6. Phương pháp nghiên cứu:
3.1.2. Kết quả xác định tổng khoáng trong đất
Kết quả xác định hàm lượng khoáng tổng số trong các mẫu đất được nêu trong bảng 3.2 và biễu diễn trên đồ thị hình 3.1.
Bảng 3.2: Kết quả xác định tổng khoáng trong các mẫu đất
Tên mẫu
m0(kl mẫu trước khi nung) m1(kl mẫu sau nung) Tổng % lượng khoáng TB QH1 10,0038 8,3224 83,1924 84,9386 QH2 10,0012 8,3608 83,5980 QH3 10,0032 8,5757 85,7296 QH4 10,0020 8,6568 85,5507 QH5 10,0057 8,5671 85,6222
Hình 3.1 : Hàm lượng tổng khoáng trong các mẫu đất
Kết quả cho ta thấy tổng lượng khoáng trong đất trồng cam Vinh, huyện Quỳ Hợp tương đối ổn định và có mức trung bình là 84,9386%, điều này cho thấy tổng hàm lượng khoáng của đất trồng ở mức trung bình của loại đất ferralit. Dựa vào biểu đồ ta cũng thấy là mẫu QH1 và QH2 có % khoáng tương đồng nhau và đều thấp hơn 3 mẫu còn lại, còn mẫu QH3, QH4, QH5 có hàm lượng khoáng tương đồng nhau và đều trên 85%. Tuy nhiên vấn đề là thành phần các nguyên tố khoáng của đất, bao gồm cả các nguyên tố vi lượng và đất hiếm, là điều cần được làm rõ để đặc trưng cho thành phần hóa học của đất trồng.
3.1.3. Kết quả xác định pHH O2 và pHKCl của đất + Xác địnhpHH O2
Số liệu thực nghiệm xác định pHH O2 của dịch chiết rút đất bằng nước
được nêu trong bảng 3.3 và hình 3.2.
Bảng 3.3: pHH O2 của các mẫu đất .
Tên mẫu QH1 QH2 QH3 QH4 QH5
pH 5,5 5,5 5,6 5,4 5,6
Hình 3.2: Giá trị pHH O2 của các mẫu đất
- Các giá trị pH được nêu trong bảng 3.4 và hình 3.3.KCl
Bảng 3.4: Giá trị pHKCl của các mẫu đất
Mẫu QH1 QH2 QH3 QH4 QH5
pH 4,3 4,3 4,5 4,2 4,5
TB 4,36
Hình 3.3: Biểu đồ giá trị pHKCl của các mẫu đất
Các kết quả trên cho ta thấy các mẫu đất trồng cam Vinh, huyện Quỳ Hợp có môi trường hơi axit, các giá trị pHH O2 đều nằm trong khoảng từ 5,4
đối với thông số pH nêu trong bảng 3.4 và hình 3.4 cũng cho thấy sự phùKCl
hợp với nhận xét trên. Chênh lệch pHH O2 – pH đối với các mẫu nghiên cứuKCl trung bình là 5,52 – 4,36 = 1,16. Điều này cho thấy độ chua hoạt tính của đất thấp hơn độ chua trao đổi khá nhiều, vì thông thường độ chênh lệch này trên cùng một loại đất vào khoảng 0,5. Kết quả này cho thấy khả năng trao đổi ion Al3+ của keo đất là khá tốt nên làm giảm mạnh pH khi chiết bằng KCl so với chiết bằng H2O.
3.1.4. Kết quả xác định độ chua thủy phân theo phương pháp Kappen
Khi cho đất tác dụng với dung dịch muối natri axetat, ngoài tác dụng trao đổi của ion Na+, ion CH3COO - có tính bazơ do thủy phân mạnh nên làm tăng khả năng tách H+ và Al3+ ra khỏi keo đất.
Bảng 3.5: Độ chua thủy phân của Htp của các mẫu đất
Tên mẫu VNaOH tiêu tốn(ml) Htp (mđl/100g) Trung bình
QH1 13,4 5,4224 5,1633 QH2 13,2 5,3413 QH3 13,4 5,4218 QH4 13,2 5,3417 QH5 10,6 5,2894
Hình 3.4. Biều đồ so sánh độ chua thủy phân Htp của các mẫu đất
Kết quả thực nghiệm được nêu trong bảng 3.5 và hình 3.4, cho thấy đất trồng cam Vinh có độ chua thủy phân trung bình, phù hợp với giá trị pH. Tuy
nhiên khả năng giữ các ion Al3+ của các mẫu đất là không giống nhau nên sự chênh lệch giá trị Htp không tuyến tính với sự chênh lệch pHH O2 và pH . CácKCl mẫu QH1 và QH3 có giá trị Htp cao và tương đồng, mẫu QH2 và QH4 cũng có độ chua gần giống nhau, chỉ có mẫu QH5 là có độ chua thủy phân thấp nhất.
Để củng cố thêm cho nhận xét của trên, chúng tôi so sánh các giá trị
2
H O
pH , pH , độ chua thủy phân KCl H của đất Quỳ Hợp với một số loại đấttp
khác ở Việt Nam như sau.
Bảng 3.6. Bảng so sánh các chỉ tiêu pHH O2 , pHKCl, Htp của đất Quỳ Hợp với
một số loại đất khác ở Việt Nam
2
H O
pH pHKCl H (mđl/100g) tp
Đất Quỳ Hợp 5,52 4,36 5,163
Đất Thanh Hà -Hải Dương 7,85 7,37 0,328
Đất Lai Vung – Đồng Tháp 4,47 3,66 8,63
Qua bảng 3.6 ta thấy, các giá trị pHH O2 , pHKCl, Htp của đất trồng cam Quỳ Hợp đều ở mức trung bình và mang đặc trưng của loại đất ferrarit. Đất Thanh Hà – Hải Dương có độ chua thủy phân thấp, các giá trị pH cao , thuộc loại đất trung tính và hơi kiềm, đây là đặc trưng của đất đồng bằng Bắc bộ, trong khi đó đất Lai Vung – Đồng Tháp lại mang đặc điểm của loại đất phù sa, có độ phèn cao nên nên có các giá trị pHH O2 , pHKCl thấp, giá trị Htp cao, thuộc loại đất chua.
Như vậy, so với hai loại đất trên, đất Quỳ Hợp – Nghệ An vẫn là loại đất hơi chua, có thể hạn chế cây trồng hút Mo, nhưng lại gia tăng dạng di động của nhiều nguyên tố khác.
3.1.5. Kết quả xác định tổng lượng mùn theo phương pháp Chiurin
Kết quả xác định nồng độ đương lượng của muối Morh: 0,20125N. Sử dụng công thức tính đã nêu trên, chúng tôi thu được kết quả xác định hàm lượng mùn của các mẫu đất như nêu trong bảng 3.7 và biểu diễn trên hình 3.5.
Bảng 3.7: Hàm lượng mùn (%) của các mẫu đất. QH1 QH2 QH3 QH4 QH5 m mẫu (g) 0,2026 0,2004 0,2016 0,2008 0,2012 Vx(ml) 6,6 6,7 6,1 6,8 6,7 %Mùn 2,0036 1,9737 2,2717 1,9179 1,9658 TB 2,2026
Hình 3.5: Biểu đồ so sánh hàm lượng mùn của các mẫu đất
Qua bảng 3.7 và đồ thị hình 3.5 chúng ta thấy tổng lượng mùn trung bình trong đất trồng cam Vinh, huyện Quỳ Hợp là 2,2026%, thuộc loại đất ferralit có độ mùn trung bình. Hàm lượng mùn ở mẫu QH3 cao nhất là 2,2717%, kế đến là mẫu QH1 là 2,0036, các mẫu QH2, QH4 và QH5 dao động từ 1,9179 đến 1,9737%. Qua các kết quả thu được ở trên ta thấy có sự liên quan giữa hàm lượng mùn và độ chua của đất, giá trị pH càng thấp hay độ chua thủy phân càng cao thì hàm lượng mùn càng cao và ngược lại, điều này chứng tỏ hàm lượng mùn trong đất chủ yếu tồn tại ở các dạng axit humic, axit fulvic, axit ulmic và các muối của nó. Lượng mùn cao giúp cây trồng có nguồn cung cấp đạm và lân dồi dào hơn, đất tơi xốp hơn, axit mùn còn có tác dụng kích thích sự phát triển của rễ và sự sinh trưởng của cây trồng.
3.1.6. Kết quả xác định khả năng trao đổi Cation của đất (CEC)
Kết quả xác định khả năng trao đổi cation hay dung tích hấp thu của đất được nêu trong bảng 3.8 và biểu diễn trên hình 3.6. Các giá trị CEC được biểu diễn trong đơn vị mili đương lượng electron (meq) trong 100 gam đất khô kiệt.
Bảng 3.8 : Dung tích hấp thu (CEC), meq/100g của các mẫu đất
Tên mẫu Khối lượng K VEDTA CEC(meq/100g)
QH1 5,0033 1,0784 5,8 12,5 QH2 5,0008 1,0692 5,6 11,9 QH3 5,0012 1,0491 6,1 12,8 QH4 5,0009 1,0663 5,4 11,5 QH5 5,0042 1,0681 5,5 11,8
Hình 3.6 : Biểu đồ dung tích hấp thu của các mẫu đất
Qua bảng 3.8 và hình 3.6 ta thấy, dung tích hấp thu CEC của các mẫu đất Quỳ Hợp ở mức trung bình và không đồng nhất, mẫu có CEC cao nhất là mẫu QH3 có CEC = 12,8(meq/100g), rồi đến mẫu QH1 có CEC = 12,5 (meq/100g), các mẫu mẫu lại có CEC hơi thấp như QH2, QH4, QH5 dao động từ 11,5 đến 11,9 meq/100g. Tuy nhiên, mức độ khác nhau của giá trị CEC lại tỷ lệ thuận với hàm lượng mùn trong các mẫu đất, với mẫu có hàm lượng mùn cao thì CEC càng cao và ngược lại. Điều này được giải thích là do độ lớn của CEC phụ thuộc vào số các điện tích âm trên một đơn vị khối lượng hoặc trên một đơn vị diện tích bề mặt của phức hệ hấp thụ đất. Trong đất, các hợp chất
mùn có khả năng hấp thụ lớn nhất, khả năng hấp thụ của chúng phụ thuộc chặt chẽ vào pH. Trong các môi trường trung tính và chua chỉ có ion H+ của các nhóm COOH tham gia vào phản ứng trao đổi. Một phần nhóm COOH của các axit mùn tham gia tích cực vào các phản ứng trao đổi cation khi pH = 5 – 6; những nhóm khác (yếu hơn) tham gia phản ứng chỉ khi pH tăng. Vì vậy, ở các tầng đất giàu mùn giá trị CEC chủ yếu do chất hữu cơ quyết định. CEC diễn tả tổng số các cation mà một loại đất có thể hấp thụ và trao đổi với cây trồng, đất có CEC cao đồng nghĩa với đất giàu dinh dưỡng, có độ phì tiềm năng cao. Vì vậy giá trị CEC là một trong những yếu tố mà người nông dân cần quan tâm đến để từ đó tối ưu hóa thành phần cation trao đổi cho đất, điều này không chỉ cải thiện điều kiện phát triển của cây trồng mà còn nâng cao mức độ ổn định cho chính đất trồng, khả năng chống chịu của đất đối với ảnh hưởng của các yếu tố không thích hợp khác nhau.
3.1.7 Kết quả xác định nguyên tố đất hiếm bằng phương pháp ICP-MS
Các mẫu đất được phân tích tại phòng thí nghiệm ICP-MS của Trung tâm phân tích - Viện công nghệ xạ hiếm.
Kết quả xác định hàm lượng các nguyên tố đất hiếm dạng tổng và dạng di động của các mẫu đất được tổng hợp trong bảng 3.9 và 3.10.
Bảng 3.9: Hàm lượng các nguyên tố đất hiếm dạng tổng xác định bằng phương pháp ICP- MS STT Chỉ tiêu Đơn vị
Các mẫu đất nghiên cứu
TB QH1 QH2 QH3 QH4 QH5 1 Y mg/kg 12,840 24,380 32,580 32,990 32,880 27,134 2 La mg/kg 29,820 46,520 59,020 52,650 61,060 49,814 3 Ce mg/kg 64,050 136,050 101,720 137,56 127,680 113,412 4 Pr mg/kg 5,920 9,120 10,610 9,130 10,460 9,048 5 Nd mg/kg 22,940 34,940 38,700 33,380 38,030 33,598 6 Sm mg/kg 4,740 7,100 7,570 6,480 7,250 6,628 7 Eu mg/kg 0,990 1,460 1,540 1,390 1,500 1,376 8 Gd mg/kg 3,910 5,940 6,630 6,020 6,490 5,798 9 Ho mg/kg 0,570 0,840 0,990 0,980 1,010 0,878 10 Tm mg/kg 0,230 0,340 0,380 0,390 0,390 0,346
Ghi chú: TB: hàm lượng trung bình đối với các mẫu nghiên cứu
Để thấy được rõ mối tương quan giữa hàm lượng với sự tăng khối lượng nguyên tử của các nguyên tố đất hiếm theo quy luật của Oddo – Harkins, chúng tôi tách các nguyên tố đất hiếm theo nhóm NTĐH nhẹ và NTĐH nặng
Hình 3.7. Biểu đồ hàm lượng dạng tổng của các NTĐH nhẹ
Hình 3.8. Biểu đồ hàm lượng tổng số của các NTĐH nặng
Qua bảng 3.9 và biểu đồ hình 3.7, 3.8 ta thấy rằng hàm lượng các nguyên tố đất hiếm thuộc nhóm NTĐH nhẹ cao hơn hẳn các nguyên tố thuộc nhóm NTĐH nặng.
Bảng 3.10: Hàm lượng các nguyên tố đất hiếm dạng di động xác định bằng phương pháp ICP- MS
STT Chỉ tiêu Đơn vị QH Các mẫu đất nghiên cứu TB
1 QH2 QH3 QH4 QH5 1 Y mg/kg 1,349 2,711 2,859 2,553 1,678 2,230 2 La mg/kg 2,199 3,829 4,151 2,930 2,899 3,202 3 Ce mg/kg 2,989 5,192 3,706 2,815 2,567 3,454 4 Pr mg/kg 0,377 0,934 0,792 0,561 0,416 0,616 5 Nd mg/kg 1,897 3,463 3,035 2,149 1,589 2,427 6 Sm mg/kg 0,374 0,657 0,542 0,392 0,282 0,449 7 Eu mg/kg 0,075 0,131 0,109 0,083 0,061 0,092 8 Gd mg/kg 0,345 0,599 0,529 0,399 0,283 0,431 9 Ho mg/kg 0,036 0,079 0,072 0,060 0,039 0,057 10 Tm mg/kg 0,014 0,029 0,026 0,022 0,014 0,021
Hình 3.10: Biểu đồ hàm lượng hàm lượng dạng di động của các NTĐH nặng
Hình 3.11: Biểu đồ so sánh hàm lượng dạng di động và dạng tổng của các NTĐH nhẹ
Hình 3.12: Biểu đồ so sánh hàm lượng dạng di động và dạng tổng của các NTĐH nặng
Bảng 3.11 Tỷ lệ phần trăm dạng di động/dạng tổng của các nguyên tố đất hiếm
Nguyên tố QH1 QH2 QH3 QH4 QH5 Y % 10,509 11,123 8,776 7,741 5,102 La % 7,374 8,231 7,033 5,566 4,748 Ce % 4,666 3,816 3,643 2,046 2,010 Pr % 6,376 10,241 7,466 6,146 3,972 Nd % 8,269 9,912 7,842 6,436 4,179 Sm % 7,899 9,252 7,164 6,057 3,888 Eu % 7,595 8,977 7,114 5,977 4,078
Gd % 8,816 10,079 7,984 6,636 4,363
Ho % 6,311 9,422 7,235 6,162 3,931
Tm % 5,973 8,738 6,764 5,566 3,714
Nhìn chung, chỉ có một số ít các nguyên tố đất hiếm ở dạng đi động có hàm lượng đáng kể, như La, Ce, Y, Nd có hàm lượng từ 2mg/kg trở lên, sau đó là một số nguyên tố có hàm lượng từ 0,021 mg/kg đến 0,616 mg/kg, gồm Pr, Sm, Eu, Gd, Ho, Tm.
Hàm lượng các nguyên tố đất hiếm dạng di động khá thấp so với dạng tổng số, đặc biệt ở mẫu QH5, tỷ lệ % dạng di động/ dạng tổng số thấp hơn các mẫu còn lại. Trong đó hàm lượng Y dao động từ 1,349 đến 2,895mg/kg, chiếm 5,102 đến 11,123% so với lượng Y tổng số, hàm lượng La dao động từ 2,199 đến 4,151mg/kg chiếm 4,784 đến 8,231% so với lượng La tổng số, hàm lượng Ce dao dộng từ 2,567 đến 5,192mg/kg chiếm 2,010 đến 4,666% với lượng Ce tổng số, hàm lượng Pr dao động từ 0,377 đến 0,934mg/kg chiếm 3,972 đến 10,241% so với hàm lượng Pr tổng số, hàm lượng Nd dao động từ 1,589 đến 3,463mg/kg chiếm từ 4,179 đến 9,912% so với lượng Nd tổng số, hàm lượng Sm dao động từ 0,282 đến 0,657mg/kg chiếm 3,888 đến 9,252% so với lượng Sm tổng số, hàm lượng Eu dao động từ 0,075 đến 0,131mg/kg chiếm 4,078 đến 8,977% so với lượng Eu tổng số, hàm lượng Gd dao động từ 0,283 đến 0,599mg/kg chiếm 4,363 đến 10,079% so với lượng Gd tổng số, hàm lượng Ho dao động từ 0,036 đến 0,079mg/kg, chiếm 3,931 đến 9,422% so với lượng Ho tổng số và hàm lượng Tm dao động từ 0,014 đến 0,029mg/kg chiếm 3,714 đến 8,738% so với lượng Tm tổng số.
Qua kết quả trên ta cũng thấy rằng, hàm lượng các nguyên tố đất hiếm nhẹ cao hơn các nguyên tố đất hiếm nặng, điều này cũng phù hợp với độ phổ biến các nguyên tố đất hiếm trong vỏ Trái đất.
Khi so sánh hàm lượng trung bình các đất hiếm của đất trồng cam Quỳ Hợp với các số liệu thu được đối với đất trồng quýt hồng Lai Vung - Đồng Tháp và đất trồng vải Thanh Hà – Hải Dương, chúng tôi nhận thấy (bảng 3.12 và hình 3.13) một số nguyên tố đất hiếm vùng đất trồng cam Quỳ Hợp có hàm lượng cao hơn rõ rệt so với đất Lai Vung và Thanh Hà như La, Ce. Một số nguyên tố như Pr, Nd, Sm, Eu trong đất Quỳ Hợp có hàm lượng rất cao so với đất Lai Vung và có hàm lượng gần bằng hoặc hơi thấp hơn hàm lượng trong đất Thanh Hà.
Bảng 3.12. So sánh hàm lượng các đất hiếm trong đất trồng cam Quỳ Hợp và đất trồng quýt hồng Lai Vung
STT Nguyên tố Đơn vị Đất Quỳ Hợp Đất Lai Vung Đất Thanh Hà
1 Y mg/kg 27,134 - - 2 La mg/kg 49,814 16,57 37,62 3 Ce mg/kg 113,412 32,959 88,273 4 Pr mg/kg 9,048 2,518 9.903 5 Nd mg/kg 33,598 13,323 37,816 6 Sm mg/kg 6,628 2,518 8,14 7 Eu mg/kg 1,376 0,544 1,483 8 Gd mg/kg 5,798 - 7,301 9 Ho mg/kg 0,878 - - 10 Tm mg/kg 0,346 0,091 0,527
Hình 3.13. Biểu đồ so sánh hàm lượng đất hiếm trong đất Quỳ Hợp với đất Lai Vung – Đồng Tháp và đất Thanh Hà – Hải Dương
Để có bức tranh chung hơn về đặc trưng hàm lượng đất hiếm trong các mẫu đất nghiên cứu, chúng tôi đưa ra giá trị hàm lượng trung bình của đất hiếm trong đất trên thế giới và ở Trung Quốc (nước giàu tài nguyên đất hiếm nhất thế giới và ứng dụng đất hiếm trong nông nghiệp mạnh mẽ nhất). Các số liệu được tổng hợp trong bảng 3.13:
Bảng 3.13: So sánh hàm lượng tổng số đất hiếm của đất trồng cam huyện Quỳ