CHƯƠNG I: SỰ HÌNH THÀNH ĐẤT

CHƯƠNG I: SỰ HÌNH THÀNH ĐẤT

1. 
   Phong hoá và sự hình thành đất
   
   1. 
      Khái niệm về đất
      

Đất được xem như sản phẩm hoạt động của khí hậu (Cl) trên đá mẹ (p) uược làm thay đổi dưới ảnh hưởng của thực vật và các cơ thể sống khác (o), địa hình (r) và phụ thuộc vào thời gian (t). Jenny đã biểu diễn mối quan hệ sau:

Đất = f(p, Cl, t, r, o), bao gồm 5 biến số và người ta gọi là 5 yếu tốhình thành đất.

Người ta khẳng định đất thực tế là hệ thống hở cuối cùng mà trong đó các quá trình hoạt động:

• 
  Hoạt động thêm vào đất: - Nước, mưa, tuyết, sương
  

- N, Cl, S từ khí quyển theo mưa

- Vật chất trầm tích

- Năng lượng từ mặt trời.

• 
  Mất khỏi đất: - Bay hơi nước
  

- C và CO₂ do oxy hoá chất hữu cơ

- Mất vật chất do xói mòn

- Bức xạ năng lượng.

• 
  Chuyển dịch vị trí trong đất: - Chất hữu cơ, sét, sét quioxit
  

- Di chuyển muối tan

- Di chuyển do động vật đất.

• 
  Hoạt động chuyển hoá trong đất: - Mùn hoá, phong hoá khoáng
  

- Chuyển hoá khoáng

- Tạo thanh sét.

Sự tạo thành từ đá xảy ra dưới tác dụng của hai quá trình diễn ra ở bề mặt của trái đất:sự phong hoá đá và tạo thành đất. Các quá trình tạo thành đất là tổng hợp những thay đổi hoá học, lý học, sinh học làm cho các nguyên tố dinh dưỡng trong khoáng, đá chuyển thành dạng dễ tiêu.

2. 
   Quá trình phong hoá đá
   
   1. 
      Khái niệm
      

Kết quả của quá trình phong hoá là đá và khoáng chất bị phá vỡthành những mảnh vụn, hoà tan, di chuyển làm cho trạng thái tồn tại và thành phần hoá học hoàn toàn bị thay đổi. Kết quả tạo ra những vật thể vun và xốp - sản phẩm phong hoá và sau quá trình phong hoá gọi là mẫu chất – nó là vật liệu cơ bản để tạo thành đất.

Mẫu chất và đất có mối liên quan mật thiết, những đặc tính và thành phần hoá học của mẫu chất phản ánh những đặc tính và thành phần của đất.

Dựa vào từng đặc trưng của từng nhân tố tác động, phong hoá được chia thành 3 loại: Phong hoá lý hoc, phong hoá hoá học và phong hoá sinh vật học. Các quá trình này xảy ra đồng thời và liên quan khăng khít nhau.

2. 
   Các quá trình phong hoá
   
   1. 
      Phong hoá lý học
      

Nguyên nhân: - Sự thay đổi nhiệt độ

- Sự thay đổi áp suất (mao quản)

- Sự đóng băng của nước trong kẽ nứt

- Sự kết tinh của muối.

2. 
   Phong hóa hóa học
   

- Làm đá vụn xốp

- Xuất hiện khoáng thứ sinh ( khoáng mới )

- Quá trình hòa tan

Các loại muối clorua và sunfat của các cation kim loại kiềm và kiềm thổ của các khoáng dễ hòa tan.

- Quá trình hydrat hóa ( quá trình ngậm nước)

Nước là phân tử có cực, nên nếu khoáng chất có các cation và anion có hóa trị tự do sẽ hút phân tử nước và trở thành ngậm nước.

2Fe₂O₃ + 3H₂O  2Fe₂O₃. 3H₂O

CaSO₄ + 2H₂O  CaSO₄. 2H₂O

Na₂SO₄ + 10H₂O  Na₂SO₄. 3H₂O

Hydat hóa làm độ cứng của khoáng giảm, thể tích tăng làm đá bị vỡ vụn và hòa tan. Như vậy phong hóa hóa học không chỉ phá vỡ đá về mặt hóa học, mà còn thúc đẩy quá trình phong hóa lý học.

• 
  Quá trình oxy hóa
  

2FeS₂ + 2H₂O + 7O₂  2FeSO₄ + 2H₂SO₄

4FeSO₄ + 2H₂SO₄ + O₂  2Fe₂(SO₄)₃ + H₂O

• 
  Quá trình thủy phân
  

K[AlSi₃O₈] + H⁺ + OH^–  HalSi₃O₈ + KOH

Quá trình phong hóa hóa học làm đá vỡ vụn và thay đổi thành phần của khoáng và đá.

3. 
   Phong hóa sinh học
   

• 
  Sinh vật hút những nguyên tố dinh dưỡng do các quá trình phong hóa trên giải phóng ra để tồn tại.
  
• 
  Sinh vật tiết ra các axit hữu cơ ( axit axetic, malic, oxalit,…) và CO­₂ dưới dạng H₂CO₃ . Các axit này phá vỡ và phân giải đá và khoáng chất.
  
• 
  Những vi sinh vật hoạt động do phân giải cũng sẽ giải phóng ra các axit vô cơ ( axit nitric, sunfuric…) làm tăng quá trình phá hủy đá.
  
• 
  Tảo và địa y có khả năng phá hủy đá thông qua bài tiết và hệ rễ len lỏi vào khe đá.
  
• 
  Tác dụng phong hóa cơ học do hệ rễ len lỏi và gây áp suất trên đá.
  

2. 
   Quá trình hình thành đất
   
   1. 
      Khái niệm
      

• 
  Sự tổng hợp chất hữu cơ và phân giải chúng.
  
• 
  Sự tập trung tích lũy chất hữu cơ, vô cơ và sự rửa trôi chúng.
  
• 
  Sự phân hủy các khoáng chất và sự tổng hợp các hợp chất hóa hoc mới.
  
• 
  Sự xâm nhập của nước vào đất và mất nước từ đất.
  
• 
  Sự hấp thu năng lượng mặt trời của đất làm đất nóng lên và mất năng lượng từ đất, làm cho đất lạnh đi.
  

Thực chất của quá trình hình thành đất là vòng tiểu tuần hoàn sinh học, thưc hiện do hoạt động sống của sinh học (động vật, thực vật và vi sinh vật). Trong vòng tuần hoàn này sinh vật đã hấp thu năng lượng, chất dinh dưỡng và các khí từ khí quyển để tổng hợp nên chất hữu cơ ( quang hợp ). Các chất hữu cơ này vô cơ hóa nhờ vi sinh vật và là nguồn thức ăn cho sinh vật ở thế hệ sau.

Thưc vật của vòng đại tuần hoàn đia chất là quá trình phong hóa đá để tạo thành mẫu chất. Còn bản chất của quá trình hình thành đất là vòng tiểu tuần hoàn sinh học, vì có tiểu tuần hoàn sinh học đất mới được hình thành, những nhân tố cơ bản cho độ phì nhiêu của đất mới được tạo ra.

Dòng đến bức xạ sóng ngắn

Năng lượng địa chất

Chuyển vận nước

Giới hạn của vòng tiểu tuần hoàn sinh vật học
Dòng năng lượng

Dòng vật chất

2. 
   Các yếu tố hình thành đất
   

Docuchaev người đầu tiên nêu ra 5 yếu tố hình thành đất và gọi đó là yếu tố phát sinh học.

1. 
   Đá mẹ
   

• 
  Nguồn cung cấp vật chất vô cơ cho đất, trước hết là khoáng chất, cho nên nó là bộ xương và ảnh hưởng tới thành phần cơ giới, khoáng học và cơ học của đất.
  

Thành phần và tính chất đất chịu ảnh hưởng của đá mẹ thường được biểu hiện rõ rệt ở giai đoạn đầu của quá trình hình thành đất, càng về sau sẽ bị biến đổi sâu sắc do các quá trình hóa học và sinh học xảy ra trong đất.

2. 
   Khí hậu
   

• 
  Nước mưa
  
• 
  Các chất trong khí quyển: O₂, CO₂, NO₂
  
• 
  _­Hơi nước và năng lượng mặt trời
  
• 
  Sinh vật sống trên trái đất.
  

• 
  Trực tiếp: nước và nhiệt độ.
  

Nhiệt độ làm cho đất nóng hay lạnh, nó thúc đẩy quá trình hóa học, hòa tan và tích lũy chất hữu cơ.

• 
  Gián tiếp: Biểu hiện qua thế giới sinh vật mà sinh vật là yếu tố chủ đạo cho quá trình hình thành đất: biểu hiện qua quy luật phân bố địa lý theo vĩ độ, độ cao và khu vực.
  

3. 
   Yếu tố sinh học
   

• 
  Cây xanh có vai trò quan trọng nhất vì nó tổng hợp nên chất hữu cơ từ những chất vô cơ của đất và của khí quyển – nguồn chất hữu cơ của đất.
  
• 
  Vi sinh vật phân hủy, tổng hợp và cố định nitow (N)
  
• 
  Các động vật có xương và không xương xới đảo đất làm cho đất tơi xốp, đất có cấu trúc.
  

4. 
   Yếu tố địa hình
   

• 
  Địa hình khác nhau thì sự xâm nhập của nước, nhiệt các chất hòa tan sẽ khác nhau. Nơi có địa hình cao, dốc, độ ẩm bé hơn nơi có địa hình thấp và trũng. Địa hình cao thường bị rửa trôi, bào mòn.
  
• 
  Hướng dốc ảnh hưởng đến nhiệt độ của đất.
  
• 
  Địa hình ảnh hưởng tới hoạt động sống của thế giới sinh vật, tới chiều hướng và cường độ của quá trình hình thành đất.
  

5. 
   Yếu tố thời gian
   

Đất có tuổi càng cao, thời gian hình thành đất càng dài thì sự phát triển của đất càng rõ rệt.

Ngày nay hoạt động sản xuất của con người có tác động rất mạnh đối với quá trình hình thành đất. Do vậy một số tác giả có xu hướng đưa vào yếu tố thứ 6 của quá trình hình thành đất.

3. 
   Sự phát triển của quá trình hình thành đất
   

Sinh vật đơn giản ( vi khuẩn, tảo ) tham gia đầu tiên vào quá trình tạo thành đất. Chúng sống trên các sản phẩm đầu tiên của phong hóa vật lý các đá, sau đó làm giàu chất hữu cơ cho sản phẩm phong hóa.

Sau vi khuẩn, tảo xuất hiện các sinh vật tiến hóa hơn như mộc tặc, thạch tùng, dương xỉ, rêu và sau đó là thực vật bậc cao, làm cho đất phát triển về cường độ và chất lượng.

Khi thực vật xanh bao phủ khắp mặt đất, hệ thống rễ của chúng phát triển đa dạng ăn sâu vào lớp đá phong hóa, thì lượng chất hữu cơ, mùn, chất dinh dưỡng, đạm tích lũy nhiều, hình thành độ phì ổn định. Đánh dấu giai đoạn chất lượng của quá trình hình thành đất.

Sự tiến hóa của sinh giới từ đơn giản đến phức tạp được hoàn thiện qua hàng triệu năm, nên quá trình phát triển để hình thành đất cũng lâu dài như vậy.

4. Các chức năng của đất

Đất có 5 chức năng:

1. 
   Môi trường để các loại cây trồng sinh trưởng và phát triển.
   
2. 
   Địa bàn cho các quá trình biến đổi và phân hủy các phế thải hữu cơ và khoáng.
   
3. 
   Nơi cư trú cho các động vật đất.
   
4. 
   Địa bàn cho các công trình xây dựng.
   
5. 
   Địa bàn để cung cấp nước và lọc nước.
   

1. 
   Đặc điểm hình thái học của đất
   

Những đặc điểm hình thái học đất bao gồm:

1. 
   Phẫu diện đất ( trắc diện đất )
   

Phẫu diện đất được chia thành các tầng phát sinh khác nhau theo đặc trựng của chúng.

Khi quan sát một mặt cắt thẳng của bất kỳ loại đất nào trong tự nhiên, ta cũng có thể thấy sự hiện diện của nhiều hay ít các lớp đất có thể phân biệt được với nhau, một mặt cắt bao gồm nhiều lớp đất đó gọi là một phẫu diên đất ( trắc diện đất ).

Vậy , phẫu diện đất là một tiết diện thẳng đứng trong đất gồm có những lớp (layer) hay tầng liên tiếp nhau. Một phẫu diện đầy đủ thường được chia thành các lớp chính từ trên xuống dưới như sau:

• 
  Lớp đất mặt/ hay tầng mặt ( top soil ): thường được ký hiệu là tầng A, thường chứa nhiều chất hữu cơ, các rễ cây, vi khuẩn, nấm, các động vật nhỏ ( trùng, dế, …) và có màu tối do sự tập trung chất hữu cơ. Đất tơi xốp, thoáng khí. Rễ cây phát triển chủ yếu trong tầng đất này, nhất là những cây có bộ rễ cạn. Khi được cày và canh tác, lớp này được gọi là tầng canh tác.
  
• 
  Lớp đất bên dưới ( sub soil): thường được ký hiệu là tầng B, thường cứng hơn tầng mặt, chứa nhiều sét và ít chất hữu cơ hơn. Ở vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, lớp này thường chia làm hai: (a) tầng chuyển tiếp nằm phía trên, bị rửa trôi các muối khoáng và tập trung ít chất hữu cơ, và (b) tầng tích tụ nằm phía bên dưới, có sự tập trung các oxid sắt và nhôm, sét,… nên đất khá cứng rắn.
  
• 
  Lớp mẫu chất/ hay đá mẹ đã bị phân hóa phần nào, được ký hiệu là tầng C.
  
• 
  Lớp đá mẹ ( bed rock): cứng, chưa phân hóa, được ký hiệu là tầng D.