Ngoài những chất chelate được tìm thấy ngoài tự nhiên như axit fulvic ra thì còn có những chất chelate tổng hợp xuất hiện trong các loại phân bón thương mại. Các chất chelate trong phân bón giúp làm tăng thêm số lượng các dưỡng chất dễ tiêu cho cây trồng, đặc biệt là các chất vi lượng. Bài viết sau đây sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu tạo cũng như vai trò của chelate tổng hợp.
1. Các chất tạo nên chelate tổng hợp
Một đặc điểm quan trọng của các chelate kim loại là hằng số liên kết (hay còn gọi là hằng số ổn định) của chúng. Hằng số liên kết này đặc trưng cho từng phân tử chelate liên kết với kim loại, và giúp chúng ta xác định được độ bền tương đối của chelate kim loại về tỷ lệ giữa kim loại liên kết và ion kim loại tự do không liên kết trong cấu trúc chelate. Điều này giải thích cho việc các chất chelate tổng hợp liên kết với một số nguyên tố vi lượng chặt chẽ hơn những nguyên tố khác.
>>> Xem thêm: Dinh dưỡng vi lượng là gì?
Các chất tạo nên chelate tổng hợp bao gồm:
- EDTA (axit tetracetic etylen diamine)
- DTPA (axit pentaecetic dietylen triamine)
- HEEDTA (Axit hydroxyetylen etylen diamin triacetic)
- CDTA (Cyclohexane trans 1, 2 diamino axit tetracetic)
- EDDHA (Ethylene bis Alpha-imino-2hydroxyphenyl-acetic axit).
Độ bền của các chelate kim loại tổng hợp được xếp theo thứ tự giảm dần như sau: Sắt (3) > Đồng > Kẽm > Sắt (2) > Mangan > Canxi > Magie>. EDTA là chất tạo chelate được sử dụng phổ biến nhất hiện nay. EDTA có ái lực mạnh với Sắt cho nên nếu EDTA-Kẽm được sử dụng trong môi trường có chứa Sắt thì EDTA sẽ thay thế Kẽm bằng Sắt và trở thành Sắt-Chelate (Fe(chelate)). Bởi vì Sắt-Chelate có độ bền cao hơn Kẽm nên phản ứng hóa học có chiều hướng đi về phía bên phải.
Ion Zn được giải phóng dễ bị phá hủy và phản ứng với đất tương tự như Kẽm trong muối vô cơ (chẳng hạn như Kẽm Sunfat (ZnSO4)). Như vậy, hợp chất chelate-kim loại phải ổn định trong đất thì mới có thể đem lại hiệu quả dài lâu.
2. Ứng dụng của chelate tổng hợp trong sản xuất phân bón
Độ bền của phối tử liên kết các ion kim loại có ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ chất dinh dưỡng vi lượng của cây trồng. Trong bảng 1, các chất chelate phổ biến được nhóm lại với nhau theo độ bền chelate tương đối của chúng. Theo nguyên tắc chung, các chelate có hằng số liên kết cao (ví dụ: chelate tổng hợp) thường giữ chặt khoáng chất và không dễ giải phóng khoáng chất cho cây trồng. Trong khi đó, các chelate có hằng số liên kết thấp hơn (ví dụ: hầu hết các chelate hữu cơ) thì lại không giữ chặt khoáng chất và dễ giải phóng khoáng chất cho cây trồng.
Bảng 1: Các chất chelate phổ biến được nhóm lại với nhau theo độ bền chelate tương đối của chúng.
Ghi chú:
- Strongest (synthetic): Các chất chelate bền nhất (chelate tổng hợp)
- Intermediate (long-chain natural organic): Các chất chelate trung bình (chelate chuỗi dài hữu cơ tự nhiên)
- Weakest (short-chain or small organics): Các chất chelate yếu nhất (chelate chuỗi ngắn hoặc chất hữu cơ nhỏ)
* Một số đơn vị đang sản xuất dưới dạng chelate tổng hợp.
** Polyphosphates không phải là chất hữu cơ; tuy nhiên, chúng hoạt động tương tự như các phân tử chelate hữu cơ.
Một chất tạo chelate yếu không có khả năng chống lại quá trình thủy phân, đặc biệt là trong môi trường pH cao. Trong quá trình xử lý các chất chelate tổng hợp, bởi vì các ion kim loại phải được giải phóng trong cây hoặc ở bề mặt của rễ, nên một chất chelate mạnh có thể liên kết chặt chẽ với kim loại và không giải phóng kim loại cho cây.
Các chất chelate bền nhất (chelate tổng hợp) được ứng dụng chủ yếu trong sản xuất phân bón đất. Độ bền cao của chúng là một lợi thế trong vài điều kiện nhất định, chẳng hạn như khi độ pH của đất cao (7,8 trở lên). Tuy nhiên, trong một số điều kiện khác, các chất chelate bền nhất này có thể mất tác dụng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, EDTA không phải là nguồn cung cấp Sắt và Mangan hiệu quả đối với các loại đất có hàm lượng chất hữu cơ cao. Ngoài ra, do hằng số liên kết của Sắt-EDDHA ở mức cao, nên rễ cây không thể cạnh tranh lại EDDHA để lấy Sắt. Theo đó, trong điều kiện này, các chất chelate tổng hợp không mang lại hiệu quả cao đối với việc cung cấp chất dinh dưỡng cho cây.
Việc áp dụng một cách chính xác tỷ lệ các chất chelate tổng hợp là rất quan trọng bởi vì nếu tỷ lệ sai có thể khiến lá cây bị ngộ độc, ngay cả khi bón vào đất. Khi được áp dụng dưới dạng bón lá, lợi ích mà các hợp chất chelate tổng hợp mang lại chỉ nằm ở mức độ khiêm tốn hoặc thấp.
Đa số các chất chelate trung bình được sử dụng dưới dạng bón lá hơn là bón đất, mặc dù một số trong chúng cũng đã được ứng dụng thành công cho đất. Vì các chất chelate trung bình này dễ bị phân hủy và dễ giải phóng các ion kim loại cho cây trồng, nên chúng không gây độc cho lá. Chính điều này đã khiến các chất chelate trung bình trở thành lựa chọn lý tưởng để bón lá. Từ khía cạnh hiệu quả về mặt chi phí, bón lá ít tốn kém hơn bón đất trong việc khắc phục sự thiếu hụt vi chất dinh dưỡng bởi lượng phân bón được sử dụng ít hơn. Tuy nhiên, nếu bón đất thì các chất chelate trung bình vẫn có thể đáp nhu cầu bổ sung vi chất dinh dưỡng cho cây một cách hiệu quả với điều kiện tỷ lệ bón cao một chút.
Biên tập bởi Agmin.vn
