MỤc lục trang Lời nói đầu

Nước là nguồn gốc của sự sống trên Trái đất. Ý nghĩa của nước ở trong đất có thể tóm tắt ở các điểm sau đây:

Đó là vai trò không thể thiếu được của nước với tính chất đất và hoạt động sống của sinh vật. Là nguồn nguyên liệu để tổng hợp nên các hợp chất hữu cơ, làm hoà tan các chất dinh dưỡng trong đất. Nước bảo đảm cho sự hoạt động của các quá trình sinh hoá ở nhiều dạng khác nhau. Nước phục vụ cho quá trình bốc hơi sinh học (thoát nước), nhờ có quá trình thoát hơi này mà các chất dinh dưỡng từ đất thâm nhập vào cây. Nước điều hoà chế độ nhiệt cho cây.

Nước có liên quan đến một loạt các tính chất của đất như quá trình phong hoá đá, hoà tan chất dinh dưỡng, quá trình xói mòn và rửa trôi, chế độ không khí và nhiệt độ đất, hoạt động của vi sinh vật đất và cả các tính chất cơ lý như tính dính, tính dẻo, trương co...của đất.

Do vị trí, tầm quan trọng của nước đối với sản xuất nông nghiệp nên từ lâu nhân dân ta đã đúc kết thành ca dao, tục ngữ "Nhất nước, nhì phân". Và cũng do tầm quan trọng của nước nên nhà bác học Nga Vưxotski đã ví nước trong đất như "máu" trong cơ thể.

Nước trong đất có thể tồn tại ở các thể khác nhau như thể rắn, thể khí, thể lỏng. Đồng thời nước cũng chịu tác động của các lực khác nhau trong đất như lực hút phân tử, sức hút của các chất có mang điện (cation, keo...), lực hút giữa các phân tử nước với nhau, trong lực...

Căn cứ vào trạng thái tồn tại và lực tác động vào phân tử nước, có thể chia nước trong đất thành các dạng sau:

- Nước ở thể rắn (nước đóng băng).

- Nước ở thể hơi (hơi nước trong không khí đất).

- Nước liên kết (nước liên kết hoá học và nước liên kết lý học).

- Nước tự do (nước mao quản, nước trọng lực, nước ngầm).

4.5.2.1. Nước ở thể rắn

Nước nguyên chất đóng băng khi nhiệt độ nhỏ hơn hoặc bằng 0⁰C. Tuy nhiên ở trong đất nước có hoà tan một lượng muối khoáng nhất định do vậy điểm đông đặc của nước thường nhỏ hơn 0⁰C. Dạng nước này chỉ tồn tại ở các vùng ôn đới, núi cao hay Bắc cực. Nó ít có ý nghĩa với đời sống của cây, các tính chất của đất. Mặc dù vậy khi nước đóng băng, thể tích nước tăng lên tạo nên áp lực phá huỷ đá trong phong hoá lý học và góp phần tạo nên kết cấu đất.

Đây chính là hơi nước trong đất, thuộc vào thành phần không khí đất. Hơi nước trong đất tuy có thành phần rất nhỏ chỉ khoảng 0,001% so với trọng lượng đất, nhưng rất linh động, di chuyển nhanh. Do vậy hơi nước có vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho cây, phân bố lại lượng nước trong phẫu diện đất. Sự di chuyển của hơi nước trong đất là nhờ vào 2 quá trình chính là quá trình khuếch tán của hơi nước và nhờ vào sự di chuyển của cả khối không khí đất.

Quá trình khuếch tán hơi nước trong đất xảy ra là nhờ sự chênh lệch về lượng hơi nước giữa các vùng. Hơi nước di chuyển từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng độ thấp. Quá trình khuếch tán hơi nước còn chịu ảnh hưởng trực tiếp của nhiệt độ đất. Hơi nước luôn có xu hướng khuếch tán từ nơi có nhiệt độ cao tới nơi có nhiệt độ thấp. Chính có sự chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm mà ban đêm do có khí quyển lạnh nên lớp đất mặt mất nhiệt do phát xạ vào khí quyển. Nhiệt độ lớp đất mặt về đêm thường nhỏ hơn nhiệt độ tầng dưới nên hơi nước di chuyển từ dưới lên trên và ngưng tụ trên bề mặt đất thành các hạt sương. Về ban ngày do mặt trời đốt nóng lớp đất mặt lên lượng nước đọng lại về ban đêm trên bề mặt bốc hơi vào khí quyển, hơi nước ở tầng mặt di chuyển xuống sâu. Chính cơ chế này đã làm cho hơi nước có vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước cho cây, duy trì độ ẩm của tầng đất mặt, đặc biệt vào mùa khô nhiệt độ thấp ở nước ta. Nhưng cũng chính quá trình này mà một lượng nước đáng kể thường xuyên bị mất vào khí quyển do sự bốc hơi bề mặt. Để tránh mất nước qua hiện tượng này thì việc áp dụng các biện pháp kỹ thuật như che phủ mặt đất, xới xáo đất để cắt đứt mao quản vận chuyển nước lên mặt đất là những biện pháp kỹ thuật có hiệu quả.

4.5.2.3. Nước liên kết

Nước liên kết được phân ra thành hai loại là nước liên kết hoá học và nước liên kết lý học.

- Nước liên kết hoá học:

Đây là dạng nước ít có ý nghĩa với tính chất đất và hoạt động sống của cây. Nó có tham gia trực tiếp vào mạng lưới tinh thể của khoáng vật (nước hoá hợp), như Fe(OH)₃, Fe₂O₃.H₂O (limonit), Al₂O₃.3H₂O (gipxit). Loại nước này chỉ có thể bị loại trừ ở nhiệt độ cao 200 - 800⁰C và khi đó tinh thể khoáng bị phá vỡ.

Nước cũng có thể liên kết với các chất với lực yếu hơn như trong CaSO₄.2H₂O, Na₂SO₄.10H₂O (nước kết tinh). Dạng nước này bị loại trừ ở nhiệt độ khoảng 100 - 200⁰C. Khi loại trừ dạng nước này, cấu trúc của khoáng không bị phá vỡ mà khoáng chỉ bị thay đổi một số tính chất vật lý như tăng về thể tích, tính dẻo...

Ví dụ:

Thể tích tăng 33%

CaSO₄.2H₂O CaSO₄. 0,5H₂O

Không dẻo Có tính dẻo

- Nước liên kết vật lý:

Đây là lượng nước được hấp thu trên bề mặt của các phần tử rắn trong đất bằng lực hút phân tử, sức hút tĩnh điện giữa các phân tử rắn trong đất với các phân tử nước và giữa các phân tử nước với nhau.

Tuỳ vào sức liên kết của nước với các phần tử rắn trong đất mà nước hấp thu vật lý được chia làm 2 loại: Nước liên kết chặt và nước liên kết hờ (Hình 4.4).

+ Nước liên kết chặt (nước dính):

Là một hay một vài lớp đơn phân tử nước được hấp thụ trên bề mặt của các phân tử khoáng bởi lực hút phân tử hay sức hút tĩnh điện. Loại nước này bị các hạt đất giữ chặt, không di chuyển được. Nước này bị tách ra và bay hơi ở nhiệt độ 105 - 110⁰C. Lượng nước liên kết chặt lớn hay nhỏ phụ thuộc vào lượng chất hữu cơ và thành phần cơ giới đất. Đất sét nhiều mùn có hàm lượng nước hấp thu chặt lớn hơn ở đất cát ít mùn.

Cây không sử dụng được lượng nước này.

+ Nước liên kết hờ (nước màng):

Là màng nước gồm nhiều lớp đơn phân tử nước được giữ trên lớp nước liên kết chặt bởi lực hút có định hướng giữa các phân tử nước hoặc lực hút giữa phân tử nước với phân tử khoáng. Loại nước này có thể di chuyển được, nhưng rất chậm chỉ khoảng 1 - 2 mm/giờ. Chúng di chuyển từ nơi có màng dày (ẩm độ cao) tới nơi có màng mỏng (ẩm độ thấp).

Do tốc độ di chuyển chậm, bị giữ với sức hút lớn, nên cây khó có thể sử dụng được dạng nước này.

Nước tự do không chịu sự chi phối của lực hút phân tử mà chịu sự chi phối trực tiếp của lực hút mao quản và trọng lực. Chúng được chia làm 3 loại:

Là dạng nước tự do được chứa trong các khe hở mao quản của đất.

Khe hở mao quản là các khe hở có kích thước 0,001 - 0,1 mm. Khi khe hở có kích thước < 0,001 mm thì chúng sẽ bị lấp đầy nước hấp thu nên không có sự di chuyển nước do sức hút mao quản.

Lượng nước mao quản nhiều hay ít có liên quan chặt chẽ tới tổng khe hở trong đất (độ xốp) và kích cỡ của khe hở. Các khe hở của đất có kích cỡ > 0,1 mm thì lực mao quản hầu như không có, do vậy chúng không có khả năng giữ nước bằng lực mao quản. Các khe hở này chủ yếu là chứa không khí đất (đó là khe hở phi mao quản).

Với đất sét có tổng lượng khe hở lớn, kích cỡ khe hở nhỏ chiếm đa số nên lượng nước mao quản nhiều hơn so với ở đất cát có độ xốp nhỏ và khe hở có kích cỡ lớn. Tuỳ vào nguồn nước cung cấp cho mao quản mà nước mao quản lại được chia ra:

+ Nước mao quản leo:

Là lượng nước mao quản do nước ngầm leo cao. Đây là lượng nước thường xuyên cung cấp cho tầng đất mặt. Nó đặc biệt quan trọng trong mùa khô, ở những vùng đất khô hạn. Tuy nhiên lượng nước mà nguồn cung cấp qua mao quản leo thường có lượng oxy thấp, có thể chứa lượng muối hoà tan cao. Số lượng nước mao quản leo trong đất là tuỳ thuộc vào độ cao mực nước ngầm và thành phần cơ giới đất. Nếu mực nước ngầm ở độ cao thì lượng nước cung cấp cho lớp đất mặt qua mao quản leo cao và ngược lại. Vì việc xây dựng các hồ nước nhỏ ở vùng núi có tác dụng duy trì mực nước ngầm phù hợp là rất có ý nghĩa trong việc điều tiết chế độ nước trong đất đồi núi. Tuy nhiên nếu mực nước ngầm quá cao sẽ ảnh hưởng xấu tới chế độ không khí đất.

Theo Brady (1984) đất có thành phần cơ giới nặng như đất thịt nặng, đất sét thì nước mao quản leo có thể leo cao hơn nhưng với tốc độ chậm hơn so với đất cát (Hình 4.5).

+ Nước mao quản treo:

Nước mao quản treo là lượng nước mao quản được cung cấp từ nước mưa hay nước tưới. Đây là lượng nước tốt nhất cho cây bởi có lượng không khí hoà tan cao. Lượng nước mao quản treo cao nhiều hay ít phụ thuộc vào khả năng thấm nước và giữ nước cho đất. Với đất có kết cấu tốt, khi mưa hoặc tưới, nước sẽ ngấm nhanh vào đất qua các khe hở có kích cỡ lớn sau đó lại được giữ lại trong các khe hở mao quản trong cả phẫu diện đất. Trái lại với đất sét, sức thấm nước kém, một lượng nước lớn sẽ bị mất qua nước chảy bề mặt và gây lên xói mòn đất. Với đất cát chủ yếu là các khe hở có kích cỡ lớn nên nước thấm nhanh, giữ nước kém, nước sẽ mất mát qua rửa trôi.

- Nước trọng lực:

Nước trọng lực là lượng nước di chuyển trong đất theo chiều từ trên xuống dưới do tác động của trọng lực. Nước trọng lực phát sinh khi lượng nước trong đất lớn hơn sức chứa mao quản. Có nghĩa là lúc này nước được chứa cả vào các khe hở lớn của đất. Do trong các khe hở lớn, sức hút mao quản nhỏ nên nước di chuyển nhanh xuống nước ngầm bởi sự tác động và chi phối của trọng lực. Do nước trọng lực di chuyển nhanh, thời gian tồn tại trong đất ngắn nên cây trồng ít có khả năng sử dụng lại nước này.

Nước trọng lực di chuyển xuống dưới sâu khi gặp tầng đất hay đá không thấm nước sẽ đọng lại tạo thành nước ngầm. Do khi thấm qua đất, nước hoà tan và vận chuyển xuống nước ngầm một lượng muối nhất định nên nước ngầm thường chứa các muối hoà tan. Do vậy để khai thác nước ngầm làm nước sinh hoạt hoặc nước tưới tiêu cần phải xác định nồng độ muối của nước ngầm.

Mực nước ngầm nông hay sâu có ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng cung cấp nước của nước ngầm cho tầng đất mặt. Độ sâu của nước ngầm bị chi phối bởi một số yếu tố như lượng mưa ở các mùa, địa hình, rừng... Thường ở mùa mưa mực nước ngầm cao hơn ở mùa khô. Nơi có địa hình thấp, nơi có rừng thường có mực nước ngầm cao. Những vùng đất rộng lớn thung lũng thấp, nơi có rừng bị lầy thụt là những ví dụ điển hình.

4.5.3. Các đại lượng đánh giá tính giữ nước và độ ẩm đất

Độ trữ ẩm (sức chứa nước) thể hiện khả năng giữ (chứa) nước của đất.

Độ trữ ẩm là một hằng số nước, còn độ ẩm là một biến số, trị số này phụ thuộc vào thời tiết, thời gian.

Độ trữ ẩm thể hiện khả năng của đất có thể hút nước, thấm nước đồng thời giữ lại nước trong đất. Các loại đất khác nhau về thành phần cơ giới, số lượng và chủng loại keo, hàm lượng mùn, kết cấu đất sẽ giữ được lượng nước trong đất khác nhau. Thường đất giàu mùn, đất có hàm lượng sét cao, có kết cấu tốt thì khả năng giữ nước tốt và ngược lại.

Để biểu thị lượng nước được giữ lại trong đất, người ta dùng khái niệm về độ ẩm tuyệt đối và độ ẩm tương đối.

Tính giữ nước là một đặc trưng quan trọng, nó đặc trưng cho từng loại đất, đất có giữ nước tốt cây mới được cung cấp nước đầy đủ và thường xuyên. Đất giữ nước bằng nhiều lực như: lực hấp thụ, mao quản.

Các đại lượng đánh giá ẩm độ đất thường sử dụng bao gồm:

Là lượng nước được giữ trong khe hở mao quản.

Độ ẩm mao quản phụ thuộc vào chiều dày, độ chặt của lớp đất và độ sâu mực nước ngầm. Nước ngầm càng nông thì lượng nước mao quản càng lớn.

4.5.3.2. Độ ẩm bão hoà (Ẩm độ toàn phần)

Là độ ẩm đạt được ở thời gian tưới hay mưa to. Ở độ ẩm này, nước chứa đầy trong các khe hở của đất, kể cả khe hở mao quản và khe hở phi mao quản, lúc này bắt đầu xuất hiện nước trọng lực (Còn gọi là độ trữ ẩm cực đại). Đây là trạng thái ẩm không có lợi cho cây và vi sinh vật đất do đất ở trong tình trạng yếm khí hoàn toàn. Tuy nhiên ở các loại đất cạn có mực nước ngầm ở sâu thì độ ẩm đồng ruộng lớn nhất không tồn tại lâu do nước trong các khe hở lớn sẽ di chuyển nhanh xuống dưới sâu do tác động của trọng lực.

Là lượng nước được biểu thị bằng đơn vị phần trăm (%) so với trọng lượng đất khô kiệt hay thể tích nước so với thể tích đất và được tính theo công thức:

At ( %) =

At: độ ẩm tuyệt đối tính theo trọng lượng

Độ ẩm tuyệt đối tính theo thể tích theo công thức:

Av % = At ( %) x d

Trong đó:

Av: độ ẩm tuyệt đối tính theo thể tích

At: độ ẩm tuyệt đối tính theo trọng lượng

d: dung trọng đất

Độ ẩm tuyệt đối là cơ sở để tính toán số liệu phân tích, lượng nước trong đất, khối lượng nước cần tưới... và cả độ ẩm tương đối.

Là tỷ lệ tính theo đơn vị phần trăm giữa lượng nước trong đất so với độ ẩm toàn phần (Là độ ẩm khi đất no nước - nước chứa đầy trong toàn bộ các khe hở của đất - bão hoà nước).

Độ ẩm tương đối được tính theo công thức sau:

A tuyệt đối

A tương đối = –––––– x 100

A toàn phần

Độ ẩm tương đối được các nhà nông học sử dụng rất rộng rãi. Khi dùng độ ẩm tương đối không những cho ta biết đươc về tình trạng chế độ nước mà còn cho ta biết cả tình trạng yếm khí hay hảo khí của đất. Thể tích không khí đất được tính thông qua độ ẩm tương đối như sau:

V không khí ( %) = (100 - A tương đối) x Độ xốp

Thường khi cùng độ ẩm tuyệt đối thì độ ẩm tương đối ở đất cát lớn hơn độ ẩm tương đối ở đất sét và độ ẩm tương đối ở đất không có kết cấu lớn hơn ở đất có kết cấu.

Tính giữ nước hay sức giữ ẩm phụ thuộc vào thành phần cơ giới, tỷ lệ mùn. Đất sét giữ nước tốt hơn đất cát. Đất giàu mùn giữ nước tốt hơn đất nghèo mùn.

Ở một độ ẩm thấp nào đó cây không hút không đủ nước theo nhu cầu sinh trưởng và bắt đầu bị héo.

Trong nhiều trường hợp nước trong đất được giữ với những lực nhất định. Cây muốn hút được nước cần tạo lực (F₁) để thắng lực giữ nước của đất (F₂).

F₁ >F₂: Cây hút được nước.

F₁ < F₂: Cây không hút được nước (Có thể bị mất nước)

Độ ẩm cây héo bao gồm 2 dạng sau:

- Độ ẩm cây héo tạm thời: là giai đoạn cây bắt đầu héo nhưng cây có thể phục hồi về ban đêm hoặc khi được tưới.

- Độ ẩm cây héo vĩnh cửu: là giới hạn về nước khi đó cây héo và không thể phục hồi khi được cung cấp nước.

Độ ẩm cây héo phụ thuộc vào lực giữ nước của đất. Lực giữ nước này phụ thuộc vào thành phần cơ giới đất. Bình thường lực giữ nước có thể đạt 16kG/cm².

Đất cát lượng nước ở độ ẩm cây héo thường là 4 - 5 g/100g đất, ở đất thịt là 13 – 15 g và đất mùn là 50g/100g đất.

Với đất có hàm lượng sét cao, chủ yếu keo monmorilonit sức giữ nước lớn độ ẩm cây héo rất cao có thể tới 15 - 20 %. Trong khi đó với đất cát, độ ẩm cây héo chỉ khoảng 5 - 8 %. Các loại cây trồng có sức hút nước tốt, thoát nước mặt lá ít thì có độ ẩm cây héo nhỏ và ngược lại.

4.5.3.6. Độ ẩm đồng ruộng (Khả năng chứa ẩm đồng ruộng)

Là độ ẩm được hình thành sau khi độ ẩm đồng ruộng cao nhất đã mất lượng nước trong các khe hở lớn qua nước trọng lực, thường khoảng 2 - 3 ngày sau mưa hoặc tưới đẫm. Như vậy ở độ ẩm đồng ruộng, các khe hở lớn không còn chứa nước mà chứa không khí đất. Nước được chứa trong các khe hở mao quản (khe hở nhỏ) tất nhiên lúc này vẫn còn rất ít do sự di chuyển của nước trong khe hở mao quản được điều khiển bởi sức hút mao quản. Đây là độ ẩm phù hợp nhất cho cây, ở độ ẩm này cây hút nước một cách dễ dàng đồng thời đất cũng có một lượng không khí phù hợp cho cây và vi sinh vật đất.

Độ ẩm đồng ruộng được coi là giới hạn trên của lượng nước hữu hiệu.

4.5.3.7. Lượng nước hữu hiệu cây trồng

Lượng nước hữu hiệu là lượng nước trong đất mà cây trồng có thể sử dụng được. Là hiệu số của lượng nước ở độ ẩm đồng ruộng và lượng nước ở độ ẩm cây héo. Được tính theo công thức sau:

A⁰_{hữu hiệu} = A⁰_{đồng ruộng} - A⁰_{cây héo}

Trong nhiều tài liệu độ ẩm cây héo thể hiện ở công thức trên được tính theo ẩm độ cây héo vĩnh cửu (Don Scott, 2000).

Để đánh giá khả năng giữ ẩm của đất và xác định được tiềm năng dự trữ lượng nước hữu hiệu đối với cây trồng cho mỗi loại đất, công thức trên có thể được diễn đạt như sau:

PAWC = FC – PWP

Trong đó:

PAWC (Plant available water capacity): tiềm năng nước có thể sử dụng được bởi cây trồng.

FC (Field capacity): khả năng chứa ẩm đồng ruộng.

PWP (Permanent wilting point): độ ẩm cây héo vĩnh cửu.

Xác định các thông số trên trong phòng thí nghiệm thường sử dụng áp suất để đẩy nước ra khỏi đất đến khi đạt trị số về ẩm độ tương ứng. Các mẫu đất bão hòa nước được đặt trong các bình áp suất, tăng dần áp suất không khí trong bình để đẩy nước ra khỏi đất. Thông thường khả năng chứa ẩm đồng ruộng của đất (Field capacity) có thể xác định ở mức áp suất là 0,033 Mpa. Độ ẩm cây héo (Permanent wilting point) xác định được ở áp suất là 1,5 Mpa.

Tuy nhiên các giá trị ẩm độ xác định trên đây chỉ mang tính chất tương đối. Khả năng sử dụng nước của cây còn phụ thuộc vào từng loại cây và tính chất đất. Cây chịu hạn cây có bộ rễ ăn sâu có khả năng sử dụng nước cao. PAWC ở đất cát thấp hơn so với đất thịt và đất sét (Don Scott, 2000).

Lượng nước hữu hiệu có thể được thể hiện bằng đơn vị đo chiều cao cột nước/bề dày tầng đất (cm nước/cm đất), hoặc có thể đo bằng khối lượng nước/ khối lượng đất (g/g).

Lượng nước hữu hiệu có quan hệ chặt chẽ với thành phần cơ giới đất (Hình 8.3).

Từ đồ thị 4.6 cho thấy, với đất cát, cả độ ẩm đồng ruộng và độ ẩm cây héo đều nhỏ, độ chênh lệch giữa hai giá trị này không lớn nên lượng nước hữu hiệu trong đất không đáng kể. Với đất sét thì độ ẩm đồng ruộng lớn, tuy nhiên do hàm lượng sét cao, sức giữ nước lớn nên độ ẩm cây héo cao, kết quả là lượng nước hữu hiệu cũng không cao. Đất có lượng nước hữu hiệu cao hơn cả là đất thịt.

Ẩm độ đồng ruộng

Ẩm độ cây héo

Nước cây không sử dụng được

4.5.4. Cân bằng nước trong đất

Cân bằng nước trong đất biểu hiện chế độ nước của nó về mặt số lượng. Nó phụ thuộc vào lượng nước đến và đi khỏi đất trong một giai đoạn. Cân bằng đó được biểu diễn bằng phương trình sau:

W₀ + G + Ng + S₁ + N_1­ + Dm₁ = Bsv + Bvl + Dm₂ + S₂ + N₂ + Wc

Trong đó:

W_0­: độ ẩm đất lúc bắt đầu nghiên cứu.

G: lượng nước giáng thuỷ (Mưa).

S₁: lượng nước ngầm từ nơi khác chảy đến.

N₁: lượng nước vào đất từ mạch nước ngầm qua mao quản.

Ng: lượng nước ngưng tụ từ hơi nước.

Dm₁: lượng nước do dòng chảy bề mặt từ nơi khác đến.

Bvl: lượng nước bay hơi vật lý.

Bsv: lượng nước bay hơi sinh vật (Cây hút nước từ đất rồi nhả vào không khí).

N₂: lượng nước thấm từ trên xuống mạch nước ngầm.

Dm₂: lượng nước mất đi do dòng chảy bề mặt.

S_2­: lượng nước mất đi do dòng chảy ngang trong lòng đất.

Wc_: độ ẩm đất cuối thời kỳ nghiên cứu.

Lượng nước vào đất và đi khỏi đất bằng nhau, cân bằng đuợc giữ vững. Cân bằng này có tính chu kỳ theo năm. Nghĩa là nếu chu kỳ nghiên cứu đúng 1 năm thì đuờng A₁  A₂. Trong cùng dạng tiểu địa hình thì S₁ = S₂. Lượng nước ngưng tụ từ hơi nước quá bé so với những loại khác nên Ng được bỏ qua.

Từ đó, phương trình cân bằng nước trên đây có thể rút gọn lại như sau:

G + Dml = Bvl + Bsv + Dm₂

Cân bằng nước có thể được áp dụng cho từng tầng đất riêng biệt hoặc cho cả phẫu diện đất. Đơn vị của nó thường là milimet hoặc m³/ha (1mm hoặc 10 m³/ha).

Lượng nước dự trữ của tầng phát sinh có thể được tính bằng công thức:

W = 100 a.d_.H (m³/ha)

Trong đó:

W: lượng nước dự trữ (m³/ha)

a: độ ẩm tuyệt đối ( %)

d: dung trọng đất (g/cm³)

H: chiều dày tầng đất (cm)

Trữ lượng nước trong đất phụ thuộc nhiều vào yếu tố địa hình, thực vật, tính chất đất…

Nói chung nó phụ thuộc vào nguồn nước đến và nguồn nước mất đi khỏi đất. Căn cứ vào đó, người ta chia thành các chế độ nước khác nhau.

4.5.5. Biện pháp điều tiết nước trong đất

Thừa hay thiếu nước đều có hại nên cần phải điều tiết nước sao cho mở rộng được phạm vi hữu hiệu trong đất và đáp ứng đúng nhu cầu của cây.

Để làm điều đó trước hết cần nắm yêu cầu tối thích của cây đối với độ ẩm của đất. Thường độ ẩm tối thích của phần lớn cây trồng vào khoảng 50 % độ trữ ẩm toàn phần. Vì độ trữ ẩm toàn phần của từng loại đất có khác nhau nên độ ẩm tối thích của cây trên từng loại đất cũng khác nhau. Chẳng hạn ở đất thịt độ ẩm tối thích sẽ cao hơn ở đất cát. Về cây mà nói, mỗi loại cây ở từng thời kỳ sinh trưởng của nó cũng có một độ ẩm tối thích riêng.

4.5.5.1. Các nguyên tắc điều tiết nước trong đất

- Làm cho nước thấm nhanh và nhiều vào đất, tránh để nước chảy tràn lan trên mặt đất khi mưa và tưới, vừa mất nước vừa gây xói mòn.

- Tăng khả năng giữ ẩm cho đất, giảm lượng nước bốc hơi trên mặt.

- Bảo đảm độ ẩm thích hợp cho cây và nhu cầu cải tạo đất.

- Chống muối, phèn,... bốc lên mặt đất về mùa khô.

- Sử dụng tối đa nguồn nước có trong đất.

4.5.5.2. Các biện pháp

- Biện pháp thuỷ lợi:

+ Tưới tiêu, chủ yếu là xây dựng hệ thống kênh mương hợp lý.

+ Giữ nước và cải tạo nguồn nước: ở vùng đồi việc tưới nước khó nên lấy giữ nước làm chính. Ngoài các biện pháp canh tác để giữ ẩm, cần xây hồ đập để giữ nước và nâng cao mạch nước ngầm. Đối với vùng đất lầy, đất có mạch mặn,... thì tiến hành tiêu nước, hạ thấp mạch nước ngầm.

+ Lên líp ở vùng đất phèn cũng là một biện pháp thuỷ lợi quan trọng.

- Biện pháp canh tác: bao gồm cả biện pháp cải tạo đất, tăng độ thấm cho đất và chống bốc hơi trên mặt.

- Làm tơi xốp đất, tăng bón phân hữu cơ và vôi (nếu đất chua) để tạo kết cấu tốt cho đất.

- Che phủ đất, nhất là mùa khô, trồng rừng chắn gió.

- Trồng cây có bộ rễ thích hợp để sử dụng được nguồn nước trong đất.

- Phá váng đất sau mưa hay tưới (xới nhẹ tạo lớp xốp mỏng) để cắt đứt hệ thống mao quản dẫn nước lên mặt đất chống bốc hơi, giữ ẩm và tạo tơi xốp cho đất.

- Nén đất sau khi gieo hạt, giâm hom,... để nước di chuyển từ nơi xốp đến nơi chặt, cung cấp cho hạt và mầm, cuối cùng xoa nhẹ trên mặt đất, tạo lớp tơi xốp mỏng.

4.6. KHÔNG KHÍ TRONG ĐẤT

4.6.1. Vai trò của không khí trong đất

Không khí trong đất nằm chủ yếu trong các khe hở của đất (Chủ yếu ở các khe hở mao quản và phi mao quản khi không có nước). Không khí là một thành phần không thể thiếu trong đất.

Các chất khí rất cần thiết cho các sinh vật sống trong đất. Trong số các chất khí thì oxy và cacbonic có vai trò quan trọng hơn cả vì chúng tác động về nhiều mặt đến các tính chất đất làm ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến năng suất cây trồng.

4.6.1.1. Vai trò của oxy

- Tác động trực tiếp đến sự hô hấp, sự phát triển của bộ rễ, sự sinh trưởng của cây trồng nhất là giai đoạn nảy mầm cần nhiều oxy.

- Ảnh hưởng đến điện thế oxy hoá khử của đất.

- Thiếu oxy gây nên quá trình yếm khí, hình thành chất độc trong đất, ảnh hưởng xấu đến việc hút chất dinh dưỡng của cây.

- Đủ oxy quá trình háo khí phát triển.

4.6.1.2. Vai trò của cacbonic

- Trong quá trình quang hợp cây hút CO­₂ từ không khí trong đất.

- Tham gia vào các phản ứng hoá học trong đất, nhất là phản ứng hoà tan.

- Nếu trong đất quá nhiều CO₂ thì cũng ảnh hưởng xấu tới quá trình hô hấp của sinh vật, nhất là giai đoạn nảy mầm và phát triển rễ của cây.

4.6.2. Tính thông khí của đất

Tính thông khí của đất là khả năng di chuyển không khí qua các tầng đất, đây là một đặc tính rất quan trọng của đất, đồng thời cũng là nhân tố thường xuyên quyết định tốc độ trao đổi khí giữa đất và khí quyển, và như vậy nó quyết định lượng O₂ và CO₂ trong đất. Do đó tính thông khí của đất ảnh hưởng đến các quá trình hoạt động của VSV, các phản ứng xảy ra trong đất và ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến đời sống của cây trồng.

Sự di chuyển không khí trong đất tiến hành qua các khe hở liên tục (không bị sặc) và không chứa nước. Khe hở càng lớn thì tính thông khí càng lớn, nhưng phải là khe hở phi mao quản. Người ta đã tính được rằng nếu độ hổng phi mao quản lớn hơn 10 % so với thể tích đất thì sự thông khí được thực hiện hoàn toàn, ngay cả khi độ ẩm tăng đến độ trữ ẩm cực đại cũng không làm giảm độ thông khí. Đất không có độ hổng phi mao quản thì tính thông khí rất thấp và có thể giảm đến không (Như trong đất sét không có kết cấu). Còn đối với đất có kết cấu tốt, có độ hổng mao quản và phi mao quản thì khi nước choán hết mao quản, thông khí được tiến hành thuận lợi.

4.6.3. Biện pháp điều tiết không khí trong đất

Do nước và không khí “Sống chung trong một ngôi nhà” đó là độ xốp đất do vậy các biện pháp cơ bản để điều tiết chế độ không khí như sau:

- Điều tiết chế độ nước của đất thực chất cũng là điều tiết chế độ không khí đất. Nước ít hay nhiều không những ảnh hưởng tới tổng lượng không khí đất mà sự thay đổi ẩm độ đất còn thúc đẩy sự trao đổi của cả khối khí.

- Các biện pháp kỹ thuật nhằm nâng cao độ xốp đất, kết cấu đất và tỷ lệ thích hợp giữa khe hở mao quản và khe hở phi mao quản cũng là những biện pháp kỹ thuật nâng cao độ thoáng khí của đất. Biện pháp cơ bản của khâu kỹ thuật này là tăng cường lượng chất hữu cơ cho đất qua trồng xen, trồng gối, nông lâm kết hợp, tận dụng sản phẩm phụ làm phân bón... và bón vôi.

- Các biện pháp kỹ thuật canh tác như lên luống, xới xáo, cày ải, bón các loại phân có hàm lượng oxy cao như K₂SO₄, (NH₄)₂SO₄... làm cỏ sục bùn với đất lúa nước có ảnh hưởng trực tiếp tới lượng oxy trong đất và sinh trưởng, năng suất của các loại cây trồng.

- Tăng cường cải thiện kết cấu đất, làm tăng độ hổng phi mao quản, muốn vậy cần cày sâu kết hợp với bón phân hữu cơ.

- Làm tăng độ thoáng của đất bằng cách: lên xuống, làm cỏ sục bùn, xới đất, nhất là xới đất phá váng sau mưa hay tưới.

4.7. NHIỆT TRONG ĐẤT

4.7.1. Vai trò và nguồn nhiệt cung cấp cho đất

Nhiệt độ có vai trò quan trọng trong quá trình hình thành đất. Nhiệt độ khác nhau thì quá trình hình thành đất khác nhau. Sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm và giữa các mùa là cơ sở cho phong hoá lý học đá và khoáng vật. Đây là quá trình phong hoá đá chính tạo đất ở vùng ôn đới. Nhiệt độ cũng là yếu tố thúc đẩy tốc độ của các phản ứng hoá học và sinh học trong đất. Do nhiệt độ cao nên quá trình phong hoá hóa học và sinh học thường xảy ra mạnh mẽ ở vùng nhiệt đới. Ngoài tác động đến quá trình phong hoá đá, tạo đất, nhiệt độ còn có tác động đến nhiều quá trình như chiều hướng và tốc độ của quá trình trao đổi nhiệt và không khí giữa đất và khí quyển, quá trình bốc hơi nước nên liên quan chặt chẽ với quá trình hình thành kết von đá ong. Chính nhiệt độ đã tạo ra các loại đất vùng ôn đới và đất vùng nhiệt đới có thành phần và tính chất rất khác nhau.

Nhiệt độ đất cũng như nhiệt độ không khí có ảnh hưởng rõ rệt tới tốc độ sinh trưởng và phát triển của cây, như trong ca dao Việt Nam có câu:

“Mạ chiêm ba tháng chưa già,

Mạ mùa một tháng ắt là chẳng non”

Sự thúc đẩy tốc độ sinh trưởng cây của nhiệt độ được thể hiện ở 2 khía cạnh:

+ Khía cạnh thứ nhất là: Nhiệt độ có ảnh hưởng trực tiếp tới hoạt động sinh lý của cây. Mỗi loại cây trồng có thể sinh trưởng và phát triển trong một khoảng nhiệt độ nhất định. Như ngô có thể nảy mầm ở nhiệt độ 7⁰C - 10⁰C nhưng nhiệt độ tối thích là 38⁰C - 40⁰C. Ngược lại các cây trồng ôn đới có nhiệt độ tối thích thấp hơn, chỉ vào khoảng 16⁰C - 21⁰C. Khi nhiệt độ quá thấp hay quá cao đều làm ngừng trệ hoạt động sinh lý của cây, ức chế quá trình sinh trưởng và phát triển.

+ Khía cạnh thứ hai là: Nhiệt độ và không khí còn ảnh hưởng gián tiếp tới sinh trưởng và phát triển của cây thông qua ảnh hưởng tới tính chất đất. Khi nhiệt độ cao về mùa hè thúc đẩy các phản ứng lý hoá sinh trong đất như quá trình khoáng hoá chất hữu cơ và mùn cung cấp các chất khoáng dễ tiêu như NH₄⁺, NO₃^-, K⁺... cho cây. Nhiệt độ đất cũng làm tăng khả năng hoà tan các chất dinh dưỡng trong đất... Như vậy khi nhiệt độ tăng, về cơ bản là làm tăng khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của đất. Đất thường có khả năng cung cấp chất dinh dưỡng ở mùa hè lớn hơn so với ở mùa đông.

Nguồn nhiệt cung cấp cho đất là từ ánh sáng mặt trời, từ các phản ứng sinh học trong đất, từ lòng đất và các chất phóng xạ... Nhiệt độ đất bị chi phối bởi các yếu tố ảnh hưởng tới các quá trình hấp thu và mất nhiệt của đất như hướng dốc, độ ẩm, thành phần cơ giới, độ che phủ mặt đất...

Nguồn nhiệt chính cung cấp cho đất là từ năng lượng tia sáng mặt trời. Năng lượng tia sáng mặt trời chiếu thẳng góc trên 1 cm² mặt đất trong 1 phút khoảng 1.946 calo. Tuy nhiên chỉ có một phần lượng nhiệt trên tới được mặt đất, một phần lớn khi tới mặt đất bị phản xạ, khúc xạ, hấp thụ bởi mây, bụi và các loại khí trong khí quyển. Người ta dự đoán rằng ở những vùng khí hậu khô, ít mây, có thể có tới 75 % năng lượng ánh sáng chiếu tới măt đất. Ngược lại ở những nơi khí hậu ẩm, nhiều mây chỉ có khoảng 30 - 45 % năng lượng mặt trời chiếu tới mặt đất và trung bình toàn cầu xấp xỉ 50 %. Khi chiếu tới mặt đất thì khoảng 30 - 45 % năng lượng lại bị mất vào khí quyển do quá trình phản xạ hay phát nhiệt của đất. Cây chỉ sử dụng được vào khoảng 3 % cho quang hợp và các quá trình trao đổi khác. Đất hút nhiệt và giữ lại trong đất chỉ được khoảng 5 - 15 %. Hầu như một số lượng lớn nhiệt còn lại bị tiêu hao do quá trình bốc hơi nước từ mặt đất và thoát hơi mặt lá.

Song song với nguồn nhiệt chính cung cấp cho đất từ mặt trời, một nguồn nhiệt khá lớn được sinh ra từ các phản ứng sinh hoá học trong đất. Nguồn nhiệt này chủ yếu là được sinh ra từ quá trình phân giải xác hữu cơ bởi vi sinh vật. Nguồn nhiệt này tuy không lớn nhưng rất có ý nghĩa trong việc điều tiết nhiệt độ đất cho các vườn ươm, ruộng mạ và các cây trong vụ đông xuân ở nước ta. Bón phân hữu cơ cho các cây trồng vụ đông xuân không những cung cấp chất dinh dưỡng cho cây mà còn là điều tiết chế độ nhiệt của đất.

Ngoài những nguồn nhiệt trên đây thì các nguồn nhiệt khác như từ các chất phóng xạ, nhiệt từ lòng đất... có vai trò không lớn.

Tóm lại: Năng lượng từ ánh sáng mặt trời là có ý nghĩa nhất, nó quyết định tới chế độ nhiệt của đất. ở những vùng gần xích đạo cường độ chiếu sáng lớn thì nhiệt độ đất cao, ngược lại ở những vùng xa xích đạo cường độ chiếu sáng nhỏ nên nhiệt độ đất thấp. Cũng tương tự như vậy đất lạnh vào mùa đông và ấm vào mùa hè.

4.7.2. Đặc tính nhiệt của đất

4.7.2.1. Khả năng hấp thụ nhiệt của đất

Khả năng hấp thụ nhiệt của đất phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Màu sắc của đất: Đất có màu càng sẫm thì khả năng hấp thụ nhiệt càng lớn. Mùn là yếu tố quan trọng tạo cho đất có màu sẫm. Khả năng hấp thụ nhiệt xếp theo màu sắc của đất:

Đen > xanh > đỏ > lục > vàng > trắng

- Trạng thái mặt đất: Mặt đất bằng phẳng hấp thụ nhiệt kém so với mặt đất gồ ghề.

- Chất hữu cơ trong đất:

+ Chất hữu cơ làm tăng nhiệt lượng đất thông qua tác dụng phân giải của VSV.

+ Chất hữu cơ có tác dụng làm tăng cấu trúc tốt cho đất từ đó làm tăng khả năng giữ nước, tăng nhiệt dung cho đất.

+ Mùn giúp cho đất có màu sẫm.

- Hàm lượng nước trong đất: Lượng nước trong đất càng nhiều thì khả năng hấp thụ nhiệt càng lớn vì nhiệt dung của nước lớn. Do nhiệt dung của nước lớn và khi bốc hơi cũng tiêu hao nhiệt nên đất ẩm bao giờ cũng có nhiệt độ thấp hơn đất khô. Về mùa nóng đất được tưới nước sẽ mát hơn đất khô, mùa lạnh thì đất ẩm ấm hơn đất khô.

4.7.2.2. Nhiệt dung của đất

Nhiệt dung của đất là số lượng nhiệt tính bằng calo cần thiết để đốt nóng một đơn vị trọng lượng 1 gam đất khô kiệt lên 1⁰C gọi là nhiệt dung trọng lượng, ký hiệu là Ct.

Hoặc, nhiệt dung của đất là số lượng nhiệt tính ra calo cần thiết để đốt nóng một đơn vị thể tích (1 cm³) đất khô kiệt lên 1⁰C gọi là nhiệt dung thể tích, ký hiệu là Cv.

Nhiệt dung trọng lượng và nhiệt dung thể tích quan hệ với nhau bằng công thức:

Cv = Ct.D

Trong đó:

D: tỷ trọng của đất

Ct: nhiệt dung trọng lượng

Nhiệt dung của đất có thể tính theo khối lượng đất hoặc thể tích đất.

- Theo khối lượng: Calo cần thiết để 1 gam đất tăng lên 1⁰C.

- Theo thể tích: Calo cần để 1cm³ đất tăng lên 1⁰C.

+ Đất khô: nhiệt dung thể tích khoảng 0,5 - 0,6.

Nhiệt dung của đất phụ thuộc vào thành phần cơ giới và khoáng vật, độ xốp, hàm lượng chất hữu cơ của đất, độ ẩm và hàm lượng không khí đất.

4.7.2.3. Độ dẫn nhiệt của đất

Độ dẫn nhiệt của đất là lượng nhiệt tính bằng calo truyền qua diện tích đất 1 cm², của lớp đất có độ dày 1 cm khi nhiệt độ chênh lệch giữa 2 lớp là 1⁰C trong thời gian 1 giây.

Độ dẫn nhiệt của đất phụ thuộc nhiều vào thành phần khoáng vật, chất hữu cơ, độ xốp, lượng nước và không khí trong đất. Các khoáng vật khác nhau có độ dẫn nhiệt khác nhau. Trong đó phần nước của đất cũng có độ dẫn nhiệt lớn, khoảng 25 lần so với độ dẫn nhiệt của không khí đất (Bảng 4.10).

Bảng 4.10: Độ dẫn nhiệt của một số vật chất

(Theo A.M. Sulgin - 1965)

Vật chất	Độ dẫn nhiệt (Cal/ cm2/s)
Phenpat	0,0058
Thạch anh	0,0025 - 0,0067
Đá vôi	0,0040
Nước	0,0012
Không khí đất	0,00005

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: