Phần 1 PHÂN BÓN & SỰ Ô NHIỄM Chương 1 SƠ LƯỢC VỀ PHÂN BÓN CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG SỰ HẤP PHỤ & CHUYỂN HOÁ TRONG ĐẤT 1. 2. 1. SƠ LƯỢC VỀ PHÂN BÓN 2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG SỰ HẤP PHỤ & CHUYỂN HOÁ PHÂN BÓN TRONG ĐẤT 2.1 2.1 Keo đất và khả năng hấp phụ phân bón, nông dược 2.2 2.2 Phương pháp bón phân và sự xuyên thấm của phân vào tầng đất 2.3 Đặc tính của lúa ngập nước 1. SƠ LƯỢC VỀ PHÂN BÓN 2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG SỰ HẤP PHỤ & CHUYỂN HOÁ PHÂN BÓN TRONG ĐẤT 2.3 2.1 Keo đất và khả năng hấp phụ phân bón, nông dược 2.3.1 2.1.1 Đặc tính của khoáng sét a. Kích thước : Keo đất (soil colloid) được định nghĩa là những cấu tử có kích thước nhỏ hơn 2m b. Diện tích bề mặt: - - Diện tích bề mặt của 1g đất sét lớn hơn khoảng 1000 lần diện tích của 1g cátâ. - - Một số loại khoáng sét như khoáng 2:1 còn có diện tích mặt trong rất lớn. - - Tổng diện tích bề ngoài của các loại sét 1:1 là loại sét chỉ có diện tích mặt ngoài thường khoảng 10m 2 /g sét trong khi các khoáng 2:1 là khoáng có diện tích bề mặt trong. Tổng diện tích bề mặt có thể lên đến 800m 2 /g sét. c. Điện tích bề mặt: Keo đất mang điện tích âm và hoặc dương ở cả điện tích mặt ngoài và trong. d. Khả năng hấp phụ cation và nước: - - Do có mang điện tích, keo đất có thể hấp thụ cation nếu tích điện âm và có khả năng hấp thụ anion nếu tích điện dương. - - Các phân tử nước cũng có thể được hấp thụ trên bề mặt khoáng sét hay bị hấp thụ trên các cation bị hấp thụ bởi khoáng sét. 2.1.2 Các loại keo đất Có 4 loại keo đất chủ yếu : -khoáng sét Silicate, -khoáng oxid, hydroxid sắt, nhôm, -allophane và những khoáng vô định hình khác, -keo hỉỵu cå. a. Keo silicate. + Khoáng sét 1:1: Khoáng sét 1:1 gồm chủ yếu là nhóm Kaolinite, ngoài ra còn có halloysite, nacrite và dickite. Các phiến sét của khoáng 1:1 cấu tạo bởi một lớp tứ điện sllic kết hợp với một lớp bát diện nhôm bằng cầu nối Oxigen. + Khoáng sét 2:1: Các phiến sét của khoáng 2:1 cấu tạo bởi hai lớp tứ điện sillic vaì xen giỉỵa laì phiãún gibbsite Ba loại khoáng chủ yếu thuộc loại này bao gồm : 1.Nhóm Smectite( khoáng có thể trương nở) 2.Nhóm Vermiculite( khoáng trương nở có giới hạn ) 3.Nhóm Illite( khoáng không trương nở) b.Keo hydroxid Fe,Al: - - Gibbsite Al(OH) 3 là một loại keo hydroxid Al được tìm thấy do sự phong hóa của khoáng nguyên sinh aluminosilicat. - - Geothite ( FeOOH ) và hematite (-Fe 2 O 3 ) cũng là 2 loại keo hydroxid Fe thường tìm thấy trong đất, được tạo thành do khoáng silicate nguyên sinh có chứa nhiều sắt c. Keo vô định hình Allophane,Imogilite: Trong tro núi lửa thường chứa một lượng đáng kể SiO 2 .Al 2 O 3 . nH 2 O kết tủa ở dạng vô định hình. d. Keo hữu cơ: Chất mùn của đất là một loại keo hữu cơ có sự sắp xếp giống như khoáng sét, bao gồm keo mang điện tích và được bao chung quanh bởi các cation, điện tích âm trên khoáng sét gia tăng và có thể lên đến 4OO-5OO Cmol(+)/kg trên đất trung tính đến kiềm. 2.1.3 Khoáng sét trong đất ĐBSCL. Ở ĐBSCL, theo kết quả phân tích của Binkman và ctv (1985) trên 43 mẫu đất và ở 13 điễm, thành phần khoáng ở các điễm tương tự nhau như sau: - 50% là khoáng Illite; - 33% là Kaolinite và - 17% là Smectite. 2.1.4 Khả năng trao đổi cation (Cation Exchange Capacity, CEC). - CEC là tổng cation trao đổi được hấp phụ trên bề mặt keo đất. - CEC thông thường được biểu diển bằng đơn vị cmol (+) /kg. - Đất cát có CEC thấp hơn đất có hàm lượng sét cao, vì hàm lượng sét và hàm lượng chất hữu cơ thường thấp. Đất có hàm lượng chất hữu cơ cao, CEC thường cao. 2.4 2.2 Phương pháp bón phân và sự xuyên thấm của phân vào tầng đất <![endif]> 2.3 Đặc tính của lúa ngập nước Sau vài ngày ngập nước, một lớp mỏng vài mm màu nâu vàng xuất hiện ở mặt đất. Đây là tầng oxit hóa do sự khuếch tán từ từ của O 2 trong khí quyển. Dưới lớp oxit hóa là tầng đất khử có màu xám xanh. 2.2.1 2.3.1 Quá trình khử đất: Trong đất lúa ngập nước, các vi sinh vật háo khí bị bất động, quần thể vi sinh vật yếm khí sử dụng các chất oxit hóa trong điều kiện không có O 2 là Fe 3+ ,Mn 4+ ,SO 4 2- ,CO 2 . Các chất này bị khử tạo nên quá trình khử trong đất ngập nước. Phản ứng khử trong đất có thể được minh họa bằng phản ứng khử Fe 3+ : Fe(OH) 3 + ¼ CH 2 O + 2 H + <==> Fe 2+ + ¼ CO 2 + 11/4 H 2 O Phản ứng khử cần có các điều kiện: - Chất oxit hóa sẽ nhận điện tử và bị khử. - Chất hữu cơ là chất cho điện tử và sẽ bị oxit hóa . - Proton H + bị sử dụng trong quá trình khử. - Vi sinh vật là tác nhân thực hiện quá trình khử hóa. Tiến trình khử của đất xảy ra mạnh hay yếu là tùy thuộc vào sự hiện diện của các yếu tốù trên. Tiến trình khử có thể xảy ra theo thứ tự như sau: Phản ứng Eh(V) ở Eh ở pH thỉåìng pH =7 của đất ½ O 2 + 2e - + 2H + = H 2 O 0,82 0,6 – 0,4 NO 3 - + 2e - + 2H + = NO 2 - + H 2 O 0,54 0.5 - 0.2 MnO 2 + 2e - + 4H + = Mn 2+ +2H 2 O 0.4 0.4 – 0.2 FeOOH + e - + 3 + = Fe 2+ + 2H 2 O 0.07 0.3 – 0.1 SO 4 2- + 6e - + 9H + = HS - + 4 H 2 O -0.16 0.0 0 - -0.15 H + + e = 1/2H 2 -0.41 -0.15 - -0.22 (CH 2 O) n = n/2 CO 2 + n/2 CH 4 - -0.15 - -0.22 Thứ tự của sự khử các chất như trên cho thấy nếu trong đất có hàm lượng các chất oxid hóa như NO 3 - , Fe 3+ ,Mn 3+ cao thì sẽ làm chậm tiến trình khử SO 4 2- . 2.2.2 2.3.2 Sự thay đổi pH : pH tăng dần trên đất chua cùng với quá trình khử tăng dần và pH giãm dần trên đất kiềm đến khi đạt trị số pH gần trung tính. Ở đất chua, pH gia tăng khi đất ngập nước vì quá trình khử là quá trình tiêu thụ H + : Thí dụ : Fe(OH) 3 + 2H + + e = Fe 2+ + 3H 2 O MnO 2 + 4H + + 2e = Mn 2+ + 2H 2 O Ở đất kiềm, sự giãm pH là do sự gia tăng nồng độ CO 2 sau khi ngập. CO 2 được sản sinh do quá trình hô hấp của vi sinh vật Mối liên hệ giữa pH và áp suất riêng phần của CO 2 (Ponnamperuma, 1965): pH = 6.25 - 0.65 log p CO 2 Khi pCO 2 tăng, pH giãm . 0.3 – 0 .1 SO 4 2- + 6e - + 9H + = HS - + 4 H 2 O -0 .16 0.0 0 - -0 .15 H + + e = 1/ 2H 2 -0 . 41 -0 .15 - -0 .22 (CH 2 O) n = n/2 CO 2 + n/2 CH 4 - -0 .15 - -0 .22 Thứ tự của sự khử các. Phần 1 PHÂN BÓN & SỰ Ô NHIỄM Chương 1 SƠ LƯỢC VỀ PHÂN BÓN CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG SỰ HẤP PHỤ & CHUYỂN HOÁ TRONG ĐẤT 1. 2. 1. SƠ LƯỢC VỀ PHÂN BÓN 2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG SỰ HẤP. ngập nước 1. SƠ LƯỢC VỀ PHÂN BÓN 2. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG SỰ HẤP PHỤ & CHUYỂN HOÁ PHÂN BÓN TRONG ĐẤT 2.3 2 .1 Keo đất và khả năng hấp phụ phân bón, nông dược 2.3 .1 2 .1. 1 Đặc tính của