Đ
Đ
Ạ
Ạ
I
IH
H
Ọ
Ọ
C
CĐ
Đ
À
ÀN
N
Ẵ
Ẵ
N
N

C
CS
S
Ư
ƯP
P
H
H
Ạ
Ạ
M
MK
K
H
H
O
O
A
A
Đ
Đ
à
àN
N
ẵ
ẵ
n
n
g
g
,
,2
2
0
0
0
0
7
7


lớn của thu hoạch là chất khô trong sản phẩm phụ như rễ, rơm rạ …
Cây trồng tích luỹ chất khô nhờ quá trình hút CO
2
của môi trường không khí,
hút nước và chất khoáng từ đất
* Thành phần nguyên tố
Trong chất khô có rất nhiều nguyên tố hoá học. Khi nghiên cứu thành phần
chất khô của nhiều cây trồng bằng phương pháp đốt, nói chung ta thu được các
nguyên tố trong phần khí như: cacbon – 45%, oxi – 42%, hiđrô – 7%.
Như vậy, chỉ riêng 3 nguyên tố này đã chiếm gần 94% khối lượng chung của
chất khô mà cây trồng tích luỹ được nhờ quá trình hút CO
2
và H
2
O. Còn trong phần
tro của chất khô có nhiều nguyên tố khác, nhưng chỉ chiếm khoảng 6%. Trong
nhiều trường hợp, sự tích luỹ chất khô và năng suất cây trồng lại chủ yếu phụ thuộc
vào việc cung cấp cho đất những nguyên tố có trong phần tro để cây trồng sử dụng.
Chương1 – Thành phần dinh dưỡng cây trồng

Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học
3

Qua phân tích phần tro của nhiều loại cây để xác định thành phần và bằng
kiểm tra thực nghiệm trồng cây trong dung dịch các muối vô cơ, người ta đã phát
hiện thấy có 7 nguyên tố cần thiết ngoài C, H, O, đó là N, P, K, Ca, Mg, S và Fe.
Hàm lượng các nguyên tố này trong tro tương đối cao, do đó người ta gọi chúng là
những nguyên tố đa lượng.
Ngoài 7 nguyên tố đa lượng trên, thực vật còn cần những lượng rất nhỏ các
nguyên tố Mn, B, Mo, Cu, Zn, Co, I, F với hàm lượng từ phần nghìn đến phần trăm

Trong hạt, hàm lượng N cũng cao hơn trong rơm rạ. Hàm lượng N trong củ
thấp hơn nhiều, so với hàm lượng N trong thân lá, các loại cây có củ.
Khi trồng cây ngoài đồng, cây trồng thường thiếu nitơ, phôtpho và kali. Sự
thiếu canxi, magie và lưu huỳnh thường ít thấy, còn dấu hiệu thiếu các nguyên tố vi
lượng chỉ gặp ở một vài loại đất, khi trồng những loại cây nhất định.
Người ta có thể dựa vào sự hấp thụ các nguyên tố dinh dưỡng từ đất để xác
định nhu cầu của cây trồng đối với các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho việc tạo
ra thu hoạch. Khi nghiên cứu nhu cầu của cây trồng, người ta phải tính đến toàn bộ
khối lượng thu hoạch (hạt, rơm, rạ, rễ, thân lá …) và xác định hàm lượng các
nguyên tố chính trong các bộ phận. Sau đó phải tính tổng lượng các nguyên tố
trong toàn bộ khối lượng thu hoạch.
Chương1 – Thành phần dinh dưỡng cây trồng

Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học
4

Nhu cầu của cây trồng đối với các nguyên tố dinh dưỡng thường được tính
bằng kg/ha.
Như đã nêu ở trên, lượng N và các nguyên tố khoáng chỉ chiếm một phần
tương đối nhỏ so với hàm lượng chung của các nguyên tố trong thu hoạch cây
trồng. Phần chủ yếu của thu hoạch ngoài lượng nước ra, là các chất hữu cơ chiếm
tới 80 – 90% khối lượng của chất khô thực vật. Những chất hữu cơ quan trọng
trong thành phần thu hoạch của các cây trồng phổ biến là đường, tinh bột, xenlulo,
lipit, protit. Song, sự hình thành và tích luỹ các chất hữu cơ trong thực vật chỉ có
thể đảm bảo cho cây trồng 7 nguyên tố dinh dưỡng cần thiết.
Bảng 1.2. Hàm lượng % các loại hợp chất hữu cơ trong sản phẩm cây trồng
Cây trồng Đường

Tinh bột Xenlulo



Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học
5

trời. Vai trò của lá xanh được K.A. Timiriazep phát hiện: Nếu không có clorophin
của lá xanh, thực vật không thể thu được năng lượng mặt trời và do đó không tích
luỹ được năng lượng dưới dạng thế năng của thu hoạch.
Quá trình tổng hợp tiến hành ở lá xanh khi có chiếu sáng tạo nên gluxit, axit
hữu cơ, các aminoaxit và protit, được gọi là quá trình quang hợp.
Quá trình quang hợp là quá trình biến đổi năng lượng của ánh sáng mặt trời
thành hoá năng để tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ mới.
Có thể tóm tắt quá trình tổng hợp sinh khối (chất hữu cơ) theo phản ứng sau
đây :
nCO
2
+ 2mH
2
O + xNPS C
n
H
2m
O
p
NPS + mO
2
+ mH
2
O

sinh khối

Hàm lượng CO
2
là yếu tố có ảnh hưởng đến quang hợp. Thí nghiệm của
Buossingault cho thấy: Ở điều kiện nhiệt độ không khí và ánh sáng mặt trời như
nhau, môi trường có hàm lượng CO
2
cao thì qúa trình quang hợp của lá cây tạo ra
một lượng chất hữu cơ nhiều hơn so với môi trường không khí bình thường. Trong
không khí, hàm lượng CO
2
có tính chất quyết định qúa trình dinh dưỡng của cây
trồng , mặc dù nó chỉ chiếm một tỉ lệ rất thấp (0,03% thể tích không khí).
1.2.2. Quá trình dinh dưỡng của cây trồng trong môi trường đất.
Trong quá trình dinh dưỡng, thực vật hút các muối vô cơ đơn giản từ đất vào
rễ. Tại đây, các muối vô cơ đơn giản chuyển lên lá để tổng hợp nhiều chất hữu cơ
tương đối phức tạp và chuyển các hợp chất này đến các cơ quan khác trong cây. Ở
lá, các ion trực tiếp tham gia vào quá trình quang hợp, hoặc tạo nên các sản phẩm
thực vật. Nhiều ion vô cơ còn tham gia vào thành phần của các enzim, mà thiếu
di
ệp
l
ục

ánh
s
áng

ánh
s
áng


Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học
7

CHƯƠNG 2 – THÀNH PHẦN VÀ CÁC TÍNH CHẤT
NÔNG HOÁ CỦA ĐẤT

2.1. Thành phần hoá học của đất
Đất gồm có phần rắn, phần lỏng (dung dịch đất) và phần khí. Trong đất, ba
phần này có quan hệ chặt chẽ với nhau.
2.1.1. Thành phần khí của đất
Phần khí của đất thường có thành phần khác với không khí trong khí quyển.
Hàm lượng khí CO
2
cao hơn và O
2
thấp hơn. Trong đất, thường xuyên diễn ra sự
hút oxi và giải phóng khí CO
2
do phân huỷ chất hữu cơ, hô hấp của vi sinh vật, rễ
cây và một số phản ứng hoá học. Trong khí quyển, CO
2
chiếm 0,03%, còn trong
đất, CO
2
có thể có từ vài phần nghìn đến 1% (có khi chiếm 2  3% và hơn nữa).
Độ ẩm, thành phần cơ giới, cấu trúc và độ xốp của đất, đặc tính thực vật, nhiệt
độ, áp suất khí quyển v.v… có ảnh hưởng đến số lượng và thành phần khí trong
đất.
Hàm lượng CO

 H
+
+ HCO
3
-

Hàm lượng CO
2
trong phần khí và trong dung dịch đất có mối liên quan khá
chặt chẽ: Khi nồng độ khí CO
2
trong không khí tăng sẽ dẫn đến sự chuyển khí CO
2

vào dung dịch mạnh hơn, do đó làm tăng nồng độ H
+
trong dung dịch, và ngược lại,
khi lượng khí CO
2
trong không khí bị giảm thì CO
2
từ dung dịch sẽ thoát ra ngoài
không khí.
Việc làm giàu CO
2
trong dung dịch đất có tác dụng hoà tan các hợp chất
khoáng trong đất (các phôtphat và canxi cacbonat …) dẫn tới việc chuyển các chất
khoáng thành dạng dễ tiêu cho cây trồng. Song, hàm lượng CO
2
cao quá và thiếu

2-
,
H
2
PO
4
-
v.v… và còn có các muối sắt, nhôm, các chất hữu cơ tan được trong nước.
Ngoài ra, trong dung dịch đất còn chứa các khí tan như O
2
, CO
2
, NH
3
v.v…
Sự có mặt các muối trong dung dịch đất là do quá trình phong hoá các chất
khoáng bị phân huỷ và sự biến đổi các hợp chất hữu cơ trong đất do vi sinh vật, do
phân bón vô cơ và hữu cơ.
Sự có mặt thường xuyên và đầy đủ các ion K
+
, Ca
2+
, Mg
2+
, NH
4
+
, NO
3
-

% Nguyên tố

%
Oxi 49,0 Rubiđi 6.10
-3
Nitơ 0,1
Silic 33,0 Kẽm 5.10
-3
Đồng 2.10
-3

Nhôm 7,1 Xezi 5.10
-3
Bo 1.10
-3

Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất

Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học
9

Sắt 3,7 Niken 4.10
-3
Chì 1.10
-3

Cacbon 2,0 Liti 3.10
-3
Gali 1.10
-3

-3
Thuỷ ngân (10
-5
)
Rađi 8.10
-11

Tất cả các nguyên tố trên, trừ nitơ, đều chứa trong phần khoáng cúa đất và tồn
tại trong các hợp chất khoáng khác nhau.
Các nguyên tố C, H, O, P và S có trong phần khoáng và cả trong thành phần
chất hữu cơ. Riêng N thì hầu như hoàn toàn chứa trong thành phần chất hữu cơ của
đất.
* Phần khoáng của đất:
Phần khoáng của đất là sản phẩm phong hoá lâu dài của đá mẹ.
Nó có thành phần cơ giới, thành phần khoáng và hoá học phức tạp. Nó gồm
các hạt khoáng khác nhau, có kích thước từ phần triệu milimet đến 1mm và hơn
nữa. Người ta phân loại các khoáng chứa trong đất theo nguồn gốc: khoáng sơ cấp
và thứ cấp.
Các khoáng sơ cấp: thạch anh, fenspat, mica … có trong đất, hình thành từ đá
mẹ do phong hoá. Trong đất, các khoáng này chủ yếu tồn tại dưới dạng hạt cát (từ
0,05 – 1mm) và bụi (0,001 – 0,05mm) và có một lượng nhỏ ở dạng hạt bùn
(<0,001mm) và keo (< 0,25micron). Các khoáng sơ cấp khi bị phân huỷ, dưới ảnh
hưởng của các quá trình hoá học (hiđrat hoá, thuỷ phân, oxi hoá) và hoạt động của
các vi sinh vật khác nhau trong đất, tạo nên sesquioxit, các muối silicat khác nhau
Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất

Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học
10

và những khoáng thứ cấp mà người ta gọi là các khoáng sét như kaolinit,

nhất. Người ta thường gặp thạch anh dưới dạng các hạt cát, bụi, một phần nhỏ ở
dạng bùn và hạt keo. Hầu như trong tất cả các loại đất, thạch anh chiếm trên 60%,
còn trong đất cát có khoảng 90% và hơn nữa. Thạch anh rất bền, về mặt hoá học thì
khá trơ và ở điều kiện thường không tham gia vào các phản ứng hoá học trong đất.
Còn các silicat khác, công thức cấu tạo có nhiều dạng khác nhau.
Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất

Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học
11Hình 2.3. Những hình dạng của các nhóm silicat khác nhau (các silicat tự nhiên)

- Các hợp chất của sắt thường ở dạng muối hiđro:
Muối kiềm Fe
3
(OH)
6
PO
4
, Fe
2
(OH)
3
PO
4
, Fe
3
(OH)
3

Trong hiđroxiapatit, F được thay thế bằng OH: Ca
5
(PO
4
)
3
OH
Trong cloapatit, F được thay thế bằng Cl: Ca
5
(PO
4
)
3
Cl
- Lưu huỳnh có khoảng 0,85% trong đất và ở dạng các hợp chất: H
2
S, SO
2
,
FeS
2
, ZnS, PbS, CaSO
4
v.v…
- Hợp chất của nguyên tố vi lượng: MnSiO
3
(Silicat rodenit), Mn
3
Al
2

các chất đó như gluxit (xenlulo, hemixenlulo, tinh bột …), các axit hữu cơ, protit và
các chất hữu cơ chứa nitơ khác (các aminoaxit, amit …), chất béo, nhựa, andehit,
các axit poliuric và các dẫn xuất của chúng, các poliphenol, tanin, lignin …
Phần chất hữu cơ chưa mùn hoá thường chiếm 10 – 15% khối lượng chất hữu
cơ của đất. Song những hợp chất này có vai trò đối với sự sống của thực vật, vi sinh
vật trong đất và độ phì nhiêu của nó.
Các hợp chất hữu cơ chưa mùn hoá có thể bị phân huỷ trong đất thành chất vô
cơ dễ được cây trồng đồng hoá. Các nguyên tố dinh dưỡng trong thành phần của
chúng là nitơ, photpho, lưu huỳnh và các nguyên tố khác. Tuy nhiên, không phải tất
cả các chất hữu cơ trong xác động thực vật đều được khoáng hoá hoàn toàn.
2. Nhóm các hợp chất hữu cơ có bản chất đặc biệt được gọi là các chất mùn:
Trong đất, ngoài sự phân huỷ các chất chưa mùn hoá như trên còn có các quá
trình tổng hợp.
Các hợp chất hữu cơ mới khá phức tạp, từ những sản phẩm phân huỷ của các
chất chưa mùn hoá hình thành các chất mùn. Các vi sinh vật đất thường có vai trò
xúc tiến cho các quá trình mùn hoá này.
Dưới ảnh hưởng của chúng, xác động thực vật ban đầu bị phân huỷ thành các
chất hoá học đơn giản hơn. Trong số này, có những hợp chất loại thơm poliphenol,
các quinon tạo ra khi phân huỷ các chất tanin và lignin, đồng thời với các sản phẩm
phân huỷ protit của nguyên sinh động vật (polipeptit và aminoaxit) là những thành
phần chất mùn.
Các chất mùn là những hợp chất chứa nitơ có phân tử lượng cao và tính axit.
Phần lớn các chất này tồn tại dưới dạng liên kết với chất vô cơ của đất.
Có thể chia các chất mùn làm 3 nhóm chính: các axit humic, axit funvic và các
humin.
Axit humic là nhóm các chất được chiết ra khỏi đất bằng kiềm (hoặc bằng các
dung môi khác), ở dạng dung dịch màu sẫm (các humat Na
+
, NH
4

3
),
cacbonyl (– C –), chúng tạo nên tính chất của axit humic và đặc tính tương tác của
O
chúng với đất. Các nhóm hiđroxyl phenol và cacboxyl trong axit humic tạo khả
năng cho nó tham gia vào các quá trình trao đổi hấp phụ cation và quyết định tính
axit của axit này. Còn ion hiđro trong nhóm cacboxyl cho khả năng thế các cation
khác nhau để tạo muối humat:
RCOOH + NaHCO
3
 RCOONa + H
2
O + CO
2

2RCOOH + CaCO
3
 (RCOO)
2
Ca + H
2
O + CO
2

Sepfe và Unrich (1960) đã trình bày nguyên tắc cấu tạo axit humic như sau:
Các axit humic được tạo thành từ các đơn vị cấu tạo là các cầu nối và nhóm
chức loại izo hoặc hetero. Nhân của axit humic là những vòng 5 hoặc 6 cạnh, ví dụ:

2+
, Mg
2+
, nên không có khả năng di chuyển theo phẫu diện đất mà được tích luỹ
ở những nơi hình thành ra chúng và ở lớp đất mặt, do đó có chứa nhiều các muối
này.
Axit humic là phần mùn có giá trị nhất: có khả năng hấp phụ lớn đối với các
cation và có vai trò quan trọng trong việc hình thành cấu tượng đất thích hợp cho
trồng trọt; các axit humic còn có ý nghĩa lớn là nguồn các chất dinh dưỡng dự trữ,
trước hết là nitơ.
Các axit funvic là những chất mùn có màu vàng hoặc đỏ nhạt trong dung dịch
sau khi axit hoá nước chiết đất bằng kiềm.
Cũng như axit humic, theo cấu tạo, axit funvic là nhóm các hợp chất có phân
tử lượng cao. Thành phần nguyên tố của các axit funvic khác axit humic là hàm
lượng C và N nhỏ hơn và hàm lượng O và H lại cao hơn: C: 44 – 49%; H: 3,5–5%;
O: 44 – 49%; N: 2 – 4%.
Những nguyên tố tro trong axit funvic chiếm từ 7 – 10%. Khi hoà tan trong
nước, nó là một axit hữu cơ tương đối mạnh.
Các humin là những phức của axit humic và funvic, liên kết bền với nhau và
với phần khoáng của đất. Điều này giải thích tính bền của cao của các humin với
tác dụng của axit và kiềm. Lượng nitơ trong các humin là 20 – 30% nitơ tổng số
của đất và liên kết khá bền, nên các vi sinh vật đất khó phân huỷ được chúng.
 Sự tạo thành mùn của đất: Mùn được hình thành là do kết quả của sự chuyển
hoá các hợp chất hữu cơ, dưới tác động của enzim và vi sinh vật đất.
Nguyên liệu cơ bản để tạo thành mùn là xác thực vật ở trong đất hay ở lớp đất
mặt. Dưới ảnh hưởng của hoạt động vi sinh vật đất, sự biến đổi của các nguyên liệu
thực vật này theo nhiều quá trình khác nhau:
- Quá trình khoáng hoá: quá trình này tạo nên những chất đơn giản như CO
2
,

những điều kiện thích hợp cho sinh trưởng và phát triển thực vật.
Các axit mùn, với một lượng nhỏ, khi tạo thành các dạng keo hoà tan có tác
dụng xúc tiến cho sự phát triển rễ, làm cho cây có khả năng sử dụng được nhiều
chất dinh dưỡng có trong đất. Do đó, hàm lượng mùn trong đất là một trong những
tiêu chuẩn hàng đầu trong việc đánh giá độ phì nhiêu của đất.
* Hàm lượng chất dinh dưỡng và khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của
đất.
Có thể phân biệt các loại đất khác nhau dựa vào thành phần khoáng, thành
phần và khối lượng chất hữu cơ. Do đó, khối lượng các nguyên tố dinh dưỡng của
thực vật trong các loại đất khác nhau, cũng không giống nhau.
Nếu xác định lượng N, P
2
O
5
và K
2
O tổng số ở lớp đất trồng trọt thuộc các loại
đất khác nhau, ta sẽ thấy khối lượng các nguyên tố dinh dưỡng dự trữ trong đất rất
lớn.
Bảng 2.1. Tỉ lệ và khối lượng các nguyên tố dinh dưỡng dự trữ trong đất
Nguyên tố dinh dưỡng Tỉ lệ (%) Khối lượng (kg/ha)
N
0,02  0,20 600  6.000
P
2
O
5
0,02  0,30 600  9.000
K
2

trồng vẫn không có đủ chất dinh dưỡng dễ tiêu để cho khối lượng thu hoạch cao.
Do đó, để tăng độ phì nhiêu thực tế cho đất và tăng thu hoạch cây trồng, việc bón
phân vô cơ và hữu cơ là vấn đề có ý nghĩa to lớn.
Lượng chất dinh dưỡng dễ tiêu phụ thuộc vào loại đất, mức độ canh tác, chế
độ phân bón … nên hàm lượng các chất dinh dưỡng đó thường khác nhau không
chỉ ở các cơ sở nông nghiệp khác nhau mà ngay cả ở mỗi cánh đồng trong cùng
một cơ sở nông nghiệp. Vì vậy, việc phân tích nông hoá đất để xác định lượng N, P
và K dễ tiêu đồng thời với việc tiến hành những thí nghiệm đồng ruộng là công
việc có ý nghĩa quan trọng, đối với việc sử dụng phân bón hợp lý.
Tóm lại, đất trồng trọt là một hệ đa tướng gồm khí, lỏng và rắn, có quan hệ
mật thiết với nhau và là môi trường dinh dưỡng của cây.
2.2. Các tính chất nông hoá của đất
2.2.1. Tính chất hấp thu chất dinh dưỡng
Khả năng hấp thu chất dinh dưỡng của đất là khả năng hút các ion, các phân tử
của các chất khác nhau từ dung dịch đất và giữ chúng lại. Nhờ có tính chất đó, đất
Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất

Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học
17

giữ được chất dinh dưỡng cho cây trồng, hạn chế sự rửa trôi và khi cần, cây trồng
có thể trao đổi chất dinh dưỡng với đất. Mặt khác, cũng nhờ đó, cây có khả năng
điều tiết được nồng độ các ion thích hợp cho cây.
Quá trình hấp thu chất dinh dưỡng của đất được chia thành 5 dạng: hấp thu
sinh học, cơ học, lý học, hoá học và hấp phụ hoá lý.
* Hấp thu sinh học:
Dạng hấp thu này do vi sinh vật hoặc thực vật trong đất thu hút các chất vô cơ
trong dung dịch đất hay trong không khí, biến đổi các chất này thành các chất hữu
cơ để sinh trưởng phát triển. Xác vi sinh vật, thực vật và động vật là nguồn chất
hữu cơ bổ sung cho đất nhờ hấp thu sinh học. Dạng hấp thu này có ý nghĩa lớn đối

3
-
dễ bị rửa trôi và
Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất

Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học
18

không có khả năng tích luỹ lại trong đất, do đó hiệu lực của phân clorua, nitrat bị
giảm sút, ảnh hưởng đến năng suất cây trồng.
* Hấp thu hoá học:
Nguyên nhân của sự hấp thu này là do trong đất có những phản ứng hóa học
xảy ra, biến đổi một số chất tan thành dạng kết tủa ở lại trong phần rắn của đất.
Ví dụ: Khi photphat một canxi tan tương tác với canxi hdrocacbonat trong đất,
phản ứng sẽ tạo nên photphat 2 hoặc 3 canxi (không tan).
Ca(H
2
PO
4
)
2
+ Ca(HCO
3
)
2
= 2CaHPO
4
 + 2H
2
CO

PO
4
= FePO
4
+ 3H
2
O
Al(OH)
3
+ H
3
PO
4
= AlPO
4
+ 3H
2
O
Do đó, môi trường đất có ảnh hưởng rõ rệt đến sự hấp thu hoá học. Sự hấp thu
này chỉ có lợi trong trường hợp đất có nhiều sắt, nhôm di động. Nhờ đó, cây không
bị ngộ độc do hàm lượng cao của các ion này.
Nhưng ở trường hợp trên, lân dễ tan chuyển thành dạng kết tủa, cây trồng sẽ
thiếu lân. Hiệu suất của phân lân trong trường hợp này bị giảm sút.
Sự hấp thu hoá học và lí học đều làm thay đổi trạng thái, nồng độ muối trong
dung dịch đất.
*Hấp phụ hoá lý (hấp phụ trao đổi):
Sự tiếp xúc giữa phần rắn với dung dịch đất không những xảy ra hấp thu hoá
học, hấp thu phân tử mà còn phổ biến diễn ra sự hấp phụ hoá lí có tầm quan trọng
đặt biệt. Quá trình hấp phụ này thường được thể hiện rõ rệt nhất khi phần rắn hấp
phụ trao đổi các ion. Đó là khả năng của các hạt đất nhỏ ( 0,0002 mm) phân tán,


Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất

Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học
19

Trong trường hợp này diễn ra sự trao đổi cation nên người ta gọi dạng hấp phụ
này là hấp phụ trao đổi cation.
Hấp phụ trao đổi cation là quá trình chủ yếu trong các phản ứng diễn ra trong
đất. Nó có ảnh hưởng lớn đến tính chất lí học, hoá lí của đất như: cấu tượng và khả
năng đệm của đất. Do đó, nó có ý nghĩa đặc biệt đối với việc bón phân vào đất.
Biến đổi hoá học của nhiều loại phân bón, nhất là phân kali và phân đạm dễ
tan, phần lớn bị chi phối bởi quá trình hấp phụ trao đổi.
Mỗi loại đất ở trạng thái tự nhiên thường có chứa một lượng nhất định các
cation hấp phụ trao đổi như: Ca
2+
, Mg
2+
, H
+
, Na
+
, K
+
, NH
4
+
, Al
3+
…

KCl, K
2
SO
4
) các cation của muối trong dung dịch bị hấp phụ bởi các hạt đất có độ
phân tán cao, đồng thời có một đương lượng cation đã bị đất hấp phụ từ trước được
tách ra và đi vào dung dịch:
[KĐ
n-
]Ca
2
+ + (NH
4
)
2
SO
4
 [KĐ
n-
]


4
4
NH
NH
+ CaSO
4

[KĐ

và vi sinh vật đất, đến tốc độ và chiều hướng của các quá trình sinh hoá, hoá học
trong đất. Sự đồng hoá các chất dinh dưỡng của thực vật, hoạt động của vi sinh vật
đất, sự khoáng hoá của các chất hữu cơ, quá trình phân huỷ các chất khoáng và sự
hoà tan các hợp chất khó tan, việc kết tụ và phân tán keo và những quá trình hoá lí
khác, phần lớn phụ thuộc vào phản ứng của đất. Nó cũng ảnh hưởng lớn đến hiệu
suất phân bón trong đất. Mặt khác, phân bón có thể làm thay đổi phản ứng của
dung dịch đất như axit hoá hoặc kiềm hoá dung dịch đất.
Phản ứng của dung dịch đất phụ thuộc vào tỉ số ion H
+
và OH
-
. Nồng độ ion
H
+
trong dung dịch được biểu thị bằng chỉ số pH (pH = -log[H
+
]).
Bảng 2.2. Các loại phản ứng dung dịch đất (phân loại dựa vào nồng độ ion H
+

- giá trị pH)
Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất

Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học
20

Phản ứng pH Nồng độ ion H
+
(g/l)
Chua mạnh 3 – 4 10


Trong điều kiện tự nhiên, phản ứng dung dịch đất thường không vượt quá giới
hạn pH = 4 ÷ 8.
Phần lớn đất trồng cây lương thực, rau, hoa quả và cây công nghiệp ở nước ta
là đất chua không thuận lợi cho sự phát triển thực vật và vi sinh vật có ích trong
đất.
Do đó, việc làm sáng tỏ bản chất độ chua của đất và nghiên cứu phương pháp
khử chua là những vấn đề có ý nghĩa khá quan trọng.
* Độ chua và nguyên nhân gây ra độ chua:
Đất chua là đất có chứa nhiều H
+
không những hiện tại có trong dung dịch đất
mà chủ yếu là trên bề mặt keo đất ở trạng thái hấp phụ có nhiều H
+
và Al
3+
.
Dựa vào trạng thái tồn tại của H
+
trong đất, người ta chia độ chua của đất
thành 2 loại: độ chua hiện tại và độ chua tiềm tàng.
- Độ chua hiện tại: là độ chua của dung dịch đất, gây nên do nồng độ của ion
H+ cao hơn so với ion OH
Độ chua hiện tại có ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của thực vật và vi
sinh vật đất.
Nguyên nhân gây ra độ chua hiện tại là do trong đất thường xuyên có sự hình
thành khí CO
2
. Khí CO
2

)
2

Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất

Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học
21

KĐ ]Ca
2+
+ 2H
2
CO
3
= KĐ



H
H
+ Ca(HCO
3
)
2

Ngoài ra, dung dịch còn bị axit hoá bởi các axit hữu cơ tan và cả muối nhôm
thuỷ phân tạo thành axit và bazơ yếu.
Vậy, độ chua hiện tại là độ chua của dung dịch đất tạo nên bởi axit cacbonic,
các axit hữu cơ tan trong nước và các muối axit thuỷ phân. Độ chua hiện tại được
xác định bằng cách đo pH nước chiết của đất.

K
+

KĐ ]Al
3+
+ 3KCl = KĐ K
+
+ AlCl
3

K
+

Trong dung dịch, nhôm clorua bị thuỷ phân tạo ra bazơ yếu và axit mạnh
AlCl
3
+ 3H
2
O = Al(OH)
3
+ 3HCl
Do đó, độ chua trao đổi là độ chua tạo nên bởi các ion H
+
, Al
3+
từ đất tách ra
dung dịch, khi xử lý đất bằng dung dịch muối trung tính.
Do đó độ chua có ý nghĩa đặc biệt quan trọng, khi bón một lượng lớn phân vô
cơ tan vào đất. Lúc này, độ chua tiềm tàng chuyển thành độ chua hiện tại và trực
tiếp ảnh hưởng âm đến sự phát triển của cây trồng và vi sinh vật có mẫn cảm với độ

3
COONa + H
2
O  CH
3
COOH + Na
+
+ OH
-

Phản ứng kiềm của dung dịch muối này chính là nguyên nhân chủ yếu để tách ion
H
+
hoàn toàn hơn khỏi trạng thái hấp phụ trên bề mặt keo đất.
Khi dung dịch CH
3
COONa tương tác với keo đất, các ion H
+
từ bề mặt keo đất
trao đổi với Na
+
. Các ion H
+
đi ra dung dịch và liên kết với ion OH
-
để tạo H
2
O.
[KĐ]H
+

trên bề mặt keo đất được tách ra. Các ion H
+
còn lại trên bề mặt keo
đất không tham gia vào phản ứng trao đổi này. Còn dưới ảnh hưởng dung dịch
kiềm của CH
3
COONa (khi xác định độ chua thuỷ phân), các ion H
+
ở phức hệ hấp
phụ (keo đất) được tách ra hoàn toàn hơn. Vì thế, độ chua nhận được khi xử lý đất
bằng dung dịch CH
3
COONa lớn hơn độ chua trao đổi.
Độ chua thuỷ phân được biểu thị bằng số mđlg trong 100g đất.
Tuy nhiên, đôi khi kết quả xác định độ chua thuỷ phân nhỏ hơn độ chua trao
đổi. Có thể giải thích là do một vài loại đất có nhiều keo dương (đất đỏ) có khả
năng hấp phụ các anion của axit axetic và trao đổi bằng ion OH
-
của keo dương, vì
vậy mà độ chua của nước chiết giảm đi. Trong trường hợp này, sử dụng phương
pháp thường dùng để xác định độ chua thuỷ phân là không thuận lợi.
Nói chung, độ chua thuỷ phân có giá trị gần đúng với độ chua tiềm tàng của
đất, nên nó là một cơ sở quan trọng cho việc giải quyết nhiều vấn đề thực tế sử
dụng phân bón.
* Độ kiềm của đất:
Ngoài đất chua, còn có những loại đất có giá trị pH cao (pH>7): đất kiềm.
Phản ứng của loại đất này cũng không thuận lợi cho sự phát triển của thực vật và
Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất

Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học

CO
3
trong dung dịch đất có thể giải thích bằng phản ứng
trao đổi giữa Na
+
với dung dịch axit cacbonic trong đất:
KĐ



Na
Na
+ H
2
CO
3
 KĐ



H
H
+ Na
2
CO
3

Tuỳ thuộc vào hàm lượng Na
+
hấp phụ và có thể trao đổi trong đất, người ta

3
, Ca(NO
3
)
2
) lại diễn ra sự trung hoà độ chua hoặc kiềm
hoá dung dịch đất. Khi bón có hệ thống các phân sinh lí chua hoặc sinh lí kiềm,
phản ứng của dung dịch đất có thể bị thay đổi đáng kể và có ảnh hưởng đến sự phát
triển của cây trồng và vi sinh vật đất.
Song, sự thay đổi phản ứng của môi trường đất dưới tác dụng của những yếu
tố trên, ở các loại đất khác nhau lại diễn ra không hoàn toàn như nhau.
Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất

Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học
24

Đối với các loại đất này thì ít thay đổi, đối với các loại đất khác lại biến đổi
nhiều hơn. Khả năng của đất chống lại sự thay đổi phản ứng của dung dịch đất về
phía axit hoặc kiềm được gọi là khả năng đệm của đất.
Nói chung, khả năng đệm của đất phụ thuộc vào tính đệm của phần rắn và
phần lỏng của đất.
Tính đệm của dung dịch đất là do các axit yếu (H
2
CO
3
, axit hữu cơ tan) và
muối của chúng. Axit yếu (chẳng hạn H
2
CO
3

canxi cacbonat không tan và sẽ hạn chế phản ứng kiềm hoá dung dịch:
Ca(OH)
2
+ H
2
CO
3
= CaCO
3


+

2H
2
O
Dung dịch đất, có hỗn hợp axit yếu và muối của nó (chẳng hạn H
2
CO
3
và
Ca(HCO
3
)
2
sẽ đệm, hay nói một cách khác là sẽ có khả năng chống lại axit hoá.
Muối của axit yếu phân li gần hoàn toàn Ca(HCO
3
)
2


 



3
32
.
HCO
COH
KH
Theo hệ thức trên, sự phân li của axit H
2
CO
3
phụ thuộc vào lượng trong dung
dịch. Sự phân li sẽ giảm khi nồng độ anion HCO
3
-
tăng. Khi dung dịch có chứa
đồng thời H
2
CO
3
và Ca(HCO
3
)
2
, nồng độ anion HCO
3

tạo ra axit yếu ít phân li (H
2
CO
3
), có nghĩa là các ion H
+
liên kết
với các anion HCO
3
-
chuyển thành trạng thái không phân li. Như vậy, trong dung
dịch tạo nên muối trung tính và axit yếu, vì vậy pH của dung dịch ít bị thay đổi do
dung dịch có tác dụng đệm đối với sự axit hoá của axit nitrric.
Chương2 – Thành phần và các tính chất nông hoá của đất

Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học
25

Ca
2+
+ 2HCO
3
-
+ 2H
+
+ 2NO
3
-
= Ca
2+

Do đó, khả năng đệm của đất chủ yếu phụ thuộc vào thành phần các cation
trao đổi ở phức hệ hấp phụ của đất. Dung lượng hấp phụ của đất càng lớn, khả năng
đệm của nó càng cao. Các ion bazơ hấp phụ (Ca
2+
, Mg
2+
…) có tác dụng đệm đối
với sự axit hoá. Nếu đất đã bão hoà bazơ, khi có axit xuất hiện (ví dụ, bón phân
amoni sunfat thì xuất hiện H
2
SO
4
) thì những ion H
+
của axit sẽ trao đổi với các
cation của phức hệ hấp phụ (H
+
chuyển vào trạng thái hấp phụ) dung dịch có muối
trung tính, và phản ứng của dung dịch đất ít bị thay đổi.
Ca
2+
H
+

KĐ Ca
2+
+ 2H
+
+ SO
4

3
)
2

Vì vậy, đất được bão hoà bazơ có khả năng đệm rất cao đối với axit.
Còn đất không bão hoà bazơ có chứa nhiều Al
3+
và H
+
ở trạng thái hấp phụ, có
khả năng đệm cao đối với sự kiềm hoá. Khi bón vôi vào đất này, các cation của nó
được hấp phụ và trao đổi với các ion H
+
:
H
+
Ca
2+

KĐ H
+
+ Ca(OH)
2
= KĐ + 2H
2
O
Ca
2+
Ca
2+