- Cấu trúc đất, độ bền của đoàn lạp
2. Sự thay đổi một số tính chất trong đất 1 Thay đổi điện thế oxy hóa khử:Eh
2.1 Thay đổi điện thế oxy hóa khử:Eh
Cùng với tiến trình khử hàm lượng chất oxy hóa giảm và hàm lượng chất khử gia tăng. Điện thế oxy hóa khử Eh giảm nhanh ở giai đoạn 2-4 tuần sau khi ngập nước. Eh giản từ +600 mV ở thời điểm bắt đầu ngập đến 100mV ở 4 tuần sau khi ngập. Trình tự các chất bị khử và điện thế Eh diễn ra theo thứ tự sau:
Phản ứng Eh, mV 1/2 O2 + 2e- +2H+ = H2O +600….+400 NO3- +2e- +2H+ = NO2- +H2O +500…..+200 MnO2 + 2e- + 4H+ = Mn2+ +2H2O +400…..+200 Fe3+ + 2e- + 4H+ = Fe2+ + 2H2O +300…..+100 SO42- +6e- +9H+ =HS- + 4 H2O +100…..-150 2H+ + 2e- =H2 -150…..-220 (CH2O)n = n/2 CO2 +n/2 CH4 -150…...-220 Nếu trong đất có hàm lượng chất oxy hóa như NO3- , Fe3+, Mn3+ cao thì sẽ làm chậm tiến trình khử SO42-. Do sự phân bố không đồng đều của vi sinh vật và các chất trong đất nên tình trạng khử có thể xảy ra không đồng đều. Do đó các chất khác nhau có thể bị khử đồng thời ở các thời điểm lân cận trong đất.
EH chỉ tình trạng oxy hóa hay của đất. Cây trồng cạn sẽ không phát triển bình thường trong điều kiện khử kéo dài. Cây lúa có thể phát triển bình thường trong điều kiện ngập nước vì có một hệ thống vận chuyển oxy từu than lá đến rễ. Tuy
nhiên trong điều kiện khử mạnh Eh thấp khử như Mn2+, Fe2+, H2S, CH4 có thể tích lũy cao đến mức gây độc cho sự phát triển của lúa.
2.1 Thay đổi pH
Theo thời gian cùng với quá trình khử tăng dần trên đất chua và giảm dần trên đất kiềm đến khi đạt tri số pH gần trung tính.
Ở đát chua pH tăng khi ngập nước là do quá trình khử sử dụng H+ để nhận O2-. pH giảm trên đất kiềm là do CO2 sản sinh trong quá trình hô hấp của vi sinh vật. CO2 hòa tan vào nước là giảm pH:
CO2 + H2O <= => HCO3- + H+
pH trên đất kiềm ngập nước giảm càng mạnh khi hàm lượng chất hữu cơ càng cao. Trên đất chua tác dụng làm giảm pH của CO2 không quan trọng so với tiến trình khử do đó kết quả là pH tăng trong thời gian ngập nước.
2.1.1 Thay đổi độ dẫn điện
EC trên đất bị ngập có khuynh hướng gia tăng so với trước khi ngập. Nguyên nhân là do trong thời gian ngập có sự gia tăng nồng độ các chất khử như Fe2+, Mn2+ và tích lũy các ion như NH+, HCO3- , RCOO-. Tren đất kiềm sự hòa tan caconate và acid hữu cơ trong thời gian ngập cũng làm gia tăng EC. Nếu ngập thời gian dài thì EC sẽ giãm sau khi đạt đén đỉnh cao là do sự kết tủa Fe2+ thành Fe(OH)2 và Mn2+
thành Mn(OH)2.
3.Thay đỗi thành phần hóa học
phân hủy chất hữu cơ: rong đất ngập nước xảy ra chậm hơn nhiều so với phân
hủy trong điều kiện háo khí vì hoạt động của nhóm vi khuẩn yếm khí cấn ít năng lượng hơn so với vi khuẩn háo khí. Quá trình phân hủy chất hữ cơ tronh điều kiện yếm khí cho ra CO2 , CH4 và các acid hữu cơ.
3.1.Tích tụ CO2: sau khi ngập hàm lượng CO2 tăng dần đến khi đạt được đỉnh cao sau đó giảm dần đến giá trị không đổi. Trên đất có hàm lượng chất hữu cơ cao nhưng hàm lượng Fe và Mn thấp thì sự gia tăng nồng độ CO2 thấp hơn so với đất có cùng hàm lượng chất hữu cơ nhưng hàm lượng Fe và Mn cao.
3.2Tích lũy NH4+: ở đất ngập nước thì sự khoáng hóa đạm bị dừng lại ở giai đoạn hình
thành NH4+ do không có O2.
3.3Mất đạm ở dạng hơi: tren đất lúa ngập nước sự gia tăng quá trinh khử làm cho
đạm nitrat bị mất đi do bị khử thành dạng khí NO, N2O và N2. Sự luân phiên giữa ngập nước và khô càng làm cho đạm dễ bị mất đi do luân phiên giữa quá trình nitrat hóa và khử nitrat.
3.4Sự khử sắt: quá trình ngập nước sẽ làm gia tăng hàm lượng Fe2+ do sự khử sắt III của hydroxit Fe, oxit Fe. Sauk khi ngập Fe2+ tăng dần đến đỉnh cao sau đó giảm do do bị kết tủa thành Fe(OH)2. Trên đất kiềm quá trình ngập nước làm gia tăng hàm lượng Fe2+ hữu dụng cho cây trồng. Tuy nhiên trên đất phèn hàm lượng Fe2+
cao do bị ngập có thể gây độc cho cây trồng. Hàm lượng Fe2+ gây độc cho cây biến động ở một khoảng rộng tùy thuộc vào tình trạng dinh dưỡng và tuổi của cây. Cây trồng có thể ngộ độc sắt ở nồng độ 100-1000ppm.Tuy nhiên than rễ lúa với hệ
thống vận chuyển O2 đến rễ và khuếch tán ra ngoài có thể làm cho Fe2+ kết tủa trong dung dịch nên cũng làm một cơ chế giải thích sự ít ngộ độc Fe ở cây lúa trong điều kiện đồng ruộng ngoại trừ trường hợp đất chua.
3.5 Sự khử Mn: giống như Fe trong đất ngập nước hàm lượng Mn2+tăng dần đât đến đỉnh cao và sau đó giảm dần do sự kết tủa thành Mn(OH)2.Tuy Mn tăng cao đến đỉnh cao và sau đó giảm dần do sự kết tủa thành Mn(OH)2.Tuy Mn tăng cao nhưng sự ngộ độc it được tìm thấy trên đất lúa do nhiều nguyên nhân: rể có năng lực hấp thu chọn lọc Mn cao và lúa có khả năng chống chịu hàm lượng Mn cao; hàm lượng Fe2+ cao trong đất làm giảm sự hấp thu Mn.
3.6 Khử SO42-: khử sunfat xảy ra trên đất có quá trình khử mạnh . Khử sunfat xảy ra nhanh hơn trên đất trung tính đến kiềm so với đất aid vì Fe và Mn thường thấp ra nhanh hơn trên đất trung tính đến kiềm so với đất aid vì Fe và Mn thường thấp trên các loại đất này. Đất có hàm lượng chất hữu cơ cao hoặc bón chất hữu cơ tươi vào đất sẽ xúc tiến quá trình khử nitrat đưa đến tích lũy H2S cao làm ngăn cản quá trình hô hấp của rễ do đó ảnh hưởng đến quá trình hấp thu chất dinh dưỡng. Trên đất có hàm lượng nitrat,Fe cao sẽ làm chậm quá trình khử nitrat.
3.7Phóng thích lân: lân trong điều kiện ngập nước được phóng thích có thể được
giải thích như sau:
- do khử phosphate sắt III
- phóng thích lân bị hấp phụ qua cơ chế trao đổi ion - phóng thích lân khi oxit Fe bị khử
- lân được phóng thích tự do Al di động giảm khi pH tăng - các hợp chất lân hữu cơ bị hòa tan khi pH tăng
i. Giảm hàm lượng kẽm hòa tan : sự thiếu kẽm khá ở vùng trồng lúa. Trên đất kiềm quá trính ngập nước liên tục sẽ đưa đến hiện tượng thiếu kẽm. Độ hữu dụng của kẽm giảm dần khi pH đất gia tăng là do sự hình thành các hợp chất kẽm khó hòa tan như ZnS2, ZnSiO3.Zn(PO4)2.Trên dất acid nồng độ Zn hòa tan giảm dần khi pH tăng do sự kết tủa thành Zn(OH)2.
II.ĐẤT PHÈN