Giáo trình -Thổ nhưỡng học - chương 5 doc

Chương V
KEO ÐẤT VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA ÐẤT

1. Keo đất
1.1. Khái niệm
Ðất là một hệ thống đa phân tán phức tạp bao gồm các hạt có kích
thước khác nhau. Keo đất là những hạt rất ít tan trong nước, có đường
kính rất nhỏ. Về kích thước của hạt keo giữa một số tác giả không thống
nhất. Ðường kính hạt keo dao động từ 0,01 - 10 m (1 m = 10
-6
m)
(Garrison Sposito), hoặc nhỏ hơn 1 m (Nyle C. Brady, Ray R. Well,
Hinrich L. Bohn, Brian L. McNeal, George A. O'connor), hoặc nhỏ hơn
0,2 m (A.E. Vozbutskaia) hoặc bán kính nhỏ hơn 1 m (Van
Olphen), Do kích thước của keo nhỏ như thế nên chúng thường lơ lửng
trong dung dịch, có thể chui qua giấy lọc phổ thông và chỉ quan sát được
cấu tạo của chúng bằng kính hiển vi điện tử. Số lượng keo trong đất rất
khác nhau tuỳ theo loại đất, từ 1 - 2% (đất cát) đến 40 - 50% khối lượng
đất (đất sét nặng). Ngay cả khi có hàm lượng rất nhỏ trong đất, keo đất
vẫn là đại diện chủ yếu cho khả năng hấp phụ của đất
Trong đất có keo vô cơ, keo hữu cơ và keo phức tạp hữu cơ- vô cơ.
Những keo vô cơ được tạo thành do tác dụng phong hoá đá hoặc do sự
ngưng tụ các phân tử trong dung dịch, keo hữu cơ tạo thành do quá trình
biến hoá xác hữu cơ trong đất. Keo vô cơ kết hợp với keo hữu cơ thành
keo hữu cơ - vô cơ.
Cấu tạo chung của keo đất (hình 5.1) như sau: phần trong cùng của
hạt keo (mixen keo) là nhân keo, đó là một hợp chất phức tạp có cấu tạo
vô định hình hoặc tinh thể. Thông thường keo vô cơ có nhân là axit
silisic, nhôm silicat, oxyt sắt, oxyt nhôm Keo vô cơ bền, nó chỉ bị phá
huỷ sau một thời gian dài. Keo hữu cơ có nhân là axit humic, axit fulvic,
prôtit hoặc cenlulo. Keo hữu cơ kém bền, nó có thể bị phá huỷ rồi lại tạo

thành ngay từ các sản phẩm phân giải xác động vật, thực vật.

L
ớ
p

đ
i
ệ
n

k
é
p
L
ớ
p

đ
i
ệ
n

b
ù
M
i
x
e
n

k
e
o
H
ạ
t

k
e
o
V
i

l
ạ
p
Ion
Ion
Nhân

t
h
ế
k
h
u
ế
c
h

t
á
n
k
h
ô
n
g
d
ị
c
h
c
h
u
y
ể
n
Ion
q
u
y
ế
t
đ
ị
n
h
-
-

-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
D
u
n
g
d
ị
c
h
q
u
a
n
h
k

e
o


Hỡnh 5.1. S cu to mixen keo (theo N.I. Gorbunov)

Theo Gorbunov keo t cú cu to nh sau: trong cựng l nhõn
keo, trờn mt nhõn keo cú lp in kộp, lp nm sỏt ht nhõn gi l lp
ion quyt nh th, lp ion ngoi mang in trỏi du gi l lp ion bự.
éa s ion ca lp ion bự nm sỏt lp ion quyt nh th gi l tng ion
khụng di chuyn, nhng ion cũn li nm xa cỏch tng ion quyt nh th
lm thnh tng ion khuch tỏn.
éa s keo t cú lp ion quyt nh th mang in õm. éiu cn
lu ý l trong t nhng ion trờn lp in bự cú th trao i vi nhng
ion trong dung dch tip xỳc vi nú nờn gi l "tng ion trao i". Tng
s cation trờn tng ion trao i tớnh bng s ly ng lng gam (meq)
trong 100 gam t khụ gi l dung tớch hp ph ca t.
Keo t gi vai trũ rt quan trng vỡ chỳng quyt nh nhiu tớnh
cht c bn ca t v mt lý hc, hoỏ hoc, c bit l c tớnh hp ph
ca t. Bi vy nhng lý lun v keo c vn dng rng rói trong lnh
vc phõn loi t, ci to t v bún phõn cho t.
1.2. éc tớnh c bn ca keo t
Khi nghiờn cu keo t ngi ta thy cú 4 c tớnh quyt nh
nhiu tớnh cht c bn ca t, ú l:
a. Keo đất có tỷ diện lớn
Tỷ diện là tổng số diện tích bề mặt của một đơn khối lượng (g)
hoặc một đơn vị thể tích (cm
3
). Diện tích bề mặt của các hạt có kích
thước khác nhau được thể hiện ở bảng 5.1. Keo đất có kích thước rất bé

nên tỷ diện của nó rất lớn. Theo số liệu ở bảng 5.1, số lượng keo đất chỉ
bằng 4% khối lượng pha rắn của đất, nhưng có diện tích bề mặt bằng
80% tổng diện tích bề mặt của đất. Như vậy đất sét có tỷ diện lớn nhất
rồi đến đất thịt và bé nhất là đất cát.

Bảng 5.1. Vai trò của kích thước hạt trong sự hình thành diện
tích bề mặt của đất thịt trung bình
Kích thước
hạt
(mm)
Hàm
lượng
(%)
Diện tích bề mặt (m
2
/1g
đất)
% bề mặt tổng
số
0,25 - 0,05 17 0,5 0,2
0,05 - 0,01 50 4,1 1,7
0,01 - 0,005 20 9,9 4,1
0,005 - 0,001 6 12,7 5,2
0,001 -
0,0001
3 18,8 7,8
0,0001 4 194,0 81,0
Tổng số 100 240,0 100,0

b. Keo đất có năng lượng bề mặt

Các phân tử trong hạt keo chịu những lực tác động xung quanh
như nhau nên không có gì đặc biệt. Phân tử trên bề măt hạt keo chịu các
lực tác động xung quanh khác nhau vì nó tiếp xúc với thể lỏng hoặc thể
khí bên ngoài. Do các lực này không thể cân bằng lẫn nhau được, từ đó
sinh ra năng lượng tự do, sinh ra năng lượng bề mặt chỗ tiếp xúc giữa
các hạt keo với môi trường xung quanh. Thành phần cơ giới đất càng
nặng thì tỷ diện càng lớn và do đó năng lượng bề mặt càng lớn, khả năng
hấp phụ vật chất càng cao.
c. Keo đất có mang điện
Ðây là một đặc tính rất quan trọng của keo đất mà các hạt đất có
kích thước lớn không có. Do hạt keo có kích thước rất nhỏ nên hạt nhân
của keo có thể hấp phụ lên trên bề mặt các ion khác nhau. Sự hấp phụ
này phụ thuộc vào bản chất của keo. Tuỳ thuộc vào cấu trúc của hạt keo
mà keo đất có thể mang điện âm hoặc điện dương. Trong đất có keo âm,
keo dương và keo lưỡng tính. Phần lớn keo đất mang điện âm

d. Keo đất có tác dụng ngưng tụ
Keo đất có thể tồn tại ở hai trạng thái khác nhau: trạng thái keo tán
(sol) và trạng thái keo tụ (gel). Khi những hạt keo phân bố trong một thể
tích nước thì chúng nằm xa cách nhau, đó là trạng thái sol (hay
hydrosol). Trong trường hợp này môi trường phân tán là nước, tướng
phân tán là các hạt keo. Như thế sol chỉ keo ở trạng thái lơ lửng trong
chất lỏng. Hiện tượng này do các nguyên nhân: do thế điện động (điện
thế zeta) làm cho các hạt keo đẩy nhau không tiến lại gần nhau được,
hoặc do màng nước bao bọc ngoài keo ngăn cản không cho chúng dính
liền nhau.
Song trong thiên nhiên lại có cả quá trình ngưng tụ, nghĩa là quá
trình biến sol thành gel. Quá trình này chỉ xảy ra khi keo bị trung hoà
điện hoặc sức hút giữa chúng lớn hơn sức đẩy. Sự ngưng tụ keo có thể
do những nguyên nhân chính sau:

+ Keo ngưng tụ do tác dụng của chất điện giải: đây là nguyên nhân
chủ yếu. Ion chất điện giải tiếp xúc với hạt keo, điện của keo sẽ bị trung
hoà bởi ion mang điện trái dấu. Ta biết, đa số keo đất mang điện âm nên
nói chung chúng bị ngưng tụ do có cation trong dung dịch đất. Do chất
điện giải là một muối, các ion của muối này hydrat hoá lấy nước của hạt
keo, làm giảm bề dày màng nước giúp cho chúng có thể gần nhau; mặt
khác ion muối ngăn cản khả năng điện phân của các cation trao đổi làm
giảm điện thế zeta. Cả 2 nguyên nhân đó dẫn tới hiện tượng keo đất liên
kết với nhau mà ngưng tụ. Hoá trị của cation càng cao thì sức ngưng tụ
keo càng mạnh. Nghiên cứu sự ngưng tụ keo sét Gedroiz thấy rằng sức
ngưng tụ của cation hoá trị 2 lớn gấp 25 lần cation hoá trị 1, cation hoá
trị 3 gấp 10 lần cation hoá trị 2 (bảng 5.2). Các cation hoá trị 1 như Na
+
,
K
+
, H
+
có tác dụng ngưng tụ nhưng không bền, khi chất điện giải trong
dung dịch bị rửa trôi thì xảy ra hiện tượng tán keo.
Bảng 5.2. Sự ngưng tụ keo sét phụ thuộc hoá trị chất điện giải
Hoá trị Chất điện
giải
Nồng độ chất điện giải khi keo bắt đầu ngưng
tụ (N)
1
1
1
NaCl
NH

4
Cl
KCl
0,015 - 0,0125
0,025 - 0,0125
0,025 - 0,0125
2
2
MgCl
2

CaCl
2

0,0012 - 0,0005
0,0012 - 0,0005
3
3
AlCl
3

FeCl
3

< 0,000125
< 0,000125

+ Keo ngưng tụ do hiện tượng mất nước: tuỳ khả năng giữ nước
người ta chia keo thành keo ưa nước và keo ghét nước. Keo ưa nước trên
bề mặt có những phân tử nước hoặc chất lỏng như dung dịch đất. Những

keo ưa nước như gelatin, axit silicic, nhựa cây, một vài chất hữu cơ
trong đất, một số keo sét Keo ghét nước như hydroxít sắt, kaolinit
Chúng không có màng nước xung quanh nên dễ ngưng tụ, chỉ cần dùng
dung dịch muối nồng độ thấp. Trái lại các keo ưa nước chỉ ngưng tụ
trong trường hợp chất điện giải ở nồng độ cao. Những lúc thời tiết hanh
khô hoặc hạn hán kéo dài làm cho đất khô thì keo ưa nước cũng có thể
ngưng tụ do màng nước quanh nó bị mất.
+ Keo ngưng tụ do sự liên kết hai hạt keo mang điện trái dấu
Như trên đã nói, đa số keo đất mang điện âm. Tuy nhiên vẫn gặp
một số keo mang điện dương như keo Fe(OH)
3
, Al(OH)
3
, khi keo âm và
keo dương kết hợp với nhau, sau lúc trung hoà điện tạo thành gel hỗn
hợp. Nếu số lượng keo âm nhiều gấp bội keo dương thì các keo âm bao
bọc keo dương tạo thành màng bảo vệ mang điện âm, kết quả lại tạo
thành sol.
1.3. Phân loại keo đất
Những keo đất phổ biến là axit humic, axit silicic, hydroxyt sắt,
nhôm và keo sét. Nói chung hàm lượng keo phụ thuộc tỷ lệ sét và mùn
trong đất, đất càng nhiều sét và mùn thì càng chứa nhiều keo. Dựa vào
tính mang điện, thành phần hoá học người ta phân loại keo đất như sau:
a. Dựa vào tính mang điện
Theo tính mang điện của keo, có thể chia keo đất thành các loại:
keo âm, keo dương và keo lưỡng tính,
+ Keo âm (asidoit)
Trên mặt nhân keo mang điện âm hay nói cách khác là lớp ion
quyết định thế là những anion. Các ion trên lớp điện bù là H
+

hoặc các
cation khác. Ký hiệu keo âm là X-H. Trong đất, keo âm chiếm đa số.
Thường gặp là axit silicic, axit humic, keo sét Ví dụ cấu tạo keo axit
silicic như hình 5.2. Phân tử axit silicic trên bề mặt hạt nhân phân ly
thành các ion:
H
2
SiO
3
= 2H
+
+ SiO
3
2-

Anion SiO
3
2-
được hấp phụ ngay trên bề mặt hạt nhân làm thành tầng ion
quyết định thế. H
+
là ion bù phân phối ở tầng ion không di chuyển và
khuếch tán

SiO
2
yH
2
O
Nh©n

+
+
+
+
+
+
+
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
SiO
3
2-
SiO
3
2-

SiO
3
2-
SiO
3
2-
I
o
n
khuÕch
t
¸
n
I
o
n
I
o
n
k
h
«
n
g
d
i
c
h
u
y

Ó
n
q
.
®
t
h
Õ
h
i
Ö
u


Hình 5.2. Sơ đồ cấu tạo keo âm (theo Gorbunov)

+ Keo dương (Basidoit)
Trên lớp ion quyết định thế hiệu là các cation, còn ở lớp điện bù là
ion OH
-
và các anion khác. Ký hiệu keo dương là X-OH. Các keo dương
thường gặp trong đất là Fe(OH)
3
, Al(OH)
3
(trong môi trường axit). Cũng
có thể là kaolinit do quá trình ion hoá tạo thành keo dương:
O
3
SiO

2
(OH)Al
2
(OH)
3
  O
3
SiO
2
(OH)Al
2
(OH)
2
]
+
+ OH
-

Ví dụ cấu tạo keo Fe(OH)
3
(hình 5.3)

Cl
-
Cl
-
Cl
-
Cl
-

Cl
-
FeO
+
FeO
+
Fe(OH)
3
FeO
+
FeO
+
FeO
+
Nh©n
I
o
n
khuÕch
t
¸
n
I
o
n
I
o
n
k
h

«
n
g
d
i
c
h
u
y
Ó
n
q
.
®
t
h
Õ
h
i
Ö
u
+
+
+
+
+
-
-
-
-

-


Keo này tạo thành do sự thuỷ phân FeCl
3

FeCl
3
+ 3H
2
O  Fe(OH)
3
+ 3HCl
Hạt nhân keo tạo nên do nhiều phân tử Fe(OH)
3
. Những phân tử
Fe(OH)
3
trên bề mặt hạt nhân phản ứng với HCl tạo thành FeOCl:
Fe(OH)
3
+ HCl  FeOCl + H
2
O
FeOCl là chất điện giải nên ion hoá:
FeOCl  FeO
+
+ Cl
-

Cation FeO
+
được hấp phụ ngay trên bề mặt hạt nhân làm thành
lớp ion quyết định thế. Các anion Cl
-
được phân bố ở tầng ion trao đổi.
+ Keo lưỡng tính (Ampholitoit)
Keo này mang điện âm hay dương phụ thuộc vào phản ứng của
môi trường xung quanh. Các ion trao đổi có thể là H
+
, OH
-
hoặc các ion
khác. Ký hiệu keo này là X-O-H. Các keo lưỡng tính trong đất thường
gặp là Fe(OH)
3
, Al(OH)
3
, Ví dụ: đối với keo Fe(OH)
3
, khi pH< 7,1
biểu hiện keo dương, nhưng khi pH > 7,1 biểu hiện keo âm (keo này có
điểm đẳng điện tại pH=7,1):
Fe(OH)
3
+ HCl  Fe(OH)
2
+
+ Cl
-

+H
2
O (keo dương)
Fe(OH)
3
+ NaOH  Fe(OH)
2
O
-
+ Na
+
+ H
2
O (keo âm)
Hình 5.3. Sơ đồ cấu tạ
o keo dương
(theo Gorbunov)


Ðối với keo Al(OH)
3
khi pH < 8,1 biểu hiện keo dương, khi pH >8,1 là
keo âm (điểm đẳng điện của keo tại pH=8,1):
Al(OH)
3
+ HCl  Al(OH)
2
+
+ Cl
-

+ H
2
O (keo dương)
Al(OH)
3
+ NaOH  Al(OH)
2
O
-
+ Na
+
+ H
2
O (keo âm)
b. Dựa vào thành phần hoá học
Dựa vào thành phần hoá học có thể chia keo đất thành các loại: keo
hữu cơ, keo vô cơ và keo hữu cơ-vô cơ
+ Keo hữu cơ
Keo hữu cơ tạo thành do sự biến hoá xác sinh vật trong đất. Nói
chung lớp đất mặt chứa nhiều keo hữu cơ hơn các lớp dưới. Các keo hữu
cơ thường gặp là axit humic, axit fulvic, lignin, protit, xellulo, nhựa và
các hợp chất hữu cơ phức tạp khác. Những nguyên tố chủ yếu cấu tạo
nên keo hữu cơ là C, H, O, N, S, P và một lượng nhỏ Na, K, Ca, Mg, Fe,
Al, Si Ví dụ cấu tạo keo axit humic (hình 5.4)

R(COOH)
n
Nh©n
+
+

+
+
+
+
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
H
+
I
o
n
khuÕch
t
¸
n
I
o
n
I

o
n
k
h
«
n
g
d
i
c
h
u
y
Ó
n
q
.
®
t
h
Õ
h
i
Ö
u
COO
-
C
O
O

-
C
O
O
-
O
H
-
C
O
O
-
O
H
-
C
O
O
-


Hình 5.4. Sơ đồ cấu tạo keo axit humic (theo Gorbunov)

+ Keo vô cơ (keo khoáng)
Chủ yếu là keo nhôm silicat được hình thành do kết quả phá huỷ
đá và khoáng vật tạo thành. Thành phần hoá học của keo này gồm:
SiO
2
= 40% - 60%
Al

2
O
3
= 10% - 25%
Fe
2
O
3
= 5% - 10%
và một ít Ca, Mg, Ti, Mn, K, Na, P, S cùng các nguyên tố vi lượng như
B, Zn, Mo, Cu Tỷ lệ các nguyên tố ấy phụ thuộc đá mẹ, điều kiện hình
thành, khí hậu, thời gian, thực bì, vi sinh vật Ví dụ cấu tạo keo nhôm
silicat (hình 5.5)
+ Keo hữu cơ-vô cơ
Các keo hữu cơ ít ở trạng thái tự do mà thường liên kết chặt với
các chất khoáng hoặc các keo vô cơ tạo thành keo hữu cơ-vô cơ phức
tạp. Theo L.N. Alexandrova các hợp chất hữu cơ vô cơ trong đất được
chia thành 3 nhóm: các muối dị cực, các muối phức dị cực và các phức
chất hấp phụ.

(
A
l
2
O
3
)
m
Nh©n
+

+
+
+
+
+
+
+
Ca
2+
H
+
H
+
Ca
2+
Mg
2+
H
+
S
i
O
3
2
-
S
i
O
3
2

-
S
i
O
3
2
-
S
i
O
3
2
-
I
o
n
khuÕch
t
¸
n
I
o
n
I
o
n
k
h
«
n

g
d
i
c
h
u
y
Ó
n
q
.
®
t
h
Õ
h
i
Ö
u
=
=
=
=
=
+
+
(
S
i
O

2
)
n
H
+
S
i
O
3
2
-

Hình 5.5. Sơ đồ cấu tạo keo nhôm silicat (theo Gorbunov)
- Muối dị cực (muối đơn giản): khi các axit mùn phản ứng với
phần vô cơ của đất tạo thành các muối dị cực hay các humat hoặc fulvat.
Các muối này có công thức cấu tạo chung như sau:
R
(
C
O
O
)
n
M
e
m
(O)
p
Me
q

trong đó: Me là Na
+
, K
+
, NH
4
+
, Ca
2+
, Mg
2+
Các muối dị cực cũng có
thể được hình thành do sự tương tác giữa các axit mùn với các khoáng vật
sét qua cầu nối canxi có cấu tạo như sau:

S
i
O
C
a
O
O
C
R
Si O Ca OOC
S
i
O

C
a
C
O
O
SiO
Ca
COO


Các humat canxi không tan có thể kết tủa và hình thành các màng trên
bề mặt các hạt keo.
- Muối phức dị cực được hình thành do phản ứng giữa các ion sắt,
nhôm với axit mùn để hình thành muối phức, trong muối này kim loại
tham gia vào phần anion của phân tử. Hợp chất phức này vẫn còn các
nhóm cacboxyl và nhóm hydroxyl phenol tự do, các nhóm này có thể
tiếp tục phản ứng với phần vô cơ của đất để tạo thành các muối dị cực
đơn giản. L.N. Alexandrova gọi những hợp chất có bản chất
kép như vậy là muối phức dị cực. Muối này có cấu tạo như sau:
Me
O
H
H
2
O
H
2
O
OH
OOC

HO
R
(COOH)
n-1
(OH)
m-1


trong đó Me là Fe
3+
, Al
3+
. Các nhóm cacboxyl và nhóm hydroxyl phenol
tự do có thể phản ứng với các cation kiềm và kiềm thổ trong đất.
- Phức chất hấp phụ là các sản phẩm của sự tương tác giữa các chất
mùn với các khoáng vật dạng tinh thể hoặc vô định hình của đất hoặc
các sản phẩm hữu cơ vô cơ hấp phụ các chất mùn bằng phần vô cơ. Các
phức hệ sét mùn cũng là phức chất hấp phụ. Ðại diện cho các phức hấp
phụ trong đất là phức mùn với nhôm và sắt (a), phức mùn silic (b) và
phức hệ sét mùn (c)

Me(OH)
3
Me
OH
OH
OOC
OH
R
(COOH)

n-1
(OH)
m-1

SiO
2
.nH
2
O
H
2
O R
H
2
O [RMe]
(
C
O
O
H
)
n
(OH)
m
COO
-
O
H
Me
1

+


(a) Phức mùn nhôm, sắt (b) Phức mùn
silic

Si
O
Al
O
Si
Al
O
-
R
(
C
O
O
H
)
n
(OH)
m
OH [RMe]
OH R
O
-
[RMe]
COO

O
Me
OOC
O
R
(COOH)
n-1
(OH)
m-1
(COOH)
n
(OH)
m
COO
O
Me

(c) Phức hệ sét mùn

1.4. Các loại keo sét trong đất
Các keo sét thuộc loại keo vô cơ, là các khoáng vật thứ sinh alumin
silicat, được hình thành do sự biến đổi từ các khoáng vật nguyên sinh
trong quá trình phong hoá hình thành đất, phân bố rộng rãi trong các loại
đất. Các khoáng vật này là thành phần chủ yếu của cấp hạt sét vì vậy
chúng được gọi là các khoáng vật sét. chúng được phân biệt với nhau
bởi mức độ phân tán cao, không tan trong nước
Trong đất có nhiều loại keo sét, nhưng trong chúng có vai trò quan
trọng nhất là các keo sét nhóm kaolinit, montmorilonit và hydromica
a. Ðặc điểm chung của keo sét
Ðặc điểm chung của các keo sét là chúng có cấu tạo lớp giống như

mica và sự thay thế đồng hình.
+ Cấu tạo lớp của keo sét được tạo thành do sự liên kết của phiến
khối tứ diện (bốn mặt) oxit silic và phiến khối bát diện (tám mặt) gipxit.
- Phiến oxit silic được tạo thành do sự gắn liền các khối tứ diện
oxit silic với nhau. Mỗi khối tứ diện ở chính giữa là một nguyên tử silic,
bốn đỉnh là bốn nguyên tử oxi. Như thế thì khi ghép thành phiến hai bên
là hai lớp oxi, giữa là lớp silic,
- Phiến gipxit: phiến này được tạo thành do sự gắn liền các khối
bát diện với nhau. Mỗi khối bát diện chính giữa có một nguyên tử Al,
xung quanh có 6 oxi hay 6 OH
-
hoặc vừa oxi vừa OH
-
(hình 5.6).
+ Hiện tượng thay thế đồng hình
- Ở một số khoáng vật, trong đó có các khoáng vật sét (keo sét) có
hiện tượng một số nguyên tố trong mạng lưới tinh thể của chúng có thể
bị các nguyên tố khác ở bên ngoài vào thay thế. Sự thay thế này không
làm thay đổi hình dạng của khoáng vật mà chỉ thay đổi tính chất. Vì thế
gọi là hiện tượng thay thế đồng hình.


oxi
Si
oxi
Si

7
Al
oxi




Hình 5.6. Sơ đồ cấu tạo khối tứ diện oxit silic, phiến oxit silic và khối
bát diện, phiến gipxit

- Ðiều kiện quan trọng của sự thay thế là: 2 ion muốn thay thế
nhau phải có bán kính tương đương, Ví dụ Al
3+
trong tinh thể có bán
kính R = 0,57 Ǻ có thể bị Fe
3+
có R = 0,67 Ǻ thay thế chứ không thể bị
Li
+
có R = 1,22 Ǻ thay thế. Sự thay thế này xảy ra phổ biến ở một số keo
sét, ví dụ trong khối tứ diện oxit silic: Si
4+
thường bị Al
3+
thế, có trường
hợp Mn
3+
hoặc P
5+
thay thế Si

4+
song rất ít; trong khối bát diện Al
3+
bị
Mg
2+
hoặc Fe
2+
thế.
- Ðặc điểm của sự thay thế là: nếu hoá trị của 2 ion thay thế tương
đương nhau thì không những không thấy điểm gì khác trên tinh thể mà
còn làm cho khoáng vật trung hoà điện. Nếu hóa trị của chúng chênh
lệch nhau thì khoáng vật mang điện âm hoặc dương. Ví dụ Al
3+
thế cho
Si
4+
thì khoáng vật mang điện âm, P
5+
thế cho Si
4+
khoáng vật mang điện
dương. Hiện tượng thay thế đồng hình thường gặp ở keo sét là Al
3+
thế
Si
4+
hoặc Mg
2+
thế Al

3+
vì vậy keo sét mang điện âm có thể hấp phụ
cation.
b. Ðặc điểm của các nhóm keo sét chính
+ Nhóm kaolinit:
- Nhóm này gồm keo kaolinit và haluzit, metahaluazit, dikkit và
nakrit.
- Cấu trúc tinh thể loại hình 1:1, mỗi lớp tinh thể (tinh tầng) gồm
một phiến oxit silic và một phiến gipxit. Những lớp tinh thể như vậy
chồng xếp lên nhau, giữa chúng có các khe hở làm cho kaolinit có cấu
trúc lớp (hình 5.7).
- Theo hình vẽ cấu trúc của kaolinit, nhân cơ bản của mạng lưới
tinh thể keo trung hoà về điện và có công thức tương ứng là
Al
2
Si
2
O
5
(OH)
4
, nhưng bề mặt sườn lộ trần khi phá huỷ có hoá trị không
bão hoà gây ra sự hấp phụ các ion từ môi trường xung quanh. Haluazit
khác với kaolinit bởi sự tồn tại của nước trong mạng lưới tinh thể, cấu
trúc của nó phù hợp với công thức Al
2
Si
2
O
5

(OH)
4
.2H
2
O. Haluazit khi bị
hydrat hoá sẽ biến thành metahaluazit Al
2
Si
2
O
5
(OH)
4
.4H
2
O. Dikkit và
nakrit khác với kaolinit bởi các góc lệch của từng paket.Tỷ lệ Si:Al = 1:1
- Khoảng cách giữa các paket không đổi và bằng 7,2 Ǻ.
- Rất ít hoặc không có hiện tượng thay thế đồng hình xảy ra trong
mạng lưới tinh thể.
- Lực liên kết giữa các lớp tinh thể tầng trong kaolinit rất chặt nên
không thể co giãn để mở rộng khe hở hút nước và không có khả năng
trương.
- Do các đặc điểm trên mà khả năng hấp phụ của kaolinit thường thấp
(CEC = 5 - 15 lđl/100g keo). Bởi vậy, đất nào chứa nhiều keo nhóm kaolinit
thì tính giữ phân và giữ nước kém.


7,2A
°

°
0,2A
PhiÕn
gipxit
PhiÕn
oxit silic
4Si
6O
4Al
4O + 2(OH)
6(OH)


Hình 5.7. Sơ đồ cấu trúc kaolinit

+ Nhóm montmorilonit
- Nhóm này gồm keo montmorilonit, baydenlit và nontronit.
- Cấu trúc tinh thể loại hình 2:1, nghĩa là mỗi lớp tinh thể gồm 2
phiến oxit silic nằm ở 2 bên và một phiến gipxit ở giữa (hình 5.8).
- Cấu trúc của montmorilonit phù hợp với công thức
Al
2
Si
4
O
10
(OH)
2
.nH
2

O. Baydelit khác với montmorilonit ở chỗ, 1 trong 4
ion Si
4+
của lớp khối tứ diện oxit silic bị thay thế bằng Al
3+
, điện tích âm
dư thừa được bù bằng cách thay thế 1 trong các ion oxi bằng nhóm
hidroxyl. Baydelit có công thức là: Al
3
Si
3
O
9
(OH)
3
.nH
2
O. Còn nontronit,
trong các khối bát diện của nó, ion Al
3+
hoàn toàn được thay thế bằng
ion Fe
3+
. Nontronit có công thức: (Al,Fe)
2
Si
4
O
10
(OH)

2
.nH
2
O. Tỷ lệ Si:
Al (hoặc Fe) = 2: 1.
- Khác với kaolinit, khoảng cách giữa các paket của montmorilonit
thay đổi rất mạnh từ 9,6 đến 28,4 Å, phụ thuộc vào lượng nước được hút
vào khe hở giữa các paket. Khi hút nước keo sét montmorilonit trương
ra.
- Hiện tượng thay thế đồng hình xảy ra phổ biến: Al
3+
thay thế Si
4+

trong khối tứ diện của phiến oxyt silic, Mg
2+
hoặc Fe
2+
thế Al
3+
trong
khối bát diện của phiến gipxit. Kết quả là keo mang điện âm có thể hấp
phụ cation.
- Lực liên kết giữa các lớp tinh thể của montmorilonit kém chặt
nên có thể giãn nở khi hút thêm nước và cation.
- Do những đặc điểm trên mà khả năng hấp phụ cation của nhóm
keo này rất cao (CEC = 80 - 150 lđl/100 g keo). Bởi vậy, đất nào chứa
nhiều keo đất nhóm montmorilonit thì tính giữ phân và nước khá cao.
9,6-21,4 A
°

PhiÕn
oxit silic
PhiÕn
gipxit
PhiÕn
oxit silic
4Si
6O
6O
4Si
4O + 2(OH)
4Al
4O + 2(OH)
4 A
°


Hình 5.8. Sơ đồ cấu trúc montmorilonit

+ Nhóm hydromica
- Chiếm một lượng lớn trong số các keo sét của đất, bao gồm các
loại sau: hydro mica trắng (hydromuscovit hoặc illit), hydro mica đen
(hydrobiotit)và các dạng khác của mica bị hydrat hoá
- Hydromica có cấu trúc loại hình 2:1 tương tự montmorilonit
(hình 5.9)
- Công thức của hydromuscovit KAl
2
(Al.Si
3
O

10
)(OH)
2
.

°
10 A
yK
yK
6O
(4-y)Si.yAl
2OH + 4O
Al
4
.Fe
4
.Mg
4
Mg
6
2OH + 4O
(4-y)Si - yAl


Hình 5.9. Sơ đồ cấu trúc của hydromica

- Khoảng cách giữa các paket không đổi và bằng 10 Ǻ.
- Có hiện tượng thay thế đồng hình xảy ra trong mạng lưới tinh thể,
chủ yếu là sự thay thế của Si
4+

trong phiến khối tứ diện bằng ion Al
3+
,
kết quả làm cho nó mang điện âm có thể hấp phụ cation đặc biệt là K
+

phân bố ở khe hở giữa các paket.
- Do lực liên kết giữa các lớp tinh thể khá bền vững vì vậy keo
thường có tính trương thấp và khả năng hấp phụ không cao.
- Khả năng hấp phụ của hydromica khoảng 20 - 40 lđl/100 g keo.
+ Trong đất cũng thường gặp vermiculit gần giống hydromica, giữa
các paket của mạng lưới tinh thể của keo này tồn tại lớp kép các phân tử
nước bao quanh các kim loại, thường là Mg. Vermiculit là
magiealuminsilicat, Mg có trong các khối bát diện. Trong các khối bát
diện Mg
2+
có thể được thay thế bằng Fe
2+
, còn trong các khối tứ diện Si
4+

được thay thế bằng Al
3+
. Công thức tổng quát của vermiculit như sau:
(Mg
2+
,Fe
2+
)
3

(Si,Al)
4
O
10
(OH)
2
.4(H
2
O). Vermiculit có dung tích hấp phụ
khá cao, CEC của nó dao động từ 60 - 150lđl/100 g keo.
Trong đất còn gặp các keo dạng lớp hỗn hợp. Trong mạng lưới tinh
thể của chúng xen kẽ các lớp khối bát diện của các khoáng vật khác
nhau: montmorilonit với illit, kaolinit với muscovit, vermiculit với
clorit
c. Keo sét trong đất Việt Nam
Qua các kết quả nghiên cứu thành phần keo sét trong đất Việt Nam
của các tác giả: Phạm Gia Tu, Nguyễn Vi và Trần Khải, Cao Liêm, Ðào
Châu Thu, Nguyễn Hữu Thành bằng phương pháp hoá học, phương
pháp quang phổ, phương pháp nhiệt, phương pháp quang tuyến X và
phương pháp hiển vi điện tử có thể khái quát về sự phân bố của chúng
như sau:
+ Ðối với đất vùng đồi núi: keo sét chủ yếu trong các loại đất của
vùng này là keo kaolinit, gơtit và gipxit, ngoài ra tuỳ theo loại đất có thể
gặp các loại keo sét: hydromica (đất đỏ vàng trên đá granit, đất feralit
mùn trên núi trên đá philit, đất đen trên đá vôi ), montmorilonit (đất
đen trên đá vôi, đất đen trên đá bọt), vermiculit (đất đen trên đá vôi, đất
đen trên đá bọt, đất feralit mùn trên philit).
+ Ðối với đất đồng bằng: keo sét chủ yếu của các loại đất vùng
đồng bằng là kaolinit và hydromica. Vermiculit gặp ở các đất phù sa
trung tính ít chua, đất mặn trung tính, đất phèn, đất cát biển. Ngoài ra có

thể gặp gipxit (đất phù sa chua, đất bạc màu, đất cát biển) và gơtít (đất
bạc màu).

2. Khả năng hấp phụ của đất
2.1. Khái niệm chung
Hấp phụ là đặc tính của các hạt đất có thể hút được chất rắn, chất
lỏng, chất khí hoặc làm tăng nồng độ các chất đó trên bề mặt. Bemmelen
(Hà Lan) lần đầu tiên chỉ ra rằng keo đất là cơ sở của tác dụng hấp phụ,
tác dụng này phụ thuộc chất mùn, hydroxyt sắt và oxit silicic trong đất.
Năm 1908, Gedroiz (Liên xô cũ) tìm ra quy luật hấp phụ, khẳng định
khái niệm hấp phụ một cách chính xác. Gedroiz cho rằng, tính hấp phụ
của đất liên quan đến phức hệ hấp phụ, phức hệ ấy không tan trong
nước, thành phần khoáng của nó là nhôm silicat, thành phần hữu cơ của
nó chủ yếu là mùn, đó là các loại keo đất. Gedroiz chia khả năng hấp
phụ của đất thành 5 dạng: hấp phụ sinh học, hấp phụ cơ học, hấp phụ lý
học, hấp phụ hoá học và hấp phụ lý hoá học.
2.2. Các dạng hấp phụ của đất
a. Hấp phụ sinh học
Hấp phụ sinh học là khả năng sinh vật (thực vật và vi sinh vật) hút
được cation và anion trong đất. Những ion dễ di chuyển trong đất được
rễ cây và vi sinh vật hút biến thành những chất hữu cơ không bị nước
cuốn trôi. Rễ cây, thân cây sau lúc chết đi sẽ tích luỹ xác hữu cơ trong
đất. Vi sinh vật phân giải xác hữu cơ này, do đó có quá trình hấp phụ
sinh học. Vi sinh vật cố định đạm cũng là một hình thức hấp phụ sinh
vật.
Sự trao đổi cation giữa đất và rễ cây đã được nghiên cứu nhiều
trong những năm gần đây. Nhiều thí nghiệm khẳng định rằng, ngoài hiện
tượng cây hút thức ăn dưới dạng ion từ dung dịch đất, cation và anion có
thể đi từ đất vào cây theo quá trình trao đổi ion. Do rễ cây hô hấp thải ra
CO

2
. CO
2
kết hợp với H
2
O trong đất tạo thành H
2
CO
3.
Axit này phân li:
H
2
CO
3
 H
+
+ HCO
3
-
. H
+
khuếch

tán đến keo đất và tại đó nó trao đổi
với Ca
2+
, Mg
2+
, K
+

và cation khác hấp phụ ở keo đất, Còn các anion
HCO
3
-
trao đổi với NO
3
-
, SO
4
2-
, và PO
4
3-
. H
2
CO
3
còn có tác dụng hoà
tan các muối khoáng khác (phosphat, sulfat ) có trong đất giúp cho cây
có thể hút được các ion này.
b. Hấp phụ cơ học
Hấp phụ cơ học là đặc tính của đất có thể giữ lại những vật chất
nhỏ ở trong khe hở của đất, ví dụ: những hạt sét, xác hữu cơ, vi sinh
vật Ðây là dạng hấp phụ phổ biến trong đất. Hiện tượng này thấy rõ
nhất khi mưa, nước mưa đục do lẫn cát, sét nhưng khi thấm sâu xuống
các tầng đất dưới, nước mạch chảy vào giếng, nước trở nên trong, vì khi
thấm qua các tầng đất, các chất lơ lửng trong nước đã bị hấp phụ cơ học.
Nguyên nhân của hấp phụ cơ học do kích thước khe hở trong đất
bé hơn kích thước các vật chất hoặc bờ khe hở gồ ghề làm cản trở sự di
chuyển các hạt hoặc các vật chất mang điện trái dấu với bờ khe hở nên

bị hút giữ lại.
Có trường hợp hấp phụ cơ học không lợi cho quá trình hình thành
đất như làm xuất hiện trong đất những lớp quá nhiều keo sét, đất trở lên
chặt do đó lý tính xấu. Nhưng mặt khác, nhờ tính hấp phụ này mà các
phần tử đất không bị rửa trôi xuống sâu.
c. Hấp phụ lý học (hấp phụ phân tử)
Hấp phụ lý học là sự thay đổi nồng độ của các phân tử chất tan trên
bề mặt các hạt đất.
Nguyên nhân của hiện tượng hấp phụ lý học do tác dụng của năng
lượng bề mặt phát sinh ở chỗ tiếp xúc giữa các hạt đất với dung dịch đất
(hoặc không khí). Năng lượng bề mặt phụ thuộc sức căng bề mặt và diện
tích bề mặt. Vật chất nào làm giảm sức căng mặt ngoài của dung dịch
đất sẽ tập trung trên mặt hạt keo, đây là sự hấp phụ dương. Ví dụ axit
axetic có tác dụng làm giảm sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ
được tập trung trên mặt hạt đất. Vật chất nào làm tăng sức căng mặt
ngoài của dung dịch đất thì bị đẩy ra khỏi keo đất để đi vào dung dịch,
sự hấp phụ này gọi là hấp phụ âm. Ví dụ phân tử đường làm tăng sức
căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ bị đẩy ra khỏi keo đất để đi vào
dung dịch đất.
Tóm lại, bất kỳ một sự chênh lệch nào về nồng độ ở chỗ tiếp xúc
giữa hạt keo với môi trường xung quanh cũng sinh ra tác dụng hấp phụ
lý học.
Ngoài phân tử các chất hoà tan, đất còn hấp phụ chất khí. Ðất khô
hấp phụ không khí rất chặt. Khả năng hấp phụ các chất khí từ mạnh đến
yếu thứ tự như sau: hơi nước, NH
3
, CO
2
, O
2

, N
2
. Ðất càng nhiều mùn
càng hấp phụ nhiều NH
3
, CO
2
, và nước. Khả năng hút khí và hơi nước
của đất phụ thuộc thành phần chất rắn trong đất (bảng 5.3). Vì vậy đất có
khả hấp phụ khí NH
3
sinh ra trong quá trình phân giải chất hữu cơ chứa
đạm. Ở đây ta càng thấy rõ lợi ích của việc trộn đất bột khô với phân
chuồng khi ủ phân. Ðất bột hút NH
3
được tạo ra trong quá trình ủ phân,
làm giảm sự mất đạm.
Bảng 5.3. Khả năng hút khí và hơi nước của đất (ml /100 g chất hút)
Thành phần
đất
CO
2
NH
3
Hơi nước
Thạch anh 12 145 197
CaCO
3
14 320 278
Kaolinit 166 947 3172

Fe(OH)
3
3526 5278 19236
Mùn 1264 24228 19772

d. Hấp phụ hoá học
Hấp phụ hoá học là sự tạo thành trong đất những muối không tan
từ những muối dễ tan. Ví dụ:
Na
2
SO
4
+ CaCl
2
 CaSO
4
+ 2NaCl,
Na
2
SO
4
+ Ca(HCO
3
)
2
 CaSO
4
+ 2NaHCO
3
,

hoặc
NH
4
H
2
PO
4
+ 3Ca(HCO
3
)
2
 Ca
3
(PO
4
)
2
+ 2NH
3
+ 6CO
2
+ 6H
2
O
Fe
3+
+ PO
4
3-
 FePO

4

Al
3+
+ PO
4
3-
 AlPO
4

Sự hấp phụ hoá học là nguyên nhân tích luỹ P và S trong đất, làm
cho 2 nguyên tố này bị "giữ chặt" trong đất.
e. Hấp phụ lý hoá học (hấp phụ trao đổi)
Hấp phụ lý hoá học là đặc tính của đất có thể trao đổi ion trong
phức hệ hấp phụ với ion của dung dịch đất tiếp xúc. Trong dung dịch
đất, các axit vô cơ và muối của chúng phân ly thành cation và anion. Khi
dung dịch đất tác động với keo đất, keo đất không những chỉ hấp phụ
các phân tử (hấp phụ lý học) mà còn hấp phụ cả ion nữa. Nếu lấy một ít
đất đỏ (chua) tác động với dung dịch NH
4
Cl rồi lọc ta sẽ phát hiện trong
dịch lọc chứa nhiều H
+
còn NH
4
+
thì giảm. Quá trình trao đổi ion này có
thể biểu thị bằng phản ứng sau:
[ KÐ]
H+

+ NH
4
Cl ⇄ [KÐ]
NH4+
+ HCl
Từ đó ta thấy thực chất của hấp phụ lý hoá học là sự trao đổi ion
trên keo đất với ion trong dung dịch quanh keo. Hiện tượng này xảy ra
khi thay đổi độ ẩm, khi bón phân, khi nước ngầm dâng lên, khi tưới
nước cho đất, nghĩa là khi có sự chênh lệch nồng độ của phản ứng thuận
nghịch. Trong đất có keo âm và keo dương nên đất có khả năng hấp phụ
cả cation và anion nhưng hấp phụ cation là chủ yếu vì phần lớn keo đất
là keo âm. Hấp phụ trao đổi ion có ảnh hưởng rất lớn tới độ phì nhiêu
đất, các tính chất vật lý, hoá học đất cũng như dinh dưỡng cây trồng. Vì
vậy cần nghiên cứu sâu hơn dạng hấp phụ này ở phần tiếp theo.
2.3. Hấp phụ trao đổi ion
a. Hấp phụ trao đổi cation
* Hấp phụ cation xảy ra ở những keo âm vì tầng ion trao đổi của
keo chứa cation nên có thể trao đổi với những cation trong dung dịch
tiếp xúc với nó. Keo âm chiếm đa số trong đất nên tác dụng hấp phụ
cation là chủ yếu. Ví dụ khi bón đạm sunphat thì NH
4
+
được hấp phụ
theo phản ứng sau:
[KÐ]
Ca2+
+ (NH
4
)
2

SO
4
⇄ [KÐ]
2NH4+
+ CaSO
4

Một phần nhỏ cation hấp phụ như K
+
, NH
4
+
, Ca
2+
, Mg
2+
có thể
không trao đổi được, nghĩa là không bị cation của dung dịch muối đẩy ra
ngoài. Nguyên nhân của hiện tượng này có thể khác nhau. Nhiều thí
nghiệm cho thấy K
+
mất khả năng trao đổi do keo đất quá già và phần
nào đã kết tinh. K
+
đã tham gia cấu tạo lưới tinh thể do đó không trao
đổi được nữa, hoặc có thể do cation đi vào khe hở giữa các lớp tinh thể
khoáng vật như montmorilonit, baydelit, sau đó đất khô đi hay bị bao
bọc xung quanh bởi các hạt keo khác nhau như Fe(OH)
3
, Al(OH)

3
hoặc
các chất hữu cơ nên cation đó mất khả năng trao đổi. Nguyên nhân rõ
nhất và phổ biến nhất là do các cation đã liên kết hoá học để tạo thành
các hợp chất không tan. Sự hấp thụ cation do vi sinh vật cũng là nguyên
nhân làm cho cation mất khả năng trao đổi.
* Sự hấp phụ cation tuân theo những qui luật nhất định:
+ Sự hấp phụ cation tuân theo quan hệ đương lượng: 1 đương
lượng gam cation này trao đổi với một đương lượng gam cation khác. Ví
dụ trong phản ứng:
[KÐ]
Ca2+
+ 2 NaCl ⇄ [KÐ]
2Na+
+ CaCl
2

thì 1 đương lượng gam Ca (20 g) trao đổi với 1 đương lượng gam Na
(23 g). Do trao đổi bằng đương lượng (me) cho nên nếu có 3% Ca thì
phải tính
20
1000.3
= 150 me, muốn trao đổi Na cũng cần có
1000
23.150
= 3,45%
Na mới trao đổi với 3% Ca được.
+ Trao đổi cation có thể tiến hành theo chiều thuận và nghịch phụ
thuộc nồng độ và đặc tính cation trong dung dịch đất.
+ Trao đổi xảy ra rất nhanh: các phản ứng trao đổi cation trong đất

tiến hành rất nhanh, có khi chỉ sau 5 phút đã thực hiện xong. Ðiểm này
có ý nghĩa thực tiễn khi bón phân chứa cation và bón vôi khử chua. Cần
chú ý là phải tạo điều kiện cho tiếp xúc đều giữa cation với đất bằng
cách bừa kỹ, sục bùn để trộn đều, hoặc bón phân kết hợp với vun gốc
cho cây.
+ Trao đổi cation phụ thuộc hoá trị, độ lớn và mức độ thuỷ hoá của
cation:
Hoá trị của cation càng cao, khả năng trao đổi càng mạnh, nghĩa là
khả năng trao đổi của cation hoá trị III > cation hoá trị II > cation hoá trị
I.
Nếu cùng hoá trị thì cation nào có bán kính lớn (tức bán kính thuỷ
hoá bé) thì trao đổi mạnh hơn. Trừ H
+
do có màng thuỷ hoá rất mỏng
nên khả năng trao đổi của H
+
không những vượt các cation hoá trị I mà
còn vượt cả cation hoá trị II (bảng 5.4).
Bảng 5.4. Quan hệ giữa hoá trị, bán kính và bán kính thuỷ hoá của
cation với khả năng trao đổi cation
Catio
n
Hoá
trị
Bán kính
cation (Å)
Bán kính thuỷ
hoá (Å)
Thứ tự trao
đổi

Li
+
1 0,78 10,03 6
Na
+
1 0,98 7,90 5
NH
4
+
1 1,43 5,37 4
Mg
2+
2 0,78 13,30 3
Ca
2+
2 1,06 10,00 2
H
+
2 - - 1

+ Khả năng trao đổi phụ thuộc nồng độ ion trong dung dịch. Nói
chung, nồng độ ion trong dung dịch đất càng cao thì phản ứng trao đổi
càng mạnh.
* Dung tích trao đổi cation và độ no bazơ của đất
+ Dung tích trao đổi cation của đất
Dung tích trao đổi cation của đất (dung tích hấp phụ) là tổng số
cation hấp phụ (kể cả cation kiềm và không kiềm) trong 100 gam đất,
tính bằng ly đương lượng gam, ký hiệu bằng chữ CEC (cation exchange
capacity).
Dung tích trao đổi cation được xác định bằng cách phân tích trực

tiếp hoặc tính theo công thức: CEC = S + H. Trong đó S là tổng số
cation kiềm, kiềm thổ hấp phụ (chủ yếu là Ca
2+
, Mg
2+
, K
+
và Na
+
), H là
tổng số ion H
+
và Al
3+
hấp phụ (độ chua thuỷ phân). Tất cả đều tính
bằng đơn vị lđl/100 g đất.
Dung tích trao đổi cation của đất phụ thuộc thành phần keo, thành
phần cơ giới đất, tỷ lệ SiO
2
/R
2
O
3
và pH.
- Thành phần keo khác nhau thì CEC của đất khác nhau (bảng 5.5)
Bảng 5.5. Dung tích hấp phụ của một số loại keo đất
Loại keo CEC (lđl/100 g)
Fe(OH)
3
và Rất bé

Al(OH)
3

Kaolinit 5 - 15
Montmorilonit 80 - 150
Illit 20 - 40
Axit humic 350

Như vậy, đất càng nhiều mùn và nhiều montmorilonit thì CEC
càng lớn.
- Thành phần cơ giới đất càng nặng CEC càng lớn (bảng 5.6)
Bảng 5.6. Các cấp hạt khác nhau và CEC của đất
Cấp hạt (mm) CEC (lđl/100 g đất)
0,25 - 0,005 0,3
0,005 - 0,001 15,0
0,001 - 0,0025 37,2
< 0,0025 69,9

- Tỷ lệ SiO
2
/R
2
O
3
càng lớn thì CEC càng lớn (Bảng 5.7)

Bảng 5.7. Quan hệ giữa tỷ lệ SiO
2
/R
2

O
3
và CEC của đất
Tỷ lệ SiO
2
/R
2
O
3
CEC (lđl/100 g đất)
3,18 70,0
2,68 42,6
1,98 21,5
1,40 7,7
0,42 2,1

- pH đất tăng lên thì CEC tăng lên (Bảng 5.8)
Bảng 5.8. Ảnh hưởng của pH đến CEC của một số keo sét
Keo Kaolinit Montmorilonit
pH 2,5 -
6,0
7,0 2,5 -
6,0
7,0
CEC (lđl/100 4 10 95 100
g đất)
Bảng 5.9. CEC của một số loại đất Việt Nam
Loại đất CEC (lđl/100 g
đất)
Ðất đỏ nâu phát triển trên đá

bazan
8 - 10
Ðất đỏ vàng phát triển trên đá
phiến sét
7 - 8
Ðất đỏ phát triển trên đá vôi 6 - 8
Ðất đỏ vàng phát triển trên đá
liparit (riolit)
4 - 6
Ðất macgalit - feralit 30 - 40
Ðất phèn 10 - 12
Ðất bạc màu 4 - 6
Ðất phù sa sông Hồng 10 - 15

+ Ðộ no bazơ (độ bão hoà bazơ) của đất
Nói chung CEC có giá trị càng cao thì đất càng tốt vì chứa nhiều
keo. Tuy nhiên dung tích trao đổi cation chỉ nói lên khả năng trao đổi
cation mà chưa nói lên thành phần cation hấp phụ. Thực tế một số đất
tuy có CEC lớn nhưng do nhiều H
+
nên đất chua. Vì thế, cần có CEC lớn
nhưng tỷ lệ cation bazơ (bao gồm cả các cation kiềm và kiềm thổ) cũng
lớn đất mới tốt. Bởi vậy người ta còn dùng chỉ tiêu "độ no bazơ" để đánh
giá độ phì nhiêu đất.
Ðộ no bazơ của đất là tỷ lệ phần trăm các cation kiềm, kiềm thổ
chiếm trong tổng số cation hấp phụ, ký hiệu là BS (Base saturation), đơn
vị % và được tính theo công thức:
BS (%) = (S x 100)/CEC = (S x 100)/(S + H)
trong đó, S: tổng số cation bazơ trao đổi, H: độ chua thuỷ phân, CEC:
dung tích trao đổi cation của đất, cả ba đại lượng này đều tính bằng

lđl/100g đất. BS có giá trị càng lớn thì đất càng bão hoà bazơ. Người ta
đánh giá như sau:

BS < 50%
đất đói bazơ