Chương 3: Nước trong đất

Chương 3: Nước đất Sự phân bố nguồn nước   97.2 %: đại dương 2.8 % Nước        2.15 % nước đóng băng 0.65 % nước ngầm 0.0001 % suối 0.009 % hồ 0.008 % biển 0.005 % đất 0.001 % khí CÁC KHE HỞ TRONG ĐẤT Loại Đại tế khổng Đường kính Đặc điểm chức PHÂN BỐ CỦA LỖ HỔNG 3.1.1 Nước hấp phụ (adhesion) – nước bám dính bề mặt keo đất       Nước phân tử lưỡng cực, cực O2 mang điện tích âm, cực 2H+ mang điện tích dương Lực hút có lượng thấp Là dạng nước hạt đất nhỏ hút giữ lại bề mặt nhờ lực hấp phụ Ít vận chuyển Dạng màng Không có giá trị Bốc sấy tủ sấy 3.4 Lực hấp phụ Nước vận chuyển xuyên qua lớp màng thẩm thấu H H H H O O K+ H O H O H H H H O H O Cl- H O H O H H H H O H 3.1.2 Nước mao quản (cohesion)   Là dạng nước không liên kết với đất, không bị giữ chặt đất Tạo thành liên kết Hydro (–khi + – phân tử nước gần nhau)=………    Trạng thái lỏng, dạng màng Nguồn nước cung cấp cho Năng lượng cao nước hấp phụ 3.7 Lực mao dẫn h = 0.15/r 2T cos α h= rdg T = sức căng bề mặt α = góc ướt r = bán kính mao quản d = tỉ trọng nước g = gia tốc trọng trường - Mao quản nhỏ có khả giữ nước cao - Không có hướng định Nước vận chuyển lực mao dẫn TÍNH MAO DẪN THAY ĐỔI THEO KÍCH THƯỚC CỦA CÁC KHE HỞ Tính toán độ ẩm đất  Ẩm độ theo trọng lượng (Pw)  Khối lượng nước đơn vị khối lượng đất (hay kg nước/kg đất)  Pw = phần trăm nước theo trọng lượng Hay Pw = gam H2O ÷ gam đất Pw = (Khối lượng đất ẩm – khối lượng đât sấy khô) X 100 Khối lượng đất sấy khô (tuyệt đối) Pw = (Khối lượng đất ẩm – khối lượng đât sấy khô) X 100 Khối lượng đất ẩm ban đầu (tương đối) Tính toán ẩm độ đất  Ẩm độ theo thể tích (Pv)  Thể  tích nước đơn vị thể tích đất (m3 nước/m3 đất)  Pv = Thể tích H20 (ml) ÷ Thể tích soil (ml) Pv = % ẩm độ theo thể tích mH 2O Pw = msoil  VH 2O Pv = Vsoil D= msoil Vsoil Pv = Pw X Dung trọng đất Pw = Các dạng độ ẩm ảnh hưởng trồng Thiếu oxy Sức căng tăng Lý tưởng cho Tốc độ phát triển Độ ẩm bão hòa Độ chứa ẩm đồng ruộng Độ ẩm héo CÁC DẠNG ĐỘ ẨM TRÊN MỘT SỐ LOẠI ĐẤT CÁC DẠNG ĐỘ ẨM TƯƠNG ỨNG VỚI LỰC GIỮ NƯỚC KHÁC NHAU Cân nước đất Irrigation (Tưới tiêu) Run off (Chảy tràn) Storage (Tích trữ) Capilary (mao dẫn) Precipitation (mưa) Bốc thoát nước Trực di http://wwwcimis.water.ca.gov/cimis/infoIrrBudget.jsp 3.7 Cách tính trữ lượng nước đất  Câu hỏi: Có mm nước đơn vị độ sâu đất mmH2O = Pv x (mm đất) hay mm đất ẩm = mmH2O ÷ Pv Pv: ẩm độ đất tính theo thể tích Nước hữu hiệu (Available Water Capacity Lượng nước hữu hiệu đất tổng số nước xâm nhập -AWC) vào cây, chứa lớp đất thuộc khu rễ Muốn tính nước  hữu hiệu cần tính nước tổng số nước không sử dụng (nước chết)   % Nước hữu hiệu = % lượng nước độ ẩm đồng ruộng – % lượng nước độ ẩm héo (nước chết) Phần trăm tổng lượng nước hữu hiệu nằm khoảng – 85% Yếu tố ảnh hưởng tới nước hữu hiệu cho Available Water Capacity  Độ sâu rễ (AWC)?       loại trồng giai đoạn sinh trưởng Độ sâu lớp đất Trực di chảy tràn (nước nhiều đ ất, more water entering soil, more will be stored ) Thành phần sỏi đất Sa cấu đất – kích thước số lượng lỗ hổng Đất thịt pha limon (silt loam) có lượng nước hữu hiệu cao nhất, tiếp đất thịt pha sét pha limon Nước hưu hiệu đơn vị độ sâu đất Độ cao nước hữu hiệu số loại đất h Độ c m ứa ẩ đồ ộng u r ng Nước hữu hiệu éo h ộ Đ Cát Thịt pha cát Thịt mịn Nước chết Thịt pha Thịt pha limon sét Sét Độ cao nước hữu hiệu số loại đất  Sa cấu Inches/Foot            cm/m H Nước hữu hiệu H Nước hữu hiệu Cát thô (Coarse Sands) 0.25 - 0.75 1.88 – 5.63 Cát mịn (Fine Sands) 0.75 - 1.00 5.63 – 7.50 Cát pha thịt (Loamy Sand) 1.10 - 1.20 8.25 – 9.00 Thịt pha cát (Sandy Loams) 1.25 - 1.40 9.38 – 10.50 Thịt pha cát mịn (Fine Sandy Loam) 1.50 - 2.00 11.25 – 15.00 Thịt mịn (Loam) 1.80- 2.00 13.50 – 15.00 Thịt pha limon (Silt Loams) 2.00 - 2.50 15.00 – 18.75 Thịt pha sét (Clay Loam) 1.80-2.00 13.50 – 15.00 Thịt phá sét, limon(Silty Clay Loams) 1.80 - 2.00 13.50 – 15.00 Sét pha thịt (Silty Clay) 1.50 - 1.70 11.25 – 12.75 Sét (Clay) 1.20 - 1.50 9.00 – 11.25 Bài tập 1:  Một mẫu đất với 0.5 m lớp đất cát pha thịt 0.7 m lớp đất thịt pha sét Hỏi độ cao nước hữu hiệu độ sâu 1.2 m độ chứa ẩm đồng ruộng  0.5m x 9.0 cm/m + 0.7m x 15 cm/m = 15cm Bài tập 2: Tính toán độ cao nước hữu hiệu đất            Khối lượng đất Ring sấy khô = 240g Khối lượng đất Ring độ chứa ẩm đồng ru ộng =350g Khối lượng đất Ring độ ẩm héo = 300g Khối lượng đất Ring thời điểm ngày tháng = 320 Thể tích Ring = 200 cm3 Dung trọng D = 240/200 = 1.2 g/ cm % Ẩm độ theo khối lượng thời điểm đồng ru ộng = (350-240)/240x100 = 45.8% % Ẩm độ theo thể tích thời điểm đ ồng ru ộng: = (350-240)/200 x100 = 55% % Ẩm độ theo khối lượng X Dung trọng = % Ẩm đ ộ theo th ể tích hay 45.8 X 1.2 = 55% % Ẩm độ thời điểm héo = 300-240/200 = 30% Bài tập 2: Tính toán độ cao nước hữu hiệu đất (tt) 55-30 = 25% & ( % nước hữu hiệu x cm đất = cm nước) Ví dụ 1,2 m đất với 25% nước hữu hiệu nghĩa là: = 0.25 x 120 cm = 30 cm nước chứa 1,2 m đất 0m = 30 cm nước/1.2 m đất 1,2 m Bài tập 3: Tính lượng nước thấm vào đất       Giả sử có mưa 2cm vào ngày tháng 4, tính độ sâu nước thấm vào đất sau mưa ngày (thời điểm lấy mẫu 8/4) % ẩm độ theo thể tích x độ sâu lớp đất = lượng nước mưa Độ sâu đất = Lượng nước mưa / % ẩm độ theo thể tích % ẩm độ vào ngày 09/04 FC = 350-320/200= 0.15 Hay cm/0.15 = 13,3cm đất ẩm ướt [...]... của nước trong đất 7) Tốc độ và hướng nước di chuyển trong đất bị ảnh hưởng bởi các lớp đất khác nhau Sự thay đổi đột ngột về kích cỡ các lỗ h ổng t ừ lớp này đến lớp khác cũng ảnh hưởng đến s ự vận chuyển của nước Khi có một lớp đất mịn che phủ lên lớp đất thô, sự di chuyển của nước hướng xuống sẽ ngừng lại ở bề mặt đất thô cho đến khi lớp đất mịn ở phía trên gần đạt trạng thái bão hòa NƯỚC TRONG ĐẤT... chuyển của nước  Nếu lớp thịt nằm trên lớp sét, nước sẽ di chuyển vào lớp sét, nhưng vì di chuyển chậm nên nước hình thành ở trên lớp đất sét Nước Thịt Sét QUI LUẬT CỦA SỰ VẬN CHUYỂN NƯỚC TRONG ĐẤT 1)      Kích thước lỗ hổng là một trong những đặc điểm cơ bản quan trọng nhất ảnh hưởng đến sự vận chuyển của nước trong đất Lỗ hổng càng lớn (đất cát) dẫn đến nước di chuyển càng nhanh so với các đất có lỗ... ảnh hưởng của lực mao dẫn Thật sự, trọng lực chỉ ảnh hưởng tới nước trong trạng thái đất đạt độ ẩm bão hòa 4)      Đất cát chứa nhiều lỗ hổng hơn đất sét, tuy nhiên tổng thể tích lỗ hổng trong đất sét cao hơn 5) Đất cát không chưa nhiều nước trên m ột đơn vị thể tích bằng đất sét 6) Các yếu tố ảnh hưởng đến sự vận chuyển của nước trong đất bao gồm sa cấu, cấu trúc, chất hữu cơ và dung trọng Kích thước... hơi nước    Nước thoát ra khỏi bề mặt của lá Hầu hết các loại cây đang sinh trưởng có khả năng thoát hơi nước nhiều gấp 510 lần so với lượng nước so với nước mà chúng có thể giữ lại Các phần nước này sau đó tụ lại tạo thành các đám mây Chu trình hydro  Bốc hơi nước (Evaporation)  Thoát hơi nước (Transpiration) 3.5 Ẩm độ của đất  Độ ẩm đất là khái niệm biểu thị mối quan hệ giữa nước trong đất. .. độ tăng dần ( Các dạng H2O trong đất H2O không sử dụng được ) Nước hữu dụng Nước màng Nước mao dẫn Nước trọng lực Bảo hòa Điểm héo cây Lưu ý: một số nước mao dẫn được liên kết bởi nối Hydro trên bề mặt keo đất tuy nhiên không có giá trị cho cây trồng Điểm đồng ruộng Nước trọng lực Nước di chuyển từ vùng có thế năng cao (đất ẩm : -2 or -4) đến vùng có thế năng thấp potential (đất khô -8) -.4 -8 Root -3... bám dính (adhesion) và lực liên kết (cohesion) của nước Câu hỏi: Nếu nước trong đất ở trạng thái bão hòa thì sự di chuyển của nước có khác không và khác nhau như thế nào? NƯỚC Sự di chuyển của nước Trả lời: Có Sự di chuyển chủ yếu hướng xuống do tác Thịt dụng của trọng lực  Cát Nước Sự di chuyển của nước Nước  Nếu lớp cát nằm dưới lớp đất thịt, nước sẽ không di chuyển vào cát cho đến khi phần thịt... -15 -1500 Thế năng của nước trong đất  Tổng thế năng của nước = thế năng lực hấp phụ + mao quản + lực thẩm thấu + trọng lực + áp lực bên ngoài  Khi đất khô, thế màng (matric potential) giảm  -10 -15 Bãi hòa ẩm ướt > rất khô 00 -5 -8 -55 -100 bar - khô - Áp lực nước (+) hay thế năng (-) 0 bar -0.33 bar -1 bar -15 bar Trên mặt nước – áp suất Nước bên trong ống trên bề mặt nước chịu sức căng bề...3.1.3 Nước trọng lực  Tồn tại trong các lỗ hổng lớn  Có năng lượng cao nhất (chất lỏng thật sự)  Di chuyển tự do dưới tác dụng của trọng lực Hấp phụ Đất Mao quản Trọng lực 3.2 Thế năng của nước  Nước chứa năng lượng – vật chất có khuynh hướng di chuyển từ chỗ có năng lượng tự do cao đến chỗ có năng lượng tự do thấp Ví dụ: nước chảy xuống đồi Thế năng của nước – nước được giữ trong đất bởi sức... QUYỂN SPAC NƯỚC THẤM VÀO ĐẤT VÀ NƯỚC CHẢY TRÀN TRÊN CÁC LoẠI ĐẤT KHÁC NHAU TÍNH THẤM NƯỚC THAY ĐỔI THEO THỜI GIAN VÀ THEO TỪNG LOẠI ĐẤT 3.4 Chu trình hydro được tạo ra bởi năng lượng mặt trời – Sự bay hơi  Nước được làm nóng bởi năng lượng mặt trời  Các phân tử nước ở bề mặt hấp thu năng lượng mặt trời làm phá vỡ các lực liên kết hydro  Các phân tử nước bay hơi và làm tăng lượng hơi nước vào khí... các đất có lỗ hổng nhỏ hơn (chẳng hạn đất sét)   2)      Hai lực làm cho nước vận chuyển trong đất là trọng lực và lực mao quản Lực mao quản trong các lỗ hổng nhỏ lớn hơn lực mao quản các lỗ hổng lớn 3)      Trọng lực và lực mao dẫn diễn ra đồng thời trong đất Lực mao dẫn làm cho các phân tử nước liên kết với nhau Trọng lực kéo nước di chuyển hướng xuống khi nước không còn chịu ảnh hưởng của lực mao ... đất khô, màng (matric potential) giảm  -1 0 -1 5 Bãi hòa ẩm ướt > khô 00 -5 -8 -5 5 -1 00 bar - khô - Áp lực nước (+) hay (-) bar -0 .33 bar -1 bar -1 5 bar Trên mặt nước – áp suất Nước bên... θ(m) + θ(s) + θ(g) + θ(p) 3. 10 Đơn vị tính áp suất atm = 760 mm Hg = 1020 cm H2O = bar = 100 KPa cm H2O 30 0 bars kPa -0 .3 -3 0 1,000 -1 -1 00 10,000 -1 0 -1 000 15,000 -1 5 -1 500 Thế nước đất  Tổng...  đến -0 .3 bar = trọng lực (không có giá trị) -0 .3 bar = Độ chứa ẩm đồng ruộng -1 5 bar = điểm làm héo Từ -0 .3 đến -1 5 bar: nước hữu hiệu cho (AWC) -1 5 to -1 00 bar = giai đoạn đất bị khô -1 0,000