Kỳ 2: Vai trò phân hữu cơ Bio-gold G.A.P trong canh tác nông nghiệp (tiếp theo)

Những nghiên cứu về Hữu cơ, a xít Humic, a xít Fulvic có trong phân bón Bio-gold G.A.P

2. Khái niệm về chất hữu cơ trong đất:

 Dấu hiệu cơ bản làm cho đất khác đá mẹ là đất có chất hữu cơ. Số lượng và tính chất của chúng tác động mạnh mẽ đến quá trình hình thành đất, quyết định nhiều tính chất: lý, hoá, sinh và độ phì nhiêu của đất. Toàn bộ các hợp chất hữu cơ có trong đất được gọi là chất hữu cơ của đất. Có thể chia chất hữu cơ của đất làm 2 phần:

+ Những tàn tích hữu cơ chưa bị phân giải (rễ, thân, lá cây, xác động vật) vẫn giữ nguyên hình thể.

+ Những chất hữu cơ đã được phân giải.

Phần hữu cơ sau có thể chia thành 2 nhóm: Nhóm những hợp chất hữu cơ ngoài mùn và nhóm các hợp chất mùn.

– Nhóm hữu cơ ngoài mùn gồm những hợp chất có cấu tạo đơn giản hơn như: protit, gluxit, lipit, lignin, tanin, sáp, nhựa, este, rượu, axit hữu cơ, anđehit… Nhóm này chỉ chiếm 10% – 15% chất hữu cơ phân giải nhưng có vai trò rất quan trọng với đất và cây trồng.

– Nhóm các hợp chất mùn bao gồm các hợp chất hữu cơ cao phân tử, có cấu tạo phức tạp (sẽ trình bày ở phần mùn), nhóm này chiếm 85% – 90% chất hữu cơ được phân giải. Ðất khác nhau có hàm lượng chất hữu cơ khác nhau. Ở đất đen (chernozem), đất mùn núi cao hàm lượng chất hữu cơ có thể đến 10% hoặc hơn nữa, song ở đất bạc màu, đất cát lượng hữu cơ lại chỉ 1% hoặc thấp hơn. Số lượng, đặc điểm hình thái, tính chất hữu cơ của đất rừng và đất trồng trọt rất khác nhau. Chất hữu cơ là phần quý nhất của đất, nó không chỉ là kho dinh dưỡng cho cây trồng mà còn có thể điều tiết nhiều tính chất đất theo hướng tốt, ảnh hưởng lớn đến việc làm đất và sức sản xuất của đất. Vai trò của chất hữu cơ lớn đến mức vấn đề chất hữu cơ của đất luôn luôn chiếm một trong những vị trí trung tâm của thổ nhưỡng học và đã dành được sự quan tâm của nhiều nhà nghiên cứu trong và ngoài nước.

3. Nguồn gốc chất hữu cơ đất:

Trong đất tự nhiên nguồn hữu cơ cung cấp duy nhất cho đất là tàn tích sinh vật bao gồm xác thực vật, động vật và vi sinh vật. Ðối với đất trồng trọt ngoài tàn tích sinh vật còn có một nguồn hữu cơ bổ sung thường xuyên đó là phân hữu cơ.

3.1 Tàn tích sinh vật hình thành chất hữu cơ nhờ bởi các cơ chế hoạt động sau:

+ Sinh vật sống trong đất, lấy chất dinh dưỡng từ đất để sinh trưởng, phát triển, khi chết để lại những tàn tích hữu cơ (xác hữu cơ). Trong tàn tích sinh vật, chủ yếu (tới 4/5) là tàn tích thực vật màu xanh. Trong quá trình sống chúng quang hợp tạo chất hữu cơ và khi chết chúng để lại cho đất: thân, rễ, cành, lá, quả và hạt.

+ Thực vật màu xanh có nhiều loại, số lượng và chất lượng chất hữu cơ chúng đưa vào đất cũng khác nhau. Cây gỗ sống lâu năm cung cấp chủ yếu là cành, lá khô và quả rụng tạo thành trên mặt đất một tầng thảm mục ở đất rừng, sau đó mới bị phân giải bởi vi sinh vật đất. Cây thân cỏ cho lượng chất hữu cơ nhiều và tốt hơn, lượng hữu cơ mà chúng để lại trong đất chủ yếu lại là rễ. Ở vùng đồng cỏ lượng rễ để lại trong đất ở tầng mặt (0 – 1 m) hàng năm 8 – 28 tấn/ha. Ðối với cây thân cỏ hàng năm, lượng rễ để lại trong đất ít hơn, khoảng 3 – 5 tấn/ha; lượng thân, lá khoảng 0,5 – 13 tấn/ha, phần lớn thân lá của chúng bị người và súc vật sử dụng, vì vậy lượng tàn tích hữu cơ để lại trong đất để hình thành mùn không nhiều.

+ Ngoài thực vật màu xanh còn có xác động vật và vi sinh vật, lượng của chúng không nhiều, thường không vượt quá 100 – 200 kg/ha/năm trong đa số các loại đất, song chất lượng lại rất tốt đối với dinh dưỡng cây trồng. + Thành phần hoá học của những tàn tích hữu cơ rất khác nhau tuỳ thuộc vào nguồn gốc của chúng. Nhìn chung các tàn tích hữu cơ chứa đến 75 – 90% là nước. Trong thành phần chất khô, ngoài các chất gluxit, protit, lipit, lignin, tanin, nhựa, sáp, tàn tích hữu cơ còn chứa một lượng nhất định các nguyên tố vô cơ.

Phần lớn các hợp chất hữu cơ trong cây là những hợp chất cao phân tử, ví dụ phân tử lượng protit: 105 – 106 , polisacarit: 106 . Tỷ lệ giữa các nhóm hợp chất chính trong các tàn tích hữu cơ khác nhau cũng rất khác nhau. Ngoài hợp chất hữu cơ trong tàn tích sinh vật có chứa một lượng các nguyên tố tro. Lượng chứa và tỷ lệ giữa chúng phụ thuộc vào từng loại sinh vật và điều kiện sống của chúng. Trong thành phần tro có K, Ca, Mg, Si, P, S, Fe… Chúng được chứa nhiều ở các cây thân cỏ.

+ Sau khi chết, xác sinh vật đi vào đất hoặc bị phân giải hoặc được chuyển hoá thành các hợp chất mùn

Một khái niệm tổng quan khác, chất hữu cơ có thể được xem như là một nhóm các nguyên tố các-bon có nguồn gốc từ sinh vật sống và lắng đọng bên trên hoặc bên trong các thành phần cấu tạo nên trái đất. Chất hữu cơ trong đất bao gồm những tàn dư của tất cả xác động vật và thực vật nằm rải rác trên bề mặt quả đất hoặc được con người sử dụng dưới hình thức của thuốc trừ sâu hữu cơ tổng hợp. Một mảnh đất màu mỡ chứa quân bình 28% lượng chất hữu cơ, song thực tế thì đất chỉ có dưới 2%. Những vùng đất bị rửa trôi và chứa nhiều Axit (đất cát hoặc đất bồi phù sa) thì tỷ lệ phần lớn chất hữu cơ sẽ tồn  tại dưới dạng xác thực vật và Axit Fulvic. Những vùng đất trung tính và đất kiềm tỷ lệ lớn các chất hữu cơ tồn tại dưới dạng Axit Humic và Humin.

3.2 Phân hữu cơ:

Ðối với đất trồng trọt, nhất là những nơi có mức độ thâm canh cao thì phân hữu cơ là một nguồn lớn bổ sung chất hữu cơ cho đất. Trong các thập niên 70, 80 của thế kỷ 20, ở nhiều vùng đất, người dân thu hoạch cả hạt lẫn cây, vì vậy phân hữu cơ gần như nguồn chính để tăng lượng mùn trong đất. Hiện nay có nhiều loại phân hữu cơ: phân chuồng, phân bắc, phân rác, phân xanh, bùn ao… Số lượng và chất lượng của chúng tuỳ theo trình độ kỹ thuât canh tác, thâm canh cây trồng ở mỗi nơi.

       Mô hình sử dụng phân hữu cơ Bio-gold G.A.P cho cây thanh long

 Quá trình biến hoá xác hữu cơ trong đất:

Sự biến hoá xác hữu cơ trong đất là một quá trình sinh hoá học phức tạp, xảy ra với sự tham gia trực tiếp của vi sinh vật, động vật, oxy không khí và nước. Xác thực vật tồn tại trên mặt đất hoặc trong các tầng đất, trong quá trình phân giải chúng mất cấu tạo, hình dạng ban đầu và biến thành những hợp chất hoạt tính hơn, dễ hoà tan hơn. Một phần những hợp chất này được khoáng hoá hoàn toàn, sản phẩm của quá trình này là nước, một số khí và những hợp chất khoáng đơn giản, trong số đó có nhiều chất dinh dưỡng cho thực vật thế hệ tiếp sau. Một phần được vi sinh vật dùng để tổng hợp protit, lipit, gluxit và một số hợp chất mới, xây dựng cơ thể chúng và khi chúng chết đi lại được phân huỷ. Phần thứ ba biến thành những hợp chất hữu cơ cao phân tử có cấu tạo phức tạp – đó là những hợp chất mùn. Những hợp chất mùn này lại có thể bị khoáng hoá. Như vậy xác hữu cơ trong đất chịu sự tác động của 2 quá trình song song tồn tại, tuỳ theo điều kiện đất, khí hậu, thành phần xác sinh vật mà một trong hai quá trình ấy chiếm ưu thế. Hai quá trình này là: quá trình khoáng hoá xác hữu cơ và quá trình mùn hoá xác hữu cơ. Sự biến hoá xác hữu cơ trong đất có thể được khái quát bằng sơ đồ sau:

4.1. Quá trình khoáng hoá xác hữu cơ

* Khái niệm khoáng hoá chất hữu cơ là gì? Khoáng hoá là quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ tạo thành các hợp chất khoáng đơn giản, sản phẩm cuối cùng là những hợp chất tan và khí.

* Ðặc điểm của quá trình khoáng hoá xác hữu cơ Theo L.N. Alexandrova quá trình khoáng hoá xác hữu cơ trong đất xảy ra theo 3 giai đoạn:

+ Các hợp chất hoá học phức tạp là thành phần cơ bản của xác hữu cơ: protit, gluxit, lipit, lignin, tanin, nhựa do tác động của các men do vi sinh vật đất tiết ra bị thuỷ phân để hình thành các sản phẩm có cấu tạo đơn giản hơn: đường hexoza, pentoza, saccaroza, cenluloa, axit amin mạch vòng và mạch thẳng, amin, các gốc purin và pirimidin, axit uronic, axit béo, glixerin, polyphenol…

+ Do tác dụng của các phản ứng oxi hoá khử, khử amin, khử cacboxyl… các sản phẩm của giai đoạn 1 tiếp tục bị biến đổi thành các axit hữu cơ mạch vòng và mùn hoá xác hữu cơ hợp chất mùn muối khoáng, khí quá trình mùn hoá quá trình khoáng hoá khoáng hoá từ từ mạch thẳng, axit vô cơ, axit béo, axit hữu cơ dạng bay hơi, axit không no, andehit, rượu, các sản phẩm oxi hoá khử dạng phenol, quinol.

+ Giai đoạn khoáng hoá hoàn toàn

– Trong điều kiện hảo khí các sản phẩm trung gian trên bị biến đổi hoàn toàn thành các sản phẩm: R3PO4, R2SO4, RNO2, RNO3, NH3, H2O, CO2 (R là Ca2+, Mg2+ , K + , Na+ , NH4 + ).

– Trong điều kiện yếm khí sản phẩm cuối cùng tạo thành từ các sản phẩm trung gian bao gồm: NH3, H2O, CO2, CH4, H2, N2, H2S, PH3. * Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khoáng hoá

+ Thành phần xác hữu cơ: quá trình khoáng hoá các hợp chất hữu cơ khác nhau không giống nhau. Khoáng hoá mạnh nhất là các loại đường, tinh bột, sau đó đến protit, hemicenlulo và cenlulo, bền vững hơn cả là lignin, sáp, nhựa, cho nên đối với những tàn tích sinh vật khác nhau, có thành phần hoá học khác nhau thì tốc độ các quá trình khoáng hoá không thể giống nhau.

+ Ðặc điểm của đất và khí hậu: tốc độ khoáng hoá cũng phụ thuộc vào độ pH, thành phần cơ giới đất, độ ẩm, nhiệt độ… Khoáng hoá cần điều kiện thoáng khí, nước, nhưng nếu độ ẩm cao quá gây ra yếm khí, vi sinh vật khó hoạt động. Kết quả hiện nay cho thấy ở các điều kiện ẩm độ 70%, đủ ánh sáng, pH 6,5 – 7,5, nhiệt độ 25˚ – 30˚C là thích hợp cho sự hoạt động của vi sinh vật, và do đó khoáng hoá xảy ra mạnh mẽ. Những điều kiện này thích hợp với đất có nhiệt độ, ẩm độ như ở Việt Nam, cho nên ở ta các quá trình khoáng hoá rất mạnh, phân giải ra nhiều chất dinh dưỡng cho cây trồng, nhưng đồng thời chất hữu cơ và mùn trong đất bị phá huỷ nhanh chóng làm cho đất không nhiều mùn và ít đạm, vì vậy đối với đất nhẹ, cần có biện pháp giảm tốc độ khoáng hoá.

Thạc sỹ Võ Tòng Anh (ngoài cùng bên phải) cố vấn cao cấp Công ty Phân bón Miền Nam cùng cán bộ và chủ vườn thực hiện mô hình 

 4.2 Quá trình mùn hóa xác hữu cơ

* Khái niệm: Mùn hoá là quá trình tổng hợp những sản phẩm phân giải xác hữu cơ dẫn đến sự hình thành những hợp chất mùn. Mùn là những hợp chất hữu cơ cao phân tử phức tạp mà phân tử bao gồm nhiều đơn vị cấu tạo khác nhau, chúng được nối với nhau bằng các cầu nối. Mỗi đơn vị cấu tạo bao gồm nhân vòng, mạch nhánh, chúng chứa nhiều nhóm định chức khác nhau và mang tính axit. (Còn nữa)…

Sưu tập và biên soạn ks Lê Minh Giang