Hấp phụ sinh học là khả năng sinh vật [thực vật và vi sinh vật] hút được cation và anion trong đất. Những ion dễ di chuyển trong đất được rễ cây và vi sinh vật hút biến thành những chất hữu cơ không bị nước cuốn trôi. Rễ cây, thân cây sau lúc chết đi sẽ tích luỹ xác hữu cơ trong đất. Vi sinh vật phân giải xác hữu cơ này, do đó có quá trình hấp phụ sinh học. Vi sinh vật cố định đạm cũng là một hình thức hấp phụ sinh vật.
Sự trao đổi cation giữa đất và rễ cây đã được nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây. Nhiều thí nghiệm khẳng định rằng, ngoài hiện tượng cây hút thức ăn dưới dạng ion từ dung dịch đất, cation và anion có thể đi từ đất vào cây theo quá trình trao đổi ion. Do rễ cây hô hấp thải ra CO2. CO2 kết hợp với H2O trong đất tạo thành H2CO3. Axit này phân li: H2CO3 = H+ + HCO3-. H+ khuếch tán đến keo đất và tại đó nó trao đổi với Ca2+, Mg2+, K+ và cation khác hấp phụ ở keo đất, Còn các anion HCO3- trao đổi với NO3-, SO42-, và PO43-. H2CO3 còn có tác dụng hoà tan các muối khoáng khác [phosphat, sulfat...] có trong đất giúp cho cây có thể hút được các ion này.
b. Hấp phụ cơ học
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 tượng này thấy rõ nhất khi mưa, nước mưa đục do lẫn cát, sét... nhưng khi thấm sâu xuống các tầng đất dưới, nước mạch chảy vào giếng, nước trở nên trong, vì khi thấm qua các tầng đất, các chất lơ lửng trong nước đã bị hấp phụ cơ học.
Nguyên nhân của hấp phụ cơ học do kích thước khe hở trong đất bé hơn kích thước 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 trường hợp hấp phụ cơ học không lợi cho quá trình hình thành đất như làm xuất hiện trong đất những lớp quá nhiều keo sét, đất trở lên chặt do đó lý tính xấu. Nhưng mặt khác, nhờ tính hấp phụ này mà các phần tử đất không bị rửa trôi xuống sâu.
c. Hấp phụ lý học [hấp phụ phân tử]
Hấp phụ lý học là sự thay đổi nồng độ của các phân tử chất tan trên bề mặt các hạt đất.
Nguyên nhân của hiện tượng hấp phụ lý học do tác dụng của năng lượng bề mặt phát sinh ở chỗ tiếp xúc giữa các hạt đất với dung dịch đất [hoặc không khí]. Năng lượng bề mặt phụ thuộc sức căng bề mặt và diện tích bề mặt. Vật chất nào làm giảm sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ tập trung trên mặt hạt keo, đây là sự hấp phụ dương. Ví dụ axit axetic có tác dụng làm giảm sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ được tập trung trên mặt hạt đất. Vật chất nào làm tăng sức căng mặt ngoài của dung dịch đất thì bị đẩy ra khỏi keo đất để đi vào dung dịch, sự hấp phụ này gọi là hấp phụ âm. Ví dụ phân tử đường làm tăng sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ bị đẩy ra khỏi keo đất để đi vào dung dịch đất.
Tóm lại, bất kỳ một sự chênh lệch nào về nồng độ ở chỗ tiếp xúc giữa hạt keo với môi trường xung quanh cũng sinh ra tác dụng hấp phụ lý học.
Ngoài phân tử các chất hoà tan, đất còn hấp phụ chất khí. Ðất khô hấp phụ không khí rất chặt. Khả năng hấp phụ các chất khí từ mạnh đến yếu thứ tự như sau: hơi nước, NH3, CO2, O2, N2. Ðất càng nhiều mùn càng hấp phụ nhiều NH3, CO2, và nước. Khả năng hút khí và hơi nước của đất phụ thuộc thành phần chất rắn trong đất [bảng 5.3]. Vì vậy đất có khả hấp phụ khí NH3 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 NH3 được tạo ra trong quá trình ủ phân, làm giảm sự mất đạm.
Bảng 5.3. Khả năng hút khí và hơi nước của đất [ml /100 g chất hút]
| Thành phần đất | CO2 | NH3 | Hơi nước |
| Thạch anh | 12 | 145 | 197 |
| CaCO3 | 14 | 320 | 278 |
| Kaolinit | 166 | 947 | 3172 |
| Fe[OH]3 | 3526 | 5278 | 19236 |
| Mùn | 1264 | 24228 | 19772 |
Hấp phụ hoá học là sự tạo thành trong đất những muối không tan từ những muối dễ tan. Ví dụ:
Na2SO4 + CaCl2 CaSO4¯ + 2NaCl,
Na2SO4 + Ca[HCO3]2 CaSO4¯ + 2NaHCO3,
hoặc
NH4H2PO4 + 3Ca[HCO3]2 Ca3[PO4]2¯ + 2NH3 + 6CO2 + 6H2O
Fe3+ + PO43- FePO4¯
Al3+ + PO43- AlPO4¯
Sự hấp phụ hoá học là nguyên nhân tích luỹ P và S trong đất, làm cho 2 nguyên tố này bị "giữ chặt" trong đất.
e. Hấp phụ lý hoá học [hấp phụ trao đổi]
Hấp phụ lý hoá học là đặc tính của đất có thể trao đổi ion trong phức hệ hấp phụ với ion của dung dịch đất tiếp xúc. Trong dung dịch đất, các axit vô cơ và muối của chúng phân ly thành cation và anion. Khi dung dịch đất tác động với keo đất, keo đất không những chỉ hấp phụ các phân tử [hấp phụ lý học] mà còn hấp phụ cả ion nữa. Nếu lấy một ít đất đỏ [chua] tác động với dung dịch NH4Cl rồi lọc ta sẽ phát hiện trong dịch lọc chứa nhiều H+ còn NH4+ thì giảm. Quá trình trao đổi ion này có thể biểu thị bằng phản ứng sau:
[ KÐ]H+ + NH4Cl ⇄ [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 tượng này xảy ra khi thay đổi độ ẩm, khi bón phân, khi nước ngầm dâng lên, khi tưới nước cho đất, nghĩa là khi có sự chênh lệch nồng độ của phản ứng thuận nghịch. Trong đất có keo âm và keo dương nên đất có khả năng hấp phụ cả cation và anion nhưng hấp phụ cation là chủ yếu vì phần lớn keo đất là keo âm. Hấp phụ trao đổi ion có ảnh hưởng rất lớn tới độ phì nhiêu đất, các tính chất vật lý, hoá học đất cũng như dinh dưỡng cây trồng. Vì vậy cần nghiên cứu sâu hơn dạng hấp phụ này ở phần tiếp theo.
a. Hấp phụ trao đổi cation
* 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 NH4+ được hấp phụ theo phản ứng sau:
[KÐ]Ca2+ + [NH4]2SO4 ⇄ [KÐ]2NH4+ + CaSO4
Một phần nhỏ cation hấp phụ như K+, NH4+, Ca2+, Mg2+ có thể không trao đổi được, nghĩa là không bị cation của dung dịch muối đẩy ra ngoài. Nguyên nhân của hiện tượng này có thể khác nhau. Nhiều thí nghiệm cho thấy K+ mất khả năng trao đổi do keo đất quá già và phần nào đã kết tinh. K+ đã tham gia cấu tạo lưới tinh thể do đó không trao đổi được nữa, hoặc có thể do cation đi vào khe hở giữa các lớp tinh thể khoáng vật như montmorilonit, baydelit, sau đó đất khô đi hay bị bao bọc xung quanh bởi các hạt keo khác nhau như Fe[OH]3, Al[OH]3 hoặc các chất hữu cơ nên cation đó mất khả năng trao đổi. Nguyên nhân rõ nhất và phổ biến nhất là do các cation đã liên kết hoá học để tạo thành các hợp chất không tan. Sự hấp thụ cation do vi sinh vật cũng là nguyên nhân làm cho cation mất khả năng trao đổi.
* Sự hấp phụ cation tuân theo những qui luật nhất định:
+ Sự hấp phụ cation tuân theo quan hệ đương lượng: 1 đương lượng gam cation này trao đổi với một đương lượng gam cation khác. Ví dụ trong phản ứng:
[KÐ]Ca2+ + 2 NaCl ⇄ [KÐ]2Na+ + CaCl2
thì 1 đương lượng gam Ca [20 g] trao đổi với 1 đương lượng gam Na [23 g]. Do trao đổi bằng đương lượng [me] cho nên nếu có 3% Ca thì phải tính
+ 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 trao đổi mạnh hơn. Trừ H+ do có màng thuỷ hoá rất mỏng nên khả năng trao đổi của H+ không những vượt các cation hoá trị I mà còn vượt cả cation hoá trị II [bảng 5.4].
Bảng 5.4. Quan hệ giữa hoá trị, bán kính và bán kính thuỷ hoá của cation với khả năng trao đổi cation
| Cation | Hoá trị | Bán kính cation [Å] | Bán kính thuỷ hoá [Å] | Thứ tự trao đổi |
| Li+ | 1 | 0,78 | 10,03 | 6 |
| Na+ | 1 | 0,98 | 7,90 | 5 |
| NH4+ | 1 | 1,43 | 5,37 | 4 |
| Mg2+ | 2 | 0,78 | 13,30 | 3 |
| Ca2+ | 2 | 1,06 | 10,00 | 2 |
| H+ | 2 | - | - | 1 |
+ Khả năng trao đổi phụ thuộc nồng độ ion trong dung dịch. Nói chung, nồng độ ion trong dung dịch đất càng cao thì phản ứng trao đổi càng mạnh.
* Dung tích trao đổi cation và độ no bazơ của đất
+ Dung tích trao đổi cation của đất
Dung tích trao đổi cation của đất [dung tích hấp phụ] là tổng số cation hấp phụ [kể cả cation kiềm và không kiềm] trong 100 gam đất, tính bằng ly đương lượng gam, ký hiệu bằng chữ CEC [cation exchange capacity].
Dung tích trao đổi cation được xác định bằng cách phân tích trực tiếp hoặc tính theo công thức: CEC = S + H. Trong đó S là tổng số cation kiềm, kiềm thổ hấp phụ [chủ yếu là Ca2+, Mg2+, K+ và Na+], H là tổng số ion H+ và Al3+ hấp phụ [độ chua thuỷ phân]. Tất cả đều tính bằng đơn vị lđl/100 g đất.
Dung tích trao đổi cation của đất phụ thuộc thành phần keo, thành phần cơ giới đất, tỷ lệ SiO2/R2O3 và pH.
- Thành phần keo khác nhau thì CEC của đất khác nhau [bảng 5.5]
Bảng 5.5. 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 |
Như 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 5.6. 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 |
| < 0,0025 | 69,9 |
- Tỷ lệ SiO2/R2O3 càng lớn thì CEC càng lớn [Bảng 5.7]
Bảng 5.7. Quan hệ giữa tỷ lệ SiO2/R2O3 và CEC của đất
| Tỷ lệ SiO2/R2O3 | CEC [lđl/100 g đất] |
| 3,18 | 70,0 |
| 2,68 | 42,6 |
| 1,98 | 21,5 |
| 1,40 | 7,7 |
| 0,42 | 2,1 |
- pH đất tăng lên thì CEC tăng lên [Bảng 5.8]
Bảng 5.8. Ảnh hưởng 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 5.9. 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 |
| Ðất đỏ phát triển trên đá vôi | 6 - 8 |
| Ðất đỏ vàng phát triển trên đá liparit [riolit] | 4 - 6 |
| Ðất macgalit - feralit | 30 - 40 |
| Ðất phèn | 10 - 12 |
| Ðất bạc màu | 4 - 6 |
| Ðất phù sa sông Hồng | 10 - 15 |
+ Ðộ no bazơ [độ bão hoà bazơ] của đất
Nói chung CEC có giá trị càng cao thì đất càng tốt vì chứa nhiều keo. Tuy nhiên dung tích trao đổi cation chỉ nói lên khả năng trao đổi cation mà chưa nói lên thành phần cation hấp phụ. Thực tế một số đất tuy có CEC lớn nhưng do nhiều H+ nên đất chua. Vì thế, cần có CEC lớn nhưng tỷ lệ cation bazơ [bao gồm cả các cation kiềm và kiềm thổ] cũng lớn đất mới tốt. Bởi vậy người ta còn dùng chỉ tiêu "độ no bazơ" để đánh giá độ phì nhiêu đất.
Ðộ no bazơ của đất là tỷ lệ phần trăm các cation kiềm, kiềm thổ chiếm trong tổng số cation hấp phụ, ký hiệu là BS [Base saturation], đơn vị % và được tính theo công thức:
BS [%] = [S x 100]/CEC = [S x 100]/[S + H]
trong đó, S: tổng số cation bazơ trao đổi, H: độ chua thuỷ phân, CEC: dung tích trao đổi cation của đất, cả ba đại lượng này đều tính bằng lđl/100g đất. BS có giá trị càng lớn thì đất càng bão hoà bazơ. Người ta đánh giá như sau:
| BS < 50% : | đất đói bazơ |
| BS = 50 - 75%: | đất có độ no bazơ trung bình |
| BS > 75% : | đất no bazơ |
Ở nước ta, phần lớn đất đồi núi và một số đất phù sa chua do bị rửa trôi các chất kiềm, kiềm thổ mạnh nên thường có BS < 50%. Vì vậy việc bón vôi kết hợp với bón phân cho những đất này là cần thiết.
a. 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 trường hợp keo mang điện dương. Tỷ lệ keo dương 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 SiO2/R2O3 và phản ứng môi trường đất.
+ Anion khác nhau xảy ra sự hấp phụ khác nhau. Khả năng hấp phụ anion có thể sắp xếp như sau: H2PO4- > HCO3- > SCN- > SO42- > Cl- > NO3-. Dựa vào khả năng hấp phụ có thể chia các anion trong đất làm 3 nhóm:
- Nhóm thứ nhất: gồm có những anion có thể bị hấp phụ rất mạnh bằng cách tạo thành kết tủa khó tan với các cation trong dung dịch đất như Ca2+, Fe3+... Ðó là kiểu hấp phụ hoá học đã nói ở phần trên. Nhóm này có các anion của axit phosphorit như PO43-, HPO42- và H2PO4- 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 như trường hợp kaolinit.
- Nhóm thứ hai: gồm những anion hầu như không bị hấp phụ. Nhóm này có NO3-, NO2- 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 được giữ chặt bởi keo dương do tính dễ hoà tan, trừ trường hợp đất rất chua, chứa rất nhiều secqui oxit, một lượng nhất định các ion này sẽ được hấp phụ. Dựa vào tính dễ di động của Cl- có thể dùng nước ngọt để rửa Cl- cho các đất mặn và chú ý khi sử dụng phân đạm, nhất là các loại phân có chứa NO3- để hạn chế sự mất đạm do NO3- dễ bị rửa trôi.
- Nhóm thứ ba: gồm các anion có khả năng hấp phụ trung gian giữa 2 nhóm trên, đó là SO42-, HCO3-, CO3 2- và SiO32-. Cách chia như thế chỉ có ý nghĩa tương đối vì ngay cả những anion này tuỳ điều kiện của môi trường đất có thể có khả năng hấp phụ cao. Ví dụ, SO42- bị hấp phụ rất ít, chỉ trong điều kiện đất có nhiều canxi và độ ẩm đất thấp mới tạo thành CaSO4 hoặc CaSO4.2H2O ở dạng kết tủa. Các muối SO42- khác [Mg, K, Na] đều dễ tan, các anion CO32-, HCO3- hấp phụ hoá học với canxi tạo thành những chất cacbonat khó tan.
+ Khả năng hấp phụ anion phụ thuộc tỷ lệ SiO2/R2O3. Tỷ lệ này càng thấp [tức tỷ lệ keo dương tăng] thì hấp phụ anion càng nhiều [bảng 5.10].
Bảng 5.10. Quan hệ giữa SiO2/R2O3 với hấp phụ anion [Matxơn]
| SiO2/R2O3 | PO43- | SO42- | Cl- |
| lđl/100 g đất | |||
| 3,82 | 0,52 | - | - |
| 2,82 | 0,93 | 0,04 | - |
| 1,89 | 1,15 | 0,15 | 0,03 |
| 0,55 | 1,60 | 0,27 | 0,04 |
+ Khả năng hấp phụ anion còn phụ thuộc vào phản ứng môi trường. Ðất có phản ứng càng chua, tỷ lệ keo dương trong đất sẽ càng tăng, vì vậy sự hấp phụ anion của đất cũng sẽ tăng lên [bảng 5.11].
Bảng 5.11. Quan hệ giữa pH với hấp phụ anion [lđl/100 g đất] theo Matxơn
| Kaolinit | Montmorilonit | ||||||||
| pH | Cl- | pH | SO42- | pH | PO43- | pH | Cl- | pH | PO43- |
| 7,2 | 0,0 | 7,2 | 0,0 | 7,5 | 29,7 | 6,8 | 0,0 | 6,5 | 32,4 |
| 6,7 | 0,3 | 6,9 | 0,7 | 6,7 | 40,8 | 5,6 | 0,0 | 5,1 | 36,3 |
| 6,1 | 1,1 | 6,6 | 2,9 | 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 | 3,8 | 92,1 | 2,8 | 0,4 | 2,9 | 81,0 |
Chia sẻ với bạn bè của bạn:
Page 2
+ Kaolinit là keo sét điển hình cho quá trình hình thành đất nhiệt đới ẩm, montmorilonit đặc trưng cho quá trình hình thành đất ôn đới. Keo sét đặc trưng của một số loại đất thế giới như sau [theo J. Toth]| Loại đất | Keo sét đặc trưng |
| Ðất tundra | Illit |
| Ðất nâu hạt dẻ | Montmorilonit |
| Ðất chernozem | Illit + Montmorilonit |
| Ðất đồng cỏ ẩm | Montmorilonit |
| Ðất potzon | Illit |
| Ðất đỏ vàng potzon hoá | Kaolinit |
| Ðất feralit nhiệt đới | Kaolinit + halluazit |
| Ðất mùn gley | Montmorilonit |
| Ðất mùn cacbonat | Montmorilonit + kaolinit |
| Ðất phù sa và đất mặn | Illit + kaolinit + haluazit |
+ Càng lên cao nhiệt độ càng giảm, cường độ phá huỷ đá giảm, quá trình hình thành đất cũng thay đổi, tỷ lệ keo sét giảm nhưng tỷ lệ keo hữu cơ tăng.
+ Tỷ lệ SiO2/Al2O3 trong keo sét liên quan mật thiết với mức độ phong hóa, rửa trôi và mức độ biến đổi trong quá trình hình thành đất:
| Tỷ lệ SiO2/Al2O3 | Quá trình hình thành đất |
| < 2 | Quá trình alit |
| > 3 | Quá trình sialit |
| 2 - 3 | Trung gian giữa 2 quá trình trên |
+ Ảnh hưởng của hiện tượng tụ keo và tán keo đến trạng thái kết cấu đất: trong đất, keo thường ở trạng thái tụ [gel], ở đất ẩm một phần các hạt keo tồn tại ở trạng thái tán [sol]. Dù keo đất ở trạng thái tán ít vẫn có hại cho đất vì nó làm cho đất bí. Hiện tượng tụ keo làm cho các hạt đất dính lại với nhau tạo thành hạt kết có độ lớn khác nhau. Nếu gel không trở lại trạng thái sol thì những hạt kết này bền, còn khi gel phần nào biến thành sol thì hạt kết dễ nát vụn, đất có kết cấu không bền. Hiện tượng keo tán không lợi cho đất vì phá vỡ kết cấu, rửa trôi các hạt keo làm cho đất trở nên xấu.
+ Ảnh hưởng của thành phần cation hấp phụ đến kết cấu đất: nếu keo hấp phụ nhiều cation hoá trị 1 như Li+, Na+, K+ thì tỷ lệ các hạt keo và các hạt kết kích thước bé từ 0,005 - 0,002mm tăng lên nhiều. Ngược lại khi hấp phụ nhiều cation hoá trị 2 thì tỷ lệ các hạt kết có kích thước lớn từ 0,02 - 0,25mm tăng lên rất nhiều [bảng 5.12].
+ Ảnh hưởng của tính trương, co của keo đất đến lý tính đất: do tính trương co của keo đất làm cho thể tích đất bị thay đổi, đất bị nứt nẻ khi khô và nhão nhoét khi mưa, ảnh hưởng đến chế độ nước và chế độ khí trong đất cũng như sự phát triển của bộ rễ cây. Ðất càng chứa nhiều keo sét đất trương co càng mạnh, keo thuộc nhóm montmorilonit trương co mạnh hơn keo nhóm kaolinit.
Bảng 5.12. Quan hệ giữa thành phần cation hấp phụ với hạt kết trong đất
| Cation hấp phụ | Tỷ lệ % hạt kết | ||
| > 0,02mm | 0,02 - 0,002mm | < 0,002mm | |
| Li+ | 10,53 | 35,94 | 53,53 |
| Na+ | 11,74 | 37,48 | 50,58 |
| K+ | 32,09 | 33,32 | 34,59 |
| Mg2+ | 54,97 | 38,02 | 7,11 |
| Ca2+ | 56,33 | 36,35 | 7,32 |
| Be2+ | 53,90 | 37,66 | 9,04 |
Thành phần cation hấp phụ trên keo còn ảnh hưởng đến hoá tính đất. Trên mặt hạt keo luôn luôn tồn tại nhiều loại cation nhưng cation nào chiếm ưu thế thì nó ảnh hưởng rõ rệt đến hoá tính đất.
+ Những đất giàu Ca2+ và Mg2+ có phản ứng trung tính hơi kiềm và độ no bazơ cao [đất phù sa ngoài đê sông Hồng có BS > 80%].
+ Nếu tỷ lệ Mg2+ dưới 15% dung tích hấp phụ thì không có hại gì đến tính chất đất, khi lớn hơn tỷ lệ này sinh ra hiện tượng mặn magiê [vùng Trung Á ven Hắc Hải].
+ Những đất chứa nhiều H+ và Al3+ trong thành phần cation hấp phụ sẽ có phản ứng chua, độ no bazơ thấp [đất feralit, đất đỏ, đất vàng, đất potzon, đất phù sa chua].
+ Những đất có nhiều Na+ trong thành phần cation hấp phụ sẽ có tính kiềm [đất mặn kiềm].
+ Các cation K+ và NH4+ ở dạng hấp phụ tương đối ít và cây dễ dàng hấp thụ chúng, vì vậy các cation này ít ảnh hưởng đến tính chất của đất.
+ Ðất càng nhiều keo tính đệm của đất càng cao.
* Với chế độ bón phân
Chế độ bón phân cho các loại đất khác nhau tuỳ thuộc vào khả năng hấp phụ của đất:
+ Ðối với đất có khả năng hấp phụ cao, khi bón phân có thể tập trung bón lót, bón lượng phân lớn, còn đất có khả năng hấp phụ nhỏ không nên bón lót nặng, cần bón thúc vào các giai đoạn sinh trưởng cây cần nhiều dinh dưỡng để tăng hiệu quả của phân bón.
+ Bón phân khoáng không kèm theo bón vôi làm độ chua của đất tăng lên rất nhanh, làm giảm mức độ bão hoà bazơ của đất, tăng hàm lượng H+, Al3+ đôi khi cả K+ trong thành phần cation trao đổi của đất.
+ Khi sử dụng phân đạm có chứa gốc NO3-, nên hạn chế bón cho các cây trồng trong điều kiện ngập nước để giảm sự mất đạm do quá trình rửa trôi và phản nitrat hoá.
+ Bón vôi cho các đất chua trước khi sử dụng phân lân để hạn chế sự cố định các ion phosphat bởi sắt và nhôm.
+ Khi bón phân kali cần chú ý sự cố định kali bởi các keo sét, đặc biệt các keo nhóm hydromica.
* Với các biện pháp cải tạo đất
+ Phản ứng trao đổi cation của keo đất là cơ sở khoa học của biện pháp hoá học cải tao đất. Trên cơ sở các phản ứng này có thể sử dụng vôi để cải tạo các đất chua, hoặc sử dụng thạch cao để cải tạo các đất mặn kiềm
[KÐ]2H+ + CaCO3 [KÐ]Ca2+ + H2O + CO2
[KÐ]2Na+ + CaSO4 [KÐ]Ca2+ + Na2SO4
+ Sử dụng nước ngọt để cải tạo các đất mặn [rửa Cl-, SO42-]. Khi sử dụng nước tưới, nước rửa mặn, chú ý hàm lượng Na+ trong nước để tránh nguy cơ mặn kiềm hoá đất.
Như các phần trên đã trình bày, phức hệ keo ảnh hưởng lớn tới thành phần và nồng độ dung dịch đất, tính chất lý học, hoá học, chế độ nước và khí của đất, điều kiện phát triển của vi sinh vật... Vì vậy muốn bảo vệ và nâng cao độ phì đất cần tìm cách duy trì, tăng cường và thay đổi thành phần, số lượng keo đất.
+ Ðất cát chứa rất ít keo, khả năng hấp phụ kém, tính giữ phân kém. Vì vậy đối với loại đất này cần tăng keo bằng cách bón đất sét kết hợp với phân hữu cơ để tăng phức hệ hấp phụ cho đất, tăng độ dính hạt kết làm cho nó trở nên bền. Ở Hungari cải tạo đất cát bằng cách trộn đất sét với phân hữu cơ làm thành lớp dày 2 - 3 cm đem ủ rồi bón cho đất cát. Ðó là phức hệ keo sét mùn có khả năng tạo cho đất nhiều đặc tính tốt mà riêng phân chuồng không thể có được. Dĩ nhiên, không phải đất sét nào cũng bón được cho đất nhẹ, ví dụ đất sét mặn không cải tạo được đất cát, ở miền Bắc nước ta việc dùng bùn ao hoặc cầy sâu lật sét dưới sâu lên kết hợp với phân hữu cơ để cải tạo đất thành phần cơ giới nhẹ như đất bạc màu.
+ Phù sa các sông lớn chứa nhiều keo có thể dùng tưới cho ruộng nhiều cát, đó cũng là biện pháp tăng lượng keo đất.
+ Bón phân hữu cơ và vô cơ còn là biện pháp thay đổi thành phần ion hấp phụ của keo. Các ion OH-, COO- và SiO32-...có thể làm cho các muối phosphat trở thành dễ tan hơn. Ví dụ bón natri silicat:
Na2SiO3 + H2O = H2SiO3 + 2NaOH
H2SiO3 + Ca3[PO4]2[khó tan] = 2CaHPO4[dễ tan] + CaSiO3
hoặc bón phân hữu cơ:
R[COOH]2 + Ca3[PO4]2[khó tan] = R[COO]2 - Ca + 2CaHPO4[dễ tan]
+ Ðối với những đất thành phần cơ giới quá nặng không phù hợp yêu cầu cây trồng có thể cải tạo bằng cách bón cát, bón đất phù sa thô, bón nhiều phân hữu cơ và trồng cây phân xanh.
+ Ðối với những loại đất có khả năng hấp phụ thấp có thể bón vào đất các khoáng vật có dung tích trao đổi cation cao như bentonit, zeolit để nâng cao dung tích hấp phụ cho đất.
1. Khái niệm keo đất, các đặc tính cơ bản của keo và phân loại keo đất?
2. Ðặc điểm của các loại keo sét chính trong đất, thành phần của keo trong các loại đất chính của Việt Nam?
3. Khả năng hấp phụ của đất là gì? Các dạng hấp phụ của đất, biện pháp duy trì và nâng cao khả năng hấp phụ của đất?
4. Quan hệ giữa keo đất, khả năng hấp phụ của đất với tính chất của đất và chế độ bón phân, cải tạo đất?Chia sẻ với bạn bè của bạn:
Page 3
Hấp phụ là đặc tính của các hạt đất có thể hút được chất rắn, chất lỏng, chất khí hoặc làm tăng nồng độ các chất đó trên bề mặt. Bemmelen [Hà Lan] lần đầu tiên chỉ ra rằng keo đất là cơ sở của tác dụng hấp phụ, tác dụng này phụ thuộc chất mùn, hydroxyt sắt và oxit silicic trong đất. Năm 1908, Gedroiz [Liên xô cũ] tìm ra quy luật hấp phụ, khẳng định khái niệm hấp phụ một cách chính xác. Gedroiz cho rằng, tính hấp phụ của đất liên quan đến phức hệ hấp phụ, phức hệ ấy không tan trong nước, thành phần khoáng của nó là nhôm silicat, thành phần hữu cơ của nó chủ yếu là mùn, đó là các loại keo đất. Gedroiz chia khả năng hấp phụ của đất 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.Hấp phụ sinh học là khả năng sinh vật [thực vật và vi sinh vật] hút được cation và anion trong đất. Những ion dễ di chuyển trong đất được rễ cây và vi sinh vật hút biến thành những chất hữu cơ không bị nước cuốn trôi. Rễ cây, thân cây sau lúc chết đi sẽ tích luỹ xác hữu cơ trong đất. Vi sinh vật phân giải xác hữu cơ này, do đó có quá trình hấp phụ sinh học. Vi sinh vật cố định đạm cũng là một hình thức hấp phụ sinh vật.
Sự trao đổi cation giữa đất và rễ cây đã được nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây. Nhiều thí nghiệm khẳng định rằng, ngoài hiện tượng cây hút thức ăn dưới dạng ion từ dung dịch đất, cation và anion có thể đi từ đất vào cây theo quá trình trao đổi ion. Do rễ cây hô hấp thải ra CO2. CO2 kết hợp với H2O trong đất tạo thành H2CO3. Axit này phân li: H2CO3 = H+ + HCO3-. H+ khuếch tán đến keo đất và tại đó nó trao đổi với Ca2+, Mg2+, K+ và cation khác hấp phụ ở keo đất, Còn các anion HCO3- trao đổi với NO3-, SO42-, và PO43-. H2CO3 còn có tác dụng hoà tan các muối khoáng khác [phosphat, sulfat...] có trong đất giúp cho cây có thể hút được các ion này.
b. Hấp phụ cơ học
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 tượng này thấy rõ nhất khi mưa, nước mưa đục do lẫn cát, sét... nhưng khi thấm sâu xuống các tầng đất dưới, nước mạch chảy vào giếng, nước trở nên trong, vì khi thấm qua các tầng đất, các chất lơ lửng trong nước đã bị hấp phụ cơ học.
Nguyên nhân của hấp phụ cơ học do kích thước khe hở trong đất bé hơn kích thước 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 trường hợp hấp phụ cơ học không lợi cho quá trình hình thành đất như làm xuất hiện trong đất những lớp quá nhiều keo sét, đất trở lên chặt do đó lý tính xấu. Nhưng mặt khác, nhờ tính hấp phụ này mà các phần tử đất không bị rửa trôi xuống sâu.
c. Hấp phụ lý học [hấp phụ phân tử]
Hấp phụ lý học là sự thay đổi nồng độ của các phân tử chất tan trên bề mặt các hạt đất.
Nguyên nhân của hiện tượng hấp phụ lý học do tác dụng của năng lượng bề mặt phát sinh ở chỗ tiếp xúc giữa các hạt đất với dung dịch đất [hoặc không khí]. Năng lượng bề mặt phụ thuộc sức căng bề mặt và diện tích bề mặt. Vật chất nào làm giảm sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ tập trung trên mặt hạt keo, đây là sự hấp phụ dương. Ví dụ axit axetic có tác dụng làm giảm sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ được tập trung trên mặt hạt đất. Vật chất nào làm tăng sức căng mặt ngoài của dung dịch đất thì bị đẩy ra khỏi keo đất để đi vào dung dịch, sự hấp phụ này gọi là hấp phụ âm. Ví dụ phân tử đường làm tăng sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ bị đẩy ra khỏi keo đất để đi vào dung dịch đất.
Tóm lại, bất kỳ một sự chênh lệch nào về nồng độ ở chỗ tiếp xúc giữa hạt keo với môi trường xung quanh cũng sinh ra tác dụng hấp phụ lý học.
Ngoài phân tử các chất hoà tan, đất còn hấp phụ chất khí. Ðất khô hấp phụ không khí rất chặt. Khả năng hấp phụ các chất khí từ mạnh đến yếu thứ tự như sau: hơi nước, NH3, CO2, O2, N2. Ðất càng nhiều mùn càng hấp phụ nhiều NH3, CO2, và nước. Khả năng hút khí và hơi nước của đất phụ thuộc thành phần chất rắn trong đất [bảng 5.3]. Vì vậy đất có khả hấp phụ khí NH3 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 NH3 được tạo ra trong quá trình ủ phân, làm giảm sự mất đạm.
Bảng 5.3. Khả năng hút khí và hơi nước của đất [ml /100 g chất hút]
| Thành phần đất | CO2 | NH3 | Hơi nước |
| Thạch anh | 12 | 145 | 197 |
| CaCO3 | 14 | 320 | 278 |
| Kaolinit | 166 | 947 | 3172 |
| Fe[OH]3 | 3526 | 5278 | 19236 |
| Mùn | 1264 | 24228 | 19772 |
Hấp phụ hoá học là sự tạo thành trong đất những muối không tan từ những muối dễ tan. Ví dụ:
Na2SO4 + CaCl2 CaSO4¯ + 2NaCl,
Na2SO4 + Ca[HCO3]2 CaSO4¯ + 2NaHCO3,
hoặc
NH4H2PO4 + 3Ca[HCO3]2 Ca3[PO4]2¯ + 2NH3 + 6CO2 + 6H2O
Fe3+ + PO43- FePO4¯
Al3+ + PO43- AlPO4¯
Sự hấp phụ hoá học là nguyên nhân tích luỹ P và S trong đất, làm cho 2 nguyên tố này bị "giữ chặt" trong đất.
e. Hấp phụ lý hoá học [hấp phụ trao đổi]
Hấp phụ lý hoá học là đặc tính của đất có thể trao đổi ion trong phức hệ hấp phụ với ion của dung dịch đất tiếp xúc. Trong dung dịch đất, các axit vô cơ và muối của chúng phân ly thành cation và anion. Khi dung dịch đất tác động với keo đất, keo đất không những chỉ hấp phụ các phân tử [hấp phụ lý học] mà còn hấp phụ cả ion nữa. Nếu lấy một ít đất đỏ [chua] tác động với dung dịch NH4Cl rồi lọc ta sẽ phát hiện trong dịch lọc chứa nhiều H+ còn NH4+ thì giảm. Quá trình trao đổi ion này có thể biểu thị bằng phản ứng sau:
[ KÐ]H+ + NH4Cl ⇄ [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 tượng này xảy ra khi thay đổi độ ẩm, khi bón phân, khi nước ngầm dâng lên, khi tưới nước cho đất, nghĩa là khi có sự chênh lệch nồng độ của phản ứng thuận nghịch. Trong đất có keo âm và keo dương nên đất có khả năng hấp phụ cả cation và anion nhưng hấp phụ cation là chủ yếu vì phần lớn keo đất là keo âm. Hấp phụ trao đổi ion có ảnh hưởng rất lớn tới độ phì nhiêu đất, các tính chất vật lý, hoá học đất cũng như dinh dưỡng cây trồng. Vì vậy cần nghiên cứu sâu hơn dạng hấp phụ này ở phần tiếp theo.
a. Hấp phụ trao đổi cation
* 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 NH4+ được hấp phụ theo phản ứng sau:
[KÐ]Ca2+ + [NH4]2SO4 ⇄ [KÐ]2NH4+ + CaSO4
Một phần nhỏ cation hấp phụ như K+, NH4+, Ca2+, Mg2+ có thể không trao đổi được, nghĩa là không bị cation của dung dịch muối đẩy ra ngoài. Nguyên nhân của hiện tượng này có thể khác nhau. Nhiều thí nghiệm cho thấy K+ mất khả năng trao đổi do keo đất quá già và phần nào đã kết tinh. K+ đã tham gia cấu tạo lưới tinh thể do đó không trao đổi được nữa, hoặc có thể do cation đi vào khe hở giữa các lớp tinh thể khoáng vật như montmorilonit, baydelit, sau đó đất khô đi hay bị bao bọc xung quanh bởi các hạt keo khác nhau như Fe[OH]3, Al[OH]3 hoặc các chất hữu cơ nên cation đó mất khả năng trao đổi. Nguyên nhân rõ nhất và phổ biến nhất là do các cation đã liên kết hoá học để tạo thành các hợp chất không tan. Sự hấp thụ cation do vi sinh vật cũng là nguyên nhân làm cho cation mất khả năng trao đổi.
* Sự hấp phụ cation tuân theo những qui luật nhất định:
+ Sự hấp phụ cation tuân theo quan hệ đương lượng: 1 đương lượng gam cation này trao đổi với một đương lượng gam cation khác. Ví dụ trong phản ứng:
[KÐ]Ca2+ + 2 NaCl ⇄ [KÐ]2Na+ + CaCl2
thì 1 đương lượng gam Ca [20 g] trao đổi với 1 đương lượng gam Na [23 g]. Do trao đổi bằng đương lượng [me] cho nên nếu có 3% Ca thì phải tính
+ 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 trao đổi mạnh hơn. Trừ H+ do có màng thuỷ hoá rất mỏng nên khả năng trao đổi của H+ không những vượt các cation hoá trị I mà còn vượt cả cation hoá trị II [bảng 5.4].
Bảng 5.4. Quan hệ giữa hoá trị, bán kính và bán kính thuỷ hoá của cation với khả năng trao đổi cation
| Cation | Hoá trị | Bán kính cation [Å] | Bán kính thuỷ hoá [Å] | Thứ tự trao đổi |
| Li+ | 1 | 0,78 | 10,03 | 6 |
| Na+ | 1 | 0,98 | 7,90 | 5 |
| NH4+ | 1 | 1,43 | 5,37 | 4 |
| Mg2+ | 2 | 0,78 | 13,30 | 3 |
| Ca2+ | 2 | 1,06 | 10,00 | 2 |
| H+ | 2 | - | - | 1 |
+ Khả năng trao đổi phụ thuộc nồng độ ion trong dung dịch. Nói chung, nồng độ ion trong dung dịch đất càng cao thì phản ứng trao đổi càng mạnh.
* Dung tích trao đổi cation và độ no bazơ của đất
+ Dung tích trao đổi cation của đất
Dung tích trao đổi cation của đất [dung tích hấp phụ] là tổng số cation hấp phụ [kể cả cation kiềm và không kiềm] trong 100 gam đất, tính bằng ly đương lượng gam, ký hiệu bằng chữ CEC [cation exchange capacity].
Dung tích trao đổi cation được xác định bằng cách phân tích trực tiếp hoặc tính theo công thức: CEC = S + H. Trong đó S là tổng số cation kiềm, kiềm thổ hấp phụ [chủ yếu là Ca2+, Mg2+, K+ và Na+], H là tổng số ion H+ và Al3+ hấp phụ [độ chua thuỷ phân]. Tất cả đều tính bằng đơn vị lđl/100 g đất.
Dung tích trao đổi cation của đất phụ thuộc thành phần keo, thành phần cơ giới đất, tỷ lệ SiO2/R2O3 và pH.
- Thành phần keo khác nhau thì CEC của đất khác nhau [bảng 5.5]
Bảng 5.5. 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 |
Như 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 5.6. 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 |
| < 0,0025 | 69,9 |
- Tỷ lệ SiO2/R2O3 càng lớn thì CEC càng lớn [Bảng 5.7]
Bảng 5.7. Quan hệ giữa tỷ lệ SiO2/R2O3 và CEC của đất
| Tỷ lệ SiO2/R2O3 | CEC [lđl/100 g đất] |
| 3,18 | 70,0 |
| 2,68 | 42,6 |
| 1,98 | 21,5 |
| 1,40 | 7,7 |
| 0,42 | 2,1 |
- pH đất tăng lên thì CEC tăng lên [Bảng 5.8]
Bảng 5.8. Ảnh hưởng 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 5.9. 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 |
| Ðất đỏ phát triển trên đá vôi | 6 - 8 |
| Ðất đỏ vàng phát triển trên đá liparit [riolit] | 4 - 6 |
| Ðất macgalit - feralit | 30 - 40 |
| Ðất phèn | 10 - 12 |
| Ðất bạc màu | 4 - 6 |
| Ðất phù sa sông Hồng | 10 - 15 |
+ Ðộ no bazơ [độ bão hoà bazơ] của đất
Nói chung CEC có giá trị càng cao thì đất càng tốt vì chứa nhiều keo. Tuy nhiên dung tích trao đổi cation chỉ nói lên khả năng trao đổi cation mà chưa nói lên thành phần cation hấp phụ. Thực tế một số đất tuy có CEC lớn nhưng do nhiều H+ nên đất chua. Vì thế, cần có CEC lớn nhưng tỷ lệ cation bazơ [bao gồm cả các cation kiềm và kiềm thổ] cũng lớn đất mới tốt. Bởi vậy người ta còn dùng chỉ tiêu "độ no bazơ" để đánh giá độ phì nhiêu đất.
Ðộ no bazơ của đất là tỷ lệ phần trăm các cation kiềm, kiềm thổ chiếm trong tổng số cation hấp phụ, ký hiệu là BS [Base saturation], đơn vị % và được tính theo công thức:
BS [%] = [S x 100]/CEC = [S x 100]/[S + H]
trong đó, S: tổng số cation bazơ trao đổi, H: độ chua thuỷ phân, CEC: dung tích trao đổi cation của đất, cả ba đại lượng này đều tính bằng lđl/100g đất. BS có giá trị càng lớn thì đất càng bão hoà bazơ. Người ta đánh giá như sau:
| BS < 50% : | đất đói bazơ |
| BS = 50 - 75%: | đất có độ no bazơ trung bình |
| BS > 75% : | đất no bazơ |
Ở nước ta, phần lớn đất đồi núi và một số đất phù sa chua do bị rửa trôi các chất kiềm, kiềm thổ mạnh nên thường có BS < 50%. Vì vậy việc bón vôi kết hợp với bón phân cho những đất này là cần thiết.
a. 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 trường hợp keo mang điện dương. Tỷ lệ keo dương 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 SiO2/R2O3 và phản ứng môi trường đất.
+ Anion khác nhau xảy ra sự hấp phụ khác nhau. Khả năng hấp phụ anion có thể sắp xếp như sau: H2PO4- > HCO3- > SCN- > SO42- > Cl- > NO3-. Dựa vào khả năng hấp phụ có thể chia các anion trong đất làm 3 nhóm:
- Nhóm thứ nhất: gồm có những anion có thể bị hấp phụ rất mạnh bằng cách tạo thành kết tủa khó tan với các cation trong dung dịch đất như Ca2+, Fe3+... Ðó là kiểu hấp phụ hoá học đã nói ở phần trên. Nhóm này có các anion của axit phosphorit như PO43-, HPO42- và H2PO4- 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 như trường hợp kaolinit.
- Nhóm thứ hai: gồm những anion hầu như không bị hấp phụ. Nhóm này có NO3-, NO2- 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 được giữ chặt bởi keo dương do tính dễ hoà tan, trừ trường hợp đất rất chua, chứa rất nhiều secqui oxit, một lượng nhất định các ion này sẽ được hấp phụ. Dựa vào tính dễ di động của Cl- có thể dùng nước ngọt để rửa Cl- cho các đất mặn và chú ý khi sử dụng phân đạm, nhất là các loại phân có chứa NO3- để hạn chế sự mất đạm do NO3- dễ bị rửa trôi.
- Nhóm thứ ba: gồm các anion có khả năng hấp phụ trung gian giữa 2 nhóm trên, đó là SO42-, HCO3-, CO3 2- và SiO32-. Cách chia như thế chỉ có ý nghĩa tương đối vì ngay cả những anion này tuỳ điều kiện của môi trường đất có thể có khả năng hấp phụ cao. Ví dụ, SO42- bị hấp phụ rất ít, chỉ trong điều kiện đất có nhiều canxi và độ ẩm đất thấp mới tạo thành CaSO4 hoặc CaSO4.2H2O ở dạng kết tủa. Các muối SO42- khác [Mg, K, Na] đều dễ tan, các anion CO32-, HCO3- hấp phụ hoá học với canxi tạo thành những chất cacbonat khó tan.
+ Khả năng hấp phụ anion phụ thuộc tỷ lệ SiO2/R2O3. Tỷ lệ này càng thấp [tức tỷ lệ keo dương tăng] thì hấp phụ anion càng nhiều [bảng 5.10].
Bảng 5.10. Quan hệ giữa SiO2/R2O3 với hấp phụ anion [Matxơn]
| SiO2/R2O3 | PO43- | SO42- | Cl- |
| lđl/100 g đất | |||
| 3,82 | 0,52 | - | - |
| 2,82 | 0,93 | 0,04 | - |
| 1,89 | 1,15 | 0,15 | 0,03 |
| 0,55 | 1,60 | 0,27 | 0,04 |
+ Khả năng hấp phụ anion còn phụ thuộc vào phản ứng môi trường. Ðất có phản ứng càng chua, tỷ lệ keo dương trong đất sẽ càng tăng, vì vậy sự hấp phụ anion của đất cũng sẽ tăng lên [bảng 5.11].
Bảng 5.11. Quan hệ giữa pH với hấp phụ anion [lđl/100 g đất] theo Matxơn
| Kaolinit | Montmorilonit | ||||||||
| pH | Cl- | pH | SO42- | pH | PO43- | pH | Cl- | pH | PO43- |
| 7,2 | 0,0 | 7,2 | 0,0 | 7,5 | 29,7 | 6,8 | 0,0 | 6,5 | 32,4 |
| 6,7 | 0,3 | 6,9 | 0,7 | 6,7 | 40,8 | 5,6 | 0,0 | 5,1 | 36,3 |
| 6,1 | 1,1 | 6,6 | 2,9 | 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 | 3,8 | 92,1 | 2,8 | 0,4 | 2,9 | 81,0 |
Chia sẻ với bạn bè của bạn: