PHÂN BÓN LÀ GÌ?
Phân bón là bất kỳ chất hoặc vật liệu nào được thêm vào đất để thúc đẩy sự phát triển của cây trồng. Có nhiều loại phân bón, và hầu hết đều chứa nitơ (N), phốt pho (P) và kali (K). Trên thực tế, phân bón bán ở các cửa hàng có ghi tỷ lệ N-P-K trên bao bì. Phân bón được sử dụng trên khắp thế giới để giữ cho các bãi cỏ luôn xanh tốt và sản xuất nhiều cây trồng hơn trên các cánh đồng nông nghiệp. Phân bón có thể được chia thành ba nhóm:
https://vietaugroup.vn/phan-dam-bon-cho-cay-trong-nhu-the-nao-cho-dung-ky-thuat/
Phân khoáng (phốt pho và kali) được khai thác từ môi trường và được nghiền nhỏ hoặc xử lý hóa học trước khi bón.
Phân hữu cơ (phân chuồng và phân trộn) được làm từ phân động vật và thực vật hoặc động vật phân hủy.
Phân bón công nghiệp (amoni photphat, urê, amoni nitrat) được con người sản xuất công nghiệp thông qua các phản ứng hóa học.
Trong khi phân bón hữu cơ và khoáng đã được sử dụng để tăng năng suất cây trồng trong nông nghiệp từ lâu, thì phân bón công nghiệp là một bước phát triển tương đối mới. Mặc dù vậy, phân bón công nghiệp là loại phân bón được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay.
TẠI SAO CHÚNG TA CẦN PHÂN BÓN NITƠ CHỨA?
Nitơ là một trong những nguyên tố hay chất dinh dưỡng mà tất cả các sinh vật (vi sinh vật, thực vật và động vật) cần để phát triển. Mặc dù có rất nhiều nitơ xung quanh chúng ta (~ 78% không khí chúng ta hít thở), phần lớn nitơ trên Trái đất tồn tại ở dạng khí không màu và không mùi, được gọi là khí nitơ (N2). Thật không may, thực vật và động vật không thể sử dụng trực tiếp khí nitơ. Là con người, chúng ta lấy nitơ từ thực phẩm chúng ta ăn. Thực phẩm giàu protein như thịt, cá, quả hạch hoặc đậu có nhiều nitơ. Thực vật lấy nitơ từ đất và nitơ là chất dinh dưỡng phổ biến nhất để hạn chế sự phát triển của cây. Có hai cách khí nitơ được biến đổi tự nhiên hoặc “cố định” thành các hợp chất chứa nitơ có thể tồn tại trong đất mà không cần sự can thiệp của con người (Hình 1):
Sét: Sét đánh tạo ra đủ năng lượng để phân tách khí nitơ trong khí quyển, tạo ra các hợp chất chứa nitơ, cuối cùng sẽ tồn tại trong đất.
Cố định nitơ sinh học: Một số vi sinh vật có thể sử dụng trực tiếp khí nitơ làm chất dinh dưỡng. Những vi sinh vật chuyên biệt này chuyển đổi khí nitơ thành amoni (NH4 +) và được gọi là “chất cố định nitơ”. Một số vi sinh vật cố định nitơ sống trong đất, và một số có thể hình thành mối quan hệ mật thiết với rễ của một số loại cây nhất định, như đậu hoặc cỏ ba lá.
 (A) Sét đánh có thể tách khí nitơ (màu đỏ) trong khí quyển. Các hợp chất nitơ mới được tạo ra (màu xanh lam) sau đó sẽ rơi xuống đất và bón cho chúng một cách tự nhiên. (B) Các vi sinh vật cố định nitơ chuyên biệt trong đất hoặc bám vào rễ cây có thể biến đổi khí nitơ thành các hợp chất nitơ để thực vật và động vật sử dụng được. (C) Khí nitơ có thể được chuyển hóa thành các hợp chất nitơ có thể sử dụng được trong công nghiệp với quy
PHÂN BÓN CÔNG NGHIỆP NITƠ CHỨA ĐƯỢC SẢN XUẤT NHƯ THẾ NÀO?
Như đã đề cập, hầu hết nitơ trên Trái đất hiện diện dưới dạng khí nitơ, không sử dụng được cho thực vật và động vật. Trong e Năm 1900, các nhà khoa học đã khám phá ra cách biến khí nitơ từ khí quyển thành các hợp chất chứa nitơ có thể được sử dụng để bón đất (Hình 1). Quá trình cố định nitơ công nghiệp này được gọi là quy trình Haber-Bosch Một quy trình cố định nitơ công nghiệp có thể được thực hiện trong phòng thí nghiệm để sản xuất các thành phần phân bón. Nó được phát hiện bởi các nhà khoa học Fritz Haber và Carl Bosch. Hầu như tất cả nitơ trong phân bón công nghiệp được cố định thông qua quy trình Haber-Bosch.
Quá trình cố định nitơ trong công nghiệp này được thực hiện trong các phòng thí nghiệm hóa học và các nhà máy lớn trên toàn thế giới. Quy trình của Haber-Bosch yêu cầu rằng khí nitơ phải được trộn với khí hydro (H2) và đặt dưới áp suất cực lớn (200 lần áp suất khí quyển). Đây là áp lực mà bạn sẽ cảm thấy nếu lặn 2.000 mét (~ 6.500 feet) dưới biển, khoảng cách xa hơn 6 Tháp Eiffel xếp chồng lên nhau! Hỗn hợp khí có áp suất này sau đó được làm nóng đến nhiệt độ rất cao (450 ° C / 842 ° F). Duy trì những áp suất và nhiệt độ cao này đòi hỏi một lượng năng lượng rất lớn. Quy trình của Haber-Bosch được ước tính tiêu thụ 1–2% nguồn cung cấp năng lượng của thế giới mỗi năm [2].
TẠI SAO CHÚNG TA DÙNG NHIỀU PHÂN BÓN CÔNG NGHIỆP CÓ NITƠ CHỨA?
Câu trả lời ngắn gọn là phân bón chứa nitơ giúp cây trồng phát triển nhanh hơn và giúp cho nhiều vụ mùa hơn. Điều này cho phép sử dụng đất nông nghiệp hiệu quả hơn vì đất được bón phân tạo ra nhiều lương thực hơn. Trên thực tế, việc phát minh ra phân bón công nghiệp là một trong những lý do chính khiến dân số Trái đất tăng nhanh trong 60–70 năm qua. Trước khi phân bón công nghiệp được sử dụng rộng rãi vào những năm 1960, dân số Trái đất đã mất ~ 123 năm để tăng gấp đôi từ 1 lên 2 tỷ người (1804–1927). Tuy nhiên, chỉ mất ~ 45 năm (1974–2019) để dân số Trái đất tăng gấp đôi từ 4 lên 8 tỷ người. Giờ đây, chúng ta phụ thuộc vào việc bón phân nitơ đến mức chúng ta chỉ có thể sản xuất đủ lương thực để cung cấp cho ~ 50% dân số thế giới nếu không có nó [1, 2].
https://vietaugroup.vn/phan-dam-bon-cho-cay-trong-nhu-the-nao-cho-dung-ky-thuat/
NITƠ TỪ NITƠ-CHỨA PHÂN BÓN KẾT THÚC LÊN ĐÂU?
Tất nhiên là cây trồng mất rồi! Thật không may, đó không phải là kết thúc của câu chuyện. Để có cái nhìn chi tiết hơn về tất cả các phản ứng trong chu trình nitơ, bạn nên đọc Bài viết này của Young Minds: “Chu trình nitơ là gì và tại sao nó là chìa khóa cho sự sống” [3]. Trong một lĩnh vực nông nghiệp trung bình, chỉ có ~ 50% lượng nitơ từ phân bón được cây trồng sử dụng [4]. Vì vậy, trong khi phân bón làm cho cây trồng phát triển tốt hơn và nhanh hơn, một nửa lượng nitơ cố định mà chúng ta bổ sung bị mất đi. Hãy tưởng tượng rằng — chúng ta mất tương đương với 12 triệu con voi nitơ (~ 165 tỷ pound) mỗi năm! Nitơ bị mất có thể kết thúc trong khí quyển hoặc nó có thể bị rửa trôi khỏi đất và kết thúc trong các đường nước, chẳng hạn như nước ngầm, suối, hồ, sông và đại dương Lượng nitơ bị mất này gây ra một loạt các vấn đề về môi trường
Nitơ từ phân bón không được cây trồng hấp thụ có thể bị mất khỏi đất. (A) Nitơ có thể bị rửa trôi từ đất và đi vào các đường nước trên mặt đất (hồ, suối, sông, hoặc đại dương) hoặc vào nước ngầm. Nitơ rửa trôi vào các hệ sinh thái dưới nước có thể dẫn đến hiện tượng tảo nở hoa có hại và hiện tượng phú dưỡng các nguồn nước. (B) Một số vi sinh vật có khả năng biến đổi nitơ trong phân bón thành nhiều loại khí chứa nitơ khác nhau. Nitơ dạng khí này sau đó có thể bị mất vào khí quyển dưới dạng khí nhà kính.
VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG DO PHÂN BÓN CHỨA NITƠ GÂY RA GÌ?
Một số vi sinh vật đất có thể biến đổi nitơ được cung cấp trong phân bón thành khí chứa nitơ, được thải vào khí quyển như khí nhà kính nitơ oxit (N2O). Khí nhà kính Các khí giữ nhiệt trong bầu khí quyển giống như mái nhà kính giữ nhiệt để bảo vệ các cây trồng trong đó khỏi thời tiết lạnh và sương giá. là một trong những yếu tố chính thúc đẩy sự nóng lên toàn cầu. Nitơ oxit có khả năng làm ấm lớn hơn ~ 300 lần so với khí nhà kính thường được đề cập nhất, carbon dioxide (CO2).
Trong đường thủy, việc bổ sung các chất dinh dưỡng bên ngoài (như dư thừa nitơ) được gọi là phú dưỡng Một sự thay đổi trong tình trạng dinh dưỡng của môi trường do lượng chất dinh dưỡng cao (nitơ hoặc phốt pho) xâm nhập vào đường nước (hồ, sông hoặc đại dương). Một hậu quả chính là tảo nở hoa có hại và làm mất đi sự sống của các loài thủy sinh. Sự phú dưỡng là sự thụ tinh không mong muốn của đường nước và nó thúc đẩy sự phát triển của vi sinh vật, tảo và thực vật, giống như bón phân cho đất. Tuy nhiên, sự phát triển nhanh chóng của vi sinh vật và thực vật có thể sử dụng hết ôxy trong những dòng nước này và biến chúng thành cái gọi là vùng chết, bởi vì động vật thủy sinh không thể sống mà không có ôxy. Hiện tượng phú dưỡng cũng có thể dẫn đến sự phát triển của các loài tảo tạo ra các hóa chất độc hại, được gọi là tảo có hại nở hoa Khi vi khuẩn lam và tảo phát triển rất nhanh do có một lượng lớn chất dinh dưỡng (nitơ hoặc phốt pho) có trong vùng nước mà chúng sinh sống. Những vi khuẩn lam và tảo này tiết ra các hóa chất có hại – độc tố – vào đường nước ..
Trong khi chúng ta cần nitơ từ phân bón trong đất nông nghiệp của mình, chúng ta không cần hoặc muốn bổ sung nitơ trong khí quyển hoặc đường nước của chúng ta. Điều này có nghĩa là chúng ta phải cân bằng giữa lợi ích tích cực của việc bón phân đạm (nhiều thức ăn hơn) với hậu quả tiêu cực của việc bón thừa (vấn đề môi trường) [1, 2]. Các nhà khoa học hiện đang nghiên cứu để tìm ra sự cân bằng này để cải thiện tình hình hiện tại của chúng ta.
NGHIÊN CỨU LIÊN QUAN ĐẾN PHÂN BÓN HIỆN NAY ĐANG ĐƯỢC THỰC HIỆN?
Một mục tiêu chính của nghiên cứu liên quan đến phân bón là giảm lượng nitơ cố định công nghiệp bị mất (trị giá khoảng 12 triệu con voi) vào bầu khí quyển và đường nước. Giải pháp này được gọi là nâng cao hiệu quả sử dụng nitơ của môi trường nông nghiệp. Dưới đây là một số ví dụ về nghiên cứu phân bón đang diễn ra:
Các nhà vi sinh vật học và các nhà khoa học về đất đang nghiên cứu các cách cải thiện điều kiện đồng ruộng để thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn cố định nitơ trong đất tự nhiên. Ngoài ra, họ cũng đang nghiên cứu các cách để ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật đất góp phần làm mất nitơ cố định vào khí quyển hoặc đường nước (Hình 3). Cùng với nhau, điều này sẽ làm giảm tổng lượng phân bón chứa nitơ cần thiết để có được năng suất cây trồng tương tự.
 (A) Các nhà vi sinh vật học và các nhà khoa học về đất đang làm việc để cải thiện sự phát triển của các vi sinh vật cố định đạm có trong đất, để tăng khả năng cố định đạm sinh học. Điều này sẽ làm tăng hàm lượng nitơ trong đất (màu xanh lam). (B) Các nhà sinh học thực vật đang nghiên cứu để tạo ra các loại cây trồng có khả năng cố định khí nitơ (màu đỏ) trực tiếp từ khí quyển vào các mô của chúng. Điều này sẽ làm giảm nhu cầu bổ sung phân bón chứa nitơ cho những loại cây trồng này.
Các nhà hóa học đang nghiên cứu thiết kế các loại phân bón ổn định trong đất trong thời gian dài hơn và ít có khả năng bị vi sinh vật phân hủy. Các loại phân giải phóng chậm này giải phóng từng ít chất dinh dưỡng tại một thời điểm, vì vậy chất dinh dưỡng có sẵn trong suốt thời gian cây trồng. Cách tiếp cận này vẫn phụ thuộc vào phân bón chứa nitơ, nhưng nó sẽ giảm lượng phân bón cần thiết và giảm lượng nitơ bị mất.
Các nhà sinh học thực vật đang cố gắng chuyển đổi gen các loại cây trồng cần ít nitơ hơn từ phân bón [5]. Những cây trồng này có thể tự cố định nitơ từ khí nitơ, giống như các vi sinh vật cố định nitơ chuyên dụng. Những cây trồng này sẽ cần ít phân bón hơn để tạo ra cùng một năng suất (Hình 3).
Các nhà khoa học máy tính và nhà khoa học đất đang làm việc cùng nhau để thiết kế các hệ thống bón phân thông minh, có thể theo dõi điều kiện đất và không khí trong các cánh đồng nông nghiệp. Sau đó, các hệ thống này chỉ có thể bổ sung một lượng nhỏ phân bón khi cần thiết. Điều này giảm thiểu lượng phân bón được thêm vào, làm cho việc bổ sung phân bón có mục tiêu phù hợp với nhu cầu của cây trồng và giảm lượng nitơ bị mất.