I.Chu kỳ Kali trong tự nhiên
Sơ đồ 5.3.1. Chu kỳ K trong tự nhiên
Nhu cầu K của cây trồng rất lớn, nhu cầu K của cây trồng chỉ đứng sau N. Trên đất có độ phì nhiêu cao, nồng độ K trong cây có thể ngang bằng với nồng độ N. Khi được hấp thu, K không tham gia vào cấu trúc của các hợp chất hữu cơ, trong cây, K chỉ hiện diện dưới dạng ion. K+ phân ly trong dịch tế bào hay nối trên các ion (+) trên bề mặt mô cây. Ví dụ R - COO - K+
Mặc dù không tham gia vào các cấu trúc của các hợp chất hữu cơ, nhưng K có các vai trò rất quan trọng như:
- Họat hóa các enzymes. Liên quan đến chế độ nước trong tế bào, lực ion của tế bào chất
- Họat hóa các enzyme trong tổng hợp tinh bột, tham gia hình thành ATP, quang hợp, khử Nitrate, chuyển vị đường, hạt, quả, củ
- Quan hệ với nước. K+ kiểm sóat thế năng và áp lực thẩm thấu của dịch tế bào. Na+ có thể thay thế phần lớn nhu cầu K+ trong 1 số lọai cây trồng. Sức trương tế bào, cây cứng cáp, đóng, mở khí khổng;
- Hấp thu nước của rễ, do kiểm sóat áp lực thẩm thấu.
- K và khả năng chống chịu. K làm tăng khả năng chống chịu hạn, thông qua việc kiểm soát cả 2 tiến trình thóat hơi nước và hút nước của rễ.
- Chống chịu lạnh
- Tăng khả năng kháng sâu, bệnh
- Giảm đổ ngã
- Thân cứng cáp
K dễ dàng chuyển vị từ lá già đến các điểm đang sinh trưởng non.
Các triệu chứng thiếu K là vàng, khô đuôi và rìa lá và bắt đầu xuất trên các lá già bên dưới. Triệu chứng này khác với cháy rìa lá do tác động của muối thường xuất hiện trước ở các lá non.
Đối với cây họ đậu, triệu chứng thiếu K thường xuất hiện các đốm trắng, vàng trên rìa lá, có thể nhầm lẫn với vết cắn của côn trùng. Đổ ngã, lá héo rũ, giảm khả năng chống chịu sâu bệnh
Khi hấp thu thừa K, không trực tiếp gây độc cho cây và các sinh vật khác, nhưng đất có hàm lượng K cao có thể gây cản trở cho việc hấp thu các cation khác như có thể gây ra triệu chứng thiếu Mg, Ca. Bón đủ K có thể làm giảm tác hại của vịệc thừa N, do N kích thích tăng trưởng thân lá, mô cây mọng nước, dễ đổ ngã, nhạy cảm với sâu bệnh, K có tác động ngược lại.
6.1. Chất hữu cơ. Đặc điểm chính của K là dễ bị mất trong dư thừa cây trồng, do chủ yếu K hòa tan trong dịch tế bào. Mức độ giải phóng K phụ thuộc vào sự phân giải của chất hữu cơ, tương tự như N và P
6.2. Phân chuồng, phân ủ, chất thải rắn sinh học. Phần lớn K trong chất hữu cơ ở dạng hòa tan, dễ hữu dụng
6.3. K trao đổi. K+ là 1 cation có thể trao đổi dễ dàng với các cation khác trên bề mặt keo đất. Vì thế, trao đổi cation là 1 phản ứng rất quan trọng của K trong đất
6.4. K khó trao đổi. Đó là K+ trong liên tầng của sét 2:1, K được hòa tan của các khóang chứa K. Nhiều lọai đất có hàm lượng K tổng số cao. Phần lớn các lọai đất đều có hàm lượng K cao hơn bất cứ chất dinh dưỡng nào khác.
Đất nhiều cát thường K thấp, các khóang chứa K trong đất chủ yếu là khóang Feldspar và mica. Đây là nguồn K chậm hữu dụng, nhưng là nguồn cung cấp K lâu dài.
5.5. K hữu dụng chiếm 1 phần rất nhỏ so với K tổng số
5.6. Các lọai phân bón chứa K.
K được hấp thu bởi rễ dưới dạng cation, ion K+. Là ion thường được cây tiêu thụ xa xỉ. Nếu K+ hòa tan rất cao, cây sẽ hấp thu K vuợt quá nhu cầu, nên có thể dẫn đến 1 lượng lớn K được lấy đi trong các sản phẩm thu họach, và có thể dẫn đến mất cân bằng dinh dưỡng trong thức ăn gia súc, do thiếu Ca, Mg, Na trong thành phần thức ăn gia súc.
Nồng độ K trong dung dịch đất: 1 - 10 ppm. trung bình khỏang 4 ppm K+ trong đất nông nghiệp. K+ di chuyển đến rễ bởi khuếch tán và dòng chảy khối lượng, nhưng chủ yếu di chuyển đến rễ cây bằng khuếch tán. Khỏang 90% K+ di chuyển bằng khuếch tán trên nhiều lọai đất. Nhưng khỏang cách di chuyển rất giới hạn, khỏang 1 - 4 mm trong 1 mùa vụ. Với lượng K+ di chuyển bởi dòng chảy khối lượng, có ý nghĩa trong đất có hàm lượng K cao, nhất là K+ di chuyển tử phân bón K và trên đất có CEC thấp
Hàm lượng Kali trong đất tương đối cao, trung bình 1,9%K, hiện diện dưới các dạng sau:
1.1. K trao đổi.
K có thể được hấp phụ, giải phóng từ bề mặt khóang sét và chất hữu cơ
1.2. K cố định.
Đó là K không trao đổi, trong liên tầng khóang sét 2:1, trong các khóang sét thứ sinh
1.3. K trong cấu trúc khoáng nguyên sinh như feldspars
1.4. K trong cấu trúc khoáng thứ sinh như illite, micas
Do K hiện diện trong đất dưới nhiều dạng, vể phương diện hữ dụng đối với cây trồng, có thể chia K thành các dạng sau:
- K dễ hữu dụng. Bao gồm K hòa trong dung dịch và K trao đổi trên bề mặt keo đất. Chiếm khỏang < 2% tổng K trong đất.
- K chậm hữu dụng. Bao gồm K cố định, K khó trao đổi, chiếm khỏang 1 - 10% tổng K trong đất.
- K rất chậm (không) hữu dụng. Gồm K trong cấu trúc khóang nguyên sinh. Dạng K này có thể bù đắp vào lượng K hữu dụng nhưng rất chậm. Chiếm khỏang 90 - 98% tổng K trong đất.
2.1. K trao đổi
2.1.1.K dễ trao đổi.
Trao đổi Cation là phản ứng nổi bật của tính chất K trong đất. K trao đổi và K trong dung dịch nhanh chóng được cân bằng, hay K+ trao đổi “đệm K+ trong dung dịch.
Khả năng trao đổi phụ thuộc vào các yếu tố:
-Cường độ và khối lượng. K+ trong dung dịch và K trao đổi chịu ảnh hưởng bởi lọai và hàm lượng các cations khác, CEC của đất.
- Lực hấp phụ trao đổi. K+ được giữ yếu hơn các cations hóa trị cao Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ = NH4+ > Na+
- Độ bảo hòa base và pH. Độ bảo hòa base cao, hấp phụ K+ càng lớn
- K+ thay thế Ca2+ và Mg2+ nhiều hơn Al3+. Bón vôi làm tăng khả năng hấp phụ K+, do tăng độ bảo hòa base (Ca2+ và Mg2+)
- Cũng có thể tăng sự hấp phụ K+ khi tăng CEC do thay đổi điện tích phụ thuộc pH
- Kiểu vị trí trao đổi K+ . Vị trí bề mặt phẳng (p), bề mặt ngòai của khóang sét, không chuyên biệt đối với hấp phụ K. Vị trí cạnh (e), cạnh khóang sét là vị trí chuyên biệt cao đối với K. Bề mặt trong (i), bề mặt trong của khóang sét, phần lớn chuyên biệt đối với K.
Dung dịch đất rất dễ được “đệm” bởi K+ trong vị trí "p"
2.1.2.K khó trao đổi. Không hữu dụng tức thì, nhưng là nguồn cân bằng với K trao đổi. K khó trao đổi – chậm - K trao đổi - nhanh – K trong dung dịch đất
- Cố định và giải phóng K. Khóang nguyên sinh micas phong hóa hình thành các khoáng thứ sinh, giải phóng K.
Sét 2:1 như sét Illite, vermiculite có thể "cố định" K, K+ nối chặt trên các vị trí liên tầng hoặc K+ gắn chặt giữa các tầng, làm hạn chế khả năng trương nở, co ngót của sét. Đây là tiến trình thuận nghịch nhưng xảy ra chậm
Các sét Mica - illite – vermiculite có khả năng cố định K, nên K trong phân K có thể di chuyển vào trong các vị trí liên tầng của sét 2:1. Các vị trí cố định K cũng có thể cố định Ammonium do NH4+ cũng có thể nối chặt trên các vị trí liên tầng này.
Các yếu tố ảnh hưởng đến sự cố định và giải phóng K bao gồm: Hàm lượng và kiểu sét, Sự hiện diện của NH4+, chu kỳ ẩm độ đất (ẩm /khô).
Kiểu sét. Các kiểu sét có mức độ phong hóa khác nhau, nên K giải phóng từ tiến trình phong hóa của khóang micas nhanh hơn khóang K-feldspars do K giải phóng yêu cầu feldspar phải hòa tan. Đây ;à nguồn K lớn nhất trong các lọai đất phong hóa trung bình, nhưng thấp trong đất phong hóa mạnh.
Lượng K trong đất mất hàng năm lớn hơn nhiều so với N và P, do:
- Xói mòn: Lượng K mất lớn trên đất có khóang có chứa K cao
- Rửa trôi: K dễ rửa trôi hơn nhiều so với P, mức độ rửa trôi giảm trên đất có CEC cao
Tất cả các lọai đất đều bị mất K theo thời gian, nhưng mức độ phụ thuộc vào kiểu trao đổi cation
Al và Ca, Mg. Rửa trôi là tiến trình mất K quan trọng trên đất có CEC thấp. Trên đất cát, đất chua
CEC chủ yếu từ điện tích phụ thuộc pH của chất hữu cơ, mưa nhiều, tưới đẩm… K mất do rửa trôi rất cao.
Các yếu tố cường độ/khối lượng
BC = Δ Q/ Δ I
Khả năng đệm (BC). Là khả năng duy trì nồng độ dinh dưỡng trong dung dịch đất, hay khả năng bù đắp dinh dưỡng của thành phần rắn vào dung dịch đất khi rễ cây hấp thu dinh dưỡng.
Yếu tố cường độ (I). Nồng độ dinh dưỡng trong dung dịch đất. Là K hữu dụng tức thời.
Yếu tố khối lượng (Q). Hàm lượng K trao đổi, nhanh chóng cân bằng với K trong dung dịch, bù đấp K được hấp thu bởi rễ cây.
Khả năng đệm tỉ lệ thuận với CEC. Phân tích đất để xác định K trao đổi, một ít K khó trao đổi (cố định) cũng có thể giải phóng đủ nhanh để trở thành K hữu dụng trong 1 mùa vụ.
Khi bón phân K. Do phân K rất hòa tan, nên làm tăng nồng độ K trong dung dịch, K bón vào đất sẽ thực hiện hoặc là phản ứng trao đổi cation hoặc là cố định K.
Trên đất có khả năng đệm cao, sẽ lấy đi một phần phân K trong dung dịch. Cường độ (nồng độ K trong dung dịch) có thể giảm nhanh trên đất có CEC thấp.
Nồng độ ban đầu thấp hơn, nhưng khả năng duy trì nồng độ K trong dung dịch cao hơn
Sự hấp thu K chịu ảnh hưởng bởi sự hiện diện của các cations khác
Tỉ lệ họat độ các cation trong dung dịch. Họat độ K+ / (họat độ Ca2+ + họat độ Mg2+)½ . Có thể cần chú ý đến Al3+ trong đất chua và Na+ trong đất nhiễm mặn
- Các loại phân Kali.
- Kali chloride, KCl, chứa 0-0-60. Là mỏ muối trầm tích biển củ, khai thác, làm sạch và sử dụng trực tiếp.
- Potassium Sulfate, K2SO4, chứa 0-0-50, giá thành đắt hơn so với KCl. Dùng bón cho các cây trồng đặc biệt-các cây “kị” Cl.
- Potassium Hydroxide, KOH, chứa 0-0-70. Rất đắt, sử dụng trong dung dịch “sạch”
- Potassium Nitrate, 13-0-44. Rất đắt, sử dụng chủ yếu trong thủy canh, xử lý ra hoa trái vụ.
- Potassium Magnesium Sulfate, là muối sulfate kép: K2SO4 + MgSO4, chứa 0 – 0 – 22 + 11Mg & 22S, sử dung chủ yếu để cung cấp K, S và Mg trong phân phức hợp
- Giá trị nông học của các loại phân Kali.
- Nếu chỉ xét trên yếu tố K, các loại phân K có hiệu quả tương tự nhau.
- Các loại phân K có chứa các chất dinh dưỡng khác, cần đánh giá hiệu quả của các chất dinh dưỡng đó, như phân KNO3, NPK…các loại phân này có thể không chứa các ion thừa như Cl, S…, nên có thể ít nguy hiểm khi sử dụng với nồng độ cao.
- Các nguyên tố đi kèm trong phân K như S, Cl, Mg… có tầm quan trọng về mặt nông học trên 1 số loại đất. Giá trị này cần phải xem xét khi đánh giá hiệu quả của phân K.
- Thuốc lá, khoai tây, cam quít là những loại cây mẫn cảm với Cl, không nên bón phân có Cl với liều lượng cao. Cần sử dụng KNO3, K2SO4 thay thế.
- Bón thường xuyên, nhiều lần với lượng phân K ít trên đất có khả năng cố định K cao, cũng có thể hạn chế được sự tiêu thụ xa xĩ của cây trồng và rửa trôi.
- Vị trí bón phân.
- Bón vãi trên mặt đất, K di chuyển giới hạn trong đất, đến rễ rất chậm
- Bón vãi và vùi lắp.
- Bón K vào vùng rễ. K cố định tối đa trên đất có sa cấu mịn và khả năng cố định K cao
- Bón theo hàng. Giảm thiểu diện tích bề mặt tiếp xúc giữa đất và phân, có thể giảm cố định K. Hiệu quả cao trên đất có hàm lượng K thấp và khả năng cố định K cao.
- Khóang K trên 1 số lọai đất, sự phong hóa các khóang nguyên sinh cung cấp 1 lượng K có ý nghĩa cho đất
chú ý chương trình bón phân K.
-Bón vôi. Tăng độ bảo hòa base và pH, CEC nên có thể tăng K trao đổi và giảm rửa trôi K.
Đất có hàm lượng K cao, có thể cỏ sẽ có hàm lượng Mg thấp. Thức ăn cỏ có hàm lượng Mg thấp, trâu bò bị bệnh co giật cỏ (Grass tetany) do thiếu Mg trong máu.
Nếu đất có hàm lượng K cao, có thể hàm lượng K trong cỏ cao, mất cân bằng khoáng, trâu bò bị bệnh milk fever
