Cơ sở khoa học của việc dùng than bùn trong nông nghiệp

Trong than bùn có chứa một số chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng nhưng hàm lượng các chất còn rất thấp, bản thân than bùn chưa  đủ yếu tố để đưa vào tiêu chuẩn dinh dưỡng. Hàm lượng đạm (N) khoảng 0,7-0,9%, lân (P) 0,035-0,17%, kali (K) 0,14-1%. Khi dùng than bùn vào sản xuất nông nghiệp không phải căn cứa vào sự có mặt các chất dinh dưỡng trong nó mà chủ yếu là do những đặc tính khác của than bùn đó là axit humic.

Than bùn là nguyên liệu chứa chất hữu cơ được tạo thành từ xác thực vật: rong rêu, cây cỏ… lắng đọng lâu năm  trong các đầm lầy ngập nước tự tạo hoặc tự nhiên. Trong môi trường ngập nước, thiếu oxy, từ đó các vi khuẩn yếm khí trong đất biến đổi hóa hoặc các xác thực vật rong rêu, cây cỏ thành chất mùn, gọi lầ humic, đây là thành phần cơ bản của than bùn. Những phần không bền vững với tác dụng của vi khuẩn sẽ bị phân hủy tạo thành các chất khí. Những phần bền vững sẽ tham gia quá trình tạo thành humic và các phản ứng ngưng tụ nối tiếp, tạo nên những hợp chất trọng lượng phân tử lớn, chủ yếu là các vòng cacbon thơm ngưng tụ cao, trong đó các nguyên tố dưới dạng nhóm chức hoạt động như nhóm cacboxil, hydroxil, metoxil, quinone, hydroxyl dạng phenol. Hoạt tính sinh học của than bùn phụ thuộc vào hàm lượng những nhóm chức này có trong humic của nó, đồng thời phụ thuộc vào nồng độ các trung tâm thuận từ của các nối liên kết đôi trong vòng cacbon thơm ngưng tụ cao. Ngoài ra sự coa mặt của các nhóm chức hoạt động chủ yếu là các nhóm cacboxil, hydroxyl rất dễ dàng tham gia vào các quá trình trao đổi cation làm cho than bùn trở thành nguyên liệu có khả năng trao đổi cation mạnh. Trong các hợp chất humic của than bùn, có 2 loại: loại có trọng lượng phân tử rất ít, tan được trong nước có màu nâu, được gọi chung là axit fulvic, loại có trọng lượng phân tử nhiều, không tan được trong nước, được gọi là axit humic. Tuy nhiên chỉ các muối kim loại kiềm hóa trịn 1 (Na, K) hoặc muối amôn của axit humic (humat natri, humat kali, humat amon) mới tan được trong nước và cây trồng có thể hấp thụ được. Do đó để sử dụng axit humic của than bùn, phải sử dụng các muối hòa tan.

Các muối humat khi hòa tan không phải là nguồn dinh dưỡng cho cây trồng tức thời mà chúng chỉ đóng vai trò như một chất có hoạt tính xúc tác sinh học, mang chức năng điều hòa, kích thích tăng trưởng. Các chất muối humat hòa tan khi tham gia vào các quá trình oxy hóa khử trong các tế bào sẽ góp phần hoạt hóa những hệ thống tổng hợp protein và thúc đẩy các quá trình phân bào, đồng thời góp phần hỗ trợ sự hình thành các chất men, là những chất ddieuf hòa chủ yếu của quá trình trao đổi chất. Khi chất humat được hòa tan, nó có 2 nhiệm vụ cơ bản: một là làm cho sự tăng trưởng xảy ra nhanh hơn, hai à hoạt hóa các quá trình quang hợp và giúp chuyển hóa triệt để các chất khoáng dinh dưỡng, nhờ vậy góp phần thúc đẩy tăng năng suất cây trồng.

Khi những điều kiện môi trường không thuận lợi, các chất humat này có khả năng giúp nâng cao tính đề kháng, chống chịu của cơ thể thực vật. Sở dĩ có tính chất này vì khi môi trường không thuận lợi cho sự phát triển của cây trồng (khô hạn, giá rét, sâu bệnh…) các thông tin di truyền bị kìm hãm, dưới ảnh hưởng của các muối hòa tan, các quá trình khắc phục và phục hồi chúng sẽ  được thực hiện nhanh hơn. Vì vậy, khi xử lý hạt giống bằng dung dịch các  muối humat hòa tan hoặc phun lên lá, hoặc khi bón phân có chứa các muối humat hòa tan, cây trồng sẽ có khả năng chịu hạn, chịu rét, chịu nhiễm mặn và hình thành tốt hơn. Ngoài ra, các muối humat hòa tan còn giúp cho quả và hạt chóng chin, chắc cả trong khi thời tiết không thuận lợi, đồng thời hàm lượng protein cũng tăng lên, chất lượng quả và hạt phát triển tốt.

Ảnh hưởng của các muối humat hòa tan đến cây trồng rõ nét đối với những vùng đất mới canh tác, đất trơ kiệt dinh dưỡng, đặc biệt nhiều vùng đất nông dân dùng nhiều các loại phân bón hóa học liều lượng cao nhưng không tăng năng  suất mà hiệu quả lại kém. Các muối humat hòa tan còn ảnh hưởng tốt đến sự phân hủy các thuốc trừ sâu dư thừa trong đất, góp phần hạn chế tác hại của thuốc trừ sâu đối với môi trường đất và nước.

Đối với vật nuôi, sự có mặt của hàm lượng các muối hòa tan axit humic trong thức ăn cũng có tác dụng kích thích và d diều hòa tăng trưởng. Chủ yếu nó thúc đẩy quấ trình trao đổi chất trong cơ thể động vật và còn có tác dụng phòng chống các bệnh đường ruột của các nhóm quinoid và hydroxil phenol của axit humic.

Sử dụng than bùn trong nông nghiệp chủ yếu là dựa cào thành phần axit humic để làm các loại phân… chứ không dựa vào thành phần các chất dinh dưỡng N, P, K có trong nó. Những loại than bùn nào chứa hàm lượng axit humic cao, càng có giá trị đối với cây trồng. Nếu than bùn có hàm lượng axit humic dưới 10% dùng trong nông nghiệp rất ít hiệu quả.

Việc chống rửa trôi chất dinh dưỡng trong than bùn

Ngoài đặc tính hóa học của than bùn còn có một tính chất vật lý quan trọng đó là than bùn do có cấu trúc rỗng xốp là yếu tố giúp quá trình phân hủy các xác thực vật lắng đọng ở đầm lầy bị vùi sâu trong lòng đất diễn ra dễ hơn.

Than bùn bản thân không chứa chất dinh dưỡng, khi đưa vào sản xuất phân bón cần phải bổ sung các thành phần dinh dưỡng đa lượng (N, P, K) hoặc vi lượng (Mo, Zn, Mn, Fe, B…). việc bổ sung thành phần dinh dưỡng thực hiện bằng cách cho phối trộn hoặc ủ chúng với than bùn. Chính nhờ cấu trúc xốp của than bùn đã giữ các thành phần dinh dưỡng bổ sung vào trong các lỗ xốp của than bùn, tạo ra một tiềm năng “kho” lưu trữ các chất dinh dưỡng, giúp cho các chất dinh dưỡng không bị các dòng nước trôi rwarlamf mất đi hoặc thaamms xuống các tầng đất sâu, gây ô nhiễm nguồn nước ngầm. Nhờ lưu giữ trong hệ thống lỗ xốp của than bùn, các chất  dinh dưỡng sẽ được hòa tan chậm và thải ra từ từ, nhờ vậy cây trồng mới sử dụng hết toàn bộ chất dinh dưỡng đưa vào trong phân bón trong suốt cả quá trình sinh trưởng và phát triển. Nóp hơn hẳn việc đưa chất dinh dưỡng bằng bón trực tiếp các loại phân ure, DAP, lân, kali… dạng bột vào đất. Việc đưa các chất dinh dưỡng nói trên vào cấu trúc xốp của than bùn cho phép tiết kiệm được 25-35% lượng phân bón sử dụng, trong khi đó hiệu quả còn có thể giữ lại trong đất kéo dài 1-2 vụ kế tiếp, đồng thời hạn chế nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước mặt đất và nguồ nước ngầm.