Bài Giảng Hóa Kỹ Thuật 2 - Chương 2 pot

Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 7 CHƯƠNG 2 – THÀNH PHẦN VÀ CÁC TÍNH CHẤT NÔNG HOÁ CỦA ĐẤT 2.1. Thành phần hoá học của đất Đất gồm có phần rắn, phần lỏng (dung dịch đất) và phần khí. Trong đất, ba phần này có quan hệ chặt chẽ với nhau. 2.1.1. Thành phần khí của đất Phần khí của đất thường có thành phần khác với không khí trong khí quyển. Hàm lượng khí CO 2 cao hơn và O 2 thấp hơn. Trong đất, thường xuyên diễn ra sự hút oxi và giải phóng khí CO 2 do phân huỷ chất hữu cơ, hô hấp của vi sinh vật, rễ cây và một số phản ứng hoá học. Trong khí quyển, CO 2 chiếm 0,03%, còn trong đất, CO 2 có thể có từ vài phần nghìn đến 1% (có khi chiếm 2  3% và hơn nữa). Độ ẩm, thành phần cơ giới, cấu trúc và độ xốp của đất, đặc tính thực vật, nhiệt độ, áp suất khí quyển v.v… có ảnh hưởng đến số lượng và thành phần khí trong đất. Hàm lượng CO 2 trong thành phần khí của đất phụ thuộc vào cường độ trao đổi khí giữa đất và khí quyển. CO 2 tạo ra trong đất, một phần thoát ra khí quyển, một phần tan vào trong dung dịch đất. Do sự khuếch tán CO 2 từ đất làm tăng lượng CO 2 trong lớp không khí gần mặt đất, tạo ra những điều kiện thuận lợi cho sự đông hoá CO 2 của thực vật và dẫn tới khả năng tăng thu hoạch. Sự hoà tan khí CO 2 vào dung dịch đất tạo ra axit cacbonic. Khi phân li, nó gây ra sự axit hoá phần lỏng của đất. CO 2 + H 2 O  H 2 CO 3 H 2 CO 3  H + + HCO 3 - Hàm lượng CO 2 trong phần khí và trong dung dịch đất có mối liên quan khá chặt chẽ: Khi nồng độ khí CO 2 trong không khí tăng sẽ dẫn đến sự chuyển khí CO 2 vào dung dịch mạnh hơn, do đó làm tăng nồng độ H + trong dung dịch, và ngược lại, khi lượng khí CO 2 trong không khí bị giảm thì CO 2 từ dung dịch sẽ thoát ra ngoài không khí. Việc làm giàu CO 2 trong dung dịch đất có tác dụng hoà tan các hợp chất khoáng trong đất (các phôtphat và canxi cacbonat …) dẫn tới việc chuyển các chất khoáng thành dạng dễ tiêu cho cây trồng. Song, hàm lượng CO 2 cao quá và thiếu oxi trong phần khí của đất (chẳng hạn, ở nơi ngập úng và độ thoáng khí của đất kém) thì lại có ảnh hưởng xấu đến phát triển của thực vật và vi sinh vật. Trong điều kiện thiếu oxi, quá trình hô hấp và phát triển rễ bị hạn chế. Ở điều kiện độ thoáng khí kém, nồng độ oxi trong phần khí của đất thấp, các quá trình khử yếm khí bắt đầu tiến hành mạnh trong đất. Đất có độ thoáng tốt và sự trao đổi khí diễn ra mạnh Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 8 giữa phần khí của đất với khí quyển, sẽ tạo ra nhiều CO 2 cho lớp không khí gần mặt đất, đồng thời tạo những điều kiện thuận lợi cho sự phát triển vi sinh vật đất và dinh dưỡng thực vật. 2.1.2. Thành phần của dung dịch đất (phần lỏng của đất) Dung dịch đất là phần hoạt động và linh động nhất của đất, trong đó có nhiều quá trình hoá học được thực hiện và từ đó thực vật trực tiếp đồng hoá các chất dinh dưỡng. Trong dung dịch đất có thể có các anion HCO 3 - , OH - , Cl - , NO 3 - , SO 4 2- , H 2 PO 4 - v.v… và còn có các muối sắt, nhôm, các chất hữu cơ tan được trong nước. Ngoài ra, trong dung dịch đất còn chứa các khí tan như O 2 , CO 2 , NH 3 v.v… Sự có mặt các muối trong dung dịch đất là do quá trình phong hoá các chất khoáng bị phân huỷ và sự biến đổi các hợp chất hữu cơ trong đất do vi sinh vật, do phân bón vô cơ và hữu cơ. Sự có mặt thường xuyên và đầy đủ các ion K + , Ca 2+ , Mg 2+ , NH 4 + , NO 3 - , SO 4 2- , H 2 PO 4 - trong dung dịch đất là điều đặc biệt quan trọng đối với dinh dưỡng thực vật. Hàm lượng muối tan trong đất thường vào khoảng 0,05%. Nếu hàm lượng muối tan cao hơn (0,2%) sẽ có tác dụng hại đối với cây trồng. Thành phần và nồng độ của muối tan có thể bị thay đổi do ảnh hưởng của nhiều yếu tố. Lượng muối trong dung dịch đất tăng lên khi bón phân, khi giảm độ ẩm của đất hoặc khi tăng cường hoạt động của vi sinh vật và quá trình vô cơ hoá hợp chất hữu cơ. Ngược lại, sự hút chất dinh dưỡng của thực vật, sự rửa trôi các chất tan, hoặc sự chuyển hoá chúng thành các dạng không tan, sẽ dẫn đến tình trạng giảm nồng độ dung dịch đất. Thành phần và nồng độ muối tan trong dung dịch đất cũng phụ thuộc vào tương tác giữa dung dịch đất với phần rắn của đất và các phản ứng trao đổi giữa dung dịch đất và keo đất. 2.1.3. Thành phần rắn của đất (thành phần cơ giới của đất) Phần rắn của đất là nguồn dự trữ chính các chất dinh dưỡng cho cây trồng. Nó gồm phần khoáng mà ở đa số loại đất chiếm đến 90 – 99% khối lượng của phần rắn và phần chất hữu cơ chỉ chiếm vài phần trăm khối lượng phần rắn, nhưng lại có vai trò rất quan trọng đối với độ phì nhiêu của đất. Bảng 2.1. Thành phần (nguyên tố) hoá học trung bình của phần rắn (%) Nguyên tố % Nguyên tố % Nguyên tố % Oxi 49,0 Rubiđi 6.10 -3 Nitơ 0,1 Silic 33,0 Kẽm 5.10 -3 Đồng 2.10 -3 Nhôm 7,1 Xezi 5.10 -3 Bo 1.10 -3 Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 9 Sắt 3,7 Niken 4.10 -3 Chì 1.10 -3 Cacbon 2,0 Liti 3.10 -3 Gali 1.10 -3 Canxi 1,3 Kali 1,3 Thiếc 1.10 -3 Flo 0,02 Natri 0,6 Coban 8.10 -4 Crôm 0,02 Magie 0,6 Thori 6.10 -4 Clo 0,01 Hiđro 0,5 Asen 5.10 -4 Vanađi 0,01 Titan 0,46 Iôt 5.10 -4 Phôtpho 0,08 Mangan 0,08 Lưu huỳnh 0,08 Bari 0,05 Stronti 0,03 Palađi 5.10 -4 Molipđen 3.10 -4 Urani 5.10 -4 Berili (10 -4 ) Selen 1.10 -6 Cađimi 5.10 -3 Thuỷ ngân (10 -5 ) Rađi 8.10 -11 Tất cả các nguyên tố trên, trừ nitơ, đều chứa trong phần khoáng cúa đất và tồn tại trong các hợp chất khoáng khác nhau. Các nguyên tố C, H, O, P và S có trong phần khoáng và cả trong thành phần chất hữu cơ. Riêng N thì hầu như hoàn toàn chứa trong thành phần chất hữu cơ của đất. * Phần khoáng của đất: Phần khoáng của đất là sản phẩm phong hoá lâu dài của đá mẹ. Nó có thành phần cơ giới, thành phần khoáng và hoá học phức tạp. Nó gồm các hạt khoáng khác nhau, có kích thước từ phần triệu milimet đến 1mm và hơn nữa. Người ta phân loại các khoáng chứa trong đất theo nguồn gốc: khoáng sơ cấp và thứ cấp. Các khoáng sơ cấp: thạch anh, fenspat, mica … có trong đất, hình thành từ đá mẹ do phong hoá. Trong đất, các khoáng này chủ yếu tồn tại dưới dạng hạt cát (từ 0,05 – 1mm) và bụi (0,001 – 0,05mm) và có một lượng nhỏ ở dạng hạt bùn (<0,001mm) và keo (< 0,25micron). Các khoáng sơ cấp khi bị phân huỷ, dưới ảnh hưởng của các quá trình hoá học (hiđrat hoá, thuỷ phân, oxi hoá) và hoạt động của các vi sinh vật khác nhau trong đất, tạo nên sesquioxit, các muối silicat khác nhau Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 10 và những khoáng thứ cấp mà người ta gọi là các khoáng sét như kaolinit, mongmorilonit … Các khoáng thứ cấp có trong đất chủ yếu dưới dạng bùn và hạt keo. Hình 2.1. Sơ đồ cấu tạo kaolinit (Al 4 Si 4 O 10 (OH) 6 ) Hình 2.2. Sơ đồ cấu tạo mongmorilonit (Al 4 Si 8 O 20 (OH) 4 ) Về thành phần hoá học, các khoáng được chia thành các hợp chất silicat và aluminôsilicat: - Các silicat: trong số các silicat trong đất, khoáng thạch anh (SiO 2 ) là phổ biến nhất. Người ta thường gặp thạch anh dưới dạng các hạt cát, bụi, một phần nhỏ ở dạng bùn và hạt keo. Hầu như trong tất cả các loại đất, thạch anh chiếm trên 60%, còn trong đất cát có khoảng 90% và hơn nữa. Thạch anh rất bền, về mặt hoá học thì khá trơ và ở điều kiện thường không tham gia vào các phản ứng hoá học trong đất. Còn các silicat khác, công thức cấu tạo có nhiều dạng khác nhau. Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 11 Hình 2.3. Những hình dạng của các nhóm silicat khác nhau (các silicat tự nhiên) - Các hợp chất của sắt thường ở dạng muối hiđro: Muối kiềm Fe 3 (OH) 6 PO 4 , Fe 2 (OH) 3 PO 4 , Fe 3 (OH) 3 (PO 4 ) 2 Muối trung tính: FePO 4 Muối axit: FeH 3 (PO 4 ) 2 , FeH 6 (PO 4 ) 3 - Các hợp chất của Ca, Na, K và Mg thường ở dạng muối nitrat, sunfat, clorua, photphat. Các hợp chất của photpho thường ở dạng floapatit Ca 5 (PO 4 ) 3 F. Trong hiđroxiapatit, F được thay thế bằng OH: Ca 5 (PO 4 ) 3 OH Trong cloapatit, F được thay thế bằng Cl: Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl - Lưu huỳnh có khoảng 0,85% trong đất và ở dạng các hợp chất: H 2 S, SO 2 , FeS 2 , ZnS, PbS, CaSO 4 v.v… - Hợp chất của nguyên tố vi lượng: MnSiO 3 (Silicat rodenit), Mn 3 Al 2 Si 3 O 12 (Alumino silicat), MnO, Mn 3 O 4 v.v… Các hợp chất của Co, Mn, Cu, Zn cũng thường ở các dạng muối. Sự hình thành các chất trên là do quá trình phong hoá đá mẹ, do tác dụng của vi sinh vật và axit hữu cơ. * Các chất hữu cơ trong đất: Chất hữu cơ trong đất tuy ít (0,5 – 10%) nhưng là thành phần quan trọng, đặc trưng cho đất trồng trọt. Trong số các hợp chất hữu cơ đó, mùn là loại chất có vai trò đặc biệt đối với dinh dưỡng của cây trồng. Có thể phân chia các hợp chất hữu cơ của đất thành 2 nhóm sau: Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 12 1. Các chất hữu cơ chưa mùn hoá có nguồn gốc động thực vật: Các hợp chất này chủ yếu vẫn là các chất hữu cơ trong xác động thực vật chưa được phân huỷ hoặc bán phân huỷ. Hàng năm trong lớp đất trồng trọt có khoảng 5 – 8 tấn xác thực vật trên mỗi ha, chiếm 7 – 8% lượng chất hữu cơ của lớp đất này. Khối lượng vi sinh vật (ở lớp đất 0 – 20cm) từ 0,7 – 2,4 tấn/ha. Những hợp chất hữu cơ trong xác động thực vật gồm những chất hoá học khác nhau và những sản phẩm trung gian của sự phân huỷ các chất đó như gluxit (xenlulo, hemixenlulo, tinh bột …), các axit hữu cơ, protit và các chất hữu cơ chứa nitơ khác (các aminoaxit, amit …), chất béo, nhựa, andehit, các axit poliuric và các dẫn xuất của chúng, các poliphenol, tanin, lignin … Phần chất hữu cơ chưa mùn hoá thường chiếm 10 – 15% khối lượng chất hữu cơ của đất. Song những hợp chất này có vai trò đối với sự sống của thực vật, vi sinh vật trong đất và độ phì nhiêu của nó. Các hợp chất hữu cơ chưa mùn hoá có thể bị phân huỷ trong đất thành chất vô cơ dễ được cây trồng đồng hoá. Các nguyên tố dinh dưỡng trong thành phần của chúng là nitơ, photpho, lưu huỳnh và các nguyên tố khác. Tuy nhiên, không phải tất cả các chất hữu cơ trong xác động thực vật đều được khoáng hoá hoàn toàn. 2. Nhóm các hợp chất hữu cơ có bản chất đặc biệt được gọi là các chất mùn: Trong đất, ngoài sự phân huỷ các chất chưa mùn hoá như trên còn có các quá trình tổng hợp. Các hợp chất hữu cơ mới khá phức tạp, từ những sản phẩm phân huỷ của các chất chưa mùn hoá hình thành các chất mùn. Các vi sinh vật đất thường có vai trò xúc tiến cho các quá trình mùn hoá này. Dưới ảnh hưởng của chúng, xác động thực vật ban đầu bị phân huỷ thành các chất hoá học đơn giản hơn. Trong số này, có những hợp chất loại thơm poliphenol, các quinon tạo ra khi phân huỷ các chất tanin và lignin, đồng thời với các sản phẩm phân huỷ protit của nguyên sinh động vật (polipeptit và aminoaxit) là những thành phần chất mùn. Các chất mùn là những hợp chất chứa nitơ có phân tử lượng cao và tính axit. Phần lớn các chất này tồn tại dưới dạng liên kết với chất vô cơ của đất. Có thể chia các chất mùn làm 3 nhóm chính: các axit humic, axit funvic và các humin. Axit humic là nhóm các chất được chiết ra khỏi đất bằng kiềm (hoặc bằng các dung môi khác), ở dạng dung dịch màu sẫm (các humat Na + , NH 4 + hoọc K + ) và được kết tuả dưới dạng vô định hình bằng các axit. Nhóm các axit humic được chiết ra từ các loại đất khác nhau có thành phần nguyên tố: C: 50 – 62%; H: 2,8 – 6%; O: 31 – 40%; N: 2 – 6%. Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 13 Sự dao động về thành phần nguyên tố của các axit humic ở các loại đất khác nhau là do thành phần các chất trong nhóm này hoàn toàn không đồng nhất. Ngoài C, H, O, N, khi phân tích nhóm các axit humic, người ta còn thấy trong tro có những nguyên tố: P, S, Si, Fe, Al chiếm 1 – 10% về khối lượng. Những nguyên tố này kết hợp với axit humic thường do các phản ứng thứ cấp. Cấu tạo phân tử của các axit humic, hiện nay vẫn còn là vấn đề chưa được hoàn toàn giải thích rõ ràng. Theo các giả thuyết hiện tại, các axit humic là những hợp chất phức tạp có phân tử lượng cao, có bản chất thơm. Đơn vị cấu tạo cơ bản của chúng là mạch cacbon vòng có các mạch nhánh cacbon dài mang những nhóm chức khác nhau (hiđroxyl, phenol, metoxyl …). Trong thành phần phân tử của các axit humic có những vòng thơm, dị vòng 5,6 cạnh, có nitơ và không có nitơ. Chúng liên kết với nhau bằng các cầu – NH –, – CH 2 – … Có những tài liệu cho biết trong axit humic có những gốc gluxit (hexozơ, pentozơ …) và các hợp chất hữu cơ chứa nitơ (các aminoaxit khác nhau). Trong thành phần phân tử của nó có các nhóm chức: 3 – 6 nhóm hiđroxyl phenol (OH), 3 – 4 nhóm cacboxyl (COOH) và các nhóm metoxyl (OCH 3 ), cacbonyl (– C –), chúng tạo nên tính chất của axit humic và đặc tính tương tác của O chúng với đất. Các nhóm hiđroxyl phenol và cacboxyl trong axit humic tạo khả năng cho nó tham gia vào các quá trình trao đổi hấp phụ cation và quyết định tính axit của axit này. Còn ion hiđro trong nhóm cacboxyl cho khả năng thế các cation khác nhau để tạo muối humat: RCOOH + NaHCO 3  RCOONa + H 2 O + CO 2 2RCOOH + CaCO 3  (RCOO) 2 Ca + H 2 O + CO 2 Sepfe và Unrich (1960) đã trình bày nguyên tắc cấu tạo axit humic như sau: Các axit humic được tạo thành từ các đơn vị cấu tạo là các cầu nối và nhóm chức loại izo hoặc hetero. Nhân của axit humic là những vòng 5 hoặc 6 cạnh, ví dụ: NH N N Indol Piriđin Quinolin Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 14 Các nhân liên kết với nhau bằng các cầu nối, chỉ gồm nguyên tử (–O–; –N=) hoặc nhóm nguyên tử (–NH–; –CH 2 –), các nhóm định chức thường là nhóm cacboxyl (COOH), hiđroxyl (OH), phenol metoxyl (OCH 3 ) và cacbonyl. Sự có mặt nhóm cacboxyl là cơ sở để sắp xếp các axit humic vào loại axit. Dung dịch huyền phù của axit humic thường có pH  3. Muối của axit humic với cation hoá trị 1 (Na + , K + , NH 4 + ) là những humat tan được trong nước, còn những axit humic tự do và các muối của chúng với các cation hoá trị 2, 3 thì không tan và có trạng thái gen. Trong đất, các axit humic liên kết với Ca 2+ , Mg 2+ , nên không có khả năng di chuyển theo phẫu diện đất mà được tích luỹ ở những nơi hình thành ra chúng và ở lớp đất mặt, do đó có chứa nhiều các muối này. Axit humic là phần mùn có giá trị nhất: có khả năng hấp phụ lớn đối với các cation và có vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu tượng đất thích hợp cho trồng trọt; các axit humic còn có ý nghĩa lớn là nguồn các chất dinh dưỡng dự trữ, trước hết là nitơ. Các axit funvic là những chất mùn có màu vàng hoặc đỏ nhạt trong dung dịch sau khi axit hoá nước chiết đất bằng kiềm. Cũng như axit humic, theo cấu tạo, axit funvic là nhóm các hợp chất có phân tử lượng cao. Thành phần nguyên tố của các axit funvic khác axit humic là hàm lượng C và N nhỏ hơn và hàm lượng O và H lại cao hơn: C: 44 – 49%; H: 3,5–5%; O: 44 – 49%; N: 2 – 4%. Những nguyên tố tro trong axit funvic chiếm từ 7 – 10%. Khi hoà tan trong nước, nó là một axit hữu cơ tương đối mạnh. Các humin là những phức của axit humic và funvic, liên kết bền với nhau và với phần khoáng của đất. Điều này giải thích tính bền của cao của các humin với tác dụng của axit và kiềm. Lượng nitơ trong các humin là 20 – 30% nitơ tổng số của đất và liên kết khá bền, nên các vi sinh vật đất khó phân huỷ được chúng.  Sự tạo thành mùn của đất: Mùn được hình thành là do kết quả của sự chuyển hoá các hợp chất hữu cơ, dưới tác động của enzim và vi sinh vật đất. Nguyên liệu cơ bản để tạo thành mùn là xác thực vật ở trong đất hay ở lớp đất mặt. Dưới ảnh hưởng của hoạt động vi sinh vật đất, sự biến đổi của các nguyên liệu thực vật này theo nhiều quá trình khác nhau: - Quá trình khoáng hoá: quá trình này tạo nên những chất đơn giản như CO 2 , H 2 O, NH 3 , những muối đơn giản. - Quá trình tổng hợp: Đó là quá trình tạo nên axit mùn phức tạp, từ những chất hữu cơ và vô cơ đơn giản. Ví dụ: Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 15 OH Xác hữu cơ   OH  O OH O hidro quinon quinon O + 2NH 2 RCOOH  O NHRCOOH O O NHRCOOH axit mùn  Vai trò của mùn đối với độ phì nhiêu của đất: Từ thành phần và cấu tạo của mùn, khi phân huỷ, nó cung cấp nitơ cho thực vật, nên mùn là nguồn dự trữ chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng. Nhờ có các nhóm hoạt động trong phân tử, mùn có khả năng hấp phụ và trao đổi cation, tạo nên những muối mới làm thay đổi thành phần và cấu tượng của đất. Do sự thay đổi cấu tượng, đất nặng trở thành tơi xốp, đất rời rạc được liên hợp lại với nhau nên thay đổi được chế độ không khí, nhiệt độ và nước trong đất, tạo nên những điều kiện thích hợp cho sinh trưởng và phát triển thực vật. Các axit mùn, với một lượng nhỏ, khi tạo thành các dạng keo hoà tan có tác dụng xúc tiến cho sự phát triển rễ, làm cho cây có khả năng sử dụng được nhiều chất dinh dưỡng có trong đất. Do đó, hàm lượng mùn trong đất là một trong những tiêu chuẩn hàng đầu trong việc đánh giá độ phì nhiêu của đất. * Hàm lượng chất dinh dưỡng và khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của đất. Có thể phân biệt các loại đất khác nhau dựa vào thành phần khoáng, thành phần và khối lượng chất hữu cơ. Do đó, khối lượng các nguyên tố dinh dưỡng của thực vật trong các loại đất khác nhau, cũng không giống nhau. Nếu xác định lượng N, P 2 O 5 và K 2 O tổng số ở lớp đất trồng trọt thuộc các loại đất khác nhau, ta sẽ thấy khối lượng các nguyên tố dinh dưỡng dự trữ trong đất rất lớn. Bảng 2.1. Tỉ lệ và khối lượng các nguyên tố dinh dưỡng dự trữ trong đất Nguyên tố dinh dưỡng Tỉ lệ (%) Khối lượng (kg/ha) N 0,02  0,20 600  6.000 P 2 O 5 0,02  0,30 600  9.000 K 2 O 0,50  3,00 15.000  90.000 Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 16 Lượng nitơ tổng số trong đất phụ thuộc vào lượng mùn; lượng photpho cũng lớn nếu như đất giàu chất hữu cơ, còn lượng kali thì phụ thuộc vào thành phần cơ giới của đất. Trong nhiều loại đất, lượng tổng số N, P và K dự trữ rất lớn, gấp 10  100 lần lượng các nguyên tố dinh dưỡng này trong thu hoạch của cây trồng. Thế nhưng phần lớn khối lượng các chất dinh dưỡng trên tồn tại trong đất dưới dạng các hợp chất mà cây trồng không đồng hoá hoặc khó hấp thu được. Chẳng hạn, nitơ chủ yếu tồn tại các chất hữu cơ phức tạp (chất mùn, protit …), phần lớn photpho ở dạng các hợp chất vô cơ và hữu cơ khó tan, còn phần chủ yếu của kali ở trong các khoáng aluminosilicat không tan. Do đó, lượng tổng số các nguyên tố dinh dưỡng trong đất chỉ đặc trưng cho độ phì nhiêu tiềm tàng của đất mà thôi. Để xác định độ phì nhiêu hiệu dụng tức là khả năng cung cấp chất dinh dưỡng thực tế của đất cho thu hoạch cao của cây trồng, phải là lượng chất dinh dưỡng ở dạng dễ tiêu đối với thực vật. Cây trồng chỉ có thể đồng hoá các chất dinh dưỡng dưới dạng các hợp chất tan được trong nước và môi trường axit yếu hoặc các ion ở trạng thái hấp phụ trao đổi. Quá trình biến đổi các hợp chất không tan và khó tan thành dạng đồng hoá được thường diễn ra trong đất, dưới ảnh hưởng của vi sinh vật đất và các quá trình hoá học, hoá lý. Việc huy động các nguyên tố dinh dưỡng (quá trình biến đổi các chất khó tan thành dạng dễ tiêu) trong các loại đất khác nhau, thường diễn ra không đồng đều mà phụ thuộc vào tính chất các hợp chất, điều kiện khí hậu, tính chất đất và mức độ canh tác. Cho nên, mặc dù lượng chất dinh dưỡng dự trữ trong đất khá lớn, cây trồng vẫn không có đủ chất dinh dưỡng dễ tiêu để cho khối lượng thu hoạch cao. Do đó, để tăng độ phì nhiêu thực tế cho đất và tăng thu hoạch cây trồng, việc bón phân vô cơ và hữu cơ là vấn đề có ý nghĩa to lớn. Lượng chất dinh dưỡng dễ tiêu phụ thuộc vào loại đất, mức độ canh tác, chế độ phân bón … nên hàm lượng các chất dinh dưỡng đó thường khác nhau không chỉ ở các cơ sở nông nghiệp khác nhau mà ngay cả ở mỗi cánh đồng trong cùng một cơ sở nông nghiệp. Vì vậy, việc phân tích nông hoá đất để xác định lượng N, P và K dễ tiêu đồng thời với việc tiến hành những thí nghiệm đồng ruộng là công việc có ý nghĩa quan trọng, đối với việc sử dụng phân bón hợp lý. Tóm lại, đất trồng trọt là một hệ đa tướng gồm khí, lỏng và rắn, có quan hệ mật thiết với nhau và là môi trường dinh dưỡng của cây. 2.2. Các tính chất nông hoá của đất 2.2.1. Tính chất hấp thu chất dinh dưỡng Khả năng hấp thu chất dinh dưỡng của đất là khả năng hút các ion, các phân tử của các chất khác nhau từ dung dịch đất và giữ chúng lại. Nhờ có tính chất đó, đất [...]... đệm đối với sự axit hoá của axit nitrric Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 24 Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất Ca2+ + 2HCO 3- + 2H+ + 2NO 3- = Ca2+ + 2NO 3- + 2H2CO3 Hệ đệm gồm axit hữu cơ và muối của chúng cũng có tác dụng đệm tương tự: (RCOO)2Ca + 2HNO3 = 2R-COOH + Ca(NO3 )2 axit hữu cơ phân li yếu 2RCOOH + Ca(OH )2  (RCOO)2Ca + 2H2O Khả năng đệm của đất không chỉ phụ thuộc vào... OH- Nồng độ ion H+ trong dung dịch được biểu thị bằng chỉ số pH (pH = -log[H+]) Bảng 2. 2 Các loại phản ứng dung dịch đất (phân loại dựa vào nồng độ ion H+ - giá trị pH) Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 19 Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất pH Nồng độ ion H+ (g/l) Chua mạnh 3–4 1 0-3 – 1 0-4 Chua 4–5 1 0-4 – 1 0-5 Ít chua 5–6 1 0-5 – 1 0-6 Trung tính 7 1 0-7 Kiềm yếu 7–8 1 0-7 – 1 0-8 ... trong đất, phản ứng sẽ tạo nên photphat 2 hoặc 3 canxi (không tan) Ca(H2PO4 )2 + Ca(HCO3 )2 = 2CaHPO4  + 2H2CO3 Ca(H2PO4 )2 + 2Ca(HCO3 )2 = 2Ca3(PO4 )2  + 4H2CO3 Ở đất chua và đất đỏ có nhiều nhôm, sắt thì sự hấp thu hoá học của axit H3PO4 chủ yếu sẽ diễn ra theo hướng tạo thành sắt, nhôm photphat ít tan: Fe(OH)3 + H3PO4 = FePO4 + 3H2O Al(OH)3 + H3PO4 = AlPO4 + 3H2O Do đó, môi trường đất có ảnh hưởng rõ... ioh H+ và HCO 3- Nồng độ CO2 trong phần khí của đất càng cao, hoà tan vào dung dịch đất càng nhiều, dung dịch càng bị axit hoá Song một phần axit cacbonic được tạo ra bị trung hoà bởi bazơ hấp phụ (Ca2+, Mg2+, Na+) và canxi, magie cacbonat trong đất: CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3 )2 Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 20 Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất 2+ KĐ ]Ca + 2H2CO3 = KĐ  H H... lượng cation đã bị đất hấp phụ từ trước được tách ra và đi vào dung dịch: n- [KĐ ]Ca2+ + (NH4)2SO4  NH [KĐn-] NH  4  4 + CaSO4 Na [KĐn-]Ca2+ + 2NaNO3  [KĐn-] Na + Ca(NO3 )2 [KĐn-]H+ + KCl  [KĐn-]K+ + HCl Trong quá trình hấp phụ trao đổi cation, các hạt đất có độ phân tán cao (keo khoáng hoặc keo hữu cơ) có vai trò chủ yếu 2. 2 .2 Tính chua, tính kiềm và phản ứng của dung dịch đất Phản ứng của dung... Ca(OH )2 tạo thành Tác dụng với axit cacbonic cho canxi cacbonat không tan và sẽ hạn chế phản ứng kiềm hoá dung dịch: - Ca(OH )2 + H2CO3 = CaCO3 + 2H2O Dung dịch đất, có hỗn hợp axit yếu và muối của nó (chẳng hạn H2CO3 và Ca(HCO3 )2 sẽ đệm, hay nói một cách khác là sẽ có khả năng chống lại axit hoá Muối của axit yếu phân li gần hoàn toàn Ca(HCO3 )2 = Ca2+ + 2HCO 3-) Vì sự phân li của axit yếu, ví dụ H2CO3... dung dịch bị hấp phụ lên bề mặt keo đất và đồng thời từ bề mặt keo đất, một đương lượng Ca2+ được chuyển ra dung dịch Nếu ký hiệu keo âm là [KĐn-], phản ứng trao đổi cation giữa keo đất với ion trong dung dịch, có thể viết: n- 2+ [KĐ ]Ca + 2KCl  Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học  n- K [KĐ ] K  + CaCl2 18 Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất Trong trường hợp này diễn ra sự trao... hình thành Na2CO3 trong dung dịch đất có thể giải thích bằng phản ứng trao đổi giữa Na+ với dung dịch axit cacbonic trong đất: Na KĐ  Na   + H2CO3 H  KĐ  H   + Na2CO3 Tuỳ thuộc vào hàm lượng Na+ hấp phụ và có thể trao đổi trong đất, người ta phân loại đất kiềm như sau: - Đất solonet có hàm lượng Na+ trao đổi > 20 % - Đất thuộc loại solonet… 1 0- 20 % - Đất thuộc loại solonet yếu 5- 10% - Đất không... phụ (Ca2+, Mg2+ …) có tác dụng đệm đối với sự axit hoá Nếu đất đã bão hoà bazơ, khi có axit xuất hiện (ví dụ, bón phân amoni sunfat thì xuất hiện H2SO4) thì những ion H+ của axit sẽ trao đổi với các cation của phức hệ hấp phụ (H+ chuyển vào trạng thái hấp phụ) dung dịch có muối trung tính, và phản ứng của dung dịch đất ít bị thay đổi Ca2+ H+ KĐ Ca2+ + 2H+ + SO 4 2-  KĐ H+ Mg2+ + CaSO4 Ca2+ Mg2+ Độ bão... thực vật và Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 22 Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất vi sinh vật đất Những đất có chứa nhiều Na+ ở trạng thái hấp phụ (KĐ]Na+) thuộc vào loại đất kiềm Sự có mặt của nhiều ion Na+ trong số các cation trao đổi có liên quan với tính mặn của đất do các muối natri (ví dụ: NaCl, Na2SO4, Na2CO3) Trong dung dịch các đất kiềm thường có chứa Na2CO3, NaHCO3, . axit nitrric. Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 25 Ca 2+ + 2HCO 3 - + 2H + + 2NO 3 - = Ca 2+ + 2NO 3 - + 2H 2 CO 3 Hệ đệm. ứng sẽ tạo nên photphat 2 hoặc 3 canxi (không tan). Ca(H 2 PO 4 ) 2 + Ca(HCO 3 ) 2 = 2CaHPO 4  + 2H 2 CO 3 Ca(H 2 PO 4 ) 2 + 2Ca(HCO 3 ) 2 = 2Ca 3 (PO4) 2  + 4H 2 CO 3 Ở đất chua và. dung dịch: [KĐ n- ]Ca 2 + + (NH 4 ) 2 SO 4  [KĐ n- ]   4 4 NH NH + CaSO 4 [KĐ n- ]Ca 2 + + 2NaNO 3  [KĐ n- ]   Na Na + Ca(NO 3 ) 2 [KĐ n- ]H + + KCl  [KĐ n- ]K + + HCl Trong