NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓN

NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNNÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓN

CHƯƠNG 4 NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓNBÀI 1: CẢI THIỆN pH ĐẤT CHUA VÀ SỬ DỤNG ĐẤT CHUA

pH đất và các tính chất đi cùng với pH đất có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng hữu dụng của các chất dinh duỡng đối với cây trồng và độ phì nhiêu của đất Vì vậy nghiên cứu về độ chua và độ kiềm của đất có một tầm quan trọng để quản lý một cách thích hợp khả năng sản xuất của đất và cây trồng một cách tối hảo

1 Các khái niệm tổng quát về độ chua và độ kiềm

Khả năng phân ly H+ củamột acid mạnh như HCl là 100 %, trong khi đó khả năng phân

ly H+ của một acid yếu như acetic acid chỉ khoảng 1 %

Các ion H+ (hay độ chua hoạt động) tăng theo lực acid Khi một acid không phân ly có nghĩa là acid đó có một độ chua tiềm tàng cao Tổng độ chua của một dung dịch là tổng nồng

độ acid tiềm tàng và hoạt động Ví dụ, độ chua hoạt động và độ chua tiềm tàng của một acid

là 0,099 M và 0,001 M Tổng nồng độ acid là 0,100 M, vì hoạt độ của H+ (độ chua hoạt động) gần bằng với tổng độ chua, nên acid này là một acid mạnh

Ngược lại, với các acid yếu, hoạt độ của H+ thấp hơn rất nhiều so với độ chua tiềm tàng Ví dụ, 0,100 M acid yếu với chỉ 1 % phân ly có nghĩa là hoạt độ của H+ là: 0,1 x 0,01 = 0,001M

Nước nguyên chất luôn tự phân ly nhẹ:

[H + ][OH - ] = [10 -7 ][10 -7 ] = 10 -14 = Kw

p H của H2O trong trạng thái cân bằng với CO2 trong khí quyển dao động trong

khoảng 5,7, như phản ứng sau đây:

Các dung dịch có pH < 7 là các dung dịch có tính chua, và các dung dịch có pH>7

là các dung dịch có tính kiềm, các dung dịch có pH = 7 là các dung dịch trung tính

pH là thuật ngữ chỉ thể hiện nồng độ H+ trong dung dịch và không đo được độ chua không phân ly hay độ chua tiềm tàng của dung dịch Ví dụ, pH của 0,1 M HCl phân ly hoàn toàn là 1,0, ngược lại pH của 0,1M CH2COOH, một acid yếu là 3,0 Tương tự, pH của 0,1 M NaOH, một base mạnh, là 13,0, trong khi đó pH của 0,1 M NH4OH, một base yếu là 11,0

Bảng 4.1 Quan hệ giữa pH và nồng độ [H+] và [OH-]

CH3COOH + NaOH ↔ H2O + CH3COO- + Na+

CH3COO- + H+ Na+ OH

-2 Tính đệm pH

Một hệ thống có tính đệm có thể duy trì được pH của dung dịch trong một khoảng biến thiên nhất định khi 1 lượng nhỏ acid hay base được thêm vào Khả năng đệm pH được định nghĩa là khả năng chống lại sự thay đổi đột ngột về pH của hệ thống Một ví dụ về một

hệ thống đệm là hỗn hợp CH3COOH và CH3COONa

CH 3 COOH ↔ H + + CH 3 COO

-CH 3 COONa ↔ Na + + CH 3 COO

-Ví dụ, một dung dịch chứa 1 M CH3COOH có pH là 2, nhưng khi dung dịch ấy có nồng

độ 1M CH3COOH và 1M CH3COONa sẽ có pH là 4.6 Khi cho thêm một muối có tính phân

ly mạnh CH3COONa vào dung dịch chứa CH3COOH, sẽ làm tăng nồng độ của CH3COO-, sự gia tăng nồng độ CH3COO- này sẽ thay đổi sự cân bằng để hình thành CH3COOH acid không phân ly Nhưng chú ý là pH vẫn giữ ở 4,6 ngay cả khi pha loãng dung dịch này gấp 10 lần với nước; tuy nhiên, khi chỉ pha loãng dung dịch 1M CH3COOH có thể sẽ làm tăng pH lên 3,0 Vì vậy, khi cho CH3COONa vào CH3COOH, hổn hợp này sẽ đệm được pH của dung dịch Hỗn hợp dung dịch này ta gọi là dung dịch đệm

Nếu thêm 10 ml 1M HCl vào dung dịch đệm CH3COOH/CH3COONa, pH sẽ chỉ giảm đến 4,5, bởi vì khi H+ được thêm vào sẽ làm thay đổi cân bằng CH3COOH ↔ H+ + CH3COO-

về bên trái và do nồng độ CH3COO- giảm nên CH3COO- sẽ phân ly từ CH3COONa và giải phóng vào dung dịch (sự cân bằng thay đổi về phía phải CH3COONa ↔ CH3COO- + Na+)

Ngược lại, nếu thêm 10ml 1M NaOH vào dung dịch CH3COOH/CH3COONa, OH- sẽ trung hoà H+ trong hỗn hợp để hình thành nước Do có sự cung cấp 1 lượng CH3COOH acid không phân ly lớn, nên sự cân bằng sẽ thay đổi về phía phải, để bù đắp lượng H+ bị trung hoà;

vì vậy pH chỉ tăng lên đến 4,7

Đất có tính chất như là 1 acid yếu do CEC của chất mùn và các khoáng sét làm cho dung dịch đất có tính đệm pH

3 Đất chua

Khoảng 25 % - 30 % diện tích đất trên thế giới bị chua, phân bố tại các khu vực sản xuất lương thực quan trọng

3.1 Nguồn gốc phát sinh độ chua của đất

Nguồn gốc phát sinh độ chua của đất bao gồm chất hữu cơ, các khoáng sét, các oxides

Fe và Al, Al3+ trao đổi, các muối hoà tan, CO2 và khoáng pyrite bị oxi hóa

3.1.1 Mùn

Chất hữu cơ hay mùn trong đất chứa các nhóm carboxyl và phenol tạo nên các phản ứng hoá học và có tính chất như các acids yếu Chúng sẽ phân ly, giải phóng H+ Hàm lượng chất hữu cơ trong đất thay đổi theo điều kiện môi trường, thảm thực vật, và loại đất; vì vậy mức độ gây chua của mùn đối với đất sẽ thay đổi tùy theo hàm lượng chất hữu cơ Trong đất than bùn và đất khoáng có chứa nhiều chất hữu cơ, các acid hữu cơ góp phần lớn vào việc tạo nên độ chua của đất

Chất hữu cơ -C  R-COOH  R-COO- + H+

3.1.2 Các khoáng sét

Các khoáng sét trong đất tiêu biểu là kaolinite (1:1) và montmorillonite (2:1) có thể đệm pH của đất Sự phân ly H+ từ các “cạnh bị vỡ” của các khoáng sét, các bề mặt của các oxides Fe, Al, và chất hữu cơ góp phần tạo nên khả năng đệm pH trong đất Đất có chứa sét và/hay chất hữu cơ cao sẽ thể hiện khả năng đệm (BC) lớn hơn là đất có sa cấu thô và/hay chứa chất hữu cơ thấp Điện tích phụ thuộc pH và BC của các khoáng sét, các oxides Fe, Al,

và chất hữu cơ được diễn tả như sau:

Trên các oxides Fe và Al

Trên chất hữu cơ:

Tương tự như H2O, Al3+ cũng là 1 chất lưỡng tính, vừa có tính acid vừa có tính base, như trình bày trong các phương trình sau:

Al là 1 base:

Al(OH)3 + H+↔ Al(OH)2+ + H2OAl(OH)2+ (OH)2+ + H2O

Al(OH)2+ + H+↔ Al3+ + H2OAl(OH)3 + 3H+↔ Al3+ + 3H2O

Al(OH)3 + OH-↔ Al(OH)4

-Các ion hydroxyl nhôm kết hợp với nhau hình thành nên các polymers mang nhiều điện tích khác nhau Quá trình polymer hoá được gia tăng khi có sự hiện diện của các bề mặt khoáng sét Cơ chế hình thành các polymers là sự chia sẽ các nhóm OH- trên các khoáng với các ion Al3+, như trình bày trong các phương trình sau:

Các polymer Al có điện tích (+) chiếm tỉ lệ cao và chủ yếu là dạng không trao đổi CEC của đất có thể chịu ảnh hưởng bởi sự hấp phụ của các polymers mang điện tích (+) này

Ở pH cao, CEC tăng do Al(OH)3 kết tủa và giảm sự hình thành polymer Al mang điện tích (+) hay không có sự hiện diện của các polymer Al Nhưng khi pH đất giảm sẽ làm tăng sự hình thành polymer mang điện tích (+), nên làm giảm CEC của đất

3.1.4 Các muối hoà tan

Các muối acid, muối trung tính, hay muối base trong dung dịch đất thường phát sinh

từ sự phong hoá của khoáng, sự phân giải chất hữu cơ, hay do sự bón phân hoá học và phân hữu cơ của con người Các cations của các muối này sẽ thay thế các ion Al3+ hấp phụ trên đất chua và vì thế làm giảm pH của dung dịch đất (do Al bị đẩy ra ngoài dung dịch) Vì vậy, khi bón các cations có hoá trị 2 vào đất sẽ làm giảm pH dung dịch đất mạnh hơn so với các cation kim loại có hoá trị 1 (do lực thay thế Al của các cation hoá trị 2 cao hơn cation hoá trị 1)

Bón phân theo hàng sẽ tạo ra một nồng độ muối hoà tan cao trong vùng đất có bón phân, nên sẽ làm giảm pH dung dịch đất rất mạnh ngay tại cùng đó do sự thủy phân của Al

Vì vậy, việc bón phân theo hàng với liều lượng cao trên đất có pH<5,0-5,5, sự chua hoá mạnh này sẽ gây bất lợi cho sự sinh trưởng của cây trồng

3.1.5 Carbon dioxide (CO 2 )

Trong các loại đất đá vôi pH của đất chịu ảnh hưởng bởi hàm lượng CO2 trong thành phần khí của đất pH của loại đất có chứa CaCO3 trong điều kiện cân bằng với CO2 trong không khí khoảng 8,5; tuy nhiên, do nồng độ CO2 trong thành phần khí của đất thường cao, nên thực tế pH chỉ biến động trong khoảng 7,3-7,5

Sự phân giải các dư thừa hữu cơ và sự hô hấp của rễ cây làm gia tăng nồng độ CO2

trong thành phần không khí của đất, CO2 này sẽ kết hợp với nước để cung cấp H+ làm giảm

pH theo phản ứng sau:

H2O + CO2↔ H2CO3

H2CO3↔ H+ + HCO3

-3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chua của đất

Độ chua của đất sử dụng trong nông nghiệp ngày càng gia tăng do các yếu tố chính sau:

- Sử dụng các loại phân hoá học, đặc biệt là phân NH4+ là loại phân hình thành H+

trong quá trình nitrate hoá

- Cây trồng hấp thu các cations và thải H+vào dung dịch đất theo cơ chế hấp thu trao đổi

- Sự rửa trôi của các cation này và được thay thế đầu tiên bởi H+ , sau đó là Al3+

- Sự phân giải các dư thừa hữu cơ

Mức độ hoá chua tự nhiên của đất gia tăng theo sự gia tăng của mưa vì nước mưa thường có pH: 5,7 hay thấp hơn, phụ thuộc vào hàm lượng các chất ô nhiễm như SO2, NO2,

và các chất khác trong khí quyển

3.2.1 Các loại phân gây chua và phân gây kiềm

Các loại phân khác nhau sẽ có phản ứng khác nhau trong đất Các loại phân nitrate do

có mang một cation base nên có thể ít hình thành acid trong đất so với các loại phân NH4+ So sánh giữa các loại phân lân (P), loại phân P nào có chứa hay sẽ hình thành NH4-N sẽ có ảnh hưởng lớn đến pH đất

Phosphoric acid được giải phóng từ sự hoà tan của các loại phân P như là TSP (monocalcium phosphate) và MAP có thể gây chua tạm thời cục bộ ở các điểm bón phân TSP làm giảm pH đến 1,5, trong khi đó MAP chỉ làm giảm pH đến khoảng 3,5; tuy nhiên , tổng lượng H+ được hình thành rất thấp và ít ảnh hưởng đến pH đất trong thời gian dài Diammonium phosphate (DAP) ban đầu làm tăng pH đến khoảng 8

Nhưng độ chua được hình thành trong quá trình nitrate hoá NH4+ trong DAP sẽ làm đưa

pH đất trở lại giá trị ban đầu

Hiệp hội Hoá học Nông nghiệp đã đưa ra phương pháp xác định các loại phân chua và

phân kiềm dựa trên các giả thuyết sau:

1. Tất cả các loại phân bón có chứa S và Cl-, 1/3 của phân P , và ½ của phân N là gây chua cho đất

2 Sự hiện diện của Ca, Mg, K, và Na trong phân bón sẽ làm tăng nhẹ hay không làm thay đổi pH của đất

3. ½ loại phân N được cây hấp thu dưới dạng ion NO3-, và các ion đi kèm với hàm lượng đương lượng của K+, Ca2+, Mg2+, hay Na+ Sự hấp thu 1/2 còn lại có liên quan đến H+ và được xem như là ion trung hoà hay trao đổi với HCO3- giải phóng từ rễ cây trồng

Bảng 4.2 Độ chua hình thành do các loại phân N

Loại phân N Phản ứng Nitrate hoá

Dư lượng gây chua cho đất Tối đa Tối thiểu Trung bình*

Dư lượng acid

Đương lượng CaCO 3 (kg CaCO 3 /kgN)

Dư lượng acid

Đương lượng CaCO 3 (kg CaCO 3 /kgN

Đương lượng CaCO 3 (kg CaCO 3 / kgN

H 2 PO 4 -

H 2 PO 4 -

Giá trị trung bình: áp dụng theo Hiệp Hội Các nhà Hoá Học Phân Tích

Phương pháp này giả định rằng sự sinh trưởng của cây trồng sẽ bị giảm do độ chua được hình thành bởi quá trình nitrate hoá phân NH4+ và do sự hấp thu các cation và anion không cân bằng của cây trồng

Nếu tính cả hàm lượng khá lớn NH4+ được hấp thu trực tiếp bởi cây trồng, xem như lượng NH4+ này không bị nitrate hoá, 1,8 kg CaCO3 cần để trung hoà sự hoá chua do 1 kg phân NH4-N gây nên Nhưng khi không xét đến ảnh hưởng của sự hấp thu không cân bằng trong tỉ lệ cation/anion, thì cần đến 3,75 kg CaCO3 để trung hoà sự hoá chua của 1 kg NH4-N

bị nitrate hoá thành NO3-

3.2.2 Sự mất đi các cation base

Do các dung dịch có chứa các loại muối luôn phải được trung hoà về mặt điện tích [bằng nhau trong tổng điện tích (+) và (-)], khi nước rửa trôi xuống bên dưới vùng rễ có chứa

cả hai cation và anion Nên mỗi 1 kg NO3-N bị rửa trôi sẽ lấy đi theo 7,1 kg CaCO3 hay một đương lượng cation khác

Sự hấp thu cation của cây trồng có thể làm giảm hoặc tăng độ chua của đất được hình thành do quá trình nitrate hoá NH4+ từ phân bón, từ các chất thải của cây trồng và động vật, hay trong chất hữu cơ Sự biến động này được giải thích là do sự khác nhau trong quá trình hấp thu N và các base của cây trồng Chỉ số các base hấp thu (EB) được định nghĩa là tổng các cation hấp thu (Ca2+, Mg2+, K+, và Na+) trừ tổng các anion hấp thu (Cl-, SO42-, NO3-, và

H2PO4-) Các cây có tỉ số EB/N < 1,0 làm giảm độ chua gây ra do quá trình nitrate hoá, ngược lại các cây có tỉ số EB/N > 1,0 làm gia tăng độ chua này Chỉ có rất ít cây trồng có giá trị EB/N > 1,0 Các cây ngũ cốc và họ hoà thảo có tỉ số EB/N trung bình là 0,43 và 0,47, có nghĩa là chỉ có 43 và 47 % N được hấp thu sẽ gây chua cho đất

3.2.3 Ảnh hưởng của thời gian

Độ chua của đất không hình thành trong 1 - 2 năm, và khác nhau giữa các loại đất Sự hoá chua có thể hình thành trong 5 năm đối với đất cát, hay 10 năm đối với đất thịt, nhưng có thể 15 năm hay hơn đối với đất thịt pha sét Độ chua của đất ngày càng gia tăng do việc sử dụng vôi ngày càng giảm trong nông nghiệp, đồng thời sự sử dụng phân N ngày càng gia

tăng Một ví dụ về việc sử dụng lâu dài các loại phân NaNO3 , (NH4)2SO4 trong điều kiện có

và không có bón vôi Với (NH4)2SO4, pH đất trong lớp đất mặt 15 cm giảm 1,6 - 1,8 đơn vị sau 32 năm canh tác, so với sử dụng (NH4)2SO4 nhưng có bón vôi Với NaNO3 , pH chỉ giảm 0,7-1,0 đơn vị, so với NaNO3 có bón vôi

Bảng 4.3 Ảnh hưởng của các loại phân N và bón vôi đến độ chua của đất (sau 32 năm canh

tác bông vải - bắp)

15cm

0- 30cm

15- 45cm

30- 60cm

45- 15cm

0- 30cm

15- 45cm

30- 60cm

pH ban đầu của 2 loại đất = 6,0

Lượng N bón 40 kg N/ha trong 15 năm đầu, sau đó bón 53 kg N/ha trong 17 năm sau.Lượng vôi bón hàng năm là 500 kg/ha trong 15 năm đầu, và 800 kg/ha trong 17 năm

do các vi khuẩn phân giải lưu huỳnh như Thibacillus thiooxidans hình thành nên acid sulfuric FeS2 + 7/2 O2 + H2O  FeSO4 + H2SO4 Khi có sự hiện diện của vi khuẩn Thiobacillus ferroxidans, FeSO4 sẽ bị oxy hóa thành Fe3+

FeSO4 + H2SO4+ ½ O2  Fe(SO4)3 + H2O

Và Fe3+ sẽ tác dụng nhanh với FeS2 để hình thành acid sulfuric

FeS2 + 14Fe3+ + 8H2O  15Fe2+ + 16H + 2SO4

Đất phèn có pH thấp (≤ 3,5 ở tầng sinh phèn), hàm lượng các độc chất (Al3+,

Fe2+, SO42-) cao, hàm lượng các chất dinh dưỡng cao nhưng khả năng hữu dụng thấp

Do đất phèn có sa cấu sét và có lượng chất hữu cơ cao nên có CEC cao và tính đệm cao

Trong đất phèn hầu hết các vi sinh vật đều không có ích cho quá trình chuyển hóa chất dinh dưỡng cho cây trồng

4.2 Sử dụng và các biện pháp cải tạo đất phèn

Đẩy tầng sinh phèn xuống thấp bằng cách giữ cho đất luôn ngập nước, một số biện pháp cải tạo đất phèn đã được sử dụng như:

Chọn giống chịu phèn hay kháng phèn

Ngâm nước, cày không lật, làm đất tối thiểu

Bón vôi và các vật liệu có chứa vôi

Rửa phèn

5 Đất là một hệ thống có tính đệm

Đất có tính chất như là một acid yếu nên có tính đệm pH Trong các loại đất chua, Al3+

hấp phụ trên bề mặt keo đất sẽ duy trì sự cân bằng với Al3+ trong dung dịch đất, trong dung dịch Al3+ bị thủy phân để hình thành H+

Nếu H+ được trung hoà bởi 1 base và Al3+ trong dung dịch bị kết tủa dưới dạng Al(OH)3, Al3+ trao đổi trên bề mặt keo đất sẽ được giải phóng để tái cung cấp Al3+ cho dung dịch Vì thế, pH dung dịch đất vẫn được duy trì hay được gọi là pH đất có tính đệm Nếu base được tiếp tục thêm vào, phản ứng trên sẽ tiếp tục, càng nhiều Al3+ hấp phụ được trung hoà và được thay thế trên CEC bởi các cation của base bón vào Kết quả là pH sẽ tăng dần

Tổng hàm lượng sét và chất hữu cơ trong đất và bản chất của các khoáng sét sẽ quyết định mức độ đệm của đất Các loại đất có hàm lượng sét và chất hữu cơ cao sẽ có tính đệm cao, nhưng khi muốn nâng pH đất cần phải bón 1 lượng vôi lớn hơn rất nhiều so với các loại đất có tính đệm thấp hơn Các loại đất cát có hàm lượng sét và chất hữu cơ thấp sẽ có tính đệm kém và chỉ cần 1 lượng vôi thấp có thể thay đổi pH nhanh chóng Các loại đất chứa phần lớn sét 1:1 (Ultisols và Oxisiols) thường có khả năng đệm thấp so với các loại đất chứa chủ yếu các khoáng sét 2:1 (Alfisols và Mollisols)

5.1 Xác định độ chua hoạt động và độ chua tiềm tàng trong đất

5.1.1 Độ chua hoạt động (hiện tại)

Phương pháp tương đối chính xác nhất và được dùng rộng rãi để xác định pH là đo pH bằng pH kế với điện cực thủy tinh trong 1 hỗn hợp đất nước pH đất là 1 chỉ thị sự hiện diện của Al3+ và H+ trao đổi H+ trao đổi hiện diện ở pH < 4, trong khi Al3+ trao đổi chủ yếu hiện diện ở pH: 4 - 5,5 Các polymers Al hiện diện trong khoảng pH: 5,5 - 7,0

Khi đất bão hoà được pha loãng đến tỉ lệ đất : nước từ 1:1 đến 1:10, thường giá trị pH

đo sẽ tăng so với pH được đo trong dung dịch bão hoà Để tối thiểu hoá ảnh hưởng của nồng

độ muối trong các loại đất, 1 số phòng phân tích thường dùng dung dịch loãng 0,01 M CaCl2

thay vì dùng nước Ca2+ thêm vào sẽ làm giảm pH so với đất được pha loãng với nước pH đo trong các dung dịch muối loãng thường biến động rất nhỏ, khoảng 0,1 - 0,5 đơn vị

5.1.2 Độ chua tiềm tàng

pH đất là một chỉ thị rất tốt phản ánh đất chua hay kiềm; tuy nhiên, vì là biểu thị độ chua hoạt động, nên pH đất không xác định được độ chua tiềm tàng của đất Để định lượng hoá độ chua tiềm tàng của đất, ta phải chuẩn độ đất với một base, độ chua tiềm tàng này có thể dùng để xác định nhu cầu bón vôi hay hàm lượng CaCO3 cần thiết để làm tăng pH đất đến một giá trị thích hợp cho sự sinh trưởng của cây trồng Vì thế, nhu cầu vôi của đất không chỉ

có quan hệ đến pH đất mà còn quan hệ với khả năng đệm hay CEC của đất Đất có hàm lượng sét và/hay chất hữu cơ cao có khả năng đệm cao sẽ có nhu cầu vôi cao, ngược lại, đất có hàm lượng sét và /hay chất hữu cơ thấp có khả năng đệm thấp và có nhu cầu vôi thấp

Một ví dụ tính toán nhu cầu vôi đối với 2 loại đất có CEC=20 meq/100 g và 10 meq/100 g như sau:

Đất sét: CEC = 20 meq/100 g

pH ban đầu= 5,0 và % độ bảo hoà base (BS) ban đầu= 50 %

pH cần đạt được = 6,5 và % độ bảo hoà base=80 %

Cần phải trung hoà 30 % độ chua trên CEC (80-50 %); vậy,

(0,30) (20 meq/CEC) = 6,0 meq acids = 6,0 meq CaCO3

100 g đất 100 g đất 100 g đất

Vậy, lượng vôi nguyên chất cần là:

6,0 meq CaCO3 (50 mg CaCO3) = 300 mg CaCO3

Đất thịt pha cát: CEC = 1 meq/100 g

Giả sử là đất này có pH ban đầu và pH muốn nâng lên cùng độ bảo hoà base giống như đất sét tính toán trên, thì lượng CaCO3 cần thiết sẽ là 3.000 kg CaCO3/ha lớp đất cày

5.1.3 Xác định nhu cầu vôi của đất

Nhu cầu vôi của đất có thể được xác định bằng nhiều phương pháp khác nhau Chuẩn

độ đất với một acid hay một base sau đó tính toán lượng acid hay base cần thiết để làm giảm hay tăng pH đất Chất base thường được sử dụng là Ca(OH)2 và acid thường là HCl Sau khi cân bằng, pH được xác định và các giá trị pH này được vẽ lên 1 đồ thị với trục tung là giá trị

pH và trục hoành là hàm lượng meq acid hay base được cho vào đất Từ các số liệu này ta có thể dễ dàng xác định được nhu cầu vôi của đất nhằm đưa pH đến một giá trị mong muốn

Ví dụ, để tăng pH từ 5,7 đến 6,5 cần bón 1,0meq base/100 g đất Vậy lượng vôi nguyên chất CaCO3 cần để làm tăng pH từ 5,7 đến 6,5 sẽ là:

1,0 meq CaCO3 (5 mg CaCO3) = 5 mg CaCO3

= 1.000 kg CaCO3/ha-15 cm

Dung dịch đệm đơn giản của Shoemaker, McLean, và Pratt (SMP) được sử dụng rộng rãi để xác định nhu cầu vôi của đất chua Dung dịch đệm là một hỗn hợp có nồng độ loãng của triethanolamine, paranitrophenol, và K-chromate Phương pháp SMP đặc biệt thích hợp cho đất có các tính chất sau: nhu cầu vôi > 4 meq/100 g đất (> 4.000 lb/a), pH< 5,8, chất hữu

cơ < 10 %, và có hàm lượng Al hoà tan cao Nhưng đối với đất có nhu cầu vôi thấp, phương pháp SMP thường cho kết quả bón vôi cao hơn so với nhu cầu vôi thực tế

Trong các loại đất rất chua, nhu cầu vôi có thể dựa trên cơ sở tính toán lượng CaCO3

cần thiết để làm giảm hàm lượng Al trên CEC Ví dụ, người ta khuyến cáo bón 1 tấn CaCO3

cho mỗi 1meq Al3+ trao đổi/100 g đất Ở một số nước, hàm lượng vôi cần để trung hoà Al trao đổi được xác định như sau:

Meq CaCO3/100 g đất = 2 x meq Al trao đổi/100 g đất

Những nghiên cứu khác cho thấy hàm lượng vôi được khuyến cáo sử dụng biến thiên trong khoảng 1,1- 6,7 tấn CaCO3/ha-lớp đất cày

5.2 pH đất và sản xuất cây trồng

Trong quá khứ, pH khoảng 6,5 - 7,0 được xem là tối hảo cho sản xuất cây trồng; tuy nhiên, thực tế chỉ cần bón vôi đủ để nâng pH lên khoảng 5,6 – 5,7 và làm giảm Al3+ trao đổi xuống < 1 % của CEC sẽ làm hạn chế rất lớn những vấn đề gây ra do độ chua của đất có liên quan đến sản xuất cây trồng Chú ý là bón vôi cho đất Ultisols và Oxisols đến pH 7,0, có thể làm hạn chế khả năng sản xuất do các nguyên nhân sau:

- Làm giảm tính thấm của đất

- Làm giảm sự sinh trưởng của cây trồng

- Hạn chế sự hấp thu P và 1 số nguyên tố vi lượng khác của cây trồng

Làm giảm Al3+ hoà tan đến < 1 ppm được khuyến cáo cho các cây trồng mẫn cảm với

độ chua Trên đất Alfisols và Mollisols, bón vôi nâng đến pH 6,5 - 6,8 sẽ tối hảo cho hầu hết các loại cây trồng, ngoại trừ cây họ đậu được khuyến cáo nên bón đến pH 6,8 - 7,0

Các cây trồng khác nhau có tính chống chịu với đất chua khác nhau

Bảng 4.4 pH tối hảo đối với 1 số cây trồng

5,0 - 5,5 Dâu tây, khoai tây, thuốc lá

5,5 - 6,5 Bắp , Lúa mì, Lúa mạch, gừng, ổi, mít, xoài, tiêu,

chôm chôm, dứa, các cây họ đậu, cây phân xanh6,0 – 7,0 Chuối, cacao, nho, đậu phụng, lúa nước, đậu nành,

đậu bắp, bắp cải, cải bông