Nghiên cứu thành phần các nguyên tố đất hiếm trong đất trồng vải thanh hà hải dương luận văn thạc sỹ hóa học

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học vinh

Cao Thị Vân

Nghiên cứu thành phần các
nguyên tố đất hiếm trong đất trồng vải
thanh hà - hải dơng
Luận văn thạc sĩ hoá học

chuyên ngành: hoá vô cơ
MÃ số: 60.44.25

Ngời hớng dẫn khoa häc:
Pgs.ts. ngun hoa du

NghƯ an - 2011

LỜI CẢM ƠN
Luận văn này được hồn thành tại phịng thí nghiệm Hóa Vơ cơ - Khoa
Hóa học và Phịng thí nghiệm Phân tích cơng cụ, Trung tâm Kiểm định An
tồn Thực phẩm – Mơi trường, Trường Đại học Vinh.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến:

1


- PGS. TS. Nguyễn Hoa Du đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn cho tơi
trong suốt q trình hồn thành luận văn.
- PGS. TS. Nguyễn Điểu đã đóng góp những ý kiến q báu cho luận văn
của tơi

- Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa sau Đại học, Ban chủ
nhiêm Khoa Hóa học – Trường Đại học Vinh cùng các thầy, các cô kỹ thuật
viên phụ trách phịng thí nghiệm đã giúp đỡ tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất,
cung cấp hóa chất thiết bị đầy đủ trong quá trình nghiên cứu.
Xin cảm ơn tất cả những người thân trong gia đình và bạn bè đã động
viên, giúp đỡ tơi trong q trình thực hiện luận văn này.
Xin chân thành cảm ơn!
Vinh, tháng 12 năm 2011
Tác giả

Cao Thị Vân

MỤC LỤC
Trang
1
2
4
6
7
8

Trang phụ bìa
Lời cảm ơn
Danh mục viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ và đồ thị
Mở đầu

2

Nội dung
Chương 1: Tổng quan
1.1. Vị trí địa lí,điều kiện khí hậu và đất đai của vùng trồng vải huyện
Thanh Hà – Hải Dương

13
13
13

1.1.1. Vị trí địa lí:
1.1.2. Đặc thù về khí hậu
1.1.3. Đặc thù về hệ thống sơng ngịi, thuỷ văn
1.1.4. Đặc thù về đất đai
1.2. Tầm quan trọng của đất và một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất trồng

13
14
15
15

trọt
1.2.1. Tầm quan trọng của đất
1.2.2. Một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất
1.3. Dạng tồn tại của nguyên tố đất hiếm trong đất và chức năng

15
16
18

sinh lý của đất hiếm đối với cây trồng
1.3.1. Trong đất trồng
1.3.2. Chức năng sinh lý của các nguyên tố đất hiếm đối với thức vật
1.4. Các phương pháp nghiên cứu :
1.4.1. Phương pháp chung:

18
19
24
24

1.4.2. Phương pháp khối phổ plasma cảm ứng (ICP-MS)
1.4.3. phương pháp phân tích kích hoạt nơtron(NAA)

24
27

Chương 2: Thực nghiệm
2.1. Phương pháp lấy mẫu và xử lý mẫu
2.1.1. Phương pháp lấy mẫu đất
2.1.2. Xử lý mẫu
2.2. Hóa chất và dụng cụ máy móc
2.3. Kĩ thuật thực nghiệm
2.3.1. Xác định các chỉ tiêu chung của đất
2.3.1.1. Xác định hệ số khô kiệt của đất
2.3.1.2. Xác định tổng khoáng trong đất
2.3.1.3. Xác định pHH 2 O và pHKCl của đất
2.3.1.4. Xác định độ chua thủy phân bằng phương pháp Kappen
2.3.1.5. Xác định tổng lượng mùn bằng phương pháp Chiurin
2.3.1.6. Xác định khả năng trao đổi Cation của đất (CEC)

33
33
36
36
40
41
41
42
43

2.3.1.7 Xác định nguyên tố đất hiếm bằng phương pháp ICP-MS

44
46
48
49

Chương 3: Kết quả và thảo luận
3.1. Xác định một số thông số nông hóa thổ nhưỡng chung của đất trồng

51

vải Thanh Hà và đất đối chứng
3.1.1. Kết quả xác định hệ số khô kiệt của đất
3.1.2. Kết quả xác định tổng khoáng trong đất

3

51

52


3.1.3. Kết quả xác định pHH 2 O và pHKCl của đất
3.1.4. Kết quả xác định độ chua thủy phân bằng phương pháp Kappen

53

3.1.5. Kết quả xác định tổng lượng mùn bằng phương pháp Chiurin
3.1.6. Kết quả xác định khả năng trao đổi Cation của đất (CEC)

56
57

3.1.7 Kết quả xác định nguyên tố đất hiếm bằng phương pháp ICP-MS

59

Kết luận

65

Tài liệu tham khảo

66

4

55

DANH MỤC VIẾT TẮT
CAT : enzim catalase
ĐC

: đối chứng

GOT : enzim oxaloacetic transaminase glutamic
ICP- MS

: phương pháp ICP- MS

NTVL

: nguyên tố vi lượng

POD : enzim peroxidase
SOD

: enzim supperoxide dismutase

5


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1: Kết quả xác định hệ số khô kiệt của các mẫu đất
Bảng 2: Kết quả xác định tổng khoáng trong các mẫu đất
Bảng 3: pHH 2 O của mẫu đất .
Bảng 4: Giá trị pHKCl của các mẫu đất
Bảng 5:Kết quả xác định độ chua thủy phân của các mẫu đất

Bảng 6: Hàm lượng mùn (%) của các mẫu đất.
Bảng 7 : Dung tích hấp thu (CEC), me/100g của các mẫu đất
Bảng 8: Hàm lượng các nguyên tố đất hiếm thu được bằng phương
pháp ICP- MS
Bảng 9. So sánh hàm lượng các đất hiếm trong đất trồng vải Thanh Hà
và đất trồng quýt hồng Lai Vung
Bảng 10: Bảng so sánh hàm lượng tổng số đất hiếm của đất trồng vải
huyện Thanh Hà với số liệu trung bình trên Thế Giới và ở Trung Quốc

6


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1: Ảnh Huyện Thanh Hà, Tỉnh Hải Dương (Bản đồ vệ tinh GoogleMap)
Hình 2:Đồ thị đường chuẩn
Hình 3: Sơ đồ tóm tắt phương pháp NAA
Hình 4 : Các bộ phận chính của máy ICP- MS
Hình 5: Hình ảnh và mặt cắt phẫu diện lấy mẫu đất
Hình 6: Huyện Thanh Hà ,Tỉnh Hải Dương
Hình 7: Sơ đồ vị trí lấy mẫu đất nghiên cứu tại xã Thanh Bính,Huyện Thanh
Hà
Hình 8: Huyện An Lão,Hải Phịng
Hình 9: Sơ đồ vị trí lấy mẫu đất đối chứng tại xã Quốc Tuấn, huyện An Lão.
Hình 10: Hàm lượng tổng khống trong các mẫu đất
Hình 11: Giá trị pHH 2 O của các mẫu đất
Hình 12: Biểu đồ giá trị pHKCl của các mẫu đất
Hình 13: Biểu đồ độ chua thủy phân Htp của các mẫu đất
Hình 14: Biểu đồ so sánh hàm lượng mùn của các mẫu đất
Hình 15 : Sự khác nhau về dung tích hấp thu của các mẫu đất
Hình16: So sánh hàm lượng trung bình các nguyên tố đất hiếm trong đất

trồng vải Thanh Hà
Hình 17. So sánh hàm lượng trung bình các đất hiếm trong mẫu nghiên cứu
và mẫu đối chứng.
Hình 18. So sánh hàm lượng trung bình đất hiếm trong đất trồng vải Thanh
Hà và đất trồng quýt hồng Lai Vung

7


MỞ ĐẦU
1- Lý do chọn đề tài:
Cùng với sự tăng trưởng mạnh mẽ của q trình cơng nghiệp hóa – hiện
đại hóa, nơng nghiệp Việt Nam cũng đã có những bước phát triển đáng tự
hào. Bên cạnh việc xuất khẩu lương thực lúa gạo đứng thứ 2 trên thế giới,
việc xuất khẩu các loại mặt hàng trái cây nổi tiếng và đặc thù của việt Nam
như: vải thiều Thanh Hà, thanh long, bưởi năm roi, quýt hồng Lai Vu…cũng
đang trên đà phát triển lớn mạnh trong những năm gần đây, ngày một khẳng
định vị trí của mình đối với các thị trường lớn như: EU, Mỹ, … đóng góp một
phần quan trọng vào ngân sách quốc gia. Do đó nơng nghiệp ln đóng một
vai trị cơ bản trong nền kinh tế quốc dân. Muốn có nơng sản ngày càng chất
lượng, trong sản xuất nơng nghiệp cần có sự đóng góp của nhiều lĩnh vực,
trong đó nghiên cứu nơng hóa thổ nhưỡng đóng vai trị hết sức quan trọng, vì
đất là tư liệu sản xuất cơ bản và không thể thiếu trong sản xuất nơng nghiệp,
là điều kiện có trước sản xuất nông nghiệp, đất là đối tượng lao động đặc biệt.
Đất là mơi trường phức hợp đặc trưng có chế độ “nhựa sống” như: khơng khí,
nước và thành phần khống có trong đất. Trong đó ngồi thành phần một số
ngun tố vi lượng quan trọng như Zn, Cu, Mn, B, Mo, cịn có một số các
ngun tố đất hiếm có tác dụng sinh hóa đối với cây trồng giống như vai trò
của các nguyên tố vi lượng như lantan (La), xeri (Ce), prazeodim (Pr), neodim
(Nd), promethi (Pm), samari (Sm), europi (Eu), dysprozi (Dy), ytecbi (Yb),

lutexi (Lu), thori (Th),…,. Các nguyên tố đất hiếm được các nhà khoa học coi
như một tài nguyên mới. Tuy thực vật cần chúng với lượng rất nhỏ, nhưng
chúng là các nguyên tố có ý nghĩa quan trọng khơng thể thiếu trong q trình
sống của mỗi loại cây trồng. Nếu hàm lượng của chúng quá ít hoặc thiếu thì
sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả và năng suất cây trồng. Chẳng hạn khi cây trồng

8


thiếu Bo sự sinh trưởng và phát triển sẽ không bình thường hay cùng một loại
cây trồng nhưng trồng ở các vùng đất khác nhau thì năng suất và chất lượng
khác nhau. Do đó việc nghiên cứu đặc điểm đất trồng nói chung và dạng tổng
số của các nguyên tố vi lượng nói riêng có vai trị quan trọng để có biện pháp
cải tạo đất trồng phù hợp cho việc trồng các loại cây.
Là một công dân Việt Nam tôi rất thích ăn trái vải (một loại cây có
tên khoa học là Nephelium litch hay Litchisinensis), đặc biệt là giống vải
Thanh Hà. Vì thích ăn nên tơi cũng thường xun được chứng kiến cảnh giá
cả thị trường vải trôi nổi theo thời tiết của từng năm, năm nào thời tiết thuận
lợi cho hoa vải đậu quả thì sản lượng thu nhập rất cao nhưng ngược lại giá cả
thì lại quá rẻ vì bị các nhà bn ép giá(chỉ từ 7 đến 10 nghìn đồng /1kg) cịn
năm nào thời tiết khơng thuận lợi thì giá vải có tăng nhưng cho sản lượng rất
thấp nên hiệu suất của việc trồng loại trái cây này chưa cao.Một lý do rất đơn
giản vì trồng vải nhưng người dân Thanh Hà chủ yếu dựa vào khí hậu và địa
hình mà thiên nhiên ưu ái cho vùng chứ ít quan tâm đến việc cải tạo đất trồng
cho phù hợp với mọi thời tiết để chủ động trong các khâu chăm sóc và thu
hoạch.
Hiện nay cây vải được trông phổ biến ở tất cả các huyện của tỉnh Hải
Dương với tổng diện tích 14250 ha nhưng tập trung nhiều nhất vẫn là 2 huyện
Thanh Hà (47%) và Chí Linh (43%) . Đối với Thanh Hà vải chủ yếu là cây
trồng chủ lực, chiếm 2/3 diện tích canh tác, là nguồn thu nhập chính của các

hộ nơng dân.
Tuy nhiên, theo những tài liệu và nguồn thông tin mà chúng tơi có được,
thì vấn đề nghiên cứu về thành phần của các nguyên tố đất hiếm của vùng đất
trồng cây ăn quả ở huyện Thanh Hà– tỉnh Hải Dương còn chưa được nghiên

9


cứu cụ thể, mặc dù chúng là yếu tố rất quan trọng đối với chất lượng và năng
suất nơng sản.
Vì vậy chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thành phần các nguyên tố
đất hiếm trong đất trồng vải Thanh Hà – Hải Dương” làm nội dung chính
cho đề tài luận văn thạc sĩ.

2. Mục đích, ý nghĩa của đề tài:
- Mục đích nghiên cứu: nhằm góp phần xác
định những số liệu cơ bản về thành phần của
các nguyên tố đất hiếm trong đất trồng vải
Thanh Hà, tạo cơ sở cho việc bổ sung và cải
tạo đất để nâng cao năng suất và chất lượng
sản phẩm cũng như nhân rộng diện tích
trồng cây ăn quả của tỉnh Hải Dương trong
thời gian tới.
-Ý nghĩa thực tiễn: Đề tài thực hiện thành cơng sẽ mang lại những ý nghĩa đó
là:
- Đánh giá sơ bộ về thành phần thổ nhưỡng đất trồng cây ăn quả của huyện
Thanh Hà – tỉnh Hải Dương.
- Tạo ra một hướng nghiên cứu mới về ảnh hưởng của các nguyên tố đất hiếm
đến năng suất và chất lượng của cây ăn quả cho vùng đất trồng của huyện
Thanh Hà nói riêng và của tỉnh Hải Dương nói chung.

- Góp phần cải tạo đất và định hướng cho việc bổ sung các nguyên tố đất
hiếm cho đất trồng cây ăn quả trong thời gian tới.
3. Các mục tiêu của đề tài:

10


Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu xác định hàm lượng các nguyên tố
đất hiếm nhẹ có trong đất trồng vải thiều Thanh Hà-Hải Dương để có hướng
cải tạo và bổ sung các nguyên tố hiếm cho đất.
Mục tiêu cụ thể:
- Tìm hiểu về vai trị của các ngun tố đất hiếm đối với năng suất và chất
lượng của cây trồng.
- Xác định hàm lượng các nguyên tố đất hiếm nhẹ có trong đất trồng vải thiều
Thanh Hà-Hải Dương, từ đó đề xuất hướng cải tạo và bổ sung các nguyên tố
đất hiếm cho đất và điều chỉnh hàm lượng của chúng cho thích hợp với cây
trồng nhằm tăng năng suất và chất lượng nông sản.
4. Các nội dung nghiên cứu:
- Xác định các chỉ tiêu dinh dưỡng chung của đất như: hệ số khô kiệt của đất,
tổng lượng khoáng trong đất, pH của đất, độ chua thủy phân, tổng lượng mùn,
dung lượng cation trao đổi.
- Xác định sự có mặt và hàm lượng các nguyên tố lantan (La), xeri (Ce),
prazeodim (Pr), neodim (Nd), promethi (Pm), samari (Sm), europi (Eu),
dysprozi (Dy), ytecbi (Yb), lutexi (Lu), thori (Th),… . có trong đất trồng cây
vải thiều huyện Thanh Hà-Hải Dương.
5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là thành phần các nguyên tố vi lượng
và đất hiếm có trong đất trồng vải thiều Thanh Hà-Hải Dương.
1.6. Phương pháp nghiên cứu:
- Sưu tầm, phân tích và tổng hợp các tài liệu và tư liệu có liên quan.

11


- Sử dụng phương pháp sấy khô và phương pháp nung mẫu để xác định hệ số
khô kiệt và tổng khoáng trong đất.
- Sử dụng phương pháp Kappen để xác định độ chua thủy phân của đất.
- Sử dụng phương pháp Complexon để xác định dung tích hấp thu của đất.
- Sử dụng phương pháp Chiurin để xác định tổng lượng mùn trong đất.
- Sử dụng phương pháp ICP-MS để xác định sự có mặt và hàm lượng của các
nguyên tố đất hiếm nhẹ có trong đất.
- Xử lý số liệu, biểu diễn đồ thị để rút ra các thông tin cần thiết đánh giá hàm
lượng các nguyên tố lantan (La), xeri (Ce), prazeodim (Pr), neodim (Nd),
promethi (Pm), samari (Sm), europi (Eu), dysprozi (Dy), ytecbi (Yb), lutexi
(Lu), thori (Th),… trong các mẫu đất, nhận định vai trò của chúng đối với cây
thâm canh trên đất.

12


Chương 1
TỔNG QUAN
1.1. Vị trí địa lí, điều kiện khí hậu và đất đai của vùng trồng vải huyện
Thanh Hà – Hải Dương
1.1.1. Vị trí địa lí:
Huyện Thanh Hà nằm ở vị trí 23,0000°N – 23,2000°N vĩ độ Bắc,
64,000°E – 66,000°E kinh độ Đông. Là huyện thuộc vùng đồng bằng sơng
Hồng nên địa hình của huyện khá bằng phẳng với độ cao 1- 6 m so với mực
nước biển, nghiêng và thấp dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam theo hướng
nghiêng của đồng bằng Bắc Bộ.

Hình 1: Ảnh Huyện Thanh Hà, Tỉnh Hải Dương (Bản đồ vệ tinh GoogleMap)
1.1.2. Đặc thù về khí hậu
Huyện Thanh Hà, tỉnh Hải Dương có khí hậu đặc trưng của một vùng
gần biển. Do ảnh hưởng của biển nên ẩm độ luôn luôn cao hơn các vùng sâu

13


trong nội địa (huyện Chí Linh). Độ ẩm cao, kèm theo số giờ nắng trung bình/
ngày rất thấp vào tháng hai và ba ảnh hưởng rất lớn đến quá trình đậu hoa đậu
quả của vải Thiều. Nếu khơng có biện pháp chăm sóc hợp lý, yếu tố độ ẩm và
số

giờ

nắng

sẽ

chi

phối

năng

suất

vải

Thiều.

Sự phân bố lượng mưa qua các tháng trong năm ở Thanh Hà tương đối
đều đặn. Lượng mưa vào các tháng ba và tư ở Thanh Hà cao tạo điều kiện
thuận lợi cho q trình phát triển quả và tích luỹ các chất về quả của vải
Thiều được trồng ở Thanh Hà. Bởi vậy, vải Thiều Thanh Hà có gai nhẵn hơn
so với vải Thiều được trồng ở các vùng khác.
1.1.3. Đặc thù về hệ thống sơng ngịi, thuỷ văn
Huyện Thanh Hà là huyện được bao bọc bởi các con sông: sơng Thái
Bình, sơng Rạng, sơng Văn Úc với chiều dài khoảng trên 200km. Ngồi ra, hệ
thống sơng ngịi khá dày đặc trong nội đồng với chiều dài trên 350km. Các
con sông này cung cấp một lượng lớn phù sa và nước tưới cho vùng, chính vì
vậy đặc trưng đất đai của Thanh Hà là đất phù sa của hệ thống sơng Thái
Bình.
Nét đặc thù rõ nhất là các xã Thanh Thuỷ, Thanh Sơn, Thanh Xá,
Thanh Khê, Thanh Xuân,Thanh Bính của huyện là điểm hội tụ của nhiều
dịng sơng đổ về: phía bắc là sơng Rạng, phía Nam là sơng Văn Úc ngược
nước triều từ biển lên, phía Tây là sơng Thái Bình. Đây chính là vùng trồng
vải làm nên chất lượng đặc thù của sản phẩm.
Những nét đặc thù về hệ thống sơng ngịi, chế độ thuỷ văn và hệ thống
tưới đã ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng nước tưới. Do ảnh hưởng của thuỷ
triều, một phần trong nước tưới của Thanh Hà chịu ảnh hưởng của nước biển.
Bởi vậy, trong nước tưới của Thanh Hà tại các cửa cống lấy nguồn nước tưới
chứa hàm lượng các cation Na+, K+, Mg2+ khá cao. Hàm lượng đó giảm dần

14


khi đi sâu vào nội địa. Sự biến thiên chất lượng nước tưới trên hệ thống tưới
có sự tương đồng với sự phân bố chất lượng vải Thiều giữa các vùng trong

huyện Thanh Hà.
1.1.4. Đặc thù về đất đai
Đất Thanh Hà phần lớn có độ chua thay đổi từ trung tính đến ít chua.
Hàm lượng các-bon hữu cơ và đạm tổng số ở ngưỡng trung bình. Kali tổng
số, kali dễ tiêu, lân dễ tiêu ở ngưỡng giàu. Các nguyên tố vi lượng (Cu, Zn,
Bo,Mn, Co, V...) trong đất Thanh Hà có hàm lượng cao. Ngày 8/6/2007, vải
thiều Thanh Hà đã chính thức được Cục Sở hữu trí tuệ trao bằng Chứng nhận
Chỉ

dẫn

địa

lý.

.

Ngày 14/6/2007, Hiệp hội Vải thiều Thanh Hà đã xuất khẩu chuyến vải
thiều đầu tiên sang CHLB Đức, mở đầu cho lô hàng xuất khẩu 20-25 tấn vải
thiều sơ chế, đóng gói. Cơng nghệ chế biến cũng đã được máy móc hố chứ
khơng phải "cơng nghệ tay chân" nữa, nên khơng những có cơng suất cao, mà
cịn giữ cho vải có hương vị tự nhiên, màu sắc đẹp, đảm bảo vệ sinh.
1.2. Tầm quan trọng của đất và một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất
trồng trọt
1.2.1. Tầm quan trọng của đất
Đất giống như là cơ thể sống có khả năng sử dụng các chất thải thúc đẩy
sự dự trữ dinh dưỡng và làm sạch nguồn nước. Đất là nơi sinh sống và phát
triển của thực vật, là tư liệu sản xuất cơ bản của nông nghiệp. Đất không chỉ
là cơ sở sản xuất thực vật mà còn là cở sản xuất động vật. Đất là một bộ phận
quan trọng của hệ sinh thái. Đất có khả năng chứa, trao đổi ion, di chuyển

chất dinh dưỡng và điều hòa chất dinh dưỡng. Một loại đất được gọi là đất tốt
phải đảm bảo cho thực vật “ăn no” (cung cấp kịp thời và đầy đủ chất dinh
dưỡng), “uống đủ” (chế độ nước tốt), “thở tốt” (chế độ khơng khí, nhiệt độ

15


thích hợp tơi xốp) và “đứng vững” (rễ cây có thể mọc rộng và sâu). Tuỳ theo
loại đất và chế độ canh tác mà lượng chất dinh dưỡng thay đổi là khác nhau.
Thực vật nhận được các nguyên tố dinh dưỡng dưới ba dạng: Thể rắn
(dạng vô cơ hoặc hữu cơ), thể lỏng (dạng dung dịch trong đất), thể khí (khí
trong đất). Các chỉ tiêu trong đất thường được quan tâm như: mùn, lân, đạm,
độ chua, độ hấp thu, các cation kim loại, đặc biệt là các nguyên tố vi lượng
đóng một vai trị quan trọng đối với cây trồng, vì vậy nó thường xun được
các nhà nơng hố thổ nhưỡng quan tâm.
1.2.2. Một số chỉ tiêu dinh dưỡng trong đất
a) Đạm
Nitơ trong đất ngồi nguồn từ phân bón cịn do các nguồn khác, như tác
động của các vi sinh vật cố định đạm, tác dụng của sấm sét có thể oxi hóa
đạm ở nitơ trong khí quyển và do nước tưới đưa đạm vào đất (chủ yếu là dạng
muối nitrat: NO3 -). Đạm trong đất chủ yếu tồn tại ở dạng hữu cơ chiếm
khoảng 95 - 99%, còn lại một phần rất nhỏ dưới dạng vô cơ (các ion: NH 4+,
NO3 - khoảng 1 - 5%). Đối với cấy trồng và thảm thực vật nói chung đều chỉ
sử dụng đạm dưới dạng khoáng (NH 4+, NO3 -), thường là dưới dạng nitơ dễ
tiêu. Mặt dù đạm tổng ít, có ý nghĩa đối với dinh dưỡng trực tiếp nhưng vẫn
được phân tích đánh giá vì nó thể hiện độ phì nhiêu tiềm năng của đất.
b) Lân
Lân trong đất tồn tại dưới ba dạng: Lân dễ tiêu, lân hữu cơ, lân vô cơ.
- Lân hữu cơ phụ thuộc vào lượng mùn và hịa tan trong mơi trường
kiềm.

- Lân vơ cơ tồn tại dưới dạng muối photphat và bị hòa tan trong môi
trường axit.

16


- Lân dễ tiêu trong đất: được cây hấp thụ dưới dạng các ion trong dung
dịch như: H2PO4 - , HPO42 - , PO43 - . Cây có thể lựa chọn hút loại ion nào trong
ba ion trên phụ thuộc vào pH của đất.
Lân đóng vai trị quan trọng quyết định chiều hướng và cường độ các quá
trình sinh trưởng, phát triển của cơ thể thực vật và đặc biệt là năng suất đối
với cây ăn quả. Thiếu lân thì tỷ lệ đậu quả kém, quả chín chậm, trong quả
hàm lượng axit cao.
c) Mùn
Mùn là do kết quả phân hủy xác động thực vật và các vi sinh vật. Mùn là
yếu tố thường xuyên tác động vào sự hình thành, phát triển, duy trì và cải tạo
độ phì nhiêu của đất như: tham gia biến đổi đá và khoáng, tầng tích tụ làm đất
tơi xốp, chống được hiện tượng rửa trơi và có khả năng lưu giữ nước cho đất,
mùn càng lớn thì tính đệm đất càng cao sẽ giúp đất chống chịu sự thay đổi đột
ngột về pH, đảm bảo các khả năng chuyển hóa của các phản ứng hóa học xảy
ra bình thường, giúp duy trì đặc tính trao đổi ion, lưu giữ chất dinh dưỡng của
đất.
d) Canxi và magiê trao đổi
Hai ion của nguyên tố kiềm thổ Ca2+ và Mg2+ có vai trị quan trọng về mặt
dinh dưỡng đối với cây trồng, nó tham gia các hoạt động sinh lý, sinh hóa của
tế bào thực vật, đặc biệt ion Ca2+, Mg2+ được xem là chất đệm tham gia vào
q trình kiềm hóa khi đất phải chống lại sự suy thối do việc bón q nhiều
phân vơ cơ.
e) Độ chua
pH là yếu tố ảnh hưởng đến chỉ tiêu dinh dưỡng của đất. Nếu bón phân

khơng cân đối và khơng chú ý đến cải tạo pH thì đó sẽ là nguyên nhân làm
cho đất bạc màu và dẫn đến đất bị thối hóa làm cho năng suất cây trồng bị
giảm.
g) Các nguyên tố vi lượng

17


Trong cơ thể thực vật người ta tìm thấy 74 ngun tố hóa học thì trong
đó có 11 ngun tố đa lượng (chiếm 99,95% khối lượng đất khô), 63 nguyên
tố còn lại là vi lượng và siêu vi lượng, chỉ chiếm 0,05%. Tuy nhiên chúng lại
có vai trị rất quan trọng đối với sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Do
đó, nhiều nghiên cứu về thành phần nguyên tố vi lượng của đất trồng đã được
thực hiện, nhiều loại phân bón vi lượng cũng đã được sử dụng rộng rãi trong
thực tế đem lại hiệu quả lớn cho nông nghiệp.
1.3. Dạng tồn tại của nguyên tố đất hiếm trong đất và chức năng
sinh lý của đất hiếm đối với cây trồng
1.3.1. Trong đất trồng
Khi nghiên cứu và khảo sát các loại đá người ta đã phát hiện nhóm
nguyên tố đất hiếm gồm 15 nguyên tố. Qua nghiên cứu người ta thấy mối
quan hệ đặc biệt: hàm lượng giảm với sự tăng khối lượng nguyên tử và theo
quy luật của Oddo – Harkins, trong các nguyên tố kế tiếp nhau nguyên tố nào
có số hiệu nguyên tử chẵn thường hay xuất hiện hơn các nguyên tố có số hiệu
nguyên tử lẻ
Tổng hàm lượng số đất hiếm trong đất khoảng 0,01 - 0,02%, trung bình
là 0,015%, tương tự trong nham thạch của núi lửa. Hàm lượng đất hiếm có
trong đất phụ thuộc vào thành phần cấu tạo của đất, khí hậu, hệ sinh thái. Đất
hiếm tồn tại trong đất có 6 dạng:
- Muối hoà tan trong nước: thường là 0,05%, cao nhất là khoảng 0,07 0,25%.
- Trao đổi: nhìn chung tỉ lệ rất thấp chỉ khoảng 0 - 6,5%.

- Hấp phụ với các muối cacbonat thường nhỏ hơn 4%.
- Dạng kết hợp với sắt và mangan, dạng này thường rất thấp.
- Dạng kết hợp với hợp chất hữu cơ.
- Dạng kết hợp với khe hở các chất khoáng chiếm khoảng 63 - 89%

18


Các lantanit thường xuất hiện ở dạng cation +3, có ái lực với oxi và
thường tập trung trong Photphorit và trong các lớp bùn. Riêng đối với Ce 4+
thường hay xuất hiện trong đất và có trong cây trồng hơn so với các đất hiếm
khác. Nhóm dễ tan gồm các ngun tố hiếm nhẹ từ La đến Gd, cịn nhóm hai
ít cơ bản hơn, ít tan hơn từ Tb đến Lu.
Theo các nghiên cứu của nhiều nhà khoa học cho thấy các nguyên tố đất
hiếm nhẹ có hàm lượng cao hơn. Hầu hết các nguyên tố này có hàm lượng
trong than bùn lớn gấp khoảng 10 lần trong các đất khống. Các ngun tố đất
hiếm hồ tan và tồn tại trong đất là do các yếu tố rửa trôi, kết tủa, hoạt động
phân huỷ của vi sinh vật, tính chất của đất (hàm lượng sét, hàm lượng mùn,
hàm lượng chất hữu cơ, trạng thái ion hóa).
1.3.2. Chức năng sinh lý của các nguyên tố đất hiếm đối với thức vật
Đất hiếm được các nhà khoa học coi là kho báu tài nguyên mới, có giá trị
phục vụ trong sản xuất nông nghiệp, lâm sản, thuỷ sản, gia súc và gia cầm…
Chúng có giá trị và tác dụng như những nguyên tố vi lượng đối với cây nông
nghiệp. Đây là một lĩnh vực được các nước trên thế giới quan tâm nhiều, đặc
biệt là Trung Quốc, Mỹ, Liên Xô cũ, ấn Độ…
Đối với ngành nơng nghiệp, đất hiếm có tác dụng làm tăng năng suất cây
trồng, cải thiện chất lượng nông sản. Khi pha trộn các nguyên tố đất hiếm với
một liều lượng thích hợp có thể làm tăng năng suất cây lương thực như: lúa,
tiểu mạch tăng khoảng 8 - 12%, cây nông nghiệp như: lạc, thuốc lá tăng
khoảng 8 - 20%, cây ăn quả, rau, dưa tăng 8 - 30% và tăng hàm lượng đường

tuyệt đối trong rau, dưa, mía lên 0,4% so với đối chứng. Ngồi ra đất hiếm
cịn có tác dụng kích thích sinh trưởng đối với cây trồng, làm tăng khả năng
phát triển bộ rễ, làm tăng độ nảy mầm, tăng khả năng quang hợp, tăng lượng
diệp lục và có tác dụng làm tăng sức hút các chất dinh dưỡng, vận chuyển các
chất dinh dưỡng của cây trồng, đặc biệt là hai nguyên tố nitơ và photpho. Đất

19


hiếm có tác dụng sinh hóa tương tự canxi nên có thể thay thế vai trị của canxi
khi thiếu hụt canxi. Bên cạnh những tác dụng trên đất hiếm còn làm tăng sức
kháng bệnh cho cây trồng và xúc tiến sinh chất gia súc, gia cầm, làm giảm tỷ
lệ bệnh tật, giảm bớt tiêu hao trong gia súc. ứng dụng nguyên tố đất hiếm
trong sản xuất nông nghiệp là một ngành khoa học mới và thu được nhiều kết
quả rất lớn trong những năm gần đây. Nhiều nhà khoa học đã đưa ra những
kết luận về sự ảnh hưởng có lợi này:
- Năm 1917 ông Tiền Sùng (Trung Quốc) và W.Josten hout (Mỹ) đã
công bố kết quả nghiên cứu tác dụng của nguyên tố đất hiếm đến sinh lí đặc
thù của cây lúa.
- Đầu thập kỷ 30 của thế kỷ 19 các nhà khoa học Liên Xô đã tiến hành
nghiên cứu ảnh hưởng của nguyên tố đất hiếm đến khả năng sinh trưởng của
thực vật. Vào năm 1933 P.Vsavoctin và I.Mternhep sử dụng một lượng nhỏ
nguyên tố đất hiếm có chứa canxi trong quặng canxi photphat đối với hoạt
tính sinh lý của cây tiểu mạch. Nếu dùng 1 - 3mg Lantan cacbonat/50 gam đất
khơ thì kích thích sinh trưởng của tiểu mạch nhanh hơn.
- Năm 1935 A.A.Drobnop đã tiến hành nghiên cứu một cách có hệ thống
vai trị phân bón của nguyên tố đất hiếm đối với sinh trưởng, sinh dục, năng
suất của đậu Hà Lan và trên cả cà rốt, bí đỏ, cao su, đay, bơng, gai… Kết quả
cho thấy khối lượng chất xanh trong cây tăng lên so với cây khơng bón phân
có ngun tố đất hiếm. Khi bón hỗn hợp dinh dưỡng: với 6 lít cho thêm 0,01g

hỗn hợp dung dịch đất hiếm hoặc dung dịch các đơn chất La, Ce … cho cây
trồng năng suất cao nhất. Trong hỗn hợp trên đối với đậu Hà Lan năng suất
tăng 65,23%, các loại đậu ăn hạt khác tăng 45,66%. Đối với Ce làm tăng
trọng lượng chất xanh trong đậu Hà Lan lên 40,07% với các loại đậu ăn hạt
khác tăng 26,25%. Với La làm tăng khối lượng chất xanh trong đậu Hà Lan
lên 25,48%, các loại đậu ăn hạt khác tăng 39,64%. Đối với cây cao su Ce và

20