Đặc điểm hóa học đất

1. Đặc điểm hóa học đất

2. Thành phần hóa học của đất • Caùc nguyeân toá hoaù hoïc chöùa chuû yeáu trong phaàn khoaùng, höõu cô cuûa ñaát. • Nguoàn goác cuûa chuùng coù töø ñaù vaø khoaùng taïo thaønh ñaát. • Trong ñaát coù khoaûng hôn 45 nguyeân toá khoaùng

3. Những nguyên tố hóa học phổ biến trong vỏ trái đất (Gabler et al, 1991)

4. Sự hòa tan các khoáng trong đất • Caùc khoaùng hoøa tan seõ giaûi phoùng dinh döôõng vaøo dung dòch ñaát • Trong dung dòch ñaát, caùc khoaùng hoøa tan coù theå bò keát tuûa trôû laïi • Ñònh luaät taùc ñoäng khoái löôïng • Haèng soá saûn phaåm hoøa tan Ksp caøng nhoû, khaû naêng hoøa tan cuûa khoaùng caøng thaáp. • CaSO4 Gypsum Ksp = 1.95 x 10-4 • Al(OH)3 Aluminum Hydroxide Ksp = 1.6 x 10-34

5. Các khoáng phổ biến trong đất • Calcium Carbonate • Ksp CaCO3 = 0.87 x10-8 • Aluminum Hydroxide • Ksp Al(OH)3 = 1.6x 10-34 • Saét Hydroxide • Ksp Fe(OH)3 = 1.6x 10-37 pH laø yeáu toá chính aûnh höôûng ñeán khaû naêng hoøa tan cuûa caùc khoaùng naøy

6. Chất hữu cơ của đấtsoil organic mater (SOM) • Là thành phần quan trọng nhất của đất, • Đánh giá độ phì của đất • Hôïp chaát raát phöùc taïp • Raát khoù xaùc ñònh tính chaát hoùa hoïc • Quaù trình hình thaønh ñöôïc kieåm soaùt bôûi caùc tieán trình sinh hoïc • Raát bieán ñoäng • Raát nhaïy caûm vôùi ñieàu kieän moâi tröôøng

7. Thành phần của chất hữu cơ • Sinh khoái • Reã caây • Giun ñaát vaø coân truøng • Vi sinh vaät • Dö thöøa, xaùc baõ • Dö thöøa thöïc vaät töôi (chöa phaân giaûi) • Baét ñaàu phaân giaûi • Baùn phaân giaûi • Phaân giaûi hoøan toaøn • Muøn

8. Chất hữu cơ không đặc trưng • Chiếm 10 – 15% tổng số SOM của đất • Có nguồn gốc từ : - động thực vật: xác ĐTV, VSV • Các sản phẩm trung gian của quá trình phân hủy: protein, mỡ, sáp, celluloza, • Khi phân hủy giải phóng chất dinh dưỡng cho TV • Kích thích hay kiềm hãm sinh trưởng của cây

9. Chất mùn • Acid humic • Acid fluvic • Humin

10. Acid humic Tính chất hóa học • C : 50 – 62% • H : 2,8 – 6% • O : 31 – 41% • N : 2 – 6% • Ngoài ra còn có 1 - 10% :P, S, Fe, Al

11. Acid humic Tính chất cơ bản • Tính acid thấp • Ít di động, ít bị rửa trôi • Khả năng hấp phụ cao • Liên kết với khoáng sét của đất tạo nên keo phức vô cơ – hữu cơ

12. Acid fluvic Thành phần hóa học • C : 40 – 52% • H : 3,5 – 5,5% • O : 40 – 48% • N : 2 – 4% • Hàm lượng các nguyên tố tro từ 7 – 10% • pH : 2,6 – 2,8

13. Acid fluvic • Là acid hữu cơ cao phân tử chứa nito hình thành trong môi trường chua, dễ tan trong nước, acid, bazo • Khả năng ngưng tụ kém, Di động • Đất giàu acid fluvic: chua, nghèo mùn, các nguyên tố trong đất dễ bị rửa trôi dưới dạng các muối fluvat dễ hòa tan

14. Humin • Là tổ hợp của các chất mùn được cấu tạo bởi các liên kết giữa acid humic, acid fluvic và các khoáng sét trong đất • Humin có màu đen, không tan trong dung dịch kiềm, bền trong đất, cây trồng không sử dụng được

15. Vai trò của chất hữu cơ • Tham gia vào quá trình tạo thành đất • Cải thiện tính chất vật lý đất • Khả năng trao đổi hấp phụ ion cao • Là nguồn cung cấp thức ăn cho cây trồng

16. Quá trình phân giải chất hữu cơ • Quá trình khoáng hóa chất hữu cơ: phân hủy hoàn toàn SOM tạo ra các sản phẩm như muối khoáng, CO2 và H2O • Quá trình mùn hóa: quá trình phân giải chất hữu cơ thành hợp chất mùn (hợp chất cao phân tử, màu đen)

17. Đánh giá mùn trong đất Tỷ lệ C/N : tỷ lệ C/N càng thấp thì SOM, mùn bị phân giải nhanh Loại đất C/N • Vàng đỏ 12 • Đỏ nâu 9 • Phù sa 12 • Mùn trên núi 16

18. C/N > 20 Quá trình mùn hóa > quá trình khoáng hóa Đất yếm khí, SOM phân giải chậm • C/N < 20 Quá trình mùn hóa < quá trình khoáng hóa

19. Trao đổi ion • Söï haáp phuï caùc ion trong dung dòch vôùi beà maët keo ñaát mang ñieän tích • Ñieän tích trong heä thoáng phaûi luoân luoân caân baèng • Caùc ions naøy coù theå trao ñoåi vôùi caùc ions khaùc ñeå luoân duy trì söï caân baèng ñieän tích • Löïc haáp phuï thay ñoåi

20. Trao đổi cation • Xảy ra trên keo điện tích âm. Có 2 loại keo: • Keo vô cơ • Keo hữu cơ • Keo hữu cơ - vô cơ

21. Nguồn gốc điện tích trên keo vô cơ • Seùt silicate caáu truùc daïng phieán • Töù dieän silica • Baùt ñieän Aluminum • Thay theá ñoàng hình • Al 3+ thay Si 4+ trong phieán töù dieän = thöøa -1 • Mg 2+ hay Fe 2+ thay Al 3+ trong phieán baùt dieän = thöøa -1 • Dieän tích beà maët • 10 – 800 m2/g keo seùt

22. Kaolinite Al2Si2O3(OH)4 • Kieåu seùt 1:1. 1 töù dieän silica vaø 1 baùt dieän aluminum • Raát ít coù thay theá ñoàng hình

23. Kaolinite • Löïc lieân keát raát chaët neân khoâng theå co daõn ñeå huùt theâm cation hoaëc nöôùc  giöõ nöôùc, phaân keùm • CEC thaáp: 1 - 10 meq/100g (cmolc/kg) • Phoå bieán treân caùc loaïi ñaát feralit, ñaát phuø sa chua, ñaát xaùm baïc maøu treân phuø sa coå, ñaát caùt ven bieån

24. 2. Seùt Mica (illite vaø vermiculite) • Kieåu 2:1. 2 töù dieän silica xeáp treân vaø döôùi 1 phieán baùt dieän aluminum • Thay theá ñoàng hình chuû yeáu xaûy ra treân phieán töù dieän, vì vaäy ñieän tích naèm treân beà maët seùt, neân löïc giöõ raát maïnh.

25. Seùt Mica (illite vaø vermiculite) • CEC töông ñoái thaáp: 15 - 40 meq/100g (cmolc/kg) • Coá ñònh K – Ñieän tích vaø kích thöôùc • Phoå bieán treân ñaát doác tuï, phuø sa.

26. 3. Seùt Smectite • Kieåu 2:1. 2 töù dieän silica naèm 2 phía cuûa 1 baùt dieän aluminum • Thay theá ñoàng hình xaûy ra chuû yeáu treân phieán baùt dieän, vì vaäy ñieän tích hình thaønh ôû maët trong cuûa seùt, neân maät ñoä ñieän tích maët trong thaáp hôn beà maët ngoaøi cuûa seùt.

27. Seùt Smectite • Kieåu seùt naøy ñöôïc goïi laø seùt tröông nôû. Coù theå co ngoùt hay tröông nôû raát maïnh trong ñieàu kieän khoâ, aåm: khi nöôùc vaøo/ra trong khoaûng lieân taàng. • CEC cao: 80 - 120 meq/100g (cmolc/kg) • Khoâng phoå bieán treân caùc loaïi ñaát ôû VN.

28. So sánh cấu trúc các keo

30. 4. Oxides ngaäm nöôùc • Caùc khoaùng seùt oxide ngaäm nöôùc phoå bieán laø: Fe vaø aluminum. • Ñaây laø caùc loaïi khoaùng seùt raát quan troïng treân ñaát phong hoùa maïnh vuøng nhieät ñôùi. • Ñieän tích treân caùc khoaùng seùt naøy khoâng hình thaønh do thay theá ñoàng hình nhö trong seùt aluminosilicate daïng phieán. • Ñieän tích hình thaønh do quaù trình ion hoùa caùc goác hydroxide trong khoaùng. Ñaây laø ñieän tích phuï thuoäc pH. • Hydroxides laø caùc loaïi seùt coù ñieän tích thay ñoåi theo pH.

31. Keo hữu cơ Chủ yếu là keo mùn như acid humic, fluvic Keo hữu cơ – vô cơ: Keo hữu cơ ít tồn tại độc lập mà kết hợp với keo vô cơ

32. Quy luật sự trao đổi cation • Những ion có hóa trị càng lớn khả năng trao đổi càng mạnh Al3+ > H+ > Ca2+ > Mg2+ > NH4+ = K+ > Na+ • Những ion có cùng hóa trị: ion nào có khối lượng càng lớn thì khả năng trao đổi càng mạnh K+ > Na+ ; Ca2+ > Mg2+

33. Quy luật sự trao đổi cation • Những ion có kích thước càng lớn thì khả năng trao đổi càng mạnh • Nồng độ ion trong dung dịch càng lớn thì khả năng hấp phụ càng mạnh • Nồng độ trong keo đất càng lớn khả năng khuếch tán càng mạnh

34. Sự trao đổi cation của rễ cây • Đơn tử diệp • 10 – 30 lđl/100 g rễ • Song tử diệp • 40 – 100 lđl/100 g rễ

35. Trao đổi anion • Những ion có hóa trị càng lớn khả năng hấp phụ càng mạnh • Với ion có cùng hóa trị, khối lượng lớn hơn thì khả năng hấp phụ lớn hơn HPO42- > H2PO4- > SO42- > Cl-

36. Những ion trong môi trường acid ở dạng hòa tan Al, Fe, Mn • Do Al hấp thụ PO4  AlPO4 không hòa tan Trong môi trường acid cây trồng dễ bị thiếu dinh dưỡng

37. Các dạng hấp phụ trong đất • Khaû naêng ñaát haáp phuï caùc ion vaø caùc phaân töû caùc chaát khaùc nhau töø dung dòch vaø giöõ chuùng laïi goïi laø khaû naêng haáp phuï. • Khoâng phaûi taát caû caùc muoái ñeàu bò ñaát haáp phuï. Söï haáp phuï cuûa ñaát quyeát ñònh ñoä phì nhieâu cuûa ñaát. • Khaû naêng haáp phuï cuûa ñaát phuï thuoäc vaøo thaønh phaàn cô giôùi, loaïi keo ñaát, ñoä xoáp… • Các dạng hấp phụ: • Hấp phụ cơ học • Hấp phụ lý học • Hấp phụ hóa học • Hấp phụ sinh học • Hấp phụ trao đổi

38. Hấp phụ cơ học • Laø khaû naêng cuûa ñaát giöõ laïi caùc haït vaät chaát nhoû nhö xaùc höõu cô, haït seùt, vi sinh vaät…. • Ñieàu kieän cuûa söï haáp phuï naøy laø: • Kích thöôùc khe hôû beù hôn caùc vaät chaát bò haáp phuï. • Beà maët ñaát caøng goà gheà thì söï haáp phuï caøng lôùn. • Haït keo bò haáp phuï coù ñieän tích traùi daáu vôùi beà maët haït ñaát.

39. Hấp phụ lý học Laø khaû naêng cuûa ñaát giöõ laïi caùc chaát treân beà maët haït keo nhôø naêng löôïng beà maët. Coù hai daïng haáp phuï: • Haáp phuï döông nhöõng chaát laøm giaûm söùc caêng beà maët cuûa dung dòch ñaát bao quanh vaø laøm taêng noàng ñoä caùc chaát treân beà maët haït ñaát. Caùc phaàn töû cuûa nhieàu hôïp chaát höõu cô (röôïu, acid höõu cô, kieàm vaø chaát höõu cô cao phaân töû bò haáp phuï lyù hoïc döông. • Haáp phuï aâm nhöõng chaát laøm taêng söùc caêng beà maët ngoaøi cuûa dung dòch ñaát bao quanh vaø laøm giaûm noàng ñoä caùc chaát treân beà maët haït ñaát. Nhöõng ion Cl-, NO3—deã bò röûa troâi do nöôùc.

40. Hấp phụ hóa học • Laø khaû naêng cuûa ñaát giöõ laïi caùc chaát hoaø tan ôû daïng keát tuûa hay tan ít. coá ñònh nhöõng nguyeân toá coù lôïi cho caây troàng nhö: P, Ca, S ; tích luyõ caùc chaát trong ñaát nhö Al, Fe, S, • Caùc ion Cl-, NO3- vôùi caùc cation khaùc khoâng taïo thaønh, Cl-, NO3-coù tính linh ñoäng cao. • CO32- , SO42- vôùi cation hoaù trò 1 taïo thaønh muoái hoaø tan, coøn vôùi cation hoaù trò 2 taïo thaønh hôïp chaát khoù hoaø tan (vôùi Ca, Mg) • Caùc anion photphat (H2PO4- , HPO42- ) vôùi cation hoaù trò 1 taïo thaønh muoái hoaø tan, vôùi cation hoaù trò 2 vaø 3 thì khaùc nhau veà ñoä hoaø tan. Vôùi cation Al, Fe, Ca, Mg taïo thaønh hôïp chaát khoù hoaø tan. • Cöôøng ñoä haáp phuï hoaù hoïc phuï thuoäc vaøo loaïi ñaát : ñaát ñen < ñaát xaùm < ñaát potzon ñoàng coû < ñaát ñoû.

41. Hấp phụ sinh học • Laø khaû naêng sinh vaät huùt cation vaø anion trong ñaát reå caây tieát ra ion H+ ñeå trao ñoåi chaát dinh döôõng ôû daïng cation. • Vi sinh vaät vaø reå caây huùt coù choïn loïc nhöõng ion di chuyeån trong ñaát ñeå bieán thaønh nhöõng chaát höõu cô khoâng bò nöôùc röûa troâi. Chuùng haáp phuï töø dung dòch ñaát nitô vaø caùc nguyeân toá khaùc vaø chuyeån chuùng thaønh caùc hôïp chaát höõu cô. • Haáp phuï sinh hoïc ñoùng vai troø quan troïng trong vieäc chuyeån hoaù phaân nitô trong ñaát, • Cöôøng ñoä haáp phuï sinh hoïc phuï thuoäc vaøo ñoä aåm, ñoä thoaùng khí, tính chaát ñaát, soá löôïng vaø thaønh phaàn höõu cô.

42. Hấp phụ trao đổi Laø phaûn öùng giöõa keo ñaát vôùi ion trong dung dòch ñaát. Söï haáp phuï chæ xaûy ra khi keo ñaát tích ñieän vaø coù söï cheânh leäch noàng ñoä giöõa beà maët haït keo vaø dung dòch ñaát bao quanh. Haáp phuï trao ñoåi ñoùng vai troø quan troïng trong caùc quaù trình thoå nhöôõng, quyeát ñònh tính chaát lyù hoaù hoïc cuûa ñaát, phaûn öùng, tính ñeäm cuûa ñaát, ñaëc bieät coù yù nghóa khi taùc duïng ñaát vôùi phaân boùn.

43. Hấp phụ trao đổi Vieäc boùn vaøo ñaát phaân hoaø tan (N, K) ôû möùc ñoä lôùn bò haáp phuï trao ñoåi. Moãi loaïi ñaát ôû traïng thaùi töï nhieân chöùa moät soá löôïng nhaát ñònh cation haáp phuï trao ñoåi: Ca2+, Mg2+ , H+ , Na+ , K2+, NH4+, Al3+ Trong ña soá caùc ñaát chieám öu theá laø Ca2+, sau ñoù laø Mg2+ trong thaønh phaàn cation trao ñoåi. Ñaát chua chöùa löôïng lôùn H+

44. Phản ứng oxy hóa khử • Ñaây laø phaûn öùng xaûy ra phoå bieán trong ñaát, giöõ vai troø quan troïng ñoái vôùi ñoä phì nhieâu cuûa ñaát. • coù söï tham gia cuûa vi sinh vaät. • duøng ñeå ñaùnh giaù ñoä thoâng khí vaø khaû naêng cung caáp döôõng chaát trong ñaát. • Ñieän theá ôû ñaát caây troàng caïn toát nhaát laø 200 –700mV, neáu cao hôn thì moät soá chaát chuyeån sang traïng thaùi oxyhoaù khoâng hoaø tan, neân caây khoâng huùt ñöôïc döôõng chaát. Neáu quaù thaáp seõ gaây ñoäc cho caây vì sinh ra chaát H2S

45. Phản ứng oxy hóa khử • Bieän phaùp ñieàu chænh ñieän theá oxy hoaù khöû: • Ruùt nöôùc phôi ruoäng, • phaù vaùng sau khi möa hoaëc töôùi, • laøm coû, caøy aûi, böøa kyõ. • Boùn phaân höõu cô vaø boùn voâi ñeå cho ñaát tôi xoáp. • pH ñaát vaø caùc tính chaát ñi cuøng vôùi pH ñaát coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán khaû naêng höõu duïng cuûa caùc chaát dinh döôõng ñoái vôùi caây troàng vaø ñoä phì nhieâu cuûa ñaát.