Axit humic - Tầm quan trọng đối với với độ màu mỡ của đất và sức khỏe cây trồng

Dr. Robert E.Pettit - Đại học Texas A&M

1. Giới thiệu chung về hợp chất Humic:

Hợp chất humic (Humic substances) được mệnh danh là "Vàng đen trong nông nghiệp" đóng vai trò quan trọng quyết định độ màu mỡ của đất và dinh dưỡng cây trồng. Cây trồng phát triển trên đất chứa hàm lượng humin, axit humic (HAs) và axit fulvic (FAs) hợp lý sẽ khỏe hơn và năng suất cao hơn; chất lượng dinh dưỡng của thực phẩm và lương thực tốt hơn. Vai trò của chất humic trong độ màu mỡ của đất và dinh dưỡng cây trồng liên quan đến nhiều chức năng mà các hợp chất hữu cơ này tác động nên chu trình tuần hoàn trên trái đất. Quá trình phân hủy xác hữu cơ liên quan đến quá trình tái tạo thành phần chứa cacbon cấu trúc  lên cơ thể động thực vật qua đất và không khí trở lại sinh thể.

chất humic có thể được tìm thấy trong tất cả các loại đất và nước và đứng dậy từ phân hủy thực vật.

Chất humic có thể được tìm thấy trong tất cả các loại đất và nước được hình thành từ quá trình phân hủy thực vật 

(đầm lầy ➜ Than bùn ➜ (mỏ Leonardite) ➜ than non)

Con người đã bỏ qua tầm quan trọng trong quá trình chuyển hóa các hợp chất hữu cơ khi phát hiện ra các axit từ phân NPK có khả năng kích thích sinh trưởng của thực vật. Việc tiếp tục sử dụng các loại phân này và bỏ qua thành phần humic hợp lý trong đất có thể gây ra nhiều vấn đề xã hội và sinh thái. Chúng ta cần xem xét lại cách tiếp cận về công nghệ dinh dưỡng cây trồng bằng cách quan tâm nhiều hơn đến thành phần mùn trong đất.

Việc nhấn mạnh tầm quan trọng của chất humic và giá trị của nó như là một thành phần dinh dưỡng chưa bao giờ cần được quan tâm cấp thiết như hiện nay. Những chuyên gia đang quan tâm đến khả năng của đất trong việc thúc đẩy sinh trưởng cây trồng cần hỗ trợ giáo dục cộng đồng nhận thức sâu sắc hơn vấn đề này. Các nhà khoa học và nông học hàng đầu nhận ra rằng chất humic là thành tố quan trọng nhất trong đất màu mỡ.  Để chứng minh cho chức năng của chất humic, nghiên cứu sau đây được thực hiện dựa trên những cơ sở khoa học đã được công bố và được sử dụng như tài liệu hướng dẫn. Thêm vào đó, qua việc hiểu được chức năng của các hợp chất chứa cacbon này, các chuyên gia cũng có cơ sở vững chắc trong việc xây dựng các chương trình phát triển nông nghiệp bền vững thân thiện với môi trường.

2. Một số định nghĩa về chất hữu cơ và Humic

Chất hữu cơ:

Chất hữu cơ được định nghĩa là nhóm hợp chất chứa cácbon có nguồn gốc từ cơ thể sống và các quặng trong hoặc trên các phần cấu trúc nên trái đất. Chất hữu cơ đất chính là xác của cơ thể động thực vật nằm trên bề mặt trái đất hoặc được bổ sung có mục đích bởi con người để tạo thành các chất trừ sâu tổng hợp có nguồn gốc hữu cơ. Đất màu mỡ là đất chứa 2.8% chất hữu cơ, hầu hết đất đều chỉ chứa ít hơn 2%. Trong đất axit và bị rửa trôi (thường là cát), phần hữu cơ ở dưới dạng các mảnh vụ thân cây và axit fulvic. Trong đất trung tính và kiềm, phần hữu cơ chủ yếu tồn tại dứoi dạng axit fulvic và humin. Khi các chất hữu cơ được đốt cháy thành tro. Phần tro gồm các loại muối khoáng, vi lượng cần thiềt cho cây trồng trong suốt quá trình sinh trưởng bình thường. Do đó chất hưu co gồm nhiều nguyên tố vi lượng.

Việc đo lường hàm lượng hữu cơ trong đất vô cùng hữu ích trong việc điều chỉnh độ phì nhiêu của đất. Chất chiết xuất phần hữu cơ từ đất tốt nhất là natri hidroxit (NaOH 0.5), thứ hai là natri pyrophotphat decahydrate (Na4O)7.10H2O – pH 9.8%. Không chất nào trong hai chất này có khả năng chiết xuất hoàn toàn phần hữu cơ từ đất, như vậy không thể xác định được tổng số phần hữu cơ trong đất. Trên thực tế, hữu cơ không phải là thành phần có thể đo lường được. Hàm lượng các bon hữu cơ của đất có thể được đo lường và là chỉ số đáng tin cậy hơn để đo lường hàm lượng humic của đất.

Hợp chất mùn:

Chất mùn được định nghĩa là hợp chất màu nâu hoặc đen chứa nhiều hợp chất chứa cacbon và không được nhìn thấy dưới kính hiển vi vì có cấu tạo tế bào trong việc hình thành cơ thể động thực vật. Chất mùn tách biệt hoàn toàn với các hợp chất không phải mùn như cacbonhidrate (phần đa số của các bon đất), chất béo, chất sáp, ancan, peptit, amino axit, protein, lipit và axit hữu cơ vì cấu trúc hóa học khác biệt hoàn toàn so với các hợp chất này. Hầu hêt các phân tử nhỏ của hợp chất không phải mùn này nhanh chóng được phân hủy bởi vi sinh vật trong đất. Ngược lại, chất mùn đất lại phân hủy rất chậm trong điều kiện đất tự nhiên. Khi kết hợp với các khoáng chất của đất, chất mùn đất có thể tồn tại trong đất trong hàng trăm năm. Chất mùn là thành phần hữu cơ chủ yếu, chiếm tới 65-75%. Chất mùn được coi là phần quyết định độ màu mỡ của đất.

Humic: 

Humic là thành phần của hợp chất mùn và là hợp chất có trọng lượng phân tử lớn hình thành chất đa điện phân có đặc tính hút nước, gọi là hợp chất mùn. Rất nhiều trong số các thành phần của hợp chất mùn là các hợp chất hữu cơ tương đối ổn định và không đồng nhất. Chúng có vai trò tạo nên cấu trúc đất tơi xốp, khả năng giữ nước, sự trao đổi ion và cation, và liên quan mật thiết đến quá trình chelate các khoáng chất. Những phân tích nguyên tố của chất humic chỉ ra rằng chúng vốn được cấu tạo từ cacbon, oxy, hydro, nitơ và lưu huỳnh trong chuỗi phức hợp cácbon (phần chất béo chiếm tới 40-50% tổng số), C=C=C=C và 4,5 và 6 vòng các bon (hợp chất thơm chiến tới 35-60%) cùng với nhóm C=C, C=N và C=O.

Cấu trúc phân tử Axit humic

Cấu tạo của Axit humic

Nghiên cứu ban đầu về cơ chế hình thành chất humic dựa trên 4 học thuyết đã được công bố: 1. Sự biến thể của lingin. 2. Quá trình tương tác amino axit quinone. 3. Quá trình vi khuẩn tổng hợp của hợp chất thơm và 4. Phản ứng Mallard (kết quả của phản ứng amino axit đường). Mỗi lý thuyết này mô tả phản ứng sinh vật và vô sinh phức tạp theo đó rất nhiều hợp chất hữu cơ như hợp chất fe-no-la (ví dụ như linhin), cacbon, nitơ được tái tổng hợp để hình thành cao phân tử. Để có được quá trình polyme hóa, các phản ứng thúc đẩy chất xúc tác khoáng vô cơ cũng sẽ diễn ra. Do đó, sự xuất hiện của các yếu tố vi lượng là rất cần thiết trong việc hình thành chất humic. Sự đa dạng trong đặc điểm phân tử của humic liên quan mật thiết đến các tiền chất và điều kiện môi trường khi nó được hình thành.

Chất humic được chỉ ra là chứa nhiều loại cấu trúc phân tử khác nhau, cụ thể như polysacarit, axit béo, polypeptit, linhin, este, phenol, ete, cacbonyl, quinoes, lipit, peroxit và kết hợp của benzen, acetat, ketat, lacto và hợp chất furan vòng; chất béo (chuỗi các bon). Quá trình oxy hóa của một vài chất humic tạo ra axit béo, axit phenol, axit benzenecacbonxilic cùng với axit ankan và axit béo.

Chất humic được chia thành 3 phần chính: Humin, Axit humic và Axit fulvic, dựa trên sự hòa tan của mỗi thành phần trong nước dưới các điều kiện pH khác nhau. 

Humin:

Humin là một phần của chất humic mà không tan trong kiềm (pH cao) và không tan trong axit (pH thấp). Humin là chất không tan trong nước với bất kì điều kiện pH nào. Hợp chất humin được coi là những chất hữu cơ phân lớn vì khối lượng phân tử của nó xấp xỉ từ 100.000 đến 10.000.000. So với khối lượng phân tử của hợp chất đường chỉ xấp xỉ từ 500 đến 100.000. Đặc tính lý hóa của humin cũng mới chỉ được hiểu rõ phần nào. Humin trong đất là phần khó được phân hủy nhất trong số các chất humic. Một vài chức năng chính của humin trong đất cải thiện khả năng giữ nước, cải thiện cấu trúc đất, duy trì độ ổn định của đất, đóng vai trò trong hệ thống chuyển đổi cation và nhìn chung tăng độ màu mỡ cho đất. Những đặc tính quan trọng này khiến humin trở thành yếu tố then chốt của đất màu mỡ.

Axit Humic:

Axit humic bao gồm hỗn hợp axit béo yếu (cacbon chuỗi) và axit thơm (cacbon vòng) không tan trong dung dịch axit nhưng tan trong dung dịch kiềm. Axit humic bao gồm các chất humic kết tủa từ dung dịch khi độ pH thấp hơn 2.

Axit humic được coi là chất đa phân tán vì những đặc tính hóa học phức tạp. Xét về mặt kích thước hợp chất chứa cacbon này được coi là hợp chất polyme tuyến tính tồn tại dạng cuộn ngẫu nhiên kết hợp với dây kết nối. Trung bình 35% phân tử HA là chất thơm (cacbon vòng) trong khi phần còn lại là chất béo (cacbon chuỗi). Kích thước của phân tử HA xấp xỉ từ 10.000 đến 100.000. Cao phân tử HA sẵn sàng liên kết với khoáng sét để tạo thành hợp chất sét hữu cơ ổn định. Các khe ngoại biên của hợp chất cao phân tử này có khả năng kết nối các chất hóa học hữu cơ tổng hợp và tự nhiên vào trong một chuỗi dạng lưới.

Axit humic cũng dễ dàng tạo thành hợp chất muối với các nguyên tố khoáng chất vô cơ. Phân tích chiết xuất HA tồn tại trong tự nhiên chỉ ra sự xuất hiện của 60 nguyên tố khoáng chất khác nhau tồn tại trong nó. Những nguyên tố vi lượng này gắn chặt với phân tử axit humic dưới dạng mà dễ dàng được các sinh vật sống hấp thụ. Do vậy HA có chức năng quan trong trong quá trình chuyển hóa ion và quá trình chelat kim loại.

Axit Fulvic:

Axit fulvic là hỗn hợp của axit béo và axit thơm yếu mà tan trong môi trường nước ở các điều kiện pH khác nhau (axit, trung tính và kiềm). Thành phần và hình dạng khá đa dạng. Kích thước  của axit fulvic nhỏ hơn axit humic, với khối lượng phân tử chỉ xấp xỉ từ 1.000 đến 10.000. FA có hàm lượng oxy gấp đôi HA. Chúng có nhiều gốc Cacbonxyl (COOH) và hydroxyl (COH), do đó axit fulvic có phản ứng hóa học cao hơn. Khả năng chuyển đổi ion của fulvic cũng cao gấp đôi axti humic.

Do kích thước phân tử tương đối nhỏ, axit fulvic có thể dễ dàng được hấp thụ qua rễ cây, thân cây và lá. Nhờ đó, chúng mang theo các vi lượng từ bề mặt vào tận trong mô. Axit fulvic là thành phần chính của các loại phân bón lá chất lượng cao. Các dạng phun bón lá chứa axit fulvic chelate các vi lượng, ở một giai đoạn phát triển nhất đinh, có thể được dùng như một kĩ thuật để tối đa hóa năng suất cây trồng. Khi được bón vào lá cây, axit fulvic sẽ vận chuyển các vi lượng chứa phức hợp chelate đến trực tiếp các cơ quan tổng hợp của tế bào cây.

 

Axit humic

Axit fulvic

Humin

Thành phần phân tử

C: 56.2%-61.9%

H: 3.4%-4.8%

O: 29.5%-34.8%

N: 3.5%-4.7%

C: 44.7%-49.8%

H: 3.4%-5.1%

O: 43.8%-47.3%

N: 2.3%-4.2%

 

Thời gian tồn tại trong đất

1.235 năm

1.140 năm

870 năm

Màu sắc

Màu nâu hoặc xám

Màu vàng

Màu đen

Kích thước phân tử

10.000-100.000

1.000-10.000

100.000-10.000.000

Đặc tính

Tan trong kiềm

Tan trong tất cả các môi trường nước

Không tan trong môi trường nước

Humate:

Dung dịch Humate

Humate là muối kim loại của humic hoặc fulvic. Trong bất kì chất humic nào cũng chứa một lượng lớn các phân tử humate. Cấu trúc của humate dựa trên khả năng của gốc carboxyl (COOH) và hydroxyl (OH) (bên ngoài của cấu trúc cao phân tử) không liên kết với các ion H+.  Khi ion H+ tách ra khỏi ion âm COO- và –CO-, hai ion âm này có thể kết hợp với các ion dương kim loại như sắt, đồng, kẽm, canxi, magiê, mangan. Do đó humate từ các quặng kim loại khác nhau sẽ có những đặc tính riêng biệt.

3. Chất Humic là nguồn năng lượng tốt cho các sinh vật có lợi trong đất. 

Chức năng quan trọng nhất của chất humic với đất là khả năng giữ nước. Từ quan điểm định lượng, nước là chất qua trọng nhất được cây hấp thụ từ đất. Chất humic giúp hình thành cấu trúc đất lý tưởng có khả năng giảm thiểu sự thất thoát nước và giúp giữ nước trong bộ rễ. Do sự tích điện bên trong và trên bề mặt rất lớn, humic có chức năng như là miếng bọt biển hút nước. Những miếng bọt biển này có khả năng giữ được lượng nước gấp 7 lần so với đất mặt. Nước dự trữ bên trong đất mặt khi cần thiết là vật trung chuyển các dinh dưỡng cho các sinh vật đất và rễ cây.

Chất humic là thành phần quan trọng của cấu trúc đất tơi xốp.

Chất humic là thành phần quan trọng của cấu trúc đất tơi xốp.

Thời gian tồn tại trung bình của các hợp chất khoáng khác nhau với mỗi loại chất humic: humin: 1140 năm, axit humic: 1235 năm, axit fulvic: 870 năm, Con người đã làm ngắn lại thời gian tồn tại của các chất humic do việc bón quá nhiều phân và sử dụng nhiều biện pháp canh tác gây phong hóa lớp đất mặt. Tránh những biện pháp bón phân gây phá hủy, mùa vụ luân phiên, hạn chế dùng thuốc trừ sâu, cày sâu và trộn phần tàn dư mùa vụ vào lớp đất mặt bằng cách sử dụng những biện pháp canh tác tối ưu.

+ Humic còn hạn chế hoặc vô hiệu hóa các chất độc hại,

+ Humic trung hòa độ pH đất và giải phóng CO2.

+ Humic giúp ổn định và vô hiệu các enzyme trong đất.

+ Humic ổn định nhiệt độ và tỷ lệ bay hơi nước.

Đặc tính tích điện của humic ảnh hưởng tới nhiều phản ứng hóa học. Cả hai nhóm axit humic và fulvic đều được công nhận liên quan đến 3 phản ứng hóa học nổi bật, đó là: hút tĩnh điện, hình thành phức hợp chelate, cầu nối nước.

Phản ứng trao đổi chelate liên quan đến các yếu tố trung chuyển. Sự phóng thích các yếu tố khoáng vào trong cây thì hoàn toàn khác hệ thống trao đổi cation cổ điển. Cation 2+ không thể được thay thế bởi cation 1+ như H+, K+, Na+. Cation 1+ không thể thay thế bằng ion kim loại như Cu++. Nó cần được trao đổi bới một ion kim loại trung gian 2+. Chelate cung cấp cơ chế trung chuyển bởi những  nguyên tố dinh dưỡng bị thiếu hụt sẽ được bù lại ở bề mặt rễ. Quá trình chelate sẽ tăng khả năng chuyển nguyên tố vi lượng  tới rễ. Đồng thời chelate các kim loại độc cũng được thực hiện nhờ sự xuất hiện của humic. When những kim loại độc như thủy ngân, chì, cadimium được chelate, nhưng hợp chất kim loại này được chelate làm cho hạn chế bị hấp thụ. Lưu ý rằng cation kim loại tự do như Fe+2, Cu+2 và Zn+2 thì không tương thích với tế bào cây. Việc bón trực tiếp các muối kim loại  như sắt sunfat, đồng sunfat, kẽm sunfat để bù đắp thiếu hụt vi lượng có thể gây ra các vấn đề nghiêm trọng khi đất thiếu chất đệm humic hữu hiệu, và nó cần được đưa dứoi dạng chelate bởi axit humic và axit humic.

Thiếu vắng các chất humic, các nguyên tố khoáng chất sẽ được chuyển thành dạng khó hòa tan như cacbonat, oxide, sulfide và hydroxit, đó humic ngăn chặn sự hình thành các khoáng chất mới trong đất. Cation của các kim loại này (Cu++, Zn++, Fe++) được giữ trong chuỗi phân tử humic nhờ chelate, trong tương lại sẽ giải phóng cho các sinh vật đất mặt hoặc rễ cây hấp thụ.

4. Humic và tác dụng đến quá trình sinh trưởng và phát triển của cây trồng

Sinh trưởng của cây trồng chịu ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp bởi chất humic. Mối liên hệ tích cực giữa chất humic của đất, sản lượng cây trồng và chất lượng sản phẩm đã được công bố trong nhiều tài liệu nghiên cứu. Tác động gián tiếp, đã được nêu ở phần trước, là các nhân tố cung cấp năng lượng cho các sinh vật đất, ảnh hưởng đến khả năng giữa nước, cấu trúc đất và giải phóng các chất dinh dưỡng từ khoáng chất trong đất, tăng sự hiện hữu của các vi lượng, và cải thiện độ phì nhiêu của đất. Tác động trực tiếp bao gồm những thay đổi trong quá trình chuyển hóa của cây. Khi những hợp cahát này đi vào trong tế bào, một vài thay đổi sinh hóa sẽ diễn ra ở lớp màng và những thành phần khác của tế bào.

Phân tử Axit Humic với khả năng giữ chất dinh dưỡng

Phân tử Axit Humic với khả năng giữ chất dinh dưỡng

Phân tử Axit Humic với khả năng giữ chất dinh dưỡng

Humic giúp hấp thụ các dinh dưỡng đa lượng - một hiệu ứng kích thích của humic đến sinh trưởng cây trồng. 

Khi humic xâm nhập vào các tế bào hạt, tần số hô hấp tăng, quá trình phân chia tế bào diễn ra nhanh hơn. Quá trình hô hấp tương tự như vậy cũng thúc đẩy hệ rễ phát triển và kích thích các điểm sinh trưởng trong hạt giống.

Axit humic và axit fulvic là được sử dụng trong phân bón lá.

Humic giúp kích rễ, lá cây non và cây đang phát triển.

Như đã nêu ở trên, khi chất humic được hấp thụ bởi rễ cây, những chất này sẽ tập trung ở rễ. Việc hấp thụ các phần phân tử nhỏ hơn của chất humic diễn ra bị động cũng như chuyển hóa chủ động. Những axit humic phân tử lớn sẽ được rễ hấp thụ bị động trong khi axit fulvic phân tử nhỏ hơn sẽ được chuyển hóa. Sau khi nông độ axit humic và axit fulvic đạt đến nông độ nhất định trong rễ, tỷ lệ 5-30% của tổng nồng độ này sẽ được vận chuyển đến cành và lá. Các nghiên cứu chỉ ra rằng, nồng độ lớn nhất của humic tập trung ở thành tế bào và các cơ quan tế bào như ty thể và ribo thể.

Axit humic tăng khả năng thẩm thấu các yếu tố khoáng chất trở lại qua màng tế bào một cách dễ dàng

Axit humic tăng khả năng thẩm thấu các yếu tố khoáng chất trở lại qua màng tế bào một cách dễ dàng, qua đó tăng khả năng vận chuyển các chất dinh dưỡng tới các điểm cần thiết cho quá trình tổng hợp. Humic ảnh hưởng đến cả những điểm hút nước và điểm kị nước trên bề mặt màng. Thêm vào đó, các nhà khoa học cũng tin rằng các thành phần photpholipit của màng sẽ biến đổi điện tích nhờ humic. Kết quả là bề mặt màng tế bào trở nên chủ động hơn trong việc vận chuyển các khoáng vi lượng từ bên ngoài tế bào vào trong bào tương.

Khi hàm lượng diệp lục tăng lên dẫn đến sự tăng tương ứng của khả năng hấp thụ oxy. Chất diệp lục phát triển trong lá cây rõ ràng hơn khi axit fulvic có trong phân bón lá. Axit hữu cơ sẽ tăng sự tập trung của axit mang yếu tố di truyền trong tế bào cây. RNA cần thiết cho các quá trình sinh hóa trong tế bào. Kích hoạt các quá trình sinh hóa này sẽ dẫn tới tăng tổng hợp enzyme và tăng hàm lượng protein của lá. Trong suốt quá trình chuyển hóa này, mật độ nhiều enzyme quan trọng tăng lên đáng kể, ví dụ như catalase, peroxidases, diphenoloxidase, polyphenoloxidases and invertase, đây là những enzyme cấu thành cả protein cấu truc và protein trung gian.

Axit humic và axit fulvic ngăn chặn sự phát triển của các enzyme, axit dẫn xuất acetic oxydaza (IAA oxydaza) cản trợ sự phá hủy IAA. Chất điều hòa sinh trưởng IAA có chức năng quan trọng  trong các bộ phận phát triển của cây. Khi IAA được bảo vệ khỏi các enzyme phá hủy, IAA sẽ tiếp tục quá trình kích thích sinh trưởng. Axit humic hiệu quả nhất trong việc điều tiết các hoocmon sinh trưởng. Khi hoạt động của điều hòa sinh trưởng được duy trì trong các mô thực vật, quá trình trao đỏi chất duy trì các quá trình sinh trưởng thông thường và chức năng tiếp tục xảy ra.

Humic tăng khả năng sản sinh phân tử mang năng lượng - ATP trong tế bào cây

Humic cung cấp các gốc tự do cho tế bào cây. Gốc tự do là các điểm chủ động trên chuỗi phân tử có chức năng cho các electron. Gốc tự do giúp gây ra hiệu ứng tích cực lên quá trình này mầm hạt, ra rễ và phát triển nói chung. Gốc tự do chứa 1 hoặc nhiều electron đơn lẻ, tương tác cao, thời gian sống ngắn và có khả năng tham gia vào nhiều phản ứng khác nhau. Hàm lượng gốc tự do của humic liên quan đến giai đoạn mùn hóa của humic. Quá trình mùn hóa càng tốt (tỷ lệ H:C thấp) màu của chất mùn càng tối. Do đó, axit humic chứa hàm lượng gốc tự do nhiều hơn axit fulvic (tỷ lệ H:C cao hơn). Hàm lượng gốc tự do của axit fulvic có liên quan tương ứng với tỷ lệ H:C, cho thấy mức độ cô đặc thấp của hợp chất này. Axit humic chứa 2 loại gốc tự do. Loại 1 là loại vinh viên và ổn định hỗ trợ giai đoạn dài hơn. Loại 2 là loại thuận từ chuyển tiếp (chất chuyển tiếp)

5. Nguồn cung cấp Humic và giá trị trong thành phần phân bón

Axit humic

Chất humic xuất hiện phổ biến ở trong nguồn nước của đất, phân ủ, than bùn và khoáng vật chứa cacbon như than nâu, lignin tầng thấp và leonardite. Hầu hết các loại đất và nước trên trái đất đều chứa một số chất humic dưới dạng humin, axit humic hoặc axit fulvic. Tuy nhiên, nồng độ chất humic trong đất nông nghiệp đạt mức vô cùng thấp. Nhìn chung, Đất chứa hàm lượng chất humic và axit humic cao hơn trong khi axit fulvic là chất hòa tan trong nước lại xuất hiện nhiều ở cả đất và nước. Chất humic dùng để bón có thể khai thác được từ các quặng khoáng vật chứa cacbon ở nhiều vùng trên thế giới. Tại Mỹ, có một số mỏ và lớp quặng chứa cácbon phù hợp để sử dụng trong nông nghiệp

Chất humic có thể được hình thành tự nhiên trong đất được canh tác hợp lý. Những hoạt động như luân phiên mùa vụ, các chương trình bón phân cân bằng, trồng cây họ đậu, bón sâu phân xanh, bổ sung lại các chất hữu cơ cho đất, bón phân trộn,  và sử dụng các biện pháp canh tác tối ưu có thể giúp hình thành chất humic. Tuy nhiên các biện pháp tạo chất mùn như vậy rất chậm và tốn nhiều chi phí. Để nhanh chóng chuyển đất bị phá hủy trở lại khả năng năng suất cao như trước, những nhà trồng trọt cần quan tâm đến các biện pháp thay thế. Phân tích các tình huống chỉ ra rằng hầu hết các giải pháp nhanh và thực tế nhất để cải thiện độ màu mỡ của đất là bổ sung humate; (chất humic được khai thác từ mỏ) trực tiếp vào đất hoặc bón lá. Trong hầu hết các loại đất, cung cấp humate như một loại phân bón còn quan trọng hơn là bón các loại phân NPK truyền thống. Chất humic sẽ tối đa hóa hiệu quả của các dinh dường tồn dư, giảm chi phí phân bón và giúp giải phóng những liên kết dinh dưỡng hiện có là khoáng chất và muối.

Chất humic tồn tại trong tự nhiên từ lignit tầng sâu và leonardite là nguồn phân bón chất lượng cao. Nguồn humic vượt trội hơn cả sử dụng để bón là từ Leonardites. Leonardite là mỏ lignit tầng sâu oxy hóa cao chứa nồng độ tương đối cao của đơn vị phân tử nhỏ hơn – axit fulvic. Phân tử axit humic và axit fulvic nhỏ hơn có giá trị phân bón cao hơn và dễ dàng được hấp thụ vào cây trồng cùng các khoáng chất. Chất lượng và giá trị của các sản phẩm humate và humic phụ thuộc vào nhiều yếu tố. Nguồn cung cấp humic tốt cũng có thể bị phá hủy bởi quá trình xử lý và khai thác không hợp lý. Do đó, không phải tất cả các sản phẩm humic được cung cấp trên thị trưởng đều giống nhau về chất lượng. Do đó khi lựa chọn các sản phẩm cần đặt ra các câu hỏi như: Humate đó có bao gồm cả axit humic và axit fulvic không, tránh mua những loại chỉ có axit humic. Sản phẩm có đảm bảo chất lượng ổn định qua các lô không. Và quan trọng hơn là lựa chọn các công ty có quy trình kiểm soát chất lượng trong quá trình khai thác và xử lý công nghiệp. Những công ty có kinhnghiệm lâu đời nhìn chung cung cấp những loại humate chất lượng tốt hơn.

Chất lượng của chất humic chiết xuất từ phân trộn ủ bị ảnh hưởng bởi thành phần và kĩ thuật ủ. Nguyên liệu phân ủ chứa các hợp chất như lignin, đại phân tử paraffinic, chất bần, melanin, xenlulo và các polyphenol khác có chất lượng tốt. Thêm vào hỗn hợp phân ủ là các hợp chất chứa phân tử nhỏ hơn như chất thải động vật hoặc bùn nên được đưa vào phân trộn. Thời gian của của quá trình ủ và cách thức ủ cũng ảnh hưởng đến chất lượng phân ủ. Phân ủ chất lượng cao nên được đưa thêm leonardite khô vào cùng với cây và phân động vật. Leonardite tạo ra sự cân bằng hoàn thiện hơn của các yếu tố vi lượng cần thiết cho các vi sinh vật. Theo thời gian, các vi sinh vật và các động vật hiện hữu có thể tổng hợp thành chất humic. Phần lớn các tàn dư của thực vật và động vật đều được sinh ra từ đất nông nghiệp có nhiều kim loại nặng. Nhiều sản phẩm phụ của công nghiệp thực phẩm thiếu vitamin và khoáng chất quan trọng. Bằng việc bổ sung humate, độ màu mỡ của đất sẽ được phụ hồi đồng thời cây phát triển tốt hơn.

Các loại Axit humic và Humate

Cần thiết phải có các tiêu chuẩn để quản lý chất lượng của các loại phân bón chứa humate đang có trên thị trường. Người tiêu dùng cần được bảo vệ tránh khỏi những sản phẩm kém chất lượng. trên thị trường xuất hiện nhiều loại “humic” được sản xuất công nghiệp - gọi là humic nhân tạo/ humic công nghiệp. Đa phần các sản phẩm nhân tạo này là các cao phân tử của vinyl acetate, axit maleic, polyvinyl alcohol, hydrolyzed polyacrylonitrile, cacbonxymethlecellulose, polyacrylates, isporpyl acrylamide và poly anomium bậc 4. Những phân tử humic nhân tạo này không có ý nghĩa trong việc cải thiện đất trồng hay sự phát triển của cây trồng. Phân tích hóa học đặc tính của các phân tử này cho thấy chất “nhân tạo” này thiếu những đặc tính của humic tự nhiên; không có những tính chất cải thiện độ màu mỡ của đất đồng thời không phù hợp với quá trình chuyển hóa của cây. Một nhóm sản phẩm công nghiệp khác thu được từ than lignit tầng trên không tan trong kiềm giống như than, qua quy trình giảm cấp và oxy hóa để tạo ra dung dịch humic phân tử nhỏ hơn tan trong kiềm. Hỗn hợp oxy hóa được tạo ra từ than đen hoặc lignit được gọi với thuật ngữ là Axit humic tái tạo hay tên khác là ulmins. Ulmins có những tính chất giống axit humic thu được từ than lignit tầng sâu, tuy nhiên khác một số đặc tính hóa học nên chưa chứng minh được những tác dụng mong muốn cho đất và cây trồng. Hi vọng rằng Tổ chức humic quốc tế sẽ đưa ra những tiêu chuẩn cho các sản phẩm humic được bán trên thị trường và phát triển một quy trình kiểm định chất lượng của các thành phần nêu trên. Cho tới khi những tiêu chuẩn được thiết lập, người tiêu dùng nên lựa chọn mua những sản phẩm humate chiết xuất từ các mỏ lignit tầng sâu oxy hóa cao hoặc leonardites. Chất humic từ các mỏ này giống nhất với chất humic tồn tại sẵn trong các đất màu mỡ là những cây trồng khỏe mạnh.

Bổ sung humate dưới dạng phân bón khô hoặc lỏng có thể cải thiện chất lượng sản phẩm và tăng năng suất. Như đã được nhấn mạnh ở trên, chất humic là thành phần then chốt của đất màu mỡ và cây trồng khỏe mạnh. Một lý do quan trọng để thêm humate vào đất là người trồng trọt có thể lại trở thành nhà quản lý đất đai. Bằng việc phát triển nhữn hệ thống sản xuất nông nghiệp sinh thái, nó có thể làm giảm ô nhiễm đất, nước và không khí. Thêm vào đó, năng suất mùa màng được nâng cao và giá trị dinh dưỡng của nông phẩm ngày càng được cải thiện về chất lượng. Việc humate có thể cải thiện được năng suất mùa vụ phụ thuộc vào lịch sử quá trình canh tác trên mỗi khu vực khác nhau. Những loại đất mà bị phá hủy nghiêm trọng do lạm dụng phân axit hoặc thuốc trừ sâu nói chung sẽ cho hiẹu quả chậm hơn trong năm đầu tiên. Nhìn chung, cải thiện ban đầu được quan sát thấy chính là ở chất lượng nông phẩm. Điều kiện đất bị độc tố có thể được khắc phục và năng suất mùa vụ sẽ được cải thiện.

Nguồn: hacheco.vn
Bài liên quan