Chương 2: CHẤT VÔ CƠ, HỮU CƠ VÀ MÙN TRONG ĐẤT
2.2. THÀNH PHẦN VÔ CƠ VÀ CHẤT ĐỘC
2.2.1. Các nguyên tố trung và đa lượng chính trong đất
Các nguyên tố đa lượng là các nguyên tố có hàm lượng trong đất lớn (>0,001 %).
Bao gồm các nguyên tố như: Si, Al, Ca, Mg, P, S,... Tuy nhiên không phải tất cả các nguyên tố đa lượng trong đất là nguyên tố dinh dưỡng đa lượng của cây. Sau đây là mô tả một số nguyên tố đa lượng quan trọng trong đất.
Silic (Si):
Nguyên tố Si chiếm thứ hai về tỷ lệ sau oxy, Si đóng vai trò quan trọng trong sự hình thành các hợp chất vô cơ của vỏ trái đất. Dạng Si phổ biến nhất trong đất là SiO2, Những khoáng vật nhóm Silicat và Alumin Silicat có công thức chung là xSiO.yH2O như axit octosilisic H4SiO4 và axit metasilisic H2SiO3:
Opan mất hết nước sẽ dần dần kết tinh thành SiO2 tích luỹ lại trong đất, đó là
"thạch anh thứ sinh".
Tỷ lệ SiO2 trong đất khoảng 50-70%. Ở vùng khí hậu nóng ẩm, tốc độ phân giải
chất hữu cơ và khoáng vật rất nhanh nên sự rửa trôi silic lớn.
Nhôm (Al):
Nhôm có trong thành phần của Alumin Silicat. Khi phong hoá đá mẹ, nhôm được giải phóng ra dạng Al(OH)3 là keo vô định hình, cũng có thể kết tinh: 2Al2O3.3H2O 2Al2O3.3H2O là khoáng vật điển hình tích luỹ ở vùng đất đồi núi vùng nhiệt đới ẩm như ở Việt Nam. Tỷ lệ Al2O3 trong đất chiếm khoáng 10 - 20%, phụ thuộc thành phần khoáng vật của đá mẹ và các yếu tố khác như khí hậu và địa hình.
Nhôm trong đất có thể kết hợp với Cl, Br, T, SO42- tạo thành các hợp chất dễ thuỷ phân làm cho môi trường thêm chua:
Sắt (Fe) :
Nguồn gốc sắt trong đất từ các khoáng vật Hêmatit, Manhêtit, Ôgit, micađen, Hoocnơblen, limonit, Pyrit. . . . Khi phong hoá các khoáng vật ấy thì sắt được giải phóng ra dạng hydroxy (Fe2O3 nH2O).
Sắt trong đất có thể ở dạng hợp chất hoá trị 2 hoặc 3 . Các muối sắt hoá trị 2 dễ tan trong nước và một phần nhỏ thuỷ phân làm cho đất chua. Các muối sắt hoá trị 3 khó tan trong nước như FePO4. Tuy nhiên, trong đất lúa nước FePO4 có thể bị khử oxy tạo thành Fe3(PO4)2 dễ tan, từ đó có thể cung cấp được lân dễ tiêu cho cây lúa hút.
Sắt là một trong những nguyên tố cần cho thực vật. Thiếu sát cây xanh sẽ không tạo được chất diệp lục. Nhờ có sắt mà các loại đất đồi núi ở nước ta có kết cấu tốt hơn, đất tơi xốp và có màu nâu hoặc vàng.
Canxi (Ca) và Magiê (Mg)
Ca và Mg có trong các khoáng vật như: Oagit amphibon, anoctit, canxit, đolômit...khi phong hoá các khoáng vật trên thì Ca và Mg được giải phóng ra dạng Ca(HCO3)2, MgHCO3)2, CaCO3,MgCO3. Những muối này kết hợp với một số chất trong đất tạo nên thành phần muối clorua, sulfat, phôtphat...
Theo Nguyễn Tử Si m và cộng sự (2000) trừ những đất cacbonat, các loại đất Việt Nam có thành phần canxi không quá 1%. Đất chua có tỷ lệ CaoO thấp < 0,5%.
Nghèo Ca hơn cả là đất bạc màu (0,04%) và giàu nhất là đất phù sa sông Hồng (0,82%). Nhìn chung độ bão hoà kiềm thấp đòi hỏi phải bón vôi và các biện pháp bổ sung kiềm.
Đất trung tính kiềm yếu: macgalít, đất mùn cacbonat thung lũng đá vôi, phù sa sông Hồng, đất mặn có Ca++ và Mg++ có tác dụng keo tụ làm gắn kết hạt đất tạo cấu trúc đoàn lạp.
Ca++ và Mg++ trao đổi ở đất đồi núi thấp hơn đất đồng bằng và Ca xấp xỉ bằng Mg.
Đất còn rừng Ca, Mg tới 5-6 lđl/100g đất, xói mòn chỉ còn 1-2 lđl/100g đất. Đất phù sa trung tính thì Ca cao hơn phù sa chua. Gần biển thì Mg tăng lên và Mg > Ca.
Đại bộ phận kiềm hấp thu là Ca++ và Mg++ chiếm 3-8 lđl, trong khi Na+ và Ka+ không quá 0,2 lđl (cao nhất là 3 - 6% tổng số cation kiềm trao đổi). Phân tích của mạng lưới FADINAP phát hiện rằng trong 122 mẫu phân tích ở Việt Nam có đến 72%
thiếu Ca và 48% thiếu Mg.
Natri(Na):
Na có trong các khoáng vật mica, alít, kaolinit. Khi khoáng hoá các khoáng vật clorua, sunphát, phối phát. dễ tan trong nước . Nếu thuỷ phân sẽ tạo thành NaOH làm cho đất có tính kiềm mạnh (đất Solonet pH từ 9 - 10). Na còn tồn tại ở dạng hấp phụ trên bề mặt keo đất.
Vùng ôn đới khô, lạnh cường độ phong hoá yếu hàm lượng Na2O có thể tới 2 - 2,5%, còn đối với vùng nhiệt đới ẩm hàm lượng này thấp hơn. Theo Fritland đất feralít trên đá bazan Phủ Quỳ chỉ có 0,09 - 0,16% Na2O. Đất mùn trên núi Hoàng Liên Sơn có 2,60 - 3,35% K2O và 0,21 - 0,29 Na2O.
Lưu huỳnh (S):
Hàm lượng lưu huỳnh tổng số trong đất khoảng 0,01 - 0,20%. Hàm lượng lưu huỳnh vùng mưa nhiều ít hơn so với vùng khô hạn. Vùng gần thành phố hoặc khu công nghiệp lượng lưu huỳnh cao hơn so vùng rừng núi.
Lượng lưu huỳnh mà cây cần và hàm lượng lưu huỳnh trong đất cũng tương tự như lân, nhưng hiện tượng thiếu lưu huỳnh ít gặp hơn thiếu lân do 2 nguyên nhân chính: Khả năng giữ chặt lưu huỳnh trong đất yếu hơn giữ chặt lân do đó độ dễ tiêu của lưu huỳnh lớn hơn lân.
Nhờ bón phân hóa học có chứa S cùng với S trong nước mưa đã bổ sung S vào đất có thể bù đắp lượng lưu huỳnh bị cây hút và rửa trôi.
Tại Việt Nam trừ các loại đất mặn và phèn thì phần lớn đất đều thiếu lưu huỳnh.
Hàm lượng S tổng số nhỏ hơn 0,0 1 % tức là dưới ngưỡng nghèo (S . Trocme, 1 970). Đất phèn và đất dốc tụ trên đá vôi thuộc loại giàu S (0,14 - 0,17%), đất cát biển và đất nâu đỏ trên bazan, trên đá vôi, đỏ vàng trên phiến sét, phù sa cổ đều rất nghèo S (dưới 0,05%) (Bùi Thế Vĩnh, 1996).
Nói chung đất nhẹ và nghèo hữu cơ thường xảy ra thiếu lưu huỳnh, vì tới 97%
lưu huỳnh trong đất ở dưới dạng hữu cơ. Dấu hiệu thiếu lưu huỳnh thường phát hiện thấy ở họ đậu vốn là những cây lấy đi nhiều S (Thái Phiên, 1992). Bón phân có chứa lưu huỳnh (sunfat đạm, super lân) làm tăng năng suất lạc, đỗ tương và ngô trên đất cát biển, đất bạc màu. Trên đất phù sa sông Hồng có tổng số S là 0,075% và S dễ tan 28 ppm đỗ tương được bón lưu huỳnh (34 kg S/ha) đã tăng năng suất từ 12% đến 37,6%.
Nhiều tác giả đề nghị biện pháp định kỳ bón sunfat đạm thay vì ure và supe lân thay vì tecmo photphat cũng khắc phục được hiện tượng thiếu S đối với cà phê trồng trên đất nâu đỏ bazan.
Nitơ (N):
N là nguyên tố cần tương đối nhiều cho các loại cây nhưng trong đất thường chứa ít đạm. Hàm lượng N tổng số trong các loại đất Việt Nam khoảng 0,1 - 0,2% có loại dưới 0,1% như ở đất xám bạc màu. Bởi vậy muốn đảm bảo cho cây trồng đạt năng suất cao cần liên tục sử dụng phân đạm.
Hàm lượng N trong đất nhiều ít phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mùn (thường N chiếm 5 - 10% của mùn).Yếu tố ảnh hưởng đến mùn và N trong đất bao gồm thực bì, khí hậu, thành phần cơ giới, địa hình và chế độ canh tác.
N trong đất bao gồm cả dạng vô cơ và hữu cơ. Lượng N vô cơ trong đất rất ít, ở tầng đất mặt chỉ chiếm 1 - 2% lượng N tổng số, chủ yếu ở dạng NH4+ và NO3-.
Còn N hữu cơ là dạng tồn tại chủ yếu trong đất, có thể chiếm trên 95% của đạm tổng số. N hữu cơ có thể phân thành 3 nhóm sau:
N hữu cơ tan trong nước: chỉ chiếm dưới 5% của đạm tổng số. Nó gồm một số acid quan tương đối đơn giản và các hợp chất muối Ammon.
N hữu cơ thuỷ phân: gồm protein, nucleoprotein và azazon. Trong môi trường acid kiềm hoặc lên men chúng có thể thủy phân tạo thành chất tương đối đơn giản dễ tan trong nước. Loại này chỉ có thể chiếm trên 50% đạm tổng số.
N hữu cơ không thuỷ phân: chiếm 30 -50% của đạm hữu cơ. Nó không những không hoà tan trong nước mà cũng không thể dùng acid hay kiềm để thuỷ phân. Trạng thái hoá học bao gồm hợp chất đạm dạng vòng phức tạp quion phenol, các chất trùng hợp đường và ammon, các chất có cấu tạo vòng phức tạp do ammon kết hợp với protit và lignhin.
Nguồn gốc của đạm trong đất từ phân bón (phân đạm hoá học, phân chuồng,phân bắc, phân rác, phân xanh) và từ 3 nguồn gốc khác như: Vi sinh vật cố định đạm, tác dụng của sấm sét ôxy hoá đạm tự do (N2) trong khí quyển thành NO và NO2, do nước tưới đưa đạm vào đất.
Lân (P):
Hàm lượng lân tổng số trong đất khoảng 0,03 - 0.20%. Tại Việt Nam, giàu lân tổng số nhất là đất nâu đỏ trên đá bazan (0,15 - 0,25%), sau đó đến đất đỏ nâu trên đá vôi (0,12 - 0,5%), đất vàng đỏ trên đá sét (0,05 - 0,06%). Nghèo nhất là đất xám bạc màu (0,03 - 0,04%). Lân tổng số trong đất phụ thuộc thành phần khoáng vật của đá mẹ, thành phần cơ giới đất, độ sâu tầng đất và chế độ canh tác phân bón.
Trong đất bao gồm cả lân hữu cơ và cô cơ. Các chất hữu cơ tồn tại trong đất có chứa hàm lượng P nhất định. Đây là dạng lân quan trọng để cung cấp cho cây. Lân hữu cơ chủ yếu ở tầng canh tác.
Lân vô cơ chiếm đa số trong thành phần lân tổng số và ở dạng muối photphat:
Photphat canxi (Ca - P). Gốc PO4 kết hợp với Ca, Mg theo các tỷ lệ khác nhau tạo thành muối Photphat canxi - manhê có độ hoà tan khác nhau. Photphat canxi độ hoà tan bé nhất là Apatit Ca5(PO4)3Cl, đặc điểm chung của chúng là tỷ lệ Ca/P = 5/3, độ tan rất bé, cây không hút được. Trong đất canh tác, do bón phân hoá học, có thể chuyển hoá thành một loại Photphat canxi. Thí dụ Super lân là dạng Photphat canxi dễ hoà tan có công thức là Ca (H2PO4)2 khi bón vào đất kết hợp với can xi trong đất tạo
thành CaHPO4, Ca3(PO4)2. Hoặc Ca4H(PO4)3...Tỷ lệ Ca/P trong các chất đó tăng lên thì độ hoà tan cũng giảm.
Photphat sắt nhôm (Fe - P và Al- P): Trong đất chua, phần lớn phân vô cơ kết hợp với sắt nhôm tạo thành Photphat sắt, Photphat nhôm. Chúng có thể ở dạng kết tủa hoặc kết tinh. Thường gặp là Fe(OH)2H2PO4 và Al(OH)2H2PO4. Độ tan của chúng rất bé.
- Photphat bị oxtt sắt bao bọc (O- P): do có màng bọc ngoài nên dạng này khó tan. Muốn phá màng này phải tạo môi trường khử oxy hoặc điều chỉnh độ pH. Dạng này chiếm tỷ lệ khá lớn (có thể từ 30- 40% tổng số lân vô cơ).
- Photphat sắt nhôm liên kết với Cation kiềm phức tạp, nhiều loại. Nói chung trong các loại đất hàm lượng lân này rất thấp, độ tan bé cho nên không có tác dụng gì đối với cây
Kali (K):
Kali trong đất thường nhiều hơn N và P. Trong quá trình hình thành đất, hàm lượng N từ không (trong mẫu chất) đến có (trong đất), hàm lượng lân ít thay đồi, còn hàm lượng kali có xu hướng giảm dần.
Ở Việt Nam, hàm lượng kali tồng số ở các loại đất cũng chênh lệch nhiều. Đất nghèo kali là đất xám bạc màu và các loại đất đỏ vàng ở đồi núi (K2O khoảng 0,5%).
Kali chứa trong các khoáng vật nguyên sinh như khoáng phenpat kali (97,5 - 12,5%), mica trắng (6,5 - 9%), mica đen (5 - 7,5%). Kali sẽ được giải phóng ra khỏi các khoáng vật này trong quá trình phong hoá.
Trong đất kali tồn tại ở 3 dạng có thề chuyển hoá lẫn nhau:
+ Kali nằm trong thành phần khoáng vật. Dưới tác động của nước có hoà tan axit cachonic, nhiệt độ và vi sinh vật, kali trong thành phần khoáng vật cũng có thể được giải phóng ra cung cấp cho cây.
+ Kali trao đổi là kali được hấp phụ trên bề mặt keo đất. Kali trao đổi chỉ chiếm 0,8 1 5% kali tổng số trong đất.
+ Kali hoà tan trong dung dịch đất, dạng này chỉ chiếm 10% lượng kali trao đổi.