1. Keo đất là gì?

Keo đất được định nghĩa là phân tử có kích thước siêu nhỏ, chừng thấp hơn 1 µm và có tính chất không thể hòa tan vào trong nước. Nó tồn tại ở trạng thái huyền phù. Ở góc độ khác, người ta cũng có thể lý giải keo đất là gì như thế này: nó là phần tiêu điểm bên trong những phản ứng trao đổi ion, tạo ra sự ảnh hưởng mạnh đối với chất dinh dưỡng cho cây trồng.

2. Cấu tạo của keo đất gồm những gì và như thế nào?

Mỗi hạt keo đất đều chứa một nhân. Keo đất hoàn chỉnh gồm có một lớp phân tử nằm bao bên ngoài của nhân trải qua quá trình phân li để tạo nên những hạt ion và lớp ion điện. Tiếp đến, bên ngoài của lớp ion quyết định điện là lớp ion bù (2 lớp: bất động, khuếch tán) chúng có điện tích trái dấu với ion quyết định điện.

Trong cấu trúc trên, nhân sẽ nằm ở phía trong cùng và chứa thành phần chính là parafin. Lớp ion có chức năng quyết định điện thực chất làm chức năng quyết định điện tích cho keo đất. Phần ion bất động có điện trái dấu với lớp trước đó (ion quyết định điện). Ngoài cùng là lớp ion khuếch tán cũng có đặc tính về điện tương tự với ion bất động – trái dấu với lớp ion quyết định điện, đồng thời nó cũng là phần tiếp xúc với phần đất thịt nên làm nhiệm vụ trao đổi ion với đất.

3. Keo đất có mấy loại? Gồm những loại nào?

Về phân loại keo đất có rất nhiều loại khác nhau. Trong đó những loại chính và điển hình để tạo nên hệ sinh thái keo đất sẽ được làm rõ ở nội dung dưới đây.

3.1. Phiến sét Silicate

Đây là một loại keo vô cơ, có tỉ lệ cao nhất ở mọi loại đất. Đặc điểm cấu trúc của sét silicate được mô tả như sau: cấu trúc tinh thể xếp theo từng phiến với nhau. Ở trên bề mặt của nó mang điện tích âm. Mỗi một hạt keo silicate sẽ được hình thành từ hai lớp, tựa hồ hình dung tới các trang giấy, trang sách vậy.

Các mặt pha cũng có trong phiến sét được xếp chồng với nhau, chúng là mặt pha 73ng. Tiếp đến chính là thành phần nguyên tử Oxygen. Thành phần này liên kết lại với nhau nhờ 4 nguyên tắc khác là Fe, A1, H, Mg. Do đó, công thức hóa học của loại sét này được viết là: Si2A12O5 (OH)

3.2. Sét Allophane & Imogolite

Rất nhiều loại đất trong tự nhiên có chứa khoáng sét silicate nhưng lại không rõ ràng về mặt cấu trúc tinh thể. Khi đó, loại khoáng sét này được xác định là Allophane hay gọi cách khác là Alumino silicate vô định hình. Thành phần cấu tạo của nó là A12O3.2H2O, không rõ ràng ở hình thái cấu trúc tinh thể. Loại khoáng này có đặc điểm về hàm lượng với tỉ lệ rất cao trên loại đất Andisol.

Keo đất này có khả năng hấp phụ ion ra sao sẽ được quyết định bởi độ PH của đất. Trong đó, khi đất có độ PH cao thì sẽ hấp phụ Cation. Còn độ PH của đất thấp thì anion được hấp phụ. Ở điều kiện đất chua, hai ion là imogolite và Allophane hấp phụ lân cực kỳ tốt.

3.3. Khoáng oxide Fe, Al

Loại khoáng này có hàm lượng lớn ở nhóm đất bị phong hóa mạnh như Oxisol, Ultisol thường chỉ có tại các vùng nhiệt đới. Do có hai thành phần là Al và Fe nên đã tạo nên đặc tính vàng đỏ của đất. Một số khoáng thuộc hai loại oxide có thể kể tới như: oxide sắt có FeOOH (goethite) và Fe2O3 (Hematite); còn oxide Al có Al(OH)3 (gibbsite). Loại Sesquioxide mang đặc điểm cấu trúc không xác định hình dạng, không có độ dẻo, độ dính, khi ướt sẽ có đặc điểm giống như phiến sét silicate.

3.4. Mùn keo hữu cơ

Phân tử mùn keo hữu cơ không mang cấu trúc tinh thể nhưng mật độ điện tích bề mặt vẫn rất lớn giống như đặc điểm mặt độ của Silicate vậy. Mùn keo này tạo ra một chuỗi bao gồm các kết nối về mặt hóa học giữa các nguyên tố hóa học là N, C, O, H. Điện tích hình thành nên nhờ nguyên nhân lớn đến từ việc phân ly gốc (-OH), gốc (-COOH), phenolic. Điện tích âm của mùn keo được liên kết cùng sesquioxide. Nó chịu ảnh hưởng trực tiếp vào độ PH thấp.

4. Khám phá đặc điểm, tính chất của keo đất

4.1. Đặc điểm về kích thước

Keo đất mang kích thước cực kỳ nhỏ ở mức người ta chỉ có thể quan sát được chúng dưới kính hiển vi điện tử. Kích thước của đa phần các hạt keo đất sẽ nhỏ hơn 0,02mm. Bạn biết đấy, chỉ 1mm đã được nhận định là siêu nhỏ, huống chi 2/100 của mm thì quả thực không thể quan sát bằng mắt thường được đúng không nào.

4.2. Điện tích trên bề mặt của keo đất

Bề mặt ở cả bên trong lẫn bên ngoài của mỗi hạt keo đất đều mang điện tích, có thể là âm hoặc dương. Tuy nhiên điện tích hạt keo mang nhiều hơn cả vẫn là điện tích âm. Mật độ của điện tích là nguyên nhân chi phối đến sự phân tán, hấp thu của các hạt, do đó nó quyết định phần lớn tới các đặc điểm tính chất hóa học, vật lý trong đất.

4.3. Khả năng hấp phụ nước và cation

Khả năng hấp thu của keo đất vô cùng lớn với con số hàng trăm ngàn ion ở các bề mặt. Những ion được hấp thu nhiều nhất có thể kể tới như A13+, H+, Mg2+, Ca2+, ... Nhờ cơ chế hấp thu mà tầng bù ion được hình thành. Bề mặt trong của tầng ion là 1 tầng khổng lồ có tên anion. Bên trong của hạt keo với xung quanh bề mặt bên ngoài của hạt keo đều có điện tích âm. Tầng ngoài cùng ion tạo nên từ các cation có khả năng hấp phụ khá yếu khi ở bề mặt mang điện tích âm. Bởi vật cho nên hạt keo lúc nào cũng mang theo nó một “đám mây” cation đã được hấp phụ ở bề mặt.

4.4. Diện tích riêng bề mặt riêng

Vì hạt keo mang kích thước siêu nhỏ cho nên diện tích riêng của hạt bên ngoài bề mặt lại cực kỳ lớn. 1 gram hạt sét luôn có diện tích riêng lớn gấp 1000 lần hạt cát. Keo đất có tổng diện tích được biến đổi dao động trong khoảng 10m2/gram cho tới 80m2/gram khi sét có diện tích ở bên ngoài bề mặt.

Cùng với đó, keo đất có khả năng hấp phụ phân tử nước rất lớn. Nước do các cation hấp phụ, tạo nên hạt cation ngậm nước. Đồng thời nước cũng hấp thụ ở bề mặt keo do nó mang tính phân cực.

5. Vai trò quan trọng của keo đất trong tự nhiên và đời sống

Keo đất với cấu tạo và các đặc điểm vừa phân tích được chính là một phần quan trọng của đất, nó đảm đương nhiệm vụ giúp giữ cho đất các chất dinh dưỡng, hạn chế các tình trạng chất dinh dưỡng bị rửa trôi khi mưa xuống hay tưới nước xuống đất.

Nước được hòa tan vào muối khoáng để tạo thành dung dịch đất. Khi đó, hạt keo và dung dịch đất cùng tương tác hòa quyện vào nhau ở bề mặt tiếp xúc Lúc này tạo nên các phản ứng hóa học để diễn ra sự trao đổi các hạt ion, từ đó giúp cây được hấp thu chất dinh dưỡng.

Điện tích âm của keo đất có tác dụng trung hóa. Một phần nhỏ hơn là điện tích dương để hấp thụ anion. Giữa ion ở bên trong của đất với ion được bề mặt keo đất hấp thụ luôn cân bằng với nhau. Khi đó, rễ cây muốn lấy được cation thì bắt buộc phải phóng thích H+ nhằm đổi cation bám ở bề mặt keo đất.

Khi có mưa xuống hoặc con người thực hiện các hành động tưới tiêu, bón phân sẽ tác động khiến thành phần cũng như nồng độ của Cation bị thay đổi, dẫn đến phá vỡ thế cân bằng và hoán chuyển cho các ion thuộc dung dịch đất.