Xem toàn bộ tài liệu Lớp 10: tại đâySách giải bài tập công nghệ 10 – Bài 7: Một số tính chất của đất trồng giúp HS giải bài tập, lĩnh hội các kiến thức, kĩ năng kĩ thuật và vận dụng được vào thực tế cần khơi dậy và phát huy triệt để tính chủ động, sáng tạo của học sinh trong học tập:
(trang 23 sgk Công nghệ 10): Em hãy nêu một số ví dụ có ý nghĩa thực tế của phản ứng dung dịch đất. Trả lời: Phản ứng dung dịch đất chỉ tính chua, kiềm, trung tính của đất. Dựa vào tính chất này ta có những biện pháp cải tạo đất, chọn cây trồng cho phù hợp nhất với đất như bón vôi, phân hữu cơ, phân hoá học hợp lý làm giảm độ chua. Bón phân chua sinh lý (NH4)2SO4, K2SO4, thạch cao làm giảm kiềm (trang 24 sgk Công nghệ 10): Từ khái niệm độ phì nhiêu của đất em hãy cho biết những yếu tố nào quyết định độ phì nhiêu của đất? Muốn làm tăng độ phì nhiêu của đất phải áp dụng các biện pháp kĩ thuật nào? Trả lời: – Những yếu tố ảnh hưởng đến độ phì nhiêu của đất là: Nước. + Chất dinh dưỡng. + Không chứa những chất độc hại cho cây. – Để tăng độ phì nhiêu cho đất ta thường áp dụng những biện pháp kĩ thuật sau: + Bón phân (Phân xanh hoặc phân chuồng). + Giữ nước trong đất bằng cách trồng cây che. (trang 24 sgk Công nghệ 10): Em hãy nêu một số ví dụ về ảnh hưởng tích cực của hoạt động sản xuất đến sự hình thành độ phì nhiêu của đất. Trả lời: Ví dụ trước khi vào vụ mùa ta sẽ cày, làm đất cho đất tơi, tưới nước để đảm bảo độ ẩm, sau đó bừa lại 1 lần nữa, hoặc có thể bón lót bằng phân lân cũng làm tăng độ phì nhiêu của đất. Câu 1 trang 24 Công nghệ 10: Thế nào là keo đất? Nêu cấu tạo của keo đất.Lời giải: – Những phần tử có kích thước dưới 1 micro met, ở trạng thái lơ lửng trong nước, không hòa tan trong nước gọi là keo đất. – Cấu tạo của keo đất: + Keo đất có một nhân. + Lớp ion quyết định điện nằm ngay phía ngoài nhân. + 2 lớp ở ngoài cùng là lớp ion bất động và ion khuếch tán mang điện trái dấu với ion quyết định điện. Câu 2 trang 24 Công nghệ 10: Thế nào là khả năng hấp phụ của đất?Lời giải:
Khả năng hấp phụ của đất là khả năng giữ các chất dinh dưỡng, các hạt limon, hạt sét ít bị rửa trôi xói mòn dưới tác động của ngoại cảnh như là nước mưa, nước tưới. Câu 3 trang 24 Công nghệ 10: Thế nào là phản ứng dung dịch đất? Nêu một số ví dụ có ý nghĩa thực tế của phản ứng dung dịch đất.Lời giải: – Tính chua, tính kiềm, tính trung tính của đất (đo bằng độ pH) được gọi là phản ứng dung dịch đất. – Ví dụ về ý nghĩa có thực tế của phản ứng dung dịch đất: Dựa vào tính chất của đất ta có những biện pháp cải tạo đất, chọn cây trồng cho phù hợp nhất với đất như bón vôi, phân hữu cơ, phân hoá học hợp lý làm giảm độ chua. Bón phân chua sinh lý (NH4)2SO4, K2SO4, thạch cao làm giảm kiềm Câu 4 trang 24 Công nghệ 10: Thế nào là độ phì nhiêu của đất? Nêu một số biện pháp kĩ thuật làm tăng độ phì nhiêu của đất.Lời giải: – Khả năng cung cấp liên tục và đồng thời của nước, các chất dinh dưỡng (và không được chứa chất độc hại) cho cây trồng được gọi là độ phì nhiêu của đất. – Một số biện pháp kĩ thuật làm tăng độ phì nhiêu của đất là: + Bón phân (phân xanh cho cây họ đậu, phân chuồng,…). + Giữ nước trong đất bằng trồng cây che. + Làm đất, phơi ải đắt để giảm mầm bệnh.
Thế nào là khả năng hấp phụ của đất? Đề bài Thế nào là khả năng hấp phụ của đất? Lời giải chi tiết Khả năng giữ lại các chất dinh dưỡng, các phần tử nhỏ như hạt limon, hạt sét,... hạn chế sự rửa trôi dưới tác động của nước mưa, nước tưới gọi là khả năng hấp phụ của đất. Loigiaihay.com 3.2. KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA ĐẤT 3.2.1. Khái niệm Hấp phụ là đặc tính của đất có thể hút được các chất rắn, chất lỏng hoặc chất khí hoặc làm tăng nồng độ của các chất đó trên bề mặt của hạt keo đất. Vật chất bị tích tụ trên bề mặt của chất khác được gọi là chất bị hấp phụ. Chất rắn có khả năng tích tụ vật chất khác trên bề mặt của nó thì gọi là chất hấp phụ. Trong đất keo đất, các phần tử rắn của đất là những chất hấp phụ. Các phân tử hay ion trong dung dịch đất thường bị giữ trên bề mặt keo được gọi là chất bị hấp phụ. Căn cứ vào cơ chế giữ lại các chất trong đất có thể chia khả năng hấp phụ của đất thành 5 dạng như sau: 3.2.1.1. Hấp phụ sinh học Hấp phụ sinh học là khả năng sinh vật (thực vật và sinh vật) hút cation và anion trong đất. Những ion dễ di chuyển trong đất được rễ cây và vi sinh vật hút, tổng hợp lên cơ thể thực vật. Cây hoàn trả chất dinh dưỡng cho đất khi cây chết hoặc qua cành rơi, lá rụng, cung cấp chất hữu cơ trong đất. Chất hữu cơ này được vi sinh vật phân giải để tạo thành chất dinh dưỡng cho cây. Vi sinh vật cố định đạm cũng là hình thức hấp thụ sinh học. Ưu điểm của dạng hấp thu này là giữ lại vật chất cho đất, tránh mất mát. Trong quá trình hấp thu cây hút dinh dưỡng ở tầng sâu, hoàn trả trên tầng mặt nên tạo ra tầng đất mặt tơi xốp, giàu chất dinh dưỡng. Đặc biệt nhờ cơ chế hút dinh dưỡng có chọn lọc của cây và quá trình quang hợp nên vật chất cây trả lại đất bao giờ cũng lớn hơn lượng chất mà cây hút từ đất và phù hợp hơn với thế hệ sau.
Hấp phụ cơ học là đặc tính của đất có thể giữ lại những vật chất nhỏ trong khe hở của đất như những hạt sét, xác hữu cơ. Hấp phụ cơ học là dạng hấp phụ phổ biến trong đất. Hiện tượng này thấy rõ nhất khi mưa, nước mưa lẫn cát, sét đục nhưng chảy vào giếng thành nước trong vì khi thấm qua các tầng đất các vật chất này bị giữ lại do hấp phụ cơ học. Nguyên nhân hấp phụ cơ học bao gồm: - Kích thước khe hở nhỏ hơn kích thước vật chất. - Bờ khe hở gồ ghề làm cản trở sự di chuyển của vật chất. - Vật chất mang điện trái dấu với bờ khe hở nên bị giữ lại.
Hấp phụ lý học được biểu thị bằng sự chênh lệch nồng độ các hợp chất trên bề mặt keo đất so với môi trường xung quanh. Nguyên nhân của hiện tượng hấp phụ lý học trước tiên do các phân tử trên bề mặt hạt keo ở trong điều kiện khác với phân tử trong hạt keo do đó phát sinh năng lượng bề mặt. Năng lượng bề mặt phụ thuộc sức căng bề mặt và diện tích bề mặt. Trong đất năng lượng bề mặt phát sinh ở chỗ tiếp xúc giữa các hạt đất với dung dịch đất. Vật chất nào làm giảm sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ tập trung vào mặt hạt keo. Ví dụ: axit axetic sẽ tập trung trên bề mặt hạt đất đó là sự hấp phụ lý học (hấp phụ dương). Vật chất nào làm tăng sức căng mặt ngoài của dung dịch đất thì bị đẩy khỏi keo đất để đi vào dung dịch (đó là hấp phụ âm) Ngoài các chất tan đất còn hấp phụ các chất khí. Đất hấp phụ các chất khí rất chặt. Ví dụ đất hấp phụ NH3 sinh ra trong quá trình phân giải chất hữu cơ có chứa đạm.
Hấp phụ hoá học là sự hấp phụ đồng thời với sự tạo thành trong đất những muối không tan từ các muối dễ tan. Bản chất của hấp phụ hoá học là các quá trình hoá học xảy ra trong đất.  Fe3+ + PO43- FePO4 Hấp phụ hoá học có tác dụng giữ lại vật chất cho đất nhưng đây cũng là nguyên nhân gây tích luỹ một số nguyên tố trong đất như lân, sắt và lưu huỳnh. Đây là một nguyên nhân làm cho các nguyên tố này bị giữ chặt trong đất, cây ít có khả năng sử dụng, làm giảm hiệu lực của phân bón. Đây là nguyên nhân mà ở những vùng đất chua cây thường bị thiếu lân mặc dù hàm lượng lân tổng số trong đất rất cao và khi bón hiệu quả bón lân thấp.
Hấp phụ lý hoá học được thực hiện bởi keo đất khi trao đổi ion trong phức hệ hấp phụ với ion trong dung dịch đất tiếp xúc với nó. Thực chất của hấp phụ lý hoá học là sự trao đổi ion trên bề mặt keo đất với ion trong dung dịch đất. Trong đất có keo âm và keo dương nên đất có khả năng hấp phụ cả cation và anion. Keo đất đóng vai trò quyết định đối với sự hấp phụ nói chung và hấp phụ trao đổi nói riêng của đất. Số lượng và chủng loại keo đất quyết định khả năng hấp phụ của đất và có ảnh hưởng rất lớn đến độ phì nhiêu đất.
Hấp thụ cation xảy ra ở keo âm. Do keo âm chiếm đa số trong đất nên hấp phụ cation là chủ yếu. Ví dụ: Khi bón phân sunfat amôn, quá trình hấp phụ xảy ra:
KĐ + NH4SO4 KĐ + H2SO4 H+ H+ Hấp thụ cation tuân theo các quy luật sau: - Trao đổi cation tiến hành theo chiều thuận nghịch. Tính chất này phụ thuộc vào nồng độ và đặc tính cation trong dung dịch đất. - Trao đổi xảy ra nhanh, có thể hoàn thành chỉ sau 5 phút nếu điều kiện tiếp xúc giữa keo đất và cation tốt. - Trao đổi cation phụ thuộc vào hoá trị, độ lớn và mức độ thuỷ hoá của cation: + Hoá trị của cation càng cao khả năng trao đổi càng mạnh. Nghĩa là khả năng trao đổi của cation hoá trị 3 lớn hơn hoá trị 2, hoá trị 2 lớn hơn hoá trị 1. + Nếu cùng hoá trị thì ion nào có bán kính lớn hoặc bán kính thuỷ hoá nhỏ thì trao đổi mạnh hơn. H+ là cation đặc biệt do có màng thuỷ hoá rất nhỏ (rất ít bị hydrat hoá) nên khả năng trao đổi của H+ không chỉ vượt các cation hoá trị 1 mà còn vượt cả cation hoá trị 2. - Khả năng trao đổi phụ thuộc nồng độ ion trong dung dịch, hay nói chính xác hơn là sự thay đổi về nồng độ ion trong dung dịch đất. Khi có sự thay đổi nồng độ ion trong dung tịch đất thì quá trình trao đổi giữa keo đất và dung dịch đất diễn ra. Nếu nồng độ ion trong dung dịch đất tăng lên, keo đất sẽ hấp thu ion từ dung dịch đất và nếu nồng độ ion trong dung dịch đất giảm đi thì ion sẽ đi từ keo đất ra dung dịch đất. Bảng 3.2: Quan hệ giữa đặc điểm cation và khả năng trao đổi cation
(Nguyễn Thế Đặng và Nguyễn Thế Hùng, 1999) Để đánh giá khả năng hấp phụ cation của đất cũng như chất lượng (thành phần cation) của sự hấp phụ đó người ta thường dùng các chỉ số như dung tích hấp thu và độ no kiềm của đất sau đây: Dung tích hấp thu của đất, CEC (Cation Exchange Capacity): Dung tích hấp thu là tổng số cation hấp phụ (kể cả cation kiềm và không kiềm) trong 100g đất, tính bằng li đương lượng, ký hiệu bằng chữ T. Dung tích hấp phụ được xác định bằng cách phân tích trực tiếp và được tính theo công thức: T = S + H S - tổng số cation kiềm hấp phụ H- tổng số ion H+ hấp phụ (độ chua thuỷ phân) Dung tích hấp phụ của đất phụ thuộc vào các yếu tố sau: + Thành phần keo. Loại keo T (ldl/100g đất) Fe (OH)3 và Al (OH)3 Rất bé Kaolinit 5 - 15 Monmorilonit 80 - 150 Ilit 30 - 40 Axit humic (mùn) 350 + Thành phần cơ giới đất càng nặng T càng lớn:
(Nguyễn Thế Đặng và CS, 2008) + Tỷ lệ SiO2/R2O3 càng lớn thì T càng lớn: Bảng 3.4: Mối quan hệ giữa tỷ lệ SiO2/R2O3 và dung tích hấp thu
(Nguyễn Thế Đặng và CS, 2008) + Độ chua của đất: pH tăng thì T tăng và pH lớn hay nhỏ phụ thuộc nhiều và loại đất phát sinh Bảng 3.5: Dung tích hấp thu của một số loại đất Việt Nam
(Nguyễn Thế Đặng và CS, 2008) Độ no kiềm của đất: Nói chung T càng lớn thì đất càng tốt và chứa nhiều keo. Song dung tích hấp thu chưa nêu được thành phần cation hấp phụ. Thực tế một số đất trũng T lớn nhưng do nhiều H+ nên đất chua. Bởi vậy người ta sử dụng chỉ tiêu "độ no kiềm" để đánh giá đất. Độ no kiềm là tỷ lệ phần trăm các cation kiềm chiếm trong tổng số cation hấp phụ T, kí hiệu bằng V, đơn vị tính là %. S S
T S + H
V càng lớn đất càng no kiềm. Có thể phân loại đất no kiềm và đói kiềm dựa vào V như sau: V < 50 % đất đói kiềm, rất cần phải bón vôi. V = 50 - 70 % đất trung bình, cần bón vôi; V > 70 % đất gần no kiềm, chưa cần bón vôi. 3.2.3. Hấp phụ trao đổi Anion Sự hấp phụ anion của đất xảy ra đối với keo mang điện dương, song tỷ lệ keo đất mang điện không nhiều nên anion ít được hấp phụ trong đất. Khả năng hấp phụ anion có thể xếp như sau: H2PO4- > HCO3- > CO32- > SO42- > Cl- > NO3- Dựa vào khả năng hấp phụ có thể chia các nhóm anion trong đất làm 3 nhóm: - Nhóm thứ nhất: Trong nhóm này có thể anion có thể bị hấp phụ mạnh bằng cách tạo thành các kết tủa khó tan với các cation trong dung dịch đất như Ca2+, F2+... Đó là kiểu hấp phụ hoá học đã nói ở phần trên. Nhóm này gồm có các anion của một số axit hữu cơ và axit photphoric như PO43-, HPO42- HPO4- - Nhóm thứ hai: Gồm có các anion hầu như không bị hấp phụ. Nhóm này có CO3- và NO2-. Các anion này không tạo thành với các anion của dung dịch đất để tạo thành những chất khó tan, cũng không bị keo đất hút vì mang điện cùng dấu với keo đất (diện tích âm). Bởi vậy Cl- dễ bị rửa trôi và không có sự tích luỹ Cl-. Không có sự tích luỹ Cl- trong đất sẽ ảnh hưởng tốt đến đất, còn NO3- rửa trôi đất sẽ mất đạm. - Nhóm thứ ba: Gồm có các anion được hấp phụ trung gian giữa hai nhóm trên, đó là SO42-, HCO3-, CO32-, SiO3-
Keo đất liên quan tới nhiều tính chất lý hoá học quan trọng của đất. Keo đất quyết định tới sự trao đổi ion trong đất vì vậy liên quan nhiều tới quá trình hấp phụ các chất dinh dưỡng, cation và các anion. Keo đất quyết định tính đệm của đất. Keo đất ảnh hưởng tới khả năng giữ nước, hình thành kết cấu của đất... Vì vậy keo đất là một trong những chỉ tiếu đánh giá đất quan trọng. Quan hệ giữa keo đất với quá trình hình thành đất: Số lượng và thành phần keo đất phụ thuộc vào quá trình hình thành đất. - Kaolinit là keo sét điển hình cho quá trình hình thành đất nhiệt đới ẩm. Còn monmorilonit là sét đặc trưng trong quá trình hình thành đất ôn đới. - Khi càng lên cao do nhiệt độ giảm, ẩm độ tăng nên keo sét giảm nhưng tỉ lệ keo hữu cơ lại tăng. - Hàm lượng Si, Fe và Al trong đất và trong keo đất cho biết mức độ phong hoá đá và khoáng vật, mức độ rửa trôi và mức độ biến đổi trong quá trình hình thành đất. Ví dụ khi tỉ lệ SiO2/Al2O3 < 2 là quá trình alit (quá trình phá hủy khoáng nguyên trong điều kiện khí hậu nóng và ẩm), còn lớn hơn 3 là quá trình sialit (quá trình phân hủy sâu sắc phần khoáng đất).
Có thể nói keo đất và thành phần cation trong phức hệ hấp phụ ảnh hưởng mạnh mẽ đến chỉ tiêu lý tính của đất như tính kết cấu đất, tính trương co, tính dẻo, từ đó ảnh hưởng lớn tới chế độ nước, không khí, nhiệt độ và dinh dưỡng của đất. Ảnh hưởng của keo đất tới hoá tính đất: Thành phần và số lượng cation hấp phụ trên bề mặt keo đất ảnh hưởng đến hoá tính đất. Cation nào chiếm ưu thế sẽ tác động đến hoá tính đất: - Nếu nhiều Ca2+, Mg2+ thì đất phản ứng trung tính và hơi kiềm và độ no bazơ cao. - Nếu tỉ lệ Mg2+ chiếm dưới 15 % của dung tích hấp phụ thì không có hại gì đến tính chất đất, nếu quá tỉ lệ này thì đất sẽ bị mặn Mg. - Những đất chứa nhiều H+ và Al3+ trong thành phần cation hấp phụ, đất sẽ có phản ứng chua, độ no bazơ thấp. ở Việt Nam đa số đất đều chua vì chứa nhiều H+ và Al3+. - Nếu nhiều Na+ sẽ làm cho đất có phản ứng kiềm. 3.3.2. Biện pháp tăng cường keo và khả năng hấp phụ trong đất Keo đất có tầm quan trọng đặc biệt tới chất lượng đất. Đặc biệt phức hệ keo đất ảnh hưởng lớn đến thành phần và nồng độ dung dịch đất, quyết định đến tính chất lý học, hoá học, chế độ nước, không khí của đất và ảnh hưởng đến sự phát triển của cây và vi sinh vật. Vì vậy muốn nâng cao, bảo vệ độ phì đất cần có biện pháp duy trì, tăng cường và thay đổi thành phần, số lượng keo đất. Đất cát chứa ít keo, khả năng hấp phụ kém, tính giữ nước, phân kém, cần tăng cường keo đất lên bằng cách bón sét, tưới nước phù sa mịn và bón phân hữu cơ, cày sâu lật sét..Trong sản xuất nông dân hay dùng bùn ao hay cày sâu dần lật sét lên kết hợp bón phân hữu cơ là biện pháp rất tích cực để cải thiện keo tăng cường độ phì nhiêu cho đất. Đối với đất có thành phần cơ giới quá nặng do thành phần keo sét quá cao, ta cải tạo bằng bón cát, phù sa hạt thô và bón nhiều phân hữu cơ. Tăng cường hàm lượng mùn cho đất là biện pháp rất quan trọng để tăng cường keo đất và khả năng hấp phụ của đất. Cùng với các biện pháp kỹ thuật tăng cường số lượng và thành phần keo đất, việc thay đổi thành phần và số lượng cation trên bề mặt keo có ý nghĩa rất quan trọng. Các biện pháp kỹ thuật bón phân và bón vôi là dần thay đổi thành phần cation trên bề mặt keo theo hướng tăng cường các cation kiềm, cation dinh dưỡng, giảm cation H+.
Theo trạng thái tồn tại, đất được chia làm 3 phần: Đó là phần rắn, lỏng và khí. Phần lỏng đó chính là dung dịch đất. Dung dịch đất là nước trong đất, hoà tan các chất vô cơ như: NH4+, NO3-, HPO42- ... những chất hữu cơ hoà tan như axit hữu cơ, rượu và các chất khí hoà tan như O2, CO2, CH4, H2S ... đây là bộ phận linh động nhất của đất. Dung dịch đất có vai trò quan trọng trong đất,có liên quan đến chiều hướng và tốc độ của các phản ứng lý, hoá, sinh trong đất, do vậy có ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ dinh dưỡng của cây. P.H. Vusotzky đã ví dung dịch đất như “máu của động vật”. Dung dịch đất có vai trò và ảnh hưởng rất lớn đến các quá trình hình thành, phát triển của đất và nhiều tính chất của đất có liên quan đến đời sống của cây trồng và vi sinh vật. Vai trò lớn nhất của dung dịch đất là hoà tan các chất khoáng, cung cấp chất dinh dưỡng cho cây. Lượng chất dinh dưỡng cây hút có liên quan chặt chẽ đến nồng độ của dung dịch đất cũng như sự luân chuyển của các chất hoà tan và cả khối dung dịch. Nhờ dung dịch đất. Nồng độ của dung dịch đất ảnh hưởng tới sức hút của cây thông qua trị số áp suất thẩm thấu của dung dịch. Khi dung dịch đất có nồng độ chất hoà tan cao (như khi ẩm độ thấp hoặc do bón phân), làm cho áp suất thẩm thấu của dung dịch đất lớn và cây không có khả năng hút nước mặc dù trong đất vẫn còn một lượng nước nhất định. Ổn định nồng độ dung dịch đất tránh sự thay đổi đột ngột về nồng độ của dung dịch đất thông qua tính đệm của dung dịch đất tránh được ảnh hưởng sấu tới sự sinh trưởng và phát triển của cây và vi sinh vật. Phản ứng của dung dịch đất có liên quan đến số lượng và chủng loại của vi sinh vật đất. Từ đó có ảnh hưởng tới các quá trình chuyển hoá các chất dinh dưỡng trong đất. Khi phản ứng của dung dịch đất là trung tính thì đất có số lượng lớn các loại vi khuẩn có ích như vi sinh vật cố định đạm sống cộng sinh và tự do, vi khuẩn chuyển hoá đạm như: Nitrosomonat và Nitrobacter. Khi đất chua thì các loại nấm, tuyến trùng hoạt động mạnh. Phản ứng của dung dịch đất còn ảnh hưởng tới quá trình hoà tan các chất như Fe, P và các chất vi lượng. Ví dụ: Khi đất quá chua hay quá kiềm, khả năng hoà tan của lân giảm do sự tạo thành photphat 3 của Fe, Al hay canxi (FePO4 , AlPO4, Ca3(PO4)2). Phản ứng dung dịch đất cũng có ảnh hưởng đến sự hình thành hay phá vỡ kết cấu đất. Sự thay thế của H+ vào vị trí của Ca2+ trong cầu nối mùn - Ca - sét hay mùn - Ca - mùn trong môi trường chua là những ví dụ điển hình. Tính đệm của dung dịch đất có tác dụng điều hoà sự thay đổi của pH môi trường và duy trì nồng độ của các chất hoà tan tránh được sự thay đổi pH hay nồng độ các chất tan trong dung dịch một cách đột ngột, ảnh hưởng xấu tới cây và vi sinh vật đất. Đặc tính oxy hoá - khử của dung dịch đất có liên quan đến dạng tồn tại của các chất cũng như sự tồn tại của quần thể vi sinh vật yếm khí và hảo khí. Do đó ảnh hưởng gián tiếp tới tốc độ khoáng hoá chất hữu cơ và chiều hướng của các phản ứng ôxy hoá - khử trong đất, từ đó quyết định đến hàm lượng các chất dinh dưỡng của đất cung cấp cho cây. Ngoài ra, dung dịch đất còn tăng cường quá trình phong hoá đá, hình thành đất. Như CO2 hoà tan trong dung dịch đất tăng cường quá trình hoà tan đá vôi: C 3.4.2. Thành phần dung dịch đất và các yếu tố ảnh hưởng Thành phần dung dịch đất bao gồm các chất hữu cơ, vô cơ, hữu cơ - vô cơ và các chất khí hoà tan trong nước. Các chất vô cơ hoà tan: có thể là các cation như: Ca2+, Mg2+, NH4+, Na+, K+, H+.... hoặc Fe3+, Al3+ trong môi trường chua và các anion như HCO3-, CO32-, NO3-, HPO42-, H2PO4-... Các chất hữu cơ hoà tan: Là sản phẩm phân giải chất hữu cơ hoặc các chất thải của sinh vật như đường, rượu, axit hữu cơ, men, mùn... Các chất hữu cơ - vô cơ như muối của các axit hữu cơ, axit mùn với cation hoá trị 1,2 như humat - Na, humat - K ... Những chất khí hoà tan như O2, CO2, NH3, N2, CH4 ... Ngoài những chất hoà tan như trên, dung dịch đất còn chứa một lượng keo đáng kể, đây là những chất không hoà tan nhưng lơ lửng trong dung dịch đất. Nồng độ dung dịch đất luôn thay đổi theo thời gian và chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố. Có 3 nguyên nhân chính ảnh hưởng trực tiếp tới nồng độ dung dịch đất, đó là: quá trình bổ xung chất hoà tan, quá trình mất chất hoà tan và quá trình thay đổi lượng nước trong đất. - Các chất hoà tan thường xuyên được bổ sung vào dung dịch đất thông qua: + Bón phân cho cây: Đây là hoạt động thường xuyên ở đất trồng trọt. Hoạt động này góp phần duy trì nồng độ các chất dinh dưỡng trong dung dịch đất ở tầng canh tác một cách có hiệu quả. Để tránh tăng nồng độ chất dinh dưỡng một cách đột ngột và nâng cao hiệu quả sử dụng phân bón, hạn chế quá trình rửa trôi dinh dưỡng thì các biện pháp kỹ thuật bón phân như bón rải làm nhiều lần, bón phân kết hợp với sục bùn để thúc đẩy quá trình trao đổi ion giữa keo đất và dung dịch đất, số lượng phân bón được tính toán dựa vào khả năng hấp thu của đất và như cầu dinh dưỡng của cây cần được chú trọng. + Bổ sung chất tan qua nước mưa nước tưới: Đó là nguồn bổ sung các chất hoà tan trong nước mưa, nước tưới như HCO3- , NH4+ , NO3- , SO42-. Ví dụ như ở Mỹ hay Nhật Bản, nước mưa thường có lượng axít khá cao, khi mưa bổ sung một lượng axít đáng kể vào đất hoặc sấm sét làm tăng lượng NH4+ trong nước mưa, bổ sung một lượng đạm nhất định cho đất. Chính vì vì vậy ca dao Việt Nam có câu: “Lúa chiêm ngấp nghé đầu bờ
+ Các chất được giải phóng ra từ quá trình phong hoá đá và khoáng vật: Đây là nguồn bổ sung lớn nhất, chính vì vậy mỗi đất hình thành trên các loại đá và khoáng khác nhau, có thành phần cũng như nồng độ các chất tan trong dung dịch đất đặc trưng. + Các chất được giải phóng từ quá trình phân giải xác hữu cơ trong đất. Đây là nguồn bổ sung thường xuyên và quan trọng nhất và có tính chất quyết định nhất tới thành phần chất hoà tan ở mỗi loại đất. Đặc biệt, thông qua quá trình sinh trưởng phát triển của thực vật, thực vật hút chất dinh dưỡng ở tầng sâu, sau đó cung cấp lại chất hữu cơ (khi chết hay qua cành rơi, lá rụng) cho đất ở tầng mặt, phân bố lại dinh dưỡng trong đất, làm giàu dinh dưỡng ở tầng đất mặt. - Chất hoà tan trong dung dịch đất bị mất mát do các quá trình sau: + Quá trình xói mòn rửa trôi: Đây là nguyên nhân quan trọng làm giảm nồng độ dung dịch đất. Quá trình này xảy ra đặc biệt nghiêm trọng ở đất đồi. Những nơi đất đai có độ che phủ kém, các biện pháp kỹ thuật chống xói mòn chưa được áp dụng. + Do cây hút dinh dưỡng: Đây là nguyên nhân không căn bản bởi nhờ quá trình tiểu tuần hoàn sinh vật, cây sẽ hoàn trả chất dinh dưỡng cho đất qua xác hữu cơ. Tuy nhiên, trên đất canh tác lượng hao hụt các chất của đất là rất đáng kể do các chất bị lấy đi theo sản phẩm thu hoạch. Chính vì vậy, một chế độ phân bón hợp lý phải đảm bảo được cân bằng dinh dưỡng cho đất, lượng phân bón phải đủ để bù đắp lượng dinh dưỡng bị tiêu hao trong quá trình canh tác. Tăng cường sử dụng các sản phẩm phụ (rơm rạ, thân lá..) làm phân bón tại chỗ sẽ góp phần hạn chế nguyên nhân này. - Ngoài các quá trình làm tiêu hao hay bổ xung trực tiếp các chất hoà tan vào dung dịch đất, nhiều quá trình khác có những ảnh hưởng không nhỏ đến nồng độ dung dịch đất. Ví dụ: + Mưa hay tưới hoà loãng dung dịch đất, bốc hơi nước, đặc biệt trong điều kiện hạn hán sẽ làm tăng vọt nồng độ dung dịch đất. Chính vì vậy, thời tiết khí hậu đặc trưng cho các vùng khác nhau hay các mùa trong năm có tính chất quyết định đến nồng độ của dung dịch đất. Thời tiết khí hậu còn ảnh hưởng gián tiếp tới nồng độ dung dịch đất thông qua ảnh hưởng tới ảnh hưởng của vi sinh vật, phong hoá đá và khoáng vật, xói mòn, rửa trôi chất dinh dưỡng... + Quá trình trao đổi giữa keo đất và dung dịch đất, quá trình hoà tan hay kết tủa làm tăng hay giảm nồng độ của một cation hay anion nào đó trong đất...
Dung dịch đất có nhiều đặc tính quan trọng như phản ứng dung dịch đất, tính đệm và tính oxy hoá - khử. 3.4.3.1. Phản ứng của dung dịch đất Phản ứng dung dịch đất là biểu thị tính chua, kiềm hay trung tính của dung dịch đất. Nó có liên quan trực tiếp đến các quá trình lý, hoá, sinh trong đất. Mức độ chua của đất phụ thuộc vào nồng độ của cation H+, Al3+ trong đất. Ngược lại, mức độ kiềm của đất phụ thuộc vào hàm lượng các cation kiềm như Ca2+, Na+.. trong đất.
Nguyên nhân làm đất chua: Đất chua là sản phẩm của các yếu tố và quá trình hình thành đất. Đó là sự tích luỹ các cation H+ và Al3+ và sự rửa trôi các cation kiềm, kiềm thổ như Ca2+, Mg2+, K+ ... trong quá trình hình thành, phát triển và sử dụng đất. Đất chua có thể do những nguyên nhân sau: + Do cây hút chất dinh dưỡng từ đất: Hàng năm cây hút một lượng chất dinh dưỡng nhất định từ đất. Trong đó chủ yếu là các cation kiềm, kiềm thổ như K+, NH4+, Ca2+, Mg2+ đồng thời thải vào đất một lượng H+ tương ứng gây chua đất. Đây là nguyên nhân không quan trọng vì cây sẽ hoàn trả lại những chất mà nó hút từ đất qua tiểu tuần hoàn sinh vật. Tuy nhiên, với đất canh tác một lượng lớn cation kiềm và kiềm thổ bị mất khỏi đất trong sản phẩm thu hoạch làm đất chua nhanh hơn so với các loại đất dưới rừng tự nhiên. Bón phân và vôi vừa làm tăng năng suất cây trồng, vừa đảm bảo duy trì dinh dưỡng và độ chua bảo vệ độ phì nhiêu của đất. + Do bón các loại phân chua và phân sinh lý chua: Đất có thể bị chua nếu ta bón các loại phân như supe lân vì trong thành phần loại phân này có chứa một lượng axit nhất định (phân chua). Các loại phân sinh lý chua như K2SO4, KCl, NH4Cl, (NH4)2SO4 ... Trong thành phần của phân có chứa các gốc axit khi bón vào đất chúng phân ly trong dung dịch. Cation kiềm được cây hút hay keo đất hấp thu. Gốc axit còn lại sẽ gây chua cho đất. + Do xói mòn rửa trôi: Đây là nguyên nhân quan trọng nhất gây chua cho đất đặc biệt là các loại đất đồi núi vùng nhiệt đới. Đó là sự xói mòn và rửa trôi cation kiềm linh động như Ca2+, Mg2+ , K+ ... và tích tụ H+ và Al3+ trong đất. Các loại đất chua mạnh pH = 4 - 5 phổ biến ở các loại đất nhiệt đới kể cả các loại đất được hình thành trên đá mẹ giàu cation kiềm như đất đỏ vàng trên đá vôi, macma bazơ là những ví dụ điển hình. + Do sự phân giải xác hữu cơ trong điều kiện yếm khí: Đây là nguyên nhân cơ bản gây chua ở các loại đất thường xuyên ngập nước như đất lầy thụt, đất chiêm trũng ở nước ta. Quá trình phân giải xác hữu cơ trong điều kiện yếm khí tạo ra các sản phẩm trung gian như axit hưũ cơ, H2S ... tích luỹ một lượng H+ đáng kể gây chua cho đất. Ngoài 4 nguyên nhân trên, ở những vùng đất mặn sú vẹt phát triển mạnh, thân lá có hàm lượng lưu huỳnh cao khi chúng được phân giải trong điều kiện yếm khí tạo ra H2S sau đó được oxy hoá tạo ra H2SO4 gây chua. H Các loại độ chua: Đất chua là đất có chứa một lượng H+ và Al3+ , chúng có thể tồn tại ở ngoài dung dịch hay trên bề mặt keo đất. Khi tồn tại ở ngoài dung dịch, chúng có ảnh hưởng trực tiếp tới cây và vi sinh vật. Chính vì vậy, độ chua được quyết định bởi H+ và Al3+ trong dung dịch đất được gọi là độ chua hoạt tính. Trái lại, độ chua tiềm tàng được xác định bởi lượng H+ và Al3+ trên bề mặt keo đất, chúng chỉ ảnh hưởng tới cây trồng và vi sinh vật khi chúng được đẩy ra ngoài dung dịch đất. - Độ chua hoạt tính Độ chua hoạt tính không phụ thuộc vào tổng lượng axit hay kiềm trong dung dịch đất mà nó phụ thuộcvào tỉ lệ giữa nồng độ H+ và nồng độ OH- trong dung dịch được biểu thị bằng trị số pH (H2O) và được tính theo công thức: pH = - lg H+ Như ta đã biết trong nước tinh khiết hay bất cứ một dung dịch nào tích số của luôn bằng một hằng số và bằng 10-14 ion gam/lit H+ x OH- = 10-14 ion gam/lit Trong môi trường trung tính thì : H+ = OH- = 10-7 và khi đó pH = 7 Trong môi trường chua: H+ > OH- và H+ > 10-7 và khi đó pH < 7 Ngược lại, trong môi trường kiềm thì pH > 7. Tuy nhiên pH đất thường dao động từ 3 - 9 do đất có tính đệm. Dựa vào pH của nước ta có thể chia đất theo các cấp độ chua như bảng 3.6.
(Nguyễn Thế Đặng và Nguyễn Thế Hùng, 1999) Ở nước ta do đa số các loại đất vùng đồi núi được hình thành có quá trình tích luỹ Fe, Al tương đối - rửa trôi các cation kiềm Ca2+ , Mg2+ , Na+ và tích luỹ Fe, Al rong quá trình hình thành đất nên đất đều chua. Ngoài ra các loại đất như đất bạc màu, đất chiêm trũng, lầy thụt cũng có phản ứng chua. - Độ chua tiềm tàng Trong đất ngoài H+ và Al3+ trong dung dịch đất, còn một lượng đáng kể H+ và Al3+ tồn tại trên bề mặt keo đất. Độ chua tiềm tàng là lượng H trong đất và được xác định khi ta tác động một dung dịch muối vào đất để đẩy H+ và Al3+ trên bề mặt keo đất vào dung dịch đất. Do H+ và Al3+ được giữ trên bề mặt keo với những lực khác nhau do vậy khi tác động vào đất những muối khác nhau ta sẽ xác định được độ chua tiềm tàng với giá trị khác nhau. Dựa theo loại muối tác động vào đất, độ chua tiềm tàng được phân ra làm 2 loại độ chua: độ chua trao đổi và độ chua thuỷ phân. + Độ chua trao đổi (ldl/100g đất): Độ chua trao đổi được xác định khi ta dùng một muối trung tính, muối của axit mạnh (như NaCl, BaCl2...) để đẩy H+ và Al3+ trên bề mặt keo vào dung dịch đất. Quá trình trao đổi xảy ra như sơ đồ sau: Al3+ Do cơ chế để xác định độ chua trao đổi xảy ra giống như quá trình bón các loại phân sinh lý chua vaò đất, do vậy độ chua trao đổi được sử dụng để xác định chế độ phân bón hợp lý. Nếu độ chua trao đổi lớn, đó là dấu hiệu của sự thay đổi đột ngột pH khi ta bón phân khoáng như K2SO4 , KCl, NH4Cl... Để hạn chế tác động tiêu cực của bón phân khoáng ở những loại đất có độ chua trao đổi cao, cần bón phân làm nhiều lần để tránh sự thay đổi đột ngột của độ chua hoặc bón vôi trước khi bón phân khoáng để trung hoà bớt độ chua sinh ra do bón phân khoáng. + Độ chua thuỷ phân: Khác với việc xác định độ chua trao đổi, khi xác định độ chua thuỷ phân ta dùng một muối thuỷ phân: muối của bazơ mạnh và axit yếu (thường dùng là muối Ch3COONa), để tác động vào đất đẩy ion H+ và Al3+ trên bề mặt keo đất ra ngoài dung dịch. Quá trình trao đổi xảy ra như sau: Al3+ Do trong dung dịch muối thuỷ phân thường có sự phân ly:
Sau đó do CH3COOH là axit yếu ít phân ly còn NaOH là bazơ mạnh phân ly hoàn toàn nên ion Na+ trong muối thuỷ phân có sức đẩy lớn hơn nhiều so với cation trong muối trao đổi. Chính vì vậy độ chua thuỷ phân thường được dùng để phản ánh toàn bộ lượng H+ và Al3+ trong cả dung dịch đất và keo đất (tiềm năng gây chua cho đất), và đây là cơ sở tính toán lượng vôi bón cải tạo đất chua. Thường độ chua thuỷ phân lớn hơn độ chua trao đổi.
Phản ứng kiềm được hình thành do sự tích luỹ các ion OH- trong đất. Sự tích luỹ các ion OH- có thể do các nguyên nhân như đất chứa nhiều CaCO3, do sự trao đổi giữ keo đất và dung dịch đất đặc biệt là ở đất mặn, do việc bón phân khoáng hay tro bếp…. Tuy nhiên đất kiềm gây nên chủ yếu do sự tích luỹ Na2CO3 trong đất. Sự tích luỹ Na2CO3 có thể do các nguyên nhân sau đây: - Quá trình hoá học. Sau đó:
- Do sự trao đổi nên ion Na+ bị đẩy khỏi phức hệ hấp phụ: Na+ Sau đó:
- Do tác động của vi sinh vật trong điều kiện yếm khí: Sự tích luỹ Na2CO3 trong đất ảnh hưởng xấu tới cây và tính chất đất. Khi nồng độ Na2CO3 > 0,01 % có thể gây độc cho nhiều loại cây trồng. Na2CO3 đặc biệt có ảnh hưởng xấu tới lý tính đất. Đất chứa nhiều Na2CO3 thường không có kết cấu bí chặt, mùn ở dạng hoà tan nên dễ bị mất qua xói mòn rửa trôi, chế độ nước và không khí đất không được điều hoà.
Tính đệm là chỉ khả năng của đất có thể giữ cho pH ít bị thay đổi khi có thêm một lượng ion H+ hay OH- tác động vào đất. Nói rộng hơn thì tính đệm của đất là khả năng đất chống lại sự thay đổi nồng độ các chất tan trong dung dịch đất khi nồng độ các chất tan tăng lên hay giảm đi do tác động nào đó. Như vậy tính đệm có vai trò rất quan trọng với cây trồng và vi sinh vật đất. Nhờ có tính đệm mà pH và nồng độ các chất tan trong dung dịch đất không đột ngột thay đổi với trị số lớn, ảnh hưởng xấu tới cây trồngà vi sinh vật (thực tế pH đất nhờ có tính đệm chỉ biến thiên từ 3 đến 10). Để ổn định nồng độ các chất tan trong dung dịch thì một loạt các quá trình sẽ xảy ra theo chiều hướng làm giảm hay tăng nồng độ một chất nào đó khi chất đó được bổ sung hay mất đi trong quá trình hình thành, phát triển và sử dụng đất. Các quá trình đó có thể là quá trình trao đổi giữa keo đất và dung dịch đất, quá trình hoà tan hay kết tủa, các phản ứng hoá học trong đất...
- Do tác động trao đổi giữa keo đất và dung dịch đất. Đây là phản ứng thuận nghịch xảy ra một cách thường xuyên và liên tục, đảm bảo duy trì nồng độ các chất tan trong đất. Ví dụ: Khi có một lượng H+ sinh ra trong đất:
H+ Khi có một lượng OH sinh ra thì:
H+ Na+ Khi bón phân:
H+ H+ Rõ ràng khi có H+ , Na+ , K+ được bổ sung vào đất thì phản ứng thuận xảy ra, cation này bị giữ trên bề mặt keo, nồng độ của chúng trong dung dịch ít thay đổi so với trị số ban đầu. Ngược lại nếu nồng độ các cation này giảm xuống trong dung dịch đất có thể do rửa trôi, xói mòn hay cây hút chất dinh dưỡng thì phản ứng theo chiều hướng ngược lại sẽ xảy ra và các cation trên bề mặt keo đất sẽ được giải phóng vào dung dịch để duy trì nồng độ ban đầu. - Do tác dụng đệm của các axit hữu cơ, axit amin, axit mùn. - Ví dụ: Khi có thêm một lượng axit: R COOH COOH Khi có thêm lượng kiềm thì: R – CH + NaOH R – CH + H2O COOH COONa Đây cũng là phản ứng thuận nghịch, có thể đệm cả với axit và kiềm, cả khi nồng độ của chúng tăng lên hay giảm đi. - Do tác dụng đệm của nhôm di động. Theo R.H.Scofin thì khi pH < 4 nhôm di động được bao bọc bởi 6 phân tử nước. Khi có một lượng OH- được thêm vào trong đất, thì các phân tử nước trên bề mặt của nhôm sẽ phân ly giải phòng ra H+ để trung hoà OH- trong dung dịch. Phản ứng xảy ra theo sơ đồ sau: [ [ Nhôm di động Al(H2O)63 chỉ có thể đệm với OH- trong môi trường chua. Bởi trong môi trường kiềm, nhôm sẽ bị kết tủa dưới dạng Al(OH)3. - Do đất chứa các chất có khả năng trung hoà. Ví dụ: Đất giàu CaCO3 khi có một lượng axit chúng sẽ trung hoà như sau:
Qua 4 quá trình trên ta thấy nếu đất giàu sét, giàu mùn, có khả năng trao đổi và hấp thụ lớn thì tính đệm tốt. Tính đệm phụ thuộc vào các chất trung hoà trong đất và các cation trên bề mặt keo. Nếu trên bề mặt keo đất chủ yếu là các cation kiềm, kiềm thổ thì đất đệm tốt với axit. Ngược lại nếu trên bề mặt keo chứa chủ yếu các cation H+ và Al3+ thì đệm tốt với kiềm. Nghiên cứu về tính đệm của các loại đất giúp các nhà nông học tính toán lượng phân khoáng bón phù hợp cho các loại đất. Với đất có tính đệm tốt như đất sét, đất giàu mùn thì có thể bón một lượng phân lớn, bón tập trung hơn so với đất có tính đệm kém như đất cát, đất bạc màu. Cũng tương tự như vậy, tính toán lượng vôi bón cải tạo đất chua cần căn cứ vào độ chua của đất. Thông thường để cải tạo đất có cùng độ chua, đất có tính đệm tốt phai bón vôi với lượng nhiều gấp 1,2 – 1,5 lần so với đất có tính đệm kém. Biện phán kỹ thuật để làm tăng tính đệm cho đất chủ yếu là làm tăng về số lượng và chất lượng keo đất, lượng chất hữu cơ cho đất và thành phần cation trên bề mặt keo. Bón phân hữu cơ và vôi, cày sâu lật sét hay tưới bằng nước phù sa hạt mịn là những biện pháp thiết thực vừa tăng được số lượng keo đất, vừa thay đổi được thành phần cation trên bề mặt keo.
Nước ta khí hậu nhiệt đới nóng ẩm do vậy quá trình tích luỹ Fe, Al tương đối (quá trình feralit) trong quá trình hình thành đất, quá trình tích luỹ Fe, Al tuyệt đối trong quá trình phát triển của đất và quá trình phân giải chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí đã tạo ra tính chua cho đa số các loại đất như đất đồi núi, đất bạc màu, đất trũng... Biện pháp kỹ thuật cải tạo đất chua bằng bón vôi vừa mang lại hiệu quả kinh tế cao, vừa góp phần duy trì nâng cao độ phì nhiêu của đất.
Lợi ích trước tiên và quan trọng nhất của bón vôi là làm tăng sinh trưởng và năng suất của cây trồng. Qua các thí nghiệm và thực tiễn bón vôi ở Việt Nam, bón vôi được xem vừa như một biện pháp cải tạo đất, vừa như một biện pháp kỹ thuật có hiệu quả nhanh bằng tăng năng suất cây trồng đặc biệt ở những loại đất có độ chua cao. Do vậy năng suất và sinh trưởng của cây là phản ánh hiệu quả tổng hợp của bón vôi. Nếu xét từng mặt, có thể thấy hiệu quả của bón vôi qua các khía cạnh sau: - Bón vôi khử chua cho đất đồng nghĩa với việc làm giảm tính độc của mangan và nhôm di động trong đất. Ở nước ta các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của nhôm hoà tan với cây trồng còn ít, một số tác giả cũng kết luận về ảnh hưởng xấu của nhôm tới sinh trưởng của một số loại cây. Nhiều kết quả nghiên cứu về nhôm hoà tan trong đất của các tác giả nước ngoài cho thấy nhôm có ảnh hưởng tới sự phân chia tế bào của rễ, giảm tỉ lệ hô hấp của rễ, ảnh hưởng tới hoạt động cuả một số loại enzim, tính thấm của màng tế bào và khả năng của rễ hấp thu các cation khác như Ca2+ , Mg2+ … Ảnh hưởng xấu của nhôm hoà tan trong đất thể hiện rõ trong việc cố định lân làm giảm lượng lân rễ tiêu trong đất. - Ngoài làm giảm các chất độc trong đất, bón vôi còn huy động chất dinh dưỡng trong đất. Trước tiên bón vôi có ảnh hưởng đến cân bằng cation giữa keo đất và dung dịch đất. Cation Ca2+ trong vôi sẽ trao đổi và đẩy các cation dinh dưỡng như NH+4 , K+ trên bề mặt keo đất và đẩy các cation này từ bề mặt keo ra dung dịch để cung cấp chất dinh dưỡng cho cây như phản ứng sau:
K+ Ngoài ra Ca2+ trong vôi còn làm nhiệm vụ nâng cao chất lượng của các cation trên bề mặt keo như giảm độ chua tiềm tàng bằng việc đẩy nhôm ra ngoài dung dịch và kết tủa nhôm hoặc đẩy Na+ ở đất mặt ra dung dịch.
K+
Na+ (Na+ sẽ bị rửa trôi bởi hệ thống kênh mương hoặc thấm sâu xuống nước ngầm). Vai trò huy động dinh dưỡng của bón vôi cũng được thể hiện qua việc thúc đẩy quá trình khoáng hoá. Như ta đã biết một số nguyên tố dinh dưỡng trong đất đặc biệt là đạm, lưu hùynh và các nguyên tố vi lượng tồn tại chủ yếu ở dạng các hợp chất hữu cơ. Do vậy khả năng cung cấp của chúng cho cây phụ thuộc rất nhiều vào tốc độ khoáng hoá trong đất. Mà quá trình này được thực hiện bởi vi sinh vật đất. Vi sinh vật phân giải chất hữu cơ rất mẫn cảm với điều kiện pH đất. Chúng hoạt động tốt nhất với số lượng nhiều nhất trong điều kiện pH trung tính. Do vậy bón vôi cũng chính là thúc đẩy hoạt động của vi sinh vật đất, thúc đẩy quá trình khoáng hoá, nitrat hoá, quá trình cố định đạm bởi vi sinh vật tự do hay sống cộng sinh ở trong đất và có liên quan tới khả năng cung cấp các nguyên tố dinh dưỡng này của đất. Vai trò huy động chất dinh dưỡng trong đất của bón vôi còn được thể hiện thông qua ảnh hưởng của pH đất đến độ hoà tan của lân và một số nguyên tố vi lượng. Ở đất chua, lân rễ tiêu rất thấp bởi sự cố định lân của sắt và nhôm di động trong đất. Khi bón vôi, pH đất tăng dần và Al, Fe di động bị kết tủa làm tăng lượng lân dễ tiêu trong đất. Tuy nhiên nếu bón quá nhiều vôi, pH vượt quá trị số pH trung tính thì lân lúc này lại là cố định dưới dạng photphat 3 canxi Ca3(PO4)2 thay cho photphat sắt nhôm ở đất chua FePO4, AlPO4. Như vậy để đảm bảo chất lượng lân dễ tiêu cao nhất thì việc tính toán lượng vôi bón để đạt trị số pH trong khoảng 5,5 - 6,8 là rất quan trọng. Tương tự như đối với lân, đa số các nguyên tố vi lượng, trừ Mo, có khả năng hoà tan và cung cấp cho cây lớn nhất trong khoảng pH = 5,5 - 6,0. - Bón vôi cải thiện tính chất vật lý của đất. Khi bón vôi cho đất chua, cation Ca+2 có khả năng kết hợp với mùn, ngưng tụ mùn để tạo nên các vật chẩt kết gắn như: Mùn - Ca - mùn, mùn - Ca - sét. Sự cải thiện kết cấu đất của bón vôi sẽ cải thiện được một loạt các tính chất khác của đất, như làm tăng tính thấm nước , tính thông khí của đất... Ngoài ra bón vôi có các ảnh hưởng khác như làm tăng tính chống chịu bệnh của cây, tăng chất lượng của sản phẩm thu hoạch... Cơ sở để tính lượng vôi bón Để tính toán lượng vôi bón hợp lý cho một loại cây trồng nhất định trên một loại đất nào đó, ta cần phải biết khoảng pH thích hợp của cây, độ chua của đất cần cải tạo và một số tính chất liên quan khác như hàm lượng mùn, thành phần cơ giới, tính đệm của đất v.v... - Cần phải xem xét khoảng pH thích hợp cho các loại cây trồng: Như ta đã biết mỗi loại cây trồng sống thích hợp với một khoảng giá trị pH thích hợp. Như chè có thể sinh trưởng và cho năng suất cao trong khoảng pH = 4,5 - 5,5. Trái lại có một số loại cây trồng chỉ có thể sinh trưởng và đạt năng suất cao trong môi trường trung tính hoặc kiềm yếu như bông, mía, dưa chuột, đa số các loại đậu đỗ. Tuy nhiên, hầu hết các loại cây trồng đều có thể sinh trưởng và phát triển bình thường trong khoảng pH = 6,0 - 8,0. Vì vậy để xác định được trị số pH thích hợp cho mỗi loại cây trồng, làm cơ sở cho việc tính toán lượng vôi bón, cần có các thí nghiệm đồng ruộng, thí nghiệm trong phòng cho từng loại cây trồng cụ thể. - Nắm được tính chất của loại đất nghiên cứu. - Các tính chất có liên quan đến việc tính toán lượng vôi bón thường là: + pHKCl hay độ no bazơ. Khi căn cứ vào pHKCl của đất và khoảng pH thích hợp của cây trồng ta sẽ xác định được cần bón vôi hay không. Nếu pH của đất nhỏ hơn so với trị số pH thích hợp của cây thì cần bón vôi. Ngược lại pH của đất lớn hơn hoặc bằng mức pH thích hợp của cây thì chưa cần bón vôi. Như vậy với một loại đất pH = 5,5 thì cần bón vôi khi trồng đậu đỗ, nhưng chưa cần bón vôi khi trồng thuốc lá hoặc chè. Nếu dựa vào bazơ thì: V < 50% thì rất cần bón vôi. V = 50 - 70% cần bón vôi vừa phải. V > 70% thì chưa cần bón vôi + Độ chua thuỷ phân H (ldl/100g đất). Độ chua thuỷ phân thường dùng để tính toán lượng vôi bón cần thiết. + Lượng nhôm trao đổi (ldl/100g đất). Ở một số nước như Mỹ, Canađa, Braxin ... thường dùng trị số về lượng nhôm trao đổi để tính toán lượng vôi bón. + Tính đệm của đất. Tính đệm của đất được thể hiện qua thành phần cơ giới, hàm lượng mùn, dung tích hấp thu…. Tính đệm là cơ sở để xác định lượng vôi bón thực tế. Nếu đất có tính đệm cao tức là có khả năng chống lại sự thay đổi pH khi ta bón vôi, để tay đổi một đơn vị pH ta cần phải bón nhiều hơn so với đất có tính đệm thấp hơn. - Tính toán lượng vôi bón thực tế: - Có nhiều phương pháp để tính toán lượng vôi bón. Chúng ta có thể tham khảo một số phương pháp sau: + Tính lượng vôi bón dựa vào độ chua thuỷ phân (H). Khi xem xét về độ chua của đất hoặc độ no bazơ cùng với trị số pH thích hợp của cây. Nếu thấy cần bón vôi thì dựa vào độ chua thuỷ phân H để tính như sau: (1). 1 lđl ion H+ cần 1 ldl gam Ca tức là (40/2 = 20mg Ca). (2). Lượng ion H+/diện tích nào đó = S.h.d.103.10.H (ldl). Trong đó: S: Là diện tích tính bằng m2 H: Là độ dày tầng canh tác cần trung hoà (m). D: Là dung trọng đất (kg/dm3) H: Là độ chua thuỷ phân (ldl/100g đất). (Chú ý: 103 để đổi dung trọng từ kg/dm3 thành kg/m3 10 để chuyển H từ ldl/100g đất thành ldl/kg đất). 3). Từ (1) và (2) ta tính được lượng vôi nguyên chất cần trung hoà: S.h.d.103.10.H.20 (mg). Từ công thức chung (3), để tính lượng vôi bằng CaCO3 hoặc CaO hecta có độ sâu tầng canh tác là 0,2m và dung trọng là 1,5 cách tính như sau: Với lượng vôi là CaO: 0,2 x 10000 x 0,2 x 1,5 x (28/20) x H. CaO (tấn/ha) = –––––––––––––––––––––––––––––––––– = 0,84 H 1000
0,2 x 10000 x 0,2 x 1,5 x (50/20) x H. CaCO3 (tấn/ha) = –––––––––––––––––––––––––––––––––– = 1,5 H 1000 Với cách tính toán dựa vào độ chua thuỷ phân ta tính được lượng vôi lý thuyết cần bón. Có nghĩa là bón theo lượng này pH đất sẽ đạt tới trị số lý tưởng tức là khi đó đất không còn độ chua ẩn trong điều kiện đất không có tính đệm. Trong thực tế, không phải tất cả các loại cây trồng đều thích hợp với độ chua lý tưởng như trên và khi bón vôi vào đất trị số pH thay đổi tuỳ loại đất có thành phần cơ giới và hàm lượng mùn khác nhau, tức là có tính đệm khác nhau. Căn cứ vào từng loại đất và cây trồng cụ thể mà ta có thể bón khoảng 1/3 đến 1/2 lượng vôi trên cho đất bạc màu, đất có thành phần cơ giới nhẹ, có hàm lượng mùn thấp và bón khoảng 2/3 đến 3/4 lượng vôi lý thuyết cho đất có tính đệm tốt như đất sét, đất giàu mùn. Đây là cách tính lượng vôi bón thường được áp dụng ở nước ta. Phương pháp này có ưu điểm là tính toán nhanh, đơn giản. Nhưng phương pháp có nhược điểm là không tính được lượng vôi chính xác cho từng loại cây trồng cụ thể trên những loại đất cụ thể. Từ lượng vôi bón lý thuyết đến lượng bón thực tế được xác định chủ yếu dựa vào định tính phụ thuộc vào nhiều kinh nghiệm của người tính toán. Tính toán lượng vôi bón dựa vào thí nghiệm trong phòng: Đây là phương pháp được áp dụng rộng rãi ở Mỹ và một số nước châu Mỹ la tinh khác. Về phương pháp của nguyên tắc này là: Dùng một loại chậu hoặc vại dựng một lượng đất nhất định của loại đất cần nghiên cứu. Sau đó người ta cho vào mỗi chậu với lượng vôi khác nhau cung cấp cho đất độ ẩm xác định. Sau một vài ngày (hoặc thậm chí một vài tháng), người ta đo pH trong các chậu. Từ kết quả thí nghiệm người ta biết được lượng vôi cần thiết để đưa pH của loại đất cần nghiên cưú từ trị số ban đầu lên trị số cần đạt. Đây là phương pháp có độ chính xác cao hơn. Có căn cứ vào tính đệm của đất trong quá trình tính toán và xác định lượng vôi cụ thể cho từng loại cây trồng với trị số pH xác định. Tuy nhiên phương pháp này thường tốn thời gian hơn.
CHƯƠNG 4 Каталог: files -> users -> tải về 4.49 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|
