2. Tổng quan tăi liệu nghiắn cứu
2.3. Thế năng kali của ựất
để ựânh giâ chắnh xâc khả năng cung cấp kali của ựất cho cđy trồng, người ta không chỉ dựa văo hăm lượng câc dạng kali trong ựất mă còn phải quan tđm ựến thế năng kali của ựất
Những năm năm mươi của thế kỷ 20 một số nhă nghiắn cứu ựề nghị xđy dựng học thuyết mới ựânh giâ khả năng cung cấp kali dễ tiắu cho cđy trồng. Sự ựânh giâ ựó dựa trắn cơ sở sự tương tâc lý hóa học giữa câc ion K+ vă ion Ca++ trong hệ thống Ộựất dung dịch ựấtỢ ựược thể hiện qua thế năng ựộng thâi nhiệt của kali hay còn gọi lă thế năng kali của ựất (Medvedva, 1975)[70]. Thế năng kali của ựất biểu thị khả năng cung cấp kali dễ tiắu cho cđy trồng.
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ28
Trong ựất luôn tồn tại cđn bằng ựộng giữa câc cation bất kỳ trong phức hệ hấp phụ của ựất vă ion K+ của dung dịch ựất:
2K+ddd + Ca2+phhp 2K+phhp + Ca2+ddd (a) Ca2+phhp, K+phhp: cation K+ vă Ca2+ của phức hệ hấp phụ ựất 2K+
ddd, Ca2+
ddd : cation K+ vă Ca2+ của dung dịch ựất
Câc cation khâc nhau có năng lượng tự do khâc nhau, khi xẩy ra phản ứng trao ựổi giữa cation ựê tạo nắn sự thay ựổi năng lượng tự do, sự thay ựổi ựó ựược thể hiện bằng phương trình:
Z0 = - 2,3RT (pK - 0,5pCa) (b)
Z0: lă sự thay ựổi năng lượng tự do trong quâ trình trao ựổi cation K+ vă Ca2+ trong hệ Ộựất dung dịch ựấtỢ ở ựiều kiện tiắu chuẩn lă ựiều kiện hoạt ựộ ion bằng 1 mol/l; P = 1 at; t = 250C hoặc 2980K.
R: hằng số khi bằng 1987 cal/ựộ T: nhiệt ựộ Kenvin
pK: logarit đm của hoạt ựộ ion kali trong dung dịch ựất pCa: logarit đm của hoạt ựộ canxi trong dung dịch ựất Có nghĩa pK = -loga K+
pCa = -loga Ca2+
Thay giâ trị R, T văo phương trình (b) ta có: Z0 = - 1364 (pK Ờ 0,5pCa)
Câc cation Ca2+ vă Mg2+ của phức hệ hấp phụ của ựất có ựặc tắnh trao ựổi như nhau, vì vậy thế năng kali không thể hiện qua tỷ lệ aK+/(aCa2+ + aMg2+). Có nghĩa lă phải xem tổng số hoạt ựộ Ca2+ vă Mg2+ như lă hoạt ựộ của ion cùng loại.
Như vậy, công thức biểu thị ựúng thế năng kali như sau: Z0 = - 1364 [pK Ờ 0,5p(Ca + Mg)]
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ29
để ựơn giản khi biểu thị thế năng kali người ta dùng pCa nhưng thực chất lă p(Ca + Mg) vă khi tắnh toân thế năng kali không phải nhận hệ số (-1364) mă lă chỉ số: pK Ờ 0,5pCa (Nguyễn Hữu Thănh, 2000)[17].
Theo Woodruff (1955), có thể dùng trị số pK Ờ 0,5pCa của ựất ựể ựânh giâ mức ựộ cung cấp kali từ ựất cho cđy, thang ựânh giâ ựược chia như sau:
pK Ờ 0,5pCa Mức ựộ cung cấp kali từ ựất cho cđy 2,5 Ờ 2,9 đất thiếu kali cung cấp cho cđy 1,8 Ờ 2,2 đất ựủ kali
≤ 1,5 đất thừa kali
Medvedva (1969) cũng chỉ ra rằng: ựối với ựất Potzon ựồng cỏ khi thế năng kali ựạt từ 1,4 Ờ 1,5 thì ựất ựảm bảo cung cấp kali cho cđy, nếu giảm thế năng kali ựến từ 0,9 Ờ 1,2 thì ựất dư thừa kali ựối với cđy. đất xâm rừng trị số thế năng kali dao ựộng 1,8 Ờ 2,4 tương ứng với ựiều kiện thuận lợi về kali, khi tăng trị số năy lắn 2,5 Ờ 2,84 biểu thị ựất thiếu kali cung cấp cho cđy (dẫn theo Nguyễn Hữu Thănh, 1997)[15].
Kết quả nghiắn cứu thế năng kali trắn ựất phỉn miền Bắc Việt Nam của Nguyễn Hữu Thănh (2000)[17], 2003 [20], (2004) [21], cho thấy ựất phỉn Nam định có pK Ờ 0,5pCa từ 2,58 Ờ 2,88, như vậy lă không ựủ cung cấp kali cho cđy trồng. Trắn ựất phỉn Hải Phòng pK Ờ 0,5pCa từ 2,11 Ờ 2,28, chứng tỏ ựất phỉn có ựủ kali cung cấp cho cđy trồng. đất xâm bạc mău đông Anh - Hă Nội có thế năng kali khâ cao. Ở tầng mặt giâ trị năy biến thiắn từ 2,60 - 2,93 chứng tỏ thiếu kali. Khả năng ựệm thế năng của ựất ựối với kali của ựất xâm bạc mău đông Anh thấp, dễ dăng lăm thay ựổi thế năng kali của ựất, cần thiết bổ sung phđn kali cho cđy trồng.
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ30 2.4. Ảnh hưởng của bón phđn kali ựến trạng thâi kali trong ựất
2.4.1. Ảnh hưởng của bón phđn kali ựến câc dạng kali trong ựất
Nhiều công trình nghiắn cứu ựê khẳng ựịnh việc sử dụng phđn chuồng vă phđn kali khoâng lđu dăi ựê lăm tăng mạnh hăm lượng câc dạng kali dễ tiắu ở tầng canh tâc (Kharkov, 1964) [76]. Sự tăng lắn của hăm lượng kali trao ựổi diễn ra không tương ứng với lượng tồn dư không ựược sử dụng của phđn kali. Một phần kali ựược giữ lại ở dạng kali không trao ựổi.
Giukova vă Xilaeva (1966) [69], ựê khẳng ựịnh việc sử dụng có hệ thống phđn chuồng vă phđn kali khoâng ựê lăm tăng hăm lượng kali ở tất cả câc loại ựất. Trắn ựất potzon ựồng cỏ, sự tắch lũy kali chủ yếu ở dạng kali hòa tan vă kali trao ựổi, sự tắch lũy năy không chỉ ở tầng canh tâc mă còn ở những tầng sđu hơn (ựến 1m).
Baragin vă Triphonenkova (1976) [65], thắ nghiệm sau 18 năm sử dụng phđn khoâng vă phđn hữu cơ ựê chỉ ra rằng: trắn ựất potzon ựồng cỏ thịt nhẹ việc bón câc loại phđn có chứa kali ựều lăm tăng ựâng kể câc dạng kali di ựộng của ựất so với câc công thức không bón
Prokoshov vă cộng sự (1985) [74], sau 10 năm thắ nghiệm ựê ựi ựến kết luận: sự giảm câc hăm lượng kali trao ựổi gđy ra do nhiều nguyắn nhđn như sự rửa trôi kali xuống câc tần dưới, sự kali cố ựịnh ở dạng không trao ựổi,ẦNói chung, sự mất kali trao ựổi sau khi ngừng bón phđn diễn ra nhanh hơn ựâng kể so với sự tắch lũy kali trao ựổi. Do vậy cần kiểm tra một câch hệ thống sự thay ựổi hăm lượng kali trong ựất vă cần bón phđn kali thường xuyắn.
Câc biện phâp canh tâc có ảnh hưởng lớn ựến chế ựộ kali của ựất. Khi nghiắn cứu khả năng cung cấp kali vă sự cố ựịnh kali trong ựất lúa tại Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang, Trương Thị Nga, Gassman (1995) [11] nhận thấy: Ở ựất phù sa thđm canh từ 2 - 3 vụ trắn nền thắ nghiệm 140N - 146P vă 140N - 146P - 200K lượng kali dễ tiắu có ảnh hưởng trực tiếp ựến năng suất lúa, sự cố ựịnh kali thấp từ 17,27 -
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ31
32,15%. Theo tâc giả có lẽ do ựất Cai Lậy, Tiền Giang ựược sử dụng ựể trồng nhiều vụ trong năm cùng lượng bón ựạm, lđm khâ cao, lượng kali do cđy lấy ựi lớn.
Nguyễn Hữu Thănh (2004) [21], khi nghiắn cứu ảnh hưởng của phđn kali ựến trạng thâi kali của ựất phỉn, ựê nhận thấy: bón phđn kali với liều lượng 120kg K2O/1ha cho ựất phỉn miền Bắc Việt Nam không lăm thay ựổi hăm lượng kali không trao ựổi, kali tổng số của ựất
Nghiắn cứu ảnh hưởng của bón phđn kali ựến tình trạng kali trắn ựất glđy Ninh Bình ở câc mức 0-30-60-90 kgK2O/ha trắn nền 8tấn PC + 90N + 90P2O5 vă câc mức 0-30-60-90 kgK2O/ha trắn nền 8tấn PC + 120N + 120P2O5 cho giống lúa Nhị Ưu 64, Hoăng Ngọc Thuận (2003)[27] ựê nhận thấy: việc bón phđn kali với liều lượng nhỏ hơn hoặc bằng 90kg K2O/ha lăm thay ựổi câc dạng kali dễ tiắu vă kali không trao ựổi trong ựất, nhưng hầu như không lăm thay ựổi lượng kali tổng số của ựất.
2.4.2. Ảnh hưởng của bón phđn kali ựến thế năng kali cuả ựất
Giâ trị thế năng kali của ựất có thể giảm xuống khi bón phđn kali văo ựất.
Porkoshov vă Kuznetsov (1975) [73], ựê quan sât thấy sự thay ựổi của pK Ờ 0,5pCa của ựất potzol ựồng cỏ từ 2,47 Ờ 2,03 khi bón phđn kali với liều lượng 120kg K2O/ha.
Vaiturnene vă Tsipaix (1974) [67], sau khi bón phđn kali trắn ựất potzol ựồng cỏ với liều lượng 120 Ờ 150kg K2O/ha thấy thế năng kali giảm từ 3,20 -1,85.
Nguyễn Hữu Thănh (1992) [71], khi nghiắn cứu ảnh hưởng của việc bón phđn kali bằng phương phâp bón khâc nhau trắn ựất potzol ựồng cỏ thịt nhẹ (Belarusia) ựê nhận thấy bón phđn kali lăm giảm thế năng kali của ựất: giâ trị pK Ờ 0,5pCa thấp nhất (1,69) nhận ựược ở công thức bón 120 P2O5 + 280 K2O cho cđy lanh vă ựối chứng không bón kali có thế năng kali lă 2,06. Bón
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ32
phđn chuồng với liều lượng cao cho khoai tđy (60 tấn/ha) cũng lăm giảm thế năng kali của ựất.
Nguyễn Hữu Thănh (2004) [21], bón phđn kali với liều lượng 120kg K2O/ha cho ựất phỉn miền Bắc Việt Nam không lăm thay ựổi thế năng kali của ựất
Nghiắn cứu của Hoăng Ngọc Thuận (2003)[27], cũng chỉ ra rằng thế năng kali của ựất glđy Ninh Bình giảm dần khi bón phđn kali văo ựất. Thế năng kali có giâ trị thấp nhất khi bón 90kg K2O/ha.
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ33
3. đỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VĂ PHƯƠNG PHÂP NGHIÍN CỨU
VĂ PHƯƠNG PHÂP NGHIÍN CỨU
3.1. đối tượng nghiắn cứu
đối tượng ựất: đất ựỏ (Ferrasols) phât triển trắn ựâ bazan tỉnh đăk Nông
3.2. Phạm vi nghiắn cứu
Nghiắn cứu hóa học kali của ựất ựỏ (Ferrasols) phât triển trắn ựâ bazan tỉnh đăk Nông
3.3. Nội dung nghiắn cứu
1. Xâc ựịnh một số tắnh chất lý hóa học của ựất nghiắn cứu: thănh phần cơ giới, dung trọng, tỷ trọng, ựộ xốp, pHKCl, OCts, Nts, P2O5ts, P2O5dt, CEC, Ca2+, Mg2+, Al3+, Fe +2 , Fe+3.
2. Xâc ựịnh thănh phần khoâng vật trong ựất nghiắn cứu.
3. Nghiắn cứu câc dạng kali trong ựất bazan: kali tổng số, kali hòa tan trong nước, kali trao ựổi, kali khó trao ựổi cuả ựất nghiắn cứu.
4. Nghiắn cứu mối quan hệ giữa câc dạng kali với một số tắnh chất của ựất vă quan hệ giữa chúng với nhau.
5. Nghiắn cứu thế năng kali (pK-0.5pCa) của ựất nghiắn cứu.
6. Nghiắn cứu khả năng cố ựịnh kali của ựất nghiắn cứu.
7. Xâc ựịnh trữ lượng kali của ựất nghiắn cứu.
3.4. Phương phâp nghiắn cứu
3.4.1.Phương phâp lẫy mẫu
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ34
Ờ Lấy mẫu ựất hỗn hợp: lấy một số mẫu ựất tầng mặt theo phương phâp
lấy mẫu ựất hỗn hợp.
Ờ Câc mẫu ựất lấy mang về phòng thắ nghiệm ựược phơi nơi khô râo vă thoâng mât, ựể khô không khắ. Sau khi ựất khô, mẫu ựất ựược nghiền nhỏ bằng cối vă chăy sứ, qua rđy nhôm 2mm, bảo quản trong túi polyetylen ựể phđn tắch.
3.4.2.Phương phâp phđn tắch
Ờ Thănh phần cơ giới : PP ống hút Robinsơn
Ờ Dung trọng: PP ống trụ kim loại Ờ Tỷ trọng: PP Picnomet
Ờ độ xốp: tắnh theo công thức P(%) = (d-D/d)*100.
Ờ Xâc ựịnh thănh phần khoâng vật sĩt của ựất theo phương phâp X-ray
Ờ pH : ựo bằng mây ựo pH, tỷ lệ ựất : dung dịch = 1:5 Ờ Cac bon hữu cơ (OCts): PP Walkley Black
Ờ Nitơ tổng số (Nts): PP Kjeldahl
Ờ Photpho tổng số (P2O5 ts): Công phâ bằng 2 axit H2SO4 vă HClO4, xâc ựịnh photpho trong dịch công phâ bằng phương phâp so mău (mây quang phổ UV-VIS).
Ờ Photpho dễ tiắu (P2O5dt): PP Oniani: xâc ựịnh photpho trong dịch chiết bằng phương phâp so mău.
Ờ Dung tắch cation trao ựổi (CEC) : PP amon axetat (pH = 7,0)
Ờ Ca2+, Mg2+ trao ựổi: PP amonaxetat (pH = 7), ựo Ca, Mg trong dung dịch bằng mây AAS.
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ35
Ờ Fe2, Fe+3 di ựộng: PP Cadarinop vă Ocnina Ờ Nghiắn cứu thănh phần hóa học kali của ựất:
+ Kali tổng số ( Kts): PP nung chảy, nung mẫu ựất với Na2CO3 ở nhiệt ựộ 9000C trong 30 phút. Hoă tan mẫu bằng dung dịch HCl 6N, xâc ựịnh kali trong dịch công phâ bằng mây quang kế ngọn lửa ANA 135.
+ Kali hoă tan trong nước (Kht): PP Vadzenhin Y.G. Kali hoă tan chiết rút bằng nước cất ựê loại hết CO2. Tỷ lệ chiết ựất : nước = 1 : 10, xâc ựịnh kali trong dịch chiết bằng mây quang kế ngọn lửa ANA 135.
+ Kali trao ựổi (Ktự): PP Maxlova. Dung môi chiết rút lă CH3COONH4 1M (pH = 7), với tỷ lệ ựất : dung dịch = 1 :10, ựo kali trong dịch chiết bằng mây quang kế ngọn lửa ANA 135 .
Kali trao ựổi = Kali chiết bằng CH3COONH4 Ờ Kali hoă tan trong nước + Kali khó trao ựổi (Kktự): PP Pratt, 1965; Martin & Sparks, 1996. Chiết bằng axit HNO3 1N với tỷ lệ ựất : dung dịch = 1:10, ựun sôi trong 30 phút, xâc ựịnh kali trong dịch chiết bằng mây quang kế ngọn lửa ANA 135.
+ Thế năng kali của ựất: PP Acquaye vă Maclean, 1966. Chiết K, Ca, Mg bằng dung dịch CaCl2 0,002M, tỷ lệ 1:10, lắc trong 12 giờ ở 250C, xâc ựịnh lượng K, Ca, Mg trong dịch chiết bằng mây quang kế ngọn lửa ANA 135 (ựối với K) vă mây AAS (ựối với Ca, Mg).
+ Khả năng cốựịnh kali của ựất: PP Hunter: Cđn 2 g ựất khô không khắ cho văo ống ly tđm 50 ml, cho thắm văo ựó 2 ml dung dịch có chứa 0; 0,11; 0,22; 0,45; 0,90; 1,80 cmolK+/l ựể cho ựến khi khô không khắ ở nhiệt ựộ 250C (14 ngăy), chiết bằng dung dịch CH3COONH4 1M (pH = 7), lắc ựều 5 phút, ựể qua ựắm, lọc lấy dịch trong lắn thể tắch 100ml bằng nước cất. Xâc ựịnh lượng kali trong dịch chiết bằng mây quang kế ngọn lửa ANA 135. Kali cố ựịnh ựược tắnh như sau:
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ36 KCđ = (KTV + KđC) Ờ Kđ %KCđ = (KCđ/ KTV) * 100 Trong ựó: KCđ: Kali cố ựịnh (lựlK+/100g ựất) KTV: Kali thắm văo (lựlK+/100g ựất) KđC: Kali ựối chứng (lựlK+/100g ựất)
Kđ : Kali ựo trong dịch chiết (lựlK+/100g ựất) % KCđ: Tỷ lệ phần trăm kali cố ựịnh (%)
3.4.3.Xử lý kết quả
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ37
4. KẾT QUẢ NGHIÍN CỨU VĂ THẢO LUẬN
4.1. điều kiện tự nhiắn vă hoạt ựộng sản xuất của con người
4.1.1. Vị trắ ựịa lý
Tỉnh đắk Nông lă tỉnh mới ựược thănh lập, tâch ra từ tỉnh đắk Lắk cũ, nằm về phắa Nam khu vực Tđy Nguyắn, có tọa ựịa lý từ 11048Ỗ30ỖỖ ựến 12048Ỗ09ỖỖ vă từ 107012Ỗ ựến 108006Ỗ25ỖỖ kinh ựộ đông, có diện tắch tự nhiắn lă 6.515 km2, dđn số năm 2005 lă 397.536 người. Tỉnh đăk Nông bao gồm 06 huyện: Krông Nô, đăk Mil, Cư Jút, đăk Song, đăk RỖlấp vă đăk Nông.
4.1.2. điều kiện vă quâ trình hình thănh ựất ở đăk Nông
4.1.2.1. Khắ hậu thời tiết
Khắ hậu ở đăk Nông luôn ôn hoă, nhiệt ựộ từ 22 - 24oC, trong năm có hai mùa mưa Ờ nắng rõ rệt.
- Nhiệt ựộ: nhiệt ựộ trung bình năm từ 22-250C, nhiệt ựộ thâng thấp nhất > 180C, cao nhất không quâ 280C. Nhiệt ựộ giảm dần theo ựộ cao.
- Chế ựộ mưa: lượng mưa trung bình từ 1600-1800mm, nơi có lượng mưa lớn nhất lă khu vực đăc Nông - đăk Rlấp (2500-2700mm), thấp nhất lă khu vực phắa tđy bắc (1500 - 1550mm). Lượng mưa trong sâu thâng mùa mưa chiếm 84 % lượng mưa cả năm.
- độ ẩm không khắ: trung bình năm khoảng 82%, thâng 9 có ựộ ẩm cao nhất, trung bình 90%; thâng 3 có ựộ ẩm thấp nhất, trung bình 70%.
- Lượng bốc hơi: lượng bốc hơi câc thâng 2, 3, 4 ựạt từ 150-200mm. Tổng lượng bốc hơi trung bình năm lă 1300-1500mm, bằng 70% lượng mưa cả năm. Lượng nước mất do bốc hơi chủ yếu văo mùa khô.
Trường đại học Nông nghiệp Hă Nội Ờ Luận văn thạc sỹ khoa học Nông nghiệp ẦẦẦẦẦẦẦẦẦ38
- Bức xạ nắng: bức xạ đăk Nông ựầy ựủ, lượng bức xạ lý tưởng không có sự chắnh lệch nhiều giữa câc vùng khắ hậu nông nghiệp vă ựều ựạt khoảng 230-250 Kcal/cm2/năm. Tổng số giờ nắng câc vùng ựạt 2200-2500 giờ/năm.
