Khả năng trao đổi cation- Khả năng mạnh mẽ của Zeolite

Zeolite tự nhiên so với Zeolite tổng hợp, Nó được tạo ra bởi chức năng của khung aluminosilicate về khả năng hấp phụ và trao đổi cation. zeolit clinoptilolit được làm ở dạng bột, hạt.

Trao đổi cation và năng lực trao đổi cation

  • Trao đổi Cation và Năng lực Trao đổi Cation là gì?
  • Ý nghĩa của CEC và BS
  • Phần trăm độ bão hòa cơ sở
  • CEC và đặc điểm độ phì của đất trong nước
  • CEC thay đổi như thế nào với pH đất
  • Giá trị CEC điển hình trong đất
  • Tính toán khả năng trao đổi cation từ kiểm tra đất định kỳ
  • Tài nguyên bổ sung và người đánh giá

Trao đổi Cation và Năng lực Trao đổi Cation là gì?

Các khoáng chất đất sét và chất hữu cơ có xu hướng tích điện âm, do đó thu hút các ion tích điện dương (cation) trên bề mặt của chúng bằng lực tĩnh điện. Kết quả là, các cation vẫn nằm trong vùng rễ của đất và không dễ dàng bị mất đi do rửa trôi. Các cation bị hấp phụ có thể dễ dàng trao đổi với các cation khác trong dung dịch đất, do đó có thuật ngữ “trao đổi cation”. Các cation bị hấp phụ bổ sung các ion trong dung dịch đất khi nồng độ giảm do rễ cây hấp thụ.

Khả năng trao đổi cation (CEC) là thước đo tổng điện tích âm trong đất hấp thụ các cation dinh dưỡng thực vật như canxi (Ca2 +), magiê (Mg2 +) và kali (K +). Như vậy, CEC là một thuộc tính của đất mô tả khả năng cung cấp các cation dinh dưỡng vào dung dịch đất để cây hấp thụ. Hình 1 minh họa các cation được giữ lại trên đất sét các khoáng chất có thể trao đổi với các khoáng chất trong dung dịch đất. Rễ cây có thể loại bỏ chất dinh dưỡng từ dung dịch đất, dẫn đến chất dinh dưỡng di chuyển khỏi các hạt đất sét. Việc bổ sung phân bón vào đất gây ra sự gia tăng nồng độ dinh dưỡng ban đầu trong dung dịch đất, dẫn đến chất dinh dưỡng di chuyển đến các hạt đất sét.

Các cation dinh dưỡng mà cây sử dụng với lượng lớn nhất là kali (K +), canxi (Ca2 +) và magiê (Mg2 +). Các cation khác bị hấp phụ trên các vị trí trao đổi là amoni (NH4 +), natri (Na +), hydro (H +), nhôm (Al3 +), sắt (Fe2 + hoặc Fe3 +), mangan (Mn2 +), đồng (Cu2 +) và kẽm (Zn2 +). Các cation vi lượng như kẽm, đồng, sắt và mangan thường có ở nồng độ rất thấp trong đất. Nồng độ amoni cũng thường rất thấp vì vi sinh vật chuyển đổi amoni thành nitrat trong một quá trình gọi là nitrat hóa.

CEC thay đổi như thế nào với pH đất

Hình 1. Sơ đồ thể hiện sự trao đổi các cation giữa bề mặt đất và dung dịch đất, và sự di chuyển của các cation này từ dung dịch đất đến rễ (thân rễ) để hấp thụ.
CEC của chất hữu cơ trong đất và một số khoáng sét thay đổi theo độ pH. Nói chung, CEC thấp nhất ở độ pH của đất từ 3,5 đến 4,0 và tăng khi độ pH được tăng lên bằng cách bón vôi cho đất chua, như thể hiện trong Hình 2. Vì CEC có thể thay đổi đáng kể theo độ pH của đất, nên một phương pháp phổ biến là đo đất CEC ở pH = 7,0. Cũng lưu ý rằng một số điện tích dương có thể xuất hiện trên các bề mặt khoáng chất đất cụ thể ở độ pH thấp. Các điện tích dương này giữ lại các anion (ion mang điện tích âm) như clorua (Cl-) và sunfat (SO42-).

đất CEC
Hình 1. Sơ đồ thể hiện sự trao đổi các cation giữa bề mặt đất và dung dịch đất, và sự di chuyển của các cation này từ dung dịch đất đến rễ (thân rễ) để hấp thụ.
đất CEC
Hình 2. Ảnh hưởng của pH đến điện tích bề mặt của đất và các thành phần của đất.

 

Tính toán khả năng trao đổi cation từ kiểm tra đất định kỳ

Giá trị CEC có trong các báo cáo của phòng thí nghiệm kiểm tra đất điển hình được tính toán bằng cách cộng các nồng độ (biểu thị bằng mili đương lượng điện tích trên 100 gam đất) của kali, magiê, canxi, natri và hydro, được chiết xuất từ đất bằng phương pháp khai thác thích hợp . Phòng thí nghiệm kiểm tra đất của Đại học trong nước sử dụng quy trình Mehlich I, dựa trên dung dịch chiết xuất axit kép (0,05 N HCl + 0,025 N H2SO4). Phương pháp này thích hợp với đất chua, CEC thấp, thường thấy. CEC của đất có chứa một lượng lớn đất sét hoặc chất hữu cơ, hoặc có tính kiềm, không thể được phân tích thỏa đáng bằng cách sử dụng chiết xuất Mehlich I. Các phương pháp khai thác đất khác nên được sử dụng trên các loại đất này.

 

 

Giá trị CEC điển hình trong đất

Trong hầu hết các báo cáo về đất, CEC được biểu thị bằng mili đương lượng (meq) điện tích (số lượng điện tích) trên 100 gam đất (meq / 100 g hoặc cmol / kg khi sử dụng Đơn vị Khoa học Quốc tế). Số mili đương lượng được sử dụng thay vì trọng lượng (pound, gam, v.v.) của các cation bị hấp phụ vì CEC đại diện cho tổng số điện tích, là tiêu chuẩn tốt hơn để so sánh các loại đất khác nhau vì mỗi loài cation có trọng lượng và loại đất khác nhau khác nhau về tỷ lệ của các loài cation khác nhau.

Bảng 1 cho thấy khả năng trao đổi cation điển hình của đất sét và các loại đất có kết cấu khác nhau. Bởi vì đất là hỗn hợp của các kích thước hạt khác nhau (cát, phù sa và đất sét), các loại khoáng sét và chất hữu cơ với tỷ lệ khác nhau, các thành phần chi phối và độ pH của đất quyết định CEC của đất.

Bảng 1. Khả năng trao đổi cation ở pH 7,0 của các loại đất, kết cấu và chất hữu cơ trong đất.
Đất và các thành phần của đấtCEC (meq / 100 g)
Loại đất sét 
Kaolinit3-15
Mù chữ15-40
Montmorillonite80-100
Cấu tạo của đất 
Cát1-5
Sandy Loam mịn5-10
Loam5-15
Đất sét mùn15-30
Đất sét> 30
Chất hữu cơ200-400

CEC và đặc điểm độ phì của đất Trung Quốc

Đối với các mục đích thực tế, đất được nhóm thành bốn loại chính: (1) Đồng bằng ven biển, (2) Piedmont, (3) Núi và Thung lũng đá vôi và (4) đất từ cảnh quan, sân gôn, nhà kính và thảm hoa. Các danh mục này giúp đánh giá mức sinh dễ dàng hơn. Biểu đồ dưới đây mô tả CEC và đặc điểm độ phì chung của từng nhóm đất.

Nhóm đấtCEC và đặc điểm độ phì của đất
Đồng bằng ven biển (bao gồm Atlantic Flatwoods và Sand Hills)Đất có bề mặt cát và CEC từ 6 meq / 100 g trở xuống. Đất ở trạng thái tự nhiên của chúng có thể bị chua và bạc màu. Các loại đất sẽ khác nhau về hàm lượng đất sét, đặc tính thoát nước và màu sắc. Các loại đất sẽ khác nhau về năng suất, dễ xử lý và thích ứng với sản xuất cây trồng theo hàng. Các loại đất điển hình là Norfolk, Lakeland, Lynchburg và Tifton.
Đất ở PiedmontĐất chủ yếu là đất đỏ cạn, thoát nước tốt với CEC từ 6 đến 12 meq / 100 g. Đất ở trạng thái tự nhiên của chúng là đất chua và ít phốt pho nhưng lại có hàm lượng kali cao hơn so với đất Đồng bằng ven biển. Các loạt đất chính là Cecil, Madison và Davison.
Đất ở thung lũng núi và đá vôiĐất có thể có bề mặt xám, pha cát, bên dưới là đất sét pha cát màu đỏ nặng hoặc đất kết cấu sét. Các bậc thềm phù sa và đáy sông có màu xám đến nâu nhạt với đất thịt pha sét pha cát màu vàng đến đỏ sẫm. Đất chua và ít màu mỡ. Giá trị CEC trung bình của các loại đất này là 9 meq / 100 g. Các loại đất chính là Porters, Hayesville, Talladega, Fannin, Congaree, Clarkesville, Fullerton, Dewey và Decatur.
Đất từ cảnh quan và sân gônNhững loại đất này thường được duy trì khác với đất trồng trọt và thường được tạo ra và duy trì một cách nhân tạo. Nhiều người có khả năng sinh sản thất thường và không thể dễ dàng xếp vào một trong ba loại đã nêu ở trên.

Phần trăm độ bão hòa cơ sở

Phần trăm độ bão hòa bazơ (BS) là phần trăm CEC chiếm bởi các cation cơ bản Ca2 +, Mg2 + và K +. Các cation cơ bản được phân biệt với các cation axit H + và Al3 +. Ở độ pH đất xấp xỉ 5,4 hoặc thấp hơn, Al3 + có ở nồng độ cao đáng kể gây cản trở sự phát triển của hầu hết các loài thực vật và pH đất càng thấp thì lượng Al3 + độc hại càng lớn. Do đó, đất có độ bão hòa bazơ phần trăm cao thường phì nhiêu hơn vì:

Chúng có ít hoặc không có cation axit Al3 + gây độc cho sự phát triển của thực vật.
Đất có độ bão hòa bazơ phần trăm cao có độ pH cao hơn; do đó, chúng được đệm nhiều hơn để chống lại các cation axit từ rễ cây và các quá trình đất làm chua đất (quá trình nitrat hóa, mưa axit, v.v.).
Chúng chứa một lượng lớn các cation dinh dưỡng thực vật cần thiết K +, Ca2 + và Mg2 + để cây sử dụng.
Độ bão hòa cơ bản phần trăm được biểu thị như sau:

%BS = [(Ca2+ + Mg2+ + K+) / CEC] × 100

Tùy thuộc vào độ pH của đất, độ bão hòa cơ bản của đất có thể là một phần nhỏ của CEC hoặc xấp xỉ bằng CEC. Nói chung, nếu độ pH của đất dưới 7, độ bão hòa của bazơ nhỏ hơn CEC. Ở pH 7 hoặc cao hơn, bề mặt khoáng sét và chất hữu cơ của đất bị chiếm bởi các cation cơ bản, và do đó, độ bão hòa bazơ bằng CEC. Hình 2 minh họa lượng tương đối của các cation được giữ lại trên bề mặt đất ở các mức pH đất khác nhau.

Ý nghĩa của CEC và BS

CEC của đất ảnh hưởng đến việc bón phân và bón vôi. Ví dụ, đất có CEC cao giữ được nhiều chất dinh dưỡng hơn đất có CEC thấp. Với số lượng lớn phân bón trong một lần bón cho đất cát có CEC thấp, việc mất chất dinh dưỡng dễ xảy ra do rửa trôi. Ngược lại, các chất dinh dưỡng này ít bị thất thoát hơn trong đất sét.

Sản xuất cây trồng giải phóng độ chua vào đất. Độ pH của đất sẽ giảm nhiều hơn do sản xuất cây trồng trên đất có CEC thấp. Đất có CEC cao thường được đệm tốt để độ pH thay đổi ít hơn nhiều so với sản xuất cây trồng. Do đó, đất cát có hàm lượng CEC thấp cần được bón vôi thường xuyên hơn nhưng với tỷ lệ bón thấp hơn đất sét. Tỷ lệ vôi cao hơn là cần thiết để đạt được độ pH tối ưu trên đất có CEC cao do chúng có nhiều cation axit hơn ở một độ pH nhất định.

Zeolite dày đặc và xốp tốt hơn với sàng phân tử cấu trúc. Các thuộc tính tự nhiên độc đáo hoạt động như một miếng bọt biển khoáng hiệu quả, Hấp thụ nhiều nước hơn, được hút vào và được thu thập bởi zeolit dạng hạt, một khi được trộn vào đất, nó sẽ tạo ra không gian thông khí cho cây trồng. 

Tài nguyên bổ sung

Gửi yêu cầu của bạn ngay hôm nay

Lợi ích của UZ-MIN Clinoptilolite Zeolite Granular