Thành phần khoáng sét ảnh hưởng đến một số tính chất của đất

của đất là sự hấp phụ lý hoá học và tổng các cation hấp phụ trao đổi trong đất gọi là dung tích hấp thu của đất, phụ thuộc chủ yếu vào hàm l−ợng và thành phần khoáng sét, hàm l−ợng và chất l−ợng chất hữu cơ. Các keo hữu cơ của đất có DTHT lớn hơn là các keo vô cơ, ví dụ nh− T của axit humic là 350 ldl/100g keo còn T của Montmorillonit chỉ 80-12- ldl/100g (Goocbunop 1974), song trong thực tế cho thấy rằng keo hữu cơ th−ờng không bền, chúng bị phá huỷ (khoáng hoá) nhanh trong quá trình khai phá, trồng trọt; theo thời gian và hàm l−ợng mùn trong đất so với hàm l−ợng keo vô cơ cũng thấp hơn rất nhiều (Tất nhiên chúng ta phải công nhận rằng ở các đất tự nhiên còn giàu mùn, thảm thực vật phát triển mạnh cũng nh− ở các đất trồng trọt có trình độ thâm canh phân hữu cơ cao thì mung đóng một vai trò tích cực đáng kể đối với DTHT đất; do keo mùn dễ đ−ợc hình thành tổng hợp hơn nên tăng DTHT đất bằng biện pháp tăng mùn cho đất cũng dễ dàng hơn, xong chắc chắn rằng nếu không có biện pháp bổ sung duy trì liên tục l−ợng chất hữu cơ đó thì TDHT đất cũng sẽ lại giảm nhanh chóng). Các nhà thổ nh−ỡng với những kết quả thí nghiệm trên các loại đất khác nhau đều cho thấy rằng phần lớn các đất có DTHT do khoáng sét tác động nhiều hơn. Tính chất đặc thù của khoáng sét là mang điện và khả năng giãn co hoặc liên kết của các phiến tinh thể làm cho chúng có DTHT khác nhau, đóng vai trò vô cùng quan trọng tạo nên DTHT cho đất (Mehlcih 1960; Goobunop 1974; Elsayed 1975; Pagel 1981). Để chứng minh cho nhận định đó Pagel đã tổng hợp kết quả phân tích của mình ở các loại đất nhiệt đới và á nhiệt đới về thành phần khoáng sét và keo sét, keo hữu cơ (mùn) và % DTHT của keo sét hoặc keo mùn (bảng 16). Bảng 16: Hàm l−ợng % Thành T đất % S với đất Loại đất Sét Chất hữu cơ phần khoáng sét ldl/100g đất Keo sét Keo hữu cơ Đất phù sa Ai Cập 46,5 0,5 I(M) 24,8 94,0 6,0 Phù sa Iemen 35,5 0,8 I 13,4 14,9 85,1 Bán khô hạn Sudan 4,2 0,9 I 3,7 39,2 60,8 Đất đen Vertisol Sudan 64,2 0,6 M(I) 49,7 97,0 3,0 Đất đen Việt Nam 42,0 1,6 M(Al, Fe) 37,5 89,4 10,6 Đất Fersialit Việt Nam 81,2 2,2 K(Fe) 16,3 59,5 40,5 Đất Ferralit Việt Nam 89,2 2,1 Al, Fe(K) 11,7 46,2 53,8 Đất Ferzalit Việt Nam 46,2 6,5 K(Al, Fe) 25,0 22,0 78,0 Đất Ferralit Gana 18,5 3,2 K(Fe) 11,8 23,7 76,3 Đất Ferralit Cuba 62,4 1,8 Al, Fe 9,1 40,0 60,0 Đất phù sa Việt Nam 41,4 2,2 I(M) 31,4 85,7 14,3 Đất Glây Việt Nam 46,1 2,4 M(I) 46,6 87,8 12,2 Đất trồng lúa Trung Quốc 32,5 1,1 I(M) 19,0 85,6 14,4 Đất sú vẹt Grinea 51,5 5,5 I 31,6 65,0 35,0 Từ kết quả trên tác giả đã rút ra những nhận định có ý nghĩa sau; - Trong tất cả các đất giàu keo sét Kaolint và oxyt tự do Fe, Al (điển hình là các đất Ferralit) mặc dù hàm l−ợng sét rất cao, mùn rất thấp thì %DTHT của mùn vẫn cao (>50% T của đất), có ý nghĩa rằng DTHT của các đất này phụ thuộc chính vào hàm l−ợng chất hữu cơ bởi keo sét Kaolinit và oxyt tự do có T rất thấp (Ollat và Combeau 1960; Pagel 1962). Riêng đất cát bán khô hạn Sudan do hàm l−ợng sét quá thấp (4,2%) nên dù thành phần khoáng sét là Illit, DTHT của đất vẫn thấp và %DTHT của chất hữu cơ cao hơn (El - Sayed 1975). - ở các đất phù sa giàu sét Illit, Montmorillonit và các đất đen giàu Montmorillonit thì DTHT đất nói chung là cao và % DTHT đều phụ thuộc vào khoáng sét (65% T của đất), khẳng định rõ DTHT đất do thành phần khoáng sét quyết định (Mehlich 1960; Pagel 1962). Kết quả thí nghiệm của Goocbunop (1974) về DTHT của chất hữu cơ và khoáng sét trên 4 loại đất chính của Liên xô cũ cũng cho thấy rằng trừ đất đen "Trecnozen" có hàm l−ợng mùn quá cao (>7%) ra các đất còn lại DTHT của phần keo vô cơ trong đất đều cao hơn phần keo hữu cơ (bảng 17). Chính vì thế mà tác giả cho rằng trị số DTHT của cấp hạt sét của mỗi loại đất là chỉ tiêu chẩn đoán độ phì quan trọng. Chúng tôi cho rằng vấn đề DTHT của các loại đất và đặc biệt yếu tố ảnh h−ởng đến chỉ tiêu này (thành phần khoáng sét hoặc chất hữu cơ) đ−ợc các tác giả quan tâm vì đó là cơ sở quan trọng không chỉ đánh giá độ phì thực tế của đất mà còn định h−ớng đúng biện pháp tăng DTHT đất, hoặc tăng hoặc cải tạo thành phần khoáng sét đất là chính nếu % DTHT đất do khoáng sét quyết định, hoặc chú trọng tăng và bảo vệ mùn trong đất nếu mùn chiếm vai trò chính trong DTHT. H.32- Quan hệ giữa hàm l−ợng sét và DTHT của 50 mẫu đất Irak; k (theo Alzubaidi và Pagel 1974) Bảng 17: Dung tích hấp thu của phần hữu cơ và phần khoáng sét trong đất (Goocbunôp 1974) Mùn DTHT, ldl/100g đất Loại đất % Phần hữu cơ Phần khoáng sét T tổng số Đất Potzon mạnh 2,82 2,8 7,2 10,0 Đất Potzon yếu 0,66 5,29 5,24 2,10 0,9 11,9 8,1 0,5 5,2 14,6 15,0 18,5 6,1 26,5 23,1 19,0 Đất đen "Trecnozen" 7,20 5,96 31,2 27,9 25,6 25,0 56,8 52,9 Đất nâu hạt dẻ 2,70 1,60 7,4 6,0 8,6 11,3 16,0 17,3 Mối quan hệ chặt chẽ giữa thành phần khoáng sét của cấp hạt sét và DTHT đất cũng đ−ợc Alzubaidi và Pagel (1974) chứng minh ở 50 mẫu đất của irắc qua hình 32. Hàm l−ợng khoáng sét của cấp hạt sét và Limon càng tăng thì DTHT đất cũng càng tăng. Từ các kết quả nghiên cứu về mối liên quan giữa khoáng sét và DTHT, Pagel và cộng sự (1982) đã giới thiệu ph−ơng pháp chẩn đoán thành phần khoáng sét trong cấp hạt sét cuả đất theo thứ tự số DTHT của cấp hạt sét, kết quả chẩn đoán nh− sau: Tcấp hạt sét ldl/100g sét Thành phần khoáng sét của cấp hạt sét 10 10-20 20-40 40-60 60-80 80 Oxyt tự do ; Kaolinit + oxyt tự do Kaolinit ; Kaolinit + oxyt tự do Illit ; Illit + Kaolinit Illit ; Illit + Montmorillonit Montmorillonit + Illit Montmorillonit Tiếp thu những thành quả nghiên cứu và những nhận định có ý nghĩa thực tiễn về vai trò của khoáng sét đối với đại l−ợng DTHT đất của nhiều tác giả đi tr−ớc, chúng tôi tiến hành đề tài này ở một số loại đất chính của Việt Nam. Kết quả xác định thành phần cơ giới đất để từ đó tính đ−ợc cấp hạt sét của các loại đất đ−ợc trình bày ở bảng 2 và 12 trong các ch−ơng III và V. Từ bảng tổng hợp (bảng 18) các kết quả phân tích các chỉ tiêu nói lên mối liên hệ giữa khoáng sét và DTHT, chúng tôi có một số nhận xét nh− sau: - Các loại đất Việt Nam có nguồn gốc phát sinh khác nhau, có xu h−ớng phát triển khác nhau, có DTHT rất khác nhau. L−ợng DTHT đất phụ thuộc khá rõ rệt vào thành phần khoáng sét. - ở đất đỏ nâu trên Bazan, mặc dù % sét khá cao (>70%), hàm l−ợng mùn ở lớp đất mặt cũng khá (3,7%) xong DTHT vẫn thấp (=12,58ldl/100g đất). Điều này chỉ có thể giải thích bởi cấp hạt sét của đất chủ yếu là Kaolintit và oxyt tự do có T rất thấp. Khi xét tỷ lệ % DTHT của sét hoặc của mùn ở đất này thì thấy % DTHT của sét cũng rất thấp (23,74%), chứng tỏ keo sét Kaolinit không tạo nên yếu tố phụ thuộc chính của DTHT đất. ở đất đỏ vàng trên phiến Mica thì mặc dù tỷ lệ sét thấp hơn đất trên Bazan (63-49%) nh−ng thành phần khoáng sét có cả Hydromica và Illit nên T sét khá hơn (6,8 ldl/100g sét) đã làm cho DTHT của đất cao hơn chút ít (14,35 ldl/100g đất). Bảng 18: Sự liên quan giữa thành phần khoáng sét và DTHT trong cấp hạt sét và đất Loại đất Tầng đất Cấp hạt Mùn T đất ldl/ T sét ldl/ Thành phần % dung tích hấp thu của (cm) sét (%) (%) 100g đất 100g đất khoáng sét chính Sét Mùn Đất đỏ nâu trên đá Bazan 0 - 20 20 - 40 60 - 80 100-120 75,0 76,0 76,0 77,0 3,70 3,500,9 8 - 12,58 3,97 Kaolinit -nt- -nt- 23,74 76,26 Đất đỏ vàng trên đá phiến Mica 0 - 20 20 - 35 35 - 70 70 - 85 63,32 51,43 49,68 3,46 3,15 0,55 14,35 13,00 11,70 6,87 8,56 20,23 IK; H; I K; H; I H; I; K 30,67 33,86 83,31 69,33 66,14 16,69 Đất đen trên sản phẩm đọng Cácbonát 0 - 20 20 - 43 43 - 75 75 - 120 55,06 61,34 67,97 66,10 6,89 45,00 43,19 I; I + M M; K 62,84 37,16 Đất đen trên đá siêu Bazơ Secpentinit 54,60 65,38 66,88 4,66 1,54 0,45 43,00 39,26 39,00 51,32 52,98 56,29 M; I + M -nt- -nt- 76,72 88,23 96,53 23,28 11,77 3,47 Đất phù sa trẻ sông Hồng không loang lổ không glây 0 - 17 17 - 25 25 - 75 75 - 100 54,92 52,69 61,42 73,46 2,35 1,62 0,55 - 13,32 11,70 9,54 20,50 15,35 10,76 I, V, K -nt- -nt- -nt- 84,94 69,73 80,55 15,06 30,27 19,45 Đất phù sa sông Hồng có tầng glây 0 - 18 18 - 22 65 - 75 69,59 56,02 74,11 1,81 1,39 0,45 13,38 12,40 8,00 12,02 14,69 9,45 K; I; V K; I; Ch; V. Khoáng hỗn hợp và K 62,52 66,37 87,54 37,48 33,63 12,46 Đất phù sa sông Hồng có tầng loang lổ 0 - 19 19 - 24 55 - 65 26,70 30,48 40,65 1,65 1,36 0,65 10,92 9,45 9,81 22,36 17,62 19,34 K, I, V K;I; khoáng hỗn hợp; K; khoáng hỗn hợp 54,67 56,83 80,14 45,33 43,17 19,86 Đất phù sa cũ bạc màu 0 - 15 15 - 19 30 - 60 11,30 18,56 38,60 1,11 0,31 0,24 5,92 5,56 7,87 22,92 21,95 18,52 K; I K; I K; I; V 43,75 73,27 80,83 57,25 26,73 19,17 Đất phù sa cổ có tầng loang lổ 0 - 17 17 - 21 45 - 55 26,38 32,64 37,39 0,58 0,41 0,31 6,28 6,56 8,29 16,21 17,63 19,50 K;V K K 68,09 84,73 87,95 31,91 15,27 12,05 Đất phù sa cổ có tầng glây 0 - 17 17 - 22 45 - 65 53,74 58,30 62,52 0,75 0,55 0,33 9,71 9,28 8,46 14,35 12,49 11,93 K;V K K; khoáng hỗn hợp 69,42 78,47 88,16 30,58 21,53 11,84 Tuy nhiên % DTHT của sét ở lớp đất mặt vẫn thấp hơn so với mùn, chỉ có ở lớp đất d−ới 35-70cm thì Illit và Hydromica tăng (Tsét = 20 ldl/100g sét) thì % DTHT của sét mới cao. - Kết quả xác định ở các loại đất đen khác hẳn nhóm đất Ferralit. Nhìn chung DTHT đất đều rất cao trong khi tỷ lệ sét của chúng chỉ xấp xỉ 50% (tầng mặt). Hàm l−ợng mùn của đất trên sản phẩm đọng Cacbonat giàu có thể là nguyên nhân làm DTHT đất cao. Song khi xét đến đất trên đá Secpentinit thì thấy rõ rằng DTHT đất ở các lớp d−ới khi có % mùn giảm lại cao hơn 3 lớp trên (50 ldl/100g đất) có hàm l−ợng mùn là 3,46%. Nh− vậy rõ ràng đất giàu sét Illit và Montmorillonit đã quyết định DTHT cao của đất (Tsét = 51-56 ldl/100g sét). Tỷ lệ % DTHT của sét đặc biệt cao (70-90%) đã khẳng định thêm vai trò của khoáng sét đối với DTHT đất này. Tất nhiên cũng phải công nhận rằng ở lớp đất mặt, nhất là của đất đen trên sản phẩm đọng cacbonat DTHT cao nh− vậy cũng còn do mùn tác động và theo nhiều tác giả nh− Alexandrova và Conovova (1956); Reuter (1973); Pagel (1981) thì ở các loại đất đen giàu mùn, khoáng sét và mùn th−ờng tạo nên phức hệ hấp phụ sét mùn bền có DTHT rất cao. - Tình hình diễn biến DTHT của các loại đất phù sa n−ớc ta cũng đã cho chúng tôi những nhận xét ban đầu khá rõ về ảnh h−ởng của khoáng sét. ở đất phù sa trẻ sông Hồng với tỷ lệ sét xấp xỉ 50% (lớp mặt) và tỷ lệ mùn thấp hơn các loại đất đồi núi (2,35%) thì DTHT = 13,32 ldl/100g đất là khá và do Illit, Vecmiculit chiếm −u thế hơn trong đất tác động (Tsét = 20 ldl/100g sét). Khi xét % DTHT cho thấy % DTHT sét chiếm tỷ lệ cao hơn hẳn (84%) chứng tỏ khoáng sét tham gia chủ yếu vào DTHT đất này. Còn ở các đất phù sa đã có xu h−ớng diễn biến khác nhau làm thành phần và hàm l−ợng khoáng sét thay đổi thì DTHT cũng nh− các yếu tố quyết định DTHT của đất đó cũng thay đổi khá rõ. Các đất phù sa trẻ cũng nh− phù sa cổ có tầng loang lổ hoặc tầng glây, khi Kaolinit đã chiếm −u thế dần (sự Kaolinit hoá) hoặc tạo thành các khoáng sét hỗn hợp làm Tsét giảm thấp, hàm l−ợng mùn cũng giảm dần theo phẫu diện đất thì DTHT đất giảm khá rõ. Đất phù sa có tầng loang lổ DTHT = 10,92ldl/100g đất phù sa cổ loang lổ 6 ldl/100g đất. Đất phù sa có tầng glây dù % sét có cao hơn 50% song DTHT cũng vẫn thấp hơn (12,38 và 9,71 ldl/100g đất), đó là do Tsét đã giảm nhiều so với đất phù sa trẻ không loang lổ, không glây (Tsét = 10-15 ldl/100g sét). Chúng tôi thấy % DTHT của sét ở đất này nói chung cũng giảm nhiều, ví dụ nh− ở đất phù sa trẻ có tầng loang lổ chỉ còn 54-56%, còn tầng glây 62%, chứng tỏ vai trò của khoáng sét đối với DTHT ở các đất phù sa đã thoái hoá giảm dần. Riêng đối với loại đất bạc màu, tuy thành phần khoáng sét trong cấp hạt sét (Tsét = 20 ldl/100g sét) ở lớp mặt cũng vẫn còn có một ít Illit, song vì hàm l−ợng sét của đất quá thấp (11,3%) nên DTHT đất rất thấp, %DTHT của mùn cao hơn (57-60%) chứng tỏ rằng vì hầu nh− không có sét nên khoáng sét không có ý nghĩa nhiều đối với DTHT đất. Chỉ ở lớp loang lổ khi tỷ lệ sét tăng lên 38% và hầu nh− không còn mùn thì chúng tôi lại thấy DTHT đất ở đây lại do khoáng sét quyết định (%DTHT sét = 80%). Điều này cũng chứng minh thêm, biện pháp cày sâu dần ở đất bạc màu cùng với bón phân hữu cơ lớp đất mặt làm tăng DTHT đất là có hiệu quả. Nh− vậy các kết quả nghiên cứu b−ớc đầu của chúng tôi t−ơng đối thống nhất với các công bố kết quả của một số tác giả xác nhận vai trò khoáng sét tham gia vào phức hệ hấp phụ của keo đất. Các loại đất giàu Kaolinit dù giàu sét, mùn khá hoặc nghèo sét nghèo mùn đều có DTHT thấp hơn hẳn; tỷ lệ % DTHT của sét bé hơn của mùn đáng kể. Muốn cải tạo độ phì của các đất này bằng việc nâng cao DTHT cho đất thì biện pháp sinh học, bón phân hữu cơ tăng hàm l−ợng mùn của đất có ý nghĩa thực tế và hiệu quả hơn. Nếu muốn tăng DTHT ở các đất này bằng con đ−ờng khoáng sét thì chỉ có thể tiến hành ở các đất phù sa thoái hoá (đất giàu Kaolinit do sự chuyển hoá khoáng 3 lớp thành 2 lớp), có địa hình bằng phẳng thấp, gần sông, bằng cách t−ới n−ớc phù sa sông bổ sung thêm khoáng sét 3 lớp Illit, Vecmiculit. Việc bổ sung trực tiếp (trộn) keo sét Montmorillonit hoặc đất giàu khoáng Montmorillonit cũng đã đ−ợc thí nghiệm, kết quả là DTHT tăng rõ rệt (Nguyễn Vy 1978; Ban KH Thanh Hoá 1984-1985), song biện pháp này mới chỉ hạn chế trong phạm vi nghiên cứu và thăm dò. Theo lý thuyết của một số tác giả Scheffer - Schachtschabel 1970; Mohr 1972; Goocbunop 1974, khi tăng pH của đất đến trung tính, kiềm và bổ sung trở lại kali thì Kaolinit hoặc Chlorit thứ sinh cũng có thể trở lại Illit hoặc Montmorillonit. Song trong thực tế chúng tôi cho rằng đó mới chỉ là những giả định bởi cũng ch−a có một tài liệu thực nghiệm nào công bố và ở điều kiện đất nhiệt đới n−ớc ta việc tạo điều kiện pH trung tính ổn định cũng nh− đảm bảo nguồn kali dồi dào liên tục cho các loại đất này rất khó (đây là những đất đã từ lâu không đ−ợc bồi phù sa và đã canh tác lâu đời). ở các loại đất mà Illit, Vecmiculit hoặc Montmorillonit chiếm −u thế thì dù tỷ lệ sắt có thấp hơn các đất Ferralit thì DTHT đất vẫn rất cao (ở đất đen) và khá (ở đất phù sa trẻ), chứng tỏ thành phần khoáng sét 3 lớp có T cao đã ảnh h−ởng chủ yếu đến DTHT đất. ở các đất này để duy trì DTHT tốt của đất cần phải bảo vệ sự tồn tại của khoáng sét 3 lớp, ngăn chặn các điều kiện thuận lợi cho quá trình chuyển hoá khoáng 3 lớp thành Kaolinit (do rửa trôi, pH chua dần); ở các đất đen cũng cần bảo vệ lớp mùn giàu để tạo keo phức hệ sét mùn bền cho đất; ở các đất phù sa trẻ muốn duy trì khoáng Illit và Vecmiculit −u thế trong đất để đạt DTHT đất khá thì nguồn bổ sung khoáng nguyên sinh giàu Mica của phù sa sông qua nguồn n−ớc t−ới là tốt nhất vì các Muscovit, Biotit, Cotoclas sẽ chuyển hoá nhanh và liên tục thành Illit và Vecmiculit cho đất (Nguyễn Vy - Trần Khải 1978). Hiện nay ở các n−ớc nông nghiệp tiên tiến, vấn đề cải tạo đất có tính chất vật lý xấu , đặc biệt đất có DTHT thấp, theo h−ớng tác động vào thành phần khoáng sét của đất đang đ−ợc tiến hành rộng rãi và đạt đ−ợc những kết quả nhất định (Reuter 1973). Ph−ơng pháp bổ sung khoáng sét vào đất cùng với phân hữu cơ để tạo nên sét mùn là một phức hệ bền và tốt nhất trong đất, làm tăng DTHT đất và khả năng trao đổi cation dinh d−ỡng quý cho cây trồng nh− Ca++, Mg++, K+, NH4 + (Cibinova, Alexandrova 1956; Tscherkassov 1955; Reuter 1973; Stoor 1978; Pagel 1981). ở n−ớc ta các nghiên cứu vấn đề thành phần khoáng sét ảnh h−ởng đến DTHT đất hiện nay ch−a nhiều. Xu h−ớng nói chung vẫn thiên về yếu tố mùn tác động đến DTHT cùng với các nghiên cứu về cơ chế hấp thu trao đổi cation (K+, NH+) ở các đất với chế độ bón phân kali khác nhau. Chúng tôi hy vọng rằng kết quả b−ớc đầu trên đây sẽ đóng góp tài liệu thiết thực để có các thí nghiệm thực nghiệm nâng cao DTHT ổn định cho đất. Thừa kế ph−ơng pháp chẩn đoán khoáng sét theo DTHT cấp hạt sét và đất của Pagel công bố trong cuốn "Các ph−ơng pháp dinh d−ỡng cây trong đất nhiệt đới" - 1982, chúng tôi cũng đã tiến hành chẩn đoán thành phần khoáng sét của một số loại đất Việt Nam, kết quả chẩn đoán và so sánh với các ph−ơng pháp xác định khoáng sét trình bày ở các ch−ơng trên đ−ợc giới thiệu ở bảng 19. Qua đó chúng tôi nhận thấy rằng nói chung ph−ơng pháp chẩn đoán khoáng sét theo DTHT cấp hạt sét của đất khá chính xác đối với nhiều loại đất. Ví dụ nh− ở đất đỏ nâu trên Bazan khi DTHT là 3,9 ldl/100g sét thì thành phần khoáng sét chủ yếu là Kaolinit và oxyt tự do (Fe, Al). Đối chiếu với kết quả xác định khoáng sét bằng nhiệt sai, tia Runtgen và kính hiển vi điện tử thì kết quả chẩn đoán rất đúng. ở đất đỏ vàng trên phiến Mica thì ở lớp đất mặt với DTHT sét là 10 ldl/100g sét chúng tôi chỉ nhận biết đ−ợc Kaolinit, còn Illit và Vecmiculit mà bằng các ph−ơng pháp hiện đại đều nhận thấy thì ở đây không thấy song càng xuống sâu DTHT sét tăng lên, trong thang chẩn đoán có cả Kaolinit và Illit; ở cả hai mẫu đất đen chúng tôi đều thấy DTHT sét cao, bao gồm cả Illit và Montmorillonit (T = 50 ldl/100g sét) cũng trùng hợp với kết quả xác định bằng ph−ơng pháp hiện đại. Đặc biệt khi chẩn đoán khoáng sét ở các loại đất phù sa khác nhau, chúng tôi cũng thu đ−ợc kết quả diễn biến khoáng sét chính khá rõ. ở đất phù sa trẻ sông Hồng không loang lổ, không glây, DTHT sét là 20 ldl/100g sét thì khoáng sét chẩn đoán là Illit, Vecmiculit và Kaolinit; trong khi đó ở các đất phù sa loang lổ hoặc glây, khoáng sét chẩn đoán có xu h−ớng Kaolinit hoá dần nghĩa là Kaolinit chiếm −u thế hơn Illit và Vecmiculit. Kết quả này khá phù hợp với sự xuất hiện của Kaolinit hoặc Illit, Vecmiculit trong đất theo các ph−ơng pháp hiện đại. Bảng 19: Chẩn đoán thành phần khoáng sét theo DTHT cấp hạt sét của đất Loại đất Tầng đất (cm) DTHT (T=ldl/ 100g đất) Chẩn đoán khoáng sét theo DTHT sét Thành phần khoáng sét theo 3 ph−ơng pháp hiện đại Đất đỏ nâu trên Bazan 0-20 20-40 60-80 80-120 3,79 Kao. + Oxyt tự do Kaolinit - Gơtit -nt- -nt- -nt- Đất đỏ vàng trên phiến Mica 0-20 20-35 35-70 70-85 6,84 8,56 20,23 - Kao.; Kao; Oxyt tự do; Kao. + oxyt tự do; Illit Kao. + Illit Kaolinit, Hydromica, Illit Kaolinit;Hydromica, Illit Vecmiculit.; Illit, Vecmiculit. Kaolinit. Đất đen trên sản phẩm cácbonát 0-20 20-43 43-75 44,19 - - Ill.;Illit+ Mont. - Illit + Montmorilonit Montmorillonit ít Kaolinit. Đất đen trên đá Secpentinit 51,32 52,98 56,29 Mont. + Ill. -nt- -nt- Montmorillonit Illit rất ít Kaolinit. Đất phù sa trẻ sông Hồng không loang lổ và glây 0-17 17-25 25-75 75-100 20,50 15,35 10,76 - Ill.; Ill + Kao. Kao-oxy tự do Kao- oxyt tự do Illit, Vecmiculit; Kaolinit Haluzit Chlorit.Illit-Vecmiculit. Kaolinit- Chlorit. Khoáng hỗn hợp sét Kao-khoáng sét hỗn hợp. Đất phù sa có tầng loang lổ 0-19 19-24 55-65 22,36 17,62 10,34 Ill-Kao + Ill Kao. oxyt tự do Kao-oxyt tự do Kaolinit Illit, Vecmiculit Kaolinit. khoámg sét hỗn hợp. Đất phù sa có tầng glây 0-18 18-22 65-75 12,42 14,69 11,05 Kao-oxyt tự do -nt- -nt- Kaolinit Illit, Vecmiculit Khoáng sét hỗn hợp. Các khoáng sét bị phá huỷ Đất phù sa cũ bạc màu 0-15 15-19 30-60 22,92 21,95 18,52 Ill. + Kao. -nt- Kao.Ill; Ill. Rất ít Kaolinit Illit -nt- ít Kaollinit, Illit ; Vecmiculit. Đất phù sa cổ có tầng loang lổ 0-17 17-21 45-55 7,28 6,56 9,69 Kao.-oxyt tự do -nt- -nt- Kaolinit trội hẳn ít Vecmiculit. -nt- Tất nhiên bằng ph−ơng pháp chẩn đoán này chúng ta không thể phát hiện đ−ợc các khoáng sét khác có khoảng Tsét t−ơng tự của các khoáng sét chính Kaolinit, Illit và Montmorillonit mà bằng các ph−ơng pháp hiện đại chúng ta dễ dàng phát hiện ra nh−: Haluzit, Vecmiculit, Chlorit và các khoáng sét hỗ hợp. Song ph−ơng pháp chẩn đoán này cho phép chúng ta nhận biết đ−ợc những khoáng sét và oxyt tự do chính ảnh h−ởng đến các tính chất cơ bản của đất, đồng thời chứng minh rằng trong phạm vi có hạn với điều kiện của một phòng phân tích lý hoá học bình th−ờng vẫn có thể đề cập đến vấn đề khoáng sét. Kết quả này có thể phục vụ nhanh chóng cho công tác điều tra cơ bản, phục vụ sản xuất, đồng thời thời gian và chi phí nghiên cứu lại ít hơn nhiều so với các ph−ơng pháp hiện đại. II. Khoáng sét giữ vai trò quan trọng đối với tình hình kali trong đất Kali là một trong ba nguyên tố dinh d−ỡng đa l−ợng chủ yếu của cây trồng. Hiện nay với quan điểm xây dựng một cơ cấu cây trồng hợp lý, toàn diện và thâm canh tăng năng suất, chúng ta không thể chỉ chú trọng vấn đề nghiên cứu sử dụng đạm và lân mà còn phải l−u ý đúng mức đến kali. Cây trồng chỉ có thể cho năng suất cao ổn định và phẩm chất tốt khi trên các loại đất khác nhau ta đảm bảo đ−ợc một chế độ dinh d−ỡng NPK cân đối. Vấn đề cơ bản để xây dựng, tính toán đúng nhu cầu dinh d−ỡng kali cũng nh− đạm, lân hoặc các nguyên tố vi l−ợng khác cho từng loại cây trồng khác nhau là việc tìm hiểu đúng các nguyên tố dinh d−ỡng cũng nh− kali của đất. Nhìn chung cho đến nay, các đề tài nguyên cứu kali của đất ở n−ớc ta so với các nghiên cứu về đạm, lân còn bị hạn chế. Các nhà thổ nh−ỡng và nông hoá đều cho rằng kali là nguyên tố khó xác định trong đất và nhất là các ph−ơng pháp xác định kali liên quan đến dinh d−ỡng cây trồng còn nhiều vấn đề cần phải xem xét bàn luận. Theo chúng tôi những kết quả nghiên cứu kali trong đất miền Bắc Việt Nam của Nguyễn Vy - Trần Khải đã công bố trong "Nghiên cứu đất phân tập 4" mà sau này các tác giả đã tổng hợp hoàn chỉnh trong "Hoá học đất vùng Bắc Việt Nam" là các tài liệu khoa học ban đầu có giá trị nhất về đề tài kali của n−ớc ta. Chính những nhận định của các tác giả cùng với các kết luận t−ơng đối thống nhất của các chuyên gia nghiên cứu kali của thế giới đã giúp chúng tôi đặt xuất phát điểm nghiên cứu tiếp nguyên tố "khó xác định này" trong các loại đất n−ớc ta. Muốn nghiên cứu kali trong đất có hiệu quả thì phải nắm vững tình hình khoáng sét của đất vì kali nằm chủ yếu trong đất ở dạng giữa tinh thể khoáng nguyên sinh hoặc giữa các lớp phiến tinh thể khoáng thứ sinh là khoáng sét (Goocbunop 1953; Vagienhin và Karacova 1959; Matson 1938; Mutscher 1977; Pagel và Mutscher 1982; Nguyễn Vy - Trần Khải 1978). Thực tế thì hàm l−ợng kali nằm sâu trong tinh thể khoáng nguyên sinh ch−a bị phong hoá không có ý nghĩa nhiều đối với cây trồng vì chúng rất khó đ−ợc giải phóng vào dung dịch đất; chỉ có kali nằm trong khoáng nguyên sinh Mica (Muscovit, Biotit) hoặc giữa các lớp phiến sét Mica (Hydromica, Illit, Vecmiculit) là nguồn cung cấp kali chủ yếu của đất cho cây bởi quá trình dễ phá huỷ khoáng này làm cho kali dễ giải phóng ra hơn (Rusler 1967; Pgel 1969; Goocbunop 1974; Mutscher 1977). Chính vì vậy để phân tích xác định kali tổng số trong đất, x−a nay ng−ời ta vẫn phải dùng những chất công pháp mạnh nh− axit Fluor hoặc hỗn hợp c−ờng toan (NHO3 + H2SO4 + HCl) để pháp vỡ l−ới tinh thể khoáng rút kali ra. Còn để xác định l−ợng kali "dễ tiêu" hoặc "trao đổi" cho cây trồng sử dụng thì tr−ớc đây ng−ời ta vẫn quen với các ph−ơng pháp phân tích kali trao đổi rút tinh thể bằng oxalat amôn và kali dễ tiêu rút bằng HCl theo đề nghị của Jenny và Overstrect (1938). Trong một thời gian dài và cả đến nay, ở n−ớc ta vẫn còn nhiều nhà thổ nh−ỡng và nông hoá chỉ dùng chỉ tiêu này để đánh giá l−ợng kali trong đất cung cấp cho cây trồng; song ngày nay nhiều tác giả của các công trình nghiên cứu kali trong đất đều phê phán rằng dạng kali dễ tiêu và trao đổi này không phản ánh hoàn toàn đúng khả năng cung cấp kali từ đất cho cây vì các chỉ tiêu này chỉ có thể biểu thị một l−ợng ion K+ rất biến động trong một thời điểm của dung dịch đất, các ion K+ này lại rất dễ bị rửa trôi theo dòng chảy của đất mà cây không sử dụng đ−ợc (Pagel và cộng sự 1968; Tanatia 1972; Mutscher 1977; Nguyễn Vy - Trần Khải 1978). Kết quả thực nghiệm của Pagel và cộng sự (1978), của Mutscher (1977) không tìm thấy một mối liên hệ trao đổi trực tiếp giữa dạng kali trao đổi vơí quá trình hút kali của cây và còn có sự mâu thuẫn về l−ợng kali trao đổi trong đất so với hàm l−ợng kali hút đ−ợc của cây. Đồng thời các tác giả trên đều nhận thấy rằng cây trồng hút kali của đất ở nhiều dạng khác nhau, nh−ng chủ yếu là dạng kali liên kết với keo sét tích điện âm, nghĩa là kali nằm trên bề mặt hay giữa các lớp phiến tinh thể khoáng sét 3 lớp có khe hở phiến từ 10-14λ, đó là Illit và Vecmiculit, hoặc khoáng hỗn hợp (Illit + Montmorillonit, Illit + Vecmiculit). Pagel và Mutscher (1982) đã đ−a ra sơ đồ mô tả cá dạng kali trong một tinh thể phiến sét và khả năng cố định và trao đổi của các ion kali này (hình 33). Qua sơ đồ chúng ta thấy rõ rằng ngay các ion kali trong các lớp phiến tinh thể khoáng sét không phải ở vị trí nào cũng có mức độ trao đổi (đ−ợc giải phóng ra) nh− nhau. Các ion K+ (vị trí P) nằm ở bề mặt ngoài các phiến tinh thể, các ion K+ ở rìa vị trí Bruch (vị trí e) và một số ion K+ nằm giữa lớp phiến (vị trí I) của tinh tầng Illit giãn nở thì mới có khả năng trao đổi dễ dàng; còn lại các ion khác (vị trí I), nhất là khi chúng nằm giữa sâu các phiến tinh tầng Illit không giãn nở thì hầu nh− không trao đổi . Từ đó các tác giả cho rằng để đánh giá đúng khả năng cung cấp kali của đất cho cây phải xét đến các ion kali trao đổi của các tinh thể khoáng sét, chúng đ−ợc biểu thị là "l−ợng kali cung cấp" của đất cho cây. Nh− vậy trong đất tự nhiên vai trò của thành phần khoáng sét đối với hàm l−ợng "kali cung cấp" này thật to lớn (Mutscher 1977). Vấn đề nghiên cứu kali cung cấp theo quan điểm gắn với khoáng sét đã đ−ợc chú ý đến từ những năm 30 của thế kỷ 20 này, song suốt cả một nửa đầu thế kỷ các ph−ơng pháp xác định chỉ tiêu này ch−a đ−ợc giải đáp thoả mãn vì rút đ−ợc các ion kali trao đổi này không đơn giản (Perdo 1973; Mutscher 1977). Ngay cả hiện nay với các ph−ơng pháp xác định kali cung cấp nh− ph−ơng pháp nhiệt của Kolterman Truong, hoặc bằng ph−ơng pháp hoá học của Cabibel đã đ−ợc công nhận và sử dụng rộng rãi hơn cả cũng ch−a cho kết quả thật chính xác so với thực tế (Perdo 1973). Tuy vậy, xu h−ớng chung thì các chuyên gia về kali đã dùng chỉ tiêu này để xác định l−ợng kali cung cấp cho cây bằng hỗn hợp chiết xuất Na TPH/NaCl của Cabibel - Mutscher 1982 đã đ−a ra thang đánh giá nh− sau: L−ợng kali cung cấp (mg K/100g đất) Mức độ đánh giá 5 5-15 15-40 40-75 75 rất thấp thấp trung bình cao rất cao Từ thang đánh giá này giúp chúng ta dựa vào kết quả phân tích nhận định đúng khả năng cung cấp kali của đất cho cây đồng thời nêu lên mức độ thích hợp trong việc bổ sung phân kali cho các loại đất. Song song với việc xác định dạng kali cung cấp cho cây của đất, vấn đề nghiên cứu kali cố định của đất cũng rất quan trọng và cần thiết vì nó liên quan đến sự hấp thu của K+ của đất cũng nh− việc xác định hiệu lực và liều l−ợng bón phân kali cho các loại đất khác nhau. Các nhà thổ nh−ỡng đều quan niệm rằng dạng kali cố định trong đất thực chất là thông qua sự hấp thu kali bởi các khoáng sét 3 lớp, các khoáng sét 2 và 4 lớp không có khả năng cố định kali (Martini và Suares 1977; Vascoda Gamma Manuel 1967; Goocbunop 1969; Pagel và Mutscher 1982). Pagel và Prasad (1967) thí nghiệm thấy đất giàu Illit và Vecmiculit hút kali mạnh. Ehlers (1967,1968) cũng quan sát thấy Illit, Vecmiculit hút kali mạnh hơn nhiều so với (1967), Kaolinit và keo hữu cơ. Còn Vascoda Manuel (1967) cho biết kali bón vào đất bị hút bám có tới 70% do khoáng Illit và Vecmiculit . Các thí ngiệm của Nguyễn Vy - Trần Khải (1978) cũng công nhận rằng các keo sét giàu Hydromica và Illit hấp thu kali rất mạnh là do ion K+ đã đi vào l−ới tinh thể của keo sét và bị nhốt chặt trong đó, có nghĩa là bị cố định lại. Khi tiến hành xác định một số dạng kali trong đất, trong đó đặc biệt chú ý áp dụng các ph−ơng pháp xác định trực tiếp dạng kali cung cấp từ các khoáng sét và kali cố định bởi khoáng sét của các loại đất khác nhau của n−ớc ta, chúng tôi hy vọng rằng sẽ đóng góp thêm một số ph−ơng pháp xác định cũng nh− cơ sở lý luận giải thích thêm cơ chế hấp thu kali cũng nh− trao đổi (cung cấp) kali của đất Việt Nam, từ đó sáng tỏ thêm hiệu lực phân kali trên các đất khác nhau. Kết quả thí ngiệm của chúng tôi đ−ợc tóm tắt và trình bày ở bảng 20 và cho thấy khá rõ rằng hàm l−ợng các dạng kali trong các loại đất đại diện của n−ớc ta rất khác nhau phụ thuộc chủ yếu vào nguồn gốc đá mẹ, mẫu chất và thành phần khoáng sét trong đất. Bảng 20: Các dạng kali của một số loại đất Việt Nam Loại đất K2O tổng số trong đất (%) K2O tổng số trong cấp hạt sét (%) Kali cố định mg K/ 100g đất Kali cung cấp mg K/ 100g đất Kali trao đổi mg K/ 100g đất Cấp hạt sét (%) Thành phần khoáng sét trong đất Đất đỏ nâu trên đá Bazan 0,55 0,62 24,43 3,5 3,53 75,0 Kaolinit Đất đỏ vàng trên phiến Mica 1,20 2,30 31,86 26,0 6,18 62,32 Kaolinit, Illit, Hydromica Đất đen trên sản phẩm Cácbonát 2,00 2,50 38,41 29,0 10,55 Illit 55,06 Illit, Montmorillonit, Illit+Montmoril- lonit Đất phù sa trẻ sông Hồng 2,25 3,45 40,37 63,5 12,97 54,92 Illit, Vecmiculit, Kaolinit, Haluzit Đất phù sa cũ bạc màu 0,35 1,14 14,16 15,5 3,03 11,30 Kaolinit, Illit, Vecmiculit Đất phù sa mặn ven biển 1,65 2,70 31,88 86,8 13,18 50,38 Illit, Montmorillonit, Kaolinit Đất phèn (chua mặn) Đ. T. M−ời 1,45 1,85 24,03 37,5 9,86 52,60 Kaolinit,Illit, Chlorit - Khi xác định K2O tổng số của đất, nhìn chung các đất ở n−ớc ta có hàm l−ợng kali (2,5%) thấp hơn so với các loại đất của vùng khí hậu khô hơn trên thế giới (ở đất mặn và mặn kiềm Địa trung hải, K2O tới 8% - Mutscher 1977). Đất có nguồn gốc phát sinh khác nhau, K2O tổng số khác nhau rõ rệt, trong đó K2O tổng số của đất đỏ nâu trên bazan rất thấp (0,55%) do thành phần khoáng vật của đá Bazan rất nghèo kali. Nhìn chung các loại đất phù sa có K2O % khá hơn đáng kể nhất là phù sa sông Hồng (2,25%), đó là vì sản phẩm phù sa bồi tụ th−ờng làm giàu khoáng nguyên sinh Mica nh− Fenspat, Muscovit, Biotit. Khi xác định K2O % của cấp hạt sét trong các loại đất thấy rằng hầu hết hàm l−ợng K2O % ở cấp hạt sét khá đến giàu và cao hơn trong đất chứng tỏ kali tập trung hầu hết ở cấp hạt này. ở đất đỏ nâu trên Bazan hàm l−ợng K2O % trong sét rất thấp do Kaolinit là sét −u thế của đất không chứa kali trong tinh thể. ở các đất mà thành phần khoáng sét giàu Illit, Vecmiculit thì hàm l−ợng K2O % trong sét khá cao, đặc biệt rõ ở đất phù sa trẻ sông Hồng (K2O % = 3,45). Sự chênh lệch giữa K2O % của đất và cấp hạt sét trong đất bạc màu còn cho thấy K2O % không chỉ phụ thuộc vào thành phần khoáng sét mà còn vào hàm l−ợng khoáng sét của đất. Thành phần khoáng sét của cấp hạt sét đất bạc màu có cả Kaolinit và Illit nên K2O % = 1,14, cao hơn cả đất Bazan, song K2O % trong đất lại rất thấp (0,35%) là vì % cấp hạt sét của đất chỉ còn 11%, các khoáng sét đã bị rửa trôi gần hết. Avakian (1970) cho rằng không thể căn cứ vào thành phần khoáng sét để đánh giá mức độ kali của đất. Từ các kết quả phân tích trên, chúng tôi thấy nhận định này của tác giả chỉ đúng với tr−ờng hợp các đất có thành phần khoáng sét giống nhau nh−ng hàm l−ợng khoáng sét chính khác nhau rõ rệt. Ví dụ đối với đất phù sa và đất bạc màu vùng đồng bằng sông Hồng n−ớc ta, khoáng sét đều gồm Kaolinit, Illit, Vecmiculit (tuy hàm l−ợng từng loại sét có khác nhau) song hàm l−ợng K2O tổng số của đất chênh nhau rất lớn bởi hàm l−ợng khoáng sét trong đất phù sa nhiều gấp bội đất bạc màu. Còn ở các đất có thành phần khoáng sét khác nhau rõ rệt thì hàm l−ợng kali rất khác nhau cho dù % cấp hạt sét của chúng t−ơng đ−ơng nhau hoặc thậm chí đất giàu sét mà K2O lại vẫn thấp. Ví dụ giữa hai loại đất đỏ nâu trên bazan và đỏ vàng trên phiến Mica, đất trên Bazan % sét tới 75% mà K2O % đất chỉ có 0,55% vì K2O % sét là 0,62%; còn đất trên phiến Mica % sét là 63% nh−ng K2O đất = 1,2% vì K2O % của sét tới 2,3% (hàm l−ợng mùn % lớp đất mặt của 2 loại đất đều 3,5%). - Khi phân tích dạng kali cố định của một số loại đất đại diện của n−ớc ta, chúng tôi nhận thấy rằng thành phần khoáng sét của đất ảnh h−ởng rất rõ. Các đất càng giàu khoáng sét Kaolinit thì sự cố định kali của đất càng ít, rõ nhất là ở đất đỏ nâu trên Bazan với Kaolinit chiếm −u thế gần tuyệt đối thì kali cố định chỉ = 24,43 mg/100g đất; trong khi đó đất đỏ vàng trên phiến Mica, đất đen trên sản phẩm Cacbonat có Illit, Hydromica thì kali cố định lớn hơn 30 mg/100g đất. Đối với nhóm đất phù sa, hàm l−ợng khoáng sét Illit, Vecmiculit trong đất quyết định sự cố định kali của đất đặc biệt rõ. Đất phù sa trẻ sông Hồng với Illit, Vecmiculit chiếm −u thế cao (20%) sự cố định kali lớn nhất 40,37 mg K/100g đất; trong khi đó ở đất phù sa mặn ven biển xuất hiện thêm Montmorillonit có khả năng hút kali yếu hơn Illit và Vecmiculit nên sự cố dịnh kali của đất thấp hơn 31,88 mg K/100g đất. Đất phèn (chua mặn) trong thành phần khoáng sét Kaolinit đã chiếm −u thế hơn Illit (do môi tr−ờng chua Illit , Montmorillonit - Kaolinit nhiều) nên sự cố định kali giảm hẳn xuống chỉ còn 24,03 mg K/100g đất. Đất bạc màu trị số K cố định thấp nhất, là tr−ờng hợp đặc biệt do keo sét bị rửa trôi gần hết. - Qua kết quả xác định kali "cung cấp" của các loại đất , chúng tôi nhận thấy rằng nhìn chung chúng cũng có quy luật t−ơng tự nh− dạng kali cố định của đất, có nghĩa là l−ợng kali cung cấp phụ thuộc chủ yếu vào thành phần cũng nh− hàm l−ợng khoáng sét trong đất. Đất đỏ nâu trên Bazan có l−ợng kali cung cấp thấp nhất 3,5 mg K/100g đất là điều tất yếu vì trong thành phần khoáng sét đất không có Illit, Vecmiculit và các khoáng sét hỗn hợp của khoáng 3 lớp này, là các khoáng sét chứa các ion kali tạo nên dạng kali cung cấp của đất. Cũng nh− ở dạng kali cố định, kali cung cấp của đất trên phiến Mica và đất đen trên sản phẩm Cacbonat lớn hơn hẳn 20 mg K/100g đất thuộc loại mức độ trung bình (theo thang đánh giá của Mutscher 1982). Đặc biệt l−ợng kali cung cấp của đất phù sa sông Hồng (63,5 mg K/100g đất) và của đất phù sa mặn ven biển (86,8) cao trong đó đất phù sa mặn ven biển cao hơn. Hiện t−ợng này có lẽ do thành phần khoáng sét của phù sa sông Hồng giàu Illit và Vecmiculit, "hút" kali mạnh song lại giải phóng kali ra khó hơn là khoáng Montmorillonit có đất phù sa mặn. Nếu so sánh kết quả kali cung cấp của đất phiến Mica và đất đen, chúng ta cũng thấy hiện t−ợng t−ơng tự, đất đen có hàm l−ợng kali cung cấp cao hơn một chút do trong thành phần khoáng sét có Montmorillonit và hỗn hợp Illit + Montmorillonit. Chúng tôi phân tích thêm dạng kali trao đổi của các loại đất này thì thấy rằng rõ ràng l−ợng kali này ở các đất đều thấp hơn hẳn so với kali cung cấp (trừ ở đất đỏ nâu trên Bazan), tuy nhiên chúng có mối quan hệ khá thuận theo kali cung cấp, có nghĩa là ở đất nào có l−ợng kali cung cấp giữa các lớp phiến sét lớn thì l−ợng kali trao đổi cũng cao và ng−ợc lại. Nh− vậy, chúng tôi cũng đồng ý với ý kiến của một số tác giả (Bekker 1971; El- Daniati 1972; Mutscher 1977; Pagel và Mutscher 1982) rằng dạng kali trao đổi của đất chỉ là một trong những dạng kali cây trồng sử dụng đ−ợc và các nhà nông hoá không thể chỉ dựa vào kali trao đổi để đánh giá khả năng cung cấp kali của đất cho cây trồng. Dựa vào các kết quả nghiên cứu và nhận xét b−ớc đầu và các dạng kali liên quan đến thành phần khoáng sét của đất của các tác giả trong và ngoài n−ớc tr−ớc đây, chúng tôi có thể đóng góp thêm một số ý kiến nhận định tình hình kali trong đất cũng nh− sử dụng phân kali ở các loại đất khác nhau. Tr−ớc hết chúng tôi thống nhất với quan điểm nghiên cứu kali trong đất của các chuyên gia về kali rằng nguyên tố kali tập trung chủ yếu trong khoáng nguyên sinh và thứ sinh (phần vô cơ) của đất chủ yếu ở dạng ion K+ nằm giữa tinh thể khoáng hoặc khe hở khoáng sét, nên khác với nghiên cứu đạm, lân, muốn nghiên cứu kali có kết quả và có ý nghĩa phải kết hợp với nghiên cứu thành phần khoáng sét trong đất, đặc biệt khoáng sét của đất. Từ kết quả của dạng kali cố định (cũng nh− kết quả thí nghiệm sự hấp thu K+ của đất của Nguyễn Vy - Trần Khải 1978) và kali cung cấp ở các đất có thành phần khoáng sét khác nhau đã làm sáng tỏ phần nào hiện t−ợng đất có K2O % cao mà kali trao đổi, dễ tiêu vẫn thấp, cây vẫn thiếu kali hoặc bón phân kali vẫn có hiệu quả. Đất có l−ợng kali cố định cao sẽ có độ đệm với cation này khá cao nên khi bón phân kali cho đất cần phải tăng l−ợng bón so với các đất khác mới có hiệu lực (Mutscher 1977). Điều này rấy quan trọng đối với các nhà nông hoá thí nghiệm về phân kali. ở các đất phù sa sông Hồng hiện nay th−ờng áp dụng bón thúc kali tr−ớc các thời kỳ sinh tr−ởng và phát triển của lúa là ph−ơng pháp khoa học vì đất này có khả năng cố định kali lớn, nếu chỉ bón lót một lần, đất sẽ cố định lại hết, cây lúa không kịp sử dụng kali trong một thời gian thời vụ ngắn. Ng−ợc lại ở đất bạc màu, khả năng cố định kali thấp, độ đệm kali thấp thì bón l−ợng kali ít hơn ở đất phù sa sông Hồng cũng đã có hiệu lực rõ. Chính vì vậy tr−ớc đây các nhà nông hoá th−ờng thích bố trí thí nghiệm về phân kali trên đất bạc màu hơn trên đất phù sa sông Hồng. ở đất bạc màu cũng không nên bón lót một lần l−ợng kali cần cho cây mà vẫn phải bón thúc nhằm tránh sự rửa trôi kali khi cây ch−a dùng hết mà đất lại cố định (giữ) kali kém. Những đất có l−ợng kali cố định kém cần phải cải tạo đất (đất bạc màu thì cải thiện thành phần cơ giới đất) để tăng K2O % cho đất. Đất có khả năng cố định hấp thu kali lớn sẽ làm giảm sự rửa trôi kali mạnh và tránh sự mất mát kali khi bón phân (Mutscher 1977). Giữa l−ợng kali cố định và kali cung cấp trong đất, 2 hiện t−ợng đối ng−ợc nhau về chế độ kali của đất lại có một mối liên quan mật thiết với nhau. Theo Pagel và Mutscher (1982) dạng kali cố định của đất gồm các ion K+ có lực liên kết với keo đất bé hơn các ion kali vốn đã nằm sẵn giữa các lớp phiến sét nên trong điều kiện tự nhiên của đất chúng cũng dễ đ−ợc giải phóng thành dạng kali cung cấp. Do đó khi bón phân kali cho các đất có hàm l−ợng kali cố định cao thì sẽ tạo cho đất một sự dự trữ nhất thời kali , đồng thời dạng kali cung cấp cũng tăng lên, cây trồng sử dụng kali ổn định hơn. Theo chúng tôi, do xác định đ−ợc vai trò rất quan trọng của thành phần khoáng sét đối với tình hình kali trong đất, chúng ta cũng có thể dựa vào quy luật phân bố khoáng sét của các loại đất đã nghiên cứu để sơ bộ phán đoán khả năng cố định hoặc cung cấp kali cao thấp ngay tại các cơ sở sản xuất để xây dựng chế độ bón phân kali thích hợp (vì ph−ơng pháp xác định các dạng kali một cách chính xác và trực tiếp khá phức tạp). Tuy nhiên chúng tôi cũng thấy rằng việc nghiên cứu mối liên hệ giữa khoáng sét và kali trong đất mới chỉ là b−ớc đầu do phạm vi và điều kiện thực hiện đề tài này có hạn. Đây là một vấn đề có ý nghĩa quan trọng về dinh d−ỡng kali giữa đất với các loại cây trồng, cần phải tiếp tục nghiên cứu sâu và rộng hơn nữa, đặc biệt các thí nghiệm về hiệu quả cải tạo các loại đất đối với khả năng cố định và cung cấp kali của đất. III. ảnh h−ởng của khoáng sét đến khả năng hút n−ớc của đất Khoáng sét tác động đến tính chất vật lý đất thể hiện ở nhiều khía cạnh khác nhau nh−: cấu trúc đất, tính dính, tính dẻo, tính tr−ơng co, độ giữ ẩm của đất. Trong đề tài này, chúng tôi chỉ xin tìm hiểu về ảnh h−ởng của khoáng sét đến khả năng hút n−ớc của đất, một tính chất quan trọng liên quan đến độ giữ ẩm của đất. Đất có khả năng giữ ẩm là do sự tổng hợp của nhiều lực hút khác nhau trong đất nh− lực hấp phụ, thẩm thấu, mao quản, trọng lực ... Các lực này đ−ợc sinh ra bởi các nguyên nhân t−ơng tác giữa đất và n−ớc khác nhau sẽ tạo nên các loại độ ẩm khác nhau trong đất và khi xét chế độ ẩm của đất cho cây trồng, chúng ta phải đặc biệt chú trọng các loại độ ẩm nh− độ ẩm hấp thu, độ ẩm mao quản, độ ẩm đồng ruộng. Độ ẩm hấp thu của đất chỉ có thể liên quan với các phần tử keo đất, đó là các loại keo vô cơ hoặc keo hữu cơ. Khi xét tính chất của khoáng sét (ch−ơng I) chúng tôi thấy đó là dạng keo vô cơ của đất có khả năng Hydrat hoá mạnh, tức là hút n−ớc dạng phân tử lên bề mặt hạt keo hoặc vào giữa các lớp phiến tinh thể sét. Nh− vậy rõ ràng khoáng sét liên quan nhiều đến dạng độ ẩm hấp thu của đất và vì trong đất tỷ lệ keo vô cơ nhiều gấp bội keo hữu cơ nên nó là phần chủ lực khả năng hút n−ớc hấp thu. Từ tr−ớc đến nay các ph−ơng pháp xác định độ ẩm hấp thu đất khá phong phú song cũng rất phức tạp. Phần lớn các nhà vật lý đất đều phải dùng các ph−ơng pháp xác định độ ẩm đất gián tiếp qua việc sấy khô rồi cân trọng l−ợng đất tr−ớc và sau khi sấy (độ ẩm đất t−ơng đối hoặc tuyệt đối) hoặc cân đo trực tiếp đất tr−ớc và sau khi hút n−ớc tại đồng ruộng hoặc thông qua việc xác định độ ẩm cây héo ... Bằng các ph−ơng pháp đó, các nhà thổ nh−ỡng cũng nhận thấy rằng thành phần cơ giới đất, đặc biệt cấp hạt sét của đất ảnh h−ởng mạnh đến độ hút ẩm của đất (Geidrois 1955; Tiolin 1958; Goocbunop 1974; Reuter 1973; Trần Công Tấu 1974; Nguyễn Vy - Trần Khải 1978). Enslin (1963) đã đ−ợc Cục tiêu chuẩn hoá nhà n−ớc CHDC Đức công nhận ph−ơng pháp trực tiếp xác định khả năng hút ẩm của khoáng vật sét và đất. Để đo sức hút n−ớc của các hạt sét của đất cũng nh− các hạt khoáng nhỏ, mẫu phân tích phải nghiền đến <32àm, khử chất hữu cơ và sấy ở 50-60°C (loại trừ các dạng độ ẩm khác của đất). Tác giả cũng nh− các nhà nghiên cứu khác đã sử dụng ph−ơng pháp này khẳng định rằng khả năng hút n−ớc của khoáng sét cũng nh− của đất phụ thuộc mạnh vào thành phần khoáng sét (Tcherkassow 1955; Storr và Schmiedt 1983). Từ các kết quả thí nghiệm, Enslin cũng đã xác định các loại khoáng sét khác nhau sẽ cho các trị số hút n−ớc Enslin (%) khác nhau, Montmorillonit có trị số Enslin lớn nhất khoảng 120-150%; Illit và Vecmiculit có trị số Enslin khoáng 100-115%; Kaolinit có trị số thấp hơn chỉ khoảng 80- 100%; keo vô định hình (oxyt tự do) và Thạch anh SiO2 có trị số Enslin thấp hơn cả. Vì vậy từ sự đánh giá này các nhà khoáng sét học và thổ nh−ỡng có thể dựa vào trị số Enslin đo đ−ợc từ các mẫu phân tích để phán đoán sơ bộ sự có mặt của những khoáng sét chính (Storr và Schmidt 1983). Hiện nay ở các phòng phân tích đất và khoáng sét của nhiều tr−ờng Đại học tổng hợp CHDC Đức ph−ơng pháp Enslin đ−ợc sử dụng rỗng rãi vì thiết bị thí nghiệm gọn nhẹ, đơn giản (hình 4), dễ sử dụng, dễ tính toán và đảm bảo chất l−ợng nghiên cứu. Thông qua ph−ơng pháp đo trực tiếp khả năng hút n−ớc của khoáng sét cũng nh− của mẫu đất đã nghiền nhỏ và sấy khô ở 50-60°C, không những ta đo đ−ợc độ hút ẩm hấp thu trực tiếp của sét hoặc đất mà còn giúp các nhà khoáng sét đánh giá đ−ợc mức độ tinh khiết của khoáng sét trong mẫu qua khả năng nhầm n−ớc khác nhau của khoáng sét. Tiếp thu đ−ợc ph−ơng pháp này, chúng tôi đã tiến hành xác định khả năng hút n−ớc của các loại đất chính của Việt Nam. Kết quả đo và tính ra trị số Enslin đ−ợc ghi ở bảng 21 và thể hiện một phần qua các đồ thị 1 và 2. Từ đồ thị 1 biểu diễn trị số Enslin của lớp đất mặt các loại đất nghiên cứu cho chúng tôi thấy khá rõ rằng các đất với thành phần khoáng sét khác nhau có khả năng hút n−ớc để đạt tới độ ẩm hấp thu rất khác nhau. Đất đỏ nâu trên Bazan có trị số Enslin ổn định từ phút thứ 10 và đạt tới 100-110%. Trong khi đó, đất đen trên sản phẩm đọng Cacbonat quá trình Đồ thị 1: Trị số Enslin (%) của các loại đất chính Việt Nam Đồ thị 2 : Trị số Enslin (%) theo phẫu diện đất hút n−ớc của đất tăng dần đều, Sau 20 phút mới ổn định ở trị số 120%. ở nhóm đất phù sa trị số Enslin cũng biến động rõ, đất phù sa trẻ sông Hồng sau 10 phút trị số Enslin đã ổn định ở 80%, còn ở đất bạc màu khả năng hút n−ớc của đất kém hẳn, ngay sau 4-5 phút đất đã không hút n−ớc đ−ợc và trị số ổn định là 46%. Nhìn vào đồ thị 1, ở đất phù sa mặn ven biển lại thấy trị số Enslin tăng từ từ lên đến 110% và cũng giống nh− ở đất đen trên Cacbonat sau phút thứ 20 mới ổn định. Từ bảng ghi kết quả Enslin theo tầng phẫu diện của các loại đất, chúng tôi thấy diễn biến trị số Enslin giữa cá tầng đất của các đất cũng khác nhau. ở đất đỏ nâu trên Bazan, đất đen, đất phù sa c sông Hồng và đất mặn trị số Enslin không thay đổi nhiều theo chiều phẫu diện (chúng xê xích nhau từ 5-10%), trong khi đó ở đất vàng đỏ trên phiến Mica, đất bạc màu thì Enslin lại tăng dần theo chiều phẫu diện đất (đồ thị 2). ở đất trên phiến Mica nhìn chung trị số Enslin ổn định từ phút thứ 15-20, còn ở đất bạc màu thì Enslin ổn định sớm hơn, ngay từ phút thứ 4-5 (ở các lớp mặt) và sau 10-15 phút ở các lớp d−ới. Từ các kết quả trên đặt ra cho chúng tôi một câu hỏi: yếu tố nào, tỷ lệ sét hay thành phần khoáng sét ảnh h−ởng chủ yếu đến khả năng hút n−ớc của các loại đất ? Qua bảng 22, tổng hợp kết quả phân tích tỷ lệ % sét, thành phần khoáng sét và trị số Enslin đã cho chúng tôi nhận xét rằng thành phần khoáng sét là yếu tố chính. Thật vậy, ví dụ nh− ở đất đỏ vàng trên phiến Mica, lớp đất mặt có tỷ lệ sét là 63,3% thì Enslin = 99%, càng xuống sâu tỷ lệ sét giảm xuống thì Enslin lại tăng lên 115%, chứng tỏ rằng Enslin phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng sét, càng lớp d−ới Hydromica và Illit nhiều hơn Kaolinit; hoặc giữa 2 loại đất thì đất đỏ nâu trên Bazan có tỷ lệ sét rất cao (75%) thì Enslin = 110% trong khi đó đất đen nhiệt đới tỷ lệ sét 55,06% thì Enslin = 120% là do đất đen có Montmorillonit, còn đất trên Bazan chỉ có Kaolinit. Khả năng hút n−ớc của đất phù sa mặn cao hơn hẳn đất phù sa trẻ sông Hồng mặc dù % sét của 2 loại đất t−ơng tự nhau cũng đ−ợc giải thích bởi trong thành phần khoáng sét của đất phù sa mặn có Montmorillonit. Bảng 22: % cấp hạt sét, thành phần khoáng sét chính và trị số enslin (%) của một số loại đất Việt Nam Loại đất Tầng đất (cm) Cấp hạt (%) Thành phần khoáng sét chính trong đất Khả năng hút n−ớc theo enslin (%) Đất đỏ nâu trên Bazan 0-20 20-40 60-80 100-120 74,56 75,01 76,50 77,01 Kaolinit -nt- -nt- -nt- 110 105 110 112 Đất đỏ vàng trên phiến Mica 0-20 20-35 35-70 70-85 63,32 51,43 49,68 48,57 Kaolinit Hydromica Kaolinit-Hydromica Illit Hydromica, Illit, Kaolinit. 99 110 115 115 Đất đen trên sản phẩm đọng Cácbonát 0-20 20-43 43-75 75-120 55,06 61,34 67,97 66,10 Illit + Montmorillonit Kaolinit -nt- -nt- 120 115 122 122 Đất phù sa trẻ sông Hồng 0-17 17-25 25-75 75-100 54,92 52,69 61,42 73,76 Illit, Vecmiculit Kaolinit, Hluzit Illit, Vecmiculit, Kaolinit Haluzit, Chlorit 80 85 88 96 Đất phù sa cũ 0-12 11,30 Rất ít khoáng sét 46 bạc màu 15-20 30-60 18,56 38,60 Kaolint, ít Kaolinit Kaolinit, Illit 56 76 Đất phù sa mặn ven biển 0-30 30-80 80-120 120-170 50,38 52,72 64,36 75,20 Illit + Montmorillonit ít Kaolinit. -- -- 110 113 112 115 Kết quả trên của chúng tôi cũng khá phù hợp với các kết quả xác định dạng n−ớc hấp thu bằng ph−ơng pháp khác của các tác giả tr−ớc. Fridland (1973) phân tích n−ớc hút ẩm bằng ph−ơng pháp nung chảy một số loại đất Việt Nam cũng thấy ở đất đen giàu Montmorillonit có % hút ẩm cao nhất (4,3% so với cac schất mất khi nung), còn ở các đất đỏ vàng mà Kaolinit chiếm −u thế thì tỷ lệ % này thấp hơn nh− ở đất Bazan là 3,43%; đất bạc màu % hút ẩm cũng thấp do hàm l−ợng khoáng sét rất thấp (0,36%). Nguyễn Vy - Trần Khải (1978) cũng khẳng định rằng thành phần khoáng sét là nguyên nhân quan trọng làm cho đất có sức hút ẩm khác nhau, thể hiện qua độ ẩm cây héo khác nhau. Đất Bazan giàu sét song độ ẩm cây héo chỉ 6,3%, cây có sức chịu hạn khá, còn đất đen nhiệt đới tơi xốp ít sét hơn nh−ng lại giàu sét Montmorillonit nên độ ẩm cây héo lên tới 14,7% làm cho cây sống trên đất này dễ bị thiếu n−ớc khi đất mới bị hạn. Các tác giả cũng cho rằng đất giàu Kaolinti có khả năng hút n−ớc kém nên khả năng thấm n−ớc lại cao, cây trồng không dễ bị úng n−ớc khi m−a hoặc t−ới quá ngập. Nh−ợc điển tr−ơng và co mạnh của Montmorillonit cũng là do khả năng hút n−ớc cao của khoáng sét này ảnh h−ởng đến chế độ n−ớc của đất. Nh− vậy, thông qua trị số Enslin của mỗi loại đất có thành phần khoáng sét khác nhau, các nhà vật lý đất cũng nh− thuỷ nông có thể đánh giá đúng và khá chính xác khả năng hút n−ớc của các loại đất đó để tính toán xây dựng chế độ t−ới n−ớc hợp lý hơn. Muốn đảm bảo đủ độ ẩm cho cây trồng, độ ẩm đồng ruộng của đất nhất thiết phải v−ợt xa trị số hút n−ớc hấp thu này của đất. Nh−ng thực nghiệm cụ thể tiếp theo về mối quan hệ giữa chế độ n−ớc cần cho đất và cây trồng theo trị số Enslin này theo chúng tôi rất có ý nghĩa. Trong điều kiện phạm vi nghiên cứu cơ bản thì ph−ơng pháp Enslin xác định khả năng hút n−ớc của khoáng sét và của đất là ph−ơng pháp sử dụng dễ dàng trong các phòng thí nghiệm của n−ớc ta, không cần đến thiết bị đắt tiền nh− lò nung, cân tiểu ly, điện, đồng thời cũng không tốn thời gian nhiều nh− ph−ơng pháp xác định độ ẩm cây héo.