Khóa luận Khảo sát hàm lượng mùn, nitơ tổng số và nitơ dễ tiêu trong đất trồng cao su ở nông trường Phạm Văn Cội – TP Hồ Chí Minh

humic, hàm lượng C và N nhỏ hơn, hàm lượng O và H lớn hơn: C (44 – 49%), H (3,5 – 5%), O (44 – 49%), N (2 – 4%). Cấu trúc phân tử axit funvic cũng tương tự như axit humic nhưng có sự khác nhau: nhân vòng thơm ít hơn, mạch nhánh nhiều nên axit funvic có tính ưa nước, khả năng ngưng tụ kém, độ phân tán cao, khả năng di động lớn, có tính chua. Axit funvic là tổ hợp mùn xấu hơn axit humic. Vì vậy, đất giàu axit funvic thường bị chua, dễ bị nghèo mùn, các nguyên tố trong đất dễ bị rửa trôi dưới dạng các muối funvat hòa tan. 3.2.3.3. Humin Các humin là những phức của axit funvic và axit humic, liên kết bền với nhau và với phần khoáng của đất. Lượng nitơ trong các humin là 20 – 30% nitơ tổng số của đất và liên kết khá bền, nên các vi sinh vật đất khó phân hủy được chúng. 3.3. Vai trò của chất hữu cơ và mùn đối với đất và cây trồng [6], [8] Chất hữu cơ và mùn là chỉ tiêu biểu thị đất khác đá mẹ và có khả năng sản xuất vì chúng đưa vào đất C và N. Xét hình thái phẫu diện đất, tầng đất hữu cơ và mùn biểu thị đất màu mỡ, có nhiều tính chất lý hóa tốt. Trong phân loại đất, tầng mùn là một chỉ tiêu phân loại quan trọng. Bảng 3.1. Chỉ tiêu đánh giá hàm lượng mùn trong đất [6] < 1% Đất rất nghèo mùn. 1 – 2% Đất nghèo mùn. 2 – 4% Đất có mùn trung bình. 4 – 8% Đất giàu mùn. > 8% Đất rất giàu mùn. Chất hữu cơ và chất mùn là chỉ tiêu độ phì nhiêu của đất. Keo mùn kết hợp với các cation và khoáng sét tạo ra các phức hệ keo ngưng tụ tạo kết cấu cho đất làm cho đất tơi xốp, lưu thông nước, điều hòa nhiệt độ đất. Vì thế mùn là nhân tố chủ yếu ổn định và cải thiện kết cấu đất. Keo mùn giúp tăng khả năng giữ nước, tính thấm nước, hạn chế quá trình rửa trôi, xói mòn và chảy nước bề mặt. Keo mùn cũng giúp cải thiện thành phần cơ giới của đất, điều hòa nhiệt độ tránh sự thay đổi đột ngột nhiệt độ của đất ảnh hưởng xấu đến cây. Mùn quyết định những tính chất hóa học quan trọng của đất. Đất giàu mùn có khả năng trao đổi hấp phụ cation cao, có tính đệm cao, chống chịu tốt với sự thay đổi đột ngột về pH đất, đảm bảo các phản ứng hóa học và oxi hóa khử xảy ra bình thường, không gây hại cho cây trồng. Ngoài ra, mùn còn là kho dự trữ thức ăn cung cấp từ từ và thường xuyên cho cây trồng và vi sinh vật đất. Hợp chất mùn chứa nhiều nguyên tố dinh dưỡng lại có khả năng khoáng hóa chậm và thường xuyên thành các chất vô cơ đơn giản cho cây trồng sử dụng như N, P, K, Ca, Mg, S, vi lượng, trong đó N đặc biệt cao. Vì vậy, đất giàu mùn nếu không có nguồn phân vô cơ bổ sung thì vẫn cho năng suất ổn định. Vì mùn có khả năng trao đổi cation nên tạo ra sự trao đổi dinh dưỡng cung cấp cho cây, trong đó phức hệ keo sét mùn là phức hệ điều tiết thức ăn quan trọng nhất của đất đối với cây trồng. Đất giàu chất hữu cơ, mùn sẽ có quần thể vi sinh vật phong phú, các quá trình phân giải, tổng hợp vi sinh vật nhanh hơn, đất càng có độ màu mỡ cao, thuận lợi cho cây trồng sinh trưởng, phát triển. Axit humic là chất kích thích sinh trưởng, là chất kháng sinh chống chịu bệnh của cây. CHƯƠNG 4. TỔNG QUAN VỀ NITƠ 4.1. Vai trò của nitơ đối với dinh dưỡng của cây trồng [8], [12] Trong tự nhiên, ta thường gặp nitơ ở hai dạng: nitơ tự do trong không khí và nitơ trong các hợp chất vô cơ và hữu cơ. Cây trồng nói chung chỉ đồng hóa được nitơ ở dạng các hợp chất vô cơ như ion NH4+ hay NO3-. Còn nitơ ở dạng hợp chất hữu cơ, cây trồng chỉ đồng hóa được sau khi các hợp chất đó đã trải qua quá trình khoáng hóa. Chỉ có cây họ đậu mới đồng hóa được nitơ tự do trong không khí. Dạng nitơ này sau khi phản ứng nitrat hóa, amoni hóa xảy ra trong thiên nhiên, hoặc do kết quả hoạt động của vi sinh vật sống tự do trong đất hay vi sinh vật trong nốt sần của rễ cây họ đậu, bèo hoa dâu, tạo ra NO3-, NH4+. Cây trồng đồng hóa được nitơ ở dạng này hay dạng khác lại phụ thuộc môi trường của phản ứng và nồng độ của ion có mặt trong dung dịch đất. Đối với cây trồng nitơ có những vai trò: 4.1.1. Nguyên tố cơ bản cần thiết cho thực vật Nitơ là thành phần quan trọng của tất cả các protit đơn giản và phức tạp trong nguyên sinh chất của tế bào thực vật. Nguồn nitơ chủ yếu cần cho dinh dưỡng của cây trồng là muối nitrat và muối amoni. Các chất vô cơ này sau khi được cây trồng hấp thụ, phải qua quá trình biến đổi phức tạp mới tạo nên sản phẩm cuối cùng là aminoaxit và protit. Phân tử protit rất phức tạp được tổng hợp từ nhiều aminoaxit. Các aminoaxit tạo ra từ amoniac với nhóm xeto của axit hữu cơ. Phản ứng này được gọi là phản ứng amin hóa, thường được xúc tiến nhờ hoạt động của các enzim. Các xetoaxit như α - xetoglutaric, fumaric tạo ra trong thực vật khi phân hủy các gluxit. Hướng tổng hợp các aminoaxit trong thực vật chủ yếu là phản ứng amin hóa các xetoaxit với amoniac qua hai giai đoạn: ở giai đoạn đầu, amoniac tác dụng với xetoaxit tạo ra iminoaxit và nước; ở giai đoạn thứ hai, iminoaxit bị khử đến aminoaxit. Chẳng hạn: HOOC-CO-CH2-CH2-COOH 𝑀𝑜 �� HNO2 𝐶𝑢 / 𝐹𝑒 �⎯⎯⎯⎯� (HNO2)2 𝐶𝑢 / 𝐹𝑒 �⎯⎯⎯⎯� NH2OH 𝑀𝑛 �� NH3 4.1.2. Thành phần của các axit nucleic, vitamin, enzim. Nitơ cũng có trong thành phần các axit nucleic (ribonucleic RNA và deoxiribonucleic DNA), chúng có vai trò đặc biệt quan trọng trong sự trao đổi chất của thực vật. Ngoài ra, nitơ còn là thành phần của các photphatit, alcaloit trong một số vitamin, các enzim và nhiều chất hữu cơ khác của tế bào thực vật. 4.1.3. Thành phần chủ yếu của clorofin Nitơ là một trong những thành phần chủ yếu của clorofin. Đối với cây trồng có chứa clorofin, cơ thể của chúng có khả năng tự dưỡng (khả năng tổng hợp chất hữu cơ cần thiết từ chất vô cơ). Những cây trồng không có clorofin thì không có khả năng đó mà phải sống ở những nơi có sẵn chất hữu cơ. 4.1.4. Ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng Khi cây trồng được cung cấp đầy đủ nitơ và những điều kiện khác thì tốc độ phát triển, hiệu suất quang hợp tăng lên, tạo điều kiện cho quá trình tổng hợp các chất hữu cơ có nitơ trong cây. Tuy vậy, khi thừa nitơ, thời kì sinh trưởng phát triển sẽ kéo dài, cây hô hấp mạnh hơn quang hợp. Kết quả là gluxit tiêu hao nhiều hơn gluxit tích lũy. Lượng tinh bột trong cây giảm xuống. Cây sinh trưởng quá mạnh, thân lá tăng nhanh mà mô cơ giới kém hình thành nên rễ cây rất yếu, dễ bị lốp đổ, giảm năng suất nghiêm trọng. 4.2. Lượng nitơ trong đất và sự biến đổi hóa học các hợp chất của nó 4.2.1. Nitơ trong đất [7], [8] Nitơ là nguyên tố cần tương đối nhiều cho các loại cây nhưng trong đất thường chứa ít nitơ. Hàm lượng nitơ tổng số trong các loại đất Việt Nam khoảng 0,1 – 0,2%, có loại dưới 0,1% như đất xám bạc màu. Hàm lượng nitơ trong đất nhiều hay ít chủ yếu phụ thuộc hàm lượng mùn (thường nitơ chiếm 5 – 10% mùn). Yếu tố ảnh hưởng đến mùn, nitơ trong đất gồm thực bì, khí hậu, thành phần cơ giới, địa hình, chế độ canh tác. Nitơ trong đất tồn tại ở hai dạng chính: vô cơ và hữu cơ. 4.2.1.1. Vô cơ Lượng nitơ trong đất ở dạng vô cơ rất ít, ở tầng đất mặt chỉ chiếm 1 – 2% lượng nitơ tổng số, ở tầng dưới có thể chiếm tới 30% lượng nitơ tổng số. Dạng nitơ vô cơ ở trong đất chủ yếu là NH4+ và NO3-, là sản phẩm hoạt động của vi sinh vật, dễ bị cây hút, lại dễ bị nước cuốn trôi nên hàm lượng thay đổi rất nhiều không những theo mùa mà còn thay đổi giữa ban ngày và ban đêm, trong ngày mưa và nắng. NH4+ được sinh ra do tác dụng amoni hóa của vi sinh vật với hợp chất chứa nitơ. Trong điều kiện háo khí, dễ bị nitrat hóa chuyển thành NO3- nên chỉ trong đất lúa nước NH4+ mới được ổn định và tích lũy. 4.2.1.2. Hữu cơ Đây là dạng tồn tại chủ yếu của nitơ trong đất, có thể chiếm trên 95% lượng nitơ tổng số. Dựa vào độ hòa tan và khả năng thủy phân mà chia ra ba dạng: nitơ hữu cơ tan trong nước (chiếm dưới 5% nitơ tổng số), nitơ hữu cơ thủy phân (chiếm trên 50% nitơ tổng số), nitơ hữu cơ không thủy phân (chiếm 30 – 50% nitơ hữu cơ). 4.2.2. Chỉ tiêu đánh giá nitơ trong đất [6], [11], [12] 4.2.2.1. Nitơ tổng số Nitơ tổng số bao gồm toàn bộ ba dạng nitơ: nitơ hữu cơ, nitơ trong các hợp chất hữu cơ đơn giản và nitơ vô cơ. Mức độ đánh giá hàm lượng nitơ tổng số trong đất như sau: Bảng 4.1. Chỉ tiêu đánh giá hàm lượng nitơ tổng số trong đất [6] Nts < 0,08% Nghèo Nts: 0,08 – 0,15% Trung bình Nts: 0,15 – 0,20% Khá Nts > 0,2% Giàu 4.2.2.2. Nitơ thủy phân Cây hút nitơ dạng vô cơ nên khi định lượng NH4+ và NO3- trong đất là xác định lượng nitơ trực tiếp cung cấp cho cây. Song lượng NH4+ và NO3- thay đổi theo mùa và thời kì sinh trưởng của thực vậy. Bởi vậy Tiurin và Kônônôva nêu lên phương pháp xác định lượng đạm thủy phân trong đất. Phương pháp này không những xác định được lượng NH4+ và NO3- mà còn xác định được một phần đạm hữu cơ trong điều kiện nhất định có khả năng thủy phân thành đạm vô cơ cung cấp cho cây. Khi đạm thủy phân dưới 4 mg/100g đất là rất thiếu, từ 4 – 8 mg/100g đất là thiếu vừa, trên 8 mg/100g đất là thiếu ít hoặc không thiếu. 4.2.2.3. Nitơ dễ tiêu Là dạng nitơ vô cơ chủ yếu là NH4+ và NO3- mà cây có khả năng lấy trực tiếp và sử dụng dễ dàng. Ở một số nơi trên thế giới, người ta coi nitơ dễ tiêu là chỉ tiêu đánh giá khả năng cung cấp nitơ cho cây trong đất. Trên cơ sở đó, xác định nhu cầu phân bón cho cây. Ở một số nơi khác như Cộng hòa liên bang Đức cho rằng: nitơ dễ tiêu thay đổi tùy thuộc vào quá trình nitrat hóa trong đất mà quá trình này lại thay đổi tùy thuộc điều kiện môi trường (nhiệt độ, độ ẩm, chế độ không khí trong đất và các nhân tố khác), do đó ít coi trọng chỉ tiêu này. Ở nước ta, do đất có pH thấp, lượng Al3+ lớn, độ no kiềm thấp nên quá trình nitrat hóa trong đất tiến triển chậm. Mặt khác, anion này có khả năng được hấp phụ kém, dễ bị rửa trôi nên hàm lượng NO3- trong đất hầu như không đáng kể. Bảng 4.2. Chỉ tiêu đánh giá hàm lượng nitơ dễ tiêu trong đất [11] 1 – 2,5 mg NH4+/100g đất Nghèo 2,5 – 7,5 mg NH4+/100g đất Trung bình > 7,5 mg NH4+/100g đất Giàu 4.2.3. Quá trình chuyển hóa các hợp chất nitơ trong đất [7], [8] Tùy thuộc vào điều kiện môi trường và khí quyển, nitơ hữu cơ và vô cơ có thể biến đổi theo các quá trình sau đây: 4.2.3.1. Quá trình amoni hóa Đây là quá trình phân giải các chất hữu cơ chứa nitơ đến dạng amoniac. Sơ đồ của sự chuyển hóa ấy như sau: Protit, chất mùn → Aminoaxit, amit → Amoniac Dưới tác dụng của các enzim phân giải do các vi sinh vật tiết ra (xạ khuẩn, actinomyces, nấm mốc) protit bị thủy phân biến thành aminoaxit. Các aminoaxit dễ bị vi sinh vật hấp thụ và dưới tác dụng của các enzim, aminoaxit bị khử amin biến thành amoniac và axit hữu cơ. Ví dụ quá trình amoni hóa từ một aminoaxit đơn giản nhất: NH2CH2COOH + O2 → HCOOH + CO2 + NH3 NH2CH2COOH + H2O → CH3OH + CO2 + NH3 NH2CH2COOH + H2 → CH3COOH + NH3 Sau quá trình amoni hóa, bốn loại hợp chất được tạo thành là axit hữu cơ, rượu, khí CO2, amoniac. Quá trình xảy ra trong môi trường hiếu khí cũng như trong môi trường yếm khí. Các axit hữu cơ và rượu tiếp tục phân giải và cuối cùng biến thành những hợp chất đơn giản nhất là CO2, H2O, CH4 và H2. Còn amoniac cùng với các axit vô cơ và hữu cơ trong đất tạo thành những muối amoni tương ứng. Các muối amoni ở trong đất tiếp tục bị phân ly thành các ion amoni và các ion gốc axit tương ứng với muối của nó. Một phần ion amoni bị cây hấp phụ, một phần do keo đất hấp phụ: KĐ]Ca2+ + (NH4)2CO3 KĐ]2NH4+ + CaCO3 Quá trình amoni hóa xảy ra được là do sự hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí hoặc yếm khí. Amoniac được tạo ra trong các loại đất có độ chua và độ thoáng khác nhau. Tốc độ của quá trình amoni hóa phụ thuộc nhiều vào độ ẩm, nhiệt độ môi trường. Trong điều kiện yếm khí, chất hữu cơ chứa nitơ chỉ bị phân giải đến amoniac mà thôi. Còn trong điều kiện hiếu khí, các muối amoni bị oxi hóa biến thành nitrat. Sự oxi hóa amoniac đến nitrat được gọi là quá trình nitrat hóa. 4.2.3.2. Quá trình nitrat hóa Phản ứng này được thực hiện trong đất nhờ nhóm vi khuẩn đặc biệt ưa khí và giải phóng ra năng lượng khá lớn. Các vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrosocystis và Nitrosospira tham gia vào giai đoạn đầu của quá trình oxi hóa các muối amoni đến axit nitrơ. Giai đoan thứ hai (oxi hóa tiếp đến axit nitric) xảy ra do sự hoạt động của vi khuẩn thuộc giống Azotobacter. Quá trình nitrat hóa có thể xảy ra theo các phản ứng sau đây: 2NH3 + 3O2 → 2HNO2 + 2H2O + 158000 cal 2HNO2 + O2 → 2HNO3 + 43200 cal Axit nitric được tạo thành trong quá trình này được trung hòa nhờ canxi bicacbonat hay magie bicacbonat hoặc bởi các bazơ hấp phụ trong đất: 2HNO3 + Ca(HCO3)2 → Ca(NO3)2 + 2H2CO3 2HNO3 + KĐ]Ca2+ Ca(NO3)2 + KĐ]2H+ Để quá trình nitrat hóa xảy ra tốt, cần có các điều kiện sau: độ ẩm đất từ 60 – 70% độ ẩm mao quản, nhiệt độ từ 25 – 32°C, pH 6,2 – 9,2, đất giàu NH4+ và Ca2+, có đủ không khí. Trong những điều kiện này, phần lớn đạm amoni trong đất chuyển hóa thành đạm nitrat. Quá trình nitrat hóa xảy ra mạnh hay yếu là biểu hiện độ phì nhiêu của đất cao hay thấp. 4.2.3.3. Quá trình phản nitrat hóa Đó là quá trình khử nitơ trong nitrat thành nitơ phân tử (N2) do tác dụng của vi sinh vật. Quá trình này khác với sự khử nitrat đến amoniac trong cơ thể thực vật. Quá trình phản nitrat hóa làm mất nitơ và năng lượng của đất do đó nó là hiện tượng bất lợi cho sản xuất nông nghiệp. Phản ứng có thể xảy ra như sau: C6H12O6 + 4HNO3 → 6CO2 + 6H2O + 2N2 + 2H2 Quá trình xảy ra trong điều kiện yếm khí, đất kiềm giàu chất hữu cơ chưa phân giải phần lớn là gluxit, xenlulozơ. 4.2.3.4. Quá trình cố định nitơ sinh vật Khi có một lượng lớn chất hữu cơ trong đất, loại vi sinh vật phân giải chất hữu cơ phải lấy nitơ trong đất để sinh trưởng, phát triển. Trong trường hợp này, xảy ra sự cạnh tranh tạm thời về đạm giữa vi sinh vật và cây trồng. Xét về mặt đạm thì đó là quá trình cố định đạm, chứ không phải là quá trình phản nitrat hóa. Sau khi vi sinh vật chết, chất hữu cơ được phân giải, lượng đạm sẽ tăng lên. Trong đất, còn có một số loại vi sinh vật có khả năng hút nitơ không khí. Các vi khuẩn này gồm: Clostridium pasteurianum, Hình 4.1. Nốt sần ở rễ cây họ Đậu Azotobacter chroococcum, vi khuẩn nốt sần họ đậu, thanh tảo sống tự do và cộng sinh trong bèo hoa dâu 4.2.3.5. Sự cung cấp đạm của nước mưa Ở các nước nhiệt đới có mưa nhiều như nước ta, một số nitơ oxit và amoniac theo nước mưa rơi xuống đất tạo nên muối amoni, muối nitrat làm cho cây cối xanh tươi hơn. Nguồn gốc của loại đạm nitrat này được tạo ra từ khí nitơ và oxi của không khí, dưới tác dụng của năng lượng khổng lồ do sấm chớp tỏa ra, được tổng hợp lại thành nitơ oxit và sau khi rơi xuống đất biến thành nitrat. Còn nguồn gốc của đạm amoniac theo nước mưa xuống đất là từ amoniac khá lớn bốc hơi từ đất, dưới tác động của ánh sáng mặt trời. Khi có mưa, amoniac lơ lửng trong không khí bị hòa tan và kéo xuống đất theo nước mưa. Vì vậy, trong nước mưa có cả hai loại đạm nitrat và amoni là hai loại đạm dễ tiêu, cây hút trực tiếp được. Theo tài liệu nghiên cứu trước đây của Pháp, ở miền Bắc, hằng năm lượng đạm do nước mưa đem lại khoảng 20kg N/ha (tương ứng với 100kg amoni sunfat) trong đó có 8kg ở vào dạng nitrat, và 12kg ở dạng amoni. So với các nước ôn đới, đó là con số khá lớn, nhưng so với lượng đạm mà thu hoạch hàng năm đã lấy đi của đất thì khá thấp, nhất là trồng cây 2, 3 vụ liên tiếp trong một năm. 4.3. Chu trình biến đổi nitơ trong thiên nhiên và cân bằng đạm trong sản xuất [7], [8] Trong hoạt động sống, thực vật và vi sinh vật hút ion nitrat và amoni của đất để tạo nên đạm hữu cơ trong cơ thể của chúng. Khi những vi sinh vật chết, đạm hữu cơ phân giải thành amoniac. Ở điều kiện thích hợp, đạm amoniac bị oxi hóa thành đạm nitrat. Trong điều kiện yếm khí, do tác dụng của vi khuẩn, đạm nitrat biến thành nitơ phân tử bay vào khí quyển. Nitơ phân tử trong điều kiện thuận lợi lại biến thành đạm vô cơ. Thực vật tiêu thụ dạng đạm này và biến nó thành đạm hữu cơ (protit). Gặp điều kiện thuận lợi, dạng đạm hữu cơ lại phân giải thành đạm amoni. Cứ như thế, trong thiên nhiên biến đổi thành một chu trình kín. Trong thiên nhiên, nitơ biến đổi qua nhiều dạng, theo chu trình có tính tuần hoàn phức tạp, nhưng tổng số nitơ là một đại lượng không đổi. Song, về mặt sản xuất nông nghiệp, ta thấy có lúc nitơ ở môi trường này nhiều, ở môi trường kia ít, trong khi đó sản xuất nông nghiệp lại cần đến nó. Do đó, dựa vào quy luật tuần hoàn nitơ trong thiên nhiên, ta có khả năng điều chỉnh, phân phối lại lượng nitơ hợp lí, phục vụ tốt sản xuất nông nghiệp. Hình 4.2. Sơ đồ các quá trình biến đổi nitơ trong đất Đất Việt Nam thường bị rửa trôi, xói mòn nên thường thiếu đạm. Để cung cấp đủ đạm cho cây trồng, cần phải lập bảng cân đối đạm trên cơ sở nghiên cứu nhu cầu đạm của cây trồng, khả năng cung cấp đạm của đất và của thiên nhiên. Nói chung, cần phải xác định hai yếu tố: • Lượng đạm mà cây trồng hút để tạo ra thu hoạch. • Lượng đạm được cung cấp. Từ đó, tính lượng đạm hao hụt để cung cấp thêm nhằm đạt được năng suất cây trồng cao và ngày càng ổn định. CHƯƠNG 5. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MÙN VÀ NITƠ TRONG ĐẤT 5.1. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MÙN TRONG ĐẤT [1], [4], [6], 5.1.1. Một số phương pháp xác định hàm lượng mùn trong đất - Phương pháp Knôp: đốt cháy mùn ở 950°C hoặc oxi hóa cacbon trong mùn bằng dung dịch K2Cr2O7 + H2SO4. Lượng CO2 bay lên từ hai cách đốt khô hoặc đốt ướt nói trên sẽ được thu hồi vào bình đựng KOH hoặc NaOH đã biết trọng lượng. Sau đó, cân bình suy ra trọng lượng CO2, từ đó tính hàm lượng mùn tương ứng trong đất. Ngoài phương pháp trọng lượng người ta còn sử dụng phương pháp thể tích: CO2 bay lên được thu hồi vào bình đựng dung dịch tiêu chuẩn Ba(OH)2 dư. Sau đó, chuẩn độ lượng Ba(OH)2 dư bằng dung dịch tiêu chuẩn HCl với sự có mặt của chỉ thị thymon xanh từ đó suy ra lượng CO2 và mùn. Phương pháp này tốt nhưng trang bị phiền phức vì thế ít được sử dụng trong các phòng phân tích. - Phương pháp H2O2: dùng H2O2 oxi hóa cacbon, sau đó cân lại trọng lượng đất, từ chỗ giảm trọng lượng có thể suy ra mùn trong đất. - Phương pháp so màu: dùng dung dịch NH3 và các dung dịch kiềm khác hòa tan mùn thu được dung dịch màu đen. Từ màu đen có thể suy ra lượng mùn nhiều hay ít. Tuy nhiên, màu sắc của mùn còn phụ thuộc nhiều yếu tố khác như canxi, độ ẩm cho nên phương pháp này ít được sử dụng trong các phòng thí nghiệm. Granam dùng dung dịch K2Cr2O7 oxi hóa cacbon trong mùn. Màu đỏ của Cr6+ sẽ giảm do C khử tạo ra Cr3+ có màu lục. Nhưng phương pháp này gặp khó khăn là chưa tìm ra kính lọc quang thích hợp cho màu lục. Mặt khác, do oxi hóa không triệt để nên khi đất có mùn trên 5% thì kết quả phân tích không tốt. - Phương pháp G.W.Robinson: ta biết rằng lúc phân tích N tổng số bằng phương pháp Kjeldahl, mùn bị phân giải trong H2SO4. Kết quả phân giải là SO3 bị khử thành SO2. Phương pháp này chỉ đạt 90% lượng mùn trong đất. - Phương pháp Tiurin: để xác định cacbon trong đất người ta dùng một lượng thừa K2Cr2O7 oxi hóa trong môi trường H2SO4. Lượng K2Cr2O7 sẽ được chuẩn độ bằng muối Mohr tiêu chuẩn. Từ lượng K2Cr2O7 dùng để oxi hóa có thể suy ra lượng cacbon, từ cacbon suy ra mùn. Phương pháp này chỉ áp dụng với đất có hàm lượng mùn nhỏ hơn 15%. Hiện nay, phương pháp này được sử dụng phổ biến trong phòng phân tích do kết quả thu được nhanh chóng và tương đối chính xác. 5.1.2. Nguyên tắc xác định hàm lượng mùn trong đất bằng phương pháp Tiurin Để xác định cacbon trong đất, người ta dùng một lượng thừa K2Cr2O7 oxi hóa trong môi trường axit H2SO4 (tỉ lệ 1:1). Không thể dùng axit khác vì nếu dùng HCl thì Cl- sẽ khử một lượng K2Cr2O7 gây sai số. Nếu dùng HNO3 thì tăng thêm tác dụng oxi hóa nên lượng K2Cr2O7 cần dùng sẽ ít hơn, dẫn đến kết quả phân tích mùn sẽ ít hơn. 2K2Cr2O7 + 8H2SO4 + 3C → 2K2SO4 + 2Cr2(SO4)3 + 3CO2 + 8H2O Lượng thừa K2Cr2O7 sẽ được chuẩn độ bằng lượng muối Mohr tiêu chuẩn K2Cr2O7 + 7H2SO4 + 6FeSO4.(NH4)2SO4 → Cr2(SO4)3 + 3Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 6(NH4)2SO4 + 7H2O Từ lượng K2Cr2O7 dùng để oxi hóa có thể suy ra cacbon, từ cacbon suy ra mùn bằng cách nhân với hệ số 1,724. Trong quá trình chuẩn độ, có thể thêm một lượng nhỏ H3PO4 hoặc muối chứa ion F- để loại trừ ảnh hưởng của Fe3+ (làm ảnh hưởng đến sự chuyển màu chất chỉ thị). 5.2. XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG NITƠ TRONG ĐẤT 5.2.1. Nguyên tắc xác định hàm lượng nitơ tổng số theo phương pháp Kjeldahl [13] Phương pháp này dùng để xác định hàm lượng N tổng (N-amoni, N-nitrat, N- nitrit, N-trong hợp chất hữu cơ) trong tất cả các loại đất. Nitơ tổng số trong đất là một chỉ tiêu thường được phân tích để đánh giá độ phì nhiêu tiềm tàng của đất. Để phân tích đạm tổng số, người ta dùng H2SO4 đậm đặc kết hợp với chất xúc tác như CuSO4, Se, TiO2, HgO hoặc chất oxi hóa mạnh như K2Cr2O7, KClO4 nhằm phân hủy chất hữu cơ, chuyển các dạng N về dạng amoni. Tiến hành chưng cất chuyển amoni về NH3, sau đó áp dụng phương pháp chuẩn độ để xác định N tổng số trong đất. Các phản ứng xảy ra: - Mẫu đất chứa Nitơ + H2SO4 đậm đặc → NH4+ + SO2↑ + H2O - Trung hòa: NH4+ + OH- → NH3↑ + H2O - Chưng cất hấp thụ: NH3 + H3BO3 → NH4+ + H2BO3- - Chuẩn độ: H+ + H2BO3- → H3BO3 5.2.2. Nguyên tắc xác định hàm lượng nitơ dễ tiêu [2], [4] Trong đất nitơ tồn tại chủ yếu ở dạng N-hữu cơ và lượng nhỏ N-khoáng (NH4+, NO3-). Tuy nhiên cây trồng chỉ sử dụng chúng ở dạng N-khoáng hay còn gọi là N dễ tiêu. Do hàm lượng amoni và nitrat trong đất thấp và luôn biến động vì vậy N dễ tiêu trong đất còn được đánh giá thông qua N-thủy phân. Dùng dung dịch KCl 1N để chiết các dạng N dễ tiêu trong đất, khử nitrat bằng hỗn hợp Dewarda về dạng amoni, sau đó tiến hành chưng cất trong bộ cất NH3. Hấp thụ amoniac sinh ra bằng dung dịch axit boric và xác định hàm lượng nitơ bằng cách chuẩn độ với axit HCl hoặc H2SO4 (tương tự như xác định N tổng). Các phản ứng xảy ra: KĐ]NH4 + + KCl KĐ]K+ + NH4Cl - Khử nitrat bằng hỗn hợp Dewarda về dạng amoni: 2Al + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 6H Zn + H2SO4 → ZnSO4 + 2H HNO3 + 2H → HNO2 + H2O HNO2 + 6H → NH3 + 2H2O 2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 - Trung hòa: NH4+ + OH- → NH3↑ + H2O - Chưng cất hấp thu: NH3 + H3BO3 → NH4+ + H2BO3- - Chuẩn độ: H+ + H2BO3- → H3BO3 B. THỰC NGHIỆM CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NÔNG TRƯỜNG PHẠM VĂN CỘI 1.1. Giới thiệu về nông trường Phạm Văn Cội Nông trường Phạm Văn Cội tọa lạc tại xã Phạm Văn Cội, huyện Củ Chi, cách TP Hồ Chí Minh 30 km tính theo đường chim bay. Về phía Đông Nam giáp sông Sài Gòn, hướng Tây và Bắc giáp xã Nhuận Đức, hướng Nam giáp xã Phú Hòa Đông. Đất của nông trường thuộc loại đất xám, bạc màu trên nền phù sa cổ. Lượng mưa trung bình hàng năm là 1950 mm. Nhiệt độ trung bình là 29°C. Tổng diện tích quản lí của nông trường là 1765,94 hecta. Đây là vùng đất trước đây bị chiến tranh tàn phá ác liệt (vùng đất trắng). Rất nhiều bom do máy bay B52 rải xuống tạo nên hàng ngàn hố bom, có hố sâu đến 5m. Sau 1975, bà con nông dân ở khắp các quận huyện đã đến để lập nghiệp ở vùng đất này. Năm 1977, nông trường Phạm Văn Cội được thành lập theo quy định số 113/QĐUB ngày 10/3/1977 của UBND TP Hồ Chí Minh. Khi mới thành lập nông trường trực thuộc Tổng công ty Nông nghiệp Sài Gòn. Năm 2004, thực hiện theo chủ trương đổi mới sắp xếp lại doanh nghiệp nông nghiệp, nông trường sát nhập vào công ty Bò sữa TP Hồ Chí Minh thành tổng công ty Nông nghiệp Sài Gòn. Khi mới thành lập, phương hướng, nhiệm vụ ban đầu là trồng cây làm thức ăn cho gia súc (bắp, đậu, mì, chè), cây công nghiệp ngắn ngày và chăn nuôi heo, phương hướng này nhằm giải quyết vấn đề lương thực. Người dân ở đây trồng cây mang tính tự phát vì họ chưa biết vùng đất này thích hợp với loại cây gì. Năm 1982, nông trường chuyển sang trồng mía đường, diện tích mía đường đạt đến 600 – 700 hecta. Cây mía có thời gian sinh trưởng và phát triển tốt đã tạo công an việc làm cho nhiều người dân. Lượng mía thu hoạch được cấp cho nhà máy đường Bình Dương. Trong quá trình xây dựng và phát triển, nông trường đã từng bước chuyển đổi cây trồng có hiệu quả cao. Đến năm 1985, xen lẫn với trồng mía, nông trường đã trồng thêm cao su, và từ đó cây cao su trở thành cây trồng chủ lực của nông trường. Cao su được trồng theo hai kiểu chính là 3 × 6 và 6 × 6. Diện tích cao su hiện nay lên tới 1567,53 hecta. Trong đó: - Cao su khai thác: 1527,73 hecta. - Cao su xây dựng cơ bản: 39,80 hecta. Tất cả diện tích cao su được đưa vào khai thác. Với diện tích cao su này, nông trường đã thu 8 triệu lít/năm. Thời gian lấy mủ cao su là từ đầu tháng 5 đến tháng 2 năm sau (10 tháng/năm). Mỗi năm có hai tháng ngưng lấy mủ để cây cao su ra lá và ổn định nguồn dinh dưỡng. Tuy nhiên, trong những năm gần đây chất lượng cao su có giảm do chế độ dinh dưỡng chưa phù hợp. Ngoài cao su, nông trường còn nuôi trồng nhiều loại cây và vật nuôi khác: - Mía: 44,5 ha. - Mì: 37 ha. - Dứa cayen: 16,43 ha. - Cỏ voi, cỏ úc (phục vụ chăn nuôi): > 40ha. - Phong lan: 1050 m2 - Dê, bò. Lực lượng lao động của nông trường gồm 700 người, trong đó: - Hợp đồng dài hạn: 501 người. - Lao động thời vụ: 109 người. Nông trường đang từng bước có sự chuyển đổi phù hợp để đạt được hiệu quả kinh tế cao. Dự án sắp tới của nông trường là nâng cao chất lượng cao su để đạt tiêu chuẩn và xây dựng khu công nghiệp công nghệ cao. 1.2. Lược đồ nông trường LƯỢC ĐỒ NÔNG TRƯỜNG PHẠM VĂN CỘI X: Diện tích Y: Năm trồng cao su Công ty Vị trí lấy mẫu nghiên cứu Hình 6.1. Lược đồ nông trườngPhạm Văn Cội S N Y X 1.3. Các mẫu đất Mẫu 1: Lô 1/95, diện tích 20,92 ha; đất xám phù sa cổ, không cỏ, có ít lớp lá ở phía trên, lấy giữa mương. Hình 6.2. Mẫu 1 Mẫu 2: Lô 2/95, diện tích: 21,1 ha; đất cứng, không cỏ, có một lớp lá ở phía trên, nhiều rễ, lấy ở giữa mương. Hình 6.3. Mẫu 2 Mẫu 3: lô trồng mới năm 2009, đất nhiều cỏ, lấy sát gốc cây, cách chừng 80 cm, vị trí cao. Hình 6.4. Mẫu 3 Mẫu 4: lô trồng mới năm 2009, đất cứng, lấy mẫu giữa mương cách gốc 3m, nhiều cỏ, vị trí thấp. Hình 6.5. Mẫu 4 Mẫu 5: Lô 2009, đất nhiều cỏ, cách gốc 80cm, đất cứng. Hình 6.6. Mẫu 5 Mẫu 6: Lô 2009, lấy cách gốc 80cm, nhiều cỏ, không xịt thuốc, chỉ cày, đất cứng. Hình 6.7. Mẫu 6 Mẫu 7: Lô 1994, lấy giữa mương, nhiều rễ, đất cứng, có một ít lớp lá. Hình 6.8. Mẫu 7 Mẫu 8: Lô 2007, diện tích 10,02 ha; có một ít cỏ, lá, lấy giữa mương. Hình 6.9. Mẫu 8 Mẫu 9: Lô 2007, diện tích 11,94 ha; nhiều lá, không cỏ, lấy giữa mương, đất cứng, khai thác T9/2012. Hình 6.10. Mẫu 9 Mẫu 10: Lô 2007, diện tích 2,19 ha; lấy giữa mương, nhiều lá, đất cứng, khai thác T9/2012. Hình 6.11. Mẫu 10 Mẫu 11: Lô 1995, diện tích 19,81 ha; ít cỏ, lá, lấy giữa mương, đất mềm, trũng. Hình 6.12. Mẫu 11 Mẫu 12: Lô1997, diện tích 18,11 ha; ít lá, nhiều cỏ, lấy giữa mương, đất mềm, hơi trũng. Hình 6.13. Mẫu 12 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 2.1. Lấy và bảo quản mẫu đất [6], [11] 2.1.1. Nguyên tắc lấy mẫu - Mẫu phân tích cây trồng phải đại diện và phù hợp với mục đích phân tích, đại diện cao cho vùng nghiên cứu. - Mẫu phân tích cần được lấy trong điều kiện môi trường đồng nhất (nhiệt độ, ẩm độ...), cùng một thời điểm (thường vào buổi sáng đã hết sương, không mưa, nhiệt độ không khí và cường độ ánh sáng ở mức trung bình...). - Chú ý đến các yếu tố canh tác như thời kỳ bón phân, thời kỳ tưới nước... để chọn thời điểm lấy mẫu thích hợp. - Các mẫu riêng biệt phải được lấy ngẫu nhiên rải đều trên toàn bộ diện tích khảo sát. Số lượng và khối lượng mẫu ban đầu tuỳ theo yêu cầu khảo sát và mức độ đồng đều để xác định. Các mẫu ban đầu được tập hợp thành một mẫu chung. - Mẫu phải được nghiền nhỏ đến độ mịn thích hợp tùy thuộc vào yêu cầu phân tích. 2.1.2. Lấy mẫu phân tích - Khối lượng: + Lấy mẫu đất để nghiên cứu tính chất vật lí: 2 kg (nguyên tảng). + Lấy mẫu đất để phân tích nông hóa: 0,5 – 1 kg. - Có hai cách lấy mẫu: + Lấy mẫu riêng biệt: lấy ở một điểm nhất định, không trộn với mẫu ở điểm khác. Mẫu này dùng để đánh giá tính chất phát sinh đất, phân tích các phẫu diện để lập bản đồ thổ nhưỡng. + Lấy mẫu hỗn hợp: lấy ở nhiều điểm trên một vùng đất có cùng tính chất phát sinh và được trồng trọt. Trộn lẫn, lấy một phần đại diện để phân tích. Loại này dùng để nghiên cứu các tính chất nông hóa của đất trồng trọt. Hình 7.1. Sơ đồ lấy mẫu riêng biệt (a, b, c, d) và mẫu hỗn hợp (e) 2.1.3. Phơi khô mẫu Mẫu đất lấy về phải được hong khô kịp thời, nhặt sạch các xác thực vật, sỏi đá sau đó dàn mỏng trên sàn gỗ hoặc giấy sạch rồi phơi khô trong nhà. Nơi hong mẫu phải thoáng gió và không có các hóa chất bay hơi như NH3, Cl2, SO2 Để tăng cường quá trình làm khô đất có thể lật đều mẫu đất. Thời gian hong khô đất có thể kéo dài vài ngày tùy thuộc loại đất và điều kiện khí hậu. Thông thường đất cát chóng khô hơn đất sét. Cần chú ý là mẫu đất được hong khô trong không khí là tốt nhất, không nên phơi khô ngoài nắng hoặc sấy khô trong tủ sấy. 2.1.4. Nghiền và rây mẫu Đất sau khi đã hong khô, đập nhỏ rồi nhặt hết xác thực vật và các chất lẫn khác. Dùng phương pháp ô chéo góc lấy khoảng 500g đem nghiền, rây qua rây 2mm, nghiền tiếp rồi rây qua rây 1mm, lấy 15g rây qua rây 0,25mm để phân tích mùn. e) 2.2. Phương pháp xác định hàm lượng mùn, nitơ tổng số và nitơ dễ tiêu [2], [11], [13] 2.2.1. Xác định hàm lượng mùn trong đất bằng phương pháp Tiurin 2.2.1.1. Hóa chất, dụng cụ a. Hóa chất - Nước cất - Glixerol - Dung dịch K2Cr2O7 0,4N: cân 39,30 g K2Cr2O7 được nghiền nhỏ rồi hòa tan trong 1 lít nước cất sau đó cho từ từ 1 lít H2SO4 đặc (d = 1,84), vừa rót vừa lắc nhẹ. - Dung dịch muối Mohr 0,2N: cân 78,82 g muối Mohr ((NH4)2SO4.FeSO4.6H2O) pha vào bình định mức 1 lít gồm 980 ml nước cất và 20 ml H2SO4 đặc (d = 1,84). Sau đó, chuẩn độ lại dung dịch muối Mohr bằng dung dịch K2Cr2O7. - Thuốc thử Ferroin: cân 0,695g FeSO4.7H2O và 1,485g ortho-phenaltrolin- monohyđrat, pha vào bình định mức 100 ml bằng nước cất. - Axit H3PO4 đậm đặc. b. Dụng cụ - Ống nghiệm chịu nhiệt, giá ống nghiệm - Ống thủy tinh dài có nút cao su. - Buret 25 ml, giá buret - Bình tam giác 150 ml - Pipet 2 ml, 10 ml - Bếp điện - Cốc thủy tinh 100 ml, 250 ml, 500 ml, 1000 ml - Nhiệt kế 300°C - Đũa thủy tinh 2.2.1.2. Thí nghiệm kiểm tra Cân 0,2377g đường saccarozơ tinh khiết cho vào bình định mức 100 ml, thêm nước cất đến vạch, lắc đều cho tan hết đường ta được dung dịch có nồng độ 1mgC/1ml. Chuẩn bị các ống nghiệm sau: - Ống nghiệm 1: ống nghiệm chịu nhiệt có chứa 10 ml dung dịch K2Cr2O7 0,4N trong H2SO4 đặc (tỉ lệ 1:1) (ống nghiệm so sánh). - Ống nghiệm 2: hút 1 ml dung dịch đường cho vào ống nghiệm chịu nhiệt, đun trên bếp cách thủy đến khô sau đó cho vào ống nghiệm 10 ml dung dịch K2Cr2O7 0,4N trong H2SO4 đặc (tỉ lệ 1:1). Đun nóng các ống nghiệm đã chuẩn bị trong glixerol khoảng 5 phút ở 140 – 160°C. Để nguội, cho dung dịch sau phản ứng vào bình tam giác 150 ml tráng kĩ bằng nước cất (khoảng 10 – 20 ml). Sau đó, thêm vào bình 1 ml axit H3PO4 để loại ảnh hưởng của Fe3+ và 2 giọt ferroin làm chỉ thị. Chuẩn độ dung dịch thu được bằng muối Mohr 0,2N đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh sang màu đỏ nâu. Kết quả: V1 = 20,1 ml; V2 = 18,5 ml Trong đó: V1, V2 lần lượt là thể tích muối Mohr 0,2N dùng để chuẩn độ ống nghiệm 1, 2. Khối lượng C trong đất: mC = (20,1 – 18,5).0,2.0,003 = 0,96 mg Hiệu suất: H% = 96% 2.2.1.3. Hàm lượng Fe3+ và Cl- trong các mẫu đất Hàm lượng Fe3+ và Cl- trong các mẫu đất như sau: Bảng 7.1. Hàm lượng Fe3+ và Cl- trong các mẫu đất Mẫu Hàm lượng Fe 3+ (mg/100g đất) Hàm lượng Cl- (mg/100g đất) 1 34,19 14,67 2 26,49 18,19 3 18,32 10,73 4 20,02 14,36 5 21,21 14,38 6 25,79 10,80 7 16,60 23,11 8 22,01 10,80 9 16,00 18,20 10 15,92 10,78 11 33,02 10,76 12 27,53 7,16 Bảng 7.2. So sánh hàm lượng ion ảnh hưởng trong mẫu phân tích và hàm lượng bắt đầu gây ảnh hưởng [5] Ion Hàm lượng trong mẫu phân tích (mg/100g đất) Hàm lượng gây ảnh hưởng (mg/100g đất) Fe3+ 15,92 – 34,19 150 trở lên Cl- 7,16 – 23,11 600 trở lên Theo kết quả phân tích hàm lượng Fe3+ và Cl- trong đất ta thấy: Hàm lượng ion gây ảnh hưởng trong đất rất thấp so với hàm lượng ion bắt đầu gây ảnh hưởng đến kết quả phân tích hàm lượng mùn trong đất bằng phương pháp Tiurin. Vì vậy, ta tiến hành phân tích hàm lượng mùn trong đất bằng phương pháp Tiurin. 2.2.1.4. Tiến hành phân tích - Cân 0,1g đất đã được hong khô trong không khí và được rây qua rây nhỏ có đường kính lỗ 0,5 mm cho vào ống nghiệm chịu nhiệt. Cho vào ống nghiệm 10 ml dung dịch K2Cr2O7 0,4N trong H2SO4 (tỉ lệ 1:1). - Đồng thời làm thêm một thí nghiệm so sánh: cho vào ống nghiệm khác 10 ml dung dịch K2Cr2O7 0,4N trong H2SO4 (tỉ lệ 1:1). - Tất cả các ống nghiệm được đậy bằng ống hút thủy tinh có nút cao su và đun sôi trong glixerol 5 phút ở 140 – 160°C. - Để nguội, cho dung dịch sau phản ứng vào bình tam giác 150 ml, tráng kĩ bằng nước cất (khoảng 10 – 20 ml). - Sau đó thêm vào bình 1 ml axit H3PO4 để loại ảnh hưởng của Fe3+ và 4 giọt ferroin làm chỉ thị rồi dùng muối Mohr 0,2N chuẩn độ đến khi dung dịch chuyển từ màu xanh sang màu đỏ nâu. Hình 7.2. Sự chuyển màu của mẫu trong quá trình phân tích mùn 2.2.2. Xác định hàm lượng nitơ tổng số trong đất bằng phương pháp Kjeldahl 2.2.2.1. Hóa chất, dụng cụ a. Hóa chất - Nước cất. - Dung dịch NH4+_N tiêu chuẩn: hòa tan 0,165g (NH4)2SO4 thành 1 lit dung dịch bằng nước cất. - Hỗn hợp xúc tác: nghiền, trộn kỹ hỗn hợp 200g K2SO4, 6g CuSO4.5H2O và 6g TiO2 hoặc Se. - Dung dịch NaOH 40%: hòa tan 400g NaOH trong nước cất và pha loãng đến thể tích 1 lít. Bảo quản trong chai nhựa, đậy kín để tránh sự xâm nhập của CO2. - Chỉ thị hỗn hợp: hòa tan 0,1g bromocresol xanh và 0,02g metyl đỏ trong 100ml etanol. - Axit HCl 0,01N: hút 8,4 ml HCl đặc (d = 1,18) pha thành 1 lít dung dịch có nồng độ 0,1N. Lấy 100 ml dung dịch HCl 0,1N pha thành 1 lít dung dịch HCl 0,01N. Chuẩn độ lại bằng dung dịch Na2Br2O7. - Axit salixilic/axit sunfuric: hòa tan 25g axit salixilic trong 1 lít axit H2SO4 đậm đặc. - Dung dịch axit boric 4%: cân 4g hòa tan thành 100 ml dung dịch bằng nước cất. - Na2S2O3.5H2O: nghiền mịn trước khi dùng. Mẫu sau khi đun Xanh Đỏ nâu b. Dụng cụ - Bình phá mẫu 250 ml - Hệ thống phá mẫu bằng bình Kjeldahl - Erlen 250 ml - Bộ chưng cất đạm - Burret 25 ml, giá burret. - Pipet 2 ml, 5 ml, 10 ml - Cốc thủy tinh 100 ml, 250 ml - Đũa thủy tinh (1) Dung dịch phản ứng (2) Phễu nhỏ giọt dung dịch NaOH (3) Ống sinh hàn (4) Dung dịch axit boric để thu NH3 Hình 7.3. Bộ cất đạm Kjeldalh 2.2.2.2. Cách tiến hành a. Chuẩn bị và kiểm tra dụng cụ cất - Bộ cất đạm yêu cầu phải kín. - Thí nghiệm kiểm tra + Hút 20 ml dung dịch NH4+_N tiêu chuẩn cho vào bình cất, sau đó cho vào phễu nhỏ giọt dung dịch NaOH 40%, hấp thu khí NH3 sinh ra bằng 20 ml dung dịch axit boric 4% có thêm chỉ thị metyl đỏ và brommocresol xanh. + Sau đó chuẩn độ bằng HCl 0,01N. Theo lí thuyết: (NH4)2SO4 → 2NH3 → 2HCl ⇒ 𝑉(𝑁𝐻4)2𝑆𝑂4 × 𝐶(𝑁𝐻4)2𝑆𝑂4 × 2 = VHCl × CHCl  20 × 1,25.10-3 × 2 = VHCl × 0,01 ⇒ VHCl = 5 ml + Kết quả kiểm tra: V1 = 4,9 ml V2 = 4,8 ml V3 = 4,9 ml 𝑉� = 4,87 ml + Hiệu suất: H% = 97,33% b. Tiến hành phá mẫu - Cân chính xác 1g mẫu đất (đã được làm khô trong không khí) vào bình Kjeldahl. - Thêm vào 4 – 10 ml axit salixilic/axit sunfuric, lắc đều để yên trong vài giờ hoặc qua đêm. - Cho thêm vào bình 0,5g natri thiosunfat, đun cẩn thận hỗn hợp trên bếp phá mẫu đến khi ngừng sủi bọt. Sau đó để nguội bình, thêm 1,1g hỗn hợp xúc tác và tiếp tục đun đến khi hỗn hợp cất trở nên trong. Quá trình phá mẫu kết thúc. Hình 7.4. Mẫu sau khi phá mẫu c. Tiến hành chưng cất - Để nguội bình, chuyển toàn bộ mẫu vào bình cất đạm. Lắp bình chưng cất đã chuẩn bị vào bộ cất đạm. Lắp erlen có chứa 20 ml axit boric (4%) vào ống sinh hàn của bộ cất đạm sao cho ống sinh hàn ngập sâu trong dung dịch axit boric. - Trung hòa mẫu bằng NaOH ngay trên bộ cất đạm, tiến hành chưng cất trong thời gian khoảng 15 phút để toàn bộ lượng NH3 hấp thu vào axit boric. Lúc này dung dịch hấp thu sẽ có màu xanh. - Lấy dung dịch hấp thu ra, sau đó tiến hành chuẩn độ. d. Tiến hành chuẩn độ - Chuẩn độ lượng muối sinh ra bằng dung dịch HCl 0,01N, tại điểm tương đương dung dịch chuyển từ màu xanh lá mạ sang màu đỏ. Hình 7.5. Mẫu trước và sau khi chuẩn độ 2.2.3. Xác định hàm lượng nitơ dễ tiêu 2.2.3.1. Hóa chất, dụng cụ a. Hóa chất - Dung dịch KCl 1N: cân 74,92g KCl pha trong 1lít nước cất. - Chỉ thị màu metyl đỏ và bromocresol xanh. - Dung dịch axit boric 4%. - Hỗn hợp Dewarda: trộn đều các bột kim loại kẽm, đồng, nhôm mịn khô theo đúng tỷ lệ khối lượng 5: 50: 45. Bảo quản trong bình hút ẩm. - Axit H2SO4 0,5N: hút 5,4 ml H2SO4 đặc pha thành 100 ml dung dịch H2SO4 2N. Lấy 25 ml dung dịch H2SO4 2N pha thành 100 ml dung dịch H2SO4 0,5N. - Axit HCl 0,005N: hút 8,4 ml axit HCl đặc pha thành 1 lít dung dịch HCl 0,1N. Hút 25 ml dung dịch HCl 0,1N pha thành 500 ml dung dịch HCl 0,005N. Chuẩn độ lại bằng dung dịch Na2Br2O7. b. Dụng cụ - Erlen 250 ml, burret 25 ml, giá burret. - Hệ thống chưng cất đạm. - Phễu lọc, bình hút ẩm, máy lắc, bếp điện - Pipet 10, 20, 25 ml - Bình định mức - Cốc thủy tinh 100 ml, 250 ml 2.2.3.2. Cách tiến hành - Cân 40g đất cho vào bình tam giác 250 ml, rót vào 100 ml dung dịch KCl 1N. Lắc 1 giờ và lọc. - Dùng pipet rút 50 ml dịch lọc cho vào cốc 250 ml, thêm 30 – 40 ml axit sunfuric 0,5 N, tiếp đó thêm 0,4g hỗn hợp dewarda đun trên bếp điện khoảng 15 phút. Để nguội, chuyển toàn bộ vào ống cất, tiến hành cất nitơ, sau đó chuẩn độ bằng axit boric như là xác định nitơ tổng. Tiến hành cất mẫu trắng tương tự như trên nhưng thay 50 ml dịch lọc bằng 50 ml dung dịch KCl 1N. 2.3. Kết quả [2], [3], [11], [13] 2.3.1. Hàm lượng mùn trong các mẫu đất Mùn % = (𝑽𝟏−𝑽𝟐).𝑵.𝟎,𝟎𝟎𝟑.𝟏,𝟕𝟐𝟒.𝟏𝟎𝟎 𝑪 𝑲𝑯𝟐𝑶 Trong đó: V1 (ml): thể tích dung dịch muối Mohr chuẩn độ thí nghiệm so sánh. V2 (ml): thể tích dung dịch muối Mohr chuẩn độ mẫu đất. N: nồng độ của dung dịch muối Mohr. 0,003: 1 mđl K2Cr2O7 0,4N oxi hóa được 0,003g cacbon. 1,724: hệ số tính ra mùn. 𝐾𝐻2𝑂: hệ số khô kiệt của đất. C (g): khối lượng đất dùng để phân tích (C = 0,1 gam). V1 = 20,1 ml Bảng 7.3. Hàm lượng mùn trong các mẫu đất Mẫu 𝑲𝑯𝟐𝑶 V2 (ml) Mùn (%) 1 1,0328 18,37 1,8482 2 1,0247 18,20 2,0139 3 1,0078 18,53 1,6367 4 1,0113 19,13 1,0147 5 1,0129 18,60 1,5716 6 1,0142 18,13 2,0667 7 1,0849 15,30 5,3867 8 1,0138 18,70 1,4681 9 1,0256 17,67 2,5813 10 1,0123 18,67 1,4974 11 1,0103 18,13 2,0588 12 1,0088 18,70 1,4609 Sau quá trình phân tích ta thấy đa số các mẫu đất có hàm lượng mùn từ nghèo đến trung bình, có duy nhất một mẫu giàu mùn (4 – 8%) là mẫu 7 (5,3867%). Ba mẫu 2, 6, 11 có hàm lượng mùn trung bình (2 – 4%) và 8 mẫu còn lại có hàm lượng mùn nghèo (1 – 2%). Điều này phù hợp với kết quả về thành phần cơ giới của các mẫu đất (Phụ lục 2). Mẫu 7 có cấp hạt sét chiếm tỷ lệ cao, ngược lại cát có tỷ lệ thấp nhất (26%), độ thoáng khí của đất bé nên đất dễ bị glây hóa, xác hữu cơ phân giải chậm. Do đó lượng chất hữu cơ được tích lũy nhiều, hàm lượng mùn của mẫu 7 có giá trị lớn nhất trong các mẫu đất khảo sát (5,3867%). Ngược lại, mẫu số 4 có tỷ lệ cát cao (66%), tỷ lệ sét thấp nhất (27,17%) nên đất thoáng khí, điều kiện oxi hóa tốt dẫn đến chất hữu cơ bị khoáng hóa mạnh, đất có hàm lượng mùn thấp nhất trong các mẫu (1,0147%). So với kết quả khảo sát hàm lượng mùn năm 2009 ta thấy: nhìn chung, hàm lượng mùn qua các năm vẫn giữ ở mức trung bình, không thay đổi rõ rệt. Riêng ở mẫu 7 (lô 1994), hàm lượng mùn tăng từ 4,5912% (năm 2009) lên 5,3867% (năm 2013) (Phụ lục 3), có thể giải thích là do sự cải thiện lớn về thành phần cơ giới của đất sau 4 năm. 2.3.2. Hàm lượng nitơ tổng số trong các mẫu đất X = 𝑽.𝑵.𝟏𝟒.𝟏𝟎𝟎.𝑲𝑯𝟐𝑶 𝒎.𝟏𝟎𝟎𝟎 Trong đó: X: phần trăm hàm lượng nitơ tổng số trong đất (%). V: thể tích dung dịch HCl 0,01N tiêu tốn để chuẩn độ mẫu (ml) N: nồng độ đương lượng của axit HCl (N = 0,01). m: khối lượng mẫu ( m = 1g). 𝐾𝐻2𝑂: hệ số khô kiệt của đất. Bảng 7.4. Hàm lượng nitơ tổng số trong các mẫu đất Mẫu 𝑲𝑯𝟐𝑶 V (ml) %N 1 1,0328 6,73 0,0973 2 1,0247 7,53 0,1080 3 1,0078 7,47 0,1054 4 1,0113 3,37 0,0477 5 1,0129 5,90 0,0837 6 1,0142 7,23 0,1027 7 1,0849 15,23 0,2313 8 1,0138 4,60 0,0653 9 1,0256 19,67 0,2824 10 1,0123 5,00 0,0709 11 1,0103 7,03 0,0994 12 1,0088 5,13 0,0725 Đa số các mẫu có hàm lượng nitơ tổng số từ nghèo đến trung bình, có 4 mẫu có hàm lượng nitơ tổng số nghèo (< 0,08%) là mẫu 4, 8, 10, 12. Các mẫu 1, 2, 3, 5, 6, 11 có hàm lượng nitơ tổng số trung bình (0,08 – 0,15%) và hai mẫu 7, 9 có hàm lượng nitơ tổng số giàu (> 0,2%). Điều này phù hợp với kết quả thành phần cơ giới và kết quả mùn. Hàm lượng nitơ tổng số trong đất nhiều hay ít chủ yếu phụ thuộc hàm lượng mùn (thường nitơ chiếm 5 – 10% mùn). Nhìn chung, đất càng giàu mùn thì càng giàu nitơ. Mẫu 4 là mẫu có hàm lượng nitơ tổng số thấp nhất (0,0477%) và cũng là mẫu có hàm lượng mùn nghèo nhất. Mẫu 7 có hàm lượng nitơ tổng số giàu (0,2313%) tương ứng với hàm lượng mùn cao (5,3867%). So với kết quả khảo sát hàm lượng nitơ tổng số năm 2009 ta thấy: Nhìn chung hàm lượng nitơ tổng số qua 4 năm có giảm nhưng vẫn giữ ở mức trung bình (Phụ lục 3). 2.3.3. Hàm lượng nitơ dễ tiêu trong các mẫu đất Y = (𝑽−𝑽𝟎).𝑵.𝟏𝟒.𝟏𝟎𝟎.𝑲𝑯𝟐𝑶 𝒎 Trong đó: Y: hàm lượng nitơ dễ tiêu trong đất (mg/100g đất). V: thể tích axit HCl dùng để chuẩn độ mẫu (ml). V0: thể tích axit HCl dùng để chuẩn độ mẫu trắng (ml). (V0 = 0) N: nồng độ đương lượng của axit HCl (N = 0,005). m: khối lượng đất ứng với dịch lọc đã cất (m = 20g). 𝐾𝐻2𝑂: hệ số khô kiệt của mẫu đất. Bảng 7.5. Hàm lượng nitơ dễ tiêu trong các mẫu đất Mẫu 𝑲𝑯𝟐𝑶 V (ml) N dễ tiêu (mg/100g đất) NH4+ quy đổi (mg/100g đất) 1 1,0328 4,74 1,71 2,20 2 1,0247 6,74 2,42 3,11 3 1,0078 13,60 4,80 6,17 4 1,0113 3,46 1,22 1,57 5 1,0129 3,20 1,13 1,45 6 1,0142 4,00 1,42 1,83 7 1,0849 7,54 2,86 3,68 8 1,0138 3,86 1,37 1,76 9 1,0256 21,94 7,88 10,13 10 1,0123 12,60 4,46 5,73 11 1,0103 5,80 2,05 2,64 12 1,0088 2,80 0,99 1,27 Đa số các mẫu có hàm lượng nitơ dễ tiêu từ nghèo đến trung bình, có một mẫu giàu là mẫu 9 (10,13 mg NH4+/100g đất). Năm mẫu 2, 3, 7, 10, 11 có hàm lượng nitơ dễ tiêu ở mức trung bình (2,5 – 7,5 mg NH4+/100g đất), sáu mẫu còn lại có hàm lượng nitơ dễ tiêu nghèo (1 – 2,5 mg NH4+/100g đất). Mẫu 9 là mẫu có hàm lượng nitơ dễ tiêu cao nhất trong các mẫu khảo sát (10,13%), có thể giải thích là do đất có tỷ lệ sét cao (35,83%), mặt đất bằng phẳng nên khả năng hấp phụ tốt, các chất ít bị rửa trôi. Mặt khác, tỷ lệ cát cao (59,50%), đất tương đối thoáng có môi trường trung tính nên tạo điều kiện thuận lợi quá trình amoni hóa, nitrat hóa diễn ra mạnh. Trên mặt đất có một lớp lá cây mục bao phủ, khi chúng phân hủy, nguồn protit đó được tích lũy trong đất, dưới tác dụng của vi sinh vật phân hủy tạo thành các dạng nitơ dễ tiêu, do đó hàm lượng nitơ dễ tiêu cao. So với kết quả khảo sát hàm lượng nitơ dễ tiêu năm 2009 ta thấy qua 4 năm, hàm lượng nitơ dễ tiêu giảm đi khá nhiều, có sự chênh lệch tương đối lớn giữa các mẫu khảo sát. KẾT LUẬN Trong đề tài: “Khảo sát hàm lượng mùn, nitơ tổng số và nitơ dễ tiêu trong đất trồng cao su ở nông trường Phạm Văn Cội – TP HCM” em đã làm được một số việc như sau: - Tìm hiểu và xây dựng hệ thống lí luận về quá trình hình thành đất, sơ lược về mùn và nitơ cũng như vai trò của mùn, nitơ đối với cây trồng. - Nghiên cứu đặc điểm của vùng đất khảo sát. - Tìm hiểu các phương pháp xác định hàm lượng mùn, nitơ tổng số và nitơ dễ tiêu trong đất. - Khảo sát hàm lượng mùn, nitơ tổng số và nitơ dễ tiêu trong đất. Dựa vào kết quả khảo sát hàm lượng mùn, nitơ tổng số và nitơ dễ tiêu trong đất trồng cao su ở nông trường Phạm Văn Cội – TP HCM, ta thấy hàm lượng mùn và nitơ dễ tiêu trong đất từ nghèo đến trung bình, hàm lượng nitơ tổng số chủ yếu ở mức trung bình. Nhìn chung, so với năm 2009 hàm lượng các chất dinh dưỡng trong đất đều giảm nhưng không đáng kể. Điều đó cho thấy, nông trường cần thay đổi chế độ canh tác, bón phân để phục hồi, cải tạo và nâng cấp chất lượng đất. Biện pháp thường xuyên và có hiệu lực nhất hiện nay là bón phân hữu cơ cho đất. Bón phân hữu cơ, đặc biệt là phân chuồng không những tăng lượng chất hữu cơ cho đất, cải thiện thành phần cơ giới đất mà còn cung cấp cho đất một lượng vi sinh vật phong phú. Đồng thời nên kết hợp bón phân hữu cơ với một số loại phân đạm để bổ sung đạm cho đất, đặc biệt chú trọng đến các mẫu nghèo nitơ tổng số và nitơ dễ tiêu. Ngoài ra, cần kết hợp với việc tuyên truyền, bồi dưỡng cho đội ngũ công nhân ở nông trường để có chế độ chăm sóc hợp lí và hiệu quả nhất. Từ đó, nâng cao chất lượng đất cũng như tăng năng suất cây trồng, đem lại hiệu quả kinh tế ngày càng cao hơn. Hướng phát triển của đề tài: Về mặt phương pháp, có thể tiến hành khảo sát hàm lượng nitơ dễ tiêu bằng phương pháp trắc quang để so sánh với kết quả thu được trong đề tài này. Từ đó, đưa ra được kết quả có độ chính xác cao hơn. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Trần Thị Bính, Phùng Tiến Đạt, Nguyễn Kim Vinh, 1990. Thực hành hóa kĩ thuật và hóa nông học, NXB Giáo dục. 2. Đoàn Văn Cung, Phạm Văn Luyến, Trần Thúc Sơn, Nguyễn Văn Súc và Trần Thị Tâm, 1996. Sổ tay phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng, NXB Nông nghiệp. 3. Nguyễn Thị Ngọc Duyên, 2009. Khảo sát hàm lượng mùn, đạm tổng số và đạm amoni dễ tiêu ở nông trường Phạm Văn Cội. Khóa luận tốt nghiệp cử nhân Hóa học, Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh. 4. Lê Văn Khoa (chủ biên), Nguyễn Xuân Cự, Bùi Thị Ngọc Dung, Lê Đức, Trần Khắc Hiệp và Cái Văn Tranh, 2000. Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, cây trồng, NXB Giáo dục. 5. Huỳnh Thị Minh Hiếu, 2012. Khảo sát hàm lượng mùn trong đất trồng cao su ở nông trường Nhà Nai – Bình Dương. Khóa luận tốt nghiệp Cử nhân Hóa học, Đại học Sư phạm TP Hồ Chí Minh. 6. Nguyễn Mười, Đỗ Bảng, Cao Liêm và Đào Xuân Thu, 1979. Giáo trình thực tập thổ nhưỡng, NXB nông nghiệp. 7. Nguyễn Mười, Trần Văn Chính, Đỗ Nguyên Hải, Hoàng Văn Mùa, Phạm Thanh Nga và Đào Châu Thu, 2000. Giáo trình thổ nhưỡng học, NXB Nông nghiệp. 8. Lê Viết Phùng, 1987. Hóa kỹ thuật đại cương, tập 2, NXB Giáo dục. 9. Đỗ Kim Thành, 2009. Dầu hạt cao su: Thành phần và công dụng. Thông tin khoa học công nghệ cao su thiên nhiên số 5, trang 7-9. 10. Trần Đức Viên , 2008. Phát triển bền vững ngành cao su Việt Nam trong hội nhập kinh tế quốc tế. Bài tham luận tại Hội thảo “Phát triển bền vững ngành Cao su Việt Nam trong thời kỳ hội nhập kinh tế quốc tế” do Trung tâm thông tin Công nghiệp và Thương mại, Bộ Công thương tổ chức, Hà Nội, 23/12/2008. 11. Khoa Hóa, 2012. Thực hành hóa công nghệ môi trường, Đại học Sư phạm TP HCM. 12. Hội khoa học đất Việt Nam, 2000. Đất Việt Nam, NXB Nông nghiệp. 13. TCVN 6498:1999: Xác định nitơ tổng trong đất bằng phương pháp Kjeldahl( cải biên). Bộ Khoa học, công nghệ và môi trường ban hành. 14. Hội khoa học kỹ thuật lâm nghiệp tỉnh Phú Thọ, 2011. Cây cao su và hướng phát triển cho loại cây “vàng” trên đất lâm nghiệp vùng núi phía Bắc, lấy vào ngày 22/3/2013 từ: _triar_n_ch 15. Văn phòng hiệp hội cao su Việt Nam, 2012. Tình hình xuất khẩu cao su thiên nhiên trong 6 tháng đầu năm 2012, lấy vào ngày 2/10/2012 từ ngay=2012-07-19&type=1 PHỤ LỤC Phụ lục 1. Bảng hệ số khô kiệt của các mẫu đất MẪU ĐẤT a B C X Y HỆ SỐ KHÔ KIỆT 1 30,4550 40,4552 40,1372 3,1799 3,2843 1,0328 2 28,3850 38,3854 38,1440 2,4139 2,4736 1,0247 3 26,3235 36,3240 36,2459 0,7809 0,7871 1,0078 4 31,7205 41,7206 41,6083 1,1229 1,1357 1,0113 5 28,1401 38,1401 38,0123 1,2779 1,2945 1,0129 6 27,2930 37,2930 37,1528 1,4020 1,4219 1,0142 7 28,4635 38,4636 37,6808 7,8279 8,4927 1,0849 8 24,0580 34,0586 33,9216 1,3699 1,3889 1,0138 9 21,5530 31,5531 31,3026 2,5049 2,5693 1,0256 10 23,3266 33,3269 33,2045 1,2239 1,2391 1,0123 11 29,5812 39,5812 39,4792 1,0200 1,0305 1,0103 12 20,1808 30,1810 30,0932 0,8779 0,8857 1,0088 (Theo số liệu sinh viên Phạm Thị Xuân Hằng_lớp 4A niên khóa 2009 – 2013) Phụ lục 2. Thành phần cơ giới của đất MẪU ĐẤT CÁT SÉT BỤI LOẠI ĐẤT 1 64,00% 28,34% 7,66% Đất thịt nhẹ pha sét và cát 2 55,00% 29,47% 15,53% Đất thịt nhẹ pha sét và cát 3 70,00% 28,34% 1,66% Đất thịt nhẹ pha sét và cát 4 66,00% 27,17% 6,83% Đất thịt nhẹ pha sét và cát 5 62,00% 34,00% 4,00% Đất thịt nhẹ pha sét và cát 6 55,00% 38,95% 6,05% Đất sét pha cát 7 26,00% 32,19% 41,81% Đất thịt nhẹ pha sét 8 63,00% 28,27% 8,37% Đất thịt nhẹ pha sét và cát 9 59,50% 35,83% 4,67% Đất thịt nhẹ pha sét và cát 10 67,00% 27,89% 5,11% Đất thịt nhẹ pha sét và cát 11 59,50% 31,74% 8,76% Đất thịt nhẹ pha sét và cát 12 68,50% 28,13% 3,37% Đất thịt nhẹ pha sét và cát (Theo số liệu sinh viên Phạm Thị Xuân Hằng_lớp 4A niên khóa 2009 – 2013) Phụ lục 3. Hàm lượng mùn, nitơ tổng số và nitơ dễ tiêu trong các mẫu đất trồng cao su ở nông trường Phạm Văn Cội năm 2009 Mẫu Mùn (%) %N NH4+ 2/85 2,4447 0,17 4,9859 4/85 3,3466 0,20 5,5639 6/85 1,6741 0,148 4,4752 8/85 3,2628 0,191 5,2582 13/85 2,5975 0,177 4,9889 32/87 3,3564 0,222 5,2214 34/88 2,4907 0,169 5,3132 1/94 4,5912 0,251 5,5973 2/95 2,5924 0,176 4,8439 1/97 2,6442 0,176 3,6923 (Theo số liệu trong khóa luận “Khảo sát hàm lượng mùn, đạm tổng số và đạm dễ tiêu ở nông trường Phạm Văn Cội” của sinh viên Nguyễn Thị Ngọc Duyên, niên khóa 2005 – 2009 )