CHELATE LÀ GÌ? VÀ TẦM QUAN TRỌNG CỦA CHELATE ĐỐI VỚI DINH DƯỠNG CÂY TRỒNG

Chelate là những hợp chất đặc biệt đối với các dưỡng chất

Chelate là gì? Chelate là phức chất vòng càng (càng cua) giữa các hợp chất hữu cơ dẫn xuất từ  Aminoaxit, Polycacboxylic axit với các ion kim loại. Ion kim loại được bảo vệ tránh các yếu tố làm giảm hoạt tính như pH của đất, gốc photphat, cacsbonat, sunfua,… Phức này có độ tan hoàn toàn trong nước.

Chelates là những hợp chất làm tăng thêm số lượng các dưỡng chất dễ tiêu cho cây trồng, đặc biệt là các chất vi lượng. Khi thiếu chelate trong dung dịch dinh dưỡng, cây trồng có thể sẽ bị thiếu các chất vi lượng then chốt, gây ức chế sinh trưởng trong những điều kiện bất thuận. Vì vậy người trồng trọt phải đảm bảo chắc chắn rằng những hợp chất này có trong dưỡng chất mà họ dùng để canh tác thủy canh.

Chữ “chelate” bắt nguồn từ chữ “chele” của Hy Lạp nghĩa là móng vuốt, một sự kết hợp mang tính thích ứng cao hơn bởi vì chelate hóa là một quá trình giống như sự nắm chặt và giữ lấy cái gì đó bằng móng vuốt. Vì vậy sẽ là rất lý thú để tìm hiểu xem những chelate tạo thuận lợi như thế nào cho việc hấp thu các dưỡng chất mà nếu không thì những dưỡng chất ấy sẽ rất khó tiêu đối với cây trồng.

Rất nhiều nguyên tố vi lượng tích điện dương dạng ion trong dung dịch, trong khi những lỗ hoặc những đường mở trên rễ và lá cây tích điện âm. Những nguyên tố này vì vậy mà không thể vào được bên trong cây bởi sự dính chặt của điện tích âm và điện tích dương. Với việc thêm một chelate, những nguyên tố dạng ion sẽ được bao bọc và điện tích dương biến thành điện tích âm hoặc đẳng điện, sẽ cho phép nguyên tố đó đi qua lỗ này vào trong cây trồng một cách dễ ràng.

Tại sao phải sử dụng vi lượng ở dạng phức Chelate?

Muốn để cây hấp thu được các nguyên tố vi lượng thì các nguyên tố vi lượng này không thể tồn tại ở dạng muối vô cơ vì ba lý do:

Vi lượng đồng vô cơ bị kết tủa trong dung dịch phân bón (trái), Vi lượng Đồng Chelate tan hoàn toàn

Các nguyên tố vi lượng là các kim loại không thể tồn tại ở dạng ion trong môi trường nước khi mà trong đó tồn tại các anion phốt phát (từ phân lân), anion sunfua (từ H2S là kết quả của sự phân rã của sinh vật nói chung mà thực chất là protein trong tự nhiên) và anion cácbonat (từ sự hòa tan của khí CO2 trong không khí vào nước). Các ion và anion này sẽ liên kết với nhau tạo ra kết tủa là các hợp chất không tan, lắng đọng lại trong đất và trong nước nên rễ cây sẽ không thể hút được.

Các nguyên tố vi lượng kết hợp với một số chất hữu cơ tạo ra phức chất tức là một dạng hợp chất có khả năng hòa tan hoàn toàn trong nước. Chúng bền vững trong môi trường từ axit nhẹ đến trung tính rồi kiềm nhẹ và đặc biệt các ion kim loại tạo phức này không bị kết tủa bởi các anion phôt phat, sunfua và cacbonat. Các chất hữu cơ để tạo ra phức thậm chí còn có khả năng lôi kéo được các ion kim loại ra khỏi các hợp chất không tan của phốt phát, sunfua, cacbonat và cả dạng oxyt hoặc các muối khác không tan của chúng tồn tại săn trong đất. Rễ cây sẽ hút các chất dạng phức này và thành phần hữu cơ của chất tạo phức lại còn có tác dụng như một chất kích thích sinh trưởng.

Thế oxy hóa của các ion kim loại ở dạng phức thích hợp cho khả năng hấp thu của rễ cây hoặc lá. Viện sĩ Oparin đã nói đại ý rằng với thực vật thì 10 tấn sắt cũng không có giá trị bằng 1mg sắt ở dạng phức.

Những chế phẩm chelate tổng hợp

Hầu hết các loại phân bón thương mại đều bao gồm một hoặc nhiều chế phẩm chelate và các loại phân chất lượng cao đều hợp thành từ vài ba chế phẩm chelate như vậy. Chế phẩm chelate trong phân bón được xem như dấu hiệu bên cạnh những nguyên tố vi lượng mà chúng làm tăng tính dễ tiêu đối với cây trồng.

Nếu như dấu hiệu trên bao bì ghi chữ EDTA bên cạnh một số nguyên tố vi lượng, thì phân ấy có chứa Ethylene diamine tetra acetate, một chế phẩm chelate thông dụng nhất được sử dụng.

Những loại phân cao cấp hơn còn có chứa DTPA, Diethylene triamine penta acetate. Những loại phân chứa Ethylene diamine dihydroxy phenyl acetic acid, viết tắt là EDDHA là những loại phân có chất lượng cao nhất.

Những chelate thường có vài ba điểm để tác động vào, chúng bắt giữ những nguyên tố vi lượng. EDTA có 4 điểm kết nối, trong khi DTPA có 5 điểm, nhưng số lượng cao những điểm kết nối có thể không phải lúc nào cũng là tối ưu. Trong một số trường hợp, 4 điểm kết nối có thể giữ nguyên tố này quá chặt, trong khi ở những trạng thái khác những điểm kết nối ấy lại giữ không đủ chặt.

Khi cần nguyên tố đã được chelate hóa, cây trồng tháo gỡ nguyên tố đó, ví dụ như sắt, từ chelate, còn bản thân chelate thì không bị hấp thụ mà được đẩy trở lại dung dịch.

Hiệu lực của các nguyên tố được chelate hóa cũng lệ thuộc vào điều kiện pH môi trường dung dịch. EDTA có hiệu lực tốt nhất ở môi trường trung tính hoặc hơi chua trong khi DTPA có hiệu lực tốt nhất ở môi trường có pH cao. DTPA đắt hơn và ít tan hơn so với EDTA và thường thấy ở những loại phân có chất lượng cao hơn.

Những tác nhân chelate tổng hợp hiệu quả nhất là Etylene diamine dihydroxy phenyl acetic acid (EDDHA). Chúng chỉ được tìm thấy ở những công thức phân chọn lọc bởi giá cao tương ứng của nó. Nó đã và đang được khuyến cáo áp dụng cho những cây trồng có yêu cầu cao hơn, thậm chí cả trong những điều kiện đối kháng khi mà nguồn những ion đã được chelate hóa bởi EDDHA.

Trong những thí nghiệm trồng hoa cúc ở điều kiện hoàn toàn háo khí, một phần cây bị bệnh rễ do nấm pythium, chỉ có 4% số cây được cung cấp EDDHA vàng lá, trong khi 35% số cây được cung cấp DTPA bị vàng lá và 18% số cây được cung cấp HEDTA bị vàng lá. Mặt khác người ta thấy rằng những cây được cung cấp EDDHA huy động được lượng kẽm gấp 2 lần so với những cây được cung cấp HEDTA và DTPA.

Những chế phẩm chelate sinh học

Ngoài những chế phẩm chelate tổng hợp ra, có những hợp chất xuất hiện một cách tự nhiên giống như acid fulvic với vai trò như những chế phẩm chelate tự nhiên. Cây trồng sinh trưởng tự nhiên dựa vào acid fulvic và những chế phẩm chelate khác tìm thấy ngoài tự nhiên để có thể hấp thụ các nguyên tố vi lượng. Fulvic acid là kết quả của sự phân hủy chất hữu cơ thành mùn. Mùn đó được tác động bởi vi sinh tạo thành acid humic (C187H186O89N9S1). Acid humic ấy được chế biến tiếp tục bởi vi sinh để tạo thành acid fulvic (C135H182O95N5S2).

Giống như các chế phẩm chelate tổng hợp, acid fulvic hình thành 4 điểm kết nối với các nguyên tố mà nó chelate hóa, nhưng khác với những chế phẩm tổng hợp, nó có thể được hấp thụ vào bên trong cây trồng. Điều đó làm tăng thêm tính di động của dinh dưỡng trong cây. Những dưỡng chất được chelate hóa bởi fulvic acid có thể dịch chuyển tự do hơn, chúng ngăn cản một số điều kiện (trạng thái) như sự thiếu canxi do bị cố định, chúng thường xảy ra đối với những dưỡng chất có tính di động thấp.

Acid fulvic có thể hiệu quả nhất khi môi trường sinh trưởng ở vùng rễ cao hơn hoặc thấp hơn ngưỡng tối ưu. Khác với các chế phẩm chelate tổng hợp, acid fulvic duy trì hiệu lực của nó ở những điều kiện như độ pH cao hoặc thấp. Trong những điều kiện đối nghịch như vậy, những cây trồng được cung cấp acid fulvic được ghi nhận là không có biểu hiện xốc hoặc thiếu hụt, vv… so với những cây trồng được cung cấp những chế phẩm chelate tổng hợp.

Acid fulvic còn tăng cường cải thiện tính lưu động của các dưỡng chất khác nhau trong mô thực vật. Điều này không giới hạn đối với các loại phân khoáng nhưng cũng giúp cải thiện khả năng vận chuyển của các dịch cây khác.

Các amino acid thì hình thành những phạm trù khác của các chế phẩm chelate sinh học. Amino acid có thể chức năng giống như những chế phẩm chelate nhờ vào sự tích điện dương và âm của chúng; sự tích điện ấy có thể tác động như cực bắc và cực nam của một nam châm. Khi chelate hóa amino acid hình thành 5 điểm kết nối với các nguyên tố khoáng.

Kết luận:

Vì các chế phẩm chelate tăng khả năng hấp thu nhiều loại dưỡng chất sống còn đối với sự sinh trưởng khỏe mạnh của cây trồng, nên nhà nông cần tìm kiếm những dưỡng chất đáp ứng một dãy các hợp chất chelate. Điều này đảm bảo chắc chắn tính dễ tiêu của dinh dưỡng ở nhiều điều kiện khác nhau bao gồm cả những điều kiện trên hoặc dưới ngưỡng tối ưu.