pH đất là gì? Tại sao cần phải chú trọng đến độ pH của đất?
Trung Giang Co.Ltd
Trung Giang Co.Ltd
Trung Giang Co.Ltd
Hotline
0944 919 698
Hotline
0944 919 698
Một axit được định nghĩa là một chất có xu hướng giải phóng các ion hydro (H⁺). Ngược lại, bazơ được định nghĩa là chất giải phóng ion hydroxyl (OH⁻). Tất cả các axit đều chứa các ion hydro và độ mạnh của axit phụ thuộc vào mức độ ion hóa (giải phóng các ion hydro) của axit. Càng nhiều ion hydro được giữ bởi phức hợp trao đổi của đất so với các ion cơ bản (Ca, Mg , K), thì độ chua của đất càng lớn.
LƯU Ý: Nhôm (Al) cũng góp phần tạo nên độ chua của đất, nhưng để đơn giản, phần thảo luận sâu hơn về độ chua của đất sẽ chỉ giới hạn ở H là nguyên nhân gây ra độ chua của đất.
Nguồn: IPNI
Phạm vi pH mong muốn cho sự phát triển tối ưu của thực vật khác nhau giữa các loại cây trồng. Trong khi một số loại cây trồng phát triển tốt nhất trong phạm vi 6,0 đến 7,0, thì một số loại khác lại phát triển tốt trong điều kiện hơi chua. Các tính chất của đất ảnh hưởng đến nhu cầu và phản ứng với vôi thay đổi theo vùng. Kiến thức về đất và cây trồng rất quan trọng trong việc quản lý độ pH của đất để có năng suất cây trồng tốt nhất.
Đất trở nên chua khi các nguyên tố cơ bản như canxi, magie, natri và kali được giữ bởi các chất keo trong đất được thay thế bằng các ion hydro. Đất được hình thành trong điều kiện lượng mưa hàng năm cao có tính axit hơn so với đất được hình thành trong điều kiện khô cằn hơn. Do đó, hầu hết các loại đất ở phía đông nam vốn có tính axit hơn so với đất ở vùng Trung Tây và Viễn Tây.
Đất được hình thành trong điều kiện lượng mưa thấp có xu hướng cơ bản với độ pH của đất khoảng 7,0. Thâm canh trong nhiều năm với phân đạm hoặc phân chuồng có thể dẫn đến axit hóa đất. Ví dụ, ở các vùng trồng lúa mì của Kansas và Oklahoma, nơi có độ pH của đất từ 5,0 trở xuống, độc tính nhôm trong lúa mì và phản ứng tốt với việc bón vôi đã được ghi nhận trong những năm gần đây.
Lượng mưa góp phần tạo nên độ chua của đất. Nước (H₂O) kết hợp với carbon dioxide (CO₂) để tạo thành một axit yếu — axit carbonic (H₂CO₃). Axit yếu bị ion hóa, giải phóng hydro (H⁺) và bicacbonat (HCO₃). Các ion hydro được giải phóng sẽ thay thế các ion canxi được giữ bởi các chất keo trong đất, khiến đất trở nên chua. Các ion canxi (Ca⁺⁺) bị thay thế kết hợp với các ion bicacbonat để tạo thành canxi bicacbonat, hòa tan được và được rửa trôi khỏi đất. Hiệu ứng ròng là tăng độ chua của đất.
Nồng độ nitơ ảnh hưởng đến độ pH của đất . Nguồn nitơ - phân bón, phân chuồng, cây họ đậu - chứa hoặc tạo thành amoni. Điều này làm tăng độ chua của đất trừ khi cây hấp thụ trực tiếp các ion amoni. Tỷ lệ phân bón nitơ càng lớn thì độ chua của đất càng lớn. Khi amoni được chuyển thành nitrat trong đất (quá trình nitrat hóa), các ion H được giải phóng. Đối với mỗi pound nitơ dưới dạng amoni, cần khoảng 1,8 pound canxi cacbonat nguyên chất để trung hòa lượng axit còn lại. Ngoài ra, nitrat được cung cấp hoặc hình thành có thể kết hợp với các cation cơ bản như canxi, magiê và kali và thấm từ lớp đất mặt vào lớp đất bên dưới. Khi các bazơ này bị loại bỏ và thay thế bằng các ion H, đất trở nên chua hơn.
Các loại đậu như đậu nành, cỏ linh lăng và cỏ ba lá có xu hướng hấp thụ nhiều cation hơn theo tỷ lệ anion. Điều này làm cho các ion H được giải phóng khỏi rễ cây để duy trì sự cân bằng điện hóa trong các mô của chúng. Kết quả là axit hóa đất ròng.
Ngay cả khi 6 inch trên cùng của đất có độ pH trên 6,0, thì lớp đất dưới mặt đất có thể cực kỳ chua. Khi độ pH của lớp đất dưới mặt đất giảm xuống dưới 5,0, nhôm và mangan trong đất trở nên dễ hòa tan hơn và trong một số loại đất có thể gây độc cho sự phát triển của thực vật. Bông và, ở một mức độ nào đó, đậu tương là những ví dụ về cây trồng nhạy cảm với hàm lượng nhôm hòa tan cao trong lớp đất bên dưới và năng suất cây trồng có thể bị giảm trong điều kiện độ pH của lớp đất bên dưới thấp . Nếu bạn đã quan sát thấy các khu vực có cây còi cọc trên cánh đồng của mình, hãy lấy mẫu đất ở những khu vực này. Nếu độ pH của đất cực kỳ chua (dưới 5,2), nên bón vôi sớm vào mùa thu và đảo càng sâu càng tốt.
Điều chỉnh độ chua của đất bằng cách sử dụng vôi là nền tảng của một chương trình cải tạo đất tốt. Vôi không chỉ điều chỉnh độ chua của đất. Nó cũng:
Cung cấp các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng, Ca và Mg , nếu sử dụng vôi dolomit
Làm cho các chất dinh dưỡng thiết yếu khác có sẵn nhiều hơn
Ngăn chặn các nguyên tố như Mn và Al gây độc cho sự phát triển của cây trồng.
Các loại vôi có chứa canxi và/hoặc magie ở dạng mà khi hòa tan sẽ trung hòa độ chua của đất. Không phải tất cả các vật liệu chứa canxi và magiê đều có khả năng khử chua cho đất. Ví dụ, thạch cao (CaSO₄) chứa Ca với lượng đáng kể, nhưng không làm giảm độ chua của đất. Bởi vì nó thủy phân trong đất, thạch cao chuyển thành bazơ mạnh và axit mạnh như trong phương trình sau:
CaSO₄ + 2H₂O = Ca(OH)² + H₂SO₄
Ca(OH)² và H₂SO₄ được hình thành sẽ trung hòa lẫn nhau, dẫn đến hiệu ứng đất trung tính. Mặt khác, khi canxit (CaCO₃) hoặc vôi đôlômit (Ca Mg (CO₃)²) được thêm vào đất, nó sẽ thủy phân (hòa tan trong nước) thành bazơ mạnh và axit yếu.
CaCO3 + 2H₂O = Ca(OH)² + H₂CO₃
Canxi hydroxit là một bazơ mạnh và nhanh chóng bị ion hóa thành các ion Ca⁺⁺ và OH⁻. Các ion canxi thay thế các ion H đã hấp thụ trên chất keo của đất và do đó trung hòa độ chua của đất. Axit cacbonic được tạo thành (H₂CO₃) là một axit yếu và bị ion hóa một phần thành các ion H⁺ và CO₂⁻². Do đó, hiệu ứng cuối cùng là nhiều ca hơn ion H được giải phóng trong đất, và do đó, độ chua của đất được trung hòa.
Đá vôi đất chứa chủ yếu là canxi cacbonat và thường có ít hơn 1 đến 6 phần trăm magiê. Giá trị trung hòa của nó phụ thuộc vào độ tinh khiết và độ mịn của quá trình nghiền.
Đá vôi mặt đất là hỗn hợp của canxi cacbonat và magiê cacbonat. Ở một số bang, nó phải chứa ít nhất 6% Mg để được phân loại là vôi đôlômit. Tác dụng trung hòa của nó cũng phụ thuộc vào độ tinh khiết và độ mịn của quá trình nghiền.
Vôi ngậm nước (Ca(OH)²) là canxi hydroxit, đôi khi được gọi là vôi tôi hoặc vôi xây dựng. Vôi ngậm nước có dạng bột, tác dụng nhanh và hơi khó xử lý. Giá trị trung hòa nằm trong khoảng từ 120 đến 135 so với canxi cacbonat nguyên chất. 1500 pound vôi ngậm nước có giá trị trung hòa là 135 tương đương với 2.000 pound vôi nông nghiệp có giá trị trung hòa là 100.
Marls là trầm tích canxi cacbonat trộn với đất sét và cát được tìm thấy chủ yếu ở khu vực Đồng bằng ven biển của các bang miền Đông. Giá trị trung hòa của chúng thường nằm trong khoảng từ 70 đến 90 phần trăm, phụ thuộc vào lượng tạp chất, chủ yếu là đất sét, mà chúng chứa. Tính hữu dụng của chúng như một vật liệu vôi phụ thuộc vào giá trị trung hòa của chúng và chi phí xử lý. Chúng thường dẻo và vón cục, phải sấy khô và nghiền thành bột trước khi bón vào đất. Marls thường có hàm lượng magiê thấp. Phản ứng của chúng với đất giống như vôi canxit.
Xỉ cơ bản là sản phẩm của phương pháp luyện thép lộ thiên cơ bản. Canxi chứa ở dạng canxi silicat và phản ứng với axit trong đất theo cách tương tự như đá vôi trên mặt đất. Giá trị trung hòa của nó nằm trong khoảng từ 60 đến 70, nhưng vì xỉ cơ bản thường có các hạt nhỏ hơn vôi nông nghiệp nên nó có xu hướng thay đổi độ pH của đất nhanh hơn so với vôi nông nghiệp thông thường. Nó cũng chứa P₂O₅ từ 2 đến 6 phần trăm và một số vi chất dinh dưỡng và magiê.
Vỏ hàu và các loại vỏ sò khác chủ yếu là canxi cacbonat. Chúng tạo ra một vật liệu vôi thích hợp khi được nghiền mịn và có giá trị trung hòa từ 90 đến 110. Vì chúng có thành phần chủ yếu là canxi cacbonat nên chúng chứa ít hoặc không chứa magiê.
Vật liệu vôi thường được gọi là vôi lỏng thường bao gồm đá vôi nghiền mịn lơ lửng trong nước với tỷ lệ khoảng 50 phần trăm nước đến 50 phần trăm đá vôi. Trong hầu hết các trường hợp, các nhà sản xuất vôi lỏng sử dụng đá vôi được nghiền rất mịn – hầu hết trong số đó sẽ vượt qua sàng lọc 200 mắt lưới. Vôi lỏng có khả năng thay đổi độ pH của đất trong một khoảng thời gian tương đối ngắn. Đây là một lợi thế khác biệt trong các tình huống mà việc bón vôi bị trì hoãn ngay trước khi trồng, hoặc trong các tình huống mà độ pH của đất thấp được phát hiện sau khi cây trồng được trồng. Hãy ghi nhớ, vì vôi lỏng chứa khoảng 50% nước, điều này có nghĩa là một nông dân bón vôi lỏng với tỷ lệ 1.000 pound trên một mẫu Anh sẽ chỉ bón 500 pound đá vôi.
Vôi dạng viên là đá vôi nông nghiệp nghiền mịn được tạo thành viên với sự trợ giúp của đất sét hoặc chất kết dính tổng hợp để tạo ra các viên có kích thước từ 5 đến 14 mắt lưới. Thông thường, khoảng 70 phần trăm đá vôi ban đầu, trước khi tạo hạt, lọt qua sàng 100 đến 200 mắt lưới. Nó có thể được rải bằng máy rải phân bón spinner thông thường, khiến nó trở nên hấp dẫn khi sử dụng. Nghiên cứu chưa được công bố chỉ ra rằng vôi dạng viên nên được phép phản ứng với lượng mưa tốt hoặc tưới trên bề mặt đất để phân tán các viên trước khi trộn với đất. Nếu tỷ lệ từ 250 đến 500 pound vật liệu vôi này được trộn với đất trước khi viên vôi "tan chảy" xuống, thì mỗi viên có thể ảnh hưởng đến một thể tích đất hạn chế và có thể không đạt được sự điều chỉnh độ pH mong muốn của lớp cày.
Vôi dạng lỏng và dạng viên là những nguồn vôi tuyệt vời được sử dụng trong một số trường hợp như: Điều chỉnh tình trạng độ pH của đất thấp sau khi trồng trọt; Độ pH của đất thay đổi nhanh chóng nếu việc bón vôi bị trì hoãn ngay trước khi gieo trồng; Để duy trì độ pH trong phạm vi tối ưu cho sự phát triển và năng suất của cây trồng. Tuy nhiên, không nên phụ thuộc vào hai loại vôi này để duy trì độ pH của đất trong suốt mùa sinh trưởng nếu bón ở mức 1/4 tỷ lệ vôi khuyến cáo.
Chất lượng vôi được đo lường bằng cách nó trung hòa độ chua của đất hiệu quả như thế nào. Điều này được xác định phần lớn bởi độ tinh khiết hóa học và kích thước của các hạt. Độ tinh khiết của vôi được biểu thị bằng đương lượng canxi cacbonat (CCE). Đây là thước đo mức độ vật liệu có thể phản ứng với đất để trung hòa độ axit trong điều kiện lý tưởng so với canxi cacbonat nguyên chất. Đá vôi phải có giá trị trung hòa ít nhất là 90 phần trăm. Ngay cả khi CCE của vôi đạt yêu cầu, nó sẽ không trung hòa được độ chua của đất trừ khi đá vôi được nghiền mịn. Trong nỗ lực đạt được xếp hạng vôi chính xác hơn để đo lường hiệu quả của vật liệu vôi, các phòng thí nghiệm kiểm tra đất của một số bang đã áp dụng hàm lượng canxi cacbonat hiệu quả để xếp hạng vật liệu vôi.
Ví dụ sau đây về tính toán "giá trị trung hòa hiệu quả" (ENV), được sử dụng bởi Đại học Illinois, nhằm minh họa tầm quan trọng của kích thước hạt vôi trong khả năng trung hòa độ chua của đất. ENV = Hiệu suất độ mịn tổng x (% đương lượng canxi cacbonat/100).
Giả sử rằng một loại vôi có hàm lượng tương đương 96% canxi cacbonat. Sau khi sàng lọc, vật liệu vôi được tìm thấy có sự phân bố kích thước hạt như sau:
+8 lưới = 4%
–8 đến +30 = 25%
–30 đến +60 lưới = 26%
–60 lưới = 45%
Hệ số hiệu suất độ mịn tổng có thể được tính như sau đối với vật liệu ví dụ:
+8 lưới hiệu suất là 5%, do đó,04 x 5 = 0,20
–8 đến 30 lưới hiệu suất là 20%, do đó 0,25 x 20 = 5,00
–30 đến +60 lưới hiệu suất là 50%, do đó 0,26 x 50 = 13,00
–60 lưới hiệu quả là 100%, vì vậy 0,45 x 100 = 45,00
----------------------------------------------------------------------
Tổng hiệu suất độ mịn cho năm đầu tiên = 63,20
Do đó, hàm lượng canxi cacbonat hiệu quả của ENV = 63,20 x (96/100) = 60,67 đối với ví dụ về vật liệu vôi này trong năm đầu tiên.
Những tính toán này cho phép người trồng trọt xác định giá trị ngắn hạn và dài hạn của vật liệu vôi đang được cân nhắc mua.
Hầu hết các bang ở giữa Đại Tây Dương và đông nam sử dụng dung dịch Mehlich I (axit kép) để chiết xuất P, K, Ca, Mg , Mn và Zn. Hầu hết các bang miền Trung Tây sử dụng dung dịch Bray I để chiết xuất P. Đối với K, Mg và Ca, amoni axetat được sử dụng. Ở những vùng có đất đá vôi, chẳng hạn như Vành đai ngô phía tây và Đồng bằng lớn, thử nghiệm Olsen được sử dụng để chiết xuất P.
Đối với luân canh cây trồng bao gồm các cây họ đậu như cỏ linh lăng hoặc cỏ ba lá, nên bón vôi để có đủ thời gian phản ứng với đất trước khi trồng cây họ đậu. Tốt nhất, nên bón vôi từ ba đến sáu tháng trước khi gieo hạt cho cây trồng mục tiêu. Các ứng dụng muộn nhất là ngay trước khi trồng, với sự kết hợp tốt của đất, vẫn có thể có lợi trên đất chua mạnh. Một số giảm độ chua của đất sẽ vẫn xảy ra, mặc dù mức tăng pH tối đa thường không đạt được cho đến khoảng một năm sau khi sử dụng đá vôi nông nghiệp điển hình.
Vị trí cũng quan trọng như chất lượng vôi. Tiếp xúc tối đa với đất là điều cần thiết để trung hòa độ chua của đất. Hầu hết các vật liệu vôi phổ biến chỉ hòa tan trong nước. Ví dụ, amoni nitrat hòa tan nhiều hơn khoảng 84.000 lần so với canxi cacbonat nguyên chất. Ngay cả khi vôi được trộn đúng cách vào lớp cày, nó sẽ có ít phản ứng nếu đất khô. Độ ẩm phải có sẵn để phản ứng đất vôi xảy ra. Có lẽ cách tốt nhất để kết hợp vôi hoặc bất kỳ vật liệu nào khác với lớp cày là sử dụng hai đường chuyền vuông góc của đĩa kết hợp, tiếp theo là lưỡi cày đục. Cày sâu vôi không đạt được sự pha trộn mong muốn trong 6 đến 8 inch trên của đất. Tuy nhiên, do máy cày hoặc đĩa vỡ nặng làm đảo ngược vôi, nó có thể giúp phân phối vôi ở phần trên của lớp đất bên dưới. Việc lựa chọn thiết bị làm đất sẽ phụ thuộc vào độ sâu mà tại đó việc trung hòa độ chua của đất là cần thiết nhất. Trộn đều vôi theo chiều ngang và chiều dọc sẽ mang lại kết quả tốt nhất. Trong một số hệ thống cây trồng, chẳng hạn như đất trồng lâu năm đã được thiết lập hoặc sản xuất cây trồng không làm đất đã được thiết lập, việc trộn vôi với lớp cày là không thể. Vôi nên được kết hợp để điều chỉnhpH trong tầng cày trước khi thiết lập các hệ thống cây trồng này. Sau khi đạt được độ pH mong muốn , nó có thể được duy trì bằng các ứng dụng bề mặt trong các hệ thống không làm đất này. Vôi phủ trên bề mặt phản ứng chậm hơn so với vôi được trộn với đất và thường chỉ ảnh hưởng đến độ pH trong 2 đến 3 inch trên của đất. Nghiên cứu tại Đại học Bang Pennsylvania chỉ ra rằng việc bón đá vôi trên bề mặt trong sản xuất cây trồng không làm đất có thể bắt đầu ảnh hưởng đến độ pH của đất dưới độ sâu 2 inch sau năm thứ tư, nếu vôi được bón vào khoảng năm thứ ba. Bón vôi bề mặt ba năm một lần với 6.000 pound vôi/A cũng có lợi như bón vôi hàng năm 3.000 pound/A.
Sản xuất cây trồng càng thâm canh, lượng phân đạm hoặc phân chuồng sử dụng càng cao, và năng suất cây trồng (và lượng chất dinh dưỡng bị loại bỏ) càng lớn thì nhu cầu sử dụng vôi càng nhiều và thường xuyên hơn. Lấy mẫu đất là cách tốt nhất để đánh giá độ pH của đất và nhu cầu bón vôi.
