›
›

Bài giảng Khoa học đất - Chương 6: Hóa học đất

pdf 24 trang phuongnguyen 2760
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Khoa học đất - Chương 6: Hóa học đất", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_giang_khoa_hoc_dat_chuong_6_hoa_hoc_dat.pdf

Nội dung text: Bài giảng Khoa học đất - Chương 6: Hóa học đất

  1. ọ ấ • pH • EC - dn in • CEC - Kh i cation pH ấ ấ ọ ọ ủ ấ ế ẽ ị ượ ấ ợo ồ ể ữ ấ ưỡo ị ớ ạ o ở pH = 6 lượng ion H + gấp 10 l ần so v ới ở pH = 7 và ở pH = 5 lượng ion H + hơn 100 l ần so v ới pH = 7 1
  2. pH t Vùng khí hu m Vùng khí hu khô Cn bón t có ch a t than thêm vôi các khoáng bùn chua cho cây ki m Rt  Mnh  Yu Yu →→→ Mnh →→→ Rt mnh mnh Chua - Acid Ki m - Alkaline Mt s giá tr pH thông d ng S hình thành m ưa acid Ngu n c a H +t *do cation Hydrogen (H+) ở pH ≥ 6 và Aluminum (Al) ở pH Al(OH) + H 2+ + Al(OH) + H2O > Al(OH) 2 + H+ + Al(OH) 2 + H 20 > Al(OH) 3 + H+ 2
  3. * do Nitric hóa (Nitrification): + Ammonium thành Nitrate (oxy hóa NH 4 ) + - + NH 4 + 2O 2 > NO 3 + H 2O + 2H * do s phân h y ch t h u c : R-COOH > R-COO - + H + Phóng thích: CO 2 + H 2O > + - H2CO 3 = H + HCO 3 o ấ ụ o ềo ị ấ ư Ca 2+ , Mg 2+ , K+ và phóng thích ion H + o ử o ề 2+ + Ca + 2H 20 > Ca(OH) 2 + 2H > Ca 2+ + 2OH - 3
  4. pH và tính h u d ng c a dinh d ưng NRCS Data Soil pH of Europe Đất phèn -Acid Sulfate Soils 4
  5. Australia Australia 'QASSIT, Qld Department of Natural Resources and Mines' EC ộ ẫ ệ Mức đ ộ dẫn đi ện c ủa đ ất • Đơ n v ị tính là S/cm hay mS/cm (S = Siemen) Độ cản tr ở dòng điện - điện tr ở: R = ohm ( ρ = l.R/S) Độ dẫn điện: 1/R = moh • Đơ n v ị tính là S/cm hay moh/cm (S = Siemen) 5
  6. Kh năng trao đ i cation – CEC Cation Exchange Capacity) Là kh năng mà đ t Lông r gi dinh d ưng và Ht ch ng l i s ra trôi TRAO I mùn o o ệ ươ Vùng có ho t ng ư sinh h c Ht sét ấ o TRAO I ộ o CECCEC o ổo o ị o ề ặ ệ ủ a H+ Đất Ca 2+ +2H + + Ca 2+ H+ Keo đất Dung d ịch Keo đất Dung d ịch đất đất ị ả ưở ở 1) Độ hấp ph ụ mạnh hay y ếu: Al 3+ > Ca 2+ > Mg 2+ > K + = NH 4+ > Na + > H + ữ ặ > ễ ị ế 2) Hàm l ượng c ủa các cation trong dung d ịch đ ất 6
  7. CEC ố ượo ấ ụ ố ượ ấ ổoo ổ ấ ể ấ ụ ơ ị ươ ượ ấ (meq) Tr ng l ưng phân t ho c nguyên t (g) Tr ng l ưng ư ng l ưng = in tích mili ư ng l ưng (meq) ủ ố meq của m ột s ố Cation Nguyên t ố Na+ K+ Ca 2+ Mg 2+ Điện tích 1 1 2 2 Đươ ng l ượng 23/1=23 39/1=39 40/2=20 24/2 = 12 Mili đươ ng l ượng .023 .039 .02 .012 CEC • gồm các cation trao đổi: K+, Na +, Ca 2+ , Mg 2+ , H +, Al 3+ Đất ĐBSCL có CEC: - Đất sét: 16 – 25 meq - Đất cát có <15 meq 7
  8. CEC • Ph n tr m baz bão hòa (%BS): Tổng cation ki ềm trao đổi %BS = x 100 CEC Σ (K +, Na +, Ca 2+ , Mg 2+ ) ở dạng trao đổi %BS = x 100 CEC CEC và EC • Ph n tr m natri trao i (ESP): + Na trao đổi ESP = x 100 CEC • T s natri h p ph (SAR) [Na trao đổi] SAR = x 100 ½ [Ca 2+ +Mg 2+ ] • t b sodic hóa có: EC > 4 mS/cm, ESP >15%, SAR >13% tr ng thái r n khi trong dung d ch (l l ng) Tham gia h u h t các ph n ng trong đ t Gm: - Keo vô c : Sét - Keo h u c : Mùn 8
  9. Kích th ưc < 1 µµµm hay 0,001 mm Sét <0,002 Các lo i keo sét 1. Sét Silicate 2. Sét Hydrous Oxide – Fe, Al Khoáng sét 9
  10. S kt h p gi a phi n t di n và phi n bát di n trong tinh th sét o o Cách liên k t các phi n t di n v i phi n bát di n S thay th ng hình 10
  11. S thay th ng hình a Tính tr ư ng n ca các khoáng sét Cu t o c a phi n t di n, bát di n và ca khoáng sét nhìn trên m t ph ng 11
  12. Sét Silicate Hình d ạng – nhi u phi n m ng ch ng lên nhau Di ện tích b ề mặt: ln do kích th ước h ạt nh ỏ Điện tích: mang điện tích âm a là s liên k t gi a các cation trên b mt keo sét và dung d ch t ch không thay th bên trong nó trong ph c h keo sét 1. Các h ạt keo không b hòa tan 2. Lc gi các cation không ch t Trao đổi cation - s thay th mt cation h p ph bng m t cation khác S hi n di n c a các Cation Các cation ở từng điều ki ện khí hậu: Vùng ẩm: H+ Ca 2+ Mg 2+ Vùng bán ẩm ướt: Ca 2+ Mg 2+ Na + K+ H+ Vùng khô h ạn: Na + nhi ều h ơn Ca 2+ Th ứ tự liên k ết ch ặt gi ữa cation v ới keo đất: 3+ + 2+ 2+ + + + Al > H > Ca > Mg > K > NH 4 > Na 12
  13. Tính ch t khoáng h c c a sét silcate Cấu trúc tinh th ể: – Phân tích b ằng tia X – Xem d ưới kính hi ển vi điện t ử Ba nhóm sét Silicate chính: (D ựa trên c ấu trúc tinh th ể) 1. Kaolinite 2. Montrmorillonite 3. Illite (Hydrous Micas) Nhóm Kaolinite (1) Phi n Silic Đơ n v ị tinh th ể Phi n Nhôm Kho ảng h ở Ít ho c không có s hp t ngoài (2) p ph Phi n Silic ph gi a các phi n sét m H Đơ n v ị tinh th ể Phi n Nhôm b Tỷ lệ của phi ến Si và Al là 1:1 Khoáng không tr ươ ng n ở (1) : External Adsorptive Surfaces (2) : Internal Adsorptive Surfaces Nhóm Montmorillonite Phi n Silic i à Đơ n v ị tinh th ể o Phi n Nhôm g n h t p Phi n Silic Hp ph gi a p Kho ng h m các phi n sét H Phi n Silic b Phi n Nhôm Đơ n v ị tinh th ể Phi n Silic Tỷ lệ của phi ến Si và Al là 2:1 Khoáng tr ươ ng n ở CEC l ớn h ơn 0 – 20 l ần so v ới Kaolinite 13
  14. Hydrous Micas Illite Khoáng 2:1 K – được gi ữ trong khoáng Phân b ố của các khoáng theo vùng địa lý: Nóng ẩm - Kaolinite Lạnh - Illite Vùng bán ầm đến bán khô h ạn - Montmorillonite Phân lo i các sét Silicate Hình thành t ừ Feldspar - Mica - Amphiboles - Pyrexenes Chua nhi ều Khoáng Khí hậu l ạnh khô Mất ít nguyên Illite M Khí hậu h ất nóng ẩm sinh ch ứa K oà K n toà Si n Trung tính Mất Muscovite Mont. Chua Kaol. 2:1 ho ặcki ềm y ếu nhi ều Si Oxid Khí hậu nóng Nguyên nhân âm in c a sét silicate 1. Do nhóm Hydroxyl (OH -) Al O- H+ Lực liên k ết y ếu H trao đổi 14
  15. Nguyên nhân âm in c a sét silicate 2. S ự thay th ế đồng hình: thay th ế của các cation có điện tích nh ỏ hơn cho cation có điện tích l ớn h ơn ở bên trong tinh th ể sét Khoáng Montmorillonite Phi ến Nhôm Mg 2+ for Al 3+ O = Al - O - H - O - Mg - O - H Phi ến Silic Al 3+ for Si 4+ O = Si = O - O - Al = O Thay i thành ph n hóa h c Mg Kaolinite - Al 4Si 10 (OH) 8 [Si 2O3OHO 2Al 2(OH) 3]2 1:1 Montmorillite - Al 4Si 8 (OH) 4 2:1 [Si 2O3OHO 2Al 2OH 2Si 2O3]2 Mg Mg Al Illite - K Al 2Si 4O10 (OH) 2 Ch t mùn (Humus) - Keo h u c 1. Mang điện âm thay đổi 2. H ấp ph ụ cation trên m ạng l ưới b ề mặt 3. Thành ph ần: Carbon(C) Hydrogen(H) and Oxygen(O) (Khoáng silicate: Aluminum (Al) Silicon (Si) and Oxygen (O)) 4. Có CEC cao hơn s ét 5. Không b ền nh ư sét – luôn hình thành r ồi phân h ủy 15
  16. CEC CEC = các ion base trao đổi + acid trao đổi (H) (changeable bases + exchangeable acidity) Được tính b ằng điện tích trao đổi (độ âm điện) trên tinh th ể khoáng sét ho ặc trên ch ất mùn Đơ n v ị: meq Mili đươ ng l ượng (Milliequivalent) CEC c a ch t mùn và khoáng sét Thành ph ần CEC (meq/100g) Ch ất mùn 200 Montmorillonite 100 Illite 30 Kaolinite 8 Các y u t nh h ưng n s sinh tr ưng c a th c v t 1. Ánh sáng 2. N n t 3. S c nóng 4. Không khí 5. ưc 6. Ch t dinh d ưng 16
  17. Các nguyên t thi t y u cho s phát tri n c a cây tr ng Có 16 nguyên t ố 1. Khi thi u các nguyên t này, cây tr ng không th hoàn thành giai on sinh tr ưng và sinh s n ưc. 2. Nguyên t b thi u không th thay th bng nguyên t khác 3. Các nguyên t này làưng c a cây, bên c nh ó chúng c ng nh h ưng n iu ki n hóa sinh trong t. Các nguyên t thi t y u và ngu n cung c p chúng Nguyên t thi t y u Nguyên t thi t y u a l ưng vi l ưng Từ không khí Từ đất và nước Carbon Nitrogen Iron Copper Calcium Manganese Zinc Hydrogen Phosphorus Boron Chlorine Magnesium Oxygen Potassium Sulfur Molybdenum Nguyên t thi t y u t không khí vàưc C t ừ CO 2 H t ừ H2O O t ừ O2 CO 2 + H 2O C 6H12 O6 94 - 95% t ế bào th ực v ật t ươ i 17
  18. Nguyên t thi t y u tt a l ưng: N, P, K, Ca, Mg, S - N, P, K, S t ừ phân xanh hay phân hóa h ọc - Ca, Mg t ừ vôi Vi l ưng: Fe, Mn, Cu, Zn, B, Mo, Cl dùng v ới l ượng nh ỏ nhưng không c ó ngh ĩa là ít thi t y u Nhu c u dinh d ưng 1. Hàm l ưng 2. D ng (hình th c) và kh hu d ng 3. Dung d ch t Nhu c u dinh d ưng 1. Hàm l ưng N, P -ưng nh t K, Ca, Mg -ưng nh t chua -ưng l n trong t ki m S - hi n di n v i l ưng nh ư hu d ng r t nhanh 18
  19. Nhu c u dinh d ưng 2. D ng và kh u d ng Có 2 d ng: - nguyên t (d hu d ng) - to ph c (khó tan) Dng nguyên t (d ng d hu d ng) 1. m t i do r a trôi hay th m l u 2. ưng cho vi sinh v t 3. ưng cho th c v t 4. có th chuy n sang d ng ph c Dng ph c h u c 1. b gi bi ch t h u c trong t 2. ưc phóng thích khi ch t h u c b phân h y 3. nitrogen, sulfur và phosphorous 19
  20. Dng ph c vô c 1. K, Ca, Mg t n t i dng này 2. cây tr ng ch có th s dng khi chúng chuy n sang d ng d hu dng To ph c - Ít h u d ng Nguyên t -Hu d ng Nitrogen (N) + Liên k ết h ữu c ơ, Nitrogen Mu ối ammonium NH 4 cycle - protein, amino acid Mu ối nitrite NO 2 - Mu ối nitrate NO 3 Phosphorus (P) 2- Apatite Ca, K và Mg HPO 4 - Ca, Fe, Al phosphate phosphate H2PO 4 nucleic acid Kali (K) Feldspar, Mica Ion K h ấp ph ụ bởi keo sét Clay, Illite Mu ối K K+ To ph c - Ít h u d ng Nguyên t -Hu d ng Calcium (Ca) Calcite, Dolomite Ion Ca h ấp ph ụ bởi keo Mu ối Ca Ca 2+ Magnesium (Mg) Ion Mg h ấp ph ụ bởi keo Mica, Dolomite, Hornblend Mu ối Mg Mg 2+ Sulfur (S) Pyrite và Gypsum 2- Oxidation Sulfate SO 3 2- Dạng h ữu c ơ Ca, K, Mg sulfate SO 4 20
  21. S chuy n i c a các nguyên t sang d ng h u d ng N h ữu c ơ Ammonium Nitrite Nitrate + - - (protein, amino acid) NH 4 NO 2 NO 3 Ca 3(PO 4) + 4H 2O + 4CO 2 Ca(H 2PO 4)2 + 2Ca(HCO 3)2 Dạng không tan Dạng hòa tan D ạng hòa tan (Tri Ca Phosphate) c ủa phosphate (Calcium Bicarbonate) 2KAlSi 3O8 + H 2CO 3 + H 2O H 4Al 2Si 2O9 + K 2CO 3 + 4SiO 2 Microcline Carbonic Hydrated D ạng hòa tan feldspar acid silicate 1. Cây tr ồng h ấp th ụ 2. R ửa trôi 3. H ấp ph ụ S chuy n i c a các nguyên t sang d ng h u d ng H Ca Keo đấ t + 2H 2CO 3 Keo đất + Ca(HCO 3)2 H Sulfur Organic sulfur Sulfides Sulfites Sulfates 2- 2- Protein H 2S SO 3 SO 4 Nhu c u dinh d ưng 3. Dung d ch t Hai thu t ng : 1. ưc trong t kh ng, ph thu c vào l ưng n ưc hi n di n 2. ưc hòa tan các h t t thành dng l ng (dung d ch) 21
  22. Hàm l ưng mu i tan trong dung d ch t Hàm Tăng lượng mu ối Độ ẩm đất Gi ảm Dinh d ưng v i pH t a a ủ t Zn Mo ấ Fe Mg ng c ng ụ Ca ng ch ng u d u ữ P ưỡ h d Mn Độ 3 5 7 9 pH đất Dng d ưng ch t mà cây tr ng có th s dng ưc t t 2 d ạng dinh d ưỡng d ễ hữu d ụng trong đất: 1. Dưỡng ch ất h ấp ph ụ trên keo -Ca NH 4 - -Mg -K 2. Mu ối trong dung d ịch đất KCl K + + Cl - 22
  23. Dng ion mà cây tr ng h p th Nguyên t Ký hi u Dng cây tr ng h p th 2- 2- Sulfur S SO 3 , SO 4 4+ 2- - Carbon C CO 3 , HCO 3 , CO 2 + Hydrogen H H2O 2- Oxygen O O2 + - - Nitrogen N NH 4 , NO 2 , NO 3 5+ 2- - Phosphorus P HPO 4 , H 2PO 4 Potassium K+ K+ Calcium Ca 2+ Ca 2+ Magnesium Mg 2+ Mg 2+ Dng ion mà cây tr ng h p th (tt) Nguyên t Ký hi u Dng cây tr ng h p th Iron Fe Fe 2+ , Fe 3+ 6+ 2- Molybdenum Mo MoO 4 Manganese Mn Mn 2+ , Mn 4+ Copper Cu Cu +, Cu 2+ Zinc Zn 2+ Zn 2+ 2- Born B BO 3 Chlorine Cl - Cl - + - Water H2OH , OH O2 và CO 2 không khí trong đất và trong khí quy ển Dng mu i vô c -T phân bón KCl K+ + Cl - + - NaNO 3 Na + NO 3 - NH 4NO 3 NH 4 + NO 3 23
  24. Nitrogen, Phosphorus và Sulfur Nitrogen + - NH 4 , NO 3 Cây tr ồng s ử dụng - NO 2 Độc cho cây Phosphorous Tùy thu ộc vào pH 2- Ki ềm HPO 4 2- - Chua nh ẹ tới trung bình HPO 4 và H2PO 4 - Chua H2PO 4 Sulfur 2- SO 4 ion sulfate Các nguyên t khác K+, Ca 2+ , Zn 2+ , Mg 2+ , Cl -: hi ện di ện ở dạng ion Fe, Mn and Cu: ph ụ thu ộc vào điều ki ện oxy hóa kh ử của đất Fe 3+ + e - Fe 2+ oxidation reduction ic ous Các nguyên t khác Đất thoáng khí Fe 3+ (Ferric oxide) Mn 4+ (Manganic oxide ) Đất thoát th ủy kém Fe 2+ (Ferrous oxide) Gây độc Mn 2+ (Manganous oxide) 24