1.1.2 .Quỏ trỡnh phong hoỏ đỏ hỡnh thành đất
2.7. Nhiệt trong đất
2.7.1. Vai trũ và nguồn nhiệt cung cấp cho đất
Nhiệt độ cú vai trũ quan trọng trong quỏ trỡnh hỡnh thành đất. Nhiệt độ khỏc nhau thỡ quỏ trỡnh hỡnh thành đất khỏc nhau. Sự chờnh lệch nhiệt độ ngày đờm và giữa cỏc mựa là cơ sở cho phong hoỏ lý học đỏ và khoỏng vật. Đõy là quỏ trỡnh phong hoỏ đỏ chớnh tạo đất ở vựng ụn đới. Nhiệt độ cũng là yếu tố thỳc đẩy tốc độ của cỏc phản ứng hoỏ học và sinh học trong đất. Do nhiệt độ cao nờn quỏ trỡnh phong hoỏ húa học và sinh học thường xảy ra mạnh mẽ ở vựng nhiệt đới. Ngoài tỏc động đến quỏ trỡnh phong hoỏ đỏ, tạo đất, nhiệt độ cũn cú tỏc động đến nhiều quỏ trỡnh như chiều hướng và tốc độ của quỏ trỡnh trao đổi nhiệt và khụng khớ giữa đất và khớ quyển, quỏ trỡnh bốc hơi nước nờn liờn quan chặt chẽ với quỏ trỡnh hỡnh thành kết von đỏ ong. Chớnh nhiệt độ đó tạo ra cỏc loại đất vựng ụn đới và đất vựng nhiệt đới cú thành phần và tớnh chất rất khỏc nhau.
Nhiệt độ đất cũng như nhiệt độ khụng khớ cú ảnh hưởng rừ rệt tới tốc độ sinh trưởng và phỏt triển của cõy, như trong ca dao Việt Nam cú cõu:
“Mạ chiờm ba thỏng chưa già, Mạ mựa một thỏng ắt là chẳng non”
Sự thỳc đẩy tốc độ sinh trưởng cõy của nhiệt độ được thể hiện ở 2 khớa cạnh:
+ Khớa cạnh thứ nhất là: Nhiệt độ cú ảnh hưởng trực tiếp tới hoạt động sinh lý của cõy. Mỗi loại cõy trồng cú thể sinh trưởng và phỏt triển trong một khoảng nhiệt độ nhất định. Như ngụ cú thể nảy mầm ở nhiệt độ 70C – 100C nhưng nhiệt độ tối thớch là 380C – 400C. Ngược lại cỏc cõy trồng ụn đới cú nhiệt độ tối thớch thấp hơn, chỉ vào khoảng 160C – 210C. Khi nhiệt độ quỏ thấp hay quỏ cao đều làm ngừng trệ hoạt động sinh lý của cõy, ức chế quỏ trỡnh sinh trưởng và phỏt triển.
+ Khớa cạnh thứ hai là: Nhiệt độ và khụng khớ cũn ảnh hưởng giỏn tiếp tới sinh trưởng và phỏt triển của cõy thụng qua ảnh hưởng tới tớnh chất đất. Khi nhiệt độ cao về mựa hố thỳc đẩy cỏc phản ứng lý hoỏ sinh trong đất như quỏ trỡnh khoỏng hoỏ chất hữu cơ và mựn cung cấp cỏc chất khoỏng dễ tiờu như NH4+, NO3-, K+… cho cõy. Nhiệt độ đất cũng làm tăng khả năng hoà tan cỏc chất dinh dưỡng trong đất… Như vậy khi nhiệt độ tăng, về cơ bản là làm tăng khả năng cung cấp chất dinh dưỡng của đất. Đất thường cú khả năng cung cấp chất dinh dưỡng ở mựa hố lớn hơn so với ở mựa đụng.
Nguồn nhiệt cung cấp cho đất là từ ỏnh sỏng mặt trời, từ cỏc phản ứng sinh học trong đất, từ lũng đất và cỏc chất phúng xạ… Nhiệt độ đất bị chi phối bởi cỏc yếu tố ảnh hưởng tới cỏc quỏ trỡnh hấp thu và mất nhiệt của đất như hướng dốc, độ ẩm, thành phần cơ giới, độ che phủ mặt đất…
Nguồn nhiệt chớnh cung cấp cho đất là từ năng lượng tia sỏng mặt trời. Năng lượng tia sỏng mặt trời chiếu thẳng gúc trờn 1 cm2 mặt đất trong 1 phỳt khoảng 1.946 calo. Tuy nhiờn chỉ cú một phần lượng nhiệt trờn tới được mặt đất, một phần lớn khi tới mặt đất bị
phản xạ, khỳc xạ, hấp thụ bởi mõy, bụi và cỏc loại khớ trong khớ quyển. Người ta dự đoỏn rằng ở những vựng khớ hậu khụ, ớt mõy, cú thể cú tới 75 % năng lượng ỏnh sỏng chiếu tới măt đất. Ngược lại ở những nơi khớ hậu ẩm, nhiều mõy chỉ cú khoảng 30 – 45 % năng lượng mặt trời chiếu tới mặt đất và trung bỡnh toàn cầu xấp xỉ 50 %. Khi chiếu tới mặt đất thỡ khoảng 30 – 45 % năng lượng lại bị mất vào khớ quyển do quỏ trỡnh phản xạ hay phỏt nhiệt của đất. Cõy chỉ sử dụng được vào khoảng 3 % cho quang hợp và cỏc quỏ trỡnh trao đổi khỏc. Đất hỳt nhiệt và giữ lại trong đất chỉ được khoảng 5 – 15 %. Hầu như một số lượng lớn nhiệt cũn lại bị tiờu hao do quỏ trỡnh bốc hơi nước từ mặt đất và thoỏt hơi mặt lỏ.
Song song với nguồn nhiệt chớnh cung cấp cho đất từ mặt trời, một nguồn nhiệt khỏ lớn được sinh ra từ cỏc phản ứng sinh hoỏ học trong đất. Nguồn nhiệt này chủ yếu là được sinh ra từ quỏ trỡnh phõn giải xỏc hữu cơ bởi vi sinh vật. Nguồn nhiệt này tuy khụng lớn nhưng rất cú ý nghĩa trong việc điều tiết nhiệt độ đất cho cỏc vườn ươm, ruộng mạ và cỏc cõy trong vụ đụng xuõn ở nước ta. Bún phõn hữu cơ cho cỏc cõy trồng vụ đụng xuõn khụng những cung cấp chất dinh dưỡng cho cõy mà cũn là điều tiết chế độ nhiệt của đất.
Ngoài những nguồn nhiệt trờn đõy thỡ cỏc nguồn nhiệt khỏc như từ cỏc chất phúng xạ, nhiệt từ lũng đất… cú vai trũ khụng lớn.
Túm lại: Năng lượng từ ỏnh sỏng mặt trời là cú ý nghĩa nhất, nú quyết định tới chế độ nhiệt của đất. ở những vựng gần xớch đạo cường độ chiếu sỏng lớn thỡ nhiệt độ đất cao, ngược lại ở những vựng xa xớch đạo cường độ chiếu sỏng nhỏ nờn nhiệt độ đất thấp. Cũng tương tự như vậy đất lạnh vào mựa đụng và ấm vào mựa hố.
2.7.2. Đặc tớnh nhiệt của đất
2.7.2.1. Khả năng hấp thụ nhiệt của đất
Khả năng hấp thụ nhiệt của đất phụ thuộc vào cỏc yếu tố sau:
- Màu sắc của đất: Đất cú màu càng sẫm thỡ khả năng hấp thụ nhiệt càng lớn. Mựn là yếu tố quan trọng tạo cho đất cú màu sẫm. Khả năng hấp thụ nhiệt xếp theo màu sắc của đất:
Đen > xanh > đỏ > lục > vàng > trắng
- Trạng thỏi mặt đất: Mặt đất bằng phẳng hấp thụ nhiệt kộm so với mặt đất gồ ghề. - Chất hữu cơ trong đất:
+ Chất hữu cơ làm tăng nhiệt lượng đất thụng qua tỏc dụng phõn giải của VSV.
+ Chất hữu cơ cú tỏc dụng làm tăng cấu trỳc tốt cho đất từ đú làm tăng khả năng giữ nước, tăng nhiệt dung cho đất.
+ Mựn giỳp cho đất cú màu sẫm.
- Hàm lượng nước trong đất: Lượng nước trong đất càng nhiều thỡ khả năng hấp thụ nhiệt càng lớn vỡ nhiệt dung của nước lớn. Do nhiệt dung của nước lớn và khi bốc hơi cũng tiờu hao nhiệt nờn đất ẩm bao giờ cũng cú nhiệt độ thấp hơn đất khụ. Về mựa núng đất được tưới nước sẽ mỏt hơn đất khụ, mựa lạnh thỡ đất ẩm ấm hơn đất khụ.
Nhiệt dung của đất là số lượng nhiệt tớnh bằng calo cần thiết để đốt núng một đơn vị trọng lượng 1 gam đất khụ kiệt lờn 10C gọi là nhiệt dung trọng lượng, ký hiệu là Ct.
Hoặc, nhiệt dung của đất là số lượng nhiệt tớnh ra calo cần thiết để đốt núng một đơn vị thể tớch (1 cm3) đất khụ kiệt lờn 10C gọi là nhiệt dung thể tớch, ký hiệu là Cv.
Nhiệt dung trọng lượng và nhiệt dung thể tớch quan hệ với nhau bằng cụng thức: Cv = Ct.D
Trong đú:
D: tỷ trọng của đất
Ct: nhiệt dung trọng lượng
Nhiệt dung của đất cú thể tớnh theo khối lượng đất hoặc thể tớch đất. - Theo khối lượng: Calo cần thiết để 1 gam đất tăng lờn 10C.
- Theo thể tớch: Calo cần để 1cm3 đất tăng lờn 10C. + Đất khụ: nhiệt dung thể tớch khoảng 0,5 – 0,6.
Nhiệt dung của đất phụ thuộc vào thành phần cơ giới và khoỏng vật, độ xốp, hàm lượng chất hữu cơ của đất, độ ẩm và hàm lượng khụng khớ đất.
2.7.2.3. Độ dẫn nhiệt của đất
Độ dẫn nhiệt của đất là lượng nhiệt tớnh bằng calo truyền qua diện tớch đất 1 cm2, của lớp đất cú độ dày 1 cm khi nhiệt độ chờnh lệch giữa 2 lớp là 10C trong thời gian 1 giõy.
Độ dẫn nhiệt của đất phụ thuộc nhiều vào thành phần khoỏng vật, chất hữu cơ, độ xốp, lượng nước và khụng khớ trong đất. Cỏc khoỏng vật khỏc nhau cú độ dẫn nhiệt khỏc nhau. Trong đú phần nước của đất cũng cú độ dẫn nhiệt lớn, khoảng 25 lần so với độ dẫn nhiệt của khụng khớ đất (Bảng 4.10).
Bảng 4.10: Độ dẫn nhiệt của một số vật chất (Theo A.M. Sulgin – 1965)
Vật chất Độ dẫn nhiệt (Cal/ cm2/s) Phenpat 0,0058 Thạch anh 0,0025 – 0,0067 Đỏ vụi 0,0040 Nước 0,0012 Khụng khớ đất 0,00005
Do khụng khớ đất cú độ dẫn nhiệt cực nhỏ, đất cú lượng khụng khớ nhiều cú độ dẫn nhiệt nhỏ. Như vậy khi đất khụ thỡ đất truyền nhiệt qua cỏc phần rắn và khụng khớ đất nờn độ dẫn nhiệt của đất nhỏ. Khi độ ẩm tăng lờn, nước thay thế khụng khớ trong khe hở, do vậy độ dẫn nhiệt của đất tăng nhanh.
Độ dẫn nhiệt của đất phụ thuộc rất nhiều vào độ xốp đất. Khi đất cú độ xốp cao, đặc biệt là đất khụ, độ dẫn nhiệt rất thấp.
Bảng 4.10 cho thấy sự ảnh hưởng của đồng thời về thành phần thể rắn trong đất (cỏt, sột hay mựn), độ xốp và hàm lượng nước trong đất tới độ dẫn nhiệt của đất.
2.7.3. Biện phỏp điều tiết chế độ nhiệt của đất
Chế độ nhiệt của đất là một chỉ tiờu khú điều chỉnh. Mặc dự vậy cú thể dựng một số phương phỏp sau để điều chỉnh nhiệt độ đất:
2.7.3.1. Che phủ mặt đất
Đõy là một biện phỏp được đỏnh giỏ là thực sự cú hiệu quả cho việc điều tiết chế độ nhiệt trong đất. Tỏc dụng che phủ khụng những điều tiết chế độ nhiệt mà cũn cú nhiều vai trũ khỏc như giữ ẩm, bảo vệ đất chống xúi mũn, hạn chế cỏ dại...
Che phủ đất cú tỏc dụng làm giảm nhiệt độ đất về mựa hố do hạn chế được lượng ỏnh sỏng mặt trời chiếu thẳng vào đất. Đồng thời che phủ cú tỏc dụng giữ được ấm cho đất về mựa đụng do che phủ hạn chế được sự mất nhiệt qua bức xạ nhiệt bởi hơi nước và do giú. Để ỏp dụng biện phỏp kỹ thuật này thỡ việc tăng cường trồng xen, trồng gối, tận dụng sản phẩm phụ rất cần được quan tõm.
2.7.3.2. Điều tiết chế độ nhiệt của đất
Cú thể núi điều tiết chế độ nước cũng chớnh là điều tiết chế độ nhiệt của đất. Như ta đó biết nhiệt độ đất phụ thuộc rất nhiều vào chế độ ẩm. Nước ảnh hưởng đến nhiệt dung đất, bốc hơi làm mất nhiệt của đất...
Tưới nước cho đất cú tỏc dụng làm giảm nhiệt độ đất về mựa hố do tăng nhiệt dung đất và tăng cường quỏ trỡnh bốc hơi. Nhưng đất được tưới lại cú nhiệt độ cao hơn đất khụng tưới ở mựa đụng. Do đất cú nhiệt dung lớn nờn nhiệt độ giảm chậm.
Vớ dụ: Trong kinh nghiệm chống rột cho mạ xuõn của nụng dõn Việt Nam người ra thay nước vào ruộng mạ lỳc chiều tối và tiờu nước ở ruộng mạ vào sỏng hụm sau. Đõy chớnh là biện phỏp lợi dụng nước để làm tăng nhiệt dung đất. Ban đờm do cần để đất giảm nhiệt độ chậm nờn nụng dõn thỏo nước và để tăng nhiệt dung đất. Ngược lại vào ban ngày nụng dõn thỏo nước ra để làm giảm nhiệt dung, giỳp cho đất tăng nhanh nhiệt độ khi cú chiếu sỏng của mặt trời.
2.7.3.3. Sử dụng cỏc biện phỏp kỹ thuật khỏc
Cỏc biện phỏp phự hợp và khai thỏc chế độ nhiệt hiện cú, đú là:
- Chọn cơ cấu cõy trồng chịu rột cho vụ đụng đặc biệt là cỏc loại cõy trồng sườn Bắc.
- Bố trớ thời vụ gieo trồng sao cho giảm được tỏc động xấu của nhiệt độ khắc nghiệt như thời gian gieo trồng, thời kỳ cõy cũn non, cõy ra hoa trựng vào thời gian nhiệt độ quỏ thấp...
CÂU HỎI ễN TẬP
1. Hạt cơ giới là gi? Thành phần cơ giới là gỡ? 2. Phõn chia cấp hạt cơ giới đất như thế nào?
4. Trỡnh bày tớnh chất đất theo thành phần cơ giới và biện phỏp sử dụng, cải tạo chỳng?
5. Trỡnh bày cỏch xỏc định thành phần cơ giới theo phương phỏp vờ giun? 6. Kết cấu đất là gỡ?
7. Nờu vai trũ của kết cấu đất?
8. Trỡnh bày trạng thỏi tồn tại của kết cấu đất? 9. Trỡnh bày quỏ trỡnh hỡnh thành kết cấu đất? 10.Phõn tớch cỏc yếu tố hỡnh thành kết cấu đất? 11.Nờu cỏc yếu tố làm đất mất kết cấu?
12.Những phương phỏp làm cải thiện kết cấu đất? 13.Tỷ trọng đất là gỡ ?
14.Trỡnh bày dung trọng đất, ứng dụng dung trọng đất trong thực tiễn ? 15.Độ xốp của đất là gỡ ?Độ xốp của đất phụ thuộc vào những yếu tố nào ? 16.Nờu vai trũ của việc nghiờn cứu cỏc tớnh chất cơ lý đất ?
17.Trỡnh bày tớnh trương co của đất ? 18.Trỡnh bày tớnh liờn kết của đất ? 19.Trỡnh bày tớnh dớnh của đất ? 20.Trỡnh bày tớnh dẻo của đất ?
21.Trỡnh bày sức cản của đất ?Cần làm đất khi nào để đất cú sức cản riờng nhỏ nhất ?
22.Nờu vị trớ và vai trũ của nước trong đất? 23.Trỡnh bày cỏc dạng nước trong đất?
24.Trỡnh bày cỏc đại lượng đỏnh giỏ ẩm độcủa đất? 25.Trỡnh bày cõn bằng nước trong đất?
26.Trỡnh bày cỏc biện phỏp kỹ thuật với chế độ nước trong đất? 27.Nờu vị trớ và vai trũ của khụng khớ trong đất?
28.Trỡnh bày cỏc biện phỏp điều tiết chế độ khụng khớ đất ? 29.Nờu vai trũ và nguồn nhiệt cung cấp cho đất?
30.Trỡnh bày cỏc tớnh chất nhiệt của đất?
CHƯƠNG 3
TÍNH CHẤT HểA HỌC CỦA ĐẤT – CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT