V. ðấ tch ưa sử dụng 17.636,19 21,
3.2.4. Tính chất vật lý với tốc ñộ th ấm của ñấ t
Xác ựịnh mối tương quan giữa tắnh chất lý học và tốc ựộ thấm của ựất ựược chia thành 3 nhóm: thành phần cơ giới; dung trọng, tỷ trọng, ựộ xốp; ựoàn lạp bền trong nước của ựất.
3.2.4.1. Thành phần cơ giới và tốc ựộ thấm của ựất
để ựánh giá mức ựộ liên quan giữa thành phần cơ giới và tốc ựộ thấm của ựất chỉ số tương quan (r2) ựược sử dụng; kết quả thể hiện trên bảng 3.14.
Kết quả thể hiện trên bảng 3.14 cho thấy: Hàm lượng sét và limon trong ựất tương quan thuận với tốc ựộ thấm của ựất, ngược lại hàm lượng cát trong ựất có tương quan nghịch với tốc ựộ thấm.
Bảng 3.14 : Mối tương quan (r2) giữa thành phần cơ giới và tốc ựộ thấm của ựất Thành phần cấp hạt Tốc ựộ thấm (K) Sét Limon Cát K gự1 0,64 0,49 - 0,59 K tb2 0,68 0,54 - 0,64 K bh3 0,71 0,60 - 0,69 K gự1 : Tốc ựộ thấm trung bình trong giờựầu xác ựịnh.
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 83
K tb2 : Tốc ựộ thấm trung bình trong thời gian xác ựịnh (180 phút).
K bh3 : Tốc ựộ thấm sau 180 phút.
Tốc ựộ thấm trong giờ ựầu (Kgự), trung bình (Ktb) và khi ựạt giá trịổn ựịnh (Kbh) trên các loại hình sử dụng ựất có chỉ số tương quan thuận và ở mức cao với hàm lượng sét trong ựất, dao ựộng từ 0,64 - 0,71 (dựa theo phân cấp ựánh giá tương quan trong thống kê), với limon từ 0,49 - 0,60 (ở mức trung bình ựến cao). Ngược lại, trên loại ựất nghiên cứu, tốc ựộ thấm tỷ lệ nghịch với hàm lượng cát (r2 từ -0,59 ựến -0,69). điều này cho thấy ựất có hàm lượng sét cao có thể giữ cho kết cấu ựất và mao dẫn tốt, tạo thuận lợi cho quá trình thấm của nước vào ựất. đất có hàm lượng cát lớn, khi ựất ẩm hoặc ựược làm ẩm nhanh (ựặc biệt khi ựất bão hòa) thì dễ bị phân tán, mất kết cấu; các cấp hạt nhỏ hơn sẽ bịt các mao dẫn và làm giảm ựộ thấm nước của ựất.
Khi xem xét các công thức trên ựất có hàm lượng sét cao ựều cho thấy có mối liên hệ với ựoàn lạp ựất (CT 1, CT 9), ựiều này cho thấy sét ảnh hưởng ựến việc giữ kết cấu của ựất và tạo thuận lợi cho quá trình thấm.
So sánh ựánh giá mối quan hệ giữa các biến ựộc lập (hàm lượng sét, limon, cát) ảnh hưởng ựến tốc ựộ thấm của ựất với mục tiêu xác ựịnh ựược mức ựộ tác ựộng riêng lẻ của từng biến và lựa chọn mô hình tối ưu. để thực hiện ựược việc này, phần mềm R - Statistic ựược sử dụng và khi lựa chọn mô hình tối ưu thường dựa vào tiêu chuẩn thông tin Akaike (còn gọi là AIC hay Akaike Information Criterion). Mô hình nào có giá trị AIC thấp nhất ựược xem là mô hình Ộtối ưuỢ. Trong phần xác ựịnh mối quan hệ giữa tốc ựộ thấm và thành phần cấp hạt, ựã dựa trên chỉ số AIC thấp nhất là 38,61. Mô hình tối ưu ựối với thành phần cấp hạt là:
Kgự = 2,7133 + 1,1387Set
Trong ựó: - Kgự:Tốc ựộ thấm trung bình trong giờựầu xác ựịnh (mm); - Set: Tỷ lệ sét trong ựất (%).
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 84
Các thông số liên quan:
Số lượng ước ựoán (Estimate) độ sai lệch chuẩn (Std. Error) Giá trị t (t value) Pr(>|t|) Chắn (Intercept) 2,7133 10,8478 0,250 0,8124 Sét (Set) 1,1387 0,5205 2,188 0,0803 Mức có ý nghĩa (Signif. codes): 0 Ổ***Ỗ 0,001 Ổ**Ỗ 0,01 Ổ*Ỗ 0,05 Ổ.Ỗ 0,1 Ổ Ỗ 1
độ sai lệch chuẩn còn dư ở 5 bậc tự do (Residual standard error on 5 degrees of freedom): 14,01. Bội số R2 (Multiple R-Squared): 0,489; ựiều chỉnh R2 (Adjusted R-squared): 0,3868. Chỉ số F ở mức 0,01 và 0,05 (F- statistic on 1 and 5 DF): 4,785; giá trị p ( p-value): 0,08035.
Phương trình cho biết khi hàm lượng sét trong ựất tăng 1 % thì tốc ựộ thấm tăng 1,1387 mm. độ dao ựộng giữa các vị trắ ựo tốc ựộ thấm 48,9% (R2 = 0,489).
3.2.4.2. Dung trọng, tỷ trọng, ựộ xốp và tốc ựộ thấm của ựất
Trong nhóm các yếu tố (dung trọng, tỷ trọng và ựộ xốp của ựất) thì ựộ xốp và dung trọng thường ựược sử dụng ựể phản ánh khả năng thấm của ựất. Trong phạm vi của ựề tài, mối quan hệ giữa các chỉ tiêu ựó ựược thể hiện bằng chỉ số tương quan với tốc ựộ thấm Kmax (thể hiện tốc ựộ thấm ban ựầu, và mức ựộảnh hưởng của tầng mặt tới tốc ựộ thấm), Ktb (khả năng thấm của ựất trong suốt quá trình ựo) và Kbh (tốc ựộ thấm ở thời ựiểm khi ựất bão hòa); kết ựược thể hiện trong bảng 4.15.
Bảng 3.15 : Mối tương quan (r2) giữa dung trọng, tỷ trọng, ựộ xốp và tốc ựộ thấm của ựất
Tốc ựộ thấm (K) Dung trọng Tỷ trọng độ xốp
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 85
Ktb - 0,03 - 0,91 - 0,10
Kbh - 0,04 - 0,94 - 0,09
Kết quả phân tắch cho thấy: Tốc ựộ thấm Kgự, Ktb và Kbh ựều tương quan nghịch với dung trọng, tỷ trọng và ựộ xốp của ựất. Tuy nhiên, thể hiện rõ nhất và có ý nghĩa là giữa tỷ trọng và tốc ựộ thấm (r2 từ 0,88 ựến -0,94). Giữa tốc ựộ thấm với dung trọng và ựộ xốp chỉ số tương quan không chặt (với dung trọng r2 từ -0,03 ựến -0,04, với ựộ xốp r2 từ -0,09 ựến -0,10), không có ý nghĩa. Thông thường, dung trọng nhỏ, ựộ xốp của ựất lớn tạo ựiều kiện thuận lợi cho quá trình thấm nước vào ựất, tuy nhiên ở ựây ựộ xốp của ựất có thể còn liên quan tới sự phân bố, kắch thước mao dẫn trong ựất mà trong phạm vi của ựề tài chưa xác ựịnh ựược.
Trong phạm vi ựề tài này ựã xem xét sự tác ựộng ựộc lập của dung trọng, tỷ trọng và ựộ xốp của ựất. Căn cứ trên chỉ số tiêu chuẩn thông tin Akaike (AIC = 38,44) thấp nhất và do Kgự, Ktb và Kbh tương quan với nhau do vậy phương trình tối ưu sử dụng Kgựựể thể hiện sựảnh hưởng của dung trọng, tỷ trọng và ựộ xốp.
Kgự = 866,16 Ờ 309,83TTr
Trong ựó: - Kgự: Tốc ựộ thấm trong giờ ựầu xác ựịnh (mm); - TTr: Tỷ trọng của ựất (g/cm3).
Thông số liên quan:
Số lượng ước ựoán (Estimate) độ sai lệch chuẩn (Std. Error) Giá trị t (t value) Pr(>|t|) Chắn (Intercept) 866,16 164,53 5,265 0,00117 ** TTr -309,83 60,43 -5,127 0,00136 ** Mức có ý nghĩa (Signif. codes): 0 Ổ***Ỗ 0,001 Ổ**Ỗ 0,01 Ổ*Ỗ 0,05 Ổ.Ỗ 0,1 Ổ Ỗ 1
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 86
độ sai lệch chuẩn còn dư ở 7 bậc tự do (Residual standard error on 7 degrees of freedom): 7,681. Bội số R2 (Multiple R - Squared): 0,7897; ựiều chỉnh R2 (Adjusted R - squared): 0,7597. Chỉ số F ở mức 0,01 và 0,05 (F- statistic on 1 and 7 DF): 26,29; giá trị p (p-value): 0,001358.
Phương trình xác ựịnh Kgự cho biết khi giá trị tỷ trọng của ựất tăng (1 g/cm3) thì tốc ựộ thấm trong giờ ựầu của ựất giảm 309,8 mm. độ dao ựộng giữa các ựiểm ựo là 78,97 (R2 = 78,97%).
3.2.4.3.Thành phần ựoàn lạp với tốc ựộ thấm của ựất
đoàn lạp ựất ựược sử dụng ựểựánh giá mức ựộ bền kết cấu ựất. đất giữ ựược kết cấu, ựặc biệt trong ựiều kiện bão hòa nước, thì giữ ựược sự ổn ựịnh của nước thấm vào ựất. đểựánh giá mức ựộ bền của ựoàn lạp có thể áp dụng 1 trong 2 phương pháp: rây khô và rây ướt. Khi xác ựịnh tốc ựộ thấm nước của ựất, lớp ựất bề mặt luôn ở trạng thái bão hòa nước, ựể thể hiện rõ mức ựộ ảnh hưởng của tốc ựộ thấm và thành phần ựoàn lạp, phương pháp rây ướt ựược sử dụng. Trong nguyên lý xác ựịnh ựoàn lạp bền trong nước, mẫu ựất ựược ựưa về phòng phân tắch cần giữ ựược cấu trúc tự nhiên, ngâm trong nước 30 phút và rây trong ựiều kiện bão hòa nước. Sau ựó, kết quả ựoàn lạp bền ựược phân thành 5 cấp (kết quả chi tiết ựược thể hiện trong phần 3.2.1). để ựánh giá mức ựộ ảnh hưởng của ựoàn lạp ựến tốc ựộ thấm, chỉ số tương quan giữa thành phần ựoàn lạp và tốc ựộ thấm của ựất ựược phân tắch và thể hiện trên bảng 3.16.
Bảng 3.16 : Mối tương quan (r2) giữa thành phần ựoàn lạp và tốc ựộ thấm của ựất. Cấp ựoàn lạp Tốc ựộ thấm (K) >5 mm 5-3 mm 3-1 mm 1-0,5 mm <0,25 mm Kgự 0,66 0,15 - 0,21 - 0,53 - 0,52 Ktb 0,71 0,19 - 0,17 - 0,59 - 0,58
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 87
Kbh 0,78 0,27 - 0,11 - 0,66 - 0,64
Kết quả thể hiện trên bảng 4.16 cho thấy tốc ựộ thấm (Kgự, Ktb và Kbh) tương quan thuận với ựoàn lạp có kắch thước từ 3 - 5 mm và > 5 mm, thể hiện rõ nhất với ựoàn lạp có kắch thước > 5 mm, r2 dao ựộng từ 0,06 - 0,78. Ngược lại, tốc ựộ thấm tỷ lệ nghịch với ựoàn lạp có kắch thước < 3 mm, rõ nhất ở kắch thước <1 mm (r2 từ -0,52 ựến -0,66 với ựoàn lạp kắch thước từ 1 - 0,5 mm và từ -0,52 ựến -0,64 với ựoàn lạp có kắch thước < 0,25 mm). Kết quả này cũng trùng với kết quả nghiên cứu của Bhogal và cộng sự (2001), ựộ bền ựoàn lạp ựường kắnh trung bình có quan hệ tuyến tắnh với tốc ựộ thấm của ựất (r2 từ 0,16 ựến 0,71) [28].
Dựa trên chỉ số AIC thấp nhất (AIC = 37,56) trong việc xác ựịnh mối tương quan giữa tốc ựộ thấm và thành phần ựoàn lạp bền thì phương trình tối ưu như sau: Kgự = -371,631 + 5,109DL1 + 3,437DL3 + 4,187DL4 + 3,764DL5 Trong ựó: - Kgự: Tốc ựộ thấm trong giờ ựầu xác ựịnh (mm); - DL1: Tỷ lệựoàn lạp có kắch thước > 5 mm (%); - DL3: Tỷ lệựoàn lạp có kắch thước từ 3 - 1 mm (%); - DL4: Tỷ lệựoàn lạp có kắch thước từ 1 - 0,5 mm (%); - DL5: Tỷ lệựoàn lạp có kắch thước < 0,25 mm (%). Thông số liên quan:
Số lượng ước ựoán (Estimate) độ sai lệch chuẩn (Std. Error) Giá trị t (t value) Pr(>|t|) Chắn (Intercept) -371,631 98,454 -3,775 0,0195 * TPDL1 5,109 1,150 4,444 0,0113 * TPDL3 3,437 1,113 3,089 0,0366 *
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 88
TPDL4 4,187 1,088 3,848 0,0183 *
TPDL5 3,764 1,115 3,375 0,0279 *
Mức có ý nghĩa (Signif. codes): 0 Ổ***Ỗ 0,001 Ổ**Ỗ 0,01 Ổ*Ỗ 0,05 Ổ.Ỗ 0,1 Ổ Ỗ 1 độ sai lệch chuẩn còn dư ở 4 bậc tự do (Residual standard error on 4 degrees of freedom): 6,935. Bội số R2 (Multiple R-Squared): 0,902; ựiều chỉnh R2 (Adjusted R-squared): 0,8041. Chỉ số F ở mức 0,01 và 0,05 (F- statistic on 1 and 4 DF): 9,208; giá trị p (p-value): 0,02691.
đã nhận thấy có mô hình hồi quy tuyến tắnh ựa biến giữa tốc ựộ thấm và thành phần ựoàn lạp ở các cấp ựộ, tuy nhiên giữa các thành phần của ựoàn lạp lại cũng có mối liên hệ với nhau, vậy khi xác ựịnh phương trình ước tắnh có thể dựa vào 1 hoặc 2 thành phần ựoàn lạp có chỉ số tương quan chặt nhất với tốc ựộ thấm (thể hiện trong phần sau).
3.2.4.4. Tổ hợp các tắnh chất vật lý với tốc ựộ thấm nước của ựất
Các phương trình tắnh toán tốc ựộ thấm Kgự, Ktb và Kbh ựều có ý nghĩa nhất ựịnh và thể hiện tốc ựộ thấm của ựất trong từng giai ựoạn hay cả quá trình xác ựịnh. điều ựó thể hiện sự ảnh hưởng của lý tắnh ựất tới ựặc ựiểm thấm của tầng mặt hay toàn bộ phẫu diện ựất. Các phương trình trên ựều ở dạng tuyến tắnh ựa biến (trong các biến có thể có mối tương quan với nhau). Tổng hợp các tắnh chất vật lý ựã ựược phân tắch ở trên và tổ hợp ựa biến ảnh hưởng tới tốc ựộ thấm của ựất cho ta phương trình tối ưu cho Kgự, Ktb và Kbh như sau:
+ Phương trình tốc ựộ thấm trong giờựầu xác ựịnh (Kgự) khi AIC = 39,17
Kgự = 679,5086 - 258,9373TTr + 0,7455 DL1 + 0,9400DL4
Trong ựó:
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 89
- TTr: Tỷ trọng của ựất (g/cm3);
- DL1: Tỷ lệựoàn lạp có kắch thước > 5 mm (%);
- DL4: Tỷ lệựoàn lạp có kắch thước từ 1 - 0,5 mm (%).
Phương trình ước tắnh tốc ựộ thấm trong giờ ựầu cho thấy, khi tỷ trọng ựất tăng 1 g/cm3 thì tốc ựộ thấm trong ựất giảm 258,9 mm; khi ựoàn lạp có kắch thước > 5 mm tăng lên 1% trong cấp ựoàn lạp bền thì tốc ựộ thấm sẽ tăng 0,7455 mm; khi ựoàn lạp có kắch thước từ 0,5 - 1 mm tăng 1 % trong ựoàn lạp bền thì tốc ựộ thấm giờ ựầu tăng 0,94 mm. Mức ựộ dao ựộng là 85,3 % giữa của các ựiểm ựo.
Thông số liên quan:
Số lượng ước ựoán (Estimate) độ sai lệch chuẩn (Std. Error) Giá trị t (t value) Pr(>|t|) Chắn (Intercept) 679,5086 257,7654 2,636 0,0462 * TTr -258,9373 89,9585 -2,878 0,0347 * DL1 0,7455 0,5147 1,448 0,2071 DL4 0,9400 0,6422 1,464 0,2031 Mức có ý nghĩa (Signif. codes): 0 Ổ***Ỗ 0,001 Ổ**Ỗ 0,01 Ổ*Ỗ 0,05 Ổ.Ỗ 0,1 Ổ Ỗ 1 độ sai lệch chuẩn còn dư ở 5 bậc tự do (Residual standard error on 5 degrees of freedom): 7,58. Bội số R2 (Multiple R-Squared): 0,8537; ựiều chỉnh R2 (Adjusted R-squared): 0,7659. Chỉ số F ở mức 0,01 và 0,05 (F- statistic on 3 and 5 DF): 9,725; giá trị p (p-value): 0,01578.
+ Phương trình tốc ựộ thấm trung bình trong cả quá trình xác ựịnh (Ktb) khi
AIC = 33,8 Ktb = 604,205 - 228,5478TTr + 0,5962 DL1 + 0,6978DL4 Trong ựó: - Ktb: Tốc ựộ thấm trung bình (mm); - TTr: Tỷ trọng của ựất (g/cm3); - DL1: Tỷ lệựoàn lạp có kắch thước > 5 mm (%);
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ... 90
- DL4: Tỷ lệựoàn lạp có kắch thước từ 1 - 0,5 mm (%)
Phương trình ước tắnh của Ktb cũng gần tương tự với phương trình ước tắnh của Ktb, khi tỷ trọng tăng 1 g/cm3 thì tốc ựộ thấm trung bình giảm 228,2 mm, trong khi ựó tăng 1 ựơn vị của thành phần ựoàn lạp cấp hạt DL1 (>5 mm) và DL4 (1 - 0,5 mm) thì tốc ựộ thấm trung bình lần lượt tăng 0,59 mm và 0,68 mm. Ởựây ựộ dao ựộng của tốc ựộ thấm trung bình là 89,5% giữa các ựiểm ựo.
Thông số liên quan:
Số lượng ước ựoán (Estimate) độ sai lệch chuẩn (Std. Error) Giá trị t (t value) Pr (>|t|) Chắn (Intercept) 604,2051 191,2585 3,159 0,0251 * TTr -228,5478 66,7480 -3,424 0,0188 * DL1 0,5962 0,3819 1,561 0,1792 DL4 0,6978 0,4765 1,464 0,2029 Mức có ý nghĩa (Signif. codes): 0 Ổ***Ỗ 0,001 Ổ**Ỗ 0,01 Ổ*Ỗ 0,05 Ổ.Ỗ 0,1 Ổ Ỗ 1 độ sai lệch chuẩn còn dư ở 5 bậc tự do (Residual standard error on 5 degrees of freedom): 5,625. Bội số R2 (Multiple R-Squared): 0,8957; ựiều