1. Giới thiệu

Việc sử dụng rộng rãi phân bón tổng hợp trong các hoạt động nông nghiệp hiện nay đã phá vỡ nền hóa học của hành tinh bằng cách tăng gấp đôi dòng chảy của nitơ và phốt pho vào các hệ sinh thái lên mức khoảng 121 triệu tấn nitơ (N) và 9 triệu tấn pho-pho (P) mỗi năm . Ngoài ra, sự bay hơi của amoniac (NH3) là nguyên nhân hàng đầu gây thất thoát nitơ trong các hệ thống nông nghiệp trên toàn thế giới, và do đó, dẫn đến hiệu quả sử dụng phân bón thấp gây hại cho sức khỏe và môi trường và dẫn đến phát thải nitơ oxit (N2O) gián tiếp. Việc tiêu thụ ngày càng nhiều phân bón tổng hợp, kết hợp với việc sử dụng nước tưới lợ, đặc biệt là ở các vùng ven biển, là mối đe dọa nghiêm trọng đối với môi trường, vì nó làm thay đổi bối cảnh vi sinh và khoáng chất của đất với hậu quả là mất dần độ phì nhiêu cho đến khi vô sinh. đạt đến, tức là sa mạc hóa (suy thoái tài nguyên đất)

Mặt khác, ngành công nghiệp phân bón được coi là nguồn cung cấp kim loại nặng và hạt nhân phóng xạ tự nhiên. Phân bón tổng hợp chứa phần lớn các kim loại nặng, đặc biệt là thủy ngân (Hg), cadmium (Cd), asen (As), chì (Pb), đồng (Cu) và niken (Ni), và các hạt nhân phóng xạ tự nhiên, chẳng hạn như uranium (U-238), thorium (Th-232), và polonium (Po-210). Do đó, việc bón phân có thể ảnh hưởng đến sự tích tụ của một số kim loại nặng trong hệ thống cây trồng và đất. Kết quả là, hầu hết các loại đất nông nghiệp về bản chất có độ phì nhiêu thấp hoặc kém màu mỡ do không được bổ sung đầy đủ hoặc không đúng cách do hiệu quả sử dụng đầu vào (phân bón và nước) thấp do thất thoát chất dinh dưỡng thông qua các cơ chế thất thoát khác nhau: không hấp thụ, chảy nước, bay hơi , thiếu nước, v.v.

Ngoài kịch bản cạn kiệt tài nguyên đất, tình trạng liên quan đến biến đổi khí hậu cũng được bổ sung và đã gây ra các phản ứng sinh thái đa dạng trong cây trồng. Sự nóng lên toàn cầu làm tăng tần suất tiếp xúc với nhiệt độ khắc nghiệt của cây trồng, làm tăng nguy cơ thiếu nước, và do đó, có thể gây thiệt hại cho sản xuất và chất lượng; nhiệt độ cao hơn cũng ảnh hưởng đến khả năng thu nhận và sử dụng độ ẩm của thực vật (tăng thoát hơi nước).

Trong bối cảnh đó, việc sử dụng zeolit ​​trong nông nghiệp / căng thẳng về nước / kim loại nặng / quản lý độ phì nhiêu của đất có ý nghĩa lớn hơn. Bài báo này đánh giá các đặc tính quan trọng của zeolit ​​tự nhiên và các ứng dụng quan trọng của chúng trong nông nghiệp và các lĩnh vực khác. Công trình này cũng kêu gọi sự tham gia nhiều hơn của các nhà khoa học trong các nghiên cứu sinh hóa cần thiết cho sự phát triển trong tương lai của zeolit ​​và các ứng dụng của nó.

2. Ứng dụng của Zeolit ​​trong nông nghiệp

Do Cơ quan Nghiên cứu Ung thư Quốc tế (IARC) phân loại zeolit ​​là "không độc hại" và do Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm (FDA) phân loại là "an toàn" cho người tiêu dùng, zeolit ​​được sử dụng rộng rãi cho các mục đích nông nghiệp. Clinoptilolit, một thành viên của nhóm heulandit zeolit ​​tự nhiên, có nhiều nhất trong trầm tích và đất và là zeolit ​​phổ biến nhất được sử dụng trong các hoạt động nông nghiệp (ví dụ, để thúc đẩy lưu giữ nitơ trong đất và làm chất cải tạo đất).

2.1 Hiệu quả phân bón

Việc sử dụng quá nhiều phân bón hóa học gây ra những hiểm họa môi trường nghiêm trọng vì chỉ một phần nhỏ được đất thực sự hấp thụ. Lượng phân bón thừa bị rửa trôi, và hiện tượng này dẫn đến nồng độ cao của kali, nitơ và phốt pho trong các vực nước mặt (hiện tượng phú dưỡng) hoặc nitrat của nước ngầm. Những vấn đề này có thể được giải quyết bằng cách sử dụng phân bón tan chậm (SRFs); tính chọn lọc cao của clinoptilo- lite đối với các cation, chẳng hạn như kali và amoni, đã được tận dụng trong quá trình điều chế phân bón hóa học [68]. Zeolit ​​thúc đẩy khả năng giữ chất dinh dưỡng của đất bằng cách cải thiện sự giải phóng chậm hơn của các nguyên tố này để cây trồng hấp thụ. Bằng cách sử dụng chất hoạt động bề mặt cation, hexadecyltrimethylammonium bromide, bề mặt zeolit-A đã được biến đổi tích cực để tăng khả năng giữ anion photphat (PO43−). Barbarick và cộng sự. (1990) đã chứng minh trên Sorghum bicolor L. rằng zeolit ​​với đá photphat hòa tan nhẹ cung cấp P giải phóng chậm và bền vững bằng cách tăng chất khô, hàm lượng dinh dưỡng và sự hấp thu dinh dưỡng của cây trồng. Sự gia tăng năng suất rau bina và sự đồng hóa chất dinh dưỡng của cây rau bina, trong một thử nghiệm trong nhà kính, đã được tìm thấy sau khi cho zeolit ​​kết hợp với amoni (NH4 +) và kali. Ở cây croton (Codiaeum variegatum L.), zeolitic tuff được bổ sung vào rêu than bùn và đá trân châu đã giữ lại các chất dinh dưỡng trong vùng rễ, dẫn đến việc sử dụng phân bón N và K hiệu quả hơn. Việc sử dụng clinoptilolite tự nhiên để nâng cao năng suất hạt gạo, thu hồi nitơ và hiệu quả sử dụng nitơ, đã được thử nghiệm trên một cánh đồng lúa có kết cấu thô ở Iran; kết quả cho thấy tác dụng tích cực đáng kể của hỗn hợp zeolit ​​và phân bón. Ngoài ra, nồng độ chất dinh dưỡng được xác định trong các mô ngô (Zea mays L.) bị ảnh hưởng rõ ràng khi bổ sung zeolit; việc sử dụng phân bón vô cơ trộn với zeolit ​​đã làm tăng đáng kể sự hấp thu N, P, K và hiệu quả sử dụng của chúng ở rễ, lá và thân. Người ta nhận thấy rằng sự hấp phụ nitơ ở ngọn củ cải tăng lên khi xử lý zeolit ​​so với đối chứng amoni sulfat. Ngoài ra, họ phát hiện ra rằng clinoptilolite được thêm vào đất với urê làm giảm sự ức chế tăng trưởng thường xảy ra khi chỉ thêm urê vào đất

2.2 Sửa đổi đất

Zeolite ​​có một số tác động tích cực đến các đặc tính của đất, chẳng hạn như tăng tính chất của đất, thúc đẩy tính dẫn thủy lực và tăng năng suất ở đất chua; chúng được sử dụng rộng rãi làm chất điều hòa đất để cải thiện các đặc tính lý hóa của đất. Khả năng trao đổi ion của đất có thể được tăng lên bằng cách sử dụng zeolit ​​làm chất cải tạo đất. Zeolit ​​không có tính axit nhưng có tính kiềm nhẹ, và việc sử dụng nó với phân bón có thể giúp đệm nồng độ pH của đất, do đó giảm nhu cầu bón vôi. Ở Nhật Bản, zeolit ​​tự nhiên được sử dụng làm chất cải tạo đất cát và được xuất khẩu sang Đài Loan cho mục đích này. Sửa đổi Zeolitic là một cách hiệu quả để cải thiện điều kiện đất ở các môi trường bán khô hạn và khô cằn. Zeolite làm tăng khả năng trao đổi cation của đất vườn nho, do đó ảnh hưởng đến sự sẵn có của chất dinh dưỡng và gây ra kích thích hoạt động trao đổi chất của vi sinh vật (tăng hoạt tính dehydrogenase) và biến đổi chất hữu cơ trong đất. Việc áp dụng đá trầm tích zeolitic Brazil làm chất điều hòa đất làm tăng đáng kể năng suất của rau diếp, cà chua, lúa và cỏ Andropogon. Mặt khác, ở đất cát Ukraina, clinoptilolite (15 tấn ha-1) đã thúc đẩy sản lượng khoai tây, lúa mạch, cỏ ba lá và mía với việc sử dụng 6 tấn ha-1. Trong một nghiên cứu của Chander và Joergensen (2002), zeolit, như một chất cải tạo đất, làm tăng sinh khối vi sinh vật trong đất và sự kết hợp của 14C bổ sung vào sinh khối vi sinh vật.