intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Báo cáo đề tài: Đất phèn

Chia sẻ: Nguyễn Thị Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:46

Thêm vào BST
Báo xấu
874
lượt xem 198
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Báo cáo đề tài: Đất phèn giới thiệu các nội dung: định nghĩa đất phèn, tính chất đất phèn, quá trình phèn hóa, phân loại đất phèn, hiện trạng khai thác sử dụng đất phèn, tác động của đất phèn đến môi trường, giải pháp cải tạo đất phèn, kỹ thuật rửa phèn, hiệu quả sử dụng đất phèn,... Đây là tài liệu tham khảo dành cho sinh viên ngành Môi trường.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo đề tài: Đất phèn

  1. Đất phèn Nhóm MT_pro Mục lục CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT VỀ ĐẤT PHÈN ................................................................trang I.Định nghĩa đất phèn.....................................................................................................trang II. Tính chất đất phèn.....................................................................................................trang III.Quá trình phèn hóa ...................................................................................................trang IV. Phân loại đất phèn ....................................................................................................trang V. Sự phân bố đất phèn ..................................................................................................trang CHƯƠNG II : HIỆN TRẠNG KHAI THÁC SỬ DỤNG ĐẤT PHÈN .........................trang CHƯƠNG III : TÁC ĐỘNG CỦA ĐẤT PHÈN ĐẾN MÔI TRƯỜNG ........................trang CHƯƠNG IV : GIẢI PHÁP CẢI TẠO ĐẤT PHÈN.....................................................trang I. Cách làm đất để ruộng không bị xì phèn ...................................................................trang II.Kĩ thuật rửa phèn .......................................................................................................trang III.Xử lí đất chua bằng vôi và lân ..................................................................................trang IV.Bón phân hữu cơ .......................................................................................................trang V. Hiệu quả sử dụng đất phèn........................................................................................trang GVHD Nguyễn Trường Ngân 1
  2. Đất phèn Nhóm MT_pro GVHD Nguyễn Trường Ngân 2
  3. Đất phèn Nhóm MT_pro CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT VỀ ĐẤT PHÈN I.Định nghĩa đất phèn : Nhóm đất phèn – tên theo phân loại của FAO là Thionic Fluvisols là tên gọi dùng để chỉ nhóm đất có chứa các vật liệu mà kết quả của các tiến trình sinh hoá xảy ra là acid sulfuric được tạo thành hoặc sẽ sinh ra với một số lượng có ảnh hưởng lâu dài đến những đặc tính chủ yếu của đất (Pons, 1973). Đất phèn có nơi gọi là đất “chua mặn”. Trên thực tế sản xuất nhân dân Miền Nam quen gọi là “ đất phèn “. Trên thế giới, đất phèn đựơc gọi bằng một số tên sau đây: Van der Spek (1950) gọi là “catclays”, muốn chỉ đất chua, có tầng Sulphat sắt hay sulphat nhôm, có những đốm vàng trong tầng phẫu diện. Edelman và Van Staveren (1956) lại gọi là “mudclays”, ý muốn nói tầng đất này chứa nhiều sét bùn, chua, có “chất nhờn”. Ngoài ra, còn gọi là đất “daroxit”, chỉ rằng, trong các tầng đất phèn màu “vàng trấu” hay “vàng rơm” của phức chất Kfe3(SO4)2(OH)6. Hoặc có tác giả còn gọi là đất “thiosol”, muốn chỉ rằng trong đất có nhiều lưu huỳnh hay sulphat; hay còn gọi là đất “acid peat soils”, muốn chỉ rằng trong đất chua vừa có nhiều hữu cơ dạng gần giống than bùn và nhiều acid sulphuric. Cũng có tác giả còn gọi là đất phèn là “strong acid sulphate soil of salty padly fields” để chỉ những cánh đồng lúa giàu acid sulphuric và mặn ven biển Nhật Bản. Đất phèn thường có màu đen hoặc nâu ở tầng đất, mặt. Đất thường bị gley hóa mạnh ở tầng C, có mùi đặc trưng của lưu huỳnh và H2S. II. Tính chất đất phèn : Đất phèn ở Việt Nam đều tập trung ở các đồng bằng châu thổ, đặc biệt ở đồng bằng sông Cửu Long, nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm. Trong một năm, đất có từ 168 – 252 ngày bị ngập nước (trong mùa mưa), bắt đầu từ 15/5 cho đến ngày 20/1 năm sau. Do ảnh hưởng của ngập nước ngọt trong mùa mưa, nên đất thường xuất hiện quá trình gley hóa từ yếu đến mạnh. Đất có tích lũy chất hữu cơ tương đối khá (từ 4 – 12%) ở tầng đất mặt, đặc biệt đất dưới rừng tràm phân bố tự nhiên trên đất phèn. Mặc dù đất phèn không bị ảnh hưởng ngập của nước triều, nhưng hàm lượng SO3 (%) trong đất khá cao, như: - Đất phèn yếu: 0,50 – 1 % hàm lượng SO3 % tổng số trong đất khô. - Đất phèn trung bình: 1 – 1,75 % hàm lượng SO3 % tổng số trong đất khô. - Đất phèn mạnh > 1,75 % hàm lượng SO3 % tổng số trong đất khô. Đất phèn ở trạng thái đất khô, do ảnh hưởng của Fe2(SO4)3 và Al2(SO4)3 ( khi bị thuỷ phân làm cho độ chua của đất tăng lên rất cao pH (đất khô): - Đất phèn yếu: pH = 4,5 – 5,5 - Đất phèn trung bình: pH = 3,5 – 4,5 GVHD Nguyễn Trường Ngân 3
  4. Đất phèn Nhóm MT_pro - Đất phèn mạnh: pH < 3,5 (GS.TS Vũ Cao Thái – 1995) *Phẫu diện đất phèn : Về hình thành phẫu diện đất phèn, đã hình thành các tầng đất trong phẫu diện khá rõ ràng, khác với đất ngập mặn ven biển, như: - Tầng A: Tầng tích lũy nhiều chất hữu cơ và có oxit Ferric, nên đất thường có màu nâu đen hoặc đen. - Tầng Bj: Là tầng có chứa khoáng jarosit, có màu xám lẫn vàng da cam và nâu (chỉ có ở loại đất phèn hoạt động). - Tầng Cp: Là tầng sinh phèn, có chứa khoáng pyrit (FeS2) có màu xám nâu, đất bị glay mạnh, thường có mùi lưu huỳnh và mùi thối của khí H2S. Đất phèn khi phân bố ở nơi đất thấp, gần biển, thường bị nhiễm nước mặn, qua các hệ thống kênh rạch và các mạch nước ngầm trong mùa khô. 1. Lý tính của đất phèn 1.1 Thành phần cơ giới Thành phần cơ giới có nơi gọi là “cấp hạt” hay “sa cấu”. Chỉ nói về tỷ lệ phần trăm các hạt sét, cát và bùn có trong đất. Trong đất phèn hoạt động cũng như tiềm tàng thường có tỷ lệ sét 50-65%. Thông thường, ở các tầng đất sâu, tỷ lệ sét cao. Bùn cũng chiếm 15-25% trong thành phần cơ giới. Có thể xếp chung thành phần cớ giới của đất phèn là đất sét trung bình đến sét nặng. Tuy nhiên, ở một số vùng đất phèn trung bình đến ít, gần các triền phù sa cổ thành phần cơ giới chung là thịt nhẹ đến thịt trung bình. Thành phần cơ giới nặng (sét cao) của đất phèn gắn liền với quá trình hình thành của nó. Đất phèn lắng tụ trong phù sa biển, mà biển ở đây do bồi đắp của phù sa Cửu Long, dòng chảy chậm, nguồn đưa đi xa, nên vật liệu được mang về bồi đắp thành vịnh hoặc biển cũ thường rất mịn. Thành phần rất mịn này đã tạo nên tỷ lệ sét cao, tức là thành phần cơ giới nặng. Ngoài ra, một số loại đất mới bị nhiễm phèn có thành phần cơ giới từ cát pha đến thịt nhẹ ở lớp mặt, nhưng dưới sâu vẫn là sét cao. Loại này thường gặp ở Long Phước, Nhơn Trạch, một số giồng cát cũ của Vĩnh Lợi (Bạc Liêu). 1.2 Thành phần khoáng sét. Đất phèn ở Việt Nam, phần khoáng sét ở các tầng đất phẫu diện đều giống nhau, có các loại : - Khoáng illite : đây là một loại khoáng chủ yếu trong thành phần sét của đất và được nhận biết bởi các đỉnh cấu trúc có độ dài 10Ǻ, 5Ǻ, 3.3Ǻ. - Khoáng Kaolinite : là loại có trọng lượng tương đối sau illite, nhận biết bởi các đỉnh 7.1Ǻ, 3.56Ǻ. GVHD Nguyễn Trường Ngân 4
  5. Đất phèn Nhóm MT_pro - Ngoài ra, còn có một số loại khoáng có mức độ ít hơn trong thành phần của sét như : monmorilonite, nhận biết bằng các đỉnh 18Ǻ; vermicalite nhận biết bởi đỉnh 10Ǻ và khoáng quartz nhận biết bằng các đỉnh 4.25 Ǻ, 3.35 Ǻ. Theo kết quả nghiên cứu về thành phần khoáng sét, phân tích bằng phương pháp nhiệt, đất phèn Đồng Tháp nhận thấy dưới sâu của đất phèn này còn có bentonite, một chất phụ gia trong công nghiệp xà phòng và các công nghiệp khác. Có nghiên cứu cho rằng, không có mối tương quan chặt giữa đơn vị phân loại đất với thành phần khoáng trong đất – các khoáng vật thường phân bố thành từng nhóm, một nhóm khoáng vật có thế có mặt trong nhiều loại đất khác nhau. Trong mỗi loại đất lại có thể có nhiều loại khoáng vật, thường thì có từ 3-7 nhóm, chúng thường tồn tại dạng hỗn hợp hơn là độc lập. Trong đất phèn Đồng Tháp Mười, quartz chiếm ưu thế hơn kaolinite, illite và smectite. Chlorite và khoáng hỗn hợp illite và smectite chỉ thấy ở dạng vết. 1.3 Tính trương co của đất phèn. Loại đất phèn C (%) Sét (%) Độ trương co - Phèn tiềm tàng có hữu cơ ở dưới 7.2 60.1 27.2 - Phèn nhiều hữu cơ ở dưới 3.1 58.2 15.8 - Phèn mặn có hữu cơ ở dưới 6.3 59.3 23.9 - Phèn trung bình (Ô Môn) không có hữu 2.4 55.2 8.7 cớ ở dưới. - Phèn nhiều hữu cơ ở dưới 6.9 61.2 21.3 Bảng 1 : Độ trương co của một số loại đất phèn Bảng 1 cho thấy, tính trương co của đất phèn rất lớn do thành phần khoáng sét cao và tỉ lệ hữu cơ lớn. Khi khoáng sét mất nước khoảng cách giữa các lớp aluminsilicat bị thu hẹp sẽ co lại. Mặt khác, khi xác thực vật (hữu cơ) mất nước cũng teo lại, đã làm cho tỉ lệ co của đất này lớn. Như vậy, nguyên nhân của sự co trương lớn có liên quan đến hữu cơ và sét cao. Tính trương co có liên quan đến việc làm thủy lợi, xử lý kênh mương và giải thích hiện tượng thẩm lậu của nước trong ruộng phèn. Mặc dù đã đắp kĩ bờ ao, nhưng nước trong ruộng vẫn bị rút ra ngoài kênh tiêu do những kẽ nứt được tạo bởi tính trương co của đất ở phía dưới sâu 1-1.2m. 1.4 Nhiệt độ của đất phèn. Nhiệt độ của đất có liên quan đến độ ẩm đất, đến độ hòa tan không khí, đến hoạt động của hệ vi sinh vật và liên quan đến đặc tính của phèn trong đất. Nghĩa là, nhiệt độ đất có liên quan quá trình lý hóa, hóa sinh học của đất nói chung và phèn nói riêng. Ví dụ : vi sinh vật cần một nhiệt độ thích hợp để sống và hoạt động là 25-30oC 1.5 Tỷ trọng đất phèn Nói đến tỷ trọng đất, tức là muốn nói đến trọng lượng tịnh bằng g/cm3 đất khô kiệt, mà các hạt đất xếp sít vào nhau, không có kẽ hở. Tỷ trọng có liên quan đến thành phần sét, cát và chất hữu GVHD Nguyễn Trường Ngân 5
  6. Đất phèn Nhóm MT_pro cơ trong đất. Trong thực tế sản xuất, tỷ trọng bằng 2.65 g/cm3 được xếp vào loại trung bình. Kasinky đánh giá đất trồng với mức tỷ trọng như sau : - 2.5-2.66 g/cm3 : đất có mùn trung bình - 2.5 g/cm3 trở xuống : đất giàu hữu cơ - Lớn hơn 2.7 g/cm3 : đất giàu Fe2O3 Tỷ trọng ở tầng trên hơi thấp vì ở đây tỷ lệ mùn thường 6-7%; còn ở tầng jarosit tỷ trọng từ trung bình đến cao. Điều này liên quan đến việc cày xới, công, năng lực máy làm đất và có thể từ đó để xem khối lượng khoán đào đắp kênh mương hay vận chuyển đất. + Độ chặt : về mùa mưa, khi đất ngập nước, độ chặt giảm rất rõ, khi độ ngập nước 5-10cm. Đất phèn, do thành phần cơ giới là sét, khi ngập nước lại bị nhiễm mặn nên có Na+ xâm nhập, với màng thủy hóa của nó, đã làm độ chặt giảm nhiều khi ngập nước lợ. Các vùng đất phèn nói chung là đất không có nền; khi khô, tầng trên rất cứng nghĩa là độ chặt cao. Khi ngập, tầng trên độ chặt giảm mạnh và thấp hơn nhiều so với tầng dưới (do có thêm bùn nhão). Từ đó, việc bố trí máy nông nghiệp làm việc trên vùng đất phèn cần chú ý cho thích hợp, nếu không dễ bị sa lầy. Ví dụ : mùa khô có thể dùng máy bánh hơi, bánh xích, còn mùa ngập phải dùng máy bánh lồng. + Độ ẩm đất : về mùa khô, độ ẩm thường giảm thấp trên đất thấp. Nếu so hai tầng 0-20cm và 40- 50cm thì tầng trên rất khô, nhưng tầng dưới lại vẫn ẩm ướt. Bởi vì, vùng đất phèn, mạch nước phèn thường xuất hiện gần mặt đất (60-70cm). Sự biến động của độ ẩm thường phụ thuộc nhiều đến thời kì, tầng đất, mạch nước ngầm và địa hình. Biên độ biến động ẩm độ trong tầng 0-10cm rất lớn. Vì vậy, cần theo dõi sát độ ẩm đất để định ra thời kì cày lật đất. Nếu ẩm độ quá thấp, máy làm việc rất khó khăn và chóng hư hỏng. 2. Hóa tính đất phèn Nói đến tính chất đất phèn, tức là nói đến hóa tính của nó. Bởi vì hóa tính đóng một vai trò hết sức quan trọng, nó quyết định đất phèn hay không phèn, quyết định năng suất và phẩm chất cây trồng, quyết định số lượng và chất lượng phân bón, loại cây trồng, biện pháp thủy lợi và môi sinh. Hóa tính có tầm quan trọng đặc biệt. Trong phần này chúng ta sẽ đề cập đến hàm lượng các chất. - Lượng tổng số : lượng toàn bộ co trong dất của một chất, có thể chất đó ở dạng hợp chất hay đơn chất, hữu cơ hay vô cơ, dễ tan hay không tan. - Lượng dễ tiêu : lượng của một chất nào đó, có khả năng dễ tan vào dung dịch đất để trồng cây trồng cơ thể sử dụng được. - Thành phần hóa học của các chất trong đất phèn rất dễ thay đổi theo thời gian và các điều kiện bên ngoài như : nước ngập hay cạn, bón vôi hay không bón, để trống hay có cây che phủ, lên liếp hay để nguyên… 2.1 Mùn và chất hữu cơ Số liệu phân tích ở bảng sau : Loại đất Địa điểm lấy mẫu Độ sâu (cm) C (%) M (%) GVHD Nguyễn Trường Ngân 6
  7. Đất phèn Nhóm MT_pro 0-20 4.8 8.3 20-70 Phèn nhiều Lê Minh Xuân 1.0 4.7 70- 1.4 2.4 100 0-5 7.0 11.9 5-10 Phèn nhiều 6.0 10.2 Nhị Xuân 60-70 (trũng) 4.0 6.8 90- 4.4 7.1 100 0-20 6.0 10.2 20-50 Phèn nhiều Ấp9, xã Hòa Anh, Hậu Giang 3.8 6.4 50- 1.2 2.0 100 0-15 5.7 6.7 Phèn đang 40-60 Tam Nông, Đồng Tháp 3.8 5.1 chuyển hóa 90- 4.2 6.4 100 0-25 5.2 7.9 40-50 Phèn trung bình Ô Môn – Hậu Giang 3.2 5.2 90- 4.8 7.3 100 Bảng 2 : Lượng mùn và hữu cơ trong một số đất phèn Như vậy, đất phèn Đông Nam Bộ thuộc loại đất giàu mùn. Thông thường, tầng mặt có hàm lượng mùn cao hơn các tầng dưới. Bởi vì đất phèn ở vùng trũng thường nhận sự rửa trôi các vùng khác đến và bản thân những cây cỏ sống trên bề mặt của đất, chết đi, phân giải thành mùn và không bị rửa trôi. Xét về chất lượng mùn trong tầng mặt : - C của acid mùn humic : 0.7 – 0.75% - C của acid mùn fulvonic : 0.97 – 0.98% - Tỷ lệ C humic/C fulvunic dao động trong khoảng 0.7 – 0.8% - Nếu mùn humic tăng tức là đất tốt và tỷ số giữa humic và fulvonic cao, biểu hiện chất lượng mùn tốt, chiếm ưu thế trong tổng số mùn (ở Việt Nam, thông thường tỷ lệ này nhỏ hơn 1). 2.2 Đạm trong đất phèn GVHD Nguyễn Trường Ngân 7
  8. Đất phèn Nhóm MT_pro Thông thường, khi đất giàu hữu cơ và mùn, sẽ giàu đạm. Bởi vì, đạm là sản phẩm cửa chất hữu cơ. Xét về đạm tổng số (bao gồm đạm trong hữu cơ, đạm dạng hòa tan và trong các hợp chất vô- hữu cơ) ở đất phèn Đông Nam Bộ rất giàu (trung bình từ 0.15-0.25%). Hầu hết các mẫu phân tích có hàm lượng đạm tổng số trong đất từ 0.1-0.4%, có trường hợp đạt 0.6% Loại phèn Địa điểm Độ sâu (cm) N (%) Nơi phân tích 23-25 0.24 Trường đại học Phèn nhiều Lê Minh Xuân 35-45 0.10 Nông Nghiệp 85-90 0.14 0-20 0.41 Phèn đang Tam Nông Phân viện 45-80 0.32 chuyển hóa Đồng Tháp Khoa học Việt Nam 80-90 0.11 0-40 0.24 Trường đại học Tiềm tàng Cần Giờ 40-60 0.14 Nông Nghiệp 80-90 0.11 0-25 0.31 Châu Thành Trường đại học Phèn trung bình 45-60 0.20 Hậu Giang Nông Nghiệp 80-90 0.17 Bảng 3 :Lượng đạm ở một số vùng đất phèn Tùy lượng đạm tổng số cao nhưng đạm dễ tiêu lại nghèo. Phương pháp phân tích đạm dễ tiêu ngày nay chưa thật ổn định. Đất nghèo đạm dễ tiêu, có nơi chỉ vài chục ppm, thậm chí chỉ có vệt (trace). Vì vậy, việc bón đạm hay tạo đạm cho đất phèn là quan trọng. 2.3 Lân (P2O5) trong đất phèn Lân trong đất phèn có nhiều dạng : lân hữu cơ, lân vô cơ, lân hữu cơ-vô cơ hoặc lân dạng hòa tan. Ví dụ, lân ở dạng PO43- lân hữu cơ là lân trong liên kết của chất hữu cơ. Đó là hợp chất lân trong thân thể vi sinh vật ở rễ cây, những chất hữu cơ trung gian đang phân giải và mùn. Bất cứ trong động thực vật nào cũng chứa acid nucleic, phosphatit, phitin. Lượng lân tổng số ít, chỉ khoảng 0.01-0.05%. Những đất phèn ít và mặn, do pH cao, nên lân tổng số có cao hơn và có khi đạt đến 0.1% trọng lượng đất khô. Tuy nhiên, lượng lân tiêu rất ít. Lượng lân dễ tiêu chỉ có vệt hoặc có khi chỉ vài chục ppm. Trong đất phèn mặn, phèn ít, lượng lân dễ tiêu có cao hơn (10-20ppm). Nguyên nhân của sự nghèo lân ở đất phèn vì pH thấp, độ hòa tan và tái tạo của lân yếu. Mặt khác, lân vô cơ trong đất chủ yếu là dạng canxiphosphat có khả năng thủy phân. Nhưng trong đất phèn đã nghèo canxi mà trong đó một phần đã tạo thành hydroxyl apatit Ca5(PO4)3OH là một chất kết tủa bền trong đất. Theo phản ứng : GVHD Nguyễn Trường Ngân 8
  9. Đất phèn Nhóm MT_pro 3Ca(OH)2 +2H3PO4  Ca3(PO4) + 4Ca3(PO4)2 + 6H2O Sau đó, 2 Ca3(PO4)2 + H2O  Ca5(PO4)3OH + CaHPO4 Hoặc là lân tác dụng với sulphat nhôm H3PO4 + Al2(SO4)3  3H2SO4 + 2AlPO4 H3PO4 + Fe2(SO4)3  3H2SO4 + 2FePO4 Các hợp chất muối phosphat vừa tạo thành đều bị kết tủa, làm giảm lượng lân dễ tiêu trong dung dịch đất. Ngoài ra, trong đất phèn, ta còn gặp dạng AL2(OH)3PO4 hoặc Fe2(OH)3PO4 đều là những dạng khó tan. Xét về biến động và lượng P2O5 dễ tiêu trong đất phèn vùng trống lúa, nếu để nước ngập 1-2cm thường xuyên thì P2O5 có chiều hướng tăng dần, nhưng tăng chậm và dừng lại. Theo dõi sự biến động của lân dễ tiêu ở tầng mặt nhưng trong điều kiện xử lý làm phèn “bốc” lên “hạ” phèn thì ở những ngày thứ 21-36 và các ngày 51-66 thì phèn bốc lên; ở những ngày thứ 51- 87, phèn hạ xuống. Chứng tỏ rằng, khi lượng phèn lên cao, P2O5 giảm xuống và ngược lại, nếu ta tăng cường bón phân lân, cung cấp lân dễ tiêu cho đất, sẽ hạ được phần nào mức độ phèn. Sản phẩm của các phản ứng đã tạo thành những hợp chất của lân với Al, Fe và cả Ca dưới dạng khó tan, nhất là trong diều kiện pH thấp. Như vậy, so với loại đất được đánh giá là P tổng số trung bình (phù sa sông Hồng, sông Mã, sông Chu, sông Thái Bình mức 0.08-0.12%) thì lân tổng số ở đất phèn là nghèo và lân dễ tiêu lại càng nghèo (30-36ppm). Vì vậy, cần phải bón lân cho đất phèn thì cây trồng mới cho năng suất và điều này cũng giải thích vì sao một số vùng đất phèn bón thêm DAP (phân “tiêu”), năng suất tăng rõ. Lân là một yếu tố dinh dưỡng hết sức quan trọng trong đất phèn, nên cần hiểu rõ để sử dụng cho đúng. 2.4 Kali trong đất phèn. Kali là sản phẩm được phong thích từ các khoáng vật trong mẫu chất (felspat, mic, anbit…). Trong đất, chúng ở trong các dạng muối KHCO3, K2CO3… hoặc dạng K+ hấp phụ xung quanh keo đất (hạt rất nhỏ, bằng 1-100ppm). Kali tổng số trong đất có thể từ 0.07-0.2% đặc biệt có nơi 3%. Nhưng kali trong đất phèn thường nói đến là kali có khả năng trao đổi. Loại đất phèn Địa điểm Độ sâu (cm) K+ Na+ 0-20 0.05 0.3 Phèn nhiều Lê Minh Xuân 20-70 0.03 0.6 GVHD Nguyễn Trường Ngân 9
  10. Đất phèn Nhóm MT_pro 70-100 0.06 1.3 0-30 0.07 0.2 Phèn tiềm tàng Đồng Tháp 50-60 0.03 0.5 90-100 0.05 0.7 0-25 0.14 3.2 Phèn mặn Nhà Bè 40-50 0.11 3.8 80-90 0.06 2.6 0-34 0.08 0.2 Phèn trung bình Ô Môn 50-60 0.07 0.6 80-95 0.06 0.5 0-25 1.84 12.1 50-80 0.59 10.3 Phèn tiềm tàng Cần Giờ 90-100 1.64 15.2 Bảng 4 : Kali và Natri trao đổi trong mộ số loại đất phèn Đối với đất phèn tiềm tàng thì kali không nghèo nhưng với các loại phèn khác, kali hơi nghèo. 2.5 Natri trong đất phèn. Bảng 4 cũng cho ta thấy, natri trao đổi (kí hiệu Na+) trong các loại đất phèn không thiếu, trong đó ở đất phèn tiềm tàng và phèn mặn khá cao. Về mùa khô, Na+ trong đó ở mặt đất tạo thành một lớp muối NaCl trên lớp bùn mỏng, khô cong, nứt nẻ. Trên mặt đất khô cong ấy, có nổi lên những lấm tấm li ti trắng đục của muối NaCl. Sự có mặt của Na+ nhiều lúc hạn chế sự ảnh hưởng của các ion phèn như Al3+, Fe2+, Fe3+ và tạo nên NaOH, làm tăng pH của đất lên, tức là hạn chế bớt phèn. Tuy nhiên, nếu lượng Na+ quá lớn, thì sẽ tạo nên phèn mặn và có thể tạo nên Na2CO3. Chất này ở phạm vi 0.1% đã hạn chế sự sinh trưởng của cây, nếu trên 0.2% mọi cây trồng đều chết. Có nhiều noi người ta bón muối (có Na+) để hạ phèn : điều này có thể thực hiện được. Tuy vậy, sau đó sẽ làm cho đất mất màu nhanh chóng. Nhất là khi đất khô, làm đất kết gắn cứng nhắc, rất rắn khó cày bừa. Ở vùng phèn mặn, có thể Na sẽ tham gia phản ứng hóa học tạo một số sản phẩm như : acid chlorhidric, CO2, H2S… Natri Carbonate tích lũy sẽ gây ngộ dộc cho cây trồng. Tuy nhiên, điều này cũng rất ít khi xảy ra ở đất phèn nhiều vì lượng Na không lớn lắm và khả năng để hoàn thành phản ứng không nhiều. GVHD Nguyễn Trường Ngân 10
  11. Đất phèn Nhóm MT_pro Ở đất phèn nhiều, Na có thể là dinh dưỡng, nhưng ở đất phèn mặn và phèn tiềm tàng ven biển nên chú ý biện pháp loại bỏ ion này. Na+ là cation hóa trị một, dễ tan, linh động, do đó dùng biện pháp thủy lợi rửa mặn là tốt nhất. Những phân tích ở đất phèn Ấn Độ và Thái Lan có lượng Na 2O khoảng 0.1-0.6% trọng lượng đất. 2.6 Canxi trong đất phèn. Ca trong đất được giải phóng từ các nguồn đá vôi CaCO3, dolomite hoặc một số khoáng ogit, amphibon, anoctit, tạo thành dạng Ca(OC3)2 hay CaSO4.2H2O hoặc CaCl2 trong đất phèn. Như vậy, nguồn Ca ở đất phèn không tự nó có mà được tạo từ nguồn đá mẹ nơi khác đưa đến hoặc do sự phá vỡ vỏ sò, vỏ hến tạo lập nên. Nếu trong điều kiện yếm khí , giàu CO2, thì CaCO3 được tạo thành carbonate Canxiacid. CaCO3 + CO2 + H2O ↔ Ca(HCO3)2 (phản ứng thuận nghịch, phụ thuộc vào nhiệt độ của đất). Ca2+ là một ion linh động dễ bị rửa trôi theo nước. Trong phần hình thành phèn, đã nói rõ vai trò của ion Ca2+ có thể ngăn cho quá trình phèn không hình thành được, khi đầy đủ lượng này trong đất. Nếu lấy mức trung bình của canxi trong đất Việt Nam là 0.2-0.4% thì ở đất phèn rất thiếu canxi, bởi vì nó chỉ ở mức 0.05-0.08%. Đất “kari” (Ấn Độ) thường cũng ở mức này. Loại đất Địa điểm Độ sâu (cm) Ca2+ Mg2+ Nơi phân tích Phèn trung 0-15 0.9 1.30 Hiệp Hòa Sở Địa học bình 15-80 0.9 1.20 0-40 0.18 0.10 Viện khoa học Phèn nhiều Ấp Bắc 45-65 0.18 0.125 Việt Nam 0-30 0.82 1.41 Phèn đang Đồng Tháp 50-60 0.77 2.10 chuyển hóa 90-100 0.56 1.49 0-10 0.50 16.0 Viện QHTKNN Vĩnh Thuận 30-40 0.50 10.2 Phèn mặn Kiên Giang 50-60 0.25 11.2 100-110 0.25 12.5 0.50 12.8 Phèn tiềm Cần Giờ 10-15 0.70 16.7 ĐHNN IV tàng 50-60 0.50 20.6 GVHD Nguyễn Trường Ngân 11
  12. Đất phèn Nhóm MT_pro 105-110 5-20 0.71 2.6 Phèn nhiều Nhị Xuân 40-50 0.82 2.2 90-100 0.73 2.0 Bảng 5 : Lượng Mg2+ , Ca2+ trao đổi ở một số đất phèn(meq/100g) Như vậy lượng trao đổi rất ít, từ 0.2-4 meq/100g đất. Đất càng nhiều phèn, thì khả năng thiếu canxi càng rõ. Riêng đất phèn mặn (có pH tương đối cao hơn) và khi đất phèn tiềm tàng, lượng Ca này có tăng, nhưng không nhiều. Khi Ca trong đất tăng, thì pH tăng, vi sinh vật hoạt động tốt hơn và giảm được phèn. Ca cũng là chất dinh dưỡng của cây trồng, nhất là đối với cây họ đậu. Vì vậy, việc bón vôi (tăng Ca cho đất phèn, nhất là đất phèn nhiều) là cần thiết. 2.7 Magie trong đất phèn Mg thường đi kèm với Ca. Tuy nhiên, những hợp chất của Mg2+ bền hơn là hợp chất của Ca2+. Ở trong đất, Mg thường ở dạng MgSO4; trong đất phèn mặn có cả ở dạng MgCl2. vì Mg2+ có nhiều trong nước lợ, nước biển nên những vùng đất phèn có ảnh hưởng của thủy triều đều có nhiễm Mg2+. Khi Mg2+ tăng, độ phèn có thể giảm xuống một ít nhưng vai trò của nó thấp hơn Ca. Lượng Mg2+ trao đổi với đất phèn thường cao hơn Ca 2+, ở khoảng 0.1-17meq/100g đất. Cũng như Ca, Mg có ít ở đất phèn nhiều, còn đất phèn mặn và phèn tiềm tàng ven biển, giàu Mg hơn. Mg2+ cũng cần cho cây trồng, tuy nhiên sự biểu hiện thiếu Mg của cây vùng đất phèn chưa thấy rõ. 2.8 Mangan (Mn2+) trong đất phèn Mn có trong đất thực ra có thể có hóa trị khác nahu : Mn2+, Mn4+, Mn3+ & Mn6+. Điều đó dẫn đến sự có mặt phức tạp của Mn trong các hợp chất trong đất. Trong môi trường phèn, thường ở dạng Mn2+ nhiều hơn v à có khả năng chuyển thành Mn4+, rồi sau đó đất càng biến đổi theo thời gian dần dần chuyển thành Mn6+. Khả năng di động của Mn2+ khá lớn. Mn2+ - 2e  Mn4+ ; Mn4+ - 2e  Mn6+ Phân tích đất phèn nhiều, ít, trung bình, phèn mặn, than bùn phèn, mặn sú vẹt và đất phù sa, Chu Đình Lân, Nguyễn Thị Hòa cho kết quả ở bảng 6: Mn trao đổi trung bình trong các tầng đất (mg/kg đất) Loại đất Toàn phẫu diện Tầng mặt Tầng pyrit Phèn ít 43.4 26.7 137.7 Phèn nhiều 74.5 65.9 159.3 Phèn mặn 81.6 59.8 262.5 Than bùn 136.7 49.7 250.0 phèn GVHD Nguyễn Trường Ngân 12
  13. Đất phèn Nhóm MT_pro Mặn sú vẹt 255.8 193.6 - Phù sa 38.7 44.0 - Bảng 6 : Lượng Mn2+ trong đất phèn Nếu cho MnO2 ở nồng độ 1% sẽ làm chậm quá đường giảm của điện thế oxy hóa khử và khử SO4, pH hơi gia tăng, làm giảm được nồng dộ của Al3+, Fe3+ và những chất có thể bị oxi hóa, tăng nồng độ của Mn2+. Ngoài ra, MnO2 ở nồng độ 0.4% còn ngăn ngừa mạ không chết trong đất thiếu vôi, ngăn ngừa sự ngộ độc sắt và cải thiện được sự tăng trưởng của lúa. Vai trò của MnO2 tương đương với CaCO3. Thông thường, trong đất phèn khi mới thành lập, lượng Mn khá cao, nhưng sau đó ba đến bốn năm lượng này giảm dần. Cho nên, những năm sau đó không đáng lo ngại về sự gây độc của Mn mà lo ngại sự thiếu hụt của chất này. 2.9 Vi lượng khác trong đất phèn - Đồng (Cu) là một nguyên tố vi lượng trong đất phèn. Phân tích của Gran trên đất phèn Quảng Đông thấy rằng Cu 2+ có từ 10-100ppm, có mặt trên toàn phẫu diện và thường ở dạng chalcopyrite. - Kẽm (Zn2+) kết quả của sở Địa Học cho thấy, thường thì tầng mặt ít kẽm (1-2ppm), tầng dưới cao hơn nhiều(122-155ppm). So với các loại đất khác, đất phèn không nghèo kẽm. - Coban (Co) ở đất phèn nhiều, một số mẫu tìm thấy Co=0.6-0.9ppm nghĩa là nghèo Co. 2.10 pH đất phèn. Người ta đã chứng minh rằng : pH tương quan nghịch theo dạng với Al3+ và Fe2+. Bởi vậy, trong một ngày trung bình buổi sáng chênh lệch 0.15 đơn vị. Bởi vì, nhiệt độ lúc 7h và 11h30 chênh nhau 8-9oC. Sự chênh lệch nhiệt độ này, đưa đến sự khác nhau về hệ số phân ly của H+, Al3+, Fe2+… và đưa đến pH khác nhau. Trên đồng ruông pH thấp nhất trong đất là thời kì tháng 4.5 pH trong kênh nước phèn là tháng 5, tháng 6, khi mà lượng mưa đã có đủ để rửa trôi một số ion SO42-, H+, Al3+, Fe2+ vào kênh. Nhưng pH của đất phèn mặn (pH đất tươi) lại khác ; mùa khô vì có ảnh hưởng của mặn, nên pH có thể đạt đến 5.5 – 6. pH biến động nhiều giữa 2 nghiệm thức khi đấ tươi và khô, nhất là trong đất phèn tiềm tàng. Loại 1(0-10cm) 2(40-50cm) 3(70-80cm) Tươi Khô Tươi Khô Tươi Khô Loại đất Phèn nhiều 4.35 4.23 4.60 4.50 4.30 4.10 Phèn ít 5.00 4.93 4.90 4.20 4.90 4.50 Phèn tiềm năng 5.75 4.60 5.90 4.50 5.40 3.20 GVHD Nguyễn Trường Ngân 13
  14. Đất phèn Nhóm MT_pro Phèn mặn 6.15 4.65 6.55 5.30 6.30 4.20 B ảng 7 : Biến động pH ở đất tươi và khô - pH phèn ít, biến đổi ít, trừ tầng 3 (tầng pyrite) xuống còn 0.4 đơn vị khi khô. - pH phèn nhiều ở tầng 1 biến đổi ít, tầng 2 và biến đổi nhiều hơn. - pH phèn tiềm tàng và phèn mặn biến đổi nhiều ở cả 3 tầng, nhất là tầng (pyrite hoặc hữu cơ) : chênh lệch 0.8-2.2 đơn vị. Trong một năm pH cao nhất là vào cuối mùa mưa vào các tháng 10, tháng 11, trong tháng 7,8 khi gặp hạn bà chằng, pH đột nhiên giảm thấp, vì khô hạn phèn bốc lên mặt. Đầu mùa mưa, khi lượng nước mưa chưa đủ rửa trôi phèn thỉ pH thấp xuống, có nhiều lúc dưới mức an toàn. pH có ảnh hưởng trực tiếp đến sự nảy mầm ra rễ của các giống cây trồng. pH là yếu tố dễ nhận biết thường được sử dụng đầu tiên để đánh giá tính phèn của một số loại đất phèn. Nhưng pH không thể nói được hết bản chất của đất phèn. 2.11 Một số quá trình hóa học xảy ra trong đất phèn. Có rất nhiều quá trình biến đổi hóa học trong đất phèn. Sự biến đổi này phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, địa hình và chế độ nước của từng khu vực và sự tham gia của các vi sinh vật. Nhưng nổi bật có quá trình hóa học chính trong ba việc hình thành và phát triển của đất phèn, đó là : - Quá trình hình thành pyrite - Quá trình oxy hóa - Quá trình khử 2. 12. Độ độc của Fe3+, Al3+ và của SO42- (sulfat) ở đất phèn . Các độ độc của Al3+ tự do và của SO42- và Fe3+ tự do đối với cây lúa :  Al3+ : Các kết quả cho biết : Al3+sẽ không độc đối với cây lúa khi pH cao hơn 5,5 vì lý do các Al3+sẽ trầm hiện phần lớn ở pH này. Nếu nồng độ của Al3+trong dung dịch này quá 40 ppm và trong cây lúa quá 260ppm thì cây lúa đã có dấu hiệu nhiễm độc Al3+. Các dấu hiệu ngộ độc Al3+: - Phần giữa gân lá bị vàng. - Nhiều chấm nâu hay gạch nâu xuất hiện giữa các gân lá bị vàng, ( đừng lầm với các giai đoạn lúa nhiễm bệnh gạch nâu, đốm nâu hay cháy lá).  Fe3+ : Nồng độ của Fe ở các bộ phận của cây lúa cũng tùy theo nồng độ Fe3+ dung dịch. Hễ dung dịch chứa càng nhiều Fe bao nhiêu thì tỉ lệ Fe ở cây lúa cũng cao bấy nhiêu, tuỳ bộ phận cây lúa. Fe3+ sẽ bắt đầu trở nên độc khi tỉ lượng trên 350ppm, ở cây lúa hay trên 100ppm dung dịch. Lúa bị ngộ độc sẽ có màu đỏ nâu đồng đều khắp lá. GVHD Nguyễn Trường Ngân 14
  15. Đất phèn Nhóm MT_pro  SO42- : Nhiều sulfat ở dung dịch thì sự hấp thụ của Ca2+ ít đi. Sự hấp thụ Na+ và K+ gia tăng, làm mất sự thăng bằng các cation trong nhu mô cây cối. Các nhu mô này sẽ đỏ, cháy đen và chết. III.Quá trình phèn hóa: Việt Nam là một trong những nước có nhiều đất phèn, diện tích khoảng 1,863 triệu ha tập trung ở đồng bằng sông Cửu Long và rải rác ven biển từ Hải Phòng đến Ninh Bình. Đất phèn hình thành ở các vùng trũng khó thoát nước, giầu chất hữu cơ và dưới ảnh hưởng của biển thoái. Phèn hoá bao gồm hai quá trình mặn hoá và chua hoá. Các muối gây mặn chủ yếu là NaCl và Na2SO4, nguồn muối phèn cũng có thể từ mẫu chất đưa lại, nhưng không nhiều so với nguồn gốc trầm tích biển. Đến nay các nhà thổ nhưỡng Việt Nam thống nhất quá trình phèn hoá xảy ra do các hợp chất chứa S tích luỹ lại, tạo ra H2SOtrong điều kiện thuận lợi cùng với sự tích luỹ sinh học các muối có chứa gốc lưu huỳnh. Hai dạng khoáng chứa lưu huỳnh phổ biến là pyrit và jarosit tạo thành các ổ khoáng thứ sinh nguyên chất trong các mẫu chất của đất phèn. Xác hữu cơ của quần thể cây ngập mặn (mắm, bần, đước, sú,...) phân giải yếm khí hình thành ra các dạng khử H2S, FeS, khi bị oxy hoá chúng biến thành H2SO4. Axit sulfuric kết hợp với nhôm di động hoặc hợp chất nhôm để tạo ra phèn Al3(SO4)2. Phèn bị thuỷ phân tạo ra một lượng axit mới. Nguồn Fe và Al có thể là từ hai nguồn: sesquioxit có trong huyền phù của phù sa hoặc muối Fe và Al có nguồn gốc biển. Vì lẽ nguồn sinh phèn nằm ngay trong nội tại mẫu chất sinh thành đất nên biện pháp cải tạo chỉ có thể là giảm thiểu oxy hoá, ngăn chặn việc sinh ra quá nhiều axit H2SO4 chứ khó có thể chuyển hoá đất phèn thành đất không phèn. Từ đó có thể thấy một ứng dụng thực tế là cần phải giữ rừng ngập mặn, rừng tràm cùng với lớp than bùn phủ trên mặt đất để "ém phèn", luôn luôn giữ đất trong trạng thái khử. Các loại đất và trầm tích dễ trở thành đất phèn nhất là các loại được hình thành trong phạm vi 10.000 năm trở lại đây, sau sự kiện dâng lên của nước biển (biển tiến) lớn nhất gần đây. Khi mực nước biển dâng lên và làm ngật đất, sulfat trong nước biển trộn lẫn với các trầm tích đất chứa các ôxít sắt và các chất hữu cơ. Trong các điều kiện hiếm khí này, các vi khuẩn ưa phân hủy các chất vô cơ như Thiobacillus ferrooxidans tạo ra các sulfua sắt (chủ yếu là dạng pyrit). Tới một thời điểm nhất định, nhiệt độ ấm hơn là điều kiện thích hợp hơn cho các vi khuẩn này, tạo ra một tiềm năng lớn hơn cho sự hình thành của các sulfua sắt. Các môi trường ngập nước vùng nhiệt đới, chẳng hạn các khu rừng đước hay các khu vực cửa sông, có thể chứa hàm lượng pyrit cao hơn so với các môi trường tương tự nhưng ở vùng ôn đới. Pyrit là ổn định cho tới khi nó bị lộ ra ngoài không khí, từ thời điểm này thì pyrit bị ôxi hóa và sinh ra axít sulfuric. Ảnh hưởng của đất phèn có thể kéo dài trong một khoảng thời gian lớn, và/hoặc lên tới đỉnh theo mùa (sau thời kỳ khô hạn và khi bắt đầu có mưa). Tại một số khu vực, đất phèn đã thau chua từ khoảng 100 năm trước vẫn còn giải phóng ra axít, như tại Australia. Các điều kiện hình thành khoáng pyrit là: Sự khử hóa của các ion sulfat (SO42- ) thành sulfua (S2-) do vi khuẩn phân hủy chất hữu cơ khử sulfat; Sự ôxi hóa từng phần của sulfua tạo thành lưu huỳnh nguyên tố hoặc các ion polysulfua; Sự hình thành của sulfua sắt (II) (FeS) bởi sự tổng hợp của các sulfua hòa tan với sắt. Sắt hầu hết xuất phát nguồn gốc từ ôxít sắt (III) và các silicat trong trầm tích, nhưng sắt bị khử để tạo thành Fe (II) bởi hoạt động của vi sinh vật. GVHD Nguyễn Trường Ngân 15
  16. Đất phèn Nhóm MT_pro Sự hình thành của pyrit do sự tổng hợp của sulfua sắt (II) (FeS) và nguyên tố lưu huỳnh (S). Pyrit có thể có thể kết tủa trực tiếp từ sắt (II) hòa tan và những ion polysulfua (Goldhaber và Kaplan, 1974). Sự hình thành pyrit với ôxít sắt III (Fe3+) như là nguồn của sắt có thể trình bày bằng phản ứng tổng quát như sau: Fe2O3(rắn) + 4SO42-(dd) + 8H2O + 1/2O2(dd) → 2FeS 2(rắn) + 8HCO3-(dd) + 4H2O Những điều kiện cần thiết để hình thành pyrit có thể xem xét như sau: Môi trường yếm khí: Sự khử sulfat xảy ra chỉ dưới những điều kiện khử mãnh liệt mà nó chỉ được cung cấp bởi trầm tích trầm thủy giàu chất hữu cơ. Sự phân hủy các chất hữu cơ bởi những vi sinh vật kỵ yếm khí sinh ra một môi trường khử. Sự ôxi hóa gián đoạn hoặc cục bộ cũng xảy ra cần thiết để sinh ra lưu huỳnh nguyên tố trên những ion polysulfua (Pons và ctv, 1982). Nguồn của sulfat hòa tan: Thường thì nguồn này từ nước biển hoặc nước lợ thủy triều, các pyrit thỉnh thoảng có thể kết hợp với nước ngầm giàu sulfat (Poeman, 1973). Chất hữu cơ: Sự ôxi hóa chất hữu cơ cung cấp cho sự đòi hỏi năng lượng của vi sinh vật khử sulfat. Những ion sulfat phục vụ như ổ electron cung cấp cho vi sinh vật hô hấp và do đó sulfat bị khử để thành sulfua. SO42- + 2CH2O → H2S + 2HCO3- Lượng sulfua được sinh ra liên quan trực tiếp đến lượng chất hữu cơ bị chuyển hóa. Berner (1970) đã chú ý một sự tương ứng gần giữa chất hữu cơ và lượng pyrit của trầm tích và gợi ý rằng nguồn cung cấp chất hữu cơ thường giới hạn lượng pyrit sinh ra. Nguồn chất sắt: Hầu hết đất và các trầm tích đều có chứa rất nhiều các ôxít và hydroxit sắt. Trong một môi trường yếm khí, chúng bị khử để hình thành Fe2+, và Fe2+ hòa tan một cách đáng kể trong dãy pH bình thường và có thể bị di động do những sản phẩm hữu cơ hòa tan. Thời gian: Vẫn còn hạn chế kiến thức hiểu biết về tốc độ hình thành khoáng pyrit trong môi trường tự nhiên. Phản ứng chất rắn – chất rắn giữa FeS và S xảy ra rất chậm, có thể kéo dài từ hàng tháng đến hàng năm để có thể sản sinh ra pyrit với một lượng có thể đo được, ngược lại, dưới điều kiện thích hợp, sự kết tủa trực tiếp từ những Fe2+ hòa tan và polysulfua có thể sản sinh ra pyrit trong vài ngày. Độ chua tiềm tàng chỉ có thể phát triển nếu ít nhất một phần của độ kiềm, hình thành trong suốt thời gian khử sulfat, bị di chuyển ra ngoài hệ thống. Việc rửa bởi hoạt động thủy triều dường như ảnh hưởng đặc biệt trong việc di chuyển HCO3-, hồi phục lại SO42- và cung cấp một lượng ôxy hòa tan giới hạn và nó cần thiết cho sự hình thành pyrit. Trong điều kiện thoáng khí như thoát thủy, mực thủy cấp xuống sâu hơn sẽ làm cho khoáng pyrit bị ôxi hóa thành các khoáng sắt ở dạng Fe (III) và các hợp chất khác cũng như có nhiều ion H+ được sinh ra. pH giảm thấp, nhiều hợp chất bị hòa tan và môi trường trở nên rất axít và rất độc, ảnh hưởng đến sinh trưởng cho thực vật và thủy sản. Khoáng pyrit chỉ ổn định dưới những điều kiện khử. Sự thoát thủy dẫn đến những điều kiện ôxi hóa, khởi đầu sự ôxi hóa của pyrit và sự sản sinh của độ axít. Sự ôxi hóa của pyrit trong đất phèn xảy ra ở vài giai đoạn, bao gồm cả hai tiến trình hóa học và sinh học. GVHD Nguyễn Trường Ngân 16
  17. Đất phèn Nhóm MT_pro Sulfat nhôm mao dẫn lên mặt đất vào mùa khô trong vùng đất phèn Đồng Tháp Mười. Lê Phát Quới, 2005 Sulfat nhôm mao dẫn lên mặt đất vào mùa khô trong vùng đất phèn Đồng Tháp Mười. Lê Phát Quới, 2005 Khởi đầu, ôxy hòa tan sẽ phản ứng chậm với pyrit, mang lại ion Fe (II), và sulfat hoặc lưu huỳnh nguyên tố: FeS2 + ½ O2 + 2H+ → Fe2+ + 2S + H2O Sau đó, sự ôxi hóa của lưu huỳnh do ôxy thì rất chậm, nhưng có thể được xúc tác bởi vi sinh vật tự dưỡng ở những giá trị pH gần trung tính: S + 3/2O2 + H=O → SO42- + 2H+ Sự axít hóa đầu tiên cũng có thể gây ra do sự ôxi hóa hóa học của sulfua Fe vô định hình, mặc dù chỉ một lượng nhỏ của FeS hiện diện, ngay cả trong một tầng màu đen. 2FeS2 + 9/2O2 + (n+2) H2O → Fe2O3.nH2O + 2SO42- + 4H+ Một khi pH của hệ thống ôxi hóa gây ra pH nhỏ hơn 4 thì Fe3+ trở nên hòa tan một cách đáng kể và dẫn đến sự ôxi hóa nhanh chóng. Phản ứng của Fe (III) với lưu huỳnh thì xảy ra nhanh chóng và phản ứng tổng quát của pyrit do Fe (III) có thể đại diện như sau: FeS2 + 14Fe3+ + 8 H2O → 15Fe2+ + 2SO42- + 16H+ Với sự hiện diện của ôxy, Fe (II) được sản sinh từ những phản ứng này sẽ bị ôxi hóa để hình thành Fe (III). Ở những giá trị pH thấp hơn 3,5 sự ôxi hóa hóa học là một tiến trình chậm. Nhưng ở pH thấp, vi khuẩn Thiobacillus ferrooxidans ôxi hóa các dạng lưu huỳnh khử, cũng như Fe (II), do đó, để quay lại dạng Fe (III) trong hệ thống đất (Arkesteyn, 1980). Fe2+ + ¼ O2 + H+ → Fe3+ + 1/2 H2O Van Breemen (1976) đưa ra giả thuyết rằng ôxy phản ứng với Fe (II) hòa tan trước khi nó tiến gần đến pyrit, và Fe (III) đó là chất ôxi hóa trực tiếp, như được trình bày trong biểu đồ dưới đây. GVHD Nguyễn Trường Ngân 17
  18. Đất phèn Nhóm MT_pro Hình : Mô hình ôxi hóa pyrit trong đất phèn. Nguồn: Nico Van Breemen, 1976 (a) Trong suốt mùa khô, ôxy khuếch tán vào trong đất từ những tế khổng và ở những chỗ nứt. Những ion Fe2+ trong dung dịch bị ôxi hóa thành những ion Fe3+ hoặc ôxít Fe (III). Ở pH thấp, vài Fe3+ còn lại trong dung dịch, khuếch tán vào bề mặt của vùng pyrit và tại đây nó bị khử để thành Fe2+ giải phóng nhiều axít hơn. b) Vài phản ứng ôxi hóa của pyrit có thể tiếp tục dưới những điều kiện trầm thủy và axít, sử dụng sự dự trữ của ôxít Fe(III). Trong những trường hợp nầy, những ion Fe2+ di cư ra khỏi đất vào trong hệ thống kênh mương hoặc vào trong vùng nước ngập trước khi bị ôxi hóa. Hầu hết độ axít sinh ra bởi sự ôxi hóa của pyrit do Fe(III) đều trải qua một sự ôxi hóa tiếp theo của Fe (II) để quay trở lại Fe (III). Phản ứng này biểu diễn kết quả chung với hydroxit Fe (III) như một sản phẩm cuối cùng. Kết quả 1 mol của pyrit khi bị ôxi hóa sẽ phóng thích ra 4 mol axít. IV. Phân loại đất phèn : Trong phân loại đất phèn, thì nhóm đất phèn mà chúng ta sử dụng trên bản đồ theo phân loại của FAO – UNESCO chỉ là cấp đơn vị (soil units) nằm trong 3 nhóm đất: Đất phù sa (Fluvisols), Đất glây (Gleysols) và nhóm đất than bùn (Histosols), như vậy sẽ có các đơn vị đất phèn sau đây: - Đất phù sa phèn (Thionic Fluvisols) - Đất glây phèn (Thionic Gleysols) - Đất than bùn phèn (Thionic Histosols) Có nhiều cách để phân loại đất phèn. Dựa trên sự hình thành và phát triển của đất, Pons (1973) đã chia đất phèn ra làm hai loại: GVHD Nguyễn Trường Ngân 18
  19. Đất phèn Nhóm MT_pro 1.Đất phèn tiềm tàng: Đất phèn tiềm tàng (theo phân loại FAO: Proto-Thionic Fluvisols) là đơn vị đất thuộc nhóm đất phù sa phèn. Đất phèn tiềm tàng được hình thành trong điều kiện khử, ở vùng chịu ảnh hưởng của nước có chứa nhiều sulfat. Trong điều kiệm yếm khí cùng với hoạt động của vi sinh vật, sulfat bị khử để tạo thành lưu huỳnh và chất này sẽ kết hợp với sắt có trong trầm tích để tạo thành FeS2. Thành phần khoáng vật của đất phù sa phèn vùng nhiệt đới có thể rất đa dạng và tùy thuộc chủ yếu vào nguồn gốc của vật liệu phù sa. Để có thể nhận dạng đất phèn tiềm tàng, một trong những đặc điểm quan trọng nhất là hình thái phẫu diện đất. Do hiện diện trong điều kiện khử và có tầng sinh phèn nên thường nền đất có màu xám đen, nhất là nơi có chứa khoáng pyrit (FeS2). Mật độ và phân bố của các khoáng pyrit đủ để hình thành một tầng sinh phèn (sulfidic). Ngoài ra, trong phèn tiềm tàng có thể có nhiều hợp chất khác như H2S, các ocid Fe, Al, các hợp chất hữu cơ...Một số nơi, nền đất có thể có màu xám hơi xanh nhưng quan sát kỹ thì chúng ta có thể nhận dạng ra được những đốm đen chen lẫn trong đất. Đất kém phát triển, không thuần thục nên thường không có cấu trúc hoặc có cấu trúc rất yếu trên tầng mặt. Thường đất có chứa nhiều chất hữu cơ phân hủy đến bán phân hủy và có thể quan sát bằng mắt thường. Do phẩu diện đất thường được bảo hòa nước thường xuyên nên ẩm độ đất khá cao ngay cả trong mùa khô. 2. Đất phèn hoạt động (hay đất phèn thật sự): Hình thành trong điều kiện phải có sự ôxi hóa. Đất phèn hoạt động là một đơn vị đất thuộc nhóm đất phèn. Đất phèn hoạt động được hình thành sau khi đất phèn tiềm tàng diễn ra quá trình oxi hóa. Khi đất phèn tiềm tàng bị ôxi hóa để trở thành đất phèn hoạt động thì hình thái đất bị biến đổi đầu tiên với sự hiện diện của tinh khoáng jarosit (Kfe3(SO4)2(OH)6) màu vàng rơm (2.5Y8/6 – theo bảng so màu đất Munsell). Đây là khoáng có màu đặc trưng dùng để chẩn đoán tầng phèn và là một trong những tiêu chuẩn được dùng để phân loại đất phèn hoạt động. Thông thường, các khoáng này tập trung ở những khe nứt, ống rễ thực vật bị phân hủy và có thể phân bố tập trung hoặc phân tán đều tùy theo điều kiện ôxy xâm nhập vào trong đất. Ngoài ra, có thể có những khoáng hydroxit sắt (III) (Fe(OH)3) màu nâu trong những tế khổng đất. Khi đất phèn hoạt động trải qua một thời gian khá dài, các khoáng geothit (FeO.OH) màu vàng hoặc nâu và khoáng heamatit (Fe2O3) màu đỏ hiện diện trong đất thông qua tiến trình thủy phân; phần lớn các khoáng nầy thường thì nằm bên trên các khoáng jarosit nhưng cũng có thể nhìn thấy chúng xuất hiện cùng với tầng sulfuric. Các khoáng geothit màu nâu – vàng đậm có thể tạo thành những hạt kết von nhỏ khá cứng nằm dọc theo ống rễ thực vật đã bị phân hủy. GVHD Nguyễn Trường Ngân 19
  20. Đất phèn Nhóm MT_pro Khoáng Jarosit (Kfe3(SO4)2(OH)6) trong tầng sulfuric của đất phèn ở Đồng bằng Sông Cửu Long, Việt Nam Khi đất đã bị ôxi hóa thì nó bắt đầu phát triển, ngoại trừ bị ngập nước trở lại, là cùng lúc đất bắt đầu hình thành cấu trúc. Qua quan sát hình thái, cấu trúc yếu đã hình thành ở ngay tầng mặt và tầng phèn; sau khi phát triển một thời gian cùng với độ dầy tầng đất được thoáng khí thì cấu trúc cũng phát triển theo, và lúc này một cấu trúc trung bình có thể được quan sát ngay tại thực địa. Qua nhiều phẫu diện đất phèn ở vùng châu thổ sông Mekong cho thấy phần lớn có cấu trúc lăng trụ hoặc cấu trúc khối. Tuy nhiên, ở tầng phèn thì các cấu trúc nầy thường bị phá vỡ do sự hình thành jarosit để hình thành những kết cấu đất có cấu trúc nhỏ. Đặc tính này thường thấy ở những đất phèn hoạt động phát triển khá. * Dựa vào hàm lượng SO3 % trong đất người ta còn có thể chia đất phèn thành 3 loại : - Đất phèn yếu: 0,50 – 1 % hàm lượng SO3 % tổng số trong đất khô. - Đất phèn trung bình: 1 – 1,75 % hàm lượng SO3 % tổng số trong đất khô. - Đất phèn mạnh > 1,75 % hàm lượng SO3 % tổng số trong đất khô. * Dựa vào pH người ta phân ra : - Đất phèn yếu : pH = 4,5 – 5,5 - Đất phèn trung bình : pH = 3,5 – 4,5 - Đất phèn mạnh: pH < 3,5 * Ngoài ra, người ta còn chia đất phèn bằng cách phân loại theo độ sâu, theo độ sâu của tầng phèn trong đất thì đất phèn được chia thành 3 loại: - Đất phèn nặng : có tầng phèn hoạt động nằm ở cách mặt đất khoảng 50cm. - Đất phèn trung bình : tầng phèn nằm cách mặt đất từ 50 – 100cm - Đất phèn nhẹ : tầng phèn nằm cách mặt đất 100 – 150cm. Với độ sâu trên 150cm thì chúng ta không cần quan tâm bởi vì vật liệu sinh phèn đã ở xa vùng rễ nên sẽ không gây ảnh hưởng cho cây trồng. Như vậy đất nào có tầng phèn càng ở gần mặt đất hay gần vùng rễ cây thì đó là đất phèn nặng. * Còn theo kinh nghiệm của những người nông dân lâu năm dựa vào hình thái của đất phèn, họ cũng chia đất phèn thành những loại sau: - Đất phèn chua: để ý đến “phèn chua” màu xanh hay trắng nổi lên vào mùa nắng trên mặt đất. - Đất phèn ống: Để ý các cọng rơm rạ còn nguyên ở lớp đất mặt có phèn và màu đen đậm ở phần đất khá sâu của trắc diện. Các cọng rơm có thể đỏ ở trong ruột vì các thể sắt của nước phèn bị oxit hoá ở ống rạ chứa không khí gọi là đất phèn ống. - Đất phèn nóng và đất phèn lạnh: Về phương diện thực vật học thì để ý đến các cỏ năng và cỏ bàng. Hễ năng có lá nhỏ (năng kim) và thấp chừng nào thì “phèn” càng nhiều chừng ấy (gọi là đất phèn lạnh). Cỏ năng khá lớn nhưng hay có nhiều các loại cỏ lát thì đất ít phèn (“phèn nóng”). GVHD Nguyễn Trường Ngân 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2428 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
6=>0