1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH LÊ THUẦN UY NGHIÊN CỨU THÀNH PHẦN CÁC NGUYÊN TỐ ĐẤT HIẾM TRONG ĐẤT TRỒNG CAM Ở HUYỆN QUỲ HỢP – NGHỆ AN LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC VINH – 2013 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Cam loài ăn họ với bưởi Cam có nhỏ bưởi, vỏ mỏng, chín thường có màu da cam, có vị chua Loài cam lai trồng từ xưa, lai giống loài bưởi (Citrus maxima) quít (Citrus reticulata) Cam có nhỏ, cao đến khoảng 10m, có cành gai thường xanh dài khoảng – 10cm Cam bắt nguồn từ Đông Nam Á, từ Ấn Độ, Việt Nam hay miền nam Trung Quốc [30] Cam Vinh từ lâu trở thành loại ngon tiếng xứ Nghệ Cách năm, cam Vinh khẳng định chứng nhận thương hiệu cam Vinh Cam Vinh trồng hai huyện Nghĩa Đàn Quỳ Hợp có chất lượng hiệu kinh tế cao nơi khác, đặc biệt nguồn cam Vinh chủ yếu trồng địa bàn Quỳ Hợp cho chất lượng cao, nhiên trồng cam đất Quỳ Hợp dù đâu cho cam có chất lượng tốt Điều nhiều nguyên nhân khâu chọn giống cam, kinh nghiệm chăm sóc, dịch bệnh, đặc biệt có yếu tố quan trọng thổ nhưỡng Hình 1: Cam Vinh Muốn có nông sản ngày chất lượng, sản xuất nông nghiệp cần có đóng góp nhiều lĩnh vực, nghiên cứu nông hóa thổ nhưỡng đóng vai trò quan trọng Đất môi trường phức hợp đặc trưng có chế độ “nhựa sống” như: không khí, nước thành phần khoáng có đất Trong thành phần số nguyên tố vi lượng quan trọng Zn, Cu, Mn, B, Mo, V có số nguyên tố đất có tác dụng sinh hóa trồng lantan (La), xeri (Ce), prazeodim (Pr), neodim (Nd), promethi (Pm), samari (Sm), europi (Eu) Các nguyên tố đất nhà khoa học coi tài nguyên Tuy thực vật cần chúng với lượng nhỏ, chúng nguyên tố có ý nghĩa quan trọng thiếu trình sống loại trồng Nếu hàm lượng chúng thiếu ảnh hưởng đến hiệu suất trồng Do việc nghiên cứu đặc điểm đất trồng nói chung dạng tổng số nguyên tố đất nói riêng có vai trò quan trọng để có biện pháp cải tạo đất trồng phù hợp cho việc trồng loại Tuy nhiên, theo tài liệu nguồn thông tin mà có được, vấn đề nghiên cứu thành phần nguyên tố đất vùng đất trồng ăn Quỳ Hợp đặc biệt đất trồng cam Vinh chưa nghiên cứu cụ thể, chúng yếu tố quan trọng chất lượng suất nông sản Xuất phát từ lý trên, thực đề tài: “Nghiên cứu thành phần nguyên tố đất đất trồng cam huyện Quỳ Hợp – Nghệ An” nhằm góp phần xác định số liệu thành phần nguyên tố đất hiếm, tạo sở cho việc bổ sung cải tạo đất để nâng cao suất chất lượng sản phẩm nhân rộng diện tích trồng ăn huyện thời gian tới Mục đích ý nghĩa đề tài 2.1 Mục đích nghiên cứu: nhằm góp phần xác định số liệu thành phần nguyên tố đất đất trồng cam Vinh Qùy HợpNghệ An 2.2 Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài thực thành công mang lại ý nghĩa là: - Đánh giá sơ thành phần thổ nhưỡng đất trồng ăn huyện Quỳ Hợp-Nghệ An - Tạo hướng nghiên cứu ảnh hưởng nguyên tố đất đến suất chất lượng ăn cho vùng đất trồng huyện Quỳ Hợp tỉnh Nghệ An nói chung - Góp phần cải tạo đất định hướng cho việc bổ sung nguyên tố đất cho đất trồng ăn thời gian tới Các mục tiêu đề tài - Xác định tiêu dinh dưỡng chung đất như: hệ số khô kiệt đất, tổng lượng khoáng đất, pH đất, độ chua thủy phân, tổng lượng mùn, dung lượng cation trao đổi - Tìm hiểu vai trò nguyên tố đất suất chất lượng cam Vinh Quỳ Hợp - Nghệ An - Xác định hàm lượng, thành phần nguyên tố đất có đất trồng cam Vinh Quỳ Hợp - Nghệ An phương pháp khối phổ plasma cảm ứng (ICP – MS) Các nội dung nghiên cứu - Xác định số tiêu dinh dưỡng chung đất như: hệ số khô kiệt đất, tổng lượng khoáng đất, pH đất, độ chua thủy phân, tổng lượng mùn, dung lượng cation trao đổi - Tìm hiểu vai trò nguyên tố đất Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Ho, Tm suất chất lượng cam Vinh Quỳ Hợp-Nghệ An - Xác định hàm lượng, thành phần số nguyên tố đất có đất trồng cam Vinh Quỳ Hợp-Nghệ An phương pháp khối phổ plasma cảm ứng (ICP – MS) Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu đề tài thành phần nguyên tố đất có đất trồng cam huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An Phương pháp nghiên cứu: - Sưu tầm, phân tích tổng hợp tài liệu tư liệu có liên quan - Sử dụng phương pháp sấy khô phương pháp nung mẫu để xác định hệ số khô kiệt tổng khoáng đất - Sử dụng phương pháp Kappen để xác định độ chua thủy phân đất - Sử dụng phương pháp Complexon để xác định dung tích hấp thu đất - Sử dụng phương pháp Chiurin để xác định tổng lượng mùn đất - Sử dụng phương pháp ICP-MS để xác định có mặt hàm lượng số nguyên tố đất có đất - Xử lý số liệu, biểu diễn đồ thị để rút thông tin cần thiết đánh giá hàm lượng nguyên tố Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Ho, Tm mẫu đất, nhận định vai trò chúng thâm canh đất CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Vị trí địa lí, điều kiện khí hậu đất đai vùng trồng cam huyện Quỳ Hợp – Nghệ An 1.1.1.Vị trí địa lý Ngày 19/4/1963, theo định số 53/CP Hội đồng Chính phủ, huyện Quỳ Châu cũ chia thành huyện là: Quế Phong, Quỳ Châu Quỳ Hợp Quỳ Hợp huyện miền núi phía Tây Bắc tỉnh Nghệ An, nằm tọa độ từ 19’10” đến 19’29” vĩ độ bắc từ 104’56” đến 105’21” kinh độ đông, phía Nam giáp huyện Tân Kỳ, phía Đông giáp huyện Nghĩa Đàn, phía Tây Nam giáp huyện Con Cuông huyện Quỳ Châu Với tổng diện tích tự nhiên là: 94.172,80 [34] Hình 1.1 Bản đồ Huyện Quỳ Hợp (Nguồn: Google Map) Minh Hợp xã thuộc huyện Quỳ Hợp Xã Minh Hợp có diện tích 57,93 km², dân số năm 1999 9083 người, mật độ dân số đạt 157 người/km² Phía Bắc giáp Tam Hợp, phía Tây giáp Thọ Hợp, Châu Đình, phía Nam giáp Văn Lợi, phía Đông giáp Nghĩa Xuân Xã Minh Hợp nằm tọa độ từ 19018’17”B đến 105016’28”Đ, với diện tích 57,93 km 2, dân số tính đến năm 1999 9083 người, với mật độ 157 người/km2 [36] Hình 1.2: Bản đồ Xã Minh Hợp (Nguồn Google Map) 1.1.2.Đặc thù khí hậu Huyện Quỳ Hợp nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, chịu ảnh hưởng sâu sắc gió mùa Đông bắc Tây Nam Do địa hình dãy Trường Sơn ảnh hưởng mạnh đến hoàn lưu khí tạo nên khác biệt lớn phân hoá khí hậu khu vực [34] Một số tượng thời tiết đặc trưng: - Gió Tây khô nóng: vùng chịu ảnh hưởng gió Tây khô nóng Hoạt động gió Tây thường gây nên hạn hán thời kỳ đầu mùa hè (tháng 5-7) Trong ngày nhiệt tối cao vượt 40 oC độ ẩm tối thấp xuống 30% - Mưa bão: Vùng chịu ảnh hưởng mưa bão, hai tháng nhiều bão tháng tháng 10 Bão yếu thường kèm theo mưa lớn lụt lội Nơi lượng mưa thấp (1268 mm/năm), số ngày mưa có 147 ngày Nhìn chung vùng có chế độ khí hậu thuận lợi tỉnh Nghệ An Qua bảng thống kê theo dõi khí tượng cho thấy Quỳ Hợp, có ảnh hưởng gió mùa Đông Bắc, tiểu khí hậu miền có số ngày mưa, lượng mưa, độ ẩm, số ngày mưa phùn, cao huyện khác Tương Dương, Con Cuông Bảng 1.1: Những nét khí hậu đặc trưng huyện Quỳ Hợp so với huyện miền núi khác Nghệ An Đặc trưng khí hậu Quỳ Châu 23,1 Quỳ Hợp 23,3 Tây Hiếu 23,0 Tương Con Dương Cuông 23,6 23,5 Nhiệt độ trung bình năm (oC) Nhiệt độ không khí cao 41,3 40,8 41,6 42,7 42,0 tuyệt đối (oC) Nhiệt độ mặt đất trung bình (oC) 26,4 26,7 26,7 27 26,4 Lượng mưa trung bình năm 1734,5 1640,9 1591,7 1268,3 1791,0 (mm) Lượng mưa trung bình ngày lớn 290 208 279 192 449 nhất(mm) Số ngày mưa trung bình năm 150 142 137 133 139 (ngày) Số ngày mưa phùn trung bình 19,6 17,9 25 5,6 22 năm(ngày) Lượng bốc trung bình năm 703,9 945,4 835,2 867,1 812,9 Độ ẩm trung bình năm (%) 86 84 81 64 81 Độ ẩm tối thấp trung bình năm 65 60 63 59 64 (%) 1.1.3.Đặc thù đất đai Do Quỳ Hợp huyện có thổ nhưỡng thuộc vùng thổ nhưỡng miền núi phía tây tỉnh Nghệ An nên mang nhiều đặc trưng thổ nhưỡng vùng đất Các loại đất có Quỳ Hợp bao gồm: - Đất Ferralit đỏ vàng vùng đồi (dưới 200 m) - Đất ferralit đỏ vàng núi thấp (từ 200-1000 m) - Đất mùn vàng núi trung bình (1000-2000 m) - Đất mùn núi cao ( > 2000 m) Dựa theo tính chất, đặc điểm đất chia số loại đất vùng nghiên cứu sau: Đất đỏ vàng phát triển đá phiến thạch sét: Phân bố phạm vi rộng khắp huyện, tập trung nhiều Tương Dương, Con Cuông, Tân Kỳ, Anh Sơn, Thanh Chương, Nghĩa Đàn, Quỳ Hợp Đất đỏ vàng phiến sét có hầu hết loại địa hình tập trung vùng núi thấp, độ dốc lớn, tầng đất dày; vùng thấp đất đỏ vàng phiến sét gặp nhiều đồi đất, tầng đất mỏng trung bình Đất đỏ vàng phiến sét vùng có thảm thực vật bụi loại đất có độ phì khá, độ mùn từ 4%, đạm từ 0,1 ÷ 0,25%, lân từ 0,006 ÷ 0,07%, kali từ ÷ 2%, độ chua cao, pHKCl < 4, thành phần giới từ thịt nặng đến sét nhẹ, độ dày tầng đất phần nhiều 50 cm; vùng có thảm thực vật cỏ đất hoang hoá (do bị xói mòn mạnh) tầng đất thường mỏng từ 30 ÷ 50 cm [2] Đất vàng nhạt phát triển sa thạch cuội kết: Phân bố rải rác theo dải hẹp xen dải đất phiến thạch kéo dài theo hướng Tây bắc – Đông nam tỉnh qua nhiều huyện miền núi trung du Thanh Chương, Anh Sơn, Tân Kỳ, Tương Dương, Kỳ Sơn, Quỳ Hợp… Do thành phần giới tương đối nhẹ so với đất phiến thạch sét nên đất vàng nhạt sa thạch thường bị xói mòn mạnh, tầng đất tương đối mỏng nhiều nơi trơ sỏi đá Chỉ có số nơi địa hình núi cao, thảm thực vật che phủ có độ dày tầng đất từ 50 ÷ 70 cm Đất vàng nhạt sa thạch thường nghèo dinh dưỡng, vùng núi cao lượng mùn từ 1,5 ÷ 2,5%; vùng thấp lượng mùn thường không 1,5% Các tiêu đạm, lân, kali điều nghèo, độ chua cao pHKCl < 4, độ bazơ thấp, thành phần giới từ thịt nhẹ đến cát pha, hạt rời rạc, khả giữ nước kết dính kém, thành phần keo sét thấp, khả giữ màu [2] 10 Đất vàng đỏ phát triển đá axit: Phân bố rải rác huyện Anh Sơn, Con Cuông, Tương Dương, Quỳ Châu, Quỳ Hợp… Phần lớn đất vàng đỏ đá axit có thành phần giới nhẹ, nghèo dinh dưỡng, bị xói mòn rửa trôi mạnh, độ chua lớn (pH KCl < 4), có nghĩa sử dụng sản xuất nông nghiệp [2] Đất đỏ nâu đá vôi: Phân bố rải rác huyện: Tân Kỳ, Nam Đàn, Quỳ Hợp,… Ngược lại với loại đất khác, đất đỏ nâu đá vôi vùng địa hình thấp thường có tầng dày hơn; vùng núi cao đất đá vôi bị phong hoá rửa trôi mạnh nên tầng đất mỏng Tuy nhiên, phần lớn đất đá vôi có độ dày tầng đất thường 50cm, độ phì đất đá vôi khá, mùn từ ÷ 4%; đạm 0,15%, đất chua pH < 4, độ no bazơ nhỏ 50% Đất Ferralit vùng núi thấp có thảm thực vật che phủ tương đối cao Do sườn núi dốc mạnh, nước ngầm không đọng lại đất, dòng nước ngầm chảy mạnh, nên dạng kết vón tầng đá ong không phát triển Hàm lượng mùn ÷ 4%; đạm tổng số 0,1 ÷ 0,25%; lân tổng số 0,06 ÷ 0,07%; kali tổng số ÷ 2%; độ chua thuỷ phân 6,61mđl ÷ 15mđl/100g đất, tổng số cation trao đổi meq ÷ 14 meq/100g đất, thành phần giới từ thịt nặng đến sét nhẹ, độ dày tầng đất phổ biến 50 cm, nơi đồi trọc, đất hoang hoá, tầng đất mỏng (30cm –50cm) 1.2 Tầm quan trọng đất số tiêu dinh dưỡng đất trồng trọt 1.2.1 Tầm quan trọng đất Đất giống thể sống có khả sử dụng chất thải thúc đẩy dự trữ dinh dưỡng làm nguồn nước Đất nơi sinh sống phát triển thực vật, tư liệu sản xuất nông nghiệp Đất không sở sản xuất thực vật mà sở sản xuất động vật Đất phận quan trọng hệ sinh thái Đất có khả chứa, trao đổi ion, di chuyển chất dinh dưỡng điều hòa chất dinh dưỡng Một loại đất gọi 70 13.Lê Văn Khoa (chủ biên) – Nguyễn Xuân Cự – Lê Đức – Trần Khắc Hiệp – Trần Cẩm Vân (2003), Đất môi trường, NXB Giáo dục 14.Trương Ngọc Liên (2002), Điện hóa lý thuyết, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 15.Phạm Luận (1998), Cơ sở lý thuyết phương pháp phân tích phổ phát xạ hấp thụ nguyên tử tập I, II, Khoa Hoá, Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội 16.Phạm Luận (1999), Bài giảng sở lý thuyết phương pháp phân tích phổ quang học, Khoa Hoá, Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội 17.Phạm Luận (2002), Cơ sở lý thuyết phương pháp phân tích phổ khối lượng nguyên tử, phép đo ICP-MS, Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội 18.Vũ Hoàng Minh (1997), Tách xác định riêng biệt nguyên tố đất phương pháp quang phổ plasma ICP-AES, Báo cáo tổng kết đề án khoa học, Bộ Công nghiệp 19.Đặng Vũ Minh (1992), Tình hình nghiên cứu công nghệ ứng dụng đất hiếm, Viện Khoa học Việt Nam, Hà Nội 20.Nguyễn Khắc Nghĩa (2/2012), Bài giảng phân tích quang học, Đại học Vinh 21.Hoàng Nhâm, 2000, Hóa học vô cơ, Tập 3, NXBGD 22.Hồ Viết Quý (1998), Các phương pháp phân tích đại - ứng dụng hoá học, NXB Giáo dục - Đại học Quốc gia Hà Nội 23.Trịnh Xuân Sén (2002), Điện hoá học, NXB Đại học Quốc gia, Hà Nội 24.Nguyễn Ngọc Sơn (2006), Nghiên cứu xác định số nguyên tố đất Yttri tinh khiết phép đo phổ plasma ICP-MS, Luận văn thạc sỹ phân tích, Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Hà Nội 25 Hoàng Văn Sơn (1999), Giáo trình thổ nhưỡng học, Đại học Sư phạm Vinh 71 26.Võ Văn Tân (2007), Hoá học nguyên tố đất hiếm, NXB Giáo Dục, Hà Nội 27.Phạm Đình Thái (1969), Kết bước đầu nghiên cứu hiệu lực phân vi lượng số trồng, NXB Khoa Học 28.Lê Văn Tiềm, Trần Công Tấu (1983), Phân tích đất trồng, NXB Nông Nghiệp 29 Nguyễn Văn Tư, Alain Galerie(2002), Ăn mòn bảo vệ vật liệu, NXB KHKT 30.Nguyễn Danh Vàn (03/2008), Kỹ thuật canh tác ăn trái – Cây Cam quýt (quyển 2), NXB Tổng Hợp, Thành Phố Hồ Chí Minh 31.Nguyễn Thị Ngọc Yến (2005), Nghiên cứu chế tạo hệ dung dịch ức chế gỉ bảo vệ kết cấu thép vùng biển, Báo cáo tổng kết khoa học công nghệ, Viện Công nghệ, Hà Nội 32.Sổ tay phân tích Đất - Nước - Phân bón trồng (1998), NXB Nông Nghiệp 33.Tạp chí CN hóa chất, Nghiên cứu sản xuất phân bón vi lượng đất số kết áp dụng trồng, số 11 năm 2003 34.http://www.pumat.vn/kdtsqvn/tabid/224/language/vi-VN/Default.aspx 35.http://vi.wikipedia.org/wiki/Qu%E1%BB%B3_H%E1%BB%A3p 36.http://vi.wikipedia.org/wiki/Minh_H%E1%BB%A3p Tiếng Anh 37 Del Mar Castineira Gomez Maria, Brandt Rolf, Jakubowski Norbert, Andersson Jan T (2004), “Changes of the metal composition in German white wines through the winemaking process A study of 63 elements by inductively coupled plasma-mass spectrometry”, Journal of Agricultural and Food Chemistry, [J Agric Food Chem.], vol 52, no 10, pp 2953-2961 38 M.J Bennett, in E.Lang (ed), 1983, “Coatings for Hight Temperature Applications”, Applied Science Publishers, London, p.169 72 39 Gueguen Celine, Dominik Janusz, Perret Didier (2001), “Use of chelating resins and inductively coupled plasma mass spectrometry for simultaneous determination of trace and major elements in small volumes of saline water samples”, Fresenius journal of analytical chemistry, vol 370, no 7, pp 990912 40 Gabrielli Paolo, Barbante Carlo, Turetta Clara, Maneel Alexandrine, Boutron Claude, Cozzi Giulio, Cairns Warren, Ferrari Christophe, Cescon Paolo (2006), “Direct determination of rare earth elements at the subpicogram per gram level in antarctic ice by ICP-SFMS using a desolvation system”, Analytical chemistry, vol 78, no 6, pp 1883-1889 41 Hamanaka T., Rong W., Ikeda K., Sawatari H., Chiba K., Haraguchi H (1999), “Multielement determination of rare earth elements in geochemical samples by liquid chromatography inductively coupled plasma mass spectrometry”, Analytical sciences, vol 15, no 1, pp 17-22 42 Hiroaki Onoda, Kazuo Kojima, Hiroyuki Nariai ( 2004), “Addition effects of rare earth elements on formation and properties of some transion metal pyrophophates”, Journal of Alloys and Compounds, [J.Alloys Compd.], vol 374, pp 112-116 43 Khorge C.R., Chakraborty P., Saran R (2000), “Determination of rare earth elements in iron-rich geological samples by ICP-OES”, Atomic spectrometry [At Spectr.], vol 21, no 6, pp 220-224 44 Kyue-Hyung Lee, Seiichiro Shishio, Isao Kusachi, Shoji Motomizu (2000), “Determination of lanthanoids ytrrium in JGb2 and JR3 by inductively coupled plasma-mass spectrometry after cationexchange pretreatment”, Geochemical Journal, vol.34, pp 383-393 45 Krachler Michael, Mohl Carola, Emons Hendrik , Shotyk William (2002), “Influence of digestion procedures on the determination of rare earth 73 elements in peat and plant samples by USN-ICP-MS”, Journal of analytical atomic spectrometry., vol 17, no 8, pp 844-851 46 Man He, Bin Hu, Zucheng Jiang, Yan Zeng (2004), “Development and validation method for the determination of rare earth impurities in high purity neodymium oxide by ICP-MS”, Atomic spectroscopy, vol 25, no 1, pp 13- 20 47 Pedreira W.R., Da silva Queiroz C.A., Abrao A., Pimentel M.M (2004), “Quantification of trace amounts of rare earth elements in high purity gadolinium oxide by sector field inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS)”, Journal of Alloys and Compounds, [J.Alloys Compd.], vol 374, pp 129-132 48 Rhone-Poulenc Recherches ( Centre de recherches d’Aubervilliers 14 rue des Gardinoux F-93308 Aubervilliers Cedex),1989, “Rare earths for materials corrosion protection”, Journal of the Less-Common Metals, 148, pp 73-78 49 Shu Xiuu Zhang S Murachi S., Imasaka T., Watannabe M (1995), “Determination of rare earth impurities in ultrapure europium oxide by inductively-coupled plasma mass spectrometry”, Analytica Chimica Acta., vol 314, no 3, pp 193-201 50 Stijfhoorn D E., Stray H., Hjelmseth H (1993), “Determination of rare earth elements in high purity earth oxides by liquid chromatography, thermionic mass spectrometry and combined liquid chromatographylthermionic mass spectrometry”, Spectrochimica acta Part B: Atomic spectroscopy, vol 48, no 4, pp 507-514 51 Xingquan Zhang, Yong Yi, Yonglin Liu, Xiang Li, Yumei Jiang, Yaquin Su (2006), “Direct determination of rare earth impurtities in high purity erbium oxide dissolved in nitric acid by inductively coupled plasma mass 74 spectrometry”, Analitical chimica acta [Anal Chim Acta.], vol 555, no 1, pp 57-62 52 Xinde Cao, Ming Yin, Bing Li (1999), “Determination of rare earth impurities in high purity gadolinium oxide by inductively coupled plasma mass spectrometry after 2-ethylhexylhydrogen-ethylhexy phosphonate extraction chromatographic separation”, Talanta: (Oxford), vol 48, no.3, pp 517-525 53 Xinde Cao, Guiwen Zhao, Ming Yin, Jiaxi Li (1998), “Determination of ultratrace rare earth elements in tea by ICP-MS with microwave digestion and 71 AG50W-x8 cation exchange chromatrography”, Analyst, May, vol.123, pp 1115-1119 54 Yanbei Zhu, Itoh Akihide, Fujimori Eiji, Umemura Tomonari, Haraguchi Hiroki (2006), “Determination of rare earth elements in seawater by ICP-MS after preconcerntration with a chelating resinpacked minicolumn”, Journal of alloys and compounds., vol 408, pp 985-988 55 Zhang S., Shan X.-Q., Yan X., Zhang H (1997), “Determination of rare earth elements in soil by ICP-MS”, Atomic spectroscopy, vol.18, no.5, pp 140-144 LỜI CẢM ƠN Luận văn hoàn thành phòng thí nghiệm Hóa Vô - Khoa Hóa học Phòng thí nghiệm Phân tích công cụ, Trung tâm Phân tích & Chuyển giao Công nghệ Thực phẩm – Môi trường, Trường Đại học Vinh Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến: - PGS TS Nguyễn Hoa Du giao đề tài tận tình hướng dẫn cho suốt trình hoàn thành luận văn - Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa sau Đại học, thầy cô giáo Bộ môn Hóa Phân tích - Khoa Hóa học – Trường Đại học Vinh thầy, cô kỹ thuật viên phụ trách phòng thí nghiệm giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi nhất, cung cấp hóa chất thiết bị đầy đủ trình nghiên cứu - Đề tài B2013 – 27- 05 hỗ trợ trình thực luận văn Xin cảm ơn tất người thân gia đình bạn bè động viên, giúp đỡ trình thực luận văn Xin chân thành cảm ơn! Vinh, tháng 10 năm 2013 Tác giả Lê Thuần Uy DANH MỤC VIẾT TẮT CEC: Cation Exchange Capacity DTPA: Diethylenetriamene pentaacetate EDTA: Ethylendiamin Tetraaxetic acid NTĐH: Nguyên tố đất PP: phenol phtalein DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Những nét khí hậu đặc trưng huyện Quỳ Hợp so với huyện miền núi khác Nghệ An Bảng 1.2: Hàm lượng P số loại đất Bảng 1.3: Hàm lượng trung bình NTĐH vỏ trái đất Bảng 1.4: Bảng phân nhóm NTĐH Bảng 1: Kết xác định hệ số khô kiệt mẫu đất Bảng 3.2: Kết xác định tổng khoáng mẫu đất Bảng 3.3: Giá trị pH H O mẫu đất Bảng 3.4: Giá trị pH KCl mẫu đất Bảng 3.5: Độ chua thủy phân H mẫu đất Bảng 3.6: Bảng so sánh tiêu pH H O , pH KCl , H đất Quỳ Hợp với số loại đất khác Vệt Nam Bảng 3.7: Hàm lượng mùn (%) mẫu đất Bảng 3.8: Dung tích hấp thu (CEC) meq/100g mẫu đất Bảng 3.9: Hàm lượng nguyên tố đất dạng tổng xác định phương pháp ICP- MS Bảng 3.10: Hàm lượng nguyên tố đất dạng di động xác định phương pháp ICP- MS Bảng 3.11: Tỷ lệ (%) dạng di động so với dạng tổng nguyên tố đất Bảng 3.12: So sánh hàm lượng đất đất trồng cam Quỳ Hợp đất trồng quýt hồng Lai Vung Bảng 3.13: So sánh hàm lượng tổng số đất đất trồng cam huyện Quỳ Hợp với số liệu trung bình Thế Giới Trung Quốc DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1: Cam Vinh Hình 1.1: Bản đồ huyện Quỳ Hợp Hình 1.2: Bản đồ xã Minh Hợp Hình 2.1: Hình ảnh phẫu diện mẫu đất Hình 2.2: Sơ đồ lấy mẫu vườn Hình 2.3: Sơ đồ trộn mẫu trung bình Hình 3.1: Hệ số khô kiệt mẫu đất Hình 3.2 : Hàm lượng tổng khoáng mẫu đất Hình 3.3: Biểu đồ giá trị pH H O mẫu đất Hình 3.4: Biểu đồ giá trị pH KCl mẫu đất Hình 3.5: Biều đồ so sánh độ chua thủy phân Htp mẫu đất Hình 3.6: Biểu đồ so sánh hàm lượng mùn mẫu đất Hình 3.7: Biểu đồ dung tích hấp thu mẫu đất Hình 3.8: Biểu đồ hàm lượng tổng số nguyên tố đất Hình 3.9: Biểu đồ hàm lượng dạng di động nguyên tố đất Hình 3.10: Biểu đồ so sánh hàm lượng dạng di động dạng tổng nguyên tố đất Hình 3.11: Biểu đồ so sánh hàm lượng đất đất Quỳ Hợp đất Lai Vung MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài 2 Mục đích ý nghĩa đề tài Các mục tiêu đề tài .4 Các nội dung nghiên cứu .4 Phương pháp nghiên cứu: CHƯƠNG .6 TỔNG QUAN 1.1 Vị trí địa lí, điều kiện khí hậu đất đai vùng trồng cam huyện Quỳ Hợp – Nghệ An .6 1.1.1.Vị trí địa lý .6 1.1.2.Đặc thù khí hậu 1.1.3.Đặc thù đất đai 1.2 Tầm quan trọng đất số tiêu dinh dưỡng đất trồng trọt 10 1.2.1 Tầm quan trọng đất .10 1.2.2 Một số tiêu dinh dưỡng đất 11 1.2.2.1 Đạm 11 1.2.2.2 Lân 11 1.2.2.3 Kali 12 1.2.2.4 Mùn 12 1.2.2.5 Canxi magiê trao đổi 12 1.2.2.6 Độ chua .13 1.2.2.7 Các nguyên tố vi lượng 13 1.3 Giới thiệu nguyên tố đất .14 1.3.1 Tính chất 14 1.3.2 Ứng dụng NTĐH 15 1.4 Dạng tồn nguyên tố đất đất chức sinh lý đất trồng .17 1.4.1 Dạng tồn nguyên tố đất đất trồng 17 1.4.2 Chức sinh lý nguyên tố đất thực vật 18 1.5 Các phương pháp phân tích NTĐH 22 1.5.1 Các phương pháp hóa học 23 1.5.1.1 Phương pháp phân tích khối lượng 23 1.5.1.2 Phương pháp phân tích thể tích 23 1.5.2 Các phương pháp hóa lý 24 1.5.2.1 Phương pháp trắc quang 24 1.5.2.2 Phương pháp phổ phát xạ nguyên tử AES .24 1.5.2.3 Phương pháp sắc ký 26 1.5.2.4 Phương pháp phổ khối Plasma cảm ứng ghép nối khối phổ ICP – MS 26 1.5.2.5 Phương pháp phân tích kích hoạt nơtron (NAA) .30 CHƯƠNG 33 KỸ THUẬT THỰC NGHIỆM .33 2.1 Phương pháp lấy mẫu xử lý mẫu .33 2.1.1 Phương pháp lấy mẫu đất 33 2.1.2 Xử lý mẫu 34 2.2 Hóa chất, dung dịch dụng cụ máy móc .35 2.2.1 Hóa chất .35 2.2.2 Dụng cụ, máy móc 35 2.2.3 Pha chế dung dịch 35 2.3 Kỹ thuật thực nghiệm .38 2.3.1 Xác định số tiêu chung đất 38 2.3.1.1 Xác định hệ số khô kiệt đất 38 2.3.1.2 Xác định tổng khoáng đất .39 2.3.1.3 Xác định đất 40 2.3.1.4 Xác định độ chua thủy phân theo phương pháp Kappen 42 2.3.1.5 Xác định tổng lượng mùn phương pháp Chiurin .44 2.3.1.6 Xác định khả trao đổi cation đất (CEC) 46 2.3.2 Xác định nguyên tố đất phương pháp ICP-MS 46 2.3.2.1 Thiết bị, dụng cụ hóa chất 46 2.3.2.2 Quá trình phân tích 47 CHƯƠNG 50 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 50 3.1 Xác định số thông số nông hóa thổ nhưỡng chung đất trồng cam Vinh, Quỳ Hợp 50 3.1.1 Xác định hệ số khô kiệt đất 50 3.1.2 Kết xác định tổng khoáng đất .51 3.1.3 Kết xác định đất 52 3.1.4 Kết xác định độ chua thủy phân theo phương pháp Kappen 54 Qua bảng 3.6 ta thấy, giá trị , , đất trồng cam Quỳ Hợp mức trung bình mang đặc trưng loại đất ferrarit Đất Thanh Hà – Hải Dương có độ chua thủy phân thấp, giá trị pH cao , thuộc loại đất trung tính kiềm, đặc trưng đất đồng Bắc bộ, đất Lai Vung – Đồng Tháp lại mang đặc điểm loại đất phù sa, có độ phèn cao nên nên có giá trị , thấp, giá trị cao, thuộc loại đất chua 55 Như vậy, so với hai loại đất trên, đất Quỳ Hợp – Nghệ An loại đất chua, hạn chế trồng hút Mo, lại gia tăng dạng di động nhiều nguyên tố khác .55 3.1.5 Kết xác định tổng lượng mùn theo phương pháp Chiurin 55 3.1.6 Kết xác định khả trao đổi Cation đất (CEC) 57 3.1.7 Kết xác định nguyên tố đất phương pháp ICP-MS 58 KẾT LUẬN 66 ĐỀ XUẤT .67 TÀI LIỆU THAM KHẢO .68 LỜI CẢM ƠN DANH MỤC VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ PHỤ LỤC [...]... so với các đất hiếm khác Nhóm dễ tan gồm các nguyên tố hiếm nhẹ từ La đến Gd, còn nhóm hai ít cơ bản hơn, ít tan hơn từ Tb đến Lu [4] Theo các nghiên cứu của nhiều nhà khoa học cho thấy các nguyên tố đất hiếm nhẹ có hàm lượng cao hơn Hầu hết các nguyên tố này có hàm lượng trong than bùn lớn gấp khoảng 10 lần trong các đất khoáng Các nguyên tố đất hiếm hoà tan và tồn tại trong đất là do các yếu tố rửa... sinh lý của đất hiếm đối với cây trồng 1.4.1 Dạng tồn tại của các nguyên tố đất hiếm trong đất trồng Khi nghiên cứu và khảo sát các loại đá người ta đã phát hiện nhóm nguyên tố đất hiếm gồm 16 nguyên tố Qua nghiên cứu người ta thấy mối quan hệ đặc biệt: hàm lượng giảm với sự tăng khối lượng nguyên tử và theo quy luật của Oddo – Harkins, trong các nguyên tố kế tiếp nhau nguyên tố nào có số hiệu nguyên tử... trường hợp đạt cỡ ppb Việc ứng dụng phương pháp kích hoạt nơtron để xác định các nguyên tố vết trong đất rất quan trọng, đặc biệt là các nguyên tố đất hiếm Các nguyên tố thường được tách dưới dạng oxalat hoặc florua sau khi chúng được tách khỏi một loạt các nguyên tố khác bằng phương pháp chiết, sắc kí trao đổi ion hoặc sắc kí chiết Một trong các phương pháp tách tổng hoặc các nguyên tố đất hiếm riêng... hiệu nguyên tử chẵn thường hay xuất hiện hơn các nguyên tố có số hiệu nguyên tử lẻ Tổng hàm lượng số nguyên tố đất hiếm trong đất khoảng 0,01 - 0,02%, trung bình là 0,015%, tương tự trong nham thạch của núi lửa Hàm lượng đất hiếm có trong đất phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của đất, khí hậu, hệ sinh thái Đất hiếm tồn tại trong đất có 6 dạng: - Muối hoà tan trong nước: thường là 0,05%, cao nhất là khoảng... thường Chọn vườn trồng cam có chất lượng cao ở xã Minh Hợp, huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An để lấy mẫu nghiên cứu Các phẫu diện mẫu có kích thước tối thiểu là 70x70cm Đào sâu đến đáy 60 - 70cm, là tầng đất cung cấp dinh dưỡng chính cho cây cam Sau đó tiến hành lấy các phần mẫu ở các điểm với độ sâu 30-35cm Như vậy tổng số phần mẫu riêng lẻ mỗi mẫu là 10, mỗi phần lấy khoảng 300g đất Các phần mẫu riêng biệt... của các nguyên tố vi lượng trong đất rất cần thiết để giải quyết những vấn đề thực tiễn của trồng trọt, chăn nuôi, thú y và y học Nghiên cứu các quy luật phân bố các nguyên tố vi lượng trong đất tạo cơ sở khoa học cho việc bón phân vi lượng cho cây và bổ sung vi lượng vào nguồn thức ăn vô cơ cho động vật [2] 1.3 Giới thiệu về các nguyên tố đất hiếm 1.3.1 Tính chất cơ bản Các NTĐH là một nhóm nguyên tố. .. trong đất) , thể khí (khí trong đất) Các chỉ tiêu trong đất thường được quan tâm như: mùn, lân, đạm, độ chua, độ hấp thu, các cation kim loại, đặc biệt là các nguyên tố vi lượng và đất hiếm đóng một vai trò quan trọng đối với cây trồng, vì vậy nó thường xuyên được các nhà nông hoá thổ nhưỡng quan tâm [5] 1.2.2 Một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất 1.2.2.1 Đạm Ðây là nguyên tố mà cây cần nhiều nhưng đất. .. nghiên cứu vai trò của đất hiếm trong nông nghiệp đã được nhanh chóng triển khai thí điểm trên mấy vạn mẫu ở các tỉnh Vân Nam, Hà Bắc, Hồ Nam, Quảng Đông, Hắc Long Giang, Nội Mông Cổ, Giang Tây… Năm 1979 Trung Quốc đã tổ chức thành 6 lĩnh vực nghiên cứu bao gồm: + Kỹ thuật ứng dụng đất hiếm + Kiểm định phân tích ứng dụng đất hiếm + Công nghệ thiết bị chế tạo sản phẩm đất hiếm + Thổ nhưỡng học đất hiếm. .. tự hợp chất các kim loại kiềm thổ và thường tồn tại đồng hành với chúng trong thiên nhiên Thuật ngữ hiếm được dùng để chỉ nhóm các nguyên tố này bắt nguồn từ thực tế xa xưa người ta cho rằng các NTĐH chỉ có thể được tách ra từ các khoáng chất rất hiếm có trong đất Đến nay việc xác định hàm lượng các NTĐH của vỏ trái đất đã cho thấy trữ lượng các nguyên tố đất hiếm không phải là hiếm Hàm lượng các nguyên. .. trưởng của mình Các nghiên cứu về việc sử dụng phân bón có chứa vi lượng các nguyên tố đất hiếm cho hơn 50 loại cây trồng trong ngành nông nghiệp ở Trung Quốc, Úc cho thấy: vi lượng các nguyên tố đất hiếm có tác dụng làm tăng năng suất và chất lượng cây trồng [4, 5] Các nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng vi lượng các nguyên tố đất hiếm có khả năng tăng năng suất bắp cải là 11,2%, tăng số nốt sần hấp thụ ... thực đề tài: Nghiên cứu thành phần nguyên tố đất đất trồng cam huyện Quỳ Hợp – Nghệ An nhằm góp phần xác định số liệu thành phần nguyên tố đất hiếm, tạo sở cho việc bổ sung cải tạo đất để nâng... Dạng tồn nguyên tố đất đất chức sinh lý đất trồng 1.4.1 Dạng tồn nguyên tố đất đất trồng Khi nghiên cứu khảo sát loại đá người ta phát nhóm nguyên tố đất gồm 16 nguyên tố Qua nghiên cứu người... cứu: Đối tượng nghiên cứu đề tài thành phần nguyên tố đất có đất trồng cam huyện Quỳ Hợp, tỉnh Nghệ An Phương pháp nghiên cứu: - Sưu tầm, phân tích tổng hợp tài liệu tư liệu có liên quan - Sử dụng