Thổ nhưỡng (phần đại cương)

Thổ nhưỡng học - PHẦN ĐẠI CƯƠNG Mr Đại - Môi trường C K54

PHẦN ĐẠI CƯƠNGTHỔ NHƯỠNG HỌC

Câu hỏi ôn tập:1. Nêu các qua trình phong hoá đá và khoáng vật? Liên hệ thực tiễn ở VN?2. Nêu các yếu tố hình thành đất? Liên hệ thực tiễn ở VN?3. Nêu những quá trình khoáng hoá chất hữu cơ trong đất (k/niệm, sản phẩm, các yếu

tố phụ thuộc).Liên hệ thực tiễn ở VN?4. Trình bày quá trình mùn hoá ? Liên hệ thực tiễn ở VN?5. Nguồn gốc, thành phần chhất hữu cơ trong đất? Vai trò của mùn và chất hữu cơ

trong đất? Các biện pháp nâng cao hàm lượng mùn?6. Keo đất là gì? Các đặc tính cơ bản của keo đất?7. Các dạng hấp phụ trong đất? Ý nghĩa? Liên hệ thực tiễn?8. Hấp phụ trao đổi cation? Quy luật của phản ứng hấp phụ cation?9. CEC? Yếu tố phụ thuốc? Biện pháp nâng cao CEC?10. Độ no Bazơ? Ý nghĩa? Liện hệ thực tiễn đất VN?11. Trình bày cấu tạo keo? Phân loại keo?12. Trình bày đặc tính nhóm keo sét chính?13. Dung dịch đất là gì? Nguồn gốc? Thành phần? Ý nghĩa dd đất với đất và cây?14. Nêu những nguyên nhân fây chua cho đất? Biện pháp điều tiết pư chua?15. Tác dụng của vôi đối với đất chhua? Cách tính trngj lượng vôi bón?16. Trình bày pư đệm? Cách điều tiết pư đệm?17. Trình bày pư oxi hoá-khử? Cách điều tiết pư Ô-K?18. Nêu thành phần và các dạng tồn tại N trong đất? Vai trò của N đối với đất và cây

trồng?19. Nêu thành phần và các dạng tồn tại Lân trong đất? Vai trò của Lân đối với đất và

cây trồng?20. Nêu thành phần và các dạng tồn tại K trong đất? Vai trò của K đối với đất và cây

trồng?21. Nêu thành phần và các dạng tồn tại Ca và Mg trong đất? Vai trò của Ca và Mg đối

với đất và cây trồng?22. Khái niệm: TPCG đất, hạt Cgvà các cấp hạt CG. Các phương pháp điều tiết TPCG?23. Nêu thành phần và tính chất các cấp hạt cơ giới? Cách phân chia?24. Nêu tính chất các loại đất có TPCG khác nhau? Cách điều tiết?25. Nêu các tính chất vật lý đất: D, d, P. Ccách điều tiết?26. Vai trò của nước đối với đất và Cây trồng? Các dạng nước, ý nghĩa?27. Cân bằng nước? Biện pháp điều tiết nước?28. Xói mòn và các biện pháp điều tiết?29. Viết phương trình mất đất phổ dụng? Ý nghĩa?30. Nêu bản chất và các phương pháp phân loại đất theo phát sinh?31. Nêu bản chất và các phương pháp phân loại đất theo FAO-UNESCO?32. Phân loại đất VN? Lịch sử phát triển?33. Các loại đất Việt Nam? (trình bày trong phần chuyên khoa).

of 67


1. Nêu các qua trình phong hoá đá và khoáng vật? Liên hệ thực tiễn ở VN?

Dưới sự tác động của nước, các chất khí như O2, CO2... và nguồn năng lượng bức xạ mặt trời, các khoáng vật và đá lộ ra ở phía ngoài cùng của vỏ Trái Ðất bị phá huỷ. Quá trình phá huỷ khoáng vật và đá được gọi là quá trình phong hoá. Có 3 loại phong hoá đá và khoáng vật là phong hoá vật lý, phong hoá hoá học và phong hoá sinh học. Sự phân chia các loại phong hoá chỉ là tương đối vì trong thực tế các yếu tố ngoại cảnh đồng thời tác động lên đá và khoáng vật, do vậy 3 loại phong hoá đồng thời cùng diễn ra. Các quá trình phong hoá liên quan mật thiết và hỗ trợ cho nhau, tuỳ điều kiện cụ thể mà một trong 3 quá trình xảy ra mạnh hơn.a. Phong hoá vật lý

Phong hoá vật lý là sự vỡ vụn của các loại đá thành các hạt cơ giới có kích thước khác nhau nhưng chưa có sự thay đổi về thành phần khoáng vật, thành phần hoá học của các đá ban đầu.

Nguyên nhân gây nên việc phá vỡ khoáng vật và đá là do sự thay đổi của nhiệt độ, áp suất và sự tác động của các hoạt động địa chất ngoại lực như nước chảy, gió thổi xảy ra trên bề mặt vỏ Trái Ðất.

Sự thay đổi nhiệt độ làm cho các khoáng vật có trong đá bị giãn nở không đều dẫn đến kết quả đá bị vỡ ra. Các khoáng vật khác nhau có hệ số giãn nở rất khác nhau.

Một loại đá được cấu tạo bởi nhiều khoáng vật khác nhau, do đó nhiệt độ thay đổi các khoáng vật co giãn không giống nhau làm đá bị vỡ vụn. Như vậy thành phần khoáng vật của đá càng nhiều thì đá càng dễ bị vỡ vụn. Những đá cấu tạo bởi một loại khoáng vật (đá đơn khoáng) cũng bị vỡ do hệ số nở dài theo các phương khác nhau. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm, giữa các mùa trong năm càng lớn thì phong hoá vật lý diễn ra càng mạnh. Ví dụ, vùng sa mạc thường có sự chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm lớn nên vào ban đêm có thể nghe được tiếng nổ vỡ của đá trong vùng.

Trong đá thường có các lỗ hổng và các vết nứt nguyên sinh chứa đầy khí hay nước. Khi nhiệt độ xuống thấp dưới OoC, nước ở thể lỏng chuyển thành thể rắn (nước đóng băng) làm tăng thể tích tạo áp suất lớn có khi tới hàng ngàn atmôtphe lên thành khe nứt làm cho đá bị vỡ ra.

Các mảnh vụn sinh ra có thể di chuyển đi nơi khác theo dòng nước chảy hoặc gió thổi sẽ phá huỷ các đá trên đường di chuyển của chúng.

Phong hoá vật lý có tính chất tiên phong, tạo điều kiện thuận lợi cho phong hoá hoá học và sinh học.b. Phong hoá hoá học

Do sự tác động của H2O, O2, CO2... các khoáng vật và đá bị phá huỷ, thay đổi về hình dạng, kích thước, thành phần và tính chất hoá học. Có thể nói, phong hoá hoá học chính là các phản ứng hoá học diễn ra do sự tác động của H2O, O2, CO2 lên đá và khoáng vật.

Phong hoá hoá học được chia thành 4 quá trình chính là: Ôxy hoá, hyđrat hoá, hoà tan và sét hoá.

+ Quá trình ôxy hoá:Quá trình này phụ thuộc chặt chẽ vào sự xâm nhập của O2 tự do trong không khí và

O2 hoà tan trong nước. Quá trình ôxy hoá làm cho khoáng vật và đá bị biến đổi, bị thay đổi về thành phần hoá học.

Ví dụ: Khoáng vật pyrít bị ô xy hoá và biến đổi như sau:

FeS2 + 7O2 + 2 H2O = 2 FeSO4 + 2 H2SO4

12 FeSO4 + 3O2 + 6 H2O = 4 Fe2(SO4)3 + 4 Fe(OH)3

Quá trình ôxy hoá diễn ra rất mạnh với hầu hết các nguyên tố hoá học có trong khoáng vật và đá, đặc biệt là các nguyên tố hoá trị cao, ví dụ Mangan.

of 67


+ Quá trình hyđrát hoá:Là quá trình nước tham gia vào mạng lưới tinh thể của khoáng vật, thực chất đây là

quá trình nước kết hợp với khoáng vật làm thay đổi thành phần hoá học của khoáng vật.

Ví dụ: CaSO4 CaSO4.2H2O

Anhyđrit Thạch cao

Fe2O3 Fe2O3.nH2O Hêmatít Limonit

+ Quá trình hoà tan:Là quá trình các khoáng vật và đá bị hoà tan trong nước. Hầu như tất cả các khoáng

vật và đá bị hoà tan trong nước, nhưng mạnh nhất là các khoáng vật của lớp cácbônát và lớp muối mỏ.

Ví dụ: CaCO3 (đá vôi) bị hoà tan như sau:CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2

Các khoáng vật và đá bị hoà tan tạo thành các dung dịch thật.+ Quá trình sét hoá:Các khoáng vật silicat, nhôm silicat do tác động của H2O, CO2 sẽ bị biến đổi tạo

thành các khoáng sét (keo sét). Các chất kiềm và kiềm thổ trong khoáng vật bị H+ chiếm chỗ trong mạng lưới tinh thể được tách ra dưới dạng hoà tan. Như vậy thực chất của quá trình sét hoá là các quá trình hoà tan, hyđrát hoá chuyển các khoáng vật silicát, nhôm silicat thành các khoáng vật thứ sinh, các muối và oxýt.

Ví dụ: K2Al2Si6O16 + H2O + CO2 H2Al2Si2O8.2H2O + K2CO3+ SiO2.nH2O Fenspatkali (orthoclaz) Kaolinit Ôpanc. Phong hoá sinh học

Hoạt động của sinh vật bậc thấp, bậc cao cũng tham gia phá huỷ các khoáng vật và đá. Rễ cây xuyên vào các khe nứt hút nước và các chất khoáng, theo thời gian, rễ to dần phá vỡ đá. Mặt khác rễ cây tiết H2O và CO2 tạo H2CO3 để hoà tan đá và khoáng vật. Khi chết xác sinh vật bị phân huỷ sinh ra các axit hữu cơ góp phần hoà tan các khoáng vật và đá. Do vậy, bản chất của phong hoá sinh học là phong hoá vật lý và hoá học do sự tác động của sinh vật lên khoáng vật và đá. Cũng trong quá trình này mẫu chất được tích luỹ chất hữu cơ do xác sinh vật để lại sau khi chết, làm cho mẫu chất xuất hiện những thuộc tính mới được gọi chung là độ phì và mẫu chất biến đổi thành đất. Nhà khoa học nổi tiếng người Nga Vecnatxki cho rằng: "Hoạt động hoá học của vỏ Trái Ðất, gần 99% có liên quan tới quá trình sinh hoá học".

Câu 2: Yếu tố hình thành đấtNăm 1883, nhà bác học người Nga V.V.Docuchaev cho rằng đất được hình thành do

sự tác động tổng hợp của 5 yếu tố: Ðá mẹ và mẫu chất, sinh vật, khí hậu, địa hình và thời gian. Sự tác động của các yếu tố trên quyết định và chi phối các quá trình hình thành và biến đổi diễn ra trong đất để hình thành nên các loại đất khác nhau. Những quan điểm của V.V. Docuchaev được coi là học thuyết về phát sinh đất. Sau V.V. Docuchaev, các nhà thổ nhưỡng học bổ sung thêm một yếu tố nữa là sự tác động của con người trong sự hình thành đất.Ðá mẹ và mẫu chất

Các đá lộ ra ở phía ngoài cùng của vỏ Trái Ðất bị phong hoá liên tục cho ra các sản phẩm phong hoá và tạo thành mẫu chất. Ðược sự tác động của sinh vật, mẫu chất biến dổi

of 67

+ 2 H2O

+ n H2O


dần dần để tạo thành đất. Thành phần khoáng vật, thành phần hoá học của đá quuyết định thành phần mẫu chất và đất. Ðá bị phá huỷ để tạo thành đất được gọi là đá mẹ.

Ðá mẹ là cơ sở vật chất ban đầu và cũng là cơ sở vật chất chủ yếu trong sự hình thành đất. Các loại đá mẹ khác nhau có thành phần khoáng vật và hoá học khác nhau, do vậy trên các loại đá mẹ khác nhau hình thành nên các loại đất khác nhau.

Ví dụ: - Ðất hình thành trên đá mẹ là granít có độ dầy tầng đất từ mỏng đến trung bình,

thành phần cơ giới nhẹ và nghèo các chất dinh dưỡng.- Ðất hình thành trên đá mẹ là bazan có tầng đất đất rất dầy, thành phần cơ giới

nặng và chứa nhiều các chất dinh dưỡng.Trong việc nghiên cứu, phân loại đất vùng đồi núi Việt Nam chúng ta thường dựa

vào cơ sở đầu tiên là đá mẹ.Về mẫu chất, cần phân biệt rõ 2 loại: mẫu chất tại chỗ và mẫu chất phù sa. Mẫu

chất tại chỗ hình thành ngay trên đá mẹ, có thành phần và tính chất giống đá mẹ. Mẫu chất phù sa được lắng đọng từ vật liệu phù sa của hệ thống sông ngòi nên có thành phần rất phức tạp. Ngoài ra ở vùng đồi núi còn gặp mẫu chất dốc tụ.

Sự phân biệt giữa mẫu chất và đất có tính chất tương đối, nhiều trường hợp rất khó phân biệt. Mẫu chất phù sa ở Việt Nam thực chất là nhóm đất phù sa có nhiều tính chất tốt của nước ta.

Khi chưa có sự sống xuất hiện trên Trái Ðất, quá trình phá huỷ đá mẹ diễn ra theo chu trình: phá huỷ biến đổi

Ðá mẫu chất Ðất Chu trình này có tên là đại tuần hoàn địa chất và được coi là cơ sở để tạo thành đất.Sinh vật

Sự sống xuất hiện cách đây 500-550 triệu năm (kỷ Cambri của nguyên đại cổ sinh) sinh vật, trong đó chủ yếu là thực vật tác động lên mẫu chất, tạo thành chất hữu cơ trong mẫu chất, làm thay đổi mẫu chất và chuyển mẫu chất thành đất. Tham gia vào quá trình hình thành đất có nhiều loại sinh vật khác nhau nằm trong 3 ngành chính là thực vật màu xanh, động vật và vi sinh vật.

+ Vai trò của thực vật:Thực vật là nguồn cung cấp chất hữu cơ chủ yếu cho mẫu chất và đất. Khoảng 4/5

chất hữu cơ trong đất có nguồn gốc từ thực vật. Trong hoạt động sống của mình, các loài thực vật hút nước và các chất khoáng trong mẫu chất và đất, đồng thời nhờ quá trình quang hợp tạo thành các chất hữu cơ trong cơ thể. Sau khi chết, xác của chúng rơi vào mẫu chất và đất bị phân giải trả lại các chất lấy từ đất và bổ sung thêm cácbon, nitơ... tạo thành chất hữu cơ trong mẫu chất. Sự tích luỹ chất hữu cơ làm cho mẫu chất xuất hiện độ phì và chuyển thành đất. Chu kỳ đất - cây - đất diễn ra liên tục trong tự nhiên làm cho độ phì đất tăng dần.

Thực vật gồm các loại cây trong tự nhiên và hệ thống cây trồng trong sản xuất nông - lâm nghiệp. Dưới các kiểu rừng khác nhau gặp các loại đất có độ phì rất khác nhau. Ví dụ: đất dưới rừng tre, nứa hoặc trảng cỏ có độ phì thấp hơn đất dưới rừng cây lá rộng.

Một số loài thực vật được dùng làm cây chỉ thị cho một số tính chất đất. Ví dụ: cây sim, cây mua là cây chỉ thị cho đất chua, cây sú vẹt chỉ thị của đất mặn..v.v.

+ Vai trò của động vật:Các loài động vật có thể chia thành 2 nhóm: động vật sống trên mặt đất và động vật

sống trong đất.Ðộng vật sống trên mặt đất gồm nhiều loài khác nhau, các chất thải trong cuộc sống

rơi vào đất cung cấp một số chất dinh dưỡng. Sau khi chết xác chúng rơi vào đất bị phân giải bổ sung chất dinh dưỡng và chất hữu cơ cho đất.

of 67


Ðộng vật sống trong đất có nhiều loài như: giun, kiến, mối... Giun đất có vai trò rất lớn trong sự tạo độ phì đất. Theo Russell, một hecta đất tốt có thể có tới 2.500.000 cá thể các loại giun. Giun ăn đất, phân giun là các hạt kết viên bền vững làm cho đất tơi xốp. Khi chết xác chúng được phân giải cung cấp nhiều nitơ và các chất khoáng cho đất.

Ðộng vật góp phần bổ sung chất hữu cơ và làm tăng độ phì đất.+ Vai trò của vi sinh vậtTập đoàn vi sinh vật trong đất rất phong phú với nhiều chủng loại khác nhau. Về số

lượng có thể có tới hàng trăm triệu con trong một gam đất.Các kết quả nghiên cứu cho thấy rất nhiều quá trình diễn ra trong đất có sự tham

gia trực tiếp hay gián tiếp của tập đoàn vi sinh vật đất. Quá trình phân giải xác hữu cơ, quá trình hình thành mùn, quá trình chuyển hoá đạm trong đất, quá trình cố định đạm từ khí trời... trải qua nhiều phản ứng, nhiều giai đoạn, mỗi phản ứng đều có sự tham gia của một loài sinh vật cụ thể.

Hầu hết các loài vi sinh vật đều sinh sản theo cách tự phân nên lượng sinh khối tạo ra trong đất lớn, sau khi chết xác các loài vi sinh vật bị phần giải góp phần cung cấp chất hữu cơ và tạo độ phì đất.

Như vậy, sau khi sự sống xuất hiện, giới sinh vật đã có những tác động sâu sắc về nhiều mặt tới mẫu chất để chuyển mẫu chất thành đất, sinh vật tiếp tục tác động với đất để đất ngày càng phát triển. Nói cách khác nếu không có sinh vật thì chưa có đất, vì vậy các nhà khoa học cho rằng sinh vật là yếu tố quyết định trong sự hình thành đất.Khí hậu

Các đặc trưng của khí hậu như nhiệt độ, ẩm độ không khí, lượng mưa... ảnh hưởng rất lớn tới sự hình thành đất.

+ Ảnh hưởng trực tiếp: khí hậu ảnh hưởng trực tiếp đến phong hoá đá, sự thay đổi nhiệt độ tạo sự phá huỷ vật lý, lượng mưa và chế độ mưa ảnh hưởng tới phong hoá vật lý và hoá học... Nhiều quá trình diễn ra trong đất như khoáng hoá, mùn hoá, rửa trôi, xói mòn... chịu sự tác động rõ rệt của khí hậu.

Những vùng có lượng mưa > bốc hơi, lượng nước thừa sẽ di chuyển trên mặt đất và thấm sâu xuống đất tạo nên các quá trình xói mòn và rửa trôi. Các nguyên tố kiềm, kiềm đất rất dễ bị rửa trôi, do vậy lượng mưa càng lớn đất bị hoá chua càng mạnh.

+ Ảnh hưởng gián tiếp: Ảnh hưởng gián tiếp của khí hậu thông qua yếu tố sinh vật, khí hậu góp phần điều chỉnh lại yếu tố sinh vật. Mỗi đới khí hậu trên Trái Ðất có các loài thực vật đặc trưng. Ví dụ: thực vật đặc trưng của khí hậu nhiệt đới là cây lá rộng, thực vật đặc trưng của khí hậu ôn đới là các cây lá kim... V.V.Docuchaev đã phát hiện ở mỗi đới khí hậu có những loại đất đặc thù riêng.Ðịa hình

Ðịa hình cũng ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến sự hình thành đất.+ Ảnh hưởng trực tiếp: Các đặc trưng của địa hình như dáng đất, độ cao, độ dốc...

ảnh hưởng trực tiếp đến nhiều quá trình diễn ra trong đất. Vùng đồi núi, vùng cao ở đồng bằng quá trình rửa trôi xói mòn diễn ra mạnh. Ngược lại trong các thung lũng ở vùng đồi núi hoặc vùng trũng ở đồng bằng diễn ra quá trình tích luỹ các chất. Lượng nước trong đất cũng phụ thuộc địa hình; vùng cao thường thiếu nước, quá trình ôxy hoá diễn ra mạnh; Vùng trũng thường dư ẩm, quá trình khử chiếm ưu thế... kết quả ở các địa hình khác nhau hình thành nên các loại đất khác nhau.

+ Ảnh hưởng gián tiếp: địa hình ảnh hưởng gián tiếp đến sự hình thành đất thông qua yếu tố khí hậu và sinh vật. Càng lên cao nhiệt độ càng giảm dần theo quy luật độ cao tăng 100 m, nhiệt độ giảm 0,5oC, đồng thời ẩm độ tăng lên. Sự thay đổi khí hậu kéo theo sự thay đổi của sinh vật. Ở các độ cao khác nhau có các đặc trưng khí hậu và sinh vật khác nhau. Các nhà thổ nhưỡng đã phát hiện được quy luật phát sinh đất theo độ cao. Thời gian

Thời gian là tuổi của đất, gồm tuổi tuyệt đối và tuổi tương đối.

of 67


Tuổi tuyệt đối được tính từ khi mẫu chất được tích luỹ chất hữu cơ (cacbon hữu cơ) đến ngày nay, nói cách khác tuổi tuyệt đối chính là tuổi cacbon hữu cơ trong đất hay là tuổi mùn của đất. Ðể xác định tuổi của mùn, dùng phương pháp phóng xạ cacbon. C12 có 2 đồng vị phóng xạ là C13 và C14, trong cơ thể sống của thực vật tỷ lệ C13 và C14 là một hằng số và giống trong khí quyển. Sau khi chết C14 không bền và bị phân huỷ giảm dần, từ lượng C14 còn lại trong mùn dựa vào chu kỳ bán phân rã của C14, tính được tuổi của mùn trong đất. Bằng phương pháp trên, Devries (1958) đã xác định tuổi của đất vàng (hoàng thổ) ở Úc từ 32-42 ngàn năm.

Tuổi tương đối của đất được dùng để đánh giá sự phát triển và biến đổi diễn ra trong đất nên không tính được bằng thời gian cụ thể. Dựa vào hình thái đất để có các nhận xét về hình thành và phát triển của đất. Ví dụ: Sự phân tầng chưa rõ của phẫu diện thường gặp ở những loại đất mới được hình thành. Sự hình thành kết von hoặc đá ong trong một số loại đất đỏ vàng chứng tỏ đất đã phát triển tới mức cao (già hơn) so với đất cùng loại chưa có kết von.Con người

Con người đã có những tác động rất sâu sắc đối với các vùng đất được sử dụng vào sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp. Sự tác động về nhiều mặt trong quá trình sử dụng đất đã làm biến đổi nhiều vùng theo các hướng khác nhau, hình thành nên một số loại đất đặc trưng. Ví dụ: Ðất phù sa, đất xám bạc màu, đất mặn, đất phèn... sau một thời gian sử dụng gieo trồng lúa nước sẽ hình thành nên đất lúa nước.

Những tác động tốt của con người như: Bố trí cây trồng phù hợp với tính chất đất; xây dựng các công trình thuỷ lợi; đắp đê ngăn lũ và nước mặn; bổ sung chất dinh dưỡng trong đất bằng các loại phân bón; bảo vệ đất; cải tạo tính chất xấu của đất... làm cho đất biến đổi theo chiều hướng tốt dần lên. Ngược lại, những tác động xấu như: Bố trí cây trồng không phù hợp; bón phân không đầy đủ; chặt phá rừng làm nương rẫy; không thực hiện tốt các biện pháp chống thoái hoá đất... sẽ làm cho đất biến đổi theo chiều hướng xấu.

Sự tác động tổng hợp của các yếu tố hình thành đất sẽ quyết định các quá trình hình thành và biến đổi diễn ra trong đất. Những quá trình hình thành phổ biến trong tự nhiên:

- Quá trình hình thành đất sơ sinh.- Quá trình tích luỹ chất hữu cơ và mùn trong đất.- Quá trình tích luỹ sắt, nhôm trong đất.- Quá trình rửa trôi, xói mòn đất.- Quá trình glây.- Quá trình hoá chua, phèn, nhiễm mặn.- Quá trình lắng đọng vật liệu phù sa.

Câu 3: Quá trình khoáng hoá xác hữu cơ * Khái niệm khoáng hoá chất hữu cơ là gì?Khoáng hoá là quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ tạo thành các hợp chất

khoáng đơn giản, sản phẩm cuối cùng là những hợp chất tan và khí.* Ðặc điểm của quá trình khoáng hoá xác hữu cơ:Theo L.N. Alexandrova quá trình khoáng hoá xác hữu cơ trong đất xảy ra theo 3 giai

đoạn:+ Các hợp chất hoá học phức tạp là thành phần cơ bản của xác hữu cơ: protit,

gluxit, lipit, lignin, tanin, nhựa do tác động của các men do vi sinh vật đất tiết ra bị thuỷ phân để hình thành các sản phẩm có cấu tạo đơn giản hơn: đường hexoza, pentoza, saccaroza, cenluloa, axit amin mạch vòng và mạch thẳng, amin, các gốc purin và pirimidin, axit uronic, axit béo, glixerin, polyphenol...

+ Do tác dụng của các phản ứng oxi hoá khử, khử amin, khử cacboxyl... các sản phẩm của giai đoạn 1 tiếp tục bị biến đổi thành các axit hữu cơ mạch vòng và mạch thẳng,

of 67


axit vô cơ, axit béo, axit hữu cơ dạng bay hơi, axit không no, andehit, rượu, các sản phẩm oxi hoá khử dạng phenol, quinol.

+ Giai đoạn khoáng hoá hoàn toàn- Trong điều kiện hảo khí các sản phẩm trung gian trên bị biến đổi hoàn toàn thành

các sản phẩm: R3PO4, R2SO4, RNO2, RNO3, NH3, H2O, CO2 (R là Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH4

+).- Trong điều kiện yếm khí sản phẩm cuối cùng tạo thành từ các sản phẩm trung

gian bao gồm: NH3, H2O, CO2, CH4, H2, N2, H2S, PH3.* Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khoáng hoá+ Thành phần xác hữu cơ: quá trình khoáng hoá các hợp chất hữu cơ khác nhau

không giống nhau. Khoáng hoá mạnh nhất là các loại đường, tinh bột, sau đó đến protit, hemicenlulo và cenlulo, bền vững hơn cả là lignin, sáp, nhựa, cho nên đối với những tàn tích sinh vật khác nhau, có thành phần hoá học khác nhau thì tốc độ các quá trình khoáng hoá không thể giống nhau.

+ Ðặc điểm của đất và khí hậu: tốc độ khoáng hoá cũng phụ thuộc vào độ pH, thành phần cơ giới đất, độ ẩm, nhiệt độ... Khoáng hoá cần điều kiện thoáng khí, nước, nhưng nếu độ ẩm cao quá gây ra yếm khí, vi sinh vật khó hoạt động. Kết quả hiện nay cho thấy ở các điều kiện ẩm độ 70%, đủ ánh sáng, pH 6,5 - 7,5, nhiệt độ 25˚ - 30˚C là thích hợp cho sự hoạt động của vi sinh vật, và do đó khoáng hoá xảy ra mạnh mẽ. Những điều kiện này thích hợp với đất có nhiệt độ, ẩm độ như ở Việt Nam, cho nên ở ta các quá trình khoáng hoá rất mạnh, phân giải ra nhiều chất dinh dưỡng cho cây trồng, nhưng đồng thời chất hữu cơ và mùn trong đất bị phá huỷ nhanh chóng làm cho đất không nhiều mùn và ít đạm, vì vậy đối với đất nhẹ, cần có biện pháp giảm tốc độ khoáng hoá.

Câu 4. Quá trình mùn hóa xác hữu cơ* Khái niệmMùn hoá là quá trình tổng hợp những sản phẩm phân giải xác hữu cơ dẫn đến sự

hình thành những hợp chất mùn.Mùn là những hợp chất hữu cơ cao phân tử phức tạp mà phân tử bao gồm nhiều

đơn vị cấu tạo khác nhau, chúng được nối với nhau bằng các cầu nối. Mỗi đơn vị cấu tạo bao gồm nhân vòng, mạch nhánh, chúng chứa nhiều nhóm định chức khác nhau và mang tính axit.

* Quan điểm về sự hình thành mùnNgày nay, người ta thống nhất rằng mùn được cấu tạo từ protit, lignin, tanin và

những thành phần khác nhau của xác sinh vật, nhưng bản chất của các quá trình mùn hoá còn có những ý kiến khác nhau, nổi bật là 2 quan điểm hoá học và quan điểm sinh hoá học về sự hình thành mùn.

+ Những người theo quan điểm hoá học cho rằng sự hình thành mùn chỉ trải qua một loạt những phản ứng hoá học đơn thuần, mà không có sự tham gia của vi sinh vật. Ðại diện cho quan điểm này là Vacsman, F. Scheffer... Ví dụ, Vacsman (Mỹ) cho rằng hạt nhân mùn được hình thành do lignin kết hợp với các chất khoáng kiềm trong đất, sau đấy các phản ứng oxy hoá đã kết gắn thêm các axit hữu cơ khác và hình thành mùn. Hoặc theo Scheffer axit humic có thể được hình thành theo con đường sinh hoá mà cũng có thể bằng con đường hoá học đơn thuần. Bằng con đường hoá học, axit humic được tạo thành từ các phenol, quinol và aminoaxit qua các phản ứng oxi hoá và trùng hợp. Quan điểm hoá học ngày càng ít được các nhà nghiên cứu về mùn ủng hộ.

+ Quan điểm sinh hoá của việc hình thành mùn khẳng định rằng: mùn được hình thành nhất thiết phải là sản phẩm phân giải xác hữu cơ và tổng hợp những hợp chất được phân giải của vi sinh vật đất, những phản ứng xảy ra trong quá trình tạo mùn là những phản ứng sinh hoá, có tác động bởi các men do vi sinh vật tiết ra. Quan điểm này được nhiều nhà nghiên cứu đất nổi tiếng trình bày một cách hệ thống: Traxop, Docuchaev,

of 67


Viliam, Tiurin, Kononova, Alexandrova và các học giả phương tây khác: Posong, Bestremio, Sephe, Laatso, Baso, Focsaito, Piusk, Alison... Quan điểm này đương là quan điểm thống soái ngày nay và ngày càng được nhiều người ủng hộ.

* Quá trình hình thành mùn theo quan điểm hiện đại (sinh hoá)+ Theo Docuchaev, Viliam và Tiurin, Kononova, Alexandrova đặc điểm cơ bản của

sự mùn hoá là những phản ứng sinh hoá oxy hoá dần dần những hợp chất cao phân tử có mạch vòng khác nhau, trong đó protit, lignin, tanin đóng vai trò quan trọng. Những phản ứng oxy hóa này xảy ra khi phân giải các tàn tích sinh vật dưới ảnh hưởng của oxy không khí, men oxydaza và các xúc tác vô cơ khác. Những hợp chất cao phân tử kể trên liên kết lại với nhau dưới tác dụng của phản ứng trùng hợp dẫn tới việc hình thành những hợp chất mùn cao phân tử và bền vững.

+ Tham gia vào quá trình mùn hoá ngoài protit, lignin, tanin còn có những sản phẩn khác của quá trình phân giải xác hữu cơ đất. Trong quá trình sống của mình, vi sinh vật đất sử dụng những sản phẩm phân giải hữu cơ, những sản phẩm trao đổi chất và tổng hợp của vi sinh vật như axit, đường, amin, hợp chất thơm... cũng tham gia cấu tạo nên phân tử mùn.

+ Quá trình hình thành mùn xảy ra theo ba bước:Bước 1: từ protit, gluxit, lignin, tanin... (trong xác hữu cơ, hoặc là sản phẩm tổng

hợp của vi sinh vật) phân giải thành các sản phẩm trung gian.Bước 2: tác động giữa các hợp chất trung gian để tạo thành những liên kết hợp chất,

đó là những hợp chất phức tạp.Bước 3: trùng hợp các liên kết trên tạo thành các phân tử mùn* Cấu tạo của hợp chất mùn: phân tử mùn hình thành được xem như một chuỗi

xích, gồm nhiều mắt xích khác nhau, chúng được nối với nhau qua các cầu nối. Mỗi mắt xích là một liên kết hợp chất, trong mỗi liên kết này, không nhất thiết phải có sự tham gia của tất cả bốn hợp chất chính (protit, gluxit, lipit, lignin - tanin) nhưng nhất thiết phải có nhân vòng, mạch nhánh, trong đó bao gồm cả các nhóm định chức khác nhau.

+ Nhân vòng (nhân thơm): đây là vấn đề phức tạp nhất trong việc hình thành nên phân tử mùn, Theo quan niệm hiện nay nhân vòng có nguồn gốc phenol hay quinol như các loại: benzen, furan, pirol, piridin, naftalin, antraxen, indol, quinolin. Hiện nay đa số học giả cho rằng một trong những nguồn gốc nhân thơm của axit mùn là lignin, vai trò của chúng khá lớn. Lignin là một chất trùng hợp, trong đó chứa nhân thơm là dẫn xuất của fenylpropan.

Nguồn gốc của nhân thơm trong các hợp chất mùn cũng có thể là cacbuahidro và các hợp chất khác dạng không no. Các hợp chất này nhờ vi sinh vật phân giải, tổng hợp thành polifenola thứ sinh. Ngày nay nhiều công trình nghiên cứu bằng cacbon đồng vị C 14

đã chứng minh điều này.+ Mạch nhánh: có thể là cacbuahidro, có thể là hợp chất chứa nitơ, chúng là sản

phẩm của quá trình phân giải xác hữu cơ và cũng có thể là sản phẩm tổng hợp của vi sinh vật đất từ những sản phẩm khoáng hoá.

+ Nhóm định chức: gồm có những nhóm sau: COOH (cacboxyl), OH (hydroxyl), OCH3 (metoxyl) và CO (cacbonyl). Những nhóm này hoặc gắn trực tiếp với nhân vòng hoặc gắn với mạch nhánh.

Các liên kết hợp chất được gắn với nhau bằng các cầu nối. Cầu nối có thể là 1 nguyên tử (- O -, - N -,...) hoặc 1 nhóm nguyên tử (- NH -, - CH2 -,...).

* Những nhân tố ảnh hưởng đến đặc điểm và tốc độ quá trình hình thành mùn đấtNhững nhân tố chính ảnh hưởng đến sự mùn hoá là: chế độ nhiệt, không khí và

nước của đất, thành phần cơ giới và các tính chất lý hoá học của đất, thành phần và cường độ hoạt động của vi sinh vật, thành phần xác hữu cơ đất.

+ Chế độ nước, không khí ảnh hưởng đến điều kiện hảo khí hoặc yếm khí. Trong điều kiện khô hanh quanh năm, tốc độ mùn hoá chậm, nhưng nếu thường xuyên ngập nước, mùn hoá thực hiện dưới tác động của vi sinh vật yếm khí sẽ sinh ra những axit hữu

of 67


cơ và các chất khử (CH4, H2S...), những chất này kìm hãm sự hoạt động của vi sinh vật làm cho tốc độ mùn hoá chậm hẳn và xác hữu cơ biến thành than bùn. Nhiệt độ thích hợp cho quá trình mùn hoá là 25° - 30°C. Người ta nhận thấy trong điều kiện có mùa ẩm và mùa khô xen kẽ, thì mùn được tích luỹ nhiều nhất. Ở mùa ẩm nóng, hảo khí, khoáng hoá chiếm ưu thế, khi khô và lạnh các hợp chất hữu cơ đã hình thành khi phân giải ở mùa ẩm được vi sinh vật chuyển hoá, trùng hợp lại, tạo thành mùn.

+ Thành phần vi sinh vật và sự hoạt động của chúng đóng vai trò rất quan trọng trong việc phân giải chất hữu cơ và tích luỹ mùn. Người ta nhận thấy, đi từ cực bắc đến xích đạo, số lượng vi sinh vật trong đất và số loại cũng như cường độ hoạt động tăng dần. Nhiều nghiên cứu đã chứng tỏ hoạt động sinh học đất quá mạnh hoặc quá yếu đều không làm tích luỹ nhiều mùn. Mùn được tích luỹ nhiều nhất ở những đất có số lượng vi sinh vật trung bình (số lượng này gọi là chỉ tiêu sinh học đất tính bằng số vi sinh vật/1 gam mùn đất) như đối với các loại đất đen (chernozem).

+ Về thành phần cơ giới và lý hoá tính đất, ta thấy ở đất sét và sét pha, quá trình phân giải xác hữu cơ có chậm hơn ở đất cát và cát pha, song mùn lại được tích luỹ nhiều hơn vì khoáng hoá trong đất sét, sét pha yếu hơn nhiều, các phần tử nhỏ của đất cũng liên kết và giữ mùn tốt hơn. Ðất chứa nhiều Ca, Mg vừa gây phản ứng trung tính vừa có nhiều dinh dưỡng tạo điều kiện cho vi sinh vật hoạt động, vừa liên kết tốt với mùn tạo những hợp chất bền vững giữ mùn trong đất. Nhóm keo khoáng giữ mùn tốt hơn cả là montmorilonit và vermiculit.

+ Một điều kiện ảnh hưởng rất lớn đến quá trình mùn hoá là thành phần xác hữu cơ. Xác hữu cơ chứa nhiều protit, gluxit và các nguyên tố tro nhất là Ca, tỉ lệ C/N thấp, tạo thành mùn nhuyễn. Với cây thân gỗ nghèo protit, các nguyên tố tro, giàu lignin, sáp, nhựa, tỉ lệ C/N cao cho ta nhiều mùn thô. Câu 5: Chất hữu cơ và mùn trong đất Việt Nam

Nước ta nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, thực vật phong phú và tươi tốt quanh năm, lượng chất hữu cơ được tạo ra trên một vị diện tích hàng năm rất lớn, tàn tích sinh vật để lại cho đất rất khác nhau giữa các đất hoang, đất trồng trọt và đất rừng. Quá trình mùn hoá thực hiện với tốc độ nhanh, song quá trình khoáng hoá cũng rất mạnh mẽ dẫn đến chất hữu cơ nói chung, mùn nói riêng bị phân giải nhanh chóng. Thêm vào đó, các quá trình feralit, quá trình xói mòn, rửa trôi và việc sử dụng đất không hợp lý ở một số nơi đã ảnh hưởng rất lớn tới số lượng cũng như chất lượng hữu cơ và mùn trong đất.

* Về số lượngHàm lượng hữu cơ và mùn biến động rất lớn giữa các loại đất, nhìn chung các loại

đất nông nghiệp có hàm lượng hữu cơ và mùn không cao. Theo Thái Phiên (2000), đa số đất đồi núi của nước ta có hàm lượng chất hữu cơ từ 1 - 2%, có khoảng 20% diện tích đất có hàm lượng chất hữu cơ < 1%. Ðất có hàm lượng chất hữu cơ và mùn cao nhất là các đất trên núi cao, quanh năm mây mù che phủ, hoặc đất lầy thụt quanh năm ngập nước, các đất này có hàm lượng OM ³ 6%. Ðất nghèo chất hữu cơ nhất là các đất cát hoặc đất bạc màu, các đất này có OM £ 1%.

* Về chất lượng+ Nhiều nghiên cứu đều thống nhất là đất mùn trên núi, đất lầy thụt có lượng hữu

cơ tổng số cao nhưng lại chứa nhiều mùn thô. Trong thành phần của hợp chất mùn thì tỷ lệ nhóm humin cao hơn nhiều so với tỷ lệ axit humic và axit fulvic.

+ Tỷ lệ giữa cacbon của axit humic và cacbon của axit fulvic trong hầu hết các loại đất đều < 1, nghĩa là lượng axit fulvic cao hơn hẳn lượng axit humic.

Nguyên nhân của đặc điểm này có thể do trong điều kiện nhiệt độ, ẩm độ cao, hàm lượng bazơ thấp đã hạn chế việc tạo thành axit humic. Ðiều này cũng giải thích đất feralit

vùng đồi núi thấp là nơi có tỷ lệ thấp nhất, còn các đất miền núi cao do khí hậu ôn

of 67


hoà nên tỷ số này được nâng lên. Ðất lúa phù sa do canh tác bón phân nhiều nên axit humic có điều kiện hình thành nhiều hơn. Ðặc biệt đất macgalit-feralit có axit humic lại nhiều hơn axit fulvic vì hàm lượng bazơ ở đây cao.

+ Nhiều nghiên cứu cũng thấy rằng các axit humic của đất Việt Nam hầu hết thuộc nhóm axit humic di động và rất gần với axit fulvic vì nhân thơm của chúng thể hiện kém, đó cũng là đặc điểm chung của đất nhiệt đới (Zonn, Lý Khánh Quỳ, Nhiễu Chí Viên, Tiurin, Fritland). Theo chiều sâu phẫu diện đất, càng xuống sâu, đất càng chứa ít bazơ hơn, nên axit humic hình thành càng ít.

+ Tỷ số C/N của mùn trong đất Việt Nam dao động từ 7,5 - 23,0. Tỷ lệ này càng cao mùn đất càng thô.

Câu 6. Keo đất? Khái niệm

Ðất là một hệ thống đa phân tán phức tạp bao gồm các hạt có kích thước khác nhau. Keo đất là những hạt rất ít tan trong nước, có đường kính rất nhỏ. Về kích thước của hạt keo giữa một số tác giả không thống nhất. Ðường kính hạt keo dao động từ 0,01 - 10 mm (1 mm = 10-6 m) (Garrison Sposito), hoặc nhỏ hơn 1 mm (Nyle C. Brady, Ray R. Well, Hinrich L. Bohn, Brian L. McNeal, George A. O'connor), hoặc nhỏ hơn 0,2 mm (A.E. Vozbutskaia) hoặc bán kính nhỏ hơn 1 mm (Van Olphen),... Do kích thước của keo nhỏ như thế nên chúng thường lơ lửng trong dung dịch, có thể chui qua giấy lọc phổ thông và chỉ quan sát được cấu tạo của chúng bằng kính hiển vi điện tử. Số lượng keo trong đất rất khác nhau tuỳ theo loại đất, từ 1 - 2% (đất cát) đến 40 - 50% khối lượng đất (đất sét nặng). Ngay cả khi có hàm lượng rất nhỏ trong đất, keo đất vẫn là đại diện chủ yếu cho khả năng hấp phụ của đất

Trong đất có keo vô cơ, keo hữu cơ và keo phức tạp hữu cơ- vô cơ. Những keo vô cơ được tạo thành do tác dụng phong hoá đá hoặc do sự ngưng tụ các phân tử trong dung dịch, keo hữu cơ tạo thành do quá trình biến hoá xác hữu cơ trong đất. Keo vô cơ kết hợp với keo hữu cơ thành keo hữu cơ - vô cơ.

Cấu tạo chung của keo đất (hình 5.1) như sau: phần trong cùng của hạt keo (mixen keo) là nhân keo, đó là một hợp chất phức tạp có cấu tạo vô định hình hoặc tinh thể. Thông thường keo vô cơ có nhân là axit silisic, nhôm silicat, oxyt sắt, oxyt nhôm... Keo vô cơ bền, nó chỉ bị phá huỷ sau một thời gian dài. Keo hữu cơ có nhân là axit humic, axit fulvic, prôtit hoặc cenlulo. Keo hữu cơ kém bền, nó có thể bị phá huỷ rồi lại tạo thành ngay từ các sản phẩm phân giải xác động vật, thực vật.

Theo Gorbunov keo đất có cấu tạo như sau: trong cùng là nhân keo, trên mặt nhân keo có lớp điện kép, lớp nằm sát hạt nhân gọi là lớp ion quyết định thế, lớp ion ngoài mang điện trái dấu gọi là lớp ion bù. Ða số ion của lớp ion bù nằm sát lớp ion quyết định thế gọi là tầng ion không di chuyển, những ion còn lại nằm xa cách tầng ion quyết định thế làm thành tầng ion khuếch tán.

Ða số keo đất có lớp ion quyết định thế mang điện âm. Ðiều cần lưu ý là trong đất những ion trên lớp điện bù có thể trao đổi với những ion trong dung dịch tiếp xúc với nó nên gọi là "tầng ion trao đổi". Tổng số cation trên tầng ion trao đổi tính bằng số ly đương lượng gam (meq) trong 100 gam đất khô gọi là dung tích hấp phụ của đất.

Keo đất giữ vai trò rất quan trọng vì chúng quyết định nhiều tính chất cơ bản của đất về mặt lý học, hoá hoc, đặc biệt là đặc tính hấp phụ của đất. Bởi vậy những lý luận về keo được vận dụng rộng rãi trong lĩnh vực phân loại đất, cải tạo đất và bón phân cho đất.Ðặc tính cơ bản của keo đất

Khi nghiên cứu keo đất người ta thấy có 4 đặc tính quyết định nhiều tính chất cơ bản của đất, đó là:

of 67


a. Keo đất có tỷ diện lớnTỷ diện là tổng số diện tích bề mặt của một đơn khối lượng (g) hoặc một đơn vị thể

tích (cm3). Diện tích bề mặt của các hạt có kích thước khác nhau được thể hiện ở bảng 5.1. Keo đất có kích thước rất bé nên tỷ diện của nó rất lớn. Theo số liệu ở bảng 5.1, số lượng keo đất chỉ bằng 4% khối lượng pha rắn của đất, nhưng có diện tích bề mặt bằng 80% tổng diện tích bề mặt của đất. Như vậy đất sét có tỷ diện lớn nhất rồi đến đất thịt và bé nhất là đất cát.b. Keo đất có năng lượng bề mặt

Các phân tử trong hạt keo chịu những lực tác động xung quanh như nhau nên không có gì đặc biệt. Phân tử trên bề măt hạt keo chịu các lực tác động xung quanh khác nhau vì nó tiếp xúc với thể lỏng hoặc thể khí bên ngoài. Do các lực này không thể cân bằng lẫn nhau được, từ đó sinh ra năng lượng tự do, sinh ra năng lượng bề mặt chỗ tiếp xúc giữa các hạt keo với môi trường xung quanh. Thành phần cơ giới đất càng nặng thì tỷ diện càng lớn và do đó năng lượng bề mặt càng lớn, khả năng hấp phụ vật chất càng cao.c. Keo đất có mang điện

Ðây là một đặc tính rất quan trọng của keo đất mà các hạt đất có kích thước lớn không có. Do hạt keo có kích thước rất nhỏ nên hạt nhân của keo có thể hấp phụ lên trên bề mặt các ion khác nhau. Sự hấp phụ này phụ thuộc vào bản chất của keo. Tuỳ thuộc vào cấu trúc của hạt keo mà keo đất có thể mang điện âm hoặc điện dương. Trong đất có keo âm, keo dương và keo lưỡng tính. Phần lớn keo đất mang điện âm

d. Keo đất có tác dụng ngưng tụKeo đất có thể tồn tại ở hai trạng thái khác nhau: trạng thái keo tán (sol) và trạng

thái keo tụ (gel). Khi những hạt keo phân bố trong một thể tích nước thì chúng nằm xa cách nhau, đó là trạng thái sol (hay hydrosol). Trong trường hợp này môi trường phân tán là nước, tướng phân tán là các hạt keo. Như thế sol chỉ keo ở trạng thái lơ lửng trong chất lỏng. Hiện tượng này do các nguyên nhân: do thế điện động (điện thế zeta) làm cho các hạt keo đẩy nhau không tiến lại gần nhau được, hoặc do màng nước bao bọc ngoài keo ngăn cản không cho chúng dính liền nhau.

Song trong thiên nhiên lại có cả quá trình ngưng tụ, nghĩa là quá trình biến sol thành gel. Quá trình này chỉ xảy ra khi keo bị trung hoà điện hoặc sức hút giữa chúng lớn hơn sức đẩy. Sự ngưng tụ keo có thể do những nguyên nhân chính sau:

+ Keo ngưng tụ do tác dụng của chất điện giải: đây là nguyên nhân chủ yếu. Ion chất điện giải tiếp xúc với hạt keo, điện của keo sẽ bị trung hoà bởi ion mang điện trái dấu. Ta biết, đa số keo đất mang điện âm nên nói chung chúng bị ngưng tụ do có cation trong dung dịch đất. Do chất điện giải là một muối, các ion của muối này hydrat hoá lấy nước của hạt keo, làm giảm bề dày màng nước giúp cho chúng có thể gần nhau; mặt khác ion muối ngăn cản khả năng điện phân của các cation trao đổi làm giảm điện thế zeta. Cả 2 nguyên nhân đó dẫn tới hiện tượng keo đất liên kết với nhau mà ngưng tụ. Hoá trị của cation càng cao thì sức ngưng tụ keo càng mạnh. Nghiên cứu sự ngưng tụ keo sét Gedroiz thấy rằng sức ngưng tụ của cation hoá trị 2 lớn gấp 25 lần cation hoá trị 1, cation hoá trị 3 gấp 10 lần cation hoá trị 2 (bảng 5.2). Các cation hoá trị 1 như Na+, K+, H+ có tác dụng ngưng tụ nhưng không bền, khi chất điện giải trong dung dịch bị rửa trôi thì xảy ra hiện tượng tán keo.

+ Keo ngưng tụ do hiện tượng mất nước: tuỳ khả năng giữ nước người ta chia keo thành keo ưa nước và keo ghét nước. Keo ưa nước trên bề mặt có những phân tử nước hoặc chất lỏng như dung dịch đất. Những keo ưa nước như gelatin, axit silicic, nhựa cây, một vài chất hữu cơ trong đất, một số keo sét... Keo ghét nước như hydroxít sắt, kaolinit... Chúng không có màng nước xung quanh nên dễ ngưng tụ, chỉ cần dùng dung dịch muối nồng độ thấp. Trái lại các keo ưa nước chỉ ngưng tụ trong trường hợp chất điện giải ở nồng

of 67


độ cao. Những lúc thời tiết hanh khô hoặc hạn hán kéo dài làm cho đất khô thì keo ưa nước cũng có thể ngưng tụ do màng nước quanh nó bị mất.

+ Keo ngưng tụ do sự liên kết hai hạt keo mang điện trái dấuNhư trên đã nói, đa số keo đất mang điện âm. Tuy nhiên vẫn gặp một số keo mang

điện dương như keo Fe(OH)3, Al(OH)3, khi keo âm và keo dương kết hợp với nhau, sau lúc trung hoà điện tạo thành gel hỗn hợp. Nếu số lượng keo âm nhiều gấp bội keo dương thì các keo âm bao bọc keo dương tạo thành màng bảo vệ mang điện âm, kết quả lại tạo thành sol.

Câu 7: Các dạng hấp phụ trong đất? Ý nghĩa? Thực tiễn?Khái niệm chung

Hấp phụ là đặc tính của các hạt đất có thể hút được chất rắn, chất lỏng, chất khí hoặc làm tăng nồng độ các chất đó trên bề mặt. Bemmelen (Hà Lan) lần đầu tiên chỉ ra rằng keo đất là cơ sở của tác dụng hấp phụ, tác dụng này phụ thuộc chất mùn, hydroxyt sắt và oxit silicic trong đất. Năm 1908, Gedroiz (Liên xô cũ) tìm ra quy luật hấp phụ, khẳng định khái niệm hấp phụ một cách chính xác. Gedroiz cho rằng, tính hấp phụ của đất liên quan đến phức hệ hấp phụ, phức hệ ấy không tan trong nước, thành phần khoáng của nó là nhôm silicat, thành phần hữu cơ của nó chủ yếu là mùn, đó là các loại keo đất. Gedroiz chia khả năng hấp phụ của đất thành 5 dạng: hấp phụ sinh học, hấp phụ cơ học, hấp phụ lý học, hấp phụ hoá học và hấp phụ lý hoá học.Các dạng hấp phụ của đấta. Hấp phụ sinh học

Hấp phụ sinh học là khả năng sinh vật (thực vật và vi sinh vật) hút được cation và anion trong đất. Những ion dễ di chuyển trong đất được rễ cây và vi sinh vật hút biến thành những chất hữu cơ không bị nước cuốn trôi. Rễ cây, thân cây sau lúc chết đi sẽ tích luỹ xác hữu cơ trong đất. Vi sinh vật phân giải xác hữu cơ này, do đó có quá trình hấp phụ sinh học. Vi sinh vật cố định đạm cũng là một hình thức hấp phụ sinh vật.

Sự trao đổi cation giữa đất và rễ cây đã được nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây. Nhiều thí nghiệm khẳng định rằng, ngoài hiện tượng cây hút thức ăn dưới dạng ion từ dung dịch đất, cation và anion có thể đi từ đất vào cây theo quá trình trao đổi ion. Do rễ cây hô hấp thải ra CO2. CO2 kết hợp với H2O trong đất tạo thành H2CO3. Axit này phân li: H2CO3 = H+ + HCO3

-. H+ khuếch tán đến keo đất và tại đó nó trao đổi với Ca2+, Mg2+, K+

và cation khác hấp phụ ở keo đất, Còn các anion HCO3- trao đổi với NO3

-, SO42-, và PO4

3-. H2CO3 còn có tác dụng hoà tan các muối khoáng khác (phosphat, sulfat...) có trong đất giúp cho cây có thể hút được các ion này.b. Hấp phụ cơ học

Hấp phụ cơ học là đặc tính của đất có thể giữ lại những vật chất nhỏ ở trong khe hở của đất, ví dụ: những hạt sét, xác hữu cơ, vi sinh vật... Ðây là dạng hấp phụ phổ biến trong đất. Hiện tượng này thấy rõ nhất khi mưa, nước mưa đục do lẫn cát, sét... nhưng khi thấm sâu xuống các tầng đất dưới, nước mạch chảy vào giếng, nước trở nên trong, vì khi thấm qua các tầng đất, các chất lơ lửng trong nước đã bị hấp phụ cơ học.

Nguyên nhân của hấp phụ cơ học do kích thước khe hở trong đất bé hơn kích thước các vật chất hoặc bờ khe hở gồ ghề làm cản trở sự di chuyển các hạt hoặc các vật chất mang điện trái dấu với bờ khe hở nên bị hút giữ lại.

Có trường hợp hấp phụ cơ học không lợi cho quá trình hình thành đất như làm xuất hiện trong đất những lớp quá nhiều keo sét, đất trở lên chặt do đó lý tính xấu. Nhưng mặt khác, nhờ tính hấp phụ này mà các phần tử đất không bị rửa trôi xuống sâu.c. Hấp phụ lý học (hấp phụ phân tử)

Hấp phụ lý học là sự thay đổi nồng độ của các phân tử chất tan trên bề mặt các hạt đất.

of 67


Nguyên nhân của hiện tượng hấp phụ lý học do tác dụng của năng lượng bề mặt phát sinh ở chỗ tiếp xúc giữa các hạt đất với dung dịch đất (hoặc không khí). Năng lượng bề mặt phụ thuộc sức căng bề mặt và diện tích bề mặt. Vật chất nào làm giảm sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ tập trung trên mặt hạt keo, đây là sự hấp phụ dương. Ví dụ axit axetic có tác dụng làm giảm sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ được tập trung trên mặt hạt đất. Vật chất nào làm tăng sức căng mặt ngoài của dung dịch đất thì bị đẩy ra khỏi keo đất để đi vào dung dịch, sự hấp phụ này gọi là hấp phụ âm. Ví dụ phân tử đường làm tăng sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ bị đẩy ra khỏi keo đất để đi vào dung dịch đất.

Tóm lại, bất kỳ một sự chênh lệch nào về nồng độ ở chỗ tiếp xúc giữa hạt keo với môi trường xung quanh cũng sinh ra tác dụng hấp phụ lý học.

Ngoài phân tử các chất hoà tan, đất còn hấp phụ chất khí. Ðất khô hấp phụ không khí rất chặt. Khả năng hấp phụ các chất khí từ mạnh đến yếu thứ tự như sau: hơi nước, NH3, CO2, O2, N2. Ðất càng nhiều mùn càng hấp phụ nhiều NH3, CO2, và nước. Khả năng hút khí và hơi nước của đất phụ thuộc thành phần chất rắn trong đất (bảng 5.3). Vì vậy đất có khả hấp phụ khí NH3 sinh ra trong quá trình phân giải chất hữu cơ chứa đạm. Ở đây ta càng thấy rõ lợi ích của việc trộn đất bột khô với phân chuồng khi ủ phân. Ðất bột hút NH 3

được tạo ra trong quá trình ủ phân, làm giảm sự mất đạm.d. Hấp phụ hoá học

Hấp phụ hoá học là sự tạo thành trong đất những muối không tan từ những muối dễ tan. Ví dụ:

Na2SO4 + CaCl2 CaSO4¯ + 2NaCl,Na2SO4 + Ca(HCO3)2 CaSO4¯ + 2NaHCO3,

hoặc NH4H2PO4 + 3Ca(HCO3)2 Ca3(PO4)2¯ + 2NH3 + 6CO2 + 6H2OFe3+ + PO4

3- FePO4¯

Al3+ + PO43- AlPO4¯

Sự hấp phụ hoá học là nguyên nhân tích luỹ P và S trong đất, làm cho 2 nguyên tố này bị "giữ chặt" trong đất.e. Hấp phụ lý hoá học (hấp phụ trao đổi)

Hấp phụ lý hoá học là đặc tính của đất có thể trao đổi ion trong phức hệ hấp phụ với ion của dung dịch đất tiếp xúc. Trong dung dịch đất, các axit vô cơ và muối của chúng phân ly thành cation và anion. Khi dung dịch đất tác động với keo đất, keo đất không những chỉ hấp phụ các phân tử (hấp phụ lý học) mà còn hấp phụ cả ion nữa. Nếu lấy một ít đất đỏ (chua) tác động với dung dịch NH4Cl rồi lọc ta sẽ phát hiện trong dịch lọc chứa nhiều H+ còn NH4

+ thì giảm. Quá trình trao đổi ion này có thể biểu thị bằng phản ứng sau:[ KÐ]H+ + NH4Cl ⇄ [KÐ]NH4+ + HClTừ đó ta thấy thực chất của hấp phụ lý hoá học là sự trao đổi ion trên keo đất với

ion trong dung dịch quanh keo. Hiện tượng này xảy ra khi thay đổi độ ẩm, khi bón phân, khi nước ngầm dâng lên, khi tưới nước cho đất, nghĩa là khi có sự chênh lệch nồng độ của phản ứng thuận nghịch. Trong đất có keo âm và keo dương nên đất có khả năng hấp phụ cả cation và anion nhưng hấp phụ cation là chủ yếu vì phần lớn keo đất là keo âm. Hấp phụ trao đổi ion có ảnh hưởng rất lớn tới độ phì nhiêu đất, các tính chất vật lý, hoá học đất cũng như dinh dưỡng cây trồng. Vì vậy cần nghiên cứu sâu hơn dạng hấp phụ này ở phần tiếp theo.Câu 8: Hấp phụ trao đổi cation? Quy luậ phản ứng hấp phụ cation?a. Hấp phụ trao đổi cation

* Hấp phụ cation xảy ra ở những keo âm vì tầng ion trao đổi của keo chứa cation nên có thể trao đổi với những cation trong dung dịch tiếp xúc với nó. Keo âm chiếm đa số trong đất nên tác dụng hấp phụ cation là chủ yếu. Ví dụ khi bón đạm sunphat thì NH4

+

được hấp phụ theo phản ứng sau:

of 67


[KÐ]Ca2+ + (NH4)2SO4 ⇄ [KÐ]2NH4+ + CaSO4

Một phần nhỏ cation hấp phụ như K+, NH4+, Ca2+, Mg2+ có thể không trao đổi được,

nghĩa là không bị cation của dung dịch muối đẩy ra ngoài. Nguyên nhân của hiện tượng này có thể khác nhau. Nhiều thí nghiệm cho thấy K+ mất khả năng trao đổi do keo đất quá già và phần nào đã kết tinh. K+ đã tham gia cấu tạo lưới tinh thể do đó không trao đổi được nữa, hoặc có thể do cation đi vào khe hở giữa các lớp tinh thể khoáng vật như montmorilonit, baydelit, sau đó đất khô đi hay bị bao bọc xung quanh bởi các hạt keo khác nhau như Fe(OH)3, Al(OH)3 hoặc các chất hữu cơ nên cation đó mất khả năng trao đổi. Nguyên nhân rõ nhất và phổ biến nhất là do các cation đã liên kết hoá học để tạo thành các hợp chất không tan. Sự hấp thụ cation do vi sinh vật cũng là nguyên nhân làm cho cation mất khả năng trao đổi.

* Sự hấp phụ cation tuân theo những qui luật nhất định:+ Sự hấp phụ cation tuân theo quan hệ đương lượng: 1 đương lượng gam cation này

trao đổi với một đương lượng gam cation khác. Ví dụ trong phản ứng:[KÐ]Ca2+ + 2 NaCl ⇄ [KÐ]2Na+ + CaCl2

thì 1 đương lượng gam Ca (20 g) trao đổi với 1 đương lượng gam Na (23 g). Do trao đổi

bằng đương lượng (me) cho nên nếu có 3% Ca thì phải tính = 150 me, muốn trao

đổi Na cũng cần có = 3,45% Na mới trao đổi với 3% Ca được.

+ Trao đổi cation có thể tiến hành theo chiều thuận và nghịch phụ thuộc nồng độ và đặc tính cation trong dung dịch đất.

+ Trao đổi xảy ra rất nhanh: các phản ứng trao đổi cation trong đất tiến hành rất nhanh, có khi chỉ sau 5 phút đã thực hiện xong. Ðiểm này có ý nghĩa thực tiễn khi bón phân chứa cation và bón vôi khử chua. Cần chú ý là phải tạo điều kiện cho tiếp xúc đều giữa cation với đất bằng cách bừa kỹ, sục bùn để trộn đều, hoặc bón phân kết hợp với vun gốc cho cây.

+ Trao đổi cation phụ thuộc hoá trị, độ lớn và mức độ thuỷ hoá của cation:Hoá trị của cation càng cao, khả năng trao đổi càng mạnh, nghĩa là khả năng trao

đổi của cation hoá trị III > cation hoá trị II > cation hoá trị I.Nếu cùng hoá trị thì cation nào có bán kính lớn (tức bán kính thuỷ hoá bé) thì trao

đổi mạnh hơn. Trừ H+ do có màng thuỷ hoá rất mỏng nên khả năng trao đổi của H+ không những vượt các cation hoá trị I mà còn vượt cả cation hoá trị II .

+ Khả năng trao đổi phụ thuộc nồng độ ion trong dung dịch. Nói chung, nồng độ ion trong dung dịch đất càng cao thì phản ứng trao đổi càng mạnh.

Câu 9. Dung tích trao đổi cation của đất (CEC)Dung tích trao đổi cation của đất (dung tích hấp phụ) là tổng số cation hấp phụ (kể

cả cation kiềm và không kiềm) trong 100 gam đất, tính bằng ly đương lượng gam, ký hiệu bằng chữ CEC (cation exchange capacity).

Dung tích trao đổi cation được xác định bằng cách phân tích trực tiếp hoặc tính theo công thức: CEC = S + H. Trong đó S là tổng số cation kiềm, kiềm thổ hấp phụ (chủ yếu là Ca2+, Mg2+, K+ và Na+), H là tổng số ion H+ và Al3+ hấp phụ (độ chua thuỷ phân). Tất cả đều tính bằng đơn vị lđl/100 g đất.

Dung tích trao đổi cation của đất phụ thuộc thành phần keo, thành phần cơ giới đất, tỷ lệ SiO2/R2O3 và pH.

- Thành phần keo khác nhau thì CEC của đất khác nhau:Dung tích hấp phụ của một số loại keo đất

Loại keo CEC (lđl/100 g)Fe(OH)3 và Al(OH)3 Rất béKaolinit 5 - 15

of 67


Montmorilonit 80 - 150Illit 20 - 40Axit humic 350

Như vậy, đất càng nhiều mùn và nhiều montmorilonit thì CEC càng lớn.Các cấp hạt khác nhau và CEC của đất

Cấp hạt (mm) CEC (lđl/100 g đất)0,25 - 0,005 0,30,005 - 0,001 15,00,001 - 0,0025 37,2< 0,0025 69,9

- Tỷ lệ SiO2/R2O3 càng lớn thì CEC càng lớn:

Quan hệ giữa tỷ lệ SiO2/R2O3 và CEC của đấtTỷ lệ SiO2/R2O3 CEC (lđl/100 g đất)3,18 70,02,68 42,61,98 21,51,40 7,70,42 2,1

- pH đất tăng lên thì CEC tăng lên:Ảnh hưởng của pH đến CEC của một số keo sét

Keo Kaolinit MontmorilonitpH 2,5 - 6,0 7,0 2,5 - 6,0 7,0CEC (lđl/100 g đất) 4 10 95 100

CEC của một số loại đất Việt NamLoại đất CEC (lđl/100 g đất)Ðất đỏ nâu phát triển trên đá bazan 8 - 10Ðất đỏ vàng phát triển trên đá phiến sét 7 - 8Ðất đỏ phát triển trên đá vôi 6 - 8Ðất đỏ vàng phát triển trên đá liparit (riolit) 4 - 6Ðất macgalit - feralit 30 - 40Ðất phèn 10 - 12Ðất bạc màu 4 - 6Ðất phù sa sông Hồng 10 - 15

10. Ðộ no bazơ - BS (độ bão hoà bazơ) của đất Nói chung CEC có giá trị càng cao thì đất càng tốt vì chứa nhiều keo. Tuy nhiên

dung tích trao đổi cation chỉ nói lên khả năng trao đổi cation mà chưa nói lên thành phần cation hấp phụ. Thực tế một số đất tuy có CEC lớn nhưng do nhiều H+ nên đất chua. Vì thế, cần có CEC lớn nhưng tỷ lệ cation bazơ (bao gồm cả các cation kiềm và kiềm thổ) cũng lớn đất mới tốt. Bởi vậy người ta còn dùng chỉ tiêu "độ no bazơ" để đánh giá độ phì nhiêu đất.

Ðộ no bazơ của đất là tỷ lệ phần trăm các cation kiềm, kiềm thổ chiếm trong tổng số cation hấp phụ, ký hiệu là BS (Base saturation), đơn vị % và được tính theo công thức:BS (%) = (S x 100)/CEC = (S x 100)/(S + H)

of 67


trong đó, S: tổng số cation bazơ trao đổi, H: độ chua thuỷ phân, CEC: dung tích trao đổi cation của đất, cả ba đại lượng này đều tính bằng lđl/100g đất. BS có giá trị càng lớn thì đất càng bão hoà bazơ. Người ta đánh giá như sau:

BS < 50% : đất đói bazơBS = 50 - 75%: đất có độ no bazơ trung bìnhBS > 75% : đất no bazơ

Ở nước ta, phần lớn đất đồi núi và một số đất phù sa chua do bị rửa trôi các chất kiềm, kiềm thổ mạnh nên thường có BS < 50%. Vì vậy việc bón vôi kết hợp với bón phân cho những đất này là cần thiết.

11. Trình bày cấu tạo keo? Phân loại keo?

Phân loại keo đấtNhững keo đất phổ biến là axit humic, axit silicic, hydroxyt sắt, nhôm và keo sét.

Nói chung hàm lượng keo phụ thuộc tỷ lệ sét và mùn trong đất, đất càng nhiều sét và mùn thì càng chứa nhiều keo. Dựa vào tính mang điện, thành phần hoá học người ta phân loại keo đất như sau:

a. Dựa vào tính mang điệnTheo tính mang điện của keo, có thể chia keo đất thành các loại: keo âm, keo

dương và keo lưỡng tính,+ Keo âm (asidoit)Trên mặt nhân keo mang điện âm hay nói cách khác là lớp ion quyết định thế là

những anion. Các ion trên lớp điện bù là H+ hoặc các cation khác. Ký hiệu keo âm là X-H. Trong đất, keo âm chiếm đa số. Thường gặp là axit silicic, axit humic, keo sét...Ví dụ cấu tạo keo axit silicic như hình 5.2. Phân tử axit silicic trên bề mặt hạt nhân phân ly thành các ion:

H2SiO3 = 2H+ + SiO32-

Anion SiO32- được hấp phụ ngay trên bề mặt hạt nhân làm thành tầng ion quyết định thế.

H+ là ion bù phân phối ở tầng ion không di chuyển và khuếch tán

Hình 5.2. Sơ đồ cấu tạo keo âm (theo Gorbunov)

+ Keo dương (Basidoit)

of 67


Trên lớp ion quyết định thế hiệu là các cation, còn ở lớp điện bù là ion OH - và các anion khác. Ký hiệu keo dương là X-OH. Các keo dương thường gặp trong đất là Fe(OH) 3, Al(OH)3 (trong môi trường axit). Cũng có thể là kaolinit do quá trình ion hoá tạo thành keo dương:

...O3SiO2(OH)Al2(OH)3 ⇄ [...O3SiO2(OH)Al2(OH)2]+ + OH- Ví dụ cấu tạo keo Fe(OH)3 (hình 5.3)

Keo này tạo thành do sự thuỷ phân FeCl3

FeCl3 + 3H2O ⇄ Fe(OH)3 + 3HClHạt nhân keo tạo nên do nhiều phân tử Fe(OH)3. Những phân tử Fe(OH)3 trên bề mặt hạt nhân phản ứng với HCl tạo thành FeOCl:Fe(OH)3 + HCl ⇄ FeOCl + H2OFeOCl là chất điện giải nên ion hoá:

FeOCl ⇄ FeO+ + Cl-

Cation FeO+ được hấp phụ ngay trên bề mặt hạt nhân làm thành lớp ion quyết định thế. Các anion Cl- được phân bố ở tầng ion trao đổi.

+ Keo lưỡng tính (Ampholitoit)Keo này mang điện âm hay dương phụ thuộc vào phản ứng của môi trường xung

quanh. Các ion trao đổi có thể là H+, OH- hoặc các ion khác. Ký hiệu keo này là X-O-H. Các keo lưỡng tính trong đất thường gặp là Fe(OH)3, Al(OH)3,... Ví dụ: đối với keo Fe(OH)3, khi pH< 7,1 biểu hiện keo dương, nhưng khi pH > 7,1 biểu hiện keo âm (keo này có điểm đẳng điện tại pH=7,1):

of 67

Hình 5.3. Sơ đồ cấu tạo keo dương (theo Gorbunov)


Fe(OH)3 + HCl Fe(OH)2+ + Cl- +H2O (keo dương)

Fe(OH)3 + NaOH Fe(OH)2O- + Na+ + H2O (keo âm)Ðối với keo Al(OH)3 khi pH < 8,1 biểu hiện keo dương, khi pH >8,1 là keo âm (điểm đẳng điện của keo tại pH=8,1):Al(OH)3 + HCl Al(OH)2

+ + Cl- + H2O (keo dương)Al(OH)3 + NaOH Al(OH)2O- + Na+ + H2O (keo âm)

b. Dựa vào thành phần hoá học

Dựa vào thành phần hoá học có thể chia keo đất thành các loại: keo hữu cơ, keo vô cơ và keo hữu cơ-vô cơ

+ Keo hữu cơ

Keo hữu cơ tạo thành do sự biến hoá xác sinh vật trong đất. Nói chung lớp đất mặt chứa nhiều keo hữu cơ hơn các lớp dưới. Các keo hữu cơ thường gặp là axit humic, axit fulvic, lignin, protit, xellulo, nhựa và các hợp chất hữu cơ phức tạp khác. Những nguyên tố chủ yếu cấu tạo nên keo hữu cơ là C, H, O, N, S, P và một lượng nhỏ Na, K, Ca, Mg, Fe, Al, Si... Ví dụ cấu tạo keo axit humic (hình 5.4)

Sơ đồ cấu tạo keo axit humic (theo Gorbunov)

+ Keo vô cơ (keo khoáng)

Chủ yếu là keo nhôm silicat được hình thành do kết quả phá huỷ đá và khoáng vật tạo thành. Thành phần hoá học của keo này gồm:

SiO2 = 40% - 60% Al2O3 = 10% - 25%Fe2O3 = 5% - 10%

và một ít Ca, Mg, Ti, Mn, K, Na, P, S cùng các nguyên tố vi lượng như B, Zn, Mo, Cu... Tỷ lệ các nguyên tố ấy phụ thuộc đá mẹ, điều kiện hình thành, khí hậu, thời gian, thực bì, vi sinh vật... Ví dụ cấu tạo keo nhôm silicat (hình 5.5)

+ Keo hữu cơ-vô cơ

Các keo hữu cơ ít ở trạng thái tự do mà thường liên kết chặt với các chất khoáng hoặc các keo vô cơ tạo thành keo hữu cơ-vô cơ phức tạp. Theo L.N. Alexandrova các hợp chất hữu cơ vô cơ trong đất được chia thành 3 nhóm: các muối dị cực, các muối phức dị cực và các phức chất hấp phụ.

of 67


Hình 5.5. Sơ đồ cấu tạo keo nhôm silicat (theo Gorbunov)

- Muối dị cực (muối đơn giản): khi các axit mùn phản ứng với phần vô cơ của đất tạo thành các muối dị cực hay các humat hoặc fulvat. Các muối này có công thức cấu tạo chung như sau:

trong đó: Me là Na+, K+, NH4+, Ca2+, Mg2+.... Các muối dị cực cũng có thể được hình thành

do sự tương tác giữa các axit mùn với các khoáng vật sét qua cầu nối canxi có cấu tạo như sau:

Các humat canxi không tan có thể kết tủa và hình thành các màng trên bề mặt các hạt keo.- Muối phức dị cực được hình thành do phản ứng giữa các ion sắt, nhôm với axit

mùn để hình thành muối phức, trong muối này kim loại tham gia vào phần anion của phân tử. Hợp chất phức này vẫn còn các nhóm cacboxyl và nhóm hydroxyl phenol tự do, các nhóm này có thể tiếp tục phản ứng với phần vô cơ của đất để tạo thành các muối dị cực đơn giản. L.N. Alexandrova gọi những hợp chất có bản chất kép như vậy là muối phức dị cực. Muối này có cấu tạo như sau:

trong đó Me là Fe3+, Al3+. Các nhóm cacboxyl và nhóm hydroxyl phenol tự do có thể phản ứng với các cation kiềm và kiềm thổ trong đất.

- Phức chất hấp phụ là các sản phẩm của sự tương tác giữa các chất mùn với các khoáng vật dạng tinh thể hoặc vô định hình của đất hoặc các sản phẩm hữu cơ vô cơ hấp phụ các chất mùn bằng phần vô cơ. Các phức hệ sét mùn cũng là phức chất hấp phụ. Ðại

of 67


diện cho các phức hấp phụ trong đất là phức mùn với nhôm và sắt (a), phức mùn silic (b) và phức hệ sét mùn (c)

(a) Phức mùn nhôm, sắt (b) Phức mùn silic

(c) Phức hệ sét mùn

Câu 12: Đặc tính các loại keo sét trong đấtCác keo sét thuộc loại keo vô cơ, là các khoáng vật thứ sinh alumin silicat, được

hình thành do sự biến đổi từ các khoáng vật nguyên sinh trong quá trình phong hoá hình thành đất, phân bố rộng rãi trong các loại đất. Các khoáng vật này là thành phần chủ yếu của cấp hạt sét vì vậy chúng được gọi là các khoáng vật sét. chúng được phân biệt với nhau bởi mức độ phân tán cao, không tan trong nước

Trong đất có nhiều loại keo sét, nhưng trong chúng có vai trò quan trọng nhất là các keo sét nhóm kaolinit, montmorilonit và hydromica

a. Ðặc điểm chung của keo sétÐặc điểm chung của các keo sét là chúng có cấu tạo lớp giống như mica và sự thay

thế đồng hình.+ Cấu tạo lớp của keo sét được tạo thành do sự liên kết của phiến khối tứ diện (bốn

mặt) oxit silic và phiến khối bát diện (tám mặt) gipxit.- Phiến oxit silic được tạo thành do sự gắn liền các khối tứ diện oxit silic với nhau.

Mỗi khối tứ diện ở chính giữa là một nguyên tử silic, bốn đỉnh là bốn nguyên tử oxi. Như thế thì khi ghép thành phiến hai bên là hai lớp oxi, giữa là lớp silic,

of 67


- Phiến gipxit: phiến này được tạo thành do sự gắn liền các khối bát diện với nhau. Mỗi khối bát diện chính giữa có một nguyên tử Al, xung quanh có 6 oxi hay 6 OH- hoặc vừa oxi vừa OH- (hình 5.6).

+ Hiện tượng thay thế đồng hình- Ở một số khoáng vật, trong đó có các khoáng vật sét (keo sét) có hiện tượng một

số nguyên tố trong mạng lưới tinh thể của chúng có thể bị các nguyên tố khác ở bên ngoài vào thay thế. Sự thay thế này không làm thay đổi hình dạng của khoáng vật mà chỉ thay đổi tính chất. Vì thế gọi là hiện tượng thay thế đồng hình.

Sơ đồ cấu tạo khối tứ diện oxit silic, phiến oxit silic và khối bát diện, phiến gipxit

- Ðiều kiện quan trọng của sự thay thế là: 2 ion muốn thay thế nhau phải có bán kính tương đương, Ví dụ Al3+ trong tinh thể có bán kính R = 0,57 Ǻ có thể bị Fe3+ có R = 0,67 Ǻ thay thế chứ không thể bị Li+ có R = 1,22 Ǻ thay thế. Sự thay thế này xảy ra phổ biến ở một số keo sét, ví dụ trong khối tứ diện oxit silic: Si4+ thường bị Al3+ thế, có trường hợp Mn3+ hoặc P5+ thay thế Si4+ song rất ít; trong khối bát diện Al3+ bị Mg2+ hoặc Fe2+ thế.

- Ðặc điểm của sự thay thế là: nếu hoá trị của 2 ion thay thế tương đương nhau thì không những không thấy điểm gì khác trên tinh thể mà còn làm cho khoáng vật trung hoà điện. Nếu hóa trị của chúng chênh lệch nhau thì khoáng vật mang điện âm hoặc dương. Ví dụ Al3+ thế cho Si4+ thì khoáng vật mang điện âm, P5+ thế cho Si4+ khoáng vật mang điện dương. Hiện tượng thay thế đồng hình thường gặp ở keo sét là Al3+ thế Si4+ hoặc Mg2+ thế Al3+ vì vậy keo sét mang điện âm có thể hấp phụ cation.

b. Ðặc điểm của các nhóm keo sét chính+ Nhóm kaolinit:- Nhóm này gồm keo kaolinit và haluzit, metahaluazit, dikkit và nakrit. - Cấu trúc tinh thể loại hình 1:1, mỗi lớp tinh thể (tinh tầng) gồm một phiến oxit

silic và một phiến gipxit. Những lớp tinh thể như vậy chồng xếp lên nhau, giữa chúng có các khe hở làm cho kaolinit có cấu trúc lớp (hình 5.7).

- Theo hình vẽ cấu trúc của kaolinit, nhân cơ bản của mạng lưới tinh thể keo trung hoà về điện và có công thức tương ứng là Al2Si2O5(OH)4, nhưng bề mặt sườn lộ trần khi

of 67


phá huỷ có hoá trị không bão hoà gây ra sự hấp phụ các ion từ môi trường xung quanh. Haluazit khác với kaolinit bởi sự tồn tại của nước trong mạng lưới tinh thể, cấu trúc của nó phù hợp với công thức Al2Si2O5(OH)4.2H2O. Haluazit khi bị hydrat hoá sẽ biến thành metahaluazit Al2Si2O5(OH)4.4H2O. Dikkit và nakrit khác với kaolinit bởi các góc lệch của từng paket.Tỷ lệ Si:Al = 1:1

- Khoảng cách giữa các paket không đổi và bằng 7,2 Ǻ.

- Rất ít hoặc không có hiện tượng thay thế đồng hình xảy ra trong mạng lưới tinh thể.

- Lực liên kết giữa các lớp tinh thể tầng trong kaolinit rất chặt nên không thể co giãn để mở rộng khe hở hút nước và không có khả năng trương.

- Do các đặc điểm trên mà khả năng hấp phụ của kaolinit thường thấp (CEC = 5 - 15 lđl/100g keo). Bởi vậy, đất nào chứa nhiều keo nhóm kaolinit thì tính giữ phân và giữ nước kém.

Sơ đồ cấu trúc kaolinit

+ Nhóm montmorilonit

- Nhóm này gồm keo montmorilonit, baydenlit và nontronit.

- Cấu trúc tinh thể loại hình 2:1, nghĩa là mỗi lớp tinh thể gồm 2 phiến oxit silic nằm ở 2 bên và một phiến gipxit ở giữa (hình 5.8).

- Cấu trúc của montmorilonit phù hợp với công thức Al2Si4O10(OH)2.nH2O. Baydelit khác với montmorilonit ở chỗ, 1 trong 4 ion Si4+ của lớp khối tứ diện oxit silic bị thay thế bằng Al3+, điện tích âm dư thừa được bù bằng cách thay thế 1 trong các ion oxi bằng nhóm hidroxyl. Baydelit có công thức là: Al3Si3O9(OH)3.nH2O. Còn nontronit, trong các khối bát diện của nó, ion Al3+ hoàn toàn được thay thế bằng ion Fe3+. Nontronit có công thức: (Al,Fe)2Si4O10(OH)2.nH2O. Tỷ lệ Si: Al (hoặc Fe) = 2: 1.

- Khác với kaolinit, khoảng cách giữa các paket của montmorilonit thay đổi rất mạnh từ 9,6 đến 28,4 Å, phụ thuộc vào lượng nước được hút vào khe hở giữa các paket. Khi hút nước keo sét montmorilonit trương ra.

- Hiện tượng thay thế đồng hình xảy ra phổ biến: Al3+ thay thế Si4+ trong khối tứ diện của phiến oxyt silic, Mg2+ hoặc Fe2+ thế Al3+ trong khối bát diện của phiến gipxit. Kết quả là keo mang điện âm có thể hấp phụ cation.

- Lực liên kết giữa các lớp tinh thể của montmorilonit kém chặt nên có thể giãn nở khi hút thêm nước và cation.

of 67


- Do những đặc điểm trên mà khả năng hấp phụ cation của nhóm keo này rất cao (CEC = 80 - 150 lđl/100 g keo). Bởi vậy, đất nào chứa nhiều keo đất nhóm montmorilonit thì tính giữ phân và nước khá cao.

Hình 5.8. Sơ đồ cấu trúc montmorilonit

+ Nhóm hydromica- Chiếm một lượng lớn trong số các keo sét của đất, bao gồm các loại sau: hydro

mica trắng (hydromuscovit hoặc illit), hydro mica đen (hydrobiotit)và các dạng khác của mica bị hydrat hoá

- Hydromica có cấu trúc loại hình 2:1 tương tự montmorilonit (hình 5.9)- Công thức của hydromuscovit KAl2(Al.Si3O10)(OH)2.

Hình 5.9. Sơ đồ cấu trúc của hydromica

- Khoảng cách giữa các paket không đổi và bằng 10 Ǻ.- Có hiện tượng thay thế đồng hình xảy ra trong mạng lưới tinh thể, chủ yếu là sự

thay thế của Si4+ trong phiến khối tứ diện bằng ion Al3+, kết quả làm cho nó mang điện âm có thể hấp phụ cation đặc biệt là K+ phân bố ở khe hở giữa các paket.

- Do lực liên kết giữa các lớp tinh thể khá bền vững vì vậy keo thường có tính trương thấp và khả năng hấp phụ không cao.

- Khả năng hấp phụ của hydromica khoảng 20 - 40 lđl/100 g keo.+ Trong đất cũng thường gặp vermiculit gần giống hydromica, giữa các paket của

mạng lưới tinh thể của keo này tồn tại lớp kép các phân tử nước bao quanh các kim loại, thường là Mg. Vermiculit là magiealuminsilicat, Mg có trong các khối bát diện. Trong các

of 67


khối bát diện Mg2+ có thể được thay thế bằng Fe2+, còn trong các khối tứ diện Si4+ được thay thế bằng Al3+. Công thức tổng quát của vermiculit như sau: (Mg2+,Fe2+)3(Si,Al)4O10(OH)2.4(H2O). Vermiculit có dung tích hấp phụ khá cao, CEC của nó dao động từ 60 - 150lđl/100 g keo.

Trong đất còn gặp các keo dạng lớp hỗn hợp. Trong mạng lưới tinh thể của chúng xen kẽ các lớp khối bát diện của các khoáng vật khác nhau: montmorilonit với illit, kaolinit với muscovit, vermiculit với clorit...

c. Keo sét trong đất Việt NamQua các kết quả nghiên cứu thành phần keo sét trong đất Việt Nam của các tác giả:

Phạm Gia Tu, Nguyễn Vi và Trần Khải, Cao Liêm, Ðào Châu Thu, Nguyễn Hữu Thành... bằng phương pháp hoá học, phương pháp quang phổ, phương pháp nhiệt, phương pháp quang tuyến X và phương pháp hiển vi điện tử có thể khái quát về sự phân bố của chúng như sau:

+ Ðối với đất vùng đồi núi: keo sét chủ yếu trong các loại đất của vùng này là keo kaolinit, gơtit và gipxit, ngoài ra tuỳ theo loại đất có thể gặp các loại keo sét: hydromica (đất đỏ vàng trên đá granit, đất feralit mùn trên núi trên đá philit, đất đen trên đá vôi...), montmorilonit (đất đen trên đá vôi, đất đen trên đá bọt), vermiculit (đất đen trên đá vôi, đất đen trên đá bọt, đất feralit mùn trên philit).

+ Ðối với đất đồng bằng: keo sét chủ yếu của các loại đất vùng đồng bằng là kaolinit và hydromica. Vermiculit gặp ở các đất phù sa trung tính ít chua, đất mặn trung tính, đất phèn, đất cát biển. Ngoài ra có thể gặp gipxit (đất phù sa chua, đất bạc màu, đất cát biển) và gơtít (đất bạc màu). Câu 13: Khái niệm về dung dịch đất? Nguồn gốc? Thành phần? ý nghĩa?Các khái niệm chung

Nước mưa trước khi nhập vào đất đã chứa một lượng nhỏ các chất hoà tan và các khí như O2, CO2, N2, NH3. Như vậy nước mưa không tinh khiết, thực ra nó là một dung dịch. Khi thấm vào đất, nước mưa tiếp tục hoà tan thêm một số chất nữa trong thể rắn của đất và tạo thành dung dịch đất.

Dung dịch đất có vai trò quan trọng trong quá trình hình thành đất và độ phì nhiêu của đất. Dung dịch đất là bộ phận linh hoạt nhất. Nó tham gia trực tiếp vào quá trình hình thành đất, vào các phản ứng lý, hoá, sinh học, vào sự trao đổi chất dinh dưỡng của cây. Vì thế dung dịch đất sẽ quyết định các phản ứng xảy ra trong đất như: phản ứng chua, phản ứng kiềm, phản ứng đệm, phản ứng ôxy hoá khử của đất.

Phản ứng của đất còn gọi là phản ứng của dung dịch đất. Phản ứng của dung dịch đất chính là các quá trình hoá học hay lý - hoá học diễn ra trong đất.

Trong thổ nhưỡng học phản ứng của đất gồm có: phản ứng chua, phản ứng kiềm, phản ứng đệm và phản ứng oxy hoá khử. Các phản ứng này ảnh hưởng rất lớn đến thành phần, tính chất và độ phì nhiêu của đất. Nghiên cứu về dung dịch đất và phản ứng của nó luôn là nội dung không thể thiếu của thổ nhưỡng học. Ý nghĩa của dung dịch đất:

- Các chất hoà tan trong dung dịch đất chính là nguồn cung cấp dinh dưỡng dễ tiêu cho cây.

- Nồng độ của dung dịch đất ảnh hưởng đến khả năng hút nước của cây. Nếu đất bị mặn hay do bón nhiều phân hoá học thì áp suất thẩm thấu của dung dịch đất tăng lên, cản trở sự hút nước của cây dù trong đất còn một lượng nước tương đối cao. Ðây còn gọi là hiện tượng héo sinh lý.

- Phản ứng của dung dịch đất ảnh hưởng đến sự hoạt động của hệ vi sinh vật đất, đến tính chất lý - hoá học của đất và thức ăn nuôi cây. Ví dụ như sự hoà tan của lân phụ thuộc vào pH.

of 67


- Trong dung dịch đất có một số muối và các chất hoà tan khác. Anion và cation trong dung dịch đất làm cho đất có tính đệm, có thể giữ cho độ pH của đất ít thay đổi

- Dung dịch đất có chứa một số chất hoà tan có thể làm tăng cường quá trình phong hoá đá để hình thành đất. Thí dụ: NH3, NO2, CO2 từ khí quyển khi tan trong nước làm sự phá huỷ đá vôi theo con đường hoà tan được tăng cường. Ðộ hoà tan của đá vôi trong nước bão hoà CO2 lớn hơn trong nước tinh khiết 70 lần. Quá trình phá huỷ đá vôi với sự tham gia của CO2 hoà tan trong nước xảy ra theo phương trình sau: CaCO3 + CO2 + H2O Ca(HCO3)2

Thành phần và nồng độ của dung dịch đấtThành phần và nồng độ của dung dịch đất rất phức tạp và luôn thay đổi. Nồng độ của

dung dịch đất không lớn và thường không vượt quá vài gam các chất trong 1 lít dung dịch. Riêng trường hợp đất mặn và đất phèn hàm lượng các chất hoà tan trong dung dịch đất có thể đạt tới hàng chục thậm chí hàng trăm gam trong 1 lít.

Về thành phần, dung dịch đất chứa các chất vô cơ, hữu cơ, hữu cơ - vô cơ. Những chất này tồn tại trong dung dịch đất ở dạng phân tử hoà tan hay ở dạng keo (ở trạng thái sol).

+ Các chất vô cơ trong dung dịch có: - Các cation: Ca2+, Mg2+, NH4

+, Na+, K+, H+. Trong đất chua còn có cả Al3+ và Fe3+. Trong đất lầy có Fe2+

- Các anion: HCO3-, CO3

2-, NO3-, NO2

-, SO42-, Cl-, H2PO4

-, HPO42-...,

+ Những chất hữu cơ: các sản phẩm của quá trình phân giải chất hữu cơ, các sản phẩm của hoạt động sống của sinh vật (axit hữu cơ, axit amin, đường, rượu, men, chất chát...) và cả các chất mùn.

+ Những chất hữu cơ - vô cơ trong dung dịch chủ yếu gồm những hợp chất phức tạp của các chất hữu cơ có tính axit (các axit mùn, poliphenol, axit hữu cơ phân tử thấp) với cation của sắt và nhôm.

+ Các chất khí hoà tan như CO2, O2, N2, NH3 v.v. + Trong dung dịch ngoài các chất hoà tan còn có các chất không hoà tan thường là

những phần tử keo hữu cơ, hữu cơ - vô cơ, keo sét, keo silic, hiđrôxit sắt và nhôm. Theo K.K. Gedroi hàm lượng keo trong dung dịch đất chiếm từ 1/4 đến 1/10 hoặc ít hơn tổng lượng keo của đất

Thành phần và số lượng các chất hoà tan trong dung dịch đất không cố định nhưng cũng có thể dùng để phân biệt loại đất này với loại đất khác ở mức độ nhất định.

Thành phần và số lượng các chất hoà tan trong dung dịch đất luôn được bổ sung từ các nguồn sau: - Do ta bón phân hữu cơ và vô cơ vào đất- Do nước mưa hoặc nước ngầm mang tới- Do quá trình trao đổi ion giữa keo đất và dung dịch đất- Do các sản phẩm của quá trình phong hoá đá và quá trình phân giải các chất hữu cơ.

Thành phần và nồng độ dung dịch đất phụ thuộc vào thời tiết, khí hậu, hàm lượng nước trong đất, sự hoạt động của sinh vật, phản ứng của đất, thành phần đá mẹ, nước ngầm và chế độ canh tác.

Câu 14: Nguyên nhân gây chua cho đấtKhi nghiên cứu các nguyên nhân làm cho đất trở nên chua người ta thấy có rất

nhiều yếu tố chi phối. Sau đây ta sẽ xem xét những nguyên nhân chủ yếu tác động vào quá trình hoá chua của đất.a. Yếu tố khí hậu:

Các đặc trưng của khí hậu như nhiệt độ, ẩm độ, đặc biệt là lượng mưa ảnh hưởng rất lớn đến quá trình phong hoá đá, sự chuyển hoá và di chuyển vật chất, đồng thời còn ảnh hưởng đến thực bì và hoạt động của sinh vật trong đất. Tất cả các quá trình này đều có quan hệ chặt chẽ với sự hình thành và biến đổi độ chua của đất. Nói chung nhiệt độ càng

of 67


cao và lượng mưa càng lớn thì càng có lợi cho tác dụng phá huỷ đá và rửa trôi vật chất. Trong điều kiện lượng mưa lớn hơn lượng bốc hơi, một phần nước mưa sẽ di chuyển từ trên mặt đất xuống dưới sâu do tác dụng của trọng lực. Sự di chuyển này kéo theo một loạt các chất dễ tan có trong đất, đặc biệt là các ion kim loại kiềm và kiềm thổ như Na+, K+, Mg2+, Ca2+ làm cho đất hoá chua. Do nguyên nhân này mà phần lớn đất vùng đồi núi Việt Nam cũng như ở các nước khác thuộc vùng nhiệt đới nóng ẩm đều bị chua ở các mức độ khác nhau.b. Yếu tố sinh vật

Trong quá trình hoạt động, vi sinh vật, rễ cây cũng như các loài sinh vật khác trong đất không ngừng giải phóng ra CO2, khí này hoà tan trong nước tạo thành axit H2CO3. Tuy độ phân ly của axit này không cao nhưng nó là cũng là một trong những nguồn sinh H+ chủ yếu trong đất.

Trong quá trình vi sinh vật phân giải chất hữu cơ (đặc biệt trong điều kiện yếm khí) sẽ sinh ra nhiều axit hữu cơ làm đất bị hoá chua. Bởi vậy đất quanh năm ngập nước, đất lầy thụt và phần lớn đất than bùn đều bị chua. Ðặc biệt nếu tàn tích sinh vật chứa nhiều lưu huỳnh (S) như xác các cây sú, vẹt đước khi bị phân huỷ trong điều kiện yếm khí, trải qua một quá trình biến đổi phức tạp sẽ sinh ra H2S. Khi có điều kiện oxy hoá thì H2S chuyển thành H2SO4 làm đất rất chua:

2H2S + O2 2S + 2H2O2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4 + 251 kCal

Các loại thực bì khác nhau cũng có ảnh hưởng khác nhau đến tính chua của đất (chủ yếu nhờ quá trình tích luỹ sinh học các kim loại kiềm và kiềm thổ). Trong thành phần tro của cây lá kim chứa ít chất kiềm nên đất phát triển dưới rừng cây lá kim thường chua hơn đất hình thành dưới rừng cây lá rộng. Trong đất rừng rậm nếu có nhiều nấm hoạt động sẽ tạo thành nhiều axit fulvic làm cho đất chua thêm.c. Ảnh hưởng của con người tới quá trình hoá chua của đất

Trong quá trình sinh trưởng và phát triển, thực vật màu xanh đã hút một lượng lớn các chất kiềm trong đất như Na+, K+, Ca2+, Mg2+ v.v. để hình thành cơ thể. Ðối với thực vật tự nhiên thì lượng các chất kiềm này sẽ được trả lại cho đất trong các dạng xác thực vật. Nhưng với đất canh tác thì một lượng lớn các chất kiềm bị lấy đi không hoàn lại cho đất dưới dạng các sản phẩm nông nghiệp. Ðây là một nguyên nhân làm giảm các chất kiềm trong đất canh tác và làm đất dần bị hoá chua.

Theo Vũ Cao Thái, với giống lúa IR62, năng suất 9,8 tấn thóc/ha và 8,3 tấn rơm rạ đất đã bị lấy đi 265 kg K2O, 58 kg MgO và 71kg CaO/ha. Theo số liệu của Xmirnôp và Muravin (1989) để hình thành nên 1 tấn hạt cây ngô đã lấy đi từ đất 30-35 kg N, 8-12kg P2O5 và 25-35 kg K2O.

Do thành phần hoá học, một số phân bón khi bón vào đất sẽ dần dần làm cho đất hoá chua. Khi bón những loại phân như (NH4)2SO4, NH4Cl, KCl vào đất các cation NH4

+, K+ sẽ

được keo đất và cây trồng hấp thụ để lại gốc SO42- và Cl-. Các gốc axit này sẽ tạo HCl và

H2SO4 làm cho đất bị chua. Những phân có thể làm đất bị hoá chua bằng cơ chế này được gọi chung là các phân chua sinh lý. Một số loại phân như supe lân trong thành phần thường chứa một lượng nhất định axit dư nên khi bón nhiều vào đất cũng có thể làm cho đất chua thêm. Tuy vậy nguyên nhân từ phân bón chưa đáng lo ngại lắm vì trong thực tế lượng phân hoá học mà ta bón vào đất chưa nhiều.

Ðối với những vùng đất có thành phần cơ giới nhẹ thì vấn đề tưới nước dư thừa cũng là một trong những nguyên nhân làm đất bị rửa trôi các kim loại kiềm và kiềm thổ và dần dần hoá chua.

Tóm lại có rất nhiều nguyên nhân làm cho trong đất bị hoá chua. Ðiều cần quan tâm là diện tích đất chua ở nước ta rất lớn, đó là các loại đất đỏ vàng vùng đồi núi, một phần đất phù sa hệ thống sông Hồng, phù sa sông Mã, sông Chu, sông Lam, sông Cửu Long và phù sa sông khác; các vùng đất bạc màu ở Bắc Giang, Vĩnh Phúc, Bắc Cạn, Thái Nguyên,

of 67


Tây Ninh; các vùng đất phèn ở Hải Phòng, Thái Bình, Ðồng Tháp...; các vùng đất trũng Nam Định, Hà Nam và các nơi khác. Các loại độ chua của đất

Tất cả các nguyên nhân trên đã làm tăng hàm lượng ion H+ trong đất. Phản ứng chua của đất được biểu thị bằng các loại độ chua. Những ion H+ trong đất có thể tồn tại trong dung dịch hoặc bị hấp thu trên bề mặt hạt keo. Trường hợp thứ nhất sinh ra "độ chua hoạt tính" có ảnh hưởng trực tiếp tới cây và vi sinh vật. Trường hợp thứ hai gây nên "độ chua tiềm tàng" của đất vì H+ (và Al3+) chỉ làm tăng độ chua dung dịch và ảnh hưởng đến sinh vật khi bị đẩy vào dung dịch đất bởi các cation khác. Hai loại độ chua này hợp thành tổng số độ chua của đất.a. Ðộ chua hoạt tính

Ðộ chua hoạt tính do các ion H+ có trong dung dịch đất tạo nên, nồng độ ion H+ càng cao thì đất càng chua.

Ðể xác định độ chua này ta chiết rút các ion H+ bằng nước cất rồi xác định nồng độ ion H+ bằng pH meter. Ðộ chua hoạt tính được biểu thị bằng pHH2O. pH là trị số âm của logarit nồng độ ion H+ trong dung dịch:

pH = - lg[H+] Trong hoá học người ta đã quy định rằng nước tinh khiết hay bất cứ dung dịch nào

có [H+] = [OH-] = 10-7 g ion/l nghĩa là pH = -lg10-7 = 7 thì đó là môi trường trung tính. Nếu [H+] <10-7 g ion/l nghĩa là pH > 7 đó là môi trường kiềm.Nếu [H+] > 10-7 g ion/l nghĩa là pH < 7 đó là môi trường chua.Thông thường pHH2O của đất biến thiên từ 3-9 và được đánh giá như sau:

pHH2O

< 4,54,5-5,55,6-6,56,6-7,57,6-8,08,1-8,5>8,5

Mức đánh giáÐất rất chuaÐất chua Ðất chua ítÐất trung tínhÐất kiềm ítÐất kiềm vừaÐất kiềm nhiều

Ðộ chua hoạt tính của một số loại đất Việt namLoại đất (tầng 0-15cm) pHH2O

Ðất phèn (An Hải - Hải Phòng)Ðất nâu đỏ trên đá vôi (Ðồng Giao, Ninh Bình)Ðất nâu đỏ trên đá bazan (Phủ Quỳ, Nghệ An)Ðất đỏ vàng trên phiến thạch mica (Phú Hộ, Phú Thọ)Ðất nâu vàng trên phù sa cổ (Vĩnh Phúc)Ðất phù sa trong đê sông Thái Bình (Hải Dương)Ðất phù sa ngoài đê sông Hồng (Phúc Xá, Hà Nội)Ðất xám bạc màu (Bắc Giang)Ðất mặn (Rạng Ðông, Nam Định)

4,24,64,54,55,04,87,75,08,0

Ðộ chua hoạt tính được sử dụng trong việc bố trí cơ cấu cây trồng phù hợp trên vùng đất canh tác hoặc xác định sự cần thiết phải bón vôi cải tạo độ chua của đất cho phù hợp với đặc tính sinh học của loại cây định trồng. Ða số cây trồng ưa môi trường trung tính nhưng cá biệt có những cây cần đất chua như chè, cà phê, dứa, khoai tây...

Khoảng pH đất tối thích cho một số cây trồng Cây trồng pH Cây trồng pH

LúaNgôKhoai tây

6,2-7,36,0-7,04,5-6,3

Cà chuaDưa chuộtBông

5,0-8,06,4-7,46,5-8,0

of 67


Ðậu tươngHànhBắp cải

6,5-7,56,4-7,56,7-7,4

ChèCà phêDứa

4,0-5,55,0-6,05,0-6,0

Số liệu trong bảng 6.2 chỉ khoảng pH tối thích, trong thực tế phạm vi pH cho phép

cây sống được rộng hơn thế nhiều. Ví dụ cây lúa có thể sống ở đất có pH dao động từ 4,0 đến 9,0, sống bình thường với pH từ 5-8 nhưng tốt nhất là trong khoảng 6,2-7,3.

Dựa vào độ chua hoạt tính và cơ cấu cây trồng ta có thể xác định xem đã cần cải tạo độ chua cho đất hay chưa. Ðối với đa số cây trồng nông nghiệp ngắn ngày nếu pHH2O <4,5 thì cấp thiết phải bón vôi, nếu pHH2O = 4,6-5,5 cần vừa nếu pHH2O >5,5 thì chưa cần thiết phải bón vôi.

Khi đất chua nhiều (pHH2O < 4,0) có thể nghi trong đất chứa axit vô cơ (ví dụ như H2SO4 trong đất phèn). Nếu đất kiềm nhiều (pHH2O > 8,5) thì trong đất thường chứa nhiều Na2CO3 hay NaHCO3.

Ðộ chua hoạt tính chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau:+ Mức độ phân ly thành ion của chất điện giải. Cùng nồng độ đương lượng nhưng

axit vô cơ phân ly thành ion nhiều hơn axit hữu cơ nên pHH2O của dung dịch thấp hơn. Tương tự như vậy với các bazơ.

+ Hiện tượng trao đổi ion H+ và Al3+ trong keo đất với các ion khác khi bón phân vô cơ như KCl, (NH4)2SO4... cũng làm tăng độ chua hoạt tính.b. Ðộ chua tiềm tàng

Như trên đã nói trong đất chua còn có các ion H+ và Al3+ được hút bám trên bề mặt keo đất. Khi tác động lên đất một dung dịch muối thì H+ và Al3+ bị đẩy vào dung dịch đất. Nồng độ của các ion này trong dung dịch tăng lên gây ảnh hưởng không tốt đến thực vật và vi sinh vật. Ðộ chua thu được trong trường hợp này gọi là độ chua tiềm tàng.

Các ion H+ và Al3+ được hút bám trên keo với các lực khác nhau. Tuỳ thuộc vào lực hút bám của các ion này trên keo mà người ta chia độ chua tiềm tàng thành 2 loại: độ chua trao đổi và độ chua thuỷ phân.

* Ðộ chua trao đổi: Là một loại độ chua của đất được xác định khi cho đất tác dụng với một dung dịch muối trung tính, thường dùng muối KCl, NaCl, BaCl2. Như vậy ngoài những ion H+ có sẵn trong dung dịch đất còn có những ion H+ và Al3+ được đẩy ra từ keo đất theo phản ứng:

+ 4KCl [KÐ]4K+ + HCl + AlCl3

Muối Al thuỷ phân tạo ra axit theo phương trình:

AlCl3 + 3H2O Al(OH)3 ¯ + 3HClNếu cho đất tác động với dung dịch KCl 1M trong 60 phút, lọc lấy dịch trong dùng

dung dịch NaOH 0.01N chuẩn độ dịch lọc sẽ xác định được độ chua trao đổi, đơn vị là lđl/ 100g đ (đất khô).

Nếu ta đem dung dịch lọc đo pH ta được pHKCl. Cùng một mẫu đất pHKCl thường có trị số pH thấp hơn pHH2O từ 0.5 đến 1.0 đơn vị.

Chú ý: ở những vùng đất trung tính hay kiềm yếu chỉ xác định được pHKCl chứ không xác định độ chua trao đổi bằng chuẩn độ vì dung dịch đất sẽ có màu hồng ngay sau khi vừa cho chỉ thị màu phenolphtalein vào dịch chiết đất.

Trường hợp đặc biệt, một số loại đất có pHKCl > pHH2O. Ðiều này thường gặp ở những đất có lượng keo dương lớn (một số như: đất đỏ feralit, đất potzon). Khi đó có thể do sự trao đổi anion Cl- của dung dịch muối trung tính với các ion OH- trên keo đất nên lượng ion OH- bị chuyển vào dung dịch đất sẽ trung hoà bớt các ion H+ làm trị số pH tăng lên.

Thông thường độ chua trao của đất nhỏ hơn 1 lđl/100g đất. Khi độ chua này lớn (trên 2 lđl/100g đất) chứng tỏ các cation kiềm hấp phụ trên keo đất đã bị rửa trôi nhiều, cần

of 67


phải bón vôi cải tạo độ chua cho đất trước khi bón phân khoáng vào đất. Nếu không có vôi bón thì nên chia phân khoáng bón thành nhiều đợt, tránh bón tập trung.* Ðộ chua thuỷ phân

Dùng muối trung tính KCl tác động với đất nhiều khi vẫn chưa đẩy dược hết các ion H+ và Al3+ ra khỏi keo đất. Các nhà hoá học đất đã đưa ra phương pháp khác: dùng dung dịch chiết là muối tạo bởi một axit yếu và một bazơ mạnh như CH 3COONa hoặc Ca(CH3COO)2 thì hầu hết các ion H+ và Al3+ sẽ bị đẩy ra khỏi keo vào dung dịch. Ðộ chua được xác định bằng phương pháp này lớn hơn độ chua trao đổi nhiều và được gọi là độ chua thuỷ phân. Ðộ chua thuỷ phân được ký hiệu là H, đơn vị là lđl H+ và Al3+ trong 100g đất khô.

Trong dung dịch NaCH3COO bị thuỷ phân:NaCH3COO + H2O CH3COOH + NaOH

CH3COOH là axit yếu ít phân ly, NaOH thì phân ly hoàn toàn thành Na+ và OH- vì vậy dung dịch có phản ứng kiềm yếu (pH = 8,2-8,5). Ðây là điều kiện để Na+ đẩy hết H+ và Al3+ trên keo đất vào dung dịch theo sơ đồ sau:

+ 4NaCH3COO [KÐ]4Na+ + CH3COOH + Al(CH3COO)3 (1)

Al(CH3COO)3 + 3H2O Al(OH)3 ¯ + 3CH3COOH (2)Từ phản ứng (1) và (2) ta thấy H+ và Al3+ trong đất khi đẩy vào keo đất đã tạo nên

CH3COOH trong dịch lọc. Dùng dung dịch NaOH 0,1N tiêu chuẩn chuẩn độ lượng CH3COOH trong dịch lọc thì ta xác định được độ chua thuỷ phân của đất.

Như vậy độ chua thuỷ phân là độ chua lớn nhất vì nó bao gồm cả ion H+ ( độ chua hoạt tính), ion H+ và Al3+ bám hờ (độ chua trao đổi) và những ion H+ và Al3+ hút bám chặt trên bề mặt keo đất.

Ðộ chua trao đổi và độ chua thuỷ phân của một số loại đất Việt Nam

Loại đất (0-15cm) pHKClÐộ chua trao đổi Ðộ chua thuỷ phânlđl/100g đất

Ðất nâu đỏ trên đá bazan (Phủ Quỳ)Ðất nâu đỏ trên đá vôi (Ninh Bình)Ðất phù sa sông Thái Bình (Hải Dương)Ðất phèn Hải PhòngÐất trũng Nam Ðịnh

4,44,24,43,84,6

0,512,613,500,650,30

6,310,48,04,34,8

Theo nguyên lý thì độ chua thuỷ phân thường lớn hơn độ chua trao đổi nhưng cũng

có những trường hợp cá biệt độ chua thuỷ phân bằng hoặc nhỏ hơn độ chua trao đổi. Những trường hợp này có thể giải thích như sau:

+ Một số loại đất như đất đỏ nhiệt đới hoặc đất potzon khi tác dụng với dung dịch NaCH3COO thì anion CH3COO- có thể trao đổi với anion OH- trên keo kaolinit tạo nên NaOH trong dung dịch. Lượng NaOH này trung hoà bớt axit CH3COOH trong dung dịch làm độ chua thuỷ phân giảm.

+ Saritvili (1948) cho rằng một số đất đỏ có khả năng hấp phụ phân tử axit axêtic sinh ra trong tác dung thuỷ phân nói trên và chính vì vậy khi chuẩn độ ta thấy độ chua thuỷ phân bé hơn độ chua trao đổi.

Người ta dùng độ chua thuỷ phân để tính dung tích hấp phụ cation (CEC) của đất:CEC = S + H

Trong đó S là tổng các cation kiềm trao đổi và H là độ chua thuỷ phânHoặc tính độ no kiềm của đất theo công thức:

V (%) =

of 67


Ðộ chua thuỷ phân được sử dụng để tính lượng vôi bón khi cải tạo đất chua (cứ 1lđl ion H+ cần dùng 28mg vôi bột CaO hoặc 50 mg bột đá vôi CaCO3 để trung hoà). Công thức tính cụ thể sẽ được trình bày ở cuối chương này (phần bón vôi cải tạo đất chua).

Câu 15. Tác dụng vôi đối với đất chua?

Ðộ chua ảnh hưởng đến đặc tính lý hoá sinh học của đất:

+ Dạng tồn tại và độ hữu hiệu của các nguyên tố Ca, Mg, P, cũng như các nguyên tố vi lượng như Fe, Mn, Cu, Mo, B... có quan hệ chặt chẽ với độ pH của đất.

+ Phản ứng của đất cũng có ảnh hưởng trực tiếp đến hệ vi sinh vật và sự hoạt động của chúng. Chính vì vậy các phản ứng của đất có liên quan chặt chẽ tới sự phân giải chất hữu cơ và sự chuyển hoá các chất dinh dưỡng như đạm và lưu huỳnh trong đất. Các vi khuẩn và xạ khuẩn có ích thích nghi nhất ở môi trường trung tính. Ví dụ như vi khuẩn cố định đạm thích nghi ở pH 6,8; Vi khuẩn nitrat hoá ở pH 6-8. Trong môi trường chua pH <5 nấm phát triển. Những sản phẩm do nấm sinh ra đều có tính chua mạnh, trong điều kiện có nước có thể bị rửa trôi không có lợi cho sự tích luỹ độ phì.

+ Trong đất chua sự di động của nhôm tăng. Trừ một số ít cây như chè được Al3+ kích thích phát triển còn hầu hết các cây trồng không chịu được hàm lượng nhôm di động cao.

+ pH đất ảnh hưởng đến sự hoà tan lân và hiệu lực phân lân. Trong môi trường hoá học đơn thuần thì lân vô cơ hoà tan nhiều khi pH giảm, lân hữu cơ hoà tan nhiều khi pH tăng. Song trong đất chua còn có hiện tượng hấp phụ hoá học do tác dụng của sắt và nhôm với lân nên nói chung trong môi trường trung tính lân hoà tan nhiều nhất.

+ pH ảnh hưởng đến cây trồng: trừ một số ít cây ưa môi trường chua còn lại đều thích hợp ở môi trường trung tính. (xem mục 5.2)

+ pH đất ảnh hưởng đến độ hoà tan của các nguyên tố vi lượng trong đất. Khi pH giảm phần lớn các nguyên tố vi lượng trở nên di động hơn, dễ hấp thu hơn với cây (Mn, Cu, B, Zn...) nhưng sự di động của molipden lại giảm đi rõ rệt.

Biện pháp cải tạo độ chua nhanh nhất và có hiệu quả nhất là biện pháp bón vôi. Tác dụng của bón vôi thể hiện ở:

+ Khử chua nhanh chóng, kết tủa Al di động nên mất độc

+ Tăng cường hoạt động của vi sinh vật trong đất

+ Huy động thức ăn cho cây (trao đổi cation trên keo đất ra dung dịch đất) tăng cường dinh dưỡng nuôi cây

+ Tăng hiệu lực một số loại phân bón như supe lân, đạm sunphat...

+ Làm ngưng tụ mùn tạo kết cấu đất tốt làm cho đất tơi xốp hơn

+ Ðiều chỉnh pH phù hợp với yêu cầu của cây trồng.

Như vậy ta thấy bón vôi cho đất chua là việc cần thiết, song muốn bón vôi hợp lý cho đất cần xét 4 yếu tố theo thứ tự sau:

+ Cần xem pH của đất đã phù hợp với cây trồng chưa. Thường là khi pH đất <5,5 thì bắt đầu cần phải bón vôi nhưng có những cây trồng phát triển tốt trên đất chua như chè, dứa thì khi pH xuống đến 4,0-4,5 vẫn chưa cần phải bón vôi

+ Dựa vào pH và độ no bazơ (BS %):Nếu pH < 4,5 cấp thiết bón vôi pH 4,6-5,5 cần vừa pH > 5,5 chưa cần bón vôiXét theo độ no kiềm: BS (%) <50% cấp thiết bón vôi 50-70% cần vừa

of 67


>70% chưa cần

+ Sau khi đã xét hai tiêu chuẩn trên nếu thấy cần phải bón vôi thì dựa vào độ chua thuỷ phân để tính lượng vôi cần bón theo lý thuyết:

Có nhiều công thức bón vôi, các công thức đó tuy khác nhau về cách thể hiện nhưng đều dựa trên một nguyên tắc chung là "cứ 1lđl ion H+ trong đất cần dùng 1 lđl gam bột đá vôi (tức 50 mg CaCO3) hoặc 1lđl vôi bột (28mg CaO) để trung hoà".

Trong thực tế chúng ta thường tính lượng vôi bón quy ra CaO. Lượng CaO được tính theo công thức sau:

Q (kg/S) = 0,28.S.h.D.H

S - Diện tích cần bón (m2)

h - Bề dầy tầng canh tác (m)

D - Dung trọng đất (g/cm3)

H - độ chua thuỷ phân (lđl/100g đất)

+ Sau khi tính được lượng vôi bón theo lý thuyết thì xét tính đệm của đất (thành phần cơ giới hoặc hàm lượng mùn trong đất) để điều chỉnh lại lượng vôi đã tính cho phù hợp với thực tế.

Ví dụ: Ðất có thành phần cơ giới nhẹ và nghèo mùn chỉ cần bón 1/2 hay 2/3 lượng vôi đã tính. Ngược lại đất có thành phần cơ giới nặng và nhiều mùn như đất phèn thì lượng vôi bón tăng 1,5 hoặc 2 lần lượng đã tính. (ta thường nói bón 1,5 hoặc 2 độ chua thuỷ phân).

Câu 16. Trình bày phản ứng đệm? Cách điều tiết?

Khái niệm

Khi ta cho một lượng nhỏ axit hoặc bazơ vào nước cất rồi xác định pH ta thấy pH nước thay đổi nhiều nhưng khi ta cho một lượng như vậy axit hoặc bazơ vào đất rồi xác định pH của đất thì pH của đất vẫn ổn định hoặc thay đổi không đáng kể. Ðiều này chứng tỏ đất có khả năng chốnglại sự thay đổi pH.

Vậy: "tính đệm của đất là khả năng của đất có thể chống lại sự thay đổi pH khi có một lượng axit hay bazơ nhất định tác động vào đất"

Nguyên nhân tạo nên tính đệm của đất

Có nhiều nguyên nhân khác nhau:

+ Trong đất có chứa một số chất như muối cacbonat, muối phosphat Fe, Al, Ca, các hydroxyt Fe, Al, Mn... có khả năng trung hoà axit làm cho pH đất ổn định (đệm một chiều)

Ví dụ: CaCO3 + 2HNO3 Ca(NO3)2 + H2O

+ Do trong đất có các các axit hữu cơ (axit mùn và các axit amin). Các axit này có cả gốc axit và bazơ (- OH, - COOH, - NH2) nên có thể đệm đuợc cả axit và bazơ (đệm hai chiều)

- Ðệm do axit humic:

R CH - COOH + HCl R - CH COOH + H2O

OH Cl

R CH - COOH + NaOH R -CH COONa + H2O

OH OH

- Ðệm do axit amin:

R CH - COOH + HCl R -CH COOH

NH2 NH3Cl

of 67


R CH - COOH + NaOH R - CH COONa + H2O

NH2 NH2

Ðất chứa nhiều mùn và các chất hữu cơ có khả năng đệm cao

+ Do hoạt động trao đổi cation trong đất

Trên bề mặt keo đất, đặc biệt là keo âm thường hấp phụ các cation kiềm và không kiềm. Các cation này có thể trao đổi với H+ hoặc Na+ làm cho pH dung dịch đất không đổi.

Ví dụ: [KÐ]Ca2+ + HCl [KÐ]2H+ + CaCl2

[KÐ]H+ + NaOH [KÐ]Na+ + H2O

Như vậy, số lượng keo âm trong đất càng nhiều thì tác dụng trao đổi cation càng mạnh, hay nói cách khác: hàm lượng mùn càng cao và thành phần cơ giới càng nặng thì tính đệm của đất càng lớn.

+ Tác dụng của Al3+ di động trong đất:

Theo R. K. Schofield lúc pH <5,5, cation Al3+ ở trạng thái xung quanh có 6 phân tử H2O bao bọc [Al(H2O)6]3+. Nếu có kiềm xâm nhập thì một số phân tử nước của ion [Al(H2O)6]3+ phân ly tạo H+ và OH-, H+ sẽ trung hoà chất kiềm còn OH- được giữ trên bề mặt cation Al3+ làm cho pH của đất ổn định. Al3+ di động chỉ có khả năng đệm khi pH<5,5 và chỉ đệm một chiều với chất kiềm.

2[Al(H2O)6]3+ + 2OH- [Al(OH)2(H2O)8]4+ + 4H2O

Nếu chất kiềm tiếp tục xâm nhập vào đất thì các phân tử nước trên đó lại tiếp tục

phân ly ra ion H+ để trung hoà làm ion nhôm kép trở nên phức tạp hơn.

Lúc pH >5,5 thì ion nhôm kết tủa dưới dạng Al(OH)3 và mất khả năng đệm. Như vậy nhôm chỉ có khả năng đệm khi pH của đất dưới 5,5 và chỉ đệm với bazơ (đệm một chiều.).

Qua các nguyên nhân nói trên ta có thể rút ra một nhận xét rằng: Tính đệm của đất phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mùn và thành phần cơ giới đất

Ðất giàu mùn > đất sét > đất thịt > đất cát

Thí nghiệm đơn giản sau đây có thể khẳng định thêm kết luận trên: Với 3 loại đất (đất cát, đất sét và đất giàu mùn); mỗi loại đất ta dùng 6 ống nghiệm, trong mỗi ống nghiệm chứa 5 g đất bột. Ðổ lần lượt vào các ống nghiệm lượng vôi bột CaO tương ứng 5,

of 67


10, 15, 20, 25, 30mg, thêm 25ml nước cất, lắc đều trong 10 phút rồi xác định pH và biểu diễn kết quả trên đồ thị. Qua đồ thị ta thấy muốn đưa pH từ 5 lên 7 cho 1 ha thì phải dùng 9.000 kg vôi đối với đất đen giàu mùn, 4.500kg vôi đối với đất sét và chỉ 1.500kg đối với đất cát.

Tính đệm có ý nghĩa quan trọng trong thực tiễn. Nhờ có tính đệm mà pH của đất khá ổn định, tạo điều kiện tốt cho cây trồng và vi sinh vật phát triển. Ngoài ra khi tính lượng vôi bón cho đất phải tính tới khả năng đệm của đất để có mức bón phù hợp. Ðối với đất có thành phần cơ giới nhẹ, nghèo mùn ta có thể giảm bớt lượng vôi bón, đối với đất giàu mùn, có thành phần cơ giới nặng phải tăng lượng vôi bón lên 1,2-1,5 lần theo con số tính lý thuyết.

Câu 17. Phản ứng Ôxi hoá - KhửPhản ứng oxy hoá khử của đất

Khái niệmvề phản ứng oxy hoá khử

Oxy hoá khử là quá trình diễn ra phổ biến trong đất, đặc biệt là đất lúa nước. Quá trình này giữ một vai trò quan trọng đối với độ phì nhiêu đất. Oxy hoá là kết hợp với oxy hay mất hydro. Trái lại khử oxy là mất oxy hay kết hợp với hyđro. Quá trình oxy hoá khử cũng liên quan đến sự chuyển dịch điện tử (electron)… Các chất oxy hoá (ký hiệu là ox) là những chất nhận điện tử. Quá trình chất oxy hoá nhận điện tử gọi là quá trình khử. Các chất khử (ký hiệu là Red) là những chất cho điện tử, quá trình chất khử cho điện tử là quá trình oxy hoá. Cả hệ thống oxy hoá khử ký hiệu là Redox.

Trong một phản ứng cụ thể chất oxy hoá và chất khử tạo thành cặp oxy hoá khử và được gọi là một hệ thống oxy hoá - khử trong đất.

Ví dụ: Fe3+ + e Fe2+ hoặc Fe2+ - e Fe3+

Trong đất có các chất oxy hoá là O2, NO3-, Fe3+, Mn4+, Mn3+, Cu2+ và vi sinh vật

hiếu khí. Những chất khử là H2, Fe2+, Mn2+, Cu+ vi sinh vật yếm khí và các sản phẩm phân giải xác hữu cơ trong điều kiện yếm khí. Tất cả các phản ứng oxy hoá khử đều có sự tham gia của vi sinh vật.

Dù trong điều kiện oxy hoá hay điều kiện khử oxy, chất hữu cơ vẫn được phân huỷ chỉ khác nhau về tốc độ phản ứng và sản phẩm phân giải:

Ảnh hưởng của trạng thái oxy hoá khử đến các dạng sản phẩmphân giải xác hữu cơ

Thành phần chất hữu cơ Sản phẩm oxy hoá (ox) Sản phẩm khử (Red)

C

N

S

P

Fe

Mn

Cu

CO2

NO2-, NO3

-

SO42-

PO43-

Fe3+

Mn3+, Mn4+

Cu2+

CH4, CO

NH3, N2

H2S

PH3

Fe2+

Mn2+

Cu+

Cường độ oxy hoá khử được xác định bằng điện thế oxy hoá khử, ký hiệu Eh, đơn vị là milivon (mV), tính theo công thức:

Eh (mV) = Eo + 59/ n.lg (ox)/ (red)

of 67


Trong đó Eo là điện thế tiêu chuẩn, nghĩa là điện thế phát sinh ở các điện cực nằm trong dung dịch có chất oxy hoá và chất khử oxy nồng độ 1N và là hằng số với mỗi hệ oxy hoá khử.

Ví dụ:

Fe3+ + e -_ Fe2+

Mn4+ + 2e - Mn2+

Mn3+ + e - Mn2+

MnO4- + 4H+ + 3e - MnO2 + 2H2O

Eo = 770 mV

Eo = 344 mV

Eo = 1510 mV

Eo = 1640 mV

Còn [ox] là nồng độ đương lượng của chất oxy hoá

[Red] là nồng độ đương lượng của chất khử

Ví dụ: trong đất cụ thể nào đó có [Fe2+] = 0,1 N và [Fe3+] = 0,001 N thì

Eh = 770 + 59 lg0,001/ 0,1 = 625 mV

Hiện nay để xác định Eh đất người ta thường dùng các máy đo (Eh meter) cho kết quả nhanh và chính xác hơn việc xác định nồng độ các chất oxy hoá, khử.

Yếu tố ảnh hưởng đến quá trình oxy hoá khử

+ Trong đất có thể chứa nhiều hệ thống oxy hoá khử có nồng độ khác nhau nhưng Eh của đất sẽ tương đương với trị số Eh của hệ thống oxy hoá khử có nồng độ chất khử và chất oxy hoá cao nhất.

+ Trong đất thoáng khí quá trình oxy hoá khử trong đất được quyết định bởi nồng độ O2 tự do trong không khí đất và O2 hoà tan trong dung dịch đất. Nồng độ oxy trong không khí đất và trong dung dịch đất càng cao thì Eh càng cao.

+ Ðộ ẩm đất: đất khô có quá trình oxy hoá mạnh nên Eh cao, đất ẩm hoặc dư ẩm thì quá trình khử mạnh nên Eh của đất thấp.

+ Cây trồng: Eh đất phụ thuộc và loại cây trồng, mật độ cây. Eh xung quanh rễ cây cũng khác nhau. Ví dụ: gần rễ cây lúa mỳ Eh giảm vì rễ cây lúa mỳ tiết ra chất khử, gần rễ cây lúa nước Eh tăng do rễ lúa tiết ra oxy.

+ Eh của đất có sự liên quan chặt chẽ với pH. Nếu trong dung dịch đất có nhiều ion H+ sẽ diễn ra quá trình:

2 H+ + 2e - = H2

Khi thay đổi 1 đơn vị pH thì Eh thay đổi từ 57-59mV.

Klak đề nghị biểu thị điện thế oxy hoá khử trong đất là rH2 theo công thức:

rH2 (mV) = Eh/ 30 + 2 pH

+ Các biện pháp canh tác:

- Luân canh cây trồng cạn với cây trồng nước làm cho Eh thay đổi rất mạnh.

- Ðiều tiết độ ẩm đất làm cho Eh đất thay đổi.

- Cày sâu kết hợp với bón nhiều phân hữu cơ làm cho Eh giảm, xới xáo đất làm tăng tính thông khí thì Eh tăng.

- Phơi ải đất lúa làm cho Eh tăng.

- Mật độ cây trồng: rễ lúa nước tiết ra oxy làm Eh của đất vùng xung quanh rễ tăng. Vì vậy lúa nước cấy càng dày thì mật độ rễ càng cao, Eh càng tăng và hàm lượng các chất khử càng giảm.

Ý nghĩa thực tiễn của phản ứng oxy hoá khử

+ Ðiện thế oxy hoá khử là chỉ tiêu đánh giá tính thông khí và tình hình cung cấp dinh dưỡng trong đất. Các chất dinh dưỡng như NH4

+, NO3-, PO4

3-, SO42-... được hình

of 67


thành do tác động của hệ vi sinh vật đất trong những điều kiện cụ thể về pH, hoặc Eh nào đấy.

Ví dụ: khi pH = 7, Eh khoảng 400mV thì NO3- bị khử mạnh thành NO2 cây không

dùng được.

+ Các loại đất khác nhau có Eh khác nhau, trong một phẫu diện Eh của các tầng khác nhau và thường giảm theo chiều sâu. Eh phù hợp với sản xuất nông nghiệp biến động trong phạm vi 200-700 mV (đất lúa nước từ 200-300mV). Eh quá cao chứng tỏ quá trình oxy hoá trong đất xảy ra mạnh. Mùn tiêu hao nhanh và một số chất dinh dưỡng có thể bị cố định lại. Ngược lại nếu Eh quá thấp nghĩa là quá trình khử diễn ra mạnh, sinh ra một số chất độc như H2S, CH4....

+ Khi thay đổi Eh sẽ dẫn tới sự thay đổi một loạt trạng thái dinh dưỡng trong đất. Thí dụ: khi đổ ải, đất chuyển từ trạng thái oxy hoá sang trạng thái khử, Eh giảm mạnh. Lúc đó Fe3+ trong các hợp chất bị khử thành Fe2+ (như Fe(OH)2 và FeHPO4) làm đất giảm tính chua trong thời gian khoảng 1 tháng, hàm lượng lân dễ tiêu tăng lên, hàm lượng NH4

+

cũng tăng (do chất hữu cơ phân giải trong điều kiện yếm khí tạo ra NH4+)... đây là một quá

trình có lợi vì cung cấp nhiều dinh dưỡng cho cây.

Ðiều tiết phản ứng oxy hoá - khử

Eh của đất quá cao hay quá thấp đều không tốt, để điều chỉnh Eh có nhiều biện pháp khác nhau:

+ Ðiều chỉnh độ ẩm đất, không để đất khô hạn hoặc dư ẩm trong thời gian dài, làm cho quá trình oxy hoá và khử diễn ra hài hoà:

- Luân canh cây trồng cạn - nước theo công thức 2 lúa một màu (vụ đông)

- Rút nước phơi ruộng, làm cỏ sục bùn: Sau khi trời mưa hoặc tưới nước cần rút nước xới phá váng đất để đất được thoáng khí. Khi làm cỏ phải sục bùn để oxy hoá những chất khử có tính độc, chuyển chúng ra dạng không độc và tạo bước nhảy vọt Eh để sau đó Eh giảm xuống sẽ có tác dụng giải phóng chất dinh dưỡng như, tăng NH4

+, tăng lân dễ tiêu, giảm chua... Vì thế nhân dân ta có câu "Công cấy là công bỏ, công làm cỏ là công ăn".

- Cày ải sau vụ mùa đối với đất chuyên trồng lúa. Trong quá trình phơi ải sẽ khử các chất độc như H2S, CH4, tăng cường phân giải chất hữu cơ tăng nhiệt độ đất, tăng cường hoạt động của các vi sinh vật hảo khí, tăng Eh. Khi đổ ải (cho nước vào) Eh đất từ cao sẽ giảm xuống giải phóng NH4

+, P2O5 dễ tiêu, giảm chua do trong đất sinh ra Fe(OH)2 và NH4OH... và như vậy đúng là "một hòn đất nỏ bằng một giỏ phân". Mặt khác nếu đất được phơi ải triệt để thì lúc đổ ải bừa rất dễ nên chất lượng làm đất sẽ rất tốt. Ngoài ra phơi ải là quá trình oxy hoá hút nhiệt nên lúc đổ ải sẽ toả nhiệt làm cho ôn độ đất tạm thời tăng lên cũng có tác dụng nhất định trong quá trình sinh trưởng của lúa mới cấy trong thời tiết lạnh của vụ đông xuân.

+ Bón phân hữu cơ và bón vôi làm tăng kết cấu đất, tăng độ tơi xốp của đất, đất thông khí tốt thích hợp với cây trồng cạn. Bón vôi để thay đổi pH ở đất chua vì pH ảnh hưởng đến Eh như đã nói ở trên.

+ Bón phân hữu cơ làm giảm Eh, nếu làm cỏ xới đất tiếp theo thì Eh không giảm đột ngột.

Câu 18. Thành phần, các dạng tồn tại của Nitơ trong đất? Vai trò N đối với đất và cây trồng?

a. Hàm lượng đạm trong đất Ðây là nguyên tố mà cây cần nhiều nhưng đất lại chứa ít. Trong đất Việt Nam N%

chứa khoảng 0,1-0,2%, có loại dưới 0,1% như đất bạc màu. Hàm lượng N trong đất phụ

of 67


thuộc chủ yếu vào hàm lượng hữu cơ. Nói chung hàm lượng mùn càng nhiều thì đạm càng nhiều (N chiếm 5-10% khối lượng của mùn).

b. Các dạng đạm trong đất Ðạm trong đất được chia thành hai dạng lớn: Ðạm vô cơ và hữu cơ* Ðạm vô cơ: lượng đạm vô cơ trong đất mặt rất ít, chỉ chiếm 1-2% của N tổng số. Ở

tầng dưới N vô cơ có thể chiếm tới 30% của N tổng số. N vô cơ trong đất tồn tại dưới dạng NH4

+, NO3-, NO2

- trong đó chủ yếu là NO3- và

NH4+. Các dạng N vô cơ đều dễ tan, dễ được cây hút nên hàm lượng của chúng trong đất

thay đổi rất nhiều không những theo mùa mà còn thay đổi giữa ngày và đêm, giữa ngày mưa và ngày nắng.

NH4+ được sinh ra do tác dụng amôn hoá của vi sinh vật đối với chất hữu cơ chứa

nitơ. Trong điều kiện hảo khí NH4+ dễ bị chuyển hoá thành NO3

- nên chỉ trong đất lúa nước NH4

+ mới ổn định và được tích luỹ. Trong đất ion NH4

+ dễ bị đất hấp phụ và một phần chuyển sang trạng thái không trao đổi (nằm trong tinh thể khoáng sét). Ion NO3

- không bị đất hấp phụ tồn tại chủ yếu trong dung dịch đất nên rất dễ bị rửa trôi.

* Ðạm hữu cơ: Ðây là dạng N chủ yếu trong đất có thể chiếm tới 95% N tổng số. Dựa vào độ hoà

tan và khả năng thuỷ phân người ta chia làm 3 loại:+ N hữu cơ tan trong nước: Gồm các axit amin tương đối đơn giản, các hợp chất

dạng muối amon (chiếm <5% N tổng số).+ N hữu cơ thuỷ phân: protein, nucleoprotein, azazon (chiếm >50% N tổng số). Khi

ở trong môi trường kiềm, axit hoặc khi lên men chúng có thể thuỷ phân tạo các chất tương đối đơn giản hơn và dễ tan trong nước.

+ N hữu cơ không thuỷ phân: Chiếm 30-50% của N hữu cơ tổng số, không hoà tan trong nước và cũng không thể dùng kiềm hay axit để thuỷ phân.

c. Nguồn gốc của N trong đất+ Từ tàn tích sinh vật+ Do bón phân: Phân đạm vô cơ, phân hữu cơ (Phân chuồng, phân bắc, phân rác,

phân xanh)+ Tác dụng cố định đạm của VSV. Dựa vào khả năng cố định N2 của các vi sinh vật

có như: Azotobacte, Rhizobium, Clostridium. Ngoài vi khuẩn ra còn có tảo lam cũng có khả năng cố định N2 tự nhiên.

+ Tác dụng của sấm sét có thể oxy hoá N trong khí quyển thành dạng NO và NO2 sau đó các dạng N này hoà tan với nước mưa và rơi xuống đất

+ Do nước tưới đưa vào

Việc đảm bảo về nitơ cho cây phụ thuộc vào tốc độ phân giải các hợp chất hữu cơ. Tuy vậy, muốn có sản lượng cây trồng cao không thể trông chờ vào lượng nitơ dự trữ trong đất cho dù đất có trữ lượng mùn lớn mà cần phải bón thêm phân hữu cơ hoặc vô cơ chứa nitơ vào đất vì nhu cầu về nitơ của thực vật rất lớn.

Câu 19: Phospho (lân) trong đất Lân là nguyên tố dinh dưỡng đa lượng đối với cây trồng. Lân đóng vai trò quan

trọng trong quá trình trao đổi chất, hút dinh dưỡng và vận chuyển các chất trong cây. Cây thiếu lân sẽ sinh trưởng chậm, cho năng suất thấp phẩm chất nông sản kém.

Hàm lượng lân tổng số trong đất Việt Nam khoảng 0,03-0,2%. Giàu P nhất là nâu đỏ trên bazan và nghèo P nhất là đất bạc màu và đất cát Dưới đây giá trị của P trong vài đất

Loại đất

Ðất đỏ bazan

P2O5 %

0,15-0,3

of 67


Ðỏ nâu trên đá vôi

Phù sa sông Hồng

Ðất bạc màu

0,12-0,15

0,08-0,01

0,03-0,04

Hàm lượng lân tổng số của đất phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng vật của đá mẹ, thành phần cơ giới đất, chế độ canh tác và phân bón.

Trong đất phospho có trong các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Phospho có trong thành phần của nhiều hợp chất hữu cơ của tàn tích sinh vật. Các hợp chất hữu cơ chứa phospho gồm có: Phitin, axit nucleic, nucleoproteit, phosphatit, sacarophosphat... và các vi sinh vật đất. Nguyên tố này được tích luỹ trong đất tầng mặt nhờ sự tích luỹ sinh học, vì vậy trong tầng đất mặt thường chứa nhiều lân hữu cơ hơn các tầng dưới sâu. Tỷ lệ lân hữu cơ phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mùn trong đất và dao động trong khoảng từ 10-50% của lân tổng số.

Hợp chất vô cơ chứa phospho chủ yếu là những muối của axit octophosphoric với Ca, Mg, Fe và Al. Trong đất phospho còn có trong thành phần của apatit, phosphoric và vivianit, cũng như trong trạng thái hấp phụ của anion phosphat. Apatit là nguồn gốc đầu tiên của tất cả các hợp chất phospho trong đất. Nó chiếm tới 95% hợp chất phospho trong vỏ trái đất. Các dạng phospho vô cơ trong đất phần lớn có tính di động kém.

Trong đất chua (có các dạng hoạt động hoá học của sắt và nhôm) phospho phần lớn gặp ở dạng phosphat sắt và phosphat nhôm (FePO4, AlPO4, Fe2(OH)2PO4, Al(OH)2PO4...) hoặc liên kết với oxyt sắt, nhôm dưới dạng hợp chất bị hấp phụ. Các loại đất chua của Việt Nam đều có hàm lượng phosphat sắt cao. Ví dụ: đất nâu đỏ trên bazan có lượng phosphat sắt (Fe-P) chiếm trên 80% tổng số lân vô cơ; đất vàng đỏ trên đá phiến sét có Fe-P trên 70% tổng số lân vô cơ; đất phù sa chua và đất phèn có Fe-P tương ứng là 48-56% tổng số lân vô cơ.

Trong đất lúa nước và đất đầm lầy có thể gặp vivianit - Fe3(PO4)2.8H2O - màu xanh lơ. Trong đất lúa nước phosphat sắt 3 có thể bị khử thành phosphat sắt 2 hoà tan trong nước nên cây trồng có thể hấp thụ được.

Trong đất chua ít, trung tính và kiềm yếu phospho chủ yếu tồn tại dưới các dạng liên kết với canxi. Các phosphat canxi thường có độ hoà tan thấp. Theo độ hoà tan tăng dần của các phosphat canxi trong đất chúng ta có dãy sau:

Ca5(PO4)3Cl <Ca3(PO4)2 < Ca8H2(PO4)6.5H2O < CaHPO4 < CaHPO4.2H2O < Ca(H2PO4)2

(apatit clo)

Tỷ lệ Ca/P trong các phosphat canxi tăng lên thì độ hoà tan giảm.

Phản ứng môi trường thuận lợi cho sự hấp thu phospho là phản ứng chua ít (pH 5,0-6,5).

Câu 20. Kali (thành phần, dạng tồn tại). Vai trò K đối với đất và cây trồng?

Kali trong đấtKali là nguyên tố đa lượng với cây trồng. Nó tham gia vào nhiều quá trình sinh lý

sinh hoá quan trọng của cây. Trong cây, kali thường được tích luỹ nhiều trong thân lá. Tỷ lệ kali trong cây biến động trong khoảng 0,5-6% chất khô.

* Hàm lượng kali trong đất:Hàm lượng kali tổng số trong đất rất khác nhau phụ thuộc chủ yếu vào thành phần

khoáng vật của đá mẹ, điều kiện phong hoá đá và hình thành đất, thành phần cơ giới đất, chế độ canh tác, phân bón. Ðất mặn, đất phèn, đất đỏ vàng phát triển trên đá phiến mica giàu Kali (K2O tổng số từ 2 đến 3%). đất nghèo kali là các đất xám bạc màu và một số loại đất đỏ vàng vùng đồi núi (<0,5%). Đất Feralit trên granit chứa nhiều K hơn Feralit trên

of 67


bazan. Đất Feralit trên granit ở tỉnh Hà Giang chứa 5,67% K2O, đất Feralit trên đá bazan ở tỉnh Nghệ An chứa 1,15% K2O (Nguyễn Vy, 1974).

* Các dạng kali trong đất

+ Kali hoà tan: có trong dung dịch đất hàm lượng rất nhỏ+ Kali trao đổi: là các ion kali được hấp phụ trên bề mặt keo đất, nó có thể đi vào

dung dịch đất nhờ phản ứng trao đổi cation+ Kali chậm tiêu (kali bị giữ chặt): là các ion kali nằm trong mạng lưới khoáng sét, ít

có khả năng trao đổi do đó cây khó sử dụng được+ Kali trong khoáng nguyên sinh: Là dạng kali nằm trong lưới tinh thể của các

khoáng nguyên sinh như fenspat kali (chứa 7,5-12,5% K2O), mica trắng (chứa 6,5-9% K2O), mica đen (5-7% K2O). Các khoáng nguyên sinh này khi bị phong hoá sẽ giải phóng kali dưới dạng muối tan, cây trồng sử dụng được.

Câu 21. Thành phần và các dạng tồn tại của Ca, Mg? Vai trò của chúng đối với đất và cây trồng?

Ca và Mg có trong các khoáng như canxit, đôlômit, ogit, amphibon... Khi các khoáng vật trên bị phong hoá thì Ca và Mg được chuyển sang dạng các muối cácbonat và bicacbonat. Các muối này kết hợp với các chất khác trong đất để tạo thành muối clorua, nitrat, sunfat, phosphat.

Trong đất Ca và Mg phần lớn gặp ở dạng các muối đơn giản, bị hấp phụ trên keo đất và hoà tan trong dung dịch đất. Trong số các cation trao đổi thì Ca chiếm vị trí hàng đầu, Mg - thứ hai. Cả hai nguyên tố này đều là nguyên tố dinh dưỡng trung lượng với cây và đóng những vai trò sinh lý học quan trọng đảm bảo cho sự phát triển bình thường của cây. Thường thì lượng canxi và manhê trong đất không thiếu đối với thực vật nhưng ở những đất quá chua cây có thể bị thiếu Ca và Mg.

Câu 22. Nêu khái niệm: TPCG, hạt CG, cấp HCG? Phương pháp điều tiết TPCG đất?Thành phần cơ giới đất

Khái niệm về cấp hạt cơ giới và thành phần cơ giới đấtKết quả của quá trình hình thành đất đã tạo ra được các hạt đơn đất có kích thước

và hình dạng khác nhau. Những hạt đơn đất đó được gọi là "phần tử cơ giới đất" hay còn gọi là hạt cơ giới đất. Như vậy các phần tử cơ giới đất có thể có nguồn gốc vô cơ, hữu cơ hay vô cơ- hữu cơ. Nhưng trong đất phần lớn các hạt đất có nguồn gốc vô cơ trừ các loại đất được gọi là đất hữu cơ (có từ 16 % cacbon hữu cơ trở lên). Những phần tử cơ giới nằm trong một phạm vi kích thước nhất định thì có đặc tính và thành phần hoá học khác với những hạt trong phạm vi kích thước khác. Người ta gọi những hạt có phạm vi cùng kích thước đó là cấp hạt cơ giới. Ta có 3 cấp hạt cơ giới cơ bản, đó là: cấp hạt cát, cấp hạt bụi còn gọi là Limon và cấp hạt sét. Hàm lượng các cấp hạt đựơc biểu thị bằng tỷ lệ phần trăm khối lượng. Tỷ lệ tương đối giữa các cấp hạt cơ giới gọi là thành phần cơ giới đất hay còn gọi là thành phần cấp hạt. Dựa trên tỷ lệ của các cấp hạt đó tên đất được gọi là đất cát,đất thịt hoặc đất sét...Nhiều khi người ta cũng gọi là đất nhẹ, đất trung bình hoặc đất nặng.

Cũng cần lưu ý rằng, các phần tử cơ giới của đất là những hạt độc lập riêng rẽ. Trong trường hợp các hạt cơ giới liên kết lại với nhau thì đó là một đối tượng nghiên cứu khác được gọi là kết cấu đất hay cấu trúc đất (structure). Vì vậy trong quá trình xác định các cấp hạt để nghiên cứu thành phần cơ giới đất cần tách triệt để các hạt đơn đất ra bằng việc kết hợp các phương pháp phù hợp như tán, lắc, khuấy, đun sôi, các hoá chất phân tán.

of 67


Phân chia cấp hạt cơ giới Tiêu chuẩn phân chia cấp hạt cơ giới của các nước trên thế giới có khác nhau nhưng vẫn có một "mốc" chung. Tại mốc này sự thay đổi về kích thước các hạt đất sẽ dẫn tới sự thay đổi đột ngột về tính chất đặc biệt là tính chất vật lý của đất. Ví dụ, tính mao dẫn xuất hiện ở mốc 1,0- 2,0 mm hay mốc 0,1- 0,2 mm là mốc bắt đầu có tính dính, tính dẻo và đất khó thấm nước. Ta có thể so sánh sự khác nhau trong việc phân chia cấp hạt của các nước trên thế giới qua bảng

Cấp hạt cơ giới của Liên Xô (cũ), Bộ Nônghiệp Mỹ (USDA),FAO- UNESCO (mm)

Liên Xô (cũ) USDA FAO- UNESCO Ðá cục >250Ðá vụn > 3 Cuội 250-64Cuội 3-1 Cuội > 2 Sỏi 64- 4 Sỏi 2-1 Sạn 4-2Cát thô 1- 0,5 Cát thô 1- 0,5 Cát rất thô 1-2Cát trung bình 0, 5- 0,25 Cát trung bình 0, 5- 0,25 Cát thô 1-0,5Cát mịn 0,25- 0.05 Cát mịn 0,25- 0.02 Cát trung bình 0,5- 0,25 Cát rất mịn 0,2- 0,05 Cát mịn 0,25- 0,1 Cát rất mịn 0,1- 0,05Bụi thô 0,05- 0,01 Bụi 0,05-,005 Bụi 0,05- 0,002Bụi trung bình 0,01- 0,005 Sét thô 0,005- 0,0005 Sét < 0,005 sét < 0,002Sét mịn 0,0005- 0,0001 Keo < 0,0001 ** Cát vật lý > 0,01 Sét vật lý < 0,01

** Cát vật lý là những hạt lớn hơn 0,01 mm. Khi những hạt có kích thước như thế sẽ thể hiện rõ nét những tính chất vật lý của các hạt cát như lắng rẽ, tính dễ thoát nước, tính mao dẫn rất bé, không có tính trương (giãn nở) và tính co, tính dính, tính dẻo... Sét vật lý là những hạt có kích thước < 0,01 mm. Những hạt này thể hiện rõ tính vật lý của hạt sét như tính dẻo, tính trương, tính co, tính thấm nước kém, tính mao dẫn lớn, lúc ướt thì dẻo quánh, lúc khô thì rắn chắc... Cũng nên lưu ý rằng sự phân chia như trên được thực hiện trong quá trình phân tích cấp hạt, còn trong thực tiễn áp dụng vào phân loại đất theo thành phần cơ giới thì người ta chỉ xét theo 3 cấp hạt chủ yếu là cát, bụi và sét. Các cấp hạt chi tiết chỉ được ứng dụng khi nghiên cứu đất ở các cấp phân vị thấp nhất như cấp chủng của Liên Xô (cũ), cấp series của Mỹ, cấp phases của FAO- UNESCO. Cho đến nay ở Việt Nam vẫn áp dụng bảng phân chia cấp hạt của Liên Xô (cũ) và một số trường hợp dùng bảng của Liên Hiệp Quốc (LHQ) hay của Bộ Nông nghiệp Mỹ. Tuy nhiên bảng của FAO- UNESCO (1970) được áp dụng phổ biến vì hai lý do: thứ nhất, trong thực tế phân tích cấp hạt người ta được phép đơn giản hoá số cấp hạt còn lại 3 cấp cơ bản; thứ hai, phương pháp phân loại đất theo FAO- UNESCO đang ngày càng được áp dụng rộng rãi. So với bảng của LHQ năm 1927, bảng của FAO- UNESCO có một ít thay đổi, từ 7 cấp tăng lên 11 cấp chủ yếu ở các cấp lớn hơn 2 mm.

Thành phần và đặc tính của các cấp hạt cơ giới

Các tài liệu nghiên cứu cho thấy thành phần hoá học của các cấp hạt khác nhau rất khác nhau, đặc biệt là tỷ lệ 3 nguyên tố silic, nhôm và sắt. Ðiều này rất phù hợp với thành phần khoáng vật trong đất. Ta có thể thấy rõ qua số liệu của N.A. Kachinxki (1970) ở bảng 8.2

Thành phần hoá học của các cấp hạt cơ giới trong đất rừng xám sáng

Tỷ lệ các chất (%)

of 67


Cấp hạt (mm)

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O P2O5

0,05- 0,01 87,57 5,72 3,43 0,46 0,53 1,43 Vệt0,01- 0,005 82,01 7,83 4,85 0,11 0,18 1,45 Vệt0,005- 0.0001 68,89 17,49 6,35 0,93 2,28 1,46 0,26< 0,0001 53,76 26,36 11,38 0,96 4,13 2,15 0,26

Nhìn chung cấp hạt càng mịn, tỷ lệ các nguyên tố (trừ silic) trong đó có cả nguyên tố dinh dưỡng càng cao. Tuy nhiên các nguyên tố dinh dưỡng N và P thì không phải lúc nào cũng tuân theo quy luật này vì bản thân các hạt sét không chứa các nguyên tố đó. Do vậy ở những loại đất sét ta không bón phân năng suất cây trồng rất thấp. Ta càng thấy sự khác nhau rõ nét của các cấp hạt đất qua một số tính chất vật lý của chúng được V.V. Okhotin và V. G. Trasuc trình bày trong bảng 8.3. Ta dễ dàng nhận thấy các cấp hạt từ to đến nhỏ như sau:

Ðộ ẩm phân tử cực đại tăng dần lên

Khả năng thấm nước giảm dần

Cột nước trong mao dẫn tăng cao dần

Từ 0,25 mm thì bắt đầu có tính trương (giãn nở) và tăng nhanh

Tính co biểu hiện rất chậm và chỉ xuất hiện ở những cấp hạt bé nhất

Từ 0,25 mm xuất hiện tính dẻo và tăng dầnSức chống nén và sức dính chỉ xuất hiện ở các cấp hạt mịn hơn 0,01 mm và tăng nhanh. Bảng 8.3 lần nữa chứng minh về mốc xuất hiện các tính chất vật lý một cách đột ngột là mốc 1,0 mm và mốc 0,01 mm và cũng ở những mốc như vậy các tính chất hoá lý của đất có sự thay đổi nhất định.

Tính chất vật lý của các cấp hạt cơ giới

Cấp hạt (mm)

Ðộ ẩm phân tử cực đại(%)

Ðộ thấm nước (cm/s)

Cột nước mao dẫn(cm)

Giãn nở theo thể tích (%)

Co theo thể tích (%)

Ðộ ẩm (%) theo Sức

chống nén tạm thời (G/cm2)

Sức dính cực đại (G/cm2)

Giới hạn chảy

Giới hạn nặn được

3,0- 2,0 0,2 0,5 0 - - - -2,0-1,5 0,7 0,2 1,5-

3,0- - - -

1,5-1,0 0,8 0,12 4,5 - - - -1,0- 0,5 0,9 0,072 8,7 - - - -0,5-0,25 1,0 0,056 20-27 0 - không không - -0,25- 0,1 1,1 0,039 50 5 - dẻo dẻo - -0,1- 0,05 2,2 0,005 91 6 - - -0,05- 0,01 3,1 0,004 200 16 - 0 4,20,01- 0,005 15,9 - - 105 - 40 28 1,75 600,005- 0,001 31,0 - - 160 4,0 48 30 31,25 456< 0,001 - - - 405 8,2 87 34 125,0 -

Câu 24: Tính Chất đất có TPCG khác nhau? Cách điều tiết?Do thành phần hoá học cũng như tính chất của các cấp hạt khác nhau nên các loại đất có thành phần cơ giới khác nhau có độ phì nhiêu khác nhau. Từ đó việc sử dụng cũng như biện pháp cải tạo chúng đựoc áp dụng khác nhau cho phù hợp và hiệu quả. Sau đây ta so sánh 3 loại đất có thành phần cơ giới khác nhau: đất cát, đất sét và đất thịt.

of 67


+ Ðất cát Là loại đất trong đó tỷ lệ cấp hạt cát lớn, có thể đạt tới 100 %. Ðất cát có những ưu nhược điểm sau:

Do các hạt có kích thước lớn nên tổng thể tích khe hở, lớn nhất là khe hở phi mao quản, từ đó nước dễ thấm xuống sâu và đồng thời cũng dễ bốc hơi nên dẫn tới đất dễ bị khô hạn.

Trong đất cát điều kiện ôxy hoá tốt nên chất hữu cơ bị khoáng hoá mạnh dẫn đến đất nghèo mùn.

Ðất cát dễ bị đốt nóng vào mùa hè và cũng dễ mất nhiệt trở nên nguội lạnh vào mùa đông, bất lợi cho cây trồng và vi sinh vật phát triển.

Ðất cát rời rạc, dễ cày bừa giảm công làm đất, nhưng nếu mưa to hay tưới ngập, đất thường bị lắng rẽ, bí chặt.

Ðất cát chứa ít keo nên khả năng hấp phụ thấp, khả năng giữ nước giữ phân (chất dinh dưỡng) kém. Vì vậy nếu bón nhiều phân tập trung vào một lúc cây không sử dụng hết, một phần lớn bị rửa trôi do đó gây lãng phí. Trên đất cát khi bón phân hữu cơ nhất thiết phải vùi sâu để giảm sự "đốt cháy".

Ðất cát thích hợp với nhiều loại cây trồng có củ như khoai lang, khoai tây, lạc...Trong đất cát rễ và củ dễ dàng vươn xa và ăn sâu mà không bị chèn ép. Các cây họ đậu có khả năng cộng sinh với vi khuẩn nên cũng có thể thích ứng trên đất cát. Một số vùng đất cát người ta còn trồng các loại: dưa hấu, dưa lê hay vừng, kê; thậm chí cây đặc chủng như thuốc lá cũng được trồng trên đất cát.

Thực tế sản xuất trên đất cát, do cơ sở vật chất không cho phép chúng ta cải tạo thành phần cơ giới bằng đưa sét vào. Muốn đạt năng suất cao nhất chỉ có thể bố trí những loại cây trồng phù hợp với đất cát đồng thời áp dụng những kỹ thuật canh tác hợp lý. Tuy vậy một số vùng đất cát trong phẫu diện dưới tầng cát có tầng sâu(subsoil horizon) với tỷ lệ sét cao, ta có thể cày sâu lật sét lên tầng mặt. Lúc đó nhất thiết phải tăng cường phân bón nhất là phân hữu cơ để cải thiện được độ phì và cho năng suất cao. + Ðất sét.

Ðất sét là loại đất trong đó cấp hạt sét chiếm tỷ lệ cao, ngược lại tỷ lệ cát thấp hoặc không có. Khi xét về đất sét ta cần lưu ý đến trạng thái kết cấu của đất. Nếu đất sét không có kết cấu hay kết cấu kém thì có những ưu nhược điểm dưới đây:

Hạt sét bé nên khe hở giữa chúng nhỏ dẫn đến thoát nước kém dễ bị úng gây tác hại cho cây trồng cạn.

Ðộ thoáng khí thấp nên dễ gây ra glây hoá, xác hữu cơ phân giải chậm, lượng chất hữu cơ tích luỹ nhiều hơn.

Ðất chứa nhiều sét hơn nên sức cản lớn, tính dính cao gây khó khăn hơn cho việc làm đất.

Do nhiều sét nên đất có khả năng hấp phụ lớn, các chất ít bị rửa trôi, tính đệm cao hơn. Ngoài ra độ ẩm cây héo cao hơn nhiều đã làm giảm lượng nước hữu hiệu so với đất cát.

Tuy nhiên, nếu đất sét chứa nhiều chất hữu cơ trở nên có kết cấu tốt thì lại là một loại đất lý tưởng nhờ khả năng cung cấp chất dinh dưỡng, nước, không khí được cải thiện thoả mãn cho cây trồng.+ Ðất thịt.Ðất thịt là loại đất có tỷ lệ của các cấp hạt cũng như các đặc tính lý hoá học nằm trung

gian giữa 2 loại đất cát và đất sét. Thường đất thịt có mặt đầy đủ cả 3 cấp hạt cát, limon và sét. Nếu là đất thịt nhẹ thì tỷ lệ cấp hạt cát lớn, ngược lại đất thịt nặng tỷ lệ cấp hạt cát giảm mà tỷ lệ cấp hạt sét tăng.

of 67


Nói chung đất thịt trung bình là tốt vì vừa có những đặc tính lý, hoá học và sinh học phù hợp cho nhiều loại cây trồng vừa dễ làm đất và chăm bón lại có năng suất cao.

Câu 25: Tính chất vật lý của đất: D, d, P. Cách điều tiết?

Tỷ trọng của đấtÐịnh nghĩa: Tỷ trọng của đất là tỷ số khối lượng của một đơn vị thể tích đất ở trạng

thái rắn, khô kiệt với các hạt đất xếp sít vào nhau so với khối lượng nước cùng thể tích ở điều kiện nhiệt độ 4oC.

Ðể tính tỷ trọng người ta áp dụng công thức: d= P / P1

Trong đó: d- Tỷ trọng của đất.

P- Khối lượng các hạt đất (khô kiệt, xếp xít vào nhau và không có khoảng

hổng không khí) trong một thể tích xác định (thường được đo bằng g/cm3).P1- Khối lượng nước được chứa trong cùng thể tích ở điều kiện T0: 4oC

(g/cm3).Tỷ trọng của các loại khoáng vật khác nhau có sự giao động khá lớn song nhìn

chung biến động trong phạm vi từ 2,40 - 2,80 (bảng 11.1)

Tỷ trọng của một số khoáng vật có trong đất

Khoáng vật Tỷ trọngThạch anh tinh khiếtCanxítCanxít tinh khiếtFenspat K- NaDolomitGypxítMicaKhoáng sétBốcxít (Nhôm ôxit)Ôlivin, pyrôxen, amphibole (có chứa sắt)HêmatítQuặng chì

2,652,60 - 2,802,722,60 - 2,802,80- 2,902,322,80- 3,102,60 - 2,902,092,90 - 3,505,307,60

Tỷ trọng của đất được quyết định chủ yếu bởi các loại khoáng nguyên sinh, thứ sinh và hàm lượng chất hữu cơ có trong đất. Nhìn chung do tỷ lệ chất hữu cơ trong đất thường không lớn nên tỷ trọng đất sẽ phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng vật của đất.

Các loại đất có thành phần cơ giới khác nhau có tỷ trọng khác nhau:Loại đất Tỷ trọngÐất cát 2,65 ± 0,01Ðất cát pha 2,70 ± 0,017Ðất thịt 2,70 ± 0,02Ðất sét 2,74 ± 0,027

Dựa vào tỷ trọng đất, Katrinski đã đưa ra mức đánh giá chung khi xác định tỷ trọng của đất trồng như sau:

Tỷ trọng Loại đất<2,50 Ðất có lượng mùn cao2,50 - 2,66 Ðất có lượng mùn trung bình>2,70 Ðất giàu sắt Fe2O3

of 67


Ý nghĩa thực tiễn: Tỷ trọng đất được sử dụng trong các công thức tính toán độ xốp, công thức tính tốc độ, thời gian sa lắng của các cấp hạt đất trong phân tích thành phần cơ giới. Thông qua tỷ trọng đất người ta cũng có thể đưa ra được những nhận xét sơ bộ về hàm lượng chất hữu cơ, hàm lượng sét hay tỷ lệ sắt, nhôm của một loại đất cụ thể nào đó.

Dung trọng của đấtÐịnh nghĩa: Dung trọng của đất là khối lượng (g) của một đơn vị thể tích đất (cm3) ở

trạng thái tự nhiên (có khe hở) sau khi được sấy khô kiệt.Dung trọng của đất được người ta xác định bằng cách đóng ống kim loại hình trụ có thể

tích bên trong 100 cm3 thẳng góc với bề mặt đất ở trạng thái hoàn toàn tự nhiên, sau đó đem sấy khô kiệt rồi tính theo công thức sau:D = P / V

Trong đó:D - Dung trọng của đất (g/cm3);P - Khối lượng đất tự nhiên trong ống trụ đóng sau khi đã được sấy khô kiệt (được tính theo g).V - Thể tích của ống đóng (được tính theo cm3).

Như vậy dung trọng của đất thường nhỏ hơn so với tỷ trọng vì thể tích đất khô kiệt được xác định ở đây bao gồm cả các hạt đất rắn và các khe hở tự nhiên trong đất.

Quan hệ giữa dung trọng đất với thành phần cơ giới và thành phần vật liệu cấu tạo ở một số loại đất

TPCG đất Dung trọng Thành phần vật liệu cấu tạo đất Dung trọngCátThịt pha cátCát mịnÐất thịtÐất thịt mịnÐất thịt pha sét SétSét vón cục

1,551,401,301,201,151,10 1,05*1,00

Tro núi lửaVật liệu hữu cơTảo cátCan xít mềm, xốpThan bùn

0,850,50- 0,600,60- 0,901,600,50

* Khi sấy khô bị mất nhiều nước dẫn đến sét có tỷ trọng bé.

Như vậy dung trọng của đất phụ thuộc vào cấp hạt cơ giới, độ chặt và kết cấu của đất. Các loại đất tơi xốp, giàu chất hữu cơ và mùn thường có dung trọng nhỏ và ngược lại những loại đất chặt bí kém tơi xốp và nghèo chất hữu cơ thường có dung trọng lớn (bảng 11.2). Trong phẫu diện đất của phần lớn các loại đất, dung trọng có chiều hướng tăng dần khi xuống tầng đất dưới sâu, vì càng xuống sâu hàm lượng mùn của đất càng giảm, mặt khác do quá trình tích tụ sét và các vật liệu mịn bị rửa trôi từ trên xuống lấp đầy các khe hở và bị nén đã làm cho đất bị chặt gí hơn các tầng trên.

Katrinski đã đưa ra đánh giá dung trọng của một số loại đất có thành phần cơ giới từ thịt và sét như sau:

Dung trọng (g/cm3) Ðánh giá

<1 Ðất giàu chất hữu cơ1,0 - 1,1 Ðất trồng trọt điển hình1,2 Ðất bị nén ít1,3 - 1,4 Ðất bị nén chặt1,4 - 1,6 Những tầng đất bị nén chặt dưới tầng canh tác1,6 - 1,8 Tầng tích tụ bị nén mạnh

of 67


Ý nghĩa: Dung trọng của đất được sử dụng trong việc tính độ xốp của đất, tính khối lượng đất canh tác trên 1 ha để xác định trữ lượng các chất dinh dưỡng, lượng vôi cần bón cho đất hay trữ lượng nước có trong đất...

Dựa vào đặc tính nén của đất dung trọng còn được dùng để kiểm tra chất lượng các công trình thủy lợi, đê, bờ mương máng... để đảm bảo độ vững của các công trình trên đòi hỏi dung trọng cần đạt được tối thiểu phải lớn hơn 1,5 g/cm3.

Ðộ xốp của đất Ðịnh nghĩa: Ðộ xốp của đất là tỷ lệ % các khe hở chiếm trong đất so với thể tích chung của đất (ký hiệu P).

Công thức tính độ xốp của đất: Do các khe hở trong đất có các hình dạng phức tạp và kích thước rất khác nhau nên việc tính toán trực tiếp thể tích của các khe hở trong đất là rất khó, do đó để xác định được độ xốp của đất người ta phải tính một cách gián tiếp từ tỷ trọng và dung trọng của đất theo công thức sau:

P(%) = (1 - D/ d) x 100Trong đó:

P - Ðộ xốp của đất (%);D - Dung trọng đất; d - Tỷ trọng đất.

Ðộ xốp của đất có thể biến động từ 30-70% tùy thuộc vào đất rời rạc không có kết cấu như đất cát, đất bạc màu cho đến những loại đất có kết cấu viên như đất đỏ vàng đồi núi. Như vậy độ xốp phụ thuộc vào kết cấu, tỷ trọng và dung trọng của đất.

Ðộ xốp của đất thường được phân cấp như sau:

P (%) Mức độ60 - 70 Ðất rất xốp50 - 60 Ðất khá xốp40 - 50 Ðất xốp trung bình30 - 40 Ðất ít xốp<20 Ðất chặt bí (do hiện tượng glây)

Ý nghĩa thực tiễn: Ðộ xốp của đất rất có ý nghĩa đối với sản xuất nông nghiệp và các loại cây trồng vì nước và không khí di chuyển được trong đất nhờ vào những khoảng trống hay độ xốp của đất. Các chất dinh dưỡng của đất có thể huy động được cho cây trồng, các hoạt động của vi sinh vật đất chủ yếu cũng diễn ra ở đây, chính bởi vậy mà người ta nói độ phì đất phụ thuộc đáng kể vào độ xốp của đất. Ngoài ý nghĩa trên chúng ta cũng dễ dàng nhận thấy nếu đất tơi xốp thì làm đất cũng dễ dàng, rễ cây phát triển tốt, khả năng thấm, thoát nước và trao đổi không khí diễn ra cũng hết sức thuận lợi và nhanh chóng. Vùng đồi núi nếu đất có độ xốp cao thì phần lớn nước mưa được thấm xuống sâu, hạn chế hiện tượng nước chảy tràn trên mặt đất và do đó hạn chế được xói mòn trên bề mặt. Bảng 11.3 biểu diễn quan hệ giữa dung trọng, tỷ trọng và độ xốp của một số loại đất.

Dung trọng, tỷ trọng và độ xốp của một số loại đất ở việt nam

Loại đất

(theo phát sinh)Dung trọng (g/cm3)

Tỷ trọngÐộ xốp

(%)

Ðất cát biển 1,48 - 1,55 2,62 - 2,65 41 - 44

Ðất mặn 0,97 - 1,22 2,43 - 2,65 54 - 61

Ðất phèn 0,64 - 1,07 2,30 - 2,40 55 - 73

Ðất lầy và than bùn 0,12 - 0,74 1,66 - 2,63 72 - 92

Ðất phù sa 0,79 - 1,40 2,41 - 2,75 40 - 69

Ðất bạc màu 1,20 - 1,31 2,52 - 2,66 51 - 53

of 67


Ðất đen nhiệt đới 0,80 - 1,18 2,45 - 2,54 53 - 68

Ðất đỏ vàng Feralit 0,76 - 1,30 2,50 - 2,90 51 - 74

Ðất mùn trên núi cao 0,62 - 0,79 1,34 - 1,75 66 - 90

Câu 26: Vai trò của nước đối với đất và cây trồng? Các dạng nước. Ý nghĩa?Trước hết nước tham gia vào sự phong hoá các loại đá và khoáng vật ở giai đoạn đầu tiên của quá trình hình thành đất. Các tầng đất trong phẫu diện được tạo ra ngoài kết quả của các quá trình hoá học, lý học, sinh hoá học; quá trình vận chuyển vật chất do nước cũng giữ một vai trò quyết định. Nước còn là nhân tố điều hoà nhiệt và không khí trong đất. Các tính chất cơ lý đất như tính liên kết, độ chặt, tính dính, tính dẻo, tính trương và co... đều do nước chi phối. Nước cũng liên quan chặt chẽ tới sự hình thành chất mới sinh như kết von, đá ong, vệt muối.... Sự di chuyển của nước có thể gây ảnh hưởng xấu đến độ phì nhiêu đất, vì nó làm các chất dinh dưỡng bị rửa trôi, phá vỡ kết cấu và gây xói mòn ở vùng đất dốc. Nhờ có nước hoà tan các chất dinh dưỡng, cây trồng và các sinh vật khác mới hút được. Cây trồng nông nghiệp muốn tạo ra 1 gram chất khô cần phải hút từ 250 đến 1062 gram nước, tuỳ theo từng loài và từng miền khí hậu.

Tóm lại, nước rất quan trọng đối với các quá trình hoá học, lý học, sinh hoá học xảy ra trong đất.

Các dạng nước:

Do đặc điểm cấu tạo, nước có thể liên kết với các hạt đất hay độc lập trong các khe hở. Khi xâm nhập vào đất nó chịu tác động của nhiều lực khác nhau như lực hấp phụ, lực thẩm thấu, lực mao dẫn và trọng lực. Bởi vậy nước được giữ lại bằng các lực khác nhau, tạo nên nhiều dạng nước trong đất.

Nước liên kết hoá học

Nước liên kết hoá học gồm nước cấu tạo và nước kết tinh.

Nước cấu tạo là dạng nước tham gia vào thành phần cấu tạo của khoáng vật dưới dạng nhóm OH-. Nước này chỉ mất đi khi nung nóng khoáng vật ở nhiệt độ cao từ 5000C trở lên, khi đó khoáng vật bị phá huỷ hoàn toàn.

Nước kết tinh là dạng nước tham gia vào sự hình thành tinh thể khoáng vật dưới dạng phân tử nước liên kết với khoáng vật (ví dụ thạch cao - CaSO4; limonit - Fe2O3.3H2O). Có tài liệu cho rằng, nước kết tinh bị mất khi nung khoáng vật từ 105 0C đến 2000C. Dưới tác dụng của nhiệt độ, các phân tử nước nước kết tinh không mất đi ngay cùng một lúc mà mất dần theo từng bước nhảy, mỗi phân tử nước mất ở nhiệt độ thích hợp. Ví dụ, khi nung thạch cao thì phân tử nước thứ nhất bị mất ở 1070C, còn phân tử thứ 2 mất ở nhiệt độ 1700C. Khi nước kết tinh bị mất khoáng vật không bị phá huỷ nhưng một số tính chất vật lý thay đổi.

Nước liên kết hoá học không di chuyển. Thực vật không thể sử dụng được dạng nước này.

Nước ở thể rắn

Khi nhiệt độ dưới 00C nước trong các khe hở chuyển sang thể rắn, không di chuyển được và cây trồng cũng không sử dụng được.

Nước ở thể khí (hơi nước)

Bình thường nước luôn tồn tại ở thể hơi trong không khí khí quyển và trong không khí trong đất. Giữa thể rắn, lỏng và khí tồn tại trạng thái cân bằng tức thời. Trạng thái này phụ

of 67


thuộc và ẩm độ của đất, nồng độ dung dịch đất, nhiệt độ và hàm lượng sét. Trong đất hơi nước nằm trong không khí, một phần bị các hạt đất giữ lại trên bề mặt bằng lực hấp phụ. Hơi nước trong đất rất linh động và có thể di chuyển được do 2 nguyên nhân:

Do chênh lệch áp suất nên hơi nước di chuyển từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp hơn, do đó cũng di chuyển từ nơi ẩm sang nơi khô hơn. Khi nhiệt độ của đất hạ xuống, hơi nước di chuyển đến nơi nhiệt độ thấp hơn. Chính nhờ khả năng di chuyển nên có sự trao đổi tỷ lệ hơi nước giữa không khí trong đất và không khí khí quyển sát mặt đất.

Hơi nước di chuyển thụ động do gió thổi. Thực vật chỉ sử dụng được khi hơi nước đã chuyển sang thể lỏng. Thực ra hàm lượng nước ở thể hơi trong đất không nhiều, nhất là ở đất bão hoà nước, vì lúc đó phần lớn khe hở đã bị nước chiếm.

Nước hấp phụ

Là dạng nước được các hạt đất hút và giữ lại trên bề mặt của chúng nhờ lực hấp phụ. Lực hấp phụ bao gồm:

Phân tử nước và nguyên tử oxy trên bề mặt hạt đất (đặc biệt là hạt keo) hình thành liên kết Hydro. Lực hấp phụ này khá lớn, có thể đạt hàng ngàn atmotphe, nhưng phạm vi tác động của chúng chỉ ở cự ly ngắn.

Do bề mặt hạt keo mang điện âm nên vành ngoài của chúng hút các ion trái dấu và ở đó phát sinh ra điện trường tĩnh. Phân tử nước lưỡng cực nên được hút trong điện trường đó, và giữa các phân tử nước cũng hút lẫn nhau qua liên kết hydro. Lực hấp phụ này có khoảng cách tác động hữu hiệu lớn hơn nên lực hút bé hơn, thậm chí chỉ đạt vài atmotphe ở vành ngoài cùng.

Nước hấp phụ ở sát bề mặt hạt đất có đặc điểm là: tỷ trọng lớn hơn nước bình thường (có thể đạt 1,4- 1,5), nhiệt dung bé (0,5- 0,8 Calo/cm3), không có khả năng hoà tan vật chất (như: đường, axit, bazơ...), tính dẫn điện rất kém gần như bằng 0, điểm đóng băng rất thấp (- 780C) và không di chuyển. Dạng nước hấp phụ này mất hẳn tính vận động nhiệt, vì vậy trong quá trình hấp phụ giải phóng nhiệt lượng được gọi là "nhiệt ẩm ướt". Nước hấp phụ ở các lớp ngoài chịu lực hút nhỏ hơn, có tính chất gần giống với nước bình thường nhưng độ nhớt của nó vẫn lớn hơn, điểm đóng băng vẫn thấp hơn, di chuyển rất chậm, các ion ở lớp khuếch tán của keo đất có thể được phân bố trong đó. Lực hấp phụ nước trong đất được quyết định bởi tỷ diện hoà tan của đất, loại keo, lượng keo và ion hấp phụ cùng với lượng chất hoà tan (vì ảnh hưởng tới trạng thái tụ keo hay tán keo). Thành phần cơ giới càng nặng, keo hữu cơ và keo sét loại hình 2:1 càng nhiều, keo càng phân tán thì lực hấp phụ càng lớn, lượng nước được giữ lại càng nhiều.

Nước hấp phụ chia làm 2 loại: nước hấp phụ chặt và nước hấp phụ hờ.

Nước hấp phụ chặt: Là nước được giữ chặt bởi lực hấp phụ xuất hiện ở bề mặt hạt đất. Các phân tử nước bám quanh hạt đất tạo thành các lớp mỏng, có chiều dày bằng 2- 3 đường kính phân tử nước và chỉ di chuyển khi biến sang dạng hơi. Khi lớp đơn phân tử nước còn đứt đoạn, chưa vây kín hạt đất thì gọi là "nước hấp phụ bé" và có ký hiệu là Hy. Trường hợp này xảy ra khi đất khô ở trạng thái bình thường. Nếu xác định độ ẩm lúc này ta được độ ẩm đất khô không khí. Khi để đất khô trong không khí bão hoà hơi nước (không khí chứa ³ 94,2 % hơi nước), các phân tử nước bị hấp phụ sẽ vây kín xung quanh hạt đất tạo thành một lớp đơn tử nước, được gọi là "nước hấp phụ tối đa", có ký hiệu là Hymax. Ðối với một loại đất, Hymax là một hằng số. Người ta thấy rằng cây chỉ có thể hút được nước khi lượng nước trong đất gấp 1,5 lần giá trị của Hymax trở lên. Từ đó người ta có thể tính độ ẩm cây héo bằng công thức sau:

of 67


Wc.h (%) = 1,5 Hymax

Nước hấp phụ bị mất khi ta sấy đất ở nhiệt độ 105- 1100C.

Nước hấp phụ hờ (nước màng) Nước màng là nước được đất giữ lại bên ngoài lớp nước hấp phụ chặt bằng lực phân tử định hướng và do sức hút của các ion trên bề mặt hạt đất (lực thuỷ hoá). Lớp nước này có bề dày gấp hàng chục lần đường kính phân tử nước bao gồm nhiều lớp đơn phân tử nước. Lực giữ nước trong trường hợp này yếu hơn nhiều so với lực giữ nước hấp phụ chặt. Dạng nước này có thể di chuyển được từ hạt đất có màng dày sang hạt đất có màng mỏng hơn đứng cạnh bên cho đến khi độ dày của hai màng cân bằng nhau. Tuy nhiên sự di chuyển này là rất chậm chạp, khoảng 2,4 mm/giờ. Thực tế cây trồng không sử dụng được dạng nước này.

Nước tự do

Là dạng nước không liên kết với đất, không bị giữ chặt bằng lực liên kết hoá học hay lực hấp phụ. Nước này di chuyển được do tác dụng của lực mao quản hay trọng lực, từ đó được chia ra 2 dạng: nước mao quản và nước trọng lực.

Nước mao quản:

Nước mao quản di chuyển trong các ống mao quản có đường kính bé, theo các hướng khác nhau, và cây trồng dễ dàng hút được nước này. Tính chất vật lý và hoá học của dạng nước mao quản hoàn toàn giống nước tự do, nó bị giữ lại bởi lực bé, chỉ khoảng mười lăm atmotphe đến một vài phần trăm atmotphe. Nước mao quản di chuyển dễ dàng nhất trong các mao quản đường kính khoảng 0,002- 0,850 mm (f = 0,2- 8,5 mm) Nếu ống mao quản bé hơn 0,002 mm thì chứa đầy nước hấp phụ, làm cho sự di chuyển của nước trong mao quản gặp khó khăn. Nước mao quản có thể nối liền với nước ngầm và thường xuyên được nước ngầm cung cấp gọi là "nước mao quản leo". Khi mạch nước ngầm ở quá sâu hoặc hạn hán lâu ngày nước ngầm không tồn tại, nước trong mao quản không được nước ngầm cung cấp ta gọi là "nước mao quản treo".

Nước mao quản là nguồn nước chủ yếu cung cấp cho cây trồng, vì thế cần bảo vệ và nâng cao hàm lượng nước này trong đất bằng các biện pháp phù hợp như bón phân hữu cơ tạo kết cấu, tăng cường xới xáo, che phủ chống bốc hơi nước...

Nước trọng lực Là nước ngấm sâu khi mưa, khi tưới hay từ nguồn nước khác, dưới tác động của trọng lực và di chuyển nhanh trong các khe hở lớn và đọng lại trên một tầng đất không thấm nước đó là nước ngầm. Nước ngầm được chia ra thành 2 loại: nước ngầm tạm thời và nước ngầm vĩnh cửu. - Nước ngầm tạm thời là nước được đọng lại ở độ sâu nhất định (không lớn lắm), tầng đất này được gọi là tầng chứa nước. Ngoài địa hình, nó còn phụ thuộc khá chặt chẽ vào thời tiết. Nếu mưa nhiều thì mạch nước ngầm dâng lên cao, ngược lại hạn hán lâu ngày thì mạch nước ngầm hạ xuống sâu thậm chí không tồn tại. - Nước ngầm vĩnh cửu là nước nằm giữa 2 tầng đất không thấm nước. Dạng nước này không phụ thuộc vào thời tiết mà phụ thuộc vào địa hình, địa mạo và đá mẹ... Muốn khai thác nước ngầm vĩnh cửu ta phải khoan sâu hàng chục hoặc hàng trăm mét. Nhìn chung cây trồng ít sử dụng được nước trọng lực vì nó di chuyển đi xuống quá nhanh. Tuy nhiên nếu nước ngầm tạm thời nằm không quá sâu thì nó trở thành nguồn cung cấp nước dưới dạng nước mao quản leo. Khi nước ngầm tạm thời nằm nông, chiếm đầy các khe hở trong đất lâu ngày thì gây ra hiện tượng yếm khí, có hại cho cây trồng và các sinh vật hữu ích khác.

Câu 27: Cân bằng nước trong đất? Biện pháp điều tiết nước?

of 67


Cân bằng nước trong đất là chỉ sự "thu, chi" nước trong một thể tích đất nhất định (thường tính ở tầng đất hữu hiệu- tầng đất rễ cây vươn tới).

Theo định luật bảo toàn vật chất thì hàm lượng nước trong một thể tích nhất định sẽ không tăng thêm nếu không có nguồn bổ sung thêm từ ngoài vào (như nước xâm nhập, nước ngầm dâng lên trong mao quản). Ðồng thời, nếu không có nước bị hao hụt do bốc hơi, phát tán vào không khí hoặc thấm xuống tầng sâu thì lượng nước trong đất cũng không bị giảm.

Trên đồng ruộng, cân bằng nước có liên quan mật thiết với cân bằng năng lượng vì sự "thu, chi" nước cần có năng lượng, đặc biệt là hiện tượng bốc hơi nước là quá trình tiêu hao năng lượng rất lớn. Vì vậy quá trình bốc hơi là do sự cung cấp đồng thời nước và năng lượng quyết định.

Sự cân bằng nước trong đất cho một thời gian nghiên cứu* có thể biểu thị như sau:

N1 + N2 + N3 + N4 + N5 + N6 = N7 + N8 + N9 + N10 + N11 +N12

Trong đó vế trái công thức là các nguồn nước thu vào, bao gồm:

N1 là nước có trong đất lúc bắt đầu nghiên cứu,

N2 là nước mưa trong thời gian nghiên cứu,

N3 là nước ngầm trong thời gian nghiên cứu,

N4 là nước ngưng tụ từ khí quyển trong thời gian nghiên cứu,

N5 là nước xâm nhập từ mặt đất trong thời gian nghiên cứu,

N6 là nước xâm nhập từ mạch ngang trong thời gian nghiên cứu,

Vế trái công thức là các nguồn nước thu vào, bao gồm:

N7 là nước bốc hơi trong thời gian nghiên cứu,

N8 là phát tán trong thời gian nghiên cứu,

N9 là nước thấm sâu xuống tầng dưới trong thời gian nghiên cứu,

N10 là nước chảy tràn bề mặt trong thời gian nghiên cứu,

N11 là nước mất đi theo mạch ngang trong thời gian nghiên cứu,

N12 là nước còn lại sau thời gian nghiên cứu. * Thời gian nghiên cứu thường là một năm tròn. Nếu trong hoàn cảnh khí hậu ít biến động, qua một chu kỳ nghiên cứu, lượng nước lúc kết thúc bằng lượng nước lúc bắt đầu nghiên cứu (N11 = N1). Trong thực tế nông nghiệp truyền thống, nước đi vào trong đất chủ yếu là nước mưa (phần thấm vào đất mà thôi) và nước tưới. Do đó:Nước thu = Nước mưa + Nước tưới Khi tính toán cân bằng nước trong đất thường dùng đơn vị là m3/ha hay mm cột nước. Nguyên lý cân bằng nước trong đất được ứng dụng rộng rãi trong nghiên cứu đất và nước. Hai thí dụ đơn giản sau đây: Thí dụ 1. Lượng nước trong đất ở tầng hữu hiệu là 50 mm, trong đó nước vô hiệu là 30 mm (cây héo). Lượng mưa thời kỳ này thấp, bình quân 0,6 mm/ ngày; lượng nước do cây trồng tiêu hao là 1,6 mm/ ngày. Nếu không có nước ngầm cung cấp và xem lượng nước hữu hiệu cây sẽ hút hết, ta có thể tính sau bao nhiêu ngày nữa phải tưới để đảm bảo cho cây trồng đủ nước theo cách sau:

ngày

Thí dụ 2. Tính lượng nước hao hụt hàng ngày trong một tầng đất: hàm lượng nước trong đất tưới lần trước vào ngày 10/ 3 là 89,6 mm, sau đó tưới thêm 45 mm, đến ngày 18/ 3 xác định hàm lượng nước trong đất là 100 mm. Trong thời gian từ 10/ 3 đến 18/ 3 trời không mưa, vậy lượng nước hao hụt trung bình hàng ngày là:

of 67


ngày

Câu 28: Xói mòn và các biện pháp điều tiết?Khái niệm về xói mòn và ý nghĩa của việc nghiên cứu xói mòn đất

Sự tồn tại của cuộc sống con người phụ thuộc rất nhiều vào lớp đất trồng trọt để sản xuất ra lương thực, thực phẩm và các nguyên liệu sản xuất công nghiệp phục vụ cho đời sống của con nguời. Tuy nhiên sự tồn tại của lớp đất có khả năng canh tác này lại luôn chịu những tác động mạnh mẽ của các điều kiện tự nhiên và các hoạt động canh tác do con người có thể làm cho chúng bị thoái hóa và dần mất đi khả năng sản xuất, trong đó một trong những nguyên nhân làm cho đất bị thoái hóa mạnh nhất là do xói mòn. Hiện tượng mất đất do xói mòn mạnh hơn rất nhiều so với sự tạo thành đất trong quá trình tự nhiên, một vài cm đất có thể bị mất đi chỉ trong một vài trận mưa giông hoặc gió lốc trong khi để có được vài cm đất đó cần phải có thời gian hàng trăm năm, thậm chí hàng ngàn năm mới tạo ra được. Trên thế giới hầu như không có quốc gia nào là không chịu ảnh hưởng của xói mòn, nhất là ảnh hưởng của xói mòn do nước và do gió. Các nước thuộc miền nhiệt đới ẩm do có lượng mưa, bão hàng năm lớn tập trung theo mùa, phần lớn đất đai canh tác nằm ở những địa hình dốc nên xói mòn do nước mưa là nguy cơ chính tạo ra hiện tượng xói mòn ở đây. Trong khi đó hiện tượng xói mòn do gió lại xảy ra chủ yếu ở những vùng khô hạn và bán khô hạn, nơi có lượng mưa thấp không duy trì được lớp thảm thực vật thường xuyên trên bề mặt đất. Xói mòn mạnh có thể làm mất tới 1400 tấn đất/ ha/năm, tương đương với toàn bộ tầng canh tác dày 10cm có dung trọng 1,4 g/cm3 (Benntt 1939). Còn ở những nơi chịu ảnh hưởng của xói mòn do gió gây ra thì lượng đất mất cũng thường cao hơn 11,2 tấn/ ha/ năm tương đương với lớp đất dày 0,8cm.

Bên cạnh những tác động trực tiếp đến khả năng sản xuất do xói mòn gây ra đối với đất canh tác, vấn đề môi trường cũng sẽ dần xuất hiện khi những vùng đất bị xói mòn trở thành những vùng đất trống, đồi trọc trơ sỏi đá hay thậm chí mất đi hẳn lớp đất chỉ còn lại các đá gốc. Các hạt đất mịn khi bị cuốn đi theo dòng nước còn gây ra hiện tượng lắng đọng bùn ở dưới vùng hạ lưu các lòng sông, hồ và đập thủy điện làm ảnh hưởng đến lưu lượng dòng chảy và có thể gây ra lũ lụt.

Có thể nhận thấy đối với thực tiễn sản xuất nông nghiệp không có sự thoái hóa đất nào mạnh và hiểm họa hơn xói mòn đất bởi nó liên quan đồng thời tới các quá trình mất đất, mất chất dinh dưỡng và nước cho cây trồng đồng thời còn gây ra các tác động xấu đến môi trường. Do đó việc nghiên cứu xói mòn là vô cùng cần thiết cho mọi quốc gia, đặc biệt đối với nước ta là một nước nằm trong vành đai nhiệt đới với 3/4 diện tích đất tự nhiên là đồi núi, thường xuyên phải hứng chịu các hậu quả do xói mòn gây ra thì việc khống chế hiện tượng xói mòn đất càng trở nên cực kỳ quan trọng để bảo vệ độ phì nhiêu của đất và bảo vệ môi trường sinh thái.

Các kiểu xói mòn đất chínhXói mòn đất là quá trình làm mất lớp đất trên mặt và phá huỷ các tầng đất bên dưới

do tác động của nước mưa, băng tuyết tan hoặc do gió. Ðối với đất sản xuất nông nghiệp thì nước và gió là hai tác nhân quan trọng nhất gây ra xói mòn và các tác nhân này có mức độ ảnh hưởng tăng giảm khác nhau theo các hoạt động của con người đối với đất đai.Kiểu xói mòn do nước Kiểu xói mòn do nước gây ra do tác động của nước chảy tràn trên bề mặt (nước mưa, băng tuyết tan hay tưới tràn). Hiện tượng xói mòn do nước gây ra đối với đất sản xuất nông nghiệp thường mạnh nhất ở các bề mặt đất trống, sau khi làm đất chuẩn bị gieo trồng. Ðể xảy ra xói mòn, nước cần có năng lượng để tách các hạt đất, rồi sau đó vận chuyển chúng đi. Mưa và nước có thể tách được các hạt đất song việc vận chuyển được chúng đi bao xa phải phụ thuộc vào dòng chảy. Tác động của mưa gây ra xói mòn đối với đất gồm

of 67


các tác động va đập phá vỡ, làm tách rời các hạt đất và sau đó vận chuyển các hạt đất bị phá hủy theo các dòng chảy tràn trên mặt đất. Dòng chảy của nước có thể tạo ra các rãnh xói, khe xói hoặc bị bóc theo từng lớp, người ta chia kiểu xói mòn do nước gây ra thành các dạng:

- Xói mòn thẳng là sự xói lở đất, đá mẹ theo những dòng chảy tập trung, ăn sâu tạo ra các rãnh xói và mương xói.

- Xói mòn phẳng là sự rửa trôi đất một cách tương đối đồng đều trên bề mặt do nước chảy dàn đều, đất bị cuốn đi theo từng lớp, phiến.

Khi lớp đất trên bề mặt bị xói mòn thì rất khó khôi phục và những thiệt hại của xói mòn có thể ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức sản xuất của đất. Ví dụ một phép tính đơn giản nếu đất bị xói mòn 1cm đất thì trên 1 ha đất mất đi 100m3 đất, tương đương 150 tấn, trong đó có 6 tấn mùn và 1,5 tấn đạm. Trong khi đó, ở vùng nhiệt đới có những nơi xói mòn làm mất 3 cm đất mặt hàng năm. Riêng vùng đồi núi hàng năm bình quân mất đi khoảng 2 cm điều này làm cho đất ở đây bị thoái hóa nhanh chóng. Trên những vùng đất cao, dốc, mưa lớn còn tạo nên những dòng chảy cực đại trên sườn dốc và ngoài việc bào mòn lớp đất mặt chúng còn có khả năng tạo ra những dòng xói hoặc rãnh xói. Có rãnh sâu 5- 6m tới tận lớp đá mẹ và làm mất đi hoàn toàn khả năng sản xuất của đất đai.Kiểu xói mòn do gió Kiểu xói mòn do gió là hiện tượng xói mòn gây ra bởi sức gió. Ðây là hiện tượng xói mòn có thể xảy ra ở bất kì nơi nào khi có những điều kiện thuận lợi sau đây

- Ðất khô, tơi và bị tách nhỏ đến mức độ gió có thể cuốn đi- Mặt đất phẳng, có ít thực vật che phủ thuận lợi cho việc di chuyển của gió- Diện tích đất đủ rộng và tốc độ gió đủ mạnh để mang được các hạt đất điThông thường đất cát là loại đất rất dễ bị xói mòn do gió vì sự liên kết giữa các hạt

cát là rất nhỏ, đất lại bị khô nhanh. Ảnh hưởng của xói mòn do gió gây ra khá phức tạp, đất bị chuyển dịch đi có thể dưới các hình thức nhảy cóc, trườn trên bề mặt hoặc bay lơ lửng.

Xói mòn do nước và các yếu tố ảnh hưởngHiện tượng xói mòn do nước xảy ra ở khắp mọi nơi trên bề mặt trái đất, song tập trung mạnh nhất ở những vùng khí hậu nhiệt đới ẩm nơi thường có tổng lượng mưa hàng năm lớn, tập trung theo mùa với cường độ cao kết hợp với đất có địa hình cao và dốc đã tạo ra những dòng chảy tràn lớn trên bề mặt đất. Trong nhiều vùng đất dốc hiện tượng nước chảy tràn trên mặt không chỉ làm mất đi một lượng nước lớn trong mùa mưa (khoảng 50 - 60% lượng mưa hàng năm) mà kèm theo đó là hiện tượng đất bị mất do xói mòn mạnh và đây mới chính là thiệt hại nghiêm trọng đối với đất canh tác hơn cả vì chúng làm cho lớp đất mặt bị bào mòn dẫn đến hậu quả là đất bị mất dần và thậm chí không còn khả năng sản xuất. Khi xói mòn xảy ra, thông thường những thành phần hạt đất nhỏ, mịn trên cùng lớp đất mặt bị đẩy đi trước tiên và ở lớp đất này thường tập trung độ phì nhiêu cao nhất do vậy hàm lượng các chất dinh dưỡng bị mất đi trong đất do xói mòn cũng rất lớn, Tuy nhiên lượng dinh dưỡng mất đi còn phụ thuộc vào hệ thống cây trồng trên đó, thí nghiệm của Batie (1983) về xói mòn ở vùng Missouri (Mỹ) cho thấy lượng dinh dưỡng bình quân hàng năm bị mất đi ở các ruộng có phương thức canh tác khác nhau. Các dạng xói mòn do nướca. Xói mòn theo lớp: tác động của xói mòn làm đất bị mất đi theo lớp không đồng đều nhau trên những vị trí khác nhau của bề mặt của dốc. Tuy nhiên, dạng xói mòn này đôi khi cũng kèm theo những rãnh xói nhỏ đặc biệt rõ ở những đồi trọc trồng cây hoặc bị bỏ hóa.b.Xói mòn theo các khe, rãnh: Là hiện tượng trên bề mặt đất tạo thành những dòng xói theo các khe, rãnh trên sườn dốc nơi mà dòng chảy được tập trung, sự hình thành các khe lớn hay nhỏ tùy thuộc mức xói và đường cắt của nước chảy xuống dưới. c. Mương xói: Thường thể hiện ở những nơi có mức độ xói mòn nghiêm trọng, đất bị xói mòn đồng thời cả ở dạng lớp và dạng khe, rãnh ở mức độ mạnh do khối lượng nước lớn tập

of 67


trung theo các khe thoát xuống chân dốc với tốc độ lớn, làm đất bị đào khoét theo chiều sâu đôi khi đến tận đá gốc.

Như vậy nguyên nhân của hiện tượng xói mòn do nước xảy ra ở các nước vùng nhiệt đới ẩm chủ yếu là do mưa nhiều và đất dốc. Ngoài tác động va đập của mưa và dòng chảy đối với đất thì khả năng xói mòn còn bị chi phối bởi các yếu tố độ dốc, chiều dài dốc của bề mặt đất; cấu trúc đất và các biện pháp canh tác áp dụng đối với đất. Những tác động tổng hợp trên được thể hiện qua phương trình mất đất phổ dụng của xói mòn do nước được Weischmaier và Smith xây dựng.

Xói mòn do gió và các yếu tố ảnh hưởngXói mòn do gió xảy ra chủ yếu ở các vùng khô hạn, đôi khi cũng xảy ra ở vùng khí

hậu ẩm về mùa khô. Gió và những trận cuồng phong có thể mang những hạt đất mịn lên cao và đưa đi xa hàng trăm km. Những ảnh hưởng của xói mòn do gió thường rất nghiêm trọng, nó không chỉ bào mòn, bóc đi lớp đất mặt phì nhiêu nhất mà còn có thể bóc hết đất mặt làm trơ bộ rễ của cây trồng và cuối cùng làm cây trồng không thể sống được. Ảnh hưởng của xói mòn do gió đôi khi không chỉ xảy ra ở những vùng khô hạn mà cả ở những vùng ít mưa hoặc có mùa khô kéo dài và khốc liệt như ở vùng ven biển hoặc Tây Nguyên ở nước ta, gió có thể di chuyển các đụn cát hay bào mòn lớp đất mặt về mùa khô.

Tác động cơ học của gióTương tự như đối với xói mòn do nước, hiện tượng xói mòn làm mất đất do gió gây

ra cũng có liên quan tới hai quá trình đó là các quá trình tách rời các hạt đất và vận chuyển chúng đi theo gió. Ðầu tiên bằng các hoạt động va đập gió làm tách rời những phần tử nhỏ từ các hạt hoặc cục đất, sau đó chúng lôi cuốn các hạt này theo gió và sẽ tạo ra sức va đập mài mòn lớn hơn, rồi sau đó tùy thuộc vào điều kiện sức gió, chúng lôi cuốn các hạt đất bị tách rời đi ra khỏi vị trí ban đầu của chúng, những hạt lớn thì chỉ bị lôi cuốn đi ở một khoảng cách nhất định, còn những hạt nhỏ mịn (bụi) có thể bị gió cuốn đi rất xa.

Việc vận chuyển các hạt sau khi chúng đã bị tách rời diễn ra theo nhiều cách, cách đầu tiên và quan trọng nhất là cách vận chuyển theo kiểu nhảy cóc ở trường hợp này các hạt đất có thể di chuyển liên tục theo hướng gió ở những khoảng cách ngắn và ít khi được đưa cao quá 30cm, khối lượng vận chuyển các hạt đất theo kiểu này chiếm tới 50- 75% lượng đất chuyển dời. Sự di chuyển của xói mòn theo gió cũng có thể xảy ra theo kiểu lăn trườn trên bề mặt đối với những hạt có kích thước lớn hơn (có đường kính khoảng 0,84 mm) khối lượng đất vận chuyển theo kiểu này chiếm khoảng 5- 25%. Quá trình vận chuyển đáng chú ý nhất của xói mòn do gió là sự di chuyển của các hạt bụi như thể huyền phù chúng bao gồm các hạt cát mịn và những hạt có kích thước nhỏ hơn chúng có thể được gió đưa lên cao rồi mang đi xa hàng trăm dặm. Tỷ lệ vận chuyển ở dạng này thường chiếm tới trên 15% và đôi khi chiếm tới 40%.

Những yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn do gióSự nhạy cảm của xói mòn do gió có liên quan rõ đến độ ẩm của đất, đất ẩm thường

không bị gió cuốn. Những vùng khô hạn và có gió nóng kéo dài sẽ làm cho đất đạt đến giới hạn độ ẩm cây héo hoặc thấp hơn đây cũng chính là thời điểm trước khi hiện tượng xói mòn do gió xảy ra. Tốc độ của các dòng gió xoáy và giông bão có tác động gây ra xói mòn đất mạnh hơn rất nhiều so với tốc độ gió thông thường. Những thử nghiệm đã chỉ ra cho thấy khi đất khô tốc độ gió đạt khoảng 20km/h có thể bắt đầu lôi cuốn được các hạt đất và lượng đất bị mang đi theo gió sẽ tăng lên rất nhanh theo cấp lũy thừa khi tốc độ gió đạt tới mức từ 30 km/h trở lên. Xói mòn do gió chịu ảnh hưởng của các yếu tố:

- Tốc độ gió và sức cuốn của gió- Ðiều kiện bề mặt đất- Ðặc tính của đất - Tình trạng thực vật che phủ trên bề mặt đất

of 67


- Sự ổn định về các đặc tính cơ lý của đất như dung trọng, tỷ trọng và kích thước của các hạt có khả năng bị bào mòn do đất.

Xói mòn do gió thường không nghiêm trọng ở những nơi có độ ẩm, bề mặt đất có độ gồ ghề được tạo ra bởi những biện pháp làm đất thích hợp như: cày bừa tạo ra những cục đất có kích thước lớn, lên những mặt luống cao để tạo ra độ gồ ghề, giữ lại các gốc rơm rạ, thảm thực vật và cây trồng... Ðây cũng chính là những biện pháp tác động có hiệu quả để giảm thiểu tác hại của xói mòn do gió.

Lượng đất mất do xói mòn của gió được xác định là hàm của nhiều yếu tố.E = f (ICKLV)

Trong đó: E- khả năng lượng đất bị xói mòn do gió, f- phương trình đất bị xói mòn, I- yếu tố khí hậu xói mòn do gió ở địa phương, C- mức độ gồ ghề của bề mặt đất, K- độ rộng của cánh đồng, L- chất lượng che phủ của thảm thực vật, V- ảnh hưởng của các biện pháp canh tác. Các biện pháp kỹ thuật chống xói mòn, rửa trôi đất

Có nhiều biện pháp kỹ thuật để chống xói mòn bảo vệ đất. Song mỗi biện pháp chỉ có khả năng thích ứng tối ưu với từng khu vực và trong từng điều kiện cụ thể. Một số biện pháp được áp dụng phổ biến là:

Một số biện pháp công trình nhằm hạn chế xói mòn Trong các vùng nhiệt đới, biện pháp công trình (thiết kế đồi ruộng, xây dựng ruộng

bậc thang nắn dòng chảy...) là rất cần thiết trong việc canh tác và bảo vệ đất dốc. Chức năng chủ yếu của công trình là dẫn dòng, ngăn dòng làm cho chảy chậm lại, lưu chứa tạm thời hay bố trí dòng chảy an toàn để xói mòn là thấp nhất. Các biện pháp công trình bao gồm thiết kế lô thửa, xây dựng hệ thống ruộng bậc thang. Những biện pháp này có tác dụng bảo vệ đất tốt nhất (đạt hiệu quả bảo vệ 80- 90%) nhưng cũng đòi hỏi việc đầu tư vốn lớn sau đây là một số biện pháp chính thường được áp dụng ở vùng đồi núi nước ta:

a. Thềm bậc thangThềm bậc thang là một dãy các dải đất nằm ngang hay gần nằm ngang chạy cắt

ngang sườn dốc với các khoảng cách xác định theo chiều đứng. Các dải đất nằm ngang được dùng để canh tác, chúng được giữ bằng các bờ dốc hay mái dốc được xây dựng bằng đất hoặc đá. Ruộng bậc thang có mặt ruộng bằng phẳng có bờ ruộng, xây dựng thành từng tầng theo các đường đồng mức trên đất dốc. Ruộng bậc thang là biện pháp chống xói mòn tích cực nhất được áp dụng ở nhiều vùng đất dốc trên thế giới bởi chúng có khả năng canh tác lâu dài trên đất dốc, tạo điều kiện thâm canh cho cây trồng, năng suất, sản lượng cao và ổn định. Ở nước ta đồng bào dân tộc đã biết xây dựng ruộng bậc thang để trồng lúa từ lâu đời, có những khu ruộng ở Sapa đã được xây dựng cách đây hàng trăm năm vẫn cho năng suất rất ổn định. - Ðể xây dựng ruộng bậc thang đất đai phải có các điều kiện để sau đây:

+ Ðất phải có tầng dày tối thiểu từ 60 cm trở lên, đất càng dày làm ruộng bậc thang càng thuận lợi, bề rộng của mặt ruộng càng rộng.

+ Ðộ dốc có thể xây dựng ruộng bậc thang tốt nhất từ 5- 250, ở những nơi có độ dốc lớn hơn 250 vẫn có thể làm được ruộng bậc thang như ở vùng Sapa, tuy nhiên đòi hỏi nhiều công sức, thời gian và rất tốn đất.

+ Những nơi làm ruộng bậc thang để trồng lúa nước đòi hỏi phải có nguồn nước hoặc có khả năng giải quyết được nước tưới. - Nguyên tắc thiết kế ruộng bậc thang:

+ Ruộng bậc thang phải thiết kế theo đường đồng mức+ Ruộng bậc thang nhất thiết phải có bờ. Mặt ruộng rộng hay hẹp phụ thuộc vào độ

dốc và tầng dày đất.

of 67


+ Ðất bị san làm tầng không vượt quá 2/3 độ dày tầng đất ban đầu, phải đảm bảo trả lại được lớp đất màu trên mặt, tỷ lệ sử dụng đất phải đạt 65- 70% so với diện tích ban đầu.

b. Các công trình và thềm đơn giảnCó thể đạt được mục đích chống xói mòn với chi phí thấp bằng các biện pháp xây

dựng các công trình đơn giản kết hợp với các biện pháp hỗ trợ nông nghiệp. Trên các mái dốc khác nhau có thể áp dụng các loại thềm hay công trình đơn giản dưới đây (Hình 12.2):

Thềm cây ăn quả: là một dạng thềm canh tác không liên tục của dạng thềm bậc thang hẹp, dốc nghịch. Thềm cây ăn quả có thể làm trên sườn dốc > 30o (58%). Khoảng cách giữa hai hàng cây ăn quả được bảo vệ bằng những băng lớp phủ thực vật tự nhiên lâu năm hay các cây cỏ, cây họ đậu và các cây bảo vệ đất khác. Cây trồng chính được trồng theo các bồn riêng.

Thềm sử dụng linh hoạt: là các dạng thềm nằm cách nhau khá xa, xen kẽ là các dải sườn đồi chưa được xử lý dùng để canh tác hỗn hợp. Thềm để trồng cây lương thực là chủ yếu, trong khi ở phần sườn dốc chưa xử lý ở giữa thì trồng cây dài ngày hay cây lấy gỗ.

Thềm tự nhiên: thềm tự nhiên được hình thành sau khi tạo ra các bờ thấp (dải chắn) bằng đất hay đá có thể thu lượm tại chỗ, hay các dải cỏ dày theo đường đồng mức trên các sườn dốc thoải. Chúng được thiết kế và thi công sao cho đỉnh của đê chắn phía dưới cao ngang tâm điểm giữa đoạn sườn dốc tới đê kế tiếp ở phía trên. Sau vài năm canh tác thềm sẽ được hình thành do sự bồi đắp tự nhiên. Loại này thường chỉ áp dụng cho sườn dốc 7-12o.

Biện pháp nông nghiệpBiện pháp bảo vệ bằng nông nghiệp thực chất là các kỹ thuật đã được áp dụng qua

việc quản lý, sử dụng đất trồng, chúng liên quan chặt chẽ với các quy trình canh tác bình thường, nhưng được thiết kế hay lựa chọn một cách đặc biệt nhằm đem lại lợi ích cho công tác bảo vệ đất trồng, chi phí đòi hỏi không lớn và có thể áp dụng tương đối dễ dàng. Việc giới thiệu các biện pháp bảo vệ bằng nông nghiệp cần phải được cân nhắc tính thích hợp của chúng với phương pháp canh tác đã có và hệ cây trồng cụ thể cùng với hiệu quả chống xói mòn. Các biện pháp thường được áp dụng trong nông nghiệp như: canh tác theo đường đồng mức, cày bừa ngang dốc, bố trí đa canh, trồng cây thành dải, biện pháp phủ bổi, trồng cây bảo vệ đất, làm đất tối thiểu, trồng các dải cây chắn... đây là những biện pháp có hiệu quả có tác dụng tăng năng suất cây trồng và dễ dàng thực hiện hơn so với các biện pháp công trình đã nói ở trên; mức độ chi phí của biện pháp nông nghiệp cũng không tốn kém. Ðiều này rất phù hợp với điều kiện kinh tế của những nước đang phát triển như nước ta. Tuy nhiên, những biện pháp này chỉ có thể áp dụng được trên những sườn đồi núi không dốc lắm (dưới 12o), ở những nơi có độ dốc cao hơn thì cần phải kết hợp giữa biện pháp nông nghiệp với các biện pháp công trình đơn giản như đã trình bày ở phần biện pháp công trình.Biện pháp lâm nghiệp: trên các đỉnh đồi, núi, sườn dốc đứng và ở những vị trí hợp thủy không có điều kiện xây dựng đồi ruộng phải được trồng rừng hoặc bảo vệ rừng tái sinh. Các diện tích rừng bảo vệ này có tác dụng chống xói mòn, ngăn chặn dòng chảy và giữ ẩm cho đất đồng thời còn hạn chế cả xói mòn gây ra do gió.Biện pháp hóa học: một số nước tiên tiến trên thế giới người ta nghiên cứu các chất kết dính hóa học (phụ phẩm của ngành chế biến gỗ) đưa vào đất để tạo cho đất có thể liên kết chống xói mòn. Ngoài ra người ta còn dùng một số chất có khả năng giữ đất khác như thạch cao, sợi, thủy tinh tạo thành màng bảo vệ trên mặt đất.

Biện pháp canh tác khống chế xói mòn do gióÐể hạn chế những tác hại xói mòn của gió người ta thường thực hiện các biện pháp sau:

of 67


Luôn duy trì độ ẩm cho đất, tránh để hiện tượng đất bị khô kiệt. Có thể thực hiện bằng các biện pháp xây dựng hồ chứa nước, hệ thống thủy lợi phục vụ tưới tiêu, các giếng khoan.

Thường xuyên che phủ cho đất bằng các đai rừng chắn gió, thảm thực vật tự nhiên (rừng đồng cỏ...) và các hệ thồng cây trồng thích hợp cho khu vực thông qua việc sử dụng các mô hình nông - lâm kết hợp các công thức luân canh và xen canh.

- Trong hoạt động quản lý canh tác ở các vùng xói mòn do gió phải hết sức chú ý tới các đai rừng bảo vệ, không cày bừa hoặc lên luống theo hướng gió thổi thường xuyên mà phải cắt vuông góc với hướng gió, tạo cho mặt đất có độ gồ ghề bằng cách lên luống cao, không nên làm đất quá kỹ làm các hạt đất bị vỡ nhỏ hình thành nhiều các hạt mịn dễ bị gió cuốn đi.

Câu 29: Phương trình mất đất phổ dụng? Giải thích?

Phương trình mất đất phổ dụng do xói mòn của nước Sau rất nhiêu năm nghiên cứu kết hợp với kinh nghiệm thực tiễn, các nhà khoa học

Weischmaier và Smith đã xác định được phương trình dự tính lượng đất xói mòn do nước gây ra, thường được gọi là phương trình mất đất phổ dụng có công thức sau:A = R.K.L.S.C.P

Trong đó:A - Lượng đất mất bình quân trong năm (tấn/ha/ năm);R - Yếu tố mưa và dòng chảy;K - Hệ số bào mòn của đất (tấn/ha/ đơn vị chỉ số xói mòn);L - Yếu tố chiều dài của sườn dốc;S - Yếu tố độ dốc;C - Yếu tố che phủ và quản lý đất;P - Yếu tố hoạt động điều tiết chống xói mòn;

Việc hiểu rõ các yếu tố này sẽ giúp cho xác định hướng khống chế xói mòn đối với đất.

a. Yếu tố mưa và dòng chảy (R)Ðây là thước đo sức mạnh xói mòn của mưa và sức chảy tràn trên mặt. Yếu tố được

thể hiện qua tổng lượng mưa và cường độ mưa. Với tổng số lượng mưa hàng năm lớn song nếu được chia ra nhiều trận ở mức độ nhẹ thì có thể mức độ xói mòn cũng sẽ ít đi so với tổng lượng mưa hàng năm tuy không cao song mưa tập trung với cường độ cao có thể gây kết quả xói mòn nghiêm trọng, điều này thường xảy ra đối với xói mòn ở những vùng bán khô hạn.

Sự phân bố của mùa mưa cũng là yếu tố chi phối và quyết định đến lượng đất mất do xói mòn. Những trận mưa lớn nếu xảy ra ở những thời điểm đất trống trải như ở giai đoạn làm đất trước gieo trồng hoặc sau khi thu hoạch cũng là nguyên nhân làm cho lượng đất bị mất nhiều hơn.

Hệ số R còn được gọi là chỉ số xói mòn do mưa và trong đó tính đến những ảnh hưởng của bão. Tổng động năng của mỗi trận bão (liên quan đến cường độ mưa và tổng lượng mưa) với cường độ lớn nhất diễn ra trong 30 phút được ngưới ta cân nhắc cộng với lượng mưa bình quân. Tổng của các chỉ số cho tất cả những trận bão xảy ra trong năm cung cấp cho chỉ số hàng năm và bình quân của các chỉ số này trong nhiều năm được sử dụng trong công thức mất đất phổ dụng. Việc xác định hệ số R được tính theo công thức (Mutchler và Murphree, 1985): R= EI30/ 100.

Trong đó: E (động năng mưa) = 451 + 331 log10I (tấn/ha). I: cường độ mưa (mm/giờ) và I30: cường độ mưa lớn nhất trong 30 phút (mm/h)

of 67


Chỉ số R tại Việt Nam biến động từ 523 đến > 1200. Chỉ số lớn nhất (R>1200) thu được tại các vùng Bắc Quang, Hoàng Liên Sơn, Tây Bắc, Lai Châu và Tam Ðảo. Còn phần lớn diện tích ở Bắc Bộ có chỉ số R= 700 - 1200.

* Theo Bộ nông nghiệp Mỹ (1980) giới hạn bị xói mòn trên 11Mg/ha (tương đương 5tấn/100 m2) là giới hạn ở đó việc duy trì sức sản xuất ổn định là rất khó.

Ðiều đáng chú ý là lượng mưa và cường độ mưa luôn khác nhau giữa các vùng do vậy ảnh hưởng của xói mòn cũng rất khác nhau tùy theo nơi.

b. Hệ số xói mòn đất (K)Hệ số xói mòn K thể hiện mức độ bị bào mòn vốn có của đất, lượng đất mất tự

nhiên được tính qua thực nghiêm trong ô thí nghiệm có chiều dài 22m, độ dốc 9% (tương đương khoảng 160) ở điều kiện bỏ hóa liên tục. Có hai đặc tính ảnh hưởng và liên quan chặt chẽ tới hệ số xói mòn đó là khả năng thấm và sự ổn định về mặt cấu trúc của đất. Khả năng thấm của đất chịu ảnh hưởng chủ yếu bằng sự ổn định của cấu trúc, đặc biệt là ở các tầng đất trên mặt và thêm vào đó là thành phần cơ giới, hàm lượng hữu cơ có trong đất. Sự ổn định khả năng chống chịu của các hạt kết ở đất vùng nhiệt đới được tạo thành từ các hydrôxit sắt, nhôm có thể làm tăng khả năng chống chịu của các loại đất này đối với tác động của mưa lớn.

Hệ số bào mòn K có giá trị từ gần giá trị 0 cho tới 0,6. Hệ số này có giá trị thấp đối với những loại đất có cấu trúc tơi xốp, thấm nước nhanh và tiêu nước tốt hay các loại đất trong vùng nhiệt đới có chứa nhiều khoáng sét sắt, nhôm hoặc kaolinit. Những loại đất có khả năng thấm trung bình và tính ổn định trung bình về mặt cấu trúc thường có hệ số K từ 0,2- 0,3. Trong khi những loại đất dễ bị xói mòn và có khả năng thấm thấp sẽ có hệ số K lớn hơn 0,3.

Theo Nguyễn Trọng Hà và các cộng sự, đất Việt Nam có hệ số K dao động từ 0,09- 0,35. Ví dụ cụ thể trên một số loại đất như sau: đất đen có tầng kết von dày K= 0,11; đất xám feralit K= 0,22; đất nâu đỏ K= 0,23...

c. Yếu tố địa hình (L,S)Phản ánh chiều dài dốc và mức độ dốc. Trong cùng các điều kiện như nhau đất có độ

dốc càng lớn khả năng xói mòn càng lớn bởi vì chúng làm tốc độ của dòng chảy và lượng nước chảy tràn tăng lên. Về mặt lý thuyết, khi tăng tốc độ dòng chảy lên gấp đôi thì mức độ vận chuyển đối với các hạt có thể lớn hơn 64 lần, nó cho phép mang các vật liệu huyền phù (hòa tan trong nước) lớn hơn gấp 30 lần và kết quả làm tăng sức mạnh của xói mòn gấp 4 lần. Chiều dài dốc cũng góp phần quan trọng đối với khả năng xói mòn đất bởi vì chúng mở rộng diện tích nghiêng của dốc, do đó tập trung nhiều lượng nước chảy trên mặt. Một ví dụ về nghiên cứu xói mòn ở vùng tây nam Lowa đã chỉ ra cho thấy khi ta tăng gấp đôi chiều dài dốc ở độ dốc 9% lượng nước chảy sẽ tăng lên 1,8 lần và làm tăng lượng đất mất lên 2,6 lần. Chính bởi lý do này nên khi người ta thiết kế những kênh, mương khống chế cắt ngang sườn dốc sẽ làm giảm đáng kể lượng đất mất.

d. Yếu tố che phủ và quản lý (C)Yếu tố này chỉ ra mức độ tác động của các hệ thống cây trồng và những khác biệt

trong quản lý sử dụng đất đối với lượng đất bị mất do xói mòn. Các rừng và đồng cỏ là những hệ thống bảo vệ đất tự nhiên tốt nhất như đã từng được biết tới, tiếp đó là các loại cây trồng có khả năng che phủ cao thường được trồng mật độ dày như các cây ngũ cốc, các cây họ đậu... có khả năng bảo vệ đất khá tốt. Tuy nhiên, một số loại cây như ngô, đậu tương, khoai tây, trồng theo luống thường có khả năng che phủ thấp ở giai đoạn đầu khi mới trồng có thể làm tăng khả năng xói mòn lên rất nhiều.

of 67


Quan hệ giữa độ dốc và lượng đất bị xói mòn trên đất canh tác không được bảo vệ (Theo Lai, 1976)

Ðộ dốc của đất (%) Lượng đất bị mất (tấn/ ha/ năm)1 3,55 3710 4915 115

Sự kết hợp giữa các loại cây trồng và khả năng duy trì lớp phủ bề mặt đất (bao gồm

cả sự che phủ của các lớp cỏ giữa các băng cây trồng) theo thời gian trong năm thông qua các hệ thống luân canh hợp lý làm giảm xói mòn rất nhiều. Vì vậy chúng được gọi là "Hệ thống canh tác bảo vệ đất". Nếu hệ thống này để lại các tàn thể thực vật sau thu hoạch cũng sẽ làm giảm khá nhiều hiểm họa của xói mòn. Chúng ta có thể thấy rõ những tổn thất do rửa trôi khi canh tác theo phương pháp cổ truyền trên các sườn dốc trung bình ở một số vùng nhiệt đới:

Lượng đất bị xói mòn trên một số hệ thống canh tác ở vùng nhiệt đới (Theo Sheng, 1982)

Nước hoặc lãnh thổ

Cây trồng và cách làm đấtCấu tạo đất

Ðộ dốc (độ)

Lượng đất mất hàng năm (t/ha)

Jamaica, vùng Smith fieldLượng mưa 3300 mm/năm

- Khoai mỡ trồng trên các mô đất- Trồng chuối làm sạch đất

Sét - Mùn 17 133

Elxanvado, vùng MetapaLượng mưa 1900 mm/năm

Ngô trồng thành hàng nhấp nhô, đất được làm sạch

Mùn - Sét 17 127

Ðài Loan Lượng mưa 2500 mm/năm

Dứa trồng nhấp nhô Sét - Mùn 11 62

Vùng Trung du Khoai lang trồng theo luống Cát - Mùn 12 172Vùng Hsing Wa - Trồng liên tục trong 2 năm cao

lương, khoai lang, đậu tương và ngô.- Tất cả đều làm sạch

Mùn 18 208

Giá trị (C) cho những vùng riêng biệt phụ thuộc vào nhiều nhân tố gồm: cây trồng hiện tại, các giai đoạn phát triển của cây trồng, hệ thống làm đất và các yếu tố quản lý khác. Trị số C sẽ cao (gần đến 1,0) với những loại đất có độ che phủ thấp, như ở những vùng đất canh tác vừa mới làm đất sạch và mới gieo hạt hoặc mới trồng cây con tán cây chưa phát triển, ngược lại trị số này sẽ đạt giá trị thấp (<0,1) ở trên những diện tích đất rừng có tán che phủ dày hay những diện tích đất canh tác có để lại khối lượng tàn dư thực vật cao. Giá trị C thường được tính toán bởi những nhà khoa học có kinh nghiệm, hiểu biết về ảnh hưởng của độ che phủ và quản lý trong mỗi vùng xác định. Ðộ che phủ của cây trồng có ý nghĩa trong việc giảm tốc độ va đập của hạt mưa vào đất và hạn chế tốc độ dòng chảy trên mặt. Hệ số C phụ thuộc vào cây trồng và điều kiện canh tác của mỗi vùng. Ví dụ, theo Nguyễn Trọng Hà và các cộng sự ở vùng Xuân Mai, Hòa Bình C dao động từ 0,05- 0,07; C ở vùng đất trống: 1; C ở đất lúa nương: 0,5...

of 67


đ. Yếu tố hoạt động trợ giúp của con người (P)Yếu tố này phản ánh hiệu quả tác động của con người trong canh tác đối với quá

trình xói mòn đất cụ thể như việc trồng cây theo đường đồng mức, trồng cây theo băng dải và các hoạt động trợ giúp khác, tỷ lệ đất mất được xác định đối với từng biện pháp xác định khi chúng được áp dụng trên đất dốc. Trong sử dụng đất dốc biện pháp chính để bảo vệ đất có liên quan đến khả năng che phủ bề mặt và quản lý cây trồng luôn cần phải có sự trợ giúp của các hoạt động khác, các hoạt động trợ giúp (hay yếu tố P) bao gồm việc làm đất theo đường đồng mức, trồng các băng dải cây trồng theo đường đồng mức, các hệ thống ruộng bậc thang và các hệ thống đường dẫn thoát nước... Các tác động quản lý được thể hiện trên cả hai mặt tích cực và tiêu cực.

Việc khai thác rừng một cách bừa bãi, đốt rừng làm nương rẫy, sau đó cày xới là tác động có tính phá hoại đối với đất trên sườn dốc, đặc biệt cách làm này thường được tiến hành vào trước mùa mưa làm đất dễ bị rửa trôi ngay ở những trận mưa đầu tiên, hoặc các biện pháp canh tác không hợp lý đối với đất dốc như canh tác theo đường dốc, không trồng các dải bảo vệ hoặc dải cây che phủ để ngăn dòng chảy đều tạo điều kiện cho xói mòn xảy ra mạnh mẽ.

Giá trị P đối với mỗi hoạt động trợ giúp được xác định theo tỷ lệ đất mất diễn ra ở ô đất áp dụng các biện pháp trợ giúp chống xói mòn so với ô đất không sử dụng biện pháp chóng xói mòn. Ví dụ: P= 1 khi canh tác không áp dụng biện pháp chống xói mòn còn các giá trị P cho việc canh tác theo đường đồng mức hoặc trồng cây theo băng ở cấp độ dốc khác nhau được trình bày ở bảng :

Giá trị P cho ruộng bậc thang canh tác theo đường đồng mức và độ dốc

Ðộ dốc (%)Canh tác theo đường đồng mức

Canh tác theo băng cây trồng

1- 2 0,60 0,303- 8 0,50 0,259- 12 0,60 0,3013- 16 0,70 0,3517- 20 0,80 0,4021- 25 0,90 0,45

Nguồn: từ Wischmaier và Smith (1978)Canh tác theo các đường đồng mức, trồng cây thành dải, kết hợp các dải bảo vệ trên

các đường đồng mức, tăng mật độ trồng, tạo các hệ thống thềm đất bảo vệ là những biện pháp trợ giúp tích cực để hạn chế tác động của dòng chảy và kết quả hạn chế được quá trình xói mòn đất (bảng 12.6).

of 67


Ảnh hưởng của việc quản lý đất đai đến dòng chảy tràn và xói mòn trên vùng đất dốc 8% ở Statevill, bang Carolin bắc (Lowdermilk, 1953)

Quản lý đất đaiDòng chảy tràn trung bình (%)

Ðất mất trung bình hàng năm (tấn/ha/năm)

Bỏ hóa, làm đất sạch, không gieo trồng 29 143Trồng bông liên tục, làm đất sạch 10 49Luân canh cây trồng 9 -Phủ cỏ >1 -Rừng đốt hàng năm 3,5 0,1Rừng không đốt <0,3 -

Câu 30: Bản chất của phương pháp phân loại đất theo phát sinh? Phân loại đất theo phát sinh còn được gọi là trường phái phân loại phát sinh. Cơ sở khoa học của phương pháp là học thuyết phát sinh đất. Học thuyết do nhà bác học Nga V.V. Docuchaev (1846-1903) đưa ra năm 1883 trong công trình "Ðất chernozem ở Nga". Trong đó Nhà bác học cho rằng, "Ðất là một vật thể có lịch sử tự nhiên hoàn toàn độc lập; nó là sản phẩm hoạt động tổng hợp của: (1) mẫu chất và đá mẹ, (2) khí hậu, (3) thực vật và động vật, (4) địa hình và (5) tuổi khu vực. Học thuyết hình thành đất của Docuchaev được các nhà khoa học Nga và thế giới tiếp thu và hoàn thiện đồng thời bổ sung thêm một yếu tố (6) là tác động của con người trong quá trình hình thành đất trồng trọt. Sự tác động tổng hợp của những yếu tố đó sẽ quyết định quá trình hình thành đất chính. Các vùng địa lý tự nhiên khác nhau, yếu tố hình thành đất không giống nhau sẽ diễn ra các quá trình hình thành đất khác nhau. Kết quả hoạt động của các quá trình hình thành đất được biểu hiện rõ trong cấu tạo phẫu diện đất. Mỗi tầng đất trong phẫu diện là sản phẩm đặc trưng của một hay nhiều quá trình phát sinh nào đấy nên được gọi là "tầng phát sinh". V.V. Docuchaev cũng là người đầu tiên đưa ra nguyên tắc phân chia phẫu diện đất thành các tầng và đề nghị dùng các chữ cái viết hoa A, B, C, D để ký hiệu cho các tầng.

Nội dung phương pháp

a. Nghiên cứu các yếu tố hình thành đất Nội dung này bao gồm thu thập và nghiên cứu các tư liệu có liên quan tới các yếu tố tự nhiên như học thuyết hình thành đất đã nêu.

b. Nghiên cứu xác định các quá trình hình thành đất.

Từ những kết quả nghiên cứu các yếu tố hình thành đất kết hợp với nghiên cứu phẫu diện đất ngoài thực địa, với kết quả phân tích đất trong phòng thí nghiệm sẽ biết được quá trình hình thành đất. Cần lưu ý, các quy trình nghiên cứu ngoài thực địa cũng như trong phòng thí nghiệm phải được tuân thủ nghiêm ngặt, nếu không sẽ cho ta kết quả không chính xác dẫn đến phân loại sai. Cũng nên biết rằng một số chỉ tiêu không được định lượng chặt chẽ nên phương pháp này được xem là phương pháp bán định lượng.

c. Nghiên cứu xây dựng bảng phân loại đất Ðất trong lãnh thổ nghiên cứu cần phải được chia ra các loại theo một hệ thống phân cấp từ cao xuống thấp nhất. Hệ thống phân cấp như vậy trong Thổ nhưỡng học được gọi là hệ thống phân vị. Hệ thống phân vị ở Liên xô (cũ) áp dụng gồm 8 cấp như sau:

Lớp (Clas) Lớp phụ (Podclas) Loại (Tip) Loại phụ (Podtip) Thuộc (Rod) Chủng (Vid) Biến chủng (Raznơvid) Bậc (Razriad).

of 67


Theo V.A. Kovda (1973), ở nước Nga và Liên xô (cũ) tồn tại 3 hướng phân loại. Thứ nhất "địa lý - phát sinh" hay "yếu tố - phát sinh" mà đại diện là V.V. Docuchaev và N.M. Sybisev (trên cơ sở yếu tố hình thành đất tổng hợp và địa lý cảnh quan) áp dụng cho cấp phân vị cao nhất (lớp và lớp phụ). Hướng phân loại kế tiếp đó là "Phẫu diện- phát sinh" đứng đầu là P.S. Kosovitz (1914), K.G. Glinka (1925), K. K. Gedroiz (1925)...; trên cơ sở các quá trình hình thành đất, 10 loại (Tip) đất đã được phân chia và hướng thứ 3 "Phát sinh- tiến hoá" ("Phát sinh- lịch sử") do V.R. Volobujev (1964) và M.A. Glazovxka (1960)... đề xướng; các nhà khoa học này đã đi sâu nghiên cứu trong phạm vi của 2 hướng trước đó. Ví dụ, nghiên cứu phản ứng đất hay nghiên cứu địa hoá phục vụ phân chia đất ở các cấp khác nhau.

Tuy nhiên, một trong những mục đích của các hướng khác nhau là để tìm ra một cấp phân vị cơ bản nhất với những tiêu chuẩn (criterions) rõ ràng. Cuối cùng các nhà khoa học thống nhất lấy "loại" làm cấp cơ sở.

Loại (Tip): Các đất được tách ra từ một lớp phụ, bao gồm một nhóm các loại phụ đất được hình thành và tiến hoá trong cùng điều kiện sinh vật, khí hậu, thuỷ văn và đặc trưng bằng những biểu hiện của quá trình hình thành đất rõ ràng. Những đặc điểm chung của các đất trong một loại đất là:

- Cùng phương thức thu nhận chất hữu cơ và nhiệt, cùng đặc điểm phân giải chất hữu cơ.

- Cùng quá trình phong hoá đá, khoáng vật nguyên sinh, cùng kiểu hình thành khoáng vật thứ sinh và phức chất hữu cơ- vô cơ.

- Cùng chế độ nước trong đất.

- Cùng một cách di chuyển vật chất trong đất.

- Cùng hướng sử dụng, cùng áp dụng những biện pháp để duy trì và nâng cao độ màu mỡ của đất.

Thuật ngữ "loại" ở đây cũng quan trọng và tương đương với thuật ngữ "loài" trong phân loại thực vật.

Loại phụ (podtip): Các đất được phân ra trong phạm vi loại đất. Các loại phụ đất khác nhau bởi mức độ phát triển của quá trình hình thành đất. Loại phụ chỉ giai đoạn phát triển khác nhau về chất lượng đất.

Thuộc (hay Họ)- (Rod): Các đất được tách ra trong một loại phụ trên cơ sở chúng khác nhau về đá mẹ hay mẫu chất.

Chủng (Vid): Các đất được phân ra trong một thuộc, chúng khác nhau do thành phần cơ giới không giống nhau.

Biến chủng (Raznơvid): Các đất được tách ra trong phạm vi một chủng

Bậc (Razriad): Các đất được tách ra trong phạm vi một biến chủng

d. Cách đặt tên đất

Phân loại đất theo phát sinh giải thích sự hình thành, chiều hướng biến đổi và phát triển, tính chất của các loại đất. Việc đặt tên đất gắn liền với yếu tố và quá trình hình thành đất nên tương đối dễ dàng, dễ tiếp thu và đặc biệt, ít gặp khó khăn trong việc đề xuất các phương hướng cải tạo đất.

Tuy nhiên, tồn tại lớn nhất của phân loại theo phát sinh là chưa thể hiện đầy đủ các tính chất hiện tại của đất. Nhiều vùng đất rộng lớn dưới tác động của con người như bố trí hệ thống cây trồng nông lâm nghiệp, bón phân cho cây trồng, xây dựng hệ thống thuỷ lợi, phá rừng lấy đất canh tác... Các tính chất đất không còn phụ thuộc chặt chẽ vào các yếu tố tự nhiên ban đầu mà phụ thuộc yếu tố nội tại, yếu tố địa phương do tác động sâu sắc của con người.

of 67


Câu 31: Bản chất phơng pháp phân loại đất theo FAO-UNESCO?

Cơ sở của phương pháp Giống như phương pháp phân loại đất Soil Taxonomy, các tác giả của hệ thống phân loại FAO- UNESCO cũng dựa vào tính chất hiện tại của đất có liên quan tới nguồn gốc, điều kiện và quá trình hình thành để tiến hành phân loại. Như vậy có thể cho rằng phương pháp của FAO- UNESCO cũng là phương pháp định lượng (định lượng tầng chẩn đoán và tính chất chẩn đoán). Chỉ có tính chất hiện tại được định luợng hoá mới đánh giá được mức độ đáp ứng yêu cầu của cây trồng. Những đặc điển về yếu tố, quá trình hình thành tác động đến đặc tính đất có thể xác định được mới đưa vào sử dụng trong phân loại.

Nội dung của phương pháp

a. Nghiên cứu các yếu tố hình thành đất Nội dung này bao gồm thu thập và nghiên cứu các tư liệu có liên quan tới các yếu tố tự nhiên trong học thuyết hình thành đất, gồm: sinh vật, khí hậu, đá mẹ, địa hình, thời gian và tác động của con người. Việc đánh giá các điều kiện tự nhiên theo một hệ thống chỉ dẫn chặt chẽ của phương pháp để có thể xử lý trên máy điện toán.

b. Xác định tầng chẩn đoán và tính chất chẩn đoán

Tầng đất là lớp đất nằm song song với mặt đất có các đặc tính sinh ra do các quá trình hình thành đất, được phân biệt với tầng nằm kề cận bởi đặc tính có thể đo đếm hay quan sát khi nghiên cứu ngoài thực địa kết hợp với phân tích mẫu đất trong phòng thí nghiệm. Tầng chẩn đoán (diagnostic horizons) là tầng đất mà các tính chất đã được định lượng hoá, dùng để xác định tên đơn vị đất (name of units). Đặc tính chẩn đoán (diagnostic properties): một số tính chất được sử dụng để phân chia các đơn vị phân loại đất trừ nhóm chính (major group) không thể coi là tầng đất. Các tính chất chẩn đoán nhất thiết phải được định lượng hoá. Tương tự như trong Soil Taxonomy, các tầng chẩn đoán cũng phân thành 2 nhóm tầng: tầng chẩn đoán bề mặt (Surface horizons) và tầng chẩn đoán phía dưới (Subsurface horizons).

Bảng dưới trình bày một số tầng chẩn đoán và tính chất của chúng được dùng để đặt tên đất.

Các tầng chẩn đoán và những tính chất của chúng

Tầng chẩn đoán Nguồn gốc danh pháp/ Tính chất chínhCác tầng chẩn đoán bề mặt= eppedonMollic (A) Umbric (A)

Latin mollic, mềm/ Dày, màu tối, BS % cao, cấu trúc bền Latin umbra, bóng tối,/ Giống mollic, trừ BS thấp

Ochric (A) Hylạp ochros, nhợt nhạt/ Màu rất sáng, ít hữu cơ; có thể cứng và chắc khi khô

Melanic (A) Hylạp melas, đen; melan/ Dày, màu đen, nhiều hữu cơ(> 6% OC), thường gặp trong đất tro núi lửa

Histic (H) Hylạp histos, tế bào/ Rất giàu hữu cơ, ướt trong một thời gian của năm

Anthropic (A) Ðức anthropos, con người/ Gần giống mollic do tác động của con người, giàu P dễ tiêu

Fimic (A) Latin fimum, phân, bùn sệt/ tàng do bón phân liên tục Các tầng chẩn đoán phía dưới Argilic (Bt) Natric (Btn)

Latin argila, sét/ Sét tích luỹ từ tầng trên xuốngLatin sodium, natri/ Tầng sét giàu natri, cấu trúc cột hay lăng trụ

of 67


Spodic (Bh, Bs) Ferralic (Bws)

Hylạp spodos, tro gỗ/ Tầng tích luỹ chất hữu cơ, sắt và nhôm oxitLatin ferum, alumen, sắt, nhôm/ Hàm lượng secquioxit cao, độ bão hoà thấp, ít nhất 8 % sét, dày ít nhất trên 30 cm

Agic (A hay B) Latin agre, canh tác/ Tích luỹ sét và chất hữu cơ ngay dưới lớp canh tác do trồng trọt

Oxic (Bo) Pháp oxide, ôxit/ Phong đá hoá mạnh hỗn hợp sắt và nhôm ôxit và sét silicát loại hình 1:1

Cambic (Bw, Bg)

Latin cambixre, thay đổi/ Thay đổi hay biến đổi do vận chuyển vật lý hoặc do phản ứng hoá học, nói chung không có tích tụ

Albic (E) Latin albus, trắng / màu sáng, sét và sắt, nhôm ôxit rửa trôi mạnhCalcic (Bk) Latin calx, đá vôi/ Tích luỹ CaCO3 hoặc CaCO3. MgCO3 Gipsic (By) Latin gypsum, thach cao/ Tích luỹ thạch caoSalic (B) Latin sal, muối/ Tích luỹ các muối Sulfuric (Cj) Pháp sulfur, lưu huỳnh/ Rất chua do đốm jarosite

Một số tính chất chẩn đoán thường gặp

Tên tính chất Một vài tiêu chuẩn (đặc điểm chủ yếu) của tính chất Thay đổi cơ giới đột ngộtTính AndicTích vôiFerralicFerricFluvic Gleyic và Stagnic Plinthic Salic SodicVertic

Chứa lượng sét lớn ít nhất hơn 2 lần tầng trênSắt và nhôm di động ³ 2 %, dung trọng < 0,9 g/ cm3...Chứa ³ 2 % Canxi cacbonat, hay sủi bọt với HCl 10 % ECEC< 24 (meq/ 100 g séthay < 4 (meq/ 100 g đất)Ðốm rỉ hay kết von mềm, màu đốm rỉ >7,5 YRVật liệu phù sa lắng đọng đều đặn, OC giảm không theo qui luật và ³ 0,2 % tại 125 cm. rH thấp (£ 19), phản ứng đỏ với aa'dipyridyn, bão hoà nước ngầm hay nước mặt (Stagnic),... Hỗn hợp giàu sắt nghèo mùn của sét với thạch anh, xuất hiện đốm đỏ và bền nhưng không quá rắn dao cất được Dung dịch chiết bão hoà có độ dẫn điện 15 mmho/cm hoặc 4 mmho/cm tầng đất 0- 30 cm nếu pH > 8,5³ 15 % Na+ trao đổi hoặc Mg+ + Na+ trao đổi ³ 50 % của CECNứt nẻ trong một thời kỳ bị khô do giàu sét

Mỗi tầng chẩn đoán cần đạt được một số tiêu chuẩn định lượng rõ ràng thì mới đặt được tên. Ví dụ, tầng A.mollic cần có 6 tiêu chuẩn, tầng B argic cần có 7 tiêu chuẩn. Tương tự các đặc tính chẩn đoán cũng cần đạt nhiều tiêu chuẩn. Sự khác biệt ở đây là để gọi tên đặc tính chẩn đoán không nhất thiết phải sử dụng tất cả các tiêu chuẩn đạt được mà nhiều trường hợp chỉ cần dùng một số trong đó. Ví dụ, đặc tính Andic chỉ cần 1, 2 hay cả 3 tiêu chuẩn; đặc tính Fluvic chỉ cần 1 trong 2 tiêu chuẩn đạt được.

c. Vật liệu chẩn đoán (diagnostic materials)

Vật liệu chẩn đoán có ý phản ánh mẫu chất nguyên thuỷ không còn biểu hiện quá trình phát sinh đất để lại dấu hiệu đáng kể. Sau đây là một số trong nhiều vật liệu đất: các vật liệu do hoạt động của con người như phân bón, chất thải,... cacbonat (Calcaric), hữu cơ (organic), lưu huỳnh (sulfudic), phù sa (fluvic), vật liệu núi lửa (tephric).

of 67


d. Nghiên cứu danh pháp và hệ thống phân vị

Danh pháp được sử dụng Khác với Soil Taxonomy, ngoài các danh pháp có nguồn gốc Latin, Hylạp, Ðức ra thì một số danh pháp có nguồn gốc các thứ tiếng khác vẫn được sử dụng để chỉ những đất đặc thù của đới khí hậu đồng thời mang tính hoà hợp cao như: đất Podzols, đất Solonetz, đất Chernozem, đất Kastanozem theo tiếng Nga; đất Renzin theo tiếng Balan; đất Andosols theo tiếng Nhật... Tuy nhiên, việc sử dụng danh pháp rộng rãi thể hiện thiếu tính thống nhất và chặt chẽ trong hệ thống phân loại mặc dù các đất đó có diện tích đáng kể và đã được nghiên cứu khá kỹ ở các nước này.

Hệ thống phân vị So với Soil Taxonomy, hệ thống phân vị của FAO-UNESCO đơn giản hơn nhiều, bao gồm 4 cấp, đó là: nhóm chính (major groups) đơn vị (units) đơn vị phụ (sub units) pha (phase).

Các nhóm chính và các đơn vị đất được phân chia trên cơ sở điều kiện địa lý và bối cảnh tiến hoá. Trong tài liệu năm 1988 FAO-UNESCO công bố có 28 nhóm đất chia ra 8 cột

(bảng15.6) bao gồm 153 đơn vị đất

Trong hệ thống phân loại WRB (Cơ sở tham chiếu tài nguyên đất thế giới) đã bổ sung thêm 3 nhóm đất mới: đất băng giá (Cryosols), đất cứng rắn (Duripans) và đất nâu sẫm nhân tác (Umbrisols) đồng thời loại bỏ nhóm đất xám thảo nguyên (Greyzem) để nhập vào nhóm đất nâu thẫm Phaeozem (Phaeozems) và đổi tên nhóm đất potzon nâu (Podzols) thành tên nâu đen tầng mặt bạc trắng (Albeluvisols).

Bên cạnh đó WRB tuỳ vào trường hợp cụ thể về vị trí, mức độ, tính chất của tầng, của đặc tính, hay của vật liêu mà thêm các tiếp đầu ngữ để phân ở các các cấp thấp hơn như: Bathi: Rất sâu Hypo: Nhẹ (ít) Cumuli: Chồng xếp Orthi: Hoạt động Endo: Sâu Para: tương tự Epi: Nông Proto: Tiềm tàng Hyper: Nhiều Thapto: Chôn vùi Như vậy hệ thống này có 30 nhóm đất và số đơn vị đất tăng lên đáng kể.

Các cột nhóm đất và cơ sở phân chia các nhóm

Tên nhóm đất Số đơn vị trong từng nhóm

Cơ sở phân chia Tên FAO- UNESCO Tiếng Việt tương đương

Cột I Gồm các đất không theo đới khí hậu

Fluvisols - FL Ðất phù sa 7Gleysols - GL Ðất glây 8Regosols - RG Ðất xương xẩu (tơi bở) 6Leptosols - LP Ðất tầng mỏng 7Cột II

Các đất khác nhau do đá mẹ

Arenosols - AR Ðất cát 7Andosols - AN Ðất đá bọt 6Vertisols - VR Ðất nứt nẻ 4Cột III

of 67


Tên nhóm đất Số đơn vị trong từng nhóm

Cơ sở phân chia Tên FAO- UNESCO

Tiếng Việt tương đương

Ðất có sự biến đổi về màu sắc, cấu trúc hoặc độ chặt so với đặc trưng ban đầu ban đầu

Cambisols - CM Ðất mới biến đổi 9

Cột IV Ðất vùng khí hậu khô hạn hoặc bán khô hạn

Calcisols - CL Ðất tích vôi 3Gyptisol - GY Ðất tích thạch cao 4Solonetz - SN Ðất mặn kiềm 6Solonchaks - SCo Ðất mặn trung tính 7Cột V

Các đất giàu hữu cơ, độ bão hoà cao thường gặp trên thảo nguyên hay dưới rừng ôn đới

Kastanozem - KS Ðất màu hạt dẻ 4Chernozem - CH Ðất đen ôn đới 5Phaeozem - PH Ðất nâu thẫm phaeozem 5Greyzem - GR Ðất xám thảo nguyên 2Cột VI

Các đất có tích luỹ secquioxyt và chất hữu cơ dưới tầng mặt

Luvisols - LX Ðất nâu đen 8Planosols - PL Ðất potzon giả 5Podzoluvisols- PD Ðất potzon nâu 5Podzols -PZ Ðất potzon 6Cột VII

Các đất vùng nhiệt đới và á nhiệt đới phong hoá mạnh

Lixisols - LX Ðất nâu xám vùng bán khô hạn 6Acrisols - AR Ðất xám 5Alisols - AL Ðất tích nhôm 6Nitisols - NT Ðất nâu tím 3Ferralsols - FR Ðất nâu đỏ 6Plinthosols - PT Ðất loang lổ 4Cột VIII Các đất giàu hữu cơ và

đất canh tác Histosols -HS Ðất hữu cơ 5Anthosols - AT Ðất nhân tác 4

Ðơn vị đất là đơn vị phân loại mức thứ 2 được xác định bởi một biểu hiện rõ ràng của quá trình hình thành, biến hoá của đất và tên gọi theo danh pháp có nguồn gốc Latin, Hylạp hay những thứ tiếng khác. Các danh pháp này là những thành tố để gọi tên đất. Ta có rất nhiều thành tố. Sau đây nêu một số rất ít trong các thành tố đó làm ví dụ *:

Albic: Lat. albus, trắng, chỉ đất bị rửa trôi mạnh.

Cambic: Lat. cambiare, biến đổi, chỉ đất có biến đổi: màu, cấu trúc hay độ chặt.

Haplic: Hyl. haplos, đơn giản, điển hình, chỉ đất có tầng điển hình.

Thionic: Hyl. theion, sulfua, hàm ý sự có mặt của vật liệu sulfua.

Rhodic: Hyl. rhodon, đỏ, chỉ đất có màu đỏ.

Lithic: Hyl. lithos, đá, chỉ đất rất mỏng.

Eutric: Hyl. eu, tốt, phì nhiêu, chỉ đất có độ bão hoà cao.

of 67


.......

* Nhiều danh pháp chúng ta đã được làm quen trong phương pháp Soil Taxonomy.

Ðơn vị phụ đất là cấp phân vị thứ 3 trong hệ thống phân loại. Cấp này không thể thể hiện được trên bản đồ thế giới tỷ lệ 1/5.000.000, vì thế được áp dụng cho từng quốc gia. Tuy nhiên một số nguyên tắc chung cần kèm theo để đảm bảo tính thống nhất của các đơn vị đất. Như vậy ta có các dạng phương thức thêm tiếp đầu ngữ khác nhau như sau:

1) Ðơn vị phụ được lập trung gian giữa các nhóm chính ở mức thứ nhất, ví dụ:

Gleyi-Dystric Fluvisols (FLdg) là Dystric Fluvisols có biểu hiện đặc tính gleyic trong phạm vi 100 cm.

Andi-Humic Ferralsols (FRha) là Humic Ferralsols có hỗn hợp vật liệu tro núi lửa (andic).

2) Ðơn vị phụ đất được lập trung gian giữa các đơn vị đất ở mức thứ 2, ví dụ:

Stagni- Gleyic Luvisols (LVgj) là Gleyic Luvisols thể hiện tính khử (stagnic) do đọng nước bề mặt.

Calci- Mollic Solonetz (SNmk) là Mollic Solonetz có tầng calcic trong phạm vi 125 cm.

3) Ðơn vị phụ đất mà tầng hoặc tính chất được đưa vào đơn vị đất (mức thứ 2) như là một pha đất (phase), ví dụ:

Anthraqui- Stagnic Solonetz là Stagnic Solonetz có liên quan tới đọng nước do tưới (Anthraqui).

Rudi- Calcaric Regosols (RGcr) là Calcaric Regosols có sỏi, đá hoặc cuội trong lớp đất mặt hoặc trên mặt đất.

4) Ðơn vị phụ được lập bằng cách thêm đặc tính đã được sử dụng trong mức thứ nhất và thứ 2, ví dụ:

Grumi- Eutric Vertisols (VReg) là Eutric Vertisols khi khô có kết cấu hạt lớn trong phần trên 18 cm.

Alumi- Humic acrisols là Humic Acrisols bão hoà nhôm 50 % hay hơn ít nhất một phần của tầng B argic trong phạm vi 125 cm.

5) Ðơn vị phụ được tạo bởi nhiều chi tiết của các đặc tính đã sử dụng khi xác định đơn vị đất mức 2, ví dụ:

Hyper-Calcaric Cambisols (CMch) là Calcaric Cambisols có chứa vật liệu cacbonat từ 40% trở lên.

Umbri - Humic Alisols (ALuu) là Humic Alisols có tầng A umbric

Pha đất (phase) giới hạn những yếu tố có liên quan đến bề mặt đất hoặc tính chất dưới đất mặt (subsurface features). Chúng không nhất thiết liên quan tới sự hình thành đất và nhìn chung giao nhau giới hạn của các đơn vị đất khác nhau. Những tính chất đó có thể được hình thành do sử dụng đất. Ở đây có một số pha như: anthraquic (đất do tưới nước đọng bề mặt), duripan (lớp cứng rắn do cát xi măng hoá), fragipan (lớp đất thịt phía dưới gắn lại rất chắc có tỷ trọng lớn), gilgai (đất sét có tiểu địa hình đặc trưng, thường là đất có hệ số giãn nở cao), lithic (được dùng khi trong phạm vi < 50 cm xuất hiện đá tươi), placic (chỉ sự có mặt lớp sắt mỏng, màu từ đen đến đỏ bị xi măng hoá bởi sắt và mangan hay hỗn hợp sắt- hữu cơ), salic, rudic (chỉ diện tích có sỏi, đá, cuội hay đá lộ thiên trong lớp đất mặt), skeletic (lớp đất vật liệu thô với độ dày bé nhất là 25 cm và xuất hiện trong phạm vi 50 cm).

of 67


Ðể gọi tên đất một cách dễ dàng ta sử dụng bộ khoá phân loại (keys to soil classification) bằng cách: trước hết xây dựng hệ thống danh pháp gọi tên nhóm đất, tiếp theo xây dựng hệ thống danh pháp gọi tên đơn vị đất rồi lựa chọn phương thức đặt tên đơn vị phụ đất, cuối cùng tuỳ theo trường hợp cụ thể mà gắn thêm pha đất.

Như vậy cấu tạo tên một đất như sau: tên pha- tên đơn vị phụ- tên đơn vị- tên nhóm.

Ví dụ: Sali- Endo- Proto Thionic Fluvisols

Sali - Pha đất

Endo - Ðơn vị phụ

Proto - Ðơn vị đất

Thionic Fluvisols - Nhóm đất

Câu 32: Phân loại đất VN? Lịch sử phát triển?

Tình hình công tác nghiên cứu phân loại ở Việt Nam Có thể nói cả 3 thời kỳ nghiên cứu phân loại đất trên thế giới đều có ảnh hưởng đến Việt Nam, tuy có chậm hơn. Như đã biết, ông cha ta từ xưa đã biết phân loại đất để sử dụng, cải tạo, quản lý và nhất là áp dụng công tác đánh thuế nông nghiệp. Trong các tác phẩm của mình (Vân đài loại ngữ, Phủ biên tập lục), Lê Quý Ðôn cho biết: Triều Nguyễn đã có những nghiên cứu khá sâu sắc về đất, trong đó phân loại đất khá rõ ràng. Trong thời kỳ cuối thế kỷ XIX đầu thế kỷ XX ở nước ta những cuộc điều tra nghiên cứu đất theo từng vùng thu được kết quả to lớn phục vụ nông nghiệp và khai thác đất mới. Những thành tựu đó có sự đóng góp của nhiều nhà khoa học Việt Nam như: Lê Quý Ðôn, Nguyễn Công Trứ, Phạm Gia Tu, Hồ Ðắc Vị, của các nhà khoa học nước ngoài như: Lâm Văn Vãng (Trung Quốc), E.M. Castagnol, Y. Henry (Pháp)... Thời kỳ 1956- 1975. Ðây là thời kỳ phát triển đầy gian khó nhưng khoa học đất lại được phát triển mạnh mẽ nhất là lĩnh vực nghiên cứu phân loại và xây dựng bản đồ. Miền Bắc vừa xây dựng CNXH vừa chi viện cho cuộc đấu tranh giải phóng dân tộc ở miền Nam. Trong hoàn cảnh khó khăn đó, nghiên cứu phân loại đất được các nhà khoa học đặt lên hàng đầu. Năm 1959 sơ đồ thổ nhưỡng miền Bắc Việt Nam theo phân loại phát sinh ra đời (V. M. Fridland, Vũ Ngọc Tuyên, Tôn Thất Chiểu, Ðỗ Ánh, Lê Thành Bá, Nguyễn Văn Dũng, Trần Văn Nam, Phạm Tám, Nguyễn Ðình Toại...). Tiếp đó là giai đoạn nghiên cứu hoàn chỉnh hệ thống phân loại và xây dựng bản đồ đất tỷ lệ trung bình và lớn cho cho các tỉnh, các huyện và những nghiên cứu khác phục vụ phát triển kinh tế xã hội. Ðội ngũ các nhà nghiên cứu lúc này lớn mạnh hơn rất nhiều cả về số lượng cả về trình độ chuyên sâu (xin phép không kể tên vì quá nhiều). Bản đồ đất toàn quốc tỷ lệ 1/1.000.000 được xuất bản năm 1976 nhưng thực chất đã được xây dựng trong giai đoạn này. Ở miền Nam, năm 1959 cũng đã tiến hành nghiên cứu phân loại đất và sơ đồ đất miền Nam theo phân loại của Soil Taxonomy do F.R. Moorman chủ trì ra đời năm 1960. Tuy không được đánh giá cao do nhiều nguyên nhân, song đây là lần đầu tiên hệ thống phân loại của Soil Taxonomy được áp dụng ở Việt Nam. Bên cạnh đó các nghiên cứu phân loại xây dựng bản đồ đất tỷ lệ lớn cũng đã được tiến hành ở một số vùng để khai thác sử dụng. Ví dụ, các công trình của Thái Công Tụng, Trương Ðình Phú,...

Thời kỳ sau 1975 đến nay Sau khi nước nhà thống nhất, công tác điều tra phân loại xây dựng bản đồ tập trung phục vụ quy hoạch phát triển chung và khai thác vùng đất mới. Các bản đồ chủ yếu được xây dựng với tỷ lệ trung bình và lớn đặc biệt dành cho các tỉnh thuộc phía Nam.

of 67


Những thông tin mới về phân loại đất của FAO- UNESCO kể cả của Soil Taxonomy vào những năm 80 của thế kỷ trước được các nhà khoa học đón nhận. Hoặc trực tiếp hoặc dưới sự giúp đỡ của chuyên gia Quốc tế, phương pháp phân loại của FAO- UNESCO đã được nghiên cứu và sử dụng khá rộng rãi. Bản đồ đất toàn quốc tỷ lệ 1/1.000.000 đã được Hội Khoa học đất Việt Nam xuất bản năm 1996. Nhiều khu vực, nhiều tỉnh đã có bản đồ đất theo phân loại FAO- UNESCO (Tây Nguyên, Ðồng bằng sông Cửu Long, Quảng Ngãi..., các địa phương đồng bằng Bắc Bộ như Nam Ðịnh, Ninh Bình... Phương pháp phân loại của Soil Taxonomy tuy gặp những khó khăn khách quan nhất định nhưng cũng được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu tiến tới áp dụng rộng rãi trong tương lai.

Cơ sở phân loại đất Việt Nam

a. Tóm tắt hoàn cảnh hình thành đấtNước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam nằm trọn trong vành đai nhiệt đới Bắc

bán cầu thuộc vùng Ðông Nam Á. Phía Bắc giáp Trung Quốc, phía Tây giáp Lào và Campuchia, phía Đông và Nam giáp Thái Bình Dương. Nước Việt Nam có hình chữ S kéo dài hơn 15 vĩ độ từ 8033-23023 VĐB và 102010 -109026 KÐÐ. Có hơn 3200 km đường bờ biển. Ðỉnh núi cao nhất Việt Nam là Fanxipan: 3 143m, đỉnh núi cao nhất ở phía Nam là Ngọc Linh: 2598m. Ngoài bộ phận đất liền, lãnh thổ Việt Nam còn có thềm lục địa rộng với nhiều đảo và quần đảo trên biển Ðông.

Ðịa chất và địa hìnhCó thể chia lãnh thổ Việt Nam thành 2 vùng lớn: đồng bằng và trung du miền núi.Vùng núi có địa hình rất phức tạp, nhiều dãy núi cao, nhiều đứt gãy sâu, các cao

nguyên... tạo nên các điều kiện tự nhiên hết sức phong phú. Trong vùng núi ta gặp đủ các loại đá mẹ khác nhau: granit, riolit, diolit, bazan,

anderit, phiến mica, gnai, cát kết các loại, đá vôi, đá hoa, quăczit... Vùng đồng bằng: hai đồng bằng lớn ở Việt Nam là đồng bằng sông Hồng và đồng

bằng sông Cửu Long, địa hình trũng và thấp, có bề mặt tương đối bằng phẳng. Cấu tạo địa chất gồm các trầm tích Ðệ tam ở dưới, trầm tích Ðệ tứ ở phía trên.

Vùng rìa đồng bằng tiếp giáp với biển thường chịu các tác động lớn của biển. Vùng đồng bằng miền Trung bị chia cắt bởi những dãy núi đâm ra biển, các vật liệu tích đọng ở đây chủ yếu là cát các loại ở vùng ven biển.

Khí hậuViệt Nam có khí hậu nhiệt đới gió mùa với 3 kiểu khí hậu phổ biến: - Kiểu khí hậu nhiệt đới gió mùa, mùa hè nóng mưa nhiều, mùa đông lạnh mưa ít ở

Bắc Bộ. - Kiểu khí hậu nhiệt đới gió mùa, mưa nhiều ở nửa cuối mùa hè và nửa đầu mùa

đông ở Trung Bộ (trừ Ninh Thuận và Tây Nguyên). - Kiểu khí hậu nhiệt đới gió mùa, quanh năm nóng, mưa nhiều vào mùa hè, khô hạn

vềmùa đông ở Nam Bộ, Tây Nguyên và Ninh Thuận.

Các miền khí hậu được chia ra các khu vực khí hậu gắn với 9 vùng sinh thái là: Tây Bắc, Việt Bắc, Đông Bắc, đồng bằng sông Hồng, duyên hải Bắc và Trung Trung Bộ, duyên hải Nam Trung Bộ, Tây Nguyên, Đông Nam Bộ và đồng bằng sông Cửu Long.

Thảm thực vật rùng Việt NamThảm thực vật rừng Việt Nam cũng rất phong phú, ngoài những yếu tố thực vật đặc

hữu của Việt Nam như cây lim, săng lẻ, dừa, phong lan,... Việt Nam còn là nơi hội tụ từ nhiều nguồn sinh vật di cư từ phía Bắc xuống, phía Tây (Ấn Ðộ) sang...

Theo Thái Văn Trừng (1971), thảm thực vật rừng Việt Nam được chia thành 14 kiểu quần hệ.

Sự tác động của con người

of 67


Nhiều vùng đất rộng lớn ở Việt Nam như đồng bằng Bắc Bộ, Nam Bộ, Trung Bộ và nhiều vùng ở miền núi và trung du đã được sử dụng vào sản xuất nông lâm nghiệp. Những vùng đất này chịu sự tác động sâu sắc của con người theo cả 2 hướng tích cực và tiêu cực.

b. Những quá trình hình thành và biến đổi chính diễn ra trong đất- Quá trình tích luỹ mùn và than bùn.- Quá trình tích luỹ tương đối và tuyệt đối Fe, Al trong đất.- Quá trình glây.- Quá trình hoá mặn.- Quá trình hoá chua, quá trình hoá phèn.- Quá trình rửa trôi - xói mòn đất.- Quá trình bồi đắp phù sa.

HỌC! HỌC NỮA! HỌC MÃI!

of 67

Thổ nhưỡng (phần đại cương)

Documents

Transcript of Thổ nhưỡng (phần đại cương)