Chelate là một trong những phương pháp hỗ trợ cây hấp thụ vi lượng Sắt dễ dàng và hiệu quả, kể cả trong bón đất lẫn thủy canh. Hiện nay, có 2 dạng Chelate được ứng dụng rộng rãi trong canh tác là Chelate tổng hợp và Chelate Axit Humic hoặc Axit Fulvic. Vậy trong 2 dạng Chelate này, dạng nào đem lại nhiều lợi ích hơn cho dung dịch dinh dưỡng thủy canh? Mời bà con cùng Agmin tìm hiểu câu trả lời trong bài viết sau đây!
1. Trở ngại khi cung cấp Sắt cho cây
Sắt (Fe) là một vi chất cần thiết đối với vòng đời thực vật. Thiếu hụt Sắt, cây không thể sinh trưởng và phát triển khỏe mạnh. Tuy nhiên, Sắt lại là một nguyên tố “khó tính” vì nó sẵn sàng phản ứng với nhiều chất khác để tạo thành chất rắn khó tiêu đối với cây trồng, nhất trong môi trường pH cao. Lúc này Sắt sẽ tạo thành dạng Cacbonat, Hydroxit, Oxit, Phốt phát và thậm chí là Silicat không tan. Bởi vì lý do này mà hơn 100 năm qua, các nhà khoa học thực vật không ngừng nghiên cứu phương pháp đáp ứng nhu cầu Sắt của cây trồng mà không phải giảm pH đất - vốn được xem là tốn kém và không thiết thực.
Triệu chứng thiếu hụt Sắt ở thực vật.
Trong thủy canh, việc cung cấp Sắt cho cây cũng gặp phải trở ngại tương tự như bón đất. Mặc dù chúng ta có thể bổ sung thật nhiều Fe vào dung dịch dinh dưỡng, nhưng các phản ứng không mong muốn vẫn cứ xảy ra. Mặt khác, việc sử dụng các muối Sắt đơn giản (chẳng hạn như Sắt Nitrat hoặc Sắt Sunfat) có thể dẫn đến thiếu hụt Fe do Sắt bị tách ra khỏi dung dịch dinh dưỡng. Điều này xảy ra đặc biệt nhanh chóng ở vùng rễ - nơi thực vật làm cho độ pH của dung dịch tăng mạnh thông qua việc hấp thụ nhiều nitrat.
2. Khắc phục thiếu hụt Sắt bằng Sắt Chelate tổng hợp
Vào giữa thế kỷ 20, sự ra đời của Sắt Chelate tổng hợp đã giúp khắc phục trở ngại trong việc cung cấp Sắt cho cây trồng. Nhiệm vụ của các tác nhân Chelate là liên kết và bao quanh các ion kim loại, nhằm vô hiệu hóa khả năng phản ứng của chúng với các chất khác, đảm bảo chúng không trở thành dạng khó tiêu đối với cây trồng. Bằng cách này, cây trồng có thể trực tiếp hấp thụ Sắt rồi “đẩy” tác nhân Chelate trở lại dung dịch hoặc phá hủy tác nhân Chelate và sử dụng carbon của nó thông qua quá trình trao đổi chất.
Cơ chế tạo thành Chelate kim loại.
Dù vậy, Sắt Chelate tổng hợp tồn tại 2 điểm hạn chế lớn như sau:
Thứ nhất: có các tác nhân Chelate tổng hợp liên kết Fe rất mạnh và điều này cản trở sự hấp thụ Fe của một số loại cây không có bộ máy enzym cần thiết để “giành lấy” Fe từ phức chất. Các nghiên cứu trên cây một lá mầm, cụ thể là cỏ, cho thấy rằng những loài cây này phản ứng kém với việc bổ sung Fe bằng Fe(EDDHA). Trên thực tế, Fe(EDDHA) là một Chelate rất mạnh, mạnh đến mức thực vật không thể lấy được Fe từ nó. Đối với những loại cây một lá mầm, Chelate liên kết yếu thường có lợi hơn, ngay cả trong môi trường pH cao.
Thứ hai: nhiều tác nhân Chelate tổng hợp không hoạt động hiệu quả ở môi trường pH cao. Khi độ pH ở mức cao hơn 7,5, các tác nhân Chelate như EDTA và DTPA phải cạnh tranh với các muối không tan mạnh hơn. Cụ thể là Fe phản ứng với Hidroxit (OH) tạo thành Sắt(III) oxit màu nâu đỏ không tan. Như vật, xét về mặt hóa học thì Fe vẫn tồn tại trong dung dịch dinh dưỡng nhưng lại không khả dụng cho cây, tức là cây không hấp thụ được.
Các tác nhân Chelate tổng hợp hoạt động tốt trong môi trường pH cao, chẳng hạn như EDDHA tinh khiết, thường rất đắt. Rất nhiều đồng phân của phân tử EDDHA là các chất Chelate yếu hơn, gây ra các vấn đề về kiểm soát chất lượng và sức mạnh tổng thể của mỗi nguồn EDDHA khác nhau.
Ngoài ra, thêm một mối bận tâm khác là trạng thái oxy hóa của Fe. Thông thường, Sắt Chelate được điều chế bằng cách sử dụng Sắt (Fe2+), nhưng các Sắt Chelate này nhanh chóng bị oxy hóa trong dung dịch thành Sắt (Fe3+), đặc biệt là khi dung dịch được sục khí để duy trì mức oxy cao. So với Fe2+, Fe3+ liên kết chặt chẽ với các tác nhân Chelate hơn và đồng thời phản ứng mạnh hơn khi ở dạng tự do, cho nên cây khó có thể khai thác Fe3+ từ các Chelate. Mặt khác, Fe3+ còn mang nhiều độc tính hơn nếu không được khử trước khi đi vào cơ thể cây.
3. Tác nhân Chelate hữu cơ trong tự nhiên
Trong tự nhiên, tồn tại nhiều phân tử hữu cơ có khả năng liên kết với ion Fe. Một số cuộc nghiên cứu đã phát hiện ra rằng, thực vật và vi sinh vật bài tiết ra một số nhóm phân tử hữu cơ khác nhau và những nhóm này có thể giúp khắc phục tình trạng thiếu Fe cũng như cải thiện quá trình vận chuyển Fe vào cơ thể thực vật. Một số hợp chất này cũng có tính khử trong tự nhiên, do đó chúng không chỉ vận chuyển Fe mà còn khử Fe thành dạng Sắt Chelate khả dụng cho thực vật.
Trong số các hợp chất hữu cơ được sử dụng làm tác nhân Chelate, Axit Humic và Axit Fulvic là hai “gương mặt” sáng giá hơn tất cả, chúng được sử dụng rộng rãi không chỉ vì chi phí thấp mà còn vì đáp ứng các tiêu chí sản xuất hữu cơ của nhiều quốc gia trên thế giới. Riêng Axit Humic, đây là hợp chất dồi dào hơn, trọng lượng phân tử lớn hơn và phức tạp hơn so với Axit Fulvic.
Khả năng Chelate Fe của các hợp chất hữu cơ này yếu hơn nhiều so với các Chelate tổng hợp, do đó chúng dễ giải phóng Fe cho cây trồng hơn. Trong khi hằng số liên kết của EDTA là 21,5 thì hầu hết Axit Humic và Axit Fulvic có giá trị khoảng 4-6. Đây là thang logarit nên sự khác biệt về độ bền liên kết là rất lớn. Nói một cách dễ hiểu, sự khác biệt này tương tự sự khác biệt về khối lượng của một hạt cát và một con tàu du lịch.
4. So sánh Chelate tổng hợp và Chelate Axit Fulvic/Axit Humic
4.1. Các nghiên cứu về tác dụng của Chelate tổng hợp và Chelate Axit Fulvic/Axit Humic
Trên thực tế, không có nhiều nghiên cứu so sánh tác dụng của Chelate tổng hợp và Chelate Axit Humic/Axit Fulvic. Thay vào đó, một trong những so sánh tường tận nhất là so sánh tác dụng của dung dịch FeSO4 (Sắt Sunfat - dạng không chelate) và Fe(EDDHA) đối với quá trình phát triển của cây Hồ trăn (hạt dẻ cười), sau khi cả 2 chất này được bổ sung cùng lúc Axit Fulvic hoặc Axit Humic. Ở các giá trị pH gần với giá trị thường được sử dụng cho dung dịch thủy canh, hầu như không có sự khác biệt. Tuy nhiên, ở các giá trị pH cao hơn, lượng Fe được cây hấp thụ tăng lên đáng kể, cụ thể là tăng nồng độ Fe trong chồi cây. Như vậy, Axit Fulvic/Axit Humic giúp làm tăng tính dễ tiêu của cả Fe(EDDHA) và FeSO4.
Ý tưởng sử dụng Axit Humic làm phụ gia trong các loại phân bón Chelate truyền thống, nhằm giảm bớt chi phí phân bón công nghệ cao cũng đã được nghiên cứu trên cây có múi. Nghiên cứu này góp phần khẳng định các phát hiện thu thập được từ nghiên cứu trên. Theo đó, việc bổ sung Axit Humic vào dung dịch chứa sẵn Fe(EDDHA) mang lại nhiều lợi ích hơn là việc chỉ sử dụng mỗi Axit Humic tinh khiết hoặc phân bón Fe(EDDHA) tinh khiết. Một nghiên cứu khác trên cây có múi cho thấy Axit Humic có thể cung cấp Fe hiệu quả cho đất đá vôi (loại đất có độ pH cao). Điều này có nghĩa là Axit Humic hoàn toàn có khả năng cạnh tranh với phân bón Fe-EDDHA về tiềm năng ứng dụng.
Một bài báo nghiên cứu khác về tác dụng của Sắt Humate leonardite (muối Sắt của Axit Humic được chiết xuất từ mỏ leonardite) và EDDHA trong rễ cây đậu tương, chỉ ra rằng Fe bị dồn ứ tại rễ và chồi khi xử lý bằng Axit Humic. Trong phần kết luận của bài báo, người ta nhấn mạnh rằng các thành phần leonardite có khối lượng phân tử lớn nên chúng làm tắc nghẽn rễ cây đậu tương, khiến rễ không thể đưa Fe lên các cơ quan còn lại của cây. Dẫu vậy, nghiên cứu này lại phát hiện được rằng sự tích tụ Axit Humic trong vùng rễ có khả năng hạn chế hoạt động của các gen tạo ra chất vận chuyển Fe và các enzym khử Fe, nhờ đó giúp cây trồng giảm bớt căng thẳng do thiếu Fe. Một điểm quan trọng khác là việc sử dụng Axit Humic theo chu kỳ sẽ thúc đẩy quá trình hấp thụ Axit Humic tích lũy, làm sạch rễ và hỗ trợ rễ vận chuyển Fe tốt hơn.
Ngoài những nghiên cứu trên, còn có một nghiên cứu so sánh về ứng dụng Axit Humic + FeSO4 so với Fe(EDDHA) trên cây cherry ngọt. Kết quả cho thấy, sau khi được bổ sung FeSO4 (không chelate), Axit Humic làm số lượng mô nhiễm Fe tăng lên nhiều như ứng dụng Fe(EDDHA). Kết quả này nhất quán trong hai năm riêng biệt, riêng trong năm thứ hai, xét theo ý nghĩa về mặt thống kê thì Axit Humic đem lại hiệu quả rõ rệt hơn Fe(EDDHA).
4.2. Phân tích kết quả nghiên cứu
Như chúng ta đã đề cập bên trên, Axit Humic/Axit Fulvic là các tác nhân Chelate cực kỳ yếu. Điều này có nghĩa là chúng dễ dàng giải phóng Fe vào dung dịch dinh dưỡng và dẫn đến sự cạn kiệt hoặc thiếu hụt Fe, bởi vì các cơ chế kết tủa Fe mang tính ổn định nhiệt động nhiều hơn. Tuy nhiên, tình trạng này không phải luôn xuất hiện trong các nghiên cứu về dinh dưỡng Fe ứng dụng Axit Humic/Axit Fulvic, dù cho có hoặc không có sự hiện diện của Chelate tổng hợp.
Nguyên do dường như liên quan đến yếu tố động học của việc giải phóng Fe từ các chất này. Mặc dù đối với Chelate có hằng số liên kết yếu, các phối tử (ligand) khối lượng lớn và cấu trúc phức tạp cản trở kim loại “thoát khỏi” Chelate, nhưng thực tế là liên kết yếu về mặt nhiệt động vẫn có thể đảm bảo kim loại dễ dàng được vận chuyển một khi nó rời khỏi cấu trúc Chelate hữu cơ.
Một điểm quan trọng nữa là các chất Humic/Fulvic có tính khử, nghĩa là chúng sẽ bảo vệ Fe2+ khỏi quá trình oxy hóa bởi vi khuẩn hoặc oxy hòa tan trong dung dịch. Đôi khi, chúng cũng có thể khử Fe3+ trong dung dịch thành Fe2+, nhờ vậy mà hệ thống rễ cây có thể hấp thụ lượng Fe này.
Về bản chất, cấu trúc và khả năng khử của các tác nhân Chelate Axit Humic/Axit Fulvic phụ thuộc rất nhiều vào nguồn sử dụng. Vì vậy, việc chúng ta sử dụng nguồn Fulvic/Humic nào sẽ đóng vai trò quyết định kết quả cuối cùng chúng ta nhận được.
5. Chelate nào tốt nhất cho thủy canh? Chelate tổng hợp hay Chelate Axit Humic/Axit Fulvic
Đến thời điểm hiện tại, nghiên cứu cho thấy Fe(EDDHA) và các Chelate tương tự, mặc dù có hằng số liên kết cao nhưng chúng không phải là những lựa chọn hoàn hảo. Chúng có thể cung cấp lượng Sắt dồi dào và khắc phục tình trạng thiếu hụt Sắt cho cây hai lá mầm, tuy nhiên giá cả của những Chelate mạnh này thường đắt đỏ. Do đó, sử dụng chúng làm nguồn cung cấp Fe duy nhất trong nông nghiệp truyền thống và thủy canh/trồng trọt không dùng đất là điều không thực tế.
Thay vào đó, việc sử dụng Axit Humic/Axit Fulvic kết hợp muối Sắt không Chelate, hoặc kết hợp một tỷ lệ nhỏ Chelate mạnh hơn, được xem là các lựa chọn tối ưu cả về khả năng cung cấp dưỡng chất lẫn hiệu quả kinh tế. Một số nghiên cứu trong bài viết này cũng đã chỉ ra, tác dụng của Axit Humic/Axit Fulvic và Chelate tổng hợp mang tính hiệp đồng, cả hai đều sở hữu những lợi điểm khác nhau và hoàn toàn có thể bổ sung cho nhau trong dung dịch thủy canh. Trong khi các dung dịch Axit Humic/Axit Fulvic phát huy tốt vai trò trên các loài thực vật một lá mầm, thì những Chelate có tính liên kết cao như Fe(EDDHA) lại không thể làm được.
Điểm cần chú ý ở đây là sức mạnh hóa học của Chelate không phải là điều duy nhất chúng ta phải xem xét. Mà bên cạnh đó, động học của sự phân ly Chelate, cũng như cách Chelate tương tác với hệ thống rễ, chẳng hạn như cách thực vật “lấy” Fe ra khỏi Chelate, là những yếu tố mấu chốt để xác định xem cây trồng có thể hấp thụ và vận chuyển Fe một cách hiệu quả hay không.
Ngoài ra, nếu bà con đang tìm 1 sản phẩm bổ sung dinh dưỡng hoàn thiện, không tốn thời gian pha trộn cho dung dịch thủy canh, có thể tham khảo Agmin Vigor Chelate hữu cơ - đây là phân bón lỏng cân bằng dinh dưỡng đa trung vi lượng, giúp cây thủy canh phát triển khỏe mạnh, nâng cao năng suất, đặc biệt là thẩm thấu nhanh mà không gây ngộ độc tế bào.
Phân bón lỏng Agmin Vigor Chelate hữu cơ.
Cung cấp dinh dưỡng Sắt cho cây trồng là một chủ đề vô cùng rộng lớn và lĩnh vực khoa học nông nghiệp luôn vận động và phát triển không ngừng. Trên đây là phần phân tích, so sánh tác dụng của Chelate tổng hợp và Chelate Axit Humic/Axit Fulvic dựa theo các kết quả nghiên cứu được công bố gần đây nhất. Trong thời gian sắp tới, Agmin sẽ thường xuyên cập nhật thông tin để gửi đến bà con nông dân những kiến thức hữu ích khác liên quan đến đề tài ứng dụng Chelate trong nông nghiệp. Mời bà con đón theo dõi!
Biên tập bởi Agmin.vn
