Sự hấp thụ Lân và chỉ số đệm (PBI) trong đất

ThS. Nguyễn Văn Phương

1. Introduction

Lân (P) là một trong những chất dinh dưỡng quan trọng nhất đối với cây trồng, chỉ xếp thứ hai sau đạm (N) (Brady and Weil, 2008). Nhiều loại đất chứa hàm lượng P cao, nhưng chủ yếu là ở dạng khó tiêu đối với cây trồng do các phản ứng kết tủa, cố định của P với các nguyên tố, cáchợp chấtcũng như keo đất.

Trong đất ít bị phong hoá P tồn tại ở dưới dạng: di-canxi photphat (CaHPO₄.2H₂O), hydroxyapatite (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) hay octo-canxi photphat (Ca₈H₂ (PO₄)₆.5H₂O). Trong khi đất bị phong hoá cao các oxit, oxyhydroxitcủa sắt và nhôm rất nhiều (ví dụ đất đỏ bazan). Đây là thành phần chính tạo thành những hợp chất không tan với P.

Phân tích P hữu hiệu trong đất để định lượng phân bón cho cây trồng được sử dụng phổ biến. Tuy nhiên, các phương pháp phân tích P hữu hiệu không luôn cho đánh giá đúng (Kirchhof et al., 2008). Do đó, gần đây các nhà khoa học phát triển hàng loạt các phương pháp xác định khả năng hấp thụ P của đất. Sự kết hợp giữa việc phân tích P hữu hiệu và khả năng hấp thụ lân của đất có thể giúp tính toán lượng phân P cho cây trồng chính xác hơn để nâng cao năng suất, hiệu quả kinh tế và giảm tác động bất lợi đến môi trường (hiện tượng phú dưỡng trong đất, nước mặt).

Có nhiều chỉ số khác nhau để xác định sự hấp thụ lân của đất như độ đệm lân (Phosphorus buffering capacity – PBC) (Probert and Moody, 1998), chỉ số hấp thụ lân (phosphorus sorption index – PSI), chỉ số giữ lân (phosphororus retention index – PRI) (Allen et al., 2001)hay chỉ số Freundlich (Freundlich retention index – FRI) (Bolland and Allen, 2003). Gần đây, chỉ số đệm lân (PBI – phosphorus buffering index) được sử dụng phổ biến trên thê giới, đặc biệt là tại Úc (Burkitt et al., 2002)

2. Chỉ số đệm lân (PBI) và ý nghĩa của nó

Trong số các chỉ số cố định lân trên, Bolland and Windsor (2007) cho rằng PBI là chỉ số hấp thụ lân duy nhất được sử dụng tại nước Úc. Chỉ số này thường biến động từ 1 to đến vài ngàn (Table 1).

Table 1: Bảng phân cấp chỉ số PBI

Khả năng đệm lân của đất	Trị số PBI
Cực kỳ thấp	< 15
Rất rất thấp	15-35
Rất thấp	36-70
Thấp	71-140
Trung bình	141-280
Cao	281-840
Rất cao	>840

Như vậy, theo bảng phân cấp trên chỉ số PBI càng cao thì khả năng cố định lân càng mạnh, và theo đó lân hữu hiệu cho cây trồng càng thấp.

Để đo PBI, Burkitt et al. (2002) đã xây dựng quy trình phân tích như sau: P ở dạng KH₂PO₄ hoà tan trong dung dịch CaCl₂ 0,01 M, lắc hỗn hợp đất và dung dịch theo tỉ lệ 1:10 với nồng độ P ban đầu là 1000 mg P/kg đất. Hỗn hợp được lắc đảo ngược liên tục 17 giờ tại 25^oC, lượng P còn lại trong dung dịch được xác định, và PBI được tính như sau:

PBI_+ColP = (P_s + Colwell-P)/c^0.41 (1)

P_s: nồng độ P bị hấp thụ vào đất (mg P/kg soil)

C: Nồng độ P trong dung dịch sau lắc (mg P/L)

Colwell-P: lân hữu hiệu phân tích theo phương pháp Colwell, đơn vị tính mg P/kg đất.

PBI được xem là chỉ số tiện ích để xác định độ hấp thụ lân của đất. Chỉ số PBI cũng đánh giá khả năng cuốn trôi lân của nước chảy tràn bề mặt (Dougherty et al., 2010). PBI thấp dẫn đến lượng lân bị cuốn theo dòng nước nhiều và ngược lại.

 Kết quả phân tích PBI một số loại đất được trình bày ở Bảng 2.

Table 2: Loại đất và PBI

Kí hiệu	Loại đất	PBI	Nhận xét
2	Black Vertosol	140	Thấp
6	Red Ferrosol	761	Cao
8	Black Vertosol	118	Thấp
11	Black Vertosol	122	Thấp
13	Red Ferrosol	2123	Rất cao
14	Red Ferrosol	2564	Rất cao
15	Red Ferrosol	1489	Rất cao
16	Sandy loam	35	Rất thấp

Kết quả Bảng 2 cho thấy đất đỏ Ferrosol có PBI từ cao đến rất cao, thể hiện sự cố định lân rất mạnh. Điều này làm giảm lân hữu hiệu cho cây trồng khi bón phân vào đất. Trong khi các loại đất Black Vertosol và đất thịt cát có chỉ số này ở mức thấp và rất thấp, thể hiện sự cố định lân thấp, hay nói cách khác lân bón vào đất sẽ cho tỉ lệ hữu hiệu cao đối với cây trồng.

3. Hàm lượng ngưỡng của P trong đất.

Hàm lượng ngưỡng(critical value) của P là trị số mà trên mức đó sự phản ứng của cây trồng đối với bón P rất thấp hoặc không rõ, ngược lại dưới trị số này thì năng suất cây trồng sẽ tăng nếu bón phân lân. Giá trị này là cơ sở để đưa ra quyết địnhcó nên bón phân lân hay không cho cây trồng.

            Một số nghiên cứu cho thấy nếu chỉ sử dụng phương pháp phân tích P dễ tiêu thì giá trị ngưỡng biến động rất lớn. Ví dụ, tại Úc giá trị lân ngưỡng là 19 mg P/kgcho lúa mỳ and canola trồng trên đất không hình thành từ núi lửa. Tuy nhiên, đối với đất cát, Brennan and Bolland (2004)cũng sử dụng phương pháp phân tích này và đề nghị các giá trị ngưỡng là 58 mg P/kg cho lúa mì và 19 mg P/kg cho canola. Hay nói cách khác, các phương pháp phân tích lân hữu hiệu nhưColwell, Olsen, Bray hay Truog không đảm bảo trong việc xác định đúng hàm lượng lân hữu hiệu cho cây trồng cũng như nồng độ P ngưỡng trong đất(Bailey et al., 2008; Kulhanek et al., 2007; Probert and Moody, 1998). Một nghiên cứu về cà chua của Moody (2007)cho thấy rằng đất cát thô (PBI = 4) giá trị P tới hạn rất thấp (10 mg P/kg), ngược lại với đất mà PBI cao (PBI = 540) giá trị này lên đến 165 mg P/kg.Đối với cây cà phê trồng trên một số loại đất, đặc biệt là đất đỏ bazan chỉ sốnày chưa được nghiên cứu.

4. Giá trị ngưỡng của lân dựa vào PBI

            Kirchhof et al. (2008) chứng minh rằng hàm lượng P ngưỡng từ các phương pháp phân tích như Olsen, Colwell, Bray or Truog có thể có hoặc không có giá trị đối với một số loại đất hoặc tình trạng vườn cây cả ở vùng cận nhiệt lẫn vùng ôn đới. Tác giả cũng cho thấy đất hình thành từ núi lửa cho giá trị P tới hạn cao hơn 4 lần đất không phải từ núi lửa. Điều này được giải thích rằng P từ đất hình thành từ núi lửa bị cố định, kết tủa với tỉ lệ cao. Và trị số P tới hạn thường biến động qua các loại đất khác nhau. Điều bất tiện này được cải thiện bởi Moody (2007). Tác giả thiết lập mối quan hệ của trị số P tới hạn và PBI trong thí nghiệm trên cây cà chua như sau:

Critical Colwell-P = 4.55 x PBI^0.571 (2)

Dựa trên phương trình này việc xác định giá trị tới hạn của P cho cà chua sẽ chính xác hơn nhiều so với chỉ sử dụnghàm lượng lân hữu hiệu.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Allen, D. G., Barrow, N. J., and Bolland, M. D. A. (2001). Comparing simple methods for measuring phosphate sorption by soils. Australian Journal of Soil Research 39, 1433-1442.

Bailey, J. S., Ramakrishna, A., and Kirchhof, G. (2008). Relationships between important soil variables in moderately acidic soils (pH ≥5.5) in the highlands of Papua New Guinea and management implications for subsistence farmers. Soil Use and Management24, 281-291.

Bolland, M. D. A., and Allen, D. G. (2003). Phosphorus sorption by sandy soils from Western Australia: effect of previously sorbed P on P buffer capacity and single-point P sorption indices. Australian Journal of Soil Research41, 1369-1388.

Bolland, M. D. A., and Windsor, D. P. (2007). Converting reactive iron, reactive aluminium, and phosphorus retention index (PRI) to the phosphorus buffering index (PBI) for sandy soils of south-western Australia. Australian Journal of Soil Research45, 262-265.

Brady, N. C., and Weil, R. R. (2008). “The nature and properties of soils,” Pearson Education, Upper Saddle River, N.J.

Brennan, R. F., and Bolland, M. D. A. (2004). Wheat and canola response to concentrations of phosphorus and cadmium in a sandy soil. Australian Journal of Experimental Agriculture44, 1025-1029.

Burkitt, L. L., Gourley, C. J. P., and Hannah, M. C. (2002). A simple phosphorus buffering index for Australian soils. Australian Journal of Soil Research40, 497-513.

Dougherty, W., Burkitt, L., Milham, P., and Harvey, D. (2010). The effect of soil available P and P buffering on runoff P concentration from pastures. In “19th World Congress of Soil Science, Soil Solutions for a Changing World”, pp. 272-275.

Kirchhof, G., Ramakrishna, A., and Bailey, J. S. (2008). An evaluation of Colwell‐P as a measure of plant‐available phosphorus in soils of volcanic and non‐volcanic origins in the highlands of Papua New Guinea. Soil Use and Management24, 331-336.

Kulhanek, M., Balik, J., Cerny, J., Nedved, V., and Kotkova, B. (2007). The influence of different intensities of phosphorus fertilizing on available phosphorus contents in soils and uptake by plants. Plant Soil Environment53, 382-387.

Moody, P. W. (2007). Interpretation of a single-point P buffering index for adjusting critical levels of the Colwell soil P test. Australian Journal of Soil Research45, 55-62.

Probert, M. E., and Moody, P. W. (1998). Relating phosphorus quantity, intensity, and buffer capacity to phosphorus uptake. Australian Journal of Soil Research36, 389-394.