1.1.2 .Quỏ trỡnh phong hoỏ đỏ hỡnh thành đất
2.3. Một số chỉ tiờu đỏnh giỏ đất
2.3.1. Tỷ trọng của đất
Tỷ trọng là trọng lượng đất tớnh bằng gam của một đơn vị thể tớch đất (cm3), đất ở trạng thỏi khụ kiệt và xếp sớt vào nhau (ký hiệu là D – đơn vị là g/cm3).
Hay: Tỷ trọng là tỉ lệ trọng lượng phần rắn của đất so với trọng lượng nước của cựng thể tớch ở +40C.
Theo như định nghĩa, đất dựng để tớnh tỷ trọng khụng cú nước và khụng khớ như vậy tỷ trọng khụng phụ thuộc vào độ xốp của đất, ẩm độ đất mà chỉ phụ thuộc vào thành phần rắn của đất.
Đất được hỡnh thành trờn cỏc loại đỏ mẹ cú thành phần khoỏng khỏc nhau, cú tỷ trọng khỏc nhau. Nhỡn chung đất hỡnh thành trờn đỏ mẹ macma bazơ cú tỷ trọng lớn hơn đất hỡnh thành trờn đỏ mẹ macma axit bởi vỡ cỏc loại khoỏng trong đỏ macma bazơ cú tỷ trọng lớn.
Cỏc loại khoỏng khỏc nhau cú tỷ trọng rất khỏc nhau. Vỡ thế mà thành phần cơ giới đất khỏc nhau cũng làm cho tỷ trọng đất là khỏc nhau:
Đất cỏt cú tỷ trọng thường là: 2,65 ± 0,01 Đất cỏt pha: 2,70 ± 0,02 Đất thịt: 2,71 ± 0,02 Đất sột: 2,74 ± 0,03
Tỷ trọng đất lớn hay nhỏ cũn phụ thuộc rất nhiều vào hàm lượng chất hữu cơ trong đất. Bởi vỡ tỷ trọng của chất hữu cơ rất nhỏ chỉ khoảng 1,2 – 1,4 g/cm3 cho nờn cỏc loại đất giàu mựn cú tỷ trọng nhỏ hơn đất nghốo mựn. Vỡ thế tỷ trọng của lớp đất mặt nhỏ hơn tỷ trọng của cỏc lớp đất dưới.
Mặc dự tỷ trọng dao động phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhưng hầu hết tỷ trọng của cỏc loại đất dao động trong khoảng 2,60 – 2,75 g/cm3. Chỉ cú một số loại đất cú hàm lượng mựn rất cao, cú thể lờn tới 15 – 20 %, thỡ ở cỏc loại đất này cú tỷ trọng <2,40 g/cm3.
Trong thực tiễn sản xuất cú thể xem 2,65 là tỷ trọng trung bỡnh của đất.
Căn cứ vào tỷ trọng đất mà người ta cú thể phần nào đỏnh giỏ được hàm lượng mựn trong đất. Tỷ trọng nhỏ thỡ đất giàu mựn và ngược lại. Tỷ trọng đất được ứng dụng nhiều trong cỏc cụng thức tớnh toỏn như cụng thức tớnh độ xốp của đất, cụng thức tớnh độ chỡm lắng của cỏc cấp hạt đất trong phõn tớch thành phần cơ giới.
Để xỏc định tỷ trọng đất người ta thường dựng phương phỏp Picromet (Bỡnh tỷ trọng). Bản chất của phương phỏp này là cõn đất trong nước để xỏc định một đơn vị thể tớch đất nằm ở trạng thỏi xếp sớt vào nhau. Sau đú chia trọng lượng đất khụ kiệt (cũng đó được cõn trong bỡnh Picromet) cho thể tớch đất nằm ở trạng thỏi xếp xớt vào nhau.
D =
Trong đú:
D: Tỷ trọng của đất (g/cm3 ) P: Trọng lượng đất khụ kiệt.
B: Trọng lượng bỡnh Picromet + nước. C: Trọng lượng bỡnh Picromet + nước + đất.
2.3.2. Dung trọng của đất
Dung trọng đất là trọng lượng của một đơn vị thể tớch đất khụ kiệt ở trạng thỏi tự nhiờn, đơn vị là g/cm3 hoặc tấn/m3 (ký hiệu là d).
Như vậy dung trọng cũng như tỷ trọng phụ thuộc vào thành phần khoỏng vật của đất và hàm lượng chất hữu cơ.
Đất giàu mựn, hỡnh thành trờn cỏc loại đỏ mẹ chứa cỏc khoỏng vật cú tỷ trọng nhẹ như thạch anh, phenpat thỡ cú giỏ trị dung trọng nhỏ và ngược lại. Nhưng khỏc với tỷ trọng, dung trọng cũn phụ thuộc vào tổng lượng khe hở trong đất. Như ta đó biết độ xốp của đất lại phụ thuộc vào kết cấu của đất, thành phần cơ giới đất….
Nếu xột theo một phẫu diện đất thỡ dung trọng tăng theo độ sõu của phẫu diện. Điều này cú thể là kết quả của hàm lượng mựn giảm dần theo độ sõu, kết cấu kộm, rễ càng ớt và độ chặt tăng lờn do sức nộn của lớp đất mặt.
Cỏc biện phỏp kỹ thuật canh tỏc khỏc nhau sẽ cú tỏc dụng thay đổi dung trọng của đất. Với hệ thống cõy trồng tăng cường chất hữu cơ cho đất như trồng xen, luõn canh, sử dụng cõy họ đậu, bún phõn hữu cơ... sẽ làm giảm dung trọng đất, đặc biệt là dung trọng của lớp đất mặt.
Nghiờn cứu dung trọng đất cho phộp ta sơ bộ đỏnh giỏ được chất lượng của đất, đặc biệt là đất cho cõy trồng cạn. Cỏc loại đất cú dung trọng thấp thường là những loại đất cú kết cấu tốt, hàm lượng mựn cao. Do đú những loại đất này cũng sẽ cú chế độ nước, nhiệt, khụng khớ và dinh dưỡng phự hợp cho cõy trồng sinh trưởng và phỏt triển.
Xỏc định dung trọng đất cũn là cơ sở để ta tớnh toỏn khối lượng đất trờn một đơn vị diện tớch. Đõy là một chỉ tiờu thường gặp trong cỏc kỹ thuật sử dụng đất. Cụng thức tớnh là:
M = s.h.d (tấn)
Trong đú:
M: khối lượng đất trong diện tớch s s: diện tớch cần xỏc định tớnh bằng m2
h: độ sõu tầng đất tớnh bằng m d: dung trọng đất
Vớ dụ: Khối lượng đất/ha với độ sõu tầng canh tỏc là 20 cm, dung trọng đất là 1,5 sẽ là: 10.000m2 x 0,2 m x 1,5 = 3.000 tấn.
Dung trọng và tỷ trọng đất là cơ sở để tớnh toỏn độ xốp của đất. ở nước ta dung trọng cú thể dao động từ 0,7 – 1,7 g/cm3 tuỳ theo loại đất và tầng đất. Với những loại đất
đồi nỳi cú hàm lượng mựn cao, kết cấu tốt, dung trọng nhỏ như đất ferrasols hỡnh thành trờn đỏ bazan. Ngược lại những đất cỏt cú hàm lượng mựn thấp, dung trọng tầng đất mặt cú thể tới 1,5 g/cm3 và ở tầng sõu cú thể tới 1,7 g/cm3.
Để xỏc định dung trọng người ta thường dựng ống trụ cú thể tớch bờn trong 100 cm3 đúng thẳng gúc với mặt đất để lấy mẫu ở trạng thỏi tự nhiờn, rồi đem sấy khụ kiệt và tớnh theo cụng thức:
d =
Trong đú:
d: dung trọng của đất (g/cm3 )
P: trọng lượng đất khụ kiệt trong ống trụ (g) V: thể tớch ống đúng (cm3 ).
2.3.3. Kết cấu đất
a. Khỏi niệm về kết cấu đất
Trạng thỏi khi cỏc phần tử cơ giới đất gắn kết với nhau thành những hạt kết là kết cấu đất. Nếu cỏc phần tử cơ giới khụng cú khả năng gắn kết với nhau mà ở trạng thỏi rời rạc (như đất cỏt, đất bạc màu) hoặc dớnh kết với nhau (đất sột) thỡ đất khụng cú kết cấu. Kết cấu đất cú ảnh hưởng lớn đến nhiều đặc tớnh của đất. Căn cứ vào hỡnh dạng và kớch thước, người ta phõn biệt cỏc loại hạt kết sau: viờn, hạt, cục, tảng, khối lăng trụ, cột, hỡnh trụ, phiến. Trong đú cỏc hạt kết hỡnh viờn và cỏc hạt kết hỡnh hạt là những loại hạt kết thể hiện rừ, cú đường kớnh hạt từ 0,5 – 5mm và 5 – 20mm là những hạt kết cú khả năng tạo cho đất cú kết cấu tốt.
Sự tạo thành hạt kết gắn liền với trạng thỏi tồn tại của keo đất. Nghĩa là đất cú kết cấu hay kết cấu bị phỏ vỡ do keo đất ở trạng thỏi ngưng tụ hay phõn tỏn do cỏc keo đất mang điện khi tiếp xỳc với nhau sẽ ngưng tụ lại hỡnh thành hạt kết. Tuy nhiờn hạt kết hỡnh thành theo cỏch ngưng tụ này khụng bền trong nước. Muốn cú hạt kết bền thỡ chất gắn kết phải là cỏc humat – can xi hoặc humat sắt, nhụm là sản phẩm kết hợp giữa axit mựn humic với cỏc ion sắt, nhụm hay can xi.
b. Những nguyờn nhõn làm mất kết cấu đất
Nguyờn nhõn cơ giới làm mất kết cấu đất xảy ra do trong quỏ trỡnh canh tỏc trõu bũ mỏy múc, cụng cụ làm đất thường xuyờn tỏc động lờn lớp đất mặt. Làm đất quỏ kỹ hay đất quỏ ẩm đó phỏ vỡ cỏc hạt kết là điờu trỏi với mục đớch của việc làm đất.
Nguyờn nhõn lý, hoỏ học làm mất kết cấu đất do ton hoỏ trị I trong dung dịch đất đó thay thế Ca2+ của phức hệ keo đất, vớ dụ:
Mựn – Ca + (NH4)2SO4 Mựn – 2NH4 + CaSo4
Liờn kết mựn – 2NH4 là liờn kết kộm bền vững do đú màng hữu cơ bao quanh hạt đất dễ bị mất nờn kết cấu đất bị phỏ vỡ. Đốt rừng làm nương rẫy để lại tro chứa K2CO3 và K4O cũng cú tỏc dụng phỏ huỷ kết cấu tương tự.
V p
D d 1
Nguyờn nhõn sinh học làm mất kết cấu đất xảy ra khi đất khụng được bổ sung chất hữu cơ kịp thời, vi sinh vật sẽ tiến hành phõn huỷ cỏc hợp chất mựn lấy chất dinh dưỡng nuụi cơ thể và làm cho đất trở nờn nghốo mựn. Mặt khỏc, . trong quỏ trỡnh sống, cỏc sinh vật núi chung cú thể giải phúng khớ CO2 hay cỏc axit hữu cơ làm cho cỏc hợp chất Ca dễ bị hoà tan và rửa trụi.
c. Cỏc biện phỏp cải thiện kết cấu đất
Làm đất hợp lý, khi đất cú độ ẩm thớch hợp là biện phỏp đặc biệt vừa duy trỡ kết cấu đất vừa cú thể tạo cho đất cú kết cấu ưu việt hơn.
Tăng cường hàm lượng mựn trong đất bằng cỏch bún nhiều phõn hữu cơ gúp phần cải thiện kết cấu đất. Trồng cõy họ đậu cũng làm cho đất giàu đạm lờn.
Luõn canh, xen canh, gối vụ cỏc loại cõy trồng là một biện phỏp phục hồi kết cấu cho đất. Những hệ thống cõy trồng thớch hợp ngoài việc cung cấp cho đất một lượng lớn chất hữu cơ do cõy để lại, cũn cú tỏc dụng cải tạo đất. Theo kết quả nghiờn cứu của Viện lỳa quốc tế thỡ việc luõn canh một vụ lỳa mỏt~rụ màu đó làm cho năng suất lỳa tăng lờn 12% nhờ sau vụ trồng màu kết cấu để đước phục hồi. Đối với những đất trồng màu, quỏ trỡnh chăm súc cũng làm cho đất cú kết cấu tốt, nhất là việc “phỏ vỏng” sau những cơn mưa kộo dài.
Ngoài ra, ở cỏc nước tiờn tiến, người ta cũn dựng cỏc hoỏ chất để tạo kết cấu. Đú là những hợp chất “cao phõn tử tạo kết cấu” cú khả năng gắn cỏc hạt kết lại tạo thành kết cấu bền.
2.3.4. Độ xốp
Độ xốp là tỷ lệ % cỏc khe hở trong đất so với thể tớch đất. Độ xốp đất được tớnh theo cụng thức:
P(%) = x100
Trong đú: P: Độ xốp (%)
d: Dung trọng đất (g/cm3) D: Tỷ trọng đất (g/cm3)
Dựa vào cụng thức này ta cú thể tớnh được độ xốp của cỏc loại đất khi biết dung trọng và tỷ trọng của chỳng.
Vớ dụ: Đất cú dung trọng là 1,50 và tỷ trọng là 2,65 thỡ: P(%) = 100 (1 – 1,50 / 2,65) = 43,4 %
Tổng lượng khe hở trong đất (P %) phụ thuộc vào nhiều yếu tố như loại đất, hàm lượng mựn, thành phần cơ giới... (Bảng 4.7).
Từ số liệu bảng 4.7 cho ta thấy ở những loại đất cú thành phần cơ giới nhẹ, hàm lượng mựn cao như đất Ferrasols phỏt triển trờn đỏ bazan thường cú độ xốp cao tới 63 – 71 %. Ngược lại những loại đất cú hàm lượng mựn thấp, kết cấu kộm (như Fluvisols),
thành phần cơ giới thụ (như Acrisols trờn phự sa cổ), cú độ xốp thấp chỉ khoảng 33 – 58 %. Độ xốp của cựng một loại đất ở cỏc độ sõu khỏc nhau thỡ khỏc nhau. Độ xốp giảm dần theo độ sõu.
Kớch cỡ của khe hở trong đất cũng là một chỉ tiờu quan trọng khụng kộm gỡ tầng khe hở. Cú nhiều khỏi niệm khỏc nhau để phõn chia khe hở theo độ lớn nhưng núi chung cỏc tỏc giả đều thống nhất rằng khe hở đất đều được chia làm 2 loại:
Khe hở mao quản (hay cũn gọi là hở nhỏ) cú kớch cỡ nhỏ < 30 m (Miller and Donahue 1990) hay <60 m (theo Brandy, 1984) cú vai trũ chủ yếu trong việc chứa nước, vận chuyển nước bằng lực mao quản, giữ nước cho đất.
Khe hở phi mao quản (khe hở lớn) cú kớch cỡ > 30 m hoặc > 60 m (theo cỏc tỏc giả trờn), chỳng cú vai trũ trong việc thoỏt nước và chứa khụng khớ cho đất.
Với đất cỏt tuy cú độ xốp nhỏ nhưng do chứa chủ yếu là cỏc khe hở lớn, do vậy đất cỏt cú khả năng thấm nước nhanh, thoỏt nước tốt, độ thoỏng khớ cao. Thường chỳng ta nhầm tưởng rằng đất cỏt là đất cú độ xốp lớn.
Bảng 4.7: Tớnh chất vật lý cơ bản của cỏc loại đất chớnh ở Việt Nam Loại đất Độ sõu (cm) Dung trọng (g/cm3) Tỷ trọng (g/cm3) Độ xốp (%) Ferrasols (trờn đỏ bazan) 0 – 20 20 – 150 0,71 – 0,94 0,78 – 0,95 2,49 – 2,54 2,50 – 2,59 63,0 – 71,0 63,0 – 70,0 Fluvisol (đất phự sa) 0 – 20 20 – 40 40 – 60 1,10 – 1,28 1,20 – 1,50 1,29 – 1,55 2,62 – 2,67 2,64 – 2,68 2,65 – 2,67 51,1 – 56,9 45,5 – 47,0 44,0 – 46,0 Acrisols (trờn phiến thạch sột) 0 – 20 20 – 40 40 – 60 1,01 – 1,55 0,94 – 1,48 1,25 – 1,49 2,56 – 2,83 2,64 – 2,88 2,64 – 2,75 41,1 – 64,3 61,7 – 67,4 41,7 – 53,2 Acrisols (trờn gnai) 0 – 20 20 – 40 40 – 60 1,05 – 1,43 1,24 – 1,30 1,35 – 1,63 2,65 – 2,73 2,69 – 2,70 2,67 – 2,73 46,3 – 59,0 49,4 – 54,0 49,4 – 52,8 Acrisols (trờn phự sa cổ) 0 – 15 20 – 60 60 – 100 1,08 – 1,55 1,52 – 1,78 1,40 – 1,76 2,62 – 2,64 2,65 – 2,70 2,58 – 2,73 41,0 – 58,7 32,8 – 43,7 33,7 – 48,7 (Nguyễn Thế Đặng và CS, 2008)
Ngược lại với đất cỏt, đất sột tuy cú tổng khe hở lớn hơn đất cỏt (độ xốp lớn) nhưng do chứa chủ yếu là khe hở mao quản, do vậy sự di chuyển của nước và khụng khớ trong đất chậm, đất giữ nước với hàm lượng cao bằng lực mao quản. Do vậy đất sột thường thấm nước và thoỏt nước chậm, độ thoỏng khớ kộm.
Khi đất cú kết cấu tốt sẽ khắc phục được yếu điểm của cả 2 loại đất đặc biệt là của đất sột, đất cú kết cấu tốt sẽ điều hoà được tỷ lệ khe hở mao quản và phi mao quản. Trong
(khe hở giữa cỏc hạt kết) chứa khụng khớ và thoỏt nước cho đất. Theo nhiều tỏc giả thỡ tỷ lệ giữa khe hở mao quản và khe hở phi mao quản nếu đạt được 50 % là tốt.
Thụng thường đất tầng mặt cú độ xốp cao do được cung cấp nhiều xỏc hữu cơ. Cỏc tầng tớch tụ phớa dưới, do bị nộn chặt nờn độ xốp rất thấp, thường chỉ đạt 25 – 40 %.
Thụng thường người ta đỏnh giỏ độ xốp của đất theo cỏc cấp sau :
P (%) Đỏnh giỏ đất > 70 Quỏ xốp (đất lỳn) 60 – 70 Rất xốp 50 – 60 Xốp 40 – 50 Xốp vừa 30 – 40 Kộm xốp < 30 Khụng xốp
Độ xốp của đất rất cú ý nghĩa trong thực tiễn sản xuất nụng lõm nghiệp. Vỡ nước và khụng khớ trong đất di chuyển trong những khoảng trống (độ xốp của đất), những chất dinh dưỡng cho cõy được huy động cũng như hoạt động của vi sinh vật đất cũng diễn ra chủ yếu trong những khoảng trống này. Vỡ vậy, người ta núi độ phỡ đất phụ thuộc đỏng kể vào độ xốp của đất.
Ngoài ý nghĩa trờn, chỳng ta cũng dễ dàng nhận thấy nếu đất tơi xốp thỡ rễ cõy phỏt triển dễ dàng, cõy sinh trưởng sẽ tốt. Nếu đất dốc cú độ xốp cao thỡ khi mưa nước sẽ thấm nhanh và hạn chế được xúi mũn.
2.4. Tớnh chất cơ lý đất
Những tớnh chất cơ lý của đất bao gồm tớnh dớnh, tớnh dẻo, độ cứng, tớnh trương, lực cản, lực ma sỏt v.v.... Một mụi trường đất được coi là thuận lợi cho cỏc phương tiện làm đất khi mà cú tớnh chất cơ lý nằm ở ngưỡng tối ưu. Muốn thiết kế, sản xuất ra được những mỏy múc nụng cụ phục vụ cho việc làm đất, muốn tớnh độ khỏng suất (sức cản riờng) khi làm đất, sử dụng hợp lý, sử dụng cú hiệu lực cao đối với cỏc mỏy múc cụng cụ trờn đồng ruộng thỡ cần phải hiểu biết cỏc tớnh chất này. Những tớnh chất cơ lý của đất cũn cú ý nghĩa lớn trong lĩnh vực xõy dựng, giao thụng, thuỷ lợi, trong cụng nghiệp làm đồ gốm.
Những tớnh chất cơ lý của đất ảnh hưởng trực tiếp đến sinh trưởng, phỏt triển của hệ thống rễ cõy trồng.
Tất cả những tớnh chất cơ lý phụ thuộc vào cỏc tớnh chất lý hoỏ học của đất như thành phần cơ giới, kết cấu, độ ẩm, độ chặt, thành phần của cation hấp phụ, thành phần và hàm lượng mựn v.v…. Đất cú thành phần cơ giới nặng, bóo hoà Na+, khụng cú cấu trỳc, ở trạng thỏi khụ sẽ cú độ bền liờn kết lớn nhất. Cỏc cation hấp phụ ảnh hưởng đến tớnh liờn kết và tớnh dớnh của đất theo dóy tăng dần sau đõy: