CHƯƠNG 4
NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG PHÂN BÓN
BÀI 1: CẢI THIỆN pH ĐẤT CHUA VÀ SỬ DỤNG ĐẤT CHUA
pH đất và các tính chất đi cùng với pH đất có ảnh hưởng rất lớn đến khả năng hữu dụng
của các chất dinh duỡng đối với cây trồng và độ phì nhiêu của đất. Vì vậy nghiên cứu về độ
chua và độ kiềm của đất có một tầm quan trọng để quản lý một cách thích hợp khả năng sản
xuất của đất và cây trồng một cách tối hảo.
1 Các khái niệm tổng quát về độ chua và độ kiềm
1.1 Acid-Base
Trong các hệ thống dung dịch, acid được định nghĩa là một chất cho H
+
đến một chất
khác. Ngược lại một base là chất nhận H
+
. Một acid khi hoà tan trong nước sẽ ion hoá phân ly
H
+
và các anion đi kèm, ví dụ sự phân ly của acetic acid và hydrochloric acid như sau:
CH
2
COOH ↔ CH
2
COO
-
+ H
+
HCl ↔ Cl
-
+ H
+
Khả năng phân ly H

+
của

một acid mạnh như HCl là 100 %, trong khi đó khả năng phân
ly H
+
của một acid yếu như acetic acid chỉ khoảng 1 %.
Các ion H
+
(hay độ chua hoạt động) tăng theo lực acid. Khi một acid không phân ly có
nghĩa là acid đó có một độ chua tiềm tàng cao. Tổng độ chua của một dung dịch là tổng nồng
độ acid tiềm tàng và hoạt động. Ví dụ, độ chua hoạt động và độ chua tiềm tàng của một acid
là 0,099 M và 0,001 M. Tổng nồng độ acid là 0,100 M, vì hoạt độ của H
+
(độ chua hoạt động)
gần bằng với tổng độ chua, nên acid này là một acid mạnh.
Ngược lại, với các acid yếu, hoạt độ của H
+
thấp hơn rất nhiều so với độ chua tiềm
tàng. Ví dụ, 0,100 M acid yếu với chỉ 1 % phân ly có nghĩa là hoạt độ của H
+
là: 0,1 x
0,01 = 0,001M.
Nước nguyên chất luôn tự phân ly nhẹ:
H
2
O ↔ H
+
+ OH
-

Ion H
+
này sẽ tấn công vào phân tử nước khác để hình thành
H
2
O + H
+
↔ H
3
O
+
Do cả hai ion H
+
và OH
-
đều được hình thành trong dung dịch, nên nước vừa có tính
chất của 1 acid yếu và đồng thời có tính chất của 1 base yếu. Nồng độ của H
+
(hay H
3
O
+
) và
OH
-
của nước nguyên chất trong điều kiện không cân bằng với CO
2
trong khí quyển là 10
-7
M.

Sản phẩm của nồng độ H
+
và OH
-
, được trình bày trong phương trình sau, là hằng số phân ly
(Kw) đối với nước là:
[H
+
][OH
-
] = [10
-7
][10
-7
] = 10
-14
= Kw
p H của H
2
O trong trạng thái cân bằng với CO
2
trong khí quyển dao động trong
khoảng 5,7, như phản ứng sau đây:

H
2
CO
3
H
2

O + CO
2
↔ H
+
+ HCO
3
-
Khi cho thêm một acid vào H
2
O sẽ làm tăng [H
+
] nhưng [OH
-
] sẽ giảm vì Kw là một
hằng số (10
-14
). Ví dụ, trong một dung dịch 0,1M HCl, có [H
+
] là 10
-1
M vì thế [OH
-
] là:
Kw = [H
+
][OH
-
] = 10
-14
[10

-1
][OH
-
] = 10
-14
[OH
-
]= 10
-13
M
1
1.2 Khái niệm pH
[H
+
] thường được diễn tả bằng cách dùng thuật ngữ pH vì cách diễn tả này sẽ thuận lợi
hơn, và pH được định nghĩa như sau:
pH = log 1 / [H
+
] = -log[H
+
]
Từ định nghĩa này ta thấy mỗi khi tăng 1 đơn vị pH sẽ tương ứng với việc giảm10 lần
[H
+
]. Ví dụ, một dung dịch có [H
+
] = 10
-5
sẽ có pH là 5,0.
Các dung dịch có pH < 7 là các dung dịch có tính chua, và các dung dịch có pH>7

là các dung dịch có tính kiềm, các dung dịch có pH = 7 là các dung dịch trung tính.
pH là thuật ngữ chỉ thể hiện nồng độ H
+
trong dung dịch và không đo được độ chua không
phân ly hay độ chua tiềm tàng của dung dịch. Ví dụ, pH của 0,1 M HCl phân ly hoàn toàn là
1,0, ngược lại pH của 0,1M CH
2
COOH, một acid yếu là 3,0. Tương tự, pH của 0,1 M NaOH,
một base mạnh, là 13,0, trong khi đó pH của 0,1 M NH
4
OH, một base yếu là 11,0.
Bảng 4.1 Quan hệ giữa pH và nồng độ [H
+
] và [OH
-
]
pH
Nồng độ
H
+
OH
-
1 10
-1
10
-13
2 10
-
10
-12

3 10
-3
10
-11
4 10
-4
10
-10
5 10
-5
10
-9
6 10
-6
10
-8
7 10
-7
10
-7
8 10
-18
10
-6
9 10
-9
10
-5
10 10
-10

10
-4
11 10
-11
10
-3
12 10
-12
10
-2
13 10
-13
10
-1
14 10
-14
10
-0
Khi các acids và bases kết hợp với nhau, cả hai ion H
+
và OH
-
đều bị trung hoà, hình
thành một muối và nước:
HCl + NaOH ↔ H
2
O + Na
+
+ Cl
-

H
+
Cl
-
Na
+
OH
-
Nếu 1 lượng acid được chuẩn độ với 1 base và pH của dung dịch được xác định theo
từng quá trình chuẩn độ, chúng ta sẽ thu đường cong trên một đồ thị với trục y là giá trị pH và
trục x là các giá trị lượng base được thêm vào. Đường cong chuẩn độ của các acid yếu và
mạnh khác nhau rất rõ ràng. Ví dụ, phản ứng trung hoà của HCl và NaOH được trình bày
trong phương trình trên, và phản ứng của CH
3
COOH với NaOH như sau:
CH
3
COOH + NaOH ↔ H
2
O + CH
3
COO
-
+ Na
+
CH
3
COO
-
+ H

+
Na
+
OH
-
2
2 Tính đệm pH
Một hệ thống có tính đệm có thể duy trì được pH của dung dịch trong một khoảng
biến thiên nhất định khi 1 lượng nhỏ acid hay base được thêm vào. Khả năng đệm pH được
định nghĩa là khả năng chống lại sự thay đổi đột ngột về pH của hệ thống. Một ví dụ về một
hệ thống đệm là hỗn hợp CH
3
COOH và CH
3
COONa.
CH
3
COOH ↔ H
+
+ CH
3
COO
-
CH
3
COONa ↔ Na
+
+ CH
3
COO

-
Ví dụ, một dung dịch chứa 1 M CH
3
COOH có pH là 2, nhưng khi dung dịch ấy có nồng
độ 1M CH
3
COOH và 1M CH
3
COONa sẽ có pH là 4.6. Khi cho thêm một muối có tính phân
ly mạnh CH
3
COONa vào dung dịch chứa CH
3
COOH, sẽ làm tăng nồng độ của CH
3
COO
-
, sự
gia tăng nồng độ CH
3
COO
-
này sẽ thay đổi sự cân bằng để hình thành CH
3
COOH acid không
phân ly. Nhưng chú ý là pH vẫn giữ ở 4,6 ngay cả khi pha loãng dung dịch này gấp 10 lần với
nước; tuy nhiên, khi chỉ pha loãng dung dịch 1M CH
3
COOH có thể sẽ làm tăng pH lên 3,0. Vì
vậy, khi cho CH

3
COONa vào CH
3
COOH, hổn hợp này sẽ đệm được pH của dung dịch. Hỗn
hợp dung dịch này ta gọi là dung dịch đệm.
Nếu thêm 10 ml 1M HCl vào dung dịch đệm CH
3
COOH/CH
3
COONa, pH sẽ chỉ giảm
đến 4,5, bởi vì khi H
+
được thêm vào sẽ làm thay đổi cân bằng CH
3
COOH ↔ H
+
+ CH
3
COO
-
về bên trái và do nồng độ CH
3
COO
-
giảm nên CH
3
COO
-
sẽ phân ly từ CH
3

COONa và giải
phóng vào dung dịch (sự cân bằng thay đổi về phía phải CH
3
COONa ↔ CH
3
COO
-
+ Na
+
).
Ngược lại, nếu thêm 10ml 1M NaOH vào dung dịch CH
3
COOH/CH
3
COONa, OH
-
sẽ
trung hoà H
+
trong hỗn hợp để hình thành nước. Do có sự cung cấp 1 lượng CH
3
COOH acid
không phân ly lớn, nên sự cân bằng sẽ thay đổi về phía phải, để bù đắp lượng H
+
bị trung hoà;
vì vậy pH chỉ tăng lên đến 4,7.
Đất có tính chất như là 1 acid yếu do CEC của chất mùn và các khoáng sét làm cho
dung dịch đất có tính đệm pH.
3 Đất chua
Khoảng 25 % - 30 % diện tích đất trên thế giới bị chua, phân bố tại các khu vực sản

xuất lương thực quan trọng.
3.1 Nguồn gốc phát sinh độ chua của đất
Nguồn gốc phát sinh độ chua của đất bao gồm chất hữu cơ, các khoáng sét, các oxides
Fe và Al, Al
3+
trao đổi, các muối hoà tan, CO
2
và khoáng pyrite bị oxi hóa.
3.1.1 Mùn
Chất hữu cơ hay mùn trong đất chứa các nhóm carboxyl và phenol tạo nên các phản
ứng hoá học và có tính chất như các acids yếu. Chúng sẽ phân ly, giải phóng H
+
. Hàm lượng
chất hữu cơ trong đất thay đổi theo điều kiện môi trường, thảm thực vật, và loại đất; vì vậy
mức độ gây chua của mùn đối với đất sẽ thay đổi tùy theo hàm lượng chất hữu cơ. Trong đất
than bùn và đất khoáng có chứa nhiều chất hữu cơ, các acid hữu cơ góp phần lớn vào việc tạo
nên độ chua của đất.
Chất hữu cơ -C  R-COOH  R-COO
-
+ H
+
3.1.2 Các khoáng sét
Các khoáng sét trong đất tiêu biểu là kaolinite (1:1) và montmorillonite (2:1) có thể
đệm pH của đất. Sự phân ly H
+
từ các “cạnh bị vỡ” của các khoáng sét, các bề mặt của các
oxides Fe, Al, và chất hữu cơ góp phần tạo nên khả năng đệm pH trong đất. Đất có chứa sét
và/hay chất hữu cơ cao sẽ thể hiện khả năng đệm (BC) lớn hơn là đất có sa cấu thô và/hay
chứa chất hữu cơ thấp. Điện tích phụ thuộc pH và BC của các khoáng sét, các oxides Fe, Al,
và chất hữu cơ được diễn tả như sau:

Trên các oxides Fe và Al
3
OHH
+
OH O
-
H
+
OH
-

[Fe, Al] [Fe, Al] [Fe, Al]
OHH
+
OH O
-
Chua Trung tính Kiềm
Trên các khoáng sét:
O O O
Si Si Si
O HH
+
H
+
O H OH
-
O
Al Al Al
O HH
+

O H O
Chua Trung tính Kiềm
Trên chất hữu cơ:
OH
-
RCOOH → RCOO
-
Chua Kiềm
OH-
ROH → RO
-
Chua Kiềm
3.1.3 Các polymers Fe và Al
Các ions Al
3+
được thay thế từ bề mặt hấp phụ của các khoáng sét (CEC) sẽ bị thủy
phân thành các phức hydroxyaluminum. Quá trình thủy phân Al
3+
sẽ giải phóng H
+
và sẽ làm
giảm pH dung dịch đất, trừ khi có nguồn OH
-
trung hoà ion H
+
này. Mỗi bước thủy phân tiếp
theo sau sẽ xảy ra ở một pH cao hơn bước trước đó. Các phản ứng sau đây trình bày sự cân
bằng giữa các dạng Al trong đất:
Al
3+

+ H
2
O → Al(OH)
2+
+ H
+
Al(OH)
2+

+ H
2
O → Al(OH)
2
+
+ H
+
Al(OH)
2
+
+ H
2
O → Al(OH)
3
0
+ H
+
Al(OH)
3
0
+ H

2
O → Al(OH)
4
-
+ H
+
Nếu thêm một base vào trong đất, H
+
trong dung dịch đất sẽ bị trung hoà trước tiên.
Khi tiếp tục cho thêm base vào, Al
3+
sẽ bị thủy phân, và sẽ hình thành H+ với hàm lượng
đương lượng với hàm lượng Al
3+
bị thủy phân. Cần chú ý là Al(OH)3 không hoà tan và sẽ kết
tủa ở pH >6.5, khi sản phẩm hoà tan của Al(OH)
3
vượt quá mức cân bằng.
Tương tự như H
2
O, Al
3+
cũng là 1 chất lưỡng tính, vừa có tính acid vừa có tính base,
như trình bày trong các phương trình sau:
Al là 1 base:
Al(OH)
3
+ H
+
↔ Al(OH)

2
+
+ H
2
O
Al(OH)
2
+
(OH)
2+
+ H
2
O
Al(OH)
2+
+ H
+
↔ Al
3+
+ H
2
O
Al(OH)
3
+ 3H
+
↔ Al
3+
+ 3H
2

O
Al là 1 acid:
Al
3+
+ OH
-
↔ Al(OH)
2+
Al(OH)
2+
+ OH
-
↔ Al(OH)
2
+
Al(OH)
2
+
+ OH
-
↔ Al(OH)
3
Al là 1 anion:
4
Al(OH)
3
+ OH
-
↔ Al(OH)
4

-
Các ion hydroxyl nhôm kết hợp với nhau hình thành nên các polymers mang nhiều
điện tích khác nhau. Quá trình polymer hoá được gia tăng khi có sự hiện diện của các bề mặt
khoáng sét. Cơ chế hình thành các polymers là sự chia sẽ các nhóm OH
-
trên các khoáng với
các ion Al
3+
, như trình bày trong các phương trình sau:
Các polymer Al có điện tích (+) chiếm tỉ lệ cao và chủ yếu là dạng không trao đổi.
CEC của đất có thể chịu ảnh hưởng bởi sự hấp phụ của các polymers mang điện tích (+) này.
Ở pH cao, CEC tăng do Al(OH)
3
kết tủa và giảm sự hình thành polymer Al mang điện tích (+)
hay không có sự hiện diện của các polymer Al. Nhưng khi pH đất giảm sẽ làm tăng sự hình
thành polymer mang điện tích (+), nên làm giảm CEC của đất.
OH
2+
H
2
O
2+
OH
4+
(H
2
O)Al + Al(H
2
O)
4

(H
2
O)
4
Al A l(H
2
O)
4
+2H
2
O
H
2
O OH OH
O
2+
(H
2
O)
4
Al Al(H
2
O)
4
+2H
+
O
Sự thủy phân Fe tương tự như sự thủy phân Al như trình bày trong phương trình sau.
Mặc dù phản ứng thủy phân Fe sẽ gây chua cao hơn sự thủy phân Al về mặt nguyên lý, nhưng
độ chua này được đệm bởi các phản ứng thủy phân của Al. Vì vậy, sựï thủy phân của Fe có

ảnh hưởng rất ít đến pH đất cho đến khi phần lớn Al trong đất bị phản ứng thủy phân.
Fe
3+
+ H
2
O ↔ Fe(OH)
2+
+ H
+
Các polymers Fe và Al có thể hiện diện dưới dạng các keo vô định hình hay tinh thể,
các keo này che phủ các bề mặt sét và các khoáng khác. Chúng cũng có thể được giữ giữa các
mạng lưới của các khoáng sét có tính trương nở trong đất, ngăn cản sự sụp đổ của các mạng
lưới này khi các khoáng bị mất nước.
3.1.4 Các muối hoà tan
Các muối acid, muối trung tính, hay muối base trong dung dịch đất thường phát sinh
từ sự phong hoá của khoáng, sự phân giải chất hữu cơ, hay do sự bón phân hoá học và phân
hữu cơ của con người. Các cations của các muối này sẽ thay thế các ion Al
3+
hấp phụ trên đất
chua và vì thế làm giảm pH của dung dịch đất (do Al bị đẩy ra ngoài dung dịch). Vì vậy, khi
bón các cations có hoá trị 2 vào đất sẽ làm giảm pH dung dịch đất mạnh hơn so với các
cation kim loại có hoá trị 1 (do lực thay thế Al của các cation hoá trị 2 cao hơn cation hoá trị
1).
Bón phân theo hàng sẽ tạo ra một nồng độ muối hoà tan cao trong vùng đất có bón
phân, nên sẽ làm giảm pH dung dịch đất rất mạnh ngay tại cùng đó do sự thủy phân của Al.
Vì vậy, việc bón phân theo hàng với liều lượng cao trên đất có pH<5,0-5,5, sự chua hoá mạnh
này sẽ gây bất lợi cho sự sinh trưởng của cây trồng.
3.1.5 Carbon dioxide (CO
2
)

Trong các loại đất đá vôi pH của đất chịu ảnh hưởng bởi hàm lượng CO
2
trong thành
phần khí của đất. pH của loại đất có chứa CaCO
3
trong điều kiện cân bằng với CO
2
trong
không khí khoảng 8,5; tuy nhiên, do nồng độ CO
2
trong thành phần khí của đất thường cao,
nên thực tế pH chỉ biến động trong khoảng 7,3-7,5.
Sự phân giải các dư thừa hữu cơ và sự hô hấp của rễ cây làm gia tăng nồng độ CO
2
trong thành phần không khí của đất, CO
2
này sẽ kết hợp với nước để cung cấp H
+
làm giảm
pH theo phản ứng sau:
5
H
2
O + CO
2
↔ H
2
CO
3
H

2
CO
3
↔ H
+
+ HCO
3
-
3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ chua của đất
Độ chua của đất sử dụng trong nông nghiệp ngày càng gia tăng do các yếu tố chính
sau:
- Sử dụng các loại phân hoá học, đặc biệt là phân NH
4
+
là loại phân hình thành H
+
trong quá trình nitrate hoá.
- Cây trồng hấp thu các cations và thải H
+
vào dung dịch đất theo cơ chế hấp thu trao
đổi
- Sự rửa trôi của các cation này và được thay thế đầu tiên bởi H
+
, sau đó là Al
3+
- Sự phân giải các dư thừa hữu cơ.
Mức độ hoá chua tự nhiên của đất gia tăng theo sự gia tăng của mưa vì nước mưa
thường có pH: 5,7 hay thấp hơn, phụ thuộc vào hàm lượng các chất ô nhiễm như SO
2
, NO

2
,
và các chất khác trong khí quyển.
3.2.1 Các loại phân gây chua và phân gây kiềm
Các loại phân khác nhau sẽ có phản ứng khác nhau trong đất. Các loại phân nitrate do
có mang một cation base nên có thể ít hình thành acid trong đất so với các loại phân NH
4
+
. So
sánh giữa các loại phân lân (P), loại phân P nào có chứa hay sẽ hình thành NH
4
-N sẽ có ảnh
hưởng lớn đến pH đất.
Phosphoric acid được giải phóng từ sự hoà tan của các loại phân P như là TSP
(monocalcium phosphate) và MAP có thể gây chua tạm thời cục bộ ở các điểm bón phân. TSP
làm giảm pH đến 1,5, trong khi đó MAP chỉ làm giảm pH đến khoảng 3,5; tuy nhiên , tổng
lượng H
+
được hình thành rất thấp và ít ảnh hưởng đến pH đất trong thời gian dài.
Diammonium phosphate (DAP) ban đầu làm tăng pH đến khoảng 8.
Nhưng độ chua được hình thành trong quá trình nitrate hoá NH
4
+
trong DAP sẽ làm đưa
pH đất trở lại giá trị ban đầu.
Hiệp hội Hoá học Nông nghiệp đã đưa ra phương pháp xác định các loại phân chua và
phân kiềm dựa trên các giả thuyết sau:
1.
Tất cả các loại phân bón có chứa S và Cl
-

, 1/3 của phân P , và ½ của phân N là gây chua
cho đất.
2. Sự hiện diện của Ca, Mg, K, và Na trong phân bón sẽ làm tăng nhẹ hay không làm thay
đổi pH của đất.
3.
½ loại phân N được cây hấp thu dưới dạng ion NO
3
-
, và các ion đi kèm với hàm lượng
đương lượng của K
+
, Ca
2+
, Mg
2+
, hay Na
+
. Sự hấp thu 1/2 còn lại có liên quan đến H
+
và
được xem như là ion trung hoà hay trao đổi với HCO
3
-
giải phóng từ rễ cây trồng.
6
Bảng 4.2 Độ chua hình thành do các loại phân N
Loại phân N Phản ứng Nitrate hoá
Dư lượng gây chua cho đất
Tối đa Tối thiểu
Trung

bình*
Dư
lượng
acid
Đương lượng
CaCO
3
(kg
CaCO
3
/kgN)
Dư
lượng
acid
Đương
lượng
CaCO
3
(kg
CaCO
3
/kgN
Đương
lượng
CaCO
3
(kg
CaCO
3
/

kgN
NH
3
lỏng
khan
NH
3
(khí) + 2O
2
→ H
+
+
NO
3
-
+ H
2
O
H
+
NO
3
-
50/14=3,6 0 0 1,8
Urea
(NH
2
)
2
CO +4O

2
→ 2H
+

+2NO
3
-
+ CO
2
+ H
2
O
2H
+
2NO
3
-
100/28=3,6 0 0 1,8
Ammonium
nitrate
NH
4
NO
3
+ 2O
2
→ 2H
+
+
2NO

3
- + H
2
O
2H
+
2NO
3
-
100/28=3,6 0 0 1,8
Ammonium
sulfate
(NH
4
)
2
SO
4
+ 4O
2
→ 4H
+
+
2NO
3
- + SO
4
2-
+2H
2

O
4H
+
2NO
3
-
SO
4
2-
200/28=7,2 2H
+
SO
4
2-
100/28=3,6 5,4
MAP
NH4H
2
PO
4
+ O
2
→ 4H
+
+
NO
3
-
+ H
2

PO
4
-
+ H
2
O
2H
+
NO
3
-
H
2
PO
4
-
100/14=7,2 H
+
H
2
PO
4
-
50/14=3,6 5,4
DAP
(NH
4
)
2
HPO

4
+ O
2
→ 3H
+
+
2NO
3
-
+ H
2
PO
4
-
+H
2
O
3H
+
2NO
3
-
H
2
PO
4
-
150/28=5,4 H
+
H

2
PO
4
-
50/28=1,8 3,6
Giá trị trung bình: áp dụng theo Hiệp Hội Các nhà Hoá Học Phân Tích.
Phương pháp này giả định rằng sự sinh trưởng của cây trồng sẽ bị giảm do độ chua
được hình thành bởi quá trình nitrate hoá phân NH
4
+
và do sự hấp thu các cation và anion
không cân bằng của cây trồng.
Nếu tính cả hàm lượng khá lớn NH
4
+
được hấp thu trực tiếp bởi cây trồng, xem như
lượng NH
4
+
này không bị nitrate hoá, 1,8 kg CaCO
3
cần để trung hoà sự hoá chua do 1 kg
phân NH
4
-N gây nên. Nhưng khi không xét đến ảnh hưởng của sự hấp thu không cân bằng
trong tỉ lệ cation/anion, thì cần đến 3,75 kg CaCO
3
để trung hoà sự hoá chua của 1 kg NH
4
-N

bị nitrate hoá thành NO
3
-
.
3.2.2 Sự mất đi các cation base
Do các dung dịch có chứa các loại muối luôn phải được trung hoà về mặt điện tích
[bằng nhau trong tổng điện tích (+) và (-)], khi nước rửa trôi xuống bên dưới vùng rễ có chứa
cả hai cation và anion. Nên mỗi 1 kg NO
3
-N bị rửa trôi sẽ lấy đi theo 7,1 kg CaCO
3
hay một
đương lượng cation khác.
Sự hấp thu cation của cây trồng có thể làm giảm hoặc tăng độ chua của đất được hình
thành do quá trình nitrate hoá NH
4
+
từ phân bón, từ các chất thải của cây trồng và động vật,
hay trong chất hữu cơ. Sự biến động này được giải thích là do sự khác nhau trong quá trình
hấp thu N và các base của cây trồng. Chỉ số các base hấp thu (EB) được định nghĩa là tổng
các cation hấp thu (Ca
2+
, Mg
2+
, K
+
, và Na
+
) trừ tổng các anion hấp thu (Cl
-

, SO
4
2-
, NO
3
-
, và
H
2
PO
4
-
). Các cây có tỉ số EB/N < 1,0 làm giảm độ chua gây ra do quá trình nitrate hoá, ngược
lại các cây có tỉ số EB/N > 1,0 làm gia tăng độ chua này. Chỉ có rất ít cây trồng có giá trị
EB/N > 1,0. Các cây ngũ cốc và họ hoà thảo có tỉ số EB/N trung bình là 0,43 và 0,47, có
nghĩa là chỉ có 43 và 47 % N được hấp thu sẽ gây chua cho đất.
3.2.3 Ảnh hưởng của thời gian
Độ chua của đất không hình thành trong 1 - 2 năm, và khác nhau giữa các loại đất. Sự
hoá chua có thể hình thành trong 5 năm đối với đất cát, hay 10 năm đối với đất thịt, nhưng có
thể 15 năm hay hơn đối với đất thịt pha sét. Độ chua của đất ngày càng gia tăng do việc sử
dụng vôi ngày càng giảm trong nông nghiệp, đồng thời sự sử dụng phân N ngày càng gia
7
tăng. Một ví dụ về việc sử dụng lâu dài các loại phân NaNO
3
, (NH
4
)
2
SO
4

trong điều kiện có
và không có bón vôi. Với (NH
4
)
2
SO
4
, pH đất trong lớp đất mặt 15 cm giảm 1,6 - 1,8 đơn vị
sau 32 năm canh tác, so với sử dụng (NH
4
)
2
SO
4
nhưng có bón vôi. Với NaNO
3
, pH chỉ giảm
0,7-1,0 đơn vị, so với NaNO
3
có bón vôi.
Bảng 4.3 Ảnh hưởng của các loại phân N và bón vôi đến độ chua của đất (sau 32 năm canh
tác bông vải - bắp)
Nghiệm thức bón N và vôi pH đất
Loại đất 1 Loại đất 2
0-
15cm
15-
30cm
30-
45cm

45-
60cm
0-
15cm
15-
30cm
30-
45cm
45-
60cm
(NH
4
)
2
SO
4
4,8 4,8 4,3 4,3 4,8 4,8 4,9 4,9
(NH4)
2
SO
4
+ VÔI 6,2 5,4 4,7 4,6 6,0 5,5 5,3 5,1
NaNO
3
5,7 5,5 5,1 5,0 5,8 5,5 5,3 5,1
NaNO
3
+ VÔI 6,4 6,4 6,3 6,3 6,8 6,6 5,8 5,2
pH ban đầu của 2 loại đất = 6,0
Lượng N bón 40 kg N/ha trong 15 năm đầu, sau đó bón 53 kg N/ha trong 17 năm sau.

Lượng vôi bón hàng năm là 500 kg/ha trong 15 năm đầu, và 800 kg/ha trong 17 năm
kế tiếp.
4 Đất phèn
Đất phèn được hình thành ở những nơi có địa hình thấp, có thời gian dài bị
nước biển xâm nhập, có sự tích lũy các trầm tích biển, thảm thực vật là sú, vẹt, đước.
Có sự hiện diện của khoáng pyrite, khoáng này là vật liệu trung tính chỉ hóa chua trong
điều kiện có oxy.
Lưu huỳnh trong xác bã thực vật được vi sinh vật phân giải trong điều kiện yếm
khí hình thành H
2
S và trong điều kiện có Fe thì sẽ tạo thành FeS.H
2
O theo quá trình
như sau H
2
S + Fe(OH)
3
 FeS.nH
2
O. Khi có sự xuất hiện của oxy pyrite bị oxy hóa
do các vi khuẩn phân giải lưu huỳnh như Thibacillus thiooxidans hình thành nên acid
sulfuric FeS
2
+ 7/2 O
2
+ H
2
O  FeSO
4
+ H

2
SO
4
. Khi có sự hiện diện của vi khuẩn
Thiobacillus ferroxidans, FeSO
4
sẽ bị oxy hóa thành Fe
3+
.
FeSO
4
+ H
2
SO
4
+ ½ O
2
 Fe(SO
4
)
3
+ H
2
O
Và Fe
3+
sẽ tác dụng nhanh với FeS
2
để hình thành acid sulfuric
FeS

2
+ 14Fe
3+
+ 8H
2
O  15Fe
2+
+ 16H + 2SO
4
2-
Fe
2+
+ SO
4
2-
+ 1/2 O
2
+ 3/2 H
2
O + ½ K
+
 1/3 KFe(SO
4
)
2
(OH)
6
+ H
+
+ ½ SO

4
2-
.
Sản phẩm oxy hóa của khoáng pyrite là khoáng jarosite và acid sulfuric.
Jarosite là đặc điểm để nhận biết đất phèn và acid sulfuric làm cho đất bị chua.
4.1 Đặc điểm đất phèn
Đất phèn thường có sa cấu sét, cấu trúc kém đến không cấu trúc, đất phèn
thường có hàm lượng chất hữu cơ tương đối cao nhưng do trong điều kiện yếm khí
chất hữu cơ kém bị phân giải dẫn đến hàm lượng mùn trong đất phèn thấp (tỉ số C/N
cao, > 25).
Đất phèn có pH thấp (≤ 3,5 ở tầng sinh phèn), hàm lượng các độc chất (Al
3+
,
Fe
2+
, SO
4
2-
) cao, hàm lượng các chất dinh dưỡng cao nhưng khả năng hữu dụng thấp.
Do đất phèn có sa cấu sét và có lượng chất hữu cơ cao nên có CEC cao và tính đệm
cao.
Trong đất phèn hầu hết các vi sinh vật đều không có ích cho quá trình chuyển
hóa chất dinh dưỡng cho cây trồng.
8
4.2 Sử dụng và các biện pháp cải tạo đất phèn
Đẩy tầng sinh phèn xuống thấp bằng cách giữ cho đất luôn ngập nước, một số
biện pháp cải tạo đất phèn đã được sử dụng như:
Chọn giống chịu phèn hay kháng phèn
Ngâm nước, cày không lật, làm đất tối thiểu
Bón vôi và các vật liệu có chứa vôi

Rửa phèn
5 Đất là một hệ thống có tính đệm
Đất có tính chất như là một acid yếu nên có tính đệm pH. Trong các loại đất chua, Al
3+
hấp phụ trên bề mặt keo đất sẽ duy trì sự cân bằng với Al
3+
trong dung dịch đất, trong dung
dịch Al
3+
bị thủy phân để hình thành H
+
.
Nếu H
+
được trung hoà bởi 1 base và Al
3+
trong dung dịch bị kết tủa dưới dạng
Al(OH)
3
, Al
3+
trao đổi trên bề mặt keo đất sẽ được giải phóng để tái cung cấp Al
3+
cho dung
dịch. Vì thế, pH dung dịch đất vẫn được duy trì hay được gọi là pH đất có tính đệm. Nếu base
được tiếp tục thêm vào, phản ứng trên sẽ tiếp tục, càng nhiều Al
3+
hấp phụ được trung hoà và
được thay thế trên CEC bởi các cation của base bón vào. Kết quả là pH sẽ tăng dần.
Al

3+
Ca
2+
Sét Mg
2+
↔ Al
3+
+ H
2
O ↔ AlOH
2+
+ H
+
K
+
Al
3+

Phản ứng trên cũng xảy ra theo hướng ngược lại. Khi thêm một lượng acid vào một
loại đất trung tính, OH
-
trong dung dịch đất sẽ được trung hoà bởi H
+
của acid, Al(OH)
3
hoà
tan dần nên làm tăng nồng độ Al
3+
trong dung dịch và sau đó là trên CEC. Nếu phản ứng tiếp
tục xảy ra, pH dung dịch đất vẫn sẽ tiếp tục tăng nhưng với tốc độ rất chậm vì Al

3+
thay thế
các cation base hấp phụ.
Tổng hàm lượng sét và chất hữu cơ trong đất và bản chất của các khoáng sét sẽ quyết
định mức độ đệm của đất. Các loại đất có hàm lượng sét và chất hữu cơ cao sẽ có tính đệm
cao, nhưng khi muốn nâng pH đất cần phải bón 1 lượng vôi lớn hơn rất nhiều so với các loại
đất có tính đệm thấp hơn. Các loại đất cát có hàm lượng sét và chất hữu cơ thấp sẽ có tính
đệm kém và chỉ cần 1 lượng vôi thấp có thể thay đổi pH nhanh chóng. Các loại đất chứa phần
lớn sét 1:1 (Ultisols và Oxisiols) thường có khả năng đệm thấp so với các loại đất chứa chủ
yếu các khoáng sét 2:1 (Alfisols và Mollisols).
9
5.1 Xác định độ chua hoạt động và độ chua tiềm tàng trong đất
5.1.1 Độ chua hoạt động (hiện tại)
Phương pháp tương đối chính xác nhất và được dùng rộng rãi để xác định pH là đo pH
bằng pH kế với điện cực thủy tinh trong 1 hỗn hợp đất nước. pH đất là 1 chỉ thị sự hiện diện
của Al
3+
và H
+
trao đổi. H
+
trao đổi hiện diện ở pH < 4, trong khi Al
3+
trao đổi chủ yếu hiện
diện ở pH: 4 - 5,5. Các polymers Al hiện diện trong khoảng pH: 5,5 - 7,0.
Khi đất bão hoà được pha loãng đến tỉ lệ đất : nước từ 1:1 đến 1:10, thường giá trị pH
đo sẽ tăng so với pH được đo trong dung dịch bão hoà. Để tối thiểu hoá ảnh hưởng của nồng
độ muối trong các loại đất, 1 số phòng phân tích thường dùng dung dịch loãng 0,01 M CaCl
2
thay vì dùng nước. Ca

2+
thêm vào sẽ làm giảm pH so với đất được pha loãng với nước. pH đo
trong các dung dịch muối loãng thường biến động rất nhỏ, khoảng 0,1 - 0,5 đơn vị.
5.1.2 Độ chua tiềm tàng
pH đất là một chỉ thị rất tốt phản ánh đất chua hay kiềm; tuy nhiên, vì là biểu thị độ
chua hoạt động, nên pH đất không xác định được độ chua tiềm tàng của đất. Để định lượng
hoá độ chua tiềm tàng của đất, ta phải chuẩn độ đất với một base, độ chua tiềm tàng này có
thể dùng để xác định nhu cầu bón vôi hay hàm lượng CaCO
3
cần thiết để làm tăng pH đất đến
một giá trị thích hợp cho sự sinh trưởng của cây trồng. Vì thế, nhu cầu vôi của đất không chỉ
có quan hệ đến pH đất mà còn quan hệ với khả năng đệm hay CEC của đất. Đất có hàm lượng
sét và/hay chất hữu cơ cao có khả năng đệm cao sẽ có nhu cầu vôi cao, ngược lại, đất có hàm
lượng sét và /hay chất hữu cơ thấp có khả năng đệm thấp và có nhu cầu vôi thấp.
Một ví dụ tính toán nhu cầu vôi đối với 2 loại đất có CEC=20 meq/100 g và 10
meq/100 g như sau:
Đất sét: CEC = 20 meq/100 g
pH ban đầu= 5,0 và % độ bảo hoà base (BS) ban đầu= 50 %
pH cần đạt được = 6,5 và % độ bảo hoà base=80 %.
Cần phải trung hoà 30 % độ chua trên CEC (80-50 %); vậy,
(0,30) (20 meq/CEC) = 6,0 meq acids = 6,0 meq CaCO
3
100 g đất 100 g đất 100 g đất
Vậy, lượng vôi nguyên chất cần là:
6,0 meq CaCO
3
(50 mg CaCO
3
) = 300 mg CaCO
3

100 g đất meq 100 g đất
Do đó,
300 mg CaCO
3
(1.000 g) = 0,30 g CaCO
3
= 0,30 kg CaCO
3
100 g đất mg 100 g đất 100 kg đất
0,30 kg CaCO
3
(2x10
4
) = 6000 kg CaCO
3
100 kg đất (2x10
4
) ha- lớp đất cày
Đất thịt pha cát: CEC = 1 meq/100 g
Giả sử là đất này có pH ban đầu và pH muốn nâng lên cùng độ bảo hoà base giống
như đất sét tính toán trên, thì lượng CaCO
3
cần thiết sẽ là 3.000 kg CaCO
3
/ha lớp đất cày.
5.1.3 Xác định nhu cầu vôi của đất
Nhu cầu vôi của đất có thể được xác định bằng nhiều phương pháp khác nhau. Chuẩn
độ đất với một acid hay một base sau đó tính toán lượng acid hay base cần thiết để làm giảm
hay tăng pH đất. Chất base thường được sử dụng là Ca(OH)
2

và acid thường là HCl. Sau khi
cân bằng, pH được xác định và các giá trị pH này được vẽ lên 1 đồ thị với trục tung là giá trị
pH và trục hoành là hàm lượng meq acid hay base được cho vào đất. Từ các số liệu này ta có
thể dễ dàng xác định được nhu cầu vôi của đất nhằm đưa pH đến một giá trị mong muốn.
Ví dụ, để tăng pH từ 5,7 đến 6,5 cần bón 1,0meq base/100 g đất. Vậy lượng vôi
nguyên chất CaCO
3
cần để làm tăng pH từ 5,7 đến 6,5 sẽ là:
10
1,0 meq CaCO
3
(5 mg CaCO
3
) = 5 mg CaCO
3
100 g đất meq 100 g đất
= 1.000 kg CaCO
3
/ha-15 cm
Dung dịch đệm đơn giản của Shoemaker, McLean, và Pratt (SMP) được sử dụng rộng
rãi để xác định nhu cầu vôi của đất chua. Dung dịch đệm là một hỗn hợp có nồng độ loãng
của triethanolamine, paranitrophenol, và K-chromate. Phương pháp SMP đặc biệt thích hợp
cho đất có các tính chất sau: nhu cầu vôi > 4 meq/100 g đất (> 4.000 lb/a), pH< 5,8, chất hữu
cơ < 10 %, và có hàm lượng Al hoà tan cao. Nhưng đối với đất có nhu cầu vôi thấp, phương
pháp SMP thường cho kết quả bón vôi cao hơn so với nhu cầu vôi thực tế.
Trong các loại đất rất chua, nhu cầu vôi có thể dựa trên cơ sở tính toán lượng CaCO
3
cần thiết để làm giảm hàm lượng Al trên CEC. Ví dụ, người ta khuyến cáo bón 1 tấn CaCO
3
cho mỗi 1meq Al

3+
trao đổi/100 g đất. Ở một số nước, hàm lượng vôi cần để trung hoà Al trao
đổi được xác định như sau:
Meq CaCO
3
/100 g đất = 2 x meq Al trao đổi/100 g đất.
Những nghiên cứu khác cho thấy hàm lượng vôi được khuyến cáo sử dụng biến thiên
trong khoảng 1,1- 6,7 tấn CaCO
3
/ha-lớp đất cày.
5.2 pH đất và sản xuất cây trồng
Trong quá khứ, pH khoảng 6,5 - 7,0 được xem là tối hảo cho sản xuất cây trồng; tuy
nhiên, thực tế chỉ cần bón vôi đủ để nâng pH lên khoảng 5,6 – 5,7 và làm giảm Al
3+
trao đổi
xuống < 1 % của CEC sẽ làm hạn chế rất lớn những vấn đề gây ra do độ chua của đất có liên
quan đến sản xuất cây trồng. Chú ý là bón vôi cho đất Ultisols và Oxisols đến pH 7,0, có thể
làm hạn chế khả năng sản xuất do các nguyên nhân sau:
- Làm giảm tính thấm của đất.
- Làm giảm sự sinh trưởng của cây trồng.
- Hạn chế sự hấp thu P và 1 số nguyên tố vi lượng khác của cây trồng.
Làm giảm Al
3+
hoà tan đến < 1 ppm được khuyến cáo cho các cây trồng mẫn cảm với
độ chua. Trên đất Alfisols và Mollisols, bón vôi nâng đến pH 6,5 - 6,8 sẽ tối hảo cho hầu hết
các loại cây trồng, ngoại trừ cây họ đậu được khuyến cáo nên bón đến pH 6,8 - 7,0.
Các cây trồng khác nhau có tính chống chịu với đất chua khác nhau.
Bảng 4.4 pH tối hảo đối với 1 số cây trồng
pH đất Cây trồng
<5,0 Khoai mì

4,5 – 7,5 Cà phê, cỏ kudzu
5,0 - 5,5 Dâu tây, khoai tây, thuốc lá
5,5 - 6,5
Bắp , Lúa mì, Lúa mạch, gừng, ổi, mít, xoài, tiêu,
chôm chôm, dứa, các cây họ đậu, cây phân xanh
6,0 – 7,0 Chuối, cacao, nho, đậu phụng, lúa nước, đậu nành,
đậu bắp, bắp cải, cải bông
6,0 – 8,0 Tảo, bơ, bắp, mía
11
5.3 Các vật liệu có chứa vôi
Các vật liệu được sử dụng phổ biến để cung cấp vôi cho đất là Ca và/hay Mg oxides,
hydroxides, carbonates, và silicates. Các anion đi kèm trong vôi phải có đặc tính làm giảm
hoạt độ H
+
và Al
3+
trong dung dịch đất. Gypsum (CaSO
4
.2H
2
O) và các muối trung tính khác
không thể trung hoà H
+
như phản ứng sau:
CaSO
4
.2H
2
O + 2H
+

↔ Ca
2+
+ 2H
+
+ SO
4
2-
+ 2H
2
O.
Thực ra khi bón các muối trung tính vào đất sẽ làm giảm pH đất. Đặc biệt là khi bón
theo hàng, do vôi thay thế Al
3+
hấp phụ trong đất, vì vậy, đôi khi bón các loại muối trung tính
làm giảm pH đất cục bộ một cách đáng kể.
Bảng 4.5 Giá trị trung hoà (CCE) của 1 số loại vôi nguyên chất
Loại vôi Trọng lượng
phân tử
(g/mole)
Trọng lượng
đương lượng
(g/eq)
Giá trị trung
hoà (%)
Hàm lượng
Ca
CaO 56 28 179 71
Ca(OH)
2
74 37 135 54

CaMg(CO
3
)
2
184 46 109 22 (13 % Mg)
CaCO
3
100 50 100 40
CaSiO
3
116 58 86 46
Các phản ứng khi bón vôi vào đất, bắt đầu là sự trung hoà H
+
trong dung dịch đất do
cả ion OH
-
hay HCO
3
-
có trong vôi. Ví dụ, CaCO
3
có tính chất như sau:
CaCO
3
+ H
2
O → Ca
2+
+ HCO
3

-
+ OH
-
Tốc độ của phản ứng có quan hệ trực tiếp đến tốc độ các ion OH
-
bị mất đi (trung hoà)
trong dung dịch. Khi có đủ ion H
+
trong dung dịch đất, Ca
2+
và HCO
3
-
sẽ tiếp tục được phân ly
từ CaCO
3
và đi vào dung dịch. Tuy nhiên khi nồng độ ion H
+
trong dung dịch giảm, sự hình
thành ion Ca
2+
và HCO
3
-
cũng bị giảm tương ứng.
H
+
tiếp tục bị mất đi khỏi dung dịch đất nên kết quả cuối cùng là sự kết tủa của Al
3+
và

Fe
3+
dưới dạng Al(OH)
3
và Fe(OH)
3
và sự thay thế chúng trên CEC bởi Ca
2+
và/hay Mg
2+
.
Phản ứng tổng hợp của sự trung hoà Al trong đất chua có thể được viết như sau:
Al
3+
K
+
Ca
2+
Ca
2+

Sét Mg
2+
+ CaCO
3
+ 3H
2
O → Sét Ca
2+
+2Al(OH)

3
+ CO
2
K
+
Mg
2+
Al
3+
Ca
2+
Ca
2+
5.3.1 Calcium Oxide
Calcium oxide (CaO) còn được gọi là vôi sống, vôi nung. CaO có dạng bột màu trắng,
được đóng bằng các bao giấy do CaO có tính ăn da. Được sản xuất bằng cách nung CaCO
3
(đá vôi) trong lò nung, nhằm đẩy khí CO
2
ra. CaO là là vôi hữu hiệu nhất, có giá trị trung hoà
hay đương lượng Calcium carbonate (CCE) là 179%, so với CaCO
3
nguyên chất. Nhưng trong
trường hợp bón không cần thiết phải có hiệu quả nhanh, cả hai chất loại vôi CaO hay Ca(OH)
2
đều có thể sử dụng được. Nhưng vấn đề khó khăn trong sử dụng vôi là việc trộn đều vôi
trong đất, vì ngay sau khi bón vào đất vôi hấp thụ nước rất nhanh và hình thành dạng hạt nhỏ
hay vữa. Các hạt này có thể bị hoá cứng do sự hình thành CaCO
3
trên bề mặt chúng, dạng

CaCO
3
này có thể tồn tại một thời gian rất dài trong đất.
5.2.3 Calcium Hydroxide
Calcium hydroxide [Ca(OH)
2
] thường được gọi là vôi chết, vôi tôi, có dạng bột màu
trắng. Có hiệu lực nhanh trong khả năng trung hoà độ chua của đất. Vôi tôi được sản xuất
bằng cách cho CaO ngậm nước và có giá trị trung hoà (CCE) là 136.
12
5.2.4 Calcium và Calcium-Magnesium Carbonates
Calcium carbonate (CaCO
3
) hay calcite và calcium-magnesium carbonate
[CaMg(CO
3
)
2
] hay dolomite là những chất chứa vôi được sử dụng phổ biến. Đá vôi phần lớn
được khai khác từ các mỏ đá vôi. Chất lượng đá vôi phụ thuộc vào mức độ tinh khiết của
chúng. Giá trị trung hoà của đá vôi biến thiên từ 65 -100 %. Giá trị trung hoà của CaCO
3
nguyên chất về mặt lý thuyết được qui ước là 100 %, trong khi đó dolomite nguyên chất có
giá trị trung hoà là 109 %. Tuy nhiên, CCE của phần lớn vôi sử dụng trong nông nghiệp biến
động khoảng 90 – 98 % do luôn có lẫn một số tạp chất.

5.2.5 Marl
Marls là trầm tích của đá vôi, xốp thường lẫn với đất và thường có ẩm độ cao. Trầm
tích marls thường hình thành từng mảng và được phủ bởi bột vỏ sò, ốc có giá trị trung hòa
trung bình từ 70 – 90 % tùy thuộc vào hàm lượng sét chứa đựng.

5.3 Giá trị trung hoà hay đương lượng Calcium Carbonate của các vật liệu có chứa vôi
Giá trị của một loại vôi phụ thuộc vào lượng acid được trung hoà bởi một đơn vị trọng
lượng vôi, nên giá trị trung hoà có liên quan đến thành phần cấu tạo phân tử và độ tinh khiết
của vôi. CaCO
3
nguyên chất là mức chuẩn qui ước để xác định giá trị trung hoà các loại vôi
khác, và giá trị trung hoà của CaCO
3
qui ước là 100 %. CCE được định nghĩa là khả năng
trung hoà độ chua của vôi được biểu thị bằng % trong lượng của CaCO
3
.
Xem các phản ứng sau đây:
CaCO
3
+2H
+
↔ Ca
2+
+ H
2
O + CO
2
MgCO
3
+2H
+
↔ Mg
2+
+ H

2
O + CO
2
Trong mỗi phản ứng, 1 mole CO
3
2-
sẽ trung hoà được 2 mole H
+
. Trọng lượng phân tử
gram của CaCO
3
là 100 g, trong khi đó trọng lượng phân tử của MgCO
3
chỉ là 84 g; vì vậy,
chỉ với 84 g MgCO
3
sẽ trung hòa được một lượng acid tương đương với 100 g CaCO
3
. Vì thế,
giá trị trung hoà hay CCE của một trọng lượng bằng nhau của 2 loại vôi trên được tính như
sau:
84 = 100
100 x
x = 119
Vậy khả năng trung hoà của MgCO
3
lớn hơn gấp 1,19 lần CaCO
3
với vùng 1 trọng
lượng; do đó CCE của MgCO

3
là 119 %. Ta có thể tính giá trị trung hoà của các loại vôi khác
theo cách tính tương tự.
Thành phần của các loại vôi đôi khi cũng được diễn tả bằng hàm lượng Ca và Mg của
khoáng nguyên chất. Ví dụ, CaCO
3
nguyên chất có chứa 40 % Ca và MgCO
3
nguyên chất
chứa 28,6 % Mg, được tính bằng tỉ lệ của trọng lượng phân tử:
24 g/m Mg x 100 = 28,6 %
84 g/m MgCO
3
Để chuyển đổi % Ca thành CCE, ta nhân % Ca với 100/40 hay 2,5; để đổi % Mg thành
MgCO
3
, nhân % Mg với 84/24 hay 3,5.
5.3.1 Hàm lượng Ca và Mg oxide
Chất lượng của các vật liệu vôi cũng có thể diễn tả bằng đương lượng Ca và Mg dạng
oxide của chúng. Ví dụ, CaCO
3
nguyên chất có chứa 40 % Ca. CaO có trọng lượng phân tử là
56, trong đó có nghĩa là O có trọng lượng là 16 g được kết hợp với 40 g Ca. Vì vậy, nếu Ca
trong CaCO
3
được diễn tả dưới dạng oxide sẽ chứa (56/100) x 100, hay 56/40 đương lượng
của CaO. Vì vậy, để đổi % CaCO
3
thành % CaO, ta nhân % CaCO
3

với 56/100, hay 0,56. Ta
có thể tính tương tự với các loại vôi có chứa Mg.
13
5.3.2 Carbonates tổng số
Chất lượng của vôi cũng liên quan đến hàm lượng tổng CO
3
2-
chứa trong vôi. Ví dụ,
có 1 loại vôi chứa 78 % CaCO
3
và 12 % MgCO
3
. Tổng hàm lượng CO
3
sẽ là 90 %.
Có thể sử dụng tất cả các yếu tố chuyển đổi sao cho tiện lợi trong tính toán và sử dụng.
5.4 Độ mịn của vôi
Hiệu quả trung hoà độ chua của vôi trong nông nghiệp tùy thuộc vào độ mịn của vôi,
do tốc độ phản ứng của vôi phụ thuộc vào diện tích bề mặt tiếp xúc với đất. CaO và Ca(OH)
2
có dạng bột mịn , nên độ mịn không ảnh hưởng nhiều đến hiệu quả trung hoà, nhưng đá vôi
cần phải được nghiền mịn trước khi bón. Khi đá vôi nghiền được trộn đều vào đất, tốc độ
phản ứng sẽ gia tăng theo mức độ mịn của vôi. Các kết quả nghiên cứu về độ mịn của vôi cho
thấy hiệu quả trung hoà của các thành phần thô thấp hơn thành phần mịn theo thời gian ủ
trong đất. Hiệu quả tương đối, dựa trên cơ sở sự thay đổi pH của đất, chịu ảnh hưởng bởi mức
độ thay đổi pH được sử dụng để so sánh.
Hệ số chuyển đổi sử dụng trong tính toán đương lượng trung hoà của các loại vôi.
%CaO = %Ca x 1,40 (56/40= 1.40)
%Ca(OH)
2

= %Ca x 1,85
%CaCO = %Ca x 2,50
%MgO = %Mg x 1,67
%Mg(OH)
2
= %Mg x 2,42
%MgCO
3
= %Mg x 3,50
%Ca = %Mg x 1,67
%CaCO
3
= %Mg x 4,17
%CaCO
3
= %MgO x 2,50
%CaCO
3
= %MgCO
3
x 1,19
Vì giá thành của vôi sẽ tăng theo độ mịn, nên trong thực tế chỉ cần nghiền tối thiểu, có nghĩa
là chỉ cần sản xuất các loại vôi có tỉ lệ thành phần mịn đủ để làm thay đổi nhanh pH. Vì vậy
vôi sử dụng trong nông nghiệp luôn chứa cả 2 thành phần mịn và thô.
Độ mịn của vôi được định lượng hoá bằng cách xác định sự phân bố các kích thước
hạt trong 1 mẫu vôi. Yếu tố độ mịn là tổng lượng vôi có trong cả 3 kích cỡ hạt nhân với 1 hệ
số hữu hiệu. Tỉ lệ Calcium Carbonate hữu hiệu (ECC) của đá vôi chính là CCE của chúng.
5.5 Lợi ích của việc sử dụng vôi trong nông nghiệp
Vôi rất ít khi cần trong các vùng đất có vũ lượng hàng năm thấp, sự rửa trôi không
đáng kể, và các vùng đất mặn, khô hạn, mặn kiềm.

Sự gia tăng sinh trưởng của cây trồng do bón vôi thường là do vôi làm hạn chế tính
chất của độc chất Al
3+
, mặc dù giá trị dinh dưỡng đối với cây trồng của Ca và Mg trong vôi
cũng quan trọng.
5.5.1 Lợi ích trực tiếp
Tính độc của Al có thể là yếu tố chính hạn chế sự sinh trưởng của cây trồng trong
nhiều loại đất chua, đặc biệt là khi pH đất <5,0 -5,5. Hàm lượng Al trong đất cao sẽ làm cản
trở sự phân chia của tế bào rễ; ức chế sự hình thành nốt sần; cố định P thành các dạng ít hữu
dụng trong đất và cả bên trong hay trên rễ cây; làm giảm sự hô hấp của rễ; cản trở sự hoạt
động của các enzymes kiểm soát sự tích lũy polysaccharides trong màng tế bào; làm tăng tính
cứng của màng tế bào do các nối pectins; và ngăn cản sự hấp thu, vận chuyển, và sử dụng các
chất dinh dưỡng của cây trồng. Ở pH đất ≤ 4,5, vôi có thể loại trừ được độc tính của H
+
, H
+
cao sẽ gây nên sự phá hủy màng tế bào rễ, cũng như làm cản trở sự phát triển của nhiều loại vi
14
khuẩn có ích khác. Lợi ích trực tiếp lớn nhất của viêc bón vôi cho nhiều loại đất là làm giảm
hoạt độ hay khả năng hoà tan của Al và Mn trong đất.
Khi đất chua được bón vôi, hoạt độ của Al
3+
sẽ giảm do Al bị kết tủa dưới dạng
Al(OH)
3
. Bón vôi làm tăng pH, đồng thời làm giảm hàm lượng Al trao đổi. Hàm lượng Al
3+
cao không chỉ gây độc cho cây, mà còn làm cản trở sự hấp thu Ca và Mg của cây trồng.
Trong thực tế vấn đề ngộ độc Al không phải luôn được chữa trị hiệu quả bằng biện
pháp bón vôi. Tính chống chịu với độc tố Al thường do các tính chất di truyền quyết định. Vì

vậy cần thiết phải có những mô hình chọn giống có tiềm năng chống chịu cao để giải quyết
vấn đề ngộ độc Al trên đất chua.
Tính chống chịu với sự ngộ độc Mn cũng khác nhau tùy loại, giống cây trồng. Ví dụ,
cây cải dầu rất mẫn cảm với tính độc của Mn, ngược lại lúa mạch chống chịu tương đối cao
với độc tính của Mn.
5.5.2 Các lợi ích gián tiếp
Ảnh hưởng đến sự hữu dụng của P
Đất có pH thấp và có hàm lượng Fe, Al cao, P sẽ bị kết tủa dưới dạng các hợp chất
Fe/Al-P. Đất chua khi bón vôi sẽ cho kết tủa được Fe và Al dưới dạng Fe(OH)
3
và Al(OH)
3
,
do đó sẽ hạn chế được hoạt tính của Fe, Al và làm tăng sự hữu dụng của P cho cây trồng.
Nhưng cần chú ý, khi đất được bón vôi với liều lượng cao, tăng pH lên đến 6,8 -7,0,
cũng có thể làm giảm sự hữu dụng của P do sự kết tủa của Ca và Mg-P. Nên 1 chương trình
bón vôi hợp lý là cần giữ pH trong khoảng 5,5 - 6,8 để đảm bảo sự hữu dụng của P trong đất.
Sự hữu dụng của các nguyên tố vi lượng
Ngoại trừ Mo, tất cả các nguyên tố vi lượng khác sẽ gia tăng sự hữu dụng khi pH
giảm. Các nguyên tố vi lượng sẽ gây độc cho cây khi có nồng độ cao trong dung dịch. Bón
vôi hợp lý sẽ làm giảm nồng độ của nhiều nguyên tố vi lượng trong dung dịch, và bón vôi
nâng pH đất đến khoảng 5,6 - 6,0 có thể làm hạn chế tối đa tính độc của nhiều nguyên tố vi
lượng đồng thời vẫn duy trì được sự hữu dụng của các nguyên tố này.
Khả năng hữu dụng của Mo sẽ được cải thiện khi đất được bón vôi, và các triệu
chứng thiếu Mo thường ít khi xảy ra trên các loại đất đã được bón vôi nâng pH lên khoảng
7,0. Do ảnh hưởng đến các nguyên tố vi lượng khác, nên ta không nên bón vôi để nâng pH lên
đến 7,0 cho hầu hết các loại cây trồng trong các vùng nóng ẩm.
Sự nitrate hoá
Phần lớn vi sinh vật tham gia vào quá trình biến đổi NH
4

+
thành NO
3
-
cần 1 lượng Ca
lớn; vì vậy, quá trình nitrate hoá sẽ được tăng cường khi đất được bón vôi, pH nâng lên đến
5,5-6,5. Sự phân giải các tàn dư thực vật và chất hữu cơ trong đất cũng sẽ xảy ra nhanh hơn
trong khoảng pH này so với đất chua. Ảnh hưởng của bón vôi đến cả 2 quá trình khoáng hoá
N hữu cơ và nitrate hoá được trình bày trong bảng 4.6.
Bảng 4.6 Ảnh hưởng của Vôi đến sự khoáng hoá N hữu cơ và nitrate hoá trong 3 loại đất
chua
Loại đất Nghiệm thức
N hữu cơ được
khoáng hoá (ppm)
% N bị nitrate
hoá
1(pH 5,5, 0,20 %
N tổng số)
Không bón vôi
Bón vôi 4 tuần lễ
Bón vôi 2 năm trước
36
61
33
8
66
94
2(pH 5,4, 0,13 %
N tổng số)
Không bón vôi

Bón vôi 4 tuần lễ
Bón vôi 2 năm trước
40
72
44
7
64
93
3(pH 5,7, 0,83 %
N tổng số)
Không bón vôi
Bón vôi 4 tuần lễ
Bón vôi 2 năm trước
90
107
134
28
83
94
15
Bón vôi ngay trước khi ủ chất hữu cơ sẽ làm tăng gấp đôi sự khoáng hoá N hữu cơ.
Tuy nhiên, sau 1-2 năm, bón vôi không còn ảnh hưởng đến sự giải phóng N khoáng trong cả
hai loại đất. Mặc dù bón vôi ngay khi bắt đầu ủ làm tăng sự nitrate hoá, nhưng bón sớm sẽ
hiệu quả hơn.
Sự cố định N
Khi bón vôi đầy đủ sẽ gia tăng sự cố định N
2
cộng sinh và không cộng sinh. Sự hoạt
động của nhiều nòi vi khuẩn Rhizobium bị giảm đáng kể khi pH đất ≤ 6,0, do đó bón vôi làm
tăng pH sẽ làm tăng sự sinh trưởng của các cây họ đậu do sự cố định N

2
được tăng cường. Với
các sinh vật cố định N
2
tự do (không cộng sinh), sự cố định N
2
cũng gia tăng khi đất được bón
vôi đầy đủ, đồng thời quá trình phân giải các dư thừa thực vật cũng gia tăng.
Tình trạng lý tính đất
Khi đất được bón vôi, cấu trúc của đất có sa cấu mịn có thể được cải thiện, thể hiện
qua việc tăng hàm lượng chất hữu cơ và sự hình thành các phức sét bão hoà Ca. Ảnh hưởng
tốt của bón vôi đến cấu trúc đất bao gồm việc làm giảm hiện tượng đóng váng của đất sau khi
mưa hay tưới, làm cho hạt giống nẩy mầm tốt hơn, và giảm được chi phí năng lượng trong
làm đất. Tuy nhiên, nếu bón quá nhiều vôi cho các loại đất Oxisols và Ultisols có thể cấu trúc
đất bị phá hủy, hậu quả là làm giảm khả năng thấm nước của đất. Ca cũng cải thiện phần nào
tình trạng lý tính của đất mặn kiềm. Nồng độ các chất điện ly tăng do sự hoà tan của CaCO
3
sẽ kiềm hãm sự phân tán sét và làm giảm khả năng thấm nước của các loại đất này.
Bệnh cây
Bón vôi cho đất chua có 1 vai trò rất quan trọng trong việc kiểm soát 1 số bệnh cây.
Nhưng ngược lại, bón vôi cũng có thể làm tăng tỉ lệ 1 số bệnh khác như bệnh nấm vẩy trên rễ
cây, ghẻ trên khoai tây
5.6 Phương pháp bón vôi
Bón vãi trên mặt ruộng không cày vùi vào đất sẽ không có hiệu quả nhanh để hiệu
chỉnh độ chua của các tầng đất sâu. Trong một số nghiên cứu cho thấy nếu bón vãi vôi không
cày vùi, 10 -15 năm sau pH các tầng đất sâu 15 cm mới được nâng lên. Khi bón với lượng vôi
cao, nên chia làm 2 lần, mỗi lần bón ½ và cày vùi ngay, sau đó bón ½ còn lại và cũng cày vùi,
đây là phương pháp tốt nhất để vôi có tác dụng ngay trong tầng đất cày.
Giữ pH tầng đất mặt thích hợp trong một thời gian dài nhiều năm là một phương pháp
có ý nghĩa thực tiễn để khắc phục độ chua của tầng đất sâu bên dưới. Nhiều dẫn chứng cho

thấy khi duy trì pH tầng đất mặt ở 6,0, 6,5, và 7,2 sẽ làm giảm được độ chua ở các tầng đất
sâu hơn.
Bảng 4.7 Ảnh hưởng của các phương pháp làm đất, liều lượng bón phân N và bón vôi đến pH
của 1 loại đất thịt sau 7 năm trồng bắp liên tục
Nghiệm thức bón
N
Độ sâu tầng đất
(cm)
Làm đất theo
phương pháp cổ
truyền
Không làm đất
Bón vôi
Không
bón vôi
Bón vôi
Không
bón vôi
Bón N cao (336 kg
N/ha)
0-5 cm
5-15 cm
15-30 cm
5,3
5,9
6,0
4,9
5,1
5,5
5,5

5,3
5,8
4,3
4,8
5,5
Bón N trung bình
(168 kg N/ha)
0-5 cm
5-15 cm
15-30 cm
5,9
6,3
6,2
5,2
5,6
5,7
5,9
5,9
6,0
4,8
5,5
5,9
16
Có thể dùng các thiết bị làm đất phổ biến kết hợp với bón vôi để trung hoà độ chua
tầng đất sâu bằng cách cày vùi vôi ngay sau khi bón. Ảnh hưởng của việc cày sâu để vùi vôi
sau bón đến sự sinh trưởng của bông vải cho thấy trọng lượng và độ sâu của rễ cây gia tăng
khi cày vùi đến độ sâu 45 cm. Khi cày vùi vôi sâu hơn (60 cm) sẽ làm tăng năng suất bắp.
Với những hệ thống canh tác không làm đất, pH lớp đất mặt có thể giảm đáng kể sau
vài năm do việc sử dụng phân N và do sự phân giải các dư thừa thực vật. Nhưng sự hoá chua
này chỉ tập trung ở lớp đất mặt, và điều này có thể dễ dàng hiệu chỉnh bằng cách bón vôi cho

lớp đất này.
Trộn một phần vôi với đất là một phương pháp giảm bớt lượng vôi bón nhưng có thể
vẫn làm tăng pH thích hợp cho cây trồng sinh trưởng tốt.
Một trong những yếu tố góp phần vào việc làm giảm năng suất cây trồng trên đất chua
là sự khó khăn trong việc kiểm soát cỏ dại. Kiểm soát cỏ dại kém trên đất chua là do tốc độ
phân giải và hấp phụ thuốc diệt cỏ gia tăng ở pH đất thấp. Trên đất có pH cao, hiệu lực của 1
số thuốc diệt cỏ có thể kéo dài trong nhiều năm, nhưng điều này có thể có vấn đề đối với các
cây nhạy cảm với thuốc diệt cỏ.
Một phương pháp bón vôi khác là vôi được tạo thành dạng huyền phù với nước, thường
được gọi là vôi lỏng. Thiết bị bón phân dạng lỏng có thể dùng cho việc bón vôi lỏng này. Có
thể trộn các loại vôi thật mịn với 50 % nước và bón bằng thiết bị bón phân lỏng. Một số đặc
điểm của vôi dạng lỏng như sau:
1. Phân bố rất đều.
2. Vôi được nghiền mịn nên phản ứng rất nhanh với đất.
3. Chỉ cần bón 1 lượng nhỏ vôi ở bất cứ thời điểm nào.
4. Có thể hiệu chỉnh pH đất một cách nhanh chóng.
5. Bón hàng năm giúp duy trì pH.
6. Giá thành vôi lỏng thường cao 2-4 lần vôi dạng khô.
Urea-ammonium nitrate (UAN) có thể trộn thành huyền phù với vôi. Cày vùi ngay sau
khi bón huyền phù này sẽ hạn chế rất lớn việc mất NH
3
khi urea bị thủy phân. Các huyền
phù N-K-vôi được sử dụng rất thành công.
5.7 Các yếu tố quyết định bón vôi
5.7.1 Cây trồng
Mức độ nhạy cảm đối với độ chua của đất rất khác nhau tùy loại cây trồng, vì thế
lượng vôi bón cho đất cũng khác nhau tùy thuộc vào loại cây trồng đang canh tác. Loại, giống
cây trồng là yếu tố quan trọng nhất để xây dựng chương trình bón vôi cho đất.
5.7.2 Sa cấu và chất hữu cơ của đất
Đất có sa cấu thô, hàm lượng chất hữu cơ thấp, nhu cầu vôi sẽ thấp hơn so với đất có sa

cấu mịn và hàm lượng chất hữu cơ cao. Thường ít khi xảy ra việc bón vôi với liều lượng quá
cao cho đất có sa cấu thô, nhưng nếu hiểu biết về hóa học đất cơ bản có thể hạn chế được vấn
đề này.
5.7.3 Thời gian và chu kỳ bón vôi
Đối với các hệ thống luân canh có cây họ đậu, có thể bón vôi 3 - 6 tháng trước khi gieo
trồng; điều này có tầm quan trọng đặc biệt trên đất có độ chua cao. Nếu bón vôi quá cận thời
gian gieo trồng, có thể không đủ thời gian để vôi phản ứng với đất. Nếu cây họ đậu được
trồng sau một cây họ hoà thảo thì thời gian bón vôi tốt nhất là bón khi gieo trồng cây họ hoà
thảo. Các dạng vôi dễ hoà tan như CaO và Ca(OH)
2
có thể bón vãi đều trước khi gieo trồng để
tránh sự tổn thương cho cây con vừa nẩy mầm.
17
Chu kỳ bón vôi cho một vùng đất thường tùy thuộc vào sa cấu của đất, loại phân N và
lượng phân N bón cho đất, sản lượng cây trồng thu hoạch, chế độ mưa, và hàm lượng vôi bón
cho mỗi lần bón. Trên đất cát, thường bón một lượng vôi ít, nhưng bón nhiều lần, ngược lại
đất có sa cấu mịn, có thể bón ít lần hơn nhưng với lượng cao trong mỗi lần bón. Vôi được
nghiền mịn sẽ có phản ứng nhanh hơn, nhưng hiệu quả thường chỉ duy trì trong thời gian ngắn
hơn so với vôi nghiền thô hơn.
Phương pháp hoàn hảo nhất để quyết định chu kỳ bón vôi cho một vùng đất là thử
nhanh pH đất. Có thể lấy mẫu đất thử nhanh pH đất với khoảng thời gian 3 năm 1 lần.
5.7.4 Độ sâu làm đất
Thường lượng vôi được khuyến cáo cho nông dân bón được dựa trên cơ sở độ sâu của
tầng đất cày 15 cm. Nhưng nếu khi đất được cày sâu đến 25 cm, lượng vôi khuyến cáo có thể
phải tăng lên 50 %.
5.8 Làm chua đất có pH cao
Sự hoá chua của đất có thể có lợi đối với các loại đất có chứa hàm lượng carbonate
cao, như các loại đất vùng khô hạn và bán khô hạn. Việc san lấp đất để thuận tiện cho việc
tưới tiêu và các mục đích khác có thể làm cho các tầng đất bên dưới có pH cao được phơi bày
lên trên, nên ảnh hưởng không tốt đến sự sinh trưởng của cây trồng. Do đó các vấn đề gây ra

do pH đất cao không chỉ hạn chế trong các vùng khô hạn và bán khô hạn. Sự hoá chua của đất
lúa ngập nước làm tăng năng suất lúa, thường là do khả năng hữu dụng của các nguyên tố vi
lượng tăng. Trên một số vùng khác, các loại đất chua trung bình có thể cần thiết phải hoá chua
hơn nữa để thích hợp cho sự sinh trưởng của cây trồng thích hợp với điều kiện chua như khoai
tây, dâu tây, họ thập tự. Có thể làm đất hoá chua bằng việc sử dụng 1 số hoá chất sau:
5.8.1 Bón S nguyên tố (S)
Bón S nguyên tố có ảnh hưởng rất lớn đến mức độ hoá chua của đất. Khi S được bón
vào đất, sẽ xảy ra phản ứng sau:
S + H
2
O + 3/2O
2
↔ 2H
+
+ SO
4
2-
Với 1 mole S bị oxi hoá, sẽ hình thành nên 2 mole H
+
, nên làm giảm pH đất. Vì vậy trong việc
tính toán lượng S bón cho đất, cần phải xác định tính đệm pH của đất đó.
Bột S nghiền mịn có thể bón vãi và cày vùi vài tuần lễ trước khi gieo trồng vì phản
ứng oxi hoá S của vi sinh vật có thể xảy ra chậm, nhất là trên các vùng có khí hậu lạnh và đất
có pH kiềm. Trong một số trường hợp, người ta khuyến cáo nên làm chua hoá vùng rễ cây
nhằm làm tăng tính thấm nước của đất và tăng khả năng hữu dụng của P và các nguyên tố vi
lượng khác trong đất. Để cải thiện cả hai trường hợp này thường cần phải hoá chua cho các
loại đất mặn kiềm. S nguyên tố cũng có thể bón theo hàng dưới dạng bột mịn hay dạng huyền
phù. Khi bón S theo hàng, hàm lượng phân S cần bón thường thấp hơn nhiều so với phương
pháp bón vãi.
Bón SO

2
cho đất cũng làm tăng sự hấp thu dinh dưỡng của cây cao lương. Trong
nghiên cứu này, chỉ cần trung hoà 25 – 50 % độ kiềm cải thiện đáng kể khả năng hấp thu dinh
dưỡng của cây.
5.8.2 Sulfuric acid
Sulfuric acid (H
2
SO
4
) được dùng để cải tạo đất bị nhiễm B và Na, làm tăng khả năng
hữu dụng của P và các nguyên tố vi lượng khác, giảm sự bay hơi NH
3
, tăng tính thấm nước
của đất, kiểm soát được một số loại cỏ dại và nguồn bệnh, và tăng cường sự phát triển của cỏ
trên các đồng cỏ chăn nuôi. Ảnh hưởng của H
2
SO
4
làm tăng năng suất cao lương và lúa gạo
chủ yếu là do tăng khả năng hữu dụng các nguyên tố vi lượng trong đất.
18
H
2
SO
4
có thể bón trực tiếp cho đất nhưng có bất lợi là sự nguy hiểm cho người sử
dụng và cần phải có thiết bị đặc biệt chịu được acid. H
2
SO
4

cũng có thể được tưới nhỏ giọt
trên mặt đất hoặc bón với thiết bị tương tự như thiết bị bón NH
3
lỏng khan. H
2
SO
4
cũng có thể
được hoà vào nước tưới trực tiếp. H
2
SO
4
có ưu điểm là phản ứng tức thời với đất, nên có tác
dụng hoá chua rất nhanh.
Bảng 4.7 Ảnh hưởng của việc bón H
2
SO
4
và FeSO
4
đến năng suất cao lương (kg/ha) trên đất
đá vôi
H
2
SO
4
Fe (kg/ha)
0 112 560
0 434 1,460 2,275
112 605 1,538 2,274

560 2,169 2,429 2,230
5,600 1,885 1,971 1,810
5.8.3 Aluminum sulfate
Aluminum sulfate [Al
2
(SO
4
)
3
] được sử dụng phổ biến trong nghề trồng hoa, dùng để
làm chua đất trong sản xuất azaleas (đỗ quyên), camellias (hoa trà), và các loại hoa kiểng chịu
được điều kiện chua. Khi hoà vào nước, Al
2
(SO
4
)
3
bị thủy phân tạo nên một dung dịch rất
chua:
Al
2
(SO
4
)
3
+ 6H
2
O ↔ 2Al(OH)
3
+ 6H

+
+ 3SO
4
2-
.
Khi Al
2
(SO
4
)
3
được bón vào đất, ngoài việc thủy phân trong dung dịch đất, Al
3+
sẽ thay thế bất
kỳ H
+
và các cations trao đổi nào trên CEC nên làm pH giảm rất nhanh:
Al
2
(SO
4
)
3
+ sét 4H
+
→ sét Al
3+
+ Ca
2+
+ 4H

+
+ 3SO
4
2-
.
Ca
2+
Al
3+
Al
2
(SO
4
)
3
không được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp. FeSO
4
cũng được dùng để bón cho
đất nhằm làm hoá chua đất kiềm và có đặc tính tương tự như Al
2
(SO
4
)
3
.
5.8.4 Ammonium polysulfide
NH
4
S
8

dạng dung dịch được dùng bón cho đất mặn kiềm nhằm làm giảm pH và làm tăng
tính thấm nước của đất. NH
4
S
8
có thể được bón theo hàng, cách hạt 5-10cm hay có thể hoà
thẳng vào nước trong hệ thống tưới. Bón theo hàng thường có hiệu quả hơn trong việc chữa
trị thiếu dinh dưỡng vi lượng so với bón thông qua hệ thống tưới. NH
4
S
8
sau khi bón vào đất
sẽ được phân giải thành ammonium sulfide và keo S
0
. S
0
và S
2-
sau đó sẽ bị oxi hoá thành
H
2
SO
4
. Potassium polysulfide cũng được sản xuất và sử dụng tương tự như ammonium
polysulfide.
5.8.5 Làm chua cục bộ đất khi bón phân
Do các loại đất đá vôi và đất pH cao đều có tính đệm cao nên chi phí sẽ rất lớn nếu ta
dùng phân chua trung hoà hết độ kiềm của đất. Do đó chúng ta không cần phải trung hoà độ
kiềm toàn bộ khối đất, mà chỉ cần làm chua vùng rễ cây phát triển bằng cách bón phân chua
theo hàng hay làm chua cục bộ trong từng nơi có bón phân.

Khi bón phân ammonium thiosulfate và ammonium polyphosphate có thể làm đất bị
chua hoá trong vùng gần nơi bón phân, như thế có thể làm tăng khả năng hữu dụng các
nguyên tố vi lượng trong đất xung quanh vùng rễ cây.
19
BÀI 2 CẢI THIỆN VÀ SỬ DỤNG ĐẤT MẶN, ĐẤT KIỀM VÀ ĐẤT
MẶN KIỀM
Trong các vùng khô hạn và bán khô hạn, tốc độ bốc hơi nước cao sẽ làm tích tụ các
muối hoà tan trong đất. Nước cũng được di chuyển lên trên từ nước ngầm hay các giếng phun.
Sự mất nước do bốc hơi nước dần dần sẽ làm cho muối tích tụ và hình thành các loại đất mặn,
mặn kiềm hay đất kiềm. Các loại đất này hình thành rất phổ biến trên các vùng khô hạn và
bán khô hạn, nơi có lượng mưa thấp không đủ làm rửa trôi muối trong đất, lượng mưa thường
< 350 mm/năm. Các loại đất này cũng hình thành khá phổ biến ở các vùng sử dụng các
phương pháp tưới, tiêu không thích hợp. Các đầm lầy ven biển trong vùng ôn đới, các đầm lầy
ngập mặn trong vùng nhiệt đới và á nhiệt đới, và các đầm lầy trong lục địa gần các hồ nước
mặn cũng có thể hình thành các loại đất này.
Ngày càng có nhiều diện tích đất bị hoá mặn do sử dụng các phương pháp tưới tiêu
không thích hợp. Mặn hoá là vấn đề trở ngại chính trên các vùng trồng lúa nước.
Sự hoá mặn (tích lũy muối) là 1 nguy hại tiềm tàng trên hầu hết các vùng đất canh tác
có tưới trong các vùng khô hạn và bán khô hạn trên thế giới, và sự hoá mặn ngày càng gia
tăng trên các vùng đất trồng cây trồng cạn không tưới và các đồng cỏ. Muối tích lũy trong đất
có chứa các cation Na
+
, Ca
2+
, và Mg
2+
, và các anion Cl
-
, SO
4

2-
, HCO
3-
, và CO
3
2-
. Các ions này
có thể có nguồn gốc từ sự phong hoá các khoáng và được tích lũy do không đủ nước để rửa
trôi chúng.
Na là nguyên tố gây hại đặc biệt nghiêm trọng, do nguyên tố này có thể gây độc trực
tiếp cho cây đồng thời gây ảnh hưởng xấu đến cấu trúc đất. Khi tỉ lệ Na/CEC cao, các kết tập
đất sẽ bị phân tán (làm mất cấu trúc đất). Khi mất cấu trúc, đất có tính thấm nước rất kém,
hình thành váng cứng trên bề mặt sau khi mưa hay sau khi tưới, và có thể giữ nước đọng trên
mặt trong một thời gian dài.
Mức độ phân tán các kết tập đất khác nhau phụ thuộc vào hàm lượng Na trong đất. Đất
có sa cấu mịn, chứa sét montmorillonite có thể bị phân tán khi phức hệ trao đổi chứa 15 %
Na. Trên các loại đất nhiệt đới có chứa oxide Fe, Al cao và trên các loại đất kaolinitic, hàm
lượng Na bảo hoà 40 % CEC mới gây ra sự phân tán nghiêm trọng. Các loại đất có hàm lượng
sét thấp thường ít bị vấn đề phá vỡ cấu trúc do chúng có tính thấm nước nhanh.
1 Một số định nghĩa
1.1 Đất mặn
Đất mặn là đất có độ dẫn điện của dịch trích bão hoà (ECse) > 4 mmhos/cm, pH < 8,5,
và Na trao đổi (ESP) <15 %. Đất này trước đây được gọi là đất kiềm trắng do sự tích lũy một
lớp muối trắng trên bề mặt sau khi nước bốc hơi và có pH kiềm. Đất này có hàm lượng muối
cao, chủ yếu là các muối Cl
-
và SO
4
2-
của Na

+
, Ca
2+
, và Mg
2+
, các ions này có thể bị rửa trôi
nhưng không làm tăng pH đáng kể. Nồng độ các muối hoà tan này đủ để hạn chế sự sinh
trưởng của cây trồng, mặc dù có sự khác nhau về tính chống chịu mặn trong các giống cây
trồng.
1.2 Đất kiềm
Đất kiềm có ESP >15 %, ECse < 4mmohs/cm, và pH > 8,5. Trước đây gọi là đất kiềm
đen do sự tích lũy của chất hữu cơ hoà tan cùng với muối trên mặt đất. Trong đất kiềm, hàm
lượng Na cao sẽ làm phân tán các keo đất và Na cũng gây ra sự rối loạn dinh dưỡng trong
phần lớn các loại cây trồng.
1.3 Đất mặn kiềm
Đất này có nồng độ muối cao như đất mặn (ECse > 4 mmohs/cm) và Na trao đổi cao
như đất kiềm (ESP > 15 %); nhưng đất này có pH < 8,5. Ngược lại với đất mặn, khi muối
được rửa trôi, Na trao đổi sẽ thủy phân và làm tăng pH, kết quả là hình thành nên đất kiềm.
20
2 Các mối tương quan giữa các thông số sử dụng trong nghiên cứu đất mặn,
kiềm
Có nhiều thông số thường được dùng để định lượng hoá các loại đất bị ảnh hưởng bởi
muối và Na, và các thông số này luôn có mối tương quan với nhau. Đo ECse đất có thể ước
đoán được hàm lượng tổng muối hoà tan trong dung dịch đất, hệ số tương quan như sau:
ECse x 10 = tổng cation hoà tan (meq/L).
ECse

được tính bằng đơn vị mmhos/cm hay mS/cm.
Nếu các cation hoà tan được đo trong dịch trích bão hoà, tỉ lệ hấp
phụ của sodium (SAR-sodium adsorption ration) có thể được tính như sau:

SAR = Na
+
/√(Ca
2+
+ Mg
2+
)/2
(nồng độ các ions đơn vị tính bằng meq/L).
Do các quan hệ cần bằng giữa các cation trên bề mặt trao đổi và trong dung dịch, nên
SAR có tương quan đến hàm lượng Na
+
trên CEC. Hàm lượng này được diễn tả bằng tỉ lệ
sodium trao đổi (ESR-exchangeable sodium ratio). ESR được định nghĩa như sau:
ESR = Na
+
trao đổi/(Ca
2+
+ Mg
2+
) trao đổi
nồng độ các ions đơn vị tính bằng meq/L).
Trong một loại đất nhiễm mặn có mối quan hệ giữa các cation trao đổi trên bề mặt sét
và trong dung dịch. Quan hệ này có thể được dùng để tính toán ESR khi ta không đo tổng
hàm lượng các cation trao đổi. Phương trình sau đây trình bày mối tương quan tuyến tính trên:
ESR = 0.015(SAR).
Do ESR có tương quan với ESP được dùng để phân loại đất mặn có chứa Na
+
cao, nên
:
ESP = 100(ESR)/(1+ESR).

Các thông số này và các mối tương quan giữa chúng rất có giá trị trong sử dụng để
nghiên cứu, cải tạo tính chất dung dịch và hoá học trao đổi của đất mặn và đất nhiễm mặn.
3 Các ảnh hưởng của muối đến sự sinh trưởng của cây trồng
Tính độc của Na
+
và Cl
-
là nguyên nhân chính gây ra sự ức chế sinh trưởng đối với cây
mẫn cảm với muối, ngay cả khi độ mặn thấp. Khi nồng độ các ion này cao, dung dịch đất sẽ
có áp suất thẩm thấu cao, nên khi tiếp xúc với tế bào rễ, nước và các chất hoà tan trong tế bào
rễ có khuynh hướng di chuyển ra ngoài dung dịch đất, làm cho tế bào rễ bị co nguyên sinh
(plasmolysis).
Bảng 4.8 Khả năng chống chịu với đất mặn của 1 số cây trồng
Chịu được tốt
(8 - 12 mS/cm)
Chịu được trung
bình (6 - 8 mS/cm)
Mẩn cảm trung
bình (4 – 6 mS/cm)
Mẫn cảm
(< 4 mS/cm)
Lúa mạch, lấy hạt Lúa mạch, đồng cỏ Cỏ họ đậu Táo
Cỏ Bermuda Củ cải đường Bắp cải Mơ
Bông vải Sung Cải bông Dâu tây
Chà là Yến mạch Bắp Bưởi
Cao lương Dưa leo Chanh
Đậu nành Rau diếp Hành
Lúa mì Đậu phộng Cam
Khoai tây Đào
Lúa nước Lê

Cà chua Dứa, ổi
Tính chống chịu với nồng độ muối của cây trồng khác nhau phụ thuộc vào loại cây
trồng và thời gian sinh trưởng. Ví dụ cây trưởng thành thường có khả năng chống chịu mặn
cao hơn các cây non. Lúa mạch và bông vải có khả năng chống chịu mặn khá cao. Tính chống
21
chịu muối cũng khác nhau giữa các giống hay dòng, nhưng nồng độ muối cao thường ảnh
hưởng lớn đến giai đoạn sinh trưởng dinh dưỡng hơn là giai đoạn hình thành hạt hay quả
(bảng 4.8). Những giống cây có thể giải độc muối Na
+
và Cl
-
hiệu quả cũng có thể không cho
sản lượng khi nồng độ muối quá cao. Các cây chống chịu muối nhưng không giải độc Na
+
có
khả năng duy trì tỉ lệ K
+
/Na
+
thích hợp trong mô sinh trưởng.
4 Cải tạo đất mặn và đất kiềm cho sản xuất cây trồng.
4.1 Đất mặn
Đất mặn tương đối dễ cải tạo nếu có đủ nước có nồng độ muối thấp dùng để tưới hoặc
rửa, và đất cần có tính chất tiêu nước mặt và nước trong đất tốt. Yêu cầu rửa mặn là muối phải
được rửa sâu xuống dưới vùng rễ.
Lượng nước cần thiết để rửa trôi muối ra khỏi vùng rễ, được gọi là nhu cầu nước rửa
(leaching requirement-LR), LR được tính toán như sau:
LR = ECw/EC
dw
với LR= nhu cầu nước rửa

ECw= EC của nước tưới
ECdw= EC của nước tiêu
LR là lượng nước cần để rửa trôi muối, ngoài lượng nước tưới theo nhu cầu nước của cây
trồng về mặt sinh lý. Lượng nước cần để rửa muối phụ thuộc vào (1) ECse mong muốn, ECse
này phụ thuộc vào khả năng chịu mặn của cây trồng, (2) chất lượng nước tưới (ECiw), (3) độ
sâu vùng rễ cần rửa, và (4) khả năng giữ nước của đất (SWHC).
Trong các loại đất có mực nước ngầm cao, cần phải thiết kế hệ thống tiêu trước khi tiến
hành việc rửa mặn. Nếu đất có tầng chứa calcium hay thạch cao, hay đất có tính thấm kém,
cần phải cày sâu để cải thiện tính thấm ban đầu của đất. Những nơi chỉ sử dụng nước mưa để
canh tác hay những nơi nguồn nước tưới bị hạn chế, nên phủ chất hữu cơ trên mặt đất để làm
giảm được sự bốc hơi nước và tăng khả năng tiêu nước của đất.
4.2 Đất kiềm và đất mặn kiềm
Trên các loại đất kiềm và mặn kiềm, cần phải làm giảm Na trao đổi và/hay ECse phải
giảm thấp, điều này rất khó trong thực tế, vì sét trong đất có thể bị phân tán trong quá trình
rửa, làm hạn chế tính thấm ban đầu của đất. Thông thường người ta dùng Ca
2+
trong gypsum
(CaSO
4
.2H
2
O) để trao đổi với Na
+
trong keo đất, sau đó dùng nước rửa ion Na
+
này. Phản ứng
trao đổi xảy ra như sau:
Na
+
Ca

2+
Na
+
Ca
2+
Sét Ca
2+
+ Ca
2+
+SO
4
2-
→ sét Mg
2+
+ 2Na
+
Mg
2+
Na
+
Na
+
Na
+
được rửa sâu khỏi
vùng rễ
Việc tính toán lựợng CaSO
4
.2H
2

O cần thiết bón cho đất mặn tương tự như cách tính
toán lượng CaCO
3
cần bón để nâng cao pH trong đất chua. Ví dụ, một loại đất có CEC = 20
meq/100 g có chứa 15 % ESP, và chúng ta cần phải làm giảm ESP xuống 5 %; vậy ESP cần
phải giảm là: 15 %-5 % = 10 %.
22
(0,10)(20 meq CEC/100 g) = 2 meq Na
+
/100 g = 2 meq CaSO
4
.2H
2
O

/100 g đất
Do đó,
(2 meqCaSO
4
.2H
2
O/100 g)(86 mg CaSO
4
.2H
2
O/meq)(20) = 3440 kg CaSO
4
.2H
2
O/ha -15 cm.

5 Quản lý đất mặn
Quản lý đất mặn chủ yếu là làm giảm đến mức tối thiểu sự tích lũy muối trong quá trình
canh tác, đặc biệt là trong các vùng khô hạn và bán khô hạn. Cần phải luôn duy trì ẩm độ đất
xung quanh ẩm độ đồng ruộng bằng cách thường xuyên tưới nước ngọt (hoặc nước không
mặn). Rửa nhẹ trước khi gieo trồng hay tưới nhẹ sau khi gieo trồng để rửa muối ra khỏi vùng
đất rễ sẽ phát triển trong giai đoạn cây con. Nếu có đủ nước, nên tưới theo chu kỳ cả khi
không gieo trồng, như thế sẽ rửa được muối ra khỏi vùng rễ. Trong đất mặn có nhiều loại
muối có thể bị kết tủa như CaSO
4
.2H
2
O

và CaCO
3
hay MgCO
3
trong thời kỳ khô hạn, sẽ gây
các phản ứng như là các muối hoà tan trong quá trình rửa, và cần chú ý sự kết tủa của Ca và
Mg sẽ làm tăng tỉ lệ % Na
+
trong dung dịch.
Quản lý đất bằng phương pháp cải thiện khả năng tiêu nước là biện pháp quan trọng để
kiểm soát độ mặn của đất. Khi cày đất thường tạo thành các rãnh nhỏ trên ruộng, muối sẽ có
khuynh hướng đi lên theo nước mao dẫn và tích tụ ở giữa đỉnh các luống cày nơi có sự bốc
hơi nước xảy ra. Do đó không nên trồng cây ngay trên đỉnh (trung tâm) các luống cày để tránh
sự ngộ độc muối.
23