Cĩ 3 phương pháp cải tạo đất muối là: Rữa mặn bằng nước, hốn chuyển bằng cách bĩn thạch cao (biến đổi carbonate thành sulphate rồi rửa trơi), điều khiển mặn (làm chậm bốc hơi để hạn chế mao dẫn lên vùng rễ). Tuy nhiên phạm vi chương này, chúng tơi chỉ đề cập đến phương pháp rửa mặn.
IV.1. Phạm vi giới hạn:
Phương pháp rửa mặn chỉ áp dụng được đối với đất mặn (khơng áp dụng được đối với đất kiềm và đất mặn kiềm, vì khi rửa muối trung tính, cịn lại Na+ và do đĩ làm tăng nồng độ ion OH- trong dung dịch đất).
IV.2. Nguyên tắc:
Nĩi chung , muối là các ion độc hịa tan được trong nước. Chính vì vậy mà các ion muối này mới gây độc cho cây và cĩ thể di chuyển từ nơi này sang nơi khác được. Nhưng cũng chính nhờ tính chất này mà người ta cĩ thể dùng nước để tống các ion độc ra khỏi lớp đất canh tác. Quy luật chung chi phối sự di chuyển của các ion độc được tĩm tắt như sau:
a. Khuếch tán (diffusion): Ion độc di chuyển từ nơi cĩ nồng độ cao đến nơi cĩ nồng độ thấp hơn. Ảnh hưởng của hiện tượng khuếch tán làm thay đổi nồng độ ion độc tại 1 điểm theo thời gian như sau: δC/δt = D * ( δ2C/δx2 ) (1)
trong đĩ: C: nồng độ ion độc. D: hệ số khuếch tán. t: thời gian. x: phương di chuyển.
Các ion độc di chuyển theo hiện tượng khuếch tán cĩ thể di chuyển ngược chiều với sự chuyển động của dung dịch. Tuy nhiên sự di chuyển của ion độc theo khuếch tán khơng phải là hướng di chuyển chính.
b. Theo dịng chảy: δC/δ t = - δ (uC)/δx. (2)
Giả sử tốc độ di chuyển nước trong đất là khơng đổi (hằng số) thì:
δC/ t = -u * (δ C/δx) (2’)
c. Phản ứng với trao đổi ion dung dịch: Khi dung dịch đi qua đất cĩ thể cĩ những phản ứng giữa đất và dung dịch thơng qua việc trao đổi giữa đất và dung dịch (+ hoặc -). Đây là tiến trình phức tạp (tùy thuộc vào loại đất và dung dịch), do đĩ chỉ cĩ thể tượng trưng bằng δC/δ t = λ C (3)
trong đĩ λ : hệ số trao đổi ion.
Tĩm lại δC/δt = D * ( δ2C/ δx2) – u * (δC/ δx) + λC. (4)
Ghi chú: nếu u cùng chiều với gradient nồng độ thì tống độc, ngược lại nếu u ngược chiều với gradient nồng độ thì tăng độc .
Trong cả 3 thừa số của phương trình (4), theo các nhà nghiên cứu thì thừa số thứ 2 [u * (δC/δt)] là quan trọng nhất. Riêng thừa số thứ 3 (λ C) chỉ quan trọng khi đất cĩ nhiều phản ứng hĩa học nhanh với các dung dịch.
Trong trường hợp đơn giản, khi λC = 0 (khi khơng cĩ các phản ứng hĩa học, trao đổi ion), thì lượng nước cần cung cấp để giảm lượng các ion độc trong tầng đất dự định rửa từ nồng độ C1 đến nồng độ C2 được gọi là mức rửa.
Mức rửa gồm 2 thành phần M = m1 + m2 (m1: là lượng nước cần để hịa tan lượng ion độc sẳn cĩ trong đất và mang ẩm độ đất lên độ ẩm đồng ruộng, và m2 là lượng nước cần để đưa muối đã được hịa tan xuống tầng sâu và hạ nồng độ ion độc xuống C2.
a. Tính m1: xem các chương trước.
b. Tính m2: Gọi C là nồng độ ion độc trong thời gian đầu. C = S/W. trong đĩ S: lượng ion độc trong tầng đất.
W: lượng nước cĩ thể trử trong tầng đất (tương ứng với độ ẩm đồng ruộng đối với cây trồng cạn hoặc độ ẩm bảo hịa đối với cây Lúa).
Gọi dm2 là lượng nước thêm vào để rửa (sau khi cho vào m1) thì lượng ion độc được mang đi là C * dm2, lúc bấy giờ nồng độ các ion độc trong đất sẽ giảm đi 1 lượng là dC mà - dC = (C*dm2)/W.
hay - dC/C = dm2/W => - dC/C = dm2/W.
Suy ra: -[LnC2 – LnC1] = m2/W => Ln(C2/C1) = m2/W.
Tĩm lại: m2 = 2,3 * W * log (C1/C2). (5)
Nếu nước tưới cĩ ít muối với nồng độ Co thì:
m2 = 2,3 * W * log [(C1-Co)/(C2-Co)]. (5’)
Các cơng thức trên đây được xây dựng trên gỉa thuyết là nồng độ của các ion độc khơng bị thay đổi bởi các yếu tố khác trong suốt qúa trình rửa. Sự thực việc giảm nồng độ ion độc trong đất diễn ra phức tạp hơn nhiều. Sự diễn biến này phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của các ion độc trong đất, tính chất hĩa học của các ion độc, các phản ứng tạo nên hay trao đổi với các ion.
Các dung dịch ion độc ở trong đất cĩ 2 trạng thái lý học: (1) trạng thái gắn chặt với thành kẻ trống trong đất nhờ các lực phân tử; (2) trạng thái dung dịch tự do chiếm khoảng giữa kẻ trống trong đất. Khi cho nước vào đất, nước sẽ kéo theo dung dịch ion tự do ra khỏi các khe trống, cịn các ion gắn chặt vào thành kẻ trống thì khơng thể dễ dàng cuốn theo dịng chảy mà phải dựa vào khuếch tán để mang dẫn các ion độc ở các thành này ra dung dịch cĩ nồng độ thấp hơn trong các kẻ trống.