Chương3 – Các phương pháp nông hoá cải tạo đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 27 CHƯƠNG 3 – CÁC PHƯƠNG PHÁP NÔNG HOÁ CẢI TẠO ĐẤT 3.1. Phương pháp cải tạo đất chua Ở nước ta, đất chua chiếm một diện tích khá lớn. Loại đất này thường chứa nhiều ion H + , Al 3+ và chỉ có một lượng nhỏ cation Ca 2+ , Mg 2+ ở trạng thái hấp phụ. Một lượng lớn ion H + , Al 3+ ở phức hệ hấp phụ sẽ làm cho tính chất sinh học, lí học và hoá lí của đất trở nên giảm sút. Để cải tạo đất chua, cần phải kết hợp phương pháp hoá học với các biện pháp kỹ thuật nông nghiệp, được gọi là phương pháp nông hoá. Qua nhiều nghiên cứu cho thấy, thành phần các cation hấp phụ có ảnh hưởng rõ rệt đến tính chất đất và sự phát triển của thực vật. Trong số các cation hấp phụ, canxi có vai trò đặc biệt quan trọng. Nhiều tính chất nông hóa của đất, sinh trưởng và phát triển của cây trồng phần lớn phụ thuộc vào độ bão hòa canxi phức hệ hấp phụ của đất. Các phương pháp hóa học cải tạo đất chua đều dựa trên cơ sở thay đổi thành phần cation hấp phụ ở các loại đất này, chủ yếu bằng cách đưa canxi vào phức hệ hấp phụ đất. Do vậy, bón vôi là biện pháp cơ bản để trung hòa độ chua và nâng cao độ phì nhiêu cho đất. 3.1.1. Quan hệ của cây trồng và vi sinh vật với phản ứng của đất. Ảnh hưởng độ chua của đất đến cây trồng. Đa số cây trồng và vi sinh vật đất phát triển tốt ở phản ứng trung tính hoặc ít chua (pH = 6 → 7). Phản ứng kiềm hoặc chua quá sẽ gây ảnh hưởng âm đến sự phát triển của chúng. Các cây trồng khác nhau đòi hỏi phản ứng môi trường có khoảng pH nhất định để sinh trưởng và phát triển thuận lợi. Bảng 3.1. Khoảng pH thích hợp của một số loại cây trồng Cây trồng Khoảng pH thích hợp Cây trồng Khoảng pH thích hợp Lúa 5,0 – 6,3 Ngô 6,2 – 7,2 Bông 6,8 – 7,5 Sắn 5,5 – 6,5 Khoai 5,7 – 6,7 Mía 6,5 – 7,5 Lạc 6,0 – 7,2 Chè 4,5 – 6,5 Cà phê 3,5 – 7,5 Chương3 – Các phương pháp nông hoá cải tạo đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 28 Độ chua cao của dung dịch đất trước hết làm giảm sự phát triển của rễ và hạn chế khả năng hút chất dinh dưỡng của nó, do gây ra tác dụng âm đến trạng thái hóa lí của màng nguyên sinh tế bào rễ. Do đó, thực vật sử dụng được ít chất dinh dưỡng của đất và phân bón. Phản ứng dung dịch đất ảnh hưởng đến sự hút các cation, anion của thực vật. Ở phản ứng kiềm, sự đồng hóa các anion của thực vật bị giảm sút, còn ở phản ứng chua thì ngược lại, khả năng của thực vật hấp phụ các cation Ca 2+ , Mg 2+ , NH 4 + , K + , … cũng bị cản trở. Phản ứng của dung dịch đất cũng ảnh hưởng đến sự trao đổi gluxit, protit trong thực vật: ở phản ứng chua, quá trình tổng hợp protit bị yếu đi, tổng số hàm lượng protit và nitơ trong thực vật cũng bị giảm, còn lượng nitơ phi protit lại tăng lên, quá trình chuyển hóa các monosaccarit thành các hợp chất hữu cơ phức tạp cần thiết cũng trở nên khó khăn. Độ chua của đất còn gây nên những ảnh hưởng xấu đến đất: ion H + sau khi tách Ca 2+ từ mùn đất làm cho độ phân tán keo mùn tăng lên và dễ bị rửa trôi. Sự bão hòa các hạt keo khoáng bằng ion H + dần dần gây ra sự phá hủy keo. Do đó, độ chua cao có ảnh hưởng xấu đến tính chất hóa học, hóa lí và cấu trúc của đất. Các vi sinh vật đất cũng có mối liên quan với độ chua của đất. Thông thường, vi sinh vật có ích (như vi sinh vật nitrat hóa, cố định nitơ) đòi hỏi khoảng pH thích hợp là 6,5 – 7,8. nếu pH < 4 – 4,5, nhiều vi sinh vật có ích hoàn toàn không phát triển được. Do đó, ở đất chua, việc cố định nitơ của không khí bị giảm sút rõ rệt, sự khoáng hóa hợp chất hữu cơ bị chậm lại, quá trình nitrat hóa bị cản trở, nên thực vật thiếu điều kiện cần thiết cho quá trình dinh dưỡng nitơ. 3.1.2. Tác dụng của vôi với đất. CaCO 3 trong đá vôi thực tế không tan trong 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 CaCO 3 vào đất, dưới ảnh hưởng của axit cacbonic có trong dung dịch đất, CaCO 3 hoặc MgCO 3 biến đổi dần thành dạng bicacbonat. CaCO 3 + H 2 O + CO 2  Ca(HCO 3 ) 2 Ca(HCO 3 ) 2 là muối kiềm thủy phân: Ca(HCO 3 ) + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2 O + 2CO 2 Ca(OH) 2  Ca 2+ + 2OH - Trong dung dịch đất chứa Ca(HCO 3 ) 2 , nồng độ ion OH - và Ca 2+ tăng lên. Các ion Ca 2+ tách những ion H + từ phức hệ hấp phụ và độ chua được trung hòa. H + Ca 2+ KĐ H + + Ca(OH) 2 → KĐ + 2H 2 O H + H + 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 + CaCO 3 → (RCOO) 2 Ca + H 2 O + CO 2 2HNO 3 + CaCO 3 → Ca(NO 3 ) 2 + H 2 O + CO 2 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 Ca 2+ 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 CaCO 3 . 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. 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 pH KCl , 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% <5,0 <45 5,0–5,5 45–60 5,5–6,0 60–70 >6,0 >70 <4,5 <50 4,5–5,0 50–65 5,0–5,5 65–75 >5,5 >75 Đất á sét nặng và trung bình <4,0 <55 4,0–4,5 55–70 4,5–5,0 70–80 >5,0 >80 <5,0 <35 5,0–5,5 35–55 5,5–6,0 55–65 >6,0 >65 <4,5 <40 4,5–5,0 40–60 5,0–5,5 60–70 >5,5 >70 Đất á sét nhẹ <4,0 <45 4,0–4,5 45–55 4,5–5,0 65–75 >5,0 >75 <5,0 <30 5,0–5,5 30–45 5,5–6,0 45–55 >6,0 >55 <4,5 <35 4,5–5,0 35–50 5,0–5,5 50–60 >5,5 >60 Đất cát và pha cát <4,0 <40 4,0–4,5 40–55 4,5–5,0 55–60 >5,0 >65 Than bùn và than <3,5 <35 3,5–4,2 35–55 4,2–4,8 55–65 >4,8 >65 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 CaCO 3 đối với 1ha) như sau: Lượng CaCO 3 = 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 CaCO 3 mà là MgCO 3 hoặc CaO, Ca(OH) 2 thì khi tính lượng vôi phải nhân với hệ số sau: 0,84 đối với MgCO 3 ; 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 CaCO 3 . 100 % CaCO 3 trong nguyên liệu Ví dụ: lượng CaCO 3 tìm được theo độ chua của đất bằng 4 tấn CaCO 3 , nếu dùng đá vôi chứa 80% CaCO 3 thì lượng đá vôi cần lấy là: 5 80 100.4  tấn/1ha Lượng vôi cũng có thể xác định gần đúng theo giá trị pH KCl và thành phần cơ giới của đất. Bảng 3.5. Sự phụ thuộc của lượng vôi vào pH KCl và thành phần cơ giới của đất pH KCl 4,5 4,6 4,8 5,0 5,2 5,4 – 5,6 Đất Lượng CaCO 3 (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 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 + Ca 2+ KĐ Na + + 2CaSO 4 → KĐ Ca 2+ + 2Na 2 SO 4 Na + Ca 2+ Ca 2+ Sự thay thế Na + bằng Ca 2+ 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: Na 2 CO 3 + CaSO 4 = Na 2 SO 4 + CaCO 3 Để tránh sự hóa mặn đất do các sản phẩm phản ứng (Na 2 SO 4 ), 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 Ca 2+ . 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 CaSO 4 .2H 2 O (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 CaSO 4 khác nhau, do đó để cung cấp lượng CaSO 4 cần thiết phải dùng những lượng nguyên liệu khác nhau, tính theo hàm lượng CaSO 4 trong đó, được xác định theo công thức sau: Lượng CaSO 4 . 2H 2 O (tấn/ha) = 0,086 (Na – 0,05T) H.d Chương3 – Các phương pháp nông hoá cải tạo đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 33 Lượng CaSO 4 .2H 2 O . 100 CaSO 4 .2H 2 O 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, Na 2 SO 4 , NaHCO 3 , CaCl 2 , CaSO 4 , MgCl 2 … 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 CaCO 3 , CaSO 4 … 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). 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 - , SO 4 2- , HCO 3 - , Na + , Mg 2+ … 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, NaHCO 3 , Na 2 SO 4 … (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 Ca 2+ . * Cải tạo độ kiềm của đất, thay thế Na + bằng Ca 2+ : 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. Chương3 – Các phương pháp nông hoá cải tạo đất Hoá kỹ thuật – Phần hai: Hoá nông học 35 Nếu đất kiềm mặn giàu CaCO 3 cần phải bón vào đất những chất tạo ra H + , để chuyển Ca 2+ 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 + 3O 2  2SO 3 SO 3 + H 2 O  H 2 SO 4 Với pirit: 2FeS 2 + 7O 2 + 2H 2 O  2FeSO 4 + 2H 2 SO 4 Axit H 2 SO 4 được hình thành trong đất mặn kiềm (giàu CaCO 3 ) sẽ phản ứng với CaCO 3 : H 2 SO 4 + CaCO 3 = CaSO 4 + CO 2  + H 2 O Na + KĐ + CaSO 4  KĐ ]Ca 2+ + Na 2 SO 4 Na + Nhôm sunfat, sắt sunfat cũng là nguyên liệu cải tạo đất mặn kiềm: Al 2 (SO 4 ) 3 + 6CaCO 3 + 6H 2 O = 3CaSO 4 + 3Ca(HCO 3 ) 2 + 2Al(OH) 3 Al 3+ , Fe 3+ 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 CaCO 3 , CaO: Na + KĐ + CaCO 3  KĐ ]Ca 2+ + NaHCO 3 H + H + KĐ + CaCO 3  KĐ ]Ca 2+ + H 2 O + CO 2 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 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 FeS 2 . Trong điều kiện hiếu khí, pirit bị oxi hoá tạo thành axit sunfuric và sắt sunfat: 2FeS 2 + 7O 2 + 2H 2 O = 2FeSO 4 + 2H 2 SO 4 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: Na 2 SO 4 + CH 4 Na 2 S + CO 2 + 2H 2 O Na 2 SO 4 + 4H 2 Na 2 S + 4H 2 O Na 2 S + H 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 S H 2 S sẽ kết hợp với các hợp chất sắt trong đất tạo ra FeS 2 : 4H 2 S + 2Fe(OH) 2 + O 2 = 2FeS 2 + 6H 2 O Nếu môi trường trở nên hiếu khí, FeS 2 sẽ bị oxi hoá tạo nên FeSO 4 và H 2 SO 4 . Ở điều kiện nhiệt đới, H 2 SO 4 sẽ tác dụng với các khoáng sét trong đất, giải phóng Al khỏi mạng lưới tinh thể của chúng và tạo thành Al 2 (SO 4 ) 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, H 2 SO 4 , 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. Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Ca(OH) 2 = 3CaSO 4 + 2Al(OH) 3  Na 2 SO 4 + Ca(OH) 2 = CaSO 4 + NaOH Al(OH) 3 tạo ra có thể bị hoà tan bởi NaOH tạo natri aluminat tan. Nếu bón nhiều vôi, NaAlO 2 sẽ chuyển thành Ca(AlO 2 ) 2 hoàn toàn không tan trong nước: 2NaAlO 2 + Ca(OH) 2 = Ca(AlO 2 ) 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. VSVkh ử sunfat VSVkh ử sunfat . Na 2 S + CO 2 + 2H 2 O Na 2 SO 4 + 4H 2 Na 2 S + 4H 2 O Na 2 S + H 2 O + CO 2 = Na 2 CO 3 + H 2 S H 2 S sẽ kết hợp với các hợp chất sắt trong đất tạo ra FeS 2 : 4H 2 S + 2Fe(OH) 2 . như sau: 2S + 3O 2  2SO 3 SO 3 + H 2 O  H 2 SO 4 Với pirit: 2FeS 2 + 7O 2 + 2H 2 O  2FeSO 4 + 2H 2 SO 4 Axit H 2 SO 4 được hình thành trong đất mặn kiềm (giàu CaCO 3 ) sẽ phản. phân: Ca(HCO 3 ) + 2H 2 O = Ca(OH) 2 + 2H 2 O + 2CO 2 Ca(OH) 2  Ca 2+ + 2OH - Trong dung dịch đất chứa Ca(HCO 3 ) 2 , nồng độ ion OH - và Ca 2+ tăng lên. Các ion Ca 2+ tách những