- Đất là một hệ thống động trong đó dung dịch đất là môi trường của các quá trình vật lý, hoá học và sinh học trong đất. - Hoá học đất bao gồm các phản ứng và các quá trình hoá học của đất gắn liền với sự sinh trưởng của thực vật, động vật và môi trường phát tiển của con người. - Các quá trình hoá học đất là nền tảng cho sự tiến hoá của địa quyển, sinh quyển và môi trường sống của con người. - Vì vậy hoá học đất đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển của tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường và sự bền vững của hệ sinh thái. - 1 Sơ lược phát triển của hoá học đất. - Sự phát triển của hoá học đất cũng như nhiều khoa học khác đã bắt đầu từ xa xưa.. - Trong thực tiễn của sản xuất nông nghiệp người ta đã sử dụng nhiều phương pháp hoá học để cải thiện tính chất đất.. - Những nghiên cứu một cách hệ thống đầu tiên về các đặc tính hoá học của đất và các chất cấu thành của nó thuộc thế kỉ 18. - Vallerius đưa ra trong cuốn sách “Các cơ sở của hoá học nông nghiệp” (1761). - Các nghiên cứu của Ahard và những người đồng thời với ông có ý nghĩa không chỉ có ý nghĩa về mặt nông học mà còn có ý nghĩa về hoá học đất. - hoá học. - Ông cũng đưa ra danh mục đề nghị các kí hiệu của các nguyên tố hoá học và phương pháp viết các công thức hoá học cho đến nay vẫn được sử dụng với chút ít thay đổi. - Đối với hoá học đất ông quan tâm nhiều nhất đến nghiên cứu khoáng vật. - Giai đoạn quan trọng thứ hai trong sự phát triển của hoá học đất thực nghiệm gắn liền với sự nghiên cứu khả năng trao đổi cation của đất. - Không chậm chễ, nhà hoá học này đã tiến hành các nghiên cứu thực nghiệm vào năm 1850 và năm 1852 đã công bố các kết quả nhận được. - Tomas đã gọi ông là “cha của hoá học đất”.. - Thậm chí cả nhà hoá học uyên bác, đầy kinh nghiệm như Iu. - Vào năm 1813 đã xuất bản cuốn sách của nhà hoá học người Anh Gemfr Devi sau này là chủ tịch hội Hoàng gia Luân Đôn “Các cơ sở của hoá học nông nghiệp”. - Sự phát triển khuynh hướng thứ ba của hoá học đất – lý thuyết dinh dưỡng khoáng của thực vật - gắn liền với tên tuổi của Iu. - Fon Libikh đóng vai trò to lớn trong sự phát triển của hoá học đất lý thuyết và hoá học đất thực nghiệm. - ông thường quan hệ với các chuyên gia trong lĩnh vực hoá hữu cơ và người ta cho rằng cống hiến của ông cho sự phát triển của hoá hữu cơ chỉ có thể so sánh với vai trò của các công trình của Bertselius trong hoá học vô cơ. - thực vật, mức độ di động của chúng trong đất cũng như kết luận các vấn đề cân bằng hoá học của các thành phần vô cơ trong hệ thống đất – dung dịch đất.. - Những nghiên cứu thực nghiệm trong thế kỉ 20 gắn liền với các vấn đề độ chua đất, khả năng hấp thụ của đất, hoá keo đất, dung dịch đất, cơ sở hoá học và sinh hoá học của quá trình mùn hoá.. - Năm 1922 ông đã xuất bản cuốn sách “Học thuyết về khả năng hấp thụ của đất” quyết định phương hướng phát triển của lý hoá học đất và có ảnh hưởng to lớn đến sự phát triển của khoa học thế giới. - Gedroits cũng đóng vai trò to lớn trong việc đánh giá nhu cầu của đất về phân bón, mức độ dễ tiêu của các nguyên tố khác nhau đối với thực vật và biện pháp cải tạo hoá học đất.. - Năm 1925 ông đã đưa ra các nguyên tắc phân loại đất trên cơ sở thành phần cation hấp thụ, đã soạn thảo giả thuyết lý hoá học phát sinh các đất solonet. - Gedroits đã đóng góp rất nhiều cho sự phát triển phân tích hoá học đất. - Năm 1923 ông đã cho xuất bản sách “Phân tích hoá học đất. - Các quan điểm của Vigner và Mattson có ảnh hưởng sâu sắc đến sự phát triển của hoá học đất và trong một thời gian dài là quan điểm phổ biến nhất trong các vấn đề hoá keo và sự trao đổi cation trong đất.. - Sự quan tâm lớn hơn được giành cho phân tích lý hoá học các quá trình và sử dụng các phương pháp động thái nhiệt hoá học cho những nghiên cứu tiếp theo các vấn đề khả năng hấp thụ của đất và khoáng vật đất. - Khía cạnh thứ hai của vấn đề oxi hoá khử của đất gắn liền với ảnh hưởng của các chế độ oxi hoá khử đến trạng thái và sự biến đổi các hợp chất của các nguyên tố hoá học có hoá trị. - Cùng với các vấn đề lý hoá học đất, các vấn đề hoá học, sinh hoá học chất hữu cơ đất cũng được nghiên cứu nhiều vào nửa đầu của thế kỉ 20. - Nhà thổ nhưõng-di truyền học và nhà thổ nhưỡng-hoá học Xô viết vĩ đại. - Kumada (Nhật Bản)…Xu hướng sinh thái-sinh hoá học nghiên cứu các quá trình chuyển hoá các tàn dư hữu cơ và các hợp chất mùn và ứng dụng các thành tựu của hoá học đất cho mục đích này. - Một trong những vấn đề nghiên cứu của hoá học đất được phát triển đáng kể trong những năm cuối thập kỉ 40 và những năm đầu thập kỉ 50 của thế kỉ 20 là vấn đề nguyên tố vi lượng. - Nhìn chung, sự phát triển của hoá học đất từ 1900 đến 1980 có thể nhận thấy như sau:. - Thời kì này đã hình thành các luận điểm cơ bản của hoá học đất, nghiên cứu chi tiết thành phần hoá học của các loại đất chính, thành phần của nhóm hạt bùn của chúng, xác định cấu trúc tinh thể của các khoáng vật của nhóm hạt mịn phân tán và xác định thành phần khoáng vật của đất.. - Cuối cùng, đã hình thành hệ thống các phương pháp phân tích hoá học và định rõ đặc tính hoá học của đất. - 2 Hoá học đất ngày nay, nội dung và nhiệm vụ của nó. - 2.1 Hoá học đất là khoa học có nhiệm vụ giải quyết các vấn đề có liên quan đến phát sinh, các đặc tính và sử dụng đất. - Vì vậy hoá học đất chính là một phần của thổ nhưỡng học nghiên cứu các cơ sở hoá học của quá trình hình thành đất và độ phì nhiêu của đất. - 2.2 Đối tượng nghiên cứu của hoá học đất là đất tự nhiên bao gồm các thành phần vô cơ, hữu cơ, hữu cơ-vô cơ của đất, cũng như các phản ứng và các quá trình diễn ra trong đất.. - 2.3 Hoá học đất sử dụng các phương pháp địa lý so sánh, phẫu diện - phát sinh cũng như các phương pháp và các chỉ tiêu đặc trưng cho các đặc tính đặc biệt của đất như: thành phần mùn, sự phân bố theo phẫu diện của các nguyên tố, sự phân bố các nguyên tố theo nhóm di động và mức độ dễ tiêu đối với cây trồng, khả năng nitrat hoá.... - 2.5 Ngày nay hoá học đất được chia thành bốn hướng chính: hoá học các chất của đất, hoá học các quá trình của đất, các cơ sở hoá học của độ phì nhiêu đất và hoá học phân tích đất.. - Hoá học các chất của đất:. - Hoá học các quá trình hình thành đất:. - Sự chuyển hoá thành phần chất trong quá trình hình thành đất: tổng hợp và phá huỷ các khoáng vật, sự phân giải các tàn dư thực vật, sự tổng hợp các chất mùn và hoá học hình thành mới các chất.. - Các quá trình hoá học phân hoá phẫu diện đất.. - Sự di động và tích luỹ các hợp chất hoá học trong đất.. - Các cơ sở hoá học của độ phì nhiêu đất:. - Các cơ sở hoá học của tính di động và mức độ dễ tiêu của các nguyên tố dinh dưỡng đối với thực vật, dạng các hợp chất và tính di động của chúng, các cơ sở động thái nhiệt của tính di động và mức độ dễ tiêu của các nguyên tố.. - Các biện pháp hoá học điều chỉnh độ phì nhiêu đất.. - Hoá học phân tích đất. - Sơ lược phát triển của hoá học đất. - Hoá học đất ngày nay, nội dung và nhiệm vụ của nó. - THÀNH PHẦN HOÁ HỌC CỦA ĐẤT 1.1 Thành phần nguyên tố. - 1.1.1 Chu trình vận chuyển của các nguyên tố trong tự nhiên. - Đứng trên quan điểm hoá học, đất là hệ sinh địa hoá học mở đa thành phần, bao gồm. - Hình 1.1 Các thành phần kho chứa các nguyên tố (hình chữ nhật) và thành phần vận chuyển (hình elíp) trong chu trình toàn cầu của một nguyên tố hoá học. - Bảng 1.1 Các thành phần vận chuyển toàn cầu (hình 1.1) của một vài nguyên tố hoá học quan trọng. - Quy mô của những thành phần vận chuyển này trên phạm vi toàn cầu được ước tính như số liệu trình bày ở bảng 1.1 đối với 6 nguyên tố hoá học quan trọng có trong đất.. - Với oxy, dạng hoá học của nguyên tố này có số lượng vận chuyển lớn nhất là nước, số liệu trong bảng 1.1 có liên quan với pha lỏng này. - Chu trình phốt pho giống như chu trình của bất kỳ nguyên tố hoá học tương đối khó tan nào trong đất bị chi phối bởi sự vận chuyển của các dạng hạt từ sông ra biển (RO) và từ đất đến khí quyển (LA). - 1.1.2 Đặc điểm của thành phần nguyên tố của đất. - Đá và khoáng vật chứa ít nhất 2 nguyên tố. - Thành phần nguyên tố của đất phụ thuộc vào loại đất, thành phần cấp hạt, độ sâu tầng đất, các đặc tính đặc biệt của các nguyên tố hoá học (ví dụ: đất có thành phần cơ giới nhẹ có hàm lượng Si cao, hàm lượng các nguyên tố khác giảm thấp, trừ oxy. - 1.1.3 Vai trò của thành phần nguyên tố. - Nguyên tố % Nguyên tố. - Litophyl: bao gồm các nguyên tố có ái lực hoá học mạnh với oxy hình thành các khoáng vật loại oxyt và hydroxit hoặc muối của các a xít vô cơ như: Si, Ti, S, P, F, Cl,.... - Kyrkhem, 1979, trích từ Hoá học đất, D. - Nhóm di động khí: gồm các nguyên tố thụ động (khí trơ) như: He, Ne, Ar, Kr, Xe,...và các nguyên tố chủ động là những nguyên tố có khả năng hình thành các hợp chất hoá học trong điều kiện sinh quyển như: O, H, C, I.. - Theo thứ tự giảm dần của tỷ số mol Si/O tương tự cũng quan sát thấy thứ tự giảm dần của sự chống chịu với phong hoá hoá học trong các nhóm hạt cát và limon của đất.. - Nguyên tố vết là nguyên tố hoá học có nồng độ trong pha rắn £ 100 mg/kg. - Tên Công thức hoá học Đặc điểm chính. - Rất bền vững đối với phong hoá hoá học. - Thạch cao CaSO4.2H2O Có nhiều ở các vùng khí hậu khô Quá trình giải phóng các nguyên tố vết ra dung dịch đất phụ thuộc nhiều vào các đặc tính lý hoá học đất như: pH, thế năng ôxi hoá khử, hàm lượng nước...Một số nguyên tố vết có thể là nguyên tố dinh dưỡng vi lượng đối với cây: Cu, Mo. - Hàm lượng cao hơn của CO2 trong không khí đất liên quan với hàm lượng CO2 trong khí quyển có ảnh hưởng đáng kể đến độ chua và hoá học cacbonat của đất.. - Các chất rắn hoà tan có khả năng phân ly thành các ion trong dung dịch đất đóng vai trò quan trọng nhất đối với hoá học đất. - Những nguyên tố hoá học hình thành ion mà nồng độ của nó trong dung dịch đất không bị ô nhiễm nhỏ hơn 1.0 mmol/m3 được gọi là các nguyên tố vi lượng, còn những nguyên tố khác gọi là các nguyên tố đa lượng.. - Sự hoà tan của các khí từ không khí đất vào dung dịch đất là một quá trình quan trọng góp phần vào chu trình các nguyên tố hoá học của môi trường đất. - nhóm hạt sét của đất Các điều kiện vật lý và hoá học đặc trưng của đất Giai đoạn đầu. - Vì vậy các khoáng vật nguyên sinh có khuynh hướng xuất hiện ở vị trí cao hơn trong danh sách này so với các khoáng vật thứ sinh và các khoáng vật nguyên sinh có thể được liên kết với các khoáng vật thứ sinh bằng một số các phản ứng hoá học.. - Có thể minh hoạ bằng những phương trình hoá học sau:. - Các loại phản ứng phong hoá đã được xem xét một cách tóm tắt trong mục này cung cấp cơ sở hoá học của sự biến đổi các khoáng vật trong đất cả trong từng giai đoạn lẫn giữa các giai đoạn phong hoá Jackson-Sherman.. - Phân nhóm các nguyên tố.. - CÁC KHOÁNG VẬT CỦA ĐẤT 2.1 Các chất rắn ion. - Các nguyên tố hoá học tạo nên các khoáng vật của đất được tìm thấy chủ yếu là các loại ion có cấu hình điện tử duy nhất và cấu hình này vẫn giữ nguyên như vậy ngay cả khi các ion bất kỳ khác có thể xuất hiện trong cấu trúc của khoáng vật đó. - Nói chung, một liên kết hoá học chỉ ra một mức độ nào đấy đặc tính ion và một mức độ nhất định của sự dùng chung điện tử. - Sự phong hoá hoá học các silicat nguyên sinh làm tăng thêm độ phì nhiêu tự nhiên và hàm lượng các chất điện ly của đất. - Bảng 2.2 Tên và công thức hoá học của các silicát nguyên sinh. - Tên Công thức hoá học Nhóm khoáng vật. - Tên và công thức hoá học của các khoáng vật silicát nguyên sinh quan trọng đối với đất được liệt kê ở bảng 2.2. - lệ mol Si/O nhỏ nhất trong số các silicát nguyên sinh, vì vậy chúng có số lượng cộng hoá trị trong các liên kết hoá học nhỏ nhất. - 2.3 Các khoáng vật sét. - Nếu a, b và c là các hệ số tỷ lượng (hợp thức) của Si, Al và Fe(III) của khối bát diện trong các công thức hoá học của nhóm này thì x = 12-a-b-c là điện tích lớp, số mol điện tích dư của mỗi công thức hoá học được tạo ra do sự thay thế đồng hình. - Công thức hoá học trong bảng 2.3 đối với smectit là điển hình của monmorilonit. - Các cation giữa các lớp này được biểu thị bằng chữ M trong công thức hoá học (bảng 2.3).. - Nhóm Loại lớp Điện tích lớp Công thức hoá học điển hìnha Kaolinit. - Sự phong hoá hoá học trong đất dẫn đến sự hoà tan các khoáng vật và giải phóng những nguyên tố được oxy hoá vào pha lỏng của đất và chính những nguyên tố này dễ dàng thuỷ phân để hình thành những polyme-hydroxy có chứa Al, Fe(III) và Si. - Đặc điểm của liên kết hoá học của khoáng vật
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt