Giáo trình Thổ nhưỡng học

n H+ để trung hoà làm ion nhôm kép trở nên phức tạp hơn. H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O OH- OH- Al- Al- 6+ H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O OH- OH- Al- Al- OH- OH- Lúc pH >5,5 thì ion nhôm kết tủa dưới dạng Al(OH)3 và mất khả năng đệm. Như vậy nhôm chỉ có khả năng đệm khi pH của đất dưới 5,5 và chỉ đệm với bazơ (đệm một chiều.). Qua các nguyên nhân nói trên ta có thể rút ra một nhận xét rằng: Tính đệm của đất phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mùn và thành phần cơ giới đất Ðất giàu mùn > đất sét > đất thịt > đất cát Thí nghiệm đơn giản sau đây có thể khẳng định thêm kết luận trên: Với 3 loại đất (đất cát, đất sét và đất giàu mùn); mỗi loại đất ta dùng 6 ống nghiệm, trong mỗi ống nghiệm chứa 5 g đất bột. Ðổ lần lượt vào các ống nghiệm lượng vôi bột CaO tương ứng 5, 10, 15, 20, 25, 30mg, thêm 25ml nước cất, lắc đều trong 10 phút rồi xác định pH và biểu diễn kết quả trên đồ thị. Qua đồ thị ta thấy muốn đưa pH từ 5 lên 7 cho 1 ha thì phải dùng 9.000 kg vôi đối với đất đen giàu mùn, 4.500kg vôi đối với đất sét và chỉ 1.500kg đối với đất cát. Tính đệm có ý nghĩa quan trọng trong thực tiễn. Nhờ có tính đệm mà pH của đất khá ổn định, tạo điều kiện tốt cho cây trồng và vi sinh vật phát triển. Ngoài ra khi tính lượng vôi bón cho đất phải tính tới khả năng đệm của đất để có mức bón phù hợp. Ðối với đất có thành phần cơ giới nhẹ, nghèo mùn ta có thể giảm bớt lượng vôi bón, đối với đất giàu mùn, có thành phần cơ giới nặng phải tăng lượng vôi bón lên 1,2-1,5 lần theo con số tính lý thuyết. Hình 6.3: Quan hệ giữa hàm lượng mùn, thành phần cơ giới với tính đệm của đất 3 5 7 0 1500 3000 4500 6000 7500 9000 10500 pH Lượng vôi bón, kg/ha Đất cát Đất sét Đất đen 5. Phản ứng oxy hoá khử của đất 5.1. Khái niệmvề phản ứng oxy hoá khử Oxy hoá khử là quá trình diễn ra phổ biến trong đất, đặc biệt là đất lúa nước. Quá trình này giữ một vai trò quan trọng đối với độ phì nhiêu đất. Oxy hoá là kết hợp với oxy hay mất hydro. Trái lại khử oxy là mất oxy hay kết hợp với hyđro. Quá trình oxy hoá khử cũng liên quan đến sự chuyển dịch điện tử (electron) Các chất oxy hoá (ký hiệu là ox) là những chất nhận điện tử. Quá trình chất oxy hoá nhận điện tử gọi là quá trình khử. Các chất khử (ký hiệu là Red) là những chất cho điện tử, quá trình chất khử cho điện tử là quá trình oxy hoá. Cả hệ thống oxy hoá khử ký hiệu là Redox. Trong một phản ứng cụ thể chất oxy hoá và chất khử tạo thành cặp oxy hoá khử và được gọi là một hệ thống oxy hoá - khử trong đất. Ví dụ: Fe3+ + e  Fe2+ hoặc Fe2+ - e  Fe3+ Trong đất có các chất oxy hoá là O2, NO3-, Fe3+, Mn4+, Mn3+, Cu2+ và vi sinh vật hiếu khí. Những chất khử là H2, Fe2+, Mn2+, Cu+ vi sinh vật yếm khí và các sản phẩm phân giải xác hữu cơ trong điều kiện yếm khí. Tất cả các phản ứng oxy hoá khử đều có sự tham gia của vi sinh vật. Dù trong điều kiện oxy hoá hay điều kiện khử oxy, chất hữu cơ vẫn được phân huỷ chỉ khác nhau về tốc độ phản ứng và sản phẩm phân giải: Bảng 6.4: Ảnh hưởng của trạng thái oxy hoá khử đến các dạng sản phẩm phân giải xác hữu cơ Thành phần chất hữu cơ Sản phẩm oxy hoá (ox) Sản phẩm khử (Red) C N S P CO2 NO2-, NO3- SO42- PO43- CH4, CO NH3, N2 H2S PH3 Fe Mn Cu Fe3+ Mn3+, Mn4+ Cu2+ Fe2+ Mn2+ Cu+ Cường độ oxy hoá khử được xác định bằng điện thế oxy hoá khử, ký hiệu Eh, đơn vị là milivon (mV), tính theo công thức: Eh (mV) = Eo + 59/ n.lg (ox)/ (red) Trong đó Eo là điện thế tiêu chuẩn, nghĩa là điện thế phát sinh ở các điện cực nằm trong dung dịch có chất oxy hoá và chất khử oxy nồng độ 1N và là hằng số với mỗi hệ oxy hoá khử. Ví dụ: Fe3+ + e -_  Fe2+ Mn4+ + 2e -  Mn2+ Mn3+ + e -  Mn2+ MnO4- + 4H+ + 3e -  MnO2 + 2H2O Eo = 770 mV Eo = 344 mV Eo = 1510 mV Eo = 1640 mV Còn ox là nồng độ đương lượng của chất oxy hoá Red là nồng độ đương lượng của chất khử Ví dụ: trong đất cụ thể nào đó có Fe2+ = 0,1 N và Fe3+ = 0,001 N thì Eh = 770 + 59 lg0,001/ 0,1 = 625 mV Hiện nay để xác định Eh đất người ta thường dùng các máy đo (Eh meter) cho kết quả nhanh và chính xác hơn việc xác định nồng độ các chất oxy hoá, khử. 5.2. Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hoá khử + Trong đất có thể chứa nhiều hệ thống oxy hoá khử có nồng độ khác nhau nhưng Eh của đất sẽ tương đương với trị số Eh của hệ thống oxy hoá khử có nồng độ chất khử và chất oxy hoá cao nhất. + Trong đất thoáng khí quá trình oxy hoá khử trong đất được quyết định bởi nồng độ O2 tự do trong không khí đất và O2 hoà tan trong dung dịch đất. Nồng độ oxy trong không khí đất và trong dung dịch đất càng cao thì Eh càng cao. + Ðộ ẩm đất: đất khô có quá trình oxy hoá mạnh nên Eh cao, đất ẩm hoặc dư ẩm thì quá trình khử mạnh nên Eh của đất thấp. + Cây trồng: Eh đất phụ thuộc và loại cây trồng, mật độ cây. Eh xung quanh rễ cây cũng khác nhau. Ví dụ: gần rễ cây lúa mỳ Eh giảm vì rễ cây lúa mỳ tiết ra chất khử, gần rễ cây lúa nước Eh tăng do rễ lúa tiết ra oxy. + Eh của đất có sự liên quan chặt chẽ với pH. Nếu trong dung dịch đất có nhiều ion H+ sẽ diễn ra quá trình: 2 H+ + 2e - = H2 Khi thay đổi 1 đơn vị pH thì Eh thay đổi từ 57-59mV. Klak đề nghị biểu thị điện thế oxy hoá khử trong đất là rH2 theo công thức: rH2 (mV) = Eh/ 30 + 2 pH + Các biện pháp canh tác: - Luân canh cây trồng cạn với cây trồng nước làm cho Eh thay đổi rất mạnh. - Ðiều tiết độ ẩm đất làm cho Eh đất thay đổi. - Cày sâu kết hợp với bón nhiều phân hữu cơ làm cho Eh giảm, xới xáo đất làm tăng tính thông khí thì Eh tăng. - Phơi ải đất lúa làm cho Eh tăng. - Mật độ cây trồng: rễ lúa nước tiết ra oxy làm Eh của đất vùng xung quanh rễ tăng. Vì vậy lúa nước cấy càng dày thì mật độ rễ càng cao, Eh càng tăng và hàm lượng các chất khử càng giảm. 5.3. Ý nghĩa thực tiễn của phản ứng oxy hoá khử + Ðiện thế oxy hoá khử là chỉ tiêu đánh giá tính thông khí và tình hình cung cấp dinh dưỡng trong đất. Các chất dinh dưỡng như NH4+, NO3-, PO43-, SO42-... được hình thành do tác động của hệ vi sinh vật đất trong những điều kiện cụ thể về pH, hoặc Eh nào đấy. Ví dụ: khi pH = 7, Eh khoảng 400mV thì NO3- bị khử mạnh thành NO2 cây không dùng được. + Các loại đất khác nhau có Eh khác nhau, trong một phẫu diện Eh của các tầng khác nhau và thường giảm theo chiều sâu. Eh phù hợp với sản xuất nông nghiệp biến động trong phạm vi 200-700 mV (đất lúa nước từ 200-300mV). Eh quá cao chứng tỏ quá trình oxy hoá trong đất xảy ra mạnh. Mùn tiêu hao nhanh và một số chất dinh dưỡng có thể bị cố định lại. Ngược lại nếu Eh quá thấp nghĩa là quá trình khử diễn ra mạnh, sinh ra một số chất độc như H2S, CH4.... + Khi thay đổi Eh sẽ dẫn tới sự thay đổi một loạt trạng thái dinh dưỡng trong đất. Thí dụ: khi đổ ải, đất chuyển từ trạng thái oxy hoá sang trạng thái khử, Eh giảm mạnh. Lúc đó Fe3+ trong các hợp chất bị khử thành Fe2+ (như Fe(OH)2 và FeHPO4) làm đất giảm tính chua trong thời gian khoảng 1 tháng, hàm lượng lân dễ tiêu tăng lên, hàm lượng NH4+ cũng tăng (do chất hữu cơ phân giải trong điều kiện yếm khí tạo ra NH4+)... đây là một quá trình có lợi vì cung cấp nhiều dinh dưỡng cho cây. 6. Một số biện pháp nâng cao độ phì của đất bằng cách điều tiết phản ứng đất 6.1. Bón vôi cải tạo đất chua: Ðộ chua ảnh hưởng đến đặc tính lý hoá sinh học của đất: + Dạng tồn tại và độ hữu hiệu của các nguyên tố Ca, Mg, P, cũng như các nguyên tố vi lượng như Fe, Mn, Cu, Mo, B... có quan hệ chặt chẽ với độ pH của đất. + Phản ứng của đất cũng có ảnh hưởng trực tiếp đến hệ vi sinh vật và sự hoạt động của chúng. Chính vì vậy các phản ứng của đất có liên quan chặt chẽ tới sự phân giải chất hữu cơ và sự chuyển hoá các chất dinh dưỡng như đạm và lưu huỳnh trong đất. Các vi khuẩn và xạ khuẩn có ích thích nghi nhất ở môi trường trung tính. Ví dụ như vi khuẩn cố định đạm thích nghi ở pH 6,8; Vi khuẩn nitrat hoá ở pH 6-8. Trong môi trường chua pH <5 nấm phát triển. Những sản phẩm do nấm sinh ra đều có tính chua mạnh, trong điều kiện có nước có thể bị rửa trôi không có lợi cho sự tích luỹ độ phì. + Trong đất chua sự di động của nhôm tăng. Trừ một số ít cây như chè được Al3+ kích thích phát triển còn hầu hết các cây trồng không chịu được hàm lượng nhôm di động cao. + pH đất ảnh hưởng đến sự hoà tan lân và hiệu lực phân lân. Trong môi trường hoá học đơn thuần thì lân vô cơ hoà tan nhiều khi pH giảm, lân hữu cơ hoà tan nhiều khi pH tăng. Song trong đất chua còn có hiện tượng hấp phụ hoá học do tác dụng của sắt và nhôm với lân nên nói chung trong môi trường trung tính lân hoà tan nhiều nhất. + pH ảnh hưởng đến cây trồng: trừ một số ít cây ưa môi trường chua còn lại đều thích hợp ở môi trường trung tính. (xem mục 5.2) + pH đất ảnh hưởng đến độ hoà tan của các nguyên tố vi lượng trong đất. Khi pH giảm phần lớn các nguyên tố vi lượng trở nên di động hơn, dễ hấp thu hơn với cây (Mn, Cu, B, Zn...) nhưng sự di động của molipden lại giảm đi rõ rệt. Biện pháp cải tạo độ chua nhanh nhất và có hiệu quả nhất là biện pháp bón vôi. Tác dụng của bón vôi thể hiện ở: + Khử chua nhanh chóng, kết tủa Al di động nên mất độc + Tăng cường hoạt động của vi sinh vật trong đất + Huy động thức ăn cho cây (trao đổi cation trên keo đất ra dung dịch đất) tăng cường dinh dưỡng nuôi cây + Tăng hiệu lực một số loại phân bón như supe lân, đạm sunphat... + Làm ngưng tụ mùn tạo kết cấu đất tốt làm cho đất tơi xốp hơn + Ðiều chỉnh pH phù hợp với yêu cầu của cây trồng. Như vậy ta thấy bón vôi cho đất chua là việc cần thiết, song muốn bón vôi hợp lý cho đất cần xét 4 yếu tố theo thứ tự sau: + Cần xem pH của đất đã phù hợp với cây trồng chưa. Thường là khi pH đất <5,5 thì bắt đầu cần phải bón vôi nhưng có những cây trồng phát triển tốt trên đất chua như chè, dứa thì khi pH xuống đến 4,0-4,5 vẫn chưa cần phải bón vôi + Dựa vào pH và độ no bazơ (BS %): Nếu pH < 4,5 cấp thiết bón vôi pH 4,6-5,5 cần vừa pH > 5,5 chưa cần bón vôi Xét theo độ no kiềm: BS (%) <50% cấp thiết bón vôi 50-70% cần vừa >70% chưa cần + Sau khi đã xét hai tiêu chuẩn trên nếu thấy cần phải bón vôi thì dựa vào độ chua thuỷ phân để tính lượng vôi cần bón theo lý thuyết: Có nhiều công thức bón vôi, các công thức đó tuy khác nhau về cách thể hiện nhưng đều dựa trên một nguyên tắc chung là "cứ 1lđl ion H+ trong đất cần dùng 1 lđl gam bột đá vôi (tức 50 mg CaCO3) hoặc 1lđl vôi bột (28mg CaO) để trung hoà". Trong thực tế chúng ta thường tính lượng vôi bón quy ra CaO. Lượng CaO được tính theo công thức sau: Q (kg/S) = 0,28.S.h.D.H S - Diện tích cần bón (m2) h - Bề dầy tầng canh tác (m) D - Dung trọng đất (g/cm3) H - độ chua thuỷ phân (lđl/100g đất) + Sau khi tính được lượng vôi bón theo lý thuyết thì xét tính đệm của đất (thành phần cơ giới hoặc hàm lượng mùn trong đất) để điều chỉnh lại lượng vôi đã tính cho phù hợp với thực tế. Ví dụ: Ðất có thành phần cơ giới nhẹ và nghèo mùn chỉ cần bón 1/2 hay 2/3 lượng vôi đã tính. Ngược lại đất có thành phần cơ giới nặng và nhiều mùn như đất phèn thì lượng vôi bón tăng 1,5 hoặc 2 lần lượng đã tính. (ta thường nói bón 1,5 hoặc 2 độ chua thuỷ phân). 6.2. Ðiều tiết phản ứng oxy hoá - khử Eh của đất quá cao hay quá thấp đều không tốt, để điều chỉnh Eh có nhiều biện pháp khác nhau: + Ðiều chỉnh độ ẩm đất, không để đất khô hạn hoặc dư ẩm trong thời gian dài, làm cho quá trình oxy hoá và khử diễn ra hài hoà: - Luân canh cây trồng cạn - nước theo công thức 2 lúa một màu (vụ đông) - Rút nước phơi ruộng, làm cỏ sục bùn: Sau khi trời mưa hoặc tưới nước cần rút nước xới phá váng đất để đất được thoáng khí. Khi làm cỏ phải sục bùn để oxy hoá những chất khử có tính độc, chuyển chúng ra dạng không độc và tạo bước nhảy vọt Eh để sau đó Eh giảm xuống sẽ có tác dụng giải phóng chất dinh dưỡng như, tăng NH4+, tăng lân dễ tiêu, giảm chua... Vì thế nhân dân ta có câu "Công cấy là công bỏ, công làm cỏ là công ăn". - Cày ải sau vụ mùa đối với đất chuyên trồng lúa. Trong quá trình phơi ải sẽ khử các chất độc như H2S, CH4, tăng cường phân giải chất hữu cơ tăng nhiệt độ đất, tăng cường hoạt động của các vi sinh vật hảo khí, tăng Eh. Khi đổ ải (cho nước vào) Eh đất từ cao sẽ giảm xuống giải phóng NH4+, P2O5 dễ tiêu, giảm chua do trong đất sinh ra Fe(OH)2 và NH4OH... và như vậy đúng là "một hòn đất nỏ bằng một giỏ phân". Mặt khác nếu đất được phơi ải triệt để thì lúc đổ ải bừa rất dễ nên chất lượng làm đất sẽ rất tốt. Ngoài ra phơi ải là quá trình oxy hoá hút nhiệt nên lúc đổ ải sẽ toả nhiệt làm cho ôn độ đất tạm thời tăng lên cũng có tác dụng nhất định trong quá trình sinh trưởng của lúa mới cấy trong thời tiết lạnh của vụ đông xuân. + Bón phân hữu cơ và bón vôi làm tăng kết cấu đất, tăng độ tơi xốp của đất, đất thông khí tốt thích hợp với cây trồng cạn. Bón vôi để thay đổi pH ở đất chua vì pH ảnh hưởng đến Eh như đã nói ở trên. + Bón phân hữu cơ làm giảm Eh, nếu làm cỏ xới đất tiếp theo thì Eh không giảm đột ngột. Câu hỏi ôn tập 1. Nêu khái niệm về dung dịch đất? Thành phần và nguồn gốc dung dịch đất? Vai trò của dung dịch đất với quá trình hình thành và phát triển của đất cũng như độ phì của đất? 2. Nêu khái niệm về phản ứng chua của đất? Nêu các nguyên nhân làm đất hoá chua? Phân loại các loại độ chua và cách xác định chúng? Nêu ý nghĩa của các loại độ chua? Cách điều tiết phản ứng chua của đất? 3. Khái niệm phản ứng kiềm của đất? Các nguyên nhân làm đất có tính kiềm? Cách điều tiết? 4. Khái niệm về phản ứng oxy hoá khử của đất? Các yếu tố ảnh hưởng đến Eh đất? Vai trò của hệ thống oxy hoá khử trong đất với độ phì của đất và cách điều tiết chúng? 5. Khái niệm về phản ứng đệm của đất? Các nguyên nhân làm đất có tính đệm? Vai trò của phản ứng đệm với độ phì của đất và cách điều tiết? Chương VII THÀNH PHẦN HOÁ HỌC VÀ DINH DƯỠNG TRONG ĐẤT Pha rắn của đất được hình thành từ các chất vô cơ, hữu cơ và hữu cơ - vô cơ. Thành phần hoá học của đất có sự khác biệt rất rõ với thành phần hoá học của mẫu chất hay đá hình thành đất. Ðiểm đặc biệt nhất trong thành phần hoá học của đất chính là sự tồn tại của các hợp chất hữu cơ cao phân tử đặc trưng của đất - các hợp chất mùn. Ðây là các hợp chất hữu cơ cao phân tử chỉ có ở trong đất có thành phần và cấu trúc rất phức tạp, không ổn định theo thời gian. Trong hầu hết các loại đất thành phần vô cơ chiếm tới 80-90% trọng lượng của đất, trừ trường hợp đất chứa nhiều xác thực vật như than bùn thì tỷ lệ này mới giảm xuống. Trong thành phần hoá học của đất người ta tìm thấy hầu hết các nguyên tố hoá học có trong bảng tuần hoàn của Mendeleev. Quá trình nghiên cứu thành phần của các nguyên tố hoá học riêng biệt trong đất bắt đầu từ cuối thế kỷ 18. 1. Thành phần hoá học của đất Hàm lượng tương đối của các nguyên tố hoá học trong đất và trong vỏ trái đất khá khác nhau và dao động trong một khoảng khá rộng (bảng 7.1) Bảng 7.1: Hàm lượng bình quân (%) của một số nguyên tố hoá học trong đất và vỏ trái đất (Vinôgratdov, 1949) Nguyên tố Vỏ trái đất Đất Nguyên tố Vỏ trái đất Đất O 47,2 49, 0 Mg 2,10 0,6 3 Si 27,6 33, 0 C 0,10 2,0 0 Al 8,8 7,1 3 S 0,09 0,0 8 Fe 5,1 3,8 0 P 0,08 0,0 8 Ca 3,6 1,3 7 Cl 0,04 0,0 1 Na 2,64 0,6 3 Mn 0,09 0,0 8 Trong thạch quyển, tính theo phần trăm trọng lượng thì oxy chiếm 47,2%; silic - 27,6; nhôm - 8,8 %; sắt - 5,1 %; canxi - 3,6 %, natri và kali - 2,6 % mỗi loại, manhê - 2,1%. Tám nguyên tố này chiếm trên 99% thạch quyển. Trong vỏ trái đất cũng như trong đất có 4 nguyên tố chiếm tỷ lệ lớn nhất là O, Si, Fe, Al. Các chất vô cơ của đất có nguồn gốc từ đá nên hàm lượng các nguyên tố hoá học tương tự như trong thạch quyển và có những nét chung nhưng đất khác thạch quyển ở chỗ: trong đất hàm lượng cacbon nhiều 20 lần, nitơ hơn 10 lần so với thạch quyển. Chúng được tích luỹ trong đất do hoạt động sống của các sinh vật. Thành phần hoá học của các loại đất khác nhau cũng khác nhau, chúng phụ thuộc vào thành phần của đá mẹ và các quá trình hình thành đất. Vì chất vô cơ của đất có nguồn gốc từ đất nên thành phần hoá học và thành phần khoáng vật của đất và của đá có liên quan mật thiết với nhau. Ðất được hình thành từ các loại đá khác nhau thì có thành phần hoá học và thành phần khoáng vật khác nhau. Mối quan hệ này được biểu hiện rõ nhất ở giai đoạn đầu của sự hình thành đất, về sau này thành phần hoá học và khoáng vật của đất còn chịu ảnh hưởng của các quá trình hoá học, lý học và sinh học diễn ra trong đất. Ví dụ: silic được tích luỹ lại trong đất nhờ tính bền vững của thạch anh về mặt lý học và hoá học; nhôm sắt được tích luỹ trong đất nhờ quá trình Feralit ở vùng khí hậu nhiệt đới ẩm; các nguyên tố kiềm và kiềm thổ nghèo đi trong đất và làm cho đất chua là do tính dễ hoà tan và bị rửa trôi của chúng. Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, thực vật sử dụng một số nguyên tố có nguồn gốc từ không khí và nước là C, H, O số còn lại bao gồm N, P, Ca, Mg, S cùng với Fe, Mn, B, Zn, Mo... lấy từ đất nên những nguyên tố này được gọi là các chất dinh dưỡng trong đất. Ðây là cơ sở quan trọng của độ phì nhiêu. 2. Các nguyên tố hoá học chính trong đất và khả năng cung cấp chúng cho cây. Các nguyên tố hoá học tồn tại trong đất trong các hợp chất khác nhau. Dưới đây chỉ nêu ra một số nguyên tố có ý nghĩa quan trọng trong quá trình hình thành đất cũng như đối với dinh dưỡng cây trồng. 2.1. Silic trong đất Nguyên tố silic có tỷ lệ lớn thứ 2 sau oxy (27,6%). Trong đất silic thường gặp ở dạng thạch anh (SiO2). Ðây là loại khoáng vật bền vững với phong hoá. Silic cũng có trong thành phần của các alumin silicat và ferosilicat. Khi các khoáng vật này bị phá huỷ trong quá trình phong hoá và hình thành đất silic được giải phóng ra dung dịch dưới dạng các anion của các axit octo- và metasilisic (SiO4)-4 và (SiO3)-2, silicat natri và silicat Kali. Một phần silic hoà tan bị rửa trôi khỏi đất một phần khác bị kết tủa (trong môi trường axit) dưới dạng gel (SiO2.nH2O). Ðây là kết tủa vô định hình cứng rắn, khi mất nước nó có thể chuyển thành thạch anh thứ sinh. Tỷ lệ SiO2 trong đất khoảng 50-70%, hàm lượng đó xấp xỉ với số liệu bình quân của vỏ trái đất. Ở vùng khí hậu nóng ẩm tốc độ phân giải khoáng vật nhanh gây nên sự rửa trôi silic. Sự rửa trôi silic xảy ra ở các vùng khác nhau phụ thuộc vào tác dụng phong hoá và tính chất của đá mẹ 2.2. Nhôm trong đất Trong đất nhôm có trong thành phần của các khoáng nguyên sinh, thứ sinh, phức chất hữu cơ - vô cơ và trong trạng thái bị hấp phụ (trong đất chua). Khi các khoáng nguyên sinh và thứ sinh bị phá huỷ Al được giải phóng ra dạng Al(OH)3 là dạng keo vô định hình, cũng có thể kết tinh. Ở môi trường trung tính và kiềm yếu, hydroxyt nhôm bị tách ra hoàn toàn dưới dạng kết tủa keo - đó là dạng gel (Al2O3.nH2O). Gel này khi kết tinh chuyển thành các khoáng thứ sinh gipxit (Al2O3.3H2O) và bơmit (Al2O3.H2O). Trong môi trường chua với pH<5 hydroxyt nhôm trở thành dạng di động và xuất hiện trong dung dịch dưới dạng ion Al(OH)+2 Al(OH)+. Những ion này gây ảnh hưởng không tốt đến sinh trưởng của thực vật. Al2O3.3H2O là khoáng vật tích luỹ nhiều trong đất đồi núi Việt Nam. Tỷ lệ Al2O3 trong đất khoảng 10-20% phụ thuộc vào thành phần khoáng vật của đá mẹ, khí hậu và địa hình Nhôm có thể kết hợp với lân trong đất tạo thành AlPO4 không tan, đó là một trong những nguyên nhân giữ chặt lân trong đất và làm giảm hiệu lực của phân lân khi bón vào đất chua. 2.3. Sắt trong đất: Trong đất sắt thường gặp trong thành phần của nhóm Ferosilicat, dưới dạng oxyt, hydroxyt, các muối đơn giản và các phức chất hữu cơ chứa sắt. Nguồn gốc sắt trong đất từ các khoáng vật hêmatit (Fe2O3), manhêtit (Fe3O4), limonit (2Fe2O3.3H2O), ogit, mica đen, hocnơblen, pyrit (FeS2)... Khi các khoáng vật bị phong hoá thì sắt được giải phóng ra dưới dạng oxit sắt ngậm nước (công thức chung là Fe2O3.nH2O). Sắt trong đất có thể có hoá trị 2 hoặc 3. Các muối sắt hoá trị 2 dễ tan, một phần nhỏ bị thuỷ phân làm cho đất hoá chua. Các muối sắt 3 khó tan trong nước và cây khó hấp thu (như FePO4), tuy nhiên trong đất lúa nước FePO4 có thể bị khử để trở thành Fe3(PO4)2 dễ tan, từ đó có thể cung cấp lân dễ tiêu cho lúa. Sắt là một trong những nguyên tố cần thiết cho thực vật nhưng cây sử dụng rất ít. Thiếu sắt cây không thể tạo được chất diệp lục nhưng nếu hàm lượng sắt di động trong đất cao thì cũng gây độc cho cây. Ở những vùng đất có phản ứng kiềm yếu với quá trình oxy hoá diễn ra mạnh thì cây có thể bị thiếu sắt do tính di động của nguyên tố này quá thấp. Hàm lượng sắt trong đất khoảng 2-10% phụ thuộc vào thành phần đá mẹ, khí hậu. Thực tế ở vùng nhiệt đới nóng ẩm đất thường chứa nhiều sắt, thí dụ đất nâu đỏ trên bazan vùng Phủ Quỳ, Nghệ An chứa tới 20- 22% Fe2O3. Hàm lượng sắt trong đất còn phụ thuộc vào một số điều kiện khác: ở điều kiện khử, Fe3+ chuyển thành Fe2+ hoà tan và bị rửa trôi đi làm cho hàm lượng sắt tầng đất mặt giảm xuống. Ví dụ tầng đất mặt của đất mùn alit trên núi cao Hoàng Liên Sơn chỉ có 3-5% Fe2O3, hàm lượng Fe2O3 trong tầng đất mặt của đất xám bạc màu chỉ có 3-6% Fe2O3. Ðất đồi núi của nước ta chứa nhiều sắt nên có kết cấu tốt, tơi xốp, có màu nâu đỏ hoặc vàng đỏ. 2.4. Ca và Mg trong đất Ca và Mg có trong các khoáng như canxit, đôlômit, ogit, amphibon... Khi các khoáng vật trên bị phong hoá thì Ca và Mg được chuyển sang dạng các muối cácbonat và bicacbonat. Các muối này kết hợp với các chất khác trong đất để tạo thành muối clorua, nitrat, sunfat, phosphat. Trong đất Ca và Mg phần lớn gặp ở dạng các muối đơn giản, bị hấp phụ trên keo đất và hoà tan trong dung dịch đất. Trong số các cation trao đổi thì Ca chiếm vị trí hàng đầu, Mg - thứ hai. Cả hai nguyên tố này đều là nguyên tố dinh dưỡng trung lượng với cây và đóng những vai trò sinh lý học quan trọng đảm bảo cho sự phát triển bình thường của cây. Thường thì lượng canxi và manhê trong đất không thiếu đối với thực vật nhưng ở những đất quá chua cây có thể bị thiếu Ca và Mg. 2.5. Lưu huỳnh trong đất Trong đất tồn tại dưới dạng muối sunphat, sunphít và trong thành phần của các hợp chất hữu cơ. Sự tích luỹ sinh học lưu huỳnh trong các tầng đất mặt phụ thuộc vào điều kiện hình thành đất. Hàm lượng lưu huỳnh tổng số (SO3) trong tầng mặt của đất ôn đới dao động trong khoảng 0,01-2%. Trong đất Việt Nam hàm lượng lưu huỳnh trong đất không cao trừ đất phèn (S >0,75%). Đất cát biển, đất đỏ bazan thuộc vào loại nghèo lưu huỳnh. Cây hút lưu huỳnh dưới dạng ion SO42-. Ion SO42- trong dung dịch đất được sinh ra trong quá trình khoáng hoá các hợp chất hữu cơ có chứa lưu huỳnh, do sự hoà tan các muối sulphat hoặc tác dụng oxy hoá các hợp chất của lưu huỳnh. Anion SO42- bị keo đất hấp phụ yếu và trong điều kiện khô có thể tích luỹ trong đất. Thường thì lượng lưu huỳnh trong đất đáp ứng được đòi hỏi của cây. 2.6. Nitơ trong đất a. Hàm lượng đạm trong đất Ðây là nguyên tố mà cây cần nhiều nhưng đất lại chứa ít. Trong đất Việt Nam N% chứa khoảng 0,1-0,2%, có loại dưới 0,1% như đất bạc màu. Hàm lượng N trong đất phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng hữu cơ. Nói chung hàm lượng mùn càng nhiều thì đạm càng nhiều (N chiếm 5- 10% khối lượng của mùn). b. Các dạng đạm trong đất Ðạm trong đất được chia thành hai dạng lớn: Ðạm vô cơ và hữu cơ * Ðạm vô cơ: lượng đạm vô cơ trong đất mặt rất ít, chỉ chiếm 1-2% của N tổng số. Ở tầng dưới N vô cơ có thể chiếm tới 30% của N tổng số. N vô cơ trong đất tồn tại dưới dạng NH4+, NO3-, NO2- trong đó chủ yếu là NO3- và NH4+. Các dạng N vô cơ đều dễ tan, dễ được cây hút nên hàm lượng của chúng trong đất thay đổi rất nhiều không những theo mùa mà còn thay đổi giữa ngày và đêm, giữa ngày mưa và ngày nắng. NH4+ được sinh ra do tác dụng amôn hoá của vi sinh vật đối với chất hữu cơ chứa nitơ. Trong điều kiện hảo khí NH4+ dễ bị chuyển hoá thành NO3- nên chỉ trong đất lúa nước NH4+ mới ổn định và được tích luỹ. Trong đất ion NH4+ dễ bị đất hấp phụ và một phần chuyển sang trạng thái không trao đổi (nằm trong tinh thể khoáng sét). Ion NO3- không bị đất hấp phụ tồn tại chủ yếu trong dung dịch đất nên rất dễ bị rửa trôi. * Ðạm hữu cơ: Ðây là dạng N chủ yếu trong đất có thể chiếm tới 95% N tổng số. Dựa vào độ hoà tan và khả năng thuỷ phân người ta chia làm 3 loại: + N hữu cơ tan trong nước: Gồm các axit amin tương đối đơn giản, các hợp chất dạng muối amon (chiếm <5% N tổng số). + N hữu cơ thuỷ phân: protein, nucleoprotein, azazon (chiếm >50% N tổng số). Khi ở trong môi trường kiềm, axit hoặc khi lên men chúng có thể thuỷ phân tạo các chất tương đối đơn giản hơn và dễ tan trong nước. + N hữ