3. éất là cơ sở sinh sống và phỏt triển thực vật, là tư liệu sản xuất cơ bản của nụng
4.7.Phản ứng oxy hoỏ khử của đất
4.7.1. Khỏi niệmvề phản ứng oxy hoỏ khử
Oxy hoỏ khử là quỏ trỡnh diễn ra phổ biến trong đất, đặc biệt là đất lỳa nước. Quỏ trỡnh này giữ một vai trũ quan trọng đối với độ phỡ nhiờu đất. Oxy hoỏ là kết hợp với oxy hay mất hydro. Trỏi lại khử oxy là mất oxy hay kết hợp với hyđro. Quỏ trỡnh oxy hoỏ khử cũng liờn quan đến sự chuyển dịch điện tử (electron)… Cỏc chất oxy hoỏ (ký hiệu là ox) là những chất nhận điện tử. Quỏ trỡnh chất oxy hoỏ nhận điện tử gọi là quỏ trỡnh khử. Cỏc chất khử (ký hiệu là Red) là những chất cho điện tử, quỏ trỡnh chất khử cho điện tử là quỏ trỡnh oxy hoỏ. Cả hệ thống oxy hoỏ khử ký hiệu là Redox.
Trong một phản ứng cụ thể chất oxy hoỏ và chất khử tạo thành cặp oxy hoỏ khử và được gọi là một hệ thống oxy hoỏ - khử trong đất.
Vớ dụ: Fe3+ + e ↔ Fe2+ hoặc Fe2+ - e ↔ Fe3+
Trong đất cú cỏc chất oxy hoỏ là O2, NO3-, Fe3+, Mn4+, Mn3+, Cu2+ và vi sinh vật hiếu khớ. Những chất khử là H2, Fe2+, Mn2+, Cu+ vi sinh vật yếm khớ và cỏc sản phẩm phõn giải xỏc hữu cơ trong điều kiện yếm khớ. Tất cả cỏc phản ứng oxy hoỏ khử đều cú sự tham gia của vi sinh vật.
Lượng vụi bún, kg/ha
Dự trong điều kiện oxy hoỏ hay điều kiện khử oxy, chất hữu cơ vẫn được phõn huỷ chỉ khỏc nhau về tốc độ phản ứng và sản phẩm phõn giải:
Bảng 4.7: Ảnh hưởng của trạng thỏi oxy hoỏ khử đến cỏc dạng sản phẩm phõn giải xỏc hữu cơ
Thành phần chất hữu cơ Sản phẩm oxy hoỏ (ox) Sản phẩm khử (Red) C N S P Fe Mn Cu CO2 NO2-, NO3- SO42- PO43- Fe3+ Mn3+, Mn4+ Cu2+ CH4, CO NH3, N2 H2S PH3 Fe2+ Mn2+ Cu+
Cường độ oxy hoỏ khử được xỏc định bằng điện thế oxy hoỏ khử, ký hiệu Eh, đơn
vị là milivon (mV), tớnh theo cụng thức: Eh (mV) = Eo + 59/ n.lg (ox)/ (red)
Trong đú Eo là điện thế tiờu chuẩn, nghĩa là điện thế phỏt sinh ở cỏc điện cực nằm trong dung dịch cú chất oxy hoỏ và chất khử oxy nồng độ 1N và là hằng số với mỗi hệ oxy hoỏ khử.
Vớ dụ:
Fe3+ + e -_ ↔ Fe2+
Mn4+ + 2e - ↔ Mn2+
Mn3+ + e - ↔ Mn2+
MnO4- + 4H+ + 3e - ↔ MnO2 + 2H2O
Eo = 770 mV Eo = 344 mV Eo = 1510 mV Eo = 1640 mV Cũn [ox] là nồng độ đương lượng của chất oxy hoỏ
[Red] là nồng độ đương lượng của chất khử
Vớ dụ: trong đất cụ thể nào đú cú [Fe2+] = 0,1 N và [Fe3+] = 0,001 N thỡ
Eh = 770 + 59 lg0,001/ 0,1 = 625 mV
Hiện nay để xỏc định Eh đất người ta thường dựng cỏc mỏy đo (Eh meter) cho kết quả nhanh và chớnh xỏc hơn việc xỏc định nồng độ cỏc chất oxy hoỏ, khử.
4.7.2. Yếu tố ảnh hưởng đến quỏ trỡnh oxy hoỏ khử
+ Trong đất cú thể chứa nhiều hệ thống oxy hoỏ khử cú nồng độ khỏc nhau nhưng Eh của đất sẽ tương đương với trị số Eh của hệ thống oxy hoỏ khử cú nồng độ chất khử và chất oxy hoỏ cao nhất.
+ Trong đất thoỏng khớ quỏ trỡnh oxy hoỏ khử trong đất được quyết định bởi nồng độ O2 tự do trong khụng khớ đất và O2 hoà tan trong dung dịch đất. Nồng độ oxy trong khụng khớ đất và trong dung dịch đất càng cao thỡ Eh càng cao.
+ éộ ẩm đất: đất khụ cú quỏ trỡnh oxy hoỏ mạnh nờn Eh cao, đất ẩm hoặc dư ẩm thỡ quỏ trỡnh khử mạnh nờn Eh của đất thấp.
+ Cõy trồng: Eh đất phụ thuộc và loại cõy trồng, mật độ cõy. Eh xung quanh rễ cõy cũng khỏc nhau. Vớ dụ: gần rễ cõy lỳa mỳ Eh giảm vỡ rễ cõy lỳa mỳ tiết ra chất khử, gần rễ cõy lỳa nước Eh tăng do rễ lỳa tiết ra oxy.
+ Eh của đất cú sự liờn quan chặt chẽ với pH. Nếu trong dung dịch đất cú nhiều ion H+ sẽ diễn ra quỏ trỡnh:
2 H+ + 2e - = H2
Khi thay đổi 1 đơn vị pH thỡ Eh thay đổi từ 57-59mV.
Klak đề nghị biểu thị điện thế oxy hoỏ khử trong đất là rH2 theo cụng thức: rH2 (mV) = Eh/ 30 + 2 pH (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Cỏc biện phỏp canh tỏc:
- Luõn canh cõy trồng cạn với cõy trồng nước làm cho Eh thay đổi rất mạnh. - éiều tiết độ ẩm đất làm cho Eh đất thay đổi.
- Cày sõu kết hợp với bún nhiều phõn hữu cơ làm cho Eh giảm, xới xỏo đất làm tăng tớnh thụng khớ thỡ Eh tăng.
- Phơi ải đất lỳa làm cho Eh tăng.
- Mật độ cõy trồng: rễ lỳa nước tiết ra oxy làm Eh của đất vựng xung quanh rễ tăng. Vỡ vậy lỳa nước cấy càng dày thỡ mật độ rễ càng cao, Eh càng tăng và hàm lượng cỏc chất khử càng giảm.
4.7.3. í nghĩa thực tiễn của phản ứng oxy hoỏ khử
+ éiện thế oxy hoỏ khử là chỉ tiờu đỏnh giỏ tớnh thụng khớ và tỡnh hỡnh cung cấp dinh dưỡng trong đất. Cỏc chất dinh dưỡng như NH4+, NO3-, PO43-, SO42-... được hỡnh thành do tỏc động của hệ vi sinh vật đất trong những điều kiện cụ thể về pH, hoặc Eh nào đấy.
Vớ dụ: khi pH = 7, Eh khoảng 400mV thỡ NO3- bị khử mạnh thành NO2 cõy khụng dựng được.
+ Cỏc loại đất khỏc nhau cú Eh khỏc nhau, trong một phẫu diện Eh của cỏc tầng khỏc nhau và thường giảm theo chiều sõu. Eh phự hợp với sản xuất nụng nghiệp biến động trong phạm vi 200-700 mV (đất lỳa nước từ 200-300mV). Eh quỏ cao chứng tỏ quỏ trỡnh oxy hoỏ trong đất xảy ra mạnh. Mựn tiờu hao nhanh và một số chất dinh dưỡng cú thể bị cố định lại. Ngược lại nếu Eh quỏ thấp nghĩa là quỏ trỡnh khử diễn ra mạnh, sinh ra một số chất độc như H2S, CH4....
+ Khi thay đổi Eh sẽ dẫn tới sự thay đổi một loạt trạng thỏi dinh dưỡng trong đất. Thớ dụ: khi đổ ải, đất chuyển từ trạng thỏi oxy hoỏ sang trạng thỏi khử, Eh giảm mạnh. Lỳc
đú Fe3+ trong cỏc hợp chất bị khử thành Fe2+ (như Fe(OH)2 và FeHPO4) làm đất giảm tớnh chua trong thời gian khoảng 1 thỏng, hàm lượng lõn dễ tiờu tăng lờn, hàm lượng NH4+ cũng tăng (do chất hữu cơ phõn giải trong điều kiện yếm khớ tạo ra NH4+)... đõy là một quỏ trỡnh cú lợi vỡ cung cấp nhiều dinh dưỡng cho cõy.
CHƯƠNG 5
TÍNH CHẤT VẬT Lí VÀ CƠ Lí CỦA ĐẤT