Tài liệu Khảo sát hàm lượng các ion Natri, Kali, Canxi, Magiê di động và độ bão hòa Bazơ trong đất ở nông trường nhà Nai Bình Dương

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP SƯ PHẠM HÓA HỌC KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG CÁC ION NATRI, KALI, CANXI, MAGIÊ DI ĐỘNG VÀ ĐỘ BÃO HÒA BAZƠ TRONG ĐẤT Ở NÔNG TRƯỜNG NHÀ NAI BÌNH DƯƠNG Giáo viên hướng dẫn: ThS. Trần Thị Lộc Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc Thành phố Hồ Chí Minh tháng 05 năm 2012 SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc LỜI MỞ ĐẦU Em xin chân thành cảm ơn cô Trần Thị Lộc là giảng viên Bộ môn Hóa Công Nghệ – Môi Trường, trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Chí Minh và các thầy cô Bộ Môn Hóa Công Nghệ – Môi Trường đã hướng dẫn và tạo điều kiện thuận lợi để em thực hiện đề tài này. SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1 - Ảnh hưởng của Fe ............................................................................... 32 Bảng 3.2 - Ảnh hưởng Al ..................................................................................... 33 Bảng 3.3 - Hàm lượng natri, kali di động trong đất ............................................. 34 Bảng 3.4 - Hàm lượng Na 2 O, K 2 O trong 100g đất .............................................. 35 Bảng 3.5 - Thang đánh giá hàm lượng kali trong đất ........................................... 35 Bảng 3.6 - Hàm lượng Ca2+, Mg2+ trong 100g đất ............................................... 37 Bảng 3.7 - Số liệu pH H2O , pH KCl , H+ tp , Σ(Ca2++ Mg2+) ...................................... 38 Bảng 3.8 – Độ bão hòa bazơ của mẫu đất ở nông trường cao su Nhà Nai – Bình Dương............................................................................. 39 Bảng 3.9 - Thang đánh giá độ bão hòa bazơ ........................................................ 39 SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc DANH MỤC HÌNH ẢNH Trang Hình 1.1 - Lược đồ nông trường........................................................................... 28 Hình 2.1 – Sơ đồ lấy mẫu riêng biệt và hỗn hợp .................................................. 30 Tổng quan nông trường Nhà Nai – Bình Dương .................................................. 42 Cao su thay lá ....................................................................................................... 42 Cao su non ............................................................................................................ 42 Lô 2 - giống PB, diện tích 24,45 ha ...................................................................... 43 Lô K10 - giống R600, diện tích 21,61 ha ............................................................. 43 Lô I14 - giống PB, diện tích 7,6 ha ...................................................................... 44 Lô K15 - giống GT, diện tích 25,03 ha ................................................................ 44 Lô C17 - giống VM514, diện tích 18,97 ha ......................................................... 45 Lô O18 - giống GT1, diện tích 25,1 ha ................................................................ 45 Lô E21 - giống PB, diện tích 12,02 ha ................................................................. 46 SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc MỤC LỤC Trang PHẦN MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI .................................................................................... i 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU ............................................................................ ii 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU ........................................... ii 4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU ............................................................................ ii 5. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC ............................................................................ ii 6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................... iii 7. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI .......................................................................................... iii CƠ SỞ LÝ LUẬN CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ ĐẤT 1.1 – KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT ................................................................................ 1 1.2 – QUÁ TRÌNH PHONG HÓA ĐÁ ................................................................ 1 1.2.1 - PHONG HÓA LÝ HỌC ................................................................ 2 1.2.2 - PHONG HÓA HÓA HỌC ............................................................. 2 1.2.2.1 – QUÁ TRÌNH OXI HÓA ................................................. 3 1.2.2.2 – QUÁ TRÌNH HYDRAT HÓA ........................................ 3 1.2.2.3 – QUÁ TRÌNH HÒA TAN ................................................ 3 1.2.2.4 – QUÁ TRÌNH SÉT HÓA (KAOLIN HÓA) .................... 3 1.2.3 - PHONG HÓA SINH HỌC ............................................................ 4 1.3 – CÁC YẾU TỐ HÌNH THÀNH ĐẤT .......................................................... 5 1.3.1 - SINH VẬT ..................................................................................... 5 1.3.1.1 – VI SINH VẬT ................................................................. 5 1.3.1.2 - THỰC VẬT ..................................................................... 6 1.3.1.3 - ĐỘNG VẬT ..................................................................... 6 1.3.2 - KHÍ HẬU ....................................................................................... 6 1.3.3 – ĐỊA HÌNH ..................................................................................... 7 1.3.4 - ĐÁ MẸ ........................................................................................... 7 SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc 1.3.5 - THỜI GIAN - TUỔI CỦA ĐẤT.................................................... 8 1.3.6 - CON NGƯỜI ................................................................................. 8 1.4 – PHÂN LOẠI ĐẤT VIỆT NAM .................................................................. 9 1.4.1 - ĐẤT CÁT BIỂN ............................................................................ 9 1.4.2 – ĐẤT MẶN .................................................................................... 9 1.4.3 - ĐẤT PHÈN .................................................................................... 10 1.4.4 - ĐẤT LẦY VÀ THAN BÙN .......................................................... 10 1.4.5 - ĐẤT PHÙ SA ................................................................................ 10 1.4.6 - ĐẤT XÁM BẠC MÀU.................................................................. 10 1.4.7 - ĐẤT XÁM NÂU ........................................................................... 10 1.4.8 - ĐẤT ĐEN ...................................................................................... 10 1.4.9 - ĐẤT ĐỎ VÀNG ............................................................................ 10 1.4.10 - ĐẤT MÙN VÀNG ĐỎ ................................................................ 10 1.4.11 - ĐẤT MÙN TRÊN NÚI CAO ...................................................... 10 1.4.12 - ĐẤT POTZON ............................................................................. 10 1.4.13 - ĐẤT XÓI MÒN TRƠ ĐÁ ........................................................... 10 CHƯƠNG 2 – VAI TRÒ CÁC ION NATRI, KALI, CANXI, MAGIÊ DI ĐỘNG ĐỐI VỚI ĐẤT VÀ CÂY TRỒNG 2.1 – VAI TRÒ ION NATRI ................................................................................ 11 2.2 – VAI TRÒ ION KALI .................................................................................. 11 2.3 – VAI TRÒ CỦA CANXI VÀ MAGIÊ ......................................................... 13 2.3.1 – VAI TRÒ CỦA CANXI ................................................................ 13 2.3.2 – VAI TRÒ CỦA MAGIÊ ............................................................... 14 2.4 - ĐỘ BÃO HÒA BAZƠ CỦA ĐẤT .............................................................. 15 2.4.1 – DUNG LƯỢNG HẤP PHỤ CATION CỦA ĐẤT ....................... 15 2.4.2 - ĐỘ BÃO HÒA BAZƠ CỦA ĐẤT ................................................ 18 SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc CHƯƠNG 3 – ẢNH HƯỞNG ION SẮT, NHÔM ĐỐI VỚI QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH ION CANXI, MAGIÊ DI ĐỘNG TRONG ĐẤT 3.1 - ẢNH HƯỞNG ION SẮT, NHÔM ĐỐI VỚI QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH ION CANXI, MAGIÊ TRONG ĐẤT ............................... 19 3.2 – PHƯƠNG PHÁP HẠN CHẾ ẢNH HƯỞNG ION SẮT, NHÔM ĐỐI VỚI QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH ION CANXI, MAGIÊ TRONG ĐẤT ............ 19 3.2.1 – TÁCH HÓA HỌC ......................................................................... 19 3.2.2 – DÙNG CHẤT CHE KHI THỰC HIỆN CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC .......................................... 20 CHƯƠNG 4 – PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG ION NATRI, KALI, CANXI, MAGIÊ DI ĐỘNG VÀ ĐỘ BÃO HÒA BAZƠ TRONG ĐẤT 4.1 – XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NATRI, KALI DI ĐỘNG TRONG ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA 4.1.1 – PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THU NGUYÊN TỬ NGỌN LỬA .................................................. 21 4.1.2 – PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ..................................................... 21 4.2 – XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG CANXI, MAGIÊ DI ĐỘNG TRONG ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC ................................. 22 4.2.1 – PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC ................................ 22 4.2.2 – PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ..................................................... 23 SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 5 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc THỰC HÀNH CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN NÔNG TRƯỜNG CAO SU NHÀ NAI BÌNH DƯƠNG 1.1 - VỊ TRÍ ĐỊA LÝ ............................................................................................ 25 1.2 - ĐỊA HÌNH .................................................................................................... 25 1.3 – KHÍ HẬU .................................................................................................... 25 1.4 - LỊCH SỬ HÌNH THÀNH NÔNG TRƯỜNG.............................................. 26 1.5 - LƯỢC ĐỒ NÔNG TRƯỜNG ..................................................................... 28 CHƯƠNG 2 - XỬ LÝ ĐẤT 2.1- CHUẨN BỊ MẪU ......................................................................................... 29 2.2 – CÁCH LẤY MẪU ...................................................................................... 29 2.3 – PHƠI KHÔ MẪU ........................................................................................ 31 2.4 - NGHIỀN VÀ RÂY MẪU ............................................................................ 31 CHƯƠNG 3 – ẢNH HƯỞNG ION SẮT, NHÔM ĐỐI VỚI QUÁ TRÌNH PHÂN TÍCH ION CANXI, MAGIÊ DI ĐỘNG TRONG ĐẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP CHUẨN ĐỘ TẠO PHỨC 3.1 – CÁCH TIẾN HÀNH ................................................................................... 32 3.2 - KẾT QUẢ .................................................................................................... 32 CHƯƠNG 4 - KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG ION NATRI, KALI CANXI, MAGIE DI ĐỘNG VÀ ĐỘ BÃO HÒA BAZƠ TRONG ĐẤT 4.1 – PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG NATRI, KALI DI ĐỘNG TRONG ĐẤT.... 34 4.1.1 – NGUYÊN TẮC ............................................................................. 34 4.1.2 – HÓA CHẤT .................................................................................. 34 4.1.3 – TRÌNH TỰ PHÂN TÍCH .............................................................. 34 4.1.4 - KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ................................................................ 34 4.2 – PHÂN TÍCH HÀM LƯỢNG CANXI, MAGIÊ DI ĐỘNG TRONG ĐẤT 36 4.2.1 – NGUYÊN TẮC ............................................................................. 36 4.2.2 – HÓA CHẤT .................................................................................. 36 4.2.3 – TRÌNH TỰ PHÂN TÍCH .............................................................. 36 SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 6 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc 4.2.4 – KẾT QUẢ PHÂN TÍCH ............................................................... 37 KẾT LUẬN - ĐỀ XUẤT ............................................................................ 41 PHỤ LỤC ......................................................................................................... 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................... 54 SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 7 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc PHẦN MỞ ĐẦU 1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Cây cao su là cây trồng trẻ nhưng đã dần cải thiện được vị trí của mình và đem lại những hiệu quả kinh tế vô cùng to lớn. • Mủ cao su được ví như là “vàng trắng”. Từ lâu nay việc trồng, khai thác, chế biến các sản phẩm từ mủ cao su đã trở thành một nghề mang lại nguồn thu nhập không nhỏ cho nhiều quốc gia trên thế giới, trong đó có Việt Nam. • Hạt cao su để sản xuất Biodiezel nguồn nguyên liệu sinh học mới. • Gỗ cao su sản xuất hàng gia dụng có giá trị xuất khẩu cao. • Cây cao su còn có tác dụng bảo vệ môi trường sinh thái, cải thiện vấn đề kinh tế, xã hội nhất là ở các vùng trung du, miền núi, góp phần bảo vệ an ninh quốc phòng tại các vùng biên giới. • Không những thế, cây cao su là một loài cây dễ thích nghi, phát triển trên những vùng đất khó khăn, nghèo kiệt. Vì thế, ngoài việc tận dụng những diện tích đất cằn, quá trình trồng, chăm sóc, khai thác đối với cây cao su là một quá trình đem đến nhiều lợi ích cho người dân sống trong vùng trồng, đó là giải quyết công ăn việc làm cho người dân từ việc trồng, chăm sóc, khai thác, chế biến các sản phẩm từ cây cao su. Tầm quan trọng của cây cao su đã đặt ra những vấn đề cấp thiết không chỉ về kỹ thuật trồng, chăm sóc mà còn về hàm lượng và chế độ dinh dưỡng thích hợp cho cây. Hiện nay, diện tích cao su đã trải rộng từ Đông Nam Bộ đến Tây Nguyên và Miền Trung. Điều kiện sinh thái của các vùng khác nhau, sinh trưởng và năng suất của cây cao su cũng thay đổi tùy theo điều kiện môi trường. Đáng chú ý, Bình Dương nằm trong vùng chuyển tiếp giữa cao nguyên Nam Trung Bộ và đồng bằng sông Cửu Long nên địa hình chủ yếu là những đồi thấp, thế đất bằng phẳng, nền địa chất ổn định, vững chắc, phổ biến là những dãy đồi phù sa cổ nối tiếp nhau, nhưng chủ yếu là đất xám và đất đỏ vàng rất thích hợp với các loại cây công nghiệp lâu năm, nhất là cây cao su. Chính vì vậy, “KHẢO SÁT HÀM LƯỢNG CÁC ION NATRI, KALI, CANXI, MAGIÊ DI ĐỘNG VÀ ĐỘ BÃO HÒA BAZƠ TRONG ĐẤT Ở NÔNG TRƯỜNG SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc NHÀ NAI – BÌNH DƯƠNG” nhằm xác định hàm lượng các ion trong đất ở nông trường, đánh giá độ bão hòa bazơ trong đất , từ đó cung cấp những thông tin cần thiết cho nông trường cao su Nhà Nai – Bình Dương. 2. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Phân tích hàm lượng ion Na+, K+, Ca2+, Mg2+ trong đất ở nông trường cao su Nhà Nai - Bình Dương. Phân tích mức độ ảnh hưởng của một số ion trong đất đối với ion Ca2+, Mg2+ trong đất ở nông trường cao su Nhà Nai - Bình Dương. Đánh giá hàm lượng các ion: Na+, K+, Ca2+, Mg2+ trong đất và đánh giá tổng quát độ bão hòa bazơ trong đất ở nông trường cao su Nhà Nai - Bình Dương. 3. ĐỐI TƯỢNG VÀ KHÁCH THỂ NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Hàm lượng các ion Na+, K+, Ca2+, Mg2+ di động, độ bão hòa bazơ trong đất. Khách thể nghiên cứu: Phân tích hàm lượng các ion Na+, K+ bằng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa (FAAS), Ca2+, Mg2+ bằng phương pháp chuẩn độ tạo phức trong đất ở nông trường Nhà Nai - Bình Dương. 4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Nghiên cứu tổng quan về đất. Nghiên cứu đặc điểm vùng khảo sát. Nghiên cứu cơ sở lý luận các phương pháp phân tích sử dụng trong đề tài. Nghiên cứu mức độ ảnh hưởng của một số ion trong đất đối với ion Ca2+, Mg2+. Đánh giá hàm lượng các ion: Na+, K+, Ca2+, Mg2+. 5. GIẢ THUYẾT KHOA HỌC Nếu việc nghiên cứu hàm lượng các ion Na+, K+, Ca2+, Mg2+ di động và độ bão hòa bazơ trong đất là chính xác thì sẽ đánh giá được độ dinh dưỡng của đất, từ đó có thể xác định loại phân phù hợp nhằm góp phần nâng cao năng suất cây cao su nói riêng và cây trồng nói chung. SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc 6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Đọc và nghiên cứu tài liệu, hệ thống kiến thức. Phương pháp thực nghiệm: phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa (FAAS) và phương pháp chuẩn độ tạo phức. Phương pháp phân tích và tổng hợp. 7. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Đất ở nông trường Nhà Nai - Bình Dương. Sử dụng phương pháp quang phổ hấp thu nguyên tử ngọn lửa. Sử dụng phương pháp chuẩn độ tạo phức. SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc PHẦN A: CƠ SỞ LÝ LUẬN CHƯƠNG 1 - TỔNG QUAN VỀ ĐẤT 1.1 – KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT Đất trong thuật ngữ chung là các vật chất nằm trên bề mặt Trái Đất, có khả năng hỗ trợ sự sinh trưởng của thực vật và phục vụ như là môi trường sinh sống của các dạng sự sống động vật từ các vi sinh vật lớn đến các loài động vật nhỏ. Hay nói cách khác, đất là phần tơi xốp của vỏ lục địa, có độ dày khác nhau, có thể sản xuất ra những sản phẩm của cây trồng [16]. Tiêu chuẩn cơ bản để phân biệt đá mẹ và đất là độ phì nhiêu. Độ phì nhiêu là khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho cây của đất [11]. Độ phì nhiêu của đất được chia làm 5 loại: Độ phì thiên nhiên, độ phì nhân tạo, độ phì tiềm tàng, độ phì hiệu lực và độ phì kinh tế. William – nhà Thổ nhưỡng liên Xô (cũ) cho rằng “ Độ phì đất không ngừng tăng lên, không có đất nào xấu mà chỉ có chế độ canh tác tồi mà thôi”. Đất không những là cơ sở sinh sống và phát triển thực vật, là tư liệu sản xuất cơ bản của nông nghiệp mà còn là một bộ phận quan trọng của hệ sinh thái. Chính vì vậy, đất có ý nghĩa quan trọng đối với loài người tương tự như nước, không khí, sinh vật và khoáng sản. 1.2 – QUÁ TRÌNH PHONG HÓA ĐÁ Phong hóa là sự phá hủy cơ học và thay đổi hóa học của đá mẹ và khoáng của chúng xảy ra ở tầng trên cùng của vỏ Trái đất [16]. Các tầng đá mẹ nơi xảy ra các quá trình phong hóa gọi là vỏ phong hóa. Đất là phần trên cùng của vỏ phong hóa, một thể tự nhiên độc lập phát sinh, tồn tại và vận động phát triển dưới tác động của sinh quyển, khí quyển lên thạch quyển và có độ phì. Dựa vào tính chất, người ta phân biệt ra ba loại phong hóa đá [11] • Phong hóa lý học. • Phong hóa hóa học. • Phong hóa sinh học SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 1 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc Sự phân chia này chỉ là tương đối vì trên thực tế các yếu tố ngoại cảnh đồng thời tác động lên đá và khoáng vật, do đó ba loại phong hóa đồng thời xảy ra. Tuy nhiên, ba loại phong hóa này có liên quan mật thiết với nhau và hỗ trợ cho nhau, phụ thuộc vào từng khu vực cụ thể mà một trong ba loại xảy ra mạnh mẽ hơn. 1.2.1 - PHONG HÓA LÝ HỌC Là sự phá hủy cơ học đối với đá mẹ và khoáng không có sự biến đổi về thành phần hóa học của chúng. Tác dụng phong hóa chủ yếu là do sự thay đổi nhiệt độ, tác dụng bào mòn của nước và gió. Khoáng vật khác nhau, có hệ số giãn nở khác nhau. Đá được cấu tạo từ nhiều khoáng vật khác nhau. Khi nhiệt độ thay đổi các khoáng vật co giãn khác nhau nên bị vỡ vụn. Sự chênh lệch nhiệt độ càng lớn và xảy ra trong khoảng thời gian ngắn thì sự vỡ vụn càng mãnh liệt. Một ví dụ điển hình là tiếng nổ của đá trên sa mạc vào ban đêm. Vết nứt của đá ngày càng nhiều và càng rộng, nước sẽ vào chiếm chỗ. Khi nhiệt độ hạ thấp dưới 00C, nước đóng băng - thể tích tăng lên ép vào thành kẽ nứt với áp lực rất lớn, đá càng chóng vỡ vụn. Nước chảy cuốn đá trôi theo, đá bị bào mòn do va đập vào nhau hay va đập vào đáy dòng chảy. Gió cũng có tác dụng bào mòn như kiểu của dòng nước. Nhờ phong hóa lý học, đá mẹ bị phân hủy, tăng diện tích tiếp xúc, trước tiên là nước và không khí, tạo điều kiện thuận lợi cho phong hóa hóa học. 1.2.2 - PHONG HÓA HÓA HỌC Là quá trình thay đổi hóa học, phá hủy đá mẹ và khoáng, hình thành các khoáng mới và hợp chất mới [16]. Ở đây, vai trò của nước và các chất khí như oxi, cacbonic rất quan trọng. Gồm bốn loại phản ứng hóa học [11] • Quá trình oxi hóa. • Quá trình hydrat hóa. • Quá trình hòa tan. • Quá trình sét hóa. SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 2 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc 1.2.2.1 – QUÁ TRÌNH OXI HÓA Quá trình này xảy ra mạnh mẽ và sâu sắc đến mức độ nào phụ thuộc vào sự xâm nhập của oxi từ không khí và nước vào đá. 2FeS 2 + 2H 2 O + 7O 2 → 2FeSO 4 + 2H 2 SO 4 Pirit Melanferit 12FeSO 4 + 6H 2 O + 3O 2 → 4Fe 2 (SO 4 ) 3 + 4Fe(OH) 3 2Fe 2 (SO 4 ) 3 + 9H 2 O → 2Fe 2 O 3 .3H 2 O + 6H 2 SO 4 Limonit Hiện tượng oxi hóa xảy ra không chỉ đối với sắt mà dễ dàng xảy ra đối với các hợp chất của các nguyên tố đa hóa trị như mangan. 1.2.2.2 – QUÁ TRÌNH HYDRAT HÓA Thực chất đây là quá trình khoáng vật kết hợp với nước. Nói cách khác, nước tham gia vào cấu tạo tinh thể của khoáng vật (quá trình limonit hóa). nH2O Fe2O3 Fe2O3.nH2O Hematit CaSO4 Anhydrit limonit 2H2O CaSO4.2H2O Thạch cao 1.2.2.3 – QUÁ TRÌNH HÒA TAN Là quá trình các khoáng vật và đá bị hòa tan trong nước. Hầu như tất cả các khoáng vật đều có thể ít nhiều hòa tan được trong nước nhưng mạnh nhất là những khoáng vật chứa canxi và trong nước có chứa CO 2 . Ca(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O Đá vôi Bicacbonat 1.2.2.4 – QUÁ TRÌNH SÉT HÓA (KAOLIN HÓA) Thực chất đây cũng là quá trình hòa tan hay cũng là quá trình hydrat hóa của các khoáng vật để tạo ra các khoáng vật thứ sinh. SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 3 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc Tác dụng của nước và khí CO 2 lên aluminosilicat và silicat làm cho các ion kiềm và kiềm thổ trong khoáng vật bị ion H+ của nước chiếm chỗ trong mạng tinh thể được tách ra dưới dạng hòa tan. K 2 Al 2 Si 6 O 16 + H 2 O + CO 2 → H 2 Al 2 Si 2 O 8 .2H 2 O + K 2 CO 3 + SiO 2 .nH 2 O Fenspat kali Kaolinit Opan Phong hóa hóa học làm thay đổi hoàn toàn tính chất của đá mẹ và mạng lưới tinh thể của khoáng bị phá hủy. Đá mẹ được làm giàu thêm bởi khoáng thứ sinh mới, có độ dính, chứa ẩm, khả năng hấp thu và các tính chất khác. Tùy vào từng vùng khí hậu, vùng ôn đới và hàn đới xảy ra chậm, khí hậu nóng ẩm sẽ xảy ra mạnh mẽ hơn. 1.2.3 - PHONG HÓA SINH HỌC Là sự phá hủy cơ học và thay đổi hóa học của đá mẹ và khoáng dưới tác động của sinh vật và sản phẩm hoạt động của chúng [16]. Các cơ thể sống hút chất khoáng cần thiết từ đá mẹ để phát triển và tích lũy chúng ở các lớp mặt của đá mẹ, tạo điều kiện cho việc hình thành đất. Rễ cây và vi sinh vật thải vào môi trường CO 2 và các axit khác nhau tham gia vào việc phá hủy khoáng. Các hợp chất hữu cơ mang tính axit ngày càng nhiều do sinh vật tiết ra một phần, nhưng phần lớn là do sự phân hủy tàn tích hữu cơ dưới tác động của vi sinh vật được tích lũy lại tiếp tục phá hủy tạo ra lớp mẫu chất ngày càng dày hơn. Địa y và rêu là các “ chiến sĩ” tiên phong của giới sinh vật trong quá trình đánh phá đá. Chúng bám rễ vào kẽ nứt, hòa tan và hút chất dinh dưỡng từ đá. Một số loại rong trong quá trình phát triển có khả năng phân hủy aluminosilicat. Các chất thải nhầy của vi khuẩn dạng Meghatherium có thể phá hủy fenspat. Nấm Penicillium thải ra chất phá hủy khoáng nguyên sinh. Các đá mẹ và khoáng khác nhau có sự bền vững không giống nhau đối với quá trình phong hóa. • Các đá biến chất (quăczit) bền hơn cả, các đá trầm tích kém bền hơn. SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 4 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc • Tro núi lửa đặc trưng bởi nhiều lỗ hổng, mao quản và chứa các khoáng dễ phong hóa (mica) chịu tác động phong hóa mạnh hơn. • Trong các khoáng thì thạch anh bền vững hơn cả đối với sự phong hóa nên được tích lũy lại ở vỏ phong hóa. • Các khoáng chứa Fe2+ ít bền vững đối với phong hóa. • Các khoáng có mức bền vững trung bình đối với phong hóa là fenspat. Các quá trình phong hóa không những phụ thuộc vào tính chất và thành phần của đá mẹ mà còn phụ thuộc vào môi trường xảy ra quá trình phong hóa. 1.3 – CÁC YẾU TỐ HÌNH THÀNH ĐẤT Những sản phẩm phong hóa chưa được gọi là đất vì còn thiếu một thành phần rất quan trọng đó là chất hữu cơ. Nguồn gốc chất hữu cơ là do sinh vật mà chủ yếu là thực vật bậc cao tạo ra trong chu kỳ “đất – cây - đất”. Có thể ví đất là chủ thể bị các yếu tố tác động, đồng thời cũng là một chủ thể tác động lên một vài yếu tố mà chủ yếu là sinh vật để vận động đi lên làm cho đất càng trở nên phì nhiêu màu mỡ hơn. Có năm yếu tố hình thành đất: sinh vật, khí hậu, đá mẹ, địa hình và tuổi. Đối với đất trồng còn chịu tác động của con người. 1.3.1 - SINH VẬT Là yếu tố chủ đạo vì nhờ nó mà mẫu chất trở thành đất, đồng thời chịu tác động nhiều nhất của đất. Có thể phân thành ba nhóm chính: vi sinh vật, thực vật và động vật. 1.3.1.1. VI SINH VẬT Vi sinh vật trong đất vô cùng phong phú, có thể có hàng trăm triệu con trong 1 gam đất. Trong đất, vi sinh vật giữ vai trò rất quan trọng với hai chức năng chính: Phân giải và tổng hợp chất hữu cơ • Quá trình khoáng hóa chất hữu cơ là quá trình phân hủy hoàn toàn chất hữu cơ dưới tác dụng của quần thể vi sinh vật háo khí để tạo ra sản phẩm muối khoáng, CO 2 và H 2 O. Thực vật lấy thức ăn từ đất chủ yếu ở dạng vô cơ, nhờ vi sinh vật phân giải từ các hợp chất hữu cơ, hòa tan trong dung dịch đất. SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 5 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc • Quá trình mùn hóa là quá trình phân giải xác hữu cơ do hệ vi sinh vật phân giải tạo nên các hợp chất hữu cơ trung gian và quá trình tổng hợp các hợp chất trung gian đó thành hợp chất hữu cơ cao phân tử gọi là hợp chất mùn do hệ vi sinh vật tổng hợp. Chính mùn và xác vi sinh vật là nguồn dự trữ chất dinh dưỡng rất dễ dàng được vi sinh vật thế hệ sau phân giải thành thức ăn. Cố định nitơ từ khí trời Đây là khả năng đặc biệt của một số vi sinh vật nhất định gọi chung là vi sinh vật cố định đạm, sống cộng sinh với một số loại cây nhất là các cây họ đậu, họ trinh nữ, bèo dâu. Nhờ vậy, đất trồng các loại cây này luôn được bổ sung đạm và ngày càng màu mỡ. 1.3.1.2. THỰC VẬT Là nguồn cung cấp chất hữu cơ chủ yếu cho đất. Trong quá trình hút chất dinh dưỡng một cách chọn lọc, thực vật cũng đã góp phần ảnh hưởng đến tính chua của đất. Một số loài thực vật được dùng làm chỉ thị cho một số tính chất đất. Có thể lấy ví dụ cây sim, cây mua là cây chỉ thị cho đất chua, cây sú vẹt chỉ thị của đất mặn. 1.3.1.3. ĐỘNG VẬT Có thể chia làm hai nhóm chính: động vật sống trên mặt đất và động vật sống trong đất. Động vật cung cấp chất hữu cơ cho đất bằng các chất thải của chúng và bằng cả cơ thể khi chúng chết đi. Động vật cũng góp phần cải thiện một số tính chất vật lý của đất cũng như tăng tính thoáng khí hay tạo kết cấu. Giun đất được ví như anh thợ cày cho đất. Trong 1 ha đất tốt có thể có tới 2500000 con giun. Và mỗi năm một khối lượng đất – 34 tấn – đi qua cơ thể giun để trở nên có kết cấu viên bền vững và giàu chất hữu cơ. 1.3.2 - KHÍ HẬU Nước ta phân bố giữa vĩ tuyến 8 – 22 bắc bán cầu, từ đèo Ngang trở ra mùa đông có khí hậu cận nhiệt đới (mùa đông, bắc chí tuyến xuống đến đèo Ngang và mùa hè chuyển về phía bắc đến biên giới Việt – Trung). SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 6 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc Các yếu tố khí hậu một mặt ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hình thành và biến đổi của đất, một mặt tác động gián tiếp qua sinh vật. Nước và nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong quá trình phá hủy đá. Nước còn là điều kiện tiên quyết cho sự xói mòn rửa trôi và cả điều kiện biến đổi chất hữu cơ trong đất. Mưa nhiều rửa trôi mạnh nhất là các ion kiềm và kiềm thổ làm cho đất trở nên chua. Lượng mưa càng tăng lên thì đất càng chua và lượng cation kiềm càng giảm. Nắng kéo dài, nước bốc hơi nhiều, đất trở nên khô hạn. Ở vùng mặn, muối bốc lên làm cho cây trồng bị chết và đất trở nên xấu. Mỗi đới khí hậu có những loại đất đặc thù của nó. Khí hậu nước ta chia làm hai mùa rõ rệt: mùa mưa và mùa khô. Trong chế độ khí hậu nhiệt đới ẩm, đất ở nước ta chủ yếu là đất feralit có màu sặc sỡ, tầng đất mịn dày và có phản ứng chua do mưa nhiều và kiềm thổ bị rửa trôi. 1.3.3 – ĐỊA HÌNH Địa hình vừa có ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp tới quá trình hình thành đất. Càng lên cao, nhiệt độ càng thấp (bình quân cứ lên cao 100m thì nhiệt độ hạ thấp xuống 0,5 – 0,60C), ẩm độ càng cao, hệ sinh vật cũng thay đổi cho phù hợp. Vùng đồi núi, vùng cao thường thiếu nước, quá trình rửa trôi diễn ra khá mạnh. Các thung lũng ở vùng đồi núi hoặc vùng trũng ở đồng bằng thường dư ẩm diễn ra các quá trình tích lũy chất. Ở vùng đồi và đồng bằng, ngoài tác dụng phân phối lại độ ẩm địa hình, nước còn có tác dụng xói mòn và tích lũy. Chính vì có xói mòn nên ta có các loại mẫu chất: tàn tích, sườn tích và phù sa. 1.3.4 - ĐÁ MẸ Dưới tác động của những yếu tố tự nhiên các loại đá bị phong hóa tạo thành mẫu chất rồi từ từ tích lũy chất hữu cơ biến thành đất gọi là đá mẹ. Đá mẹ là cơ sở vật chất ban đầu và chủ yếu trong sự hình thành đất. Đá mẹ có thành phần hóa học khác nhau nên đất được hình thành có tính chất phức tạp khác nhau. Ở trung du và miền núi nước ta, ảnh hưởng của đá mẹ đến tính chất đất thể hiện rất rõ. SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 7 KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Trần Thị Lộc • Đá bazan bị phong hóa tạo thành đất đỏ khá phì nhiêu đặc biệt thích hợp cho cây công nghiệp dài ngày như cà phê, cao su ở Nam Bộ, Tây Nguyên, Phủ Quỳ. • Đá granit cho ta đất đỏ vàng hay vàng nhạt rất nghèo dinh dưỡng lại dễ bị khô hạn như đất ở đèo Hải Vân và nhiều khu vực khác ở Bắc Thái, Lào Cai. Về mẫu chất • Mẫu chất tại chỗ: hình thành ngay trên đá mẹ, có thành phần và tính chất giống đá mẹ. • Mẫu chất phù sa: được lắng đọng từ vật liệu phù sa của hệ thống sông ngòi nên có thành phần rất phức tạp. • Mẫu chất dốc tụ: thường gặp ở vùng đồi núi. Khi chưa có sự sống trên Trái Đất biến đổi phá hủy Đá mẫu chất đất Chu trình trên đây là đại tuần hoàn địa chất và là cơ sở để tạo thành đất. 1.3.5 - THỜI GIAN - TUỔI CỦA ĐẤT • Tuổi tuyệt đối của đất là chiều dài tuổi của đất được tính từ khi đất bắt đầu được hình thành nghĩa là từ khi sản phẩm phong hóa bắt đầu tích lũy chất hữu cơ cho đến khi đạt được sự ổn định như ngày nay. Ngày nay thông thường người ta dùng phương pháp cacbon phóng xạ để xác định tuổi của mùn rồi suy ra tuổi tuyệt đối của đất. Bằng phương pháp trên, Devries (1958) đã xác định tuổi của đất Hoàng thổ của Úc là 32 – 42 ngàn năm. • Tuổi tương đối của đất phản ánh mức độ phát triển của đất trong những điều kiện ngoại cảnh nào đó mà không tính bằng số năm. Chẳng hạn như đất đỏ bazan ở Phủ Quỳ được hình thành từ đá bazan là loại đá trẻ nhất so với các loại đá macma khác nhưng nhiều nơi đã xuất hiện kết von hay đá ong, chứng tỏ đất đỏ bazan đã phát triển đến giai đoạn cao. 1.3.6 - CON NGƯỜI Từ khi con người biết sử dụng đất trồng trọt đã tác động vào đất rất sâu sắc, làm cho đất thay đổi nhanh chóng. Sự tác động của con người vào đất có thể làm cho đất ngày càng màu mỡ hoặc thoái hóa đi. SVTH: Nguyễn Huỳnh Thanh Trúc 8