Fertilizer là gì? Các nghiên cứu khoa học về Fertilizer

Fertilizer là gì?

Fertilizer (phân bón) là chất hoặc hỗn hợp các chất được thêm vào đất hoặc cây trồng nhằm cung cấp một hoặc nhiều nguyên tố dinh dưỡng cần thiết để tăng trưởng, phát triển và hoàn thiện vòng đời sinh học của thực vật. Việc sử dụng phân bón là một trong những yếu tố trọng yếu giúp nâng cao năng suất cây trồng, cải thiện chất lượng nông sản, đồng thời hỗ trợ phục hồi đất bị suy thoái hoặc thiếu hụt khoáng chất.

Phân bón có thể có nguồn gốc tự nhiên (hữu cơ) hoặc được sản xuất thông qua quá trình hóa học (vô cơ), và được phân loại theo thành phần, hình thức giải phóng dinh dưỡng, cũng như mục tiêu sử dụng. Trên bao bì phân bón thường hiển thị tỷ lệ ba nguyên tố thiết yếu là nitrogen (N), phosphorus (P), và potassium (K) – gọi chung là NPK.

Thành phần dinh dưỡng chính

1. Nitrogen (Đạm)

Nitrogen là yếu tố cần thiết cho sự hình thành protein, enzyme, chlorophyll và axit nucleic. Thiếu đạm sẽ làm cây còi cọc, vàng lá, giảm khả năng quang hợp và chậm phát triển. Các dạng nitơ phổ biến trong phân bón bao gồm nitrate ($NO_3^−$), ammonium ($NH_4^+$), và urea ($(NH_2)_2CO$). Các sản phẩm như YaraBela® là ví dụ điển hình về phân đạm chất lượng cao.

2. Phosphorus (Lân)

Phosphorus đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành hệ thống rễ, tăng cường sự ra hoa, đậu quả và năng lượng chuyển hóa ATP. Dạng phổ biến là $P_2O_5$, được chiết xuất từ khoáng phosphate. Thiếu lân khiến cây chậm phát triển, rễ kém phát triển, màu lá tím hoặc sậm màu. Superphosphate và monoammonium phosphate (MAP) là những sản phẩm phổ biến được dùng rộng rãi.

3. Potassium (Kali)

Kali giúp điều hòa áp suất thẩm thấu trong tế bào, kích thích quá trình quang hợp, tổng hợp protein và tăng khả năng kháng bệnh. Thiếu kali sẽ khiến mép lá cháy xém, cây yếu và dễ đổ ngã. Kali thường tồn tại trong phân bón ở dạng $K_2O$, với muriate of potash (KCl) và sulfate of potash (K2SO4) là các nguồn chính. Tập đoàn Mosaic là nhà sản xuất kali lớn toàn cầu.

Vi chất dinh dưỡng (Micronutrients)

Bên cạnh NPK, cây trồng cần một lượng nhỏ vi chất để hoàn thiện quá trình sinh trưởng. Các vi chất này bao gồm:

• Calcium (Ca): hình thành tế bào, điều hòa trao đổi chất
• Magnesium (Mg): thành phần của chlorophyll
• Sulfur (S): tổng hợp protein và enzyme
• Zinc (Zn), Iron (Fe), Copper (Cu), Manganese (Mn): xúc tác enzyme và quá trình oxy hóa khử

Các sản phẩm như Haifa MicroMix cung cấp đầy đủ vi lượng cần thiết cho cây trồng.

Phân loại fertilizer theo nguồn gốc

1. Phân bón vô cơ (Inorganic Fertilizers)

Được sản xuất từ khoáng chất tự nhiên hoặc tổng hợp hóa học, có khả năng cung cấp nhanh dinh dưỡng và dễ hấp thụ. Ưu điểm là hiệu quả cao, dễ sử dụng, nhưng nếu dùng không đúng cách có thể gây suy thoái đất và ô nhiễm môi trường. Các nhóm phổ biến:

• Phân đơn: chỉ chứa một nguyên tố (urea, superphosphate, KCl)
• Phân phức hợp: chứa nhiều nguyên tố (DAP, NPK hỗn hợp)
• Phân bón hòa tan: dùng trong hệ thống tưới nhỏ giọt

2. Phân bón hữu cơ (Organic Fertilizers)

Có nguồn gốc từ chất hữu cơ phân hủy như phân chuồng, phân xanh, compost, bã thực vật, hoặc phụ phẩm công nghiệp sinh học. Mặc dù tốc độ phân giải chậm, nhưng phân hữu cơ cải thiện cấu trúc đất, giữ nước tốt, tăng vi sinh vật có lợi. Sản phẩm nổi bật như Dr. Earth® Organic Fertilizer.

3. Phân bón sinh học (Biofertilizers)

Chứa vi sinh vật sống có lợi giúp cố định đạm từ khí quyển, hòa tan phosphate khó tiêu và thúc đẩy phát triển cây trồng. Ví dụ: Rhizobium, Azospirillum, Bacillus subtilis. Đây là xu hướng đang được khuyến khích nhằm giảm phụ thuộc vào phân bón hóa học.

4. Phân bón chậm tan và kiểm soát giải phóng (CRF - Controlled Release Fertilizers)

Là loại phân bón được thiết kế để giải phóng dinh dưỡng từ từ theo thời gian, giúp cây hấp thụ tối đa, giảm thất thoát và ô nhiễm. Thường được sử dụng trong trồng cây cảnh, cây công nghiệp và nông nghiệp công nghệ cao. Sản phẩm tiêu biểu như ICL Osmocote®.

Vai trò và ảnh hưởng của fertilizer

Tích cực

• Tăng năng suất và chất lượng nông sản
• Cung cấp dinh dưỡng nhanh chóng và hiệu quả
• Hỗ trợ canh tác trên đất nghèo dinh dưỡng
• Giúp giảm thời gian sinh trưởng của cây

Tiêu cực

• Gây ô nhiễm đất, nước và không khí nếu sử dụng quá mức
• Làm suy giảm đa dạng sinh học đất
• Dẫn đến hiện tượng rửa trôi và phú dưỡng ở sông hồ
• Tăng phát thải khí nhà kính như $N_2O$ (một khí gây hiệu ứng nhà kính mạnh)

Xu hướng sử dụng fertilizer bền vững

Trước những thách thức về môi trường và an ninh lương thực, nhiều quốc gia và tổ chức đang thúc đẩy chiến lược sử dụng phân bón bền vững thông qua:

• 4R Nutrient Stewardship: sử dụng Đúng loại, Đúng liều, Đúng thời điểm và Đúng vị trí (nguồn 4R)
• Áp dụng nông nghiệp chính xác (precision farming)
• Ưu tiên phân hữu cơ và vi sinh
• Kết hợp phân bón với công nghệ cảm biến, vệ tinh và AI để theo dõi dinh dưỡng đất

Kết luận

Fertilizer là yếu tố thiết yếu trong nông nghiệp hiện đại, giúp đáp ứng nhu cầu lương thực cho dân số toàn cầu đang gia tăng. Tuy nhiên, để khai thác hiệu quả và bền vững, việc sử dụng phân bón cần dựa trên nguyên tắc khoa học, phù hợp với loại cây trồng, điều kiện đất và mục tiêu canh tác. Kết hợp giữa phân bón truyền thống, phân hữu cơ và công nghệ cao là hướng đi tối ưu cho tương lai nông nghiệp bền vững.

Để tìm hiểu thêm về các loại fertilizer và xu hướng sử dụng bền vững, tham khảo tại International Fertilizer Association (IFA), International Fertilizer Development Center (IFDC) và Agriculture.com.