Đất học: Quá trình hình thành và các thành phần cấu tạo
MỤC LỤC
Đá biến chất
Đá macma hoặc trầm tích chịu tác động của nhiệt độ cao hoặc áp suất lớn thì bị biến đổi về thành phần khoáng vật, thành phần hóa học và cả về kiến trúc tạo nên đá biến chất. - Đá hoa (cẩm thạch): Là sản phẩm kết tinh của đá vôi hay những đá trầm tích giàu canxi khác; có màu trắng, hơi lục, hồng, vàng hoặc đỏ; sủi bọt với HCl loãng nhưng yếu hơn đá vôi.
QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT
Do nguồn gốc của các loại mẫu chất khác nhau nên đã hình thành nên 2 loại vỏ phong hoá khác nhau, đó là: vỏ phong hoá tại chỗ (chứa mẫu chất tàn tích) và vỏ phong hoá trầm tích (chứa mẫu chất sườn tích và phù sa).
CÁC Y ẾU TỐ HÌNH THÀNH ĐẤT
Ví dụ: đất đỏ phát triển từ đá bazan - một loại đá kiềm cho ra đất có tầng dày, có tổng hàm lượng dinh dưỡng cao, ngược lại đất được hình thành từ đá granit thì có tầng đất mỏng, nghèo dinh dưỡng, dễ bị khô hạn. - Tuổi tuyệt đối của đất đồi núi được tính từ khi mẫu chất bắt đầu có tích lũy chất hữu cơ cho đến hiện tại (người ta thường dùng phương pháp cacbon phóng xạ để định tuổi của mùn rồi suy ra tuổi tuyệt đối của đất).
HÌNH THÁI ĐẤT
Các tầng đất
Con người có thể xúc tiến sự hình thành đất trồng trọt sớm hơn và làm cho đất ngày càng màu mỡ; nhưng nếu du canh du cư, phát rừng làm rẫy, thì sau vài vụ gieo trồng đất sẽ bị kiệt quệ, mất sức sản xuất. Phẫu diện đất không tuân theo đúng quy luật trên, các tầng đất trong phẫu diện của các loại đất khác nhau hoặc ở những vị trí khác nhau sẽ rất khác nhau, phụ thuộc vào chế độ nước và phương thức canh tác cây trồng cạn hay cây trồng nước.
Màu sắc đất
Là tầng chứa các hợp chất như oxyt sắt, nhôm, khoáng sét bị rửa trôi từ trên xuống. Cũng có trường hợp các chất này được hình thành tại chỗ hoặc từ những tầng phía dưới đi lên.
Chất xâm nhập và chất mới sinh
- Các chất (hoặc vật liệu) mà không có nguồn gốc từ quá trình hình thành và phát triển của đất thì gọi là chất xâm nhập (còn gọi là chất lẫn vào), như: mảnh sành, gạch vụn,. Trên cơ sở chất mới sinh ta có thể nhận định được tính chất đất và một số quá trình xảy ra trong đất, ví dụ: gặp kết von hay đá ong ta biết được đất đã có qúa trình tích lũy sắt.
MỘT SỐ QUÁ TRÌNH THƯỜNG XẢY RA TRONG ĐẤT
Quá trình hóa sét
Kết von tròn có một nhân ở giữa và sắt tạo thành những vòng cầu đồng tâm xung quanh nhân, thường được kết tủa từ dung dịch thật, có màu nâu đen, nếu màu đen và mềm là kết von MnO2, kết von hình ống thường rỗng ở giữa, kết von giả là các mảnh đá hay khoáng vật được sắt bao bọc xung quanh. Quy luật phân bố: Ở những đồi thấp chỗ nào cũng có kết von, nhưng nhiều nhất là ở chân đồi (vì nơi ấy tụ đọng được nhiều sắt); Ở vùng núi ít có kết von (hoặc chỉ có kết von giả mà thôi); Những nơi tiếp giáp với đá vôi hoặc đất có nhiều vỏ sò, hến thì hàm lượng kết von tăng vọt (chứng tỏ cation kiềm có ảnh hưởng lớn đến việc kết tủa sắt); Những vùng đất thấp bằng thì ít có kết von hoặc chỉ gặp kết von tròn mà thôi; Đất ngập nước quanh năm thì không có kết von.
Quá trình glây
Trong quá trình glây còn hình thành một số khoáng rất khó bị oxyhóa như FeCO3 (xiđêrit), Fe3(PO4)2.8H2O (vivianit), gây ra hiện tượng đất giàu lân tổng số nhưng nghèo lân dễ tiêu. Ở những đất như đất cát, đất bạc màu, đất đỏ vàng trồng lúa nước, đất trồng một vụ lúa và một vụ màu thì trong phẫu diện đất có thể xuất hiện tầng bị glây hóa mà thôi.
KHÁI NIỆM, NGUỒN GỐC VÀ THÀNH PHẦN CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT
QUÁ TRèNH B IẾN HểA CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT
QUÁ TRèNH KHOÁNG HểA CHẤT HỮU CƠ
Khái niệm: Quá trình khoáng hóa chất hữu cơ là quá trính phân giải hoàn toàn chất hữu cơ trong đất dưới tác dụng của quần thể vi sinh vật để tạo ra các sản phẩm như muối khoáng, NH4+, CO2, H2O, các chất khí H2S, CH4, PH3,. - Tính chất đất: Đất có thành phần cơ giới nhẹ (đất cát, đất bạc màu, thịt nhẹ) tơi xốp, thoát nước, pH trung tính là môi trường thích hợp cho hệ vi sinh vật háo khí hoạt động phân giải chất hữu cơ, nên quá trình khoáng hóa sẽ chiếm ưu thế.
QUÁ TRèNH MÙN HểA CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT 1. Khái niệm
Là một tổ hợp của mùn, có màu nâu sẫm hoặc nâu đen, đó là một axit hữu cơ cao phân tử chứa nitơ, có chứa các hợp chất cấu tạo mạch vòng, được hình thành trong môi trường trung tính, không tan trong nước và axit vô cơ, nhưng tan trong dung dịch kiềm loãng,. - Cấu trúc phân tử axit fulvic tương tự như axit humic, nhưng nhân vòng ít hơn, mạch nhánh nhiều hơn, nên axit fulvic có tính ưa nước, khả năng ngưng tụ keo kém, độ phân tán cao, khả năng di động lớn, nhiều nhóm định chức COOH nên chua hơn (pH = 2,6 - 2,8).
VAI TRề CỦA CHẤT HỮU CƠ VÀ MÙN TRONG ĐẤT 1. Đối với tính chất của đất
Đối với sinh vật
- Mùn chứa một lượng khá lớn các nguyên tố đa lượng cũng như vi lượng cần thiết cho đời sống của cây và vi sinh vật, đặc biệt là nguyên tố đạm. - Axit humic của mùn là chất kích thích sinh trưởng và là chất kháng sinh chống chịu bệnh đối với cây (tác dụng chủ yếu là ở nhân Polyphenol của mùn).
CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ SỐ LƯỢNG VÀ CHẤT LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ VÀ MÙN TRONG ĐẤT
Đánh giá số lượng
- Mùn là kho dự trữ thức ăn cung cấp từ từ và thường xuyên cho cây trồng và vi sinh vật đất.
KEO ĐẤT 1. Khái niệm
Tính chất cơ bản của keo đất
Khi các chất điện giải trong dung dịch đất bị rửa trôi hoặc bị thiếu hụt thì keo đất khó ở trạng thái ngưng tụ mà dễ bị phân tán. Sự ngưng tụ keo là có lợi vì sẽ tạo cho đất có kết cấu tốt hơn.
Phân loại keo đất
Tuy nhiên, do sức hút ẩm kém nên độ ẩm cây héo thấp, cây chịu được điều kiện hạn nhất định, tính trương co của đất thấp, đất ít bị nứt nẻ, cùng với keo vô cơ của oxyt sắt, keo sét Kaolinit tạo nên kết cấu viên bền cho đất. Đặc biệt keo này giàu kali, nhưng đa phần K+ nằm sâu trong mạng lưới tinh thể keo, nên sự trao đổi kali của keo với dung dịch bên ngoài kém, kali trao đổi chỉ xuất hiện khi lưới tinh thể keo bị phá vỡ và khi đó là nguồn cung cấp kali cho đất.
KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA ĐẤT 1. Khái niệm
Các dạng hấp phụ của đất
+ Tác hại: Hiện tượng hấp phụ hóa học của đất gây nên một số bất lợi, như làm tăng khả năng giữ chặt một số chất dinh dưỡng, gây nên hiện tượng: hàm lượng chất tổng số trong đất cao nhưng chất dễ tiêu vẫn nghèo, cây trồng vẫn bị thiếu dinh dưỡng. Phản ứng sẽ dừng lại khi keo đất và dung dịch đất hình thành sự cân bằng về nồng độ cation, song trong thực tế không bao giờ có sự cân bằng này, vì thành phần và nồng độ cation trong dung dịch đất luôn luôn bị thay đổi (do dinh dưỡng cây, vi sinh vật, bón phân, tưới tiêu,..).
Khả năng hấp phụ của đất đối với độ phì nhiêu của đất và chế độ bón phân
- Keo sét cũng có khả năng hấp phụ trao đổi anion với phosphat, do vị trí tích điện dương của keo sét đảm nhiệm, hiện tượng này xảy ra phổ biến ở Kaolinit do phiến gipxit của keo có các nhóm OH lộ trần có khả năng trao đổi ion phosphat. - Căn cứ vào khả năng hấp phụ của đất cao hay thấp mà người ta đề ra quy trình bón phân cho thích hợp, cụ thể là: Đất có dung tích hấp phụ cao thì có thể dùng biện pháp bón phân dự trữ (nghĩa là tăng lượng phân trong một lần bón, mà có thể giảm số lần bón trong một vụ để khỏi tốn công); Ngược lại, đối với đất có dung tích hấp phụ thấp thì phải giảm lượng phân trong một lần bón, nhưng tăng số lần bón trong một vụ.
DUNG DỊCH ĐẤT
- ĐẶC TÍNH CỦA DUNG DỊCH ĐẤT
- Thông qua khả năng hấp phụ của đất, người ta dùng biện pháp bón phân để tăng các chất dự trữ cho keo đất, đồng thời cải tạo thành phần ion của keo đất (khử chua, khử mặn,..) đây là nguyên lý của biện pháp hóa học cải tạo đất. Độ chua tiềm tàng là độ chua biểu hiện nồng độ ion H+ và nồng độ ion Al3+ bị hấp phụ trên bề mặt keo đất, bình thường thì chưa gây chua, nhưng vì một lý do nào đó chúng bị đẩy ra khỏi keo đất đi vào dung dịch, lúc đó gây ra một độ chua.
KẾT CẤU ĐẤT
Đất có kết cấu thì hầu như lúc nào chế độ không khí và nước cũng điều hòa, nước không chiếm chỗ không khí trong đất, nên hai loại vi khuẩn yếm khí và háo khí cùng tồn tại và hoạt động, hai quá trình phân giải và tích lũy chất hữu cơ cùng xảy ra cân đối, do đó cây có đủ thức ăn và mùn vẫn hình thành và tích lũy. Đất cát có kết cấu rời rạc, khả năng giữ nước kém, nên hầu như luôn ở tình trạng thiếu nước, không khí quá nhiều, vi sinh vật háo khí hoạt động mạnh, vì thế chất hữu cơ bị phân giải mạnh, mùn không tích lũy được; Ngược lại ở đất sét thì quá bí chặt, đất thiếu không khí, vi sinh vật yếm khí hoạt động mạnh chất hữu cơ được tích lũy nhưng ít được phân giải, nên cây trồng thiếu thức ăn.
NƯỚC TRONG ĐẤT
CÁC DẠNG NƯỚC TRONG ĐẤT Nước trong đất có 7 dạng
Khi hạt đất đã đạt trạng thái Hymax nếu được tiếp xúc với nước thì hạt đất sẽ hút thêm một lớp nước bên ngoài nước hấp phụ chặt, lớp nước đó được gọi là nước màng hay nước hấp phụ hờ. Nước trọng lực là nước chứa trong những lỗ hổng phi mao quản của đất và di chuyển do ảnh hưởng của trọng lực xuống các tầng sâu của đất, là nguồn cung cấp cho dạng nước ngầm trong đất.
CÁC HẰNG SỐ NƯỚC CỦA ĐẤT
Là nước trong đất ở trạng thái rắn (đóng băng). Dạng nước này trong đất chỉ có ở vùng ôn đới hoặc ở các vùng núi cao ở Việt Nam khi nhiệt độ xuống quá thấp. Cây hoàn toàn không sử dụng được dạng nước này. Trong đó: M: là lượng nước cần tưới; WĐ R là lượng nước tương ứng với độ chứa ẩm đồng ruộng; W là lượng nước đã có trong lớp đất cần tưới). Độ ẩm bão hòa (hay độ ẩm toàn phần): Là lượng nước lớn nhất đất chứa được khi tất cả các lỗ hổng trong đất đều chứa đầy nước (thực ra còn 5-8% chứa không khí).
SỰ BỐC HƠI NƯỚC CỦA ĐẤT
Trong đó: M: là lượng nước cần tưới; WĐ R là lượng nước tương ứng với độ chứa ẩm đồng ruộng; W là lượng nước đã có trong lớp đất cần tưới). Trạng thái này chỉ tồn tại trong một thời gian ngắn, vì nước trọng lực sẽ bị di chuyển xuống các tầng đất sâu hơn.
SỰ THẤM NƯỚC CỦA ĐẤT
TH = Lượng nước bốc hơi vật lý + Lượng nước bốc hơi sinh học Lượng chất khô thu được từ thực vật.
CÂN B ẰNG NƯỚC TRONG ĐẤT
N7: Nước bốc hơi bề mặt trong thời gian quan sát N8: Nước bốc hơi do phát tán (bốc hơi nước sinh học) N9: Nước thấm sâu xuống tâng dưới. Trong thực tế nông nghiệp, nước thu vào trong đất chủ yếu là nước mưa và nước mất đi chủ yếu là do nước bốc hơi vật lý và nước phát tán.
CÁCH TÍNH TRỮ LƯỢNG NƯỚC TRONG ĐẤT
N11: Nước mất đi theo mạch ngang (đến nơi có địa hình thấp hơn) N12: Nước còn lại cuối kỳ quan sát. Căn cứ vào hệ số độ ẩm đất để có chế độ điều hòa nước cho đất.
PHÂN LOẠI ĐỘ P HÌ NHIÊU CỦA ĐẤT
Trong thực tế trên cùng một mảnh đất khó có thể phân biệt đâu là độ phì tự nhiên và đâu là độ phì nhân tạo, mà có thể nói thời gian canh tác đất càng lâu, kỹ thuật canh tác càng hoàn thiện thì tính chất ban đầu của độ phì tự nhiên càng giảm và tính chất độ phì nhân tạo tăng lên. Độ phì kinh tế: Nếu độ phì tự nhiên và độ phì nhân tạo được đánh giá bằng năng suất cây trồng, thì độ phì kinh tế được đánh giá bằng năng suất lao động, bằng hiệu quả kinh tế cao hay thấp khi canh tác trên mảnh đất ấy.
CÁC CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ ĐỘ PHÌ ĐẤT
Độ phì kinh tế phụ thuộc vào điều kiên tự nhiên và xã hội nhất định, phụ thuộc vào trình độ quản lý kinh tế, mức độ phát triển của lực lượng sản xuất, của khoa học kỹ thuật và quan hệ sản xuất xã hội. Tuy nhiên cần phải bố trí các thí nghiệm trong chậu hoặc thí nghiệm đồng ruộng để kiểm tra lại các chỉ tiêu đã xác định được ở trờn và để theo dừi diễn biến và năng suất cõy trồng, từ đú để cú kết luận một cỏch chính xác.
BIỆN PHÁP NÂNG CAO ĐỘ PHÌ ĐẤT
Những biện pháp trên đã sơ bộ đánh giá được độ phì của đất và hướng bồi dưỡng, cải tạo nâng cao độ phì đất.
KHÁI NIỆM VÀ TÁC HẠI CỦA XểI MềN ĐẤT 1. Khái niệm
Đây là vấn đề cần thiết phải quan tâm khi khai hoang vùng đất mới, vì đa số diện tích chỉ trồng được một số vụ là người dân bỏ đi, đã tạo nên hiện tượng du canh du cư, không ổn định đời sống cho đồng bào miền núi. Mức độ xói mòn ở nước ta thuộc loại cao, phù sa các con sông đều bắt nguồn từ đồi núi đổ về (đó là những sản phẩm do xói mòn gây ra) bồi đắp các lòng sông ở hạ lưu, nâng mức nước sông lên đã tạo áp lực lớn cho các con sông, gây lũ lụt vào mùa mưa cho các vùng đồng bằng, quá trình tiêu thủy khó khăn hơn.
CÁC LOẠI XểI MềN ĐẤT
Loại xói mòn này làm cho tầng mùn bị bào mòn dần, các phần tử sét mịn của đất bị cuốn trôi làm cho đất nhẹ đi về thành phần cơ giới, ở những vùng có độ dốc lớn xói mòn này có thể bóc hẳn đi cả tầng đất và vỏ phong hóa, làm trồi ra cả lớp đá mẹ lộ thiên. Những nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn do gió là: độ ẩm đất, tốc độ gió, mức độ gồ ghề bề mặt, các đặc tính của đất (tính liên kết của hạt đất lúc khô, tính bền vững của lớp đất mặt, tỷ trọng, kích cỡ hạt,..), lớp thảm thực vật và cây trồng che phủ,.
NHỮNG YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN XểI MềN ĐẤT 1. Yếu tố tự nhi ên
Sau đó tùy thuộc vào sức gió mà các hạt đã bị tách rời sẽ bị lôi cuốn đi khỏi vị trí ban đầu của chúng, những hạt lớn thì bị lôi cuốn đi một khoảng cách ngắn hơn, còn các hạt mịn (bụi) thì bị cuốn đi xa hơn. Nhìn chung xói mòn có thể xảy ra ở 3O, nếu độ dốc tăng lên 2 lần thì cường độ xói mòn sẽ tăng lên 4 lần, nếu độ dốc tăng 4 lần thì dòng chảy tăng 2 lần và khối lượng vật chất bị cuốn trôi tăng lên 64 lần (theo định luật Ery).
CÁC BIỆN PHÁP CHỐNG XểI MềN ĐẤT 1. Các biện pháp công trình
San bằng độ dốc làm thành ruộng bậc thang để có thể làm ruộng, cấy lúa nước, trên ruộng bậc thang có thể đắp thành các bờ vùng, bờ thửa và tùy thuộc vào độ dốc mà các loại bờ có độ cao, độ rộng khác nhau. Ruộng bậc thang là một dải đất nằm ngang hay gần nằm ngang cùng một mức độ cao chạy cắt ngang sườn dốc, khoảng cách giữa các dải đất này tuỳ thuộc vào độ dốc, càng dốc thì các dải đất càng hẹp và càng gần nhau.
CÁC LO ẠI ĐẤT CHÍNH VÙNG ĐỒI NÚI VIỆT NAM
Phản ứng của đất chua vừa đến ít chua; hàm lượng mùn cao; lân tổng số và lân dễ tiêu từ nghèo đến trung bình; kali tổng số từ nghèo đến trung bình; kali trao đổi thấp; dung tích hấp phụ thấp (<16 lđl/100g sét); nghèo các cation kiềm và độ no bazơ thấp. Tuy nhiên do ở địa hình bằng, thoải, thoáng khí, thoát nước, đất nhẹ dễ canh tác nên loại đất này thích hợp với nhu cầu sinh trưởng, phát triển của nhiều loại cây trồng cạn như: khoai lang, sắn, đậu đỗ, rau quả, lúa cạn, cây ăn.
TIẾN HÀNH
- Lấy riêng khảng 200 gam đất đã hong khô trong không khí bỏ vào cối sứ, dùng chày tay có bọc cao su nghiền rồi cho qua rây 1 mm để phân tích thành phần cơ giới, vi hạt kết..(những hòn đá cuội, dăm hoặc kết von nằm lại trên rây thì cân riêng rồi tính %). Đất sau khi nghiền, được trộn đều và đựng trong các lọ thủy tinh, hộp nhựa có nắp hoặc tỳi polyờtilen cú nhón và phiếu ghi rừ: ký hiệu ngoài đồng, ký hiệu trong phòng nơi lấy mẫu, độ sâu lấy mẫu, loại đất và các yêu cầu phân tích.
XÁC ĐỊNH ĐỘ ẨM ĐẤT 1. Lý thuyết chung
- Lấy khoảng 10gam đất đã hong khô trong không khí (nếu đất ẩm ướt dùng khoảng 20gam) cho vào hộp nhôm hoặc chén sứ nói trên rồi cân chính xác được trọng lượng P1 gam. Lấy ra để nguội trong bình hút ẩm, rồi cân khối lượng lần thứ hai và tiếp tục làm như vậy cho đến khi khối lượng lần cân sau không thay đổi hoặc thay đổi không quá 0,001g so với lần trước và ta thu được trọng lượng P2 gam.
XÁC ĐỊNH TỶ TRỌNG ĐẤT 1. Lý thuyết chung
- Độ chua thủy phân (HT P) cho ta biết được toàn bộ độ chua tiềm tàng trong đất, nó biểu thị lượng lớn nhất của H+ và Al3+ có ở trạng thái hấp phụ trao đổi, khi ta cho đất tác động vào đất một muối thủy phân. Cứ bao nhiêu ion Na+ tham gia đẩy H+ và Al3+ thì có bấy nhiêu phân tử CH3COONa bị thủy phân và có bấy nhiêu phân tử CH3COOH sinh ra trong dung dịch và do đó dùng NaOH để chuẩn độ thì ta biết được HT P.
MÙN (CHẤT HỮU CƠ) (%)
Những dạng Kali silicat không những không tan trong nước mà còn không tan hết trong cả axit mạnh, do đó phải dùng hỗn hợp các axit mạnh ở độ nhiệt cao tác dụng vào đất (công phá đất) để chuyển Kali dạng khó tan sang dạng dễ tan, rồi tiến hành định lượng bằng phương pháp quang phổ (trên máy quang kế ngọn lửa). Đem đun trong tủ hút khí (nếu không có tủ hút khí thì phải đun bằng bếp điện trong phòng kín) đến khi bốc khói trắng, lấy ra để nguội và thêm vào 5 giọt axit pecloric (HClO4) 70%, tiếp tục đun nhẹ đến khi đất ở đáy bình có màu trắng tức là đã phá hủy hết chất hữu cơ.
PHÂN TÍCH KALI TRAO ĐỔI THEO PHƯƠNG PHÁP QUANG KẾ NGỌN LỬA (phư ơn g phá p Matlo va)
- Rút dịch lọc trong suốt vào cốc có dung tích 50 ml (hoặc lọ penixilin) rồi đưa vào vòi nhúng của máy quang kế ngọn lửa để xác định Kali trao đổi. Tra đồ thị của thang dung dịch tiêu chuẩn và tính ra lượng K2O trao đổi.