Leonardite – Nguồn Humic tự nhiên mạnh gấp 5 lần phân hữu cơ, có thể bạn chưa biết?

1. Chất humic

Chất humic được hình thành thông qua quá trình humification (phân hủy hóa học và sinh học) của tàn dư thực vật và động vật, và thông qua hoạt động sinh học của vi sinh vật.

Thảm thực vật điển hình của thời kỳ Đệ tam (Tertiary).

Nguồn tốt nhất của axit humic là các lớp trầm tích của than nâu mềm, được gọi là leonardite, nơi axit humic có nồng độ cao.

Quá trình carbon hóa (đầm lầy → than bùn → leonardite → than nâu lignite). (Copyright © Humintech 2018)

Thảm thực vật điển hình của thời kỳ Đệ tam.

Tàn tích cây sequoia thời Đệ tam (tìm thấy tại mỏ than Donatus, Tây Đức, năm 1907).

Nghiên cứu về axit humic và các tính chất ứng dụng của chúng có truyền thống lâu đời ở Đức, khởi đầu với công trình của nhà hóa học Franz Carl Achard (1753–1821). Việc sử dụng thương mại than nâu chứa axit humic (ví dụ làm chất tạo màu với tên “Cologne brown” từ vùng khai thác lignite Cologne và “Kassler brown”) đã có từ thế kỷ 19 tại Đức. Trong thế kỷ vừa qua, axit humic đã được ứng dụng trong nông nghiệp, y học và môi trường.

Humintech là doanh nghiệp công nghệ của Đức đặt tại Grevenbroich, kế thừa truyền thống này. Chúng tôi khai thác nguyên liệu thô có tuổi tới 70 triệu năm. Đức hiện là nhà sản xuất than lignite hàng đầu thế giới với 176 triệu tấn, tiếp đến là Trung Quốc ~100 triệu tấn và Mỹ ~75 triệu tấn. Các nhà địa chất của chúng tôi lựa chọn mỏ lignite nổi tiếng với hàm lượng tạp chất thấp và mức oxy hóa cao, hai yếu tố then chốt quyết định hoạt tính sinh học của nguyên liệu.

Từ đầu thập niên 1970, các bãi khai thác lộ thiên ở Đức được phục hồi. Kể từ đó, chúng tôi sản xuất và phát triển sản phẩm dựa trên axit humic cho nông nghiệp và các lĩnh vực khác. Trong sản xuất, chúng tôi chú trọng xử lý nhẹ nhàng để bảo toàn cấu trúc sinh học hoạt tính. Kinh nghiệm lâu năm và quy trình được cấp bằng sáng chế bảo chứng cho chất lượng độc đáo, được khách hàng toàn cầu xác nhận nhiều lần. Sản phẩm của chúng tôi được xuất khẩu tới hơn 70 quốc gia, và hiện thuộc nhóm nhà sản xuất, xuất khẩu hàng đầu các sản phẩm dựa trên axit humic.

Quá trình hình thành than: từ đầm lầy → than bùn → lignite → than đá. (Copyright © Humintech 2018)

Khảo sát vỉa than tại bãi khai thác lignite Garzweiler II, Đức.

Mỏ lignite Garzweiler II, Đức

Axit humic và nguồn gốc

Chất humic có mặt trong mọi loại đất và nguồn nước, sinh ra từ sản phẩm phân hủy thực vật. Khi chiết tách, chúng được phân thành humin, axit humic và axit fulvic. Muối của chúng gọi là humate và fulvate. Là phân đoạn chính, axit humic tạo nên trung tâm sinh học của mùn.

• Đất phì nhiêu chứa tối đa ~3% axit humic.

• Than bùn có khoảng 3–10% axit humic.

• Một lớp than nâu mềm chưa đạt tới lignite (quốc tế gọi là leonardite) có thể chứa tới 85% axit humic.

Leonardite khác than nâu mềm thông thường ở mức oxy hóa cao hơn và hàm lượng axit humic lớn hơn. Từ khi phát hiện leonardite giàu axit humic, sản xuất thương mại phục vụ nông nghiệp đã tăng mạnh.

Mảnh phân tử axit humic. (Copyright © Humintech 2018)

Axit humic (hữu cơ) dưới kính phóng đại 35.000 lần. (Bản quyền © Humintech 2000)

Axit humic và axit fulvic. (Bản quyền © Humintech 2000)

Leonardite là chất hữu cơ chưa đạt tới giai đoạn trở thành than đá. Nó khác với than nâu mềm thông thường nhờ mức độ oxy hóa cao hơn và hàm lượng nhóm carboxyl của axit humic cao hơn.

cho thấy quá trình chiết tách hóa học của leonardite.
(Copyright © Humintech 2018)

Stevenson Humic Substances (Polymer sắc tố) – (Copyright © Humintech 2020)

Hình minh họa mô tả quá trình hình thành than (lignite) từ leonardite và các bước chiết tách cơ bản để thu được axit humic tan trong nước (Rausa và cộng sự).

Quá trình oxy hóa than theo Rausa và cộng sự.
(Copyright © Humintech 2018)

Theo quan điểm hiện đại, mùn không gồm các chất humic có chuỗi dài (hình 1.4A), mà là các hợp chất hóa học chuỗi ngắn đa dạng (hình 1.4B), liên kết thành cụm với cation (màu vàng) và hạt đất sét:

• Polysaccharide (màu xanh lam),

• Polypeptide (màu xanh lá),

• Nhóm aliphatic (ví dụ chất béo, màu đỏ tía),

• Mảnh lignin thơm (màu nâu).
  (Nguồn: Simpson và cộng sự, 2002)

Chất humic chuỗi dài (A) và chuỗi ngắn (B).
(Copyright © Humintech 2018)

So với các sản phẩm hữu cơ khác, Leonardite cực kỳ giàu axit humic. Leonardite là sản phẩm cuối cùng của quá trình humification kéo dài tới 70 triệu năm, trong khi ví dụ than bùn chỉ hình thành trong vài nghìn năm.

Do đó, Leonardite và các nguồn axit humic khác khác nhau về cấu trúc phân tử, giải thích đặc tính sinh học cực mạnh của Leonardite — mạnh gấp 5 lần so với các chất humic khác.

Dung dịch cô đặc của humate tan trong nước.
(Copyright © Humintech 2018)

Bột đậm đặc kali humate.

Leonardite cải thiện cấu trúc đất và hoạt động như một chất xúc tác sinh học, chất kích thích sinh trưởng cho cây trồng). So với các sản phẩm hữu cơ khác, Leonardite đặc biệt tăng trưởng cây (sinh khối) và độ phì nhiêu của đất.

Một ưu điểm khác của Leonardite là hiệu quả lâu dài. Nó không bị tiêu hao nhanh như phân chuồng, phân compost hoặc than bùn. Vì Leonardite đã là sản phẩm phân hủy hoàn toàn, nó không cạnh tranh dinh dưỡng với cây (như đạm), khác với phân hữu cơ chưa hoai mục, nơi vi sinh vật tiêu hao dinh dưỡng nhanh chóng mà không hình thành mùn.

Sản phẩm từ Leonardite cải thiện cấu trúc đất đến 5 năm.

Hệ thống rễ cà chua: bên phải dùng LIQHUMUS®, bên trái chỉ tưới nước.
(Copyright © Humintech 2018)

2. Lợi ích của axit humic

Nghiên cứu khoa học hiện đại cho thấy độ phì nhiêu của đất phụ thuộc rất lớn vào hàm lượng axit humic.

• Khả năng trao đổi cation (CEC) cao,

• Hàm lượng oxy cao,

• Khả năng giữ nước vượt trội
  → là nguyên nhân khiến axit humic có giá trị đặc biệt trong cải thiện độ phì nhiêu đất và tăng trưởng cây trồng.

Điểm quan trọng nhất của axit humic là khả năng gắn các ion kim loại không tan, oxit, hydroxyt, sau đó giải phóng từ từ khi cây cần.
Nhờ vậy, axit humic tạo ra 3 nhóm tác động chính: vật lý, hóa học, sinh học.

2.1. Lợi ích vật lý

Axit humic cải thiện cấu trúc vật lý của đất:

• Cải thiện cấu trúc đất:

  • Hạn chế thất thoát nước và dinh dưỡng ở đất cát nhẹ, đồng thời chuyển hóa thành đất màu mỡ nhờ phân hủy chất hữu cơ.

  • Ở đất nặng, chặt, giúp thoáng khí, tăng giữ nước, dễ canh tác hơn.

• Ngăn nứt đất, xói mòn, rửa trôi nhờ tăng khả năng liên kết của keo đất.

• Giúp đất tơi xốp, thoáng khí, dễ canh tác.

• Tăng khả năng giữ nước, giúp cây chống hạn.

• Làm đất sẫm màu hơn, hấp thụ nhiệt mặt trời tốt hơn.

2.2. Lợi ích hóa học

Axit humic thay đổi tính chất hóa học của đất:

• Trung hòa cả đất chua và đất kiềm, điều chỉnh pH đất.

• Tối ưu hấp thu dinh dưỡng và nước cho cây.

• Tăng khả năng đệm (buffering) của đất.

• Hoạt động như chất chelate tự nhiên cho ion kim loại trong môi trường kiềm, giúp rễ hấp thu tốt hơn.

• Giàu chất hữu cơ và khoáng cần thiết cho cây.

• Giữ phân vô cơ tan trong nước quanh vùng rễ, giảm rửa trôi.

• Có khả năng trao đổi cation cực cao.

• Chuyển hóa các dinh dưỡng N, P, K, Fe, Zn và vi lượng thành dạng cây dễ hấp thu.

• Tăng hấp thu đạm (N) của cây.

• Giảm sự kết hợp phospho với Ca, Fe, Mg, Al, giải phóng P về dạng cây sử dụng được → tăng hiệu suất phân lân.

• Giải phóng CO₂ từ CaCO₃ trong đất, cung cấp cho quá trình quang hợp.

• Giúp loại bỏ vàng lá do thiếu sắt (Fe).

• Giảm độc tố trong đất.

2.3. Lợi ích sinh học

Axit humic kích thích hoạt động sinh học của cây và vi sinh vật:

• Kích thích enzyme thực vật, tăng sản xuất enzyme.

• Hoạt động như chất xúc tác hữu cơ trong nhiều quá trình sinh học.

• Kích thích vi sinh vật có lợi trong đất.

• Tăng sức đề kháng tự nhiên của cây với sâu bệnh.

• Kích thích phát triển rễ, đặc biệt theo chiều sâu → tăng hấp thu dinh dưỡng.

• Thúc đẩy hô hấp và hình thành rễ.

• Tăng tổng hợp diệp lục, đường, axit amin, hỗ trợ quang hợp → tăng vitamin và khoáng trong cây.

• Làm dày thành tế bào trái, kéo dài thời gian bảo quản.

• Tăng tỷ lệ nảy mầm và sức sống hạt giống.

• Thúc đẩy sinh khối, tăng chia tế bào → năng suất cao hơn.

• Cải thiện chất lượng nông sản, cả hình thức lẫn dinh dưỡng.

Tác động tối ưu hóa dinh dưỡng

Axit humic tăng tích trữ dinh dưỡng. (Copyright © Humintech 2018)

Cầu Ca giữa hạt đất sét và mùn. (Copyright © Humintech 2018)

Sinh trưởng bị giới hạn bởi yếu tố khan hiếm nhất. (Copyright © Humintech 2018)