PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.2. Phương pháp nghiên cứu
3.2.2. Phân tích một số ch tiêu nông hóa đất
3.2.2.1. Xác định pHH2O, pHKCl và pHNaF của đất
- pH = -lg aH+, là đại lượng biểu thị hoạt độ H+ trong môi trường đất. Ðó là chỉ tiêu đơn giản đầu tiên về độ chua thường được xác định nhất, nó có ý nghĩa rất lớn trong việc đánh giá tính chất đất.
- Có 3 loại pH thường được xác định:
+ pHH2O (pH nước) là pH được đo khi tác động đất với nước.
+ pH muối trung tính là pH được đo khi tác động đất với muối trung tính như dung dịch KCl 1M, dung dịch KCl2 0,01 M, thường sử dụng nhất là dung dịch KCl 1M gọi tắt là pHKCl.
+ pHNaF là pH được đo khi tác động đất với dung dịch NaF 1M là một loại muối thủy phân có môi trường kiềm.
- Phép đo thông dụng và tiêu chuẩn hiện nay là phép đo điện thế bằng pH kế điện cực thủy tinh.
Xác định pHH2O và pHKCl
- Cân 20g đất mịn khô không khí cho vào bình có dung tich 100ml miệng rộng.
- Thêm 50ml dung dịch KCl 1M (hay nước cất).
- Loắc xoáy bằng tay cho phân tán đất và tiếp tục lắc trên máy 30 phút. Để yên khoảng 2 giờ trở lên (không được quá 3 giờ).
- Loắc xoáy lại 2 - 3 lần bằng tay cho phân tán huyền phù.
- Sau đó đo ngay bằng pH kế. Vị trí bầu điện cực ở vị trí trung tâm và trung điểm độ sâu của dung dịch trong huyền phù.
- Ðọc số đo sau khi kim chỉ ổn định 30 giây.
Xác định pHNaF
- Cân một khối lượng đất mịn khô. Tương ứng với 1g đất khô tuyệt đối cho vào bình.
- Thêm 50ml dung dịch NaF 1M, bấm đồng hồ. Khuấy 1 phút bằng đũa thủy tinh.
- Cho điện cực vào dung dịch đất.
- Ðọc độ pH tại thời điểm sau khi cho NaF 1M 2 phút.
- Ðọc pH một lần nữa sau 60 phút.
3.2.2.2. Xác định độ ẩm và tính hệ số khô kiệt của đất
Các kết quả phân tích được tính trên cơ sở đất khô tuyệt đối (sau khi sấy). Vì vậy cần xác định độ ẩm của mẫu đất, từ đó xác định hệ số khô kiệt để tính kết quả phân tích.
Nguyên tắc của phương pháp là sấy khô mẫu ở 100 - 105OC cho đến khi khối lượng không thay đổi, trên cơ sở đó tính khối lượng nước bay hơi và từ đó suy ra hệ số khô kiệt của mẫu.
Xác định độ ẩm A( :
- Cân chính xác đúng 5g đất, cho vào hộp lồng Petri.
- Sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 100 - 105oC trong khoảng 4 giờ.
- Lấy ra, cân khối lượng lần thứ nhất.
- Tiếp tục sấy ở 100 - 105oC thêm khoảng 2 giờ. Lấy ra và cân khối lượng lần thứ hai. Tiếp tục làm như vậy cho đến khi thấy khối lượng lần cân sau không thay đổi hoặc thay đổi không quá 0,0010g so với lần trước.
- Tính phần trăm độ ẩm theo công thức:
P1 – P2
A(%) = x 100 P2 – P3
Trong đó: + P1: Khối hộp có đất trước sấy (g) + P2: Khối lượng hộp có đất sau sấy (g) + P3: Khối lượng hộp không có đất (g) Tính hệ số khô kiệt (K :
Lưu ý: Trường hợp khối lượng cân lần sau lớn hơn lần trước là do mẫu bị oxide hóa, cần chấm dứt sấy khi có hiện tượng đó.
3.2.2.3. Xác định N tổng số theo phương pháp Kjendahl
Nguyên lý là máy vô cơ hóa mẫu sẽ chuyển toàn bộ N có trong hợp chất hữu cơ thành muối ammon bằng cách công phá với H2SO4 đậm đặc (với K2SO4 tăng nhiệt độ sôi và CuSO4 và Se xúc tác). Chuyển mẫu sang hệ thống chưng cất đạm, NH3 được sản sinh ra khi cho muối ammon tác dụng với NaOH. Thu NH3 bằng dung dịch acid boric và chuẩn độ borate ammon bằng dung dịch acid mạnh (ví dụ như H2SO4 chuẩn hay HCl chuẩn).
cid boric là một acid rất yếu, dung dịch 0,65M có pH = 4,7. Khi trung hòa hết 20% H+ ở nấc điện ly thứ nhất thì đã tăng lên pH = 8,6 (25ml dung dịch có thể tương đương 48mg N). Khi chuẩn độ bằng một acid mạnh, loãng, tại điểm đổi màu pH = 4,5 cho phép kết thúc định phân.
Hỗn hợp chỉ thị màu methyl đỏ (khoảng đổi màu pH = 4,4 - 6,2 chuyển từ đỏ sang vàng) và với bromocresol xanh (khoảng đổi màu pH = 3,8 - 5,4 chuyển từ vàng sang xanh dương) là để mở rộng khoảng đổi màu và phối màu để nhận biết sự đổi màu r rệt hơn.
Vô cơ hóa mẫu (Công phá mẫu bằng máy tự động:
- Cân 0,5 - 1g đất (hoặc mẫu vật rắn khác) cho vào bình công phá thể tích 50 - 100ml.
100 + A K =
100
- Thêm 1g chất xúc tác (K2SO4:CuSO4:Se theo tỉ lệ 100:10:1) và 5 - 10 ml H2SO4 đậm đặc.
- Đưa bình vào máy nung đặt trong tủ Hotte, tiến hành vô cơ hóa mẫu trong 1 giờ ở 420oC.
- Để nguội và bay hết hơi acid. Lấy bình ra, đưa vào máy chưng cất và chuẩn đạm tự động.
- Chuẩn bị tương tự với mẫu trắng.
Chƣng cất đạm và định lƣợng N tổng số bằng máy tự động:
- Chuẩn bị: nạp đủ lượng dung dịch NaOH 10M, dung dịch acid boric 2% và chất chỉ thị màu, dung dịch H2SO4 chuẩn.
- Máy sẽ tự động nạp các hóa chất theo đúng trình tự và tính toán lượng đạm tổng số, hiển thị kết quả trên màn hình.
Công thức tính N tổng số (trên 1g mẫu khô :
Với a: Thể tích dung dịch acid tiêu chuẩn tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu (ml).
b: Thể tích dung dịch acid tiêu chuẩn tiêu tốn khi chuẩn độ mẫu trắng (ml).
V: Thể tích toàn bộ dung dịch đã vô cơ hóa (ml).
v: Thể tích dung dịch trích chuẩn độ (ml).
N: Nồng độ đương lượng dung dịch chuẩn acid.
m: Khối lượng mẫu phân tích (g).
K: Hệ số khô kiệt.
(a-b) . N . 14 . V . 100 . K N% =
1000 . v . m
3.2.2.4. Xác định P dễ tiêu theo phương pháp Oniani
Hòa tan các dạng hợp chất chứa P trong đất bằng dung dịch H2SO4 0,1N với tỉ lệ đất: dung môi bằng 1: 25, lắc trong 3 phút. Hàm lượng P trong dung dịch được xác định bằng phương pháp trắc quan với màu xanh molybden.
Phương pháp này phù hợp với các loại đất chua không carbonate và thành phần lân khoáng chủ yếu là nhôm, sắt phosphate.
Chuẩn bị mẫu:
- Cân 0,4g đất cho vào ống 25 ml, thêm 10 ml H2SO4 0,1N, lắc 3 phút. Lọc, thu lấy dịch.
- Chuẩn bị tương tự với mẫu trắng.
Xây dựng đường chuẩn:
Sử dụng 7 bình định mức 25 ml. Lần lượt cho vào các bình định mức số ml dung dịch tiêu chuẩn 50mmp P theo thứ tự ở bảng sau và thêm dung dịch H2SO4 0,1N vào cho đến vạch (25ml).
STT 0 1 2 3 4 5 6
Số ml P tiêu chuẩn 0 0,5 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0
Số mg P/ 25ml 0 0,025 0,050 0,100 0,150 0,200 0,250
Nồng độ P (ppm) 0 1 2 4 6 8 10
Hình 3.2. Phổ màu xanh molybdate của đường chuẩn lân (từ 0 đến 10 ppm PO43-)
(Nguồn: http://www.iorodeo.com)
Tạo màu và so màu
- Lấy 2,5 ml các dung dịch tiêu chuẩn, các mẫu và mẫu trắng đã qua chuẩn bị cho vào bình định mức. (Xem lưu ý)
- Cho thêm 7,5 ml dung dịch H2SO4 0,1N và nước cất đến khoảng 15 - 20ml.
- Thêm từ burette 4ml hỗn hợp tạo màu (dung dịch B).
- Thêm nước cất cho đến vạch định mức. Lắc trộn đều. Để ổn định 10 - 20 phút.
- Đo màu trên quang phổ kế tại bước sóng 880 nm.
Tính kết quả:
- Lập đồ thị tương quan số đo trên máy với nồng độ P (ppm) trong các dung dịch tiêu chuẩn.
- Dựa vào đồ thị tiêu chuẩn và số đo trên máy của dung dịch mẫu suy ra nồng độ P hoặc P2O5 (ppm) trong dung dịch mẫu.
- Căn cứ tỉ lệ (đất : dung dịch = 1: 25), suy ra ppm P trong đất:
ppm P (đất) = ppm P (dung dịch đất) . 25 . K K: Hệ số khô kiệt
ppm P2O5 = ppm P . 2,31
- Từ ppm có thể tính nồng độ mg/100g đất bằng cách nhân với 10-1.
Lưu ý: Cách lấy dung dịch mẫu thay đổi theo hàm lượng P dễ tiêu trong đất:
+ P dễ tiêu < 20ppm, lấy 10ml dung dịch mẫu.
+ P dễ tiêu từ 20 - 35ppm, lấy 5ml dung dịch mẫu và thêm 5ml dung dịch H2SO4 0,1N.
+ P dễ tiêu từ 35 - 80ppm, lấy 2,5ml dung dịch mẫu và thêm 7,5ml dung dịch H2SO4 0,1N.
+ P dễ tiêu từ >80ppm, cần pha loãng dung dịch mẫu 2 - 3 lần bằng dung dịch H2SO4 0,1N; rồi lấy 2,5ml dung dịch mẫu và thêm 7,5ml dung dịch H2SO4 0,1N.
3.2.2.5. Xác định K trao đổi bằng quang kế ngọn lửa Kali trong đất chia làm 4 dạng:
- Kali hữu hiệu trực tiếp (immediately avaiable) là K+ hòa tan và trao đổi.
- Kali hữu hiệu chậm hay bán hữu hiệu (morderately available) có thể xem như loại đã được cố định, không thể trao ngay do K+ chui sâu vào và bị giữ chặt trong các cấu trúc của khoáng hoặc phức hệ hữu cơ - khoáng nhưng có thể điều động dần cho cây trồng.
- Phần chủ yếu của kali trong đất nằm sát ngoài lưới tinh thể silic (lattic-bound), là nguồn dự trữ kali lâu dài. Dạng này phải trải qua quá trình tác động vô cùng lâu dài của nước, khí hậu và môi trường đất mới có thể cung cấp kali hữu hiệu cho đất.
- Kali trong lưới tinh thể silic là dạng kali xem như không có khả năng điều động, có tỉ lệ thay đổi do quá trình phong hóa và rửa trôi.
Kali tổng số là tổng của 4 dạng trên.
Xác định K trao đổi trong đất bằng ammonium acetate 1M (tỉ lệ chiết rút là 1: 10).
Chuẩn bị mẫu:
- Cân 1g đất trong ống ly tâm 50ml, thêm 10ml ammonium acetate 1M (pH = 7), lắc trong 1 giờ, ly tâm và lọc trích dung dịch vào bình chứa 25ml.
- Chuẩn bị tương tự với mẫu trắng.
Lập dãy tiêu chuẩn:
Lập dãy tiêu chuẩn bằng dung dịch ammonium acetate 1M có nồng độ 0 - 60ppm K.
Tạo màu và so màu:
- Hút 2ml dung dịch tiêu chuẩn hoặc dịch trích mẫu (hoặc mẫu trắng) cho vào ống nghiệm. Thêm vào 2ml dung dịch chứa CsCl (0,2% Cs) và l(NO3)3 (0,36% Al).
- Đo K trao đổi bằng quang kế phát xạ ngọn lửa tại bước sóng 768nm.
Tính kết quả:
- Dựa vào đồ thị tiêu chuẩn và số đo trên máy của dung dịch mẫu suy ra nồng độ K trao đổi theo ppm.
- Căn cứ tỉ lệ (đất : dung dịch = 1: 10), suy ra ppm K trao đổi trong đất:
ppm K+ (đất) = ppm K+ (dung dịch đất) . 10 . K K: Hệ số khô kiệt.
- Từ ppm có thể tính nồng độ mg/100g đất bằng cách nhân với 10-1.
3.2.2.6. Xác định hàm lượng chất hữu cơ tổng theo phương pháp Walkley- Black
Thuật ngữ "Chất hữu cơ" bao gồm toàn bộ phần không phải khoáng của đất.
Đó là nguồn cung cấp nhiều chất dinh dưỡng cho cây, tăng lượng và chất của CEC, cải thiện tính chất vật lý và khả năng giữ ẩm của đất.
Nguyên lý: Oxide hóa chất hữu cơ bằng K2Cr2O7 N/3 trong H2SO4 25N tại nhiệt độ hòa tan H2SO4 đậm đặc vào dung dịch K2Cr2O7 1N. Chuẩn độ lượng dư K2Cr2O7 bằng dung dịch muối Fe II.
Cách tiến hành:
- Cân 0,5g đất đã qua rây 0,2mm (lượng chứa không quá 25mg carbon) cho vào bình tam giác 250 - 300ml.
- Thêm chính xác 10ml K2Cr2O7 1N, lắc trộn đều.
- Rót nhanh 20ml H2SO4 đậm đặc (thực hiện trong tủ Hotte), lắc đều rồi để yên 30 phút.
- Thêm 100ml nước và 10ml H3PO4, để thật nguội.
- Thêm 0,5ml chất chỉ thị màu (ferroin) và chuẩn độ dicromate dư bằng muối Fe II ammonium sulfate (muối mhor).
- Tới gần điểm kết thúc, màu trở nên tím đậm. Cần thiết nhỏ từ từ từng giọt muối mhor và cẩn thận lắc đều cho đến khi màu đột ngột chuyển sang xanh lá cây là kết
thúc.
Lưu ý: Nếu chuẩn quá dư Fe II, cho thêm 0,5ml K2Cr2O7 1N và tiếp tục nhỏ cẩn thận muối mhor, tính thêm K2Cr2O7 1N vào số đã dùng (10ml).
Tính kết quả:
Vì phương pháp này chỉ oxide hóa 75% chất hữu cơ và mili đương lượng carbon bằng 12/4 = 3 mg carbon., lượng K2Cr2O7 1N dùng là 10 ml (nếu dùng hơn thì cộng thêm vào số 10) nên công thức tính như sau:
m: Khối lượng mẫu phân tích (g).
K: Hệ số khô kiệt.
Hệ số chuyển đổi từ carbon hữu cơ sang chất hữu cơ là 1,724.