Thiết bị, dụng cụ và hóa chất

5. Phương pháp nghiên cứu

2.3.2.1. Thiết bị, dụng cụ và hóa chất

- Máy khối phổ plasma cảm ứng (ICP-MS) Agilent 7500a. Khoảng khối lượng 7-250 amu. Độ phân giải 1 amu (độ rộng peak ở 5% độ cao peak).

- Khí trơ argon có độ tinh khiết cao (99,999 %-99,9995 %). - Nước siêu sạch (miliQ) 18 M£1

Số lần đo lặp cho một điểm 3-5 2.3.2.2. Quá trình phân tích b. 1. Chuẩn bị mẫu phân tích

+ Xác định hàm lượng tổng của các nguyên tố vi lượng trong đất:

Cho các mẫu đất đã sấy khô kiệt, nghiền nhỏ, rây qua rây 0,2 mm. Cân mẫu cho vào chén teflon dung tích 50 ml, cho dung dịch hỗn hợp HF, HCIO4, HNO3. Gia nhiệt hòa tan mẫu trên bếp điện có nhiệt độ không quá 300°c. Cô cạn dung dịch mẫu cho đến trạng thái muối ẩm. Cho tiếp HNO3 d=l,42(g/ml) và tiếp tục cô cạn đến trạng thái muối âm lặp lại một lần nữa. Hòa tan muối ấm bằng HNO3 loãng. Lọc trên giấy lọc băng xanh, rửa phần không tan bằng HNO3 loãng. Tro hóa cặn cùng với giấy lọc trong chén platin sau đó nung chảy với hỗn hợp nung chảy. Đế nguội, hòa tan trong HNO3 loãng. Gộp 2 dung dịch thu được và chuyển dung dịch vào bình định mức 100 ml. Thêm dung dịch nội chuẩn. Định mức tói vạch bằng HNO3 loãng.

Mau trắng được tiến hành qua tất cả các giai đoạn như mẫu phân tích. + Xác định hàm lượng kim loại di động trong đất:

Dùng cân phân tích cân lg đất vào bình tam giác 50ml. Thêm vào 25ml dung dịch CH3COOH 0,1N, cho vào máy khuấy từ, khuấy 16h ở nhiệt độ phòng. Sau đó li tâm, gạn lấy dung dịch vào bình tam giác. Rửa đất bằng 15ml dung dịch CH3COOH 0, IN, ly tâm, gạn lấy nước lọc cho vào bình tam giác, sau đó rửa đất bằng lOml nước cất đề ion, ly tâm, gạn lấy nước lọc cho vào bình tam giác. Gộp nước lọc các lần ly tâm lại 1 bình tam giác, đun dung dịch thu được ở nhiệt độ 70°c đến khi dung dịch gần cạn (còn khoảng 2ml), thêm tiếp 25ml dung dịch HNO3 0, IN, đun để cô đuổi CH3COOH. Đun đến khi dung dịch trong cốc còn lại khoảng 5ml, lấy ra khỏi bếp đun, tráng rửa nhiều lần thành bình tam giác bằng dung dịch HNO3 0,1N để lấy hết ion bám trên thành bình. Định mức dung dịch thu được bằng HNO3 0,1N đến 25ml, lọc bỏ cặn bằng giấy lọc định lượng. Đo nồng độ các nguyên tố vi lượng dạng di động trong đất bằng máy ICP - MS.

b.2. Dung dịch đường chuẩn

Chuẩn bị dãy dung dịch chuẩn các nguyên tố phân tích B, Mn, Cu, Zn, Mo có nồng độ thích hợp trong môi trưòng HNO3. Thêm dung dịch nội chuẩn.

b.3. Thông số máy

b.4. Chọn vạch phân tích (số khối) b.5 Thiết lập method

Tên _{m0 mc m2 =m0+mc m3 = mc+m’o mo’ K}

TB b.7. Tiến hành đo mẫu

Gọi method và sample log table đã lập. Tiến hành đo mẫu theo chương trình đã thiết lập.

b.8. Tính toán kết quả

CHƯƠNG 3

KÉT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Xác đinh một số thông số nông hóa thố nhưỡng chung của đất trồng cam Vinh, Quỳ Hợp

Hình ảnh phẫu diện đất cho thấy rõ đất nghiên cứu thuộc loại đất ferralit đỏ vàng, giàu hàm lượng sắt và nhôm. Tầng mùn bề mặt dày khoảng 15 - 20cm. Đen độ sâu 70cm tầng đất có thành phần khá đồng đều, màu đỏ vàng, khá tơi xốp.

3.1.1. Xác định hệ so khô kiệt của đất:

Các mẫu đuợc hong khô tự nhiên trong không khí chỗ mát, sau đó xác định hệ số khô kiệt.

- Ký hiệu mẫu:

Mau nghiên cứu từ QHi đến QH5

Trong đó: nio : Khối lượng mẫu trước khi sấy m’0: Khối lượng mẫu sau khi sấy mc :Khối lượng cốc

Bảng 3. 1: Kêt quả xác định hệ sô khô kiệt của các mẫu đât

Qua bảng 3.1 ta thấy các mẫu đất có hệ số khô kiệt tương đối đồng đều, sự khác nhau về độ ẩm của đất. Hệ số khô kiệt được dùng để tính các thông số

khác quy về khối lượng đất khô kiệt

3.1.2. Kết quả xác định tông khoáng trong đất

Bảng 3.2: Kết quả xác định tống khoáng trong các mẫu đất

BIẺƯ ĐÒ TỎNG HÀM LƯỢNG KHOÁNG

10 0 80 60 40 % -1 83.1924 QH1 83.598 QH2 85.7296 85.5507 QH3 QH4 85.6222 QH5

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%, như vậy hàm lượng khoáng của đất Quỳ Hợp ở mức trung bình đối với loại đất íerralit. Lượng khoáng càng cao thì lượng chất hữu cơ càng thấp, đất càng nghèo chất dinh dưỡng. Tuy nhiên vấn đề là thành phần các nguyên tố khoáng của đất.

bao gồm cả các nguyên tố vi lượng, là điều cần được làm rõ đế đặc trưng cho thành phần hóa học của đất trồng.

3.1.3. Kết quả xác định pHH O và pHm của đẩt

Số liệu thực nghiệm xác định pH của dịch chiết rút đất bằng nước được nêu trong bảng 3.3 và hình 3.2.Bảng 3.3: pHn „ o của mẫu đất

BIỂU ĐỎ pH H20 6 5 4 3 2 1

14444

3.2: Giá trị pHHcủa các mẫu đất

Loại đất P^H2o P^KCl Htp(mđl/100g)

Đất Lai Vung - Đồng Tháp 4,47 3,66 8,63

STT Chỉ Đơn vi

pH BIẺƯ DỒ pH KC1

Hình 3.3: Biếu đồ giá trị pHicci 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 0đều nằm trong khoảng từ 5 đến

6, pHH Otrung bình là 5,52. Các giá trị pHKC1 biến thiên từ 4,2 đến 4,5, trung bình là 4,36. Chênh lệch pHH 0 - pHKcl đối với các mẫu nghiên cứu trung bình là 5,52 - 4,36 = 1,16. Điều này cho thấy độ chua hoạt tính của đất thấp hơn độ chua trao đối 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 H+ và Al3+ của keo đất là khá tốt nên làm giảm mạnh pH khi chiết bằng KC1 so với chiết bằng H20.

3.1.4. 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

Bảng 3.5: Độ chua thủy phân của Htp của các mẫu đất

Htp BIÊU ĐÒ Độ CHƯA THỦY PHÂN Htp

Hình 3.4. Biều đồ so sánh độ chua thủy phân Htp của các mẫu đất

Qua các kết quả được nêu trong bảng 3.5 và hình 3.4 cho thấy đất trồng cam Vinh có độ chua thủy phân trung bình là 5,1633, biến thiên từ 5,2894 đến 5,4224. Điều này càng khắng định đất Quỳ Hợp thuộc loại đất hoi chua, có môi trường hơi axit. Tuy nhiên khả năng giữ các ion H+ và Al3- của các mẫu đất là không giống nhau nên sự chênh lệch giá trị Htp không tuyến tính với sự chênh lệch pHH và pHKC,

Đe củng cố thêm cho nhận xét của trên, chúng tôi so sánh các giá trị pHH O, pHKC1, độ chua thủy phân Ht của đất Quỳ Hợp với một số loại đất

khác ở Việt Nam như sau:

Bảng 3.6. Bảng so sánh các chỉ tiêu pHH , pHKcl, Htcủa đất Quỳ Hợp với một số loại đất khác ở Việt Nam

Qua bảng 3.6 ta thấy, các giá trị pHHO, pHKC1, Ht của đất trồng cam

Quỳ Hợp đều ở mức trung bình và mang đặc trung của loại đất íerralit. 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 trimg 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 pHHO, pHKcl thấp, giá trị Ht 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 tong lượng mùn theo phương pháp Chiurin

Kết quả xác định thể tích chất chuẩn chuẩn độ mẫu trắng

v

= 10,5 ml.

Sử dụng công thức tính đã nêu trên, chúng tôi thu được kết quả xác định hàm lượng mùn của các mẫu đất như nên trong bảng 3.7 và biểu diễn trên hình 3.5.

Qua bảng 3.7 chúng ta thấy tổng lượng mùn trung bình trong đất trồng cam Vinh, huyện Quỳ Hợp có hàm lượng mùn khá cao, trung bình là 2,2026%, thuộc loại đất giàu dinh dưỡng. 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. 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.

Băng 3.7: Hàm lượng mùn (%) của các mẫu đất

BIỂU ĐÒ HÀM LƯỢNG MÙN %

QH1 QH2 QH3 QH4 QH5

Hình 3.5: Biếu đồ so sánh hàm lượng mùn của các mẫu đất

3.1.6. Ket quả xác định khả năng trao đỗi 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 bằng đơn vị mili đương lượng electron (meq) trong 100 gam đất khô

kiệt.

Bảng 3.8 : Dung tích hấp thu (CEC), meq/lOOg của các mẫu đất

DUNG TÍCH HẮP THU CỦA CÁC MẪU ĐẤT

Hình 3.6 : Biếu 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 QH3, QHI, các mẫu mẫu lại có CEC hơi thấp như QH2, QH4, QH5. 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 lon 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 đối cation khi pH = 5 - 6; những nhóm khác (yếu hơn) tham gia phản ímg 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 vói 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 to vi lượng bang 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 vi lượng dạng tổng và dạng di động của các mẫu đất được tổng hợp trong bảng 3.9 và hình 3.7.

Bảng 3.9: Hàm lượng các nguyên tố vi lượng dạng tổng xác định bằng phương

HÀM LƯỢNG DẠNG TỎNG CÁC NGUYÊN TÓ VI LƯƠNG

B Mn Cu Zn Mo

Hình 3.7:Biếu đồ hàm lưọng dạng tông của các nguyên tố vi lượng

Qua biểu đồ hình 3.7 ta thấy hàm lượng dạng tống của các nguyên tố vi lượng trong đất trồng cam ở Quỳ Hợp chênh lệch nhau khá lớn. Cao nhất là hàm lượng nguyên tố Mn(1319,22 mg/kg), thấp nhất là nguyên tố Mo (0,374 mg/kg). Tuy nhiên mức độ chênh lệch này phù hợp với độ phố biến của các nguyên tố vi lượng trong đất [2].

HÀM LUỢNG NGUYÊNTÓBTRONGĐẤT

Hình 3.8. Biếu đồ hàm lượng nguyên tố B trong đất

hình thành và phân hoá mầm hoa, tăng cường sức sống hạt phấn, tăng tỷ lệ đậu trái, giúp giảm rụng hoa và trái non. B là nguyên tố dễ rửa trôi và có hàm lượng nhỏ trong các loại đất có pH thấp. Dựa vào kết quả thu được ở bảng 3.9 ta thấy hàm lượng B trong đất trồng cam Quỳ Hợp khá thấp, mặc dù cao hơn hàm lượng Mo nhưng thấp hơn các nguyên tố còn lại. Điều này có thể giải thích là do đất Quỳ Hợp có độ chua khá cao, và có thể là do thời gian lấy mẫu rơi vào giai đoạn cây sắp thu hoạch nên đòi hỏi một lượng B cao vì vậy làm cho hàm lượng B trong đất giảm.

HÀM LƯỢNG NGUYÊN TỎ Mn TRONG ĐẤT

Hình 3.9. Biểu đồ hàm lượng nguyên tố Mn trong đất

Theo như kết quả phân tích được ở trên ta thấy rằng hàm lượng cúa Mn trong các mẫu đất trồng cam huyện Quỳ Hợp rất cao, trung bình 1319,22 mg/kg, cao nhất trong tất cả các nguyên tố còn lại. Điều này thường xảy ra ở những vùng đất chua, vì trong các loại đất chua, Mn tồn tại ở dạng hóa trị III và hóa trị IV khó hòa tan hoặc kết hợp với các chất hữu cơ khác tạo thành hợp chất khó hòa tan, vì vậy Mn rất ít bị rửa trôi.

HÀM LƯỢNG NGUYÊN TÓ Cu TRONG ĐẤT

Hình 3.10. Biểu đồ hàm lượng nguyên tố Cu trong đất

Như chúng ta đã biết nếu thiếu Cu thì dẫn đến ức chế sự ra hoa và tạo quả, còn nếu cung cấp đủ Cu thì tăng cường quá trình sinh lý - quang họp, thoát hơi nước, trao đổi chất protein...Lượng Cu của các mẫu đất trong đất trồng cam Quỳ Hợp ở mức hơi cao, tuy nhiên vẫn phù hợp với yêu cầu về chất lượng đất trồng trọt. Vì theo như “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất (QCQG 03: 2008/BTNMT)” thì hàm lượng Cu không được vượt quá 50 mg trên lkg đất khô. Điều này có thể giải thích là do khi canh tác, chủ vườn đã sử dụng một lượng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật nên làm cho hàm lượng Cu tăng cao.

HÀM LƯỢNG NGUYÊN TỐ Zn TRONG ĐẤT

Zn % 1,297 2,287 1,664 1,426 1,107

Như đã nêu trong tổng quan, Zn có vai trò quan trọng đối với các loại cây ăn quả do nó ảnh hưởng đến quá trình ra hoa, thụ phấn và tích lũy đường, tinh bột. Nếu đủ lượng Zn thì có tác dụng thúc quả chín sớm, tăng kích thước quả, tăng lượng đường, giảm độ chua của quả. Là một trong số các vi chất dinh dưỡng thiết yếu, vì vậy nếu không được cung cấp đủ thì chất lượng cây trồng sẽ bị giảm. Nguyên nhân làm giảm hàm lượng kẽm trong đất chủ yếu do sự rửa trôi, hàm lượng photpho hòa tan và các ion cacbonat cũng làm kết tủa Zn làm cho cây trồng không hấp thụ được.

Những loại đất dễ xảy ra tình trạng thiếu kẽm là đất có pH trung tính hoặc kiềm, đất có hàm lượng các muối cacbonat cao, đất phong hóa nhiều...

Tuy nhiên dựa vào kết quả thu được ta thấy rằng hàm lượng Zn trong đất trồng cam Quỳ Hợp rất cao, trung bình 550,588 mg/kg, vượt gần gấp 3 lần quy chuẩn cho phép về hàm lượng Zn trong đất nông nghiệp (QCQG 03: 2008/BTNMT), điều này càng chứng tỏ rằng ở những vùng đất chua thì hàm lượng kẽm ít bị ảnh hưởng và thiếu hụt. Hàm lượng Zn cao trong đất có thể