Như trên đã nói trong đất chua còn có các ion H+ và Al3+ được hút bám trên bề mặt keo đất. Khi tác động lên đất một dung dịch muối thì H+ và Al3+ bị đẩy vào dung dịch đất. Nồng độ của các ion này trong dung dịch tăng lên gây ảnh hưởng không tốt đến thực vật và vi sinh vật. Ðộ chua thu được trong trường hợp này gọi là độ chua tiềm tàng.
Các ion H+ và Al3+ được hút bám trên keo với các lực khác nhau. Tuỳ thuộc vào lực hút bám của các ion này trên keo mà người ta chia độ chua tiềm tàng thành 2 loại: độ chua
trao đổi và độ chua thuỷ phân.
* Ðộ chua trao đổi: Là một loại độ chua của đất được xác định khi cho đất tác dụng với một dung dịch muối trung tính, thường dùng muối KCl, NaCl, BaCl2. Như vậy ngoài những ion H+ có sẵn trong dung dịch đất còn có những ion H+ và Al3+ được đẩy ra từ keo đất theo phản ứng: [ ] + + H Al3 § K + 4KCl ⇔[KÐ]4K+ + HCl + AlCl3
Muối Al thuỷ phân tạo ra axit theo phương trình: AlCl3 + 3H2O ⇔ Al(OH)3↓ + 3HCl
Nếu cho đất tác động với dung dịch KCl 1M trong 60 phút, lọc lấy dịch trong dùng dung dịch NaOH 0.01N chuẩn độ dịch lọc sẽ xác định được độ chua trao đổi, đơn vị là lđl/ 100g đ (đất khô).
Nếu ta đem dung dịch lọc đo pH ta được pHKCl. Cùng một mẫu đất pHKCl thường có trị số pH thấp hơn pHH2O từ 0.5 đến 1.0 đơn vị.
Chú ý: ở những vùng đất trung tính hay kiềm yếu chỉ xác định được pHKCl chứ không xác định độ chua trao đổi bằng chuẩn độ vì dung dịch đất sẽ có màu hồng ngay sau khi vừa cho chỉ thị màu phenolphtalein vào dịch chiết đất.
Trường hợp đặc biệt, một số loại đất có pHKCl > pHH2O. Ðiều này thường gặp ở những đất có lượng keo dương lớn (một số như: đất đỏ feralit, đất potzon). Khi đó có thể do sự trao đổi anion Cl- của dung dịch muối trung tính với các ion OH- trên keo đất nên lượng ion OH-
bị chuyển vào dung dịch đất sẽ trung hoà bớt các ion H+ làm trị số pH tăng lên.
Thông thường độ chua trao của đất nhỏ hơn 1 lđl/100g đất. Khi độ chua này lớn (trên 2 lđl/100g đất) chứng tỏ các cation kiềm hấp phụ trên keo đất đã bị rửa trôi nhiều, cần phải
* Ðộ chua thuỷ phân
Dùng muối trung tính KCl tác động với đất nhiều khi vẫn chưa đẩy dược hết các ion H+ và Al3+ ra khỏi keo đất. Các nhà hoá học đất đã đưa ra phương pháp khác: dùng dung dịch chiết là muối tạo bởi một axit yếu và một bazơ mạnh như CH3COONa hoặc Ca(CH3COO)2 thì hầu hết các ion H+ và Al3+ sẽ bị đẩy ra khỏi keo vào dung dịch. Ðộ chua được xác định bằng phương pháp này lớn hơn độ chua trao đổi nhiều và được gọi là độ
chua thuỷ phân. Ðộ chua thuỷ phân được ký hiệu là H, đơn vị là lđl H+ và Al3+ trong 100g đất khô.
Trong dung dịch NaCH3COO bị thuỷ phân: NaCH3COO + H2O ⇔ CH3COOH + NaOH
CH3COOH là axit yếu ít phân ly, NaOH thì phân ly hoàn toàn thành Na+ và OH- vì vậy dung dịch có phản ứng kiềm yếu (pH = 8,2-8,5). Ðây là điều kiện để Na+ đẩy hết H+ và Al3+ trên keo đất vào dung dịch theo sơ đồ sau:
[ ] +
+
H
Al3
§
K + 4NaCH3COO ⇔ [KÐ]4Na+ + CH3COOH + Al(CH3COO)3 (1) Al(CH3COO)3 + 3H2O ⇔ Al(OH)3 ↓+ 3CH3COOH (2)
Từ phản ứng (1) và (2) ta thấy H+ và Al3+ trong đất khi đẩy vào keo đất đã tạo nên CH3COOH trong dịch lọc. Dùng dung dịch NaOH 0,1N tiêu chuẩn chuẩn độ lượng CH3COOH trong dịch lọc thì ta xác định được độ chua thuỷ phân của đất.
Như vậy độ chua thuỷ phân là độ chua lớn nhất vì nó bao gồm cả ion H+ ( độ chua hoạt tính), ion H+ và Al3+ bám hờ (độ chua trao đổi) và những ion H+ và Al3+ hút bám chặt trên bề mặt keo đất.
Ðộ chua trao đổi và độ chua thuỷ phân của một số loại đất Việt Nam
Loại đất (0-15cm) pHKCl Ðộ chua trao đổi Ðộ chua thuỷ phân lđl/100g đất
Ðất nâu đỏ trên đá bazan (Phủ Quỳ) Ðất nâu đỏ trên đá vôi (Ninh Bình) Ðất phù sa sông Thái Bình (Hải Dương) Ðất phèn Hải Phòng Ðất trũng Nam Ðịnh 4,4 4,2 4,4 3,8 4,6 0,51 2,61 3,50 0,65 0,30 6,3 10,4 8,0 4,3 4,8
Theo nguyên lý thì độ chua thuỷ phân thường lớn hơn độ chua trao đổi nhưng cũng có những trường hợp cá biệt độ chua thuỷ phân bằng hoặc nhỏ hơn độ chua trao đổi. Những trường hợp này có thể giải thích như sau:
+ Một số loại đất như đất đỏ nhiệt đới hoặc đất potzon khi tác dụng với dung dịch NaCH3COO thì anion CH3COO- có thể trao đổi với anion OH- trên keo kaolinit tạo nên NaOH trong dung dịch. Lượng NaOH này trung hoà bớt axit CH3COOH trong dung dịch làm độ chua thuỷ phân giảm.
+ Saritvili (1948) cho rằng một số đất đỏ có khả năng hấp phụ phân tử axit axêtic sinh ra trong tác dung thuỷ phân nói trên và chính vì vậy khi chuẩn độ ta thấy độ chua thuỷ phân bé hơn độ chua trao đổi.
Người ta dùng độ chua thuỷ phân để tính dung tích hấp phụ cation (CEC) của đất:
CEC = S + H
Trong đó S là tổng các cation kiềm trao đổi và H là độ chua thuỷ phân Hoặc tính độ no kiềm của đất theo công thức:
V (%) = H H S 100 S + ×
Ðộ chua thuỷ phân được sử dụng để tính lượng vôi bón khi cải tạo đất chua (cứ 1lđl ion H+ cần dùng 28mg vôi bột CaO hoặc 50 mg bột đá vôi CaCO3 để trung hoà). Công thức tính cụ thể sẽ được trình bày ở cuối chương này (phần bón vôi cải tạo đất chua).