3. Ảnh hưởng của keo đất, khả năng hấp phụ đến tính chất đất và chế độ bón phân và cải tạo đất
3.1. Quan hệ giữa keo đất với quá trình hình thành đất
+ 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 |
3.2. Quan hệ giữa keo đất với lý tính đất
+ 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 |
3.3. Quan hệ giữa keo đất với hoá tính đất
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.
3.4. Quan hệ giữa khả năng hấp phụ của đất với chế độ bón phân và cải tạo đất
* 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.
1. Khái niệm keo đất
Nước trong đất hoà tan các muối khoáng của đất được gọi là dung dịch đất. Trong đất cát hạt keo sét có đường kính nhỏ hơn 0,002 mm[ pha rắn ] và dung dịch đất [ pha lỏng] tương tác với nhau chung quanh bề mặt tiếp xúc giữa hai pha. Chính bề mặt này là nơi chủ yếu xảy ra các phản ứng hoá học trao đổi ion và là nơi cây trông hấp thu chất dinh dưỡng. Thường keo đất mang điện tích âm[ -],để trung hoà lượng điện tích đó, một lượng dư thừa cation [mang điện tích +] buộc phải hiện diện chung quanh bề mặt keo đất hay nói cách khác là những cation này bị keo đất hút. Một số keo đất khác mang điện tích dương và có khả năng hút các anion [mang điện tích -].
Theo trên, keo đất mang điện tích âm, do đó một số cation trong dung tích đất dễ bị keo đất mang điện âm hút dính ở phía ngoài hạt keo. Tạm thời các cation không thể tách khỏi bề mặt keo đất được nếu như không có chất nào để thay thế vì cần phải đảm bảo tính trung hoà về điện tích của vật thể trong tự nhiên. Hiện tượng này gọi là sự hấp phụ ion của keo đất.
Như vậy, giữa các ion trong dung tích đất và các ion bị hấp phụ trên bề mặt keo đất có một thế cân bằng. Rễ cây trồng muốn lấy các cation cần thiết phải phóng thích ra ion H+ để đổi lấy cation trên bề mặt keo đất. Trong các trường hợp như trời mưa, bón phân vào đất… làm cho thành phần và nồng độ cation trong dung dịch đất thay đổi thì thế cân bằng này sẽ bị phá vỡ, các cation trên bề mặt keo đất sẽ hoán chuyễn với các cation trong dung dịch đất. Đây là hiện tượng trao đổi cation.
Nhờ có hiện tượng hấp phụ ion mà đất giữ được các dưỡng chất tránh được hiện tượng mất dưỡng chất do rữa trôi hoặc trực dị.Ngoài ra, các ion được thải ra cũng được đất giữ lại không thải vào nước ngầm. Tuy nhiên việc hấp phụ quá nhiều cation vào keo đất sẽ ảnh hưởng bất lợi đến sự tồn tại của vi sinh vật đất.
Nhờ hiện tượng trao đổi ion mà các cation đang bị hấp phụ trên bề mặt keo đất chuyển vào dung dịch đất cho cây trồng sử dụng [ Như NH4+, K+, Ca2+].