NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ AMONIUM TRONG ĐẤT TRỒNG CÀ PHÊ TẠI TỈNH GIA LAI

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ & QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN CƠ SỞ NGÀNH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ AMONIUM
TRONG ĐẤT TRỒNG CÀ PHÊ TẠI TỈNH GIA LAI

Giảng viên hướng dẫn :Th Nguyễn Văn Phương
Sinh viên thực hiện

:

Họ và tên
Nguyễn Hoàng Thuận
Nguyễn Quý Tường
Nguyễn Văn Nam
Nguyễn Chí Thành
Hồ Đức Linh

MSSV
1410597
1
1407768
1
1406051
1
1410524
1
1411115

1

SĐT
096417806
5
091175455
1
096887234
6
098186685
7

1


TP. Hồ Chí Minh, 2016
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

2


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

3


NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

1. Tên đề tài đồ án cơ sở ngành:

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG HẤP PHỤ AMONIUM
TRONG ĐẤT TRỒNG CÀ PHÊ TẠI TỈNH GIA LAI
2. Nhiệm vụ:
a. Tìm hiểu tổng quan lý thuyết về quy trình xác định dung lượng hấp phụ.
b. Xây dựng phương pháp thực nghiệm xác định cân bằng hấp phụ.
c. Tính dung lượng hấp phụ tối đa

3. Ngày giao đồ án cơ sở ngành:

4. Ngày nộp đồ án cơ sở ngành:

5. Giáo viên hướng dẫn: Th.Nguyễn Văn Phương.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 2 năm 2016.
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

4


MỤC LỤA:Mục lục

5


DANH SÁCH BẢNG BIỂU

6


DANH SÁCH HÌNH VE

7


DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT

8


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đề tài của đồ án cơ sở ngành nhóm chúng
em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ của thầy cô cũng như trường ĐH Công Nghiêp
TPHCM.
Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Ths. Nguyễn Văn Phương đã quan tâm và
tận tình hướng dẫn, giảng dạy và giúp đỡ nhóm trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Nhóm cũng xin tỏ sự biết ơn đến viện Khoa học công nghệ và Quản lý môi trường ĐH
Công Nghiệp TPHCM đã tạo điều kiện cho nhóm em thực hiện đề tài một cách tốt
nhất.
Trong suốt quá trinh học tập và nghiên cứu, nhóm em xin chân thành cảm ơn tất cả các
thầy cô trường ĐH Công Nghiệp TPHCM đã tận tình giảng dạy truyền đạt những kiến
thức quý báu để làm nền tản cho việc thực hiên đề tài này.
Cuối cùng nhóm em xin cảm ơn tất cả bạn bè, và gia đình đã hỗ trợ, chia sẽ giúp nhóm
hoàn thành tốt được đề tài nghiên cứu này.

9


Chương 1: Tổng quan
1.1.

Các nghiên cứu và tình hình sản xuất cà phê ở ngoài nước.

1.1.1. Vai trò của đạm và những nghiên cứu về liều lượng và cách
bón đối với cây cà phê.
Đạm tham gia vào thành phần của rất nhiều hợp chất hữu cơ quan trọng quyết định các
hoạt động sinh lý, sinh trưởng, phát triển và năng suất của cây trồng như: axit nucleic,
các axit amin, protein, tham gia vào cấu trúc nguyên sinh chất, một số gốc hữu cơ
khác. Đây là những thành phần cơ bản cấu tạo nên tế bào, tạo nên bộ máy quang hợp.
Đạm có mặt trong chất kích thích sinh trưởng (auxin, cytokinin) nên phân đạm có khả
năng kích thích sinh trưởng thân, cành, lá, tạo nên bộ khung tán giúp cho quá trình
quang hợp mạnh, tạo nên chất hữu cơ tích luỹ vào hạt, tăng năng suất cà phê. Theo
(Srivastava, 1980) thì đạm là một thành phần quan trọng trong diệp lục quyết định đến
hoạt động quang hợp của cây và là một trong những nguyên tố quan trọng để hình
thành nên những cơ quan chủ yếu của thực vật nói chung và cây cà phê nói riêng.
Các kết quả nghiên cứu ở trong và ngoài nước đều cho thấy khả năng sinh trưởng, phát
triển và năng suất của cây cà phê luôn có phản ứng thuận và rất rõ đối với nguyên tố
đạm. Cây cà phê cần đạm nhiều nhất vào giai đoạn mùa mưa để nuôi quả và tạo cành
lá mới dự trữ cho năm sau, thiếu đạm sẽ gây ra hiện tượng có màu hơi vàng xuất hiện
từ lá non, cây sinh trưởng và phát triển chậm, các lóng phát triển kém, ít cành hữu hiệu
cho quả dẫn đến năng suất kém. Trong cây cà phê, đạm có thể di chuyển từ lá già đến
lá non nhưng không có sự di chuyển ngược lại từ lá non đến lá già, do vậy nếu thiếu
đạm thì lá sẽ có màu vàng và lá già sẽ rụng sớm. Triệu chứng vàng lá này thường xuất
hiện ở những vườn cà phê cho năng suất cao, sai quả, thiếu hệ thống cây che bóng,
phân bón không đủ hoặc ngay cả những vườn bón đầy đủ phân bón nhưng vẫn có biểu
hiện thiếu đạm tạm thời (hiện tượng khô cành khô quả), những vườn cà phê bị hiện
tượng này thường rất khó phục hồi và cho năng suất rất kém trong năm sau.

10

1.1.2. Các nghiên cứu ngoài nước.
•

Các kết quả nghiên cứu về phân bón trên thế giới đều cho thấy N và K là hai
nguyên tố có ảnh hưởng nhiều nhất đến năng suất cà phê. Lượng phân bón thay
đổi tùy điều kiện canh tác, giống, mật độ trồng, do vậy lượng phân bón khuyến
cáo thường khác nhau khá nhiều. Ở Ấn Độ, người ta khuyến cáo mức phân: 80
kg N, 60 kg P2O5, 80 kg K2O cho 1 ha cà phê có năng suất dưới 1 tấn/ha và cho
vườn trên 1 tấn là 120 kg N, 90 kg P 2O5, 120 kg K2O, 11 lượng phân bón bình
quân cho 1 ha cà phê ở Indonesia là 200 kg N, 100 kg P2O5, 160 kg K2O.

•

Theo nghiên cứu của (Yoneyama and Yoshida, 1978) thì cây trồng nói chung
đồng hóa đạm dưới dạng NO3-, NO2- và NH4+ cũng như dưới dạng một số amin

•

và một số gốc hữu cơ khác.
Kết quả nghiên cứu của (Martin, 1988) cho rằng bón đạm ở dạng sulphat amon
(SA) sẽ làm chua đất và ảnh hưởng xấu đến khả năng sinh trưởng và phát triển
của cây cà phê chè trong thời kỳ kiến thiết cơ bản.

1.1.3. Các nghiên cứu trong nước.
Đáp ứng đầy đủ nhu cầu đạm cho cây cà phê là điều rất quan trọng đối với quá trình
sinh trưởng, phát triển và cho năng suất cao. Cây cà phê trong giai đoạn còn non cần
nhiều đạm cho sự phát triển cành lá và thân cây, đối với cây cà phê bước vào thời kỳ
kinh doanh còn cần thiết để nuôi quả và tái tạo cành lá cho vụ sau.
Theo Đoàn Triệu Nhạn, khi hàm lượng N trong lá cà phê vối đạt từ 1,5% đến
2,2% tức là cây cà phê có hiện tượng thiếu đạm và cần phải bổ sung gấp cho cây

(Đoàn Triệu Nhạn, 1982);
Theo Nguyễn Tri Chiêm, cho rằng nếu hàm lượng đạm trong lá của cây cà phê vối ở
giai đoạn kinh doanh đạt từ 2,8% đến 3,5% vào đầu mùa mưa thì năng suất cà phê có
thể đạt 4 tấn nhân/ha, nhưng ngược lại nếu hàm lượng đạm trong lá quá cao lại làm
giảm năng suất cà phê (Nguyễn Tri Chiêm, 1993).
Tương tự, kết quả điều tra trên các vườn cà phê ở Buôn Ma Thuột, Đắk Lắk của
Nguyễn Văn Sanh cho thấy: Những vườn cà phê được bón quá nhiều đạm so với kali
11


theo tỉ lệ N/K20 từ 3,5 đến 5 thì cây cà phê phát triển mạnh về cành và lá, lá có màu
xanh đậm nhưng năng suất cà phê nhân lại thấp (Nguyễn Văn Sanh, 1991).
Theo (Lương Đức Loan, 1997) việc bón từ 45 kg đến 135 kg N/ha đã làm tăng 25% số
cặp cành và tăng 16% khối lượng rễ cây cà phê con.Nhiều công trình nghiên cứu về
phân bón cho cây cà phê đã được Viện Khoa học Kỹ thuật Nông lâm nghiệp Tây
Nguyên, Trung tâm Nghiên cứu đất Tây Nguyên công bố.
Theo (Tôn Nữ Tuấn Nam và Trương Hồng, 1999) khuyến cáo lượng phân bón cho 1
ha cà phê vối trồng trên đất bazan Tây Nguyên đạt năng suất 3 tấn nhân là 220 - 250kg
N, 80 - 100 kg P2O5, 200 - 230 kg K2O. Trường hợp năng suất vượt trên 3 tấn nhân
phải bón lượng bổ sung là 70kg N, 20 kg P 205 và 70 kg K2O cho 1 tấn nhân tăng thêm.
Hồ Công Trực và cộng tác viên (2005) đề xuất lượng phân bón hàng năm cho cà phê
đạt mức năng suất khoảng 4 tấn/ha là: 220 - 230 kg N, 75 - 80 Kg P 205, 230 - 240 kg
K20 bón kèm 5 tấn phân chuồng, ngoài ra còn nên bổ sung thêm 60-70 kg Ca và 30-40
kg Mg.
Theo (Tôn Nữ Tuấn Nam, 1993) thì bón phân sulphat cho cây cà phê có thể cải thiện
được kích cỡ hạt hơn so với khi bón urê, song nếu bón liên tục trong nhiều năm có thể
làm cho đất chua.
Tại Gia Lai diện tích cà phê của Gia Lai theo thống kê năm 2014 là 78.030ha, Theo
đánh giá của Phòng Nông nghiệp thuộc Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Gia
Lai, năng suất và sản lượng chung của cà phê, “Năng suất trung bình niên vụ cà phê

2014 ước đạt 25,8 tạ nhân/ha, tổng sản lượng toàn tỉnh ước đạt 196.900 tấn cà phê
nhân”-ông Văn Phú Bộ-Trưởng Phòng Nông nghiệp (Sở Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn Gia Lai), cho biết. Cà phê không những mang lại hiệu quả kinh tế cao cho
người sản xuất mà còn là mặt hàng xuất khẩu mang lại nguồn ngoại tệ cao cho Gia
Lai.

12


•

Hình 1: Các khu vực trồng cà phê của Việt Nam năm 2014
•

Đến cuối tháng 12-2014, sản lượng cà phê xuất khẩu đã đạt 242.454 tấn, tương
ứng giá trị gần 482 triệu USD, so với cùng kỳ năm trước tăng 3,37 lần về lượng
và tăng 3,61 lần về giá trị. Nhiều doanh nghiệp đã tập trung đầu tư phát triển
theo hướng tăng tỷ trọng sản phẩm chế biến để gia tăng giá trị hàng hóa, chủ
động đầu ra nhằm vươn tới các thị trường lớn. Bên cạnh đó, nhiều chính sách
ưu đãi, thông quan cải cách thủ tục xuất nhập khẩu đã thu hút doanh nghiệp mở
rộng hoạt động.

1.2.
•

Tính cấp thiết của đề tài
Theo đánh giá của Phòng Nông nghiệp thuộc Sở Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn Gia Lai, năng suất và sản lượng chung của cà phê, niên vụ 2014 của
tỉnh “Năng suất trung bình niên vụ cà phê 2014 ước đạt 25,8 tạ nhân/ha, tổng
sản lượng toàn tỉnh ước đạt 196.900 tấn cà phê nhân”, chất lượng chưa thật

đảm bảo để cạnh tranh trên thị trường trong nước và trên thế giới. Nguyên nhân
của thực trạng trên là do một số yếu tố khách quan và chủ quan ảnh hưởng đến
quá trình sản xuất cà phê. Việc quản lý kỹ thuật vườn cây như tạo hình, tưới
nước, bón phân, phòng trừ sâu bệnh hại, ... chưa đả bảo kỹ thuật. Đặc biệt là
việc bón phân chưa hợp lý thừa đạm sẽ bị rửa rôi và lượng phân bón lại không

13


bù lại vào lượng dinh dưỡng cho cây trồng lấy đi dẫn đến sự thoái hóa môi
trường đất.
•

Cà phê là cây lâu năm, sinh khối cành lá rất lớn, cho rất nhiều quả, năng suất
cao, hàng năm cây lấy đi một lượng lớn chất dinh dưỡng từ đất. Trong đất nitơ
là yếu tố quan trọng nâng cao năng suất cây trồng đặc biệt là cây cà phê. Nhiều
nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy đạm có nguồn gốc từ sự khoáng hóa
nitơ hữu cơ, đất là nguồn nitơ mà cây trồng hấp thu. Cây trồng chỉ sử dụng
chúng dưới dạng N – khoáng (NH4+, NO3-). Đây là nitơ dễ tiêu trực tiếp nhưng
thường có hàm lượng nhỏ trong đất. Nếu thiếu đạm cây cà phê có biểu hiện sinh
trưởng phát triển kém, cây thấp không cân xứng, ít cành, ít chồi mới, lá nhỏ,
mép lá chuyển vàng trắng rồi tới vàng úa, bắt đầu từ lá già đến lá non. Thiếu
đạm đầu cành bị khô, lá già sẽ rụng dần để lại cành trơ trụi, quả dễ rụng. Tuy
nhiên nếu bón thừa đạm cũng không tốt, thừa đạm sẽ làm cho cây cà phê sinh
trưởng thái quá, gây vóng, chồi non phát triển quá mạnh, nhiều chồi mọc
ngược, cành vươn dài, song rất nhỏ, yếu, đốt thưa; bộ lá quá rậm rạp và có màu
xanh tối, lá to nhưng lá mỏng, dễ rách, gãy; chùm quả thưa, tỷ lệ đậu quả thấp,
tỷ lệ rụng quả cao. Thừa đạm dẫn tới thiếu lưu huỳnh, kẽm, mangan.... năng
suất thấp . Quá trình nhiều năm canh tác liên tục chất dinh dưỡng trong đất
ngày càng giảm mạnh; Mặt khác khi bón phân vào đất, cây cà phê cũng không

sử dụng hết lượng phân đã bón do quá trình rửa trôi, bốc hơi hoặc bón phân
không đúng kĩ thuật đã làm thất thoát đi một lượng lớn, đặc biệt là đạm. Vì
vậy,việc bón tăng liều lượng và số lần bón đạm cho cây cà phê giai đoạn kinh
doanh là rất cần thiết góp phần giữ vững và nâng cao năng suất,chất lượng, hiệu
quả kinh tế cây cà phê;
Đã có nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước về sử dụng phân bón nhưng hầu
hết chỉ dừng lại là nghiên cứu cách thức bón theo cảm quan, chưa có nghiên
cứu nào cụ thể trên loại đất cụ thể như cây cà phê của Gia Lai. Nghiên cứu về
khả năng hấp phụ amoni trên đất qua đó có thể tiên đoán lượng amoni cần bón
cho cây cà phê tránh cây bị thiếu đạm làm suy cây và bón quá mực bị rửa trôi

14


gây ô nhiễm môi trường. Do đó, đề tài : “ Nghiên cứu khả năng hấp phụ
ammonium trong đất trồng cà phê ở tỉnh Gia lai” được thực hiện.

1.3.
•

Mục đích đề tài
Đưa ra những dẫn liệu cơ bản về khả năng hấp thụ NH 4+ trong đất trồng cà phê
tại tỉnh Gia Lai.

1.4.
•

Nội dung nghiên cứu
Xác định quá trình hấp phụ N dễ tiêu trong đất 2 mẫu đất trồng cà phê tỉnh Gia
lai.

•

Vẽ đường cong đẳng nhiệt hấp phụ N của các mẫu đất.

•

Xác định dung lượng hấp phụ tối đa của đất.

1.5.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

•

Mẫu đất cây trồng cà phê được lấy tại 2 xã Iasao và Iakrung thuộc tỉnh Gia Lai.

•

Thời gian thực hiện tháng 2/2016

1.6.

Ý nghĩa nghiên cứu
Căn cứ vào nghiên cứu để có giải pháp bón phân hợp lý nhằm duy trì độ phí của
đất và tránh gây ô nhiễm do bón dư hay do quá trình rửa trôi khi bón phân hóa
học chưa hợp lý.

15

Chương 2: Cơ sở lý thuyết/Vật liệu và phương pháp
2.1.

Cơ sở lý thuyết

2.1.1. Khả năng hấp phụ của đất.
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.

2.1.2. Hấp phụ hóa học :
Là khả năng giữ lại trong đất các chất hòa tan ở dạng kết tủa, ít tan do những phản ứng
hóa học xảy ra trong dung dịch. Hay có thể hiểu là sự tạo thành trong đất những muối
không tan từ những muối dễ tan.
VD: Na2SO4 + Ca(HCO3)2 → CaSO4↓ + 2NaHCO3
NH4H2PO4 + 3Ca(HCO3)2 → Ca 3(PO4)2↓ + 2NH 3 + 6CO2 + 6H2O
Fe3+ + PO43- → FePO4↓
Al3+ + PO43- → AlPO4↓
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.

16

2.1.3. Hấp phụ sinh học :
Là khả năng sinh vật (thực vật, vi sinh vật) hút và giữ lại các chất dinh dưỡng từ dung
dịch đất, chủ yếu là cây xanh và vi sinh vật. 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. CO2 kết hợp với H2O trong
đất tạo thành H2CO3.
Axit này phân li: H2CO3 = H+ + HCO3-.
H+ khuếch tán đến keo đất và tại đó nó trao đổi với Ca 2+, Mg2+, K+ và cation khác hấp
phụ ở keo đất. Còn các anion HCO3- trao đổi với NO3-, SO42-, và PO43-. H2CO3 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

2.1.4. Hấp phụ lý học (hâp phụ phân tử):
Là khả năng giữ lại những hạt có kích thước nhỏ, những phân tử, nguyên tử chất lỏng
hoặc khí trên bề mặt keo đất.
•

Hấp phụ lý học phụ thuộc nhiều vào thành phần cơ giới.

•

Nếu đất nào có thành phần cơ giới nặng thì có khả năng lượng bề mặt lớn do đó
khả năng hấp phụ lý học cũng càng lớn.

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.
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.
17


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,
NH3, CO2, O2, N2. Ðất càng nhiều mùn càng hấp phụ nhiều NH 3, CO2, và nước. Khả
năng hút khí và hơi nước của đất phụ thuộc thành phần chất rắn trong đất (bảng 1). 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 NH3 được tạo ra trong quá trình ủ phân, làm giảm sự mất đạm.
VD: 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
Bảng 1. Khả năng hút khí và hơi nước của đất (ml /100 g chất hút)
CO

2

12
14
166
3526
1264

2.1.5. Hấp phụ cơ học:
Là khả năng giữ lại các hạt tương đối thô trong các khe, lỗ hổng, 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.
•

Đất là một vật thể xốp, chứa nhiều lỗ hổng có kích thước khác nhau nên có khả
năng giữ lại một cách cơ học những hạt có kích thước lớn hơn kích thước của lỗ
hổng, hoặc những chỗ uốn cong của các mao quản.

•

Do vậy, nước đục chảy qua lớp đẩ sẽ trở nên trong và nước ngầm thì có chất
lượng ổn định.

18


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.

2.1.6. Hấp phụ lý - hóa 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 4Cl
rồi lọc ta sẽ phát hiện trong dịch lọc chứa nhiều H+ còn NH4+ thì giảm. Quá trình
trao đổi ion này có thể biểu thị bằng phản ứng sau:
[ KÐ]H+ + NH4Cl ⇄ [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.

2.1.7. Cân bằng hấp phụ.
•

Trong hoạt đọng thực tế, dung lượng tối đa của vật liệu hấp phụ không thể sử
dụng hoàn toàn vì tác dụng chuyển khối liên quan đến quá trình tiếp xúc chất
lỏng – rắn trong thực tế. Do vậy, để ước tính khả năng hấp phụ thực tế hoặc khả
19


năng hấp phụ động là điều cần thiết, trước hết, để có thông tin về trạng thái cân

bằng hấp phụ.
Trạng thái cân bằng hấp phụ là thuộc tính cơ bản nhất, mà một số nghiên cứu

•

đã được thực hiện là xác định:
1. Số lượng loại hấp phụ dưới một tập hợp các điều kiện (nồng độ và nhiệt độ)
2. Làm thế nào hấp phụ chọn lọc diễn ra khi hai hay nhiều thành phần chất bị hấp

phụ cùng tồn tại.

2.1.8. Phương trình đẳng nhiệt Langmuir:
Mối quan hệ hấp phụ đẳng nhiệt (q) và (C) có thể được mô tả bằng toán học. Điều này
đã được thực hiện từ đấu những năm 1900 của langmuir và Freundlic dựa trên nghiên
cứu hoạt động tính hấp thụ carbon. Năm 1932, Langmuir đã được trao giải Nobel về
hóa học cho khám phá và nghiên cứu của mình trong lĩnh vực hóa học bề mặt.
Phương trình đẳng nhiệt langmuir như sau:
q=q0.bC1+bC
Phương trình có thể là đường thẳng khi vẽ 1/q theo 1/C và b=1/KL :
1/qi=1q0.KL(1/C)+1/q0

;

y=ax+b

Nếu gọi C0 và C là nồng độ chất bị hấp phụ ban đầu và ở trạng thái cân bằng (cuối
cùng).
q0 : tổng dung lượng hâp phụ qi,
b : là hằng số langmuir,
KL : hằng số hấp phụ.

Hạn chế của phương trình đẳng nhiệt Langmuir :
•

Langmuir phương trình giả định rằng hấp phụ là đơn lớp.

•

Phương trình Langmuir cho rằng các phân tử không tương tác với nhau. Điều
này là không thể như có các lực yếu hút nhau tồn tại ngay cả giữa các phân tử
cùng loại.
20


•

Mặt dù mô hình Langmuir không giải thích rõ các khía cạnh cơ chế của hấp
phụ, nhưng nó cung cấp thông tin về khả năng hấp phụ và khả năng phản ánh
các hành vi quá trình hấp phụ cân bằng bình thường.

2.1.9. Phương trình đẳng nhiệt Freundlich.
Herbert Mã Finley Freundlich, một nhà hóa học vật lý Đức, trình bày một đường đẳng
nhiệt hấp phụ thực nghiệm cho hấp phụ không lý tưởng trên bề mặt không đồng nhất
cũng như hấp phụ đa lớp và được nhiều biễu diễn của phương trình.
Phương trình mô tả hoàn toàn có tính chất thực nghiệm:
q=KF.C1/n
KF là khả năng hấp phụ (Chất bị hấp phụvật liệu hấp phụ) : hằng số hấp phụ
Freundlich
C : nồng độ chất tan ở trạng thái cân bằng.
Freundlich là một phương trình thực nghiệm. Nó không chỉ ra một khả năng hấp phụ
hữu hạn của các chất hấp phụ và do đó chỉ có thể được áp dụng một cách hợp lý trong

phạm vi nồng độ thấp đến trung bình. Tuy nhiên, nó là dễ dàng xử lý toán học hơn
trong các tính toán phức tạp (ví vụ như trong mô hình cột động). Mô hình Freundlich
có thể tuyến tính bằng cách vẽ nó theo dạng (log – log).

2.1.10.Quan hệ giữa khả năng hấp phụ của đất với chế độ bón
phân và cải tạo đất.
–

Với chế độ bón phân

Chế độ bón phân cho các loại đất khác nhau tuỳ thuộc vào khả năng hấp phụ của đất:
•

Ðối với đất có khả năng hấp phụ cao, khi bón phân có thể tập trung bón lót, bón
lượng phân lớn, còn đất có khả năng hấp phụ nhỏ không nên bón lót ít, cần bón
thúc vào các giai đoạn sinh trưởng cây cần nhiều dinh dưỡng để tăng hiệu quả
của phân bón.

21


•

Bón phân khoáng không kèm theo bón vôi làm độ chua của đất tăng lên rất
nhanh, làm giảm mức độ bão hoà bazơ của đất, tăng hàm lượng H +, Al3+ đôi khi
cả K+ trong thành phần cation trao đổi của đất.

•

Khi sử dụng phân đạm có chứa gốc NO 3-, nên hạn chế bón cho các cây trồng

trong điều kiện ngập nước để giảm sự mất đạm do quá trình rửa trôi và phản
nitrat hoá.

•

Bón vôi cho các đất chua trước khi sử dụng phân lân để hạn chế sự cố định các
ion phosphat bởi sắt và nhôm.

•

Khi bón phân kali cần chú ý sự cố định kali bởi các keo sét, đặc biệt các keo
nhóm hydromica.

–

Với các biện pháp cải tạo đất
•

Phản ứng trao đổi cation của keo đất là cơ sở khoa học của biện pháp hoá học
cải tao đất. Trên cơ sở các phản ứng này có thể sử dụng vôi để cải tạo các đất
chua, hoặc sử dụng thạch cao để cải tạo các đất mặn kiềm
[KÐ]2H+ + CaCO3 → [KÐ]Ca2+ + H2O + CO2
[KÐ]2Na+ + CaSO4 → [KÐ]Ca2+ + Na2SO4

•

Sử dụng nước ngọt để cải tạo các đất mặn (rửa Cl -, SO42-). Khi sử dụng nước
tưới, nước rửa mặn, chú ý hàm lượng Na + trong nước để tránh nguy cơ mặn
kiềm hoá đất.

2.1.11.Biện pháp duy trì và nâng cao khả năng hấp phụ của đất.
•

Như các phần trên đã trình bày, phức hệ keo ảnh hưởng lớn tới thành phần và
nồng độ dung dịch đất, tính chất lý học, hoá học, chế độ nước và khí của đất,
điều kiện phát triển của vi sinh vật... Vì vậy muốn bảo vệ và nâng cao độ phì
đất cần tìm cách duy trì, tăng cường và thay đổi thành phần, số lượng keo đất.

•

Ðất cát chứa rất ít keo, khả năng hấp phụ kém, tính giữ phân kém. Vì vậy đối
với loại đất này cần tăng keo bằng cách bón đất sét kết hợp với phân hữu cơ để
tăng phức hệ hấp phụ cho đất, tăng độ dính hạt kết làm cho nó trở nên bền. Ở
22


Hungari cải tạo đất cát bằng cách trộn đất sét với phân hữu cơ làm thành lớp
dày 2 - 3 cm đem ủ rồi bón cho đất cát. Ðó là phức hệ keo sét mùn có khả năng
tạo cho đất nhiều đặc tính tốt mà riêng phân chuồng không thể có được. Dĩ
nhiên, không phải đất sét nào cũng bón được cho đất nhẹ, ví dụ đất sét mặn
không cải tạo được đất cát, ở miền Bắc nước ta việc dùng bùn ao hoặc cầy sâu
lật sét dưới sâu lên kết hợp với phân hữu cơ để cải tạo đất thành phần cơ giới
nhẹ như đất bạc màu.
•

Phù sa các sông lớn chứa nhiều keo có thể dùng tưới cho ruộng nhiều cát, đó
cũng là biện pháp tăng lượng keo đất.

•

Bón phân hữu cơ và vô cơ còn là biện pháp thay đổi thành phần ion hấp phụ
của keo. Các ion OH-, COO- và SiO32-...có thể làm cho các muối phosphat trở
thành dễ tan hơn. Ví dụ bón natri silicat:
Na2SiO3 + H2O = H2SiO3 + 2NaOH
H2SiO3 + Ca3(PO4)2(khó tan) = 2CaHPO4(dễ tan) + CaSiO3

hoặc bón phân hữu cơ:
R(COOH)2 + Ca3(PO4)2(khó tan) = R(COO)2 - Ca + 2CaHPO4(dễ tan)
•

Ðối với những đất thành phần cơ giới quá nặng không phù hợp yêu cầu cây
trồng có thể cải tạo bằng cách bón cát, bón đất phù sa thô, bón nhiều phân hữu
cơ và trồng cây phân xanh.

•

Ðối với những loại đất có khả năng hấp phụ thấp có thể bón vào đất các khoáng
vật có dung tích trao đổi cation cao như bentonit, zeolit để nâng cao dung tích
hấp phụ cho đất.

2.1.12.Liều lượng phân bón cũng như lượng đạm cần thiết cho cà
phê. Các loại phân phù hợp.
Ngoài nước
•

Tại Brazil, khi nghiên cứu về phân bón cho cà phê chè trong giai đoạn kinh
doanh, (Malavolta. E, 1991) cho rằng: Lượng phân đạm, lân và kali bón hàng
23

năm cho 1 ha cà phê chè là: 200 - 300 kg N, 50 kg P 2O5 và 200 - 300 kg K2O;
lượng phân bón trên được chia làm 3 - 4 lần bón trong mùa mưa. Tác giả cho
rằng, nhu cầu các chất dinh dưỡng của cây cà phê tăng lên qua từng năm và
tăng cao nhất vào năm thứ 3 và 4, đặc biệt là đạm và kali. Như vậy, có thể thấy
N và K2O là 2 nguyên tố được cây cà phê dùng nhiều nhất cho nhu cầu sinh
trưởng và phát triển, đặc biệt là trong thời kỳ mang quả.
•

Tại Ấn Độ, nghiên cứu của Ramaiah P. K, (1985) về phân bón cho cà phê giai
đoạn kinh doanh kết luận: Để đạt năng suất trên 1 tấn cà phê nhân/ha/năm,
người ta bón cho cà phê lượng phân bón 160 kg N, 120 kg P 2O5 và 160 kg K2O;
Trường hợp năng suất cà phê dưới 1 tấn nhân/ha số lượng phân bón cần thiết là
140 kg N, 90 kg P2O5 và 120 kg K2O.

•

Theo tính toán của (Iyengar and Awatramani, 1975) về sử dụng phân bóncho cà
phê cho thấy: Yêu cầu dinh dưỡng của cây cà phê chè cần 375 kg N + 37,5 kg
P2O5 + 450 kg K2O/ha/năm trên cơ sở tốc độ tăng khối lượng chất khô hàng
năm là 5kg/cây thì hàm lượng dinh dưỡng trung bình của cành, lá, quả khi phân
tích tương ứng là: 2,5% N, 0,11% P2O5 và 2,49% K2O.

•

Nghiên cứu của (De Geus, J. G, 1973) kết luận: cây cà phê non (thời kỳ
kiếnthiết cơ bản), tỉ lệ bón phân N : P : K thích hợp nhất là 1: 2 : 1 có nghĩa là
cần chú ý đến lân nhiều hơn đạm và kali. Đối với cà phê sinh trưởng và phát
triển bình thường trong giai đoạn kinh doanh hàng năm lấy đi từ đất ít nhất là
145 kg K20; Kali là nguyên tố cây cà phê cần nhiều nhất trong thời kỳ phát triển
của quả, đặc biệt vào giai đoạn thành thục và quả chín.

•

Nghiên cứu của (Forestier. F, 1969) trên cây cà phê vối cho rằng hàm lượng
kali thích hợp trong lá cà phê là 2,0% - 2,2% vào đầu mùa mưa và 1,9% - 2,1%
vào giữa mùa mưa; hàm lượng canxi trong lá cà phê thay đổi tùy theo tuổi cây,
tuổi cây càng cao thì hàm lượng can xi trong lá càng lớn, biến động từ 1% - 2%
và khoảng thích hợp nhất là từ 1,2% - 1,6%.

Trong nước

24


•

Cà phê là cây dài ngày, thời gian từ khi thụ phấn thụ tinh đến khi thu hoạch quả
kéo dài từ 8 đến 9 tháng, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết ở các tỉnh Tây
Nguyên thường xảy ra thiếu nước nghiêm trọng vào mùa khô. Mặt khác, đặc
điểm sinh lý của cây cà phê vối cần phải có thời gian khô hạn ít nhất từ 2 đến 3
tháng sau khi thu hoạch để cây thực hiện quá trình phân hóa mầm hoa và ra hoa
tập trung, vậy chúng ta nên bón đạm, lân và kali vào lúc nào? Số lượng bao
nhiêu để cây cà phê vừa đạt năng suất cao, chất lượng tốt cho hiệu quả kinh tế
cao nhất là vấn đề hấp dẫn nhiều nhà khoa học và đến nay cũng chưa thống
nhất.

•

Theo quy trình kỹ thuật trồng, chăm sóc và thu hoạch cà phê vối 10 TCN 4782001 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn ban hành theo quyết định số
06/2002/QĐ - BNN ngày 9/01/2002 và Quy trình tái canh cà phê vối ban hành

theo quyết định số 273 /QĐ - TT - CCN ngày 3/7/2013 của Cục trưởng Cục
Trồng trọt lượng phân bón trên đất bazan cho cà phê vối giai đoạn kinh doanh
trên nền phân hữu cơ 10 tấn phân chuồng hoai mục bón 2 năm bón một lần với
mục tiêu năng suất 3 tấn nhân/ha là 260 kg N + 95 kg P2O5 + 240 kg K2O.

•

Nghiên cứu của Tôn Nữ Tuấn Nam và Trương Hồng, cho rằngđối với cà phê ở
giai đoạn kinh doanh đối với đất tốt cần bón 2 - 3 năm bón một lần từ 10 - 15
tấn phân chuồng hoai mục, khi vườn cây đã ổn định muốn đạt năng suất 3 tấn
nhân/ha trên đất bazan cần bón từ 220 - 250 kg N, 80 - 100 kg P 2O5 và 200 230 kg K2O và trường hợp năng suất vượt ngưỡng thì cứ một tấn cà phê bội thu
cần bón thêm 70 kg N, 20 kg P2O5 và 70 kg K2O. (Tôn Nữ Tuấn Nam và
Trương Hồng, 1999)

•

(Y Kanin H'Dơk và Trình Công Tư, 2007) cho rằng mức bón phân N, P 2O5 và
K2O cho cà phê vối giai đoạn kinh doanh đạt năng suất và hiệu quả kinh tế cao
nhất so với không bón lần lượt là: bón 300 kg N/ha (tăng 59,5% năng suất, lãi
13,37 triệu đồng), bón 150 kg P2O5 kg/ha (tăng 50% năng suất, lãi 13,47 triệu
đồng) và bón 400 kg K2O/ha (tăng 62,5% năng suất, lãi 16,32 triệu đồng).

25