1.1.2 .Quỏ trỡnh phong hoỏ đỏ hỡnh thành đất
2.5.2. Cỏc dạng nước trong đất
Nước trong đất cú thể tồn tại ở cỏc thể khỏc nhau như thể rắn, thể khớ, thể lỏng. Đồng thời nước cũng chịu tỏc động của cỏc lực khỏc nhau trong đất như lực hỳt phõn tử, sức hỳt của cỏc chất cú mang điện (cation, keo...), lực hỳt giữa cỏc phõn tử nước với nhau, trong lực...
Căn cứ vào trạng thỏi tồn tại và lực tỏc động vào phõn tử nước, cú thể chia nước trong đất thành cỏc dạng sau:
- Nước ở thể rắn (nước đúng băng).
- Nước ở thể hơi (hơi nước trong khụng khớ đất).
- Nước liờn kết (nước liờn kết hoỏ học và nước liờn kết lý học). - Nước tự do (nước mao quản, nước trọng lực, nước ngầm).
2.5.2.1. Nước ở thể rắn
Nước nguyờn chất đúng băng khi nhiệt độ nhỏ hơn hoặc bằng 00C. Tuy nhiờn ở trong đất nước cú hoà tan một lượng muối khoỏng nhất định do vậy điểm đụng đặc của nước thường nhỏ hơn 00C. Dạng nước này chỉ tồn tại ở cỏc vựng ụn đới, nỳi cao hay Bắc cực. Nú ớt cú ý nghĩa với đời sống của cõy, cỏc tớnh chất của đất. Mặc dự vậy khi nước
đúng băng, thể tớch nước tăng lờn tạo nờn ỏp lực phỏ huỷ đỏ trong phong hoỏ lý học và gúp phần tạo nờn kết cấu đất.
2.5.2.2. Nước ở thể hơi
Đõy chớnh là hơi nước trong đất, thuộc vào thành phần khụng khớ đất. Hơi nước trong đất tuy cú thành phần rất nhỏ chỉ khoảng 0,001% so với trọng lượng đất, nhưng rất linh động, di chuyển nhanh. Do vậy hơi nước cú vai trũ quan trọng trong việc cung cấp nước cho cõy, phõn bố lại lượng nước trong phẫu diện đất. Sự di chuyển của hơi nước trong đất là nhờ vào 2 quỏ trỡnh chớnh là quỏ trỡnh khuếch tỏn của hơi nước và nhờ vào sự di chuyển của cả khối khụng khớ đất.
Quỏ trỡnh khuếch tỏn hơi nước trong đất xảy ra là nhờ sự chờnh lệch về lượng hơi nước giữa cỏc vựng. Hơi nước di chuyển từ nơi cú nồng độ cao tới nơi cú nồng độ thấp. Quỏ trỡnh khuếch tỏn hơi nước cũn chịu ảnh hưởng trực tiếp của nhiệt độ đất. Hơi nước luụn cú xu hướng khuếch tỏn từ nơi cú nhiệt độ cao tới nơi cú nhiệt độ thấp. Chớnh cú sự chờnh lệch nhiệt độ giữa ngày và đờm mà ban đờm do cú khớ quyển lạnh nờn lớp đất mặt mất nhiệt do phỏt xạ vào khớ quyển. Nhiệt độ lớp đất mặt về đờm thường nhỏ hơn nhiệt độ tầng dưới nờn hơi nước di chuyển từ dưới lờn trờn và ngưng tụ trờn bề mặt đất thành cỏc hạt sương. Về ban ngày do mặt trời đốt núng lớp đất mặt lờn lượng nước đọng lại về ban đờm trờn bề mặt bốc hơi vào khớ quyển, hơi nước ở tầng mặt di chuyển xuống sõu. Chớnh cơ chế này đó làm cho hơi nước cú vai trũ quan trọng trong việc cung cấp nước cho cõy, duy trỡ độ ẩm của tầng đất mặt, đặc biệt vào mựa khụ nhiệt độ thấp ở nước ta. Nhưng cũng chớnh quỏ trỡnh này mà một lượng nước đỏng kể thường xuyờn bị mất vào khớ quyển do sự bốc hơi bề mặt. Để trỏnh mất nước qua hiện tượng này thỡ việc ỏp dụng cỏc biện phỏp kỹ thuật như che phủ mặt đất, xới xỏo đất để cắt đứt mao quản vận chuyển nước lờn mặt đất là những biện phỏp kỹ thuật cú hiệu quả.
2.5.2.3. Nước liờn kết
Nước liờn kết được phõn ra thành hai loại là nước liờn kết hoỏ học và nước liờn kết lý học.
- Nước liờn kết hoỏ học:
Đõy là dạng nước ớt cú ý nghĩa với tớnh chất đất và hoạt động sống của cõy. Nú cú tham gia trực tiếp vào mạng lưới tinh thể của khoỏng vật (nước hoỏ hợp), như Fe(OH)3, Fe2O3.H2O (limonit), Al2O3.3H2O (gipxit). Loại nước này chỉ cú thể bị loại trừ ở nhiệt độ cao 200 – 8000C và khi đú tinh thể khoỏng bị phỏ vỡ.
Nước cũng cú thể liờn kết với cỏc chất với lực yếu hơn như trong CaSO4.2H2O, Na2SO4.10H2O (nước kết tinh). Dạng nước này bị loại trừ ở nhiệt độ khoảng 100 – 2000C. Khi loại trừ dạng nước này, cấu trỳc của khoỏng khụng bị phỏ vỡ mà khoỏng chỉ bị thay đổi một số tớnh chất vật lý như tăng về thể tớch, tớnh dẻo...
Vớ dụ:
CaSO4.H2O + H2O CaSO4.2H2O Thể tớch tăng 33% CaSO4.2H2O CaSO4. 0,5H2O
- Nước liờn kết vật lý:
Đõy là lượng nước được hấp thu trờn bề mặt của cỏc phần tử rắn trong đất bằng lực hỳt phõn tử, sức hỳt tĩnh điện giữa cỏc phõn tử rắn trong đất với cỏc phõn tử nước và giữa cỏc phõn tử nước với nhau.
Tuỳ vào sức liờn kết của nước với cỏc phần tử rắn trong đất mà nước hấp thu vật lý được chia làm 2 loại: Nước liờn kết chặt và nước liờn kết hờ (Hỡnh 4.4).
+ Nước liờn kết chặt (nước dớnh):
Là một hay một vài lớp đơn phõn tử nước được hấp thụ trờn bề mặt của cỏc phõn tử khoỏng bởi lực hỳt phõn tử hay sức hỳt tĩnh điện. Loại nước này bị cỏc hạt đất giữ chặt, khụng di chuyển được. Nước này bị tỏch ra và bay hơi ở nhiệt độ 105 – 1100C. Lượng nước liờn kết chặt lớn hay nhỏ phụ thuộc vào lượng chất hữu cơ và thành phần cơ giới đất. Đất sột nhiều mựn cú hàm lượng nước hấp thu chặt lớn hơn ở đất cỏt ớt mựn.
Cõy khụng sử dụng được lượng nước này.
Hỡnh 4.4: Nước hấp thu lý học trong đất
+ Nước liờn kết hờ (nước màng):
Là màng nước gồm nhiều lớp đơn phõn tử nước được giữ trờn lớp nước liờn kết chặt bởi lực hỳt cú định hướng giữa cỏc phõn tử nước hoặc lực hỳt giữa phõn tử nước với phõn tử khoỏng. Loại nước này cú thể di chuyển được, nhưng rất chậm chỉ khoảng 1 – 2 mm/giờ. Chỳng di chuyển từ nơi cú màng dày (ẩm độ cao) tới nơi cú màng mỏng (ẩm độ thấp).
Do tốc độ di chuyển chậm, bị giữ với sức hỳt lớn, nờn cõy khú cú thể sử dụng được dạng nước này.
2.5.2.4. Nước tự do
Nước tự do khụng chịu sự chi phối của lực hỳt phõn tử mà chịu sự chi phối trực tiếp của lực hỳt mao quản và trọng lực. Chỳng được chia làm 3 loại:
- Nước mao quản:
Là dạng nước tự do được chứa trong cỏc khe hở mao quản của đất.
Khe hở mao quản là cỏc khe hở cú kớch thước 0,001 - 0,1 mm. Khi khe hở cú kớch thước < 0,001 mm thỡ chỳng sẽ bị lấp đầy nước hấp thu nờn khụng cú sự di chuyển nước do sức hỳt mao quản.
N-ớc liên kết hờ N-ớc liên kết chặt
Lượng nước mao quản nhiều hay ớt cú liờn quan chặt chẽ tới tổng khe hở trong đất (độ xốp) và kớch cỡ của khe hở. Cỏc khe hở của đất cú kớch cỡ > 0,1 mm thỡ lực mao quản hầu như khụng cú, do vậy chỳng khụng cú khả năng giữ nước bằng lực mao quản. Cỏc khe hở này chủ yếu là chứa khụng khớ đất (đú là khe hở phi mao quản).
Với đất sột cú tổng lượng khe hở lớn, kớch cỡ khe hở nhỏ chiếm đa số nờn lượng nước mao quản nhiều hơn so với ở đất cỏt cú độ xốp nhỏ và khe hở cú kớch cỡ lớn. Tuỳ vào nguồn nước cung cấp cho mao quản mà nước mao quản lại được chia ra:
+ Nước mao quản leo:
Là lượng nước mao quản do nước ngầm leo cao. Đõy là lượng nước thường xuyờn cung cấp cho tầng đất mặt. Nú đặc biệt quan trọng trong mựa khụ, ở những vựng đất khụ hạn. Tuy nhiờn lượng nước mà nguồn cung cấp qua mao quản leo thường cú lượng oxy thấp, cú thể chứa lượng muối hoà tan cao. Số lượng nước mao quản leo trong đất là tuỳ thuộc vào độ cao mực nước ngầm và thành phần cơ giới đất. Nếu mực nước ngầm ở độ cao thỡ lượng nước cung cấp cho lớp đất mặt qua mao quản leo cao và ngược lại. Vỡ việc xõy dựng cỏc hồ nước nhỏ ở vựng nỳi cú tỏc dụng duy trỡ mực nước ngầm phự hợp là rất cú ý nghĩa trong việc điều tiết chế độ nước trong đất đồi nỳi. Tuy nhiờn nếu mực nước ngầm quỏ cao sẽ ảnh hưởng xấu tới chế độ khụng khớ đất.
Theo Brady (1984) đất cú thành phần cơ giới nặng như đất thịt nặng, đất sột thỡ nước mao quản leo cú thể leo cao hơn nhưng với tốc độ chậm hơn so với đất cỏt (Hỡnh 4.5).
Hỡnh 2.5: Đồ thị tốc độ và độ cao của nước ngầm leo trong mao mạch
+ Nước mao quản treo:
Nước mao quản treo là lượng nước mao quản được cung cấp từ nước mưa hay nước tưới. Đõy là lượng nước tốt nhất cho cõy bởi cú lượng khụng khớ hoà tan cao. Lượng nước mao quản treo cao nhiều hay ớt phụ thuộc vào khả năng thấm nước và giữ nước cho đất. Với đất cú kết cấu tốt, khi mưa hoặc tưới, nước sẽ ngấm nhanh vào đất qua cỏc khe hở cú kớch cỡ lớn sau đú lại được giữ lại trong cỏc khe hở mao quản trong cả phẫu diện đất. Trỏi lại với đất sột, sức thấm nước kộm, một lượng nước lớn sẽ bị mất qua nước chảy
100– 75 – 50 – 25 – Độ cao (cm) Ngày | | | | | 10 20 30 Sột Thịt Cỏt
bề mặt và gõy lờn xúi mũn đất. Với đất cỏt chủ yếu là cỏc khe hở cú kớch cỡ lớn nờn nước thấm nhanh, giữ nước kộm, nước sẽ mất mỏt qua rửa trụi.
- Nước trọng lực:
Nước trọng lực là lượng nước di chuyển trong đất theo chiều từ trờn xuống dưới do tỏc động của trọng lực. Nước trọng lực phỏt sinh khi lượng nước trong đất lớn hơn sức chứa mao quản. Cú nghĩa là lỳc này nước được chứa cả vào cỏc khe hở lớn của đất. Do trong cỏc khe hở lớn, sức hỳt mao quản nhỏ nờn nước di chuyển nhanh xuống nước ngầm bởi sự tỏc động và chi phối của trọng lực. Do nước trọng lực di chuyển nhanh, thời gian tồn tại trong đất ngắn nờn cõy trồng ớt cú khả năng sử dụng lại nước này.
- Nước ngầm:
Nước trọng lực di chuyển xuống dưới sõu khi gặp tầng đất hay đỏ khụng thấm nước sẽ đọng lại tạo thành nước ngầm. Do khi thấm qua đất, nước hoà tan và vận chuyển xuống nước ngầm một lượng muối nhất định nờn nước ngầm thường chứa cỏc muối hoà tan. Do vậy để khai thỏc nước ngầm làm nước sinh hoạt hoặc nước tưới tiờu cần phải xỏc định nồng độ muối của nước ngầm.
Mực nước ngầm nụng hay sõu cú ảnh hưởng trực tiếp tới khả năng cung cấp nước của nước ngầm cho tầng đất mặt. Độ sõu của nước ngầm bị chi phối bởi một số yếu tố như lượng mưa ở cỏc mựa, địa hỡnh, rừng... Thường ở mựa mưa mực nước ngầm cao hơn ở mựa khụ. Nơi cú địa hỡnh thấp, nơi cú rừng thường cú mực nước ngầm cao. Những vựng đất rộng lớn thung lũng thấp, nơi cú rừng bị lầy thụt là những vớ dụ điển hỡnh.