Cẩm nang phân Kali: Phần 1: Giới thiệu các loại phân Kali

GS Võ Minh Kha, Hướng dẫn thực hành sử dụng phân bón, NXB Nông nghiệp, Hà Nội,1996.

Mặc dù loại phân hóa học được sử dụng đầu tiên là phân lân, sau đó đến phân kali rồi mới đến phân N, hiện nay lượng phân N được sử dụng lớn nhất, sau đó đến phân lân rồi mới đến phân kali. Hiện tượng lạ lùng này là sự thực khách quan.

Nhu cầu bón kali không cấp thiết bằng lân và đạm vì các lý do sau đây:

1/ Kali có nhiều trong đất.

Trong vỏ quả đất chỉ có 0,11 % lân và có đến 2 - 4 % kali. Tỷ lệ đạm trong đất trồng thay đổi từ 0,02 - 0,4 % còn tỷ lệ kali trong đất trồng thay đổi từ 0,2 - 0,4 % có loại đất lên đến 1%. Như vậy có những loại đất rất nghèo đạm đến mức cây trồng không phát triển chứ không có loại đất mà do thiếu kali cây không mọc được. Trong đá mẹ hình thành ra đất không có N. Đạm được hình thành do hoạt động của vi sinh vật và khi lớp tán rừng bị khai phá đi để trồng trọt thì chất hữu cơ và đạm giảm đi nhanh chóng.

Các khoáng vật trong đá như felspat, muscovite, biotit bị phong hóa và giải phóng ra kali. Một phần kali sau khi khai phá đất trồng trọt bị rửa trôi đi nhưng một số lượng khá lớn kali đươc giữ lại trong khoáng vật thứ sinh như hydromica, vecmiculit, clorit. Như vậy khác với N, sau khi khai hoang kali không mất đi quá nhanh chóng như đạm.

2/ Khi trồng cây, một số lượng kali trong đất bị cây lấy đi, đất nghèo kali dễ tiêu, nhưng sau khi để đất nghỉ một thời gian không trồng trọt, kali trong đất lại hồi phục.

Thời gian hồi phục không kéo dài quá 2 tháng nếu cày đất sớm và đủ ẩm.

3/ Khi trả lại rơm rạ cho đất bằng cách vùi trực tiếp hoặc qua gia súc ăn rơm rạ dung làm chất độn chuồng, ít nhất có trên ½ số lượng kali do cây trồng hút đi được hoàn trả lại cho đất.

Tập quán nông dân dùng tàn dư thực vật làm chất đốt. Tro bếp thường được dùng bón ruộng. Nếu nơi nào có tập quán tốt dùng phân chuồng, vùi rơm rạ và bón tro trở lại ruộng, ít nhất trên 2/3 lượng kali bị lấy đi trong sản phẩm thu hoạch được trả lại ruộng đồng.

Cùng với sự phát triển của xã hội, dân số ngày càng đông, diện tích dùng cho nông nghiệp thu hẹp, sản xuất nông nghiệp chuyển sang hướng thâm canh tăng vụ, nhu cầu bón kali ngày càng bức thiết hơn.

Có thể phác một bức tranh của các vùng trồng lúa trên đất phù sa thong thường của các con song Hồng và song Mê Kông không được bồi hàng năm có lượng kali trung bình như sau:

- Ruộng một hai vụ, năng suất 1 vụ dưới 2,5 tấn, bón kali thường là hiệu lực không rõ, đặc biệt ruộng 1 vụ càng không rõ. Ruộng hai vụ năng suất từ 2,5 tấn đến 4,5 tấn, bón kali làm tăng năng suất rõ, thường số lượng cần bón không nhiều (20-30 kg K₂O) và có  nhu cầu vào cuối vụ.

- Ruộng hai vụ, ba vụ và năng suất 4,5 tấn trở lên, nhất thiết phải bón kali nếu muốn đạt năng suất mong muốn và cần cả bón lót và bón vào cuối vụ.

Hình ảnh nhu cầu bón kali xuất hiện khi muốn có năng suất cao nói như trên cũng thể hiện đối với cây hoa màu dưới ruộng cũng như trên đồi và một số cây công nghiệp.

I. Giới thiệu các loại phân hóa học chứa Kali

1. Các loại khoáng vật dùng để sản xuất phân kali.

Có nhiều khoáng vật chứa kali nhưng chỉ một số trong các khoáng vật này khai thác để chế biến làm phân bón đó là: kali nitrat, sylvinit, carnalit, longbenit và kainit, chứa các hợp chất hòa tan trong nước. Ngoài ra còn có các khoáng vật chứa kali ở dạng không hòa tan, đó là các silicat. Các nước có nguồn quặng chứa kali phong phú nhất là Canada (Bắc Mỹ), SNG (Châu Âu), Isarel và Joocdani (Trung Đông), Thái Lan và Lào cũng có mỏ kali. Người ta có thể dùng nước ót ruộng muối có chứa 10 % NaCl. 1,8 % KCl, 9,7 % MgCl₂, 69 % MgSO₄ để điều chế phân Kali.

Bảng 3: Các loại khoáng vật có chứa kali.

2. Phân kali clorua

Kali clorua là phân tinh chế từ quặng sylvinit có chứa 12 - 15%b KCl. Dùng phương pháp hòa tan phân biệt để tách NaCl ra khỏi KCl. Trong trường hợp loại hết NaCl ra thì người ta có phân kali clorua. Khi không loại hết NaCl ra thì người ta có sylvinit kép hay còn gọi là phân kali 40%. Phân kali clorua là loại muối trắng có vị mặn có chứa 55-60% K2O và khoảng 3% Na2O. Phân có khi có màu lấn tấm hồng, đó là ảnh hưởng của gỉ sắt còn lại trong phân. Hai loại phân màu trắng hay màu hồng giá trị không khác nhau. Phân có dạng tinh thể ít chảy nước, đóng cục.

Phân kali 40% K₂O và khoảng 10% Na₂O (30% NaCl), một ít CaSO₄ và MgSO₄.

Cả hai loại đều trình bày ở dạng viên hoặc tinh thể.

Các loại phân KCl dễ tan trong nước bón vào đất cây có thể sử dụng ngay. Sau khi bón vào đất ion kali có thể thay thế ion H+ trong phức hệ hấp thu làm cho dung dịch đất hóa chua. Các ion canxi, magie cũng có thể bị thay thế (mặc dù kali hóa trị thấp hơn nhưng nồng độ cao hơn). Vì vậy bón kali clorua qua nhiều năm làm cho đất chua. Sau nhiều năm bón kali, magie và canxi bị rửa trôi, đất trở thành nghèo kali. Ở nước ta, các vùng trồng dứa sau nhiều năm bón kali đất bị thiếu magie và cây dứa bị hại trầm trọng, lá dứa về mùa đông bị héo như bị luộc và cây dứa chết hoặc không ra hoa kết quả được. Hiện tượng do bón nhiều kali làm cho đất mất các yếu tố Ca, Mg, Na đã phát hiện ở các nước phát triển nhiều năm trước đây. Bón nhiều kali đã làm cho magie trong cỏ giảm từ 0,22 % còn 0,17%, natri từ 0,91% còn 0,04 % và canxi từ 0,52 còn 0,33%. Hiện tượng sau đó dẫn đến sự thiếu Mg do bón nhiều kali còn xuất hiện nhiều ở châu Âu đối với cây ăn quả và rau.

Bón quá nhiều kali còn gây ra hiện tượng thiếu Bo ở châu Âu làm cho bắp cải bị rỗng ruột. Hiện tượng thối nõn dứa xuất hiện ở nhiều nông trường trồng dứa phía Bắc bị nghi là do bón nhiều kali làm cho thiếu Bo. Xử lý bằng cách phun borat có tác dụng làm cho giảm tỷ lệ bệnh.

Nhược điểm chính của KCl là phân có thể để lại ion Cl trong đất làm ảnh hưởng đến cây, đặc biệt và phẩm chất nông sản. Ion clo có thể làm cho thuốc lào có vị khét, chậm cháy. Tránh bón cho rau quả, sợ ảnh hưởng đến phẩm vị rau quả còn tồn dư gây hại. Ở Pháp người ta tránh bón KCl cho nho, nhất là khi muốn sản xuất rượu vang đặc biệt, vì sợ clo tồn dư trong quả ảnh hưởng đến sự lên men. Nhiều nhà nghiên cứu cho rằng Cl có thể ảnh hưởng đến hoạt động cố định đạm của vi sinh vật nốt sần họ đậu. Cl còn làm cho tỷ lệ nước trong hạt, củ tăng cao.

Tuy nhiên, clo là yếu tố dễ di động. Tồn dư trong đất không nhiều nếu đất được tưới hoặc ở vùng nhiều mưa. Những kiểm tra trên đất lúa bón các loại phân có clo trong nhiều năm liền cho thấy rằng tồn dư của Cl không đáng kể.

Lượng natri còn lại trong sylvinit kép có cả mặt nhược điểm và mặt ưu điểm. Lượng NaCl có đến 30% có thể làm giảm sức nảy mầm và làm cho đất không thoáng khí và bị nứt nẻ nếu là đất sét nặng. Đối với đất nhẹ nhiều cát, ít  sét có lại làm tăng tính dính kết của đất làm cho đất đỡ mất nước. Sự tạo nên cân đối giữa natri và kali cần thiết cho chất lượng thức ăn gia súc. Vì thiếu muối trong cỏ nên các nhà chăn nuôi thường thêm khẩu phần muối vào thức ăn gia súc. Thiếu natri làm giảm lượng carotene trong cà rốt, bắp cải. Natri phối hợp với kali làm tăng tỷ lệ đường trong mía, củ cải đường, làm tăng tỷ lệ bột trong khoai tây, khoai sọ, khoai lang, sắn. Điều này khiến chúng ta chú ý đến kĩ thuật nông dân ta đã thực hiện lâu đời, bón muối cho cây lấy củ, ruộng lúa, cho dừa và các cây ăn quả khác.

3. Kali sunfat

Kali sunfat được điều chế từ KCl trao đổi với axit sunfuric hay từ các quặng chứa kali sunfat và kali magie như poligalit langvinit theo phương pháp nhiệt.

Trên thương trường hay gặp loại kali sunfat màu trắng chứa 50% K2O và 18% S, ít chảy nước dễ bảo quản. Loại phân này cũng như KCl và còn cung cấp thêm lưu huỳnh. Nên ưu tiên loại phân này cho các cây không ưa Clo như thuốc lá, rau, cây ăn quả có múi (cam, quýt, chanh, nho..) cây họ đậu và dùng trong nghề trồng hoa.

4. Phân kali - magie

Phân kali - magie được sản xuất từ quặng langbenit. Trong thành phần có từ 33 - 39% K₂SO₄ (24% K₂O) 55% MgSO₄ (18% MgO) và từ 1 - 5% NaCl. Đây là loại phân có nhiều nguyên tố, thích hợp cho vùng đất nhẹ cho khoai tây và thuốc lá, cho các cây trồng có chứa magie và kali như dứa, cây ăn quả và nho.

Một loại phân kali magie khác sản xuất ở Đức và Nga gọi là rêfooc - kali là loại có chứa 26 - 30 % K₂O ở dạng K₂SO₄, và 25 - 30% MgSO₄, 10 % thạch cao.

5. Kainit

Là loại phân sản xuất ở vùng tây Ukrain từ quặng kainit - langbenit có chứa 8-12 % K₂O. sau khi chế biến phân có chứa 30-40% K₂O ở hai dạng clorua và sunfat, ngoài ra còn có một tỷ lệ nhất định K, Mg, Na, Cl và SO₄.

6. Patăng kali

Là loại phân sản xuất ở Đức, chứa 28% K₂O ở dạng K₂SO₄ và 8% MgO ở dạng MgSO₄.

7. Kali cacbonat và kali bicacbonat (K₂CO₃ và KHCO₃)

Kali cacbonat có chứa 50 - 56 % K₂O và kali bicacbonat có chứa 40-46% K₂O. nó là loại phân kiềm, dễ bảo quản, màu trắng, không chảy nước, thích hợp cho cây trồng ở đất chua và không ưu clo. Loại phân  này khi bón còn làm cho đất thêm CO₂, lợi cho quang hợp làm tăng hàm lượng tinh bột trong cây lấy củ.

8. Phân kali nitrat

Có chứa 44% K₂O và 13%N. khi sử dụng thường được chú ý nhiều về hiệu quả của N hơn là kali cũng là điều không hợp lý.

9. Kali electrolit

Là loại phân kali sản xuất ở Nga từ kacnalit một quặng có chứa 32% K₂O 6% MgO và Na₂O ở dạng clorua.

10. Tro bếp.

Nông dân ta cũng như nông dân nhiều nước thường đốt bằng củi hoặc cây nhỏ phơi khô, rơm rạ ngũ cốc. Nông dân đồng bằng đun bằng rơm rạ. Nông dân miền núi trước vụ gieo trồng thường phát cây đốt, tro than cày vùi sâu xuống đất.

Cây có thành phần hóa học khác nhau nên thành phần tro rất khác nhau. Các thành phần đáng kể là lân, canxi, kali và silic. Các cây trồng vùng chua, mặn như tro cói, phi lao, tràm đước có tỷ lệ Fe, Al và mangan cao. Tro rơm rạ lúa, trấu có hàm lượng silic cao. Hàm lượng SiO₂ có đến 80 - 95% (tro trấu). Tro một số cây như sắn, bông, ngô, mía, dâu tằm, vừng, điền thanh giàu lân và canxi.

Hàm lượng kali trong tro thay đổi rất nhiều theo loại cây từ 1 - 30%. Tro rơm rạ, trấu, ngô, lá tre, lá mía có tỷ lệ kali không cao; còn các loại cây lấy sợi như đay, bong, cây họ cau dừa (lá dứa, lá cau, lá cọ) một số cây hoa màu (Như vùng, đậu đỗ, đay, gai, quế dại, sắn…) có tỷ lệ kali rất cao.

Kali trong tro ở dạng cacbonat, có tính kiềm mạnh sử dụng tốt cho mọi loại cây trồng ở đất chua.

11. Sử dụng trực tiếp các quặng có chứa kali khai thác từ mỏ lên không qua chế biến công nghiệp.

Vấn đề bảo vệ môi trường đặt ra trước các nhà sản xuất phân bón hai vấn đề:

- Nên chăng sử dụng các loại phân quá hòa tan.

- Nên chăng sử dụng các loại phân quá đậm đặc.

Những vấn đề nêu trên đây rất cụ thể và đáng suy nghĩ về chon dạng và phương pháp nhập khẩu phân kali thích hợp cho sản xuất nước ta.

Nước ta là nước nhiệt đới mưa nhiều. Khoáng nguyên sinh chứa kali nhanh chóng phong hóa và chuyển thành các dạng dễ chuyển kali vào hệ hấp thu và vào dung dịch. Điều kiện mưa nhiều làm cho kali bị rửa trôi nhiều, hàm lượng kali tổng số trong đất thấp. Đồng thời với sự rửa trôi kali, các bazơ kiềm khác như canxi, magie, natri cũng bị rửa trôi theo. Bổ sung kali cho đất là cần thiết, nhưng nếu chỉ bổ sung kali dễ dàng dẫn đến sự thiếu các yếu tố khác, trước hết là canxi, magie, natri và một số vi lượng như bo và đồng.

Các dạng khoáng chứa kali được khai từ các mỏ lên có chứa kali clorua và kali sunfat, và nhiều yếu tố khác như magie, canxi và natri. Vì trước đây chỉ tập trung sự chú ý vào các yếu tố phân bón chính N, P, K nên công nghiệp phân bón đã làm một việc ngày càng thấy là vô lý: tẩy hết các yếu tố khác như magie, natri để có hàm lượng kali trong phân bón cao. Câu hỏi đặt ra là: Sử dụng các loại quặng chưa chế biến chứa kali dễ hòa tan trong nước và các yếu tố khác như canxi, magie và natri có lợi hơn các loại kali đậm đặc không? Các khoáng vật khó hòa tan thuộc dạng silicat có khả năng sử dụng không?

Vì vậy, trong cuốn sách này chúng tôi dành giới thiệu các khoáng vật có chứa kali tự nhiên đáng chú ý.

* Các khoáng vật có chứa kali dễ hòa tan.

Sylvinit KCl. NaCl

Sylvinit là loại quặng chứa KCl (Silvin) và NaCl (halit) có nhiều ở Liên Xô (cũ), Pháp, Mỹ, Đức, Rumani. Khoáng vật có kết cấu tinh thể lập phương, thường có lẫn với thạch cao và Kacnalit. Thành phần gồm có KCl 10 - 25%, NaCl 37,8 - 45%, MgCl₂ 19%, CaSO₄ 7,8 % và các chất khác.

Hàm lượng K₂O thay đổi trong khoảng 12 - 20%.

Sylvinit đã được thử sử dụng cho nhiều loại cây như củ cải đường, ngũ cốc, đồng cỏ chăn nuôi và cây ăn quả.

Kacnalit KCl. MgCl₂. H₂O.

Kacnalit là các loại quăng có chứa KCl và MgCl₂ có nhiều ở Liên Xô cũ và Đức. Thành phần trong quặng ngoài Kacnalit còn có lẫn sylvinit và halit. Thành phần gồm có: KCl 23,5%, NaCl 20,6%, MgCl₂ 25,9%. Ngoài ra còn có MgBr₂, BaSO₄. Tỷ lệ kali trong phân 8-17%.

Kainit KCl.MgSO₄.3H₂O là quặng có chứa KCl và MgSO₄ có nhiều ở Đức, Pháp, Liên Xô cũ, Rumani, Mỹ. Tùy theo loại quặng có chứa 12 - 18% K₂O và 3,8 - 5,7 % MgO.

Harxan NaCl. KCl. MgSO₄.H₂O là khoáng vật có chứa KCl, NaCl và MgSO₄ có nhiều ở Đức, Rumani. Có chứa 14 - 16% K₂O, 25 - 30% NaCl và 28% MgSO₄.

Langbenit K₂SO₄.2MgSO₄.nNaCl. Là quặng dùng để sản xuất phân kali sunfat có chứa 42% K₂SO₄ và 58% MgSO₄, tỷ lệ K₂O là 15 - 22,6%.

Poli galit K₂SO₄.MgSO₄.2CaSO₄.2H₂O. Là khoáng vật chứa K₂SO₄, MgSO₄ và CaSO₄. Trong thành phần còn có 15,5 % K₂O.

* Các khoáng vật có chứa kali không hòa tan.

Trong các đá đều có chứa kali:

Granit có chứa 6 - 7% K₂O. Kali trong các đá này thường ở dạng các silicat không hòa tan, hoặc các khoáng vật hàm lượng nhôm cao. Về nguyên tắc có thể sử dụng các khoáng vật này làm phân bón trực tiếp. Trong điều kiện nhiệt đới phong hóa mạnh khả năng này ngày càng cần được chú ý.

-Alunit K₂SO₄.3Al₂(SO₄)₃.6H₂O hay K₂[Al(OH)₃]6(SO₄)₃. Alunit là sunfat kali và alumini ngậm nước, không hòa tan trong nước, có nhiều ở Mỹ, Ý, Úc và Nhật Bản, Triều Tiên. Thành phần gồm có 5,5 - 9% K₂O, 37 % Al₂O₃, 38% SO₃, 4% CaO, 0,05 % MgO. Loại quặng này dùng để sản xuất phân kali sunfat.

- Lơ xit K₂O.Al₂O₃.4SiO₂ hay KAl₃(SiO₃)₂. Là quặng không màu, trong có tinh thể lập phương. Quặng chứa 21,5% K₂O, 23% Al₂O₃ và 55% SiO₂. Loại quặng này có nhiều ở Mỹ và Venexuela.

Microlin K₂O.Al₂O₃.6SiO₂. Là khoáng vật có tinh thể tam phương có chứa 9 - 16,8 % K₂O.

- Nephelin [(NaK)₂O.Al₂O₃.2SiO₂]n.SiO₂. Là khoáng vật hình khối lục phương có chứa 5 -5 8 % K₂O

- Glauconit KFe.SiO₆.nH₂O. Ở dạng tinh thể có chứa 2,3 - 9,5% K₂O ở dạng silicat có chứa Fe.

-Poocphia có chứa khoảng 5 - 10% K₂O.

- Pecmatit [Si₃AlO₈]K có chứa 9-11% K₂O.

12. Nguồn Kali sản xuất trực tiếp từ muối biển.

Trong nước biển có chứa muối NaCl, KCl, Na₂SO₄, MgCl₂, K₂SO₄, MgSO₄ và một số các muối khác với lượng ít. Các nhà nghiên cứu cho rằng có khả năng khai thác kali từ nước biển. Khả năng này cao hơn ở các biển kín và các hố mặn. Khi sản xuất muối từ nước biển vì nồng độ kết tinh của các muối chứa natri thấp hơn các muối kali và magie nên kết tinh trước. Trong nước còn lại của các ruộng muối có chứa muối natri, magie, kali. Nồng độ kali có thể đạt đến 0,51% - 2,19%. Có thể dùng các phương pháp vật lý để loại tiếp phần kali để có hỗn hợp các muối KCl và K₂SO₄ và MgSO₄ - 6 H₂O và MgCl₂. 6H₂O. Hỗn hợp này có thể dùng như một loại phân cung cấp Mg và kali.

Nhược điểm của loại phân này là hàm lượng NaCl còn khá cao, nếu sử dụng ít thì lượng natri có thể có tác dụng tốt, nếu quá nhiều sẽ có ảnh hưởng xấu đến lý tính đất: Trong nước biển chết Isarel có chứa 11,5g KCl/lit, ngoài ra còn có 130g MgCl₂/lit, 87 g NaCl/lit, 37 g CaCl₂/lit, 5g MgBr/lit; trong một số biển chết SNG có chứa 1,81 % KCl, 4,13% NaCl, 15,2% MgCl₂, 8,17% MgSO₄; trong một số hồ mặn của Mỹ có chứa 2,9% - 5,02% KCl, 15,5 - 16,1% NaCl, 5,5 - 6,7 % Na₂SO₄. trong nước biển hở và đại dương hàm lượng kali thấp hơn nhiều, 0,07% KCl, 2,8% NaCl, 0,3% MgCl₂, 0,22% MgSO4. Do đó sản xuất từ nước biển ở nước ta chỉ có thể là công nghiệp đi kèm của công nghiệp làm muối. Nếu độ Be của nước ót ruộng muối lên đến 35 thì hàm lượng các chất có thể đạt được 2,19% KCl, 12,1% NaCl, 14,79% MgCl₂, 8,67% MgSO₄. Tách lấy bớt NaCl và MgCl₂, MgSO₄ để làm các việc khác. MgCl₂ có thể bị thủy phân ở nhiệt độ cao để sản xuất HCl và magie oxyt.

Bảng 4: Bảng thống kê các loại phân kali

13. Chọn phân kali.

Chọn phân kali không phức tạp như chọn phân lân. Giá 1 kg K₂O quyết định sự lựa chọn. Kali sunfat hay kali clorua đều có giá trị.  Nên chọn kali clorua cho các vùng đất mặn sulfat vì phần lớn đất mặn ở nước ta là mặn sulfat và ion Cl^- dầu gây mặn nhưng dễ rửa. Nên tránh dùng KCl cho các loại cây không ưa clo hoặc dùng clo có ảnh hưởng xấu. Thường là các cây làm nguyên liệu hương liệu: đầu tinh, thuốc lá, các loại rau, quả hành tỏi. Trái lại cần chú ý bổ sung clo cho các vùng đất thâm canh và các vùng đất đồi đất bạc màu bị rửa trôi. Sự lựa chọn các loại phân kali thường dựa trên nhu cầu bổ sung cho đất các yếu tố phụ trong phân magie, natri, lưu huỳnh, clo.

Xu hướng gần đây người ta cho rằng dùng khéo léo các nguyên liệu điều chế phân kali phối hợp với phân kali đã được làm giàu để có một hỗn hợp phân có chứa K, Ca, Mg, Na có lợi cho năng suất và giữ được độ phì lâu dài  của đất.

Mời các bạn đón đọc phần 2: Hướng dẫn thực hành sử dụng phân Kali