Sự hình thành hóa học ảnh hưởng sự di chuyển và độ hữu dụng của kẽm cho cây trong đất trung tính

Hình minh họa cho thấy cách thức hoạt động của các loại phân kẽm khác nhau trên đất trung tính. Kẽm sunfat và Zn chelat di chuyển xa hơn khỏi điểm bón phân và vẫn hữu dụng hơn trong dung dịch đất, trong khi oxit Zn và các công thức hỗn hợp nhanh chóng liên kết với các khoáng chất trong đất, như oxit sắt và nhôm, hạn chế sự di chuyển và độ hữu dụng của kẽm đối với cây trồng. Nguồn: Sevendeep K. Chahal, Đại học bang Kansas.

Thiếu kẽm (Zn) là một trong những yếu tố hạn chế năng suất cây trồng trên toàn thế giới, đặc biệt ở các loại đất trung tính và đất kiềm, nơi kẽm được bón vào đất nhanh chóng phản ứng với các khoáng chất trong đất và trở nên khó hấp thu đối với cây trồng. Hiệu quả của phân bón kẽm không chỉ phụ thuộc vào lượng kẽm được bón mà còn phụ thuộc vào dạng hóa học của kẽm và các phản ứng mà nó trải qua sau khi được đưa vào đất.

Mặc dù kẽm sunfat (ZnSO₄), kẽm oxit (ZnO) và kẽm chelate (Zn-EDTA) được sử dụng rộng rãi, nhưng các con đường phản ứng của chúng và các dạng kẽm hình thành trong đất trung tính vẫn chưa được hiểu rõ. Đặc biệt, sự hình thành các dạng kẽm liên kết với khoáng chất trong đất có thể làm giảm tính di động của kẽm và hạn chế khả năng hấp thu của cây. Tuy nhiên, bằng chứng quang phổ trực tiếp liên kết giữa nguồn phân bón kẽm với dạng tồn tại của kẽm trong đất và khả năng cung cấp kẽm cho cây vẫn còn hạn chế.

Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Bang Kansas đã đánh giá các nguồn phân kẽm gồm ZnSO₄, ZnO, Zn-EDTA và một công thức hỗn hợp mới (Zn mix, chứa 60% ZnO, 36% ZnSO₄·7H₂O và 4% Zn-EDTA theo khối lượng) thông qua các thí nghiệm ủ đất và thí nghiệm trong nhà kính với cây lúa mì được trồng trên đất thịt trung bình (silt loam) có pH trung tính. Tính di động của kẽm được đánh giá thông qua các phép đo khuếch tán, hàm lượng kẽm ly trích bằng nước và nồng độ kẽm trong dung dịch đất tại vị trí bón phân. Đồng thời, kỹ thuật quang phổ hấp thụ tia X sử dụng nguồn bức xạ synchrotron được áp dụng để xác định các dạng kẽm có nguồn gốc từ phân bón trong đất. Kết quả cho thấy kẽm từ ZnO và Zn mix chủ yếu tập trung gần vị trí bón, với hơn 80% lượng kẽm được giữ lại trong vùng đất bón ban đầu. Phân tích quang phổ cho thấy kẽm nhanh chóng chuyển hóa thành các dạng hydroxit kép lớp Zn-Al (Zn-Al layered double hydroxide) và các dạng liên kết với ZnO, làm giảm tính di động của kẽm trong đất. Ngược lại, ZnSO₄ và Zn-EDTA có khả năng khuếch tán cao hơn, tạo ra nồng độ kẽm trong dung dịch đất lớn hơn và giúp cây hấp thu kẽm nhiều hơn đáng kể.

Những kết quả này cho thấy nguồn phân bón kẽm quyết định dạng tồn tại của kẽm trong đất, khả năng di động và độ hữu dụng cho cây trồng trong điều kiện đất trung tính. Kẽm sulphat (ZnSO₄) cho hiệu quả tương đương với Zn chelate (Zn-EDTA) nhưng có chi phí thấp hơn, do đó là một lựa chọn phân bón hiệu quả và thực tiễn để cải thiện dinh dưỡng kẽm trong các hệ thống sản xuất cây trồng.

Nguyễn Tiến Hải theo Sciencesocieties.org