Vai trò của Silic đối với cây trồng - Phần 1: Silic trong đất

Trần Thị Tường Linh, Võ Đình Quang: Viện Ứng dụng Công nghệ - CN Tp HCM

1. Silic tổng số

Trong vỏ quá đất, Silic là nguyên tố phổ biến thứ 2 sau oxy, chiếm 25% khối lượng quả đất. Lượng SiO₂ trong đất cát ít bị phong hóa có thể đến 90% nhưng trong những đất nhiệt đới bị phong hóa mạnh chỉ khoảng 20%. Nhìn chung lượng SiO₂ chiếm khoảng 60 -90% trong đất.

Silic là thành phần chính cấu tạo nên đá và khoáng vật. Qua quá trình phong hóa một phần Silic được giải phóng ra có thể chuyển thành axit silic (H₂SiO₄) trong dung dịch, một phận lại có thể biến thành keo silic; đặc biệt là trong điều kiện bazơ yếu, Silic bị tách ra thành những kết tủa keo có công thức chung là SiO₂.n(H₂O). Những axit silic này sẽ kết hợp với những hydroxide hoặc muối tan của kim loại cũng vừa được giải phóng ra (do sự phong hóa) tạo thành những muối silicate; trong điều kiện bazơ yếu những axit silic tạo với K và Na thành những silicate hòa tan:

SiO₂ + 2NaOH -> Na₂SiO₃ + H2O

SiO₂ + 2K₂CO₃ -> K₂SiO₃ + CO₂

Nếu môi trường có phản acid chiếm ưu thế thì Silic chuyển thành những axit silic tự do, dễ bị rửa trôi và di chuyển xuống dưới sâu. Vì vậy mà vỏ phong hóa nhiệt đới ẩm và đất nhiệt đới hình thành trên vỏ phong hóa này nghèo keo Silic (Trần Công Tấu và cộng sự, 1986).

Đất nghèo silic thương gặp ở những vùng có cường độ phong hóa mạnh và nhiều mưa (Nguyễn Vy và Trần Khải, 1978; Trần Kông Tấu và cộng sự, 1986; Samuel và cộng sự, 1993; Dobermann và Fairhurst, 2000); thường có độ bão hào bazơ kém, pH thấp và hàm lượng oxit sắt, oxit nhôm nhiều, vì vậy khả năng hấp phụ lân cao (Samuel và cộng sự, 1993; Mengel và Kirby, 1987).

2. Silic hòa tan

Trong khoảng pH rộng (2-9) Silic hòa tan trong dung dịch đất chủ yếu là dạng acid monosilisic trung hòa điện - H4SO4⁰ và ở trạng thái cân bằng với SiO₂ vô định hình với nồng độ cân bằng là khoảng 2mM (Ponnamperuma, 1972 - trích bởi Mengel và Kirby, 1987). Khi nồng độ Silic trong dung dịch cao, các phân tử H₄SO₄⁰ trùng hợp tạo thành chất kết tủa silica (SiO2) vô định hình (Samuel và cộng sự, 1993).

Khả năng hòa tan của Silic trong nước không phụ thuộc vào pH trong khoảng 2-9. So sánh giữa những đất bình thường, nồng độ Silic trong dung dịch dao độn nhiều từ 3-37ppm. Ở Nhật Bản và Hàn Quốc, nồng độ Silic (chiết bằng NaOAc)> 130ppm được đánh giá là thích hợp đối với sự sinh trưởng của cây lúa; ở Đài Loan nồng độ Silic thích hợp cho lúa là >90ppm. Nồng độ Silic trong dung dịch đất < 0,9 - 2ppm cho thấy không đủ cho sự dinh dưỡng thỏa đáng của cây mía (Samuel và cộng sự, 1993).

Nồng độ của H₄SiO₄ trong dung dịch phần lớn bị chi phối bởi phản ứng hấp phụ phụ thuộc vào pH trên bề mặt các secquioxit. Silic bị hấp phụ trên bề mặt của oxit Fe và Al; sự hấp phụ giảm nhiều nhất ở pH 9,5. Tỷ lệ giữa lượng Silic dễ chiết so với lượng secquioxit tự do hoặc dễ chiết dùng để ước lượng Silic dễ tiêu trong đất. Tỷ lệ Si/Al hoặc Si/Fe càng lớn thì sự thu hút được Silic bởi cây trồng càng nhiều. Khả năng hấp phụ của oxit Al giảm đáng kể khi sự kết tủa gia tăng.

Trong đất chua nồng độ Silic trong dung dịch đất có xu hướng cao hơn so với đất kiềm; việc bón vôi cho thấy làm giảm sự thu hút Silic của một số cây trồng.

3. Các yếu tố chính ảnh hưởng khả năng hữu dụng của Silic

Ngưỡng tiêu chuẩn dùng đánh giá sự thiếu hụt Silic trong đất là 40mg Si/kg (chiết bằng NaOAc 1M, pH 4). Một số yếu tố chính - thuộc tính chất đất và chế độ canh tác - có ảnh hưởng đối với khả năng hữu dụng của Silic bao gồm: mức độ phong hóa, điều kiện ngập nước và chế độ bón phân.

- Ảnh hưởng của mức độ phong hóa: Mức độ hữu dụng của Silic phụ thuộc nhiều vào tốc độ phong hóa phóng thích Silic từ khoáng vật vào dung dịch đất. Trong khoáng vật bền với sự phong hóa như thạch anh, Silic hoàn toàn không dễ tiêu cho cây. Sự mất mát Silic trong đất phong háo mạnh mẽ sẽ làm giảm nồng độ Silic hào tan và lượng Silic cây hút. Sự tích lũy hàm lượng oxit sắt, nhôm tương đối và tuyệt đối làm giảm hàm lượng Silic dễ tiêu cho cây.

 - Chế độ bón phân: Bón vôi có thể làm giảm sự thu hút Silic của một số loại cây như lúa, cao lương và mía.

- Điều kiện ngập nước: Trong quá trình ngập nước hàm lượng Silic dễ tiêu tăng, đặc biệt trong đất chứa nhiều chất hữu cơ. Sự thu hút Silic dễ dàng hơn khi hàm lượng nước trong đất cao, đặc biệt đối với lúa. Nồng độ Silic hòa tan tăng theo thời gian ngập nước do nồng độ dạng thủy phân H₂SiO₄ gia tăng. Khả năng dễ tiêu của Silic tăng lên thường đi cùng với sự gia tăng hàm lượng của các hydroxide Fe, Mn khử vô định hình trong đất ngập nước.

Mời các bạn đón đọc tiến phần 2: Vai trò của Silic đối với cây trồng - Silic trong cây