3. éất là cơ sở sinh sống và phỏt triển thực vật, là tư liệu sản xuất cơ bản của nụng
5.2 Một số tớnh chất vật lý cơ bản của đất
5.2.1. Tỷ trọng của đất
éịnh nghĩa: Tỷ trọng của đất là tỷ số khối lượng của một đơn vị thể tớch đất ở trạng
thỏi rắn, khụ kiệt với cỏc hạt đất xếp sớt vào nhau so với khối lượng nước cựng thể tớch ở điều kiện nhiệt độ 4oC.
éể tớnh tỷ trọng người ta ỏp dụng cụng thức: d= P / P1 Trong đú: d- Tỷ trọng của đất. 100 clay- sột (%) Limon (%) 100% 90 80 70 60 50 40 30 20 10 90 80 70 Cỏt (%) 60 50 40 30 20 10 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Sột rất mịn Sột pha cỏt Sột pha limon Thịt pha sột Thịt pha cỏt và sột Sột mịn Sột Thịt pha sột và limon Limon mịn Thịt mịn Thịt Thịt pha cỏt Cỏt Cỏt phathịt Thịt thụ Limon Limon thụ Thịt pha limon
P- Khối lượng cỏc hạt đất (khụ kiệt, xếp xớt vào nhau và khụng cú khoảng hổng khụng khớ) trong một thể tớch xỏc định (thường được đo bằng g/cm3).
P1- Khối lượng nước được chứa trong cựng thể tớch ở điều kiện T0: 4oC (g/cm3). Tỷ trọng của cỏc loại khoỏng vật khỏc nhau cú sự giao động khỏ lớn song nhỡn chung biến động trong phạm vi từ 2,40 - 2,80 (bảng 5.5)
Bảng 5.5. Tỷ trọng của một số khoỏng vật cú trong đất
Khoỏng vật Tỷ trọng
Thạch anh tinh khiết Canxớt
Canxớt tinh khiết Fenspat K- Na Dolomit Gypxớt Mica Khoỏng sột Bốcxớt (Nhụm ụxit)
ễlivin, pyrụxen, amphibole (cú chứa sắt) Hờmatớt Quặng chỡ 2,65 2,60 - 2,80 2,72 2,60 - 2,80 2,80- 2,90 2,32 2,80- 3,10 2,60 - 2,90 2,09 2,90 - 3,50 5,30 7,60
Tỷ trọng của đất được quyết định chủ yếu bởi cỏc loại khoỏng nguyờn sinh, thứ sinh và hàm lượng chất hữu cơ cú trong đất. Nhỡn chung do tỷ lệ chất hữu cơ trong đất thường khụng lớn nờn tỷ trọng đất sẽ phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoỏng vật của đất.
Cỏc loại đất cú thành phần cơ giới khỏc nhau cú tỷ trọng khỏc nhau:
Loại đất Tỷ trọng
éất cỏt 2,65 ± 0,01
éất cỏt pha 2,70 ± 0,017
éất thịt 2,70 ± 0,02
éất sột 2,74 ± 0,027
Dựa vào tỷ trọng đất, Katrinski đó đưa ra mức đỏnh giỏ chung khi xỏc định tỷ trọng của đất trồng như sau:
Tỷ trọng Loại đất
<2,50 éất cú lượng mựn cao
2,50 - 2,66 éất cú lượng mựn trung bỡnh
>2,70 éất giàu sắt Fe2O3
í nghĩa thực tiễn: Tỷ trọng đất được sử dụng trong cỏc cụng thức tớnh toỏn độ xốp, cụng thức tớnh tốc độ, thời gian sa lắng của cỏc cấp hạt đất trong phõn tớch thành phần cơ
giới. Thụng qua tỷ trọng đất người ta cũng cú thể đưa ra được những nhận xột sơ bộ về hàm lượng chất hữu cơ, hàm lượng sột hay tỷ lệ sắt, nhụm của một loại đất cụ thể nào đú.
5.2.2. Dung trọng của đất
éịnh nghĩa: Dung trọng của đất là khối lượng (g) của một đơn vị thể tớch đất (cm3) ở trạng thỏi tự nhiờn (cú khe hở) sau khi được sấy khụ kiệt.
Dung trọng của đất được người ta xỏc định bằng cỏch đúng ống kim loại hỡnh trụ cú thể tớch bờn trong 100 cm3 thẳng gúc với bề mặt đất ở trạng thỏi hoàn toàn tự nhiờn, sau đú đem sấy khụ kiệt rồi tớnh theo cụng thức sau:
D = P / V Trong đú:
D - Dung trọng của đất (g/cm3);
P - Khối lượng đất tự nhiờn trong ống trụ đúng sau khi đó được sấy khụ kiệt (được tớnh theo g).
V - Thể tớch của ống đúng (được tớnh theo cm3).
Như vậy dung trọng của đất thường nhỏ hơn so với tỷ trọng vỡ thể tớch đất khụ kiệt được xỏc định ở đõy bao gồm cả cỏc hạt đất rắn và cỏc khe hở tự nhiờn trong đất.
Bảng 5.6. Quan hệ giữa dung trọng đất với thành phần cơ giới và thành phần vật liệu cấu tạo ở một số loại đất
TPCG đất Dung trọng Thành phần vật liệu cấu tạo đất Dung trọng
Cỏt Thịt pha cỏt Cỏt mịn éất thịt éất thịt mịn éất thịt pha sột Sột Sột vún cục 1,55 1,40 1,30 1,20 1,15 1,10 1,05* 1,00
Tro nỳi lửa Vật liệu hữu cơ Tảo cỏt Can xớt mềm, xốp Than bựn 0,85 0,50- 0,60 0,60- 0,90 1,60 0,50
* Khi sấy khụ bị mất nhiều nước dẫn đến sột cú tỷ trọng bộ.
Như vậy dung trọng của đất phụ thuộc vào cấp hạt cơ giới, độ chặt và kết cấu của đất. Cỏc loại đất tơi xốp, giàu chất hữu cơ và mựn thường cú dung trọng nhỏ và ngược lại những loại đất chặt bớ kộm tơi xốp và nghốo chất hữu cơ thường cú dung trọng lớn (bảng 5.6). Trong phẫu diện đất của phần lớn cỏc loại đất, dung trọng cú chiều hướng tăng dần khi xuống tầng đất dưới sõu, vỡ càng xuống sõu hàm lượng mựn của đất càng giảm, mặt khỏc do quỏ trỡnh tớch tụ sột và cỏc vật liệu mịn bị rửa trụi từ trờn xuống lấp đầy cỏc khe hở và bị nộn đó làm cho đất bị chặt gớ hơn cỏc tầng trờn.
Katrinski đó đưa ra đỏnh giỏ dung trọng của một số loại đất cú thành phần cơ giới từ thịt và sột như sau:
Dung trọng (g/cm3) éỏnh giỏ
<1 éất giàu chất hữu cơ
1,0 - 1,1 éất trồng trọt điển hỡnh
1,2 éất bị nộn ớt
1,3 - 1,4 éất bị nộn chặt
1,4 - 1,6 Những tầng đất bị nộn chặt dưới tầng canh tỏc
1,6 - 1,8 Tầng tớch tụ bị nộn mạnh
í nghĩa: Dung trọng của đất được sử dụng trong việc tớnh độ xốp của đất, tớnh khối lượng đất canh tỏc trờn 1 ha để xỏc định trữ lượng cỏc chất dinh dưỡng, lượng vụi cần bún cho đất hay trữ lượng nước cú trong đất...
Dựa vào đặc tớnh nộn của đất dung trọng cũn được dựng để kiểm tra chất lượng cỏc cụng trỡnh thủy lợi, đờ, bờ mương mỏng... để đảm bảo độ vững của cỏc cụng trỡnh trờn đũi hỏi dung trọng cần đạt được tối thiểu phải lớn hơn 1,5 g/cm3.
5.2.3. éộ xốp của đất
éịnh nghĩa: éộ xốp của đất là tỷ lệ % cỏc khe hở chiếm trong đất so với thể tớch chung của đất (ký hiệu P).
Cụng thức tớnh độ xốp của đất: Do cỏc khe hở trong đất cú cỏc hỡnh dạng phức tạp
và kớch thước rất khỏc nhau nờn việc tớnh toỏn trực tiếp thể tớch của cỏc khe hở trong đất là rất khú, do đú để xỏc định được độ xốp của đất người ta phải tớnh một cỏch giỏn tiếp từ tỷ trọng và dung trọng của đất theo cụng thức sau:
P(%) = (1 - D/ d) x 100 Trong đú:
P - éộ xốp của đất (%); D - Dung trọng đất; d - Tỷ trọng đất.
éộ xốp của đất cú thể biến động từ 30-70% tựy thuộc vào đất rời rạc khụng cú kết cấu như đất cỏt, đất bạc màu cho đến những loại đất cú kết cấu viờn như đất đỏ vàng đồi nỳi. Như vậy độ xốp phụ thuộc vào kết cấu, tỷ trọng và dung trọng của đất.
éộ xốp của đất thường được phõn cấp như sau:
P (%) Mức độ
60 - 70 éất rất xốp
50 - 60 éất khỏ xốp
30 - 40 éất ớt xốp
<20 éất chặt bớ (do hiện tượng glõy)
í nghĩa thực tiễn: éộ xốp của đất rất cú ý nghĩa đối với sản xuất nụng nghiệp và cỏc loại cõy trồng vỡ nước và khụng khớ di chuyển được trong đất nhờ vào những khoảng trống hay độ xốp của đất. Cỏc chất dinh dưỡng của đất cú thể huy động được cho cõy trồng, cỏc hoạt động của vi sinh vật đất chủ yếu cũng diễn ra ở đõy, chớnh bởi vậy mà 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 làm đất cũng dễ dàng, rễ cõy phỏt triển tốt, khả năng thấm, thoỏt nước và trao đổi khụng khớ diễn ra cũng hết sức thuận lợi và nhanh chúng. Vựng đồi nỳi nếu đất cú độ xốp cao thỡ phần lớn nước mưa được thấm xuống sõu, hạn chế hiện tượng nước chảy tràn trờn mặt đất và do đú hạn chế được xúi mũn trờn bề mặt. Bảng 5.7 biểu diễn quan hệ giữa dung trọng, tỷ trọng và độ xốp của một số loại đất.
Bảng 5.7 Dung trọng, tỷ trọng và độ xốp của một số loại đất ở việt nam
Loại đất
(theo phỏt sinh) Dung trọng (g/cm3) Tỷ trọng
éộ xốp (%) éất cỏt biển 1,48 - 1,55 2,62 - 2,65 41 - 44 éất mặn 0,97 - 1,22 2,43 - 2,65 54 - 61 éất phốn 0,64 - 1,07 2,30 - 2,40 55 - 73 éất lầy và than bựn 0,12 - 0,74 1,66 - 2,63 72 - 92 éất phự sa 0,79 - 1,40 2,41 - 2,75 40 - 69 éất bạc màu 1,20 - 1,31 2,52 - 2,66 51 - 53
éất đen nhiệt đới 0,80 - 1,18 2,45 - 2,54 53 - 68
éất đỏ vàng Feralit 0,76 - 1,30 2,50 - 2,90 51 - 74
éất mựn trờn nỳi cao 0,62 - 0,79 1,34 - 1,75 66 - 90
5.3. Một số tớnh chất cơ lý của đất
5.3.1. Tớnh liờn kết của đất
éịnh nghĩa: Tớnh liờn kết của đất là sự dớnh kết giữa cỏc phần tử đất với nhau (khi
đất khụ tớnh chất này biểu hiện rừ) những loại đất cú tớnh liờn kết lớn thường tạo thành trong đất những kiểu kết cấu tảng cục lớn.
éơn vị đo tớnh liờn kết của đất được xỏc định bằng lực ấn vào đất (G/cm2).
Những yếu tố ảnh hưởng đến tớnh liờn kết của đất là: thành phần cơ giới, độ ẩm đất, cấu trỳc của đất, hàm lượng mựn và thành phần cation hấp phụ trong đất.
éất cú thành phần cơ giới nặng do chứa nhiều sột nờn tớnh liờn kết của chỳng rất lớn, ngược lại đất cú thành phần cơ giới nhẹ như đất cỏt, do cú tỷ lệ cỏc hạt cỏt cao nờn cú tớnh liờn kết kộm. éộ ẩm đất chi phối đến khả năng liờn kết của đất, ở những loại đất cú tớnh liờn kết lớn như đất sột nếu đất càng khụ thỡ tớnh liờn kết của đất thể hiện càng mạnh. Hàm lượng mựn cao trong đất cú tỏc động dung hũa rất tốt đến tớnh liờn kết của một số loại
đất cú kết cấu kộm hoặc khụng cú kết cấu như đất cỏt và đất sột nặng. Ngoài ra thành phần cation hấp phụ trong đất cũng là yếu tố ảnh hưởng đến tớnh liờn kết của đất, vớ dụ: éất mặn do hấp phụ nhiều cation Na+ đó tạo cho đất sức liờn kết lớn khi khụ do đú đó làm loại đất này thường bị chai cứng khi khụ hạn nhưng tớnh liờn kết này cũng dễ dàng bị mất đi khi đất bóo hũa nước.
í nghĩa thực tiễn: tớnh liờn kết của đất ảnh hưởng rất lớn đến việc làm đất và ỏp dụng cỏc biện phỏp canh tỏc. éất cú kết cấu tốt (như dạng kết cấu viờn) lực liờn kết giữa cỏc hạt đất khụng lớn, do đú rất dễ cày, bừa và xới xỏo. Ngược lại ở những đất loại đất sột cú kết cấu tảng lớn thỡ việc làm đất rất khú khăn, đặc biệt là khi đất bị khụ vừa phải cày bừa và vừa phải đập cho đất vỡ vụn ra.
5.3.2. Tớnh dớnh của đất
éịnh nghĩa: Tớnh dớnh của đất là khả năng kết dớnh của đất với những vật tiếp xỳc
với chỳng.
Tớnh dớnh của đất thường làm tăng lực cản đối với cỏc cụng cụ làm đất như cày bừa, những mỏy múc và cụng cụ phay, đập đất... do vậy đất cú tớnh dớnh càng cao thỡ việc làm đất càng khú khăn và càng đũi hỏi phải tiờu tốn nhiều năng lượng cho việc làm đất.
Giống như tớnh liờn kết của đất, tớnh dớnh phụ thuộc thành phần cỏc cấp hạt trong đất, kết cấu và độ ẩm đất. Những loại đất cú tỷ lệ cỏc cấp hạt sột cao với cỏc thành phần khoỏng sột càng cao thỡ tớnh dớnh của chỳng càng lớn, trong cỏc thành phần khoỏng sột thỡ montmorilonit, illit cú tớnh liờn kết và tớnh dớnh cao hơn hẳn cỏc khoỏng sột kaolinit và cỏc hydroxit sắt. Ngược lại với tỷ lệ sột, khi đất cú hàm lượng mựn càng lớn thỡ càng làm giảm tớnh dớnh của đất. Hầu hết đất bắt đầu cú tớnh dớnh cao khi độ ẩm trong đất đạt 60 - 80% độ trữ ẩm cực đại.
éộ dớnh được đo bằng lực cần thiết (G/cm2) để làm dứt rời, tỏch phần tiếp xỳc của đất ra khỏi đĩa, chỳng được xỏc định bằng cụng thức sau:
r = P / S Trong đú:
r - độ dớnh (G/cm2);
P - lực hao tổn để làm rơi phần đất tiếp xỳc với đĩa (G); S - diện tớch của đĩa kim loại (cm2).
5.3.3. Tớnh dẻo của đất
Tớnh dẻo hay độ dẻo của đất thường thể hiện khi đất ở trạng thỏi ẩm, cú khả năng nặn tạo được những hỡnh dạng nhất định và cú thể giữ nguyờn được hỡnh dạng đú khi khụng cú lực bờn ngoài tỏc động. éất cú chứa 15% hàm lượng sột trở lờn thỡ bắt đầu cú
biểu hiện tớnh dẻo rừ, tớnh chất này cú liờn quan đến bản chất tự nhiờn của cỏc hạt sột khi chỳng hấp phụ nước.
Tớnh dẻo của đất chỉ thể hiện khi đất cú phạm vi độ ẩm nhất định, đất quỏ khụ hay bóo hũa nước đều khụng cú tớnh dẻo. Nếu khụ, hũn đất chỉ cú thể nứt vỡ ra cũn nếu ẩm quỏ thỡ khoảng cỏch giữa cỏc hạt đất sẽ lớn, đất bị nhóo hay bị lỏng như "chỏo" khụng cũn tớnh dẻo nữa.
Tớnh dẻo của đất phụ thuộc vào thành phần cơ giới đất và thành phần khoỏng sột của đất. éất càng giàu sột, đặc biệt là nhúm khoỏng sột montmorilonit, illit thỡ đất càng dẻo và ngược lại ở những đất nghốo sột như đất cỏt hoàn toàn khụng cú tớnh dẻo.
Phạm vi xuất hiện tớnh dẻo của đất được xỏc định bởi hai giới hạn (cỏc giới hạn này cú liờn quan tới độ ẩm của đất). Giới hạn dưới thể hiện đặc tớnh đất bắt đầu nặn được hay vờ thành dạng như con giun và giới hạn trờn (vượt quỏ tớnh dẻo), là đất bắt đầu khụng thể nặn được nữa, ở mức giới hạn trờn này thường bất lợi cho sản xuất nụng nghiệp (trừ đất trồng lỳa nước).
í nghĩa thực tiễn: đất cú tớnh dẻo cao thường cú những ảnh hưởng khụng tốt đến việc làm đất vỡ ở trạng thỏi ẩm, ướt khi cày bừa đất sẽ tạo thành tảng lớn chứ khụng khụng tơi vỡ tạo ra cỏc kết cấu thớch hợp cho cõy trồng. Cũn ngược lại ở trạng thỏi đất khụ thỡ lại rất cứng, làm tăng lực cản của đất đối với cỏc cụng cụ làm đất và làm tiờu tốn nhiều năng lượng trong làm đất. Tuy nhiờn tớnh dẻo của đất rất cú ý nghĩa trong việc phõn loại đất, trong kỹ thuật xõy dựng, vỡ chỳng liờn quan tới sức chống nộn khi xõy dựng nhà ở và đường giao thụng.
5.3.4. Tớnh trương và tớnh co của đất
Tớnh trương và tớnh co của đất là đặc tớnh thể tớch của đất tăng lờn khi ẩm và bị co
lại khi khụ. Tớnh trương co của đất cú liờn quan đến sự xõm nhập và mất nước giữa cỏc tinh tầng khoỏng sột do đú đặc tớnh này phụ thuộc chủ yếu vào thành phần và hàm lượng sột cú trong đất và thành phần cỏc cation hấp phụ trong đất. Vớ dụ: éất cú nhiều thành phần khoỏng kaolinit thỡ ớt bị trương co hơn so với đất chứa nhiều khoỏng sột montmorilonit, smectit, trong khi đú đất cú chứa nhiều khoỏng hydrụxit sắt thỡ hầu như rất ớt bị trương co. éất hấp phụ nhiều ion Na+ cú tớnh trương co mạnh hơn so với đất hấp phụ ion Ca2+. Tớnh co của đất được Till phõn cấp ở bảng 5.8
Bảng 5.8 Phõn cấp tớnh co của đất cú thành phần cơ giới khỏc nhau (theo Till)
Mức co Thành phần cơ giới đất
0,5 - 1,5% 3,0 - 4,5% 4,5 – 6,0% 6,0 - 8,0% 8,0 - 10% éất cỏt pha, thịt nhẹ éất thịt trung bỡnh éất thịt nặng éất sột éất sột nặng
í nghĩa thực tiễn: những loại đất cú tớnh trương và tớnh co mạnh đều gõy ra những bất lợi cho sản xuất. éất thịt nặng và sột khi bóo hũa nước, đất sẽ bị trương rất nhanh lấp hết cỏc khe hở trong đất làm giảm và mất khả năng thấm theo chiều sõu, tạo nờn dũng chảy trờn bề mặt gõy xúi mũn rửa trụi mạnh (thường xảy ra ở miền nỳi). Trong khi ở vựng đồng