3. HÓA HỌC ĐẤT
3.3.2.4. Tính oxy hóa khử
Trong đất có chất oxy hóa và chất khử nên q trình oxy hóa - khử xảy ra phổ biến. Chất oxy hóa là chất nhận electron, chất khử là chất cho electron.
Chúng hình thành cặp oxy hóa - khử có dạng: OX + ne Red
OX: chất oxy hóa, Red: chất khử, n: số e mà OX nhận để hình thành Red
Electron khơng tồn tại ở trạng thái tự do nên một chất trong đất chỉ thể hiện tính khử khi có chất oxy hóa nhận electron.
Hệ thống oxy hóa - khử được ký hiệu là Redox.
Các chất oxy hóa và chất khử trong đất
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+
E0: điện thế tiêu chuẩn, tức điện thế khi nồng độ chất oxy hóa và chất khử của hệ Redox đều bằng 1 (nồng độ 1N).
mV: đơn vị điện thế tính bằng milivon.
[OX], [Red]: là nồng độ đương lượng g của chất oxy hóa và chất khử. n: Số electron trao đổi trong phương trình oxy hóa - khử.
Ý nghĩa của Eh
- Eh là chỉ tiêu đánh giá tính thơng khí và khả năng cung cấp dinh dưỡng trong đất, Eh càng cao thì độ xốp và độ thống khí càng cao
- Khi Eh thay đổi sẽ dẫn đến sự thay đổi một loạt trạng thái các nguyên tố dinh dưỡng trong đất.
+ Eh từ cao chuyển xuống thấp: thì các nguyên tố có xu hưởng chuyển về trạng thái khử, bất lợi cho sự dinh dưỡng của cây.
Ví dụ: Eh giảm xuống tới 410mV thì NO3- bị khử thành NO2- cây khơng hút được, nếu giảm tới 250mV thì bị khử thành N2 (phản nitrat) làm mất đạm của đất. Nhưng Eh từ cao đến 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 các ngun tố có xu hưởng chuyển về trạng thái oxy hố, có lợi cho sự dinh dưỡng của cây (vì cây hút các chất phần lớn ở trạng thái oxy hoá, trừ 3 nguyên tố: Mn2+; NH4+; Fe2+). Nhưng Fe2+ thì bị oxy hố thành Fe3+ , lân bị kết tủa dưới dạng FePO4, cây trồng không dùng được.
- Eh ảnh hưởng đến độ pH đất: Đối với đất chua Eh giảm thì pH tăng vì Eh giảm thì trong đất sinh ra một số chất khử có tính kiềm như Fe(OH)2, NH4OH.
Chúng sẽ trung hòa một số axit làm đất bớt chua.
Khoảng Eh thích hợp cho đất nơng nghiệp là 200 - 700 mV. Khi vượt quá 750 mV thì đất ở dạng háo khí mạnh, các hệ thống Redox chuyển thành dạng oxy hóa. Khi đó nhiều hợp chất mất tính linh động, chuyển thành dạng khó tiêu đối với cây, cây trồng mang bệnh vàng lá (thiếu Fe) hay nhợt nhạt (thiếu Mn), đơi khi cây chết.
Cịn ở đất chặt, đất đầm lầy hay than bùn, có Eh < 100 - 200 mV, thì q trình khử chiếm ưu thế, tích lũy hàng loạt hợp chất độc cho cây (CH4, H2S). Mặt khác, khi Eh hạ thấp thì quá trình phản nitrat tăng lên, hạn chế khả năng sử dụng đạm của cây.
Các yếu tố ảnh hưởng đến Eh
- Nếu dung dịch chứa nhiều hệ thống Redox nồng độ chênh lệch nhiều thì Eh của dung dịch sẽ tương đương Eh của hệ thống nào có nồng độ cao nhất.
càng tăng.
- Độ ẩm đất thay đổi làm thay đổi Eh. Đất ẩm nhiều thì khử mạnh nên Eh giảm.
Đất càng khơ thì oxy hóa mạnh nên Eh tăng.
- Khoảng cách đối với rễ cây: Eh vùng gần rễ khác vùng xa rễ do liên quan đến q trình đồng hóa chất dinh dưỡng của cây.
+ Lúa mì: càng gần rễ lúa mì Eh càng thấp, vì rễ cây tiết ra nhiều chất khử. + Lúa nước: càng gần rễ cây lúa nước thì Eh càng tăng do rễ lúa nước tiết ra nhiều oxy.
- Các biện pháp canh tác:
+ Cày sâu kết hợp bón phân hữu cơ làm Eh giảm. Làm tăng tính thấm nước, thấm khí thì Eh tăng.
+ Bón nhiều phân hữu cơ thì Eh giảm vì q trình phân giải sẽ sinh ra các chất khử và tiêu hao oxy.
+ Cây sống bình thường trong phạm vi Eh 200 - 700 mV. Đất trồng màu Eh tốt nhất vào khoảng 300 - 700 mV. Eh thích hợp chất đất lúa nước là 200 -300 mV.
+ Mật độ cây cũng ảnh hưởng đến Eh. Khi mật độ lúa nước càng tăng thì sự phân bố rễ trong đất càng dày đặc, mà rễ tiết ra oxy do đó Eh tăng nhưng với lúa mì ngược lại.
- Ion H+ cũng ảnh hưởng đến Eh nên có mối tương quan giữa Eh và pH. Trung bình khi thay đổi 1 đơn vị pH làm cho Eh thay đổi từ 57 - 59mV.