B. THỰC NGHIỆM
2.1.Lấy và bảo quản mẫu đất [6], [11]
- Mẫu phân tích cây trồng phải đại diện và phù hợp với mục đích phân tích, đại diện cao cho vùng nghiên cứu.
- Mẫu phân tích cần được lấy trong điều kiện môi trường đồng nhất (nhiệt độ, ẩm độ...), cùng một thời điểm (thường vào buổi sáng đã hết sương, không mưa, nhiệt độ không khí và cường độ ánh sáng ở mức trung bình...).
- Chú ý đến các yếu tố canh tác như thời kỳ bón phân, thời kỳ tưới nước... để chọn thời điểm lấy mẫu thích hợp.
- Các mẫu riêng biệt phải được lấy ngẫu nhiên rải đều trên toàn bộ diện tích khảo sát. Số lượng và khối lượng mẫu ban đầu tuỳ theo yêu cầu khảo sát và mức độ đồng đều để xác định. Các mẫu ban đầu được tập hợp thành một mẫu chung.
- Mẫu phải được nghiền nhỏ đến độ mịn thích hợp tùy thuộc vào yêu cầu phân tích.
2.1.2. Lấy mẫu phân tích
- Khối lượng:
+ Lấy mẫu đất để nghiên cứu tính chất vật lí: 2 kg (nguyên tảng). + Lấy mẫu đất để phân tích nông hóa: 0,5 – 1 kg.
- Có hai cách lấy mẫu:
+ Lấy mẫu riêng biệt: lấy ở một điểm nhất định, không trộn với mẫu ở điểm khác. Mẫu này dùng để đánh giá tính chất phát sinh đất, phân tích các phẫu diện để lập bản đồ thổ nhưỡng.
+ Lấy mẫu hỗn hợp: lấy ở nhiều điểm trên một vùng đất có cùng tính chất phát sinh và được trồng trọt. Trộn lẫn, lấy một phần đại diện để phân tích. Loại này dùng để nghiên cứu các tính chất nông hóa của đất trồng trọt.
Hình 7.1. Sơ đồ lấy mẫu riêng biệt (a, b, c, d) và mẫu hỗn hợp (e)
2.1.3. Phơi khô mẫu
Mẫu đất lấy về phải được hong khô kịp thời, nhặt sạch các xác thực vật, sỏi đá… sau đó dàn mỏng trên sàn gỗ hoặc giấy sạch rồi phơi khô trong nhà. Nơi hong mẫu phải thoáng gió và không có các hóa chất bay hơi như NH3, Cl2, SO2… Để tăng cường quá trình làm khô đất có thể lật đều mẫu đất. Thời gian hong khô đất có thể kéo dài vài ngày tùy thuộc loại đất và điều kiện khí hậu. Thông thường đất cát chóng khô hơn đất sét.
Cần chú ý là mẫu đất được hong khô trong không khí là tốt nhất, không nên phơi khô ngoài nắng hoặc sấy khô trong tủ sấy.
2.1.4. Nghiền và rây mẫu
Đất sau khi đã hong khô, đập nhỏ rồi nhặt hết xác thực vật và các chất lẫn khác. Dùng phương pháp ô chéo góc lấy khoảng 500g đem nghiền, rây qua rây 2mm, nghiền tiếp rồi rây qua rây 1mm, lấy 15g rây qua rây 0,25mm để phân tích mùn.
2.2. Phương pháp xác định hàm lượng mùn, nitơ tổng số và nitơ dễ tiêu [2], [11], [13] [13]
2.2.1. Xác định hàm lượng mùn trong đất bằng phương pháp Tiurin
2.2.1.1. Hóa chất, dụng cụ
a. Hóa chất
- Nước cất - Glixerol
- Dung dịch K2Cr2O7 0,4N: cân 39,30 g K2Cr2O7 được nghiền nhỏ rồi hòa tan trong 1 lít nước cất sau đó cho từ từ 1 lít H2SO4 đặc (d = 1,84), vừa rót vừa lắc nhẹ.
- Dung dịch muối Mohr 0,2N: cân 78,82 g muối Mohr ((NH4)2SO4.FeSO4.6H2O) pha vào bình định mức 1 lít gồm 980 ml nước cất và 20 ml H2SO4 đặc (d = 1,84). Sau đó, chuẩn độ lại dung dịch muối Mohr bằng dung dịch K2Cr2O7.
- Thuốc thử Ferroin: cân 0,695g FeSO4.7H2O và 1,485g ortho-phenaltrolin- monohyđrat, pha vào bình định mức 100 ml bằng nước cất.
- Axit H3PO4 đậm đặc.
b. Dụng cụ
- Ống nghiệm chịu nhiệt, giá ống nghiệm - Ống thủy tinh dài có nút cao su.
- Buret 25 ml, giá buret - Bình tam giác 150 ml - Pipet 2 ml, 10 ml - Bếp điện
- Cốc thủy tinh 100 ml, 250 ml, 500 ml, 1000 ml - Nhiệt kế 300°C
- Đũa thủy tinh (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2.1.2. Thí nghiệm kiểm tra
Cân 0,2377g đường saccarozơ tinh khiết cho vào bình định mức 100 ml, thêm nước cất đến vạch, lắc đều cho tan hết đường ta được dung dịch có nồng độ 1mgC/1ml. Chuẩn bị các ống nghiệm sau:
- Ống nghiệm 1: ống nghiệm chịu nhiệt có chứa 10 ml dung dịch K2Cr2O7 0,4N trong H2SO4 đặc (tỉ lệ 1:1) (ống nghiệm so sánh).
- Ống nghiệm 2: hút 1 ml dung dịch đường cho vào ống nghiệm chịu nhiệt, đun trên bếp cách thủy đến khô sau đó cho vào ống nghiệm 10 ml dung dịch K2Cr2O7 0,4N trong H2SO4 đặc (tỉ lệ 1:1).
Đun nóng các ống nghiệm đã chuẩn bị trong glixerol khoảng 5 phút ở 140 – 160°C.
Để nguội, cho dung dịch sau phản ứng vào bình tam giác 150 ml tráng kĩ bằng nước cất (khoảng 10 – 20 ml). Sau đó, thêm vào bình 1 ml axit H3PO4 để loại ảnh hưởng của Fe3+
và 2 giọt ferroin làm chỉ thị. Chuẩn độ dung dịch thu được bằng muối Mohr 0,2N đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh sang màu đỏ nâu.
Kết quả: V1 = 20,1 ml; V2 = 18,5 ml
Trong đó: V1, V2 lần lượt là thể tích muối Mohr 0,2N dùng để chuẩn độ ống nghiệm 1, 2.
Khối lượng C trong đất: mC = (20,1 – 18,5).0,2.0,003 = 0,96 mg Hiệu suất: H% = 96%
2.2.1.3. Hàm lượng Fe3+
và Cl- trong các mẫu đất
Hàm lượng Fe3+ và Cl- trong các mẫu đất như sau:
Bảng 7.1. Hàm lượng Fe3+ và Cl- trong các mẫu đất
Mẫu Hàm lượng Fe(mg/100g đất) 3+ Hàm lượng Cl(mg/100g đất) -
1 34,19 14,67 2 26,49 18,19 3 18,32 10,73 4 20,02 14,36 5 21,21 14,38 6 25,79 10,80 7 16,60 23,11 8 22,01 10,80 9 16,00 18,20 10 15,92 10,78 11 33,02 10,76 12 27,53 7,16
Bảng 7.2. So sánh hàm lượng ion ảnh hưởng trong mẫu phân tích và hàm lượng
bắt đầu gây ảnh hưởng [5]
Ion Hàm lượng trong mẫu phân tích
(mg/100g đất) Hàm lượng gây ảnh hưởng (mg/100g đất)
Fe3+ 15,92 – 34,19 150 trở lên
Cl- 7,16 – 23,11 600 trở lên
Theo kết quả phân tích hàm lượng Fe3+ và Cl- trong đất ta thấy: Hàm lượng ion gây ảnh hưởng trong đất rất thấp so với hàm lượng ion bắt đầu gây ảnh hưởng đến kết quả phân tích hàm lượng mùn trong đất bằng phương pháp Tiurin. Vì vậy, ta tiến hành phân tích hàm lượng mùn trong đất bằng phương pháp Tiurin.
2.2.1.4. Tiến hành phân tích
- Cân 0,1g đất đã được hong khô trong không khí và được rây qua rây nhỏ có đường kính lỗ 0,5 mm cho vào ống nghiệm chịu nhiệt. Cho vào ống nghiệm 10 ml dung dịch K2Cr2O7 0,4N trong H2SO4 (tỉ lệ 1:1).
- Đồng thời làm thêm một thí nghiệm so sánh: cho vào ống nghiệm khác 10 ml dung dịch K2Cr2O7 0,4N trong H2SO4 (tỉ lệ 1:1).
- Tất cả các ống nghiệm được đậy bằng ống hút thủy tinh có nút cao su và đun sôi trong glixerol 5 phút ở 140 – 160°C.
- Để nguội, cho dung dịch sau phản ứng vào bình tam giác 150 ml, tráng kĩ bằng nước cất (khoảng 10 – 20 ml).
- Sau đó thêm vào bình 1 ml axit H3PO4 để loại ảnh hưởng của Fe3+ và 4 giọt ferroin làm chỉ thị rồi dùng muối Mohr 0,2N chuẩn độ đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh sang màu đỏ nâu.
Hình 7.2. Sự chuyển màu của mẫu trong quá trình phân tích mùn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.2.2. Xác định hàm lượng nitơ tổng số trong đất bằng phương pháp Kjeldahl
2.2.2.1. Hóa chất, dụng cụ
a. Hóa chất
- Nước cất.
- Dung dịch NH4+_N tiêu chuẩn: hòa tan 0,165g (NH4)2SO4 thành 1 lit dung dịch bằng nước cất.
- Hỗn hợp xúc tác: nghiền, trộn kỹ hỗn hợp 200g K2SO4, 6g CuSO4.5H2O và 6g TiO2 hoặc Se.
- Dung dịch NaOH 40%: hòa tan 400g NaOH trong nước cất và pha loãng đến thể tích 1 lít. Bảo quản trong chai nhựa, đậy kín để tránh sự xâm nhập của CO2.
- Chỉ thị hỗn hợp: hòa tan 0,1g bromocresol xanh và 0,02g metyl đỏ trong 100ml etanol.
- Axit HCl 0,01N: hút 8,4 ml HCl đặc (d = 1,18) pha thành 1 lít dung dịch có nồng độ 0,1N. Lấy 100 ml dung dịch HCl 0,1N pha thành 1 lít dung dịch HCl 0,01N. Chuẩn độ lại bằng dung dịch Na2Br2O7.
- Axit salixilic/axit sunfuric: hòa tan 25g axit salixilic trong 1 lít axit H2SO4 đậm đặc.
- Dung dịch axit boric 4%: cân 4g hòa tan thành 100 ml dung dịch bằng nước cất. - Na2S2O3.5H2O: nghiền mịn trước khi dùng.
b. Dụng cụ
- Bình phá mẫu 250 ml
- Hệ thống phá mẫu bằng bình Kjeldahl - Erlen 250 ml
- Bộ chưng cất đạm - Burret 25 ml, giá burret. - Pipet 2 ml, 5 ml, 10 ml - Cốc thủy tinh 100 ml, 250 ml - Đũa thủy tinh
(1) Dung dịch phản ứng
(2) Phễu nhỏ giọt dung dịch NaOH (3) Ống sinh hàn
(4) Dung dịch axit boric để thu NH3
2.2.2.2. Cách tiến hành
a. Chuẩn bị và kiểm tra dụng cụ cất
- Bộ cất đạm yêu cầu phải kín. - Thí nghiệm kiểm tra
+ Hút 20 ml dung dịch NH4+_N tiêu chuẩn cho vào bình cất, sau đó cho vào phễu nhỏ giọt dung dịch NaOH 40%, hấp thu khí NH3 sinh ra bằng 20 ml dung dịch axit boric 4% có thêm chỉ thị metyl đỏ và brommocresol xanh.
+ Sau đó chuẩn độ bằng HCl 0,01N.
Theo lí thuyết: (NH4)2SO4 → 2NH3 → 2HCl ⇒ 𝑉(𝑁𝐻4)2𝑆𝑂4 × 𝐶(𝑁𝐻4)2𝑆𝑂4 × 2 = VHCl × CHCl 20 × 1,25.10-3 × 2 = VHCl × 0,01
⇒ VHCl = 5 ml + Kết quả kiểm tra: V1 = 4,9 ml V2 = 4,8 ml V3 = 4,9 ml 𝑉� = 4,87 ml + Hiệu suất: H% = 97,33% b. Tiến hành phá mẫu
- Cân chính xác 1g mẫu đất (đã được làm khô trong không khí) vào bình Kjeldahl.
- Thêm vào 4 – 10 ml axit salixilic/axit sunfuric, lắc đều để yên trong vài giờ hoặc qua đêm.
- Cho thêm vào bình 0,5g natri thiosunfat, đun cẩn thận hỗn hợp trên bếp phá mẫu đến khi ngừng sủi bọt. Sau đó để nguội bình, thêm 1,1g hỗn hợp xúc tác và tiếp tục đun đến khi hỗn hợp cất trở nên trong. Quá trình phá mẫu kết thúc.
Hình 7.4. Mẫu sau khi phá mẫu
c. Tiến hành chưng cất (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Để nguội bình, chuyển toàn bộ mẫu vào bình cất đạm. Lắp bình chưng cất đã chuẩn bị vào bộ cất đạm. Lắp erlen có chứa 20 ml axit boric (4%) vào ống sinh hàn của bộ cất đạm sao cho ống sinh hàn ngập sâu trong dung dịch axit boric.
- Trung hòa mẫu bằng NaOH ngay trên bộ cất đạm, tiến hành chưng cất trong thời gian khoảng 15 phút để toàn bộ lượng NH3 hấp thu vào axit boric. Lúc này dung dịch hấp thu sẽ có màu xanh.
- Lấy dung dịch hấp thu ra, sau đó tiến hành chuẩn độ.
d. Tiến hành chuẩn độ
- Chuẩn độ lượng muối sinh ra bằng dung dịch HCl 0,01N, tại điểm tương đương dung dịch chuyển từ màu xanh lá mạ sang màu đỏ.
Hình 7.5. Mẫu trước và sau khi chuẩn độ
2.2.3. Xác định hàm lượng nitơ dễ tiêu
2.2.3.1. Hóa chất, dụng cụ
a. Hóa chất
- Chỉ thị màu metyl đỏ và bromocresol xanh. - Dung dịch axit boric 4%.
- Hỗn hợp Dewarda: trộn đều các bột kim loại kẽm, đồng, nhôm mịn khô theo đúng tỷ lệ khối lượng 5: 50: 45. Bảo quản trong bình hút ẩm.
- Axit H2SO4 0,5N: hút 5,4 ml H2SO4 đặc pha thành 100 ml dung dịch H2SO4 2N. Lấy 25 ml dung dịch H2SO4 2N pha thành 100 ml dung dịch H2SO4 0,5N.
- Axit HCl 0,005N: hút 8,4 ml axit HCl đặc pha thành 1 lít dung dịch HCl 0,1N. Hút 25 ml dung dịch HCl 0,1N pha thành 500 ml dung dịch HCl 0,005N. Chuẩn độ lại bằng dung dịch Na2Br2O7.
b. Dụng cụ
- Erlen 250 ml, burret 25 ml, giá burret. - Hệ thống chưng cất đạm.
- Phễu lọc, bình hút ẩm, máy lắc, bếp điện - Pipet 10, 20, 25 ml
- Bình định mức
- Cốc thủy tinh 100 ml, 250 ml
2.2.3.2. Cách tiến hành
- Cân 40g đất cho vào bình tam giác 250 ml, rót vào 100 ml dung dịch KCl 1N. Lắc 1 giờ và lọc.
- Dùng pipet rút 50 ml dịch lọc cho vào cốc 250 ml, thêm 30 – 40 ml axit sunfuric 0,5 N, tiếp đó thêm 0,4g hỗn hợp dewarda đun trên bếp điện khoảng 15 phút. Để nguội, chuyển toàn bộ vào ống cất, tiến hành cất nitơ, sau đó chuẩn độ bằng axit boric như là xác định nitơ tổng. Tiến hành cất mẫu trắng tương tự như trên nhưng thay 50 ml dịch lọc bằng 50 ml dung dịch KCl 1N.
2.3. Kết quả [2], [3], [11], [13]
2.3.1. Hàm lượng mùn trong các mẫu đất
Mùn % = (𝑽𝟏−𝑽𝟐).𝑵.𝟎,𝟎𝟎𝟑.𝟏,𝟕𝟐𝟒.𝟏𝟎𝟎
𝑪 𝑲𝑯𝟐𝑶
Trong đó:
V2 (ml): thể tích dung dịch muối Mohr chuẩn độ mẫu đất. N: nồng độ của dung dịch muối Mohr.
0,003: 1 mđl K2Cr2O7 0,4N oxi hóa được 0,003g cacbon. 1,724: hệ số tính ra mùn.
𝐾𝐻2𝑂: hệ số khô kiệt của đất.
C (g): khối lượng đất dùng để phân tích (C = 0,1 gam). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
V1 = 20,1 ml
Bảng 7.3. Hàm lượng mùn trong các mẫu đất
Mẫu 𝑲𝑯𝟐𝑶 V2 (ml) Mùn (%) 1 1,0328 18,37 1,8482 2 1,0247 18,20 2,0139 3 1,0078 18,53 1,6367 4 1,0113 19,13 1,0147 5 1,0129 18,60 1,5716 6 1,0142 18,13 2,0667 7 1,0849 15,30 5,3867 8 1,0138 18,70 1,4681 9 1,0256 17,67 2,5813 10 1,0123 18,67 1,4974 11 1,0103 18,13 2,0588 12 1,0088 18,70 1,4609
Sau quá trình phân tích ta thấy đa số các mẫu đất có hàm lượng mùn từ nghèo đến trung bình, có duy nhất một mẫu giàu mùn (4 – 8%) là mẫu 7 (5,3867%). Ba mẫu 2, 6, 11 có hàm lượng mùn trung bình (2 – 4%) và 8 mẫu còn lại có hàm lượng mùn nghèo (1 – 2%). Điều này phù hợp với kết quả về thành phần cơ giới của các mẫu đất (Phụ lục 2).
Mẫu 7 có cấp hạt sét chiếm tỷ lệ cao, ngược lại cát có tỷ lệ thấp nhất (26%), độ thoáng khí của đất bé nên đất dễ bị glây hóa, xác hữu cơ phân giải chậm. Do đó lượng chất hữu cơ được tích lũy nhiều, hàm lượng mùn của mẫu 7 có giá trị lớn nhất trong các mẫu đất khảo sát (5,3867%). Ngược lại, mẫu số 4 có tỷ lệ cát cao (66%), tỷ lệ sét thấp nhất (27,17%) nên đất thoáng khí, điều kiện oxi hóa tốt dẫn
đến chất hữu cơ bị khoáng hóa mạnh, đất có hàm lượng mùn thấp nhất trong các mẫu (1,0147%).
So với kết quả khảo sát hàm lượng mùn năm 2009 ta thấy: nhìn chung, hàm lượng mùn qua các năm vẫn giữ ở mức trung bình, không thay đổi rõ rệt. Riêng ở mẫu 7 (lô 1994), hàm lượng mùn tăng từ 4,5912% (năm 2009) lên 5,3867% (năm 2013) (Phụ lục 3), có thể giải thích là do sự cải thiện lớn về thành phần cơ giới của đất sau 4 năm.
2.3.2. Hàm lượng nitơ tổng số trong các mẫu đất
X = 𝑽.𝑵.𝟏𝟒.𝟏𝟎𝟎.𝑲𝑯𝟐𝑶 𝒎.𝟏𝟎𝟎𝟎 Trong đó:
X: phần trăm hàm lượng nitơ tổng số trong đất (%).
V: thể tích dung dịch HCl 0,01N tiêu tốn để chuẩn độ mẫu (ml) N: nồng độ đương lượng của axit HCl (N = 0,01).
m: khối lượng mẫu ( m = 1g). 𝐾𝐻2𝑂: hệ số khô kiệt của đất.
Bảng 7.4. Hàm lượng nitơ tổng số trong các mẫu đất
Mẫu 𝑲𝑯𝟐𝑶 V (ml) %N 1 1,0328 6,73 0,0973 2 1,0247 7,53 0,1080 3 1,0078 7,47 0,1054 4 1,0113 3,37 0,0477 5 1,0129 5,90 0,0837 6 1,0142 7,23 0,1027 7 1,0849 15,23 0,2313 8 1,0138 4,60 0,0653 9 1,0256 19,67 0,2824 10 1,0123 5,00 0,0709 11 1,0103 7,03 0,0994 12 1,0088 5,13 0,0725
Đa số các mẫu có hàm lượng nitơ tổng số từ nghèo đến trung bình, có 4 mẫu có hàm lượng nitơ tổng số nghèo (< 0,08%) là mẫu 4, 8, 10, 12. Các mẫu 1, 2, 3, 5, 6, 11 có hàm lượng nitơ tổng số trung bình (0,08 – 0,15%) và hai mẫu 7, 9 có hàm lượng nitơ tổng số giàu (> 0,2%). Điều này phù hợp với kết quả thành phần cơ giới và kết quả mùn.
Hàm lượng nitơ tổng số trong đất nhiều hay ít chủ yếu phụ thuộc hàm lượng mùn (thường nitơ chiếm 5 – 10% mùn). Nhìn chung, đất càng giàu mùn thì càng giàu nitơ. Mẫu 4 là mẫu có hàm lượng nitơ tổng số thấp nhất (0,0477%) và cũng là mẫu có hàm lượng mùn nghèo nhất. Mẫu 7 có hàm lượng nitơ tổng số giàu