Đáp ứng của cây trồng với phân lân

Thông thường, các loại rau màu ngắn ngày, sinh trưởng nhanh có nhu cầu về phốt pho cao hơn so với ruộng lúa và cây ăn trái. Có sự khác biệt đáng kể giữa các loại rau trong việc đáp ứng với phân lân. Ví dụ, xà lách thường cho thấy đáp ứng với phân lân lớn hơn hầu hết các loại cây rau khác bao gồm các cây họ bầu bí và họ cải. Ngoài ra, cũng tồn tại sự khác nhau trong đáp ứng với phân lân giữa các biến dị di truyền trong cùng một loài, tuy nhiên mức độ này thường nhỏ và không ảnh hưởng nhiều. Ví dụ, một số loại xà lách dạng cuốn búp cho năng suất kém hơn các loại xà lách khác trong cùng chế độ thiếu phốt pho.

Các cơ chế liên quan đến việc đáp ứng với phân lân của cây trồng được chia thành ba nhóm lớn bao gồm (1) sự tiết các hợp chất hóa học vào trong vùng rễ, (2) sự biến đổi hình thái cấu trúc rễ, và (3) sự liên kết với vi sinh vật. Xu hướng trong tương lai, người ta sẽ lai tạo các giống cây trồng mang các tính trạng liên quan để làm tăng hiệu quả sử dụng phân lân.

Kết luận, nên sử dụng lượng phân lân khuyến cáo theo từng cây trồng. Tuy nhiên, hiện tại, các khuyến cáo này thường chưa đủ chính xác đến mức phù hợp với sự khác biệt giữa các giống trong cùng một loại cây. Vì vậy, cần quan sát tình trạng cây trồng để bổ sung lân kịp thời.

Nước trong đất

Sự hữu hiệu của lân bị ảnh hưởng bởi tình trạng nước trong đất. Nước trong đất ảnh hưởng đến các phản ứng của đất liên quan đến việc giải phóng và khuếch tán lân trong dịch đất và cuối cùng là vị trí của lân hữu hiệu so với sự phát triển của rễ. Nói chung, lượng lân hữu hiệu tối đa đối với hầu hết các loại cây trồng khi sức căng của nước trong đất khoảng 1/3 bar.

Sự hòa tan của lân trong phân bón và tất cả các hợp chất lân vô định hình và lân khoáng trong đất phụ thuộc vào nước trong đất. Hơn nữa, trong điều kiện yếm khí, việc khử phốt phát sắt (III) thành phốt phát sắt (II) có thể dẫn đến tăng khả năng hòa tan phốt pho. Tuy nhiên, quan điểm chung cho rằng ngoại trừ cây trồng thủy sinh, quá nhiều nước dẫn đến thông khí kém sẽ thực sự hạn chế sự hấp thụ phốt pho của cây trồng mặc dù điều này tăng cường khả năng hòa tan. Tuy nhiên, các nhà khoa học sử dụng hệ thống tưới nhỏ giọt trong vườn cây ăn quả để ý thấy lượng phốt pho hữu hiệu tăng trong và ngay sau mỗi lần tưới và lưu ý rằng phốt pho giảm nhanh chóng do độ ẩm của đất giảm xuống dưới khả năng đồng ruộng. 

Thể tích đất bị chiếm bởi nước ảnh hưởng đến diện tích mặt cắt ngang mà photpho có thể khuếch tán qua đó. Do đó, độ ẩm của đất càng thấp, con đường khuếch tán càng quanh co và khả năng tiếp xúc với các thành phần của đất làm cho phốt pho không hòa tan càng lớn.

Trong hầu hết các điều kiện, lân được bón gần bề mặt đất. Do đó, trong thời kỳ khô hạn ở các hệ thống trồng trọt không sử dụng nước tưới (VD một số loại cây công nghiệp, cây lấy gỗ), cây trồng lấy đi phần lớn nước từ tầng đất thấp hơn, và sự thiếu hụt phốt pho có thể phát sinh. Điều kiện này nói chung không phải là vấn đề đối với các hình thức canh tác có sử dụng hệ thống tưới, nơi mà sự phát triển kéo dài của rễ tập trung ở tầng đất mặt.

Nhiệt độ đất

Nhiệt độ đất ảnh hưởng đến các phản ứng liên quan đến sự hòa tan, hấp phụ và khuếch tán của phốt pho. Mặc dù quá trình hấp phụ và giải hấp thường xảy ra đồng thời, nhưng sự gia tăng nhiệt độ của đất làm tăng động học của các phản ứng và cho phép cân bằng nhanh hơn giữa các bể lân dung dịch, lân không bền, lân cố định, dẫn đến bổ sung nhanh hơn lượng lân dung dịch khi lân được cây trồng hấp thụ. Hầu hết ảnh hưởng của nhiệt độ lên lân hữu hiệu là do các phản ứng vô cơ, vì hiệu ứng xảy ra quá nhanh để được giải thích bằng sự khoáng hóa của vi sinh vật.

Nhiệt độ đất cũng có khả năng ảnh hưởng đến sự hấp thu phốt pho của rễ. Với rễ ngô trong các thí nghiệm nuôi cấy dung dịch, sự hấp thụ tăng lên khi nhiệt độ tăng từ 20 đến 40oC. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến các phản ứng của đất có thể quan trọng hơn là ảnh hưởng đến sinh lý thực vật. 

Đối với các loại cây trồng được gieo hạt và thu hoạch trong cùng một mùa, nhiệt độ đất không ảnh hưởng đáng kể đến các khuyến cáo về phân bón đối với phốt pho. Tuy nhiên, trong các tình huống sản xuất trồng trọt kéo dài qua các mùa khác nhau, những thay đổi nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến lượng phân bón cần thiết để đạt năng suất tối đa. Ví dụ, cà chua được gieo hạt trong đất mát tăng trưởng lớn hơn (tính trên trọng lượng khô) cho thấy đáp ứng đối với phốt pho cao hơn những cây được gieo trên đất ấm. Ở 13oC, sự tăng trưởng của cà chua tăng khi bón tới 550 kg P / ha nhưng ở 21 hoặc 30oC chỉ cần 140 kg P / ha. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tỷ lệ phốt pho cần thiết để đạt tối đa năng suất rau xà lách trồng trên cát tăng lên khi nhiệt độ giảm.

Nguồn lân

Hầu hết các loại phân bón chứa phốt pho đều có nguồn gốc từ đá phốt phát được khai thác. Chỉ có một số tình huống trồng trọt trên đất chua, đá phốt phát có thể được sử dụng trực tiếp như một nguồn lân. Còn lại, hầu hết các hệ thống cây trồng cho thấy phản ứng tốt nhất đối với lân hòa tan trong nước. Phân lân tan trong nước được sản xuất bằng cách cho đá photphat phản ứng với axit sunfuric hoặc axit photphoric. Phốt phát amoni được tạo ra bằng cách cho amoniac khan đi qua axit photphoric. Sản xuất này bao gồm phân DAP và MAP.

Hầu hết các loại cây trồng đều yêu cầu phốt pho sẵn có, và hầu hết các nguồn hòa tan đều hoạt động tương tự. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, phốt phát amoni gây độc thực vật, và việc sử dụng chúng thường không được khuyến khích khi cần lượng phốt pho cao.

Phân bón hạt, hòa tan và phân bón dạng lỏng hoạt động tương tự nhau trong nhiều hệ thống trồng trọt. Tuy nhiên, có một số tình huống sản xuất mà các nguồn phân lân dung dịch có thể có lợi thế về hậu cần. Thông thường, phân lân dung dịch dễ sử dụng hơn trong các công nghệ bón theo băng hoặc theo điểm. Nói chung, phân lân dạng lỏng sẽ được sử dụng để bón cùng với nước tưới.

Tóm lại, trong hầu hết các điều kiện, cân nhắc chi phí, các công nghệ ứng dụng sẵn có, và khả năng gây độc thực vật là những yếu tố quyết định chính ảnh hưởng đến việc lựa chọn nguồn phân lân.

Thời gian bón

Nhiều bằng chứng chỉ ra rằng đối với cây hàng niên (cây một năm), phần lớn phân bón lân nên được bón trước khi trồng. Phốt pho di chuyển đến rễ cây chủ yếu bằng cách khuếch tán, và cây con của hầu hết các loại cây hàng niên rất nhạy cảm với sự thiếu hụt phốt pho. Hơn nữa, năng suất của một số loại cây trồng thường không thể phục hồi hoàn toàn khi xảy ra sự thiếu hụt phốt pho nhất thời. Ví dụ, tỷ lệ phân lân được hấp thụ bởi củ cải đường giảm do thời gian bón bị trì hoãn. Sự thiếu hụt phốt pho trong cây xà lách ở giai đoạn đầu không thể được điều chỉnh bằng cách bón phân thúc.

Rải lân trước khi trồng hoặc bón theo dải thường được khuyến cáo cho cây 1 năm. Đối với các cây trồng năng suất cao như cà chua, ớt chuông, ngoài lượng phân lân bón lót, cần bổ sung lân định kỳ theo các giai đoạn để đáp ứng kịp thời nhu cầu của cây trồng.

Vị trí bón

Có nhiều tài liệu ghi lại những tác động tích cực của việc bón phân lân cho một khu vực cục bộ, thường là gần rễ cây. 

Người ta thường cho rằng bón cục bộ hoặc bón theo hàng làm giảm sự tiếp xúc của phân lân với đất, dẫn đến phản ứng hấp thụ và kết tủa phốt pho ít hơn và do đó, tăng cường sự sẵn có đối với cây trồng. Tuy nhiên, đối với đất có khả năng cố định photpho cao, nơi photpho là tương đối bất động, vị trí bón phân tiếp xúc với rễ có thể quan trọng hơn là hạn chế việc bị cố định.

Những lợi ích của việc bón cục bộ phân lân không phải là bất biến và cũng không phổ biến giữa các tình huống sản xuất cây trồng. Lượng phốt pho cần thiết cho sản xuất xà lách có thể giảm ít nhất 50% nếu phốt pho được bón theo hàng thay vì rải. Tuy nhiên, bón theo hàng không phải là một chiến lược khả thi để cải thiện hiệu quả sử dụng phốt pho cho cần tây trong hệ thống sản xuất hiện có. Đối với ngô ngọt, hiệu quả tương đối của bón theo hàng so với rải lân phụ thuộc vào nồng độ trong đất. Hiệu quả tương đối lớn hơn 3: 1 (bón theo hàng: bón rải) ở mức phốt pho kiểm tra trong đất thấp nhưng đạt gần 1: 1 khi phốt pho trong đất đạt đến giá trị tới hạn. Các yếu tố bao gồm hình thái rễ cây trồng, độ dài của mùa vụ trồng trọt, đặc điểm hóa học và vật lý của đất, và các thực hành trồng trọt cây trồng tương tác để ảnh hưởng đến phản ứng tương đối của cây trồng đối với việc bón phân theo hàng hoặc rải.

Bón phân lân qua lá

Bón phân qua lá với phốt pho nói chung không được thực hiện ở mức độ mà nó được thực hiện với phân đạm và vi lượng mặc dù một lượng phân lân có thể được hấp thụ hạn chế bằng tán lá thực vật.Các nhà khoa học đã thử nghiệm các hợp chất hữu cơ và vô cơ có chứa phốt pho khác nhau trên cây rau. Họ thường quan sát thấy những đáp ứng nhỏ trong quá trình phát triển của thực vật, nhưng một số hợp chất gây thương tích ở nồng độ phốt pho thấp tới 0,16%. Họ kết luận rằng axit orthophosphoric là loại phân bón lá có hiệu quả nhất được đánh giá. Một số phân lân đậm đặc (polyphosphate) và một số loại phân lân có chứa phốt pho và nitơ có thể được bón với lượng gấp 2,5 đến 3 lần lượng orthophotphat mà không gây hại lá. Năng suất ngô và đậu nành cao hơn với tri-polyphosphat và tetra-polyphosphat hơn so với orthophosphat.

Mặc dù khoảng 12% phốt pho trong các bộ phận của cây trồng được thu hoạch của một số cây rau trồng ngoài đồng ruộng có thể được cung cấp thông qua nhiều lần phun qua lá, bón phân lân qua lá không làm tăng tổng lượng lân hấp thụ hoặc năng suất cây trồng.

Một số nghiên cứu cho thấy rằng phốt pho kết hợp với các chất dinh dưỡng khác có thể làm chậm quá trình lão hóa và tăng năng suất, nhưng kết quả không nhất quán.

Bởi vì chỉ một phần khiêm tốn trong tổng nhu cầu phốt pho của cây trồng có thể được đáp ứng bởi lá bón phân và bón phân qua lá không tạo ra các phản ứng tích cực nhất quán ở những nơi còn lại lân đất hoặc bón phân lân bón đất là đủ, bón lá bằng lân hiếm khi được khuyến cáo thay thế cho thực hành bón phân qua đất.

Bón qua hệ thống tưới

Mặc dù việc bón phân qua hệ thống tưới là một phương pháp phổ biến với các chất dinh dưỡng di động như đạm, nó ít phổ biến hơn với phốt pho vì những lo ngại về hiệu quả của việc sử dụng. Do các phản ứng của đất được thảo luận trong phần trước, người ta thường cho rằng phần lớn phốt pho được bón qua nước sẽ bị cố định tại điểm tiếp xúc với đất. Tuy nhiên, có một số tình huống mà việc tưới phân là một phương tiện hữu hiệu và kinh tế để cung cấp phốt pho cho sản xuất cây trồng.

Sự di chuyển xuống của phốtpho trong đất chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của kết cấu đất. Trong một nghiên cứu, phốt pho được tưới phun mưa di chuyển đến độ sâu khoảng 5 cm trong đất thịt pha sét và đến khoảng 18 cm trong đất thịt pha cát. Trên một bề mặt lưu vực cát được tưới tiêu đã nhận được 91 cm nước, phốt pho di chuyển đến độ sâu 45 cm.

Nguồn phốt pho dường như là một yếu tố quan trọng khác ảnh hưởng đến chuyển động của phốt pho trong đất và do đó hiệu quả của việc tưới phân. Phốt pho từ axit photphoric và monocalcium photphat di chuyển theo phương thẳng đứng trên chiều dài 20 cm so với dicalcium photphat và tricalcium photphat chuyển động không đáng kể.

Monoammonium phosphate, urê phốt phát và axit photphoric được tưới phun cho thấy sự chuyển động tương tự trong đất. Tuy nhiên, ammonium polyphosphate chỉ thâm nhập được từ 60 đến 70% độ sâu so với các nguồn khác. Glycerophosphate di chuyển hơi xa hơn so với orthophosphate khi được tưới qua hệ thống nhỏ giọt nhưng phốt pho từ cả hai nguồn di chuyển một khoảng vừa đủ vào vùng rễ để cà chua có đủ phốt pho. 

Đối với các loại cây lâu năm, tưới phân thường là một biện pháp hữu hiệu phân phối phốt pho, bất kể phương pháp tưới tiêu, bởi vì bón rải và kết hợp máy cày có thể gây ra tổn thương rễ và bón rải  sẽ không hiệu quả hơn so với tưới phân. Đối với cây hàng năm phát triển nhanh, nơi mà hầu hết phốt pho nên được bón trước khi trồng, việc tưới phân có thể không mang lại lợi ích sản xuất một cách nhất quán so với bón theo hàng nhưng có thể kinh tế hơn hoặc thậm chí cần thiết tùy thuộc vào các cơ hội và hạn chế của hệ thống tưới tiêu. Ví dụ, phốt pho được bón thông qua hệ thống tưới cho hiệu quả hơn so với bón lót trước khi trồng đối với cà chua được trồng trên đất cát ít phốt pho. Các báo cáo cho thấy việc tưới phân phốt pho đôi khi tạo ra phản ứng tích cực được cho là do các hiệu ứng dạng dải trong đó phốt pho được phân phối trong hoặc gần vùng rễ và không bị trộn lẫn nhiều với đất. Nhìn chung, hiệu quả của việc bón phân phốt pho phụ thuộc vào kết cấu đất, nguồn phốt pho, phương pháp và lượng tưới, và hệ thống trồng trọt được sử dụng.