giáo trình thổ nhưỡng lớp học phần vnua khoa nông học

Cũng nên lưu ý rằng sự phân chia như trên được thực hiện trong quá trình phân tích cấp hạt, còn trong thực tiễn áp dụng vào phân loại đất theo thành phần cơ giới thì người ta chỉ xét [r]

Giáo trình

Th

ổ

nhưỡ

ng h

ọ

c

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình Thổ nhưỡng học biên soạn cho sinh viên ngành khoa học đất, hố nơng nghiệp, môi trường, quản lý đất đai, trồng, bảo vệ thực vật… làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành khác, học viên cao học, nghiên cứu sinh cán ngành nông nghiệp

Với tinh thần đổi Bộ Giáo dục Đào tạo đồng ý trường Đại học Nông nghiệp I, mơn Khoa học đất tái giáo trình Thổ nhưỡng học (xuất năm 2000) có sửa đổi, bổ sung, cập nhật thơng tin, thay đổi cách trình bày phân công chịu trách nhiệm sau:

PGS.TS Trần Văn Chính: Chương VIII, IX, X, XV phần chương III

TS Cao Việt Hà: Chương VI VII

TS Đỗ Nguyên Hải: Chương XI, XII XVI ThS Hoàng Văn Mùa: Chương I, II XVII

PGS TS Nguyễn Hữu Thành: Chương IV, V, XIII XIV PGS.TS Nguyễn Xuân Thành: phần chương III

Mọi ý kiến đóng góp xin gửi địa chỉ:

Bộ mơn Khoa học đất - Trường Đại học Nông nghiệp I - Gia Lâm - Hà Nội

Telephone: 04 8769272

Email: khoahocdat@yahoo.com

Bài mở đầu

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ THỔ NHƯỠNG

1 Khái niệm đất độ phì nhiêu

Trên mặt địa cầu có chỗ khối rắn chắc, có chỗ bãi cát mênh mơng hoang mạc, có chỗ cối mọc xanh tươi bát ngát Loài người gọi vùng thứ đá (nham thạch), vùng thứ hai sa mạc vùng thứ ba thổ nhưỡng Như thổ nhưỡng đất mặt tơi xốp vỏ lục địa, có độ dầy khác nhau, sản xuất sản phẩm trồng Nguồn gốc đất từ loại "đá mẹ” nằm thiên nhiên lâu đời bị phá huỷ tác dụng yếu tố lý học, hoá học sinh học Tiêu chuẩn để phân biệt "đá mẹ" và đất độ phì nhiêu, chưa có độ phì nhiêu, thực vật thượng đẳng chưa sống chưa gọi thổ nhưỡng

Thổ nhưỡng học khoa học nghiên cứu đất nhằm giải vấn đề quan trọng sản xuất xã hội có liên quan đến đất Do yêu cầu sử dụng đất khác nhau, loài người dùng phương pháp nghiên cứu đất khác lích luỹ nhiều kiến thức đất Nhưng có nhận thức khác đất Thí dụ cơng trình xây dựng nhà cửa, đường sá, thuỷ lợi đất nguyên liệu chịu lực cán thuỷ lợi xây dựng thường coi đất loại nguyên liệu, quan tâm đến tính chất vật lý lý đất Cịn sản xuất nơng nghiệp đất sở sinh sống phát triển trồng Cây trồng sống đất nhờ độ phì nhiêu Độ phì phát huy tác dụng nhờ yếu tố bên đất (môi trường tự nhiên khu vực yếu tố kỹ thuật canh tác)

Như độ phì số lượng chất dinh dưỡng tổng số đất mà khả cung cấp chất dinh dưỡng cho nhiều hay Ðó tiêu tổng hợp, phản ánh tất tính chất đất cần có quan điểm tồn diện Ðã có nhiều quan điểm khác độ phì đất Ricacđơ nhà khoa học phương Tây cho rằng: "độ phì đất giảm dần" Các nhà Thổ nhưỡng Liên Xô (cũ) mà đại diện Viliam cho "độ phì đất khơng ngừng tăng lên, khơng có đất xấu mà có chế độ canh tác tồi mà thôi" Các Mác bàn vấn đề địa tơ chia độ phì đất làm loại là: độ phì thiên nhiên, độ phì nhân tạo, độ phì tiềm tàng, độ phì hiệu lực độ phì kinh tế

2 Nguồn gốc thành phần đất

Các loại đá nằm thiên nhiên chịu tác dụng lý học, hoá học sinh học bị phá huỷ thành sản phẩm gọi mẫu chất Trong mẫu chất có ngun tố hố học chứa đá mẹ sinh nó, cịn thiếu số thành phần quan trọng chất hữu cơ, đạm, nước thực vật thượng đẳng chưa sống Trải qua thời gian dài nhờ tác dụng sinh vật tích luỹ chất hữu đạm, thực vật thượng đẳng sống được, có nghĩa hình thành thổ nhưỡng Như nói nguồn gốc ban đầu đất từ đá mẹ Thí dụ nước ta có đất nâu đỏ đá bazan, đất nâu đỏ đá vôi, đất vàng đỏ phiến thạch sét đá biến chất phiến thạch Mica, Gơnai

Dù đất nông nghiệp, đất lâm nghiệp, đất đồng cỏ, chí đất hoang gồm có thành phần sau đây:

Chất vô - Chất rắn Chất hữu

Thổ nhưỡng - Khe hở hạt Khơng khí Nước

- Các lồi sinh vật Trong đó:

* Chất vơ đá phá hủy tạo thành chiếm 95% trọng lượng hay 38% thể tích chất rắn

Khơng khí

Nước

Chất vô

Chất hữu

* Chất hữu xác sinh vật phân huỷ chiếm 5% trọng lượng 12% thể tích chất rắn

* Khơng khí phần từ khí nhập vào (O2+ N2) đất sinh

ra (CO2 nước)

* Nước chủ yếu từ ngồi nhập vào, có hoà tan nhiều chất nước đất thực chất dung dịch đất

* Sinh vật đất có nhiều lồi trùng, giun, ngun sinh động vật, loài tảo số lượng lớn vi sinh vật

Những thành phần khác tỷ lệ phối hợp Thí dụ đất than bùn hàm lượng chất hữu tới 70-80% Ngược lại đất cát, đất xói mịn trơ sỏi đá khơng có thực bì che phủ hàm lượng chất hữu có phần nghìn mà thơi Khơng khí nước đất thay đổi nhiều hai thành phần tồn khe hở đất, khơng phụ thuộc độ chặt, độ xốp mà phụ thuộc độ ẩm đất Cả hai thành phần cộng lại chiếm 50% thể tích đất

Cần quan tâm đến thành phần sinh vật, đặc biệt vi sinh vật hầu hết q trình biến hố phức tạp xảy đất có tham gia vi sinh vật Với nội dung giáo trình, đề cập đến ảnh hưởng vi sinh vật đến đất

3 Ðất sở sinh sống phát triển thực vật, tư liệu sản xuất bản nông nghiệp

Ðặc điểm sản xuất nông nghiệp tạo chất hữu có sản xuất thực vật Trong sống thực vật cần có đủ yếu tố ánh sáng (quang năng), nhiệt lượng (nhiệt năng), không khí (O2

CO2), nước thức ăn khống Trong yếu tố đầu thiên nhiên

đất nơi cắm rễ, "bám trụ" không bị nghiêng ngả mưa to gió lớn

Một loại đất gọi tốt phải bảo đảm cho thực vật "ăn no" (cung cấp kịp thời đầy đủ thức ăn), "uống đủ" (chế độ nước tốt), "ở tốt" (chế độ không khí nhiệt độ thích hợp) "đứng vững" (rễ mọc rộng sâu)

Sản xuất nông nghiệp bao gồm nội dung lớn là: sản xuất thực vật (trồng trọt) sản xuất động vật (chăn ni) Chúng ta biết khơng có thực vật hút thức ăn đất qua tác dụng quang hợp biến thành chất hữu thực vật động vật khơng thể có nguồn lượng cần thiết để trì sống chúng Bởi đất khơng sở sản xuất thực vật mà sở để sản xuất động vật Trồng trọt phát triển chăn ni phát triển

4 Ðất phận quan trọng hệ sinh thái

Sinh thái học môn khoa học nghiên cứu mối quan hệ sinh vật với mơi trường Trên địa cầu có vơ số sinh vật, sinh vật với môi trường chúng tạo thành sinh Sinh nhiều hệ sinh thái tạo thành Mỗi hệ sinh thái có tổ hợp sinh vật riêng Trong mơi trường thiên nhiên vùng động vật, vi sinh vật, thổ nhưỡng làm thành hệ sinh thái Đó phận quan trọng hệ sinh thái vùng Mặt khác tình hình đất vùng lại có quan hệ với yếu tố khác cấu tạo nên hệ sinh thái vùng đó, chúng có quan hệ điều tiết cân lẫn khống chế Vì vậy, khoa học mơi trường, đất tư liệu sản xuất nơng nghiệp mà cịn coi phận quan trọng hệ sinh thái vùng Ðất có ý nghĩa quan trọng loài người tương tự nước, khơng khí, sinh vật khống sản

Lồi người sống mơi trường thiên nhiên, ln tìm cách cải tạo môi trường xung quanh để phù hợp với yêu cầu sản xuất sống, lập nên cân động hệ sinh thái Nhưng mặt khác hoạt động lồi người có lúc phá huỷ cân sinh thái thiên nhiên mà hậu tổn thất khơng bù đắp Thí dụ hậu ô nhiễm đất gây nên tình trạng hoang hố đất, thay đổi hệ sinh thái đất từ làm thay đổi hệ sinh thái đồng ruộng, chí

dẫn đến hủy diệt số sinh vật vùng Ơ nhiễm đất cịn gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ người gia súc

Những năm gần đây, khoa học mơi trường địi hỏi cơng tác thổ nhưỡng có biện pháp giám định, phịng ngừa xử lý nhiễm đất, định tiêu chuẩn làm hố đất Từ ta thấy Thổ nhưỡng học cận đại có phát triển mới, trở thành phận quan trọng khoa học môi trường

Từ ý nghĩa trên, việc sử dụng đất vào yêu cầu kinh tế quốc dân phát triển nơng nghiệp mà cịn phải xuất phát từ góc độ khoa học mơi trường, ý đến vấn đề cân động toàn hệ sinh thái tự nhiên Nếu đất phù hợp với nông

nghiệp làm nơng nghiệp, phù hợp với lâm nghiệp phát triển rừng Ðất phù hợp với chăn ni phát triển đồng cỏ Ðối với vùng đất bị nhiễm nghiêm trọng cấm trồng lương thực thực phẩm chăn thả gia súc mà nên chuyển sang trồng lâm nghiệp lấy gỗ Ðối với quản lý đồng ruộng cần lưu ý phòng chống ô nhiễm thuốc trừ sâu, thuốc trừ cỏ ảnh hưởng nước thải công nghiệp Ðối với khai hoang cần ý chống xói mịn đất khơ cằn đất làm ảnh hưởng đến tồn hệ sinh thái khu vực

5 Ðối tượng nhiệm vụ thổ nhưỡng học

Thổ nhưỡng học môn khoa học nghiên cứu đất trồng Ðây môn khoa học sở nhằm trang bị cho học viên kiến thức nguồn gốc hình thành đất, quy luật phân bố loại địa cầu, đặc tính hình thái, lý học, hố học sinh học đất với phương hướng sử dụng, cải tạo bảo vệ nhằm nâng cao độ phì đất để trồng đạt suất cao ổn định

Muốn đánh giá đất đầy đủ cần phối hợp kết khảo sát đất thực địa, phân tích đất phịng thí nghiệm với kết thí nghiệm đồng ruộng chậu Ngoài cần tổng kết kinh nghiệm quần chúng

Chương I

KHỐNG VẬT VÀ ĐÁ HÌNH THÀNH ĐẤT

Vỏ Trái Ðất cấu tạo loại đá khác nhau, loại đá thường cấu tạo số khoáng vật định Ðá khoáng vật lớp vỏ Trái Ðất bị phá huỷ tạo thành mẫu chất, tác động sinh vật mẫu chất biến đổi tạo thành đất Vậy khoáng vật đá sở vật chất để hình thành nên đất

1 Khoáng vật

1.1 Khái niệm chung khoáng vật

Theo địa chất học: khoáng vật sản phẩm tự nhiên q trình hố lý q trình địa chất diễn vỏ Trái Ðất, có thành phần tương đối đồng có tính chất vật lý, hoá học định

Khoáng vật tồn thể: rắn, lỏng khí, chủ yếu thể rắn Khống vật thể rắn hình thành tồn dạng kết tinh tạo thành tinh thể vơ định hình, hầu hết khống vật dạng tinh thể Hình dạng tinh thể liên kết theo quy luật nguyên tử, ion phân tử tạo nên mạng lưới tinh thể

a Muối mỏ b Thạch anh

Hình 1.1 Mạng lưới tinh thể hình dạng số khống vật

Na

Các khống vật khác có: hình dạng, kích thước, độ cứng, tỷ trọng, màu sắc, cát khai, vết vỡ, thành phần hoá học khác nhau, dấu hiệu để nhận biết phân loại khoáng vật tự nhiên

Tuỳ điều kiện hình thành mà khống vật có kích thước khác Ví dụ: Khống vật mica mỏng có kích thước từ vài mm2 đến hàng m2

Một số khống vật có thành phần kết tinh mạng lưới tinh thể khác tạo nên khống vật có tính chất vật lý khác xa Ví dụ: Than chì kim cương có thành phần hoá học C kết tinh mạng tinh thể khác mà than chì có độ cứng 1, kim cương có độ cứng 10

Hiện xác định 3000 loại khoáng vật có vỏ Trái Ðất

Theo Chetvericốp, tồn khống vật có vỏ Trái Ðất nằm 10 lớp:

- Silicát - Cácbonát - Oxyt - Hydroxyt - Sunphua

- Sunphat - Haloit - Phosphat - Vonfranat

- Nguyên tố tự nhiên

Một số tác giả đề nghị ghép lớp Sunphua với Sunphát thành lớp khống vật có lưu huỳnh Dựa vào nguồn gốc thành tạo, khống vật nằm nhóm lớn khoáng vật nội sinh khoáng vật ngoại sinh Có khoảng 50 khống vật chiếm tỷ lệ lớn loại đá vỏ Trái Ðất gọi khống vật tạo đá

Trong thổ nhưỡng học, khống vật chia làm nhóm: khống vật nguyên sinh khoáng vật thứ sinh Khoáng vật nguyên sinh hình thành đồng thời với hình thành đá Ví dụ: thạch anh, Fenspat, mica đá Granít khoáng vật nguyên sinh

Khoáng vật thứ sinh hình thành trình biến đổi q trình phong hố, hoạt động địa chất.v.v Do khoáng vật thứ sinh gặp nhiều mẫu chất đất oxyt, hydroxit, keo

sét.v.v

Sự phân biệt khoáng vật nguyên sinh với thứ sinh có tính chất

tương đối Thạch anh đá Granít nguyên sinh, granít bị phong hoá cho thạch anh khoáng thứ sinh, thạch anh thứ sinh lại thành phần tạo đá trầm tích cát kết nên khoáng nguyên sinh đá cát

Các khống vật tồn độc lập liên kết với trình địa chất để tạo thành đá Vì khống vật thành phần vật chất cấu tạo nên vỏ Trái Ðất

Nhiều khoáng vật nguồn tài ngun khống sản có giá trị người

1.2 Một số loại khoáng vật vỏ Trái Ðất

a Lớp Silicát

Silicát lớp khoáng vật gặp nhiều vỏ Trái Ðất, có khoảng 1500 loại khống vật vỏ Trái Ðất nằm lớp Theo viện sĩ A.Phecxman, lớp Silicát chiếm 75 % trọng lượng vỏ Trái Ðất, nhiều khống vật lớp khống vật tạo đá

Ðơn vị sở cấu tạo nên khoáng vật lớp Silicát khối mặt Silic-oxy có cơng thức [SiO4]

với nguyên tử Silic nằm nguyên tử oxy nằm đỉnh

Các khối [SiO4]

ghép nối với theo phương để tạo thành lớp Silicát phụ Silicát dải, Silicát đảo, Silicát khung Ngồi thừa hố trị âm nên liên kết với nhiều nguyên tố khác dạng cation Ca2+, Mg2+, K+, Na+ Ðặc biệt, Silic khối mặt thay Al (thay đồng hình khác chất) tạo thành nhôm Silicát (alumino Silicát) Sau số khống vật điển hình:

Ơlivin [(Mg,Fe)2.SiO4]

Màu xanh ô liu, độ cứng 6,5 - 7,0, tỷ trọng 3,3 - 4,0, ánh thuỷ tinh, vết vạch không màu, cát khai trung bình Kết tinh dạng khối hay dạng hạt

Nguyên tử Silic Nguyên tử oxy Hình 1.2: Cấu tạo khối mặt

Ơlivin có nguồn gốc từ hoạt động macma, khống vật tạo thành đá macma siêu bazơ, macma bazơ như: Ðunit, Peridotit,

gabro, bazan Trong trình biến đổi hậu sinh chuyển thành Secpentin, Tan, Manhetit, Limonít Ơpan

Ơlivin đẹp sử dụng làm đồ trang sức, loại chứa nhiều Mg (45-50% MgO) dùng sản xuất gạch chịu lửa Ở Việt Nam Ơlivin gặp núi Nưa - Thanh Hố, Phủ Quỳ - Nghệ An, Tây Nguyên

Mica trắng đen

Mica trắng có cơng thức hố học: K.Al2[(Al.Si3.O10)].[OH]2 giàu

K

Mica đen có cơng thức hố học: K(Mg,Fe)3[Si3AlO10][OH,F]2

Trong thành phần Mica đen có chứa nhiều Fe, Mg

Các khống mica kết tinh dạng dẹt, tấm, vảy; Ðộ cứng 2-3; Tỷ trọng 2,7-3,1 Ánh thuỷ tinh xà cừ; cát khai hoàn toàn dễ tách thành mỏng; màu sắc thay đổi từ trắng đến vàng, xám đen Mica có nguồn gốc từ hoạt động macma phổ biến đá macma axit granít, ngồi cịn gặp đá biến chất đá phiến mica, đá trầm tích học đá cát Khi bị phá huỷ mica tạo thành Hyđromica, Kaolinít, Hydroxyt

Fenspat

Là nhóm khống vật phổ biến, chiếm khoảng 50 % trọng lượng vỏ Trái Ðất Trong thành phần Fenspat cịn có ngun tố kiềm kiềm thổ chia làm nhóm phụ octoclaz, plazoclaz

Fenspat có độ cứng 6,0-6,5; Tỷ trọng 2,6-2,8; Màu trắng, hồng, xám hay đen; cát khai hồn tồn theo phương

Fenspat có nguồn gốc macma, thành phần loại đá macma Khi bị phong hố, Fenspat tạo thành Kaolinít, oxyt loại muối kiềm kiềm thổ

Ơgít Cơng thức Ca(Mg, Al, Fe)(Si,Al)2O6

Ðộ cứng 5-6 Tỷ trọng 3,2-3,6 Màu đen, lục hay nâu Ánh thuỷ tinh; cát khai trung bình Tinh thể dạng lăng trụ ngắn, khối hạt đặc sít Ơgít hình thành hoạt động macma, thành phần đá macma bazơ bazan, gabrô

b Lớp Cácbơnát

Lớp khống vật phổ biến, muối axit H2CO3

Khoáng vật lớp giịn, độ cứng nhỏ, dễ hồ tan nước sủi bọt tác động với HCl

Canxit - Công thức CaCO3

Kết tinh nhiều dạng tinh thể khối mặt thoi, hình hộp chữ nhật lệch, hình tháp, hình lăng trụ tập hợp hạt đặc sít Ðộ cứng 3, tỷ trọng 2,6-2,8 Ánh thuỷ tinh; màu trắng, xám, vàng, nâu, lục, lam Cát khai hoàn toàn theo phương Sủi bọt mạnh tác động với axit HCl Canxít hình thành hoạt động địa chất ngoại sinh xác sinh vật có chứa nhiều CaCO3 Canxít thành phần khống vật chủ yếu tạo

đá vơi Canxít ngun liệu để sản xuất vôi, xi măng, làm chất cải tạo phản ứng chua cho đất

Ðơlơmít: Cơng thức (Ca, Mg)[CO3]2

Ðược hình thành Mg thay Ca CaCO3 Ðộ cứng

3,5-4,0 Tỷ trọng 1,8-2,9 Ánh thuỷ tinh Màu trắng, vàng, xám, lục, đen Không sủi bọt tác động với HCl nhiệt độ thường Gặp Ðơlơmít đá vơi tạo thành khối riêng Ðơlơmít dùng sản xuất gạch chịu lửa, sản xuất phân bón

c Lớp Oxit

Khống vật lớp gồm tất oxyt Lớp Oxyt có 200 khoáng vật chiếm khoảng 17 % trọng lượng vỏ Trái Ðất

Thạch anh: Công thức SiO2

Rất phổ biến vỏ Trái Ðất Ðộ cứng Tỷ trọng 2,5 - 2,8 Ánh thuỷ tinh Màu trắng, vàng, tím, đen, hồng suốt Thạch anh gặp dạng khối đặc vụn, tinh thể có hình lăng trụ với chóp mặt Thạch anh phổ biến đá macma axit, siêu axit, đá biến chất đá trầm tích

Thạch anh khống vật bền, khó bị phong hố hố học Hematit: Cơng thức Fe2O3

d Lớp Hydroxyt

Khoáng vật lớp hợp chất hoá học có thành phần kim loại gốc - OH-

Hydragilit: Công thức Al(OH)3

Ðộ cứng 2,5-3,5 Tỷ trọng 2,34 Màu trắng, xám, phớt lục, phớt đỏ Ánh thuỷ tinh Tinh thể dạng lục giác, vảy mỏng khối ẩn tinh

Hydragilit hình thành phong hố khống nhơm silicát

e Lớp khống vật có lưu huỳnh

Khống vật lớp hợp chất kim loại với lưu huỳnh muối axit H2SO4

Pyrit: Công thức FeS2

Tiếng Hylạp "pyros" có nghĩa lửa, màu khoáng vật giống màu lửa nên gọi tên pyrit

Ðộ cứng 6,0 - 6,5 Tỷ trọng Màu vàng rơm Không cát khai Tinh thể hình khối lập phương điển hình, Pyrit có nguồn gốc từ hoạt động macma biến chất Pyrit nguyên liệu để điều chế axít H2SO4

Trong đất phèn, sắt tác động với hợp chất có lưu huỳnh H2S để tạo FeS2, gặp điều kiện oxy hoá FeS2 bị biến đổi tạo thành

phèn sắt Fe2(SO4)3, phèn sắt dễ thuỷ phân gặp nước tạo thành H2SO4

và Fe(OH)3 kết tủa làm cho đất có phản ứng chua

Anhydrit: cơng thức CaSO4

Ðộ cứng 3,0 -3,5 Tỷ trọng 2,8-3,0 Ánh thuỷ tinh Màu trắng, xám hay đỏ Cát khai hoàn toàn theo phương Anhydrit kết tủa từ nước biển nhiệt độ 42oC kết tủa từ dung dịch có nồng độ bão hồ Anhydrit thường tập hợp đông đặc tinh thể nhỏ với thạch cao muối mỏ

Trong nông nghiệp CaSO4 dùng để cải tạo đất mặn kiềm

g Lớp Haloit (lớp muối mỏ)

Khoáng vật lớp muối HF, HCl, HBr, HI với kim loại

Synvinit: Công thức KCl

Ðộ cứng Tỷ trọng 2,1-2,2 Rất giịn cát khai hồn tồn Ánh thuỷ tinh Màu trắng suốt, lẫn tạp chất có màu xám,

vàng, đỏ Tinh thể kết tinh dạng khối lập phương Hình thành kết tủa từ nước biển bị khơ cạn hay bão hồ muối tan

Synvinit nguyên liệu sản xuất phân Kali Cácnalit: Công thức KCl.MgCl2.6H2O

Ðộ cứng 1,0-2,5 Tỷ trọng 1,6 Màu trắng, nâu, hồng, đỏ Cácnalit có nguồn gốc từ trầm tích biển thường gặp với NaCl, KCl

Cacnalit dùng điều chế phân Kali điều chế manhê h Lớp phosphat

Khoáng vật lớp muối phức tạp có chứa phospho Apatit: cơng thức Ca5(PO4)3(F,Cl)

Ðộ cứng Tỷ trọng 3,2 Ánh thuỷ tinh Màu trắng, vàng, lục, lam Tinh thể hình lăng trụ, hình kem hay hình thường tập hợp tạo khối đặc sít

Apatit hình thành hoạt động macma hoạt động ngoại sinh

Apatit nguyên liệu sản xuất phân lân dùng sản xuất nông nghiệp

Việt Nam có mỏ Apatit với trữ lượng lớn Cam Ðường- Lào Cai Phosphorit: Công thức Ca5(PO4)P

Phosphorit có thành phần tương tự Apatit thường lẫn nhiều tạp chất Phosphorit hình thành hang đá vôi xác sinh vật chết từ lâu q trình sinh hố vùng biển cạn có nhiều chất hữu tích luỹ Ở số vùng nhân dân ta gọi phân lèn gặp lèn (núi) đá vơi

Phosphorit có cơng dụng Apatit i Nguyên tố tự nhiên

Nguyên tố tự nhiên khống vật có ngun tố hoá học kim loại kim

2 Ðá

2.1 Ðịnh nghĩa phân loại đá

Ðá tập hợp nhiều khoáng vật, thành phần vật chất chủ yếu cấu tạo nên vỏ Trái Ðất

Ngành khoa học chuyên nghiên cứu loại đá cấu tạo nên vỏ Trái Ðất gọi nham thạch hay thạch học

Theo nhà thạch học lỗi lạc người Ðức Rozenbút có tập hợp khống vật tạo thành thể địa chất độc lập gọi đá Một thể địa chất độc lập phải có đủ điều kiện sau:

- Phân biệt rõ với khối xung quanh thành tạo q trình địa chất riêng

- Có thành phần khoáng vật, hoá học xác định khác với khối bao quanh

- Các thành phần tạo đá có phương thức kết hợp riêng

Ðá nhiều loại khoáng vật tạo nên gọi đá đa khoáng, loại khoáng vật gọi đá đơn khoáng Ðá bị phong hoá để tạo thành đất gọi đá mẹ

Theo nguồn gốc hình thành, toàn đá cấu tạo nên vỏ Trái Ðất nằm nhóm lớn là: Ðá macma, đá trầm tích đá biến chất Trong nhóm lại chia nhiều nhóm nhỏ Ví dụ: nhóm đá

macma có nhóm phụ macma siêu axit, macma axit, macma trung tính

2.2 Ðá macma

a Ðịnh nghĩa phân loại đá macma

Ðá macma đá hình thành đông cứng dung dịch macma Nếu dung dịch macma đông cứng sâu (trong vỏ Trái Ðất) tạo đá macma xâm nhập, ngược lại dung dịch macma phun trào phía ngồi mặt vỏ Trái Ðất đơng cứng lại tạo nên đá macma phun trào

Ðá macma có nhiều loại khống vật khác nhau, có kiến trúc cấu tạo phức tạp Trong vỏ Trái Ðất đá nằm nhiều thể: tường mạch, nền, trụ, nấm, lớp phủ, vòm phủ

Có nhiều cách phân loại đá macma, phương pháp sử dụng rộng rãi dựa vào hàm lượng SiO2 đá bảng 1.1

Bảng 1.1 Phân loại đá macma theo hàm lượng SiO2

Hàm lượng SiO2

(%)

Tên đá

> 75 Macma siêu

axít

65 - 75 Macma axít

52 - 65 Macma trung

tính

40 - 52 Macma bazơ

< 40 Macma siêu

bazơ

Ðá Macma có hàng trăm loại khống vật số khống vật tạo đá khơng nhiều Mười khống vật: Fenspat, Thạch anh, Amphibon, Pyroxen, Mica, Ơlivin, Nephêlin, Lơxit, Manhêtit, Apatit chiếm 99% trọng lượng đá macma; Thành phần hoá học chủ yếu đá macma Silic, nhôm, sắt thể bảng 1.2

Bảng 1.2 Hàm lượng trung bình nguyên tố Các

chất

Hàm lượng trung bình (%)

SiO2 59,12

Al2O3 15,13

Fe2O3 6,88

CaO 5,08

MgO 3,49

Na2O 3,84

K2O 3,13

H2O 1,15

- Các khoáng vật sáng màu: Fenspat, Mica trắng

- Các khống vật sẫm màu: Amphibon, Ơlivin, Manhêtit b Một số loại đá Macma

Pecmatit

Là loại đá điển hình cho macma siêu axit, hình thành sâu, nằm thể mạch, có kiến trúc tồn tinh hạt lớn

Các khống vật tạo đá Fenspat dạng Octoclaz, Thạch anh, Mica kết tinh tạo tinh thể lớn, màu xám trắng hay trắng xám

Pecmatit loại đá cứng rắn khó bị phá huỷ hố học Sản phẩm

phong hoá đá Pecmatit chủ yếu hạt giới có kích thước khác Ðất hình thành Pecmatit có thành phần giới nhẹ, tầng đất mỏng chua nghèo dinh dưỡng Việt Nam gặp Pecmatit La Phù, huyện Thanh Thuỷ, tỉnh Phú Thọ

Granit

Ðá Granit có tên gọi đá hoa cương, đại diện cho đá macma axit Hình thành sâu, phổ biến vỏ Trái Ðất, màu xám trắng, xám hồng Kiến trúc tồn tinh với kích thước hạt khác Thành phần khoáng vật chủ yếu Octoclaz, Thạch anh, mica trắng đen, Hoocblen Khống vật phụ có Plazoclaz, Apatit, Manhetit Các khống vật quan sát nhận biết mắt thường

Dựa vào kích thước thành phần khống vật mà có tên gọi như: Granit hạt thơ, Granit hạt trung bình, Granit hạt mịn, Granit mica

Granit có Fenspat kiềm Anbit, Microlis có màu hồng, đỏ, đỏ sẫm dùng làm gạch trang trí

Granit loại đá cứng rắn, khó bị phong hố Ðất hình thành đá Granit nói riêng Macma axit nói chung có thành phần giới nhẹ, tầng mỏng, chua nghèo dinh dưỡng

Ở Việt Nam gặp Granit nhiều nơi Hoàng Liên Sơn (Lào Cai), Trường Sơn Bắc, Trường Sơn Nam, Ðèo Hải Vân, Thanh Hố, Quảng Bình

Ðá phun trào tương ứng với Granit Riơlit (cịn gọi Lipazit) có thành phần khống vật giống với Granit có kiến trúc poocphia,

cấu tạo dịng chảy Nếu Riơlit khơng kết tinh gọi thuỷ tinh núi lửa Dãy núi Tam Ðảo chủ yếu cấu tạo Riolit

Anđêzit Poocphia

Là đá macma trung tính điển hình, hình thành đường phun trào

Anđêzit có màu xám, xám đen, xanh đen, đen Thành phần khoáng vật chủ yếu Plazoclaz, Hoocbles, Ơgít, Pyroxen, Biơtit

Anđêzit đá phun trào kiểu mới, Poocphia đá phun trào cổ Ðá xâm nhập tương ứng với Anđêzit Ðiorit có kiến trúc tồn tinh, thành phần khống vật tương tự Anđêzit Khi lộ Anđêzit bị phá huỷ dễ đá macma axit Ðất hình thành loại đá có thành phần giới nặng, tầng dày có nhiều tính chất tốt

Việt Nam gặp Anđêzit Thanh Hoá, Lai Châu, Tây Nguyên Ðiorit gặp Lào Cai, Kontum

Bazan, Ðiabaz, Gabrô

Bazan đá điển hình Macma bazơ, hình thành

đường phun trào Màu xám, xám đen, đen Thành phần khống vật tạo đá Pyroxen (Ơgít Ðiopxit) chiếm khoảng 50 %, thứ đến Plazoclaz kiềm, khoáng vật phụ Olivin, hoocblen Ðá Bazan có kiến trúc vi tinh hay hạt mịn, mắt thường khơng phân biệt tinh thể khống có đá Trong đá thường có lỗ hổng hình trịn hay bầu dục, đá có nhiều lỗ hổng thường xốp, nhẹ gọi đá bọt Bazan Thế nằm đá Bazan chủ yếu vòm phủ dòng chảy

Ðiabaz Bazan cổ Gabrô đá xâm nhập tương ứng với phun trào Bazan, có kiến trúc tồn tinh dạng hạt lớn trung bình

Khi lộ mặt, đá Bazan dễ bị phá huỷ, đất hình thành đá Bazan có màu đỏ, nâu đỏ, thành phần giới nặng, tầng dày có nhiều tính chất tốt

Việt Nam gặp đá Bazan Tây Nguyên, Ðông Nam Bộ, Quảng Ngãi, Quảng Trị, Nghệ An, Thanh Hố

Ðunít

Ðất hình thành đá Ðunít có màu đen Việt Nam gặp Ðunít Cổ Ðịnh - Thanh Hố

2.3 Ðá trầm tích

a Ðịnh nghĩa phân loại đá trầm tích

Ðá trầm tích đá hình thành từ sản phẩm phong hố đá có trước xác sinh vật tích đọng tạo thành

Ví dụ: Ðá cát kết (Sa thạch) hạt cát sản phẩm phong hoá vật lý kết gắn tạo thành Ðá vơi San hơ xác San hơ chết tích đọng tạo thành

Dựa vào nguồn gốc hình thành, nhóm đá trầm tích thường chia thành nhóm phụ sau: Trầm tích học, trầm tích hố học, trầm tích sinh học trầm tích hỗn hợp

b Một số loại đá trầm tích

Ðá cát

Ðá cát đá điển hình trầm tích học

Hạt cát sản phẩm phá huỷ học đá khác có kích thước từ 2mm - 0,1mm Sản phẩm trạng thái rời rạc gọi cát, kết gắn lại gọi cát kết (Sa thạch)

Cát kết có thành phần hạt cát chất xi măng kết gắn Thành phần khoáng vật cát kết: Thạch anh, Fenspat, Mica,

Ziacon, Manhetít, Kaolinít Cát kết có cấu tạo khối cấu tạo phân lớp Xi măng kết gắn Silic, sắt, canxi, sét

Cát kết phổ biến vỏ Trái Ðất, chiếm khoảng 60% trầm tích học

Ðất hình thành đá cát có thành phần giới nhẹ, nghèo dinh dưỡng, có nhiều tính chất xấu

Ở Việt Nam đá cát gặp phổ biến tỉnh trung du miền núi Bắc Giang, Quảng Ninh, Thanh Hoá, Nghệ An, Kontum Cát rời gặp ven dịng sơng suối, đặc biệt gặp dải dài ven biển miền Trung từ Thanh Hoá đến Bình Thuận

Ðá Vơi

Ðá vơi hình thành kết tủa CaCO3 từ dung dịch thật (trầm

tích hố học) xác sinh vật chứa nhiều CaCO3 tích đọng lại (trầm

tích sinh học) Màu trắng, hồng, xám, xanh, xám đen Thành phần

khoáng vật chủ yếu Canxit, ngồi cịn gặp Aragơnít, Kaolinit, Thạch cao, oxyt sắt, nhơm, Ðơlơmít Ðá vơi sinh vật xác loại sinh vật Huệ biển, Tay cuộn, San hơ, sị, hến, Núi đá vơi vịnh Hạ Long chủ yếu xác San hơ

Ðất hình thành đá vơi có màu đỏ, nâu đỏ, trường hợp đặc biệt có màu đen Ðá vơi cịn dùng để sản xuất vật liệu xây dựng, làm chất cải tạo đất chua

Than bùn

Than bùn hình thành phân giải khơng hoàn toàn xác thực vật điều kiện dư ẩm thiếu oxy (vùng đầm lầy), màu đen, nâu đen hay xám đen Rất nhẹ, xốp chứa nhiều di tích thực vật

Thành phần hố học Than bùn: Oxy chiếm 30 - 38%, Cacbon 28 - 35%, Hyđro 5,5%, Nitơ 1- 2% Than bùn có phản ứng chua

Than bùn sử dụng làm chất đốt, làm nguyên liệu để sản xuất phân bón cho sản xuất nơng nghiệp

Ðá trầm tích hỗn hợp

Các thành phần tạo đá có nguồn gốc học, hoá học sinh học Tuỳ thành phần đá mà có đá như: Sét vơi (macnơ), đá vơi sinh hố, sét bột

2.4 Ðá biến chất

a Ðịnh nghĩa phân loại đá biến chất

Ðá biến chất đá hình thành đá macma, đá trầm tích bị biến đổi mạnh mẽ điều kiện nhiệt độ cao áp suất lớn

Nguyên nhân tạo nhiệt độ cao áp suất lớn hoạt động địa chất diễn vỏ Trái Ðất hoạt động macma, hoạt động kiến tạo Giới hạn nhiệt độ 350oC, áp suất 250-300 atm bắt đầu gây biến chất cho đá

Dựa vào nguồn gốc đá ban đầu, dựa vào nguyên nhân, dựa vào mức độ biến chất, dựa vào thành phần khoáng vật hoá học để phân loại đá biến chất

Nhóm đá biến chất có nhóm phụ biến chất động lực, biến chất nhiệt, biến chất nhiệt động biến chất trao đổi

Ví dụ: Octognai, Paragnai b Một số loại đá biến chất

Nhóm đá phiến

Là đá có cấu tạo phân phiến, gặp phổ biến vỏ Trái Ðất với đá điển hình sau:

- Phiến thạch sét: trước đá xếp vào đá trầm tích, xếp vào đá biến chất, thực chất phiến thạch sét coi trung gian đá trầm tích biến chất Thành phần đá sét, ngồi cịn gặp số khoáng vật đặc trưng đá biến chất như: Xêrixit,

Clorit Ðá có cấu tạo phân phiến điển hình, màu xám, xám đen, đen xanh xám

Khi lộ ngồi khơng khí đá dễ bị phá huỷ tạo thành đất đỏ có nhiều tính chất tốt Ở Việt Nam, phiến thạch sét gặp nhiều nơi Tuyên Quang, Yên Bái, Phú Thọ, Hoà Bình, Tây Nguyên

- Phiến thạch mica: Ðá có cấu tạo phân phiến khơng điển đá phiến khác Thành phần khống vật đá sét, mica, khoáng vật phụ Grơnat, Xinimanit, Ðites, Thạch anh Màu xám, xám vàng Việt Nam gặp nhiều Phú Thọ, Yên Bái, Lào Cai, Sơn La, Nghệ An

- Phiến Clozit, phiến Philít: Là đá có cấu tạo phân phiến điển hình Khoáng vật chủ yếu đá Clozit sét Clozit, đá Philít sét Xêrixit Vùng vịng cung sơng chảy gặp phổ biến Clozit Philít

- Amphibolít: Là đá phiến kết tinh nhóm biến chất nhiệt động Thành phần khống vật tạo đá Hoocblen Plazoclaz, khống vật phụ có Pyroxen, Biotit, Êpiđơt, thạch anh Ðá có cấu tạo phân phiến, cấu tạo phân lớp song song Màu đen, lục, xám xanh, xanh

Ở Việt Nam Amphibolit gặp Yên Bái, Tuyên Quang, Phú Thọ Ðá Gnai

Thuộc nhóm đá biến chất nhiệt động, có kiến trúc hạt biến tinh với kích thước hạt lớn Thành phần khống vật tạo đá Fenspat, thạch anh mica, khống vật phụ có Hoocblen, Pyroxen, Granát

Gnai có nguồn gốc từ Granit, Ðioxit, Cát kết

Ở Việt Nam Gnai gặp thượng nguồn sông chảy, Kontum

Ðá hoa

Ðá hoa đá vôi bị tái kết tinh gặp nhiệt độ cao Thành phần khoáng vật Canxit kết tinh từ hạt mịn đến trung bình to, ngồi cịn gặp khống vật phụ Ðơlơmit, Xêrixit, Tan Ðá có cấu tạo khối, màu trắng, nâu, hồng

Ở Việt Nam đá hoa gặp Phong Thổ - Lai Châu, Quốc Oai - Hà Tây

Quăczít

Quăczít thuộc nhóm đá biến chất nhiệt Kiến trúc hạt biến tinh với cấp hạt mịn Thành phần khống vật chủ yếu Thạch anh, ngồi cịn gặp Xirêxit, Fenspat Quăczít có nguồn gốc từ macma siêu axit hay cát kết thạch anh Màu vàng, trắng, hồng xám Ðá cứng rắn, khó bị phong hố lộ ngồi khơng khí Việt Nam gặp Quăczít nhiều nơi như: Thanh Hoá, Nghệ An, Bắc Giang

Mối quan hệ nhóm đá vỏ Trái Ðất Ðá trầm tích

Ðá biến chất

Ðá Macma

Câu hỏi ôn tập

1 Khái nhiệm chung khoáng vật? Khống vật điển hình lớp silicat

3 Khống vật điển hình lớp oxyt, hydroxyt, sunfua sunphat, cácbônát, phosphat muối mỏ

4 Ðá gì? Những nhóm đá cấu tạo nên vỏ trái đất? Ðịnh nghĩa, phân loại mô tả đá macma?

6 Ðịnh nghĩa, phân loại mô tả đá trầm tích? Ðịnh nghĩa, phân loại mô tả đá biến chất?

Chương II

SỰ HÌNH THÀNH ĐẤT

Sự hình thành đất trình biến đổi phức tạp vật chất diễn lớp vỏ Trái Ðất tác động yếu tố tự nhiên nhân tạo

Sự tác động yếu tố làm cho khoáng vật đá bị phá huỷ tạo thành mẫu chất Sinh vật tác động lên mẫu chất làm cho mẫu chất tích luỹ chất hữu cơ, biến đổi tạo nên thể vật chất gọi đất

Ðất sản phẩm đặc biệt hình thành tác động khí quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, lượng xạ mặt trời lên bề mặt thạch (vỏ Trái Ðất)

1 Quá trình phong hố khống vật, đá sản phẩm 1.1 Q trình phong hố khống vật đá

Dưới tác động nước, chất khí O2, CO2 nguồn

năng lượng xạ mặt trời, khoáng vật đá lộ phía ngồi vỏ Trái Ðất bị phá huỷ Q trình phá huỷ khống vật đá gọi q trình phong hố Có loại phong hoá đá khoáng vật phong hoá vật lý, phong hoá hoá học phong hoá sinh học Sự phân chia loại phong hoá tương đối thực tế yếu tố ngoại cảnh đồng thời tác động lên đá khoáng vật, loại phong hoá đồng thời diễn Các q trình phong hố liên quan mật thiết hỗ trợ cho nhau, tuỳ điều kiện cụ thể mà trình xảy mạnh

a Phong hoá vật lý

Phong hoá vật lý vỡ vụn loại đá thành hạt giới có kích thước khác chưa có thay đổi thành phần

khoáng vật, thành phần hoá học đá ban đầu

Sự thay đổi nhiệt độ làm cho khống vật có đá bị giãn nở không dẫn đến kết đá bị vỡ Các khống vật khác có hệ số giãn nở khác

Ví dụ:

Tên khống vật Hệ số giãn nở

Thạch anh Octoclaz

Mica Canxit

0,00031 0,00017 0,00035 0,00020

Một loại đá cấu tạo nhiều khoáng vật khác nhau, nhiệt độ thay đổi khống vật co giãn khơng giống làm đá bị vỡ vụn Như thành phần khoáng vật đá nhiều đá dễ bị vỡ vụn Những đá cấu tạo loại khoáng vật (đá đơn khoáng) bị vỡ hệ số nở dài theo phương khác Sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm, mùa năm lớn phong hố vật lý diễn mạnh Ví dụ, vùng sa mạc thường có chênh lệch nhiệt độ ngày đêm lớn nên vào ban đêm nghe tiếng nổ vỡ đá vùng

Trong đá thường có lỗ hổng vết nứt nguyên sinh chứa đầy khí hay nước Khi nhiệt độ xuống thấp OoC, nước thể lỏng chuyển thành thể rắn (nước đóng băng) làm tăng thể tích tạo áp suất lớn có tới hàng ngàn atmôtphe lên thành khe nứt làm cho đá bị vỡ

Các mảnh vụn sinh di chuyển nơi khác theo dòng nước chảy gió thổi phá huỷ đá đường di chuyển chúng

Phong hố vật lý có tính chất tiên phong, tạo điều kiện thuận lợi cho phong hoá hoá học sinh học

b Phong hoá hoá học

Do tác động H2O, O2, CO2 khoáng vật đá bị phá

huỷ, thay đổi hình dạng, kích thước, thành phần tính chất hố học Có thể nói, phong hố hố học phản ứng hố học diễn tác động H2O, O2, CO2 lên đá khoáng vật

Phong hố hố học chia thành q trình là: Ơxy hố, hyđrat hố, hồ tan sét hố

+ Q trình ơxy hố:

Q trình phụ thuộc chặt chẽ vào xâm nhập O2 tự

trong khơng khí O2 hồ tan nước Q trình ơxy hố làm cho

khoáng vật đá bị biến đổi, bị thay đổi thành phần hố học Ví dụ:

Khống vật pyrít bị xy hố biến đổi sau: FeS2 + 7O2 + H2O = FeSO4 + H2SO4

12 FeSO4 + 3O2 + H2O = Fe2(SO4)3 + Fe(OH)3

Quá trình ơxy hố diễn mạnh với hầu hết ngun tố hố học có khống vật đá, đặc biệt nguyên tố hoá trị cao, ví dụ Mangan

+ Q trình hyđrát hố:

Là trình nước tham gia vào mạng lưới tinh thể khoáng vật, thực chất trình nước kết hợp với khống vật làm thay đổi thành phần hố học khống vật

Ví dụ:

CaSO4 CaSO4.2H2O

Anhyđrit Thạch cao

Fe2O3 Fe2O3.nH2O

Hêmatít Limonit

+ Q trình hồ tan:

Là q trình khống vật đá bị hoà tan nước Hầu tất khống vật đá bị hồ tan nước, mạnh khoáng vật lớp cácbơnát lớp muối mỏ

Ví dụ: CaCO3 (đá vơi) bị hồ tan sau:

CaCO3 + H2O + CO2  Ca(HCO3)2

Các khoáng vật đá bị hoà tan tạo thành dung dịch thật

+ Q trình sét hố:

+ H2O

Các khoáng vật silicat, nhôm silicat tác động H2O, CO2

bị biến đổi tạo thành khoáng sét (keo sét) Các chất kiềm kiềm thổ khoáng vật bị H+ chiếm chỗ mạng lưới tinh thể tách dạng hoà tan Như thực chất q trình sét hố q trình hồ tan, hyđrát hố chuyển khống vật silicát, nhơm silicat thành khoáng vật thứ sinh, muối oxýt

Ví dụ:

K2Al2Si6O16 + H2O + CO2 H2Al2Si2O8.2H2O +

K2CO3+ SiO2.nH2O

Fenspatkali (orthoclaz) Kaolinit

Ơpan

c Phong hố sinh học

Hoạt động sinh vật bậc thấp, bậc cao tham gia phá huỷ khoáng vật đá Rễ xuyên vào khe nứt hút nước chất khoáng, theo thời gian, rễ to dần phá vỡ đá Mặt khác rễ tiết H2O CO2 tạo H2CO3 để hoà tan đá khoáng vật Khi chết xác sinh

vật bị phân huỷ sinh axit hữu góp phần hồ tan khoáng vật đá Do vậy, chất phong hoá sinh học phong hoá vật lý hoá học tác động sinh vật lên khống vật đá Cũng q trình mẫu chất tích luỹ chất hữu xác sinh vật để lại sau chết, làm cho mẫu chất xuất thuộc tính gọi chung độ phì mẫu chất biến đổi thành đất Nhà khoa học tiếng người Nga Vecnatxki cho rằng: "Hoạt động hoá học vỏ Trái Ðất, gần 99% có liên quan tới q trình sinh hố học"

1.2 Sản phẩm phong hoá, vỏ phong hoá

a Sản phẩm vỏ phong hoá

+ Sản phẩm phong hoá: Các sản phẩm phong hoá kết

q trình phá huỷ khống vật đá, chúng phong phú đa dạng Phong hoá vật lý tạo thành hạt vơ có kích thước khác Phong hố hố học tạo thành hợp chất dễ tan, oxyt, Hydrôxit loại keo sét Phong hố sinh vật ngồi tạo thành sản phẩm tạo tích luỹ chất hữu mẫu chất

+ Vỏ phong hố: loại sản phẩm phong hố tích đọng lại tạo

thành vỏ phong hoá Vỏ phong hố lớp vật chất nằm phía ngồi

của vỏ Trái Ðất Sản phẩm phong hoá biến đổi tạo thành mẫu chất, mẫu chất chịu tác động sâu sắc sinh vật trở thành đất

b Các loại vỏ phong hoá

Căn vào q trình tích luỹ, thành phần tính chất, vỏ phong hố chia thành vỏ phong hoá chỗ vỏ phong hoá trầm tích

+ Vỏ phong hố chỗ:

Các sản phẩm phong hố tích luỹ đá gốc (đá mẹ) tạo thành vỏ phong hoá chỗ Vỏ phong hố chỗ có loại sau:

- Vỏ phong hố vụn thơ: mảnh vụn học có kích thước lớn tích luỹ đá gốc, gặp vùng xói mịn mạch

- Vỏ phong hố Feralit: phổ biến vùng ơn đới có khí hậu ơn hồ Hầu hết khống vật silicát, nhơm silicát hoá sét, muối dễ tan chất kiềm kiềm đất có bị rửa trơi mạnh Các khống vật ngun sinh cịn lại khoáng vật bền vững thạch anh - SiO2

- Vỏ phong hố alít: Phổ biến vùng nhiệt đới cận nhiệt đới, phong hoá diễn mạnh, khoáng vật nguyên sinh gặp phổ biến thạch anh, thành phần hợp chất nhơm

+ Vỏ phong hố trầm tích

Sản phẩm phong hố di chuyển theo dịng nước chảy hay theo gió thổi, tích luỹ lại gặp điều kiện thuận lợi tạo thành vỏ phong hố trầm tích Vỏ phong hố trầm tích có loại sau:

- Vỏ phong hố trầm tích Sialit: chủ yếu sét, keo sét, ngồi cịn có limon cát Khống vật ngun sinh có thạch anh, Fenspat

- Vỏ phong hoá cacbonat - Sialit: Thành phần giống vỏ phong hố trầm tích Sialit có chứa lượng CaCO3 định

- Vỏ phong hoá Clorua, Sunphát, Cacbonát - Sialit: Thành phần giống loại vỏ phong hố trầm tích Sialít, Cacbonat - Sialít có chứa thêm muối Clorua Sunphát chất kiềm kiềm đất

trôi dòng nước chảy, thành phần phù sa phức tạp khác xa so với đá gốc

+ Vỏ phong hoá Việt Nam

Theo V.M.Fritland, Việt Nam có loại vỏ phong hố sau:

- Vỏ phong hoá Feralit: Phổ biến vùng trung du núi thấp, khoáng vật thứ sinh chủ yếu Kaolinit, gipxit, gơtit Trên vỏ phong hố hình thành nên nhóm đất Feralit - đất đỏ vàng nước ta

- Vỏ phong hoá alit: gặp vùng núi cao từ 1700m trở lên, điển hình độ cao > 2000m Khí hậu ẩm ướt, sắt bị rửa trơi mạnh nhơm tích luỹ không bị rửa trôi sắt

- Vỏ phong hoá Macgalit - Feralit: Gặp Phủ Quỳ Nghệ An đá bọt bazan

- Vỏ phong hoá trầm tích Sialit: Gặp vùng đồng tạo trình lắng đọng phù sa hệ thống sơng ngịi nước ta Thành phần loại keo sét, ngồi cịn gặp khống vật ngun sinh Thạch anh, Fenspat, Mica

Vùng ven biển gặp vỏ phong hoá Clorua, Sunphát - Sialit 2 Yếu tố hình thành đất

Năm 1883, nhà bác học người Nga V.V.Docuchaev cho đất hình thành tác động tổng hợp yếu tố: Ðá mẹ mẫu chất, sinh vật, khí hậu, địa hình thời gian Sự tác động yếu tố định chi phối trình hình thành biến đổi diễn đất để hình thành nên loại đất khác Những quan điểm V.V Docuchaev coi học thuyết phát sinh đất Sau V.V

Docuchaev, nhà thổ nhưỡng học bổ sung thêm yếu tố tác động người hình thành đất

2.1 Ðá mẹ mẫu chất

Các đá lộ phía ngồi vỏ Trái Ðất bị phong hoá liên tục cho sản phẩm phong hoá tạo thành mẫu chất Ðược tác động sinh vật, mẫu chất biến dổi để tạo thành đất Thành phần khoáng vật, thành phần hoá học đá quuyết định thành phần mẫu chất đất Ðá bị phá huỷ để tạo thành đất gọi đá mẹ

Ðá mẹ sở vật chất ban đầu sở vật chất chủ yếu hình thành đất Các loại đá mẹ khác có thành phần khống vật hố học khác nhau, loại đá mẹ khác hình thành nên loại đất khác

Ví dụ:

- Ðất hình thành đá mẹ granít có độ dầy tầng đất từ mỏng đến trung bình, thành phần giới nhẹ nghèo chất dinh dưỡng

- Ðất hình thành đá mẹ bazan có tầng đất đất dầy, thành phần giới nặng chứa nhiều chất dinh dưỡng

Trong việc nghiên cứu, phân loại đất vùng đồi núi Việt Nam thường dựa vào sở đá mẹ

Về mẫu chất, cần phân biệt rõ loại: mẫu chất chỗ mẫu chất phù sa Mẫu chất chỗ hình thành đá mẹ, có thành phần tính chất giống đá mẹ Mẫu chất phù sa lắng đọng từ vật liệu phù sa hệ thống sơng ngịi nên có thành phần phức tạp Ngồi vùng đồi núi gặp mẫu chất dốc tụ

Sự phân biệt mẫu chất đất có tính chất tương đối, nhiều trường hợp khó phân biệt Mẫu chất phù sa Việt Nam thực chất nhóm đất phù sa có nhiều tính chất tốt nước ta

Khi chưa có sống xuất Trái Ðất, trình phá huỷ đá mẹ diễn theo chu trình:

phá huỷ biến đổi Ðá mẫu chất Ðất

Chu trình có tên đại tuần hoàn địa chất coi sở để tạo thành đất

2.2 Sinh vật

Sự sống xuất cách 500-550 triệu năm (kỷ Cambri nguyên đại cổ sinh) sinh vật, chủ yếu thực vật tác động lên mẫu chất, tạo thành chất hữu mẫu chất, làm thay đổi mẫu chất chuyển mẫu chất thành đất Tham gia vào trình hình thành đất có nhiều loại sinh vật khác nằm ngành thực vật màu xanh, động vật vi sinh vật

Thực vật nguồn cung cấp chất hữu chủ yếu cho mẫu chất đất Khoảng 4/5 chất hữu đất có nguồn gốc từ thực vật Trong hoạt động sống mình, lồi thực vật hút nước chất khoáng mẫu chất đất, đồng thời nhờ trình quang hợp tạo thành chất hữu thể Sau chết, xác chúng rơi vào mẫu chất đất bị phân giải trả lại chất lấy từ đất bổ sung thêm cácbon, nitơ tạo thành chất hữu mẫu chất Sự tích luỹ chất hữu làm cho mẫu chất xuất độ phì chuyển thành đất Chu kỳ đất - - đất diễn liên tục tự nhiên làm cho độ phì đất tăng dần

Thực vật gồm loại tự nhiên hệ thống trồng sản xuất nông - lâm nghiệp Dưới kiểu rừng khác gặp loại đất có độ phì khác Ví dụ: đất rừng tre, nứa trảng cỏ có độ phì thấp đất rừng rộng

Một số loài thực vật dùng làm thị cho số tính chất đất Ví dụ: sim, mua thị cho đất chua, sú vẹt thị đất mặn v.v

+ Vai trị động vật:

Các lồi động vật chia thành nhóm: động vật sống mặt đất động vật sống đất

Ðộng vật sống mặt đất gồm nhiều loài khác nhau, chất thải sống rơi vào đất cung cấp số chất dinh dưỡng Sau chết xác chúng rơi vào đất bị phân giải bổ sung chất dinh dưỡng chất hữu cho đất

Ðộng vật sống đất có nhiều lồi như: giun, kiến, mối Giun đất có vai trị lớn tạo độ phì đất Theo Russell, hecta đất tốt có tới 2.500.000 cá thể loại giun Giun ăn đất, phân giun hạt kết viên bền vững làm cho đất tơi xốp Khi chết xác chúng phân giải cung cấp nhiều nitơ chất khống cho đất

Ðộng vật góp phần bổ sung chất hữu làm tăng độ phì đất

+ Vai trị vi sinh vật

Tập đoàn vi sinh vật đất phong phú với nhiều chủng loại khác Về số lượng có tới hàng trăm triệu gam đất

Các kết nghiên cứu cho thấy nhiều q trình diễn đất có tham gia trực tiếp hay gián tiếp tập đoàn vi sinh vật đất

Quá trình phân giải xác hữu cơ, trình hình thành mùn, q trình chuyển hố đạm đất, q trình cố định đạm từ khí trời trải qua nhiều phản ứng, nhiều giai đoạn, phản ứng có tham gia loài sinh vật cụ thể

Hầu hết loài vi sinh vật sinh sản theo cách tự phân nên lượng sinh khối tạo đất lớn, sau chết xác loài vi sinh vật bị phần giải góp phần cung cấp chất hữu tạo độ phì đất

Như vậy, sau sống xuất hiện, giới sinh vật có tác động sâu sắc nhiều mặt tới mẫu chất để chuyển mẫu chất thành đất, sinh vật tiếp tục tác động với đất để đất ngày phát triển Nói cách khác khơng có sinh vật chưa có đất, nhà khoa học cho sinh vật yếu tố định hình thành đất

2.3 Khí hậu

Các đặc trưng khí hậu nhiệt độ, ẩm độ khơng khí, lượng mưa ảnh hưởng lớn tới hình thành đất

+ Ảnh hưởng trực tiếp: khí hậu ảnh hưởng trực tiếp đến phong hoá đá, thay đổi nhiệt độ tạo phá huỷ vật lý, lượng mưa chế độ mưa ảnh hưởng tới phong hoá vật lý hoá học Nhiều q trình diễn đất khống hố, mùn hố, rửa trơi, xói mịn chịu tác động rõ rệt khí hậu

Những vùng có lượng mưa > bốc hơi, lượng nước thừa di chuyển mặt đất thấm sâu xuống đất tạo nên q trình xói mịn rửa trơi Các nguyên tố kiềm, kiềm đất dễ bị rửa trôi, lượng mưa lớn đất bị hoá chua mạnh Mối tương quan lượng mưa độ chua thể bảng 2.1

Bảng 2.1 Ảnh hưởng lượng mưa đến độ chua đất (Theo Jenny - Bán đảo Mabrikia)

Lượng mưa hàng năm (mm)

Nhiệt độ (oC)

H+ (me/100g

đất)

Tổng cation kiềm trao đổi (me/100g

đất)

pH

600-1300 29,5 5,5 24,0 6,8

1300-1900 26,2 11,2 15,0 6,3

1900-2500 22,9 14,7 8,2 5,9

3200-3800 20,6 19,6 4,0 5,6

+ Ảnh hưởng gián tiếp: Ảnh hưởng gián tiếp khí hậu thơng qua yếu tố sinh vật, khí hậu góp phần điều chỉnh lại yếu tố sinh vật Mỗi đới khí hậu Trái Ðất có lồi thực vật đặc trưng Ví dụ: thực vật đặc trưng khí hậu nhiệt đới rộng, thực vật đặc trưng khí hậu ơn đới kim V.V.Docuchaev phát đới khí hậu có loại đất đặc thù riêng

2.4 Ðịa hình

Ðịa hình ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp đến hình thành đất

+ Ảnh hưởng trực tiếp: Các đặc trưng địa dáng đất, độ cao, độ dốc ảnh hưởng trực tiếp đến nhiều trình diễn đất Vùng đồi núi, vùng cao đồng q trình rửa trơi xói mịn diễn mạnh Ngược lại thung lũng vùng đồi núi vùng trũng đồng diễn q trình tích luỹ chất Lượng nước đất phụ thuộc địa hình; vùng cao thường thiếu nước, q trình ơxy hố diễn mạnh; Vùng trũng thường dư ẩm, trình khử chiếm ưu kết địa hình khác hình thành nên loại đất khác

+ Ảnh hưởng gián tiếp: địa hình ảnh hưởng gián tiếp đến hình thành đất thơng qua yếu tố khí hậu sinh vật Càng lên cao nhiệt độ giảm dần theo quy luật độ cao tăng 100 m, nhiệt độ giảm 0,5oC, đồng thời ẩm độ tăng lên Sự thay đổi khí hậu kéo theo thay đổi sinh vật Ở độ cao khác có đặc trưng khí hậu sinh vật khác Các nhà thổ nhưỡng phát quy luật phát sinh đất theo độ cao Năm 1968, Cao Liêm tìm quy luật hình thành đất theo độ cao dãy núi Hoàng Liên Sơn sau:

Ðộ cao (m)

Dưới 1000 m 1000-1800 m 1800-2300 m 2300-2900 m

> 2900 m

Loại đất

Ðất Feralít

Ðất Feralít - mùn núi Ðất mùn alít núi cao Ðất mùn thơ núi

Ðất mùn thô than bùn núi

2.5 Thời gian

Thời gian tuổi đất, gồm tuổi tuyệt đối tuổi tương đối Tuổi tuyệt đối tính từ mẫu chất tích luỹ chất hữu (cacbon hữu cơ) đến ngày nay, nói cách khác tuổi tuyệt đối tuổi cacbon hữu đất tuổi mùn đất Ðể xác định tuổi mùn, dùng phương pháp phóng xạ cacbon C12 có đồng vị phóng xạ C13 C14, thể sống thực vật tỷ lệ C13 C14 số giống khí Sau chết C14 không bền bị phân huỷ giảm dần, từ lượng C14 lại mùn dựa vào chu kỳ bán phân rã C14, tính tuổi mùn đất Bằng phương pháp trên, Devries (1958) xác định tuổi đất vàng (hoàng thổ) Úc từ 32-42 ngàn năm

Tuổi tương đối đất dùng để đánh giá phát triển biến đổi diễn đất nên khơng tính thời gian cụ thể Dựa vào hình thái đất để có nhận xét hình thành phát triển đất Ví dụ: Sự phân tầng chưa rõ phẫu diện thường gặp loại đất hình thành Sự hình thành kết von đá ong số loại đất đỏ vàng chứng tỏ đất phát triển tới mức cao (già hơn) so với đất loại chưa có kết von

2.6 Con người

Con người có tác động sâu sắc vùng đất sử dụng vào sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp Sự tác động nhiều mặt trình sử dụng đất làm biến đổi nhiều vùng theo hướng khác nhau, hình thành nên số loại đất đặc trưng Ví dụ: Ðất phù sa, đất xám bạc màu, đất mặn, đất phèn sau thời gian sử dụng gieo trồng lúa nước hình thành nên đất lúa nước

Sự tác động tổng hợp yếu tố hình thành đất định trình hình thành biến đổi diễn đất Những trình hình thành phổ biến tự nhiên:

- Quá trình hình thành đất sơ sinh

- Q trình tích luỹ chất hữu mùn đất - Q trình tích luỹ sắt, nhơm đất

- Q trình rửa trơi, xói mịn đất - Q trình glây

- Q trình hố chua, phèn, nhiễm mặn - Q trình lắng đọng vật liệu phù sa 3 Hình thái đất

Hình thái thể phẫu diện đất, nói cách khác hình thái đất phẫu diện đất Phẫu diện đất mặt cắt thẳng đứng từ mặt đất xuống sâu

3.1 Cấu tạo phẫu diện đất

Quan sát phẫu diện đất, từ mặt xuống sâu thường có tầng đất khác về: màu sắc, thành phần giới, độ chặt, độ xốp, mức độ đá lẫn, phân bố rễ trồng, độ ẩm

Vậy tầng đất gì? Tầng đất lớp đất nằm song song hay gần song song với bề mặt đất, tầng đất phân biệt với dấu hiệu quan sát, đo đếm thực địa thơng qua phân tích phịng

Tầng đất phẫu diện kết hay số trình hình thành biến đổi diễn đất, tầng đất thường gọi tầng phát sinh Như vậy, nghiên cứu phẫu diện đất giúp ta chẩn đốn q trình phát sinh đất Tầng phát sinh sở để tiến hành phân loại đất theo phát sinh, tầng phát sinh định lượng tính chất gọi tầng chẩn đốn phân loại đất theo phương pháp định lượng

V.V Docuchaev người dùng ký tự chữ in hoa ký hiệu cho tầng đất, theo ông từ mặt xuống sâu có tầng A, B, C Tầng A lớp đất (còn gọi tầng mặt, tầng canh tác), tầng tích luỹ chất hữu mùn, đồng thời tầng A

cũng tầng rửa trôi, tuỳ mức độ nghiên cứu mà tầng A chia thành Aoo, Ao (tầng thảm mục), A1, A2, A3 Tầng B tầng tích tụ chất rửa

trơi từ tầng A xuống, chia thành B1, B2, B3 Tầng C tầng

mẫu chất nằm đá mẹ phát sinh đất

Hiện nay, nhà khoa học đất đề nghị bổ sung thêm số tầng đất Theo Soil Taxonomy FAO-UNESCO, phẫu diện có tầng từ xuống sau: tầng O, tầng H, loại tầng A, tầng E, loại tầng B tầng C (một phẫu diện đất không thiết phải có đủ tầng đất nêu trên)

Cấu tạo phẫu diện điển hình đất Việt Nam thể hình sau:

A

Vùng đồi núi: Phẫu diện điển hình có tầng là: A, B, C Ðá mẹ ký hiệu C (Hình 2.1)

Tầng B thường có độ dày lớn Chú ý: Ðộ dày từ mặt xuống tới đá mẹ gọi độ dày đất, quen gọi độ dày tầng đất

B

C D

Hình 2.1 Cấu tạo phẫu diện đất vùng đồi núi:

+ Vùng đồng bằng: Ðiển hình phẫu diện đất lúa nước, thể hình 2.2:

AC AC: Tầng canh tác (còn gọi tầng A), tầng dày, đất tốt

P P: Tầng đế cày: nằm tầng canh tác

B

G G: Tầng glây có màu xanh xám xám xanh

Hình 2.2 Cấu tạo phẫu diện đất lúa nước

3.2 Màu sắc đất, chất sinh chất lẫn vào

a Màu sắc đất

Màu sắc đất thay đổi phức tạp, phẫu diện tầng thường có màu sắc khác Các loại đất có màu sắc khác Màu sắc đất thay đổi theo độ ẩm Màu sắc đất tạo màu đen, đỏ trắng Thành phần tính chất đất định màu sắc đất

Màu đen đất chủ yếu mùn tạo nên, mùn nhiều đất đen độ phì lớn Ngồi mùn cịn có số hợp chất hố học có màu đen oxyt Mangan - MnO2

Màu đỏ đất chủ yếu oxyt sắt - Fe2O3 tạo nên, oxyt sắt

ngậm nước chúng có màu vàng Ðại phận đất vùng đồi núi vùng có địa hình cao đồng Việt Nam có màu đỏ vàng hay loang lổ đỏ vàng chủ yếu Fe2O3 Fe2O3.nH2O tạo nên

Màu trắng đất chủ yếu thạch anh (SiO2), Canxi Cacbonát

(CaCO3) Kaolinit tạo nên Những đất có màu trắng thường chứa

nhiều SiO2, nghèo mùn chất dinh dưỡng Ðất xám bạc màu

Việt Nam có màu trắng xám trắng

Những vùng đất dư ẩm (đất có độ ẩm bão hồ) q trình khử diễn mạnh, sắt tồn đất dạng khử hợp chất như: FeO.nH2O, Fe(HCO3)2, Fe(OH)2 làm cho đất có màu xanh xám

xám xanh, q trình glây đất

Sự phối hợp màu đen, đỏ trắng cho nhiều màu khác Zakharốp xây dựng tam giác màu với đỉnh đen, đỏ trắng Ngày nay, nhà khoa học đất giới xây dựng thang màu chuẩn đất - thang màu Munsel Màu đất định

lượng theo hệ thống màu cụ thể thuận lợi cho việc mô tả màu sắc đất

b Chất sinh chất lẫn vào

Những vật liệu mảnh bom đạn, mảnh sành sứ, gạch ngói gặp đất gọi chất lẫn vào Những chất lẫn vào khơng có ý nghĩa với q trình phát sinh đất giúp có nhận xét tình hình sử dụng đất trước

Các chất đất như: mùn, hợp chất sắt hoá trị 3, hợp chất sắt hoá trị 2, loại muối tan đất, phèn sắt, nhôm kết trình hình thành biến đổi đất gọi chất sinh Các chất sinh cứ, sở giúp có kết luận xác q trình hình thành biến đổi diễn đất

Câu hỏi ơn tập

1 Q trình phong hố khống vật đá? Liên hệ với thực tiễn Việt Nam?

2 Vỏ phong hố gì? Vỏ phong hố Việt Nam?

3 Các yếu tố hình thành đất? Liên hệ với thực tiễn Việt Nam? Những trình hình thành biến đổi đất?

5 Phẫu diễn đất gì? Cấu tạo phẫu diện đất? Phẫu diện điển hình đất vùng đồng đồi núi Việt Nam?

Chương III SINH VẬT ĐẤT

Quá trình hình thành đất trình biến đổi vật chất xảy lớp vỏ trái đất liên tục kéo dài từ hàng triệu năm Kết lớp phủ thổ nhưỡng hình thành bề mặt trái đất có hoạt động sinh học Học thuyết hình thành đất V V Docuchaev sinh vật yếu tố hình thành đất xem yếu tố chủ đạo Sau đất hình thành sinh vật giữ vai trị quan trọng việc lưu chuyển với khác sinh Đất nơi hàng loạt trình chuyển hóa vật chất, trao đổi dinh dưỡng lượng để hình thành phát triển độ phì nhiêu đất mà sinh vật đất đóng vai trị quan trọng Vì sinh vật đất khơng thành phần khơng thể tách rời đất mà cịn tiêu đánh giá độ phì nhiêu đất

Tính tốn nhà khoa học cho thấy hàng trăm chất xanh thực vật bậc cao cung cấp cho đất, đất canh tác (độ sâu 20 cm) có 5- vi khuẩn, 2- nấm, xạ khuẩn động vật nguyên sinh 3- động vật khơng xương sống Rõ ràng ngồi chức tham gia vào q trình chuyển hóa vật chất, sinh vật đất sau chu kỳ sống để lại cho đất sinh khối lớn tạo nên độ phì nhiêu đất Tuy nhiên hoạt động sinh vật đất sinh khối chúng để lại hoàn toàn phụ thuộc vào yếu tố mơi trường như: khí hậu, tính chất đất…Các yếu tố lại gây tác động tương hỗ sinh vật

Nghiên cứu sinh vật đất phức tạp, phạm vi giáo trình chúng tơi giới thiệu sơ số nhóm sinh vật tác dụng

chúng trình hình thành đất biến đổi đất, vi sinh vật đất, thực vật, nguyên sinh động vật động vật đất

3.1 Vi sinh vật đất (microorganisms) 3.1.1 Đặc điểm chung

Vi sinh vật sinh vật có kích thước bé không quan sát mắt thường mà phải dùng kính hiển vi nhìn thấy Những thể nhỏ bé chưa phải tế bào (virus), tế bào chưa có nhân thật (Prokaryota)- nhân nguyên sinh vi khuẩn hay có

nhân (Eukaryota) sinh vật bậc cao vi nấm Kích thước vi sinh vật thường đo micromet (µm) hay nanomet (nm) (1nm= 10-3µm = 10-6mm)

Có khả hấp thu chuyển hóa mạnh vật chất bề mặt tiếp xúc lớn (từ phía tế bào) Chúng hấp thu khối lượng lớn hàng ngàn lần trọng lượng thể

Có khả thích ứng cao với môi trường dễ biến dị Đây cản trở trình chọn lọc trì giống vi sinh vật

Sinh trưởng phát triển nhanh Nhiều lồi 20 phút tế bào nhân đôi

Vi sinh vật phổ biến khắp nơi điều kiện Trong gam đất trồng trọt có tới 109 tế bào với nhiều chủng loại khác

Nếu theo định nghĩa chung vi sinh vật bao gồm nhiều nhóm Trong phạm vi phần chúng tơi giới thiệu nhóm sau đây: Vi khuẩn, xạ khuẩn, vi nấm, tảo địa y

3.1.2 Vi khuẩn (Bacteria)

Hình 3.1 Hình thái vi khuẩn (ảnh WCB McGraW- Hill 1998) Kích thước vi khuẩn từ 0,2- 2,0 µm x 2,0- 8,0 µm Vi khuẩn nguyên sinh bé Trong đất vi khuẩn chiếm tới 90 % tổng số sinh vật Khối lượng chúng đất lên tới hàng (trong đất đồng cỏ ôn đới đạt 10 tấn/ ha)

a Vi khuẩn nguyên sinh

Vi khuẩn nguyên sinh kích thước bé vi khuẩn Eubacteria (vi khuẩn thật), đa số sống ký sinh thực vật, động vật hay người Có nhóm vi khuẩn nguyên sinh: Micoplatma ký sinh thực vật, Ricketxi ký sinh người động vật Clamidia ký sinh sinh vật có nhân gây bệnh cho chúng

b Vi khuẩn (Eubacteria)

Bao gồm vi khuẩn có cấu tạo tế bào đầy đủ gồm thành tế bào (màng ngoài), màng tế bào chất (màng trong), nhân, tế bào chất,

riboxom vật thể nằm tế bào chất Vi khuẩn bắt màu gam âm gam dương Có lồi có quan di chuyển gọi tiêm mao Có lồi hình thành bào tử sống lâu (có thể tới hàng ngàn năm) Sinh sản nhân đơi Một số lồi tế bào xung quanh có lớp nhầy gọi bao nhầy hay giáp mạc Các bào nhầy có tính dính chúng kết lại thành khối làm cho hạt đất kết dính tạo nên kết cấu đất

Vi khuẩn phân bố rộng rãi đất, từ đất nghèo dinh dưỡng đất cát ven biển (Arenosols), đất xám bạc màu (Haplic Acrisols) đến đất phù sa trung tính (Eutric Fluvisols) màu mỡ Tuy nhiên thành phần số lượng chúng loại đất khác

Phần lớn vi khuẩn thuộc vi khuẩn tự dưỡng - heterotrophia Chúng lấy dinh dưỡng cách phân hủy xác hữu Vi khuẩn tự dưỡng (autotrophia) có khả tổng hợp cacbon từ CO2 từ q trình ơxy hóa

của chất vơ Nhờ vi khuẩn tự dưỡng sống đất nghèo dinh dưỡng đất cát đất xám bạc màu Đối với vi khuẩn phân hủy chất hữu thành chất khoáng cần thiết nitơ Phần lớn xác hữu đất có 1,5- 2,0 % N, nhìn chung tương đối đủ cho vi khuẩn Nếu xác hữu chứa nitơ vi khuẩn lấy nitơ từ đất Khi có nhiều xác hữu lượng cao nghèo nitơ xảy cạnh tranh nitơ vi khuẩn thực vật Vì tỷ lệ C/ N xác hữu có ảnh hưởng đáng kể Người ta cho tỷ lệ 25 tốt nhất, gần tồn nitơ vi khuẩn sử dụng hết để nuôi thể, tỷ lệ lớn 25 xảy cạnh tranh nitơ đất cạn kiệt Điều khuyến cáo khơng nên bón phân hữu nghèo đạm rơm rạ chẳng hạn Sự phụ thuộc số lượng vi khuẩn vào hàm lượng chất hữu phẫu diện đất xem số liệu bảng 3.1

Bảng 3.1 Phân bố chất hữu vi khuẩn đất đen (chernozem)

Tầng Độ sâu

(cm)

Chất hữu (%)

Vi khuẩn (mln.g-1) Háo khí Yếm khí

A1 0- 8,04 49,2 1,0

A2 6- 12 3,18 131,8 1,0

B1 12- 28 2,41 158,3 10,0

B2 28- 48 1,76 45,3 1,0

C 48- 80 0,80 6,0 0,001

Pha rắn đất có khả tiếp nhận vi khuẩn từ dung dịch đất vi khuẩn khó di chuyển dung dịch đất Ví dụ, vi khuẩn amơn hóa di chuyển từ dung dịch lên bề mặt hạt đất cư trú

Hoạt động vi khuẩn phụ thuộc lớn vào điều kiện không khí - nước đất Người ta cho hoạt động vi khuẩn đất khô độ ẩm héo (pF= 4,2) Số liệu bảng 3.2 cho thấy rõ điều

Bảng 3.2 Quan hệ độ ẩm đất số lượng vi khuẩn đất

Sức chứa ẩm tối đa (%)

Tỷ lệ nước so với nước mao quản

(%)

Số tế bào vi khuẩn (mln.g-1.đ)

30,0 6,51 9,98

56,0 10,85 11,89

65,0 14,10 16,41

80,0 17,35 29,96

100,0 21,69 25,29

Nguồn: Musierowicz Độ chua đất định thành phần số lượng vi khuẩn Phần lớn vi khuẩn thích hợp pH = 7,0 Tuy nhiên chúng hoạt động phạm vi rộng nhiều (pH 1- 10) Vi khuẩn phân giải lưu huỳnh (Bacillus thiooxidans) thích ứng tốt đất chua

Có nhiều loài vi khuẩn với chức khác đất, ta phân biệt số sau:

- Vi khuẩn phân giải chất hữu không chứa đạm - Vi khuẩn phân giải protein, ure giải phóng amơniắc - Vi khuẩn phản nitrat hóa

- Vi khuẩn tổng hợp nitơ tự - Vi khuẩn ôxy hóa lưu huỳnh - Vi khuẩn ôxy hóa sắt

- Vi khuẩn phân giải P, K

3.1.3 Xạ khuẩn (Actinomycetes)

Về mặt cấu trúc xạ khuẩn thuộc nhóm Eubacteria chúng chưa có nhân đặc trưng, nhân chúng giống với nhân vi khuẩn (prokaryota) Tuy nhiên hình thái, kích thước vai trị đất có nét đặc trưng riêng khác với vi khuẩn (Hình 3.2).

Hình 3.2 Hình thái xạ khuẩn (ảnh củaWCB McGraW- Hill 1998)

Đốt thưa Đốt ngắn Đốt chùm

Đốt cong Đốt cong xoắn Đốt chùm

Đốt Đốt cành

Vì xạ khuẩn giới thiệu tương đương với nhóm vi khuẩn (Eubacteria) Xạ khuẩn có cấu trúc sợi, đường kính sợi thường 0,2- 3,0 µm Xạ khuẩn có khả hình thành bào tử để sinh sản Xạ khuẩn có gam dương

Xạ khuẩn đất nhóm sinh vật đất đơng quan trọng nhất, chúng chiếm tới 10- 70 % số tế bào vi sinh vật đất Ở môi trường trung tính xạ khuẩn phát triển mạnh đất giàu hữu thơng thống Xạ khuẩn có vai trò phân giải chất hữu phân giải đường tan nước, hemicenluloza cenluloza Xạ khuẩn tham gia vào trình hình thành axit mùn Một vài lồi xạ khuẩn có khả cố định nitơ tự từ khí trời cộng sinh với thực vật không thuộc đậu Xạ khuẩn vi sinh vật tạo kháng sinh chủ yếu (tới 80 % chất kháng sinh) đất có nhiều xạ khuẩn trồng bị bệnh Đưa xạ khuẩn vào đất gây nhiễm sinh học hướng nghiên cứu

3.1.4 Vi nấm (Microfungi)

Vi nấm bao gồm loài nấm đa bào nấm sợi sinh thể lớn Kích thước chúng bé nên đối tượng vi sinh vật học Khác với vi khuẩn xạ khuẩn, vi nấm có nhân thật (Eukaryuta) giống tế bào sinh vật bậc cao kể người

Vi nấm gồm nhóm: nấm men (Yeast) nấm dạng đơn bào có kích thước lớn vi khuẩn (khoảng 10 lần) nấm sợi (Filamentous fungi) nấm hệ sợi phức tạp, đa phần đa bào, số loài hệ đơn bào

Nấm men (Yeast) sinh sản vơ tính giống vi khuẩn, đa số theo hình thức nảy mầm (mẹ mọc con, mọc cháu…), vài lồi sinh bào tử Nấm có sinh sản hữu tính chi Saccharomyces Nấm sợi cịn gọi nấm mốc (Filamentous fungi) có q trình sinh sản phức tạp nấm men Sinh sản vơ tính có nhiều cách: bào tử trần, bào tử kín Sinh sản hữu tính nấm sợi có vài hình thức khác

Sự phát triển nấm đất phụ thuộc vào điều kiện khơng khí - nước Chúng sống điều kiện khác dù hay nhiều không khí nước, nhiệt độ cao hay thấp Tuy nhiên nước

xuống mức héo bão hòa nước gây khó khăn cho khơng khí xâm nhập nấm phát triển

Trong đất trồng trọt đất đồng cỏ khối lượng nấm tương đương khối lượng vi khuẩn Ngược lại nấm lấy nhiều nitơ từ đất vi khuẩn nấm dùng tới 60% xác hữu phân giải để xây dựng bào tử

Trong đất nhiều lồi nấm phá hoại trồng Ta chia nhóm: nhóm biểu sinh (saprofite), nhóm ký sinh (pasoryte) rễ nhóm cơng thân, thực vật

Thuộc nhóm thứ có: lồi Pythium gây tổn thương cho rễ bắp cải, thuốc củ cải đường đất ẩm; giống Rhizoctma solani gây tổn thương cho mầm khoai tây; loài Fusarium culmorum phá hoại rễ ngũ cốc Chúng gây tổn thương cho rễ chủ yếu tiết chất độc

Thuộc nhóm hai số nấm lồi Synchytrium endobioticum gây ung thư khoai tây thối cổ rễ ngũ cốc loài Ophiobolus gramini hay Cercosporella herpotrichoides

Cũng có lồi cơng vào phận thân, thực vật Piricularia oryzae gây bệnh đạo ôn cho lúa

Ý nghĩa lớn trình hình thành đất nấm sống đất chua rừng, tập trung chủ yếu tầng thảm mục với chức phân giải xác hữu (ví dụ, phân giải cenlulo, tinh bột, nhựa, lignin) làm cho đất trở nên chua Trong đất chua lầy thụt có nhiều nấm hoạt động

Theo Waksman, Müller, de Koening… nấm đóng vai trị quan trọng q trình mùn hóa, đặc biệt loài: Cladosporium humificans, Trichoderma viride…

Nấm lấy nitơ chủ yếu dạng amơniắc lại khơng có khả ơxy hóa amơniắc thành nitrat có khả ơxy hóa hợp chất lưu huỳnh mức độ yếu

3.1.5 Tảo (Algae)

Tảo sinh vật phổ biến đất Chúng có cấu trúc đa dạng (đơn bào, đa bào, tập đồn) bao gồm nhiều ngành có kích thước, cấu tạo (Hình 3) hình thức sinh sản khác

Cyanophyta - Tảo lam Chlorophyta - Tảo lục

3 Bacillariophyta - Tảo cát Rhodophyta - Tảo đỏ

5 Euglenophyta - Tảo mắt Phaeophyta - Tảo nâu

Chrysophyta - Tảo ánh vòng Pyrrophyta - Tảo giáp

Charophyta - Tảo vòng 10 Xanthophyta - Tảo vàng

9 Charophyta - Tảo vàng 10 Xanthophyta - Tảo vàng

Hình 3.3 Hình thái loại tảo (theo Robert Edward Lee, 1999) Tất tảo có diệp lục chất sinh sắc tố có khác Đa phần tảo sống nước dạng phù du (plankton) đáy (benthos), phần sống đất, đá

Trong đất Việt Nam ta gặp ngành tảo sau:

- Tảo lam- Cyanophyta, cộng sinh với bèo dâu - Tảo lục- Chlorophyta, sống nước lợ - Tảo vàng- Xanthophyta, sốngở nước lợ

- Tảo cát (silic)- Bacillariophyta, sống nước lợ - Tảo nâu- Phacophyta, sống nước mặn

- Tảo mắt- Eulenophyta, sống nước mặn - Tảo ánh vàng - Chrysophyta, sống nước mặn lợ - Tảo giáp- Pyrophyta, sống nước mặn

- Tảo vòng- Charophyta, sống nước mặn

Tảo không người tiên phong (pioneer) việc phá hủy đá khống vật mà cịn nhờ khả thích nghi cao vào điều kiện khắc nghiệt sinh khối lớn cung cấp cho đất sa mạc lượng đáng kể chất hữu Ngoài đất xói mịn gió tảo cịn có khả gắn kết hạt đất nên hạn chế xói mịn (H Uggla, 1976) 3.1.6 Địa y (Lechnes)

độc lập Địa y người tiên phong trình hình thành đất, chúng giải phóng số axit (ví dụ axit licheic) nồng độ đủ lớn để phá hủy khoáng vật hình thành đất lấy thành phần dinh dưỡng như: S, P, Cu, F vi lượng khác để ni thể

Địa y có khoảng 20.00 lồi, thuộc 400 chi Ở Việt Nam phát có mặt hầu hết đại diện chi thuộc lớp chính: địa y túi (Ascolichenes) địa y đảm (Basidiolichenes)

Địa y túi (Ascolichenes) nấm thuộc lớp nấm túi cộng sinh với tảo lam tảo lục, chúng đất, đá gốc cây…Ở Tam Đảo, Sa Pa, Đà Lạt có loại Lobaria pulmonaria dùng chữa bệnh đường hơ hấp Ở Ba Vì có lồi Usnea sp dùng trị ho lợi tiểu

Địa y đảm (Basidiolichenes) nấm da (Thelephoraceae) thuộc lớp nấm đảm cộng sinh với tảo lam Địa y đảm có hầu hết loại đất vùng nhiệt đới ẩm

3.1.7 Vai trò vi khuẩn vi sinh vật khác trình hình thành đất

a Phân giải chất hữu không chứa đạm

Trong môi trường trung tính chua đầy đủ ơxy, cenlulo bị phân giải chủ yếu vi khuẩn: Cytophaga, Cellvibrio, Pseudomonas số xạ khuẩn

Trong môi trường chua, nghèo dinh dưỡng chua háo khí, số vi sinh vật phân hủy cenlulo nấm giữ vai trị quan trọng Trong mơi trường dư ẩm cenlulo lại vi khuẩn yếm khí Clostridium Omejanski, Plectridium phân hủy

Sản phẩm trình phân giải vi sinh cenlulo loạt chất trung gian tạo celobioza, glucoza, axit uronic, axit

béo…Những hợp chất bị khống hóa Đồng thời xảy trình tổng hợp phần tạo nên mùn

Lignin (mô tế bào gỗ) bền vững trình phân giải vi sinh Trong điều kiện đủ ôxy, đất chua nấm Basidiomycetes phân hủy lignin chủ yếu Một số nhà khoa học không loại trừ khả phân giải lignin vi khuẩn giống Pseudomonas

Trong sản phẩm phân giải lignin có hợp chất mùn màu tối, chua, nghèo đạm, dễ hòa tan Ở điều kiện thiếu ơxy hợp chất bị phân hủy tích lũy nhiều (ví dụ, than bùn)

Bảng 3.3 Số lượng vi sinh vật loại đất

mln CFU.g-1 đất khơ

Loại đất Tình trạng đất Tầng đất (cm) Tổn g số VSV Vi khuẩn amơn hố Vi khuẩn sinh bào tử Xạ

khuẩn Nấm

A Tự nhiên Trồng trọt 0-10 10- 20 0- 10 10- 20 21,5 06 18,1 29 24,7 36 8,70 19,506 17,577 22,613 2,938 11,281 1,251 7,650 2,938 1,605 0,476 1,475 0,225 0,383 0,166 0,648 0,101

B Tự

nhiên Trồng trọt 0- 10 10- 20 0-10 10- 20 20,6 82 7,32 21,9 52 13,7 60 16,148 6,173 20,012 12,807 1,927 2,963 8,245 4,564 3,948 0,864 1,677 0,855 0,585 0,395 0,263 0,208

C Tự

nhiên Trồng trọt 0- 10 10- 20 0-10 10- 20 13,2 67 8,33 18,5 93 12,1 75 10,230 6,904 15,798 10,750 3,910 2,132 6,805 3,125 1,954 0,588 2,539 1,125 1,092 0,847 0,255 0,300

D Tự

nhiên 0- 10 10- 20 0-10 14,7 91 8,81 13,143 8,009 12,920 4,599 2,543 7,450 1,424 0,649 2,000 0,350 0,152 0,226

Trồng trọt

10- 20

15,1 46 6,19

0

4,832 1,890 1,158 0,200

E Tự

nhiên Trồng trọt 0- 10 10- 20 0-10 10- 20 9,30 4,91 10,0 19 5,85 8,351 4,371 8,466 5,302 3,497 2,342 2,332 1,703 0,722 0,319 1,257 0,320 0,227 0,224 0,296 0,243

Nguồn: Nguyễn Kim Vũ

Ghi chú: A đất feralit/ phiến sét, rừng tái sinh trồng sắn

B đất feralit/ phiến mica bỏ hoá 10 năm trồng chè

C đất feralit/ phiến sét bụi trồng ngô D đất feralit/ phù sa cổ bụi trồng sắn E đất feralit/ sa thạch chổi sể trồng sắn b Chuyển hóa phospho

Kết giải phóng axit, vi sinh vật tác nhân chuyển hóa chất vơ khó tan có phospho Các axit như: axit cacbonic, axit hữu có đất từ trình phân giải xác hữu Theo

Bassalik, Clostridium pasteurianum tạo axit bơ có khả giải phóng phospho từ apatit Bacillus extorquens tạo axit cacbonic (yếu axit béo) Các axit mùn, axit nitric axit sulfuric tham gia vào giải phóng phospho từ hợp chất khơng tan

c Chuyển hóa kali

phóng kali từ khống sét alumin silicat Tương tự, theo cung cấp không P K mà Ca, Mg…

d Chuyển hóa lưu huỳnh

Ơxy hóa lưu huỳnh chủ yếu vi khuẩn lưu huỳnh, nhờ chúng có lượng để đồng hóa CO2.Beggiatoa mirabilis

các vi khuẩn ơxy hóa sulfua hydro thành axit sulfuric làm cho đất trở nên chua Thiobacillus xem giống có vai trị quan trọng để biến H2S thành H2SO4 đất phèn Việt Nam

2H2S+O2 VSV H2O + S2 + 126 Kcal

S2 + O2 VSV H2SO4 + 294 Kcal

Một số nấm có khả ơxy hóa lưu huỳnh

Trong đất trung tính hay kiềm yếu xảy q trình ơxy hóa lưu huỳnh số vi khuẩn địi hỏi mơi trường tối thích pH 2,0- 4,0 Q trình ơxy hóa lưu huỳnh tạo H2SO4 pháhủy tiếp số

khoáng sét đưa lại lợi ích cho số loại Thibacillus thiooxidans đối thủ xạ khuẩn gây bệnh bỏng khoai tây đất kiềm Rendzin

Ngoài việc ơxy hóa lưu huỳnh số vi khuẩn có khả khử H2SO4 dạng H2S độc hại cho trồng

H2SO4 VSV H2S + 2O2

Ta gặp tượng đất chua, ngập nước giàu hữu Vòng chuyển hóa lưu huỳnh thể hình 3.4

Lưu huỳnh liên kết hữu

Sulfua hydro Axit sulfuric Lưu huỳnh tự Phân giải vi sinh vật

Oxy hoá trình hố học vi sinh học

T h ự c v ật vi si nh v ật đ n g ho O xy ho c ác q t rì nh hố h ọ c v i si nh h ọ c

Hình 3.4 Chu trình chuyển hố lưu huỳnh tự nhiên (Theo Dudy Zodrow)

e Ôxy hoá sắt

Các vi khuẩn sắt ơxy hố hợp chất hữu chứa sắt hố trị thành hoá trị để lấy lượng tượng phổ biến tự nhiên Trong đất ta gặp Leptothrix, Crenothrix, Galionella vi khuẩn có khả (Hình 3.5)

Hiện tượng ơxy hố mangan xảy tương tự Trong mơi trường ngập nước q trình khử xảy (glây hố) sắt mangan (cả phospho) Mangan hoá trị (Mn4+) bị khử thành mangan (Mn2+) trồng dễ dàng sử dụng

Hình 3.5 Vi khuẩn oxy hoá sắt (Theo Dudy Zodrowa)

Tế bào vi khuẩn

f Quá trình chuyển hố nitơ

Q trình chuyển hoá nitơ đất xảy phức tạp tác động nhiều loài vi sinh vật nhiều yếu tố tự nhiên Hình 3.6 biểu diễn chu trình chuyển hố nitơ tự nhiên Sau ta tìm hiểu q trình chu trình

Hình 3.6 Chu trình chuyển hố nitơ tự nhiên

 Cố định nitơ từ khơng khí

Nhóm vi khuẩn có khả cố định nitơ từ khơng khí vi khuẩn cộng sinh khơng cộng sinh

Vi khuẩn cộng sinh cịn gọi vi khuẩn nốt sần sống cộng sinh với đậu tạo nốt sần rễ (Hình 3.7).Các vi khuẩn lấy cacbua hydro từ cung cấp nitơ cho

N2

khí Cây trồng Động vật

Xác hữu

NO3

P

h

ản

ni

tr

at

hoá

Cố định N2 tự

NH3

Khử nitrat huy động

Nitrat hố

Am

ơn

hố

khoá

ng

hoá

Cố định N2 cộng sinh

Hình 3.7 Vi khuẩn nốt sần (theo Ziemiecka)

a Trên cỏ ba b Trên đậu Hà Lan c Trên cỏ lucena d Trên đậu lupin

Loài Rhizobium đóng vai trị quan trọng q trình Một số giống vi khuẩn nốt sần thường gặp rễ đậu là: Rhizobium leguminosorum - gặp đậu Hà Lan R triofolii - gặp cỏ ba

R lupin - gặp đậu lupin R phasoli - gặp đậu cô ve

R meliloti - gặp cỏ lucena R japonicum - gặp đậu tương R archium - gặp lạc

R cajanus - gặp đậu triều R vigna - gặp đậu đũa R sesbania - Gặp điền

Vi khuẩn nốt sần phát triển tốt đất thống khí Khi đất q thiếu ơxy ngừng hoạt động Theo Lityński điện ơxy hố khử có vai trị định: áp suất ôxy thấp nốt sần tương

đương với điện ơxy hố khử cao đất Vi khuẩn nốt sần phát triển mạnh đất ẩm vừa phải, đất khô rễ phát triển mức nhiễm khuẩn thấp Để khắc phục điều người ta tiến hành xử lý nhiễm khuẩn hạt giống trước gieo trồng chế phẩm vi sinh gọi nitragina

Vi khuẩn nốt sần địi hỏi đất có phản ứng trung tính hay chua, có Rhizobium lupini đậu lupin phát triển đất chua

Phát triển Rhizobium phụ thuộc vào hàm lượng nitơ vô đất Quá nhiều nitơ dạng kìm hãm Rhizobium phát triển lúc phần nitơ sử dụng vào giai đoạn đầu phát triển

Canxi, phospho kali ảnh hưởng tới phát triển vi khuẩn nốt sần Ví dụ, Ca làm dễ dàng cho việc xâm nhập vi khuẩn Các vi lượng tác động đáng kể tới vi khuẩn này, bo molipden Vi khuẩn nốt sần có ý nghĩa đất nghèo mùn đất cát ven biển, đất xám bạc màu phù sa cổ…Theo Nguyễn Kim Vũ bình quân vi khuẩn cố định từ 34 đến 290 kg N2

tuỳ theo loại đậu loại đất

Tuy nhiên, hoạt động vi khuẩn nốt sần suy giảm hay kìm hãm tượng gọi "mỏi mệt" đất Đó tượng virus ký sinh nhiều (trong đất độc canh họ đậu) công phá huỷ vi khuẩn nốt sần

 Cố định nitơ ruộng lúa

Diện tích trồng lúa giới lớn (khoảng 150 triệu ha) lượng phân bón thường xuyên thiếu hụt nước phát triển phải trồng chay, cho suất định Đó nhờ phần đạm tượng cộng sinh tạo ruộng lúa Thực chất tảo lam (Blue-green algae) vi khuẩn dị dưỡng sống tự cố định nitơ Chúng làm tăng 10 % suất lúa Nhật Bản 20 % Philippine (Watanabe, 1981) Nếu ruộng lúa có bèo dâu (Azolla) vi khuẩn lam Anabaena azolla cộng sinh với bèo dâu làm tăng nguồn đạm cho đất kết suất lúa tăng tới 20 % (Nguyễn Hữu Thước, 1984)

 Vi khuẩn không cộng sinh

Vi khuẩn không cộng sinh thường gặp háo khí có Azotobacter chroococcum, yếm khí có Clotridium pasteurianum Azotobacter có đất trồng trọt kết cấu tốt, chế độ nước - khơng khí điều hồ Nó mẫn cảm với mơi trường chua, phát triển tốt đất đầy đủ Ca P với pH 6,9- 8,0 Clotridium pasteurianum địi hỏi thích ứng tốt đất chua (pH 4,7), thiếu ôxy (đất nặng, ẩm) phát triển

 Phân giải protein ure - Amơn hố

Tham gia vào trình phân giải protein biến đổi nitơ vi khuẩn, xạ khuẩn điều kiện háo khí yếm khí số nấm điều kiện yếm khí Tuy nhiên vi khuẩn nhân tố q trình amơn hố

Vi khuẩn háo khí có Bacillus mycoide, B megatherium, B subtilis; vi khuẩn yếm khí có Bacillus putrificus, Clostridium

sporogenes Tất nhiên q trình amơn hoá phần nitơ tái tổng hợp thành mùn

Nấm tham gia vào trình tạo amơniắc thường gặp Aspergillus niger lồi Mucor, Cladosporium, Botrytis Chúng hoạt động chủ yếu đất chua giàu mùn

Sản phẩm cuối q trình phân giải protein (khơng kể amơniắc) là: CO2, H2O,

H2 S, H3PO4 tự

Trong q trình chuyển hố ure thành amơniắc nhờ enzim ureaza vi khuẩn Urobacillus, Uroccus, Planosarcina, Ureae số xạ khuẩn nấm

NH2

CO + H2O VSV (NH)2CO3 VSV NH3

+ CO2 + H2O

NH2

Amơniắc hình thành phần lấy, phần đất hấp phụ

 Nitrat hoá

Nitrat hoá q trình chuyển hố amơniắc thành axit nitric (HNO3) Năm 1890 Vinogradski phân lập vi khuẩn gọi tác

nhân gây nitrat hố Q trình xảy theo bước

Bước thứ nhất, amơniắc bị ơxy hố với tham gia vi khuẩn Nitrosomonas theo phản ứng:

NH3 + O2 VSV HNO2 + H2O + 148 Kcal

Bước 2, axit nitơrơ (HNO2) bị ơxy hố tiếp với tham gia vi

khuẩn Nitrobacter thành axit nitric (HNO3)

HNO2 + O2 VSV HNO3 + 48 Kcal

Trong đất thống khí, giàu P, Ca, Mn Fe, mơi trường trung tính chua nitrat hố xảy mạnh Nhiệt độ ảnh hưởng tới trình Trời rét làm kìm hãm trình nitrat hoá đất Ở đất chua trình nitrat hố bị giảm dẫn đến tích luỹ q nhiều amơniắc Lúc vi khuẩn hoạt động q trình ơxy hố nitơrơ thành nitrat xảy yếu

Nhờ có q trình mà trồng tăng cường lượng dinh dưỡng dạng nitrat dễ tiêu

 Phản nitrat

Phản nitrat trình khử muối nitrat qua nitrit cuối nitơ phân tử (N2) thoát khỏi đất

Quá trình phản nitrat xảy đất nặng khó nước thiếu ơxy, phản ứng kiềm, trung tính hay chua Q trình có tham gia số vi khuẩn Bacillus denitrificans Quá trình làm đạm phân chuồng

Phản nitrat xảy theo mức

Mức một, phần axit nitric bị khử thành amôniắc HNO3 + H2O VSV NH3 + 2O2

Mức hai, toàn axit nitric bị khử thành N2

HNO3 VSV HNO2 VSV 2HNO VSV

N2

Người ta cho trình phản nitrat mức hai ngồi vi khuẩn có xạ khuẩn tham gia, cịn mức ngồi vi khuẩn xạ khuẩn cịn có nấm tham gia

3.2 Thực vật

Các giáo trình học sinh vật học (phần thực vật) nói kỹ phân loại, anatomy, điều kiện sinh thái, sinh sản Trong phần giới thiệu tóm tắt đặc điểm thực vật ý nghĩa chúng trình hình thành đất tạo độ phì nhiêu cho đất 3.2.1 Đặc điểm chung

Thực vật thảm xanh phủ bề mặt trái đất chúng đóng vai trị quan trọng q trình chuyển hoá vật chất hành tinh Chúng cung cấp cho người động vật ôxy đồng thời sử dụng lượng ánh sáng mặt trời để tổng hợp chất hữu từ nước, CO2 muối

khoáng

Nói tới thực vật khơng thể khơng kể tới vai trò rừng Thực vậy, người chưa gây bùng nổ dân số, trái đất Việt Nam nói riêng thực vật phủ phần lớn diện tích đất tự nhiên Lúc rừng kinh tế, rừng mái nhà che chở cho Rất đáng tiếc diện tích rừng ngày bị thu hẹp không ảnh hưởng trực tiếp tới đời sống người, tới đất đai mà thảm thực vật, đặc biệt thành phần chủng loại

Thực vật, trừ nấm tảo lam có đặc điểm sau:

- Là thể tự dưỡng có khả tổng hợp chất hữu từ chất vô thông qua trình quang hợp Một số thực vật sống ký sinh thực vật khác khả tự dưỡng trở thành dị dưỡng gọi dị dưỡng thứ cấp

- Lớp màng tế bào thực vật (còn gọi thành tế bào) thường cấu tạo cenlulo, kitin, có độ dày lớn màng tế bào sinh vật khác

- Thực vật sinh sản hữu tính, vơ tính vơ tính - hữu tính - Phân bố rộng khắp nơi bề mặt trái đất, lan truyền

nhiều hình thức như: gió, nước, sinh vật khác kể người

3.2.2 Ý nghĩa thực vật đất hình thành đất Thực vật có ý nghĩa vơ quan trọng đất hình thành đất Các thực vật bậc thấp tảo, địa y thực vật có khả quang tự dưỡng Chúng vi khuẩn tự dưỡng tạo nên chất hữu đá mẹ từ chất vơ Q trình quang hợp thực vật bậc thấp biếnCO2

và H2O thành hợp chất hữu Khi chết chúng để lại

cho đất chất hữu Từ đó, tác động vi sinh vật, mùn hình thành Các tảo tảo khuê, tảo khúc có khả phá huỷ khống vật để lấy dinh dưỡng

Địa y nhóm thực vật bậc thấp có khả phá huỷ đá mạnh chúng tiết axit Cùng với vi sinh vật nấm đá bị phong hố hồn tồn

Kết phát triển thực vật bậc thấp làm tích luỹ nguyên tố N, P, K, S…và chất hữu Đó chất dinh dưỡng cho thực vật bậc cao phát triển Thực vật bậc cao phát triển tiếp tục phá huỷ đá khống vật (ở mức độ với lớn lên rễ góp phần vào q trình phong hố đá theo dạng phong hố vật lý) đồng thời tổng hợp chất hữu

Trải qua trình lâu dài tác động yếu tố lý, hoá sinh học, lớp đất mặt hình thành phát triển tạo điều kiện cho giới thực vật lan rộng bao phủ bề mặt trái đất Thực vật phong phú số lượng thành phần cung cấp nhiều chất hữu cho đất sau chúng chết đi, đất xem phì nhiêu Rễ thực vật có tác dụng giữ nước, hạn chế xói mịn rửa trơi dinh dưỡng 3.3 Động vật đất (Fauna)

3.3.1 Khái niệm động vật đất

Nói cách chung nhất, tất động vật có hoạt động sống phụ thuộc có liên quan hay nhiều tới mơi trường đất gọi động vật đất Như giới động vật đất vô phong

phú đa dạng Chúng gồm đại diện hầu hết ngành động vật không xương sống từ đơn bào đến đa bào đại diện động vật có xương sống

Tuỳ thuộc vào thời gian mức độ gắn bó vào mơi trường đất tuỳ theo vai trị chúng q trình sinh học mơi trường mà xếp động vật đất theo nhóm đặc trưng, khơng đặc trưng hay tạm thời Cấu trúc động vật đất chia theo nhiều dạng Ngồi chia theo nhóm cịn có dạng chia khác: theo phân loại tự nhiên, theo đặc điểm dinh dưỡng, theo đặc điểm hô

hấp…Hiện nay, việc phân chia động vật đất theo kích thước chúng chưa thống có ưu điểm dễ diễn tả thích nghi chúng mơi trường sống đất Các nhà khoa học chia động vật đất động vật bé (microfauna), động vật trung bình (mezofauna) động vật lớn (macrofauna)

3.3.2 Quan hệ động vật đất môi trường đất

 Đất môi trường đặc thù gồm thể rắn, lỏng khí, thể rắn chủ yếu Thể

rắn gồm hạt vô hạt hữu Đối với động vật đất môi trường sống đa hạt, với hệ thống khe hở chiếm 20- 30 % thể tích chung đất Trong hệ thống khe hở luôn chứa khơng khí nước Nước chứa chất vơ hữu hồ tan; khơng khí ln gần bão hồ nước chất khí đặc biệt khí cacbonic ơxy Như rõ ràng đất môi trường thể cho động vật đất

Để tồn tại, phát triển tiến hố động vật phải có biến đổi thích nghi với mơi trường đất Trước hết thích nghi thiếu hụt nước so với môi trường thuỷ vực, động vật đất cần có biện pháp chống lại nước vỏ cứng, dầy; thức ăn chứa nhiều nước đồng thời chất thải nước vón hịn, tạo khối… Để chống nhiệt thể chúng phải tích luỹ nhiều mỡ

 Hướng thích nghi cho di chuyển động vật đất cao Chính để di chuyển thụ động hang chúng biến đổi thể cho phù hợp với chui luồn Cũng để di chuyển chủ động chúng cần tự làm đường đào hang Cũng có lồi kết hợp phương thức di chuyển giun đất Động vật đất có hình thái di chuyển khác bầy đàn, riêng lẻ, xuống thẳng đứng hay mặt đất, vào ban đêm hay ban ngày…

3.3.3 Các nhóm động vật đất

Trong phần chúng tơi giới thiệu nhóm động vật đất có vai trị định hình thành đất độ phì nhiêu đất mà ta hay gặp

a Động vật nguyên sinh (Protozoa)

Động vật nguyên sinh nhóm sinh vật đơn bào, kích thước từ vài µm đến vài cm thuộc động vật bé (microfauna) Có động vật nguyên sinh tự dưỡng, dị dưỡng (lấy thức ăn hoà tan) trùng roi, có lồi giống động vật - tiêu hoá xác vi sinh vật, tảo (tiêm mao) Kiểu sống chúng đa dạng, nước (trùng bánh xe - Habrotrochapusilla mimetica) hô hấp ôxy tự tuyến trùng (Nemada) Trong đất có nhiều động vật nguyên sinh, ta dễ dàng gặp như: amip (Amoeba polydia), trùng chân giả vỏ cứng (Cyclopyxis kahli), tiêm trùng mao (Monas vivipara), trùng bào tử (Mnolia tetraodon), trùng đế dày (Clopidium colpada)…(Hình 3.8)

Trong đất canh tác đất đồng cỏ vùng ôn đới tiêm mao amip (Amoeba) không nhiều (khoảng g/ m2 đất, ngược lại đất vùng khí hậu lạnh có nhiều (đến 20 g/ m2 đất) Động vật nguyên sinh khơng đóng vai trị lớn q trình phân huỷ chất hữu thông qua ăn trung chuyển vật chất trình hình thành đất hấp thu nitơ nhào trộn hợp chất chứa đạm Động vật nguyên sinh ăn

vi khuẩn, xạ khuẩn, nấm, tảo xác vụn hữu Nhờ cộng sinh với vi khuẩn nên chúng tiêu hoá cenlulo Chúng tham gia trực tiếp vào q trình giải phóng nitơ qua phân huỷ thân giả nấm Sản phẩm cuối trình trao đổi nitơ amơniắc Hoạt động tiêu hố động vật ngun sinh đồng thời kích thích q trình giải phóng phosphat

Hình 3.8 Ngun sinh động vật (Phan Trọng Cung, 1979) - Trùng amip (Amoeba polypodia) - Trùng bào tử (Mnobia tetraodon)

2 - Trùng chân giả có vỏ cứng (Cyclopyxis kahli) - Trùng đế giày (Colpidium colpada)

b Giun tuyến trùng (nematoda)

Tuyến trùng thuộc động vật bé Sự phát triển chúng đất phụ thuộc vào lượng xác hữu thực vật với rễ chúng Tuyến trùng thường tập trung vùng có nhiều xác hữu thối rữa số lượng chúng phụ thuộc vào cường độ giải phóng axit cacbonic Tuyến trùng có lồi ăn vi thực vật hoại sinh, tảo xác hữu từ thực vật bậc cao Có lồi ký sinh, ăn thịt, ăn động vật nguyên sinh khác Khả ăn tiêu hố tuyến trùng nói riêng giun trịn nói chung lớn Ví dụ lồi Rhabditis ngày tiêu hoá lượng thức ăn lớn gấp 10 lần thể chúng (15 mg)

Hơn 1/3 lượng tuyến trùng ăn vi thực vật, tham gia trực tiếp phá huỷ mô tế bào thực vật (tiết dịch) mở đường cho động vật không xương sống xâm nhập vào thể xanh gây bệnh (Banuge, 1963)

c Bọ nhảy

Bọ nhảy thuộc lớp chân khớp, kích thước thuộc động vật bé Có ý nghĩa nhện trùng Về số lượng chúng khơng có nhiều đất so với động vật khác.Trên hình (3 9) số động vật bé đất

Vai trò bọ nhảy đất nghiền nhỏ xác sinh vật thơng qua ăn tích luỹ phần thải dạng cục hay hạt chứa nhiều chất dinh dưỡng tầng đất mùn (A1, A2) Đặc biệt, nghiên

cứu cho thấy vi sinh vật phân giải cenlulo có nhiều hệ thống tiêu hoá phần thải bọ nhảy

Chế độ nước- khơng khí ảnh hưởng lớn tới bọ nhảy, nhìn chung nhện thích ứng với môi trường thiếu nước tốt côn trùng Điều thấy rõ qua số liệu bảng 3.4

Hình 3.9 Động vật đất nhỏ

a- Bọ nhảy Rhagidia ; b 1,2- Bọ nhảy Haploderma; c- Bọ cạp Neobisium;

d, e- Rết Polychaeta; f, g- Thân đốt Collembola; h- Bò vừng Anisophia; i- Izopoda

Bảng 3.4 Quan hệ độ ẩm tỷ số số lượng côn trùng bọ nhảy đất

Độ ẩm đất (%) Tỷ số côn trùng: nhện 63

61 57 23 19 11

1: 1,5 1: 2,3 1: 2,4 1: 3,2 1: 5,3 1: 8,8

a

b

2

d c

e

f

g

Nguồn: Margowski Prusinkiewicz d Ve giáp ve bét

Ve giáp (Oribatei) với bọ nhảy thành phần động vật nhỏ tham gia vào trình phá huỷ xác thực vật, ăn nấm thành phần xanh Trong đất ve giáp có mật độ lớn hàng chục ngàn thể mét vuông đất Chúng di chuyển theo chiều thẳng đứng chiều nằm ngang Theo đặc điểm dinh dưỡng ve giáp chia nhóm: hoại sinh, ăn nấm, ăn thịt, ăn xác chết hay tạp dưỡng Chúng tiêu hoá lượng thức ăn 1/ 10 trọng lượng thể Do số lượng lớn nên phần mà chúng thải khơng

Ve bét gồm nhiều nhóm, ví dụ: Mosostigmata, Astigmata…Chúng động vật ăn thịt, ăn xác chết Trong số thức ăn ve bét có bọ nhảy, bọ ngun thuỷ, giun trịn, giun trắng…Vai trị quan trọng ve bét phân huỷ xác thực vật tạo chất dinh dưỡng tầng thảm mục rừng hệ sinh thái đồng ruộng

e Giun trắng (Enchytraeidae)

Giun trắng động vật trung gian động vật nhỏ động vật trung bình (giữa tuyến trùng giun đất), xếp động vật trung bình Chúng địi hỏi có mơi trường giống tuyến trùng hoạt động giống giun đất Chúng có vai trị nhào trộn chất hữu với phần khống đất tích luỹ lượng lớn cục đất thải với tỷ lệ hữu cao

Chúng nghiền mô tế bào tiếp tục biến đổi thành ruột Trong đất canh tác đạt 8- 14 ngàn cá thể m2 Ở đất trồng cỏ thâm

canh cao nhiều (hơn 20- 30 ngàn cá thể m2) Đặc biệt, giun trắng phát triển đất chua, nghèo dinh dưỡng đất sa mạc, đất potzon Cũng thấy chúng bám theo tảo thành đám vùng đất ngập thuỷ triều

f Giun đất

Giun đất động vật hoại sinh, thuộc động vật trung bình

(mezofauna) Theo vị trí cư trú, ta thấy có lồi chun sống lớp đất mặt, có lồi sống sâu đất có lồi sống lưng chừng lồi

Giun đất tham gia vào trình phân huỷ xác hữu cơ, chuyển hố thành mùn chất khoáng Trong ống tiêu hoá giun người ta thấy có

nhiều loại dịch men tiêu hố, nhờ mà xác hữu sau nghiền nhỏ tiếp tục phân huỷ

Giun yêu cầu đất có độ ẩm phù hợp, giàu thức ăn, phản ứng trung tính chua Khi đất có pH nhỏ 4,5 giun đất phát triển Sự phân bố giun đất loại đất khác (hình 3.10) Trong đất đồng cỏ vùng ôn đới khối lượng giun đất lên 1000- 4000 kg/ Ngược lại đất trồng trọt đạt 50- 500 kg/

Hình 3.10 Mật độ quần thể giun đất Lumbricus terrestris loại đất

(Theo Guilda)

Hình 3.11 Lát cắt hang giun (theo Tischlerim)

a Trứng b Ấu trùng

Rất có ý nghĩa việc giun đào hang lấy đất ăn thải "phân giun" (hình 11) Các hạt đất qua bụng giun đoàn lạp lớn

(macroaggregates) giàu đầy đủ thành phần dinh dưỡng (N, P, K, đất thịt nặng đất thịt t/bình đất thịt nhẹ

phù sa cát rời

a

Ca, Mg…) đến mức ta xem viên phân Các nhà khoa học tính đất có 150 cá thể m2 hàng năm có tới 120 viên phân giun 20 đùn lên khỏi mặt đất (theo Nguyễn Kim Vũ) Giun đất tạo hệ thống "hang"

chiếm tới 2/ thể tích khe hở chung đất (Uggla, 1976), có lợi cho chế độ khơng khí - nước - nhiệt đất nặng Do có nhiều tác dụng nên giun đất ví "anh thợ cày cần mẫn"

g Cuốn chiếu (Diplopoda)

Cuốn chiếu động vật hoại sinh, kích thước trung bình

(mezofauna), có nhiều chân (chân kép) Chân kép giữ vai trò di chuyển đồng thời tham gia vào trình nghiền thức ăn ban đầu tạo thuận lợi cho q trình tiêu hố phân huỷ hình thức cộng sinh với vi khuẩn khác Nhiều chất khống q trình phân huỷ cuối tích luỹ thể vỏ bao quanh thể Thức ăn chiếu chủ yếu mùn thực vật Cuốn chiếu phát triển vùng nhiệt đới nhiệt đới ẩm lớp thảm mục Chúng phát triển mạnh nơi khơ nóng vùng đất xám bán khô hạn Việt Nam hay vùng sa mạc

h Mọt ẩm (Oniscoidea) ấu trùng bọ cánh cứng (Diptera)

Mọt ẩm thuộc động vật trung bình, phần lớn hoại sinh, có vai trị quan trọng q trình phân huỷ bước đầu tầng thảm mục (gồm thân, cành, rụng) rừng rộng

Mọt có đặc điểm dinh dưỡng sinh thái gần giống chiếu (Hình 3.7) khả tiêu hố lớn nhiều, đạt hiệu suất cao (30- 70 %) Phương thức phân huỷ xác thực vật mọt giống giun đất, nhiên chúng tập trung lớp đất mặt, mà khơng kéo sâu xuống Nhiều nhóm sâu bọ hai cánh cứng khơng gắn bó suốt vịng đời đất giai đoạn ấu trùng (Hình 3.12) lại sống đất có vai trị định mơi trường Đó họ ruồi, họ muỗi

(Tipulidae, Bibionidae, Lycoriidae…) Chúng hoạt động mạnh lớp đất mùn, ảnh hưởng tới thành phần hoá học hợp chất hữu

Hình 3.12 Ấu trùng sâu bọ cánh cứng k Kiến mối

Kiến mối động vật đất trung bình nhỏ

Vai trò kiến mối đất "gặm" xác thực vật nhào nặn với phần khống đất tích luỹ chất hữu Trong ống tiêu hoá chúng tiết chất men tiêu hố phân huỷ cenlulo đồng thời lại có vi khuẩn cộng sinh hiệu suất tiêu hố cao (60- 80 %) Ngồi q trình sống hệ thống đường mà chúng tạo điều kiện vật lý có lợi cho trồng sinh vật khác phát triển

l Động vật lớn (macrofauna)

Trong số động vật lớn có ý nghĩa động vật máu lạnh chuột chù, chuột chũi…thậm chí thỏ rừng Vai trị chúng đất làm rời khối đất, di chuyển vật liệu đất xuống sâu, đồng thời làm tơi đất Đường động vật đất gọi hang chứa nhiều chất hữu chúng nhào lẫn xuống Những hạt đất chúng đào lên vừa có tính dính cao bình thường vừa hạt kết tốt Chất thải động vật giàu cân đối chất dinh dưỡng dễ tiêu góp phần làm tăng độ phì nhiêu đất

Câu hỏi ôn tập

2 Đặc điểm chung vi sinh vật đất?

3 Vai trị nhóm vi sinh vật đất hình thành tạo độ phì nhiêu cho đất? Chú ý trình chuyển hoá chất hữu đất

4 Vai trị thực vật hình thành tạo độ phì nhiêu cho đất?

5 Vai trị nhóm động vật đất hình thành tạo độ phì nhiêu cho đất? Chú ý phương thức phân huỷ chất hữu chúng

Chương IV

CHẤT HỮU CƠ CỦA ÐẤT

1 Khái niệm chung chất hữu đất

Dấu hiệu làm đất khác đá mẹ đất có chất hữu Số lượng tính chất chúng tác động mạnh mẽ đến trình hình thành đất, định nhiều tính chất: lý, hố, sinh độ phì nhiêu đất

Toàn hợp chất hữu có đất gọi chất hữu đất Có thể chia chất hữu đất làm phần: tàn tích hữu chưa bị phân giải (rễ, thân, cây, xác động vật) giữ nguyên hình thể chất hữu phân giải Phần hữu sau chia thành nhóm: nhóm hợp chất hữu ngồi mùn nhóm hợp chất mùn

Nhóm hữu ngồi mùn gồm hợp chất có cấu tạo đơn giản như: protit, gluxit, lipit, lignin, tanin, sáp, nhựa, este, rượu, axit hữu cơ, anđehit Nhóm chiếm 10% - 15% chất hữu phân giải có vai trị quan trọng với đất trồng

Nhóm hợp chất mùn bao gồm hợp chất hữu cao phân tử, có cấu tạo phức tạp (sẽ trình bày phần mùn), nhóm chiếm 85% - 90% chất hữu phân giải

Ðất khác có hàm lượng chất hữu khác Ở đất đen (chernozem), đất mùn núi cao hàm lượng chất hữu đến 10% nữa, song đất bạc màu, đất cát lượng hữu lại 1% thấp Số lượng, đặc điểm hình thái, tính chất chất hữu đất rừng đất trồng trọt khác

Chất hữu phần quý đất, khơng kho dinh dưỡng cho trồng mà cịn điều tiết nhiều tính chất đất theo hướng tốt, ảnh hưởng lớn đến việc làm đất sức sản xuất đất

Vai trò chất hữu lớn đến mức vấn đề chất hữu đất luôn chiếm vị trí trung tâm thổ nhưỡng học dành quan tâm nhiều nhà nghiên cứu nước

2 Nguồn gốc chất hữu đất

Trong đất tự nhiên nguồn hữu cung cấp cho đất tàn tích sinh vật bao gồm xác thực vật, động vật vi sinh vật Ðối với đất trồng trọt ngồi tàn tích sinh vật cịn có nguồn hữu bổ sung thường xuyên phân hữu

2.1 Tàn tích sinh vật

+ Sinh vật sống đất, lấy chất dinh dưỡng từ đất để sinh trưởng, phát triển, chết để lại tàn tích hữu (xác hữu cơ) Trong tàn tích sinh vật, chủ yếu (tới 4/5) tàn tích thực vật màu xanh Trong q trình sống chúng quang hợp tạo chất hữu chết chúng để lại cho đất: thân, rễ, cành, lá, hạt

+ Thực vật màu xanh có nhiều loại, số lượng chất lượng chất hữu chúng đưa vào đất khác Cây gỗ sống lâu năm cung cấp chủ yếu cành, khô rụng tạo thành mặt đất tầng thảm mục đất rừng, sau bị phân giải vi sinh vật đất Cây thân cỏ cho lượng chất hữu nhiều tốt hơn, lượng hữu mà chúng để lại đất chủ yếu lại rễ Ở vùng đồng cỏ lượng rễ để lại đất tầng mặt (0- m) hàng năm - 28 tấn/ha Ðối với thân cỏ hàng năm, lượng rễ để lại đất hơn, khoảng - tấn/ha; lượng thân, khoảng 0,5 - 13 tấn/ha, phần lớn thân chúng bị người súc vật sử dụng, lượng tàn tích hữu để lại đất để hình thành mùn khơng nhiều

+ Ngồi thực vật màu xanh cịn có xác động vật vi sinh vật, lượng chúng không nhiều, thường không vượt 100 - 200 kg/ha/năm đa số loại đất, song chất lượng lại tốt dinh dưỡng trồng

+ Thành phần hố học tàn tích hữu khác tuỳ thuộc vào nguồn gốc chúng Nhìn chung tàn tích hữu chứa đến 75 - 90% nước Trong thành phần chất khơ, ngồi chất gluxit, protit, lipit, lignin, tanin, nhựa, sáp, tàn tích hữu chứa lượng định nguyên tố vô (bảng 4.1) Phần lớn hợp chất hữu hợp chất cao phân tử, ví dụ phân tử lượng protit: 105 - 106, polisacarit: 106 Tỷ lệ nhóm hợp chất tàn tích hữu khác khác

Bảng 4.1 Thành phần hố học sinh vật, % chất khơ (A.E Vozbutskaia)

Sinh vật Tro Protit

Gluxit Lignin Lipit hợp chất tanin Cenluloa Hemicenluloa

và gluxit khác

Vi khuẩn 2-10

40-70

- có - 1-40

Rong

20-30

10-15

5-10 50-60 - 1-3

Rêu 2-6 3-5 5-10 60-80 8-10 1-3

Dương xỉ 6-7 4-5 20-30 20-30 20-30 2-10

Cây kim: Thân Lá 0,1-1 2-5 0,5-1 3-8 45-50 15-20 15-25 15-20 25-30 20-30 2-12 15-20 Cây rộng:

Thân Lá 0,1-1 3-8 0,5-1 4-10 40-50 15-25 20-30 10-20 20-25 20-30 5-15 5-15 Cỏ lâu năm:

Họ hoà thảo Họ đậu 5-10 5-10 5-12 10-20 25-40 25-30 25-35 15-25 15-20 15-20 2-10 2-10

Ngoài hợp chất hữu tàn tích sinh vật có chứa lượng ngun tố tro Lượng chứa tỷ lệ chúng phụ thuộc vào loại sinh vật điều kiện sống chúng Trong thành phần tro có K, Ca, Mg, Si, P, S, Fe Chúng chứa nhiều thân cỏ

+ Sau chết, xác sinh vật vào đất bị phân giải chuyển hoá thành hợp chất mùn

2.2 Phân hữu

lượng mùn đất Hiện có nhiều loại phân hữu cơ: phân chuồng, phân bắc, phân rác, phân xanh, bùn ao Số lượng chất lượng chúng tuỳ theo trình độ kỹ thuât canh tác, thâm canh trồng nơi

3 Quá trình biến hoá xác hữu đất

Sự biến hoá xác hữu đất trình sinh hố học phức tạp, xảy với tham gia trực tiếp vi sinh vật, động vật, oxy khơng khí nước

Xác thực vật tồn mặt đất tầng đất, trình phân giải chúng cấu tạo, hình dạng ban đầu biến thành

những hợp chất hoạt tính hơn, dễ hồ tan Một phần hợp chất khống hố hồn tồn, sản phẩm q trình nước, số khí hợp chất khống đơn giản, số có nhiều chất dinh dưỡng cho thực vật hệ tiếp sau Một phần vi sinh vật dùng để tổng hợp protit, lipit, gluxit số hợp chất mới, xây dựng thể chúng chúng chết lại phân huỷ Phần thứ ba biến thành hợp chất hữu cao phân tử có cấu tạo phức tạp - hợp chất mùn Những hợp chất mùn lại bị khống hố

Như xác hữu đất chịu tác động trình song song tồn tại, tuỳ theo điều kiện đất, khí hậu, thành phần xác sinh vật mà hai trình chiếm ưu Hai q trình là: q trình khống hố xác hữu q trình mùn hố xác hữu

Sự biến hoá xác hữu đất khái quát sơ đồ sau:

Mùn hoá

Xác hữu

Hợp chất mùn Muối khoáng,

khí

Q trình mùn hố Q trình khống hoá

Khoáng hoá từ từ

Hình 4.1 Sơ đồ q trình biến hố xác hữu đất

3.1 Q trình khống hoá xác hữu

* Khái niệm khoáng hố chất hữu gì?

Khống hố trình phân huỷ hợp chất hữu tạo thành hợp chất khoáng đơn giản, sản phẩm cuối hợp chất tan khí

* Ðặc điểm q trình khống hố xác hữu

Theo L.N Alexandrova q trình khống hố xác hữu đất xảy theo giai đoạn:

+ Các hợp chất hoá học phức tạp thành phần xác hữu cơ: protit, gluxit, lipit, lignin, tanin, nhựa tác động men vi sinh vật đất tiết bị thuỷ phân để hình thành sản phẩm có cấu tạo đơn giản hơn: đường hexoza, pentoza, saccaroza, cenluloa, axit amin mạch vòng mạch thẳng, amin, gốc purin pirimidin, axit uronic, axit béo, glixerin, polyphenol

+ Do tác dụng phản ứng oxi hoá khử, khử amin, khử cacboxyl sản phẩm giai đoạn tiếp tục bị biến đổi thành axit hữu mạch vịng mạch thẳng, axit vơ cơ, axit béo, axit hữu dạng bay hơi, axit không no, andehit, rượu, sản phẩm oxi hoá khử dạng phenol, quinol

+ Giai đoạn khống hố hồn tồn

- Trong điều kiện hảo khí sản phẩm trung gian bị biến đổi hoàn toàn thành sản phẩm: R3PO4, R2SO4, RNO2, RNO3, NH3, H2O,

CO2 (R Ca 2+

, Mg2+, K+, Na+, NH4 +

)

- Trong điều kiện yếm khí sản phẩm cuối tạo thành từ sản phẩm trung gian bao gồm: NH3, H2O, CO2, CH4, H2, N2, H2S, PH3

* Các yếu tố ảnh hưởng đến trình khoáng hoá

+ Thành phần xác hữu cơ: trình khống hố hợp chất hữu khác khơng giống Khống hố mạnh loại

nhau, có thành phần hố học khác tốc độ q trình khống hố giống

+ Ðặc điểm đất khí hậu: tốc độ khống hố phụ thuộc vào độ pH, thành phần giới đất, độ ẩm, nhiệt độ Khống hố cần điều kiện thống khí, nước, độ ẩm cao gây yếm khí, vi sinh vật khó hoạt động Kết cho thấy điều kiện ẩm độ 70%, đủ ánh sáng, pH 6,5 - 7,5, nhiệt độ 25˚ - 30˚C thích hợp cho hoạt động vi sinh vật, khống hố xảy mạnh mẽ Những điều kiện thích hợp với đất có nhiệt độ, ẩm độ Việt Nam, ta q trình khống hố mạnh, phân giải nhiều chất dinh dưỡng cho trồng, đồng thời chất hữu mùn đất bị phá huỷ nhanh chóng làm cho đất khơng nhiều mùn đạm, đất nhẹ, cần có biện pháp giảm tốc độ khống hố

3.2 Q trình mùn hóa xác hữu * Khái niệm

Mùn hố q trình tổng hợp sản phẩm phân giải xác hữu dẫn đến hình thành hợp chất mùn

Mùn hợp chất hữu cao phân tử phức tạp mà phân tử bao gồm nhiều đơn vị cấu tạo khác nhau, chúng nối với cầu nối Mỗi đơn vị cấu tạo bao gồm nhân vòng, mạch nhánh, chúng chứa nhiều nhóm định chức khác mang tính axit

Dragunop đưa sơ đồ cấu tạo phân tử axit humic (hình 4.2)

O O C H O H O H

C H2

H3C O

C H O O C

H C H N H2 C O C6H1 1O5

C H H

O H O

H2C

C O

C H H N

O H H2 C C H H O O H O O

C O N H

C8H1 8O3N

Hình 4.2 Sơ đồ cấu tạo phân tử axit humic * Quan điểm hình thành mùn

Ngày nay, người ta thống mùn cấu tạo từ protit, lignin, tanin thành phần khác xác sinh vật, chất trình mùn hố cịn có ý kiến khác nhau, bật

là quan điểm hoá học quan điểm sinh hoá học hình thành mùn

+ Những người theo quan điểm hố học cho hình thành mùn trải qua loạt phản ứng hoá học đơn thuần, mà khơng có tham gia vi sinh vật Ðại diện cho quan điểm Vacsman, F Scheffer Ví dụ, Vacsman (Mỹ) cho hạt nhân mùn hình thành lignin kết hợp với chất khoáng kiềm đất, sau phản ứng oxy hoá kết gắn thêm axit hữu khác hình thành mùn Hoặc theo Scheffer axit humic hình thành theo đường sinh hố mà đường hố học đơn Bằng đường hoá học, axit humic tạo thành từ phenol, quinol aminoaxit qua phản ứng oxi hoá trùng hợp Quan điểm hoá học ngày nhà nghiên cứu mùn ủng hộ

+ Quan điểm sinh hố việc hình thành mùn khẳng định rằng: mùn hình thành thiết phải sản phẩm phân giải xác hữu tổng hợp hợp chất phân giải vi sinh vật đất, phản ứng xảy q trình tạo mùn phản ứng sinh hố, có tác động men vi sinh vật tiết Quan điểm nhiều nhà nghiên cứu đất tiếng trình bày cách hệ thống: Traxop, Docuchaev, Viliam, Tiurin, Kononova, Alexandrova học giả phương tây khác: Posong, Bestremio, Sephe, Laatso, Baso, Focsaito, Piusk, Alison Quan điểm đương quan điểm thống soái ngày ngày nhiều người ủng hộ

* Quá trình hình thành mùn theo quan điểm đại (sinh hoá) + Theo Docuchaev, Viliam Tiurin, Kononova, Alexandrova đặc điểm mùn hoá phản ứng sinh hoá oxy hoá hợp chất cao phân tử có mạch vịng khác nhau, protit, lignin, tanin đóng vai trị quan trọng Những phản ứng oxy hóa xảy phân giải tàn tích sinh vật ảnh hưởng oxy khơng khí, men oxydaza xúc tác vô khác Những hợp chất cao phân tử kể liên kết lại với tác dụng phản ứng trùng hợp dẫn tới việc hình thành hợp chất mùn cao phân tử bền vững

trình sống mình, vi sinh vật đất sử dụng sản phẩm phân giải hữu cơ, sản phẩm trao đổi chất tổng hợp vi sinh vật axit, đường, amin, hợp chất thơm tham gia cấu tạo nên phân tử mùn

C

R

COOH H

NH2

O H

O H

O

O

Trùng hợp

O

O

H O

H O

Hình 4.3 Sơ đồ q trình mùn hố (theo Kononova) + Q trình hình thành mùn xảy theo ba bước:

Bước 1: từ protit, gluxit, lignin, tanin (trong xác hữu cơ, sản phẩm tổng hợp vi sinh vật) phân giải thành sản phẩm trung gian

Oxi

hoá

XÁC HỮU CƠ

Protit Cenluloa

gluxit khác Lipit, tanin

Vi sinh vật

Hợp chất phenol (sản phẩm trao đổi chất)

Axit amin, peptit (sản phẩm phân giải tổng hợp)

Hợp chất phenol (sản phẩm phân giải)

Oxi

hoá

-2e -2H+

-2e -2H+

Bước 2: tác động hợp chất trung gian để tạo thành liên kết hợp chất, hợp chất phức tạp

Bước 3: trùng hợp liên kết tạo thành phân tử mùn * Cấu tạo hợp chất mùn: phân tử mùn hình thành xem chuỗi xích, gồm nhiều mắt xích khác nhau, chúng nối với qua cầu nối Mỗi mắt xích liên kết hợp chất, liên kết này, khơng thiết phải có tham gia tất bốn hợp chất (protit, gluxit, lipit, lignin - tanin) thiết phải có nhân vịng, mạch nhánh, bao gồm nhóm định chức khác

+ Nhân vòng (nhân thơm): vấn đề phức tạp việc hình thành nên phân tử mùn, Theo quan niệm nhân vòng có nguồn gốc phenol hay quinol loại: benzen, furan, pirol, piridin, naftalin, antraxen, indol, quinolin Hiện đa số học giả cho nguồn gốc nhân thơm axit mùn lignin, vai trò chúng lớn Lignin chất trùng hợp, chứa nhân thơm dẫn xuất fenylpropan

Benzen Naftalin Antraxen Fural

N H

Pirol

N

H N

Indol Piridil

N Quinolin

N

Hình 4.4 Cơng thức cấu tạo nhân vòng

Nguồn gốc nhân thơm hợp chất mùn cacbuahidro hợp chất khác dạng không no Các hợp chất nhờ vi sinh vật phân giải, tổng hợp thành polifenola thứ sinh Ngày

nhiều cơng trình nghiên cứu cacbon đồng vị C14 chứng minh điều

+ Nhóm định chức: gồm có nhóm sau: COOH (cacboxyl), OH (hydroxyl), OCH3 (metoxyl) CO (cacbonyl) Những nhóm

hoặc gắn trực tiếp với nhân vòng gắn với mạch nhánh

Các liên kết hợp chất gắn với cầu nối Cầu nối nguyên tử (- O -, - N -, ) nhóm nguyên tử (- NH -, - CH2 -, )

* Những nhân tố ảnh hưởng đến đặc điểm tốc độ trình hình thành mùn đất

Những nhân tố ảnh hưởng đến mùn hố là: chế độ nhiệt, khơng khí nước đất, thành phần giới tính chất lý hố học đất, thành phần cường độ hoạt động vi sinh vật, thành phần xác hữu đất

+ Chế độ nước, khơng khí ảnh hưởng đến điều kiện hảo khí yếm khí Trong điều kiện khơ hanh quanh năm, tốc độ mùn hoá chậm, thường xuyên ngập nước, mùn hoá thực tác động vi sinh vật yếm khí sinh axit hữu chất khử (CH4, H2S ), chất kìm hãm hoạt động vi sinh vật làm

cho tốc độ mùn hoá chậm hẳn xác hữu biến thành than bùn Nhiệt độ thích hợp cho q trình mùn hố 25 - 30C Người ta nhận thấy điều kiện có mùa ẩm mùa khơ xen kẽ, mùn tích luỹ nhiều Ở mùa ẩm nóng, hảo khí, khống hố chiếm ưu thế, khơ lạnh hợp chất hữu hình thành phân giải mùa ẩm vi sinh vật chuyển hoá, trùng hợp lại, tạo thành mùn

+ Thành phần vi sinh vật hoạt động chúng đóng vai trò quan trọng việc phân giải chất hữu tích luỹ mùn Người ta nhận thấy, từ cực bắc đến xích đạo, số lượng vi sinh vật đất số loại cường độ hoạt động tăng dần Nhiều nghiên cứu chứng tỏ hoạt động sinh học đất mạnh yếu khơng làm tích luỹ nhiều mùn Mùn tích luỹ nhiều đất có số lượng vi sinh vật trung bình (số lượng gọi tiêu sinh học đất tính số vi sinh vật/1 gam mùn đất) loại đất đen (chernozem)

+ Về thành phần giới lý hố tính đất, ta thấy đất sét sét pha, q trình phân giải xác hữu có chậm đất cát cát pha, song mùn lại tích luỹ nhiều khống hố đất sét, sét

pha yếu nhiều, phần tử nhỏ đất liên kết giữ mùn tốt Ðất chứa nhiều Ca, Mg vừa gây phản ứng trung tính vừa có nhiều dinh dưỡng tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động, vừa liên kết tốt với mùn tạo hợp chất bền vững giữ mùn đất Nhóm keo khống giữ mùn tốt montmorilonit vermiculit

+ Một điều kiện ảnh hưởng lớn đến trình mùn hoá thành phần xác hữu Xác hữu chứa nhiều protit, gluxit nguyên tố tro Ca, tỉ lệ C/N thấp, tạo thành mùn nhuyễn Với thân gỗ nghèo protit, nguyên tố tro, giàu lignin, sáp, nhựa, tỉ lệ C/N cao cho ta nhiều mùn thô

4 Thành phần mùn đất đặc điểm chúng

Nhiều tác giả đề phương pháp nghiên cứu khác nhằm tách mùn thành phần khác Phương pháp nhiều nhà nghiên cứu sử dụng phương pháp hoá học Bằng phương pháp hoá học người ta dùng dung dịch kiềm loãng cho tác động vào đất để tách mùn đất thành phần: phần không tan xác hữu chưa phân giải hợp chất humin, phần hoà tan axit mùn Axit hố phần hồ tan axit H2SO4 thu phần: phần kết tủa (màu xẫm)

đó axit humic phần hồ tan (màu vàng vàng nhạt) axit fulvic Như từ hợp chất mùn đất bao gồm thành phần chính: axit humic, axit fulvic hợp chất humin

4.1 Axit humic

+ Axit humic hoà tan tốt dung dịch kiềm loãng NaOH, Na2CO3, Na4P2O7.10H2O Tuỳ theo nồng độ loại đất mà dung

dịch thu có màu anh đào đến màu đen Axit humic khơng hồ tan nước axit vô

+ Thành phần nguyên tố axit humic

C: 56,2% - 61,9% H: 3,4% - 4,8% O: 29,5% - 34,8% N: 3,5% - 4,7%

Ngồi ngun tố kể trên, axit humic chứa lượng nhỏ nguyên tố tro (P, S, Al, Fe, Si) Hàm lượng tổng số chúng đạt từ đến 10% Những ngun tố khơng thiết phải có tất thành phần phân tử axit humic

+ Phân tử lượng

Ở điều kiện khác nhau, nguồn gốc phương thức hình thành axit humic khác nên axit humic khơng có cơng thức phân tử lượng cố định Nhiều cơng trình nghiên cứu cho biết phân tử lượng axit humic dao động từ 400 - 100.000, trung bình khoảng 50.000 - 90.000 đơn vị cacbon (theo D X Orlop, A M Amoxov, G I Glebova, E I Gorskopva, N P Sin, M L Coresnhicop)

+ Cấu trúc axit humic

Theo tác giả phân tử axit humic bao gồm nhiều mạng lưới cấu trúc Mỗi mạng lưới cấu trúc bao gồm nhiều đơn vị cấu trúc Ðơn vị cấu trúc phần phân tử axit humic hình thành phân huỷ chúng có cấu tạo tương đối đơn giản Mạng lưới cấu trúc phần phân tử axit humic chứa tất đơn vị cấu trúc, cơng thức kích thước loại phân huỷ axit humíc benzolcacbonic bảng sau:

Bảng 4.2 Công thức phân tử lượng đơn vị mạng cấu trúc mùn số loại đất

Loại đất

Ðơn vị cấu trúc Mạng lưới cấu trúc Công thức Phân tử

lượng Công thức

Phân tử lượng Ðất

Potzon

C16H17O8N 354 C173H183O92N11 3885

Ðất xám C14H14O7N 299 C71H59O32N4 2090

+ Về hình thái axit humic khơng có cấu tạo tinh thể, song nghiên cứu điện di quang phổ rơnghen cho thấy chúng cấu tạo mạng lưới xếp lớp Quá trình mùn hố phát triển

mạng xếp khít Theo nghiên cứu gần hình dạng axit humic khơng đối xứng, chúng có dạng dài, tỷ lệ trục từ 1:6 đến 1:12

+ Trong đất, axit humic keo dạng gel, chúng dễ bị tán dung dịch kiềm để tạo thành dung dịch phân tử dung dịch keo Vì dạng keo nên axit humic có khả hấp phụ cao Dung tích hấp phụ (CEC) từ 300 - 600 lđl/100g axit humic Trong nhóm COOH OH phenol đóng vai trị định Tính đệm axit humic cao đất giàu humic pH đất ổn định Axit humic đất chua axit fulvic mạch nhánh mà lại nhiều nhân vòng

+ Trạng thái tồn axit humic

Chỉ có phần nhỏ axit humic tồn dạng tự do, phần lớn chúng liên kết với phần vô đất Tác động tương hỗ axit humic phần vơ đất dẫn đến việc hình thành hợp chất hữu cơ-vô khác Phụ thuộc vào hoạt tính hợp chất hình thành mà có q trình tích luỹ chất mùn chất vơ liên kết với nó, q trình rửa trơi hợp chất Có dạng liên kết sau:

- Liên kết với cation hoá trị hoá trị dung dịch đất hay nằm bề mặt khống sét với H+ củanhóm COOH OH phenol axit humic hình thành humát NH4, Na, K, Ca, Mg

các muối đơn giản (dị cực)

(COOH)m

(OH)n

+ 2M+

COOM(COOH)m-1

OM(OH)n-1

R R

+ 2H+

- Liên kết với ion Fe, Al số nguyên tố vi lượng, nguyên tố gây độc ô nhiễm đất (Pb, Cd, Mn, Cu, Zn ) để hình thành muối phức (chứa ion kim loại phần anion phân tử), ví dụ:

R

(COOH)n

(OH)m

+ xM+ R

COO

OH

M

(COOH)n-x

(OH)m-x

+ xH+

trong M Fe(OH)2 +

, Fe(OH)2+, Al(OH)2 +

, Al(OH)2+

Hợp chất phức cịn nhóm COOH OH phenol tự do, tiếp tục phản ứng với ion K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+ để hình thành muối dị cực đơn giản:

R

OH

M

C OO-H+

O-H+

+ 2M1+ R

COO

OH

M

COOM1

OM1

COO

+ 2H+

Các phức chất axit humic bền vững phức chất axit fulvic Sự hình thành hợp chất làm thay đổi tính hồ tan, phân bố, di động, tích luỹ mức độ dễ tiêu hợp chất kim loại đa hoá trị, đặc biệt đất có chứa nhiều chất hữu Sự liên kết với kim loại độc Al, Pb, Cd, Ni, làm giảm tác dụng độc nguyên tố đất

- Tương tác với khống sét khống vật dạng vơ định hình tinh thể khác để hình thành phức chất hấp phụ Sự hình thành phức chất hấp phụ liên kết phân tử, liên kết ion liên kết hiđro, Ví dụ phản ứng xảy nguyên tử oxi nhóm OH bề mặt khống vật nhóm OH nhóm NH2 axit humic:

Phản ứng khống sét với

nhóm COOH Kho¸ng sÐt O OH CH R O

Phản ứng khoáng sét với

nhóm OH Kho¸ng sÐt O OH R

Phản ứng khoáng sét với nhóm NH2

Kho¸ng sÐt O H N R

H

Phản ứng khoáng sét với nhóm este

Kho¸ng sÐt O O CH R O

R

Dạng liên kết đóng vai trị quan trọng hình thành hợp chất hữu cơ-vơ pha rắn tầng tích luỹ mùn, hình thành hạt kết, vi hạt kết ổn định nhiều đặc tính hố học, lý hoá lý học đất

4.2 Axit fulvic

+ Là axit mùn có màu vàng, dễ tan nước, axit kiềm loãng

+ Thành phần nguyên tố

Cũng axit humic thành phần nguyên tố axit fulvic khác đất khác Theo L N Alexandrova hàm lượng bình quân C, H, O, N axit fulvic số loại đất Liên Xơ (cũ) sau:

C: 44,7 - 49,8% H: 3,4 - 5,1% O: 43,8 - 47,3% N: 2,3 - 4,2%

+ Như so với axit humic C N axit fulvic chiếm tỷ lệ hơn, H O nhiều Ngoài axit fulvic chứa số nguyên tố tro trình bày phần axit humic

+ Phân tử lượng

Phân tử lượng axit fulvic nhỏ phân tử lượng axit humic nhiều Trung bình phân tử lượng axit fulvic đạt 10000 - 12000 đơn vị cacbon hoạt tính lớn hơn, mặt khác chúng lại dễ bị phân chia nhỏ nên hoạt tính mạnh

Nguyên tắc thành phần cấu trúc axit fulvic giống axit humic Ðiều khác chúng phân tử axit fulvic nhân vịng hơn, trái lại mạch nhánh nhiều hơn, số nhóm định chức đặc biệt nhóm COOH OH phenol nhiều hơn, axit fulvic chua nhiều

Theo Alexandrova phần axit fulvic hình thành kết trình mùn hố xác hữu cơ, phần khác hình thành biến đổi axit humic thành axit fulvic Cũng axit humic nhiều nhà nghiên cứu cho phân tử axit fulvic bao gồm nhiều mạng lưới cấu trúc đơn vị cấu trúc

+ Axit fulvic trạng thái tự không nhiều so với axit humic, chúng có phân tử lượng nhỏ hơn, mặt khác nhiều mạch nhánh nhóm định chức mặt tính chất axit axit fulvic lớn axit humic Dung dịch axit có pH 2,6 - 2,8 Chúng có khả hấp phụ tính đệm thấp axit humic Do có phân tử lượng nhỏ nên axit fulvic hoạt tính hơn, dễ di chuyển dễ bị rửa trơi khỏi đất

+ Trạng thái tồn axit fulvic

Axit fulvic tồn trạng thái tự do, phần lớn chúng trạng thái liên kết Ở trạng thái liên kết chúng gồm dạng axit humic Fulvat tất kim loại hoá trị hoà tan di động dù phản ứng axit, trung tính, hay kiềm yếu Các hợp chất axit fulvic với Fe, Al có tính tan phụ thuộc vào tỷ lệ phân tử kết hợp nồng độ chúng dung dịch Nếu tỷ lệ R2O3/axit fulvic thấp tức tỷ lệ

axit fulvic nhiều hợp chất Fe, Al axit fulvic trở nên hoạt tính Người ta thấy hợp chất Fe - fulvic hoạt tính nhiều so với hợp chất Al - fulvic Hoạt tính hợp chất Fe - Al - fulvic giải thích cho rửa trơi Al Fe trình tạo đất potzon đất bạc màu Với điều kiện thừa ẩm hợp chất chuyển động xuống theo phẫu diện đất, lúc gặp điều kiện phá huỷ chúng R2O3 kết tủa, tạo tầng tích tụ Ngồi phần axit

fulvic gắn với axit humic tồn đất

4.3 Hợp chất humin

Humin phần khơng hồ tan hợp chất mùn, bao gồm axit mùn liên kết chặt chẽ với phần vô đất, hợp chất mùn bị khử cacboxyl khả hoà tan dung dịch kiềm, hợp chất hữu khơng đặc trưng khơng hồ tan Như humin nhóm hợp chất hữu khác nhau, chúng phân biệt với nhóm khác chủ yếu tính chất khơng hồ tan mơi trường axit lẫn mơi trường kiềm

5 Vai trò chất hữu mùn đất

Có thể nói chất hữu mùn đóng vai trị vơ quan trọng tất trình xảy đất hầu hết tính chất lý, hố, sinh đất Vai trò chúng thể điểm sau:

5.1 Ðối với q trình hình thành tính chất đất

+ Chất hữu mùn đất dấu hiệu phân biệt đất với đá mẹ Sự tích luỹ chất hữu mùn đất gắn liền với phát sinh đất

+ Sự tích luỹ chất hữu mùn tập trung tầng đất mặt dấu hiệu hình thái quan trọng biểu thị độ phì nhiêu đất

+ Với lý tính đất: chất hữu mùn có tác dụng cải thiện trạng thái kết cấu đất, keo mùn gắn hạt đất với tạo thành hạt kết tốt, bền vững, từ ảnh hưởng đến tồn lý tính đất chế độ nước (tính thấm giữ nước tốt hơn), chế độ khí, chế độ nhiệt (sự hấp thu nhiệt giữ nhiệt tốt hơn), tính chất vật lý phổ biến đất, việc làm đất dễ dàng Nhờ mà đất giàu chất hữu người ta trồng trọt tốt nơi đất có thành phần giới nặng q nhẹ

+ Với hố tính đất: chất hữu xúc tiến phản ứng hoá học, cải thiện điều kiện oxy hoá, gắn liền với di động kết tủa

nguyên tố vơ đất Nhờ có nhóm định chức hợp chất mùn nói riêng, chất hữu nói chung làm tăng khả hấp phụ đất, giữ chất dinh dưỡng, đồng thời làm tăng tính đệm đất

nguyên tố vi lượng, đặc biệt N Những nguyên tố giữ thời gian dài hợp chất hữu cơ, chất hữu đất vừa cung cấp thức ăn thường xuyên vừa kho dự trữ dinh dưỡng lâu dài trồng vi sinh vật đất

+ Chất hữu nguồn lớn cung cấp CO2 cho thực vật quang

hợp

+ Chất hữu đất chứa số chất có hoạt tính sinh học (chất sinh trưởng tự nhiên, men, vitamin ) kích thích phát sinh phát triển rễ, làm nâng cao tính thẩm thấu màng tế bào, huy động dinh dưỡng

Theo L.A Horistreva nồng độ dung dịch thật axit humic nồng độ vài phần nghìn, phần vạn có tác dụng kích thích sinh

trưởng thực vật, tăng đến vài phần trăm trái lại có tác dụng kìm hãm sinh trưởng

5.3 Chất hữu đất có tác dụng trì bảo vệ đất

+ Chất hữu chứa hợp chất kháng sinh cho thực vật chống lại phát sinh sâu bệnh môi trường tốt làm tăng hoạt tính hầu hết vi sinh vật đất

+ Tăng cường phân giải vi sinh vật xúc tác cho phân giải thuốc bảo vệ thực vật đất

+ Cố định chất gây ô nhiễm đất, làm giảm mức độ dễ tiêu chất độc cho thực vật

6 Chất hữu đất Việt Nam, biện pháp trì nâng cao 6.1 Ðánh giá số lượng, chất lượng chất hữu mùn đất

* Về số lượng

Về mặt số lượng chất hữu cơ, tiêu để đánh giá tỷ lệ % OC (cac bon hữu tổng số) tỷ lệ % mùn OM (chất hữu tổng số = OC x 1,72) so với đất khô kiệt Giá trị tiêu cao đất tốt W Siderius (International Institute for

Aerospace Survey and Earth Science, 1992) đánh giá hàm lượng chất hữu đất (phân tích theo Walkley-Black) theo tiêu chuẩn sau:

Mức độ OC (%) OM (%)

Rất giàu > 3,50 > 6,0

Giàu 2,51 - 3,50 4,3 - 6,0

Trung bình 1,26 - 2,51 2,2 - 4,3

Nghèo 0,60 - 1,26 1,0 - 2,2

Rất nghèo < 0,60 < 1,0

Ở nước ta hàm lượng mùn đất (phân tích theo Tiurin) đánh giá theo tiêu chuẩn:

Mức độ Mùn (%)

Rất giàu >

Giàu -

Trung bình -

Nghèo -

Rất nghèo <

Ngoài ra, nghiên cứu phẫu diện đất người ta xem xét tầng mùn có dầy hay khơng? tầng, mùn có trộn với phần khống đất hay khơng? màu có thẫm khơng? Ðó tiêu quan trọng hình thái có liên quan đến số lượng chất hữu mùn đất

* Về chất lượng

Chất lượng mùn thể tiêu sau:

+ Mùn nhuyễn, mùn thô: chất hữu đất chia làm phần (như trình bày phần trên)

- Phần xác hữu chưa phân giải hoàn tồn mà số tác giả gọi mùn thơ Chúng tích tụ mặt đất, thường khơng trộn lẫn với phần đất dưới, phần hữu chất lượng (ít chất dễ tiêu, chua, tỷ lệ C/N cao), muốn có chất lượng tốt phải qua q trình phân giải Mùn thơ hình thành nơi nhiệt độ thấp, thảm rừng nhọn, có phản ứng chua (vùng núi cao) nơi úng nước thơng khí kém, thành phần giới nặng (đất lầy thụt, đất chiêm trũng )

tầng đất đất tỷ lệ phần lớn tức chất lượng chất hữu tốt

+ Tỷ lệ C/N tiêu quan trọng đánh giá chất lượng chất hữu đất Tỷ số thấp chất lượng tốt, chứng tỏ xác hữu phân giải mạnh, giải phóng nhiều đạm nguyên tố mà vi sinh vật hấp thụ để tổng hợp hợp chất chứa đạm nguyên tố cần thiết cho dinh dưỡng trồng Tỷ lệ C/N đất dao động khoảng - 20

+ Tỷ lệ f a C

h a C

, tỷ lệ cao chất lượng mùn tốt 6.2 Chất hữu mùn đất Việt Nam

Nước ta nằm vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, thực vật phong phú tươi tốt quanh năm, lượng chất hữu tạo vị diện tích hàng năm lớn, tàn tích sinh vật để lại cho đất khác đất hoang, đất trồng trọt đất rừng Q trình mùn hố thực với tốc độ nhanh, song q trình khống hố mạnh mẽ dẫn đến chất hữu nói chung, mùn nói riêng bị phân giải nhanh chóng Thêm vào đó, q trình feralit, q trình xói mịn, rửa trôi việc sử dụng đất không hợp lý số nơi ảnh hưởng lớn tới số lượng chất lượng hữu mùn đất

* Về số lượng

Hàm lượng hữu mùn biến động lớn loại đất, nhìn chung loại đất nơng nghiệp có hàm lượng hữu mùn không cao Theo Thái Phiên (2000), đa số đất đồi núi nước ta có hàm lượng chất hữu từ - 2%, có khoảng 20% diện tích đất có hàm lượng chất hữu < 1% Ðất có hàm lượng chất hữu mùn cao đất núi cao, quanh năm mây mù che phủ, đất lầy thụt quanh năm ngập nước, đất có hàm lượng OM  6% Ðất nghèo chất hữu đất cát đất bạc màu, đất có OM  1%

Bảng 4.3 Hàm lượng mùn số loại đất Việt Nam

Loại đất Mùn

(%) Loại đất

Mù n (%)

Feralit mùn núi 7,24 Phù sa sông Hồng không bồi

1,36 Macgalit đá bọt 5,30 Phù sa sơng Thái Bình 1,02 Feralit đá bazan (cịn

rừng)

3,89 Phù sa sơng Mã 1,16

Feralit đá bazan (cà phê)

2,97 Bạc màu (Vĩnh Phúc) 0,98 Feralit phiến thạch

mica

2,93 Bạc màu (Nghệ An) 0,83 Feralit phiến thạch

sét

2,51 Chiêm trũng (Hà Nam) 3,12 Feralit phiến sa

thạch

1,42 Lầy thụt (Thanh Hố) 6,22 Feralit đá granit (cịn

rừng)

3,45 Cát biển* 0,90

Feralit đá granit (đã canh tác)

1,82 Mặn trung tính (Nam Ðịnh)

0,98 Feralit đá gơnai 2,05 Mặn trung tính (Thanh

Hoá)

0,95 Feralit phù sa cổ 1,83 Mặn chua (Hải Phòng) 1,35

Ghi chú: * theo Phan Liêu, số liệu lại theo Nguyễn Vi, Trần Khải

* Về chất lượng

+ Tỷ lệ cacbon axit humic cacbon axit fulvic hầu hết loại đất < 1, nghĩa lượng axit fulvic cao hẳn

lượng axit humic

Nguyên nhân đặc điểm điều kiện nhiệt độ, ẩm độ cao, hàm lượng bazơ thấp hạn chế việc tạo thành axit humic Ðiều giải thích đất feralit vùng đồi núi thấp nơi có tỷ lệ

f a C

h a C

thấp nhất, cịn đất miền núi cao khí hậu ơn hoà nên tỷ số nâng lên Ðất lúa phù sa canh tác bón phân nhiều nên axit humic có điều kiện hình thành nhiều Ðặc biệt đất macgalit-feralit có axit humic lại nhiều axit fulvic hàm lượng bazơ cao

Bảng 4.4 Tỉ lệ cacbon axit humic axit fulvic số loại đất Loại đất Tỷ lệ CC..aa..hf

Ðất macgalit-feralit* 1,43

Ðất mùn alit núi* 0,57

Ðất feralit mùn núi* 0,56

Ðất feralit đỏ thẫm* 0,18

Ðất feralit vàng đỏ* 0,22

Ðất lúa phù sa** 0,60

Ghi chú: * theo V M Fritland, ** theo Nguyễn Ðức Thọ

+ Nhiều nghiên cứu thấy axit humic đất Việt Nam hầu hết thuộc nhóm axit humic di động gần với axit fulvic nhân thơm chúng thể kém, đặc điểm chung đất nhiệt đới (Zonn, Lý Khánh Quỳ, Nhiễu Chí Viên, Tiurin, Fritland) Theo chiều sâu phẫu diện đất, xuống sâu, đất chứa bazơ hơn, nên axit humic hình thành

+ Tỷ số C/N mùn đất Việt Nam dao động từ 7,5 - 23,0 Tỷ lệ cao mùn đất thô

6.3 Biện pháp trì nâng cao chất hữu đất

Trên thấy rõ vai trị chất hữu nói chung hình thành đất, cấu tạo phẫu diện đất tính chất đất, việc nghiên cứu biện pháp để nâng cao mùn đất số lượng lẫn chất lượng, bảo vệ chất hữu đất cần thiết, điều kiện nước ta chất hữu mùn dễ bị khoáng hoá rửa trôi khỏi đất

* Biện pháp sinh vật: biện pháp giữ vị trí quan trọng

+ Biện pháp thường xuyên có hiệu lực bón phân hữu cho đất (phân chuồng, phân rác, phân bắc, nước giải, phân gia cầm, bùn ao, loại phân chế biến khác) Bón phân hữu cơ, đặc biệt phân chuồng tăng chất lượng hữu cho đất, nguồn thức ăn đầy đủ chất, mà cung cấp cho đất lượng vi sinh vật phong phú

các loại cỏ khác ) Ở vùng đồi núi tuỳ theo loại đất, khí hậu độ cao độ dốc mà chọn phân xanh cho thích hợp Cây phân xanh trồng xen, phủ đồi trọc đồi khai hoang Ngoài phân xanh trồng loại cây, cỏ rừng biện pháp tốt để bảo vệ đất đồi, núi, thiết không để đồi, núi trọc Nơi có rừng phải bảo vệ khai thác có kế hoạch, vừa tăng chất hữu cho đất vừa chống xói mịn đất Ở đồng bằng, việc trồng loại phân xanh mà chủ yếu bèo dâu điền thanh, hệ thống luân canh để tăng cường chất hữu cho đất trồng loại cho nhiều chất xanh lạc, khoai, thu hoạch để thân lại đồng ruộng, gặt lúa xong ruộng dầm nên cầy vùi rạ

* Bón vơi, đặc biệt bón vơi kết hợp với bón phân hữu biện pháp tạo mùn dạng humatCa fulvatCa tan tránh rửa trơi, đồng thời điều hòa phản ứng đất tạo điều kiện cho vi sinh vật đất hoạt động mạnh

* Biện pháp canh tác

Muốn tạo điều kiện cho xác hữu phân giải tốt, tạo nhiều mùn cho đất ta phải làm đất thoáng vừa phải biện pháp canh tác cày bừa, xới xáo, tưới tiêu hợp lý kịp thời để đất ln có độ ẩm thích hợp

Câu hỏi ơn tập

1 Khái niệm, nguồn gốc q trình biến hố xác hữu đất

2 Thành phần mùn đất đặc điểm chúng Vai trò chất hữu mùn đất

4 Chất hữu đất Việt Nam, biện pháp trì nâng cao số lượng chất lượng mùn chất hữu cho đất

Chương V

KEO ÐẤT VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA ÐẤT

1 Keo đất 1.1 Khái niệm

Ðất hệ thống đa phân tán phức tạp bao gồm hạt có kích thước khác Keo đất hạt tan nước, có đường kính nhỏ Về kích thước hạt keo số tác giả khơng thống Ðường kính hạt keo dao động từ 0,01 - 10 m (1 m = 10-6 m) (Garrison Sposito), nhỏ m (Nyle C Brady, Ray R Well, Hinrich L Bohn, Brian L McNeal, George A O'connor), nhỏ 0,2 m (A.E Vozbutskaia) bán kính nhỏ m (Van

Olphen), Do kích thước keo nhỏ nên chúng thường lơ lửng dung dịch, chui qua giấy lọc phổ thông quan sát cấu tạo chúng kính hiển vi điện tử Số lượng keo đất khác tuỳ theo loại đất, từ - 2% (đất cát) đến 40 - 50% khối lượng đất (đất sét nặng) Ngay có hàm lượng nhỏ đất, keo đất đại diện chủ yếu cho khả hấp phụ đất

Trong đất có keo vô cơ, keo hữu keo phức tạp hữu cơ- vô Những keo vô tạo thành tác dụng phong hoá đá ngưng tụ phân tử dung dịch, keo hữu tạo thành q trình biến hố xác hữu đất Keo vô kết hợp với keo hữu thành keo hữu - vô

Cấu tạo chung keo đất (hình 5.1) sau: phần hạt keo (mixen keo) nhân keo, hợp chất phức tạp có cấu tạo vơ định hình tinh thể Thơng thường keo vơ có nhân axit silisic, nhơm silicat, oxyt sắt, oxyt nhơm Keo vơ bền, bị phá huỷ sau thời gian dài Keo hữu có nhân axit humic, axit fulvic, prơtit cenlulo Keo hữu bền, bị phá huỷ lại tạo thành từ sản phẩm phân giải xác động vật, thực vật

L íp ®

iƯ n k Ðp L íp ® iƯn b ï M

ixen k eo Hạt keo

Vi lạp Ion Ion Nhân thế khuếch tán không dịch chu y ển

Ion quyếtđ

ịnh - - -+ + + + + + + + + D ung d Þch q u an h ke o

Hình 5.1 Sơ đồ cấu tạo mixen keo (theo N.I Gorbunov) Theo Gorbunov keo đất có cấu tạo sau: nhân keo, mặt nhân keo có lớp điện kép, lớp nằm sát hạt nhân gọi lớp ion định thế, lớp ion mang điện trái dấu gọi lớp ion bù Ða số ion lớp ion bù nằm sát lớp ion định gọi tầng ion khơng di chuyển, ion cịn lại nằm xa cách tầng ion định làm thành tầng ion khuếch tán

Ða số keo đất có lớp ion định mang điện âm Ðiều cần lưu ý đất ion lớp điện bù trao đổi với ion dung dịch tiếp xúc với nên gọi "tầng ion trao đổi" Tổng số cation tầng ion trao đổi tính số ly đương lượng gam (meq) 100 gam đất khơ gọi dung tích hấp phụ đất

Keo đất giữ vai trò quan trọng chúng định nhiều tính chất đất mặt lý học, hoá hoc, đặc biệt đặc tính hấp phụ đất Bởi lý luận keo vận dụng rộng rãi lĩnh vực phân loại đất, cải tạo đất bón phân cho đất

1.2 Ðặc tính keo đất

a Keo đất có tỷ diện lớn

Tỷ diện tổng số diện tích bề mặt đơn khối lượng (g) đơn vị thể tích (cm3) Diện tích bề mặt hạt có kích thước khác thể bảng 5.1 Keo đất có kích thước bé nên tỷ diện lớn Theo số liệu bảng 5.1, số lượng keo đất 4% khối lượng pha rắn đất, có diện tích bề mặt 80% tổng diện tích bề mặt đất.Như đất sét có tỷ diện lớn đến đất thịt bé đất cát

Bảng 5.1 Vai trị kích thước hạt hình thành diện tích bề mặt đất thịt trung bình

Kích thước hạt (mm)

Hàm lượng

(%)

Diện tích bề mặt (m2/1g đất)

% bề mặt tổng số

0,25 - 0,05 17 0,5 0,2

0,05 - 0,01 50 4,1 1,7

0,01 - 0,005 20 9,9 4,1

0,005 - 0,001 12,7 5,2

0,001 - 0,0001

3 18,8 7,8

0,0001 194,0 81,0

Tổng số 100 240,0 100,0

b Keo đất có lượng bề mặt

Các phân tử hạt keo chịu lực tác động xung quanh nên khơng có đặc biệt Phân tử bề măt hạt keo chịu lực tác động xung quanh khác tiếp xúc với thể lỏng thể khí bên ngồi Do lực khơng thể cân lẫn được, từ sinh lượng tự do, sinh lượng bề mặt chỗ tiếp xúc hạt keo với môi trường xung quanh Thành phần giới đất nặng tỷ diện lớn lượng bề mặt lớn, khả hấp phụ vật chất cao

c Keo đất có mang điện

Ðây đặc tính quan trọng keo đất mà hạt đất có kích thước lớn khơng có Do hạt keo có kích thước nhỏ nên hạt nhân keo hấp phụ lên bề mặt ion khác Sự hấp phụ phụ thuộc vào chất keo Tuỳ thuộc vào cấu trúc hạt keo mà keo đất mang điện âm điện dương Trong đất có keo âm, keo dương keo lưỡng tính Phần lớn keo đất mang điện âm

d Keo đất có tác dụng ngưng tụ

Keo đất tồn hai trạng thái khác nhau: trạng thái keo tán (sol) trạng thái keo tụ (gel) Khi hạt keo phân bố thể tích nước chúng nằm xa cách nhau, trạng thái sol (hay

hydrosol) Trong trường hợp môi trường phân tán nước, tướng phân tán hạt keo Như sol keo trạng thái lơ lửng chất lỏng Hiện tượng nguyên nhân: điện động (điện zeta) làm cho hạt keo đẩy không tiến lại gần được, màng nước bao bọc keo ngăn cản khơng cho chúng dính liền

Song thiên nhiên lại có q trình ngưng tụ, nghĩa trình biến sol thành gel Quá trình xảy keo bị trung hồ điện sức hút chúng lớn sức đẩy Sự ngưng tụ keo nguyên nhân sau:

K+, H+ có tác dụng ngưng tụ không bền, chất điện giải dung dịch bị rửa trơi xảy tượng tán keo

Bảng 5.2 Sự ngưng tụ keo sét phụ thuộc hoá trị chất điện giải Hoá trị Chất điện

giải

Nồng độ chất điện giải keo bắt đầu ngưng tụ (N)

1 1

NaCl NH4Cl

KCl

0,015 - 0,0125 0,025 - 0,0125 0,025 - 0,0125

2

MgCl2

CaCl2

0,0012 - 0,0005 0,0012 - 0,0005

3

AlCl3

FeCl3

< 0,000125 < 0,000125

+ Keo ngưng tụ tượng nước: tuỳ khả giữ nước người ta chia keo thành keo ưa nước keo ghét nước Keo ưa nước bề mặt có phân tử nước chất lỏng dung dịch đất Những keo ưa nước gelatin, axit silicic, nhựa cây, vài chất hữu đất, số keo sét Keo ghét nước hydroxít sắt, kaolinit Chúng khơng có màng nước xung quanh nên dễ ngưng tụ, cần dùng dung dịch muối nồng độ thấp Trái lại keo ưa nước ngưng tụ trường hợp chất điện giải nồng độ cao Những lúc thời tiết hanh khô hạn hán kéo dài làm cho đất khơ keo ưa nước ngưng tụ màng nước quanh bị

+ Keo ngưng tụ liên kết hai hạt keo mang điện trái dấu Như nói, đa số keo đất mang điện âm Tuy nhiên gặp số keo mang điện dương keo Fe(OH)3, Al(OH)3, keo âm

keo dương kết hợp với nhau, sau lúc trung hoà điện tạo thành gel hỗn hợp Nếu số lượng keo âm nhiều gấp bội keo dương keo âm bao bọc keo dương tạo thành màng bảo vệ mang điện âm, kết lại tạo thành sol

1.3 Phân loại keo đất

Những keo đất phổ biến axit humic, axit silicic, hydroxyt sắt, nhơm keo sét Nói chung hàm lượng keo phụ thuộc tỷ lệ sét mùn

trong đất, đất nhiều sét mùn chứa nhiều keo Dựa vào tính mang điện, thành phần hoá học người ta phân loại keo đất sau: a Dựa vào tính mang điện

Theo tính mang điện keo, chia keo đất thành loại: keo âm, keo dương keo lưỡng tính,

+ Keo âm (asidoit)

Trên mặt nhân keo mang điện âm hay nói cách khác lớp ion định anion Các ion lớp điện bù H+ cation khác Ký hiệu keo âm X-H Trong đất, keo âm chiếm đa số Thường gặp axit silicic, axit humic, keo sét Ví dụ cấu tạo keo axit silicic hình 5.2 Phân tử axit silicic bề mặt hạt nhân phân ly thành ion:

H2SiO3 = 2H+ + SiO3

2-Anion SiO3

hấp phụ bề mặt hạt nhân làm thành tầng ion định H+ ion bù phân phối tầng ion không di chuyển khuếch tán

SiO2 yH2O

Nh©n

+

+ +

+

+

+

+

+

H+

H+

H+ H+ H+ H+ H+ H+

SiO3

2-SiO3 2-SiO3

2-SiO3

2-Ion khuÕch tán

Ion

Ion

không di chu

n

q.® thÕ h

iƯu

Hình 5.2 Sơ đồ cấu tạo keo âm (theo Gorbunov) + Keo dương (Basidoit)

thường gặp đất Fe(OH)3, Al(OH)3 (trong mơi trường axit) Cũng

có thể kaolinit q trình ion hố tạo thành keo dương: .O3SiO2(OH)Al2(OH)3   O3SiO2(OH)Al2(OH)2]

+

+ OH- Ví dụ cấu tạo keo Fe(OH)3 (hình 5.3)

Cl -Cl -Cl -Cl -Cl -FeO+ FeO+ Fe(OH)3 FeO+

FeO+

FeO+

Nhân

Ion khuếch tán

Ion Ion

không dichu

yển

q.đ thÕ h

iÖu + + + + +

-Keo tạo thành thuỷ phân FeCl3

FeCl3 + 3H2O  Fe(OH)3 + 3HCl

Hạt nhân keo tạo nên nhiều phân tử Fe(OH)3 Những phân tử

Fe(OH)3 bề mặt hạt nhân phản ứng với HCl tạo thành FeOCl:

Fe(OH)3 + HCl  FeOCl + H2O

FeOCl chất điện giải nên ion hoá:

FeOCl  FeO+ + Cl

Cation FeO+ hấp phụ bề mặt hạt nhân làm thành lớp ion định Các anion Cl- phân bố tầng ion trao đổi

+ Keo lưỡng tính (Ampholitoit)

Keo mang điện âm hay dương phụ thuộc vào phản ứng mơi trường xung quanh Các ion trao đổi H+, OH- ion khác Ký hiệu keo X-O-H Các keo lưỡng tính đất thường gặp Fe(OH)3, Al(OH)3, Ví dụ: keo Fe(OH)3, pH< 7,1

biểu keo dương, pH > 7,1 biểu keo âm (keo có điểm đẳng điện pH=7,1):

Fe(OH)3 + HCl  Fe(OH)2 +

+ Cl- +H2O (keo dương)

Fe(OH)3 + NaOH  Fe(OH)2O- + Na+ + H2O (keo âm)

Hình 5.3 Sơ đồ cấu tạo keo dương (theo Gorbunov)

Ðối với keo Al(OH)3 pH < 8,1 biểu keo dương, pH >8,1

keo âm (điểm đẳng điện keo pH=8,1): Al(OH)3 + HCl  Al(OH)2

+

+ Cl- + H2O (keo dương)

Al(OH)3 + NaOH  Al(OH)2O

+ Na+ + H2O (keo âm)

b Dựa vào thành phần hoá học

Dựa vào thành phần hoá học chia keo đất thành loại: keo hữu cơ, keo vô keo hữu cơ-vô

+ Keo hữu

Keo hữu tạo thành biến hoá xác sinh vật đất Nói chung lớp đất mặt chứa nhiều keo hữu lớp Các keo hữu thường gặp axit humic, axit fulvic, lignin, protit, xellulo, nhựa hợp chất hữu phức tạp khác Những nguyên tố chủ yếu cấu tạo nên keo hữu C, H, O, N, S, P lượng nhỏ Na, K, Ca, Mg, Fe, Al, Si Ví dụ cấu tạo keo axit humic (hình 5.4)

R(COOH)n

Nh©n

+

+ +

+

+

+

+

H+

H+

H+ H+

H+

H+ H+

Ion khuÕch t¸n

Ion

Ion

kh«ng dichu

n

q.® thÕ h

iƯu

COO

-COO -COO -OH

-COO -OH

-CO O

-Hình 5.4 Sơ đồ cấu tạo keo axit humic (theo Gorbunov) + Keo vơ (keo khống)

Chủ yếu keo nhơm silicat hình thành kết phá huỷ đá khoáng vật tạo thành Thành phần hoá học keo gồm:

Al2O3 = 10% - 25%

Fe2O3 = 5% - 10%

và Ca, Mg, Ti, Mn, K, Na, P, S nguyên tố vi lượng B, Zn, Mo, Cu Tỷ lệ nguyên tố phụ thuộc đá mẹ, điều kiện hình thành, khí hậu, thời gian, thực bì, vi sinh vật Ví dụ cấu tạo keo nhơm silicat (hình 5.5)

+ Keo hữu cơ-vơ

Các keo hữu trạng thái tự mà thường liên kết chặt với chất khống keo vơ tạo thành keo hữu cơ-vô phức tạp Theo L.N Alexandrova hợp chất hữu vô đất chia thành nhóm: muối dị cực, muối phức dị cực phức chất hấp phụ

(A l 2O 3) m Nh©n + + + + + + + + Ca2+ H+ H+ Ca2+ Mg2+ H+

SiO3 2-SiO3

2-SiO

3

2-SiO

2-Ion khuếch tán

Ion

Ion

không dichu

n

q.® thÕ h

iƯu = = = = = + + (SiO )n H+ S iO

3 2

-Hình 5.5 Sơ đồ cấu tạo keo nhôm silicat (theo Gorbunov) - Muối dị cực (muối đơn giản): axit mùn phản ứng với phần vô đất tạo thành muối dị cực hay humat fulvat Các muối có cơng thức cấu tạo chung sau:

R

(COO)nMem

(O)pMeq

trong đó: Me Na+, K+, NH4 +

, Ca2+, Mg2+ Các muối dị cực hình thành tương tác axit mùn với khoáng vật sét qua cầu nối canxi có cấu tạo sau:

Si O Ca OOC

R

Si O Ca OOC

Si O Ca COO

Si O Ca COO

Các humat canxi khơng tan kết tủa hình thành màng bề mặt hạt keo

- Muối phức dị cực hình thành phản ứng ion sắt, nhơm với axit mùn để hình thành muối phức, muối kim loại tham gia vào phần anion phân tử Hợp chất phức cịn nhóm cacboxyl nhóm hydroxyl phenol tự do, nhóm tiếp tục phản ứng với phần vô đất để tạo thành muối dị cực đơn giản L.N Alexandrova gọi hợp chất có chất kép muối phức dị cực Muối có cấu tạo sau:

Me OH H2O

H2O OH

OOC

HO R

(COOH)n-1

(OH)m-1

trong Me Fe3+, Al3+ Các nhóm cacboxyl nhóm hydroxyl phenol tự phản ứng với cation kiềm kiềm thổ đất

Me(OH)3 Me

OH

OH

OOC

OH R

(COOH)n-1

(OH)m-1

SiO2.nH2O

H2O R

H2O [RMe] (COOH)n

(OH)m COO -OH

Me1+

(a) Phức mùn nhôm, sắt (b) Phức mùn silic

Si

O

Al

O

Si

Al O- R

(COOH)n

(OH)m

OH [RMe]

OH R

O- [RMe]

COO O

Me

OOC

O R

(COOH)n-1

(OH)m-1 (COOH)n

(OH)m

COO

O

Me

(c) Phức hệ sét mùn 1.4 Các loại keo sét đất

Các keo sét thuộc loại keo vơ cơ, khống vật thứ sinh alumin silicat, hình thành biến đổi từ khống vật ngun sinh q trình phong hố hình thành đất, phân bố rộng rãi loại đất Các khoáng vật thành phần chủ yếu cấp hạt sét

chúng gọi khoáng vật sét chúng phân biệt với mức độ phân tán cao, khơng tan nước

Trong đất có nhiều loại keo sét, chúng có vai trị quan trọng keo sét nhóm kaolinit, montmorilonit hydromica a Ðặc điểm chung keo sét

Ðặc điểm chung keo sét chúng có cấu tạo lớp giống mica thay đồng hình

+ Cấu tạo lớp keo sét tạo thành liên kết phiến khối tứ diện (bốn mặt) oxit silic phiến khối bát diện (tám mặt) gipxit

- Phiến oxit silic tạo thành gắn liền khối tứ diện oxit silic với Mỗi khối tứ diện nguyên tử silic, bốn đỉnh bốn nguyên tử oxi Như ghép thành phiến hai bên hai lớp oxi, lớp silic,

- Phiến gipxit: phiến tạo thành gắn liền khối bát diện với Mỗi khối bát diện có ngun tử Al, xung quanh có oxi hay OH- vừa oxi vừa OH- (hình 5.6)

+ Hiện tượng thay đồng hình

- Ở số khống vật, có khống vật sét (keo sét) có tượng số nguyên tố mạng lưới tinh thể chúng bị nguyên tố khác bên vào thay Sự thay khơng làm thay đổi hình dạng khống vật mà thay đổi tính chất Vì gọi tượng thay đồng hình

oxi

Si

oxi Si

7

Al

oxi

Hình 5.6 Sơ đồ cấu tạo khối tứ diện oxit silic, phiến oxit silic khối bát diện, phiến gipxit

- Ðiều kiện quan trọng thay là: ion muốn thay phải có bán kính tương đương, Ví dụ Al3+ tinh thể có bán kính R = 0,57 Ǻ bị Fe3+ có R = 0,67 Ǻ thay khơng thể bị Li+ có R = 1,22 Ǻ thay Sự thay xảy phổ biến số keo sét, ví dụ khối tứ diện oxit silic: Si4+ thường bị Al3+ thế, có trường hợp Mn3+ P5+ thay Si4+ song ít; khối bát diện Al3+ bị Mg2+ Fe2+

- Ðặc điểm thay là: hoá trị ion thay tương đương khơng khơng thấy điểm khác tinh thể mà cịn làm cho khống vật trung hồ điện Nếu hóa trị chúng chênh lệch khống vật mang điện âm dương Ví dụ Al3+ cho Si4+ khống vật mang điện âm, P5+ cho Si4+ khoáng vật mang điện dương Hiện tượng thay đồng hình thường gặp keo sét Al3+

Si4+ Mg2+ Al3+ keo sét mang điện âm hấp phụ cation

b Ðặc điểm nhóm keo sét + Nhóm kaolinit:

- Nhóm gồm keo kaolinit haluzit, metahaluazit, dikkit nakrit

- Cấu trúc tinh thể loại hình 1:1, lớp tinh thể (tinh tầng) gồm phiến oxit silic phiến gipxit Những lớp tinh thể chồng xếp lên nhau, chúng có khe hở làm cho kaolinit có cấu trúc lớp (hình 5.7)

- Theo hình vẽ cấu trúc kaolinit, nhân mạng lưới tinh thể keo trung hoà điện có cơng thức tương ứng

Al2Si2O5(OH)4, bề mặt sườn lộ trần phá huỷ có hố trị khơng

bão hồ gây hấp phụ ion từ môi trường xung quanh Haluazit khác với kaolinit tồn nước mạng lưới tinh thể, cấu trúc phù hợp với cơng thức Al2Si2O5(OH)4.2H2O Haluazit bị

hydrat hố biến thành metahaluazit Al2Si2O5(OH)4.4H2O Dikkit

nakrit khác với kaolinit góc lệch paket.Tỷ lệ Si:Al = 1:1 - Khoảng cách paket không đổi 7,2 Ǻ

- Rất khơng có tượng thay đồng hình xảy mạng lưới tinh thể

- Lực liên kết lớp tinh thể tầng kaolinit chặt nên co giãn để mở rộng khe hở hút nước khơng có khả trương

7,2A° 0,2A°

PhiÕn gipxit

PhiÕn

oxit silic 4Si 6O 4Al

4O + 2(OH) 6(OH)

Hình 5.7 Sơ đồ cấu trúc kaolinit + Nhóm montmorilonit

- Nhóm gồm keo montmorilonit, baydenlit nontronit - Cấu trúc tinh thể loại hình 2:1, nghĩa lớp tinh thể gồm phiến oxit silic nằm bên phiến gipxit (hình 5.8)

- Cấu trúc montmorilonit phù hợp với công thức

Al2Si4O10(OH)2.nH2O Baydelit khác với montmorilonit chỗ,

ion Si4+ lớp khối tứ diện oxit silic bị thay Al3+, điện tích âm dư thừa bù cách thay ion oxi nhóm

hidroxyl Baydelit có cơng thức là: Al3Si3O9(OH)3.nH2O Cịn nontronit,

trong khối bát diện nó, ion Al3+ hồn tồn thay ion Fe3+ Nontronit có cơng thức: (Al,Fe)2Si4O10(OH)2.nH2O Tỷ lệ Si:

Al (hoặc Fe) = 2:

- Khác với kaolinit, khoảng cách paket montmorilonit thay đổi mạnh từ 9,6 đến 28,4 Å, phụ thuộc vào lượng nước hút vào khe hở paket Khi hút nước keo sét montmorilonit trương

- Hiện tượng thay đồng hình xảy phổ biến: Al3+ thay Si4+ khối tứ diện phiến oxyt silic, Mg2+ Fe2+ Al3+ khối bát diện phiến gipxit Kết keo mang điện âm hấp phụ cation

- Lực liên kết lớp tinh thể montmorilonit chặt nên giãn nở hút thêm nước cation

- Do đặc điểm mà khả hấp phụ cation nhóm keo cao (CEC = 80 - 150 lđl/100 g keo) Bởi vậy, đất chứa nhiều keo đất nhóm montmorilonit tính giữ phân nước cao

9,6-21,4 A°

PhiÕn oxit silic

PhiÕn gipxit

PhiÕn oxit silic

4Si 6O 6O 4Si 4O + 2(OH) 4Al 4O + 2(OH) A°

Hình 5.8 Sơ đồ cấu trúc montmorilonit + Nhóm hydromica

- Chiếm lượng lớn số keo sét đất, bao gồm loại sau: hydro mica trắng (hydromuscovit illit), hydro mica đen (hydrobiotit)và dạng khác mica bị hydrat hoá

- Hydromica có cấu trúc loại hình 2:1 tương tự montmorilonit (hình 5.9)

- Cơng thức hydromuscovit KAl2(Al.Si3O10)(OH)2

°

10 A yK

yK

6O (4-y)Si.yAl

2OH + 4O Al4.Fe4.Mg4Mg6

2OH + 4O (4-y)Si - yAl

- Khoảng cách paket không đổi 10 Ǻ

- Có tượng thay đồng hình xảy mạng lưới tinh thể, chủ yếu thay Si4+ phiến khối tứ diện ion Al3+, kết làm cho mang điện âm hấp phụ cation đặc biệt K+ phân bố khe hở paket

- Do lực liên kết lớp tinh thể bền vững keo thường có tính trương thấp khả hấp phụ không cao

- Khả hấp phụ hydromica khoảng 20 - 40 lđl/100 g keo + Trong đất thường gặp vermiculit gần giống hydromica, paket mạng lưới tinh thể keo tồn lớp kép phân tử nước bao quanh kim loại, thường Mg Vermiculit

magiealuminsilicat, Mg có khối bát diện Trong khối bát diện Mg2+ thay Fe2+, khối tứ diện Si4+ thay Al3+ Công thức tổng quát vermiculit sau: (Mg2+,Fe2+)3(Si,Al)4O10(OH)2.4(H2O) Vermiculit có dung tích hấp phụ

khá cao, CEC dao động từ 60 - 150lđl/100 g keo

Trong đất gặp keo dạng lớp hỗn hợp Trong mạng lưới tinh thể chúng xen kẽ lớp khối bát diện khoáng vật khác

nhau: montmorilonit với illit, kaolinit với muscovit, vermiculit với clorit

c Keo sét đất Việt Nam

Qua kết nghiên cứu thành phần keo sét đất Việt Nam tác giả: Phạm Gia Tu, Nguyễn Vi Trần Khải, Cao Liêm, Ðào Châu Thu, Nguyễn Hữu Thành phương pháp hoá học, phương pháp quang phổ, phương pháp nhiệt, phương pháp quang tuyến X phương pháp hiển vi điện tử khái quát phân bố chúng sau:

+ Ðối với đất vùng đồi núi: keo sét chủ yếu loại đất vùng keo kaolinit, gơtit gipxit, ngồi tuỳ theo loại đất gặp loại keo sét: hydromica (đất đỏ vàng đá granit, đất feralit mùn núi đá philit, đất đen đá vôi ), montmorilonit (đất đen đá vôi, đất đen đá bọt), vermiculit (đất đen đá vôi, đất đen đá bọt, đất feralit mùn philit)

+ Ðối với đất đồng bằng: keo sét chủ yếu loại đất vùng đồng kaolinit hydromica Vermiculit gặp đất phù sa trung tính chua, đất mặn trung tính, đất phèn, đất cát biển Ngồi gặp gipxit (đất phù sa chua, đất bạc màu, đất cát biển) gơtít (đất bạc màu)

2 Khả hấp phụ đất 2.1 Khái niệm chung

Hấp phụ đặc tính hạt đất hút chất rắn, chất lỏng, chất khí làm tăng nồng độ chất bề mặt Bemmelen (Hà Lan) lần keo đất sở tác dụng hấp phụ, tác dụng phụ thuộc chất mùn, hydroxyt sắt oxit silicic đất Năm 1908, Gedroiz (Liên xơ cũ) tìm quy luật hấp phụ, khẳng định khái niệm hấp phụ cách xác Gedroiz cho rằng, tính hấp phụ đất liên quan đến phức hệ hấp phụ, phức hệ không tan nước, thành phần khống nhơm silicat, thành phần hữu chủ yếu mùn, loại keo đất Gedroiz chia khả hấp phụ đất thành dạng: hấp phụ sinh học, hấp phụ học, hấp phụ lý học, hấp phụ hoá học hấp phụ lý hoá học

2.2 Các dạng hấp phụ đất

a Hấp phụ sinh học

Hấp phụ sinh học khả sinh vật (thực vật vi sinh vật) hút cation anion đất Những ion dễ di chuyển đất rễ vi sinh vật hút biến thành chất hữu không bị nước trôi Rễ cây, thân sau lúc chết tích luỹ xác hữu đất Vi sinh vật phân giải xác hữu này, có q trình hấp phụ sinh học Vi sinh vật cố định đạm hình thức hấp phụ sinh vật

Sự trao đổi cation đất rễ nghiên cứu nhiều năm gần Nhiều thí nghiệm khẳng định rằng, ngồi tượng hút thức ăn dạng ion từ dung dịch đất, cation anion từ đất vào theo trình trao đổi ion Do rễ hô hấp thải CO2 CO2 kết hợp với H2O đất tạo thành H2CO3 Axit phân li:

với Ca2+, Mg2+, K+ cation khác hấp phụ keo đất, Còn anion HCO3

trao đổi với NO3

-, SO4

2-, PO4

3- H2CO3 có tác dụng hồ

tan muối khống khác (phosphat, sulfat ) có đất giúp cho hút ion

b Hấp phụ học

Hấp phụ học đặc tính đất giữ lại vật chất nhỏ khe hở đất, ví dụ: hạt sét, xác hữu cơ, vi sinh vật Ðây dạng hấp phụ phổ biến đất Hiện tượng thấy rõ mưa, nước mưa đục lẫn cát, sét thấm sâu xuống tầng đất dưới, nước mạch chảy vào giếng, nước trở nên trong, thấm qua tầng đất, chất lơ lửng nước bị hấp phụ học

Nguyên nhân hấp phụ học kích thước khe hở đất bé kích thước vật chất bờ khe hở gồ ghề làm cản trở di chuyển hạt vật chất mang điện trái dấu với bờ khe hở nên bị hút giữ lại

Có trường hợp hấp phụ học khơng lợi cho q trình hình thành đất làm xuất đất lớp nhiều keo sét, đất trở lên chặt lý tính xấu Nhưng mặt khác, nhờ tính hấp phụ mà phần tử đất không bị rửa trôi xuống sâu

c Hấp phụ lý học (hấp phụ phân tử)

Hấp phụ lý học thay đổi nồng độ phân tử chất tan bề mặt hạt đất

Nguyên nhân tượng hấp phụ lý học tác dụng lượng bề mặt phát sinh chỗ tiếp xúc hạt đất với dung dịch đất (hoặc khơng khí) Năng lượng bề mặt phụ thuộc sức căng bề mặt diện tích bề mặt Vật chất làm giảm sức căng mặt dung dịch đất tập trung mặt hạt keo, hấp phụ dương Ví dụ axit axetic có tác dụng làm giảm sức căng mặt dung dịch đất tập trung mặt hạt đất Vật chất làm tăng sức căng mặt ngồi dung dịch đất bị đẩy khỏi keo đất để vào dung dịch, hấp phụ gọi hấp phụ âm Ví dụ phân tử đường làm tăng sức căng mặt dung dịch đất bị đẩy khỏi keo đất để vào dung dịch đất

Tóm lại, chênh lệch nồng độ chỗ tiếp xúc hạt keo với môi trường xung quanh sinh tác dụng hấp phụ lý học

Ngoài phân tử chất hồ tan, đất cịn hấp phụ chất khí Ðất khơ hấp phụ khơng khí chặt Khả hấp phụ chất khí từ mạnh đến yếu thứ tự sau: nước, NH3, CO2, O2, N2 Ðất nhiều mùn

càng hấp phụ nhiều NH3, CO2, nước Khả hút khí nước

của đất phụ thuộc thành phần chất rắn đất (bảng 5.3) Vì đất có khả hấp phụ khí NH3 sinh trình phân giải chất hữu chứa

đạm Ở ta thấy rõ lợi ích việc trộn đất bột khô với phân chuồng ủ phân Ðất bột hút NH3 tạo trình ủ phân,

làm giảm đạm

Bảng 5.3 Khả hút khí nước đất (ml /100 g chất hút) Thành phần

đất

CO2 NH3 Hơi nước

Thạch anh 12 145 197

CaCO3 14 320 278

Kaolinit 166 947 3172

Fe(OH)3 3526 5278 19236

Mùn 1264 24228 19772

d Hấp phụ hoá học

Hấp phụ hoá học tạo thành đất muối không tan từ muối dễ tan Ví dụ:

Na2SO4 + CaCl2  CaSO4 + 2NaCl,

Na2SO4 + Ca(HCO3)2  CaSO4 + 2NaHCO3,

hoặc

NH4H2PO4 + 3Ca(HCO3)2  Ca3(PO4)2 + 2NH3 + 6CO2 + 6H2O

Fe3+ + PO4

3- FePO4

Al3+ + PO4

3- AlPO4

e Hấp phụ lý hoá học (hấp phụ trao đổi)

Hấp phụ lý hoá học đặc tính đất trao đổi ion phức hệ hấp phụ với ion dung dịch đất tiếp xúc Trong dung dịch đất, axit vô muối chúng phân ly thành cation anion Khi dung dịch đất tác động với keo đất, keo đất hấp phụ phân tử (hấp phụ lý học) mà hấp phụ ion Nếu lấy đất đỏ (chua) tác động với dung dịch NH4Cl lọc ta phát

dịch lọc chứa nhiều H+ NH4 +

giảm Quá trình trao đổi ion biểu thị phản ứng sau:

[ KÐ]H+ + NH4Cl ⇄ [KÐ] NH4+

+ HCl

Từ ta thấy thực chất hấp phụ lý hoá học trao đổi ion keo đất với ion dung dịch quanh keo Hiện tượng xảy thay đổi độ ẩm, bón phân, nước ngầm dâng lên, tưới nước cho đất, nghĩa có chênh lệch nồng độ phản ứng thuận nghịch Trong đất có keo âm keo dương nên đất có khả hấp phụ cation anion hấp phụ cation chủ yếu phần lớn keo đất keo âm Hấp phụ trao đổi ion có ảnh hưởng lớn tới độ phì nhiêu đất, tính chất vật lý, hố học đất dinh dưỡng trồng Vì cần nghiên cứu sâu dạng hấp phụ phần

2.3 Hấp phụ trao đổi ion

a Hấp phụ trao đổi cation

* Hấp phụ cation xảy keo âm tầng ion trao đổi keo chứa cation nên trao đổi với cation dung dịch tiếp xúc với Keo âm chiếm đa số đất nên tác dụng hấp phụ cation chủ yếu Ví dụ bón đạm sunphat NH4

+

hấp phụ theo phản ứng sau:

[KÐ]Ca2+ + (NH4)2SO4 ⇄ [KÐ]2NH4+ + CaSO4

Một phần nhỏ cation hấp phụ K+, NH4 +

, Ca2+, Mg2+ khơng trao đổi được, nghĩa không bị cation dung dịch muối đẩy ngồi Ngun nhân tượng khác Nhiều thí nghiệm cho thấy K+ khả trao đổi keo đất già phần kết tinh K+ tham gia cấu tạo lưới tinh thể khơng trao đổi nữa, cation vào khe hở lớp tinh thể

khoáng vật montmorilonit, baydelit, sau đất khơ hay bị bao bọc xung quanh hạt keo khác Fe(OH)3, Al(OH)3

các chất hữu nên cation khả trao đổi Nguyên nhân rõ phổ biến cation liên kết hoá học để tạo thành hợp chất không tan Sự hấp thụ cation vi sinh vật nguyên nhân làm cho cation khả trao đổi

* Sự hấp phụ cation tuân theo qui luật định:

+ Sự hấp phụ cation tuân theo quan hệ đương lượng: đương

lượng gam cation trao đổi với đương lượng gam cation khác Ví dụ phản ứng:

[KÐ]Ca2+ + NaCl ⇄ [KÐ]2Na+ + CaCl2

thì đương lượng gam Ca (20 g) trao đổi với đương lượng gam Na (23 g) Do trao đổi đương lượng (me) có 3% Ca phải tính

20 1000

= 150 me, muốn trao đổi Na cần có

1000 23 150

= 3,45% Na trao đổi với 3% Ca

+ Trao đổi cation tiến hành theo chiều thuận nghịch phụ thuộc nồng độ đặc tính cation dung dịch đất

+ Trao đổi xảy nhanh: phản ứng trao đổi cation đất tiến hành nhanh, có sau phút thực xong Ðiểm có ý nghĩa thực tiễn bón phân chứa cation bón vơi khử chua Cần ý phải tạo điều kiện cho tiếp xúc cation với đất cách bừa kỹ, sục bùn để trộn đều, bón phân kết hợp với vun gốc cho

+ Trao đổi cation phụ thuộc hoá trị, độ lớn mức độ thuỷ hoá cation:

Hoá trị cation cao, khả trao đổi mạnh, nghĩa khả trao đổi cation hoá trị III > cation hoá trị II > cation hoá trị I

Bảng 5.4 Quan hệ hố trị, bán kính bán kính thuỷ hoá cation với khả trao đổi cation

Catio n

Hố trị

Bán kính cation (Å)

Bán kính thuỷ hố (Å)

Thứ tự trao đổi

Li+ 0,78 10,03

Na+ 0,98 7,90

NH4 +

1 1,43 5,37

Mg2+ 0,78 13,30

Ca2+ 1,06 10,00

H+ - -

+ Khả trao đổi phụ thuộc nồng độ ion dung dịch Nói chung, nồng độ ion dung dịch đất cao phản ứng trao đổi mạnh

* Dung tích trao đổi cation độ no bazơ đất + Dung tích trao đổi cation đất

Dung tích trao đổi cation đất (dung tích hấp phụ) tổng số cation hấp phụ (kể cation kiềm không kiềm) 100 gam đất, tính ly đương lượng gam, ký hiệu chữ CEC (cation exchange capacity)

Dung tích trao đổi cation xác định cách phân tích trực tiếp tính theo cơng thức: CEC = S + H Trong S tổng số cation kiềm, kiềm thổ hấp phụ (chủ yếu Ca2+, Mg2+, K+ Na+), H tổng số ion H+ Al3+ hấp phụ (độ chua thuỷ phân) Tất tính đơn vị lđl/100 g đất

Dung tích trao đổi cation đất phụ thuộc thành phần keo, thành phần giới đất, tỷ lệ SiO2/R2O3 pH

- Thành phần keo khác CEC đất khác (bảng 5.5) Bảng 5.5 Dung tích hấp phụ số loại keo đất

Loại keo CEC (lđl/100 g)

Fe(OH)3 Rất bé

Al(OH)3

Kaolinit - 15

Montmorilonit 80 - 150

Illit 20 - 40

Axit humic 350

Như vậy, đất nhiều mùn nhiều montmorilonit CEC lớn

- Thành phần giới đất nặng CEC lớn (bảng 5.6) Bảng 5.6 Các cấp hạt khác CEC đất

Cấp hạt (mm) CEC (lđl/100 g đất)

0,25 - 0,005 0,3

0,005 - 0,001 15,0

0,001 - 0,0025 37,2

< 0,0025 69,9

- Tỷ lệ SiO2/R2O3 lớn CEC lớn (Bảng 5.7)

Bảng 5.7 Quan hệ tỷ lệ SiO2/R2O3 CEC đất

Tỷ lệ SiO2/R2O3 CEC (lđl/100 g đất)

3,18 70,0

2,68 42,6

1,98 21,5

1,40 7,7

0,42 2,1

- pH đất tăng lên CEC tăng lên (Bảng 5.8)

Bảng 5.8 Ảnh hưởng pH đến CEC số keo sét

Keo Kaolinit Montmorilonit

pH 2,5 -

6,0

7,0 2,5 - 6,0

7,0

g đất)

Bảng 5.9 CEC số loại đất Việt Nam

Loại đất CEC (lđl/100 g

đất) Ðất đỏ nâu phát triển đá

bazan

8 - 10 Ðất đỏ vàng phát triển đá

phiến sét

7 - Ðất đỏ phát triển đá vôi - Ðất đỏ vàng phát triển đá

liparit (riolit)

4 -

Ðất macgalit - feralit 30 - 40

Ðất phèn 10 - 12

Ðất bạc màu -

Ðất phù sa sông Hồng 10 - 15

+ Ðộ no bazơ (độ bão hoà bazơ) đất

Nói chung CEC có giá trị cao đất tốt chứa nhiều keo Tuy nhiên dung tích trao đổi cation nói lên khả trao đổi cation mà chưa nói lên thành phần cation hấp phụ Thực tế số đất có CEC lớn nhiều H+ nên đất chua Vì thế, cần có CEC lớn tỷ lệ cation bazơ (bao gồm cation kiềm kiềm thổ) lớn đất tốt Bởi người ta dùng tiêu "độ no bazơ" để đánh giá độ phì nhiêu đất

Ðộ no bazơ đất tỷ lệ phần trăm cation kiềm, kiềm thổ chiếm tổng số cation hấp phụ, ký hiệu BS (Base saturation), đơn vị % tính theo cơng thức:

BS (%) = (S x 100)/CEC = (S x 100)/(S + H)

trong đó, S: tổng số cation bazơ trao đổi, H: độ chua thuỷ phân, CEC: dung tích trao đổi cation đất, ba đại lượng tính lđl/100g đất BS có giá trị lớn đất bão hồ bazơ Người ta đánh sau:

BS < 50% đất đói bazơ

:

BS = 50 - 75%:

đất có độ no bazơ trung bình BS > 75%

:

đất no bazơ

Ở nước ta, phần lớn đất đồi núi số đất phù sa chua bị rửa trôi chất kiềm, kiềm thổ mạnh nên thường có BS < 50% Vì việc bón vơi kết hợp với bón phân cho đất cần thiết

a Hấp phụ trao đổi anion

Ðất có khả hấp phụ cation mà cịn có khả hấp phụ anion Sự hấp phụ anion xảy trường hợp keo mang điện dương Tỷ lệ keo dương đất không nhiều nên hấp phụ cation chủ yếu Sự hấp phụ anion đất phụ thuộc vào yếu tố: đặc điểm anion, tỷ lệ SiO2/R2O3 phản ứng môi trường đất

+ Anion khác xảy hấp phụ khác Khả hấp phụ anion xếp sau: H2PO4

-

> HCO3

> SCN- > SO4

> Cl -> NO3- Dựa vào khả hấp phụ chia anion đất làm

nhóm:

- Nhóm thứ nhất: gồm có anion bị hấp phụ mạnh cách tạo thành kết tủa khó tan với cation dung dịch đất Ca2+, Fe3+ Ðó kiểu hấp phụ hố học nói phần Nhóm có anion axit phosphorit PO4

3-, HPO4

H2PO4

anion số axit hữu Ngồi việc liên kết với cation hình thành hợp chất khơng tan, ion bị hấp phụ vào keo đất cách trao đổi với anion OH- bề mặt keo đất trường hợp kaolinit

- Nhóm thứ hai: gồm anion khơng bị hấp phụ Nhóm có NO3-, NO2- Cl- Ngun nhân khơng có hấp phụ

khi sử dụng phân đạm, loại phân có chứa NO3

để hạn chế đạm NO3

dễ bị rửa trơi

- Nhóm thứ ba: gồm anion có khả hấp phụ trung gian nhóm trên, SO4

2-, HCO3

-, CO3

SiO3

2- Cách chia có ý nghĩa tương đối anion tuỳ điều kiện mơi trường đất có khả hấp phụ cao Ví dụ, SO4

bị hấp phụ ít, điều kiện đất có nhiều canxi độ ẩm đất thấp tạo thành CaSO4 CaSO4.2H2O dạng kết tủa Các muối SO4

khác (Mg, K, Na) dễ tan, anion CO3

2-, HCO3

hấp phụ hoá học với canxi tạo thành chất cacbonat khó tan

+ Khả hấp phụ anion phụ thuộc tỷ lệ SiO2/R2O3 Tỷ lệ

càng thấp (tức tỷ lệ keo dương tăng) hấp phụ anion nhiều (bảng 5.10)

Bảng 5.10 Quan hệ SiO2/R2O3 với hấp phụ anion (Matxơn)

SiO2/R2O3

PO4

3-SO4

2-Cl -lđl/100 g đất

3,82 0,52 - -

2,82 0,93 0,04 -

1,89 1,15 0,15 0,03

0,55 1,60 0,27 0,04

+ Khả hấp phụ anion cịn phụ thuộc vào phản ứng mơi trường Ðất có phản ứng chua, tỷ lệ keo dương đất tăng, hấp phụ anion đất tăng lên (bảng 5.11)

Bảng 5.11 Quan hệ pH với hấp phụ anion (lđl/100 g đất)

theo Matxơn

Kaolinit Montmorilonit

pH Cl- pH SO4

- pH PO4

- pH Cl

-pH PO4

-7,2 0,0 7,2 0,0 7,5 29,7 6,8 0,0 6,5 32,4 6,7 0,3 6,9 0,7 6,7 40,8 5,6 0,0 5,1 36,3 6,1 1,1 6,6 2,9 6,1 46,5 3,2 0,1 4,8 38,7 5,8 2,4 6,2 4,6 5,5 56,1 3,1 0,1 4,0 47,4 5,3 3,8 5,9 6,6 4,6 75,0 3,0 0,1 3,3 60,6 4,0 5,9 5,0 10,5 3,8 92,1 2,8 0,4 2,9 81,0

3 Ảnh hưởng keo đất, khả hấp phụ đến tính chất đất chế độ bón phân cải tạo đất

3.1 Quan hệ keo đất với trình hình thành đất

Loại đất Keo sét đặc trưng

Ðất tundra Illit

Ðất nâu hạt dẻ Montmorilonit

Ðất chernozem Illit + Montmorilonit

Ðất đồng cỏ ẩm Montmorilonit

Ðất potzon Illit

Ðất đỏ vàng potzon hoá Kaolinit

Ðất feralit nhiệt đới Kaolinit + halluazit

Ðất mùn gley Montmorilonit

Ðất mùn cacbonat Montmorilonit + kaolinit Ðất phù sa đất mặn Illit + kaolinit + haluazit

+ Càng lên cao nhiệt độ giảm, cường độ phá huỷ đá giảm, trình hình thành đất thay đổi, tỷ lệ keo sét giảm tỷ lệ keo hữu tăng

+ Tỷ lệ SiO2/Al2O3 keo sét liên quan mật thiết với mức độ

phong hóa, rửa trơi mức độ biến đổi q trình hình thành đất: Tỷ lệ

SiO2/Al2O3

Quá trình hình thành đất < Quá trình alit

> Quá trình sialit

2 - Trung gian trình

3.2 Quan hệ keo đất với lý tính đất

+ Ảnh hưởng tượng tụ keo tán keo đến trạng thái kết cấu đất: đất, keo thường trạng thái tụ (gel), đất ẩm phần hạt keo tồn trạng thái tán (sol) Dù keo đất trạng thái tán có hại cho đất làm cho đất bí Hiện tượng tụ keo làm cho hạt đất dính lại với tạo thành hạt kết có độ lớn khác Nếu gel không trở lại trạng thái sol hạt kết bền, cịn gel phần biến thành sol hạt kết dễ nát vụn, đất có kết cấu khơng bền Hiện tượng keo tán khơng lợi cho đất phá vỡ kết cấu, rửa trôi hạt keo làm cho đất trở nên xấu

+ Ảnh hưởng thành phần cation hấp phụ đến kết cấu đất: keo hấp phụ nhiều cation hoá trị Li+, Na+, K+ tỷ lệ hạt keo hạt kết kích thước bé từ 0,005 - 0,002mm tăng lên nhiều Ngược lại hấp phụ nhiều cation hoá trị tỷ lệ hạt kết có kích thước lớn từ 0,02 - 0,25mm tăng lên nhiều (bảng 5.12)

+ Ảnh hưởng tính trương, co keo đất đến lý tính đất: tính trương co keo đất làm cho thể tích đất bị thay đổi, đất bị nứt nẻ khô nhão nhoét mưa, ảnh hưởng đến chế độ nước chế độ khí đất phát triển rễ Ðất chứa nhiều keo sét đất trương co mạnh, keo thuộc nhóm montmorilonit trương co mạnh keo nhóm kaolinit

Bảng 5.12 Quan hệ thành phần cation hấp phụ với hạt kết trong đất

Cation hấp phụ

Tỷ lệ % hạt kết

> 0,02mm 0,02 -

0,002mm < 0,002mm

Li+ 10,53 35,94 53,53

Na+ 11,74 37,48 50,58

K+ 32,09 33,32 34,59

Mg2+ 54,97 38,02 7,11

Ca2+ 56,33 36,35 7,32

Be2+ 53,90 37,66 9,04

3.3 Quan hệ keo đất với hố tính đất

Thành phần cation hấp phụ keo cịn ảnh hưởng đến hố tính đất Trên mặt hạt keo luôn tồn nhiều loại cation cation chiếm ưu ảnh hưởng rõ rệt đến hố tính đất

+ Những đất giàu Ca2+ Mg2+ có phản ứng trung tính kiềm độ no bazơ cao (đất phù sa ngồi đê sơng Hồng có BS > 80%)

+ Những đất chứa nhiều H+ Al3+ thành phần cation hấp phụ có phản ứng chua, độ no bazơ thấp (đất feralit, đất đỏ, đất vàng, đất potzon, đất phù sa chua)

+ Những đất có nhiều Na+ thành phần cation hấp phụ có tính kiềm (đất mặn kiềm)

+ Các cation K+ NH4 +

dạng hấp phụ tương đối dễ dàng hấp thụ chúng, cation ảnh hưởng đến tính chất đất

+ Ðất nhiều keo tính đệm đất cao

3.4 Quan hệ khả hấp phụ đất với chế độ bón phân cải tạo đất

* Với chế độ bón phân

Chế độ bón phân cho loại đất khác tuỳ thuộc vào khả hấp phụ đất:

+ Ðối với đất có khả hấp phụ cao, bón phân tập trung bón lót, bón lượng phân lớn, cịn đất có khả hấp phụ nhỏ khơng nên bón lót nặng, cần bón thúc vào giai đoạn sinh trưởng cần nhiều dinh dưỡng để tăng hiệu phân bón

+ Bón phân khống khơng kèm theo bón vơi làm độ chua đất tăng lên nhanh, làm giảm mức độ bão hoà bazơ đất, tăng hàm lượng H+, Al3+ K+ thành phần cation trao đổi đất

+ Khi sử dụng phân đạm có chứa gốc NO3

-, nên hạn chế bón cho trồng điều kiện ngập nước để giảm đạm trình rửa trơi phản nitrat hố

+ Bón vơi cho đất chua trước sử dụng phân lân để hạn chế cố định ion phosphat sắt nhơm

+ Khi bón phân kali cần ý cố định kali keo sét, đặc biệt keo nhóm hydromica

* Với biện pháp cải tạo đất

+ Phản ứng trao đổi cation keo đất sở khoa học biện pháp hoá học cải tao đất Trên sở phản ứng sử dụng vơi để cải tạo đất chua, sử dụng thạch cao để cải tạo đất mặn kiềm

[KÐ]2H+ + CaCO3  [KÐ] Ca2+

+ H2O + CO2

[KÐ]2Na+ + CaSO4  [KÐ] Ca2+

+ Na2SO4

+ Sử dụng nước để cải tạo đất mặn (rửa Cl-, SO4

2-) Khi sử dụng nước tưới, nước rửa mặn, ý hàm lượng Na+ nước để tránh nguy mặn kiềm hoá đất

4 Biện pháp trì nâng cao khả hấp phụ đất

Như phần trình bày, phức hệ keo ảnh hưởng lớn tới thành phần nồng độ dung dịch đất, tính chất lý học, hố học, chế độ nước khí đất, điều kiện phát triển vi sinh vật Vì muốn bảo vệ nâng cao độ phì đất cần tìm cách trì, tăng cường thay đổi thành phần, số lượng keo đất

+ Ðất cát chứa keo, khả hấp phụ kém, tính giữ phân Vì loại đất cần tăng keo cách bón đất sét kết hợp với phân hữu để tăng phức hệ hấp phụ cho đất, tăng độ dính hạt kết làm cho trở nên bền Ở Hungari cải tạo đất cát cách trộn đất sét với phân hữu làm thành lớp dày - cm đem ủ bón cho đất cát Ðó phức hệ keo sét mùn có khả tạo cho đất nhiều đặc tính tốt mà riêng phân chuồng khơng thể có Dĩ nhiên, khơng phải đất sét bón cho đất nhẹ, ví dụ đất sét mặn không cải tạo đất cát, miền Bắc nước ta việc dùng bùn ao cầy sâu lật sét sâu lên kết hợp với phân hữu để cải tạo đất thành phần giới nhẹ đất bạc màu

+ Phù sa sơng lớn chứa nhiều keo dùng tưới cho ruộng nhiều cát, biện pháp tăng lượng keo đất

+ Bón phân hữu vơ cịn biện pháp thay đổi thành phần ion hấp phụ keo Các ion OH-, COO- SiO32- làm cho

muối phosphat trở thành dễ tan Ví dụ bón natri silicat: Na2SiO3 + H2O = H2SiO3 + 2NaOH

H2SiO3 + Ca3(PO4)2(khó tan) = 2CaHPO4(dễ tan) + CaSiO3

hoặc bón phân hữu cơ:

R(COOH)2 + Ca3(PO4)2(khó tan) = R(COO)2 - Ca + 2CaHPO4(dễ

+ Ðối với đất thành phần giới nặng không phù hợp yêu cầu trồng cải tạo cách bón cát, bón đất phù sa thơ, bón nhiều phân hữu trồng phân xanh

+ Ðối với loại đất có khả hấp phụ thấp bón vào đất khống vật có dung tích trao đổi cation cao bentonit, zeolit để nâng cao dung tích hấp phụ cho đất

Câu hỏi ôn tập

1 Khái niệm keo đất, đặc tính keo phân loại keo đất?

2 Ðặc điểm loại keo sét đất, thành phần keo loại đất Việt Nam?

3 Khả hấp phụ đất gì? Các dạng hấp phụ đất, biện pháp trì nâng cao khả hấp phụ đất?

4 Quan hệ keo đất, khả hấp phụ đất với tính chất đất chế độ bón phân, cải tạo đất?

Chương VI

PHẢN ỨNG CỦA ĐẤT

1 Khái niệm dung dịch đất phản ứng đất 1.1 Các khái niệm chung

Nước mưa trước nhập vào đất chứa lượng nhỏ chất hồ tan khí O2, CO2, N2, NH3 Như nước mưa

không tinh khiết, thực dung dịch Khi thấm vào đất, nước mưa tiếp tục hoà tan thêm số chất thể rắn đất tạo thành dung dịch đất

Dung dịch đất có vai trị quan trọng trình hình thành đất độ phì nhiêu đất Dung dịch đất phận linh hoạt Nó tham gia trực tiếp vào trình hình thành đất, vào phản ứng lý, hố, sinh học, vào trao đổi chất dinh dưỡng Vì dung dịch đất định phản ứng xảy đất như: phản ứng chua, phản ứng kiềm, phản ứng đệm, phản ứng ơxy hố khử đất

Phản ứng đất gọi phản ứng dung dịch đất Phản ứng dung dịch đất q trình hố học hay lý - hoá học diễn đất

Trong thổ nhưỡng học phản ứng đất gồm có: phản ứng chua, phản ứng kiềm, phản ứng đệm phản ứng oxy hoá khử Các phản ứng ảnh hưởng lớn đến thành phần, tính chất độ phì nhiêu đất Nghiên cứu dung dịch đất phản ứng ln nội dung thiếu thổ nhưỡng học

1.2 Ý nghĩa dung dịch đất:

- Các chất hồ tan dung dịch đất nguồn cung cấp dinh dưỡng dễ tiêu cho

còn lượng nước tương đối cao Ðây gọi tượng héo sinh lý

- Phản ứng dung dịch đất ảnh hưởng đến hoạt động hệ vi sinh vật đất, đến tính chất lý - hố học đất thức ăn ni Ví dụ hồ tan lân phụ thuộc vào pH

- Trong dung dịch đất có số muối chất hồ tan khác Anion cation dung dịch đất làm cho đất có tính đệm, giữ cho độ pH đất thay đổi

- Dung dịch đất có chứa số chất hồ tan làm tăng cường q trình phong hố đá để hình thành đất Thí dụ: NH3, NO2, CO2 từ khí

quyển tan nước làm phá huỷ đá vơi theo đường hồ tan tăng cường Ðộ hồ tan đá vơi nước bão hồ CO2 lớn

hơn nước tinh khiết 70 lần Quá trình phá huỷ đá vơi với tham gia CO2 hồ tan nước xảy theo phương trình sau:

CaCO3 + CO2 + H2O  Ca(HCO3)2

1.3 Thành phần nồng độ dung dịch đất

Thành phần nồng độ dung dịch đất phức tạp thay đổi Nồng độ dung dịch đất không lớn thường không vượt vài gam chất lít dung dịch Riêng trường hợp đất mặn đất phèn hàm lượng chất hồ tan dung dịch đất đạt tới hàng chục chí hàng trăm gam lít

Về thành phần, dung dịch đất chứa chất vô cơ, hữu cơ, hữu - vô Những chất tồn dung dịch đất dạng phân tử hoà tan hay dạng keo (ở trạng thái sol)

+ Các chất vơ dung dịch có:

- Các cation: Ca2+, Mg2+, NH4+, Na+, K+, H+ Trong đất chua cịn

có Al3+ Fe3+ Trong đất lầy có Fe2+ - Các anion: HCO3

-, CO3

2-, NO3

-, NO2

-, SO4

2-, Cl-, H2PO4

-, HPO42- ,

+ Những chất hữu cơ: sản phẩm trình phân giải chất hữu cơ, sản phẩm hoạt động sống sinh vật (axit hữu cơ, axit amin, đường, rượu, men, chất chát ) chất mùn

+ Những chất hữu - vô dung dịch chủ yếu gồm hợp chất phức tạp chất hữu có tính axit (các axit mùn, poliphenol, axit hữu phân tử thấp) với cation sắt nhôm

+ Các chất khí hồ tan CO2, O2, N2, NH3 v.v

+ Trong dung dịch chất hồ tan cịn có chất khơng hồ tan thường phần tử keo hữu cơ, hữu - vô cơ, keo sét, keo silic, hiđrôxit sắt nhôm Theo K.K Gedroi hàm lượng keo dung dịch đất chiếm từ 1/4 đến 1/10 tổng lượng keo đất

Thành phần số lượng chất hồ tan dung dịch đất khơng cố định dùng để phân biệt loại đất với loại đất khác mức độ định

Thành phần số lượng chất hoà tan dung dịch đất bổ sung từ nguồn sau:

- Do ta bón phân hữu vô vào đất - Do nước mưa nước ngầm mang tới

- Do trình trao đổi ion keo đất dung dịch đất - Do sản phẩm q trình phong hố đá trình phân giải chất hữu

Thành phần nồng độ dung dịch đất phụ thuộc vào thời tiết, khí hậu, hàm lượng nước đất, hoạt động sinh vật, phản ứng đất, thành phần đá mẹ, nước ngầm chế độ canh tác

1.4 Các phương pháp nghiên cứu dung dịch đất

Muốn nghiên cứu dung dịch đất người ta dùng phương pháp khác để chiết rút khỏi đất như:

+ Phương pháp phổ biến dùng nước cất tác dụng lên đất theo tỷ lệ đất: nước 1:5 lọc Dung dịch bị hồ lỗng nhiều thành phần thay đổi lượng nước lớn hồ tan chất trước khơng hồ tan Tuy nhiên với phương pháp ta hiểu tính chất dung dịch đất

+ Dùng axit lỗng tác dụng với đất Ví dụ định lượng K+, NH4 +

và P2O5 dễ tiêu ta dùng HCl 0.2N với tỷ lệ đất dung dịch 1:5 Với

+ Nghiên cứu dung dịch phương pháp "thuỷ thẩm kế"

(Lizimet): Phương pháp cho phép nghiên cứu dung dịch đất độ sâu khác Có hai cách thu hồi dung dịch đất:

- Ở độ sâu định đất ta đặt phễu hứng nước từ chảy xuống dẫn đến bình chứa Phương pháp có nhược điểm nước chảy đến phễu đất có nước thừa (nước trọng lực), có nghĩa thành phần nồng độ dung dịch đất thay đổi dù dịch thấm qua đất nên cho ta khái niệm dung dịch đất vững phương pháp

- Ở độ sâu định đất nguời ta đặt bình kín sứ xốp Với bơm chân khơng người ta đưa áp suất bình xấp xỉ atm Sự chênh lệch áp suất ngồi bình làm dung dịch đất bị hút vào bình Với phương pháp dung dịch mà ta thu với dung dịch thực đất (trong điều kiện độ ẩm đất gần với độ trữ ẩm đồng ruộng)

+ Phương pháp dùng áp lực đẩy dung dịch đất ra: Năm 1903 Bơrich (Mỹ) dùng máy ly tâm quay 8000 vòng/phút tách dung dịch đất đất có độ ẩm cao Năm 1916 Raman, Bamơ (Ðức) Vanzi (Hà lan) tách dung dịch đất cách ép đất Năm 1941, Rixa (Mỹ) cho đất vào màng Xelophan dùng áp lực 16 atmotphe đẩy dung dịch đất qua màng Năm 1947 Kriukôp (Nga) nghiên cứu dung dịch đất cách dùng sức ép 1000-2000 kg/cm2

Hiện người ta dùng máy đo trực tiếp để nghiên cứu dung dịch đất Ví dụ: Ðo nồng độ H+ pH meter; đo tổng số muối tan xuất dẫn điện; Ðo điện oxy hoá khử Eh meter

2 Phản ứng chua đất

Ðất có phản ứng chua đất có chứa nhiều cation H+ Al

3+

, mức độ chua phụ thuộc vào nồng độ cation H+ Al 3+ Nồng độ cation đất cao đất chua

2.1 Nguyên nhân gây chua cho đất

Khi nghiên cứu nguyên nhân làm cho đất trở nên chua người ta thấy có nhiều yếu tố chi phối Sau ta xem xét nguyên nhân chủ yếu tác động vào q trình hố chua đất

a Yếu tố khí hậu:

Các đặc trưng khí hậu nhiệt độ, ẩm độ, đặc biệt lượng mưa ảnh hưởng lớn đến q trình phong hố đá, chuyển hố di chuyển vật chất, đồng thời ảnh hưởng đến thực bì hoạt động sinh vật đất Tất q trình có quan hệ chặt chẽ với hình thành biến đổi độ chua đất Nói chung nhiệt độ cao lượng mưa lớn có lợi cho tác dụng phá huỷ đá rửa trôi vật chất Trong điều kiện lượng mưa lớn lượng bốc hơi, phần nước mưa di chuyển từ mặt đất xuống sâu tác dụng trọng lực Sự di chuyển kéo theo loạt chất dễ tan có đất, đặc biệt ion kim loại kiềm kiềm thổ Na+, K+, Mg2+, Ca2+ làm cho đất hoá chua Do nguyên nhân mà phần lớn đất vùng đồi núi Việt Nam nước khác thuộc vùng nhiệt đới nóng ẩm bị chua mức độ khác

b Yếu tố sinh vật

Trong trình hoạt động, vi sinh vật, rễ lồi sinh vật khác đất khơng ngừng giải phóng CO2, khí hồ tan

nước tạo thành axit H2CO3 Tuy độ phân ly axit khơng cao

nhưng là nguồn sinh H+ chủ yếu đất Trong trình vi sinh vật phân giải chất hữu (đặc biệt điều kiện yếm khí) sinh nhiều axit hữu làm đất bị hoá chua Bởi đất quanh năm ngập nước, đất lầy thụt phần lớn đất than bùn bị chua Ðặc biệt tàn tích sinh vật chứa nhiều lưu huỳnh (S) xác sú, vẹt đước bị phân huỷ điều kiện yếm khí, trải qua trình biến đổi phức tạp sinh H2S Khi có điều kiện oxy

hố H2S chuyển thành H2SO4 làm đất chua:

2H2S + O2  2S + 2H2O

2S + 3O2 + 2H2O  2H2SO4 + 251 kCal

rừng rộng Trong đất rừng rậm có nhiều nấm hoạt động tạo thành nhiều axit fulvic làm cho đất chua thêm

c Ảnh hưởng người tới q trình hố chua đất

Trong trình sinh trưởng phát triển, thực vật màu xanh hút lượng lớn chất kiềm đất Na+, K+, Ca2+, Mg2+ v.v để hình thành thể Ðối với thực vật tự nhiên lượng chất kiềm trả lại cho đất dạng xác thực vật Nhưng với đất canh tác lượng lớn chất kiềm bị lấy khơng hồn lại cho đất dạng sản phẩm nông nghiệp Ðây nguyên nhân làm giảm chất kiềm đất canh tác làm đất dần bị hoá chua

Theo Vũ Cao Thái, với giống lúa IR62, suất 9,8 thóc/ha 8,3 rơm rạ đất bị lấy 265 kg K2O, 58 kg MgO 71kg CaO/ha

Theo số liệu Xmirnơp Muravin (1989) để hình thành nên hạt ngô lấy từ đất 30-35 kg N, 8-12kg P2O5 25-35 kg K2O

Do thành phần hoá học, số phân bón bón vào đất làm cho đất hố chua Khi bón loại phân (NH4)2SO4, NH4Cl,

KCl vào đất cation NH4 +

, K +

keo đất trồng hấp thụ để lại gốc SO42- Cl- Các gốc axit tạo HCl H2SO4 làm cho đất

bị chua Những phân làm đất bị hoá chua chế gọi chung phân chua sinh lý Một số loại phân supe lân thành phần thường chứa lượng định axit dư nên bón nhiều vào đất làm cho đất chua thêm Tuy nguyên nhân từ phân bón chưa đáng lo ngại thực tế lượng phân hố học mà ta bón vào đất chưa nhiều

Ðối với vùng đất có thành phần giới nhẹ vấn đề tưới nước dư thừa nguyên nhân làm đất bị rửa trôi kim loại kiềm kiềm thổ hoá chua

Tóm lại có nhiều nguyên nhân làm cho đất bị hoá chua Ðiều cần quan tâm diện tích đất chua nước ta lớn, loại đất đỏ vàng vùng đồi núi, phần đất phù sa hệ thống sông Hồng, phù sa sông Mã, sông Chu, sông Lam, sông Cửu Long phù sa sông khác; vùng đất bạc màu Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Bắc Cạn, Thái Nguyên, Tây Ninh; vùng đất phèn Hải Phịng, Thái Bình, Ðồng Tháp ; vùng đất trũng Nam Định, Hà Nam nơi khác

2.2 Các loại độ chua đất

Tất nguyên nhân làm tăng hàm lượng ion H+ đất Phản ứng chua đất biểu thị loại độ chua Những ion H+ đất tồn dung dịch bị hấp thu bề mặt hạt keo Trường hợp thứ sinh "độ chua hoạt tính" có ảnh hưởng trực tiếp tới vi sinh vật Trường hợp thứ hai gây nên "độ chua tiềm

tàng" đất H+ (và Al3+) làm tăng độ chua dung dịch ảnh hưởng đến sinh vật bị đẩy vào dung dịch đất cation khác Hai loại độ chua hợp thành tổng số độ chua đất

a Ðộ chua hoạt tính

Ðộ chua hoạt tính ion H+ có dung dịch đất tạo nên, nồng độ ion H+ cao đất chua

Ðể xác định độ chua ta chiết rút ion H+ nước cất xác định nồng độ ion H+ pH meter Ðộ chua hoạt tính biểu thị pHH2O. pH trị số âm logarit nồng độ ion H+ dung dịch:

pH = - lgH+

Trong hoá học người ta quy định nước tinh khiết hay dung dịch có H+ = OH- = 10-7 g ion/l nghĩa pH = -lg10-7 = mơi trường trung tính

Nếu H+ <10-7 g ion/l nghĩa pH > mơi trường kiềm Nếu H+ > 10-7 g ion/l nghĩa pH < mơi trường chua

Thơng thường pHH2O đất biến thiên từ 3-9 đánh

sau:

pHH2O

< 4,5 4,5-5,5 5,6-6,5 6,6-7,5 7,6-8,0 8,1-8,5 >8,5

Mức đánh giá

Ðất chua Ðất chua Ðất chua Ðất trung tính Ðất kiềm Ðất kiềm vừa Ðất kiềm nhiều

Bảng 6.1: Ðộ chua hoạt tính số loại đất Việt nam

Loại đất (tầng 0-15cm) pHH2

Ðất phèn (An Hải - Hải Phịng)

Ðất nâu đỏ đá vơi (Ðồng Giao, Ninh Bình)

Ðất nâu đỏ đá bazan (Phủ Quỳ, Nghệ An)

Ðất đỏ vàng phiến thạch mica (Phú Hộ, Phú Thọ)

Ðất nâu vàng phù sa cổ (Vĩnh Phúc) Ðất phù sa đê sơng Thái Bình (Hải Dương)

Ðất phù sa ngồi đê sơng Hồng (Phúc Xá, Hà Nội)

Ðất xám bạc màu (Bắc Giang) Ðất mặn (Rạng Ðông, Nam Định)

4,2 4,6 4,5 4,5 5,0 4,8 7,7 5,0 8,0

Ðộ chua hoạt tính sử dụng việc bố trí cấu trồng phù hợp vùng đất canh tác xác định cần thiết phải bón vơi cải tạo độ chua đất cho phù hợp với đặc tính sinh học loại định trồng Ða số trồng ưa môi trường trung tính cá biệt có cần đất chua chè, cà phê, dứa, khoai tây

Bảng 6.2 Khoảng pH đất tối thích cho số trồng

Cây trồng pH Cây trồng pH

Lúa Ngô Khoai tây Ðậu tương Hành Bắp cải 6,2-7,3 6,0-7,0 4,5-6,3 6,5-7,5 6,4-7,5 6,7-7,4 Cà chua Dưa chuột Bông Chè Cà phê Dứa 5,0-8,0 6,4-7,4 6,5-8,0 4,0-5,5 5,0-6,0 5,0-6,0

Số liệu bảng 6.2 khoảng pH tối thích, thực tế phạm vi pH cho phép sống rộng nhiều Ví dụ lúa sống đất có pH dao động từ 4,0 đến 9,0, sống bình thường với pH từ 5-8 tốt khoảng 6,2-7,3

Dựa vào độ chua hoạt tính cấu trồng ta xác định xem cần cải tạo độ chua cho đất hay chưa Ðối với đa số trồng nông nghiệp ngắn ngày pHH2O <4,5 cấp thiết phải bón vơi, pHH2O = 4,6-5,5 cần vừa pHH2O >5,5 chưa cần thiết phải bón vơi

Khi đất chua nhiều (pHH2O < 4,0) nghi đất chứa axit vơ (ví dụ H2SO4 đất phèn) Nếu đất kiềm nhiều (pHH2O > 8,5)

thì đất thường chứa nhiều Na2CO3 hay NaHCO3

Ðộ chua hoạt tính chịu ảnh hưởng yếu tố sau:

+ Mức độ phân ly thành ion chất điện giải Cùng nồng độ đương lượng axit vô phân ly thành ion nhiều axit hữu nên pHH2O dung dịch thấp Tương tự với bazơ

+ Hiện tượng trao đổi ion H+ Al3+ keo đất với ion khác bón phân vơ KCl, (NH4)2SO4 làm tăng độ chua hoạt

tính

b Ðộ chua tiềm tàng

Như nói đất chua cịn có ion H+ Al3+ hút bám bề mặt keo đất Khi tác động lên đất dung dịch muối H+ Al3+ bị đẩy vào dung dịch đất Nồng độ ion dung dịch tăng lên gây ảnh hưởng không tốt đến thực vật vi sinh vật Ðộ chua thu trường hợp gọi độ chua tiềm tàng

Các ion H+ Al3+ hút bám keo với lực khác Tuỳ thuộc vào lực hút bám ion keo mà người ta chia độ chua tiềm tàng thành loại: độ chua trao đổi độ chua thuỷ phân

* Ðộ chua trao đổi: Là loại độ chua đất xác định cho đất tác dụng với dung dịch muối trung tính, thường dùng muối KCl, NaCl, BaCl2 Như ngồi ion H+ có sẵn

dung dịch đất cịn có ion H+ Al3+ đẩy từ keo đất theo phản ứng:









H

Al3

§

K

+ 4KCl  KÐ4K+ + HCl + AlCl3

Muối Al thuỷ phân tạo axit theo phương trình: AlCl3 + 3H2O  Al(OH)3  + 3HCl

Nếu cho đất tác động với dung dịch KCl 1M 60 phút, lọc lấy dịch dùng dung dịch NaOH 0.01N chuẩn độ dịch lọc xác định độ chua trao đổi, đơn vị lđl/ 100g đ (đất khô)

Nếu ta đem dung dịch lọc đo pH ta pHKCl Cùng mẫu đất

pHKCl thường có trị số pH thấp pHH2O từ 0.5 đến 1.0 đơn vị

Chú ý: vùng đất trung tính hay kiềm yếu xác định pHKCl không xác định độ chua trao đổi chuẩn độ dung

dịch đất có màu hồng sau vừa cho thị màu phenolphtalein vào dịch chiết đất

Trường hợp đặc biệt, số loại đất có pHKCl > pHH2O Ðiều

thường gặp đất có lượng keo dương lớn (một số như: đất đỏ feralit, đất potzon) Khi trao đổi anion Cl- dung dịch muối trung tính với ion OH- keo đất nên lượng ion OH- bị

chuyển vào dung dịch đất trung hoà bớt ion H+ làm trị số pH tăng lên

Thông thường độ chua trao đất nhỏ lđl/100g đất Khi độ chua lớn (trên lđl/100g đất) chứng tỏ cation kiềm hấp phụ keo đất bị rửa trơi nhiều, cần phải bón vơi cải tạo độ chua cho đất trước bón phân khống vào đất Nếu khơng có vơi bón nên chia phân khống bón thành nhiều đợt, tránh bón tập trung

* Ðộ chua thuỷ phân

Dùng muối trung tính KCl tác động với đất nhiều chưa đẩy dược hết ion H+ Al3+ khỏi keo đất Các nhà hoá học đất đưa phương pháp khác: dùng dung dịch chiết muối tạo axit yếu bazơ mạnh CH3COONa Ca(CH3COO)2 hầu hết

ion H+ Al3+ bị đẩy khỏi keo vào dung dịch Ðộ chua xác định phương pháp lớn độ chua trao đổi nhiều gọi độ chua thuỷ phân. Ðộ chua thuỷ phân ký hiệu H, đơn vị lđl H+ Al3+ 100g đất khô

Trong dung dịch NaCH3COO bị thuỷ phân:

NaCH3COO + H2O  CH3COOH + NaOH

CH3COOH axit yếu phân ly, NaOH phân ly hồn tồn

thành Na+ OH- dung dịch có phản ứng kiềm yếu (pH = 8,2-8,5) Ðây điều kiện để Na+ đẩy hết H+ Al3+ keo đất vào dung dịch theo sơ đồ sau:







 H Al3

§

K

+ 4NaCH3COO  [KÐ4Na+

+ CH3COOH +

Al(CH3COO)3 (1)

Al(CH3COO)3 + 3H2O  Al(OH)3 + 3CH3COOH

(2)

Từ phản ứng (1) (2) ta thấy H+ Al3+ đất đẩy vào keo đất tạo nên CH3COOH dịch lọc Dùng dung dịch NaOH

0,1N tiêu chuẩn chuẩn độ lượng CH3COOH dịch lọc ta xác

định độ chua thuỷ phân đất

Như độ chua thuỷ phân độ chua lớn bao gồm ion H+ ( độ chua hoạt tính), ion H+ Al3+ bám hờ (độ chua trao đổi) ion H+ Al3+ hút bám chặt bề mặt keo đất

Bảng 6.3: Ðộ chua trao đổi độ chua thuỷ phân số loại đất Việt Nam

Loại đất (0-15cm)

p H

KCl

Ðộ chua trao đổi

Ðộ chua thuỷ phân lđl/100g đất Ðất nâu đỏ đá bazan

(Phủ Quỳ)

Ðất nâu đỏ đá vơi (Ninh Bình)

Ðất phù sa sơng Thái Bình

4, 4,

2 4,

0,51 2,61 3,50 0,65 0,30

6,3 10,4

(Hải Dương)

Ðất phèn Hải Phòng Ðất trũng Nam Ðịnh

4 3,

8 4,

6

Theo nguyên lý độ chua thuỷ phân thường lớn độ chua trao đổi có trường hợp cá biệt độ chua thuỷ phân nhỏ độ chua trao đổi Những trường hợp giải thích sau:

+ Một số loại đất đất đỏ nhiệt đới đất potzon tác dụng với dung dịch NaCH3COO anion CH3COO

trao đổi với anion OH- keo kaolinit tạo nên NaOH dung dịch Lượng NaOH trung hoà bớt axit CH3COOH dung dịch làm độ

chua thuỷ phân giảm

+ Saritvili (1948) cho số đất đỏ có khả hấp phụ phân tử axit axêtic sinh tác dung thuỷ phân nói chuẩn độ ta thấy độ chua thuỷ phân bé độ chua trao đổi

Người ta dùng độ chua thuỷ phân để tính dung tích hấp phụ cation (CEC) đất:

CEC = S + H

Trong S tổng cation kiềm trao đổi H độ chua thuỷ phân

Hoặc tính độ no kiềm đất theo cơng thức: V (%) =

H S

100 S

 

Ðộ chua thuỷ phân sử dụng để tính lượng vơi bón cải tạo đất chua (cứ 1lđl ion H+ cần dùng 28mg vôi bột CaO 50 mg bột đá vôi CaCO3 để trung hồ) Cơng thức tính cụ thể trình bày

ở cuối chương (phần bón vơi cải tạo đất chua)

3 Phản ứng kiềm đất

Ðộ kiềm đất ion hyđroxyl định Ðất có phản ứng kiềm nồng độ ion OH- dung dịch lớn nồng độ ion H+ Sự tích luỹ anion OH- đất nguyên nhân sau:

Các loại đá mẹ đá vôi, đá macma siêu bazơ đá macma bazơ chứa nhiều nguyên tố kiềm kiềm thổ Ca, Mg, K, Na bị phong hoá tạo thành số muối kiềm CaCO3, Na2CO3,

K2CO3 muối bị thuỷ phân tạo thành chất kiềm

trong đất Ví dụ:

Khi alumin silicat bị phong hoá:

K2AlSi6O16 + H2O + CO2  H2AlSi2O8 + K2CO3 + 4SiO2

Fenspat kali

K2CO3 + 2H2O  KOH + KHCO3

Khi đất có chứa CaCO3 (đất tích vơi) Ở đất pH

lên tới 8,0

CaCO3 + 2H2O  Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2

Ca(HCO3)2 + 2H2O  H2CO3 + Ca(OH)2

Một số vùng đất ven biển có chứa nhiều muối dễ tan làm cho đất có phản ứng kiềm Ðất chứa nhiều Na2CO3 (pH

lên tới hơn):

Na2CO3 + 2H2O  H2CO3 + NaOH

Ðất mặn chứa nhiều Na+ dạng hấp phụ thuỷ phân sinh NaOH:

KÐNa+ + H2O KÐH

+

+ NaOH Mùn có chứa Na, K, Ca Mg:

(Mùn)Ca2+ + 2H2O  (Mùn)2H +

Trong điều kiện ngập nước, muối dạng sunfat tác dụng với chất hữu tạo thành sunfua sau chuyển thành dạng muối cacbonat đất, muối cacbonat thuỷ phân làm cho đất có phản ứng kiềm

Na2SO4 + 4R

VSV yếm khí

CHO - Na2S + 4R - C = O

Na2S + CaCO3  Na2CO3 + CaS

Na2CO3 + 2H2O  NaOH + H2CO3

Như đất có phản ứng kiềm chủ yếu đất có chứa nhiều muối kiềm cacbonat bicacbonat hình thành từ nhiều đường khác Ðặc biệt tích luỹ nhiều Na2CO3 không

những độc cho (nồng độ >0,01%) mà cịn làm xấu lý tính đất (dẻo, dính ẩm, cứng rắn khơ), làm mùn dễ bị rửa trơi, chế độ nước khơng khí đất khơng điều hồ

Ở Việt Nam, diện tích đất có phản ứng kiềm nhỏ Một số vùng đất phù sa ven biển nhiễm mặn Hải Phịng, Nam Định có pH vào khoảng 7,0-8,0 khơng gây ảnh hưởng xấu đến trồng chúng xếp vào "nhóm đất mặn trung tính" Thực tế theo kết điều tra có đất kiềm tập trung tỉnh Bình Thuận Nhân dân địa phương gọi đất mặn "cà giang" Ðất có chứa nhiều Na2CO3 (có thể tới 9,8%) pH đất lên tới 9,5

4 Phản ứng đệm đất 4.1 Khái niệm

Khi ta cho lượng nhỏ axit bazơ vào nước cất xác định pH ta thấy pH nước thay đổi nhiều ta cho lượng axit bazơ vào đất xác định pH đất pH đất ổn định thay đổi không đáng kể Ðiều chứng tỏ đất có khả chốnglại thay đổi pH

Vậy: "tính đệm đất khả đất chống lại thay đổi pH có lượng axit hay bazơ định tác động vào đất"

4.2 Nguyên nhân tạo nên tính đệm đất Có nhiều nguyên nhân khác nhau:

+ Trong đất có chứa số chất muối cacbonat, muối phosphat Fe, Al, Ca, hydroxyt Fe, Al, Mn có khả trung hoà axit làm cho pH đất ổn định (đệm chiều)

Ví dụ: CaCO3 + 2HNO3  Ca(NO3)2 + H2O

+ Do đất có các axit hữu (axit mùn axit amin) Các axit có gốc axit bazơ (- OH, - COOH, - NH2) nên

đệm đuợc axit bazơ (đệm hai chiều) - Ðệm axit humic:

R CH - COOH + HCl  R - CH COOH + H2O

OH Cl

R CH - COOH + NaOH  R -CH COONa + H2O

OH OH - Ðệm axit amin:

R CH - COOH + HCl  R -CH COOH NH2 NH3Cl

R CH - COOH + NaOH  R - CH COONa + H2O

NH2 NH2

Ðất chứa nhiều mùn chất hữu có khả đệm cao + Do hoạt động trao đổi cation đất

Trên bề mặt keo đất, đặc biệt keo âm thường hấp phụ cation kiềm không kiềm Các cation trao đổi với H+ Na+ làm cho pH dung dịch đất không đổi

Ví dụ: KÐCa2+ + HCl KÐ2H+ + CaCl2

KÐH+ + NaOH  KÐNa+ + H2O

Như vậy, số lượng keo âm đất nhiều tác dụng trao đổi cation mạnh, hay nói cách khác: hàm lượng mùn cao thành phần giới nặng tính đệm đất lớn

Theo R K Schofield lúc pH <5,5, cation Al3+ trạng thái xung quanh có phân tử H2O bao bọc Al(H2O)6

3+

Nếu có kiềm xâm nhập số phân tử nước ion Al(H2O)6

3+

phân ly tạo H+ OH-, H+ trung hoà chất kiềm OH- giữ bề mặt cation Al3+ làm cho pH đất ổn định Al3+ di động có khả đệm pH<5,5 đệm chiều với chất kiềm

2Al(H2O)6 3+

+ 2OH- Al(OH)2(H2O)8 4+

+ 4H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

OH -OH

-Al- Al

-4+

Nếu chất kiềm tiếp tục xâm nhập vào đất phân tử nước lại tiếp tục phân ly ion H+ để trung hồ làm ion nhơm kép trở nên phức tạp

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

OH

-OH

-Al- Al

-6+

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

H2O

OH

-OH

-Al- Al

-OH

-OH

Lúc pH >5,5 ion nhơm kết tủa dạng Al(OH)3 khả

năng đệm Như nhơm có khả đệm pH đất 5,5 đệm với bazơ (đệm chiều.)

Qua nguyên nhân nói ta rút nhận xét rằng: Tính đệm đất phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mùn thành phần giới đất

Ðất giàu mùn > đất sét > đất thịt > đất cát

Thí nghiệm đơn giản sau khẳng định thêm kết luận trên: Với loại đất (đất cát, đất sét đất giàu mùn); loại đất ta dùng ống nghiệm, ống nghiệm chứa g đất bột Ðổ vào ống nghiệm lượng vôi bột CaO tương ứng 5, 10, 15, 20, 25, 30mg, thêm 25ml nước cất, lắc 10 phút xác định pH biểu diễn kết đồ thị Qua đồ thị ta thấy muốn đưa pH từ lên cho phải dùng 9.000 kg vơi đất đen giàu mùn, 4.500kg vôi đất sét 1.500kg đất cát

Tính đệm có ý nghĩa quan trọng thực tiễn Nhờ có tính đệm mà pH đất ổn định, tạo điều kiện tốt cho trồng vi sinh vật phát triển Ngồi tính lượng vơi bón cho đất phải tính tới khả đệm đất để có mức bón phù hợp Ðối với đất có thành phần giới nhẹ, nghèo mùn ta giảm bớt lượng vơi bón, đất giàu mùn, có thành phần giới nặng phải tăng lượng vơi bón lên 1,2-1,5 lần theo số tính lý thuyết

Hình 6.3: Quan hệ hàm lượng mùn, thành phần giới với tính đệm đất

3

0 1500 3000 4500 6000 7500 9000 10500

pH

Lượng vơi bón, kg/ha

5 Phản ứng oxy hoá khử đất

5.1 Khái niệmvề phản ứng oxy hoá khử

Oxy hố khử q trình diễn phổ biến đất, đặc biệt đất lúa nước Quá trình giữ vai trị quan trọng độ phì nhiêu đất Oxy hố kết hợp với oxy hay hydro Trái lại khử oxy oxy hay kết hợp với hyđro Q trình oxy hố khử liên quan đến chuyển dịch điện tử (electron)… Các chất oxy hoá (ký hiệu ox) chất nhận điện tử Q trình chất oxy hố nhận điện tử gọi trình khử Các chất khử (ký hiệu Red) chất cho điện tử, trình chất khử cho điện tử trình oxy hố Cả hệ thống oxy hố khử ký hiệu Redox

Trong phản ứng cụ thể chất oxy hoá chất khử tạo thành cặp oxy hoá khử gọi hệ thống oxy hố - khử đất Ví dụ: Fe3+ + e  Fe2+ Fe2+ - e  Fe3+

Trong đất có chất oxy hố O2, NO3-, Fe3+, Mn4+, Mn3+, Cu2+

và vi sinh vật hiếu khí Những chất khử H2, Fe 2+

, Mn2+, Cu+ vi sinh vật yếm khí sản phẩm phân giải xác hữu điều kiện yếm khí Tất phản ứng oxy hố khử có tham gia vi sinh vật

Dù điều kiện oxy hoá hay điều kiện khử oxy, chất hữu phân huỷ khác tốc độ phản ứng sản phẩm phân giải:

Bảng 6.4: Ảnh hưởng trạng thái oxy hoá khử đến dạng sản phẩm

phân giải xác hữu Thành phần chất

hữu

Sản phẩm oxy hoá (ox)

Sản phẩm khử (Red) C

N S P

CO2

NO2

-, NO3

-SO4

2-PO4

3-CH4, CO

NH3, N2

H2S

PH3

Fe Mn

Cu

Fe3+ Mn3+, Mn4+

Cu2+

Fe2+ Mn2+

Cu+

Cường độ oxy hoá khử xác định điện oxy hoá khử, ký hiệu Eh, đơn vị milivon (mV), tính theo cơng thức:

Eh (mV) = Eo + 59/ n.lg (ox)/ (red)

Trong Eo điện tiêu chuẩn, nghĩa điện phát sinh điện cực nằm dung dịch có chất oxy hoá chất khử oxy nồng độ 1N số với hệ oxy hoá khử

Ví dụ:

Fe3+ + e -_  Fe 2+

Mn4+ + 2e -  Mn2+ Mn3+ + e -  Mn2+

MnO4- + 4H+ + 3e -  MnO2

+ 2H2O

Eo = 770 mV

Eo = 344 mV

Eo = 1510 mV

Eo = 1640 mV

Còn ox nồng độ đương lượng chất oxy hoá Red nồng độ đương lượng chất khử

Ví dụ: đất cụ thể có Fe2+ = 0,1 N Fe3+ = 0,001 N

Eh = 770 + 59 lg0,001/ 0,1 = 625 mV

5.2 Yếu tố ảnh hưởng đến trình oxy hố khử

+ Trong đất chứa nhiều hệ thống oxy hố khử có nồng độ khác Eh đất tương đương với trị số Eh hệ thống oxy hố khử có nồng độ chất khử chất oxy hoá cao + Trong đất thống khí q trình oxy hố khử đất định nồng độ O2 tự khơng khí đất O2 hồ tan

dung dịch đất Nồng độ oxy không khí đất dung dịch đất cao Eh cao

+ Ðộ ẩm đất: đất khơ có q trình oxy hố mạnh nên Eh cao, đất ẩm dư ẩm trình khử mạnh nên Eh đất thấp

+ Cây trồng: Eh đất phụ thuộc loại trồng, mật độ Eh xung quanh rễ khác Ví dụ: gần rễ lúa mỳ Eh giảm rễ lúa mỳ tiết chất khử, gần rễ lúa nước Eh tăng rễ lúa tiết oxy

+ Eh đất có liên quan chặt chẽ với pH Nếu dung dịch đất có nhiều ion H+ diễn trình:

2 H+ + 2e - = H2

Khi thay đổi đơn vị pH Eh thay đổi từ 57-59mV

Klak đề nghị biểu thị điện oxy hoá khử đất rH2 theo

công thức:

rH2 (mV) = Eh/ 30 + pH

+ Các biện pháp canh tác:

- Luân canh trồng cạn với trồng nước làm cho Eh thay đổi mạnh

- Ðiều tiết độ ẩm đất làm cho Eh đất thay đổi

- Cày sâu kết hợp với bón nhiều phân hữu làm cho Eh giảm, xới xáo đất làm tăng tính thơng khí Eh tăng

- Phơi ải đất lúa làm cho Eh tăng

- Mật độ trồng: rễ lúa nước tiết oxy làm Eh đất vùng xung quanh rễ tăng Vì lúa nước cấy dày mật độ rễ cao, Eh tăng hàm lượng chất khử giảm

5.3 Ý nghĩa thực tiễn phản ứng oxy hoá khử

+ Ðiện oxy hoá khử tiêu đánh giá tính thơng khí tình hình cung cấp dinh dưỡng đất Các chất dinh dưỡng NH4

+

, NO3

-, PO4

3-, SO4

2- hình thành tác động hệ vi sinh vật đất điều kiện cụ thể pH, Eh

Ví dụ: pH = 7, Eh khoảng 400mV NO3

bị khử mạnh thành NO2 không dùng

+ Các loại đất khác có Eh khác nhau, phẫu diện Eh tầng khác thường giảm theo chiều sâu Eh phù hợp với sản xuất nông nghiệp biến động phạm vi 200-700 mV (đất lúa nước từ 200-300mV) Eh cao chứng tỏ trình oxy hoá đất xảy mạnh Mùn tiêu hao nhanh số chất dinh dưỡng bị cố định lại Ngược lại Eh thấp nghĩa trình khử diễn mạnh, sinh số chất độc H2S, CH4

+ Khi thay đổi Eh dẫn tới thay đổi loạt trạng thái dinh dưỡng đất Thí dụ: đổ ải, đất chuyển từ trạng thái oxy hoá sang trạng thái khử, Eh giảm mạnh Lúc Fe3+ hợp chất bị khử thành Fe2+ (như Fe(OH)2 FeHPO4) làm đất giảm tính chua

trong thời gian khoảng tháng, hàm lượng lân dễ tiêu tăng lên, hàm lượng NH4

+

tăng (do chất hữu phân giải điều kiện yếm khí tạo NH4

+

) q trình có lợi cung cấp nhiều dinh dưỡng cho

6 Một số biện pháp nâng cao độ phì đất cách điều tiết phản ứng đất

6.1 Bón vơi cải tạo đất chua:

Ðộ chua ảnh hưởng đến đặc tính lý hoá sinh học đất:

+ Phản ứng đất có ảnh hưởng trực tiếp đến hệ vi sinh vật hoạt động chúng Chính phản ứng đất có liên quan chặt chẽ tới phân giải chất hữu chuyển hoá chất dinh dưỡng đạm lưu huỳnh đất Các vi khuẩn xạ khuẩn có ích thích nghi mơi trường trung tính Ví dụ vi khuẩn cố định đạm thích nghi pH 6,8; Vi khuẩn nitrat hố pH 6-8 Trong mơi trường chua pH <5 nấm phát triển Những sản phẩm nấm sinh có tính chua mạnh, điều kiện có nước bị rửa trơi khơng có lợi cho tích luỹ độ phì

+ Trong đất chua di động nhôm tăng Trừ số chè Al3+ kích thích phát triển cịn hầu hết trồng khơng chịu hàm lượng nhôm di động cao

+ pH đất ảnh hưởng đến hoà tan lân hiệu lực phân lân Trong mơi trường hố học đơn lân vơ hồ tan nhiều pH giảm, lân hữu hoà tan nhiều pH tăng Song đất chua cịn có tượng hấp phụ hố học tác dụng sắt nhôm với lân nên nói chung mơi trường trung tính lân hồ tan nhiều + pH ảnh hưởng đến trồng: trừ số ưa mơi trường chua cịn lại thích hợp mơi trường trung tính (xem mục 5.2) + pH đất ảnh hưởng đến độ hoà tan nguyên tố vi lượng đất Khi pH giảm phần lớn nguyên tố vi lượng trở nên di động hơn, dễ hấp thu với (Mn, Cu, B, Zn ) di động molipden lại giảm rõ rệt

Biện pháp cải tạo độ chua nhanh có hiệu biện pháp bón vơi Tác dụng bón vôi thể ở:

+ Khử chua nhanh chóng, kết tủa Al di động nên độc + Tăng cường hoạt động vi sinh vật đất

+ Huy động thức ăn cho (trao đổi cation keo đất dung dịch đất) tăng cường dinh dưỡng nuôi

+ Tăng hiệu lực số loại phân bón supe lân, đạm sunphat + Làm ngưng tụ mùn tạo kết cấu đất tốt làm cho đất tơi xốp

+ Ðiều chỉnh pH phù hợp với yêu cầu trồng

Như ta thấy bón vơi cho đất chua việc cần thiết, song muốn bón vơi hợp lý cho đất cần xét yếu tố theo thứ tự sau:

+ Cần xem pH đất phù hợp với trồng chưa Thường pH đất <5,5 bắt đầu cần phải bón vơi có trồng phát triển tốt đất chua chè, dứa pH xuống đến 4,0-4,5 chưa cần phải bón vơi

+ Dựa vào pH độ no bazơ (BS %): Nếu pH < 4,5 cấp thiết bón vơi pH 4,6-5,5 cần vừa

pH > 5,5 chưa cần bón vơi

Xét theo độ no kiềm: BS (%) <50% cấp thiết bón vơi 50-70% cần vừa

>70% chưa cần

+ Sau xét hai tiêu chuẩn thấy cần phải bón vơi dựa vào độ chua thuỷ phân để tính lượng vơi cần bón theo lý thuyết: Có nhiều cơng thức bón vơi, cơng thức khác cách thể dựa nguyên tắc chung "cứ 1lđl ion H+ đất cần dùng lđl gam bột đá vôi (tức 50 mg CaCO3)

hoặc 1lđl vôi bột (28mg CaO) để trung hồ"

Trong thực tế thường tính lượng vơi bón quy CaO Lượng CaO tính theo công thức sau:

Q (kg/S) = 0,28.S.h.D.H S - Diện tích cần bón (m2)

h - Bề dầy tầng canh tác (m) D - Dung trọng đất (g/cm3)

+ Sau tính lượng vơi bón theo lý thuyết xét tính đệm đất (thành phần giới hàm lượng mùn đất) để điều chỉnh lại lượng vôi tính cho phù hợp với thực tế

Ví dụ: Ðất có thành phần giới nhẹ nghèo mùn cần bón 1/2 hay 2/3 lượng vơi tính Ngược lại đất có thành phần giới nặng nhiều mùn đất phèn lượng vơi bón tăng 1,5 lần lượng tính (ta thường nói bón 1,5 độ chua thuỷ phân)

6.2 Ðiều tiết phản ứng oxy hoá - khử

Eh đất cao hay thấp khơng tốt, để điều chỉnh Eh có nhiều biện pháp khác nhau:

+ Ðiều chỉnh độ ẩm đất, không để đất khô hạn dư ẩm thời gian dài, làm cho q trình oxy hố khử diễn hài hoà:

- Luân canh trồng cạn - nước theo công thức lúa màu (vụ đông)

- Rút nước phơi ruộng, làm cỏ sục bùn: Sau trời mưa tưới nước cần rút nước xới phá váng đất để đất thống khí Khi làm cỏ phải sục bùn để oxy hố chất khử có tính độc, chuyển chúng dạng khơng độc tạo bước nhảy vọt Eh để sau Eh giảm xuống có tác dụng giải phóng chất dinh dưỡng như, tăng NH4

+

, tăng lân dễ tiêu, giảm chua Vì nhân dân ta có câu "Công cấy công bỏ, công làm cỏ công ăn"

- Cày ải sau vụ mùa đất chuyên trồng lúa Trong trình phơi ải khử chất độc H2S, CH4, tăng cường phân giải

chất hữu tăng nhiệt độ đất, tăng cường hoạt động vi sinh vật hảo khí, tăng Eh Khi đổ ải (cho nước vào) Eh đất từ cao giảm xuống giải phóng NH4+, P2O5 dễ tiêu, giảm chua đất sinh Fe(OH)2

và NH4OH "một đất nỏ giỏ phân"

Mặt khác đất phơi ải triệt để lúc đổ ải bừa dễ nên chất lượng làm đất tốt Ngoài phơi ải trình oxy hố hút nhiệt nên lúc đổ ải toả nhiệt làm cho ôn độ đất tạm thời tăng lên có tác dụng định q trình sinh trưởng lúa cấy thời tiết lạnh vụ đông xuân

+ Bón phân hữu bón vơi làm tăng kết cấu đất, tăng độ tơi xốp đất, đất thơng khí tốt thích hợp với trồng cạn Bón vơi để thay đổi pH đất chua pH ảnh hưởng đến Eh nói + Bón phân hữu làm giảm Eh, làm cỏ xới đất Eh khơng giảm đột ngột

Câu hỏi ôn tập

1 Nêu khái niệm dung dịch đất? Thành phần nguồn gốc dung dịch đất? Vai trò dung dịch đất với trình hình thành phát triển đất độ phì đất?

2 Nêu khái niệm phản ứng chua đất? Nêu nguyên nhân làm đất hoá chua? Phân loại loại độ chua cách xác định chúng? Nêu ý nghĩa loại độ chua? Cách điều tiết phản ứng chua đất?

3 Khái niệm phản ứng kiềm đất? Các ngun nhân làm đất có tính kiềm? Cách điều tiết?

5 Khái niệm phản ứng đệm đất? Các nguyên nhân làm đất có tính đệm? Vai trị phản ứng đệm với độ phì đất cách điều tiết?

Chương VII

THÀNH PHẦN HOÁ HỌC VÀ DINH DƯỠNG TRONG ĐẤT

Pha rắn đất hình thành từ chất vơ cơ, hữu hữu - vơ Thành phần hố học đất có khác biệt rõ với thành phần hố học mẫu chất hay đá hình thành đất

Ðiểm đặc biệt thành phần hố học đất tồn hợp chất hữu cao phân tử đặc trưng đất - hợp chất mùn Ðây hợp chất hữu cao phân tử có đất có thành phần cấu trúc phức tạp, không ổn định theo thời gian

Trong hầu hết loại đất thành phần vô chiếm tới 80-90% trọng lượng đất, trừ trường hợp đất chứa nhiều xác thực vật than bùn tỷ lệ giảm xuống

Trong thành phần hố học đất người ta tìm thấy hầu hết ngun tố hố học có bảng tuần hồn Mendeleev Quá trình nghiên cứu thành phần nguyên tố hoá học riêng biệt đất cuối kỷ 18

1 Thành phần hoá học đất

Hàm lượng tương đối nguyên tố hoá học đất vỏ trái đất khác dao động khoảng rộng (bảng 7.1)

Bảng 7.1: Hàm lượng bình qn (%) số ngun tố hố học trong đất

và vỏ trái đất (Vinôgratdov, 1949) Nguyên

tố

Vỏ trái đất

Đất Nguyên tố

Vỏ trái đất

Đất

O 47,2 49,

0

Mg 2,10 0,6

3

Si 27,6 33,

0

C 0,10 2,0

0

Al 8,8 7,1

3

S 0,09 0,0

Fe 5,1 3,8

P 0,08 0,0

8

Ca 3,6 1,3

7

Cl 0,04 0,0

1

Na 2,64 0,6

3

Mn 0,09 0,0

8

Trong thạch quyển, tính theo phần trăm trọng lượng oxy chiếm 47,2%; silic - 27,6; nhơm - 8,8 %; sắt - 5,1 %; canxi - 3,6 %, natri kali - 2,6 % loại, manhê - 2,1% Tám nguyên tố chiếm 99% thạch

Trong vỏ trái đất đất có nguyên tố chiếm tỷ lệ lớn O, Si, Fe, Al Các chất vô đất có nguồn gốc từ đá nên hàm lượng nguyên tố hoá học tương tự thạch có

những nét chung đất khác thạch chỗ: đất hàm lượng cacbon nhiều 20 lần, nitơ 10 lần so với thạch Chúng tích luỹ đất hoạt động sống sinh vật

Thành phần hoá học loại đất khác khác nhau, chúng phụ thuộc vào thành phần đá mẹ trình hình thành đất Vì chất vơ đất có nguồn gốc từ đất nên thành phần hoá học thành phần khống vật đất đá có liên quan mật thiết với Ðất hình thành từ loại đá khác có thành phần hoá học thành phần khoáng vật khác Mối quan hệ biểu rõ giai đoạn đầu hình thành đất, sau thành phần hố học khống vật đất cịn chịu ảnh hưởng q trình hố học, lý học sinh học diễn đất Ví dụ: silic tích luỹ lại đất nhờ tính bền vững thạch anh mặt lý học hoá học; nhơm sắt tích luỹ đất nhờ q trình Feralit vùng khí hậu nhiệt đới ẩm; nguyên tố kiềm kiềm thổ nghèo đất làm cho đất chua tính dễ hồ tan bị rửa trôi chúng

Trong trình sinh trưởng phát triển, thực vật sử dụng số ngun tố có nguồn gốc từ khơng khí nước C, H, O số lại bao gồm N, P, Ca, Mg, S với Fe, Mn, B, Zn, Mo lấy từ đất nên nguyên tố gọi chất dinh dưỡng đất Ðây sở quan trọng độ phì nhiêu

2 Các nguyên tố hoá học đất khả cung cấp chúng cho

Các nguyên tố hoá học tồn đất hợp chất khác Dưới nêu số nguyên tố có ý nghĩa quan trọng trình hình thành đất dinh dưỡng trồng 2.1 Silic đất

Nguyên tố silic có tỷ lệ lớn thứ sau oxy (27,6%) Trong đất silic thường gặp dạng thạch anh (SiO2) Ðây loại khoáng vật bền vững

với phong hoá Silic có thành phần alumin silicat ferosilicat Khi khoáng vật bị phá huỷ trình phong hố hình thành đất silic giải phóng dung dịch dạng anion axit octo- metasilisic (SiO4)

-4

(SiO3) -2

, silicat natri silicat Kali Một phần silic hồ tan bị rửa trơi khỏi đất phần khác bị kết tủa (trong môi trường axit) dạng gel (SiO2.nH2O) Ðây kết

tủa vô định hình cứng rắn, nước chuyển thành thạch anh thứ sinh

Tỷ lệ SiO2 đất khoảng 50-70%, hàm lượng xấp xỉ với số

liệu bình quân vỏ trái đất Ở vùng khí hậu nóng ẩm tốc độ phân giải khống vật nhanh gây nên rửa trôi silic Sự rửa trôi silic xảy vùng khác phụ thuộc vào tác dụng phong hố tính chất đá mẹ

2.2 Nhôm đất

Trong đất nhơm có thành phần khống ngun sinh, thứ sinh, phức chất hữu - vô trạng thái bị hấp phụ (trong đất chua) Khi khoáng nguyên sinh thứ sinh bị phá huỷ Al giải phóng dạng Al(OH)3 dạng keo vơ định hình, kết

tinh Ở mơi trường trung tính kiềm yếu, hydroxyt nhơm bị tách hoàn toàn dạng kết tủa keo - dạng gel (Al2O3.nH2O) Gel

khi kết tinh chuyển thành khoáng thứ sinh gipxit (Al2O3.3H2O)

bơmit (Al2O3.H2O)

Al2O3.3H2O khoáng vật tích luỹ nhiều đất đồi núi Việt

Nam Tỷ lệ Al2O3 đất khoảng 10-20% phụ thuộc vào thành phần

khống vật đá mẹ, khí hậu địa hình

Nhơm kết hợp với lân đất tạo thành AlPO4 không tan,

đó nguyên nhân giữ chặt lân đất làm giảm hiệu lực phân lân bón vào đất chua

2.3 Sắt đất:

Trong đất sắt thường gặp thành phần nhóm Ferosilicat, dạng oxyt, hydroxyt, muối đơn giản phức chất hữu chứa sắt

Nguồn gốc sắt đất từ khoáng vật hêmatit (Fe2O3), manhêtit

(Fe3O4), limonit (2Fe2O3.3H2O), ogit, mica đen, hocnơblen, pyrit

(FeS2) Khi khoáng vật bị phong hố sắt giải phóng

dưới dạng oxit sắt ngậm nước (công thức chung Fe2O3.nH2O)

Sắt đất có hố trị Các muối sắt hoá trị dễ tan, phần nhỏ bị thuỷ phân làm cho đất hố chua Các muối sắt khó tan nước khó hấp thu (như FePO4), nhiên đất

lúa nước FePO4 bị khử để trở thành Fe3(PO4)2 dễ tan, từ

cung cấp lân dễ tiêu cho lúa

Sắt nguyên tố cần thiết cho thực vật sử dụng Thiếu sắt tạo chất diệp lục hàm lượng sắt di động đất cao gây độc cho Ở vùng đất có phản ứng kiềm yếu với q trình oxy hố diễn mạnh bị thiếu sắt tính di động nguyên tố thấp

Hàm lượng sắt đất khoảng 2-10% phụ thuộc vào thành phần đá mẹ, khí hậu Thực tế vùng nhiệt đới nóng ẩm đất thường chứa nhiều sắt, thí dụ đất nâu đỏ bazan vùng Phủ Quỳ, Nghệ An chứa tới 20-22% Fe2O3 Hàm lượng sắt đất phụ thuộc vào số điều kiện

khác: điều kiện khử, Fe3+ chuyển thành Fe2+ hoà tan bị rửa trôi làm cho hàm lượng sắt tầng đất mặt giảm xuống Ví dụ tầng đất mặt đất mùn alit núi cao Hoàng Liên Sơn có 3-5% Fe2O3, hàm lượng

Fe2O3 tầng đất mặt đất xám bạc màu có 3-6% Fe2O3

Ðất đồi núi nước ta chứa nhiều sắt nên có kết cấu tốt, tơi xốp, có màu nâu đỏ vàng đỏ

2.4 Ca Mg đất

Ca Mg có khống canxit, đơlơmit, ogit,

amphibon Khi khoáng vật bị phong hố Ca Mg chuyển sang dạng muối cácbonat bicacbonat Các muối kết hợp với chất khác đất để tạo thành muối clorua, nitrat, sunfat, phosphat

Trong đất Ca Mg phần lớn gặp dạng muối đơn giản, bị hấp phụ keo đất hoà tan dung dịch đất Trong số cation trao đổi Ca chiếm vị trí hàng đầu, Mg - thứ hai Cả hai nguyên tố nguyên tố dinh dưỡng trung lượng với đóng vai trị sinh lý học quan trọng đảm bảo cho phát triển bình thường

Thường lượng canxi manhê đất không thiếu thực vật đất chua bị thiếu Ca Mg

2.5 Lưu huỳnh đất

Trong đất tồn dạng muối sunphat, sunphít thành phần hợp chất hữu Sự tích luỹ sinh học lưu huỳnh tầng đất mặt phụ thuộc vào điều kiện hình thành đất Hàm lượng lưu huỳnh tổng số (SO3) tầng mặt đất ôn đới dao động

khoảng 0,01-2% Trong đất Việt Nam hàm lượng lưu huỳnh đất không cao trừ đất phèn (S >0,75%) Đất cát biển, đất đỏ bazan thuộc vào loại nghèo lưu huỳnh

Cây hút lưu huỳnh dạng ion SO4

2- Ion SO4 2-

trong dung dịch đất sinh q trình khống hố hợp chất hữu có chứa lưu huỳnh, hồ tan muối sulphat tác dụng oxy hoá hợp chất lưu huỳnh Anion SO4

bị keo đất hấp phụ yếu điều kiện khơ tích luỹ đất Thường lượng lưu huỳnh đất đáp ứng đòi hỏi

2.6 Nitơ đất

a Hàm lượng đạm đất

b Các dạng đạm đất

Ðạm đất chia thành hai dạng lớn: Ðạm vô hữu * Ðạm vô cơ: lượng đạm vô đất mặt ít, chiếm 1-2% N tổng số Ở tầng N vơ chiếm tới 30% N tổng số

N vô đất tồn dạng NH4 +

, NO3

-, NO2

chủ yếu NO3

NH4 +

Các dạng N vô dễ tan, dễ hút nên hàm lượng chúng đất thay đổi nhiều theo mùa mà thay đổi ngày đêm, ngày mưa ngày nắng

NH4 +

đượcsinh tác dụng amơn hố vi sinh vật chất hữu chứa nitơ Trong điều kiện hảo khí NH4

+

dễ bị chuyển hoá thành NO3- nên đất lúa nước NH4+ ổn định tích luỹ

Trong đất ion NH4 +

dễ bị đất hấp phụ phần chuyển sang trạng thái không trao đổi (nằm tinh thể khoáng sét) Ion NO3

-không bị đất hấp phụ tồn chủ yếu dung dịch đất nên dễ bị rửa trôi

* Ðạm hữu cơ:

Ðây dạng N chủ yếu đất chiếm tới 95% N tổng số Dựa vào độ hoà tan khả thuỷ phân người ta chia làm loại:

+ N hữu tan nước: Gồm axit amin tương đối đơn giản, hợp chất dạng muối amon (chiếm <5% N tổng số)

+ N hữu thuỷ phân: protein, nucleoprotein, azazon (chiếm >50% N tổng số) Khi môi trường kiềm, axit lên men chúng thuỷ phân tạo chất tương đối đơn giản dễ tan nước

+ N hữu không thuỷ phân: Chiếm 30-50% N hữu tổng số, khơng hồ tan nước dùng kiềm hay axit để thuỷ phân

c Nguồn gốc N đất + Từ tàn tích sinh vật

+ Do bón phân: Phân đạm vô cơ, phân hữu (Phân chuồng, phân bắc, phân rác, phân xanh)

+ Tác dụng cố định đạm VSV Dựa vào khả cố định N2

của vi sinh vật có như: Azotobacte, Rhizobium, Clostridium Ngồi vi khuẩn cịn có tảo lam có khả cố định N2 tự nhiên

+ Tác dụng sấm sét oxy hố N khí thành dạng NO NO2 sau dạng N hồ tan với nước mưa rơi

xuống đất

+ Do nước tưới đưa vào

Việc đảm bảo nitơ cho phụ thuộc vào tốc độ phân giải hợp chất hữu Tuy vậy, muốn có sản lượng trồng cao trông chờ vào lượng nitơ dự trữ đất cho dù đất có trữ lượng mùn lớn mà cần phải bón thêm phân hữu vơ chứa nitơ vào đất nhu cầu nitơ thực vật lớn

2.7 Phospho (lân) đất

Lân nguyên tố dinh dưỡng đa lượng trồng Lân đóng vai trị quan trọng q trình trao đổi chất, hút dinh dưỡng vận chuyển chất Cây thiếu lân sinh trưởng chậm, cho suất thấp phẩm chất nông sản

Hàm lượng lân tổng số đất Việt Nam khoảng 0,03-0,2% Giàu P nâu đỏ bazan nghèo P đất bạc màu đất cát Dưới giá trị P vài đất

Loại đất Ðất đỏ bazan Ðỏ nâu đá vôi

Phù sa sông Hồng

Ðất bạc màu P2O5 %

0,15-0,3 0,12-0,15 0,08-0,01 0,03-0,04

Hàm lượng lân tổng số đất phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng vật đá mẹ, thành phần giới đất, chế độ canh tác phân bón

Trong đất phospho có hợp chất hữu vô Phospho có thành phần nhiều hợp chất hữu tàn tích sinh vật Các hợp chất hữu chứa phospho gồm có: Phitin, axit nucleic,

nucleoproteit, phosphatit, sacarophosphat vi sinh vật đất

vì tầng đất mặt thường chứa nhiều lân hữu tầng sâu Tỷ lệ lân hữu phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mùn đất dao động khoảng từ 10-50% lân tổng số

Hợp chất vô chứa phospho chủ yếu muối axit

octophosphoric với Ca, Mg, Fe Al Trong đất phospho cịn có thành phần apatit, phosphoric vivianit, trạng thái hấp phụ anion phosphat Apatit nguồn gốc tất hợp chất phospho đất Nó chiếm tới 95% hợp chất phospho vỏ trái đất Các dạng phospho vô đất phần lớn có tính di động

Trong đất chua (có dạng hoạt động hố học sắt nhơm) phospho phần lớn gặp dạng phosphat sắt phosphat nhôm (FePO4,

AlPO4, Fe2(OH)2PO4, Al(OH)2PO4 ) liên kết với oxyt sắt, nhôm

dưới dạng hợp chất bị hấp phụ Các loại đất chua Việt Nam có hàm lượng phosphat sắt cao Ví dụ: đất nâu đỏ bazan có lượng phosphat sắt (Fe-P) chiếm 80% tổng số lân vơ cơ; đất vàng đỏ đá phiến sét có Fe-P 70% tổng số lân vô cơ; đất phù sa chua đất phèn có Fe-P tương ứng 48-56% tổng số lân vô

Trong đất lúa nước đất đầm lầy gặp vivianit -

Fe3(PO4)2.8H2O - màu xanh lơ Trong đất lúa nước phosphat sắt

bị khử thành phosphat sắt hồ tan nước nên trồng hấp thụ

Trong đất chua ít, trung tính kiềm yếu phospho chủ yếu tồn dạng liên kết với canxi Các phosphat canxi thường có độ hồ tan thấp Theo độ hồ tan tăng dần phosphat canxi đất có dãy sau:

Ca5(PO4)3Cl <Ca3(PO4)2 < Ca8H2(PO4)6.5H2O < CaHPO4 <

CaHPO4.2H2O < Ca(H2PO4)2

(apatit clo)

Tỷ lệ Ca/P phosphat canxi tăng lên độ hồ tan giảm

Phản ứng môi trường thuận lợi cho hấp thu phospho phản ứng chua (pH 5,0-6,5)

2.8 Kali đất

Kali nguyên tố đa lượng với trồng Nó tham gia vào nhiều q trình sinh lý sinh hoá quan trọng Trong cây, kali thường tích luỹ nhiều thân Tỷ lệ kali biến động khoảng 0,5-6% chất khô

* Hàm lượng kali đất:

Hàm lượng kali tổng số đất khác phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng vật đá mẹ, điều kiện phong hố đá hình thành đất, thành phần giới đất, chế độ canh tác, phân bón Ðất mặn, đất phèn, đất đỏ vàng phát triển đá phiến mica giàu Kali (K2O tổng

số từ đến 3%) đất nghèo kali đất xám bạc màu số loại đất đỏ vàng vùng đồi núi (<0,5%) Đất Feralit granit chứa nhiều K Feralit bazan Đất Feralit granit tỉnh Hà Giang chứa 5,67% K2O, đất Feralit đá bazan tỉnh Nghệ An chứa 1,15% K2O

(Nguyễn Vy, 1974)

* Các dạng kali đất

+ Kali hồ tan: có dung dịch đất hàm lượng nhỏ

+ Kali trao đổi: ion kali hấp phụ bề mặt keo đất, vào dung dịch đất nhờ phản ứng trao đổi cation

+ Kali chậm tiêu (kali bị giữ chặt): ion kali nằm mạng lưới khoáng sét, có khả trao đổi khó sử dụng

+ Kali khống ngun sinh: Là dạng kali nằm lưới tinh thể khoáng nguyên sinh fenspat kali (chứa 7,5-12,5% K2O),

mica trắng (chứa 6,5-9% K2O), mica đen (5-7% K2O) Các khoáng

nguyên sinh bị phong hoá giải phóng kali dạng muối tan, trồng sử dụng

2.9 Nguyên tố vi lượng đất

10-3-10-5 % Các nguyên tố vi lượng gồm có Molipden (Mo), Bo (B), kẽm (Zn), đồng (Cu), Mangan (Mn), Niken (Ni), Coban (Co), Iod (I), Fluor (F)

a Ý nghĩa nguyên tố vi lượng

Các nguyên tố vi lượng có vai trị quan trọng q trình sinh lý sinh hố động thực vật Chúng có thành phần vitamin, men hocmon Sự thiếu hay thừa nguyên tố vi lượng đất khơng có lợi cho phát triển thực vật dẫn đến suy giảm suất chất lượng nơng sản Ví dụ thiếu Bo nảy mầm hạt phấn khó khăn, bầu nhị bị hạ thấp, giảm suất hạt, giảm khả chống bệnh Thiếu kẽm thân gỗ thường mắc bệnh đốm lá, dễ rụng

Nhiều nghiên cứu tìm thấy mối liên hệ chặt chẽ hàm lượng nguyên tố vi lượng đất mặt với sản lượng mặt khác với sản phẩm động vật sức khoẻ người

Ðất nguồn gốc nguyên tố vi lượng cây, thức ăn động vật sản phẩm dinh dưỡng cho người Chính nghiên cứu hàm lượng di động nguyên tố vi lượng đất cần thiết để giải vấn đề thực tiễn trồng trọt, chăn nuôi, thú y y học Nghiên cứu quy luật phân bố nguyên tố vi lượng đất tạo sở khoa học cho việc bón phân vi lượng cho bổ sung vi lượng vào nguồn thức ăn vô cho động vật

b Hàm lượng nguyên tố vi lượng đất

Trong q trình phong hố đá khống vật q trình hình thành đất số nguyên tố vi lượng tích luỹ đất số khác bị rửa trôi từ đất Hàm lượng trung bình nguyên tố vi lượng đất thạch nêu bảng 7.2

Bảng 7.2: Hàm lượng trung bình số nguyên tố vi lượng trong thạch đất (% trọng lượng) - Theo

Vinogradov, 1949 Nguyê

n tố

Thạch

Ðất Nguyê

n tố

Thạch

Đất

Mn 9.10-2 8,5 Cu 1.10-2 2.1

10-2 0-2

F 2,7.10

-2 2.1

0-2

Zn 5.10-3 5.1

0-3

V 1,5.10

-2 1.1

0-2

Co 3.10-3 3.1

0-4

B 3.10-4 1.1

0-2

Mo 3.10-4 3.1

0-4

Ni 8.10-2 4.1

0-2

I 3.10-5 5.1

0-4

Từ số liệu bảng ta thấy nguyên tố iốt, Bo, đồng tích luỹ trong q trình hình thành đất, số khác mangan, fluor niken lại bị rửa trôi khỏi đất nên hàm lượng chúng đất thạch quyển, số khác có hàm lượng tương đương

Nguồn gốc chủ yếu nguyên tố vi lượng đất từ đá mẹ Ðất phát triển sản phẩm phong hoá đá axit (granit,

liparit) thường nghèo Ni, Co, Cu Ðất hình thành sản phẩm phong hoá đá bazơ (bazan, gabro) lại giàu nguyên tố

Một số nguyên tố vi lượng xâm nhập vào đất với khí khí quyển, khói bụi núi lửa, nhà máy từ nông dược sử dụng trình canh tác

Do kết trình hình thành đất hàm lượng nguyên tố vi lượng phân bố chúng tầng phát sinh có khác Mức độ khác phụ thuộc tính chất đất, q trình hình thành đất tính chất nguyên tố vi lượng Hàm lượng trung bình nguyên tố vi lượng số loại đất Việt Nam trình bày bảng 7.3

Bảng 7.3: Hàm lượng trung bình nguyên tố vi lượng dễ tiêu trong số loại đất Việt Nam (mg/kg đất khô)

n o n u Ðất bạc màu Vĩnh

Phú

Ðất phù sa sông Hồng

Phù sa sông Mã Phù sa sơng Thái bình

Ðất chiêm trũng Hà Nam Ninh

Ðất bạc màu Hà Bắc Ðất phèn

Ðất mặn trung tính

2, 1, 8, 5, 2, - - 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 8, 0, 3, 0, 3, 4, 6, 7, , , , , - , 0 , , 0, 0, 0, 0, 0, 2 0, 0, 0, * Nguồn Nguyễn Vi, Trần Khải, 1978 Mn rút H2SO4

0,1N; Mo rút dung dịch Tamm (xitrat amon); Zn, Cu rút dung dịch HCl 0,1N; B rút nước cất nóng

Các yếu tố ảnh hưởng chủ yếu đến hàm lượng vi lượng đất thành phần đá mẹ, thành phần giới, hàm lượng mùn đất, phản ứng đất, chế độ phân bón canh tác

c Các dạng nguyên tố vi lượng đất

Trong đất nguyên tố vi lượng nằm mạng lưới tinh thể khoáng nguyên sinh thứ sinh, hợp chất vơ khơng hồ tan (muối, oxyt hydroxyt), trạng thái ion trao đổi, thành phần chất hữu dung dịch đất

Sự di động nguyên tố vi lượng dạng tồn chúng đất chịu ảnh hưởng lớn phản ứng mơi trường, điều kiện oxy hố khử, nồng độ khí CO2 hàm lượng chất hữu

trong đất

Trong đất chua di động Cu, Zn, Mn, Co tăng lên di động cuả Mo lại giảm B, F, I có tính di động cao mơi trường chua kiềm

Hố trị nhiều nguyên tố vi lượng đất thay đổi phụ thuộc vào điều kiện oxy hoá khử đất Sự thay đổi hố trị ảnh hưởng đến tính di động chúng Khi chuyển từ môi trường khử sang mơi trường oxy hố số ngun tố vi lượng chuyển từ hoá trị thấp sạng hoá trị cao, tạo thành hợp chất khó tan khơng tan làm di động chúng giảm (Mn2+  Mn4+) Một số nguyên tố khác trái lại chuyển lên hố trị cao tính di động lại tăng lên (Cr3+  Cr6+; V3+ 

V5+)

Sự tăng nồng độ khí CO2 khơng khí đất làm tăng di

động số nguyên tố vi lượng đất Ba, Ni, Sr, Mn Các nguyên tố có khả kết hợp với CO2 khơng khí đất để tạo

các muối cacbonat khó tan Khi nồng độ CO2 khơng khí đất tăng

thì muối cacbonat chuyển thành dạng Bicacbonat dễ hoà tan làm tăng khả di động nguyên tố

Tóm lại nghiên cứu nguyên tố vi lượng đất cần quan tâm không hàm lượng tổng số ngun tố mà cịn cần phải tìm hiểu hàm lượng dạng di động chúng Ðối với trồng cụ thể cần phải tìm hiểu thêm nhu cầu dinh dưỡng vi lượng loại

Câu hỏi ôn tập

1 Tìm hiểu nguyên nhân sai khác thành phần hoá học vỏ trái đất đất?

2 Nêu tên ngun tố thành phần hố học đất? dạng tồn di động chúng đất?

3 Nêu tên nguyên tố dinh dưỡng đa lượng trung lượng đất? Hàm lượng tổng số dễ tiêu chúng đất? Trình bày hiểu biết anh (chị) nguyên tố vi

lượng đất, ý nghĩa chúng với dinh dưỡng trồng?

Chương VIII

THÀNH PHẦN CƠ GIỚI VÀ KẾT CẤU ĐẤT

1 Thành phần giới đất

1.1 Khái niệm cấp hạt giới thành phần giới đất

Kết trình hình thành đất tạo hạt đơn đất có kích thước hình dạng khác Những hạt đơn đất gọi "phần tử giới đất" hay gọi hạt giới đất Như phần tử giới đất có nguồn gốc vơ cơ, hữu hay vô cơ- hữu Nhưng đất phần lớn hạt đất có nguồn gốc vơ trừ loại đất gọi đất hữu (có từ 16 % cacbon hữu trở lên)

Những phần tử giới nằm phạm vi kích thước định có đặc tính thành phần hoá học khác với hạt phạm vi kích thước khác Người ta gọi hạt có phạm vi kích thước cấp hạt giới Ta có cấp hạt giới bản, là: cấp hạt cát, cấp hạt bụi gọi Limon cấp hạt sét

Hàm lượng cấp hạt đựơc biểu thị tỷ lệ phần trăm khối

lượng Tỷ lệ tương đối cấp hạt giới gọi thành phần giới đất hay gọi thành phần cấp hạt Dựa tỷ lệ cấp hạt tên đất gọi đất cát,đất thịt đất sét Nhiều người ta gọi đất nhẹ, đất trung bình đất nặng

Cũng cần lưu ý rằng, phần tử giới đất hạt độc lập riêng rẽ Trong trường hợp hạt giới liên kết lại với đối tượng nghiên cứu khác gọi kết cấu đất hay cấu trúc đất (structure) Vì trình xác định cấp hạt để nghiên cứu thành phần giới đất cần tách triệt để hạt đơn đất việc kết hợp phương pháp phù hợp tán, lắc, khuấy, đun sôi, hoá chất phân tán

1.2 Phân chia cấp hạt giới

mm hay mốc 0,1- 0,2 mm mốc bắt đầu có tính dính, tính dẻo đất khó thấm nước Ta so sánh khác việc phân chia cấp hạt nước giới qua bảng 8.1

Bảng 8.1. Cấp hạt giới Liên Xô (cũ), Bộ Nônghiệp Mỹ

(USDA),

FAO- UNESCO (mm)

Liên Xô (cũ) USDA FAO- UNESCO

Ðá cục >250 Ðá vụn > Cuội 250-64 Cuội 3-1 Cuội > Sỏi 64- Sỏi 2-1 Sạn 4-2 Cát thô 1- 0,5 Cát thô 1- 0,5

Cát thô 1-2

Cát trung bình 0, 5- 0,25

Cát trung bình 0, 5- 0,25

Cát thơ 1-0,5

Cát mịn 0,25- 0.05

Cát mịn 0,25- 0.02

Cát trung bình 0,5- 0,25

Cát mịn

0,2- 0,05

Cát mịn 0,25- 0,1

Cát mịn

0,1- 0,05 Bụi thô

0,05- 0,01

Bụi 0,05-,005

Bụi 0,05- 0,002

Bụi trung bình 0,01- 0,005

Sét thô 0,005- 0,0005

Sét < 0,005

sét < 0,002

Sét mịn 0,0005- 0,0001

Keo < 0,0001

** Cát vật lý > 0,01

Sét vật lý < 0,01

** Cát vật lý hạt lớn 0,01 mm Khi hạt có kích thước thể rõ nét tính chất vật lý hạt cát lắng rẽ, tính dễ nước, tính mao dẫn bé, khơng có tính trương (giãn nở) tính co, tính dính, tính dẻo Sét vật lý hạt có kích thước < 0,01 mm Những hạt thể rõ tính vật lý hạt sét tính dẻo, tính trương, tính co, tính thấm nước kém, tính mao dẫn lớn, lúc ướt dẻo qnh, lúc khơ rắn Cũng nên lưu ý phân chia thực trình phân tích cấp hạt, cịn thực tiễn áp dụng vào phân loại đất theo thành phần giới người ta xét theo cấp hạt chủ yếu cát, bụi sét Các cấp hạt chi tiết ứng dụng nghiên cứu đất cấp phân vị thấp cấp chủng Liên Xô (cũ), cấp series Mỹ, cấp phases FAO- UNESCO

Cho đến Việt Nam áp dụng bảng phân chia cấp hạt Liên Xô (cũ) số trường hợp dùng bảng Liên Hiệp Quốc (LHQ) hay Bộ Nông nghiệp Mỹ Tuy nhiên bảng FAO- UNESCO (1970) áp dụng phổ biến hai lý do: thứ nhất, thực tế phân tích cấp hạt người ta phép đơn giản hố số cấp hạt cịn lại cấp bản; thứ hai, phương pháp phân loại đất theo FAO-

UNESCO ngày áp dụng rộng rãi So với bảng LHQ năm 1927, bảng FAO- UNESCO có thay đổi, từ cấp tăng lên 11 cấp chủ yếu cấp lớn mm

1.3 Thành phần đặc tính cấp hạt giới

Các tài liệu nghiên cứu cho thấy thành phần hoá học cấp hạt khác khác nhau, đặc biệt tỷ lệ nguyên tố silic, nhôm sắt Ðiều phù hợp với thành phần khống vật đất Ta thấy rõ qua số liệu N.A Kachinxki (1970) bảng 8.2

Cấp hạt (mm)

Tỷ lệ chất (%)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O P2O5

0,05- 0,01 87,57 5,72 3,43 0,46 0,53 1,43 Vệt 0,01-

0,005

82,01 7,83 4,85 0,11 0,18 1,45 Vệt 0,005-

0.0001

68,89 17,49 6,35 0,93 2,28 1,46 0,26 < 0,0001 53,76 26,36 11,38 0,96 4,13 2,15 0,26

Nhìn chung cấp hạt mịn, tỷ lệ nguyên tố (trừ silic) có nguyên tố dinh dưỡng cao Tuy nhiên ngun tố dinh dưỡng N P khơng phải lúc tuân theo quy luật thân hạt sét không chứa nguyên tố Do loại đất sét ta khơng bón phân suất trồng thấp

Ta thấy khác rõ nét cấp hạt đất qua số tính chất vật lý chúng V.V Okhotin V G Trasuc trình bày bảng 8.3

Ta dễ dàng nhận thấy cấp hạt từ to đến nhỏ sau:

 Ðộ ẩm phân tử cực đại tăng dần lên

 Khả thấm nước giảm dần

 Cột nước mao dẫn tăng cao dần

 Từ 0,25 mm bắt đầu có tính trương (giãn nở) tăng nhanh

 Tính co biểu chậm xuất cấp hạt bé

 Từ 0,25 mm xuất tính dẻo tăng dần

Sức chống nén sức dính xuất cấp hạt mịn 0,01 mm tăng nhanh

Bảng 8.3 lần chứng minh mốc xuất tính chất vật lý cách đột ngột mốc 1,0 mm mốc 0,01 mm mốc tính chất hố lý đất có thay đổi định

Bảng 8.3 Tính chất vật lý cấp hạt giới

Cấp hạt

Ðộ ẩm

Ðộ thấ

Cột nướ

Giã n

Co the

Ðộ ẩm (%) theo

Sức chốn

Sức dính

(mm) phân tử cực đại (%) m nướ c (cm/ s) c mao dẫn (cm) nở the o thể tích (%) o thể tích (%) Giới hạn chảy Giới hạn nặn đượ c g nén tạm thời (G/c

m2)

cực đại (G/cm

2

)

3,0- 2,0 0,2 0,5 - - - -

2,0-1,5 0,7 0,2 1,5-3,0

- - - -

1,5-1,0 0,8 0,12 4,5 - - - -

1,0- 0,5 0,9 0,07

8,7 - - - -

0,5-0,25 1,0 0,05

20-27

0 - khô

ng

khô ng

- -

0,25- 0,1 1,1 0,03

50 - dẻo dẻo - -

0,1- 0,05 2,2 0,00

91 - - -

0,05- 0,01 3,1 0,00

200 16 - 4,2

0,01- 0,005

15,9 - - 105 - 40 28 1,75 60

0,005- 0,001

31,0 - - 160 4,0 48 30 31,25 456

< 0,001 - - - 405 8,2 87 34 125,0 -

1.4 Phân loại đất theo thành phần giới

triển việc phân loại đất theo thành phần giới đưa tiêu chuẩn cụ thể sở tỷ lệ tuơng đối cấp hạt Việc phân loại đất theo thành phần giới đồng nghĩa với việc gọi tên đất Cần lưu ý phân loại đất theo thành phần giới khác với việc phân loại đất (soil classification) theo nguồn gốc trình hình thành đất

Trên giới có nhiều bảng phân loại đất theo thành phần giới khác nhau, phổ biến bảng Liên Xô (cũ), USDA FAO- UNESCO.Trước Liên Xô LHQ thường trình bày dạng bảng để đối chiếu phân loại đất theo thành phần giới Gần FAO- UNESCO tương tự USDA trình bày tam giác Sau ta tìm hiểu bảng phân loại

Bảng phân loại đất theo thành phần giới Liên Xô dựa vào cấp hạt: sét vật lý cát vật lý áp dụng cho nhóm đất

potzơn, đất thảo nguyên, đất đỏ, đất vàng, đất mặn riêng biệt Ðây khác với bảng phân loại đất theo thành phần giới USDA FAO- UNESCO áp dụng cho loại đất không phân biệt nguồn gốc trình hình thành

Cách sử dụng bảng để gọi tên đất đơn giản Ví dụ, loại đất potzơn có cấp hạt:

% hạt 0- 0,25 mm 20 % hạt 0,01- 0,005 mm

15 % hạt 0,25- 0,05 mm 10 % hạt 0,005- 0,001 mm

48 % hạt 0,025- 0,01 mm 60 % hạt < 0,001 mm

68 % hạt cát vật lý ( > 0,01mm) 32 % hạt sét vật lý (

< 0,01 mm)

Bảng 8.4 Bảng phân loại đất theo thành phần giới Liên Xô (Kachinxki, 1957)

Sét vật lý( < 0,01 mm) Cát vật lý( > 0,01 mm)

Loại đất Ðất potzôn Ðất thảo nguyên, đất đỏ, đất vàng Ðất mặn Ðất potzôn Ðất thảo nguyên, đất đỏ, đất vàng Ðất mặn

Ðất cát rời 0- 0- 0- 100-

95

100- 95 100- 95 Ðất cát dính 5- 10 5- 10 5- 10 95- 90 95- 90 95- 90 Ðất cát pha 10- 20 10- 20 10-

15

90- 80 90- 80 90- 85 Ðất thịt nhẹ 20- 30 20- 30 15-

20

80- 70 80- 70 85- 80 Ðất thịt trung

bình

30- 40 30- 45 20- 30

70- 60 70- 55 80-70 Ðất thị nặng 40- 50 45- 60 30-

40

60- 50 55- 40 70- 60 Ðất sét nhẹ 50- 65 60- 75 40-

50

50-35 40-25 60-50 Ðất sét trung

bình

65- 80 75- 85 50- 65

35- 20 25- 10 50- 35 Ðất sét nặng > 80 > 85 > 65 < 20 < 15 < 35 Tra bảng 8.4, ta dễ dàng gọi tên đất đất thịt trung bình Ðể tiện lợi cho việc sử dụng USDA FAO- UNESCO xây dựng tam giác đều, phần diện tích tương ứng với tên đất tính tốn theo bảng phân loại (hình 8.1 hình 8.2) Theo đó, Mỹ theo thành phần giới đất có 12 tên gọi khác Ðất sét

Ðất sét pha cát Ðất sét pha limon

Ðất thịt pha sét limon

Ðất thịt pha sét % cát 100% sét % sét % limon

100% 90 80 70 60 50 40 30 20 10 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 2 3 4 5 6 7 11 12

8 9 10

Ðất thịt pha sét cát

Ðất thịt pha cát Ðất thịt

Ðất thịt pha limon

10 Ðất limon 11 Ðất cát pha 12 Ðất cát

Hình 8.1 Sơ đồ xác định thành phần giới đất

USDA (Harry Bucknam- Nyle C Brady, 1980)

Muốn xác định tên gọi đất sơ đồ này, ta làm sau: Trên cạnh theo chiều tăng dần sét, limon cát, lấy điểm ứng với tỷ lệ cấp Từ điểm ta kẻ đường thẳng song song với cạnh: cát, sét limon Ðiểm gặp đường miền ta có tên gọi đất Ví dụ, đất A có 15 % sét + 25 % limon + 60 % cát; ta kẻ đường xuất phát từ 15 % sét song song với cạnh cát; từ điểm 25 % limon ta kẻ đường thứ song song với cạnh sét từ điểm 60 % cát ta kẻ đưòng song song với cạnh limon Ba đường gặp miền số 7, ta có tên đất đất thịt pha cát

Năm 1976 FAO- UNESCO có thay đổi nhỏ việc phân loại đất theo thành phần giới, kết trình bày sơ đồ tam giác giới (hình 8.2) Tương tự, ta sử dụng kỹ thuật nêu để tìm gọi tên đất theo thành phần giới sơ đồ hình tam giác FAO- UNESCO đưa Theo đất có tên gọi chia thành 16 tên phụ ứng với 16 miền sơ đồ

100

clay- sét (%)

Limon (%) 50

40 30 20 10

50 60

70 80

90

Sét mịn

Sét pha

Sét pha limon

Sét mịn Sét

Hình 8.2 Sơ đồ xác định thành phần giới đất FAO- UNESCO

1.5 Tính chất loại đất có thành phần giới khác biện pháp cải tạo

Do thành phần hố học tính chất cấp hạt khác nên loại đất có thành phần giới khác có độ phì nhiêu khác Từ việc sử dụng biện pháp cải tạo chúng đựoc áp dụng khác cho phù hợp hiệu Sau ta so sánh loại đất có thành phần giới khác nhau: đất cát, đất sét đất thịt

+ Ðất cát

Là loại đất tỷ lệ cấp hạt cát lớn, đạt tới 100 % Ðất cát có ưu nhược điểm sau:

 Do hạt có kích thước lớn nên tổng thể tích khe hở, lớn khe hở phi mao quản, từ nước dễ thấm xuống sâu đồng thời dễ bốc nên dẫn tới đất dễ bị khô hạn

 Ðất cát dễ bị đốt nóng vào mùa hè dễ nhiệt trở nên nguội lạnh vào mùa đông, bất lợi cho trồng vi sinh vật phát triển

 Ðất cát rời rạc, dễ cày bừa giảm công làm đất, mưa to hay tưới ngập, đất thường bị lắng rẽ, bí chặt

 Ðất cát chứa keo nên khả hấp phụ thấp, khả giữ nước giữ phân (chất dinh dưỡng) Vì bón nhiều phân tập trung vào lúc không sử dụng hết, phần lớn bị rửa trơi gây lãng phí Trên đất cát bón phân hữu thiết phải vùi sâu để giảm "đốt cháy"

 Ðất cát thích hợp với nhiều loại trồng có củ khoai lang, khoai tây, lạc Trong đất cát rễ củ dễ dàng vươn xa ăn sâu mà không bị chèn ép Các họ đậu có khả cộng sinh với vi khuẩn nên thích ứng đất cát Một số vùng đất cát người ta trồng loại: dưa hấu, dưa lê hay vừng, kê; chí đặc chủng thuốc trồng đất cát

Thực tế sản xuất đất cát, sở vật chất không cho phép cải tạo thành phần giới đưa sét vào Muốn đạt suất cao bố trí loại trồng phù hợp với đất cát đồng thời áp dụng kỹ thuật canh tác hợp lý Tuy số vùng đất cát phẫu diện tầng cát có tầng sâu(subsoil horizon) với tỷ lệ sét cao, ta cày sâu lật sét lên tầng mặt Lúc thiết phải tăng cường phân bón phân hữu để cải thiện độ phì cho suất cao

+ Ðất sét

Ðất sét loại đất cấp hạt sét chiếm tỷ lệ cao, ngược lại tỷ lệ cát thấp khơng có Khi xét đất sét ta cần lưu ý đến trạng thái kết cấu đất Nếu đất sét khơng có kết cấu hay kết cấu có ưu nhược điểm đây:

 Hạt sét bé nên khe hở chúng nhỏ dẫn đến thoát nước dễ bị úng gây tác hại cho trồng cạn

 Ðộ thống khí thấp nên dễ gây glây hoá, xác hữu phân giải chậm, lượng chất hữu tích luỹ nhiều

 Ðất chứa nhiều sét nên sức cản lớn, tính dính cao gây khó khăn cho việc làm đất

 Do nhiều sét nên đất có khả hấp phụ lớn, chất bị rửa trơi, tính đệm cao

hơn Ngồi độ ẩm héo cao nhiều làm giảm lượng nước hữu hiệu so với đất cát

 Tuy nhiên, đất sét chứa nhiều chất hữu trở nên có kết cấu tốt lại loại đất lý tưởng nhờ khả cung cấp chất dinh dưỡng, nước, khơng khí cải thiện thoả mãn cho trồng

+ Ðất thịt

Ðất thịt loại đất có tỷ lệ cấp hạt đặc tính lý hố học nằm trung gian loại đất cát đất sét Thường đất thịt có mặt đầy đủ cấp hạt cát, limon sét Nếu đất thịt nhẹ tỷ lệ cấp hạt cát lớn, ngược lại đất thịt nặng tỷ lệ cấp hạt cát giảm mà tỷ lệ cấp hạt sét tăng

Nói chung đất thịt trung bình tốt vừa có đặc tính lý, hoá học sinh học phù hợp cho nhiều loại trồng vừa dễ làm đất chăm bón lại có suất cao

1.6 Phương pháp phân tích thành phần giới

Hiện phương pháp pipet dùng phổ biến Việt Nam, số trường hợp người ta sử dụng phương pháp li tâm

 Phương pháp pipet

Ðịnh luật sa lắng Stockes nói rằng, tồn phụ thuộc

giữa lực cản vật rơi môi trường phân tán (w) với kích thước vật rơi, với tốc độ rơi với độ nhớt chất lỏng

w =  k r v (1)

Trong đó: w tính theo dyn, r theo cm, v theo cm/s k theo g/cm/s Khi vật rơi nước lực đẩy Archimedes (F) tính theo cơng thức

F = (M - M1) g

(2)

Trong đó: M khối lượng vật rơi lý tưởng = 4/  r3 D1

D1 tỷ trọng vật rơi

r bán kính vật rơi

M1 khối lượng chất lỏng vật rơi chiếm = 4/  r

D2

D2 tỷ trọng chất lỏng

g gia tốc tự = cm/s2

Thay vào công thức (2), ta có: F = 4/3  r3 (D1 - D2) g

(3)

Cân công thức (1) (3), ta có:  k r v= 4/3  r3 (D1 - D2) g

(4)

Giả sử: đất thịt có tỷ trọng 2,65; tỷ trọng nước 0, 99823 20

0

C; độ nhớt nước 0,0101 g/cm/s; gia tốc rơi tự 981 cm/ s2 Sau biến đổi ta thu được:

v = 35652 r2 = 35652

4

d

2

d = r =

35652

v

(5)

Tốc độ rơi vật v=

t

h Trong đó: h- chiều cao vật rơi,

t- thời gian vật rơi

Từ công thức vận tốc rơi v = 35652

d2, ta có

t

h= 35652

d2 suy ra:

d =

t 35652

h với d bán kính vật rơi (cm)

(7)

Như định sẵn thời điểm đo đấy, ta thu hạt rơi phạm vi kích thước d với giả thiết vật rơi trịn

Phương pháp pipet xác cấp hạt từ 0,1 mm đến 0,001 mm Vì cấp hạt lớn ta dùng phương pháp rây cấp hạt bé ta nên dùng phương pháp li tâm

 Phương pháp li tâm

Trên sở định luật sa lắng Stockes, G Wiegner cải tiến thành

phương pháp ly tâm v = t h g k D D r 2  

r2; g1 =

.n2.r1

r = ) -( tr n kh ) -( t kh r D D g D

D 1

2 2   



D D

tr

n 1

2

-2

kh d

r







(8)

Trong đó: d - đường kính hạt li tâm D1- tỷ trọng đất

r - bán kính hạt li tâm D2- tỷtrọng

nước

h - chiều cao cột nước li tâm (cm) g1 - gia tốc rơi tự

do

k - độ nhớt nước n - tốc độ quay (vòng/ s)

t - thời gian hạt rơi (s) r1 - bán kính li tâm

2 Kết cấu đất

2.1 Khái niệm chung kết cấu

Ta gọi trạng thái đất có cấu tạo hạt kết (đoàn lạp- Aggregate) đảm bảo cho trồng có điều kiện thích hợp chế độ nước, khơng khí nhiệt kết cấu đất

đất thông qua kỹ thuật canh tác thích hợp làm đất tối thiểu, phân bón, thuỷ lợi đặc biệt hệ thống trồng để tạo trạng thái kết cấu tốt

Khái niệm kết cấu thực tế nông nghiệp hiểu "cấu tạo đất có hạt kết" (có đoàn lạp) Nhưng kết cấu hiểu bao gồm:

 Cấu tạo hạt kết (đoàn lạp)

 Hệ thống độ hổng đất

Biểu bề kết cấu đất cấu tạo hạt kết Ở số loại đất, phẫu diện đất hạt kết (đồn lạp) khơng hình thành, ví dụ, đất cát thơ hay mẫu chất Ðất ta gọi đất không hạt kết Từ đó, ta phân biệt dạng cấu tạo đất sau:

 Cấu tạo không hạt kết (rời rạc khối đặc)

 Cấu tạo hạt kết (cấu tạo đoàn lạp) Cấu tạo hạt kết lại chia cấu tạo tự nhiên cấu tạo nhân tạo (trong đất trồng trọt)

Hình 8.3 Ðất cấu tạo hạt kết tự nhiên

a- hạt kết hạt, b- hạt kết viên hạt, c- hạt kết cục có góc cạnh, d- hạt kết lăng trụ, e- hạt kết hình cột hình trụ, f- hạt kết (vỉa)

Cấu tạo hạt kết tự nhiên có đất tự nhiên không trồng trọt đất rừng, đất thảo nguyên (đồng cỏ tự nhiên) hay tầng sâu phẫu diện đất trồng trọt Ta chia loại hạt kết tự nhiên (hình 3):

 hạt kết hạt

 hạt kết viên hạt

 hạt kết cục có góc cạnh

 hạt kết lăng trụ

 hạt kết khối hình trụ (cột)

 hạt kết (vỉa)

Trong đất trồng trọt tầng canh tác phân biệt dạng hạt kết sau (hình 8.4):

 hạt kết viên hạt

 hạt kết cục nhẵn cạnh

 hạt kết cục nhẵn cạnh lớn

a b

Hình 8.4 Đất cấu tạo hạt kết nhân tạo a- hạt kết viên hạt, b- hạt kết cục nhẵn cạnh lớn

2.2 Cấu tạo không hạt kết

chính nước Nước ít, xác hữu bị đốt cháy, mùn hình thành khơng đáng kể Người ta thử nghiệm làm kết cấu nhân tạo hợp chất tạo kết cấu Đó dẫn xuất axit acrilic Nhưng không kinh tế gây nhiễm nên hợp chất không sử dụng thực tế

a b

Hình 8.5 Cấu tạo đất không hạt kết

a- Các hạt rời; b- Khối đặc (không khe hở) (H Uggla 1976)

Cấu tạo không khe hở (khối đặc) thường thấy tầng đất giới nặng nơi có điều kiện nước- khơng khí khơng điều hồ Tồn khối lượng đất (có độ xốp bé) bao gồm hạt liên kết chặt chẽ với nhau, gây bí chặt (hình 8.5 b) Từ khối đất, ta tác động lực không thu hạt kết bé Ðương nhiên tầng mặt đất khơng thể hồn tồn cấu tạo khơng khe hở nhiều tồn lượng hữu hoạt động sinh học

2.3 Cấu tạo hạt kết

a Các dạng hạt kết đất tự nhiên

Hạt kết hạt

Hạt kết hạt tồn đất giàu chất hữu cơ, có mặt hạt sét hạt limon, đặc biệt đồng cỏ, rừng tự nhiên hay đất trồng trọt thâm canh cao Ta dễ dàng gặp dạng hạt kết đất đen, đất xám feralit hay tầng canh tác đất phù sa sơng Hồng Kích thước hạt khác nhau, hạt ngơ, hạt cốc ba cạnh Các hạt kết bền nước Các nghiên cứu trình trồng

trọt hạt kết chuyển thành dạng viên hạt lớn chúng có điều kiện liên kết lại với

Hạt kết viên hạt Trong đất chứa lượng chất hữu định đất đồng cỏ, đất rừng tự nhiên hay đất trồng trọt có thành phần giới thịt pha limon, pha cát, ta thường gặp loại hạt kết Chúng có dáng hình trịn khơng theo quy tắc cả, tạo độ hổng lớn, dễ dàng bóp hạt bé (hình 8.6) thường bám vào rễ cỏ hay rễ họ đậu Ở nước ta gặp loại hạt kết đất phù sa sông Hồng trồng rau, đậu đất đen cacbonat

Hình 8.6 Cấu tạo hạt kết phẫu diện đất đen

(H Uggla 1976) Hạt kết cục có góc cạnh

Dạng hạt kết thường gặp tầng A3 đất rừng hay tầng canh

Hình 8.7 Ðất cấu tạo hạt kết cục có góc cạnh (ảnh T Bortkiewicz) Cấu tạo khối lăng trụ

Các hạt kết có dạng kéo dài rõ rệt (hình 8.8) Ta thường gặp tầng phía phẫu diện đất có thành phần giới nặng Ví dụ, gặp tầng sâu đất phù sa thịt nặng, đất mặn cải tạo trồng lúa nhiều năm, đất xám phát triển phiến sét Dưới sâu phẫu diện hàm lượng mùn dẫn đến hạt kết khơng có độ bền cao, dễ bị trương co Kích thước khối lăng trụ 10-50 mm

Hình 8.8 Cấu tạo hạt kết lăng trụ (ảnh T Bortkiewicz)

Hạt kết khối hình trụ, cột

Những hạt kết có xu kéo dài theo phía kích thước 10- 50 mm hay Cấu tạo dạng (hình 8.9) dễ thấy tầng sâu đất phù sa Hạt kết hình cột khác với hình trụ chỗ, mặt hình cột gần hình trịn Hạt kết cột ta gặp đất mặn kiềm lục địa

Hình 8.9 Cấu tạo hình cột sâu đất mặn phát triển bột sét (ảnh T Bortkiewwicz)

b Cấu tạo hạt kết tầng canh tác

Trong trình canh tác, cấu tạo hạt kết đất bị thay đổi Chủ yếu gây thay đổi tác dụng học dụng cụ, trâu bò Làm đất ẩm làm hạt kết dính chặt với tạo nên "vai" cày lớn Ngược lại làm đất lúc khô đưa đến hạt kết bị vỡ vụn Nhìn chung, làm đất ẩm bất lợi sau gây lớp đất cứng rắn mặt

Hạt kết viên hạt

đặc trưng đoàn lạp viên hạt (kết cấu viên hạt) Các đồn lạp có hình dạng kích thước tương đối đồng (hình 8.10)

Hình 8.10 Cấu tạo hạt kết viên hạt (ảnh T Bortkiewwicz)

Những hạt bóp nhẹ dễ dàng tạo hạt bé tay ta Các đoàn lạp đặc trưng độ xốp lớn Vật liệu kết gắn đoàn lạp bé thành đoàn lạp lớn chủ yếu chất hữu keo sét Ðộng vật đất, giun đất đóng vai trị quan trọng q trình hình thành đồn lạp

Hạt kết cục bé hạt kết cục lớn

Trong đất nghèo chất hữu cơ, canh tác làm đất hợp lý, hạt đất nhẵn cạnh, trịn xốp hình thành Những hạt kết gọi hạt kết cục nhẵn cạnh (hình 8.11)

A B

Hình 8.11 Cấu tạo hạt kết cục nhẵn cạnh (ảnh T Bortkiewwicz) A- Cục nhẵn cạnh bé B- Cục nhẵn cạnh lớn

Trong đất thành phần giới nặng, làm đất ẩm tạo đồn lạp cục nhẵn cạnh lớn Những cục làm đất phải dùng nơng cụ có độ rung lớn tách hạt bé Ta cải thiện độ xốp đất có kết cấu cục nâng cao hàm lượng mùn bón phân hữu cơ, bón vơi, trồng họ đậu

2.4 Hệ thống độ hổng đất

Một nhân tố quan trọng kết cấu đất khoảng trống hạt sơ cấp (cơ giới) đoàn lạp Các loại hạt thứ loại hạt thứ hai xếp rời rạc (trong đất cát) không khe hở (trong đất sét) Hệ thống hạt tơi, độ xốp đất lớn Tính chất phụ thuộc khơng vào xếp đoàn lạp mà vào độ hổng bên đồn lạp Tính chất đặc trưng hệ thống đoàn lạp độ hổng chúng dung trọng Dung trọng bé hệ thống tơi xốp Dung trọng đất nói chương X

Trong thực tế sản xuất nông nghiệp ta phân biệt hệ thống đất sở hệ thống chuyển tiếp sau đây:

 hệ thống rời rạc

 hệ thống bí

 hệ thống bí

 hệ thống bở- dính

 hệ thống dính

 hệ thống bở

 hệ thống bở

Hệ thống rời rạc có đất thiếu liên kết hạt giới Ta gặp đất cấu tạo khơng đồn lạp- hạt rời đất cát

Hệ thống bở đặc trưng cho đất có kết cấu đồn lạp viên hạt, xốp Ta thường gặp tầng canh tác, tầng tích luỹ mùn đất tự nhiên; đất có thành phần giới thịt nhẹ, thịt trung bình

Hệ thống bở-dính có thể gặp tầng đất canh tác hay đất khác; thường đất có thành phần giới thịt nhẹ, thịt trung bình hay thịt pha sét Ðất thường có cấu tạo đồn lạp cục góc cạnh (khối đa mặt)

lăng trụ Ðất thường thấm nước tốt mưa nhiều hay tưới đẫm dễ trương lên trở thành khó thấm nước

Hệ thống bí hay gặp độ sâu từ trung bình trở xuống phẫu diện đất có thành phần giới nặng đất thịt pha sét hay đất sét Các hạt đất dính chặt vào làm cho nước khơng Những đất thường có cấu tạo khơng đồn lạp nghĩa khối đặc

Hệ thống bí Hệ thống ta gặp đất nặng, tỷ lệ sét đạt 50-60 % Trong đất q trình khử xảy rõ rệt

Ðộ hổng đoàn lạp đất thường liên quan tới hoạt động hệ thống rễ chủ yếu rễ nhỏ, động vật đất, vi sinh vật đất Các lỗ hổng bé lớn nhìn thấy vi mẫu lát mài (hình 8.12)

Hình 8.12 Lát mài đất có khe hở lớn rõ ràng (H Uggla) 2.5 Sự hình thành hạt kết

a Cơ chế hình thành hạt kết

Theo nhà khoa học Tiurin (1936), Matson (1938), Kataraep (1945) , tạo thành hạt kết gắn liền với trạng thái ngưng tụ keo đất Như đất có cấu tạo hạt kết hay khơng keo trạng thái ngưng tụ (gel) hay phân tán (sol) (hình 8.13)

Hình 8.13 Sơ đồ cấu tạo (Ðuysơphua, 1965)

a-đất có cấu tạo đồn lạp b- đất khơng có cấu tạo đoàn lạp

Chúng ta biết rằng, keo đất mang điện tiếp xúc với ngưng tụ Các keo đất mang điện trái dấu dấu điện khác chúng ln có xu liên kết với để trung hoà điện Ðầu tiên hạt keo liên kết với để tạo nên hạt kết bé (cấp 1), chúng chưa trung hoà điện liên kết với cặp bên cạnh lập nên hạt kết lớn (cấp 2) chưa đạt trạng thái trung hoà Tương tự đến cấp thứ n trung hoà điện mối liên kết hạt cấp n hạt cấp 1, yếu Ðến cấp hạt thứ n khơng cịn khả tạo lập cấp hạt thứ n+1 nữa, hạt kết ổn định Cơ chế Kachinxki minh họa hình 8.14

(-) a (+) (+)

b

(-) a (-)

(+)

b (+) c

(+) (+) a (-)

b (-)

(-) a (-)

(+) b d

(+) c

(-) a (+) (+)

b (-)

(-) (+)

(+) c

(+)

(+) a (-)

b

(-) a

(-) (+) b

(-)

d c

b

(-)

Những vi hạt kết hình thành khơng bền vững nước Muốn hạt kết bền vững cần có chất kết gắn mùn hay oxyt sắt, nhơm

b Những yếu tố tạo kết cấu

Khi nghiên cứu ảnh hưởng yếu tố hình thành kết cấu, nhà khoa học cho có nhiều yếu tố chi phối Sau ta điểm qua yếu tố chủ yếu

 Các hợp chất mùn

Các hợp chất mùn keo hữu đặc trưng đất, có khả gắn hạt đơn thành hạt kết Các hợp chất mùn tạo thành màng bao bọc xung quanh hạt đất, gắn hạt đất lại với Tiurin (1952) cho biết có ảnh hưởng trạng thái tồn mùn tới kết cấu đất sau:

Khi kết hợp với R2O3.nH2O tự do, mùn giữ lại liên kết

chặt; với cation trao đổi Na+, Ca2+, Mg2+ lực liên kết yếu Những liên kết ông minh hoạ sau:

Liên kết chặt:

Si O Al(OH) COO R

Si O Al(OH) COO OOC (HO)Al O Si Si

O

(HO)Al OOC

Liên kết yếu hơn:

Si O Ca COO R

Si O Ca COO OOC Ca O Si

Si

O

Ca OOC

Trong đất nghèo hay thiếu cation trao đổi, keo đất thường trạng thái tự nhiều

 Keo sét

Theo chế trung hồ điện, thân hạt sét tạo kết cấu thường tạo hạt kết cột, tảng Khi nước chúng hình thành nên tảng lớn nứt nẻ Nếu đất có nhiều mùn đất đen đá vơi hay đất chernozem Nga vi đoàn lạp mùn liên kiên kết lại tạo nên hạt kết viên lớn tơi xốp

 Sắt nhơm

Các ngun tố có vai trò quan trọng tạo thành hạt kết đất vùng nhiệt đới Khi cation sắt nhôm (Fe3+, Al3+) trạng thái kết hợp với sét tạo phức hệ bền vững trong môi trường chua Bản thân sắt hoà tan di chuyển đến khe hở hạt kết, nước mất, oxyt sắt gắn hạt đất lại kiểu xi măng Ðất feralit có cấu tạo đồn lạp viên hạt bền vững điển hình cho vai trị sắt nhơm

 Canxi

Canxi đóng vai trị cầu nối keo vô keo hữu tạo cấu tạo đất có đồn lạp viên hạt Ngồi canxi giữ vai trị xi măng giống sắt nhơm Vì Kachinxki cho rằng, bón vôi biện pháp gây kết cấu cho đất Với ý nghĩa tương tự bón super lân Ca(H2PO4)2

cũng góp phần tạo nên kết cấu cho đất

 Sinh vật đất

Người ta thấy rằng, trình hoạt động, sinh vật tiết chất gắn hạt đất với Như nói, giun đất giữ vai trò quan trọng tạo thành kết cấu nhiều loại đất "Phân" giun ví hạt kết viên hồn hảo, khơng có kích thước để xếp tạo khoảng trống lớn đất mà "hạt phân" chứa nhiều khe hở bé; ra, hạt giàu chất dinh dưỡng Chính mà người ta ví giun đất "anh thợ cày cần mẫn" Một số động vật chuột chũi, dế đào bới làm tổ tìm thức ăn góp phần tạo hạt kết làm đất thơng thống

 Khí hậu

tới kết cấu đất Như ta biết, làm đất trạng thái ẩm hay khô gây bất lợi cho tạo thành kết cấu đất

 Canh tác

Canh tác bao hàm việc làm đất tối thiểu, chăm sóc, phân bón để đất trở nên tơi xốp, tái tạo đoàn lạp Bừa ruộng cấy lúa trường hợp đặc biệt, đoàn lạp lớn bị phá vỡ hồn tồn, vi đồn lạp bị phá vỡ nhiều Kết đất có vi đoàn lạp bền vững Tuy nhiên trạng thái lại phù hợp cho lúa phát triển, đặc biệt bén rễ cấy Làm cỏ, xới xáo biện pháp tạo kết cấu cho đất Bón phân hữu biện pháp hữu hiệu để tạo kết cấu, kết hợp với vôi hay bột phosphorit

2.6 Những nguyên nhân làm đất kết cấu

a Nguyên nhân giới

Trong trình canh tác, trâu bị, máy móc thường xun tác động lên lớp đất mặt Tác dụng giới làm đất kết cấu nhiều sâu tới vài chục centimet Như nói làm đất lúc ẩm hay khô gây phá vỡ kết cấu, kết trái với mục đích việc làm đất

Những trận mưa đá hay mưa rào có tác động gây phá vỡ kết cấu lớp đất mặt

b Nguyên nhân lý hoá học

Nguyên nhân chủ yếu phá vỡ mối liên kết keo vô keo hữu qua cầu nối canxi Sự phá vỡ theo chế lý hố học, giải thích sau: ion hố trị thay ion canxi theo sơ đồ Mùn- Ca + (NH4)2SO4  Mùn- 2NH4 + CaSO4

hay Mùn- Ca + 2NH4Cl  Mùn- 2NH4 + CaCl2

Liên kết Mùn- 2NH4 liên kết bền vững màng hữu

bao quanh hạt đất dễ bị nên kết cấu bị phá vỡ c Nguyên nhân sinh học

Có thể cho rằng, thiếu thức ăn đất vi sinh vật phá huỷ hợp chất hữu để lấy dinh dưỡng nuôi thể làm cho hàm lượng mùn giảm xuống khơng cịn đủ bao quanh hạt đất chất xi

măng Ngồi q trình hoạt động sống sinh vật nói chung tiết chất axit hữu cơ, CO2 vào đất, làm canxi bị hoà tan rửa

trôi, kết đất kết cấu

2.7 Vai trò kết cấu đất

Kết cấu có ảnh hưởng lớn tới tính chất tính chất vật lý đất Chế độ nước, khơng khí, nhiệt chế độ thức ăn yếu tố độ phì nhiêu đất Những đặc tính đất có cấu tạo hạt kết đất cấu tạo không hạt kết khác xa

a Kết cấu với chế độ nước, chế độ nhiệt đất

Ðất cát rời rạc khơng có kết cấu mưa hay tưới khơng giữ nước trồng nhanh chóng thiếu nước Ðất sét khơng có cấu tạo hạt kết (đoàn lạp), khả giữ nước đất chủ yếu nước hấp phụ, đất hệ thống mao dẫn kém, mưa nước khó thấm xuống sâu mà dễ dàng chảy tràn bề mặt Kết đất vừa khơng tích luỹ nước vừa bị xói trở nên thối hố

Nếu đất có kết cấu, đặc biệt có hạt kết viên hạt, lượng nước mưa lớn đưa vào đất giữ lại khe hở mà chủ yếu mao dẫn Khi mao dẫn đầy nước, tiếp tục mưa, nước ngấm sâu xuống tầng không thấm nước tạo thành nước ngầm tạm thời Trời nắng nước lớp mặt bốc hơi, nước ngầm leo lên mao dẫn đến tầng mặt khơng bị hạn

Ðất có cấu tạo hạt kết hạt kết viên hạt chứa nhiều nước Nước có tính chất nhiệt khác với pha rắn đất tính dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, cao vào mùa đông đất ấm, vào mùa hè đất mát điều kiện thuận lợi cho trồng phát triển

b Kết cấu đất với chế độ khơng khí chế độ thức ăn

Khơng khí nước chiếm khe hở Tổng thể tích khe hở đạt lớn đất có cấu tạo hạt kết từ hạt kết viên hạt Ở đất cấu tạo không hạt kết, tổng khe hở bé nhiều lần