TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CNSH & KTMT
 BÀI TIỂU LUẬN
ĐỀ TÀI:
KEO ĐẤT, TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG SỐNG CỦA STMT ĐẤT
PHÂN GIẢI CHẤT HỮU CƠ VÀ TẠO MÙN TRONG MTST ĐẤT

GVHD: TRẦN THÚY NHÀN

NHÓM 2: MSSV
1. Lê Thị Thu Trang 3009110
2. Lê Thị Cẩm Linh 3009110
3. Nguyễn Thị Mỹ Nhiên 3009110502
4. Phạm Thị Linh 3009110474
5. Hà Thị Thu Thảo 3009110375
6. Huỳnh Thị Ngọc Nữ 3009110422
7. Trần Thị Phƣơng 3009110381
Tp.HCM, ngày ,tháng 9 ,năm 2013.

A. KEO ĐẤT – TRUNG TÂM HOẠT ĐỘNG SỐNG CỦA STMT ĐẤT
I. Khái niệm
Ðất là một hệ thống đa phân tán phức tạp bao gồm các hạt có kích thƣớc khác
nhau. Keo đất là những hạt rất ít tan trong nƣớc, có đƣờng kính rất nhỏ. Về kích
thƣớc của hạt keo giữa một số tác giả không thống nhất. Ðƣờng kính hạt keo dao
động từ 0,01 - 10 m (1 m = 10

i
ệ
n

k
é
p
L
ớ
p

đ
i
ệ
n

b
ù
M
i
x
e
n

k
e
o
H
ạ
t

g
d
ị
c
h
c
h
u
y
ể
n
Ion
q
u
y
ế
t
đ
ị
n
h
-
-
-
-
-
-
-
-
-

keo cú lp in kộp, lp nm sỏt ht nhõn gi l lp ion quyt nh th, lp ion ngoi
mang in trỏi du gi l lp ion bự. éa s ion ca lp ion bự nm sỏt lp ion quyt
nh th gi l tng ion khụng di chuyn, nhng ion cũn li nm xa cỏch tng ion
quyt nh th lm thnh tng ion khuch tỏn.
éa s keo t cú lp ion quyt nh th mang in õm. éiu cn lu ý l trong t
nhng ion trờn lp in bự cú th trao i vi nhng ion trong dung dch tip xỳc vi
nú nờn gi l "tng ion trao i". Tng s cation trờn tng ion trao i tớnh bng s ly
ng lng gam (meq) trong 100 gam t khụ gi l dung tớch hp ph ca t.
Keo t gi vai trũ rt quan trng vỡ chỳng quyt nh nhiu tớnh cht c bn ca t
v mt lý hc, hoỏ hoc, c bit l c tớnh hp ph ca t. Bi vy nhng lý lun v
keo c vn dng rng rói trong lnh vc phõn loi t, ci to t v bún phõn cho
t.
III. c tớnh c bn keo t
Khi nghiờn cu keo t ngi ta thy cú 4 c tớnh quyt nh nhiu tớnh cht c
bn ca t, ú l:
1. Keo t cú t din ln
T din l tng s din tớch b mt ca mt n khi lng (g) hoc mt n v
th tớch (cm
3
). Din tớch b mt ca cỏc ht cú kớch thc khỏc nhau c th hin
bng 1. Keo t cú kớch thc rt bộ nờn t din ca nú rt ln. Theo s liu bng
1, s lng keo t ch bng 4% khi lng pha rn ca t, nhng cú din tớch b
mt bng 80% tng din tớch b mt ca t. Nh vy t sột cú t din ln nht ri
n t tht v bộ nht l t cỏt.

Bảng 1. Vai trò của kích thƣớc hạt trong sự hình thành diện tích bề mặt của
đất thịt trung bình
Kích thƣớc hạt
(mm)
Hàm lƣợng

Tổng số
100
240,0
100,0

2. Keo đất có năng lượng bề mặt
Các phân tử trong hạt keo chịu những lực tác động xung quanh nhƣ nhau nên
không có gì đặc biệt. Phân tử trên bề măt hạt keo chịu các lực tác động xung quanh
khác nhau vì nó tiếp xúc với thể lỏng hoặc thể khí bên ngoài. Do các lực này không
thể cân bằng lẫn nhau đƣợc, từ đó sinh ra năng lƣợng tự do, sinh ra năng lƣợng bề
mặt chỗ tiếp xúc giữa các hạt keo với môi trƣờng xung quanh. Thành phần cơ giới
đất càng nặng thì tỷ diện càng lớn và do đó năng lƣợng bề mặt càng lớn, khả năng
hấp phụ vật chất càng cao.
3. Keo đất có mang điện
Ðây là một đặc tính rất quan trọng của keo đất mà các hạt đất có kích thƣớc lớn
không có. Do hạt keo có kích thƣớc rất nhỏ nên hạt nhân của keo có thể hấp phụ lên
trên bề mặt các ion khác nhau. Sự hấp phụ này phụ thuộc vào bản chất của keo. Tuỳ
thuộc vào cấu trúc của hạt keo mà keo đất có thể mang điện âm hoặc điện dƣơng.
Trong đất có keo âm, keo dƣơng và keo lƣỡng tính. Phần lớn keo đất mang điện âm
4. Keo đất có tác dụng ngưng tụ
Keo đất có thể tồn tại ở hai trạng thái khác nhau: trạng thái keo tán (sol) và trạng
thái keo tụ (gel). Khi những hạt keo phân bố trong một thể tích nƣớc thì chúng nằm
xa cách nhau, đó là trạng thái sol (hay hydrosol). Trong trƣờng hợp này môi trƣờng
phân tán là nƣớc, tƣớng phân tán là các hạt keo. Nhƣ thế sol chỉ keo ở trạng thái lơ
lửng trong chất lỏng. Hiện tƣợng này do các nguyên nhân: do thế điện động (điện thế
zeta) làm cho các hạt keo đẩy nhau không tiến lại gần nhau đƣợc, hoặc do màng nƣớc
bao bọc ngoài keo ngăn cản không cho chúng dính liền nhau.
Song trong thiên nhiên lại có cả quá trình ngƣng tụ, nghĩa là quá trình biến sol
thành gel. Quá trình này chỉ xảy ra khi keo bị trung hoà điện hoặc sức hút giữa chúng
lớn hơn sức đẩy. Sự ngƣng tụ keo có thể do những nguyên nhân chính sau:

0,0012 - 0,0005
0,0012 - 0,0005
3
3
AlCl3
FeCl3
< 0,000125
< 0,000125

+ Keo ngƣng tụ do hiện tƣợng mất nƣớc: tuỳ khả năng giữ nƣớc ngƣời ta chia
keo thành keo ƣa nƣớc và keo ghét nƣớc. Keo ƣa nƣớc trên bề mặt có những phân tử
nƣớc hoặc chất lỏng nhƣ dung dịch đất. Những keo ƣa nƣớc nhƣ gelatin, axit silicic,
nhựa cây, một vài chất hữu cơ trong đất, một số keo sét Keo ghét nƣớc nhƣ
hydroxít sắt, kaolinit Chúng không có màng nƣớc xung quanh nên dễ ngƣng tụ, chỉ
cần dùng dung dịch muối nồng độ thấp. Trái lại các keo ƣa nƣớc chỉ ngƣng tụ trong
trƣờng hợp chất điện giải ở nồng độ cao. Những lúc thời tiết hanh khô hoặc hạn hán
kéo dài làm cho đất khô thì keo ƣa nƣớc cũng có thể ngƣng tụ do màng nƣớc quanh
nó bị mất.
+ Keo ngƣng tụ do sự liên kết hai hạt keo mang điện trái dấu
Nhƣ trên đã nói, đa số keo đất mang điện âm. Tuy nhiên vẫn gặp một số keo
mang điện dƣơng nhƣ keo Fe(OH)3, Al(OH)3, khi keo âm và keo dƣơng kết hợp với
nhau, sau lúc trung hoà điện tạo thành gel hỗn hợp. Nếu số lƣợng keo âm nhiều gấp
bội keo dƣơng thì các keo âm bao bọc keo dƣơng tạo thành màng bảo vệ mang điện
âm, kết quả lại tạo thành sol.
IV. Phân loại keo đất
Những keo đất phổ biến là axit humic, axit silicic, hydroxyt sắt, nhôm và keo sét. Nói
chung hàm lƣợng keo phụ thuộc tỷ lệ sét và mùn trong đất, đất càng nhiều sét và mùn
thì càng chứa nhiều keo. Dựa vào tính mang điện, thành phần hoá học ngƣời ta phân
loại keo đất nhƣ sau:
a. Dựa vào tính mang điện

yH
2
O
Nh©n
+
+
+
+
+
+
+
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
SiO
3

c
h
u
y
Ó
n
q
.
®
t
h
Õ
h
i
Ö
u

Hình 2. Sơ đồ cấu tạo keo âm (theo Gorbunov)
+ Keo dƣơng (Basidoit)
Trên lớp ion quyết định thế hiệu là các cation, còn ở lớp điện bù là ion OH
-
và các
anion khác. Ký hiệu keo dƣơng là X-OH. Các keo dƣơng thƣờng gặp trong đất là
Fe(OH)
3
, Al(OH)
3
(trong môi trƣờng axit). Cũng có thể là kaolinit do quá trình ion
hoá tạo thành keo dƣơng:
O

-
Cl
-
FeO
+
FeO
+
Fe(OH)
3
FeO
+
FeO
+
FeO
+
Nh©n
I
o
n
khuÕch
t
¸
n
I
o
n
I
o
n
k

-
-

Keo này tạo thành do sự thuỷ phân FeCl
3

FeCl
3
+ 3H
2
O  Fe(OH)
3
+ 3HCl
Hạt nhân keo tạo nên do nhiều phân tử Fe(OH)
3
. Những phân tử Fe(OH)
3
trên bề mặt
hạt nhân phản ứng với HCl tạo thành FeOCl:
Fe(OH)
3
+ HCl  FeOCl + H
2
O
FeOCl là chất điện giải nên ion hoá:
FeOCl  FeO
+
+ Cl
-


2
O (keo dƣơng)
Fe(OH)
3
+ NaOH  Fe(OH)
2
O
-
+ Na
+
+ H
2
O (keo âm)
Ðối với keo Al(OH)
3
khi pH < 8,1 biểu hiện keo dƣơng, khi pH >8,1 là keo âm (điểm
đẳng điện của keo tại pH=8,1):
Al(OH)
3
+ HCl  Al(OH)
2
+
+ Cl
-
+ H
2
O (keo dƣơng)
Hình 3. Sơ đồ cấu tạo keo dương
(theo Gorbunov)


+
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
I
o
n
khuÕch
t
¸
n
I
o
n
I
o
n
k

O
-
O
H
-
C
O
O
-
O
H
-
C
O
O
-

Hình 4. Sơ đồ cấu tạo keo axit humic (theo Gorbunov)
+ Keo vô cơ (keo khoáng)
Chủ yếu là keo nhôm silicat đƣợc hình thành do kết quả phá huỷ đá và khoáng vật tạo
thành. Thành phần hoá học của keo này gồm:
SiO
2
= 40% - 60%
Al
2
O
3
= 10% - 25%
Fe

Ca
2+
H
+
H
+
Ca
2+
Mg
2+
H
+
S
i
O
3
2
-
S
i
O
3
2
-
S
i
O
3
2
-

Ó
n
q
.
®
t
h
Õ
h
i
Ö
u
=
=
=
=
=
+
+
(
S
i
O
2
)
n
H
+
S
i

2+
Các muối dị cực cũng có thể đƣợc hình
thành do sự tƣơng tác giữa các axit mùn với các khoáng vật sét qua cầu nối canxi có
cấu tạo nhƣ sau:

Si O
Ca OOC
R
Si O Ca OOC
SiOCaCOO
SiO
Ca
COOCác humat canxi không tan có thể kết tủa và hình thành các màng trên bề mặt các hạt
keo.
- Muối phức dị cực đƣợc hình thành do phản ứng giữa các ion sắt, nhôm với axit mùn
để hình thành muối phức, trong muối này kim loại tham gia vào phần anion của phân
tử. Hợp chất phức này vẫn còn các nhóm cacboxyl và nhóm hydroxyl phenol tự do,
các nhóm này có thể tiếp tục phản ứng với phần vô cơ của đất để tạo thành các muối
dị cực đơn giản. L.N. Alexandrova gọi những hợp chất có bản chất kép
nhƣ vậy là muối phức dị cực. Muối này có cấu tạo nhƣ sau:
Me
OH
H
2
O
H
2

R
(COOH)
n-1
(OH)
m-1SiO
2
.nH
2
O
H
2
O R
H
2
O [RMe]
(COOH)
n
(OH)
m
COO
-
OH
Me
1
+
(COOH)
n
(OH)
m
COO
O
Me

(c) Phức hệ sét mùn
V. Các dạng hấp phụ của đất

Hấp phụ là đặc tính của các hạt đất có thể hút đƣợc chất rắn, chất lỏng, chất khí
hoặc làm tăng nồng độ các chất đó trên bề mặt. Khả năng hấp phụ của đất đƣợc chia
thành 5 dạng: hấp phụ sinh học, hấp phụ cơ học, hấp phụ lý học, hấp phụ hoá học và
hấp phụ lý hoá học.
1. Hấp phụ cơ học (mechanical absorption)
Hấp phụ cơ học là đặc tính của đất có thể giữ lại những vật chất nhỏ ở trong khe
hở của đất, ví dụ: những hạt sét, xác hữu cơ, vi sinh vật Ðây là dạng hấp phụ phổ
biến trong đất. Hiện tƣợng này thấy rõ nhất khi mƣa, nƣớc mƣa đục do lẫn cát, sét
nhƣng khi thấm sâu xuống các tầng đất dƣới, nƣớc mạch chảy vào giếng, nƣớc trở
nên trong, vì khi thấm qua các tầng đất, các chất lơ lửng trong nƣớc đã bị hấp phụ cơ
học.
Nguyên nhân của hấp phụ cơ học do kích thƣớc khe hở trong đất bé hơn kích
thƣớc các vật chất hoặc bờ khe hở gồ ghề làm cản trở sự di chuyển các hạt hoặc các
vật chất mang điện trái dấu với bờ khe hở nên bị hút giữ lại.
Có trƣờng hợp hấp phụ cơ học không lợi cho quá trình hình thành đất nhƣ làm
xuất hiện trong đất những lớp quá nhiều keo sét, đất trở lên chặt do đó lý tính xấu.
Nhƣng mặt khác, nhờ tính hấp phụ này mà các phần tử đất không bị rửa trôi xuống
sâu.
2. Hấp phụ sinh học (bioabsorption)

+
khuếch

tán đến keo đất và tại đó nó trao
đổi với Ca
2+
, Mg
2+
, K
+
và cation khác hấp phụ ở keo đất, Còn các anion HCO
3
-
trao
đổi với NO
3
-
, SO
4
2-
, và PO
4
3-
. H
2
CO
3
còn có tác dụng hoà tan các muối khoáng khác
(phosphat, sulfat ) có trong đất giúp cho cây có thể hút đƣợc các ion này.
3. Hấp phụ phân tử (molecule absorption)

3
sinh ra trong quá trình phân giải chất
hữu cơ chứa đạm. Ở đây ta càng thấy rõ lợi ích của việc trộn đất bột khô với phân
chuồng khi ủ phân. Ðất bột hút NH
3
đƣợc tạo ra trong quá trình ủ phân, làm giảm sự
mất đạm.
Bảng 3. Khả năng hút khí và hơi nƣớc của đất (ml /100 g chất hút)
Thành
phần đất
CO
2

NH
3

Hơi nƣớc
Thạch anh
12
145
197
CaCO
3

14
320
278
Kaolinit
166
947

Cl ⇄ [KÐ]
NH4+
+ HCl
Từ đó ta thấy thực chất của hấp phụ lý hoá học là sự trao đổi ion trên keo đất với
ion trong dung dịch quanh keo. Hiện tƣợng này xảy ra khi thay đổi độ ẩm, khi bón
phân, khi nƣớc ngầm dâng lên, khi tƣới nƣớc cho đất, nghĩa là khi có sự chênh lệch
nồng độ của phản ứng thuận nghịch. Trong đất có keo âm và keo dƣơng nên đất có
khả năng hấp phụ cả cation và anion nhƣng hấp phụ cation là chủ yếu vì phần lớn keo
đất là keo âm. Hấp phụ trao đổi ion có ảnh hƣởng rất lớn tới độ phì nhiêu đất, các
tính chất vật lý, hoá học đất cũng nhƣ dinh dƣỡng cây trồng. Vì vậy cần nghiên cứu
sâu hơn dạng hấp phụ này ở phần tiếp theo.
a. Hấp phụ trao đổi cation
* Nguyên lý
Hấp phụ cation xảy ra ở những keo âm vì tầng ion trao đổi của keo chứa cation
nên có thể trao đổi với những cation trong dung dịch tiếp xúc với nó. Keo âm chiếm
đa số trong đất nên tác dụng hấp phụ cation là chủ yếu. Ví dụ khi bón đạm sunphat
thì NH
4
+
đƣợc hấp phụ theo phản ứng sau:
[KÐ]
Ca2+
+ (NH
4
)
2
SO
4
⇄ [KÐ]
2NH4+

* Sự hấp phụ cation tuân theo những qui luật nhất định:
+ Sự hấp phụ cation tuân theo quan hệ đƣơng lƣợng: 1 đƣơng lƣợng gam
cation này trao đổi với một đƣơng lƣợng gam cation khác. Ví dụ trong phản ứng:
[KÐ]
Ca2+
+ 2 NaCl ⇄ [KÐ]
2Na+
+ CaCl
2

thì 1 đƣơng lƣợng gam Ca (20 g) trao đổi với 1 đƣơng lƣợng gam Na (23 g). Do trao
đổi bằng đƣơng lƣợng (me) cho nên nếu có 3% Ca thì phải tính
20
1000.3
= 150 me,
muốn trao đổi Na cũng cần có
1000
23.150
= 3,45% Na mới trao đổi với 3% Ca đƣợc.
+ Trao đổi cation có thể tiến hành theo chiều thuận và nghịch phụ thuộc nồng
độ và đặc tính cation trong dung dịch đất.
+ Trao đổi xảy ra rất nhanh: các phản ứng trao đổi cation trong đất tiến hành
rất nhanh, có khi chỉ sau 5 phút đã thực hiện xong. Ðiểm này có ý nghĩa thực tiễn khi
bón phân chứa cation và bón vôi khử chua. Cần chú ý là phải tạo điều kiện cho tiếp
xúc đều giữa cation với đất bằng cách bừa kỹ, sục bùn để trộn đều, hoặc bón phân
kết hợp với vun gốc cho cây.
+ Trao đổi cation phụ thuộc 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 III > cation hoá trị II > cation hoá trị I.
Nếu cùng hoá trị thì cation nào có bán kính lớn (tức bán kính thuỷ hoá bé) thì

4
+

1
1,43
5,37
4
Mg
2+

2
0,78
13,30
3
Ca
2+

2
1,06
10,00
2
H
+

2
-
-
1

+ Khả năng trao đổi phụ thuộc nồng độ ion trong dung dịch. Nói chung, nồng

- Thành phần keo khác nhau thì CEC của đất khác nhau (bảng 5.5)
Bảng 5. Dung tích hấp phụ của một số loại keo đất
Loại keo
CEC (lđl/100 g)
Fe(OH)
3
và Al(OH)
3

Rất bé
Kaolinit
5 - 15
Montmorilonit
80 - 150
Illit
20 - 40
Axit humic
350

Nhƣ vậy, đất càng nhiều mùn và nhiều montmorilonit thì CEC càng lớn.
- Thành phần cơ giới đất càng nặng CEC càng lớn (bảng 5.6)
Bảng 6. Các cấp hạt khác nhau và CEC của đất
Cấp hạt (mm)
CEC (lđl/100 g đất)
0,25 - 0,005
0,3
0,005 - 0,001
15,0
0,001 - 0,0025
37,2

1,98
21,5
1,40
7,7
0,42
2,1

- pH đất tăng lên thì CEC tăng lên (Bảng 5.8)
Bảng 8. Ảnh hƣởng của pH đến CEC của một số keo sét
Keo
Kaolinit
Montmorilonit
pH
2,5 - 6,0
7,0
2,5 - 6,0
7,0
CEC (lđl/100 g
đất)
4
10
95
100
Bảng 9. CEC của một số loại đất Việt Nam
Loại đất
CEC (lđl/100 g đất)
Ðất đỏ nâu phát triển trên đá bazan
8 - 10
Ðất đỏ vàng phát triển trên đá phiến sét
7 - 8


BS < 50% :
đất đói bazơ
BS = 50 -
75%:
đất có độ no bazơ trung bình
BS > 75% :
đất no bazơ

Ở nƣớc ta, phần lớn đất đồi núi và một số đất phù sa chua do bị rửa trôi các
chất kiềm, kiềm thổ mạnh nên thƣờng có BS < 50%. Vì vậy việc bón vôi kết hợp với
bón phân cho những đất này là cần thiết.
b. Hấp phụ trao đổi anion
Ðất không những có khả năng hấp phụ cation mà còn có khả năng hấp phụ anion.
Sự hấp phụ anion xảy ra trong trƣờng hợp keo mang điện dƣơng. Tỷ lệ keo dƣơng
trong đất không nhiều nên hấp phụ cation vẫn là chủ yếu. Sự hấp phụ anion của đất
phụ thuộc vào các yếu tố: đặc điểm của các anion, tỷ lệ SiO
2
/R
2
O
3
và phản ứng môi
trƣờng đất.
+ Anion khác nhau xảy ra sự hấp phụ khác nhau. Khả năng hấp phụ anion có
thể sắp xếp nhƣ sau: PO
4
3-
> PO
4

2-
và H
2
PO
4
-
và anion của một số axit hữu cơ. Ngoài việc liên kết với
cation hình thành các hợp chất không tan, các ion này có thể bị hấp phụ vào keo đất
bằng cách trao đổi với anion OH
-
trên bề mặt keo đất nhƣ trƣờng hợp kaolinit.
- Nhóm thứ hai: gồm những anion hầu nhƣ không bị hấp phụ. Nhóm này có
NO
3
-
, NO
2
-
và Cl
-
. Nguyên nhân không có sự hấp phụ các anion này là vì chúng
không tạo thành với các cation của dung dịch đất những chất khó tan. Chúng cũng
không đƣợc giữ chặt bởi keo dƣơng do tính dễ hoà tan, trừ trƣờng hợp đất rất chua,
chứa rất nhiều secqui oxit, một lƣợng nhất định các ion này sẽ đƣợc hấp phụ. Dựa
vào tính dễ di động của Cl
-
có thể dùng nƣớc ngọt để rửa Cl
-
cho các đất mặn và chú
ý khi sử dụng phân đạm, nhất là các loại phân có chứa NO

4
.2H
2
O ở dạng kết tủa. Các muối
SO
4
2-
khác (Mg, K, Na) đều dễ tan, các anion CO
3
2-
, HCO
3
-
hấp phụ hoá học với
canxi tạo thành những chất cacbonat khó tan.
+ Khả năng hấp phụ anion phụ thuộc tỷ lệ SiO
2
/R
2
O
3
. Tỷ lệ này càng thấp (tức
tỷ lệ keo dƣơng tăng) thì hấp phụ anion càng nhiều (bảng 10)
Bảng 10. Quan hệ giữa SiO
2
/R
2
O
3
với hấp phụ anion (Matxơn)

0,03
0,55
1,60
0,27
0,04

+ Khả năng hấp phụ anion còn phụ thuộc vào phản ứng môi trƣờng. Ðất có
phản ứng càng chua, tỷ lệ keo dƣơng trong đất sẽ càng tăng, vì vậy sự hấp phụ anion
của đất cũng sẽ tăng lên (bảng 5.11).

Bảng 11. Quan hệ giữa pH với hấp phụ anion (lđl/100 g đất) theo Matxơn
Kaolinit
Montmorilonit
pH
Cl
-

pH
SO
4
2-

pH
PO
4
3-

pH
Cl
-

6,1
46,5
3,2
0,1
4,8
38,7
5,8
2,4
6,2
4,6
5,5
56,1
3,1
0,1
4,0
47,4
5,3
3,8
5,9
6,6
4,6
75,0
3,0
0,1
3,3
60,6
4,0
5,9
5,0
10,5

,
hoặc
NH
4
H
2
PO
4
+ 3Ca(HCO
3
)
2
 Ca
3
(PO
4
)
2
+ 2NH
3
+ 6CO
2
+ 6H
2
O
Fe
3+
+ PO
4
3-

đƣợc phân giải.
Ðất khác nhau có hàm lƣợng chất hữu cơ khác nhau. Chất hữu cơ là phần quý nhất
của đất, nó không chỉ là kho dinh dƣỡng cho cây trồng mà còn có thể điều tiết nhiều
tính chất đất theo hƣớng tốt, ảnh hƣởng lớn đến việc làm đất và sức sản xuất của đất.
II. Qúa trình chuyển hóa hữu cơ
Sự biến hoá xác hữu cơ trong đất là một quá trình sinh hoá học phức tạp, xảy ra với
sự tham gia trực tiếp của vi sinh vật, động vật, oxy không khí và nƣớc.
Xác thực vật tồn tại trên mặt đất hoặc trong các tầng đất, trong quá trình phân giải
chúng mất cấu tạo, hình dạng ban đầu và biến thành những hợp chất hoạt tính hơn, dễ
hoà tan hơn. Một phần những hợp chất này đƣợc khoáng hoá hoàn toàn, sản phẩm
của quá trình này là nƣớc, một số khí và những hợp chất khoáng đơn giản, trong số
đó có nhiều chất dinh dƣỡng cho thực vật thế hệ tiếp sau. Một phần đƣợc vi sinh vật
dùng để tổng hợp protit, lipit, gluxit và một số hợp chất mới, xây dựng cơ thể chúng
và khi chúng chết đi lại đƣợc phân huỷ. Phần thứ ba biến thành những hợp chất hữu
cơ cao phân tử có cấu tạo phức tạp - đó là những hợp chất mùn. Những hợp chất mùn
này lại có thể bị khoáng hoá.
Nhƣ vậy xác hữu cơ trong đất chịu sự tác động của 2 quá trình song song tồn tại,
tuỳ theo điều kiện đất, khí hậu, thành phần xác sinh vật mà một trong hai quá trình ấy
chiếm ƣu thế. Hai quá trình này là: quá trình khoáng hoá xác hữu cơ và quá trình
mùn hoá xác hữu cơ.
Sự biến hoá xác hữu cơ trong đất có thể đƣợc khái quát bằng sơ đồ sau: Hình 6. Sơ đồ quá trình biến hoá xác hữu cơ trong đất

3
, H
2
O, CO
2
(R là Ca
2+
,
Mg
2+
, K
+
, Na
+
, NH
4
+
).
- Trong điều kiện yếm khí sản phẩm cuối cùng tạo thành từ các sản phẩm
trung gian bao gồm: NH
3
, H
2
O, CO
2
, CH
4
, H
2
, N

nhiều mùn và ít đạm, vì vậy đối với đất nhẹ, cần có biện pháp giảm tốc độ
khoáng hoá.
2. Quá trình mùn hóa (humusification)
2.1. Khái niệm:
- Mùn hoá là quá trình tổng hợp những sản phẩm phân giải xác hữu cơ dẫn
đến sự hình thành những hợp chất mùn.
- Mùn là những hợp chất hữu cơ cao phân tử phức tạp mà phân tử bao gồm
nhiều đơn vị cấu tạo khác nhau, chúng đƣợc nối với nhau bằng các cầu nối.
Mỗi đơn vị cấu tạo bao gồm nhân vòng, mạch nhánh, chúng chứa nhiều nhóm
định chức khác nhau và mang tính axit.
2.2. Quá trình hình thành mùn
Sự hình thành mùn phải thông qua con đƣờng sinh hóa học và tất yếu có sự
tham gia của các hệ vi sinh vật phân giải và tổng hợp. Quá trình hình thành
mùn xảy ra theo ba bƣớc:
Bƣớc 1: từ protit, gluxit, lignin, tanin (trong xác hữu cơ, hoặc là sản phẩm
tổng hợp của vi sinh vật) phân giải thành các sản phẩm trung gian.
Bƣớc 2: tác động giữa các hợp chất trung gian để tạo thành những liên kết hợp
chất, đó là những hợp chất phức tạp.
Bƣớc 3: trùng hợp các liên kết trên tạo thành các phân tử mùn
2.3. Cấu tạo
Phân tử mùn hình thành đƣợc xem nhƣ một chuỗi xích, gồm nhiều mắt xích
khác nhau, chúng đƣợc nối với nhau qua các cầu nối. Mỗi mắt xích là một liên kết
hợp chất, trong mỗi liên kết này, không nhất thiết phải có sự tham gia của tất cả
bốn hợp chất chính (protit, gluxit, lipit, lignin - tanin) nhƣng nhất thiết phải có
nhân vòng, mạch nhánh, trong đó bao gồm cả các nhóm định chức khác nhau.
+ Nhân vòng (nhân thơm): đây là vấn đề phức tạp nhất trong việc hình thành
nên phân tử mùn, Theo quan niệm hiện nay nhân vòng có nguồn gốc phenol hay
quinol nhƣ các loại: benzen, furan, pirol, piridin, naftalin, antraxen, indol,
quinolin. Hiện nay đa số học giả cho rằng một trong những nguồn gốc nhân thơm
của axit mùn là lignin, vai trò của chúng khá lớn. Lignin là một chất trùng hợp,

tiếp với nhân vòng hoặc gắn với mạch nhánh.
Các liên kết hợp chất đƣợc gắn với nhau bằng các cầu nối. Cầu nối có thể là 1
nguyên tử (- O -, - N -, ) hoặc 1 nhóm nguyên tử (- NH -, - CH
2
-, ).
2.4. Ảnh hƣởng của yếu tố môi trƣờng đến quá trình tạo mùn
Chế độ nƣớc, không khí ảnh hƣởng đến điều kiện hảo khí hoặc yếm khí. Trong
điều kiện khô hanh quanh năm, tốc độ mùn hoá chậm, nhƣng nếu thƣờng xuyên
ngập nƣớc, mùn hoá thực hiện dƣới tác động của vi sinh vật yếm khí sẽ sinh ra
những axit hữu cơ và các chất khử (CH
4
, H
2
S ), những chất này kìm hãm sự hoạt
động của vi sinh vật làm cho tốc độ mùn hoá chậm hẳn và xác hữu cơ biến thành
than bùn.
Nhiệt độ thích hợp cho quá trình mùn hoá là 25 - 30C. Ngƣời ta nhận thấy
trong điều kiện có mùa ẩm và mùa khô xen kẽ, thì mùn đƣợc tích luỹ nhiều nhất. Ở
mùa ẩm nóng, hảo khí, khoáng hoá chiếm ƣu thế, khi khô và lạnh các hợp chất hữu
cơ đã hình thành khi phân giải ở mùa ẩm đƣợc vi sinh vật chuyển hoá, trùng hợp lại,
tạo thành mùn.
2.5. Phân loại hợp chất mùn
2.5.1. Axit humic
+ Axit humic hoà tan tốt trong các dung dịch kiềm loãng NaOH, Na
2
CO
3
,
Na
4

Theo các tác giả trên phân tử axit humic bao gồm nhiều mạng lƣới cấu trúc.
Mỗi mạng lƣới cấu trúc bao gồm nhiều đơn vị cấu trúc. Ðơn vị cấu trúc là phần phân
tử axit humic hình thành khi phân huỷ chúng và có cấu tạo tƣơng đối đơn giản. Mạng
lƣới cấu trúc là một phần phân tử axit humic chứa tất cả các đơn vị cấu trúc, công
thức và kích thƣớc của các loại này khi phân huỷ axit humíc bằng benzolcacbonic
nhƣ bảng sau:
Bảng 12. Công thức và phân tử lƣợng của đơn vị và mạng cấu trúc mùn của
một số loại đất
Loại đất
Ðơn vị cấu trúc
Mạng lƣới cấu trúc
Công thức
Phân tử
lƣợng
Công thức
Phân tử
lƣợng
Ðất
Potzon
C
16
H
17
O
8
N
354
C
173
H

dài, tỷ lệ các trục từ 1:6 đến 1:12.
+ Trong đất, cơ bản axit humic là keo ở dạng gel, nhƣng chúng rất dễ bị tán
bởi các dung dịch kiềm để tạo thành dung dịch phân tử hoặc dung dịch keo. Vì ở
dạng keo nên axit humic có khả năng hấp phụ cao. Dung tích hấp phụ (CEC) từ 300 -
600 lđl/100g axit humic. Trong đó nhóm COOH và OH phenol đóng vai trò quyết
định. Tính đệm của axit humic cũng rất cao cho nên ở đất giàu humic thì pH đất ổn
định hơn. Axit humic trong đất ít chua hơn axit fulvic vì nó ít mạch nhánh hơn mà lại
nhiều nhân vòng hơn.
+ Trạng thái tồn tại của axit humic
Chỉ có một phần rất nhỏ axit humic tồn tại ở dạng tự do, phần lớn chúng liên
kết với phần vô cơ của đất. Tác động tƣơng hỗ giữa axit humic và phần vô cơ của đất
dẫn đến việc hình thành những hợp chất hữu cơ-vô cơ khác nhau. Phụ thuộc vào hoạt
tính của các hợp chất đƣợc hình thành mà có quá trình tích luỹ các chất mùn và các
chất vô cơ liên kết với nó, hoặc là quá trình rửa trôi các hợp chất đó Có những dạng
liên kết chính sau:
- Liên kết với các cation hoá trị 1 hoặc hoá trị 2 ở trong dung dịch đất hay nằm
trên bề mặt các khoáng sét với H
+
của

nhóm COOH hoặc OH phenol của axit humic
hình thành các humát NH
4
, Na, K, Ca, Mg là các muối đơn giản (dị cực).

(COOH)m
(OH)n
+ 2M
+
COOM(COOH)

+trong đó M là Fe(OH)
2
+
, Fe(OH)
2+
, Al(OH)
2
+
, Al(OH)
2+

Hợp chất phức này vẫn còn các nhóm COOH và OH phenol tự do, vì vậy có
thể tiếp tục phản ứng với các ion K
+
, Na
+
, Ca
2+
, Mg
2+
, Al
3+
để hình thành các muối dị
cực đơn giản: R

giảm tác dụng độc của các nguyên tố này trong đất.
- Tƣơng tác với các khoáng sét hoặc các khoáng vật dạng vô định hình hoặc
tinh thể khác để hình thành các phức chất hấp phụ. Sự hình thành các phức chất hấp
phụ có thể bằng các liên kết giữa các phân tử, liên kết ion hoặc liên kết hiđro, Ví dụ
phản ứng xảy ra giữa các nguyên tử oxi hoặc các nhóm OH trên bề mặt khoáng vật
và các nhóm OH hoặc các nhóm NH
2
của axit humic:
Phản ứng của khoáng sét với nhóm
COOH
Kho¸ng sÐt
O
OH CH R
OPhản ứng của khoáng sét với nhóm OH

Kho¸ng sÐt
O
OH RPhản ứng của khoáng sét với nhóm NH
2

Kho¸ng sÐt
O
H N
R

Trung bình phân tử lƣợng của axit fulvic đạt 10000 - 12000 đơn vị cacbon cho nên
hoạt tính lớn hơn, mặt khác chúng lại dễ bị phân chia nhỏ nên hoạt tính càng mạnh.
+ Cấu trúc của axit fulvic
Nguyên tắc và thành phần cấu trúc của axit fulvic cũng giống nhƣ đối với axit
humic. Ðiều khác nhau giữa chúng là phân tử axit fulvic ít nhân vòng hơn, trái lại
mạch nhánh nhiều hơn, số nhóm định chức đặc biệt là nhóm COOH và OH phenol
nhiều hơn, vì thế axit fulvic chua hơn nhiều.
Theo Alexandrova một phần axit fulvic đƣợc hình thành do kết quả của quá
trình mùn hoá xác hữu cơ, phần khác đƣợc hình thành do sự biến đổi axit humic
thành axit fulvic. Cũng nhƣ axit humic nhiều nhà nghiên cứu cho rằng phân tử của
axit fulvic bao gồm nhiều mạng lƣới cấu trúc và đơn vị cấu trúc.
+ Axit fulvic ở trạng thái tự do không nhiều và so với axit humic, chúng có
phân tử lƣợng nhỏ hơn, mặt khác nhiều mạch nhánh và nhóm định chức vì vậy về
mặt tính chất axit của axit fulvic lớn hơn axit humic. Dung dịch của axit này có pH
2,6 - 2,8. Chúng có khả năng hấp phụ và tính đệm thấp hơn axit humic. Do có phân
tử lƣợng nhỏ hơn nên axit fulvic hoạt tính hơn, dễ di chuyển và do đó cũng dễ bị rửa
trôi khỏi đất.
+ Trạng thái tồn tại của axit fulvic
Axit fulvic ít tồn tại ở trạng thái tự do, phần lớn chúng ở trạng thái liên kết. Ở
trạng thái liên kết chúng cũng gồm 3 dạng nhƣ axit humic. Fulvat của tất cả các kim
loại hoá trị 1 và 2 đều hoà tan và di động dù ở phản ứng axit, trung tính, hay kiềm
yếu. Các hợp chất axit fulvic với Fe, Al có tính tan phụ thuộc vào tỷ lệ giữa các phân
tử kết hợp và nồng độ chúng trong dung dịch. Nếu tỷ lệ R
2
O
3
/axit fulvic càng thấp
tức là tỷ lệ axit fulvic càng nhiều thì hợp chất Fe, Al của axit fulvic càng trở nên hoạt
tính hơn. Ngƣời ta cũng thấy hợp chất Fe - fulvic hoạt tính hơn nhiều so với hợp chất
Al - fulvic. Hoạt tính của các hợp chất Fe - Al - fulvic có thể giải thích cho sự rửa trôi

hữu cơ ngƣời ta có thể trồng trọt tốt cả nơi đất có thành phần cơ giới quá nặng hoặc
quá nhẹ.