Phản ứng của dung dịch đất là tính chua, tính kiềm hay tính trung hòa của dung
dịch đất. Người ta biểu thị phản ứng dung dịch đất bằng pH: pH = - lg[H+]
Như vậy: pH = 7 tức là [H+] = [OH-]: đất có phản ứng trung tính.
pH < 7 tức là [H+] > [OH-]: đất có phản ứng chua.
pH > 7 tức là [H+] < [OH-]: đất có phản ứng kiềm.
6.3.1.1. PHẢN ỨNG CHUA CỦA ĐẤT (TÍNH CHUA CỦA ĐẤT)
6.3.1.1.1. Nguyên nhân gây ra tính chua của đất
Đất bị chua do 5 nguyên nhân sau đây:
Do bản thân đất được hình thành từ các loại đá nghèo các cation kiềm và kiềm
thổ, giàu SiO2 (như đá macma axit).
Do các cation kiềm trong đất bị rửa trôi ra khỏi đất, làm giảm chất kiềm trong đất. Nói chung lượng mưa càng lớn thì sự rửa trôi vật chất càng nhiều và đất càng dễ trở nên chua hóa nhanh.
Hàng năm cây hút đi nhiều chất kiềm của các muối khoáng trong đất như:
NH4+, K+, Ca++, Mg++,... Mặt khác, trong quá trình sống của mình rễ cây và hoạt động của vi sinh vật đất đã không ngừng thải ra khí CO2, khí này hòa tan trong
nước thành H2CO3, tuy độ phân ly không lớn nhưng nó là nguồn gốc H+ chủ yếu trong đất.
Chất hữu cơ trong đất được vi sinh vật phân giải và chuyển hóa tạo ra nhiều
Đặc biệt trong các vùng đất chua mặn thường có xác cây sú, vẹt, đước,... xác các
loại cây này có chứa nhiều lưu huỳnh, trong điều kiện yếm khí sẽ sinh ra H2S, sau
đó oxy hóa tạo thành H2SO4 làm cho đất rất chua.
Do con người bón phân hữu cơ và phân vô cơ vào đất:
- Phân hữu cơ: Vi sinh vật phân giải và chuyển hóa tạo ra nhiều loại axit hữu cơ và axit vô cơ đã làm cho đất bị chua.
- Phân vô cơ:
+ Loại phân chua tự do, như superphotphat có lượng axit dư gây chua cho đất.
+ Loại phân chua sinh lý, như: KCl, K2SO4, (NH4)2SO4, NH4Cl,... cây hút gốc dinh dưỡng, còn lại các anion kết hợp với nước để tạo ra axit vô cơ gây chua cho đất.
6.3.1.1.2. Các loại độ chua của đất
Người ta phân biệt ra 2 loại độ chua là: độ chua hoạt tính và độ chua tiềm tàng.
6.3.1.1.2.1. Độ chua hoạt tính
Độ chua hoạt tính là độ chua tạo nên bởi ion H+ tự do trong dung dịch đất. Có thể rút những ion H+ này ra bằng nước cất, nên độ chua hoạt tính được biểu thị bằng
pHH2O. Thường pHH2O của đất biến thiên từ 3 - 9 và người ta chia làm 6 cấp như
sau: pHH2O < 4,5 Đất rất chua 4,6 - 5,5 Đất chua vừa 5,6 - 6,5 Đất chua ít 6,6 - 7,5 Đất trung tính 7,6 - 8,5 Đất hơi kiềm > 8,5 Đất kiềm nhiều
Độ chua hoạt tính chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:
- Mức độ phân ly thành ion của các chất axit và bazơ có trong đất. Cùng một lượng axit nhưng axit vô cơ phân ly thành ion nhiều hơn axit hữu cơ, nên pHH2O của (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
dung dịch đất chứa nhiều axit vô cơ thấp hơn. Đối với bazơ cũng vậy, bazơ nào
phân ly mạnh sẽ cho nhiều ion OH- thì làm giảm độ chua hoạt tính tức là tăng
pHH2O.
- Nếu đã có một độ chua tiềm tàng mà bón nhiều phân vô cơ thì sẽ xảy ra sự trao đổi cation làm đẩy H+ và Al3+ vào dung dịch, làm cho độ chua hoạt tính tăng lên.
Ý nghĩa của việc xác định pHH2O:
Vì độ chua này gây ảnh hưởng trực tiếp cho cây và vi sinh vật, nên mỗi loại cây
và vi sinh vật chỉ thích hợp sống ở một khoảng pHH2O nhất định. Vì thế người ta căn
cứ vào pHH2O để bố trí cây trồng cho phù hợp với từng loại đất cụ thể.
6.3.1.1.2.2. Độ chua tiềm tàng
Độ chua tiềm tàng là độ chua biểu hiện nồng độ ion H+ và nồng độ ion Al3+ bị
hấp phụ trên bề mặt keo đất, bình thường thì chưa gây chua, nhưng vì một lý do nào
Người ta dùng các loại muối khác nhau tác động vào đất thì sẽ đẩy được các ion
H+ và Al3+ ra khỏi keo đất một lượng khác nhau. Cùng một muối mà thời gian tác động khác nhau cũng đẩy được một lượng khác nhau.
Dựa vào các loại muối tác động mà người ta chia độ chua tiềm tàng ra 2 loại là:
Độ chua trao đổi và độ chua thủy phân.
Độ chua trao đổi
Khi tác động vào đất một dung dịch muối trung tính như KCl, NaCl, CaCl2, BaCl2,... thì ngoài độ chua "hoạt tính" của dung dịch đất do ion H+ gây ra như đã nói ở trên, còn có một số ion H+ và Al3+ trên keo đất bị tống ra do sự trao đổi nữa, đã tạo ra một độ chua, người ta gọi là độ chua trao đổi. Như vậy độ chua trao đổi
sinh ra là do nồng độ H+ tự do (gây ra pHH2O) cộng với nồng độ H+ và Al3+ được trao đổi từ keo đất.
Nếu chỉ tác động dung dịch muối trung tính với đất trong thời gian 10 phút, thì chỉ đẩy được một ít các ion H+ và Al3+ vào dung dịch. Lúc đó người ta ký hiệu là pHK Cl
Trị số pHK Cl dùng để đánh giá chung chung độ chua của đất trên các bản đồ nông
hóa thổ nhưỡng và dùng để đánh giá mức độ cấp thiết phải bón vôi cho đất:
Nếu pHKCl < 4,5 cấp thiết phải bón vôi.
pHK Cl : 4,6 - 5,5 cần vừa.
pHK Cl > 5,5 cần ít hoặc chưa cần.
Người ta còn có thể căn cứ vào trị số pHKCl để tính liều lượng vôi bón cho đất
một cách tương đối. Ví dụ: Theo Lê văn Căn, lượng vôi bón dựa vào trị số pHKCl như sau:
Bảng 1: Lượng vôi cần bón dựa vào trị số pHK Cl (tạ CaO/ha)
Thành phần cơ giới đất pHK Cl Mức độ chua của đất Nhẹ Trung bình Nặng < 3,5 Đặc biệt chua 10 - 20 20 - 30 30 - 40 3,6 - 4,5 Rất chua 7 - 10 10 - 15 15 - 20 4,6 - 5,5 Chua 5 - 7 7 - 8 8 - 10 5,6 - 6,5 Ít chua 2 - 3 3 - 4 4 - 5
Nếu tác động dung dịch muối trung tính với đất trong thời gian 1 giờ (60 phút), thì đẩy được khá nhiều các ion H+ và Al3+ vào dung dịch. Lúc đó người ta dùng đơn
vị đo là lđl/100g đất khô. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Xác định độ chua này để xem xét đất đã cần bón vôi hay chưa, đồng thời có thể xác định được lượng nhôm di động trong đất.
Độ chua thủy phân
Khi tác động đất với dung dịch muối trung tính thì chỉ đẩy được những ion H+ và Al3+ hút bám ở ngoài cùng của keo đất, do chúng bị hấp phụ không chặt, bị hút giữ
bởi một lực không lớn. Nhưng nếu tác động vào đất bằng một dung dịch muối thủy
phân (là muối của một axit yếu và bazơ mạnh) như CH3COOK, CH3COONa hoặc
2H+ Al3+
H+
Al3+
dịch. Độ chua phát hiện bằng cách này lớn hơn độ chua trao đổi nhiều, gọi là độ
chua thủy phân.
Trong dung dịch, CH3COONa bị thủy phân:
CH3COONa + H2O CH3COOH + NaOH
CH3COOH rất ít phân ly thành ion, còn NaOH thì phân ly hoàn toàn thành Na+ và OH-làm cho dung dịch có phản ứng hơi kiềm (pH = 8,2), đồng thời OH- đã tạo ra
một ái lực có tác dụng hút các cation hấp phụ chặt ở trên keo đất. Đó là những điều
kiện để Na+ đẩy hết H+ và Al3+ ra dung dịch. Bởi vậy khi dùng loại muối này sẽ đẩy được hầu hết H+ và Al3 + vào dung dịch.
NaOH Na+ + OH-
[KĐ] + 5Na+ + 5OH- [KĐ]5Na+ + Al(OH)3 + 2H2O
Hoặc có thể viết như sau:
[KĐ] + 4 CH3COONa + 3 H2O [KĐ]4Na+ + Al(OH)3 + 4CH3COOH Ta thấy, số phân tử CH3COONa bị thủy phân là số Na+ cần dùng để đẩy H+ và Al3+ ra khỏi keo đất. Số phân tử CH3COOH sinh ra sẽ bằng số CH3COONa bị thủy
phân, tức là bằng số H+ và Al3+ đã bị đẩy ra từ keo đất. Người ta dùng dung dịch
tiêu chuẩn NaOH 0,1N để chuẩn độ lượng CH3COOH thì sẽ tính được độ chua thủy
phân. Đơn vị tính là lđl/100g đất khô và được Ký hiệu bằng chữ H. Như vậy độ
chua thủy phân là độ chua lớn nhất, vì nó bao gồm cả độ chua hoạt tính, độ chua trao đổi và toàn bộ những ion H+ và Al3+ hút bám chặt trên bề mặt keo đất.
Người ta dùng độ chua thủy phân để tính lượng vôi bón trung hòa độ chua của đất.
6.3.1.1.3. Ảnh hưởng của độ chua đến các tính chất của đất và vi sinh vật đất
Ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của cây và vi sinh vật đất:
Nói chung, phần lớn các loại cây trồng và vi sinh vật đất đều ưa sống trong môi trường có pH trong phạm vi trung tính. Nhưng cũng có một số cây chỉ thích nghi ở đất chua, nên được coi là những “cây chỉ thị đất chua”. Ví dụ: sim, mua, chè, dứa,... Riêng các loài nấm có thể hoạt động được ở cả môi trường chua và kiềm.
Ảnh hưởng đến tính di động của Fe2+, Al3+ và Mn2+ trong đất:
Fe2+, Al3+ và Mn2+ là các ion gây độc cho cây và vi sinh vật đất; pH càng thấp thì Fe2+, Al3+ và Mn2+ di động càng nhiều. Ví dụ: pH = 6,8 thì hàm lượng Al3+ là 2ppm,
nhưng pH = 4 thì hàm lượng Al3+ là 27ppm (Longnecker và Merkle-1952). Theo Tanaka và Naxarero-IRRI: Fe2+ gây độc ở 300 - 500 ppm và xuất hiện ở pH = 5,8; (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Theo L.J. Pons, 1965 và N. Van. Bremeen, 1973-1976 ở đất phèn ĐBSCL khi pH =
4,5 thì Al3+ có thể gây độc ngay ở nồng độ 1 - 2 ppm.
Ảnh hưởng tới độ hòa tan của các dạng lân trong đất:
Môi trường trung tính thì lân dễ tiêu được giải phóng với lượng cao nhất. Nếu pH
cho cây trồng thiếu lân, mặc dù lân tổng số trong đất có thể có nhiều. Vì vậy ở đất
chua muốn nâng cao hiệu lực của phân lân thì trước khi bón lân phải bón vôi.
Ảnh hưởng tới độ hòa tan của các nguyên tố vi lượng trong đất:
Đất chua thì các nguyên tố vi lượng hòa tan tốt hơn (như Fe, Mn, Cu, B, Co,...),
Zn hòa tan tốt khi đất quá chua hoặc quá kiềm; Vì thế bón vôi thường phải bổ sung
nguyên tố vi lượng cho đất.
Trong các nguyên tố vi lượng thì duy nhất chỉ có nguyên tố Mo hòa tan tốt hơn trong môi trường kiềm, trong điều kiện đất chua thì MoO42- bị kết tủa.
Ảnh hưởng tới sự ngưng tụ keo trong đất: Đất chua thì keo ngưng tụ nhanh nhưng không bền.
6.3.1.1.4. Bón vôi cải tạo đất chua
Tác dụng của việc bón vôi:
- Khử chua nhanh chóng, kết tủa Al di động nên giảm độc cho cây. Tác dụng khử
chua của vôi theo các phản ứng sau:
Nếu dạng vôi CaO: CaO + H2O Ca(OH)2
[KĐ]2Al3+ + 3Ca(OH)2 [KĐ]3Ca2+ + 2Al(OH)3 Nếu dạng CaCO3:
CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2
[KĐ]2H+ + Ca(HCO3)2 [KĐ]Ca2+ + 2CO2 + 2H2O
[KĐ]2Al3+ + 3 Ca(HCO3)2 [KĐ]3 Ca2+ + 2Al(HCO3)3 Al(HCO3)3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H2CO3
- Có thể điều chỉnh độ pH đất phù hợp với yêu cầu của từng loại cây trồng.
- Tăng cường hoạt động của vi sinh vật trong đất, đặc biệt là các loại vi sinh vật
cố định đạm.
- Huy động thức ăn cho cây bằng cách trao đổi các cation là chất dinh dưỡng trên
keo đất ra dung dịch đất để cho cây sử dụng. Vì thế người ta nói “Bón vôi làm giàu
đời cha mà nghèo đời con”, nếu không thường xuyên bón phân hữu cơ và vô cơ bổ sung cho đất.
Ví dụ: [KĐ]2NH4+ + Ca(OH)2 [KĐ]Ca2+ + 2NH4OH
- Tăng hiệu lực một số phân bón như: superlân, đạm, các nguyên tố vi lượng,...
- Xúc tiến hình thành kết cấu đất, làm cho đất tơi xốp hơn, đồng thời làm ngưng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
tụ keo mùn ở dạng humat canxi, làm tăng độ bền kết cấu đất và giảm được sự rửa
trôi mất mùn của đất.
Nguyên tắc của việc bón vôi và cách tính lượng vôi bón.
- Trước hết, xem xét pH của đất đã phù hợp với yêu cầu của cây trồng chưa.
- Dựa vào độ pHKCl hoặc độ no kiềm đất (V%) để xem nhu cầu bón vôi đã cấp thiết chưa.
pHK Cl V(%) Mức độ cần thiết bón vôi
< 4,5 < 50% Rất cần
4,6 - 5,5 50 - 70 Cần vừa
5,6 - 6,5 Cần ít
> 6,5 70% Chưa cần
- Tính lượng vôi bón phải dựa vào độ chua thủy phân:
Nếu dùng CaO thì cần bón: 0,84H (tấn/ha).
Nếu dùng CaCO3 thì cần bón: 1,5H (tấn/ha).
- Dựa vào tính đệm của đất để điều chỉnh lượng vôi đã tính cho phù hợp, chỉ cần
bón 1/2 hoặc 2/3 hoặc 3/4 lượng vôi đã tính được; Đất càng nhẹ tính đệm thấp thì giảm lượng bón và ngược lại đất càng nặng, tính đệm cao thì phải tăng lượng bón. Ngoài ra, đối với đất lúa nước thì có thể giảm đi một ít lượng vôi so với đã tính, vì cùng với thời gian ngập nước thì pH được tăng dần từ đầu vụ đến cuối vụ.
6.3.1.2. PHẢN ỨNG KIỀM (TÍNH KIỀM) CỦA ĐẤT
Đất có phản ứng kiềm là do nồng độ anion OH- trong dung dịch lớn hơn nồng độ
cation H+. Độ pH càng cao thì tính kiềm càng mạnh.
Nguyên nhân gây ra tính kiềm của đất:
Các Aluminosilicat bị phong hóa hóa học đã tạo ra các chất kiềm.
Ví dụ: Quá trình sét hóa:
K2O.Al2O3.6SiO2 + H2O + CO2 Al2O3.2SiO2.2H2O + K2CO3 + 4SiO2.nH2O
Phenpat kali Kaolinit Opan
K2CO3 + H2O KHCO3 + KOH KOH K+ + OH-
Đất có chứa CaCO3:
CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 + 2H2O 2H2CO3 + Ca(OH)2 Đất mặn chứa Na2CO3 (sô đa):
Na2CO3 + 2H2O H2CO3 + NaOH
Đất mặn chứa Na2+ hấp phụ trên keo đất, khi thủy phân sẽ sinh ra NaOH: [KĐ]Na+ + H2O [KĐ]H+ + NaOH
Do quá trình khử sinh học gây nên:
Trong điều kiện ngập nước, do tác dụng của vi sinh vật yếm khí, các muối dạng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
sunfat tác dụng với chất hữu cơ tạo thành sunfua rồi chuyển ra dạng cacbonat, sau đó thủy phân tạo ra OH-:
Na2SO4 + 4R-CHO Na2S + 4R-COOH Na2S + 2H2CO3 2NaHCO3 + H2S
2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O Na2CO3 + 2H2O NaOH + H2CO3
Nhược điểm của đất kiềm:
Đất có phản ứng kiềm thì không phù hợp với sinh trưởng phát triển cây trồng. Đặc biệt khi tích lũy nhiều Na CO không những độc cho cây (khi có nồng độ trên
0,01% là độc cho lúa) mà còn làm xấu lý tính đất (dẻo, dính quánh khi ẩm, rắn cứng
khi khô), làm cho mùn dễ bị mất đi và cho chế độ nước, khí trong dất không điều
hòa,...
Ở nước ta, diện tích đất kiềm rất bé. Một số vùng đất mặn ven biển như đất mặn ở Hải Hậu (Nam Định), Gò Công (Tiền Giang),...có độ pH khoảng 7,8 - 8 không gây ảnh hưởng xấu đối với cây trồng vì thế chúng được xếp vào “nhóm đất mặn
trung tính”.
Thực tế ở nước ta chỉ có một ít đất kiềm ở tỉnh Thuận Hải, nhân dân địa phương
còn gọi là đất “cà giang”. Theo Thái Công Tụng (1973) có 2 loại cà giang:
- “Đất cà giang muối” làm thành những đốm trắng xóa nổi lên trên mặt đất, khi trời nắng khô làm thành những váng trắng. Cà giang muối có chứa nhiều Na2CO3
nên đã có lần trong những năm 1939 - 1945 người ta lấy về chế xà phòng.
- “Đất cà giang dầu” có màu đen hơn vì chứa nhiều chất hữu cơ.
Số liệu phân tích một mẫu đất cà giang ở P han Rang như sau; pH = 9,5; NaCl =
0,62%; Na2CO3 = 9,8%; Na2SO4 = 0,22%.
6.3.2. TÍNH ĐỆM (PHẢN ỨNG ĐỆM) CỦA ĐẤT
6.3.2.1. Khái niệm: Tính đệm là khả năng của đất có thể chống lại sự thay đổi
pH khi có một lượng axit hay bazơ tác động vào đất.
Sức đệm (hay độ hoãn xung) được biểu thị là số ml axit hoặc kiềm nồng độ 0,1N
thêm vào 100 ml dung dịch đất cho đến khi pH bắt đầu thay đổi.
6.3.2.2. Nguyên nhân tạo nên tính đệm của đất