa tan chủ yếu từ đất
và phân bón. Đối với cây trồng, nguồn dinh dưỡng cung cấp từ đất không đáng kể so
với yêu cầu của cây nên phải bổ sung qua phân bón [7].
Theo tổ chức lương thực và nông nghiệp liên hợp quốc (FAO) phân bón làm
tăng năng suất cây trồng từ 35-45% và đóng góp khoảng 30-35% tổng sản lượng cây
trồng. Cứ ba người sống trên hành tinh này thì có một người sống nhờ tăng năng suất
cây trồng [7].
Ngành công nghiệp sản xuất phân bón ra đời vào cuối thế kỷ 18, nhưng chỉ phát
triển mạnh vào những năm 60 của thế kỷ 20. Trong giai đoạn từ 1961 đến 2011, khi
dân số tăng từ 3 tỷ người lên gần 7 tỷ người thì sản lượng ngũ cốc tăng từ 0,9 tỷ tấn
lên trên 2,5 tỷ tấn và sản lượng tiêu thụ phân bón cũng tăng từ 30 triệu tấn dinh dưỡng
N-P2O5-K2O lên 176 triệu tấn. Qua đó cho thấy, sự gia tăng dân số và sản lượng ngũ

3


cốc là tương đương nhau trong khi sản lượng tiêu thụ phân bón có tỷ lệ tăng gấp đôi so
với dân số và sản lượng ngũ cốc [18].
Dự báo đến năm 2020, hơn 70% sản lượng ngũ cốc sẽ phải phụ thuộc vào phân
bón. Nhu cầu các chất dinh dưỡng tăng liên tục với tốc độ tăng trưởng dân số, đặc biệt
là ở các nước đang phát triển [36]. Với diện tích đất trồng trọt 1,6 tỷ ha, và chỉ có thể
bổ sung thêm 70 triệu ha vào năm 2050 để sản xuất lương thực cho dân số có thể đạt

13,4 tỷ người vào năm 2050 thì đòi hỏi một lượng dinh dưỡng rất lớn từ phân bón và
phân bón tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc bảo đảm an ninh lương thực thế
giới [18].
Đối với Việt Nam, trên 30 năm qua, phân bón đã góp phần quan trọng trong sự
phát triển của ngành nông nghiệp Việt Nam. Từ một nước thiếu lương thực, nước ta đã
trở thành cường quốc xuất khẩu gạo và các nông sản khác như cà phê, hồ tiêu,
chè...[3].
1.1.2. Tác động của việc sử dụng phân bón tới môi trường, sinh thái và sức khoẻ
Dân số thế giới và nhu cầu về lương thực, thực phẩm của con người ngày càng
tăng dẫn đến việc sử dụng phân bón hóa học ngày càng lớn. Tuy nhiên, hiệu quả sử
dụng phân bón của cây trồng hiện nay là rất thấp. Trung bình có khoảng 50-60% phân
đạm, lân, kali khi bón vào đất sẽ không được cây trồng sử dụng mà thải ra ngoài môi
trường. Điều này làm tăng chi phí, giảm hiệu quả kinh tế và gây hiệu ứng nhà kính, ô
nhiễm môi trường đất, nước và không khí [21],[121].
Sự ảnh hưởng của việc thất thoát phân bón đối với môi trường đã được nhiều
nhà khoa học chỉ ra từ lâu. Trong số phân bón chưa được cây trồng sử dụng, một phần
còn lại ở trong đất, một phần bị rửa trôi theo nước mặt do mưa, theo các công trình
thuỷ lợi ra các ao, hồ, sông suối gây ô nhiễm nguồn nước mặt. Một phần bị rửa trôi
theo chiều dọc xuống tầng nước ngầm và một phần bị bay hơi do tác động của nhiệt độ
hay quá trình phản nitrat hoá gây ô nhiễm không khí. Sự thất thoát nitơ ra ngoài không
khí là nguyên nhân chính làm giàu lượng nitơ trong bầu khí quyển. Tại nhiều khu vực
trên thế giới, nitơ và cả photpho xảy ra tình trạng tích tụ thành một lượng quá lớn cho
phép gây ảnh hưởng lớn tới môi trường, sức khỏe và hệ sinh thái [36].
Khi lượng phân bón dư thừa đi vào nguồn nước mặt đã làm tăng nồng độ chất
dinh dưỡng trong nước và gây ra hiện tượng phú dưỡng và tảo nở hoa gây hại. Mặt

4


khác, khi tảo và thực vật bậc thấp bị chết, xác của chúng bị phân hủy yếm khí, tạo nên

các chất độc hại, có mùi hôi, gây ô nhiễm nguồn nước [84].
Ở hầu hết các vùng canh tác, nitơ bị oxy hóa tạo thành nitrat dưới tác dụng của
vi khuẩn hoạt động có thể bị thấm hoặc bị tách khỏi rễ đi vào nước ngầm, nước mặt.
Nồng độ nitrat trong nước cao (do phân đạm chứa nitrat) làm ảnh hưởng đến sức khỏe
con người, động vật. Trong đường ruột, các nitrat bị khử thành nitrit, các nitrit được
tạo ra được hấp thụ vào máu kết hợp với hemoglobin làm khả năng chuyên chở oxy
của máu bị giảm. Nitrit còn là nguyên nhân gây ung thư dạ dày và nhiều căn bệnh
khác như bướu cổ, dị tật bẩm sinh, bệnh tim mạch [36].
Trong quá trình sử dụng phân bón nitơ, sự bay hơi của amoniac là tương đối
lớn, đặc biệt là khi sử dụng chúng trong môi trường đất có tính kiềm. Sự giải phóng
amoniac khi sử dụng phân bón có thể dẫn tới quá trình tích tụ chúng trong hệ sinh thái,
là nguyên nhân gây ra sự phá hủy hệ thực vật. Một lượng NH3 có thể bị oxi hóa và
được chuyển hóa thành axit, kết hợp với axit sunfuric (từ nguồn khí thải công nghiệp)
tạo thành mưa axit. Mưa axit là nguyên nhân phá hủy mùa màng hoặc axit hóa các hồ
chứa nước, gây ra tình trạng ngộ độc nhôm trong cá và thực vật [36].
Hiện nay, sự biến đổi khí hậu, thời tiết khắc nhiệt cũng là nguyên nhân chủ yếu
gây thất thoát phân bón. Ngoài việc phân bón bị mất mát do nước mưa dư chảy tràn thì
hiện tượng lũ lụt, làm xói mòn đất, phá vỡ cấu trúc của đất làm tăng nhanh lượng phân
bón bị rửa trôi. Sự nóng dần lên của trái đất đã làm tăng tốc độ hoà tan của phân bón
trong nước, tăng sự bay hơi amoniac [36].
Một số nguồn nguyên liệu sản xuất phân hoá học chứa các loại kim loại nặng,
các kim loại này được cây trồng hấp thụ và tích lũy trong sản phẩm. Người và gia súc
dùng sản phẩm chứa các kim loại này lâu ngày sẽ bị nhiễm độc, ảnh hưởng trực tiếp
đến sức khoẻ. Ví dụ: các nguyên tố như Cd, Cr, Pb, Ur hay Ra có chứa trong phân lân
có thể tích tụ trong đất trong thời gian dài và gây hậu quả nghiêm trọng [36].
Trong sản xuất nông nghiệp, ở các nước đang phát triển nông dân thường lạm
dụng phân bón, có nơi người nông dân bón phân gấp 2-3 lần so với nhu cầu đã làm
thất thoát lượng lớn phân bón, gây mất cân bằng sinh thái, ô nhiễm môi trường, đặc
biệt là nguồn nước ngầm, gây mưa axit, góp phần làm tăng hiệu ứng nhà kính, làm
giảm độ phì nhiêu đất, tích luỹ dư lượng trong nông sản [7].

5


Việc thất thoát phân bón vào môi trường đất đã ảnh hưởng đến các tính chất lí
hoá học và sinh học của đất, phá vỡ cấu trúc của đất, giảm tỉ lệ thông khí trong đất. Ví
dụ khi thất thoát (NH4)2SO4 sẽ làm dư thừa ion SO42- làm đất bị chua, pH của đất giảm,
một số vi sinh vật bị chết, tăng hàm lượng các ion kim loại hoà tan của Al, Mn, Fe...
gây ô nhiễm đất và độc hại với cây trồng. Khi phân bón vi lượng thất thoát sẽ làm tăng
hàm lượng kim loại nặng như Cu, Zn, Mn...trong đất làm cho thực vật sinh trưởng trên
đất bị ô nhiễm kim loại nặng sẽ tích lũy kim loại nặng trong cơ thể và theo chuỗi thức
ăn đi vào cơ thểcon người và động vật. Ngoài ra, khi sử dụng phân bón không đúng sẽ
làm tăng dịch bệnh, dẫn tới phải sử dụng nhiều thuốc bảo vệ thực vật gây ô nhiễm môi
trường [36].
Theo FAV, nhu cầu phân bón hóa học cho sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam
năm 2014 khoảng 11 triệu tấn phân bón các loại, nếu hiệu suất sử dụng các loại phân
bón trung bình khoảng 45-50%, thì mỗi năm ngành nông nghiệp đã lãng phí khoảng
40-44 nghìn tỷ đồng. Việc thất thoát phân bón là nguyên nhân chính làm tăng chi phí
đầu vào cho sản xuất nông nghiệp. Ở Việt nam, ước tính chi phí cho phân bón và
thuốc bảo vệ thực vật chiếm khoảng 50% giá thành sản xuất lúa hiện nay [5],[21].
1.2. Giới thiệu chung về phân bón nhả chậm
1.2.1. Khái niệm, phân loại và những ưu điểm của phân bón nhả chậm
1.2.1.1. Khái niệm về phân bón nhả chậm
Ngành công nghiệp phân bón luôn phải đối mặt với những tồn tại khó tháo gỡ,
đó là vấn đề cải thiện hiệu quả sử dụng phân bón. Bởi vậy, việc rất cần thiết là phát
triển một loại phân bón mới. Bằng sự nỗ lực không ngừng, các nhà khoa học đã chế
tạo thành công loại phân bón mới, đáp ứng được những yêu cầu đặt ra, đó chính là
phân bón nhả chậm (Slow Release Fertilizer -SRFs) và phân bón nhả có kiểm soát
(Controlled Release Fertilizer-CRFs) [121].
Phân bón nhả chậm và nhả có kiểm soát là các loại phân bón có chứa dinh dưỡng

cho cây ở một dạng hoặc là a) làm chậm tính có sẵn cho cây hấp thu và sử dụng sau khi
đưa vào, hoặc là b) dạng có sẵn cho cây trong thời gian dài hơn rất nhiều so với “phân
bón có sẵn dinh dưỡng” như amoni nitrat hay ure, amoni photphat, kali clorua. Không
có sự khác biệt chính thức nào giữa phân bón nhả chậm và nhả có kiểm soát nên thường
được gọi chung là phân nhả chậm. Tuy nhiên, các sản phẩm N bị phân hủy bởi vi khuẩn

6


như UF (Ure-Formaldehit), trong thương mại thường được gọi là phân nhả chậm và các
sản phẩm dạng viên hoặc bọc được gọi là phân bón nhả có kiểm soát.
Ủy ban Chuẩn hóa Châu Âu đã đưa ra một số đề xuất về phân bón nhả chậm
trong đất như sau:một loại phân được mô tả là phân nhả chậm nếu chất dinh dưỡng
hoặc các chất dinh dưỡng được xem là nhả chậm, dưới những điều kiện nhất định như
ở nhiệt độ 250C, phải đáp ứng một trong ba tiêu chuẩn sau:
+ Nhả không quá 15% trong 24h.
+ Nhả không quá 75% trong 28 ngày.
+ Nhả ít nhất 75% trong khoảng thời gian đã định [121].
1.2.1.2. Phân loại phân bón nhả chậm
Phân nhả chậm được phân loại theo nhiều cách khác nhau theo các tiêu chí
khác nhau.
*Dựa vào các đặc điểm về cấu trúc hóa học, về tính chất vật lí như: độ chậm tan,
khả năng nhả các chất dinh dưỡng, phân nhả chậm được chia thành hai loại: là phân
không bọc (SRF) và phân có vỏ bọc (CRF).
- Phân không bọc nhả chậm (SRFs): là phân bón trong đó bằng cách thuỷ phân
hoặc phân huỷ sinh học hoặc bằng sự tan hạn chế, các chất dinh dưỡng được nhả dần
trong thời gian dài hơn so với phân bón hoà tan trong nước thông thường như amoni
sunfat, amoni nitrat và ure [66].
- Phân bọc nhả chậm (CRFs): là phân bón trong đó chất dinh dưỡng được kiểm
soát, đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng trong một thời gian ở nhiệt độ xác định [66].

Tuy nhiên, Trenkel [121] và Shaviv [36] đã xác định sự khác biệt giữa hai loại
phân này. Trong trường hợp của SRF, mô hình nhả chất dinh dưỡng gần như là không
thể đoán trước, có thể thay đổi theo điều kiện khí hậu, loại đất. Ngược lại với CRFs,
mô hình nhả chất dinh dưỡng, số lượng và thời gian nhả chất dinh dưỡng có thể dự
đoán được và trong giới hạn nhất định.
* Theo Trenkel [121] và Shaviv [36] phân bón nhả chậm có thể được phân
thành 3 loại sau:
- Các hợp chất hữu cơ có độ hoà tan thấp
Các hợp chất này thường là các sản phẩm ngưng tụ từ ure. Các hợp chất này
được chia nhỏ thành các chất phân huỷ sinh học như urea-formaldehyde (UF),
isobutylidene diurea (IBDU) hoặc ure acetaldehyde/cyclo diurea (CDU). Cơ chế nhả
7


chậm của phân không bọc dựa trên sự thủy phân từ từ trong nước và tác động của các
vi khuẩn trong đất.
-Phân bón bọc (kiểm soát việc nhả dinh dưỡng bằng lớp phủ)
Nhóm này gồm những phân bón mà tính tan của nó được điều khiển bởi tính
chất vật lí. Các loại phân bón có lõi hoặc hạt được phủ bằng vật liệu polyme hay như
là một chất nền làm giảm khả năng nhả chất dinh dưỡng. Các loại phân bón phủ được
chia thành phân phủ bằng vật liệu polyme hữu cơ hoặc nhựa nhiệt dẻo và phân bón
bọc bằng vật liệu vô cơ như lưu huỳnh hoặc chất khoáng ít tan. Các vật liệu polyme
hữu cơ bọc có thể là polyme kị nước như polyolefin, cao su...hoặc polyme ưa nước
trong tự nhiên như ’’hydrogel’’làm chậm quá trình hoà tan phân bón do khả năng giữ
nước cao. Các loại ’’hydrogel’’ trên ít phổ biến hơn so với các loại phân bón phủ và
vẫn đang được phát triển.
-Các hợp chất vô cơ có độ hòa tan thấp
Các hợp chất vô cơ có độ hoà tan thấp như muối amoni photphat của kim loại
có công thức tổng quát là MeNH4PO4 xH2O (với Me là Mg, Fe, Zn, Mg hay K), ví dụ
KNH4PO4 và MgNH4PO4.

1.2.1.3. Ưu điểm của phân bón nhả chậm
- Giảm tối thiểu sự mất mát phân bón do xói mòn đất, sự bay hơi hay do kết
dính chặt vào đất và nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón. Việc sử dụng phân bón nhả
chậm có thể giảm từ 20-30% (hoặc lớn hơn) lượng phân bón so với phân bón thông
thường mà vẫn cho năng suất như nhau. Các chất dinh dưỡng được cung cấp suốt vòng
đời phát triển của cây, theo từng giai đoạn phát triển của cây, nhu cầu dinh dưỡng ở
từng thời điểm được cung cấp đúng lúc, đúng liều và đúng cách. Đồng thời giúp rễ cây
phát triển tốt và sâu, góp phần tăng sức đề kháng của cây [121].
- Phân bón nhả chậm giúp cải thiện sự hấp thu các chất dinh dưỡng của thực vật
thông qua việc nhả chất dinh dưỡng đầy đủ theo thời gian, làm giảm đáng kể lượng
hao hụt chất dinh dưỡng, đặc biệt là mất nitơ, nitrat qua việc rửa trôi NO3- và bay hơi
của NH3. Góp phần làm giảm thiểu các loại khí gây hiệu ứng nhà kính như N2O và
nguy cơ ô nhiễm mạch nước ngầm, không khí [121].

8


- Phân bón nhả chậm làm giảm độc tính đối với cây trồng (đặc biệt là cây trồng
từ hạt) và hàm lượng muối của chất nền, bắt nguồn từ nồng độ ion cao trong đất, do
quá trình hòa tan nhanh của phân bón truyền thống, vì thế góp phần cải thiện tính an
toàn trong nông nghiệp. Không gây chết cây do sốc dinh dưỡng khi mới bón, không
gây thoái hoá và làm chết các vi sinh vật đất, giảm thiểu rủi ro mà phân bón gây ra đối
với cây trồng và môi trường như cháy lá, ô nhiễm nguồn nước và hiện tượng phú
dưỡng. Ngoài ra phân bón nhả chậm còn cải thiện chất lượng đất, tăng tỉ lệ nảy mầm
cây [40].
- Giảm số lần bón phân trong một vụ, chỉ cần bón 1 lần duy nhất cho cả vụ nên
tiết kiệm thời gian, công lao động và kinh tế cũng như chi phí trong sản xuất, giảm bớt
sự tác động cơ học đến đất do sử dụng nhân công hoặc máy móc mỗi lần bón phân gây
nén chặt đất [71],[121].

Hình 1.1. So sánh giữa bón phân thông thường (3 lần bón) với bón phân nhả chậm
(chỉ 1 lần bón) [4]
- Việc sử dụng phân bón nhả chậm đóng góp vào chương trình quản lí phân bón
tiên tiến và sáng tạo, hệ thống canh tác công nghệ cao. Việc dự đoán tốt việc nhả chất
dinh dưỡng lâu dài của một số loại phân nhả chậm cho phép phát triển các phần mềm
bón phân sử dụng trên các loại cây trồng khác nhau, vùng đất khác nhau. Trong sản
xuất rau chuyên canh, phân bón nhả chậm được sử dụng một lần cho nhiều loại cây
trồng, ví dụ rau diếp, cải thảo, đậu tằm, bông cải xanh...giúp nâng cao chất lượng và an
toàn của rau quả và nông sản [121].
- Giảm độ pH trong đất có môi trường kiềm. Sử dụng phân bón ure bọc lưu
huỳnh làm tăng độ axit vì cả lưu huỳnh và ure đều góp phần làm đất chua (pH đất

9


giảm). Tuy nhiên, quá trình axit hóa có thể có lợi cho sự hấp thu phốt pho và sắt (Fe).
Ngoài ra, lưu huỳnh là chất dinh dưỡng cần thiết cho tất cả các loại cây trồng [121].
1.2.2. Công nghệ phân bón nhả chậm
1.2.2.1. Phân không bọc nhả chậm
Phân không bọc nhả chậm thường là các loại phân chứa ure. Loại phân này là
sản phẩm ngưng tụ trong điều kiện thích hợp của ure với các chất hữu cơ như
formaldehit (phân ure-formaldehit: UF), isobutyraldehit (phân ure-isobutyraldehit:
IBDU), crotonaldehit (Ure-crotonaldehit: CDU). Cơ chế nhả chậm của phân không
bọc dựa trên sự thủy phân từ từ trong nước và tác động của các vi khuẩn trong đất.
Tốc độ nhả chậm phân bón được kéo dài nhờ kiểm soát chiều dài mạch ngưng
tụ, kích thước hạt phân bón, lượng nước sẵn có...Các yếu tố môi trường ảnh hưởng tới
hoạt tính vi khuẩn (như nhiệt độ, độ ẩm, pH, độ thông thoáng khí của đất...) cũng có
ảnh hưởng đến tốc độ nhả phân bón. Trong số các loại phân không bọc nhả chậm được
sản xuất thì phân nhả chậm trên cơ sở UF đóng góp thị phần lớn nhất trên thế giới còn
phân IBDU và CDU có mức độ sử dụng thấp hơn do giá thành của chúng cao hơn so

với phân UF.
Ngoài ra các loại phân không bọc còn được tạo ra bằng nhiều cách khác như
trộn các chất dinh dưỡng với vật liệu nền hay tạo hợp chất ít tan, sử dụng các vật liệu
có khả năng lưu giữ chất dinh dưỡng nhằm hạn chế khả năng nhả dinh dưỡng của phân
bón... Đã có nhiều vật liệu khác nhau được sử dụng làm chất nền như: cao su, vật liệu
kết dính, polyme, zeolit, zeolit biến tính, khoáng sét...[36],[57],[86],[102].
* Phân ure-formaldehit (UF) -38%N
Ure-formaldehit được tạo thành nhờ phản ứng của formaldehit với ure dư trong
các điều kiện được kiểm soát (pH, nhiệt độ, phần mol, thời gian phản ứng…), kết quả
là thu được hỗn hợp metylen ure với chiều dài mạch khác nhau.
Nói chung phân ure-formaldehit có tốc độ giải phóng nitơ chậm và phù hợp với
hầu hết các loại cây trồng. Do độ tan thấp nên chúng sẽ không làm cháy thảm thực vật
cũng như không gây cản trở quá trình nảy mầm. Do có hiệu quả hơn ở nhiệt độ cao
nên chúng được sử dụng phổ biến hơn tại các vùng có khí hậu ấm áp [36],[121].
* Phân ure-isobutyraldehit/isobutylidene diurea (IBDU) – 32% N

10


Ure-isobutyraldehit là một sản phẩm ngưng tụ từ phản ứng của isobutyraldehit
(dạng lỏng) với ure. Sản phẩm của phản ứng ngưng tụ của ure với isobutyraldehit là
các oligome đơn. Để thu được tỷ lệ IBDU tối ưu thì điều quan trọng là phải dừng phản
ứng bằng cách trung hòa tại điểm mà hầu hết sản phẩm là IBDU.
Hàm lượng nitơ theo l thuyết của loại phân này là 32,18%, trong khi lượng
nitơ cần thiết tối thiểu được xác định là 30%. Cơ chế nhả chậm của loại phân này dựa
trên sự thủy phân từ từ của IBDU tan chậm trong nước và tạo thành ure, nó được
chuyển thành ion amoni và sau đó là nitrat nhờ vi khuẩn trong đất. Tốc độ giải phóng
nitơ là một hàm của kích thước hạt, độ ẩm, nhiệt độ và pH.
IBDU là một tinh thể rắn màu trắng, chứa từ 30% N đến 90% N dưới dạng tan
được trong nước. Mức độ tan trong nước của IBDU bị ảnh hưởng bởi kích thước viên

và lượng nước có sẵn. Vì sự giải phóng đạm của IBDU không lệ thuộc vào vi sinh vật
nên nó xảy ra đều đặn tại nhiệt độ tương đối thấp. Do vậy, đây là một sản phẩm được
ưa chuộng để bón cho cây trồng trong mùa lạnh [36],[121].
* Phân Ure-crotonaldehit/Crotonylidene diurea (CDU) - 32,5% N
Ure-crotonaldehit là sản phẩm ngưng tụ của phản ứng giữa ure với andehit
axetic có xúc tác axit. Khi hòa tan vào nước, nó sẽ phân rã từ từ thành ure và
crotonaldehit. Như trường hợp IBUD, với CDU thì kích thước hạt cũng ảnh hưởng lớn
đến tốc độ nhả nitơ (thường nhả rất chậm với hạt có kích thước lớn).
CDU bị phân rã bởi cả con đường thủy phân và vi khuẩn trong đất. Nhiệt độ, độ
ẩm, những hoạt động sinh học có ảnh hưởng lớn đến tốc độ nhả nitơ. Mặc dù vậy,
trong đất có môi trường axit, CDU phân hủy chậm hơn so với IBDU. Các quá trình
nông hóa của CDU trong đất là tương tự như IBDU. Tại Nhật Bản và Châu Âu, CDU
được sử dụng chủ yếu trong nông nghiệp đặc biệt [36],[121].
* Ure-Triazon
Ure-Triazon là sản phẩm của phản ứng của ure amoniac-formaldehit. Thành
phần chính trong phân bón này là triazon, đây là chất có vòng sáu cạnh với 6 nguyên
tử, ba trong số đó là nguyên tử N. Loại phân này chứa khoảng 28% N và được giới
thiệu là loại phân bón lỏng dùng chủ yếu cho cỏ [36].
*Phân trên cơ sở chất nền

11


Loại phân nhả chậm này thường là viên nén hay dạng bánh, trong đó các chất
dinh dưỡng thường được trộn với chất kết dính hay sử dụng các vật liệu có khả năng
lưu giữ và giải phóng chậm chất dinh dưỡng. Trong nhiều trường hợp, UF hoặc IBDU
được thêm vào hỗn hợp. Bản chất của các sản phẩm này, trong nhiều trường hợp tương
tự SRF khác, khả năng nhả của nó chủ yếu dựa trên bề mặt với tỉ lệ khối lượng các sản
phẩm (tức là kích thước lớn sẽ nhả chậm hơn). SRF dựa trên chất nền được sử dụng
trong thời gian hạn chế, chủ yếu cho vườn nhà [36].

Zeolit tự nhiên có nhiều tiềm năng làm phân bón nhả chậm, bởi chúng có khả
năng lưu giữ NH4NO3 và KNO3 khi các chất này được phủ lên tinh thể zeolit
[102],[117]. Nghiên cứu về khả năng nhả P và K từ hai loại phân bón zeolit và
KH2PO4 cho thấy phân bón từ zeolit vẫn nhả P sau hơn 70 ngày ngâm, trong khi P từ
KH2PO4 đã nhả hết sau 50 ngày. Ngoài ra khả năng hấp phụ và giải phóng lưu huỳnh
cũng đã được tìm thấy ở Nano-zeolit có bổ sung nguồn lưu huỳnh. Loại phân bón nano
này có khả năng nhả các chất dinh dưỡng trong 1000-1200 giờ, trong khi thời gian nhả
của phân bón thông thường chỉ lên đến 300-350 giờ [113]. Để cải thiện hiệu quả sử
dụng N của phân đạm, zeolit tự nhiên mao quản (Z) và zeolit mao quản nano (NZ)
được sử dụng là chất nền trong quá trình điều chế phân bón. Phân bón ure thương mại
và các chất hấp phụ được trộn với tỷ lệ khối lượng từ 1: 1 đến 1:10. Các hỗn hợp với tỉ
lệ 1: 1 của zeolit tự nhiên: ure và NZ: ure có hàm lượng N tổng tương ứng là 18,5 và
28%, có khả năng nhả N tương ứng là 34 và 48 ngày trong đất, trong khi với ure thông
thường việc nhả N không quá 4 ngày ở điều kiện thường [38].
Một loại zeolit tự nhiên kiểu clinoptilolit trơ, không độc hại có cấu trúc lí tưởng
cho quá trình trao đổi và hấp phụ ion có thể được sử dụng như một chất nền cho phân
bón nhả chậm hay phụ gia cho thức ăn gia súc, cải thiện tính chất lí hóa của đất [99].
Khi biến tính zeolit bởi hexadecyltrimethylammonium tạo ra zeolit biến tính
(SMZ) có khả năng hấp thụ tốt anion (NO3-, PO43-) và giải phóng chậm các anion này
nên SMS có tiềm năng lớn để chế tạo phân bón nhả chậm, kiểm soát việc giải phóng
NO3-, PO43- và các anion khác. Kết quả cho thấy khả năng hấp phụ P của SMZ tăng
gấp 4,9 lần so với zeolit chưa biến tính (zeolit-A). P từ SMZ vẫn còn khả năng giải
phóng sau 1080 giờ ngâm, trong khi P từ KH2PO4 đã hết sau 264 giờ [41],[133].

12


Elaine I và cộng sự [57] đã để điều chế phân ure nhả chậm nanocomposit dựa
trên sự xen lớp của ure vào khoáng sét montmorillonit với các tỉ lệ khác nhau. Các vật
liệu được tổng hợp theo ba bước: trộn, đùn và sấy khô. Khoáng sét montmorillonit và

ure được cân riêng và trộn sẵn, sau đó bổ sung một lượng nước thích hợp ở 250C để
thu được hỗn hợp dẻo. Hỗn hợp được cho vào máy ép đùn trục vít để đùn thành viên
hình trụ có đường kính 3mm và dài 5 mm, sau đó sấy khô ở nhiệt độ phòng trong 48
giờ. Phân bón ure – nanocomposites đã được sản xuất thành công với hàm lượng ure
từ 50-80%. Kết quả phân tích cho thấy, ure nhả nhanh và hoàn tất trong thời gian <1
giờ, còn ure – nanocomposites với tỉ lệ khối lượng montmorillonit/ure là 1:1 nhả chậm
hơn, chỉ hoàn thành nhả sau 8-10 giờ ngâm trong nước ở nhiệt độ phòng.
Ni Xiaoyu, Wu Yuejin và cộng sự [100] đã giới thiệu một phương pháp mới sản
xuất ure nhả chậm (S-ure), khi sử dụng bentonit và một polymer hữu cơ (OP) để tạo
thành một cấu trúc mạng tinh thể ba chiều. Mẫu B-ure được chuẩn bị bằng cách trộn
bentonit (5%) với ure. Sử dụng một lượng OP (0,15%) để thay thế bentonit để được
sản phẩm (P-ure). Sản phẩm S-ure thu được bằng cách trộn OP với một tỷ lệ bentonit
(từ 1% đến 5%) và ure theo cùng một phương pháp. Các hỗn hợp B-ure, P-ure, S-ure
đều được cho vào khuôn hình trụ dài 100mm, với đường kính 10mm để tạo viên ở
nhiệt độ phòng, sau đó sấy khô ở 800C, trong thời gian 8 giờ trước khi sử dụng. Các
thử nghiệm nhả tĩnh trong 1 lít nước cho thấy 75% trong số 12gam mẫu S-ure nhả
trong khoảng 14 giờ, dài hơn nhiều so với ure thông thường (<0,5giờ). Quá trình
khuếch tán N được kiểm soát bởi cấu trúc mạng tinh thể, quá trình này có thể được
tăng cường bằng cách tăng lượng bentonit.
Một loại phân bón nhả chậm dựa trên sự tương tác của nano chitosan với phân
bón NPK đã được tổng hợp bởi E. Corradini [58]. Trong nghiên cứu này, các hạt nano
chitosan dùng để kết hợp với các loại phân bón NPK thu được bằng cách trùng hợp
axit metacrylic. Kết quả phân tích đã chỉ ra sự tồn tại các tương tác tĩnh điện giữa các
hạt nano chitosan với các yếu tố N, P và K.
Tro bay là vật liệu tiềm năng để sản xuất phân bón nhả chậm.Yoo JG và cộng
sự [130] sử dụng tro bay từ than thải sản xuất phân bón K nhả chậm và cải tạo đất. Tro
bay được phản ứng với KOH để tạo thuận lợi cho việc ngâm tẩm K cũng như tăng
cường lực liên kết. Các loại phân bón sản xuất từ tro bay có khả năng hấp thụ nước, đã
13

ức chế quá trình nhả K. Trong nghiên cứu của D.Kamalakar [56], tác giả đã sử dụng
tro bay làm nguyên liệu tổng hợp phân bón ZnSO4 nhả chậm, vôi được sử dụng làm
chất kết dính (vì nó có chi phí thấp và sẵn có). Phân bón được chế tạo bằng cách trộn
đều ZnSO4, tro bay và vôi, sau đó đúc thành viên hình cầu có đường kính 1cm đến
1,8cm. Tỷ lệ khối lượng ZnSO4 trong viên phân thay đổi từ 5, 10, và 15%. Khối lượng
chất kết dính thay đổi từ 3, 4 và 5%. Tỷ lệ khối lượng phân bón và tro bay là 92: 8,
86:14 và 80:20.
Solihin và cộng sự [115] đã tổng hợp chất phức hợp cao lanh-KH2PO4 và cao
lanh-NH4H2PO4 bằng cách trộn cơ hóa học (MC) ứng dụng làm phân bón nhả chậm.
Hỗn hợp cao lanh-KH2PO4 và cao lanh-NH4H2PO4 đã được chuẩn bị với khối lượng
cao lanh từ 25-75%. Hỗn hợp được nghiền nhỏ trên máy nghiền bi rồi cho vào máy
trộn với tốc độ quay 200-700 rpm để đánh giá khả năng kết hợp của KH2PO4 và
NH4H2PO4 cũng như ảnh hưởng của chúng đến khả năng nhả K+, NH4+, PO43-. Kết quả
cho thấy quá trình MC đã được áp dụng thành công để kết hợp KH2PO4 và NH4H2PO4
vào cấu trúc cao lanh vô định hình. Trong 24 giờ ngâm trong nước, sự giải phóng K+và
PO43- từ hỗn hợp cao lanh-KH2PO4 chỉ đạt 10% còn sự giải phóng NH4+ và PO43- từ
hỗn hợp cao lanh- NH4H2PO4 đạt từ 25-40%. Kết quả này cho thấy MC có thể được
phát triển để cao lanh có thể được sử dụng làm chất nền cho phân bón nhả chậm chứa
K+, NH4+ và PO43+.
Để giảm thiểu tác động tiêu cực của môi trường, việc sử dụng các kĩ thuật oxi
hóa N trong lignin cũng đã được áp dụng để chế tạo phân đạm nhả chậm [60],[80].
Loại phân nhả chậm này đã được áp dụng cho cây lúa trong các thí nghiệm nhỏ. So
với phân bón (NH4)2SO4 thông thường, lignin tạo ra nguồn N thích hợp khi áp dụng
với liều lượng cao trong sản xuất hạt giống.
Ngoài ra, các chất thải rắn giàu đạm từ ngành công nghiệp da được sử dụng như
vật liệu hấp phụ P và K để làm phân bón NPK nhả chậm mới, trong đó N có nguồn
gốc từ collagen. Các nghiên cứu của Francisco G.E. [61] cho thấy quá trình hấp phụ
này là đa lớp, phù hợp với mô hình Freundlich. Các thử nghiệm sơ bộ cho thấy P và K
kết hợp với hỗn hợp giàu N (collagen) là một lựa chọn thú vị để sử dụng như phân

NPK. Việc áp dụng các công thức NcollagenPK cho cây lúa, cho thấy kết quả nông học
đầy hứa hẹn.
14


*Các hợp chất vô cơ có độ hòa tan thấp
G.El Diwani [65] đã sử dụng chất khoáng vô cơ có độ hòa tan thấp là
MgNH4PO4.6H2O (MAP) làm phân bón nhả chậm. Nghiên cứu đã sử dụng ion magie
từ sản phẩm phụ của quá trình sản xuất muối với NH3 thu hồi từ nước thải công
nghiệp. Hiệu quả của MAP được nghiên cứu tại pH=7-11, ở hai tỉ lệ mol khác nhau
của Mg2+: NH4+: PO43- (1:1:1 và 1,6:0,6:1). Kết quả cho thấy pH=9,6 là tối ưu nhất.
Yetilmezsoy K [128] đã thu hồi N từ nước thải phân gia cầm và kết tủa MAP trong
loại bùn kị khí (USAB) để làm phân bón nhả chậm và thử nghiệm trên sự phát triển
của cây rau sam, cải xoong và cỏ (lolium perenne). Kết quả nghiên cứu đã khẳng định
sự phục hồi N từ UASB xử lí sơ bộ từ nước thải phân gia cầm bằng kết tủa MAP và áp
dụng MAP như loại phân bón nhả chậm có giá trị sử dụng trong nông nghiệp.
Sharrock P [111] đã nghiên cứu biến đổi chất thải từ động vật, xác chết thành
phân bón nhả chậm thay cho việc chôn lấp, ủ phân hay biogas. Khi xử lí ở nhiệt độ cao
các chất thải này để lại một lượng tro (gần 30%) có thành phần chủ yếu là canxi
photphat và một số muối chứa Na, K, Mg. Lượng tro này được nghiên cứu chuyển
thành phân bón nhả chậm bằng cách sử dụng hỗn hợp axit để hòa tan một phần lượng
sản phẩm đốt cháy còn dư và tạo thành bùn. Sau đó trung hòa axit và làm đặc hỗn hợp
phản ứng thu được sản phẩm cuối cùng là chất rắn tinh thể màu trắng. Kết quả cho
thấy kết tủa không tan (thạch cao) góp phần kiểm soát sự nhả các ion hòa tan, tỉ lệ nhả
nitrat đã chậm lại.
1.2.2.2. Phân bọc nhả chậm
Phân bọc nhả chậm được tổng hợp từ nguyên liệu là phân tan truyền thống với
vỏ bọc là các chất ít tan trong nước hoặc không tan trong nước, bị phân hủy bởi các tác
nhân sinh học, hóa học hay vật lý...Lớp vỏ đóng vai trò là lớp bảo vệ và điều khiển quá
trình thấm nước vì thế kiểm soát tốc độ nhả dinh dưỡng của phân.

Hình 1.2. Cấu tạo hạt phân nhả chậm bọc polyme [4]

15


Hiện nay, các loại vật liệu chính đang được sử dụng để làm vỏ bọc của phân
nhả chậm là:
- Lưu huỳnh
- Polyme (ví dụ: polyolefin, polyurethan, nhựa ureformandehit, polyeste...)
- Muối của axit béo (ví dụ Canxistearat)
- Latex, cao su, gôm guar, các chất chống kết dính có nguồn gốc từ dầu mỏ, sáp.
- Ca3(PO4)2 và Mg3(PO4)2, MgO, MgNH4PO4, MgKPO4
- Thạch cao photpho, đá photphat, khoáng sét attapulgit.
- Than bùn (viên ép được bọc trong than bùn: phân khoáng hữu cơ).
- Thành phần cây xoan Ấn Độ (neem).
Có ba nhóm phân bọc nhả chậm thường gặp là: phân bọc lưu huỳnh (SCU),
phân bọc polyme (Polyme Coated Fertilizer- PCF), và phân bọc bằng polyme và lưu
huỳnh (PSCF) [121].
*Phân bọc lưu huỳnh (thường gặp là phân ure bọc lưu huỳnh, SCU):
Lưu huỳnh đã được sử dụng để sản xuất phân nhả chậm trong nhiều thập kỷ
qua. Lưu huỳnh là nguyên tố dinh dưỡng thứ cấp của cây trồng, có giá thành rẻ, dễ
kiếm, được sử dụng đầu tiên để chế tạo lớp vỏ bọc của phân ure nhả chậm. Ngoài ra,
lưu huỳnh có tác dụng diệt nấm, giảm xu hướng đóng vón của nhiều loại phân bón.
Lưu huỳnh có tính axit giúp trung hòa độ kiềm của đất.
Sau khi bọc hạt ure bằng lưu huỳnh, một chất kết dính dạng sáp được sử dụng
để làm kín các lỗ xốp bên trong lớp lưu huỳnh. Dinh dưỡng của SCU được giải phóng
nhờ nước thẩm thấu qua các lỗ xốp, khe nứt nhỏ của lớp bọc lưu huỳnh hay lỗ hổng do
lớp bọc không hoàn hảo trong sản xuất. Sau đó, ure bị hoà tan từ phần lõi của viên
phân và nhanh chóng được phân tán trong dung dịch đất. Tốc độ giải phóng ure được

kiểm soát bằng cách thay đổi chất lượng và chiều dày lớp vỏ lưu huỳnh [121].
SCU thường có màu nâu hoặc vàng hay màu trắng, tùy vào nguồn ure được sử
dụng. SCU chứa từ 30 – 40% N tính theo số lượng chất bọc N.
Các điều kiện môi trường như nhiệt độ cao và việc tiếp xúc với đất tương đối
khô cũng làm phân huỷ lớp vỏ và tăng tốc quá trình nhả chất dinh dưỡng. Nhược điểm
của loại phân này là ure có thể giải phóng nhanh ở giai đoạn ban đầu và sau đó nhanh
chóng bị cạn kiệt khiến cho cây trồng bị chết và làm giảm hiệu quả phân bón. Ưu điểm
16


của loại phân này là giá thành thấp. Sản phẩm với tên thương mại là Lesco là một ví
dụ về phân bón loại này hiện đang được bán trên thị trường thế giới.
Phân ure bọc lưu huỳnh thường được sử dụng trong ngành công nghiệp sân
gôn, bãi cỏ.
Có 4 lợi ích chính của phân ure bọc lưu huỳnh:
+ Ure với hàm lượng 46% N được cho là cao, vì thế khi có lớp vỏ lưu huỳnh thì
hàm lượng N chỉ còn từ 30 - 40%.
+ Phân ure không bọc có khả năng thấm và thoát amoni nhanh do quá trình bay
hơi. Nhưng khi có vỏ bọc lưu huỳnh thì hiện tượng trên giảm đáng kể.
+ Lưu huỳnh là loại vật liệu rẻ, dễ kiếm, có nhiệt độ nóng chảy 156oC
+ Lưu huỳnh còn là nguồn dinh dưỡng thứ cấp cho cây trồng [128].
Choi [85] đã chế tạo phân ure bọc lưu huỳnh bằng cách phun lưu huỳnh nóng
chảy lên các hạt phân ở các điều kiện nhiệt độ áp suất nhất định. Với góc phun 400 và
sử dụng nhiều giá phun, đồng thời kéo dài thời gian phun để thu được lớp phủ lưu
huỳnh đồng nhất, mẫu phân này có mức nhả tối thiểu là 32,8% sau 7 ngày.
Ayub [60] chế tạo lưu huỳnh phủ ure trong một giá phun 2 chiều và đánh giá ảnh
hưởng của nhiệt độ của khí phun, tốc độ dòng lưu huỳnh lỏng và khí phun tới chất
lượng của lớp phủ lưu huỳnh khi xét tốc độ nhả chậm. Khi nhiệt độ khí phun thấp, các
hạt lưu huỳnh hóa rắn nhanh trước khi phủ lên bề mặt ure, trong khi ở nhiệt độ cao gần
với nhiệt độ nóng chảy, sự hóa rắn lưu huỳnh xảy ra sau khi phủ lên bề mặt ure, giúp

tạo lớp phủ đồng đều hơn.
Một kỹ thuật khác được giới thiệu bởi Detrick [76] trong đó phân nhả chậm
được phủ một lớp lưu huỳnh bên trong lớp phủ polyme. Kĩ thuật mới cho phép các
monome phản ứng trên bề mặt của các hạt phân đã bọc lưu huỳnh để tạo thành polyme
bọc phía ngoài. Lớp phủ lưu huỳnh được bảo vệ bởi lớp polyme thứ hai này đã chứng
minh khả năng chống bám dính và hạn chế sự phân rã cơ học gây ra bởi các tác động
bên ngoài, sự mài mòn, vận chuyển. Phân bọc lưu huỳnh và polyme thể hiện các đặc
tính nhả có kiểm soát tốt khi so sánh với loại phân chỉ bọc ure. Hạt ure ban đầu được
làm nóng trước ở một giá phun nóng chảy và sau đó được phun phủ lưu huỳnh trong
một trống quay nóng. Các hạt này tiếp tục được phun với polyol diethylene glycol
triethanolamine và monome diisocyanate trong một trống quay thứ hai với nhiều vòi
phun. Kết quả cho thấy tỉ lệ nhả chất dinh dưỡng sau 7 ngày là 38%.

17


* Phân bọc polyme: Đây là dạng phân bón nhả chậm ưu việt nhất về mặt kỹ thuật
do nó có khả năng kiểm soát tuổi thọ của sản phẩm và sau đó là hiệu quả vận chuyển
chất dinh dưỡng. Trong hầu hết các hệ sinh thái nhà vườn, phân bón nhả chậm bọc
polyme được dùng thay thế cho phân bọc lưu huỳnh bởi chúng cung cấp chất dinh
dưỡng thường xuyên hơn và có một mô hình nhả chất dinh dưỡng phù hợp hơn. Lớp
phủ polyme có thể là màng bán thấm hoặc không thấm nước với lỗ xốp nhỏ. Công
nghệ phân bón bọc polyme tùy thuộc vào sự lựa chọn vật liệu phủ và các quy trình kỹ
thuật phủ được áp dụng. Việc nhả chất dinh dưỡng qua lớp màng polyme bị ảnh hưởng
bởi độ dày lớp màng polyme và nhiệt độ đất, không bị ảnh hưởng bởi tính chất của đất
như pH, độ mặn, kết cấu, hoạt động của vi khuẩn, khả năng trao đổi ion của đất...Quá
trình nhả chất dinh dưỡng của hầu hết các loại phân nhả chậm bọc polyme được quyết
định bởi sự khuếch tán của nước qua lớp màng bán thấm polyme. Khi nhiệt độ của đất
tăng, tốc độ nhả chất dinh dưỡng tăng [36],[121]. Nhiều loại polyme đã được sử dụng
làm lớp phủ phân bón như polyme nhiệt rắn, polyme nhiệt dẻo, hoặc những những

chất phân hủy sinh học. Những polyme tự nhiên phân hủy sinh học như: tinh bột,
chitosan, lignin, natri alginat, pectin, hydroxypropylmethylcellulose, natri cacboxyl
methylcellulose, xanthan gum, latex…đã và đang được sử dụng để thay thế các
polyme tổng hợp do chúng có giá thành thấp, có thể hạn chế xói mòn đất, độc tính thấp
và khả năng phân hủy sinh học tuyệt vời, thân thiện với môi trường
[37],[62],[72],[114]. Tuy nhiên các lớp phủ từ polyme tự nhiên cho tính chất cơ l
thấp, tuổi thọ ngắn, đôi khi lại không phù hợp với nhu cầu chuyển hóa của cây trồng
nên được thường biến tính hay ghép với các polyme tổng hợp khác (polyvinyl ancol,
acrylic Axit…) để làm tăng độ bền cơ l [52],[88],[122],[125].
Mỗi chất tạo màng đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng. Việc bọc tạo
màng được thực hiện bằng cách nhúng hạt phân bón vào dung dịch chất tạo màng hoặc
phun phủ dung dịch nóng chảy hoặc dung dịch phân tán trong dung môi của chất tạo
màng lên bề mặt hạt phân bón.
Ngoài thành phần phân bón chính và vật liệu tạo màng bọc, trong thành phần của
phân bón nhả chậm bọc polyme còn có chất mang. Nó thường là các loại khoáng sét tự
nhiên có tính chất lưu giữ và duy trì các thành phần vô cơ và hữu cơ trong đất (bentonit,
diatomit...). Các loại khoáng sét này thường được biến tính để có được các tính chất về
điện tích và bề mặt đáp ứng từng mục đích cụ thể. Các khoáng sét này cũng có tính chất
18


nhả chậm phân bón và tăng cường khả năng giữ nước của đất. Ngoài ra, sự có mặt của
khoáng sét còn làm tăng độ bền cơ học của phân bón dạng viên [39],[50].
- Lớp màng bao bằng nhựa polyme: Điển hình cho loại phân bón này là các
nhãn hiệu Osmocote và Sierra của Công ty Scotts. Màng bao thường gồm nhiều lớp và
quá trình nhả chất dinh dưỡng được kiểm soát bằng cách điều chỉnh chiều dày của lớp
màng bao. Tuổi thọ sản phẩm thường từ 3 đến 16 tháng. Hơi nước thẩm thấu qua các
lỗ xốp vi mao quản trong lớp màng bao hoà tan phân bón tạo thành một áp suất thẩm
thấu bên trong làm giãn nở lớp màng polyme mềm dẻo. Quá trình này khiến cho các lỗ
xốp nở ra và chất dinh dưỡng được giải phóng vào dung dịch đất [120].

- Lớp màng bao bằng nhựa nhiệt rắn: Một số polyme nhiệt rắn phổ biến như
polyurethan, nhựa epoxy, nhựa alkyd, nhựa polyeste, nhựa phenol, nhựa melamin,
nhựa silicon... trong đó, polyurethan (PU) được sử dụng phổ biến hơn cả [101],[115].
Wu và cộng sự [103] cho rằng lớp phủ dày có thể gây tác động xấu đến chất
lượng đất trồng nếu nó không phân rã song song cùng với sự nhả dinh dưỡng. Do đó,
tác giả đã chế tạo phân bón nhả chậm với lớp phủ polyurethan. Quá trình phủ
polyurethan được thực hiện trong một trống quay để có thể thêm các thành phần
isocyanat, polyol và sáp vào thời điểm nhất định. Phản ứng giữa isocyanat và các
polyol tạo thành một lớp phủ polyurethan có độ dày khoảng 10-15 µm trên bề mặt
hạt và thành phần sáp có tác dụng như chất bôi trơn, tạo điều kiện thuận lợi cho quá
trình phủ.
Yang [131] sử dụng polystyren phế thải làm vật liệu phủ và trộn thêm sáp và
polyurethan làm chất kết dính, giúp tiết kiệm chi phí đồng thời làm tăng khả năng
kiểm soát sự nhả chất dinh dưỡng trong phân bón. Đầu tiên, polyurethan được tạo ra
bằng cách khuấy diphenylmethan diisocyanat trong etyl axetat và dầu thầu dầu, sau đó
PU được trộn cùng với polystyren hòa tan trong etyl axetat. Các hạt phân bón sau đó
được phun phủ bằng dung dich này, sử dụng giá phun Wurster và sấy khô ở 400 C
trong 24h để loại bỏ etyl axetat dư. Khi lớp phủ dày hơn thì tốc độ nhả chất dinh
dưỡng chậm hơn và sự có mặt của sáp trong dung dịch phủ không cho thấy hiệu quả rõ
rệt. Trong khi đó, PU rất hiệu quả trong việc làm tăng khả năng kiểm soát nhả.
Điển hình cho loại phân bón này là nhãn hiệu Polyon (Tập đoàn Công nghiệp
Pursell), sử dụng công nghệ bọc lớp phản ứng để trùng hợp 2 monome tạo thành một
lớp màng bao rất mỏng. Chất dinh dưỡng được giải phóng nhờ sự khuếch tán thẩm
19


thấu và quá trình nhả chất dinh dưỡng được kiểm soát bằng cách điều chỉnh chiều dày
lớp màng bao. Công nghệ này thu được lớp vật liệu bao ít bị trương hơn so với phân
nhả chậm bọc nhựa polyme và chiều dày lớp phủ ban đầu có xu hướng được duy trì.
Mặc dù nhiệt độ vẫn là yếu tố môi trường chi phối quá trình nhả phân bón nhưng công

nghệ này có mô hình nhả chất dinh dưỡng ít phụ thuộc nhiệt độ hơn so với phân nhả
chậm bọc nhựa polyme, quá trình cung cấp chất dinh dưỡng thường xuyên hơn [120].
- Lớp màng bao bằng nhựa nhiệt dẻo: Các loại nhựa nhiệt dẻo như polyolefin,
poly(vinylidenclorua), polyacrylamit, polyvinyl axetat, polyvinyl ancol, polysulfones...
và các copolyme của chúng cũng được sử dụng làm vật liệu bao cho phân bón nhả
chậm bọc polyme [34],[122]. Sản phẩm thương mại tiêu biểu là nhãn hiệu Multicote
và Nutricote.
Nghiên cứu của Han [123] đã phát triển 3 loại phân bón nhả chậm nhằm tăng
cường hiệu quả hấp thụ nitơ cho cây chè. Trong nghiên cứu này, phân ure được phủ
bằng Ca-Mg phostphat, polyolefin và polyolefin có thêm dicyandiamide (DCD). Các
hạt phân được đặt trong một máy trộn có bề mặt trong trơn nhẵn, DCD được hòa tan
trong axit photphoric loãng và được phun lên các hạt. Các hạt sau khi phun được bọc
trong bột Ca-Mg phostphat và được phun một lớp sáp kết dính. Phân bọc polyolefin và
(polyolefin+DCD) cũng được chế tạo tương tự. Nhóm nghiên cứu sử dụng kính hiển vi
điện tử quét để nghiên cứu hình thái học bề mặt của lớp phủ, kết quả cho thấy khả
năng kiểm soát chịu ảnh hưởng rõ rệt bởi hình thái học bề mặt của lớp phủ. Tương tự
như các loại phân bón bọc polyme khác, chất dinh dưỡng được giải phóng nhờ quá
trình khuếch tán qua lớp màng bao. Nhiệt độ trong đất làm tăng tốc quá trình nhả dinh
dưỡng, tuy nhiên công nghệ bọc màng được thiết kế để giảm thiểu ảnh hưởng này
nhằm cung cấp chất dinh dưỡng thường xuyên và ổn định hơn.
Tomaszewska [88] đã sử dụng polysulfone làm lớp phủ cho phân NPK để kiểm
soát quá trình nhả các chất dinh dưỡng. Trong 5 giờ ngâm trong nước, lớp phủ có độ
xốp 38,5% (được tạo ra từ polyme 13,5%) có 100% NH4+ được nhả, trong khi chỉ có
19,0% NH4+ được nhả với lớp phủ có độ xốp 11%. Ngoài ra, việc phủ phân bón đã cải
thiện độ bền viên phân, khả năng lưu giữ dinh dưỡng trung bình khoảng 40% so với
phân NPK không bọc. Việc bổ sung tinh bột vào lớp phủ polysulfone để cải thiện khả
năng phân hủy sinh học của lớp phủ đã được tác giả nghiên cứu [90]. Sau 5giờ ngâm
trong nước, lớp phủ đơn polysulfone với 0,5% khối lượng tinh bột nhả gần 65% NH4+,
20

48,3% PO43- và 40,3% K+. Khi thử nghiệm với 3 lớp phủ tạo ra với cùng hàm lượng
polyme cho thấy chỉ có 16% NH4+, 11,8% PO43- và 9,3% K+ được giải phóng.
Wanjie Li và cộng sự [122] đã tiến hành tổng hợp lớp phủ axit acrylamide-coacrylic dùng chế tạo phân bón nhả chậm (PMSF). Acrylamit, axit acrylic và ure được
trùng hợp và ghép với nhau trên điện cực Ti/PbO2 sử dụng Ce (IV) là chất khơi mào.
Kết quả cho thấy, phân bón PMSF chứa 32,5% nitơ, 13% photpho, 13% kali có tốc độ
nhả đạt 80% trong vòng 60 ngày.
- Lớp màng bằng vật liệu siêu hấp thụ nước: Hiện nay, vật liệu polyme siêu hấp
thụ nước đang thu hút sự quan tâm nghiên cứu do những tính chất có lợi cho việc sản
xuất phân bón nhả chậm. Vật liệu siêu hấp thụ nước là những polyme ưa nước có cấu
trúc mạng lưới 3 chiều, có khả năng hấp thụ lượng nước gấp hàng trăm lần so với khối
lượng của chúng và không bị loại bỏ ngay cả khi tăng áp lực. Chúng có nhiều ứng
dụng hấp dẫn trong nông nghiệp và trồng trọt do giảm được lượng nước tưới và tần
suất tưới, đặc biệt là ở các khu vực bị hạn hán. Phân bón nhả chậm bọc polyme siêu
hấp thụ nước không chỉ giúp nhả chất dinh dưỡng một cách có kiểm soát mà còn cải
thiện tính giữ nước, cải tạo đất trồng thông qua sự thông thoáng khí, hạn chế sự thoái
hóa đất trồng, làm giảm sự mất nước do bay hơi, giảm sự ô nhiễm môi trường và giảm
tỉ lệ mắc bệnh cho cây trồng [114],[127]. Các vật liệu siêu hấp thụ nước thường sử
dụng là các polyacrylate/polyacrylamit tạo lưới, các copolyme ghép tạo lưới của
anhydrit maleic, các copolyme ghép của polyacrylonitril tinh bột/xenluzơ thủy
phân…[59],[79],[92-93].
Guo [93] đã chế tạo phân ure nhả chậm chứa 16,74% N với 2 lớp phủ: lớp phủ
bên trong bằng tinh bột và lớp phủ bên ngoài bằng copolyme ghép từ axit acrylic và
acryamit. Sản phẩm có khả năng hấp thụ nước gấp 80 lần khối lượng của nó trong nước
máy, ở nhiệt độ phòng trong 80 phút. Cơ chế nhả chậm các chất dinh dưỡng có liên
quan tới việc hấp thụ nước của lớp phủ khiến chúng bị trương lên và biến đổi thành
dạng hydrogel. Các chất dinh dưỡng được hòa tan trong nước của hydrogel và khuếch
tán chậm qua hệ thống mạng lưới của hydrogel thông qua sự di chuyển của nước từ
hydrogel vào trong đất. Các nghiên cứu quá trình nhả chất dinh dưỡng cho thấy tỉ lệ nhả
đạt 10%, 15% và 61% sau các khoảng thời gian tương ứng là 2, 5 và 30 ngày.

Nhóm nghiên cứu của Falu Zhan đã nghiên cứu nhiều loại phân bón nhả chậm
với lớp phủ là polyme siêu hấp thụ nước [94]. Polyme siêu hấp thụ nước được tổng
21


hợp bằng nhiều cách khác nhau. Phân lân nhả chậm với lớp phủ là polyme siêu hấp thụ
nước được tổng hợp bởi phản ứng este hóa của polyvinyl ancol (PVA) và axit
photphoric (H3PO4) có khả năng hấp thụ nước khoảng 480 lần trong nước cất ở nhiệt
độ phòng trong 24 giờ, hàm lượng của P2O5 trong sản phẩm là 31,2% [62]. Loại phân
NP nhả chậm với lớp phủ polyme siêu hấp thụ nước và giữ ẩm đã được tổng hợp từ
tinh bột cacboxyl methyl, axit acrylic, amoniac, ure, diammoniphotphat chứa 22,6%
N, 7,2% P (tính theo P2O5) theo khối lượng, có khả năng hút nước gấp khoảng 85 (g/g)
lần trong nước máy và giải phóng chậm chất dinh dưỡng [92].
Lan Wu [79] đã giới thiệu phân bón nhả chậm NPK phủ polyme siêu hấp thụ
và giữ nước bằng cách tạo mạng lưới poly(axit acrylic) và khoáng diatomit - chứa ure
(lớp vỏ bên ngoài), chitosan (lớp phủ bên trong), và phân bón NPK dạng hạt (lõi). Sản
phẩm chứa 8,47% kali (theo K2O), 8,51% phot pho (theo P2O5), và 15,77% nitơ, có
khả năng hút nước gấp 75 lần khối lượng của chính nó ở nhiệt độ phòng trong 2 giờ.
Rui Liang và cộng sự [107] đã nghiên cứu chế tạo phân bón nhả chậm với lớp
phủ kép từ ure-fomandehit bên trong và vật liệu ghép attapugit hữu cơ với polyacrylic
axit bên ngoài. Với lớp phủ này, nước sau khi khuếch tán qua lớp vỏ ngoài sẽ từ từ
thâm nhập vào lớp vỏ ure-fomandehit bên trong để hòa tan ure, sau đó ure sẽ được nhả
từ từ thông qua sự trao đổi giữa nước trong hydrogel và độ ẩm của đất. Độ dày của lớp
phủ và khả năng hòa tan của ure-fomandehit là các yếu tố kiểm soát khả năng nhả
chậm. Phân bọc với độ dày lớp phủ cao hơn và độ hòa tan thấp hơn sẽ cho kết quả nhả
chậm dinh dưỡng tốt nhất. Ngoài ra, lớp phủ kép với lớp polystyren phía trong và lớp
phủ ngoài từ axit acrylic đã được Liang chế tạo. Nghiên cứu cho thấy lớp phủ phía
ngoài không chỉ làm tăng khả năng kiểm soát nhả chất dinh dưỡng mà còn giữ nước
hiệu quả, đặc biệt ứng dụng tốt cho các khu vực dễ bị hạn hán.
Boli Ni và cộng sự [43] đã chế tạo một loại phân bón ure gồm 2 lớp có khả

năng nhả chậm và giữ nước (DSWU). Etylxenlulozơ được sử dụng làm lớp phủ bên
trong và poly(acrylic axit-co-acrylamide) được sử dụng làm lớp phủ bên ngoài, có khả
năng phân hủy sinh học trong đất. Sản phẩm chứa 21,1% N, có khả năng hút nước gấp
70 lần khối lượng của chính nó. Trong một nghiên cứu khác, Boli Ni [44] đã tổng hợp
phân bón nhả chậm trên cơ sở khoáng sét tự nhiên Attapulgit (APT), màng
etylxenlulozơ và natri cacboxylmetylxenlulozơ/Hydroxyletylxenlulozơhydrogel. Các
phân bón chứa N đã được sử dụng là ure, amoni sunfat và amoni clorua.

22


Phân bón nitơ nhả chậm và phân bón Bo giữ nước đã được Lihua Xie [82] tổng
hợp dựa trên rơm lúa mì và Attapulgite. Rơm lúa mì đã được sử dụng làm vật liệu
khung cho quá trình trùng hợp ghép axit acrylic để tạo thành hợp chất siêu hấp thụ.
Ure và borax đã được đưa vào để cung cấp chất dinh dưỡng nitơ (N) và bo (B) tương
ứng. Sản phẩm này có cấu trúc lõi/vỏ. Lõi là ure trong attapuligite và mạng lưới
alginate, vỏ được biến tính hóa học rơm lúa mỳ ghép poly(axit acrylic)/attapulgite, hợp
chất siêu hấp phụ có chứa ure và borax. Chất siêu hấp thụ có khả năng thấm hút nước
là 186g/g trong nước máy. Sản phẩm thu được có hàm lượng nitơ và Bo tương ứng là
23,3% và 0,65%, có khả năng nhả chậm và giữ nước, kinh tế, không độc trong đất và
thân thiện môi trường, có thể ứng dụng tốt trong nông nghiệp và làm vườn.
Shaohua Qin [109] đã giới thiệu phân bón nitơ nhả chậm với độ thấm hút nước
cao (SRNFWA) được tạo ra bởi nhiều liên kết ngang (acrylic amide axit acrylic)/
bentonit và ure. Kết quả thu được phân bón nhả ít hơn 15% vào ngày thứ ba và lên tới
gần 75% sau 30 ngày trong nước cất. Độ hấp thụ nước là 700g/g và 150g/g trong nước
cất và trong dung dịch NaCl 0,9% tương ứng.
Kĩ thuật phun phủ polyme sử dụng các dung môi hữu cơ không chỉ đòi hỏi chi
phí cao cho dung môi và thu hồi dung môi, mà còn gây nhiều tác động độc hại đến môi
trường. Do đó, để hạn chế các vấn đề này, việc sử dụng các polyme dạng dung dịch
đang được quan tâm nghiên cứu. Donida đã nghiên cứu bọc phân ure bằng một loại

polyme thương mại có sẵn là Eudragit L30-D55® (copolyme axit metacrylic), sử dụng
giá phun 2 chiều với hướng phun cao nhất. Áp suất và nhiệt độ của khí phun cao hơn
sẽ tạo lớp phủ đồng nhất hơn do tạo thành các giọt nhỏ hơn và cải thiện sự phân bố của
huyền phù. Tuy nhiên, lớp màng phủ bên ngoài phân bón được chế tạo từ Eudragit lại
không có hiệu quả với các loại đất có pH> 5.5 [89].
Yonghui Liu và cộng sự [129] đã phun lớp polyme latex vào các hạt phân bón
trong một tầng sôi để sản xuất ure nhả chậm. Đây là một công nghệ thân thiện môi
trường vì nó không cần bất kỳ dung môi hữu cơ độc hại. Quá trình phun lớp polyme
latex xảy ra trong một tầng sôi với sự va chạm các hạt ure, lớp phủ các hạt ure là ngẫu
nhiên, liên tục và nhiều.
B. Tyliszczak [46] nghiên cứu và chế tạo phân bón nhả chậm amoni nitrat hoặc
ure bằng poly(axit acrylic) (PAA) theo phương pháp chiếu xạ vi sóng. Kết quả cho thấy,
quá trình trương nở của hydrogel chứa amoni nitrat giảm khi tăng nồng độ amoni nitrat.
Tốc độ giải phóng cao nhất trong 24 giờ đầu tiên, sau đó đạt giá trị không đổi.
23


Chao Chen [48] đã cải thiện tính chất của màng chitosan sử dụng làm phân bón
nhả chậm bằng cách sử dụng tác nhân tạo lưới suberoyl clorua để tạo liên kết ngang
cho N-phthaloylchitosanacylated. Kết quả cho thấy mức độ kết ngang dao động từ 0,07,4%. Độ nhả của các chất dinh dưỡng khác nhau, bao gồm các nguyên tố đa lượng
(N, P, K), nguyên tố vi lượng (Zn2+và Cu2+) và chất tăng trưởng thực vật (axit
naphthylacetic), được điều chỉnh bằng cách thay đổi mức độ liên kết ngang trong vật
liệu. Khả năng tạo màng chitosan ban đầu được duy trì, trong khi tính chất cơ học, tính
kị nước và khả năng nhả chậm đã được cải thiện.
Xiaozhao Han [126] đã tổng hợp màng blend tinh bột/polyvinyl ancol (PVA)
phân hủy sinh học làm lớp phủ cho phân bón dạng hạt. Kết quả cho thấy thành phần
tối ưu là tỉ lệ khối lượng tinh bột: PVA bằng 7:3, hàm lượng chất tạo liên kết ngang
formandehit là 10% khối lượng. Tinh bột đã liên kết với PVA bằng các liên kết ngang,
giúp cải thiện khả năng tương hợp màng tinh bột/PVA. Màng tinh bột/PVA có thể
phân hủy trong môi trường đất.

Suherman [116] đã tổng hợp phân ure nhả chậm bằng cách bọc màng tinh bột/
Axit acrylic. Lớp màng bọc được tạo ra bằng cách trộn đều tinh bột với axít acrylic,
polyetylen glicol (PEG) và nước. Quá trình bọc ure dạng hạt được tiến hành bằng cách
phun lên bề mặt của nó lớp mỏng dung dịch phủ. Tỉ lệ nhả dinh dưỡng sẽ giảm khi
giảm nhiệt độ và nồng độ tinh bột cao.
Constantin Neamţu [51] đã tổng hợp phân bón nhả chậm chứa N, P, Ca và Mg
bằng cách bọc vỏ trong hệ thống urea-formaldehyde. Tính chất nhả chậm và độ thấm
nước đã được kiểm tra và thử nghiệm trên cây Arabidopsis thaliana. Kết quả đã tìm
được mức độ thẩm thấu nitơ phụ thuộc vào độ tan của phân bón nhả chậm là 61,19%
cho hệ chất dinh dưỡng N-P-Ca và 31,97% cho hệ chất dinh dưỡng N-P-Mg. Các phân
bón mới N-P-Ca-Mg đã làm giảm sự mất các chất dinh dưỡng trong đất, nước và
không khí, giảm các chất thải và các chất ô nhiễm cũng bảo vệ sinh quyển và sức khỏe
người tiêu dùng.
*Phân bọc bằng polyme và lưu huỳnh (PSCF)
Do hiệu suất tương đối thấp của phân bọc lưu huỳnh mà các nhà khoa học đã
cải tiến thành sản phẩm mới, trong đó phân bọc lưu huỳnh được bao phủ thêm bởi một
lớp mỏng polyme hữu cơ. Như vậy PSCF là sản phẩm có màng bọc thứ nhất là lưu

24


huỳnh và một màng bọc thứ hai là polyme. Lớp polyme có tác dụng nâng cao khả
năng chống thất thoát của các hạt phân và cho thấy khả năng nhả tốt hơn phân bón bọc
lưu huỳnh hay phân bọc polyme. Sản phẩm được sử dụng rộng rãi cho thị trường phi
nông nghiệp như sân gôn, cây cảnh…So với các sản phẩm phản ứng từ ure thì phân
bọc, cụ thể là bọc đa lớp lưu huỳnh và vật liệu polyme là có hiệu quả kinh tế cao hơn
do giá thành thấp hơn. Phương pháp sử dụng phân bọc trộn với phân thông thường
theo những tỷ lệ khác nhau đang ngày càng gia tăng. Bên cạnh đó, nó cho phép điều
khiển nhả chậm các loại dinh dưỡng khác ngoài nitơ. Nhãn hiệu thương mại nổi tiếng
của loại phân bón này là Lesco Poly Plus, TriKote, Scott Poly-S...[121].

1.2.3. Cơ chế và động học quá trình nhả chậm phân bón
1.2.3.1. Cơ chế nhả chất dinh dưỡng từ phân bón nhả chậm
Cơ chế nhả dinh dưỡng của phân bón nhả chậm là một quá trình phức tạp và rất
khó để đưa ra một cơ chế rõ ràng do nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: loại phân bón
nhả chậm, tính chất của vật liệu phủ, các điều kiện nông học và nhiều yếu tố khác. Cho
đến nay, đã có rất nhiều nghiên cứu về cơ chế quá trình nhả chất dinh dưỡng của phân
bón nhả chậm được đưa ra trong các tài liệu tham khảo và vẫn đang tiếp tục được phát
triển. Tuy nhiên đây hầu hết là các cơ chế đề xuất, vẫn chưa có phương pháp chuẩn đủ
tin cậy để định lượng lượng dinh dưỡng được giải phóng, thiếu sự tương quan giữa số
liệu thu được từ phòng thí nghiệm và thực tế. Trên thực tế, hầu hết các nỗ lực nhằm
đưa ra cơ chế của quá trình nhả chất dinh dưỡng từ phân bón nhả chậm đều dựa trên
việc thừa nhận rằng sự nhả dinh dưỡng được kiểm soát bởi tốc độ thấm nước và hơi
vào phần lõi viên phân thông qua lớp vỏ. Một trong số các cơ chế được đề cập nhiều
trong các tài liệu nghiên cứu là mô hình khuếch tán chất dinh dưỡng của Liu [62] và
Shaviv [37], áp dụng cho các loại phân bọc nhả chậm.
Theo mô hình này, quá trình nhả chất dinh dưỡng của phân bón nhả chậm gồm
3 giai đoạn chính:
+ Giai đoạn 1: Vật liệu phủ trương lên do hấp thụ nước từ đất và chuyển thành
dạng hydrogels, làm tăng kích thước các lỗ trống của màng phủ, hình thành một lớp
nước giữa lớp phủ trương và phần lõi, tạo điều kiện cho quá trình khuếch tán chất dinh
dưỡng từ phần lõi.
+ Giai đoạn 2: Nước khuếch tán chậm vào phần lõi viên phân và hòa tan một
phần chất dinh dưỡng. Phần dinh dưỡng hòa tan này nhả chậm vào đất thông qua quá
trình trao đổi nước giữa lớp màng hydrogel và đất.
25