NGHIEN CUU DAT PHEN

KHÁI NIỆM Nhóm đất phèn theo phân loại của FAO là Thionic Fluvisols - tên gọi dùng để chỉ nhóm đất có chứa các vật liệu mà kết quả của các tiến trình sinh hoá xảy ra là axít sulfuric đư

Giáo viên hướng dẫn: th.s nguyeãn taán vieän

Khoa: Địa lyù – Lớp: K34A

Nội Dung Chính

•

I KHÁI NIỆM

• II NGUỒN GỐC ĐẤT PHÈN

• III PHÂN LOẠI:

• IV TÍNH CHẤT ĐẤT PHÈN

• V PHÂN BỐ

• VI Cải tạo và sử dụng đất phèn

•

I KHÁI NIỆM

 Nhóm đất phèn theo phân loại của FAO là Thionic Fluvisols - tên gọi dùng để chỉ nhóm đất có chứa các vật liệu mà kết quả của các tiến trình sinh hoá xảy ra là axít sulfuric được tạo thành hoặc sẽ sinh ra với một số lượng có ảnh hưởng lâu dài đến những đặc tính chủ yếu của đất (Pons, 1973).

Đã có nhiều tác giả, trường phái, học thuyết nói về nguồn gốc của đất phèn Nhưng phổ biến nhất là đất phèn có nguồn gốc từ những cây sú vẹt

Đất phèn hình thành ở vùng trũng Ở đó xưa kia là vịnh hay biển cạn, thực vật thời kỳ trước lúc có đất phèn thường phần lớn có các loài cây của rừng sú vẹt: bần, mắm, đước đôi, đước nhọn, vẹt

II NGUỒN GỐC ĐẤT PHÈN

 Các loài cây này mọc thành rừng dày

với bộ rễ khỏe giữ bùn biển lại, giảm tốc độ dòng chảy, làm lắng đọng phù sa biển, mang nhiều lưu huỳnh Bản thân các loài thực vật này tích lũy nhiều lưu huỳnh.

Khi trong đất đã giàu pyrit thì có 2 trường hợp xảy ra:

Nếu nước ngập thường xuyên thì đất

ở trạng thái khử, không có oxy, không có hệ vi sinh vật oxy hóa và không có CaCO3, đất đó được gọi là đất phèn tiềm tàng.

Nếu đất bị oxy xâm nhập thì quá trình oxy hóa diễn ra mạnh Pyrit sẽ tham gia phản ứng oxy hóa khử, tạo thành axit sunphuaric.

2FeS 2 + 7O 2 + 2H 2 O  2FeSO 4 + 2H 2 SO 4 Đồng thời với sự tạo thành H 2 SO 4 , trong đất, sản phẩm của sự oxy hóa khử còn có muối của chúng nữa

• Ví dụ: FeSO4

• Trong dung dịch, FeSO4, một phần

phân ly thành Fe 2+ và SO 4 2- , một phần khác Fe 2+ lại có thể tạo thành Fe 3+ dạng sunfat hay dạng Fe(OH) 3 Trong điều kiện có đủ oxy và vi sinh vật, oxy tự do được tạo thành

• 2FeSO 4 + H 2 SO 4 + O  Fe 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O

Chúng ta thấy váng vàng, đôi lúc có ánh nổi lên trên mặt nước, đó là hỗn hợp của Fe 2 (SO 4 ) 3 và Fe(OH) 3 3H 2 O.

Một sản phẩm nữa của sự oxy hóa là Jarosit KFe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6 Trong môi trường axit, muối này có thể phân ly một phần tạo thành dạng ion Fe 2+ , SO 4 2- ,

K + .

• Khi có một lượng H 2 SO 4 , thì H 2 SO 4 tác dụng lại với lớp alumin silicat trong đất, để giải phóng ra các ion Al 3+ Ở đây, muối của Al 2 (SO 4 ) 3 được tạo thành:

Al 2 O 3 SiO 2 + 3 H 2 SO 4  Al 2 (SO 4 ) 3 + Silic hydroxyt

• Trong dung dịch đất, muối này lại có thể phân ly thành Al 3+ và SO 4 2-

III PHÂN LOẠI:

1 Phân loại của nhân dân vùng đất phèn

Nhân dân vùng đất phèn Nam Bộ thường xếp loại đất phèn theo kinh nghiệm sản xuất đặc trưng hình thái:

• Phèn nóng: phèn do Sunfat sắt tạo thành, ít nhôm, trên mặt nước thường có 1 lớp váng mỏng màu vàng.

• Phèn lạnh: do hợp chất Sunfat nhôm tạo nên, độc hơn phèn nóng, nước trong ruộng hay trong mương thường trong suốt.

• Phèn trắng: do muối Al 2 (SO 4 ) 3 vào mùa khô bốc lên mặt thành những hạt tròn có đường kính 0,5 mm đến vài mm Nếu lớp đất mặt bị mất đi thì phần phèn trắng bốc lên dữ dội thành những hạt tròn như kẹo cốm, dính thành từng cụm

• Phèn đen: ở những vùng có tầng hữu

cơ lẫn lộn với hợp chất phèn, đất có màu đen, tỉ lệ mùn 7 – 8%.

• Đất mặn phèn đen: thường gặp ở

những vùng mặn phèn của Nhà Bè (Tp Hồ Chí Minh), Gia Rai (Minh Hải), Lịch Hội Thượng (Sóc Trăng) Đất này vừa có mặn nên lượng Na+ cao và phèn cũng cao, có nhiều mùn màu đen.

• Đất ong phèn cháo: có lớp đất cứng lỗ chỗ nhiều lỗ hổng của tầng sét kết cấu chặt giống tổ ong, trên đó có 1 lớp bùn màu hồng, màu xám hoặc xám đen chứa nhiều phèn.

• Đất phèn phân chuột: trong đất có nhiều hạt phèn đóng vón giống phân chuột, màu xám hoặc xám đen , rời rạc.

2 Phân loại đất phèn theo các tác

giả trước đây

 Các tác giả trước giải phóng như Lê Thị Mỹ Nhung, Nguyễn Hoài Văn, Châu Văn Hạnh phân loại dựa vào tính chất hóa học và dựa vào địa phương có đất phèn điển hình để mang tên loại đất phèn

 Ví dụ: đất phèn Thạnh Mỹ, đất phèn Cai Lậy, đất phèn Long Phú …

3 Phân loại hiện tại

• Đất phèn Nam Bộ có thể chia ra các

nhóm sau:

Đất phèn hiện tại

Đất phèn tiềm tàng

Đất phèn đang chuyển hóa

a Đất phèn hiện tại (đất phèn hoạt

tính)

• Trong loại đất phèn này đã có sự tương đối ổn định về hàm lượng phèn trong đất Thường ở những vùng đã canh tác lâu đời hoặc ngập về mùa mưa, khô hạn về mùa khô, thủy cấp lên xuống theo mùa.

• Các tầng phẩu diện đất phèn hiện tại: gồm 3 tầng chính và 1 tầng phụ

 Tầng 2: cách mặt đất 25 – 60, 70 cm,

thường được gọi là “tầng sinh phèn”,

“tầng oxy hóa”, “tầng vàng rơm”,

“vàng trấu”, danh từ chuyên môn gọi là tầng Jarosit

 Tầng Jarosit chứa nhiều đốm, ổ, vệt

màu vàng của các hợp chất lưu huỳnh như Fe 2 (SO 4 ) 3 hay muối sunfat kép sắt nhôm KFe 3 (SO 4 ) 2 (OH) 6

 Thành phần hạt thường là sét chiếm 50 – 70%, cát rất ít 5- 6%, còn lại là bùn

 Ở đây do sự thay đổi của thủy cấp, do canh tác … mặt đất đã diễn ra quá trình oxy hóa khử mạnh đã biến các chất khử thành những muối của sunfat, một ít tồn tại dưới dạng ion trong dung dịch đất nên dễ dàng theo mao dẫn lên tầng 1 gây hại cây trồng.

 Tầng 3: tầng pyrit hay được gọi là tầng

sét xám Trong phẩu diện thường có màu xám xanh, xanh lợt và đôi lúc xám trắng

 Tỷ lệ sét cao 60 – 70%, chặt, dính, dẻo,

mùi hôi tanh

 Trong tầng này đang diễn ra quá trình

khử, có sự tham gia của sinh vật yếm khí để tạo ra sản phẩm cuối cùng là H 2 S, FeS, FeS 2 … đây là nơi dự trữ phèn khi có cơ hội sẽ tiếp tục oxy hóa chuyển thành tầng 2.

• Tầng 4: được gọi là tầng phụ

• Trong giới hạn nghiên cứu của thổ nhưỡng phạm vi của tầng 4 là 1,2 – 1,5 m trở lên, có khi gặp 60 – 70 cm, đôi khi sâu hơn nhưng có lúc không thấy xuất hiện tầng này

• Trong các thực vật này chứa nhiều SO 4 2-

cộng thêm sự tích đọng của SO 4 2- trong nước lợ vào các khe hở nên tầng này có khả năng chứa rất nhiều lưu huỳnh – nguồn gốc đầu tiên của phèn.

0 cm Tầng canh tác màu đen

20, 30 cm.

Tầng jarosit, vàng trấu

70 cm Tầng pyrit xám trắng, xám xanh.

100 cm

120 – 140 cm Tầng hữu cơ xác bã màu đen

b Đất phèn tiềm tàng

Trong phẩu diện của đất phèn tiềm tàng chưa có tầng Jarosit, thường có 3 tầng chính:

• Tầng 1: là tầng mặt có màu hồng

nâu, nâu, xám hoặc đen ít phèn hơn, độc chất thường ở mức an toàn.

• Tầng 2: là tầng phụ hay tầng chuyển tiếp.

• Tầng 3: tầng pyrit.

Đất phèn tiềm tàng có độ pH khi tươi cao 5 – 7, nhưng khi khô pH giảm nhiều, lượng tiềm tàng của SO42- trong tầng pyrit hay tầng hữu cơ rất cao có khi 1 – 4%

c Đất phèn đang chuyển hóa

• Đây là loại trung gian giữa đất phèn tiềm tàng và phèn hiện tại

• Đất phèn tiềm tàng có khả năng sinh ra phèn nhưng chưa thành phèn hẳn

• Đất hiện tại thì đã thành phèn Cách phân biệt đất phèn tiềm tàng và đất phèn hiện tại là tầng Jarosit

• Đất phèn hiện tại tầng Jarosit đã định hình rõ còn đất phèn tiềm tàng chưa hình thành được Jarosit.

• Đối với đất phèn đang chuyển hóa thì tầng

Jarosit đã bắt đầu xuất hiện kéo theo nồng độ các chất gây phèn như: Fe 2+ , Al 3+ , SO 4 2-

tăng theo.

• Phẩu diện căn bản thường có các tầng:

• Tầng 1: tầng canh tác màu đen , xám đen

hoặc nâu xám nhiều vệt rỉ sét.

• Tầng 2: tầng đã bắt đầu hình thành

Jarosit, có dấu hiệu của đốm vàng sunfat.

• Tầng 3: pyrit hay hữu cơ.

IV TÍNH CHẤT ĐẤT PHÈN:

1 Lý tính:

a Thành phần cơ giới:

• Thành phần cơ giới là tỉ lệ % các hạt sét, cát, bùn có trong đất Đất phèn có tỷ lệ sét cao (50 – 65%) vì thế có thể xếp chung thành phần cơ giới của đất phèn là đất sét trung bình đến sét nặng.

 Đất phèn lắng tụ trong phù sa biển

mà biển ở đây bồi đắp do phù sa Cửu Long, dòng chảy chậm, nguồn đưa đi xa (Từ Campuchia, Lào, Thái Lan, Tây Tạng) nên vật liệu mang về bồi đắp thành vịnh hoặc biển cũ thường rất mịn

• Tùy theo đặc điểm vùng miền mà mỗi khu vực đất phèn lại có những thành phần khoáng sét khác nhau, chủ yếu là illite và kaolinit.

• Năm 1976, Huỳnh Công Thọ và Kazahido (Nhật Bản) đã dùng phương pháp nhiễu xạ quang tuyến X ở khu thí nghiệm trường Đại học Cần Thơ Kết quả cho thấy thành phần khoáng sét ở các tầng đất đều giống nhau

b Thành phần khoáng sét

• Có các loại:

• Khoáng illite: chủ yếu trong thành phần sét của đất.

• Khoáng kaolinit: có khối lượng tương đối sau illite.

• Ngoài ra còn có monmorilonite, vermicalite và khoáng quartz.

C TÍNH TRƯƠNG CO

• Tính trương co của đất phèn rất lớn

do thành phần khoáng sét và tỉ lệ hữu

cơ lớn

• Khi khoáng sét mất nước sẽ co lại do

khoảng cách giữa các lớp alumino silicat bị thu hẹp lại

• Mặt khác, khi xác hữu cơ mất nước

cũng teo lại đã làm tỉ lệ co của đất lớn.

d TỈ TRỌNG

• Tỉ trọng đất tính bằng g/cm3 được đo

bằng đất khô kiệt, các hạt đất xếp sít nhau Tỉ trọng đất có liên quan đến tỉ lệ thành phần sét, cát và chất hữu cơ trong đất.

Theo Kasinki:

• Đất có tỉ trọng 2, 5 – 2,66 g/cm 3 là đất

có độ mùn trung bình.

• Đất có tỉ trọng < 2, 5 g/cm 3 là đất giàu hữu cơ.

• Đất có tỉ trọng >2, 5 g/cm 3 là đất giàu

Fe 2 O 3

• Thông thường tỉ trọng ở tầng trên thấp vì có độ mùn cao (6 – 7%) Ở tầng dưới (> 30 cm) tỉ trọng từ trung bình đến cao Điều này có liên quan đến việc cày xới, công năng lực máy làm đất.

e NHIỆT ĐỘ ĐẤT PHÈN

 Nhiệt độ có liên quan đến độ ẩm đất, độ hòa tan không khí, đến hoạt động hệ vi sinh vật và liên quan đến đặc tính của phèn trong đất.

 Không gian: thay đổi theo tầng đất.

 Thời gian: biến đổi theo thời gian trong ngày, tùy vào độ cao mặt trời.

Nhiệt độ còn phụ thuộc vào lớp phủ thực vật.

2 HÓA TÍNH

• Hóa tính đóng vai trò hết sức quan

trọng, nó quyết định đất phèn hay không phèn, quyết định năng suất và phẩm chất cây trồng, quyết định số lượng và chất lượng phân bón, loại cây trồng, biện pháp thủy lợi …

• Đất phèn có lượng hữu cơ khá cao: 1 – 10%

xuất 11 – 12% và được phân loại thành:

Rất giàu mùn: > 8%

Giàu mùn: 4 – 8 %

Mùn trung bình: 2 – 4%

Nghèo mùn: 1 – 2%

Rất nghèo mùn: < 1%

a Mùn và chất hữu cơ:

a Mùn và chất hữu cơ:

• Đất phèn Nam Bộ thuộc loại đất giàu mùn Tỉ lệ mùn trung bình 6 – 8%, có nơi đến 11 – 12% (Nhị Xuân) vì đất phèn ở vùng trũng thường nhận sự rửa trôi từ các vùng khác đến và bản thân cây có trên bề mặt đất chết đi, phân giải thành mùn và không bị rửa trôi.

b Các nguyên tố đa lượng

Đạm

 Đất phèn Nam bộ rất giàu đạm trung bình từ 0,15 – 0,25%, có trường hợp đến 0,6% (vì giàu chất hữu cơ và mùn, mà đạm là sản phẩm phân giải của chất hữu cơ)

 Tuy nhiên đạm dễ tiêu lại nghèo, cho nên không đủ cung cấp cho cây trồng Vì vậy cần tăng cường bổ sung đạm cho đất

• Có nhiều dạng: lân hữu cơ, lân vô cơ, lân

hữu – vô cơ hoặc lân dạng hòa tan Lượng lân tổng số cũng như lân dễ tiêu rất ít

• Lân tổng số khoảng 0,01 – 0,05% vì độ pH

thấp, độ hòa tan và tái tạo của lân yếu

• Mặt khác lân vô cơ trong đất chủ yếu là

dạng photphat canxi có khả năng thủy phân.

2Ca 3 (PO 4 ) 3 + H 2 O  Ca 5 (PO 4 ) 3 OH + CaHPO 4

Lân

sâu trong mẫu chất (Fenpat, Mica, anbit …)

xung quanh keo đất.

nghèo chưa đáng ngại, đa số các vùng đất phèn quan trắc cây trồng chưa có biểu hiện thiếu kali.

• Đất phèn có nồng độ Na + khá cao, có

thể từ 0,2 – 15%.

• Về mùa khô, Na + bốc lên mặt tạo thành

lớp muối NaCl màu trắng trên nền đất khô nứt nẻ.

• Sự có mặt của Na+ làm hạn chế ảnh

hưởng của các ion phèn như Al 3+ , Fe 2+ ,

Fe 3+ … và tạo NaOH làm tăng độ pH, giảm độ phèn.

Natri

• 2NaOH + H 2 SO 4  Na 2 SO 4 + 2H 2 O

Hoặc: NaCl + H 2 SO 4  Na 2 SO 4 + HCl

Na 2 SO 4 + 2C  Na 2 S + 2CO 2

Na 2 S + 2H 2 CO 3  2NaHCO 3 + H 2 S

2NaHCO 3  Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O

• Canxi trong đất phèn được giải phóng từ nguồn đá vôi CaCO 3 , dolomit hoặc một số khoáng ogit, amphibon, anoctit tạo thành dạng CaCO 3 hay CaSO 4 .2H 2 O hoặc CaCl 2 trong đất phèn.

• Nếu trong điều kiện yếm khí, giàu CO 2 thì CaCO 3 cacbonat canxiaxit

CaCO 3 + CO 2 + H 2 O  Ca(HCO 3 ) 2

• Mg 2+ có nhiều trong nước lợ, nước biển nên những vùng đất phèn có ảnh hưởng của thủy triều đều có nhiều Mg 2+. Khi

Mg 2+ tăng, độ phèn giảm xuống một ít nhưng vai trò của nó thấp hơn Canxi.

• Magie có ít ở đất phèn nhiều, còn đất phèn tiềm tàng ven biển giàu Magie hơn.

• Trong môi trường phèn, Mangan thường

ở dạng Mn 2+ và có khả năng chuyển hóa thành Mn 4+ sau đó theo thời gian đất càng biến đổi dần dần biến thành Mn 6+

C Nguyên tố vi lượng khác

• Đồng: Đất phèn Nam bộ rất nhiều đồng, đất càng phèn càng ít Cu 2+

• Kẽm: Đất phèn không nghèo kẽm, theo nghiên cứu của Lê Huy Bá và Nguyễn Văn Độ (2000) Zn 2+ trong lớp đất mặt khá cao.

• Coban: Đất phèn nghèo Coban.

 Để đánh giá tính chua hay kiềm của

một loại đất, người ta thường đánh giá qua độ pH.

 Đất phèn có pH thấp nhất và sự biến

động theo mùa, theo tháng, theo ngày thậm chí theo giờ của một ngày

Sự biến động này rõ nhất là trong nước phèn, phụ thuộc vào sự có mặt nhiều hay ít, có hay không các cation và anion

Sự có mặt của cation, kiềm và kiềm thổ: Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Mn4+ làm đất có pH cao

Ngược lại sự có mặt của Al3+, H+,

Fe2+, H2SO4, HCl làm pH giảm

• Trong một năm pH cao nhất vào cuối mùa mưa vào các tháng 10, 11 Trong tháng 7, 8 khi gặp hạn Bà Chằng, pH giảm thấp vì khô hạn, phèn bơi lên mặt

• Đầu mùa mưa, khi lượng mưa chưa đủ rửa trôi phèn thì pH thấp xuống.

Nếu: pH < 5: đất chua

5 < pH < 7: trung tính

pH > 7: đất kiềm

• Theo Phùng Trung Ngân: Thực vật

vùng đất phèn thay đổi theo tính chất đất có các loại:

Rừng lầy hỗn hợp các tầng

• Tầng cây thân gỗ cao khoảng 15 – 25m:

gồm nhiều loại mọc hỗn hợp, xen lẫn nhau: gáo, sắn, ca na, ô đước, bầu tràm, mù u …

A Thực vật

Vùng phèn tiềm tàng

• Chà là: mọc thành bụi, rễ ăn nổi, có nhiều gai, sinh sống ở vùng có độ ngập thủy triều cao nhất 10 – 20cm.

• Ráng đại: Ở vùng có độ ngập thủy triều cao nhất 25 – 30cm.

• Lác biển: Ở những vùng đất ngập nước thường xuyên, cây cao to, cứng, giòn, 3 cạnh, vót nhọn.

Vùng đất phèn nhiều

• Năng ngọt: sống được ở cả những nơi có độ

pH thấp, sinh sản vô tính bằng thân ngầm.

• Năng kim: Mọc sát đất, lá nhỏ, nhọn, rễ nông.

• Bàng: Ở những vùng thấp, trũng, cây cao 1

– 1,5m, bẹ dài từ 15 – 20cm, hoa nâu sậm.

• Sậy: Thuộc loại thân gỗ, cao trung bình 1,5

– 2m, có gốc và rễ ăn sâu 10 – 22cm.