Hình 4.3: Sự hình thành những vi đoàn lạp khi ngưng tụ keo đất

Theo Robert (1933), và Lutz (1934) thì trong đất đỏ vàng nhiệt đới, chua, Fe³⁺ và Al³⁺ có vai trò quan trọng trong việc kết gắn tạo hạt kết. Điều đó được lý giải bởi sự biến đổi từ Fe³⁺ thành Fe²⁺ và ngược lại, giúp Fe có khả năng di chuyển và ngưng tụ mạnh.

Theo Baver và Harpen (1935), thì sét và mùn đều có vai trò rất quan trọng trong việc hình thành kết cấu. Tuy nhiên mùn có vai trò quan trọng hơn trong việc kết gắn các cấp hạt có đường kính lớn (như cát).

Vai trò của các chất kết gắn ở đây còn được thể hiện qua việc bao bọc qua hạt kết kém bền được tạo bởi quá trình trương co của đất tạo ra các hạt kết bền hơn.

Chất hữu cơ và mùn là yếu tố đóng vai trò chủ đạo trong quá trình hình thành kết cấu đất.

Theo Tuilin và Gapon (1937), thì keo hữu cơ có thể kết hợp với sét qua cầu nối Ca hoặc Fe, Al để tạo kết cấu đất theo sơ đồ sau:

Nhóm 1: Qua cầu nối Ca:

 Si – O – Ca – OOC COO – Ca – O – Si 

R

 Si – O – Ca – OOC COO – Ca – O – Si 

 Si – O – FeOH – OOC COO – FeOH – O – Si 

R

 Si – O – FeOH – OOC COO – FeOH – O – Si 

Như vậy, rõ ràng khi đất giàu mùn thì sẽ tạo ra nhiều kết cấu tốt, đất sẽ tốt.

Bản thân sét cũng là những chất kết gắn có giá trị. Vì vậy sét làm tăng cường kết cấu đất, đặc biệt ở những loại đất có hàm lượng sét Monmorilonit cao.

Theo Peterson (1944), thì Monmorilonit có vai trò quan trọng trong việc tạo ra kết cấu hình trụ và hình khối. Trong khi đó Kaolinit lại tạo ra hạt kết hình tấm.

Baver (1935) cho biết hàm lượng sét có đường kính nhỏ hơn 5m có tương quan chặt chẽ với lượng hạt kết có đường kính lớn hơn 0,05 mm.

Vai trò của các cation trong đất với sự hình kết cấu thể hiện qua 2 chức năng: Ngưng tụ các hạt cơ giới tạo ra các hạt kết nhỏ và kết gắn các hạt đất nhỏ tạo ra các hạt kết lớn.

Thường các cation đa hoá trị như Fe³⁺, Al³⁺, Ca²⁺ có ý nghĩa hơn nhiều so với các cation hoá trị 1. Nếu cation cùng hoá trị thì cation nào có bán kính thuỷ hoá nhỏ sức ngưng tụ sẽ lớn hơn.

Theo thứ tự từ mạnh đến yếu thì: Fe³⁺>Al³⁺>Ba²⁺>Ca²⁺>Mg²⁺>K⁺>Na⁺.

Ngoài ảnh hưởng trực tiếp để tạo ra kết cấu, các cation còn ảnh hưởng gián tiếp thông qua quá trình kết hợp với keo mùn, keo sét để nâng cao chất lượng kết gắn.

Trong các cation, Ca²⁺ được coi là cation quan trọng và có ý nghĩa nhất trong việc tạo thành các hạt kết bền. Tác dụng này là do CaCO₃ , một loại keo xi măng có ở trong đất. Vì vậy, bón vôi cho đất là một biện pháp tăng lượng keo xi măng canxi, tạo kết cấu cho đất.

Sinh vật là nguồn cung cấp chất hữu cơ chính của đất để tạo mùn, một vật liệu quan trọng kết gắn các phần tử đất tạo nên kết cấu đất.

Thực vật và vi sinh vật trong quá trình sống thải ra các chất hữu cơ vào đất có tác dụng như một chất kết dính. Động vật trong quá trình sống đào bới làm đất tơi xốp. Giun đất vừa đào bới đất vừa cung cấp một lượng phân, là những hạt kết viên có giá trị.

4.2.3.5. Khí hậu

Khí hậu vừa có ảnh hưởng trực tiếp, vừa có ảnh hưởng gián tiếp tới kết cấu đất. Nhiệt độ và độ ẩm có liên quan tới quá trình trương co của đất, là cơ sở để tạo ra các hạt kết hình trụ, hình tấm và hình khối.

Khí hậu ảnh hưởng đến quá trình hình thành đất nói chung nên tạo ra các loại đất có thành phần cũng như hàm lượng mùn, Fe, Ca và độ chua khác nhau. Đó là các yếu tố chủ đạo trong việc hình thành hạt kết.

4.2.3.6. Biện pháp canh tác

Các biện pháp canh tác như làm đất, chăm sóc, bón phân...nếu đúng kỹ thuật đều làm cho đất tơi xốp, tái tạo kết cấu đất. Khi làm đất mà độ ẩm đất đạt từ 60 – 80 % độ ẩm tối đa và không làm đất quá kỹ sẽ làm cho kết cấu đất không bị phá vỡ. Trong bón phân thì bón phân hữu cơ sẽ làm cho đất có kết cấu tốt.

Có nhiều nguyên nhân phá kết cấu đất. Tuy nhiên có thể tổng hợp làm 3 nhóm nguyên nhân chính như sau:

Đó là sự tác động cơ giới của người, công cụ máy móc và súc vật trong quá trình canh tác. Khi làm đất quá kỹ, nhất là làm đất không đúng độ ẩm sẽ làm phá vỡ kết cấu đất.

Ngoài ra hạt kết còn bị phá vỡ tác động của mưa, gió, nhất là trên đất dốc bị xói mòn mạnh thì kết cấu lớp đất mặt bị phá vỡ nghiêm trọng.

4.2.4.2. Nguyên nhân hoá học

Đó là sự trao đổi thay thế của các cation hoá trị 1 vào vị trí của các cation hoá trị 2, 3 trong các liên kết, cắt đứt cầu nối, phá vỡ liên kết trong các hạt kết.

Ví dụ:  Si – O – Ca – OOC COO – Ca – O – Si 

R + 8KCl

 4(  Si – O – K) + R – (COO-K)₄ +4CaCl₂

Việc sử dụng phân vô cơ đơn độc, hay bón muối ăn cho đất của nông dân một số vùng là nguyên nhân gây mất kết cấu đất.

4.2.4.3. Nguyên nhân sinh vật

Đó là sự phân giải mùn là chất kết gắn trong hạt kết bởi vi sinh vật trong điều kiện đất nghèo mùn, môi trường hảo khí mạnh, như cày ải ở đất bạc màu là nguyên nhân làm đất mất kết cấu.

Có rất nhiều phương pháp làm cải thiện kết cấu đất nhưng dưới đây là những phương pháp chủ yếu:

Tăng cường bón các loại phân hữu cơ cho đất như phân chuồng, phân xanh, than bùn và các loại phân địa phương khác, đồng thời để lại tối đa sản phẩm phụ của cây trồng trên đồng ruộng có tầm quan trọng đặc biệt với việc cải thiện kết cấu đất.

Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy độ bền trong nước của đoàn lạp tỷ lệ thuận với đặc tính và khối lượng của hệ rễ thực vật, đặc biệt là đối với các loại cây họ đậu. Vấn đề quyết định ở chỗ là phải nâng cao năng suất của các loại thực vật này để có nhiều rễ và xác của chúng để tác động lên độ phì nhiêu của đất nói chung và cải thiện kết cấu đất nói riêng.

Làm đất đúng thời điểm phù hợp và không quá kỹ, bón phân hữu cơ, bón phân hữu cơ kết hợp với vô cơ, giữ ẩm thích hợp v..v. là một trong những biện pháp làm tăng cường kết cấu đất.

Bón vôi cho đất chua và bón thạch cao cho đất mặn là biện pháp không chỉ khử độc cho đất mà còn làm tăng cường kết cấu đất.

Cần tránh sử dụng phân vô cơ đơn độc, chấm dứt tập quán bón muối ăn cho đất của nông dân một số vùng. Cần kết hợp phân hữu cơ, phân vô cơ và vôi.

4.2.5.5. Sử dụng những hợp chất cao phân tử 

Từ những năm 50 của thế kỷ XX đến nay, để tăng kết cấu cho đất người ta dùng những hợp chất cao phân tử: chất trùng hợp (polyme) và chất trùng hợp (isopolyme), chúng được gọi là Crylium.

Phổ biến hiện nay, có các loại sau:

- VAMA.CRD 186 (Vinylacetatemaleic acid) của Mỹ: có dạng bột màu trắng, khi hòa tan trong nước có trạng thái hồ dính, pH= 3.

- HPAN.CRD 189 (Hyđrolyze polyacrylonitrile) của Mỹ: Dạng bột màu vàng, hút ẩm mạnh, dễ tan trong nước, pH = 9,2.

- Aerotif của Mỹ: dễ tan trong nước, pH = 8,5 – 9,4.

- P.A.A của Nga.

Viện Thổ nhưỡng Nam Kinh (Trung Quốc) đã thí nghiệm bón chất P.A.A cho đất nâu vàng đã thu được kết quả rất rõ: Nếu bón với liều lượng 0,01 % so với trọng lượng đất tầng canh tác thì hàm lượng hạt kết kích thước >0,25 mm bền trong nước đạt 30,1 %. Nếu bón liều lượng 0,1 % thì đạt tới 82,9 % so với công thức đối chứng chung là 19,8 %.

Việc ứng dụng hợp chất cao phân tử để cải thiện kết cấu đất là rất khả quan, nhưng do giá thành cao nên hiện nay áp dụng còn ít. Tuy nhiên, một số nước tiên tiến, người ta sử dụng chất này khá phổ biến cho đất trồng các cây công nghiệp có giá trị kinh tế cao, hoặc dùng cho cải tạo đất mặn và đặc biệt sử dụng bón cho đất dốc để hạn chế xói mòn.

Với sự phát triển nhanh và mạnh của ngành hóa học cao phân tử, giá thành các chất này chắc chắn sẽ giảm dần và sẽ được áp dụng rộng rãi hơn vào trong sản xuất.

4.3. TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠ BẢN

4.3.1. Tỷ trọng của đất

Tỷ trọng là trọng lượng đất tính bằng gam của một đơn vị thể tích đất (cm³), đất ở trạng thái khô kiệt và xếp sít vào nhau (ký hiệu là D - đơn vị là g/cm³).

Hay: Tỷ trọng là tỉ lệ trọng lượng phần rắn của đất so với trọng lượng nước của cùng thể tích ở +4⁰C.

Theo như định nghĩa, đất dùng để tính tỷ trọng không có nước và không khí như vậy tỷ trọng không phụ thuộc vào độ xốp của đất, ẩm độ đất mà chỉ phụ thuộc vào thành phần rắn của đất.

Đất được hình thành trên các loại đá mẹ có thành phần khoáng khác nhau, có tỷ trọng khác nhau. Nhìn chung đất hình thành trên đá mẹ macma bazơ có tỷ trọng lớn hơn đất hình thành trên đá mẹ macma axit bởi vì các loại khoáng trong đá macma bazơ có tỷ trọng lớn.

Các loại khoáng khác nhau có tỷ trọng rất khác nhau. Vì thế mà thành phần cơ giới đất khác nhau cũng làm cho tỷ trọng đất là khác nhau:

Đất cát có tỷ trọng thường là: 2,65 ± 0,01

Đất cát pha: 2,70 ± 0,02

Đất thịt: 2,71 ± 0,02

Đất sét: 2,74 ± 0,03

Tỷ trọng đất lớn hay nhỏ còn phụ thuộc rất nhiều vào hàm lượng chất hữu cơ trong đất. Bởi vì tỷ trọng của chất hữu cơ rất nhỏ chỉ khoảng 1,2 - 1,4 g/cm³ cho nên các loại đất giàu mùn có tỷ trọng nhỏ hơn đất nghèo mùn. Vì thế tỷ trọng của lớp đất mặt nhỏ hơn tỷ trọng của các lớp đất dưới.

Mặc dù tỷ trọng dao động phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng hầu hết tỷ trọng của các loại đất dao động trong khoảng 2,60 - 2,75 g/cm³. Chỉ có một số loại đất có hàm lượng mùn rất cao, có thể lên tới 15 - 20 %, thì ở các loại đất này có tỷ trọng <2,40 g/cm³.

Trong thực tiễn sản xuất có thể xem 2,65 là tỷ trọng trung bình của đất.

Căn cứ vào tỷ trọng đất mà người ta có thể phần nào đánh giá được hàm lượng mùn trong đất. Tỷ trọng nhỏ thì đất giàu mùn và ngược lại. Tỷ trọng đất được ứng dụng nhiều trong các công thức tính toán như công thức tính độ xốp của đất, công thức tính độ chìm lắng của các cấp hạt đất trong phân tích thành phần cơ giới.

Để xác định tỷ trọng đất người ta thường dùng phương pháp Picromet (Bình tỷ trọng). Bản chất của phương pháp này là cân đất trong nước để xác định một đơn vị thể tích đất nằm ở trạng thái xếp sít vào nhau. Sau đó chia trọng lượng đất khô kiệt (cũng đã được cân trong bình Picromet) cho thể tích đất nằm ở trạng thái xếp xít vào nhau.

Và tỷ trọng được tính bằng công thức:

D =
Trong đó:

D: Tỷ trọng của đất (g/cm³ )

P: Trọng lượng đất khô kiệt.

B: Trọng lượng bình Picromet + nước.

C: Trọng lượng bình Picromet + nước + đất.

4.3.2. Dung trọng của đất

Dung trọng đất là trọng lượng của một đơn vị thể tích đất khô kiệt ở trạng thái tự nhiên, đơn vị là g/cm³ hoặc tấn/m³ (ký hiệu là d).

Như vậy dung trọng cũng như tỷ trọng phụ thuộc vào thành phần khoáng vật của đất và hàm lượng chất hữu cơ.

Đất giàu mùn, hình thành trên các loại đá mẹ chứa các khoáng vật có tỷ trọng nhẹ như thạch anh, phenpat thì có giá trị dung trọng nhỏ và ngược lại. Nhưng khác với tỷ trọng, dung trọng còn phụ thuộc vào tổng lượng khe hở trong đất. Như ta đã biết độ xốp của đất lại phụ thuộc vào kết cấu của đất, thành phần cơ giới đất….

Nếu xét theo một phẫu diện đất thì dung trọng tăng theo độ sâu của phẫu diện. Điều này có thể là kết quả của hàm lượng mùn giảm dần theo độ sâu, kết cấu kém, rễ càng ít và độ chặt tăng lên do sức nén của lớp đất mặt.

Các biện pháp kỹ thuật canh tác khác nhau sẽ có tác dụng thay đổi dung trọng của đất. Với hệ thống cây trồng tăng cường chất hữu cơ cho đất như trồng xen, luân canh, sử dụng cây họ đậu, bón phân hữu cơ... sẽ làm giảm dung trọng đất, đặc biệt là dung trọng của lớp đất mặt.

Nghiên cứu dung trọng đất cho phép ta sơ bộ đánh giá được chất lượng của đất, đặc biệt là đất cho cây trồng cạn. Các loại đất có dung trọng thấp thường là những loại đất có kết cấu tốt, hàm lượng mùn cao. Do đó những loại đất này cũng sẽ có chế độ nước, nhiệt, không khí và dinh dưỡng phù hợp cho cây trồng sinh trưởng và phát triển.

Xác định dung trọng đất còn là cơ sở để ta tính toán khối lượng đất trên một đơn vị diện tích. Đây là một chỉ tiêu thường gặp trong các kỹ thuật sử dụng đất. Công thức tính là:

M = s.h.d (tấn)

Trong đó:

M: khối lượng đất trong diện tích s

s: diện tích cần xác định tính bằng m²

h: độ sâu tầng đất tính bằng m

d: dung trọng đất

Ví dụ: Khối lượng đất/ha với độ sâu tầng canh tác là 20 cm, dung trọng đất là 1,5 sẽ là: 10.000m² x 0,2 m x 1,5 = 3.000 tấn.

Dung trọng và tỷ trọng đất là cơ sở để tính toán độ xốp của đất. ở nước ta dung trọng có thể dao động từ 0,7 - 1,7 g/cm³ tuỳ theo loại đất và tầng đất. Với những loại đất đồi núi có hàm lượng mùn cao, kết cấu tốt, dung trọng nhỏ như đất ferrasols hình thành trên đá bazan. Ngược lại những đất cát có hàm lượng mùn thấp, dung trọng tầng đất mặt có thể tới 1,5 g/cm³ và ở tầng sâu có thể tới 1,7 g/cm³.

Để xác định dung trọng người ta thường dùng ống trụ có thể tích bên trong 100 cm³ đóng thẳng góc với mặt đất để lấy mẫu ở trạng thái tự nhiên, rồi đem sấy khô kiệt và tính theo công thức:

d =

Trong đó:

d: dung trọng của đất (g/cm³ )

P: trọng lượng đất khô kiệt trong ống trụ (g)

V: thể tích ống đóng (cm³ ).

4.3.3. Độ xốp

Độ xốp là tỷ lệ % các khe hở trong đất so với thể tích đất.

Độ xốp đất được tính theo công thức:

P(%) = x100
Trong đó: P: Độ xốp (%)

d: Dung trọng đất (g/cm³)

D: Tỷ trọng đất (g/cm³)

Dựa vào công thức này ta có thể tính được độ xốp của các loại đất khi biết dung trọng và tỷ trọng của chúng.

Ví dụ: Đất có dung trọng là 1,50 và tỷ trọng là 2,65 thì:

P(%) = 100 (1 - 1,50 / 2,65) = 43,4 %

Tổng lượng khe hở trong đất (P %) phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại đất, hàm lượng mùn, thành phần cơ giới... (Bảng 4.7).

Từ số liệu bảng 4.7 cho ta thấy ở những loại đất có thành phần cơ giới nhẹ, hàm lượng mùn cao như đất Ferrasols phát triển trên đá bazan thường có độ xốp cao tới 63 - 71 %. Ngược lại những loại đất có hàm lượng mùn thấp, kết cấu kém (như Fluvisols), thành phần cơ giới thô (như Acrisols trên phù sa cổ), có độ xốp thấp chỉ khoảng 33 – 58 %. Độ xốp của cùng một loại đất ở các độ sâu khác nhau thì khác nhau. Độ xốp giảm dần theo độ sâu.

Kích cỡ của khe hở trong đất cũng là một chỉ tiêu quan trọng không kém gì tầng khe hở. Có nhiều khái niệm khác nhau để phân chia khe hở theo độ lớn nhưng nói chung các tác giả đều thống nhất rằng khe hở đất đều được chia làm 2 loại:

Khe hở mao quản (hay còn gọi là hở nhỏ) có kích cỡ nhỏ < 30 m (Miller and Donahue 1990) hay <60 m (theo Brandy, 1984) có vai trò chủ yếu trong việc chứa nước, vận chuyển nước bằng lực mao quản, giữ nước cho đất.

Khe hở phi mao quản (khe hở lớn) có kích cỡ > 30 m hoặc > 60 m (theo các tác giả trên), chúng có vai trò trong việc thoát nước và chứa không khí cho đất.

Với đất cát tuy có độ xốp nhỏ nhưng do chứa chủ yếu là các khe hở lớn, do vậy đất cát có khả năng thấm nước nhanh, thoát nước tốt, độ thoáng khí cao. Thường chúng ta nhầm tưởng rằng đất cát là đất có độ xốp lớn.

Bảng 4.7: Tính chất vật lý cơ bản của các loại đất chính ở Việt Nam

Loại đất	Độ sâu (cm)	Dung trọng (g/cm3)	Tỷ trọng (g/cm3)	Độ xốp (%)
Ferrasols (trên đá bazan)	0 - 20 20 - 150	0,71 - 0,94 0,78 - 0,95	2,49 - 2,54 2,50 - 2,59	63,0 - 71,0 63,0 - 70,0
Fluvisol (đất phù sa)	0 - 20 20 - 40 40 - 60	1,10 - 1,28 1,20 - 1,50 1,29 - 1,55	2,62 - 2,67 2,64 - 2,68 2,65 - 2,67	51,1 - 56,9 45,5 - 47,0 44,0 - 46,0
Acrisols (trên phiến thạch sét)	0 - 20 20 - 40 40 - 60	1,01 - 1,55 0,94 - 1,48 1,25 - 1,49	2,56 - 2,83 2,64 - 2,88 2,64 - 2,75	41,1 - 64,3 61,7 - 67,4 41,7 - 53,2
Acrisols (trên gnai)	0 - 20 20 - 40 40 - 60	1,05 - 1,43 1,24 - 1,30 1,35 - 1,63	2,65 - 2,73 2,69 - 2,70 2,67 - 2,73	46,3 - 59,0 49,4 - 54,0 49,4 - 52,8
Acrisols (trên phù sa cổ)	0 - 15 20 - 60 60 - 100	1,08 - 1,55 1,52 - 1,78 1,40 - 1,76	2,62 - 2,64 2,65 - 2,70 2,58 - 2,73	41,0 - 58,7 32,8 - 43,7 33,7 - 48,7

Каталог: files -> users -> duongthithanhha@tuaf.edu.vn
users -> Mã môn học: fec321 được soạn với mục đích giảng dạy và tham khảo cho sinh viên ngành
users -> Chư­ơng 1 những vấN ĐỀ chung về thưƠng hiệU
users -> MỤc lục chương một: CÁc khái niệm chung về sinh thái họC

tải về 5.19 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn: