Bài giảng Hóa kỹ thuật - Phần hóa nông học

nước nguyên chất, nhưng trong nước có chứa axit cacbonic thì tính tan của nó tăng lên rõ rệt (tăng khoảng 60 lần). Khi bón CaCO3 vào đất, dưới ảnh hưởng của axit cacbonic có trong dung dịch đất, CaCO3 hoặc MgCO3 biến đổi dần thành dạng bicacbonat. CaCO3 + H2O + CO2  Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 là muối kiềm thủy phân: Ca(HCO3) + 2H2O = Ca(OH)2 + 2H2O + 2CO2 Ca(OH)2  Ca2+ + 2OH- Trong dung dịch đất chứa Ca(HCO3)2, nồng độ ion OH- và Ca2+ tăng lên. Các ion Ca2+ tách những ion H+ từ phức hệ hấp phụ và độ chua được trung hòa. H+ Ca2+ KĐ H+ + Ca(OH)2 → KĐ + 2H2O H+ H+ Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - opdf.com Chương3 – Các phương pháp nông hoá cải tạo đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 29 Đá vôi cũng tương tác với axit humic, các axit hữu cơ khác trong đất chua và axit nitric do quá trình nitrat hóa tạo ra, trung hòa các axit đó: 2RCOOH + CaCO3 → (RCOO)2Ca + H2O + CO2 2HNO3 + CaCO3 → Ca(NO3)2 + H2O + CO2 Khi bón đủ lượng đá vôi có thể khử được độ chua hiện tại, độ chua trao đổi và độ chua thủy phân cũng giảm đi đáng kể, đồng thời hàm lượng Ca2+ trong dung dịch đất và độ bão hòa bazơ của đất cũng được tăng lên. Ngoài đá vôi, người ta còn dùng Ca(OH)2 để khử chua. Khi dùng đá vôi hay đolomit cần phải nghiền nhỏ (< 0,25mm). Theo khả năng trung hòa độ chua thì 1 tấn Ca(OH)2 bằng 1,35 tấn CaCO3. Tuy nhiên, khi sử dụng Ca(OH)2 cần đảm bảo kỹ thuật bón trước khi gieo trồng để khỏi ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển bình thường của cây trồng. 3.1.3. Xác định nhu cầu bón vôi. Độ chua của đất càng cao càng cần bón vôi với lượng thích hợp. Đối với đất ít chua, biện pháp bón vôi không có hiệu quả rõ rệt. Có thể xác định gần đúng nhu cầu bón vôi dựa vào các dấu hiệu bề ngoài của đất hoặc theo tình trạng của cây trồng và sự phát triển của các loài cỏ dại. Để xác định nhu cầu bón vôi cho cây trồng, cần phải phân tích nông hóa đất trồng, xác định giá trị độ chua trao đổi và độ bão hòa bazơ của đất. Bảng 3.2. Mức độ về nhu cầu bón vôi tùy thuộc vào độ chua trao đổi của đất có hàm lượng mùn trung bình (2–3%) pH Nhu cầu bón vôi ≤ 4,5 Rất cần bón vôi 4,6 – 5,0 Cần bón vôi 5,1 – 5,5 Ít cần bón vôi > 5,5 Đất không cần bón vôi Tuy nhiên phản ứng của dung dịch đất không chỉ phụ thuộc vào độ chua mà còn phụ thuộc vào độ bão hòa bazơ của đất. Do đó, mức độ chua của đất là một căn cứ quan trọng chứ không phải là một chỉ số duy nhất đặc trưng cho nhu cầu bón vôi của đất. Khi xác định nhu cầu bón vôi, cần phải tính đến cả hàm lượng các hợp chất di động của nhôm, mangan, độ bão hòa bazơ của đất và thành phần cơ giới của nó. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - opdf.com Chương3 – Các phương pháp nông hoá cải tạo đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 30 Bảng 3.3. Nhu cầu bón vôi tùy thuộc vào độ bão hòa bazơ Độ bão hòa bazơ Nhu cầu bón vôi < 50% Rất cần bón vôi (nhu cầu cao) 50 – 70% Cần bón vôi (nhu cầu trung bình) > 70% Ít cần (nhu cầu thấp) > 80% Không cần bón vôi Ở các giá trị pH bằng nhau, đất nào có độ bão hòa bazơ lớn hơn thì ít cần bón vôi hơn. Loại đất có thành phần cơ giới nặng cần được bón vôi nhiều hơn đất cơ giới nhẹ. Nhu cầu bón vôi có thể được xác định khá chính xác bằng cách đồng thời tính đến giá trị pHKCl, độ bão hòa bazơ và thành phần cơ giới của đất. Bảng 3.4. Nhu cầu bón vôi dựa vào tính chất đất Nhu cầu bón vôi Rất cần Cần Ít cần Không cần Đất pH V% pH V% pH V% pH V% 6,0 >70 5,5 >75 Đất á sét nặng và trung bình 5,0 >80 6,0 >65 5,5 >70 Đất á sét nhẹ 5,0 >75 6,0 >55 5,5 >60 Đất cát và pha cát 5,0 >65 Than bùn và than 4,8 >65 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - opdf.com Chương3 – Các phương pháp nông hoá cải tạo đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 31 Do ảnh hưởng của các quá trình tiến hành trong đất và của phân bón nên phản ứng của đất sẽ bị thay đổi, vì vậy theo chu kỳ (sau 4 – 5 năm) việc phân tích nông hóa phải được tiến hành lại để lập lại sơ đồ độ chua cho chính xác hơn. 3.1.4. Lượng vôi cần bón. Lượng vôi cần thiết để làm giảm độ chua cao của lớp đất trồng trọt cho đến phản ứng ít chua (pH nước chiết bằng nước: 6,2 – 6,5; pH nước chiết bằng muối: 5,6 – 5,8), thuận lợi cho đa số cây trồng và vi sinh vật có ích, được gọi là lượng vôi đầy đủ hoặc tiêu chuẩn. Lượng vôi này phụ thuộc vào các độ chua của đất. Có thể xác định lượng vôi đầy đủ một cách chính xác hơn bằng cách dựa vào độ chua thủy phân. Có thể tính lượng vôi (ra tấn CaCO3 đối với 1ha) như sau: Lượng CaCO3 = H . 1,5 Trong đó, H là giá trị độ chua thủy phân (mđlg/100g đất). Qua nghiên cứu cho thấy,để đạt được phản ứng của đất đến phản ứng ít chua chỉ cần khử 2/3 giá trị độ chua thủy phân. Do đó, trong nhiều trường hợp chỉ cần bón 2/3 lượng vôi tính theo độ chua thủy phân tiêu chuẩn. Nếu sử dụng phân vôi không phải là CaCO3 mà là MgCO3 hoặc CaO, Ca(OH)2 thì khi tính lượng vôi phải nhân với hệ số sau: 0,84 đối với MgCO3; 0,74 đối với Ca(OH)2; 0,56 đối với CaO. Khi sử dụng các nguyên liệu vôi, trong đó có tạp chất, cần phải hiệu chỉnh theo công thức sau: Lượng CaCO3 . 100 % CaCO3 trong nguyên liệu Ví dụ: lượng CaCO3 tìm được theo độ chua của đất bằng 4 tấn CaCO3, nếu dùng đá vôi chứa 80% CaCO3 thì lượng đá vôi cần lấy là: 580 100.4  tấn/1ha Lượng vôi cũng có thể xác định gần đúng theo giá trị pHKCl và thành phần cơ giới của đất. Bảng 3.5. Sự phụ thuộc của lượng vôi vào pHKCl và thành phần cơ giới của đất pHKCl 4,5 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 – 5,6 Đất Lượng CaCO3 (tấn/1ha) Cát pha và á sét nhẹ 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 2,0 Á sét trung bình và nhẹ 6,0 5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - opdf.com Chương3 – Các phương pháp nông hoá cải tạo đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 32 (Lượng vôi trong bảng trên xấp xỉ bằng 75% độ chua thủy phân của đất.) 3.2. Phương pháp cải tạo đất kiềm (đất solonet và đất thuộc loại solonet) Đối với loại đất kiềm, thông thường người ta thường bón thạch cao. Phản ứng giữa đất kiềm với thạch cao: Na+ Na+ Ca2+ KĐ Na+ + 2CaSO4 → KĐ Ca2+ + 2Na2SO4 Na+ Ca2+ Ca2+ Sự thay thế Na+ bằng Ca2+ ở lớp ion bù của keo đất này ngăn cản được khả năng tạo sôđa và làm cho pH giảm xuống. Ngoài ra, trong dung dịch đất còn diễn ra phản ứng giữa thạch cao với sôđa: Na2CO3 + CaSO4 = Na2SO4 + CaCO3 Để tránh sự hóa mặn đất do các sản phẩm phản ứng (Na2SO4), việc bón thạch cao hợp lý thường kết hợp với biện pháp rửa mặn. * Lượng thạch cao cần bón: Để trung hòa lượng kiềm, người ta phải bón vào đất một lượng thạch cao đủ để thay thế lượng dư Na+ hấp phụ bằng Ca2+. Có thể xác định lượng thạch cao cần bón tùy thuộc vào hàm lượng Na+ hấp thụ theo công thức sau: Trong đó: 0,086 là 1mđlg CaSO4.2H2O (gam). H là độ sâu của lớp đất cải tạo (cm). d là khối lượng riêng của lớp đất cải tạo. Na là tổng lượng Na+ trao đổi (mđlg/100g đất). T là dung lượng hấp phụ trao đổi của lớp đất cần cải tạo (mđlg/100g đất). Các nguyên liệu thạch cao (thạch cao thô ngậm nước, phôtpho thạch cao) dùng để bón cho đất chứa lượng CaSO4 khác nhau, do đó để cung cấp lượng CaSO4 cần thiết phải dùng những lượng nguyên liệu khác nhau, tính theo hàm lượng CaSO4 trong đó, được xác định theo công thức sau: Lượng CaSO4 . 2H2O (tấn/ha) = 0,086 (Na – 0,05T) H.d Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - opdf.com Chương3 – Các phương pháp nông hoá cải tạo đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 33 Lượng CaSO4.2H2O . 100 CaSO4.2H2O trong nguyên liệu thạch cao sử dụng 3.3. Phương pháp cải tạo đất mặn 3.3.1. Nguồn gốc sự hình thành đất mặn Đất mặn là loại đất chứa nhiều muối tan (1 – 1,5% hoặc cao hơn), nhất là ở lớp đất mặt. Những loại muối tan trong đất mặn thường là: NaCl, Na2SO4, NaHCO3, CaCl2, CaSO4, MgCl2 … Nguồn gốc của các muối này có thể khác nhau: từ lục địa, từ biển hoặc từ sinh vật … Nói chung, nguồn gốc ban đầu của chúng xuất phát từ thành phần khoáng của nham thạch núi lửa. Nhờ quá trình phong hoá, các khoáng đó bị phân huỷ thành muối tan, di chuyển, tập trung ở những vùng có địa hình trũng, không thoát nước. Ở các miền nhiệt đới mưa nhiều như nước ta, do sự phong hoá thổ nhưỡng xảy ra mãnh liệt, nên các loại muối, kể cả những loại muối khó tan như CaCO3, CaSO4 … cũng bị hoà tan và có điều kiện tích luỹ sẽ hình thành nên đất mặn. Ở miền nhiệt đới có đất mặn có nguồn gốc biển thì thành phần muối tương tự như thành phần muối có trong nước biển. Ở các vùng khô hạn, các muối khó tan thường ở lại trong đất, chỉ có những muối dễ tan mới bị hoà tan, nhưng vì khô hạn nên dung dịch muối không di chuyển ra mà tích luỹ ở nơi trũng, dưới dạng nước ngầm. Ở những vùng này vì khô hạn và mực nước ngầm nông, muối được di chuyển và tập trung lên lớp đất mặt, do sự bốc hơi và thoát hơi nước, nên có nơi muối được tập trung lên mặt đất thành lớp muối trắng. Như vậy, sự hình thành đất mặn là do kết quả tác động của nhiều yếu tố: mẫu thổ chứa nhiều muối tan, địa hình trũng không thoát nước, mực nước ngầm chứa muối gần mặt đất, khí hậu khô hạn … 3.3.2. Các loại đất mặn Căn cứ vào quá trình phát sinh, tính chất vật lí, hoá học và sinh học, người ta chia đất mặn thành 3 loại chính: đất solonsac, solonet và đất solot (Kopda, 1950). * Đất solonsac: Loại đất này hình thành do quá trình tích luỹ muối có hàm lượng muối cao (1 – 1,5%) có khi tạo nên lớp muối trắng trên mặt đất. Vì vậy, người ta còn gọi loại đất này là đất kiềm trắng. Đất solonsac thường có phản ứng trung tính hoặc kiềm yếu. Đất solonsac điển hình rất mặn, cây trồng không thể sinh trưởng và phát triển được. * Đất solonet: Loại đất này được hình thành từ đất solonsac do quá trình thoát mặn, có nghĩa là đất solonsac được rửa mặn một cách tự nhiên hoặc nhân tạo. Đất này thường có phản ứng kiềm hoặc rất kiềm (pH = 8 – 12). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - opdf.com Chương3 – Các phương pháp nông hoá cải tạo đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 34 * Đất solot: loại đất này được hình thành do đất solonet bị rửa mặn mãnh liệt. Trong quá trình này, ion Na+ ở keo đất bị thay thế bởi H+. Do đó, đất solot thường có phản ứng chua. 3.3.3. Đặc điểm của đất mặn và ảnh hưởng của hàm lượng cao của muối tan đến sinh trưởng, phát triển của cây trồng. Do có chứa một lượng muối tan cao, đất mặn thường có những tính chất lý học, hoá học, sinh học không thích hợp với sinh trưởng, phát triển của cây trồng. Khi khô, đất nứt nẻ, khi ướt, đất bị dính bết, hạt đất trương mạnh bịt kín các khe hở làm cho đất trở nên không thấm nước. Ở nước ta, đất mặn có phản ứng trung tính, kiềm yếu, có khi hơi chua. Ở vùng khô hạn, đa số đất mặn có phản ứng kiềm hoặc rất kiềm, có khi pH đất tới 11 – 12. Ở độ pH này, không loại cây trồng nào có thể sinh trưởng được. Ảnh hưởgn xấu của đất mặn đối với cây trồng, tước hết là do áp suất thẩm thấu cao của dung dịch đất. Áp suất này thay đổi tỉ lệ thuận với nồng độ muối tan. Khi áp suất của dung dịch đất từ 10 – 12at, cây bị chết. Ngoài ra, cây còn bị tác dụng độc do nồng độ cao của các ion. Các ion thường thấy trong đất mặn và kiềm mặn là Cl-, SO42-, HCO3-, Na+, Mg2+ … 3.3.4. Biện pháp nông hoá cải tạo đất mặn. Đất mặn có độ phì nhiêu tiềm tàng khá cao, nhưng do chứa nhiều muối tan, nên phần lớn không trồng trọt được hoặc trồng trọt không có năng suất cao. Vì vậy, đất mặn được coi là nguồn tài nguyên tiềm tàng cần được cải tạo. Có thể dùng nhiều biện pháp cải tạo khác nhau như rửa mặn (biện pháp thuỷ lợi), trồng các loại cây có khả năng chống chịu mặn (biện pháp sinh học) hoặc biện pháp nông hoá … Cơ sở của biện pháp nông hoá cải tạo đất mặn là xuất phát từ bản chất của đất mặn có chứa nhiều ion Na+ không những trong dung dịch đất dưới dạng muối tan như NaCl, NaHCO3, Na2SO4 … (đất solonsac) mà còn tiềm tàng trên bề mặt của phức hệ hấp phụ có thể trao đổi (đất solonet). Hàm lượng ion Na+ cao gây nên nhiều ảnh hưởng xấu đến tính chất vật lý, hoá học và sinh học, do đó ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây trồng, cần được cải tạo bằng cách loại trừ và thay thế ion Na+ bằng Ca2+. * Cải tạo độ kiềm của đất, thay thế Na+ bằng Ca2+: Để cải tạo đất kiềm mặn, người ta thường bón các hợp chất của canxi, có phản ứng kiềm như thạch cao, phôtpho thạch cao. Phản ứng ở đất kiềm mặn khi bón thạch cao cũng diễn ra tương tự như ở đất kiềm. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - opdf.com Chương3 – Các phương pháp nông hoá cải tạo đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 35 Nếu đất kiềm mặn giàu CaCO3 cần phải bón vào đất những chất tạo ra H+, để chuyển Ca2+ ở dạng không tan thành dạng tan có thể trao đổi với Na+. Ví dụ, có thể bón lưu huỳnh, pirit, nhôm sunfat, sắt sunfat. Phản ứng giữa lưu huỳnh hoặc pirit với đất có vi sinh vật như sau: 2S + 3O2  2SO3 SO3 + H2O  H2SO4 Với pirit: 2FeS2 + 7O2 + 2H2O  2FeSO4 + 2H2SO4 Axit H2SO4 được hình thành trong đất mặn kiềm (giàu CaCO3) sẽ phản ứng với CaCO3: H2SO4 + CaCO3 = CaSO4 + CO2 + H2O Na+ KĐ + CaSO4  KĐ ]Ca2+ + Na2SO4 Na+ Nhôm sunfat, sắt sunfat cũng là nguyên liệu cải tạo đất mặn kiềm: Al2(SO4)3 + 6CaCO3 + 6H2O = 3CaSO4 + 3Ca(HCO3)2 + 2Al(OH)3 Al3+, Fe3+ là những cation có hoá trị cao, có khả năng làm keo đất kết tụ, tránh được hiện tượng rửa trôi chất dinh dưỡng và làm cho đất có kết cấu thích hợp. Đối với đất solot và đất solonet bị solot hoá, người ta có thể dùng các hợp chất canxi khó tan như CaCO3, CaO: Na+ KĐ + CaCO3  KĐ ]Ca2+ + NaHCO3 H+ H+ KĐ + CaCO3  KĐ ]Ca2+ + H2O + CO2 H+ Biện pháp hoá học cải tạo đất mặn không chỉ làm thay đổi tính chất hoá học mà còn làm thay đổi cả tính chất lí học của đất và tạo điều kiện cho việc áp dụng các biện pháp khác một cách có hiệu quả hơn. 3.4. Phương pháp cải tạo đất phèn 3.4.1. Sự hình thành đất phèn. Đất phèn là loại đất đặc biệt của vùng đầm lầy ven biển nhiệt đới. Đất này còn được gọi là đất chua mặn, đất chua sunfat. Ở loại đất này, sau khi cày bừa, nước Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - opdf.com Chương3 – Các phương pháp nông hoá cải tạo đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 36 ruộng trong như được đánh phèn, do vậy, trước đây người ta gọi đất này là đất phèn. Nước ở đây có vị chua chát như phèn chua, pH thường nhỏ hơn 4. Đất phèn cũng chứa nhiều muối tan mà thành phần chủ yếu là sắt sunfat và nhôm sunfat. Theo Aarino (1930), nguồn gốc hình thành đất phèn là do trong đất có khoáng pirit FeS2. Trong điều kiện hiếu khí, pirit bị oxi hoá tạo thành axit sunfuric và sắt sunfat: 2FeS2 + 7O2 + 2H2O = 2FeSO4 + 2H2SO4 Theo J. Bandenxpejơ, đất phèn được hình thành do sự khử muối sunfat nguồn gốc nước biển trong điều kiện yếm khí. Sự khử này xảy ra nhờ vi sinh vật khử sunfat: Na2SO4 + CH4 Na2S + CO2 + 2H2O Na2SO4 + 4H2 Na2S + 4H2O Na2S + H2O + CO2 = Na2CO3 + H2S H2S sẽ kết hợp với các hợp chất sắt trong đất tạo ra FeS2: 4H2S + 2Fe(OH)2 + O2 = 2FeS2 + 6H2O Nếu môi trường trở nên hiếu khí, FeS2 sẽ bị oxi hoá tạo nên FeSO4 và H2SO4. Ở điều kiện nhiệt đới, H2SO4 sẽ tác dụng với các khoáng sét trong đất, giải phóng Al khỏi mạng lưới tinh thể của chúng và tạo thành Al2(SO4)3. 3.4.2. Biện pháp nông hoá cải tạo đất phèn (đất chua mặn) Đất chua mặn có chứa nhiều muối sắt sunfat, nhôm sunfat, H2SO4, do đó đất rất chua (pH < 4, có khi pH < 2), nhôm nằm trong khoảng 8 – 10mđlg/100g. Vì vậy, biện pháp nông hoá chủ yếu để cải tạo đất phèn là sử dụng vôi để khử chua và kết tủa nhôm. Al2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 = 3CaSO4 + 2Al(OH)3 Na2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + NaOH Al(OH)3 tạo ra có thể bị hoà tan bởi NaOH tạo natri aluminat tan. Nếu bón nhiều vôi, NaAlO2 sẽ chuyển thành Ca(AlO2)2 hoàn toàn không tan trong nước: 2NaAlO2 + Ca(OH)2 = Ca(AlO2)2 + 2NaOH Vì đất phèn rất chua, để cải tạo nó cần phải bón nhiều vôi, làm triệt để và kết hợp với các biện pháp khác như rửa mặn, tiêu nước ngầm … Ngoài việc bón vôi, cần phải bón phân hoá học cho đất phèn, đặc biệt là phân lân (dạng thích hợp là phôtphorit). Dạng phân đạm thích hợp với đất phèn là urê, không cần bón phân kali vì đất này giàu kali. VSVkhử sunfat VSVkhử sunfat Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - opdf.com Chương 4 – Phân bón Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 37 CHƯƠNG 4 PHÂN BÓN 4.1. Vai trò và đặc điểm của phân bón 4.1.1. Vai trò của phân bón Trong sản xuất nông nghiệp, phân bón có tác dụng lớn đến năng suất, chất lượng sản phẩm của cây trồng và độ phì nhiêu của đất. Đó là do nó đã bù lại cho đất những chất dinh dưỡng mà cây trồng đã lấy đi sau mỗi vụ sản xuất để tạo ra năng suất. * Lượng chất dinh dưỡng cây trồng lấy đi để tạo nên năng suất: Lượng chất mà cây trồng lấy đi (kg/ha) Lượng chất lấy đi để tạo ra 1 tạ thu hoạch Cây trồng Năng suất (tạ/ha) N P2O5 K2O N P2O5 K2O Lúa mùa 30 28 12 82 0,9 0,4 2,7 Ngô 20 60 12 60 3,0 0,6 3,0 Khoai lang 200 90 20 140 0,4 0,1 0,7 Sắn 100 136 104 534 0,1 0,1 0,6 Lạc 20 84 14 50 4,2 0,7 2,5 Bông 6 94 22 69 15,6 3,6 11,3 Đậu tương 10 30 7 22 3,0 0,7 2,2 Qua bảng trên ta thấy, chỉ kể 3 nguyên tố dinh dưỡng chính là N, P, K thì sau mỗi vụ sản xuất cây trồng đã lấy đi từ đất một lượng chất dinh dưỡng khá lớn để góp phần vào việc tổng hợp các thành phần của cây trồng. Tóm lại, phân bón có vai trò to lớn trong việc tăng năng suất cây trồng và góp phần cải tạo, nâng cao độ phì nhiêu của đất. Tuy nhiên, cần phải chú ý kết hợp nhịp nhàng việc cải tiến nhiều biện pháp canh tác khác nhau với việc sử dụng phân bón hợp lý. 4.1.2. Các loại phân bón Dựa vào phương pháp sản xuất, chế biến, người ta chia phân bón thành 2 nhóm: - Phân bón công nghiệp (phân vô cơ): gồm những loại phân bón có nguồn gốc vô cơ. Nhóm phân bón này do các nhà máy sản xuất bằng phương pháp hoá học Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 4 – Phân bón Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 38 nên còn được gọi là phân hoá học. Phân bón công nghiệp thường chứa một lượng lớn chất dinh dưỡng trong một đơn vị khối lượng. - Phân bón hữu cơ: loại phân bón này thường được sản xuất, chế biến trực tiép ở các cơ sở nông nghiệp địa phương, phần lớn là những sản phẩm phụ của sản xuất nông nghiệp (phân chuồng, phân gia cầm, tro …) hoặc còn được khai thác ở gần các cơ sở nông nghiệp (than, bùn, vôi, thạch cao), hoặc người ta còn dùng cả những cây trồng làm phân bón (phân xanh) và các phế phẩm của các nhà máy. Phân hữu cơ được chia thành các loại sau: phân chuồng, than bùn, phân bắc, phân gia cầm, tro bếp, bùn ao, khô dầu, phân xanh … 4.1.3. Đặc điểm của phân hoá học Hầu hết các loại phân hoá học không chứa chất hữu cơ nên còn được gọi là phân vô cơ hoặc phân khoáng. Phân hoá học có nhiều loại, nhiều dạng khác nhau nhưng chúng đều có một số đặc điểm chung như sau: - Tỷ lệ chất dinh dưỡng cao. Ví dụ: Trong (NH4)2SO4 có 20%N, trong supephôtphat có 16 – 21%P2O5, trong NH4NO3 có 34%N, trong ure (CO(NH2)2) có 46%N. Trong khi đó phân chuồng chỉ chứa 0,3 – 0,5%N, 0,2 – 0,4%P2O5. Như vậy, hàm lượng N và P2O5 trong 1 tấn phân chuồng tương đương với 20kg phân đạm và supe lân. - Dễ tan trong nước và cây trồng dễ hấp thu. Phần lớn phân hoá học dễ tan trong nước và dễ được hấp thu bởi cây trồng, tỷ lệ chất dinh dưỡng lại cao nên sau khi bón, cây trồng phát triển nhanh, hiệu quả rõ rệt. Tuy nhiên, cũng do đặc điểm này mà phân hoá học không bề lâu, khó cất giữ. - Phân hoá học không chứa chất hữu cơ. Do vậy, nếu chỉ dùng phân hoá học thì sau vài năm sẽ có ảnh hưởng đến tính chất đất. Để khắc phục nhược điểm này, cần phải bón phối hợp phân hoá học với phân hữu cơ. 4.2. Phân đạm 4.2.1. Vai trò của nitơ đối với dinh dưỡng của cây trồng - Nitơ là một trong những nguyên tố cơ bản cần thiết cho thực vật. Nó là thành phần quan trọng của tất cả các protit đơn giản và phức tạp trong nguyên sinh chất của tế bào thực vật. Nguồn nitơ chủ yếu cần cho dinh dưỡng của cây trồng là muối nitrat và muối amoni. - Nitơ cũng có trong thành phần của các axit nucleic (ribonucleic RNA và dezoxiribonucleic DNA), chúng có vai trò đặc biệt quan trọng trong sự trao đổi chất của thực vật. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 4 – Phân bón Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 39 - Nitơ là một trong thành phần chủ yếu của clorofin. Cây trồng có chứa clorofin thì cơ thể của chúng có khả năng tự dưỡng (khả năng tổng hợp chất hữu cơ cần thiết từ chất vô cơ). - Nitơ còn là thành phần của các phôtphatit, alcaloit trong một số vitamin, các enzim và nhiều chất hữu cơ khác của tế bào thực vật. - Sự cung cấp đầy đủ và thừa nitơ: Khi cây trồng được cung cấp đầy đủ nitơ và những điều kiện khác thì tốc độ phát triển, hiệu suất quang hợp tăng lên, tạo điều kiện cho quá trình tổng hợp các chất hữu cơ có chứa nitơ trong cây. Tuy vậy, khi thừa nitơ, thời kỳ sinh trưởng, phát triển sẽ kéo dài, cây hô hấp mạnh hơn quang hợp. Kết quả là gluxit tiêu hao nhiều hơn gluxit tích luỹ, lượng tinh bột trong cây giảm xuống. Như vậy, bón nitơ có ảnh hưởng cả tốt và xấu đến cây trồng. Để phát huy được tác dụng tốt của nitơ cần phải cung cấp đầy đủ lượng nitơ cho cây trồng tuỳ theo từng thời kỳ sinh trưởng của nó. 4.2.2. Các quá trình hoá học của nitơ trong đất 4.2.2.1. Nitơ trong đất Trong đất, hàm lượng nitơ trung bình khoảng 0,1% khối lượng của đất. Tuỳ theo từng loại đất chứa lượng nitơ rất khác nhau và thường tỷ lệ thuận với lượng mùn có trong đất. Ví dụ: đất miền núi chứa nhiều nitơ, sau đó đến đất phù sa và dất bạc màu có lượng nitơ thấp nhất. Lượng nitơ trong đất tuy có ít, nhưng nếu huy động tất cả cung cấp cho cây trồng thì sẽ đưa năng suất lên cao. Ví dụ: tổng lượng nitơ trong đất bạc màu là 0,07%, nghĩa là 100kg đất có 0,07kg N. Vậy, trên 1ha đất sẽ có một lượng nitơ khá lớn là: (0,07kg.3000000)/1000 = 2100kg N 4.2.2.2. Quá trình chuyển hoá các hợp chất nitơ trong đất Tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường và khí quyển, đạm hữu cơ hay vô cơ có thể biến đổi theo các quá trình sau: a) Quá trình amoni hoá: là quá trình phân giải các chất hữu cơ chứa nitơ đến dạng amoniac. Sơ đồ biến hoá đơn giản như sau: Prôtit, chất mùn (1) aminôaxit, amit (2) amoniăc (1): quá trình phân giải prôtit dưới tác dụng của các enzim do các nhóm vi sinh vật tiết ra (xạ khuẩn, actinomyces, nấm mốc), prôtit bị thuỷ phân biến thành aminôaxit. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 4 – Phân bón Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 40 (2): quá trình các aminôaxit bị vi sinh vật hấp thụ và dưới tác dụng của các enzim của chúng, aminôaxit bị khử thành amôniăc và axit hữu cơ. Ví dụ: quá trình amôni hoá từ một aminôaxit đơn giản nhất: NH2CH2COOH + O2  HCOOH + CO2 + NH3 (glixin) (axit foocmic) NH2CH2COOH + H2O  CH3OH + CO2 + NH3 (rượu metylic) NH2CH2COOH + H2  CH3COOH + NH3 (axit axetic) Sau quá trình amôni hoá, 4 loại hợp chất được tạo thành là axit hữu cơ, rượu, khí CO2, NH3. Quá trình này xảy ra trong môi trường hiếu khí cũng như trong môi trường yếm khí. Các axit hữu cơ và rượu tiếp tục phân giải và cuối cùng biến thành những hợp chất đơn giản nhất là CO2, H2O, H2, CH4. Còn NH3 cùng với các axit vô cơ và hữu cơ trong đất tạo thành những muối amoni tương ứng. 2NH3 + H2CO3 = (NH4)2CO3 NH3 + HNO3 = NH4NO3 Các muối amôni ở trong đất bị phân ly thành các ion amôni (NH4+) và các ion của gốc axit tương ứng với muối của nó. Một phần ion NH4+ bị cây hấp phụ, một phần do keo đất hấp phụ. Ca2+ NH4+ KĐ + (NH4)2CO3 = KĐ NH4+ + CaCO3 Ca2+ Ca2+ Amôniăc được tạo ra trong các loại đất có độ chua và độ thoáng khác nhau. Tốc độ của quá trình amôni hoá xảy ra phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ và độ ẩm của môi trường. Trong điều kiện yếm khí, chất hữu cơ chứa nitơ chỉ bị phân giải đến amôniăc. Còn trong điều kiện hiếu khí, các muối amôni bị ôxi hoá và biến thành nitrat. Sự ỗi hoá amôniăc đến nitrat được gọi là quá trình nitrat hoá. b) Quá trình nitrat hoá Quá trình này được thực hiện trong đất nhờ nhóm vi khuẩn đặc biệt ưa khí và giải phóng một năng lượng khá lớn. Quá trình nitrat hoá có thể xảy ra theo các phản ứng sau: 2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O + 158kcal (giai đoạn đầu) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 4 – Phân bón Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 41 2HNO2 + O2 = 2HNO3 + 43,2kcal (giai đoạn hai) Axit nitric tạo ra trong quá trình này được trung hoà nhờ Ca(HCO3)2 hay Mg(HCO3)2, hoặc bởi các bazơ hấp phụ trong đất. 2HNO3 + Ca(HCO3)2 = Ca(NO3)2 + 2H2CO3 Ca2+ H+ KĐ + HNO3 = KĐ H+ + Ca(NO3)2 Ca2+ Ca2+ Để cho quá trình nitrat hoá xảy ra tốt, cần có các điều kiện sau đây: - Độ ẩm của đất: 60 – 70% độ ẩm mao quản. - Nhiệt độ đất: 25 – 320C. - pH: 6,2 – 9,2. - Đất giàu NH4+ và Ca2+. - Đất có đủ kh