Mở đầu

Axit Phosphorous (H₃PO₃) và các muối của nó (gọi chung là phosphite, PO₃³⁻), thường được biết đến trong nông nghiệp Việt Nam với tên thương mại là "Lân hai chiều" hay "Lân phosphite", đã được công nhận rộng rãi về vai trò kép: vừa là một chất có khả năng kích kháng, ức chế hiệu quả các tác nhân gây bệnh thuộc lớp Oomycetes (ví dụ: Phytophthora spp., Pythium spp.), vừa có khả năng cung cấp một phần dinh dưỡng lân cho cây trồng sau khi được chuyển hóa. Đặc tính nổi bật nhất của phosphite là tính linh động toàn thân (systemic) trong cây, di chuyển theo cả hai chiều trong mạch gỗ (xylem) và mạch rây (phloem), cho phép nó phân bố đến khắp các bộ phận của cây.
Tuy nhiên, một câu hỏi kỹ thuật quan trọng thường được đặt ra trong thực tiễn sản xuất là: "Liệu Lân hai chiều (phosphite) có bị mất tác dụng khi hòa tan vào nước hay không?". Bài viết này sẽ phân tích một cách khoa học về tính ổn định hóa học của axit phosphorous và các ion phosphite trong dung dịch nước, các yếu tố ảnh hưởng đến sự bền vững của chúng, và từ đó đưa ra kết luận về hiệu lực của sản phẩm sau khi pha loãng.

1. Bản chất Hóa học và Đặc tính của Axit Phosphorous (Lân hai chiều)

Để hiểu về tính ổn định, trước hết cần nắm vững bản chất hóa học của hợp chất này.

Công thức và Cấu trúc: Axit Phosphorous có công thức hóa học là H₃PO₃. Mặc dù công thức có 3 nguyên tử hydro, nó là một axit hai nấc (diprotic acid), không phải ba nấc như axit phosphoric (H₃PO₄). Điều này là do một trong ba nguyên tử hydro liên kết trực tiếp với nguyên tử phosphor trung tâm (P-H), không có khả năng phân ly thành ion H⁺ trong dung dịch nước. Chỉ có hai nguyên tử hydro liên kết với oxy (O-H) là có tính axit.
Phản ứng phân ly trong nước:

1. H₃PO₃ + H₂O ⇌ H₃O⁺ + H₂PO₃⁻ (Ion dihydrogen phosphite)

2. H₂PO₃⁻ + H₂O ⇌ H₃O⁺ + HPO₃²⁻ (Ion hydrogen phosphite)

 Trạng thái Oxy hóa: Nguyên tử phosphor trong ion phosphite (PO₃³⁻) có số oxy hóa là +3. Đây là trạng thái oxy hóa trung gian, kém bền về mặt nhiệt động học so với trạng thái oxy hóa +5 của ion phosphate (PO₄³⁻) trong môi trường có oxy. Đây chính là mấu chốt của vấn đề về tính ổn định.

 Tính linh động "Hai chiều": Khả năng di chuyển trong cả mạch gỗ và mạch rây là đặc tính quý giá, giúp phosphite được vận chuyển từ lá xuống rễ và ngược lại. Điều này được chứng minh trong nhiều nghiên cứu, cho phép ứng dụng linh hoạt qua lá hoặc tưới gốc để bảo vệ toàn bộ cây trồng (Guest & Grant, 1991).

2. Phân tích Tính ổn định của Axit Phosphorous trong Dung dịch Nước

Khi hòa tan vào nước, axit phosphorous và các muối phosphite không bị mất tác dụng ngay lập tức. Chúng tồn tại dưới dạng các ion hòa tan (H₂PO₃⁻, HPO₃²⁻). Tuy nhiên, hiệu lực của chúng có thể bị suy giảm theo thời gian hoặc do tương tác với các yếu tố khác trong dung dịch thông qua hai cơ chế chính: oxy hóa và kết tủa.

2.1. Quá trình Oxy hóa thành Phosphate

Đây là con đường phân hủy hóa học chính của phosphite. Ion phosphite (P⁺³) có xu hướng bị oxy hóa để trở thành ion phosphate (P⁺⁵), một dạng bền vững hơn.

Phương trình phản ứng tổng quát:

2H₃PO₃ + O₂ → 2H₃PO₄

Tốc độ phản ứng: Trong điều kiện dung dịch nước tinh khiết, ở nhiệt độ phòng và không có chất xúc tác, quá trình oxy hóa này diễn ra rất chậm. Một dung dịch phosphite tinh khiết có thể bền vững trong nhiều tuần đến nhiều tháng (Lovatt & Mikkelsen, 2006). Do đó, việc hòa tan phosphite vào nước sạch và sử dụng ngay không làm mất đi đáng kể hiệu lực của nó.

 Các yếu tố thúc đẩy quá trình oxy hóa:
1. Sự hiện diện của các tác nhân oxy hóa mạnh: Nước sử dụng để pha thuốc nếu chứa clo dư (từ nước máy), peroxide, hoặc các chất oxy hóa khác sẽ đẩy nhanh quá trình chuyển đổi phosphite thành phosphate.
2. Sự hiện diện của ion kim loại chuyển tiếp: Các ion như Sắt (Fe²⁺/Fe³⁺), Đồng (Cu²⁺), Mangan (Mn²⁺) có thể hoạt động như những chất xúc tác, làm tăng đáng kể tốc độ phản ứng oxy hóa. Nguồn nước giếng khoan, nước ao hồ không qua xử lý thường chứa các ion này.
3. Bức xạ tử ngoại (UV): Ánh sáng mặt trời cung cấp năng lượng có thể thúc đẩy quá trình oxy hóa. Vì vậy, việc để dung dịch đã pha dưới ánh nắng trực tiếp trong thời gian dài là không được khuyến khích.
4. Nhiệt độ cao: Nhiệt độ tăng làm tăng tốc độ của hầu hết các phản ứng hóa học, bao gồm cả phản ứng oxy hóa phosphite.

Khi phosphite bị oxy hóa thành phosphate, nó sẽ mất đi hoạt tính diệt nấm và kích kháng đặc trưng. Lúc này, nó chỉ còn đóng vai trò là một nguồn cung cấp lân (dạng phosphate) thông thường cho cây.

2.2. Phản ứng Kết tủa

Sự mất tác dụng cũng có thể xảy ra do các phản ứng hóa học làm giảm nồng độ ion phosphite tự do trong dung dịch, khiến cây không thể hấp thụ.

Tương tác với các cation hóa trị hai và ba: Ion phosphite (HPO₃²⁻) có thể phản ứng với các cation như Canxi (Ca²⁺), Magiê (Mg²⁺), Kẽm (Zn²⁺), Sắt (Fe³⁺) để tạo thành các muối phosphite không tan (kết tủa), đặc biệt trong môi trường có pH từ trung tính đến kiềm.

Ví dụ: Ca²⁺ + HPO₃²⁻ → CaHPO₃ (kết tủa)

 Hệ quả thực tiễn:
1. Chất lượng nước: Sử dụng "nước cứng" (chứa hàm lượng Ca²⁺ và Mg²⁺ cao) để pha dung dịch có thể gây ra hiện tượng kết tủa, làm giảm nồng độ phosphite khả dụng.
2. Pha trộn (Tank-mixing): Việc pha chung các sản phẩm chứa phosphite với các loại phân bón lá chứa Canxi, Magiê, Kẽm (dạng muối vô cơ, không phải chelate) hoặc các sản phẩm có tính kiềm cao (ví dụ: thuốc gốc đồng, dung dịch Bordeaux) có nguy cơ cao gây ra kết tủa, làm giảm hiệu lực của cả hai sản phẩm và có thể gây tắc nghẽn béc phun.

3. Kết luận và Khuyến nghị Kỹ thuật

Dựa trên các phân tích khoa học, có thể kết luận như sau:

Để đảm bảo hiệu quả sử dụng cao nhất, các khuyến nghị kỹ thuật sau đây cần được tuân thủ nghiêm ngặt:

1. Sử dụng nguồn nước chất lượng: Ưu tiên sử dụng nước sạch, có độ pH hơi axit đến trung tính (pH 5.5 - 6.5), và có hàm lượng kim loại nặng, ion Ca²⁺, Mg²⁺ thấp. Nếu sử dụng nước máy, nên để nước qua đêm trong bể chứa hở để clo bay hơi bớt.
2. Kiểm tra tính tương thích khi pha trộn: Luôn thực hiện "phép thử trong lọ" (jar test) trước khi pha một lượng lớn. Pha một lượng nhỏ các sản phẩm định trộn vào một lọ thủy tinh theo đúng tỷ lệ để quan sát xem có hiện tượng kết tủa, đổi màu, sủi bọt hay tỏa nhiệt hay không. Tránh pha chung với các sản phẩm có tính kiềm mạnh, các loại phân bón lá chứa kim loại dạng muối sunfat, clorua, nitrat nếu không có khuyến cáo từ nhà sản xuất. Các dạng vi lượng chelate (EDTA, EDDHA) thường tương thích tốt hơn.
3. Sử dụng ngay sau khi pha: Để hạn chế tối đa quá trình oxy hóa và các phản ứng không mong muốn, dung dịch phosphite nên được sử dụng càng sớm càng tốt sau khi pha, lý tưởng là trong vòng vài giờ. Không nên lưu trữ dung dịch đã pha loãng qua ngày.
4. Bảo quản sản phẩm gốc đúng cách: Lưu trữ các sản phẩm phosphite đậm đặc ở nơi khô ráo, thoáng mát, tránh ánh nắng trực tiếp và nhiệt độ cao để đảm bảo chất lượng sản phẩm không bị suy giảm trước khi sử dụng.

Bằng cách tuân thủ các nguyên tắc trên, người sản xuất có thể tối ưu hóa hiệu quả của các sản phẩm Lân hai chiều, phát huy đầy đủ vai trò của chúng trong việc quản lý dịch bệnh và hỗ trợ dinh dưỡng cho cây trồng.

Tài liệu tham khảo

1. Guest, D., & Grant, B. (1991). The complex action of phosphonates as antifungal agents. Biological Reviews, 66(2), 159-187.
 Nội dung liên quan: Bài tổng quan kinh điển này phân tích sâu về cơ chế tác động của phosphonate (phosphite) lên nấm bệnh và tính linh động toàn thân của nó trong cây trồng.
2. Lovatt, C. J., & Mikkelsen, R. L. (2006). Phosphite fertilizers: What are they? Can you use them? What can they do? Better Crops with Plant Food, 90(4), 11-13.
 Nội dung liên quan: Bài báo này giải thích sự khác biệt giữa phosphite và phosphate, thảo luận về sự ổn định hóa học và vai trò của phosphite trong nông nghiệp, bao gồm cả quá trình oxy hóa chậm thành phosphate.
3. McDonald, A. E., Grant, B. R., & Plaxton, W. C. (2001). Phosphite (phosphorous acid): Its relevance in the environment and agriculture and influence on plant phosphate starvation response. Journal of Plant Nutrition, 24(10), 1505-1519.
 Nội dung liên quan: Nghiên cứu này đề cập đến sự tồn tại của phosphite trong môi trường, sự hấp thu của cây trồng và nhấn mạnh rằng nó không thể thay thế trực tiếp cho phosphate trong các quá trình trao đổi chất chính.
4. Ouimette, D. G., & Coffey, M. D. (1989). Symplastic transport of phosphonate in seedlings of Persea indica L. C. K. Koch. Pesticide Biochemistry and Physiology, 34(3), 212-219.
 Nội dung liên quan: Một trong những nghiên cứu thực nghiệm chứng minh sự vận chuyển của phosphonate (phosphite) trong mạch rây (phloem), củng cố cho thuật ngữ "hai chiều".