Bài 16. Phân bón hoá học

Phân bón hoá học là những hoá chất có chứa các nguyên tố dinh dưỡng, được bón cho cây nhằm nâng cao năng suất cây trồng.

Cây đồng hoá được C, O, H từ không khí và nước, còn đối với các nguyên tố khác thì cây hấp thụ từ đất. Đất trồng trọt bị nghèo dần các nguyên tố dinh dưỡng, vì vậy cần bón phân để bổ sung cho đất những nguyên tố đó.

Có ba loại phân bón hoá học chính là phân đạm, phân lân và phân kali.

I − PHÂN ĐẠM

Phân đạm cung cấp nitơ hoá hợp cho cây dưới dạng ion nitrat và ion amoni . Phân đạm có tác dụng kích thích quá trình sinh trưởng của cây, làm tăng tỉ lệ của protein thực vật. Có phân đạm, cây trồng sẽ phát triển nhanh, cho nhiều hạt, củ hoặc quả. Các loại phân đạm chính là phân đạm amoni, phân đạm nitrat, phân đạm urê.

Độ dinh dưỡng của phân đạm được đánh giá bằng hàm lượng % N trong phân.

1. Phân đạm amoni

Đó là các muối amoni NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄, NH₄NO₃,… Các muối này được điều chế khi cho amoniac tác dụng với axit tương ứng. Thí dụ :

2NH₃ + H₂SO₄ → (NH₄)₂SO₄.

Khi tan trong nước, muối amoni bị thuỷ phân tạo ra môi trường axit, nên chỉ thích hợp khi bón phân này cho các loại đất ít chua, hoặc đất đã được khử chua trước bằng vôi (CaO).

2. Phân đạm nitrat

Đó là các muối nitrat NaNO₃, Ca(NO₃)₂,… Các muối này được điều chế khi cho axit nitric tác dụng với muối cacbonat của các kim loại tương ứng. Thí dụ :

CaCO₃ + 2HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + CO₂ + H₂O

Phân đạm amoni và phân đạm nitrat khi bảo quản thuờng dễ hút nuớc trong không khí và chảy rữa. Chúng tan nhiều trong nước, nên có tác dụng nhanh đối với cây trồng, nhưng cũng dễ bị nước mưa rửa trôi.

3. Urê

Hình 2.15. Urê

Urê [(NH₂)₂CO] là chất rắn màu trắng (hình 2.15), tan tốt trong nước, chứa khoảng 46% N, được điều chế bằng cách cho amoniac tác dụng với CO₂ ở nhiệt độ 180 − 200^oC, d−ới áp suất ~ 200 atm :

CO₂ + 2NH₃ → (NH₂)₂CO + H₂O.

Trong đất, dưới tác dụng của các vi sinh vật urê bị phân huỷ cho thoát ra amoniac, hoặc chuyển dần

thành muối amoni cacbonat khi tác dụng với nước :

(NH₂)₂CO + 2H₂O → (NH₄)₂CO₃

Hiện nay ở nước ta có nhà máy phân đạm Bắc Giang sản xuất urê dạng hạt, nhà máy phân đạm Phú Mỹ sản xuất urê từ khí mỏ dầu.

II − PHÂN LÂN

Phân lân cung cấp photpho cho cây dưới dạng ion photphat. Phân lân cần thiết cho cây ở thời kì sinh trưởng do thúc đẩy các quá trình sinh hoá, trao đổi chất và năng lượng của thực vật. Phân lân có tác dụng làm cho cành lá khoẻ, hạt chắc, quả hoặc củ to. Độ dinh dưỡng của phân lân được đánh giá bằng hàm lượng % P₂O₅ tương ứng với lượng photpho có trong thành phần của nó.

Nguyên liệu để sản xuất phân lân là quặng photphorit và apatit. Một số loại phân lân chính là supephotphat, phân lân nung chảy,…

1. Supephotphat

Có hai loại supephotphat là supephotphat đơn và supephotphat kép. Thành phần chính của cả hai loại là muối tan canxi đihiđrophotphat.

a) Supephotphat đơn chứa 14 − 20% P₂O₅, được sản xuất bằng cách cho bột quặng photphorit hoặc apatit tác dụng với axit sunfuric đặc :

Ca₃(PO₄)2 + 2H₂SO₄ → Ca(H₂PO₄)₂ + 2CaSO₄↓

Cây trồng đồng hoá dễ dàng muối Ca(H₂PO₄)₂, còn CaSO₄ là phần không có ích, làm rắn đất.

Ở nước ta, công ti supephotphat và hoá chất Lâm Thao − Phú Thọ sản xuất loại supephotphat đơn này từ quặng apatit Lào Cai.

b) Supephotphat kép chứa hàm lượng P₂O₅ cao hơn (40 − 50% P₂O₅) vì chỉ có Ca(H₂PO₄)₂. Quá trình sản xuất supephotphat kép xảy ra qua hai giai đoạn : điều chế axit photphoric, và cho axit phophoric tác dụng với photphorit hoặc apatit :

Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄ → 2H₃PO₄ + 3CaSO₄↓

Ca₃(PO₄)₂ + 4H₃PO₄ → 3Ca(H₂PO₄)₂

2. Phân lân nung chảy

Để sản xuất phân lân nung chảy, người ta nung hỗn hợp bột quặng apatit (hay photphorit) với đá xà vân (thành phần chính là magie silicat) và than cốc ở nhiệt độ trên 1000^oC trong lò đứng. Sản phẩm nóng chảy từ lò đi ra được làm nguội nhanh bằng nước để khối chất bị vỡ thành các hạt vụn, sau đó sấy khô và nghiền thành bột.

Thành phần chính của phân lân nung chảy là hỗn hợp photphat và silicat của canxi và magie (chứa 12 − 14% P₂O₅). Các muối này không tan trong nước, nên cũng chỉ thích hợp cho loại đất chua.

Ở nước ta, phân lân nung chảy được sản xuất ở Văn Điển (Hà Nội) và một số địa phương khác.

III − PHÂN KALI

Phân kali cung cấp cho cây trồng nguyên tố kali dƯới dạng ion K+. Phân kali giúp cho cây hấp thụ được nhiều đạm hơn, cần cho việc tạo ra chất đường, chất bột, chất xơ và chất dầu, tăng cường sức chống bệnh, chống rét và chịu hạn của cây. Độ dinh dưỡng của phân kali được đánh giá bằng hàm lượng % K₂O tương ứng với lượng kali có trong thành phần của nó.

Hai muối kali clorua và kali sunfat được sử dụng nhiều nhất để làm phân kali. Tro thực vật cũng là một loại phân kali vì có chứa K₂CO₃.

IV − MỘT SỐ LOẠI PHÂN BÓN KHÁC

1. Phân hỗn hợp và phân phức hợp

Phân hỗn hợp và phân phức hợp là loại phân bón chứa đồng thời hai hoặc ba nguyên tố dinh dưỡng cơ bản.

• Phân hỗn hợp chứa cả ba nguyên tố N, P, K được gọi là phân NPK. Loại phân này là sản phẩm khi trộn lẫn các loại phân đơn theo tỉ lệ N : P : K khác nhau tuỳ theo loại đất vag cây trồng. Thí dụ : Nitrophotka là hỗn hợp của (NH₄)₂HPO₄ và KNO₃.

• Phân phức hợp được sản xuất bằng tương tác hoá học của các chất. Thí dụ : Amophot là hỗn hợp các muối NH₄H₂PO₄ và (NH₄)₂HPO₄ thu được khi cho amoniac tác dụng với axit photphoric.

2. Phân vi lượng

Phân vi lượng cung cấp cho cây các nguyên tố như bo (B), kẽm (Zn), mangan (Mn), đồng (Cu), molipđen (Mo),… ở dạng hợp chất. Cây trồng chỉ cần một lượng rất nhỏ loại phân bón này để tăng khả năng kích thích quá trình sinh trưởng và trao đổi chất, tăng hiệu lực quang hợp,… Phân vi lượng được đưa vào đất cùng với phân bón vô cơ hoặc phân bón hữu cơ và chỉ có hiệu quả cho từng loại cây và từng loại đất, dùng quá lượng quy định sẽ có hại cho cây.