Đạm, lân và kali là ba dinh dưỡng khoáng cơ bản quyết định hầu hết các quá trình sinh trưởng của cây trồng. Đạm giúp cây phát triển thân lá, hình thành diệp lục và nhiều loại protein trong mô cây. Lân tham gia rất mạnh vào quá trình phát triển rễ, phân hóa mầm hoa và chuyển hóa năng lượng. Kali giữ vai trò điều hòa vận chuyển dinh dưỡng, nâng cao chất lượng nông sản, tăng độ ngọt, màu sắc và khả năng bảo quản sau thu hoạch.
Tuy nhiên, cây không hấp thu đạm, lân, kali ở dạng phân bón thô mà chỉ hấp thu được khi chúng đã chuyển thành dạng ion trong dung dịch đất. Việc các ion này đi từ đất vào rễ phụ thuộc rất nhiều vào cấu trúc bộ rễ, trạng thái lông hút, pH đất, độ thông thoáng, nồng độ muối (EC) và đặc biệt là hoạt động hô hấp của tế bào rễ để tạo ra năng lượng ATP.
Hiểu đúng cơ chế hấp thu NPK giúp người làm nông biết tại sao có lúc bón rất nhiều phân mà cây vẫn vàng lá hoặc trái không chất lượng. Từ đó có thể điều chỉnh cách bón, thời điểm bón và dạng phân cho phù hợp, vừa tăng hiệu quả vừa giảm thất thoát ra môi trường.
📌 Gợi ý đọc thêm: Cơ chế hô hấp rễ và vai trò của oxy trong vùng rễ
1. Nguyên tắc chung của quá trình hấp thu dinh dưỡng qua rễ
Cây hút dinh dưỡng từ đất thông qua hai cơ chế chính: hấp thu thụ động và hấp thu chủ động.
Hấp thu thụ động xảy ra khi ion di chuyển theo chênh lệch nồng độ, từ nơi có nồng độ cao ở ngoài dung dịch đất vào nơi có nồng độ thấp hơn bên trong tế bào rễ. Quá trình này không cần tiêu tốn năng lượng ATP. Nó dựa chủ yếu vào hiện tượng khuếch tán và dòng nước đi vào rễ. Khi rễ hút nước, một phần ion hòa tan sẽ đi kèm theo, nhất là những ion di động cao như nitrate và kali.
Ngược lại, hấp thu chủ động là cơ chế mà ở đó tế bào rễ phải dùng năng lượng ATP để vận chuyển ion ngược chiều gradient nồng độ. Ví dụ như trường hợp ngoài đất nồng độ dinh dưỡng không cao nhưng cây vẫn cần đưa ion vào bên trong đến mức đậm đặc hơn. Trên màng tế bào rễ có các bơm ion và kênh vận chuyển chuyên biệt. Trong đó, bơm H cộng ATPase giữ vai trò trung tâm. Bơm này đẩy ion H cộng ra ngoài, tạo nên sự chênh lệch điện thế và chênh lệch pH giữa trong và ngoài tế bào. Nhờ chênh lệch đó, nhiều ion khác như nitrate, phosphate, kali được kéo vào theo cơ chế trao đổi ion hoặc đồng vận chuyển.
Lông hút và rễ tơ là nơi diễn ra hoạt động hấp thu mạnh nhất. Lông hút làm tăng rất lớn diện tích tiếp xúc giữa rễ và dung dịch đất. Nếu rễ tơ bị tổn thương, lông hút giảm, khả năng hấp thu NPK sẽ suy giảm rõ rệt dù lượng phân bón ngoài đất vẫn còn.
Các yếu tố như pH, EC, nhiệt độ đất và độ tơi xốp đều tác động trực tiếp đến hai cơ chế trên. pH quyết định dạng ion đang tồn tại trong đất. EC phản ánh tổng nồng độ muối, nếu quá cao sẽ làm rễ khó hút nước và ion. Nhiệt độ đất quá thấp hoặc quá cao đều làm hô hấp rễ giảm. Đất tơi xốp giúp oxy vào dễ, rễ hô hấp tốt, bơm ion hoạt động mạnh. Đất bí khí, nén chặt khiến rễ thiếu oxy, ATP giảm và khả năng hấp thu chủ động bị kìm hãm.
📌 Gợi ý đọc thêm: Sự khác biệt giữa rễ hút và rễ cọc, rễ thứ cấp
2. Cơ chế hấp thu đạm qua rễ
Trong đất, cây hấp thu đạm chủ yếu dưới hai dạng là nitrate (NO₃⁻) và ammonium (NH₄⁺). Hai dạng này có tính chất rất khác nhau, cả trong đất lẫn trong mô cây.
NO₃⁻ là anion có độ di động cao trong dung dịch đất. Khi tưới nước hoặc gặp mưa, nitrate rất dễ bị kéo theo dòng nước xuống các tầng đất sâu hơn hoặc bị rửa trôi ra ngoài vùng rễ. Vì vậy, mặc dù cây hấp thu nitrate khá hiệu quả nhờ hệ thống bơm và kênh vận chuyển chuyên biệt trên màng tế bào rễ, nhưng nếu bón quá nhiều một lần hoặc bón vào lúc mưa lớn, thất thoát sẽ rất cao. Việc đưa nitrate từ đất vào rễ phần lớn dựa vào cơ chế hấp thu chủ động, kết hợp chênh lệch điện thế mà bơm H cộng ATPase tạo ra. Sau khi vào rễ, nitrate phải được khử thành ammonium trong mô cây, rồi mới được dùng để tổng hợp amino acid và protein. Quá trình khử này tiêu tốn nhiều năng lượng và cần rễ hô hấp tốt, đủ oxy.
NH₄⁺ là cation nên dễ bị giữ lại trên bề mặt keo đất và chất hữu cơ. Nhờ vậy, nó ít bị rửa trôi hơn nitrate. Cây có thể hấp thu ammonium khá nhanh, đặc biệt trong môi trường đất ẩm và nhiệt độ phù hợp. Tuy nhiên, nếu nồng độ ammonium trong dung dịch đất quá cao, rễ dễ bị ngộ độc, mô rễ tơ bị cháy và hệ vi sinh vật có lợi bị ức chế. Ngoài ra, ammonium còn có thể bị vi khuẩn nitrat hóa chuyển thành nitrate, hoặc trong điều kiện yếm khí bị vi khuẩn phản nitrat hóa chuyển thành khí nitơ, gây thất thoát ra khí quyển.
Vi khuẩn nitrat hóa và phản nitrat hóa vì thế giữ vai trò quan trọng trong việc quyết định dạng nitơ mà cây thực sự nhận được. Trong đất thoáng khí, vi khuẩn nitrat hóa hoạt động mạnh, chuyển ammonium thành nitrate. Trong đất bí, yếm khí, vi khuẩn phản nitrat hóa phát triển, chuyển nitrate thành khí nitơ, làm mất đạm.
Khi cây hấp thu nitrate, nhu cầu oxy tăng cao vì rễ phải tạo nhiều ATP để vận hành bơm ion và để thực hiện các bước khử nitrate trong mô. Do đó, dạng đạm nitrate phù hợp nhất trong điều kiện đất tơi xốp, thoáng khí, pH từ khoảng 5,5 đến 6,5. Ở đất nặng, dễ úng, việc lạm dụng đạm ammonium hoặc ure dễ làm rễ suy yếu và hệ vi sinh mất cân bằng.
📌 Gợi ý đọc thêm: Vì sao rễ cần oxy? Cơ chế hô hấp và năng lượng ATP trong hấp thu dinh dưỡng
3. Cơ chế hấp thu lân qua rễ
Lân là dinh dưỡng có tính chất rất đặc biệt. Cây hấp thu lân chủ yếu dưới dạng ion H₂PO₄⁻ và HPO₄²⁻. Tỷ lệ giữa hai dạng này phụ thuộc rất mạnh vào pH đất. Trong khoảng pH trung tính hơi chua, lân tồn tại nhiều ở dạng mà rễ có thể hấp thu tốt. Nếu đất quá chua hoặc quá kiềm, lân rất dễ bị cố định thành dạng khó tan.
Ở đất chua, lân kết hợp với sắt và nhôm tạo thành các hợp chất ít tan. Ở đất kiềm, lân lại dễ bị cố định với canxi. Trong cả hai trường hợp, lượng lân cây hấp thu được thấp hơn nhiều so với lượng lân có trong đất hoặc lượng đã bón. Đặc biệt, lân di chuyển rất chậm trong đất. Phạm vi di chuyển quanh hạt phân lân thường chỉ tính bằng milimet. Vì vậy, cây phụ thuộc rất nhiều vào khả năng phát triển rễ tơ và hoạt động của vùng đất sát bề mặt rễ, còn gọi là vùng rhizosphere.
Tại vùng này, rễ tiết ra các acid hữu cơ, ion H cộng và nhiều chất kích thích vi sinh vật. Các enzyme như phosphatase được tiết ra để cắt các liên kết của lân trong hợp chất hữu cơ hoặc trong các khoáng khó tan. Nhiều nhóm vi sinh vật vùng rễ như Bacillus, Pseudomonas được gọi là vi sinh hòa tan lân vì có khả năng tiết acid hữu cơ, enzyme và các chất chelate, giúp giải phóng lân từ dạng khó tan sang dạng cây dùng được.
Khi hô hấp rễ diễn ra mạnh, tế bào rễ tạo được chênh lệch nồng độ giữa bên trong và bên ngoài. Điều này giúp rễ hút lân hiệu quả hơn, dù lân di động chậm. Nếu rễ thiếu oxy, hô hấp giảm, lượng ATP ít, gradient nồng độ yếu, quá trình hút lân bị hạn chế. Vì vậy trong thực tế, tình trạng thiếu lân thường xuất hiện rõ ở những vườn đất nặng, bí, dù lượng lân bón không hề thấp.
Cây cần lân tập trung nhất trong các giai đoạn hình thành và phát triển mạnh bộ rễ, giai đoạn phân hóa mầm hoa và giai đoạn đầu sau khi đậu trái. Nếu bỏ lỡ các thời điểm này, việc bón lân trễ về sau thường ít mang lại hiệu quả như mong muốn.
📌 Gợi ý đọc thêm: Vi sinh vật vùng rễ và khả năng hòa tan lân trong đất
4. Cơ chế hấp thu kali qua rễ
Kali được hấp thu dưới dạng ion K⁺. Đây là một trong những ion có độ di động cao nhất trong dung dịch đất. K⁺ có thể di chuyển tới rễ bằng cả dòng khối theo nước và bằng khuếch tán. Vì vậy, khi rễ tơ phát triển tốt và đất giữ ẩm ổn định, cây có thể hút được lượng kali khá lớn trong thời gian ngắn, đặc biệt trong giai đoạn nuôi trái.
Trên màng tế bào rễ, việc hấp thu K⁺ diễn ra chủ yếu thông qua cơ chế trao đổi ion giữa K⁺ và H⁺ hoặc thông qua các kênh vận chuyển chuyên biệt. Bơm H cộng ATPase tạo ra gradient điện thế và chênh lệch pH. Nhờ đó, K⁺ từ bên ngoài có xu hướng đi vào trong tế bào để cân bằng điện tích. Khi cần, tế bào rễ cũng có thể dùng năng lượng ATP để điều chỉnh hướng và tốc độ hút K⁺.
Một điểm cần lưu ý là K⁺ luôn cạnh tranh với các cation khác như Na⁺, Mg²⁺, Ca²⁺. Ở những vùng đất mặn hoặc đất có EC cao, nồng độ Na⁺ trong dung dịch đất lớn, K⁺ rất dễ bị cạnh tranh tại vị trí trao đổi trên keo đất và trên màng tế bào rễ. Nếu người làm vườn không kiểm soát độ mặn mà chỉ tăng lượng phân kali, hiệu quả hấp thu thực tế vẫn thấp.
K⁺ giữ vai trò rất quan trọng trong điều hòa khí khổng, vận chuyển đường và tăng chất lượng nông sản. Khi cây tích lũy đường trong trái, kali là ion chủ chốt giúp vận chuyển sản phẩm quang hợp từ lá về quả. Đồng thời, kali giúp tăng độ cứng mô, màu sắc, khả năng chống nứt trái và khả năng bảo quản sau thu hoạch. Do đó, giai đoạn nuôi trái của các cây như sầu riêng, dưa lưới, cà chua, hồ tiêu thường có nhu cầu kali rất cao.
Để rễ hút được K⁺ với tốc độ lớn, vùng rễ cần môi trường thông thoáng. Thiếu oxy, lượng ATP giảm, bơm H cộng ATPase hoạt động yếu, gradient điện thế suy yếu, quá trình vận chuyển K⁺ bị hạn chế. Đó là lý do sau mưa lớn hoặc trong điều kiện ngập úng kéo dài, trái thường kém chất lượng dù chế độ kali trên lý thuyết là đủ.
📌 Gợi ý đọc thêm: Tại sao EC đất cao khiến rễ suy yếu và giảm hấp thu kali
5. Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng hấp thu NPK
Có thể xem NPK là ba nhân vật chính trong dinh dưỡng khoáng, nhưng việc chúng có đi vào được bên trong cây hay không lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố nền tảng.
Trước hết là pH đất. pH quyết định dạng ion của nhiều chất dinh dưỡng, nhất là lân, và ảnh hưởng đến hoạt động của vi sinh vật. Trong khoảng pH trung tính hơi chua, đa số dạng N, P, K đều ở trạng thái thuận lợi cho cây hấp thu. Khi đất quá chua hoặc quá kiềm, lân bị cố định, một phần đạm bị thất thoát, rễ cũng bị ảnh hưởng trực tiếp.
Thứ hai là cấu trúc đất. Đất tơi, có nhiều lỗ rỗng khí, chứa đủ hữu cơ giúp rễ phát triển sâu và dày, đồng thời cung cấp nhiều oxy cho hô hấp. Trong điều kiện đó, rễ có thể phát huy tối đa khả năng hấp thu chủ động. Đất sét nặng, bí khí, dễ nén chặt khiến rễ thiếu oxy, vi sinh hiếu khí suy yếu, trong khi vi sinh yếm khí và nấm bệnh lại có điều kiện thuận lợi hơn.
Thứ ba là hệ vi sinh vật. Vi sinh vật giúp chuyển hóa nhiều dạng dinh dưỡng. Nhóm vi khuẩn nitrat hóa chuyển ammonium thành nitrate. Nhóm vi sinh hòa tan lân giúp giải phóng lân từ dạng khó tan. Nhiều vi sinh vật khác tiết ra chất kích thích sinh trưởng, bổ sung thêm năng lực hấp thu cho rễ.
Stress là yếu tố quan trọng khác. Ngập nước, nắng nóng cực đoan, lạnh đột ngột, hoặc xử lý thuốc bảo vệ thực vật quá mạnh đều làm hô hấp rễ giảm. Khi ATP không đủ, cơ chế hấp thu chủ động bị kìm hãm, dù ngoài đất vẫn còn NPK. Điều này lý giải vì sao sau những đợt sốc thời tiết hoặc sau khi phun hỗn hợp thuốc đậm đặc, cây có biểu hiện như thiếu dinh dưỡng dù đã bón đủ phân.
Cuối cùng là cạnh tranh ion và độ mặn. Khi EC đất quá cao, áp suất thẩm thấu của dung dịch đất tăng, nước khó đi vào rễ. Đồng thời, các ion như Na⁺, Cl⁻ ở nồng độ cao cạnh tranh với K⁺ và NH₄⁺ tại bề mặt rễ. Kết quả là khả năng hút kali và một phần đạm bị giảm, cây dễ héo và suy nếu không được xử lý kịp thời.
📌 Gợi ý đọc thêm: Nguyên tắc phục hồi rễ sau mưa lớn
6. Ứng dụng thực tiễn trong bón phân NPK
Từ các cơ chế trên, có thể rút ra một số nguyên tắc khi bón NPK cho cây trồng.
Với đạm, ở cây con và các mô hình nhà màng, thường ưu tiên các dạng có tỷ lệ nitrate phù hợp vì dễ kiểm soát, ít gây độc cho rễ khi quản lý tưới tốt. Dạng ammonium và ure cần sử dụng thận trọng, đặc biệt ở đất nặng, dễ thiếu oxy. Ở những vùng đất như vậy, nếu dùng ammonium liều cao, rễ rất dễ bị tổn thương, vi sinh cũng bị mất cân bằng.
Với lân, do lân di chuyển rất chậm nên cần bón sớm, bón lót, kết hợp với cải tạo pH và bổ sung vi sinh hòa tan lân. Hạt phân lân nên được đặt gần vùng rễ sẽ phát triển trong tương lai, không quá sát gốc nhưng cũng không quá xa tán. Các dạng lân dễ tiêu, kết hợp với hữu cơ và Humic, giúp rễ tiếp cận lân hiệu quả hơn.
Với kali, nhu cầu tăng mạnh trong giai đoạn nuôi trái. Thay vì bón dồn một lần, nên chia nhỏ lượng kali trong giai đoạn cây mang trái để hạn chế rửa trôi và giảm áp lực mặn cục bộ. Lựa chọn giữa KNO₃ và K₂SO₄ cần dựa vào đặc tính từng loại cây và điều kiện đất. Ví dụ, một số cây mẫn cảm với clo sẽ phù hợp hơn với dạng không chứa clo.
Humic và amino có vai trò hỗ trợ tăng hiệu quả hấp thu NPK. Humic cải thiện cấu trúc đất, tăng khả năng giữ nước, giữ dinh dưỡng, đồng thời kích thích rễ mới phát triển. Amino giúp rễ phục hồi sau stress, tăng hoạt động của bơm ion và cải thiện vận chuyển dinh dưỡng trong cây. Khi kết hợp phân khoáng với Humic và amino một cách hợp lý, có thể giảm lượng NPK mà cây vẫn sinh trưởng tốt.
Chiến lược tưới và bón cần gắn với chu kỳ rễ và chu kỳ đọt. Khi rễ đang trong giai đoạn bật mạnh, bón phân và tưới hòa phân đúng lúc sẽ cho hiệu quả cao hơn nhiều so với lúc rễ đang nghỉ hoặc đang bị stress. Điều này đặc biệt quan trọng với các cây lâu năm và các mô hình thâm canh, nơi chu kỳ rễ và chu kỳ đọt rất rõ.
📌 Gợi ý đọc thêm: Chu kỳ rễ và chu kỳ đọt, lựa chọn thời điểm bón phân hiệu quả
Kết bài
Hấp thu NPK qua rễ không phải là động tác đơn giản của việc “uống” phân từ đất vào cây, mà là một quá trình phức hợp liên quan chặt chẽ đến cấu trúc rễ, trạng thái lông hút, lượng oxy trong vùng rễ, pH đất, hệ vi sinh và khả năng tạo năng lượng ATP qua hô hấp. Một mắt xích bị suy yếu sẽ kéo theo cả chuỗi hấp thu dinh dưỡng bị ảnh hưởng.
Muốn tăng hiệu quả bón phân, không thể chỉ nghĩ đến chuyện tăng lượng NPK mà cần đồng thời cải thiện đất cho tơi xốp, bảo đảm rễ có đủ oxy, kích thích rễ non phát triển, ổn định hệ vi sinh và quản lý độ mặn, pH ở mức phù hợp. Khi nền tảng này vững, mỗi đơn vị phân bón đưa vào sẽ được cây sử dụng nhiều hơn, cây khỏe hơn và chất lượng nông sản cũng được nâng lên.
Từ những nguyên tắc chung này, có thể tiếp tục triển khai các bài viết chuyên sâu hơn như EC đất và khả năng hấp thu dinh dưỡng, vai trò của canxi và bo trong chia tế bào rễ, hoặc cách mà Humic giúp tăng khả năng hấp thu NPK trong các mô hình canh tác thâm canh.
⏩⏩ Mời quý vị và các bạn quan tâm theo dõi các nền tảng truyền thông để tìm hiểu, trao đổi và chia sẻ thêm về các kinh nghiệm trong đầu tư và sản xuất nông nghiệp cùng cộng đồng và chuyên gia tại:
- Youtube: Youtube.com/@Kythuattrongcayvn
- Facebook Page: Facebook.com/kythuattrongcay.vn/
- Facebook Group: Facebook.com/6441565519262518
- Tiktok: Tiktok.com/@kythuattrongcay.vn
