Chất ức chế nitrat hóa: cách giữ đạm ở vùng rễ
Đất không giữ được nitrat, nên 10% đến hơn 50% lượng đạm đã bón có thể mất do rửa trôi và phát thải khí. Chất ức chế nitrat hóa tạm dừng bước đầu của quá trình nitrat hóa trong 4 đến 10 tuần và giữ đạm trong vùng rễ dưới dạng amoni.
Tóm tắt chính
Vấn đề cốt lõi
Khi phân amoni hoặc urê vào đất, vi khuẩn nhanh chóng oxy hóa amoni (NH₄⁺) bền thành nitrat (NO₃⁻). Nitrat mang điện âm nên không bám được vào keo đất, vì vậy 10% đến hơn 50% lượng đạm có thể mất do nitrat rửa trôi xuống nước ngầm và do phát thải nitơ oxit (N₂O) và khí nitơ (N₂) từ quá trình phản nitrat hóa.
Tác nhân sinh hóa
Vi khuẩn nitrat hóa như Nitrosomonas dùng enzyme ammonia monooxygenase (AMO) phụ thuộc đồng để oxy hóa NH₄⁺ thành nitrit (NO₂⁻), rồi nhanh chóng chuyển thành NO₃⁻ dễ di chuyển. Trong đất ẩm, ấm, toàn bộ lượng amoni đã bón có thể chuyển thành nitrat dễ rửa trôi trong 1 đến 3 tuần.
Giải pháp kỹ thuật
DMPP (3,4-dimethylpyrazole phosphate) là chất ức chế nitrat hóa thế hệ mới. Bằng cách chelate ion đồng (Cu²⁺) ở vị trí hoạt động của AMO, nó tạm dừng bước đầu của nitrat hóa trong 4 đến 10 tuần, giữ đạm ở vùng rễ dưới dạng NH₄⁺ bền, mang điện dương.
Lợi ích nông học
Các phân tích tổng hợp toàn cầu cho thấy DMPP giảm rửa trôi nitrat 40% đến 60%, giảm phát thải N₂O 45% đến 58%, và tăng năng suất cùng NUE 5% đến 12%, chỉ với một phần mười liều lượng của các chất ức chế thế hệ đầu như DCD.
Các sản phẩm chất ức chế nitrat hóa của chúng tôi
Hai dung dịch dùng ngay từ DeltaChem, có sẵn qua Kingenta.
DeltaLent Active NChất ức chế nitrat hóaChất ức chế nitrat hóa DMPP 25% đậm đặc dùng ngay cho phân bón có hàm lượng amoni cao. Nó trì hoãn việc chuyển amoni thành nitrat.Xem sản phẩm DeltaLent Active DUOChất ổn định đạm + tăng cường lânChất ổn định đạm tác dụng kép dùng ngay kết hợp DMPP, làm chậm nitrat hóa, với KPA, giúp dinh dưỡng sẵn có ở vùng rễ.Xem sản phẩm Vì sao đạm rời khỏi vùng rễ
Amoni được đất giữ lại, nhưng nitrat thì không. Tốc độ amoni chuyển thành nitrat quyết định lượng đạm mà cây còn tiếp cận được.
Nitrat hóa sinh học hai bước
Amoni từ phân SA, MAP/DAP hoặc NPK, hay hình thành sau thủy phân urê, lúc đầu được đất giữ an toàn. Sau đó các vi sinh vật chuyên biệt trong đất oxy hóa nó qua hai bước hiếu khí.
Bước một là bước giới hạn tốc độ: vi khuẩn oxy hóa amoniac (AOB, chủ yếu là Nitrosomonas) và vi khuẩn cổ (AOA) oxy hóa amoni thành hydroxylamine rồi nitrit, nhờ các enzyme AMO và HAO.
Bước hai: vi khuẩn oxy hóa nitrit như Nitrobacter và Nitrospira chuyển nitrit thành nitrat gần như tức thì.
Bước đầu của nitrat hóa, bước giới hạn tốc độ. Nitrit sau đó được oxy hóa thành nitrat.
Đảo ngược điện tích, rửa trôi và phản nitrat hóa
Sự chuyển từ amoni sang nitrat thay đổi cách đạm tương tác với hạt đất.
Amoni (NH₄⁺) mang điện dương. Nó bám chặt vào sét và chất hữu cơ mang điện âm (dung tích trao đổi cation, CEC), neo giữ ở vùng rễ và khó bị dòng nước đi xuống cuốn đi.
Nitrat (NO₃⁻) bị điện tích âm thuần của keo đất đẩy ra, nên vẫn hòa tan trong nước đất và di chuyển tự do theo nước thấm, rửa trôi xuống dưới vùng rễ sau mưa lớn hoặc tưới.
Trong đất ngập nước hoặc các vi vùng yếm khí, vi khuẩn lấy oxy từ nitrat và khử nó thành các khí thoát vào không khí.
Phản nitrat hóa: nitrat bị khử trở lại thành khí và mất vào khí quyển.
| Dạng đạm | Điện tích ion | Giữ bởi CEC của đất | Đường thất thoát chính | Độ bền trong đất |
|---|---|---|---|---|
| Amoni (NH₄⁺) | Dương (+) | Cao (hấp phụ vào sét và chất hữu cơ) | Rửa trôi tối thiểu, không phản nitrat hóa | Cao (neo giữ ở vùng rễ) |
| Nitrat (NO₃⁻) | Âm (–) | Không đáng kể (bị sét đẩy) | Rửa trôi nghiêm trọng và phản nitrat hóa (N₂O, N₂) | Thấp (bị mưa hoặc nước tưới cuốn đi) |
Cơ chế tác dụng
Chất ức chế nitrat hóa tác động vào bước đầu tiên của nitrat hóa.
Chất ức chế chelate đồng trong enzyme AMO
AMO của Nitrosomonas dựa vào đồng (Cu²⁺) làm đồng yếu tố ở lõi xúc tác để khởi đầu oxy hóa amoniac. DMPP là chất chelate rất đặc hiệu, gắn vào các vị trí Cu²⁺ này và tạm thời vô hiệu hóa enzyme. Nó không giết Nitrosomonas hay hại vi sinh vật có lợi trong đất, chỉ tạm dừng AMO.
Chỉ chặn bước đầu
DMPP chỉ ức chế bước đầu của nitrat hóa (NH₄⁺ thành NO₂⁻) và không can thiệp bước thứ hai, nên không có nitrit độc tích tụ trong đất.
DMPP ở cạnh amoni
DCD (dicyandiamide) rất dễ tan trong nước và thường rửa trôi xuống nhanh hơn NH₄⁺. DMPP tan trong nước thấp và hấp phụ mạnh lên keo đất, nên ở cùng với amoni bám trên sét và chất hữu cơ. Nó ức chế đầy đủ trong 4 đến 10 tuần chỉ với 0,5 đến 1,5 kg/ha, khoảng 0,8% đến 1,0% lượng N đã bón, tức một phần mười liều DCD.
Khi không có và có chất ức chế
Điều gì xảy ra với đạm amoni trong đất.
Không có chất ức chế
Amoni chuyển thành nitrat trong 1 đến 2 tuần, trong đất ấm chỉ 7 đến 14 ngày. Sau đó nitrat bị rửa trôi hoặc phản nitrat hóa, và đất ngập nước có thể mất 20% đến 30% lượng N đã bón dưới dạng N₂O và N₂.
Có chất ức chế
Amoni giữ ổn định 4 đến 10 tuần, tùy nhiệt độ. Rửa trôi nitrat giảm 40% đến 60% và phát thải N₂O giảm 45% đến 58%.
Khi nào chất ức chế nitrat hóa quan trọng nhất
Nguy cơ thất thoát nitrat tăng lên trong các điều kiện sau.
Phân bón nhiều amoni
Các sản phẩm có ít nhất 50% tổng N là N amoni và/hoặc N urê.
Đất nhẹ, đất cát
Đất cát và đất sỏi thoát nước nhanh và giữ ít nước, làm nitrat di chuyển xuống nhanh hơn.
Mưa lớn hoặc tưới thường xuyên
Lượng nước lớn cuốn nitrat hòa tan xuống dưới độ sâu rễ trước khi cây kịp hấp thu.
Đất ngập nước hoặc kết cấu mịn
Đất thịt sét hoặc thịt bột thoát nước kém nhanh chóng thiếu oxy sau mưa, gây thất thoát do phản nitrat hóa tới 20% đến 30% lượng N đã bón.
Đất ấm
Hoạt tính AMO của vi khuẩn tăng theo nhiệt độ (15°C đến 35°C). Trong đất ấm, amoni không được bảo vệ có thể chuyển hoàn toàn thành nitrat trong 7 đến 14 ngày.
Bón lót và trước khi trồng
Bón toàn bộ đạm cả vụ lúc gieo trồng để lại khoảng trống 3 đến 6 tuần trước khi cây hấp thu cao điểm, khiến nitrat mới hình thành phơi ra trước mưa đầu vụ.
Giá trị nông học và tác động đến năng suất
Các tổng hợp đã qua bình duyệt xác nhận lợi thế nông học và môi trường của phân bón ổn định bằng DMPP.
| Chỉ tiêu hiệu quả | Phân amoni hoặc NPK không xử lý | Phân bón + chất ức chế DMPP | Lợi thế ròng |
|---|---|---|---|
| Thời gian ổn định amoni | 1–2 tuần, chuyển nhanh thành nitrat | 4 đến 10 tuần, tùy nhiệt độ | Đồng bộ lượng đạm sẵn có với nhu cầu cao điểm của cây |
| Thất thoát do rửa trôi nitrat | Thất thoát nền cao ở đất ướt hoặc được tưới | Giảm 40% đến 60% | Bảo vệ quỹ đạm vùng rễ và ngăn ô nhiễm nước ngầm |
| Phát thải nitơ oxit | Phát thải tăng vọt sau tưới hoặc mưa | Giảm 45% đến 58% | Giảm mạnh dấu chân carbon nông nghiệp |
| Năng suất cây trồng và NUE | Mức cơ sở (100%) | 105,0% đến 112,0% | Năng suất cao hơn 5% đến 12%, hoặc giảm 15% đến 20% số lần chia bón |
Vì sao ổn định amoni ở vùng rễ giúp tăng năng suất
Bốn cách dinh dưỡng amoni mang lại lợi ích ngoài đồng.
Tiết kiệm năng lượng chuyển hóa trong cây
Hấp thu nitrat tốn nhiều năng lượng quang hợp (ATP và NADH) vì nitrat reductase và nitrit reductase phải khử nó về NH₄⁺ trước khi tạo amino acid. Hấp thu trực tiếp NH₄⁺ ổn định tiết kiệm năng lượng đó cho sinh trưởng nhanh hơn và tích lũy chất khô.
Axit hóa vùng rễ và giải phóng vi lượng
Rễ hấp thu NH₄⁺ tiết ra proton (H⁺) để giữ trung hòa điện. Điều này làm vùng rễ chua thêm 0,5 đến 1,5 đơn vị pH và hòa tan lân, sắt, kẽm, mangan bị cố định, tăng hấp thu P và vi lượng ở đất trung tính đến kiềm.
Dinh dưỡng kết hợp NH₄⁺ và NO₃⁻
Cây trồng sinh trưởng tốt nhất với hỗn hợp cân bằng amoni và nitrat, không phải 100% nitrat. DMPP giữ tỷ lệ NH₄⁺ / NO₃⁻ tối ưu trong nhiều tuần, kích thích tổng hợp cytokinin, phân nhánh rễ và phát triển rễ bên.
Ít lần bón hơn
Kéo dài thời gian tồn tại của đạm trong đất từ vài ngày lên tới hai tháng giúp người trồng gộp nhiều lần bón thúc thành ít lần hơn mà không làm thiếu đạm cuối vụ.
Chất ức chế nitrat hóa mang lại gì cho cây trồng
Lợi ích khi ổn định phân bón chứa amoni bằng DMPP.
Đạm sẵn có kéo dài
Trì hoãn việc chuyển amoni thành nitrat, nhờ đó đạm sẵn có lâu hơn.
Giảm rửa trôi nitrat
Ít nitrat hơn bị cuốn xuống dưới vùng rễ.
Phát thải nitơ oxit thấp hơn
Giảm phát thải nitơ oxit 45% đến 58%.
Hiệu quả sử dụng đạm tốt hơn
Cây hấp thu nhiều hơn lượng đạm đã bón.
Dùng ngay
Chất lỏng đậm đặc dùng ngay được thêm vào phân bón.
Nồng độ linh hoạt
Dung dịch DMPP 25% cũng có phiên bản 18% và 13%.
So sánh sản phẩm
Đặc điểm chính của hai chất ức chế nitrat hóa.
| DeltaLent Active N | DeltaLent Active DUO | |
|---|---|---|
| Hoạt chất | DMPP, dung dịch lỏng 25% w/w | DMPP 18,0% w/w cộng KPA (kali polyaspartate) |
| Dạng | Chất lỏng đậm đặc dùng ngay | Chất lỏng dùng ngay |
| Chức năng | Trì hoãn chuyển amoni thành nitrat | Tác dụng kép: làm chậm nitrat hóa và giữ dinh dưỡng sẵn có ở vùng rễ |
| Phù hợp cho | Phân bón có ít nhất 50% tổng N là N amoni và/hoặc N urê | Phân bón có ít nhất 50% tổng N là N amoni và/hoặc N urê |
Tài liệu khoa học tham khảo chính
- Zerulla, W., Barth, T., Dressel, J., Erhardt, K., Horchler von Locquenghien, K., Pasda, G., Rädle, M., & Wissemeier, A. (2001). 3,4-Dimethylpyrazole phosphate (DMPP) – a new nitrification inhibitor for agriculture and horticulture: An introduction. Biology and Fertility of Soils, 34(2), 79–84. https://doi.org/10.1007/s003740100380
- Yang, M., Fang, Y., Sun, D., & Shi, Y. (2016). Efficiency of two nitrification inhibitors (dicyandiamide and 3,4-dimethylpyrazole phosphate) on soil nitrogen transformations and plant productivity: a meta-analysis. Scientific Reports, 6, 22075. https://doi.org/10.1038/srep22075
- Abalos, D., Jeffery, S., Sanz-Cobena, A., Guardia, G., & Vallejo, A. (2014). Meta-analysis of the effect of urease and nitrification inhibitors on crop productivity and nitrogen use efficiency. Agriculture, Ecosystems & Environment, 189, 136–144. https://doi.org/10.1016/j.agee.2014.03.036
- Qiao, C., Liu, L., Hu, S., Compton, J. E., Greaver, T. L., & Li, Q. (2015). How inhibiting nitrification affects nitrogen cycle and reduces environmental impacts of anthropogenic nitrogen input. Global Change Biology, 21(3), 1249–1257. https://doi.org/10.1111/gcb.12802
Cùng Kingenta phát triển Cùng nhau xây dựng một tương lai bền vững
Dù bạn cần cung cấp hàng hóa số lượng lớn, công thức OEM theo yêu cầu hay hợp tác phân phối khu vực, Kingenta mang đến quy mô toàn cầu cùng dịch vụ phù hợp với từng khu vực.