Xác định hàm lượng một số nguyên tố vi lượng và đất hiếm trong đất trồng cam ở huyện quỳ hợp tỉnh nghệ an

Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học vinh

Hồ thanh sơn

Xác định hàm lợng một số nguyên tố vi
lợng và đất hiếm trong đất trồng cam
ở huyện Quỳ Hợp tỉnh Nghệ An
Chuyên ngành: hoá vô cơ
MÃ số:

Luân văn thạc sĩ hoá học

Ngời hớng dẫn khoa häc:

TS. Ngun qc th¾ng

Vinh – 2008

1


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

LờI CảM ƠN

Luận văn này đ ợc hoàn thành tại phòng thí nghiệm Hoá
Vô cơ - Khoa Hoá học Tr ờng Đại học Vinh, Viện nghiên cứu
hạt nhân Đà Lạt.
Để hoàn thành đ ợc luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết
ơn sâu sắc đến:
- TS. Nguyễn Quốc Thắng đà giao đề tài, tận tình h ớng
dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất cho tôi trong việc hoàn
thành luận văn này.
- TS. Nguyễn Hoa Du, PGS.TS. Nguyễn Điểu, PGS.TS.
Nguyễn Khắc Nghĩa đà đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho
luận văn của tôi.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa Sau Đại
học, Ban Chủ nhiệm Khoa Hoá học Tr ờng Đại học Vinh
cùng các thầy giáo, cô giáo, các cán bộ phòng thí nghiệm Khoa
Hoá học đà giúp đỡ tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất, cung cấp
hoá chất đầy đủ, thiết bị trong quá trình nghiên cứu.
Xin cảm ơn tất cả những ng ời thân trong gia đình và bạn
bè đà động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn
này.

Vinh, tháng 12 năm 2008
Tác giả

Hồ Thanh Sơn
Mở đầu

2


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

a. Đặt vấn đề: Quỳ Hợp là vùng đất tốt, phù hợp với nhiều loại cây ăn quả.
Điều này có thể có nhiều nguyên nhân, trong đó có yếu tố thổ nhỡng. Trong thổ
nhỡng, các nguyên tố vi lợng và đặc biệt là các nguyên tố đất hiếm đóng vai trò
rất quan trọng.
Vì vậy, nghiên cứu sự ảnh hởng của các nguyên tố vi lợng và đất hiếm
trong đất trồng cây ăn quả ở huyện Quỳ Hợp tỉnh Nghệ An là hớng nghiên cứu
mới, kết quả của đề tài có thể góp phần vào việc làm bảo tồn, nhân rộng diện tích
trồng cây ăn quả ở huyện Quỳ Hợp.
b. Tình hình nghiên cứu ngoài nớc:
Trong những năm gần đây, việc nghiên cứu và sử dụng các nguyên tố vi lợng, đặc biệt là các nguyên tố đất hiếm vào trồng trọt và chăn nuôi đà đợc rất
nhiều nớc trên thế giới quan tâm nh Mỹ, Brazin, Ostraylia, Trung Quốc, ấn Độ,
Philippin...Kết quả các nghiên cứu theo hớng này đà mang lại một số kết quả tốt
trong việc làm tăng năng suất và chất lợng các sản phẩm nông nghiệp (có những
loại cây trồng năng suất tăng 200%). Nhiều công trình nghiên cứu trên thế giới đÃ
chứng minh sự ảnh hởng của các nguyên tố đất hiếm đến năng suất và chất lợng
cây trồng. Xeri và lantan làm tăng trọng lợng chất xanh, năng suất và lợng đờng
tuyệt đối trong cây ăn quả, samari không những làm tăng sự phát triển của cây mà
còn làm tăng hàm lợng đờng rõ rệt (tăng 123% so với đối chứng)... Ngoài ra các
nguyên tố đất hiếm còn làm tăng sự phát triển của bộ rễ và tăng tính kháng bệnh
cho cây trồng.
Gần đây, cơ quan năng lợng nguyên tử quốc tế (IAEA) đà tổ chức và chủ trì
những chơng trình, dự án hợp tác nghiên cứu về lơng thực, thực phẩm và đang
triển khai các chơng trình hợp tác nghiên cứu trong thời gian 2006 - 2010 về điều
tra sự phân bố các nguyên tố vi lợng và đất hiếm thông qua các hợp đồng nghiên
cứu (Research Contracts).
c. Tình hình nghiên cứu trong nớc:

3


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

Từ đầu năm 1990, các nguyên tố đất hiếm đà đợc viện Khoa học và Công
nghệ Việt Nam, viện Nông hoá Thổ nhỡng và một số trờng đại học rất quan tâm
nghiên cứu. Các kết quả nghiên cứu và thử nghiệm lên một số loại cây trồng và
vật nuôi cho các kết quả khá tốt. Hiện nay một số tỉnh nh Đồng Nai, Bình Dơng,
Lâm Đồng đang có những đề tài khoa học đi theo hớng này và áp dụng cho một
số cây ăn quả đặc sản của địa phơng.
d. Tình hình nghiên cứu ở Nghệ An:
ở Nghệ An vấn đề nghiên cứu các nguyên tố vi lợng còn rất ít ỏi, đặc biệt
là các nguyên tố đất hiếm hầu nh cha đợc nghiên cứu.
Vì vậy, chúng tôi chọn đề tài: "Xác định hàm lợng một số nguyên tố vi lợng và đất hiếm trong đất trồng cam ở huyện Quỳ Hợp tỉnh Nghệ An " làm nội
dung khoa học cho luận văn cao học thạc sĩ.
Đề tài này đợc đặt ra là cần thiết vì nó vừa mang ý nghĩa khoa học cao,
áp dụng phơng pháp nghiên cứu tiên tiến là kỉ thuật hạt nhân, mặt khác vừa
mang tính thực tiễn, đáp ứng yêu cầu của thực tế ở Nghệ An. Đặc biệt là kết quả
của đề tài có thể góp phần mở réng diƯn tÝch trång gièng cam q cđa Q Hỵp.
Thùc hiện đề tài này chúng tôi giải quyết các vấn đề sau:
1. Xác định một số chỉ tiêu cơ bản của đất trồng nh: Tổng mùn, tổng
khoáng, độ chua thuỷ phân, dung tích hấp phụ.
2. Xác định hàm lợng di động của Cu, Zn, Mn, Mo trong đất bằng phơng
pháp trắc quang.
3. xác định tổng số vi lợng Cu, Zn, Mn, Mo và các nguyên tố đất hiếm
trong đất bằng phơng pháp kích hoạt nơtron.
4. So sánh kết quả phân tích giữa mẫu cần phân tích và mẫu đối chứng.

5. Rút ra kết luận, nhận xét cần thiết

Chơng1:

tổng quan

4


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

1.1 Khái quát về thổ nhỡng huyện Quỳ Hợp [14 ]
Quỳ Hợp là huyện miền núi phía tây bắc của tỉnh Nghệ An, phía bắc giáp
với huyện Quỳ Châu, phía nam giáp với huyện Tân Kỳ và Anh Sơn, phía đông
giáp với huyện Nghĩa Đàn, phía tây giáp với huyện Con Cuông và Quỳ Châu.
Diện tích đất tự nhiên của huyện Quỳ Hợp là 94.173 ha, trong đó đất nông nghiệp
l 13.729 ha, đất lâm nghiệp có 26.624 ha, đất chuyên dùng có 2.785 ha, đất ở có
765 ha, đất cha sử dụng còn 50.269 ha. Quỳ Hợp có dân số 118.400 ngời, trong
đó nữ 66.650 ngời, đang ở tuổi lao động 66.640 ngời, dân tộc Thái có 43.120 ngời, dân tộc Thổ có 18.400 ngời còn lại là ngời Kinh: 56.870 ngời. Đợc thành lập từ
năm 1963, cùng với sự quan tâm, chỉ đạo và đầu t của Trung ơng, của tỉnh, hơn 45
năm qua, Đảng bộ, chính quyền và nhân dân Quỳ Hợp đà nổ lực phấn đấu trở
thành một trong những huyện có tốc độ tăng trởng kinh tế cao nhất của tỉnh
18,8% (giai đoạn 1996 2000) và 24,5% (giai đoạn 2000 2003).
Do đặc điểm thổ nhỡng nên Quỳ Hợp có điều kiện phát triển về lâm nghiệp
và trồng các loại cây công nghiệp ngắn ngày và dài ngày nh chè, cao su, cà phê,
míacây ăn quả nh cam, vải, nhÃnĐồng thời huyện cũng có tiềm năng để phát
triển các loại cây nh ngô, khoai, sắn, lúa
Đất đai Quỳ Hợp phần lớn thuộc lu vực sông Dinh, sông Hiếu. Sông Dinh

là một chi lu của sông Hiếu. Sông Hiếu cũng là sông con, một nhánh của sông Cả
(tức sông Lam). Đồng bằng nhỏ hẹp, phân tán, tỷ lệ đất nông nghiệp ít, đất nồi núi
nhiều. Có đến 75% diện tích đất ở độ cao trên 200m so với mực nớc biển. ở
huyện miền núi Quỳ Hợp có những loại đất sau đây:
- đất Fe-ra-lit nâu đỏ phát triển trên đá ba-zan, đá vôi có diện tích không
lớn, tầng đất dày, có thể đến vài chục mét, thành phần cơ giới chủ yếulà cơ giới
nặng nhng dung lợng hấp thụ ni-tơ không cao lắm, đất có độ xốp cao, giữ nớc
mạnh, có lợng màu và đạm tơng đối cao, lợng lân và ka li tơng đối lớn thích hợp
cho cây c«ng nghiƯp.
5


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

- Đất ba-zan ở xà Minh Hợp nằm trong vùng đất đỏ Phủ Quỳ, song diện
tích ít, loại đất này phù hợp với cây cao su, chè, mía, cam
- Đất đỏ đá vôi thờng có màu nâu đỏ và vàng, đây là loại đất tốt, có một số
u điểm về mặt vật lý và hoá học. Loại đất này có thể hình thành vùng chuyên canh
lúa, ngô, đỗ, lạc, bông, gai, thuốc lá.
- Đất đen mac-ga-rit có màu đen trong vùng đất ba-zan. Đây là loại đất có
khoáng vật sét, nhờ có tính hấp thụ cation của đất lớn, đất này giàu kali và là loại
đất tốt bậc nhất.
- Đất Fe-ra-lit có vàng đỏ phát triển trên đá biến chất, chiếm diện tích nhiều
hơn cả. Đất này thờng chua, song tỉ lệ hữu cơ có phèn thấp hơn các loại đất khác,
vì độ phì nhiêu không đều, lân kém, kali nghèo.
- Đất phát triển trên phù sa cổ, diện tích không nhiều, chất dinh dỡng kém.
- Quỳ Hợp là huyện có thành phần đất rất đa dạng và phong phú, phù hợp
với nhiều loại cây trồng. Song vấn đề đất đai càng ngày càng nghèo về độ dinh dỡng do quá trình sử dụng và khai thác đất, việc nghiên cứu sự ảnh hởng của thành

phần của đất, đặc biệt là các nguyên tố vi lợng và đất hiếm trong đất trồng ở Quỳ
Hợp cã ý nghÜa khoa häc vµ cã ý nghÜa thùc tế, kết quả của đề tài có thể góp phần
vào việc bảo tồn, nhân rộng diện tích trồng cam ở Quỳ Hợp.
1.2 Sơ lợc về lịch sử xây dựng và phát triển của nông trờng Xuân Thành Quỳ
- Hợp [14, 2]
Nông trờng Xuân Thành đợc thành lập ngày 30/04/1985 trên cơ sở chia tách
từ Nông Trờng quốc doanh 3/2, ngày 06/02/2005 đợc UBND Tỉnh Nghệ An và
quyết định đổi tên từ nông trờng quốc doanh Xuân Thành thành Công ty nông
nghiệp Xuân Thành theo quyết định số 4382/QĐ-UBND-ĐMDN.
Công ty nông nghiệp Xuân Thành là doanh nghiệp nhà nớc sản xuất kinh
doanh trên lĩnh vực nông nghiệp, nằm trong ranh giới quản lý hành chính của hai
xà Minh hợp Nghĩa xuân thuộc Huyện Quỳ hợp tỉnh Nghệ an.

6


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

Nông Trờng có tổng số cán bộ công nhân viên chức là 506 ngời trong đó dân
tộc kinh là 500 ngời chiếm 98,8%, còn lại là dân tộc khác chiếm 1,2%. Bộ máy tổ
chức của nông trờng gồm có 3 phòng: phòng tổ chức hành chính, phòng kế hoạch
sản suất và phòng kế toán. Bộ phận sản xuất có 9 đội và 2 xởng chế biến.
Tổng diện tích tự nhiên đợc nhà nớc giao quyền sử dụng đất là: 1.708 ha.
Trong đó có 1040 ha đất sản xuất nông nghiệp đợc phân bố cho cac loai cây cam,
cao su, chè, cafe, mía, trong đó diện tích đất trồng cam là 235,77 ha.
Những thuận lợi và khó khăn của nông trờng:
Thuận lợi: Thuận lợi nhất của nông trờng là đất đai phù hợp với nhiều loại cây
trồng nh cây công nghiệp, cây ăn quả và đặc biệt là đối với cây cam. Bên cạnh

thuận lợi về đất đai thì nông trờng có một lực lợng sản xuất dồi dào, có kinh
nghiệm.
Khó khăn: Tách ra từ nông trờng quốc doanh 3/2 cho nên điều kiện cơ sở vật
chất của nông trờng còn thiếu thốn, và sự chuyển đổi cây trồng do cây đà già
không còn cho năng suất cao nên khi tách ra nông trờng đà phải trồng mới tất cả,
đất đai màu mỡ nhng vì đà qua sử dụng nên không còn tốt nh trớc đây, bên cạnh
đó cây trồng còn gặp phải một số bệnh cha trị đợc nh bệnh loét, grin và đầu ra cho
sản phẩm còn hạn chế. Cam Phủ Quỳ là giống cam đà từng đợc xuât khẩu sang
Liên Bang Nga trớc đây (năm 1985). Nhng từ năm 1989 cho đến nay thì chỉ tiêu
thụ ở nội địa.
Bảng 1: Số liệu về sản lợng cam của nông trờng qua các năm
Năm

2004

2005

2006

2007

Sản lợng bình quân trên 1 ha

22 tấn

20 tấn

19 tấn

18 tấn

Khắc phục những khó khăn và phát huy những thuận lợi, từ năm 2005-2007
bộ máy chuyên môn đà điều hành quá trình sản xuất, kinh doanh đạt kết quả tốt.
Sản lợng các sản phẩm chủ yếu đều hoàn thành vợt mức kế hoạch hàng năm.
Doanh thu và lợi nhuận tăng trởng liên tục vững chắc, kinh tế hộ CNVC lao động

7


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

tiếp tục phát triển ổn định, nhiều hộ có thu nhập cao từ cơ chế giao khoán đất. Đời
sống vật chất văn hoá tinh thần của ngời lao động trong doanh nghiệp từng bớc đợc cải thiện và nâng cao.
1.3. Vị trí địa lí, ®iỊu kiƯn khÝ hËu vµ ®Êt ®ai cđa vïng trång cam nông trờng
Xuân Thành [14]
1.3.1. Vị trí địa lí của nông trờng:
Về vị trí địa lý của nông trờng là: - Phía đông giáp với nông trờng Tây hiếu 2,
xà Nghĩa hiếu thuộc Huyện Nghĩa đàn Tỉnh Nghệ an.
- Phía bắc tiếp giáp với trục đờng tỉnh lộ 48 và 2 xóm Cốc, Chát xà Nghĩa
xuân.
- Phía tây giáp với Công ty nông công nghiệp 3/2
- Phía nam giáp với 2 xà Hạ sơn, Văn lợi thuộc huyện Quỳ hợp
1.3.2. Điều kiện khí hậu:
Theo tài liệu Đài khí tợng thuỷ văn Bắc Trung Bộ thì nhiệt độ trung bình năm
của Quỳ hợp là 230C, lợng ma bình quân năm là 1502mm và tổng số ngày ma lũ
trong năm là 80 90 ngày, độ ẩm không khí bình quân 86%, tổng số giờ nắng
trung bình hàng năm 1.690 giờ, ngày nắng cao nhất 13giờ. Nhìn chung khí hậu và
thời tiết ở Quỳ Hợp có thuận lợi cho cây trồng, nhng cũng kéo theo sự phát triển

của nhiều loại sâu bệnh.
Qua điều tra chúng tôi nhận thấy, đất của nông trờng Xuân Thành nằm ở ven
sông Hiếu và sông Dinh, có địa hình dốc và chia cắt bởi các dÃy núi. Dòng sông
chảy xuyên qua các núi đá vôi và theo quy luật dòng chảy và bồi tụ phù sa thể
hiện liên quan đến sự phát triển của cây và chất lợng cam đợc trồng ở nông trờng.
Nông trờng Xuân Thành thuộc loại đất ba zan, vùng đất này tơng đối tốt xét trên
yếu tố dinh dỡng đa lợng (NPK).
1.4. Tầm quan trọng của đất và một số chỉ tiêu dinh dìng trong ®Êt trång
trät [7, 8, 9, 12, 13, 22, 24, 25]
1.4.1. Tầm quan trọng của đất:

8


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

Đất nh là cơ thể sống có khả năng sử dụng các chất thải, thúc đẩy sự sinh
trởng, dự trữ và làm sạch nớc. Đất là nơi sinh sống và phát triển thực vật, là t liệu
sản xuất cơ bản của nông nghiệp. Đất là một bộ phận quan trọng của hệ sinh thái.
Đất có khả năng chứa, trao đổi, di chuyển và điều hoà chất dinh dỡng. Một loại
đất đợc gọi là đất tốt phải đảm bảo cho thực vật ăn no (cung cấp kịp thời và đầy
đủ thức ăn), uống đủ (chế ®é níc tèt) “ë tèt” (chÕ ®é kh«ng khÝ, nhiƯt độ thích
hợp, tơi xốp) và đứng vững (rễ cây có thể mọc sâu và rộng). Tuỳ theo loại đất và
loại hình canh tác, lợng chất dinh dỡng trong đất là khác nhau.
Các nguyên tố dinh dỡng thực vật nhận đợc từ đất dới ba dạng: Thể rắn
(dạng vô cơ hoặc hữu cơ), thể lỏng (dạng dung dịch đất), thể khí (khí trong đất).
Các chỉ tiêu dinh dỡng của đất thờng đợc quan tâm nh: mùn, độ chua, lân, đạm,
các cation kim loại, đặc biệt là các nguyên tố vi lợng đóng một vai trò quan trọng

đối với cây trồng vì vậy nó thờng xuyên đợc các nhà nông hoá quan tâm.
1.4.2. Một số chỉ tiêu dinh dỡng trong đất.
1.4.2.1: Chỉ tiêu đạm:
Nitơ trong đất, ngoài nguồn gốc từ phân bón còn do các nguồn gốc khác
nhau nh tác dụng của vi sinh vật cố định đạm, tác dụng của đất sét có thể oxi hoá
đạm ở dạng N2 trong khí quyển và do nớc tới đa đạm vào đất (phần lớn ở dạng
NO3-). Đạm trong đất chủ yếu tồn tại ở dang hữu cơ (95%- 99%) chỉ một phần rất
nhỏ ở dạng vô cơ (NH4+, NO3 chiếm khoảng 1- 5%). Đối với cây trồng và thực
vật nói chung, đều sử dụng đạm dới dạng khoáng (NH4+, NO3-), đây là dạng nitơ
dễ tiêu. Do đó, mặc dù tổng lợng đạm ít cã ý nghÜa ®èi víi dinh dìng trùc tiÕp nhng vẫn phân tích đễ đánh giá độ phi nhiêu tiềm tàng của đất.
1.4.2.2: Lân:
Trong đất lân tồn tại ba dạng: lân dễ tiêu, lân hữu cơ, lân vô cơ.
- Lân hữu cơ phụ thuộc vào lợng mùn, và hoà tan trong môi trờng
kiềm.
- Lân vô cơ ở dạng muối photphat và hoà tan trong môi trờng axít.

9


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

- Lân dễ tiêu trong đất: Di chuyển vào cây dới các dạng ion trong dung dịch
nh: H2PO4-, HPO42-, PO43-. Tuỳ vào pH mà cây hút ion nào trong 3 ion trên.
Lân đóng vai trò quyết định cờng độ các quá trình sinh trởng, phát triển
của cơ thể thực vật và có vai trò đặc biệt đối với năng suất đối của cây ăn quả.
Thiếu lân thì tỷ lệ đậu quả kém, quả chín chậm, lợng axít trong quả cao.
1.4.2.3: Mùn:
Mùn là kết quả của sự phân huỷ xác động, thực vật. Mùn là yếu tố thờng

xuyên tác động vào sự hình thành, phát triển, duy trì và cải tạo độ phì nhiêu của
đất nh: Tham gia biến đổi đá và khoáng; tầng tích tụ làm đất tơi xốp; chống đợc
hiện tợng rửa trôi và có khả năng giữ nớc cho đất, tổng mùn càng lớn thì tính đệm
của đất càng cao sẽ giúp ®Êt chèng chÞu sù thay ®ỉi ®ét ngét vỊ pH đảm bảo các
phản ng hoá học xảy ra bình thòng.
1.4.2.4. Canxi và magiê trao đổi:
Ca2+, Mg2+ là ion của hai nguyên tố kiềm thổ cần thiết về mặt dinh dỡng, nó
tham gia các hoạt động sinh lý, sinh hoá của tế bào thực vật, đặc biệt Ca 2+, Mg2+
đợc xem là chất đệm tham gia vào quá trình chống lại sự suy thoái do việc bón
nhiều phân vô cơ .
1.4.2.5. Độ chua:
pH là yếu tố ảnh hởng đến chỉ tiêu dinh dỡng của đất. Nếu phân bón không
cân đối và không chú ý đến cải tạo pH thì nó sẽ là nguyên nhân làm cho đất bạc
màu và dẫn đến đất bị thoái hoá làm cho năng suất cây trồng bị giảm.
1.4.2.6: Các nguyên tố vi lợng :
Trong74 nguyên tố hoá học tìm thấy trong cơ thể thực vật thì có 11 nguyên
tố đa lợng (chiếm 99,95% trọng lợng chất khô), 63 nguyên tố còn lại là vi lợng
hoặc siêu vi lợng (chiếm 0,05%). Mặc dù tỷ lệ rất nhỏ nhng các nguyên tố vi lợng
đóng một vai trò quan trọng đối với mọi hoạt động sống diễn ra hàng ngày.
1.5. Các nguyên tố vi lợng và vai trò sinh lý của chúng đối với cây trồng [7, 8,
9]

10


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

1.5.1. Vai trò chung của các nguyên tố vi lợng đối với cây trồng

Vai trò sinh lý và nông hoá của các nguyên tố vi lợng trong đời sống cây
trồng thể hiện ở nhiều mặt. Chúng thúc đẩy sự trao đổi chất trong cây, tác động
tốt đến quá trình sinh lý và sinh hoá, ảnh hởng đến quá trình tổng hợp diệp lục và
nâng cao cờng độ quang hợp, tăng cờng khả năng chống chịu của cây đối với
bệnh nấm, bệnh vi khuẩn và các điều kiện bất lợi của môi trờng nh nóng, lạnh,
hạn, úng Bởi vậy khi dinh dỡng vi lợng đợc đảm bảo, cây trồng sinh trởng, phát
triển bình thờng và cho năng suất cao. Khi thiếu vi lợng sẽ dẫn đến tình trạng kìm
hÃm hoặc phá vỡ các quá trình sinh hoá quan trọng nhất, dẫn đến cây phát triển
bất bình thờng, không có khả năng cho năng suất cao ngay cả khi có đầy đủ các
nguyên tố đa lợng (N, P, K, Ca, Mg).
Ngoài ra các nguyên tố vi lợng còn tham gia vào thành phần đa số các men
trong thực vật, các vitamin và các chất sinh trởng. Đặc biệt các nguyên tố đất
hiếm làm phân bón đà kích thích rất đến năng suất cây trồng.
1.5.1.1. Mối liên quan giữa các nguyên tố vi lợng với các enzim [7, 8, 9]
Việc nghiên cứu và phát hiện mối quan hệ giữa các nguyên tố vi lợng với
hoạt tính enzim là chìa khoá giải thích sự tham gia của kim loại trong quá trình
trao đổi chất và năng lợng. Hiện nay hơn một ngàn hệ enzim khác nhau có chứa
các kim loại hoặc đợc kim loai hoạt hoá. Mối quan hệ giữa kim loại và enzim thờng hình thành dới dạng một phức chất, phức này làm tăng hoạt tính xúc tác của
mỗi thành phần lên rất nhiều, ví dụ đồng trong enzim ascorbinoxydase tăng hoạt
tính gấp một ngàn lần so với đồng ở dạng ion tự do. Thông thờng giữa kim loại và
enzim có ba mối quan hệ:
- Kim loại là thành phần cấu trúc của enzim, trong trờng hợp này kim loại
(vi lợng) liên kết chặt chẽ với enzim, nếu thay đổi các kim loại khác thì tính chất
enzim hoàn toàn thay đổi.
- Kim loại tạo liên kết không bền vững với enzim và không có tính đặc thù
vì một enzim có thể liên kết với các ion kim loại cùng hoá trị mà tính chất của

11

Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

enzim vẫn không thay đổi. Dạng liên kết không bền giữa kim loại và enzim gọi là
liên kết càng cua.
- Kim loại ở trạng thái tự do trong môi trờng cũng có tác dụng kích thích
hoạt tính của phức enzim trong tế bào [9].
Kim loại tự do + protein

metallaenzim

- Việc nghiên cứu và phát hiện ra mối liên quan khăng khít giữa các
nguyên tố vi lợng và các hệ enzim đà giúp hiểu rõ đợc cơ chế tác dụng và nguyên
nhân của hoạt tính sinh học mạnh mẽ của nhóm nguyên tố này, đồng thời nó cũng
thúc đẩy sự phát triển mạnh mẽ của ngành sinh hoá học .
- Trong trờng hợp khác, việc liên kết với kim loại có thể ảnh hởng đến độ
bền của các liên kết trong nguyên liệu, đến việc tăng điện tích, do đó ảnh hởng
đến pH thích hợp của enzim và có thể gây ra sự tăng nồng độ OH- ở một số điểm
giúp quá trình thuỷ phân và nhiều loại chuyển hoá khác diễn ra dễ dàng. Gần đây
ngời ta thấy một số nguyên tố vi lợng mặc dù trong trạng thái tự do trong dung
dịch có ảnh hởng kích thích hoạt động của enzim. Rất có thể một lợng ion tự do
nhất định trong môi trờng cần để đảm bảo sự hình thành phức chất men kim loại
có hoạt tính cao.
1.5.1.2. Mối liên quan giũa các nguyên tố vi lợng và trao đổi chất
Các quá trình trao đổi chất ở sinh vật nói chung và ở thực vật nói riêng,
muốn thực hiện đợc phải có sự tham gia của enzim, mà các nguyên tố vi lợng có
mối quan hệ chặt chẽ với enzim nên các nguyên tố vi lợng đà tác động mạnh mẽ
đến quá trình trao đổi chất. Các nguyên tố vi lợng ảnh hởng sự tổng hợp và phân
giải axit nuclêic.

Các nguyên tố vi lợng thúc đẩy quá trình phân giải tinh bột của hạt nảy
mầm và tổng hợp tinh bột, đờng ở lá và các cơ quan dự trữ tăng aminoaxit không
thay thế. Các nguyên tố vi lợng có ảnh hởng mạnh mẽ đến đến sinh tổng hợp
protein enzim từ đó ảnh hởng đến quá trình sinh trởng, phân hoá tế bào. Quá
trình chuyển hoá, tổng hợp các hợp chất có hoạt tÝnh sinh häc cao nh vitamin,

12


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

auxin, gluzitđều chịu tác động của nguyên tố vi lợng, ví dụ kẽm là tác nhân
hoạt hoá triptofansintetase và vi ta min nhóm B (B 1, B6) từ đó ảnh hởng đến tổng
hợp triptofan của heteroauxin.
1.5.1.3. Mối liên hệ giữa các nguyên tố vi lợng và các quá trình sinh lý
của thực vật.
Khi nghiên cứu quá trình phân giải yếm khí (quá trình đờng phân) nhận
thấy các nguyên tố vi lọng, đặc biệt mangan, kẽm, coban, magie tham gia xúc tác
nhiều enzim.
Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy các nguyên tố vi lợng có ảnh hởng
mạnh mẽ đối với quá trình trao đổi chất và năng lợng trung tâm ở tế bào là hô
hấp. Trớc hết, các nguyên tố vi lợng tham gia tích cực trong chặng đờng phân huỷ
hiếu khí cũng nh trong chặng đờng phân huỷ yếm khí của các nguyên liệu hữu cơ.
Các nguyên tố vi lợng là thành phần bắt buộc trong cấu trúc của các hệ enzim
ôxihoá- khử tham gia trong chuỗi hô hấp (hệ xitocrom chứa sắt,). Nguyên tố vi
lợng giúp quá trình photphoril hoá, oxi hoá tạo ATP trong quá trình hô hấp.
Các nguyên tố vi lợng còn ảnh hởng mạnh mẽ đến quá trình trao đổi nớc
(hút nớc, thoát nớc, vận chuyển nớc). Các nguyên tố B, Mn, Zn, Cu, Co có khả

năng tăng độ ngậm nớc, do các nguyên tố này liên quan đến tổng hợp các chất a
nớc nh protein, axitnucleic
1.5.1.4. ảnh hởng của các nguyên tố vi lợng đến quá trình quang hợp.
Cùng với sắt, các nguyên tố vi lợng nh Mn, Cu, Mo có tác dụng thúc đẩy
quá trình sinh tổng hợp diệp lục, là tác nhân hoạt hoá hoặc là thành phần cấu trúc
enzim tham gia trực tiếp trong pha sáng cũng nh pha tối của quá trình quang hợp.
Các nguyên tố vi lợng cũng ảnh hởng đến quá trình tổng hợp carotenoit, đến số lợng và kích thích lục lạp. Điều đáng chú ý là trong một giới hạn nhất định ngời ta
thờng thấy có mối tơng quan thuận giữa hàm lợng sắc tố và năng suất cây trồng.
Ngoài ra, nhiều nguyên tố nh Mn, Zn, Cu, Mokhông những tham gia tích
cực trong các phản ứng pha sáng và việc hình thành các sản phẩm đầu tiên mà còn
13


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

ảnh hởng mạnh mẽ đến mọi khâu chuyển hoá về sau trong mọi quá trình tạo nên
các sản phẩm quang hợp khác nhau. Các nhà khoa học đà phát hiện nhiều nguyên
tố vi lợng nh: Zn, Cu, Mn, Mo, Bo… cã t¸c dơng thóc đẩy quá trình vận chuyển
các sản phẩm đồng hoá từ lá xuống cơ quan dự trữ, tạo điều kiện thuận lợi cho
quá trình quang hợp tiếp tục cũng nh hạn chế cờng độ quang hợp khi gặp điều
kiện bất lợi.
1.5.1.5. Tác dụng của các nguyên tố vi lợng đến quá trình sinh trởng,
phát triển, khả năng chống chịu của cây.
Các nguyên tố vi lợng, có ảnh hởng mạnh mẽ đến nhiều chỉ tiêu sinh trởng
của cây nh tỉ lệ và tốc độ nảy mầm, chiều cao, trọng lợng tơi và khô của cây, bề
mặt đồng hoá, hệ đẻ nhánhCác nhà khoa học đà phát hiện chính xác rằng các
nguyên tố vi lợng có khả năng giúp cây trồng chống chịu mặn trên đất ít mặn (ví
dụ: Bo) hoặc mặn trung bình (ví dụ: đồng). Dới tác dụng của nguyên tố vi lợng,

tính thấm của tế bào đối với clo giảm xuống và tốc độ hấp thụ phốtpho, kali, canxi
tăng lên, đồng thời quá trình tích luỹ albumin, glôbulin, tinh bột, đờng và những
chất có tác dụng tự vệ cũng đợc xúc tiến thêm. Nguyên nhân của tác dụng này có
thể là sự tăng cờng hoạt động của men oxi hoá - khử. Các nghiên cứu cũng cho
thấy các nguyên tố vi lợng có tác dụng làm tăng độ nhớt, lợng chứa keo a nớc,
luợng nớc liên kết và khả năng giữ nớc của lá, tăng độ bền của liên kết diệp lục
với protein trong lục lạp.
Một ảnh hởng có ý nghĩa thực tiễn lớn của các nguyên tố vi lợng là tăng
khả năng chống nhiều loại nấm bệnh (rỉ sắt, đạo ôn) của cây trồng, điều này có
thể do các nguyên tố vi lợng trong khi gây ra những biến đổi nào đó trong trao đổi
chất, chúng tạo ra môi trờng bất lợi cho nấm kí sinh hoặc do chúng xúc tiến việc
hình thành sản phẩm polyphenol có tác dụng tự vệ cho cây chống lại nấm bệnh.
Rõ ràng, các nguyên tố vi lợng có tầm quan trọng đặc biệt đối với cây
trồng, do đó việc tiếp tục tìm hiểu sâu hơn nữa về vai trò sinh lí và nông ho¸ cđa
chóng võa cã ý nghÜa lý ln võa cã ý nghÜa thùc tiÔn.

14


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

1.5.1.6. ảnh hởng của các nguyên tố vi luợng đến một số quá trình
chuyển hoá trong cây.
Các nhà khoa học đà nghiên cứu, thống kê và kết luận rằng các nguyên tố
vi lợng có ảnh hởng đến quá trình tổng hợp và biến đổi mọi nhóm chất hữu cơ chủ
yếu trong cây .
Bởi vậy chắc chắn rằng việc hình thành nên phẩm chất đặc biệt của các sản
phẩm đặc sản ở các địa phơng có liên quan với hàm lợng và tỉ lệ của các nguyên

tố vi lợng và các đất hiếm trong vùng đó.
Rất nhiều công trình nghiên cứu đà phát hiện ảnh hởng mạnh mẽ của các
nguyên tố vi lợng đối với quá trình trao đổi gluxit trong cây, phát hiện sự tham gia
của chúng trong các men trao đổi gluxit.
Các nguyên tè vi lỵng nh B, Zn, Cu, cịng cã vai trò rất quan trọng trong quá
trình trao đổi axit nuclêic, nhất là các nguyên tố nh: Cu, Zn, Fe còn có tác dụng
lớn trong việc duy trì cấu trúc không gian bền vũng của phân tử axit nuclêic, trong
truyền đạt thông tin di truyền cho quá trình sinh tổng hợp protein. Ngoài ra, một
số nguyên tố vi lợng nh B, Co, Mo có vai trò quan trọng trong quá trình cố định
đạm của các nhóm sinh vật khác nhau, Mn và Mo cũng tham gia vào quá trình
tổng hợp các axit amin.
Rất nhiều tài liệu tham khảo cho thấy có mối tơng quan thuận giữa lợng
chứa các nguyên tố vi lợng nhất là Mn, Zn với các vitamin trong cơ thể và mô
khác nhau. Mn, Zn, Cu, B cũng có tác dụng làm tăng hàm lợng sinh tố nhóm B
(B1, B2, B6,..) ë sinh vËt.
1.5.2. D¹ng tån t¹i cđa Mo, Mn, Zn, Cu trong đất và chức năng sinh lý
của chúng đối với cây trồng.
Các nguyên tố vi lợng trong đất tồn tại nhiều dạng khác nhau. Các nguyên
tố vi lợng nằm trong chất hữu cơ có dạng nh trong thực vật. Lúc phân giải chất
hữu cơ chúng dễ đợc giải phóng vì vậy tính dễ tiêu cao. Còn các vi lợng dạng vô
cơ trong đất bao gồm dạng khoáng vật, dạng hấp phụ và dạng hoà tan.

15


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

- Dạng trong khoáng vật: Vi lợng dạng này không có anion nào trao đổi đợc. Khoáng vật thờng rất khó tan, phần lớn khi ở môi trờng chua thì độ hoà tan

tăng, còn mét sè Ýt tan trong m«i trêng kiỊm. Bëi vËy độ pH ảnh hởng lớn đến tính
dễ tiêu của nguyên tố vi lợng.
- Dạng hấp phụ trên keo đất: Có thể bị ion khác trao đổi ra nên gọi là dạng
trao đổi, dạng này không nhiều chỉ cỡ 1 10 ppm, ví dụ: Dạng hấp phụ của Mo
là HMoO4-, MoO42-.
- Dạng nguyên tố vi lợng hoà tan trong dung dịch phần lớn ở dạng ion,
nồng độ dạng này rất thấp thờng biểu diễn bằng ppb.
- Dạng hợp chất của nguyên tố vi lợng dễ dàng chuyển vào trong các dung
dịch chiết rút khác nhau đợc gọi là dạng di động của nguyên tố vi lợng. Tuy nhiên
chỉ sử dụng hai khái niệm cơ bản:
+ Hàm lợng tổng số không biểu hiện trực tiếp khả năng cung cấp dinh dỡng
của đất cho cây trồng, nhng biểu hiện độ phì tiềm tàng của đất nếu ta biết tác
động đúng cách.
+ Hàm lợng dễ tiêu biểu hiện phần chất dinh dỡng mà cây có thể lấy trong
đất.
Tóm lại nguyên tố vi lợng trong đất có thể tồn tại dới các dạng khác, tuy
nhiên hàm lợng các nguyên tố vi lợng trong các loại đất không vợt quá 10-4% trừ
mangan đôi khi tính đến phần trăm [13]
1.5.2.1: Nguyên tố Cu:
1.5.2.1.1. Dạng tồn tại của Cu trong đất [7, 9]
Trong vỏ trái đất hàm lợng đồng là 0,01%, tồn tại dới dạng hợp chất hoá học
và đồng kim loại tự sinh. Ion đồng có thể tạo kết tủa với các anion cacbonat,
hiđroxitĐồng hấp thụ các chất hữu cơ, polysilicat, các oxit ngậm nớc của nhôm,
sắt, mangan. Các quặng đồng có ý nghĩa quan trọng trong công nghiệp là:
chancopirit CuFeS2, chancozit Cu2S, covelin CuS, malakhit CuCO3. Cu(OH)2,
azurit 2Cu(OH)2 Tỷ lệ đồng trong quặng dao động từ 0,5 đến 2%. Quặng đồng

16

Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

là nguyên liệu phức hợp của nhiều nguyên tố. Đồng đợc tách ra khỏi quặng bằng
phơng pháp hoả luyện hoặc thuỷ luyện.
Đồng là kim loại nặng tơng đối ít di động trong đất, trong quặng. Rất khó
chiết đồng ra khỏi đất quặng vì trong quặng, trong đất đồng bị các tác nhân vô cơ
và hữu cơ giữ rất chắc.
Nồng độ đồng trong dung dịch đất khoảng 0,01 à g [9]. Cây trồng thờng
hấp thụ đồng dới 2 dạng Cu2+ và Cu(OH)+, khả năng hấp thụ bị ảnh hởng bởi một
số yếu tố nhng chủ yếu là pH của môi trờng, trong đất ít chua, trung tính hoặc
kiềm yếu thì độ tan và khả năng dễ tiêu của đồng bị giảm.
1.5.2.1.2. Chức năng sinh lý của đồng [7, 9]
ý nghĩa của đồng đối với cây trồng đợc phát hiện ra cách đây trên 30 năm.
Một số loài cây cần đồng một cách mạnh mẽ là các loại ngũ cốc nh ngô, kê, các
loai đậu, các loại rau, lanh, củ cải đờng và các loại cây ăn quả. Đồng có vai trò
đặc biệt trong đời sống thùc vËt, nã kh«ng thĨ thay thÕ b»ng mét tËp hợp các
nguyên tố khác. Trong cây, lợng đồng chiếm từ 1,3 đến 8,1mg/kg chất khô.
Vai trò sinh lý của đồng chủ yếu là tham gia vào quá trình oxi hoá-khử
trong cơ thể. Đồng là thành phần bắt buộc của nhiều hệ men oxi hoá-khử quan
trọng

nh

polyphenoloxydaza,

ascoocbinoxydaza,

laccza,

uriccooxydaza,

xytôcromoxydaza, và có thể biến đổi từ Cu2+ đên Cu+ khi trao đổi điện tử.
Ngoài ra, đồng cũng đóng góp tích cực trong quá trình hình thành và bảo
đảm độ bền vững của diệp lục. Trong lục lạp cũng nh ti thể hàm lợng đồng thờng
rất cao so với các thành phần khác của tế bào sống (khoảng 70% tổng lợng đồng ở
trong lá tập trung trong lục lạp) và hầu nh một nửa số luợng đó ở trong thành phần
của plaxtioxianin là chất mang điện tử trong quang hệ thống II, và hệ thống I.
Đồng có ảnh hởng mạnh mẽ với quá trình tổng hợp và chuyên hoá gluxit,
photphatit, nuclêoprotit, quá trình trao đổi protit, sinh tè, kÝch thÝch yÕu tè sinh trëng.

17


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

Đồng kiểm soát sự sản xuất AND, ARN và sự thiếu hụt nó làm kìm hÃm sự
sinh sản ở thực vật nh sản xuất gièng, tÝnh bÊt thơ phÊn.
§ång tham gia tÝch cùc trong nhiều quá trình trao đổi nitơ nh khử nitrat,
đồng hoá nitơ tự do, tổng hợp protein. Bởi vậy lúc bón phân đạm nhất là ở dạng
NH+4 đòi hỏi lợng đồng cũng tăng lên, nếu không cây dễ phát sinh bệnh thiếu
đồng.
1.5.2.2: Nguyên tố kẽm.
1.5.2.2.1. Dạng tồn tại của kẽm trong đất:
Trong đất kẽm ở dạng liên kết, hàm lợng thấp và phụ thuộc vào độ pH Zn
thờng ở dạng Zn2+, ZnOH+, ZnCl+ và một số ion khác. Zn là nguyên tố khá phổ
biến trong tự nhiên, chiếm khoảng 1,5.103% thành phần vỏ trái đất. Zn tồn tại

trong một số khoáng vật chứa kẽm nh xphalerit (ZnS), zinkit(ZnO), xmixônit
(ZnCO3)kẽm đợc tách ra khỏi quặng sunfua bằng phơng pháp thuỷ luyện hay
hoả luyện.
Trong đất, Zn ở dạng liên kết, hàm lợng thấp và phụ thuộc vào nồng độ ion
H+. Đất càng thiếu Zn khi giá trị pH càng cao. Hàm lợng photphat trong ®Êt cao
øc chÕ hÊp thơ Zn .
Sù hÊp thơ Zn2+ có thể bị giảm bởi pH thấp (<7) nên các loại axit nhẹ thì
dễ chiết kẽm hơn, theo giá trị pH cao làm tăng rõ rệt lợng hợp chất hữu cơ trong
dung dịch đất nên phức kẽm với phối tử hữu cơ có thể là một nguyên nhân của sự
hoà tan kim loại này.
Tóm lại khoáng sét, oxit ngậm nớc và pH là các yếu tố quan trọng quyết
định sự hoà tan của kẽm trong đất, còn các phức hữu cơ của kẽm và sự kết tủa
kẽm hiđrôxit, cacbonat, sunfit thì góp phần rất it.
1.5.2.2.2. Chức năng sinh lý cđa kÏm [7, 8, 36]
KÏm thĨ hiƯn vai trß sinh lý ở nhiều mặt. Kẽm có vai trò quan trọng trong
quá trình oxi hoá khử, nó tham gia vào thành phần nhiều men, tham gia quá trình
trao đổi protein, hiđratcacbon, trao đổi photpho, vào quá trình tổng hợp vitamin và

18


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

các chất sinh trởng các ausin, hoạt hoá mọt số enzim đặc biệt là enzim fructo
1,6 diphosphatase. Thiếu kẽm sẽ phá vỡ kẽm chứa nhiều trong lá, các cơ quan
sinh sản, đỉnh sinh trởng và nhiều nhất ở trong hạt. Kẽm xâm nhập vào cây ở dạng
cation

Zn2+,

nó

gây

ra

các

loạt

enzim

hexokinaza,

enolazatriozophotphatđêhyđrogenaza, isomeraza, transphotphorilaze và ARN,
AND-polimeraza.
Vì vậy, thiếu Zn làm giảm cờng độ đồng hoá CO2 và sinh tổng hợp
protein. Zn hoạt hoá cacbonathiđraza xúc tác phản ứng loại nớc của
hiđratoxytcacbon, điều đó giúp cho cây sử dụng CO2 trong quá trình quang hợp.
Zn cũng có vai trò quan trọng trong sự hình thành axitamintriptôphan,
kẽm ảnh hởng đến sự tổng hợp prôtêin, cuờng độ tổng hợp prôtêin ở cây thiếu Zn
giảm một cách mÃnh liệt, sự tổng hợp axitindolixetic. Khi thiếu kẽm sự trao đổi
phôtpho bị h hại.
Những loại cây thân gỗ, đăc biệt thực vật họ chanh, bởi rất nhạy cảm đối
với kẽm. Kẽm ảnh hởng đến quá trình tổng hợp gluxit, thiếu kẽm hàm lợng đờng
giảm. Trong điều kiện thiếu kẽm trầm trọng có thể dẫn đến sự bài tiết đờng qua bề
mặt của lá.
Thiếu kẽm quá trình quang hợp giảm rất mạnh, đặc biệt trong phản ứng

Hill.
Sự thiếu kẽm đà làm thay đổi quá trình trao đổi hiđrarcacbon, có liên
quan đến quá trình sinh trởng của cây. Cây sinh trởng chậm do thiếu kẽm.
Tóm lại, kẽm rất cần cho các loại cây đặc biệt là cây ăn quả, cây lấy hạt.
Kẽm cần cho quá trình phát triển của tế bào trứng, phôi, hạt phấn. Thiếu kẽm ảnh
hởng đến sự ra hoa và tạo quả.
1.5.2.3: Nguyên tố Mangan.
1.5.2.3.1. Dạng tồn tại của Mn trong đất [7, 9, 37]
Tổng lợng mangan có thể khác giữa các loại đất và nằm trong 20 3000 à g
đất [37].Dạng tồn tại của mangan trong đất là: Mn2+, Mn3+, Mn4+. Nhng Mn2+ lµ

19


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

nhiều nhất, nó có thể thay thế vị trí một vài cation hoá trị 2 (Fe2+, Mg2+) trong
silicat và oxit. Mangan trong đất có thể tồn tại dạng liên kết hoặc dạng ion tự do
trong dung dÞch, mangan va oxit thêng xt hiƯn víi nhau, Mn khó tiêu thờng ở
dạng MnO2, MnO2.2H2O, MnO.Mn2O3, Mn2O3.nH2O.
Trong vỏ trái đất hàm lợng Mn là 0,09%, cao hơn các kim loại nặng trừ Fe.
Khoáng vật Mn rất phong phó nhng trong sè 150 kho¸ng vËt chØ cã mét sè kh«ng
nhiỊu cã ý nghÜa trong c«ng nghiƯp, chđ u Mn chứa trong các quặng
manganoxit có nguồn gốc trầm tích. thông thờng để sản xuất phân bón thì ngời ta
dùng quặng mangancacbonat hoặc các chất thải chứa mangan dới dạng hoà tan đợc trong axit nh MnO.
Cây trồng hấp thụ mangan chủ yếu dới dạng Mn2+, do nó dễ hoà tan trong
dung dịch đất. Trong điều kiện pH thấp, ngập nớc và thoát khí thì lợng mangan
lớn, thực vật dễ hấp thụ hơn .

1.5.2.3.2. Chức năng sinh lý của Mangan [7, 9, 36]
Cịng gièng nh Mg, Mn tham gia xóc tác nhiều hệ enzim. Chức năng và vai
trò của Mn đối với thực vật rất quan trọng. Hàm lợng mangan trong cây 30
80mg/ kg chất khô. Dạng Mn tốt nhất cho thực vật là MnSO4.
Mn cần cho tất cả mọi loại cây. Trong các loại cây có nhu cầu Mn cao phải
kể đến là củ cải đờng, các loại ngũ cốc, bông, khoai tây, các loại cây ăn quả nhất
là trên các chân đất bạc màu nhiều vôi, đất cácbonat, đất than bùn.
Mn tham gia tích cực trong quá trình tổng hợp aminoaxit cũng nh trong quá
trình tổng hợp protein. Mn tham gia cấu trúc hoặc tác nhân hoạt hoá của nhiều hệ
enzim chuyển hoá và tổng hợp protein nên có ảnh hởng nhiều đến quá trình sinh
lý của thùc vËt nh trao ®ỉi gluxit, auxin, vitamin… tõ ®ã ảnh hởng đến hàm lợng
chất hữu cơ cũng nh tăng năng suất cây trồng.
Mn tham gia cấu trúc nhiều hệ enzim nh enzim oxi hoá- khử, trao đổi
phospho cũng giống nh Fe, Mn cã vai trß quan träng trong hƯ thống oxi hoákhử, xúc tác cho quá trình thuỷ phân adenozintriphotphat.

20


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

Mn tham gia vào quá trình phản ứng quang phân huỷ nớc giải phóng oxi và
khử CO2 trong quang hợp .
Tóm lại, chức năng và vai trò của Mn đối với thực vật rất quan trọng, tuy
nhu cầu của thực vật đối với Mn không cao nhng rất cần thiết. Tuy nhiên nếu đất
chứa nhiều mangan hoặc bón quá nhiều mangan thì cũng ảnh hëng ®Õn thùc vËt,
tÝnh ®éc cđa mangan chđ u quan sát thấy trên đất chua hoặc ngợc lại trên đất
bón vôi nhiều gây phản ứng kiềm cho đất, ví dụ độ độc quan sát thấy ở cây họ
đậu, khoai tâythì lá úa vàng và lá già bị chết hoại, vết hoại màu đen nâu hoặc

đỏ, MnO2 tích luỹ trong tế bào biểu bì, đầu lá khô, rễ gầy còm. Còn đối với cây
thiếu Mn nh cam, quýt, bởi thì có vết vàng trên lá chết hoại lá non.
1.5.2.4. Nguyên tố molipden.
1.5.2.4.1. Dạng tồn tại của molipden [7, 9, 37]
Đất có nguồn gốc từ đá granitic, đá phiến, đất chứa nhiều vỏ sò hoặc đất đá
sét thờng thì chứa đựng Mo cao. Trong khi đó loại đất bị chua hoá có chiều hớng
thiếu molipden
Molipden là nguyên tố phân tán, kém phổ biến trong tự nhiên. Hàm lợng
trung bình của Mo trong vỏ trái đất là 3.10-4%. Mo tồn tại chủ yêú trong khoáng
vật molipdenit MoCS2, ngoài ra nó còn có mặt trong mét sè kho¸ng vËt kh¸c nh
povetit, CaMoO4, molipdit Fe2(MoO4)3.nH2O và vufhenit.PbMoO4. Quặng
molipden tự nhiên chỉ chứa 0,1% đến 1% molipden. Để làm giàu molipden ngời ta
dùng phơng pháp tuyển nổi và tinh quặng thu đuợc có hàm lợng molipden là 47%
đến 50% còn lại là các nguyên tố nhẹ khác nh silic, asen,
Hàm lợng molipden thờng gặp trong đất nông nghiệp khoảng 0,8-3,3 mg/kg
[37]. Trong đất, molipden thờng ở dạng anion MoO42-, molipden đợc cây hấp thụ
dạng molipdat giống nh photphat hay sunfat trong các hỗn hợp. Sự hấp thụ
molipden càng mạnh khi pH của dung dịch càng thấp. Ngoài Mo tự do dạng liên
kết dễ hấp thụ, Mo còn ở dạng molipđat-canxi trong đất, Mo trong đất còn ở trong
các hợp chất hữu cơ khi các hợp chất này bị phân giải cây có thể hấp thụ đợc. ë
21


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

đất chua nhờ phân giải chất hữu cơ mạnh mà cây không bị thiếu molipden.
Molipdat là axit yếu, giảm độ pH từ 6,5 đến 4,5 và thấp hơn nữa thì molipden
giảm và chuyển theo chiều MoO2-4 HMoO-4

H2MoO4 vào tạo thành

polianion [9].
1.5.2.4.2. Chức năng sinh lý [7, 9, 36]
Mo là nguyên tố vi lợng tham gia vào quá trình oxi hoá- khử ở trong cơ thể
thực vật. Mo rất cần cho quá trình chuyển hoá từ dạng NO 3- thành axit amin và cần
cho sự cố định nitơ phân tử bằng con đờng sinh häc. Mo cã vai trß rÊt quan träng
trong vËn chuyển điện tử, Mo rất cần thiết cho sự hình thành nốt sần ở cây họ đậu
và cả cây không phải là họ đậu. Các kết quả nghiên cứu cũng đà cho thấy ảnh hởng
của molípđen đến quá trình tổng hợp và vận chuyển gluxit, tổng hợp các sắc tố (đặc
biệt là sinh tố C), quá trình đồng hoá photpho và canxi cùng một số nguyên tố
khoáng khác. Đáng chú ý là giữa canxi và molipden có quan hệ hỗ trợ khá rõ. Trên
đất chua (pH<5,2) nhất là lúc giàu nhôm, molipden thờng ở dạng khó tiêu, hàm lợng molipden di động giảm 4 lần khi pH từ 6,5 hạ xuống 5,0. Do đó khi bón vôi
cho các chân đất chua thờng làm tăng khả năng sử dụng molipden dự trữ trong các
chân đất này.
1.5.3. Dạng tồn tại của nguyên tố đất hiếm trong đất và chức năng sinh lý của
chúng đối với cây trồng.
1.5.3.1: Dạng tồn tại [4, 26]
Nhóm nguyên tố đất hiếm gồm 15 nguyên tố đà tìm thấy trong các loại đá.
Qua khảo sát ta thấy có một quan hệ đặc biệt: Hàm lợng giảm với sự tăng của khối
lợng nguyên tử và theo quy luật của Oddon Harkins, các nguyên tố kế tiếp nhau
nguyên tố nào có số hiệu nguyên tử chẵn thờng hay xuất hiện hơn nguyên tố có số
hiệu lẻ.
Hàm lợng tổng số đất hiếm trong đất khoảng 0,01 0,02%, hàm lợng ®Êt
hiÕm trong ®Êt phơ thc vµo mÉu ®Êt, khÝ hËu, sinh mô. Hình thái đất hiếm trong
đất có 6 dạng:
22

Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

- Hoà tan trong níc: Thêng 0,05%, cao nhÊt lµ 0,07 – 0,25%.
- Trao đổi: Đại bộ phận rất thấp chỉ 0 6,5%.
- Hấp thụ với muối cacbonat < 4%
- Dạng kết hợp với sắt và mangan, lợng này rất thấp.
- Dạng kết hợp với hữu cơ.
- Dạng kết hợp trong các khe hë kho¸ng chÊt chiÕm 63 – 89%.
C¸c lantanit thêng xuÊt hiện ở dạng cation 3+, có ái lực với oxi và thờng tập
trung trong photphorit và trong các lớp bùn. Riêng Ce4+ thờng hay xuất hiện trong
đất và ít có trong cây hơn so với các đất hiếm khác. Nhóm dễ tan gồm các gồm
các nguyên tố kim loại nhẹ từ La đến Gd còn nhóm 2 thì ít tan hơn từ Tb đến
Lu. Các nguyên tố đất hiếm nhẹ có hàm lợng cao hơn. Hầu hết các nguyên tố này
có hàm lợng trong than bùn lớn gấp 10 lần trong đất khoáng.
Nguyên nhân ảnh hởng đến dạng hoà tan của đất hiếm trong đất là do rửa trôi,
kết tủa, hoạt động của vi sinh vật và tính chất của đất. Sự phân bố của các nguyên
tố đất hiếm có những đặc trng nh vậy nên nó có ý nghĩa trong nghiên cứu và thăm
dò nguồn gốc của các quặng chứa đất hiếm, nghiên cứu tách và ứng dụng đất
hiếm.
1.5.3.2. Chức năng sinh lý [4, 26, 33, 34]
Các nguyên tố đất hiếm đợc các nhà khoa học coi là kho báu tài nguyên
mới. Chúng có giá trị trong sản xuất nông nghiệp, ng nghiệp, chăn nuôiVì vậy,
trong những năm gần đây, hoạt tính sinh học của các nguyên tố đất hiếm đà và
đang đợc nhiều nhà khoa học trên thế giới hết sức quan tâm, đặc biệt là ở Trung
quốc, austraylia, các nớc Đông Nam á . Các kết quả thử nghiệm sau 30 năm
mùa vụ cho thấy vi lợng các nguyên tố đất hiếm có ảnh hởng rõ rệt đến nhiều loại
cây trồng. Năng suất và chất lợng đợc nâng cao. Song song với việc sử dụng vi lợng nguyên tố đất hiếm trong trồng trọt, các nhà khoa học cũng đà tiến hành
nghiên cứu ảnh hởng của các nguyên tố đất hiếm lên cơ thể ngời và động vËt.

23


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

Các nguyên tố đất hiếm ảnh hởng trực tiếp đến sự phát triển của rễ và lá,
ngoài ra nó còn kích thích quá trình nảy mầm, đâm chồi của cây. Khi sử dụng
những dung dịch nguyên tố đất hiếm với các nồng độ khác nhau để ngâm hạt
giống, ngời ta thấy mức độ xúc tiến quá trình nảy mầm của cây trồng khác nhau.
Một số kết quả thí nghiệm cho thấy các nguyên tố ®Êt hiÕm cã nång ®é 0.1-1,0
ppm kÝch thÝch sù ph¸t triển rễ của cây đậu và da chuột. Còn khi nồng độ lớn hơn
5,0 ppm thì nó kìm hÃm sự phát triển của bộ rễ. Qua phân tích, ngời ta thấy các
nguyên tố đất hiếm kích thích sự hình thành glana và lametta trong lá, tăng cờng
hàm lợng clorophin và quá trình quang hợp, đẩy mạnh quá trình quang hợp, đẩy
mạnh quá trình tổng hợp, tích luỹ và di chuyển hiđratcacbon trong ngũ cốc, tăng
hàm lợng đờng và vitamin trong hoa quả chế phẩm của các nguyên tố đất hiếm
bón cho một số cây trồng nh: lúa gạo, lúa mì, ngũ cốc, mía, củ cải đờng, thuốc lá,
chè, bông, đậu, lạc và cây ăn quả thì tỉ lệ nảy mầm cao, năng suất tăng từ 5-15%,
cá biệt có cây tăng hơn 20% nh chuối, tăng từ 20-30% nh nấm. Một số kết quả
nghiên cứu khẳng định, các nguyên tố đất hiếm không những làm tăng năng suất
cây trồng mà còn làm tăng sự hấp thụ và sử dụng nitơ, photpho, làm giảm sự mất
nitơ trong đất .
Đất hiếm có tác dụng sinh hoá tơng tự canxi và có thể thay thế canxi khi
xuất hiện sự thiếu hụt vôi.
Năm 1935 , A.A Drobop đà tiến hành nghiên cứu vai trò của đất hiếm đối
với sự sinh trởng, sinh sản, năng suất của đậu hoà lan, cà rốt, bí đỏ, cao su kết
quả cho thấy năng suất cây trồng đạt cao nhất khi bón hỗn hợp dinh dỡng gồm

0,01(g) hỗn hợp đất hiếm trong 6lít dung dịch, hoặc dung dịch các đơn chất
lantan, xeri, khi bón hỗn hợp này, năng suất đậu hoà lan tăng 45,66%. Đối với
cây cao su, tuy khong nâng cao năng suất nhng hàm lợng chất kết tinh tăng từ
2,7% đến 4,9%.
Trung Quốc là nớc có nguồn nguyên liệu đất hiếm lớn nhất thế giới. Các
nhà khoa học Trung Quốc đà nghiên cứu trong hơn 20 năm vµ rót ra nhiỊu kÕt

24


Hồ Thanh Sơn

Chuyên Ngành Hoá Vô cơ

luận quan trọng về ứng dụng của đất hiếm trong nông nghiệp. Ví dụ nh với hàm lợng phù hợp đất hiếm có tác dụng làm tăng năng suất cây trồng và chất lợng cây
lơng thực, cây lấy hạt, cây rau. Đối với tiểu mạch và lúa tăng năng suất 8%, thuốc
lá, lạc, cải ngọt tăng từ 8-12%, rau quả tăng từ 10-15%. Trong điều kiện nhất
định, đất hiếm làm bộ rễ phát triển. Các nhà khoa học nhận thấy rằng, khi dùng
nồng độ từ 3-5mg/lit đễ xử lý thì bộ rễ của lúa, ngô, mía phát triển mạnh. Cụ thể
độ dài tăng từ 4-10%, số lợng rễ tăng khoảng 20%, trọng lợng rễ tăng khoảng
15,5%, thể tích tăng 2,5%. Vì bộ rễ phát triển nên khả năng hút chất dinh dỡng
tăng, đồng thời đất hiếm làm tăng hoạt động của men nên làm tăng độ nảy mầm
của hạt giống. Các nhà khoa học đà nghiên cứu và chế tạo đợc một loạt sản phẩm
đất hiếm gọi là thờng lạc hoà tan tốt, tính thích ứng rộng hiệu lực ổn định để
cung cấp rộng rÃi trong nông nghiệp.
1.6. Các phơng pháp nghiên cứu [5, 17, 18, 12, 15, 20, 22, 24, 14]
1.6.1. Các phơng pháp chung:
Hiện nay có rất nhiều phơng pháp hoá lý đợc dùng trong phân tích đất, bao
gồm cả các phơng pháp hiện đại và cổ điển nh: phơng pháp so màu, phơng pháp
quang phổ hấp thụ nguyên tử, phơng pháp chọn lọc ion, phơng pháp cực phổ, phơng pháp kích hoạt nơtronmỗi phơng pháp có u nhợc điểm riêng. Trong phạm

vi đề tài này chúng tôi chọn 2 phơng pháp nghiên cứu chính là: Phơng pháp chiết trắc quang, phơng pháp phân tích kích hoạt notron.
1.6.2: Phơng pháp trắc quang:
1.6.2.1. Cơ sở lý thuyết
Phơng pháp này dựa vào việc chuyển chất cần phân tích thành một hợp chất
màu có khả năng hấp thụ ánh sáng và đo độ hấp thụ ánh sáng để suy ra hàm lợng
chất cần nghiên cứu trong dung dịch phân tích.
Cơ sở lý thuyết của phơng pháp dựa trên định luật Bughe Lambe Bia:
Sự giảm cờng độ dòng sáng khi đi qua dung dịch phụ thuộc vào nồng độ và bề
dày lớp đó. Biểu thức định lợng:

25