6.3.3.1. Khái niệm
Các chất trong đất có thể tồn tại ở trạng thái oxihóa hoặc trạng thái khử, gọi là chất oxyhóa và chất khử, Ví dụ:
Chất oxi hóa O2 CO2 NO2, NO3 SO42- PO43- Fe3+ Mn3+, Mn4+ Cu2+ Chất khử H2 CH4, CO NH3, N2 H2S PH3 Fe2+ Mn2+ Cu+
Chất oxy hóa ký hiệu là ox, chất khử ký hiệu là Red, tạo thành từng cặp oxyhóa- khử. Các cặp oxyhóa khử tạo ra các phản ứng oxyhóa-khử.
Ví dụ: Fe3+ + 1e Fe2+ Mn4+ + 2e Mn2+ Mn3+ + 1e Mn2+
Vì trong đất luôn luôn có các chất oxyhóa và chất khử, nên quá trình oxyhóa-khử
là quá trình xảy ra phổ biến trong đất. Tuy nhiên, tất cả các phản ứng oxyhóa khử ở trong đất đều có sự tham gia của vi sinh vật.
Cường độ oxy hóa khử thường được xác định bằng điện thế oxy hóa-khử, ký hiệu Eh, đơn vị tính là milivôn (mV) (1mV = 10-3 V). Công thức tính:
Eh(m V) = E0 + 59 n lg
[ox] [Red]
n: là số electron trao đổi trong phương trình oxy hoá-khử.
[ox] và [Red] là nồng độ đương lượng gam của chất oxy hóa và chất khử.
E0 là điện thế tiêu chuẩn của cặp oxy hóa-khử:
Fe3+/Fe2+ thì E0 = 770 mV Cu2+/Cu+ thì E0 = 334 mV Mn3+/Mn2+ thì E0 = 1510mV Mn4+/Mn2+thì E0 = 1244mV
Ví dụ: 1 dung dịch sắt, trong đó nồng độ Fe2+ là 0,1N và Fe3+ là 0,001N thì điện
thế oxy hóa-khử của nó là:
Eh = 770 + 59 1 lg 0.001 0.1 = 770 + 59lg 10 -2 = 770 - (59 2) = 652 mV
Việc phân tích nồng độ ox và Red có khó khăn và kém chính xác. Hiện nay người ta đã dùng máy để đo Eh, gọi là máy “Eh meter”.
6.3.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa -khử
Nếu dung dịch chứa nhiều hệ thống oxy hóa-khử, thì trị số Eh của toàn dung dịch sẽ tương đương với Eh của hệ thống oxy hóa-khử nào có nồng độ cao nhất.
Lượng nước trong đất tăng thì Eh giảm, khi đất khô thì Eh tăng.
Phản ứng của dung dịch đất (pH đất): Trung bình khi thay đổi 1 đơn vị pH làm
cho Eh thay đổi từ 57 - 59mV.
Mối tương quan giữa pH và Eh được thể hiện theo công thức Cơlắc sau đây:
rH2 = Eh
30 + 2pH Eh tính bằng mV.
rH2 là số logarit âm của áp lực khí H2 trong đất (là một trị số, ví dụ: dung dịch nước bão hòa H2 có rH2 = 0; bão hòa O2 thì rH2 = 41).
Eh càng gần rễ cây thì càng giảm, vì rễ cây tiết ra chất khử. Riêng cây lúa nước
thì càng gần rễ Eh càng tăng vì rễ lúa nước tiết ra oxy.
Các biện pháp canh tác cũng có ảnh hưỏng đến Eh:
- Bón nhiều phân hữu cơ sẽ làm giảm Eh vì trong quá trình phân giải sẽ sinh ra nhiều chất khử. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Rút nước phơi ruộng (tiêu nước) thì Eh tăng.
- Mật độ gieo trồng: Với cây lúa nước nếu mật độ cấy tăng lên thì Eh tăng lên; đối với các cây trồng cạn thì ngược lại, trồng càng dày thì Eh càng giảm.
6.3.3.3. Ý nghĩa thực tiễn của tính oxy hóa-khử
-Điện thế oxy hóa-khử là chỉ tiêu đánh giá tính thông khí của đất: Eh càng cao thì độ xốp và độ thoáng khí càng cao.
- Khi Eh thay đổi sẽ dẫn đến sự thay đổi một loạt trạng thái các nguyên tố dinh dưỡng trong đất. Ví dụ:
Eh từ cao chuyển xuống thấp: Eh giảm xuống tới 410 mV thì NO3- bị khử thành NO2- cây không hút được, nếu giảm tới 250 mV thì bị khử thành N2 (phản nitrat)
làm mất đạm của đất. Nhưng Eh từ cao thấp thì NH4+ tăng lên và hàm lượng lân
dễ tiêu (dưới dạng Fe3(PO4)2) tăng lên, có lợi cho dinh dưỡng của cây.
Eh từ thấp chuyển lên cao: thì Fe2+ bị oxyhóa thành Fe3+, lân bị kết tủa dưới
dạng FePO4 cây trồng không dùng được.
- Mỗi loại cây trồng cũng như các loại vi sinh vật đất chỉ sống thích hợp trong
một phạm vi Eh nhất định; Ví dụ: phần lớn cây trồng cạn cần Eh từ 500 - 700mV,
cây lúa nước thích hợp Eh từ 200 - 300mV. - Eh ảnh hưởng đến độ pH đất:
* Đối với đất chua: khi Eh giảm thì pH tăng lên (giảm bớt tính chua), vì trong đất lúc đó sinh ra một số chất khử có tính kiềm (như Fe(OH)2, NH4OH), chúng đã trung hòa bớt độ chua của đất.
* Đối với đất kiềm thì ngược lại, Eh giảm thì pH giảm, nguyên nhân chưa rõ. - Nếu Eh quá thấp (< 200mV) thì quá trình khử rất mạnh, đất thiếu không khí, trong đất sinh ra rất nhiều chất khử gây độc cho sinh vật như H2S, CH4, PH3,...;
nhưng nếu Eh quá cao (>700 mV) thì chứng tỏ đất quá háo khí, một số chất
sẽchuyển thành khó tan cây không hút được (như Fe3(PO4)2 FePO4 cây thiếu
lân và thiếu sắt), đồng thời lúc đó đất bị thiếu nước nghiêm trọng.
Như vậy, Eh thích hợp mới điều hòa được chất dinh dưõng, chế độ nước, chế độ
không khí, chế độ nhiệt cho cây và vi sinh vật. Nhìn chung Eh từ 400 - 500 mV là vừa phải, vì lúc đó các yếu tố cần thiết cho cây và vi sinh vật sẽ được điều hòa.
6.3.3.4. Điều tiết oxy hóa-khử
Có thể điều chỉnh Eh bằng các biện pháp sau đây:
a. Rút nước phơi ruộng, xới đất phá váng sau lúc trời mưa hoặc sau lúc tưới.
Làm cỏ sục bùn để oxy hóa những chất khử có tính độc, chuyển chúng ra dạng không độc và tạo ra bước nhảy vọt Eh để sau đó Eh giảm xuống sẽ có tác dụng giải phóng dinh dưỡng giảm chua, tăng NH4+, tăng lân dễ tiêu, ...(cho nên người ta thường nói: “Công cấy là công bỏ, công làm cỏ là công ăn”.
b. Cải thiện kết cấu đất bằng cách bón phân hữu cơ và bón vôi để cho đất tơi
c. Tháo nước phơi ruộng, tiêu thủy, cày ải (đặc biệt là đất trũng) nếu chủ động được tưới tiêu nước. Làm ải là một biện pháp canh tác tốt đã được ông cha đúc kết
trong câu “hòn đất nỏ bằng một giỏ phân”.
Thực vậy trong quá trình phơi ải, quá trình oxy hóa sẽ được tăng cường, có thể
khử các chất độc như H2S, CH4, P H3,... xúc tiến phân giải chất hữu cơ, tăng nhiệt độ đất, trừ cỏ dại... Lúc cho nước vào bừa (đổ ải) thì Eh giảm xuống có thể giải phóng
nhiều NH4+ và lân dễ tiêu, giảm chua. Mặt khác, nếu đất được phơi ải triệt để thì lúc (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
đó bừa rất dễ nên chất lượng làm đất sẽ tốt hơn. Ngoài ra phơi ải là quá trính oxy hóa hút nhiệt, nên lúc đổ ải sẽ tỏa nhiệt làm cho ôn độ đất tạm thời tăng lên, cũng có
tác dụng nhất định trong quá trình sinh trưởng của lúa mới cấy trong vụ đông xuân
trời lạnh.
Nhưng cần lưu ý rằng: Nếu không chủ động được tưới tiêu (khó tiêu nước) thì không nên làm ải, mà nên làm dầm sớm, bừa kỹ cho ngấu đất (“ải thâm không bằng
dầm ngấu”).
* * *
CHƯƠNG 7
THÀNH PHẦN CƠ GIỚI ĐẤT
7.1. Khái niệm
Quá trình phong hóa đá đã tạo ra những hạt có kích thước lớn nhỏ khác nhau, gọi
là các phần tử cơ giới đất. Các phần tử cơ giới đất là những hạt độc lập riêng rẽ. Trong đất các phần tử cơ giới chủ yếu là các hạt vô cơ.
Những phần tử cơ giới có kích thước gần nhau thì được gộp thành một nhóm và gọi là cấp hạt cơ giới. Người ta thường chia ra 3 cấp hạt cơ giới đất là: cấp hạt cát,
cấp hạt limon (thịt hay bụi) và cấp hạt sét. Hàm lượng các cấp hạt cơ giới được biểu
thị theo phần trăm trọng lượng đất.
Tỷ lệ các cấp hạt cơ giới có trong đất được gọi là thành phần cơ giới đất.