CHƯƠNG 5: BẠC MÀU ĐẤT HÓA HỌC 5.1. Khái niệm
5.3. Các loại hình bạc màu đất hóa học
5.3.2. Sự chua hóa : 1. Nguyên nhân gây chua
Các đặc trưng của khí hậu như nhiệt độ, ẩm độ, đặc biệt là lượng mưa ảnh hưởng rất lớn đến quá trình phong hoá đá, sự chuyển hoá và di chuyển vật chất, đồng thời còn ảnh hưởng đến thực bì và hoạt động của sinh vật trong đất. Tất cả các quá trình này đều có quan hệ chặt chẽ với sự hình thành và biến đổi độ chua của đất. Nói chung nhiệt độ càng cao và lượng mưa càng lớn thì càng có lợi cho tác dụng phá huỷ đá và rửa trôi vật chất. Trong điều kiện lượng mưa lớn hơn lượng bốc hơi, một phần nước mưa sẽ di chuyển từ trên mặt đất xuống dưới sâu do tác dụng của trọng lực. Sự di chuyển này kéo theo một loạt các chất dễ tan có trong đất, đặc biệt là các ion kim loại kiềm và kiềm thổ như Na+, K+, Mg2+, Ca2+
làm cho đất hoá chua. Do nguyên nhân này mà phần lớn đất vùng đồi núi Việt Nam cũng như ở các nước khác thuộc vùng nhiệt đới nóng ẩm đều bị chua ở các mức độ khác nhau.
b. Yếu tố sinh vật
Trong quá trình hoạt động, vi sinh vật, rễ cây cũng như các loài sinh vật khác trong đất không ngừng giải phóng ra CO2, khí này hoà tan trong nước tạo thành axit H2CO3. Tuy độ phân ly của axit này không cao nhưng nó là cũng là một trong những nguồn sinh H+ chủ yếu trong đất.
Trong quá trình vi sinh vật phân giải chất hữu cơ (đặc biệt trong điều kiện yếm khí) sẽ sinh ra nhiều axit hữu cơ làm đất bị hoá chua. Bởi vậy đất quanh năm ngập nước, đất lầy thụt và phần lớn đất than bùn đều bị chua. Ðặc biệt nếu tàn tích sinh vật chứa nhiều lưu huỳnh (S) như xác các cây sú, vẹt đước khi bị phân huỷ trong điều kiện yếm khí, trải qua một quá trình biến đổi phức tạp sẽ sinh ra H2S.
Khi có điều kiện oxy hoá thì H2S chuyển thành H2SO4 làm đất rất chua:
2H2S + O2 2S + 2H2O
2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4 + 251 kCal
Các loại thực bì khác nhau cũng có ảnh hưởng khác nhau đến tính chua của đất (chủ yếu nhờ quá trình tích luỹ sinh học các kim loại kiềm và kiềm thổ).
Trong thành phần tro của cây lá kim chứa ít chất kiềm nên đất phát triển dưới rừng cây lá kim thường chua hơn đất hình thành dưới rừng cây lá rộng. Trong đất rừng rậm nếu có nhiều nấm hoạt động sẽ tạo thành nhiều axit fulvic làm cho đất chua thêm.
c. Bản chất của đất:
- Đất được hình thành từ đá mẹ nghèo các cation kiềm và kiềm thổ.
- Trên chân đất có kết cấu xấu, CEC thấp, nguy cơ rửa trôi, xói mòn cao dẫn đến quá trình chua hóa diễn ra mạnh hơn chân đất có kết cấu tốt, CEC cao.
d. Ảnh hưởng của con người tới quá trình hoá chua của đất
Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, thực vật đã hút một lượng lớn các chất kiềm trong đất như Na+, K+, Ca2+, Mg2+ v.v. để hình thành cơ thể. Ðối với thực vật tự nhiên thì lượng các chất kiềm này sẽ được trả lại cho đất trong các dạng xác thực vật. Nhưng với đất canh tác thì một lượng lớn các chất kiềm bị lấy đi không hoàn lại cho đất dưới dạng các sản phẩm nông nghiệp. Ðây là một nguyên nhân làm giảm các chất kiềm trong đất canh tác và làm đất dần bị hoá chua.
Theo Vũ Cao Thái, với giống lúa IR62, năng suất 9,8 tấn thóc/ha và 8,3 tấn rơm rạ đất đã bị lấy đi 265 kg K2O, 58 kg MgO và 71kg CaO/ha. Theo số liệu của Xmirnôp và Muravin (1989) để hình thành nên 1 tấn hạt cây ngô đã lấy đi từ đất 30-35 kg N, 8-12kg P2O5 và 25-35 kg K2O.
Do thành phần hoá học, một số phân bón khi bón vào đất sẽ dần dần làm cho đất hoá chua. Khi bón những loại phân như (NH4)2SO4, NH4Cl, KCl vào đất các cation NH4+
, K+ sẽ được keo đất và cây trồng hấp thụ để lại gốc SO42-
và Cl-. Các gốc axit này sẽ tạo HCl và H2SO4 làm cho đất bị chua. Những phân có thể làm đất bị hoá chua bằng cơ chế này được gọi chung là các phân chua sinh lý. Một số loại phân như supe lân trong thành phần thường chứa một lượng nhất định axit dư nên khi bón nhiều vào đất cũng có thể làm cho đất chua thêm. Tuy vậy nguyên nhân từ phân bón chưa đáng lo ngại lắm vì trong thực tế lượng phân hoá học mà ta bón vào đất chưa nhiều.
Ðối với những vùng đất có thành phần cơ giới nhẹ thì vấn đề tưới nước dư thừa cũng là một trong những nguyên nhân làm đất bị rửa trôi các kim loại kiềm và kiềm thổ và dần dần hoá chua.
Tóm lại có rất nhiều nguyên nhân làm cho trong đất bị hoá chua. Ðiều cần quan tâm là diện tích đất chua ở nước ta rất lớn, đó là các loại đất đỏ vàng vùng đồi núi, một phần đất phù sa hệ thống sông Hồng, phù sa sông Mã, sông Chu, sông Lam, sông Cửu Long và phù sa sông khác; các vùng đất bạc màu ở Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Bắc Cạn, Thái Nguyên, Tây Ninh; các vùng đất phèn ở Hải Phòng, Thái Bình, Ðồng Tháp...; các vùng đất trũng Nam Định, Hà Nam và các nơi khác.
5.3.2.2. Ảnh hưởng của quá trình chua hóa:
Đất chua làm ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của cây và vi sinh vật đất:
Nói chung, nhiều cây sống được trong một phạm vi pH khá rộng, nhưng phần lớn các loại cây và vi sinh vật đất đều ưa pH đất trong phạm vi trung tính.
Ví dụ cây lúa có thể sống ở đất có pH từ 4 - 9, sống bình thường ở pH từ 5 - 8 nhưng tốt nhất là từ 6,2 - 7,3.
Nhiều loài vi sinh vật thích nghi nhất ở môi trường trung tính, đặc biệt là những loài có ích như vi khuẩn cố định đạm, vi khuẩn phân giải lân, các loại tảo lam thích nghi ở pH 6 - 8; trong khi đó các loài có hại như nấm bệnh, xạ khuẩn lại ưa thích môi trường chua.
Do đó, khi đất bị chua hóa sẽ ảnh hưởng mạnh mẽ đến sinh trưởng, phát triển của cây trồng cũng như khả năng hoạt động của những loài VSV có ích, bên cạnh đó lại thúc đẩy sự phát sinh, phát triển của những loài VSV có hại.
Tăng cường tính di động của Al3+, Fe3+ và Mn2+ trong đất:
Al3+ ,Fe3+ và Mn2+ là hai ion gây độc cho cây và vi sinh vật đất (Nhiều tài liệu cho biết: ở vùng ôn đới nếu Al3+ > 60 mg/100g đất và ở vùng nhiệt đới thì >
100mg/100g đất thì cây chết), pH càng thấp thì Al3+, Fe3+ và Mn2+ di động càng nhiều. Ví dụ: pH=6,8 thì hàm lượng Al3+ là 2 ppm và Mn2+ là 2 ppm, nhưng pH=4 thì hàm lượng Al3+ là 23 ppm và Mn2+ là 27 ppm (Longnecker và Merkle- 1952).
Tăng cường khả năng cố định lân
Bảng 5.3. Số lượng ion photphat (%) trong nước ở các giá trị pH khác nhau.
pH Ion photphat
5 6 7 8 9 10
H2PO4-
(dihydrophotphat) 98.09 83.68 33.90 4.88 0.51 0.05 HPO42-
(hydrophotphat) 1.91 16.32 66.10 95.12 99.45 99.59 PO43-
(photphat) 0 0 0 0 0.04 0.36
Đất thiếu vi lượng:
Hầu hết các nguyên tố vi lượng hòa tan tốt trong môi trường chua, tuy nhiên nếu cây trồng không sử dụng hết lượng dinh dưỡng dễ tiêu này thì khi rửa trôi xảy ra đất thiếu vi lượng.
Trong các nguyên tố vi lượng thì chỉ có nguyên tố Mo hòa tan tốt hơn trong môi trường kiềm, trong điều kiện đất chua thì MoO42-
bị kết tủa.
Ảnh hưởng tới sự ngưng tụ của keo đất:
Đất chua thì keo đất ngưng tụ nhanh, nhưng không bền, dễ bị phân tán làm cho kết cấu đất xấu đi.
Làm giảm CEC và V%
5.3.2.3. Khảo sát thực trạng:
Phần lớn đất đai ở nước ta, kể cả vùng đồi núi cũng như đồng bằng đều chua, pH thường dao động trong khoảng 3,5-5,0 và thường gặp nhất là 4-4,5 và có tỷ lệ nghịch với hàm lượng nhôm di động. Sau 3-4 năm canh tác cây trồng cạn ngắn ngày, pH giảm trung bình 0,5. Đất chua có pH < 5 ở tầng b chiếm 23 triệu ha hay 70% tổng diện tích toàn quốc. Trong đất hiện đang sản xuất nông nghiệp đất chua chiếm 6 triệu ha hay 84% tổng diện tích đất nông nghiệp.
Đất chua hình thành ở vùng có lượng mưa hằng năm >1000mm (toàn bộ lãnh thổ nước ta trừ vùng bán khô hạn Phan Rang) ở trên mọi loại đá mẹ. Tỷ lệ đât chua so với tổng diện tích đất các vùng kinh tế sinh thái được thể hiện như sau:
- Vùng núi và trung du Bắc bộ: 84%
- Duyên hải Trung bộ: 78%
- Tây Nguyên: 100%
- Đông Nam bộ: 88%