2.4.1. Thành phần cơ giới
Theo phương pháp ống hút Robinson (Klute, 1986) được sử dụng để phân tích các cấp hạt khác nhau dựa vào định luật Stoke.
t = 18η*h*[g*(ps-pw)*X2]
Trong đó: t: thời gian, (phút)
η: độ nhớt của chất lỏng (nước), (kg.m-1.s-1) ps: tỷ trọng của đất, (g/cm3)
pw: tỷ trọng của chất lỏng (nước), (g.cm3) X: cấp hạt đất tương ứng, (mm)
h: chiều sâu rơi của hạt đất, (cm) g: gia tốc trọng trường, (m.s-2).
Tỉ lệ cát, thịt, sét được xác định, tính tốn và phân loại sa cấu đất theo USDA/Soil Taxonomy.
2.4.2. Độ bền đoàn lạp
Tính bền cơ học đất được xác định bằng phương pháp rây khô và rây ướt với mẫu đất 8 mm (Verplancke, 2002).
Đường kính trọng lượng trung bình của rây khô (MWD dry) và rây ướt (MWD wet) được tính tốn bằng cơng thức dưới đây:
khối lượng đất * (Đường kính lớn nhất + đường kính nhỏ nhất)/2 Khối lượng ban đầu * (+/- 200gram)
Chỉ số tính bền (Stability index)
SI = 1/(MWD dry – MWD wet )
Tính bền cấu trúc hay độ bền đoàn lạp đất (Stability Quotient)
SQ = SI * % của tập hợp > 2mm. 2.4.3. Lượng nước hữu dụng và đường cong pF
32
Khái niệm về độ ẩm lượng nước hữu dụng trong đất được giới thiệu trên cơ sơ đường cong pF hay còn gọi là đường cong đặc tính nước trong đất. Đây là đường cong biểu thị mối quan hệ giữ lực giữ nước của đất (pF = -log (h)) và hàm lượng nước thể tích tương ứng θv. Đại lượng sai biệt giữ lượng nước thủy dung ngoài đồng (lượng nước lớn nhất), được tính bằng % hoặc mm và điểm héo (lượng nước cịn lại ít nhất trong đất) được ước lượng là lượng nước hữu dụng cho cây trồng, xác định qua công thức
Sawc = Sfc – Swp
= (θvfc – θvwp)*dz
Trong đó Saw: lượng nước trữ hữu dụng trong độ sâu tầng đất dz, (mm) θvfc: hàm lượng nước thể tích thủy dung
θvwp: hàm lượng nước thể tích điểm héo dz: độ sâu tầng đất, (mm).
2.4.4. Ẩm độ đất khối lượng θm, Pm (%)
Mẫu đất được sấy khô trong tủ sấy ở nhiệt độ 105oC cho đến khi mẫu đất có khối lượng khơng đổi, khoảng 24 giờ. Mẫu đất được cân trước và sau khi sấy khô kiệt, sự sai biệt giữ hai trạng thái khối lượng mẫu là khối lượng nước trong mẫu đất.
θm = Mw/Ms Pm = θm*100
Trong đó Mw: khối lượng nước trong mẫu đất, (g) Ms: khối lượng mẫu đất khô kiệt, (g) θm: ẩm độ khối lượng
Pm: phần trăm ẩm độ khối lượng, (%).
2.4.5. Ẩm độ đất thể tích θv, Pv
Mẫu đất khơng xáo trộn được lấy theo các ống lấy mẫu (ring) có thể tích xác định là 98,125 cm3. Trong quá trình vận chuyển mẫu về phịng phân tích tránh làm bốc hơi nước.
θv = thể tích nước/ thể tích của khối đất Pv = θm* pb* 100
Trong đó pb: dung trọng của đất θv: ẩm độ thể tích
Pv: phần trăm ẩm độ thể tích, (%). A: tiết diện của mẫu đất, (m2).
33
2.4.6. Dung trọng đất pb (g/cm3)
Dung trọng thường được tính trên cơ sơ khối lượng đất khô (được sấy ở 105oC) trên đơn vị thể tích của mẫu đất ở điều kiện tự nhiên và khơng bị xáo trộn, dung trọng khơ đươc tính thơng qua cơng thức
Pb = Ms/Vi
Trong đó: pb: dung trọng khô, (g/cm3)
Ms: khối lượng đất đã qua sấy khơ, (g) Vi: thể tích ban đầu của mẫu đất, (cm3).
2.4.7. Tỷ trọng đất pp (g/cm3)
Tỷ trọng đất là tỉ số của tổng khối lượng các hạt đất (thành phần rắn) và thể tích của chính các hạt đất (khơng phải tổng thể tích khối đất). Khối lượng đất được xác định qua khối lượng đất xáo trộn, kích thước hạt < 2mm cân trên cân phân tích trong khi đó thể tích của các hạt đất được tính gián tiếp qua thể tích của nước thay thế mẫu đất trong bình pycnometer
Pp = Msp/Vw
Trong đó: Pp: tỷ trọng, (g/cm3)
Msp: khối lượng các hạt đất khơ, (g)
Vw: thể tích nước trong bình tỷ trọng kế thay bởi mẫu đất, (cm3).
2.4.8. Độ xốp đất Ep (%)
Độ xốp hay tổng các khoảng trống của đất được tính theo cơng thức
Ep = (1- pb/pp)*100
Trong đó: Φ: độ xốp, (%)
Pb: dung trọng khô, (g/cm3) Pp: tỷ trọng đất, (g/cm3).
2.4.9. Xác định mức độ đóng váng và kết cứng bề mặt
Mức độ đóng váng được xác định theo phương pháp mơ hình mưa của Pla (1986) và được cải tiến bởi Nacci và Pla (1991).
Mẫu đất được qua rây 8 mm, sau đó cho mẫu đất vào một rây lưới, rây có đường kính 10 cm. Mẫu đất được đặt trong rây có độ dày 1 cm. Trên rây có đặt một cái phễu cao 10 cm để tránh nước bị văng ra ngoài. Mẫu đất được tác động bởi các hạt mưa nhân tạo trong phịng thí nghiệm. Năng lượng của các hạt mưa nhân tạo được
34
thiết lập theo năng lượng trung bình của trận mưa tự nhiên là 8,206 erg (8,206*10-4 J). Điều chỉnh lượng mưa sao cho đạt 50 mm/giờ. Lượng nước thấm qua mẫu đất được đo cách nhau năm phút một lần cho đến khi đạt hằng số. Giá trị hệ số thấm bảo hịa (Ks) được tính tốn cho mỗi lần đo đến khi Ks đạt giá trị thấp nhất dựa trên lượng nước chảy qua tiết điện đất và chênh lệch thế năng thủy lực.
H At VL Ks
Trong đó : Ks : hệ số thấm bảo hòa của đất, (ms-1)
V : thể tích nước thấm qua đất trong khoảng thời gian t, (m3) t : thời gian, (s)
L: chiều sâu của mẫu đất, (m)
H : thế năng thủy lực, (m)
35
CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. Hiện trạng vùng nghiên cứu
3.1.1. Xã Phước Thuận, huyện Xuyên Mộc, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu
Yếu tố ảnh hưởng chính đến q trình hình thành đất cồn cát trắng và vàng ở Xã Phước Thuận, huyện Xuyên Mộc, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu có nguồn gốc từ những trầm tích gió sinh, liên quan đến hoạt động của biển và thủy triều, thành phần chủ yếu là cát thạch anh, hạt mịn, chọn lọc tốt, màu xám trắng đến vàng nhạt trong điều kiện khí hậu ẩm và q trình rửa trơi xảy ra mạnh. Chủ yếu là cấp hạt cát (SiO2 > 95%) và có độ phì nhiêu thấp.
Hình 3.1 Tầng đất ở Xã Phước Thuận, huyện Xuyên Mộc, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu
Hệ thống canh tác ở địa điểm khảo sát là ruộng trồng dưa hấu. Qua quan sát, phẫu diện khoan thì ở độ sâu từ 0 đến 20 cm nền đất xám, nhiều chất hữu cơ chưa phân hủy, từ 20 cm trở xuống nền có màu nâu hơi nhạt, ít rễ thực vật hơn tầng trên. Nhóm đất cồn cát trắng và vàng có một số tính chất hóa học: pHH2O trung tính (6,64 – 6,7), EC thấp (0,1 – 0,19 mS/cm), CEC rất thấp (1,36 – 1,69 cmol.kg-1), Carbon hữu cơ thấp (0,18 – 0,67% Carbon) (Trần Thế Pho, 2013).
36
3.1.2. Xã Hàm Thạnh, huyện Hàm Thuận Nam, tỉnh Bình Thuận
Đất cồn cát đỏ tại xã Hàm Thạnh, huyện Hàm Thuận Nam, tỉnh Bình Thuận được hình thành trên các trầm tích biển, gió dọc bờ biển, tỉnh Bình Thuận có điều kiện khí hậu khá đặc thù với nhiệt độ trung bình trên ngày cả năm cao (26 – 27oC) và lượng mưa thấp hơn nhiều so với lượng bốc hơi (lượng mưa 600 – 1200mm; trong khi lượng bốc hơi 1300 – 1700mm), điều kiện khí hậu ở đây đã góp phần tạo ra loại đất cát có màu đỏ, đất chua và có độ phì thấp, một số nơi có thể trồng một số cây trồng như: khoai lang, sắn, đậu, dưa hấu,…
Hình 3.2 Mẫu đất khoan ở Xã Hàm Thạnh, huyện Hàm Thuận Nam, tỉnh Bình Thuận
Hiện trạng canh tác là trồng thanh long theo tiêu chuẩn Global Gap. Theo quan sát, nền đất có màu nâu đỏ nhạt hơi tối, khơng có sự phân tầng rõ rệt, hơi ẩm, có ít chất hữu cơ, tầng đất bên dưới 20 – 30cm có màu nền nâu vàng nhạt, ít chất hữu cơ đang phân hủy.
Ngồi ra, nhóm đất này có một số tính chất hóa học như pH thấp (trong khoảng 5 – 6), EC thấp (0,03 – 0,09 mS/cm), CEC rất thấp (2,39 – 2,58 cmol.kg-1), Carbon hữu cơ rất thấp (0,54 – 0,94% Carbon) (Trần Thế Pho, 2013).
3.1.3. Xã Phước Thuận, huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận
Trong các yếu tố ảnh hưởng đến q trình hình thành nhóm đất xám nâu vùng bán khơ hạn được hình thành trên vùng có địa hình đặc biệt bao quanh bởi các dãy núi
37
nên tuy gần biển nhưng lượng mưa hằng năm thấp, mùa khô kéo dài, lượng bốc hơi lớn hơn lượng mưa làm cho đất thường xun bị khơ hạn. Q trình rửa trơi - xói mịn các chất không xảy ra, các chất kiềm, sắt, nhơm được tích luỹ trong đất làm cho đất có màu nâu vàng. Ðá mẹ chủ yếu là granit, thứ đến là anderit và mẫu chất phù sa cổ. Nhìn chung hàm lượng dinh dưỡng trong đất thấp, tuy nhiên nhóm đất xám nâu vùng bán khơ hạn có thế mạnh cho phát triển nhiều loại cây trồng cạn, đặc biệt là một số cây ăn quả đặc sản của vùng.
Hình 3.3 Hệ thống canh tác ở xã Phước Thuận, huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận (Nguồn: Trần Hồng Nam, 2012)
Vị trí lấy mẫu tại vườn trồng nho. Đất xám nâu vùng bán khơ hạn ở đây có một số tính chất hóa học như pH trung tính (trong khoảng 6,79 – 6,91), EC (0,13 – 0,46 mS/cm), CEC trung bình (8,16 – 8,78 cmol.kg-1), Carbon hữu cơ thấp (1,08 – 1,64% Carbon) (Trần Thế Pho, 2013).
3.1.4. Xã Xuân Thọ, thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng
Nhóm đất được khảo sát ở xã Xuân Thọ, thành phố Đà Lạt là nhóm đất xám ferralic. Nhóm đất được hình thành là kết quả của một số quá trình hình thành và biến đổi diễn ra trong đất như: Q trình tích luỹ chất hữu cơ và mùn, quá trình rửa trơi, q trình tích luỹ tương đối Fe, Al, hình thành và phát triển đất theo hướng
38
ferralic xảy ra mạnh mẽ, tạo cho đất có tơng màu vàng đỏ chủ đạo. Theo quan sát, phẫu diện chrome trên 7YR màu vàng sáng, đất khá tơi xốp, ít rễ thực vật.
Hình 3.4 Phẫu diện đất xám ferralic ở Xuân Thọ - TP. Đà Lạt
Hệ thống canh tác ở đây là rau màu, mẫu đất được lấy ở vườn trồng rau. Nhóm đất xám ferralic ở đây có một số tính chất hóa học như: pHH20 được đánh giá chua ít (5,27 – 5,66), EC (trong khoảng 0,04 – 0,08 mS/cm), CEC thấp (3,5 – 3,73 cmol.kg-
1
), Carbon hữu cơ (0,51 – 0,63% Carbon) (Trần Thế Pho, 2013).
3.1.5. Phường Vạn Thành, thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng
Nhóm đất khảo sát ở Phường Vạn Thành, thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng giống với nhóm đất tại xã Xuân Thọ, thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng. Theo quan sát, đất tại phường Vạn Thành khác với đất tại xã xuân Thọ ở các điểm như: màu nền thuộc 5YR 5/8 màu đỏ vàng khi khô, cấu trúc hạt viên, khơng có rễ thực vật. Đất ở đây được biết là đất mượn được lấy từ các vùng đồi khác về để canh tác.
39
Hình 3.5 Tầng đất được khoan ở Phường Vạn Thành – Đà Lạt
Hệ thống canh tác ở đây là rau màu, mẫu đất được lấy tại vườn trồng rau. Đất khảo sát có một số đặt tính hóa học như: pH khá chua (trong khoảng 4,27 – 4,76), CEC (0,14 – 0,21 mS/cm), CEC (3,11 – 4,16 cmol.kg-1), Carbon hữu cơ (2,39 – 2,78% Carbon) (Trần Thế Pho, 2013).
3.2. Đặc tính vật lý của các nhóm đất tại 5 địa điểm nghiên cứu 3.2.1. Thành phần cơ giới 3.2.1. Thành phần cơ giới
Kết quả phân tích thành phần cơ giới của các nhóm đất ở các địa điểm nghiên cứu: xã Phước Thuận, huyện Xuyên Mộc, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu; xã Hàm Thạnh, huyện Hàm Thuận Nam, tỉnh Bình Thuận; xã Phước Thuận, huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận; xã Xuân Thọ và phường Vạn Thành, thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng được trình bày ở bảng 3.1:
40
Bảng 3.1 Thành phần cơ giới của 5 địa điểm nghiên cứu theo tầng đất
Tỉnh Tầng đất %cát %thịt %sét Phân Loại theo USDA 0 – 10cm 98,87 (1,06) 1,13 (0,82) 0 Cát Vũng Tàu 10 – 20cm 99,16 (0,44) 0,83 (0,58) 0 Cát 0 – 10cm 80,83 (0,64) 14,25 (0,71) 4,92 (0,56) Cát pha thịt nhẹ 10 – 20cm 79,51 (1,75) 15,32 (1,69) 5.17 (0,56) Cát pha thịt nhẹ Bình Thuận 20 – 30cm 74,33 (1,90) 18,04 (1,65) 7,62 (0,43) Cát pha thịt nhẹ 0 – 10cm 17,68 (4,07) 61,16 (4,35) 21,15 (1,84) Thịt trung bình 10 – 20cm 17,60 (4,15) 60,44 (6,68) 21,95 (2,65) Thịt trung bình Ninh Thuận 20 – 30cm 12,95 (4,09) 60,00 (6,13) 27,04 (2,79) Thịt trung bình 0 – 10cm 36,23 (3,58) 41,94 (2,59) 21,83 (2,63) Thịt nhẹ 10 – 20cm 38,42 (1,58) 39,43 (1,32) 22,15 (0,28) Thịt nhẹ Xuân Thọ (Đà Lạt) 20 – 30cm 33,45 (2,48) 36,82 (2,81) 24,74 (3,63) Thịt nhẹ 0 – 10cm 46,38 (4,06) 39,33 (5,01) 14,29 (2,63) Thịt nhẹ 10 – 20cm 40,87 (7,82) 45,67 (5,09) 13,46 (2,73) Thịt nhẹ Vạn Thành (Đà Lạt) 20 – 30cm 46,61 (6,94) 41,91 (2,49) 11,48 (2,11) Thịt nhẹ
Kết quả cho thấy ở Vũng Tàu đất có sa cấu là cát; ở Bình Thuận đất có sa cấu cát pha thịt nhẹ; ở Ninh Thuận đất có sa cấu thịt trung bình; ở phường Vạn Thạnh và xã Xuân Thọ đất có sa cấu thịt nhẹ (phân cấp của USDA/Soil Taxonomy). Trong nhóm đất ở 4 địa điểm nghiên cứu thì Vũng Tàu có phần trăm cấp hạt cát cao nhất (> 95%), kế tiếp là Bình Thuận (> 70%), và ít nhất ở Ninh Thuận (> 30%). Phần trăm cấp hạt sét tại 5 địa điểm nghiên cứu thấp (< 30% ở tầng đất mặt), riêng Vũng Tàu khơng có (0%). Phần trăm cấp hạt thịt cao nhất ở Ninh Thuận (> 50%) và thấp nhất ở Vũng Tàu (< 2%).
41
Kết quả phân tích cũng cho thấy ở 3 địa điểm nghiên cứu trừ Vạn Thành và Vũng Tàu có phần trăm cấp hạt sét của tầng 10 – 20 cm và 20 – 30 cm cao hơn tầng mặt 0 – 10 cm. Điều này chứng tỏ có sự trực di sét ở tầng trên xuống tầng bên dưới. Ở địa điểm nghiên cứu Vạn Thành có phần trăm các cấp hạt khơng tn theo một quy luật nào có thể là do đây là đất mượn từ các vùng đồi khác về canh tác nên có sự trộn lẫn giữa các tầng đất với nhau.
3.2.2. Tính bền đồn lạp
Tính bền đồn lạp đất được xem là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng đất đai. Tính bền của đất có thể tác động mạnh mẽ đến đặc tính đất cả về hố học và lý học (Lê Văn Khoa, 2003). Ngồi ra, tính bền của đất cịn giúp đo lường mức độ chịu đựng của đất qua các tác động do tự nhiên hay con người như các lực cơ giới khi cày hoặc hoạt động tưới nước, mưa,…
Kết quả phân tích tính bền cấu trúc đất của các nhóm đất ở các địa điểm nghiên cứu: xã Phước Thuận, huyện Xuyên Mộc, tỉnh Bà Rịa Vũng Tàu; xã Hàm Thạnh, huyện Hàm Thuận Nam, tỉnh Bình Thuận; xã Phước Thuận, huyện Ninh Phước, tỉnh Ninh Thuận; xã Xuân Thọ và phường Vạn Thành, thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng được trình bày trong hình 3.6 và 3.7:
a ns ns ns b ns ns ns b ns ns ns 0 50 100 150 200 250
Bình Thuận Ninh Thuận Vạn Thành (Đà Lạt)
Xuân Thọ (Đà Lạt)
Địa điểm nghiên cứu
S
Q
0 - 10cm 10 - 20cm 20 - 30cm
42
Theo kết quả phân tích thống kê hình 3.6, hầu hết các địa điểm nghiên cứu khơng có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa các tầng đất, riêng địa điểm Bình Thuận có sự khác biệt có ý nghĩa thống kê giữa ba tầng đất, nguyên nhân là do tầng mặt có hàm lượng carbon hữu cơ cao hơn tầng bên dưới nên có tính bền cao hơn.
b b b c b b a a a bc b b 0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 0 - 10cm 10 - 20cm 20 - 30cm Tầng đất S Q Bình Thuận Ninh Thuận Vạn Thành (Đà Lạt) Xn Thọ (Đà Lạt)
Hình 3.7 Tính bền cấu trúc đất theo 3 tầng đất tại 5 địa điểm nghiên cứu
Kết quả phân tích cho thấy tính bền đạt giá trị cao nhất tại phường Vạn Thành, thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng (>150) cho thấy đất tại địa điểm nghiên cứu này có độ bền đồn lạp cao nhất khác biệt có ý nghĩa thống kê so với các địa điểm nghiên cứu còn lại. Nguyên nhân là do đất tại Vạn Thành có hàm lượng carbon hữu cơ (>2%) cao nhất so với các địa điểm nghiên cứu. Theo Trần Kim Tính (2003) chất hữu cơ có vai trị như là tác nhân liên kết, vì vậy hàm lượng hữu cơ trong đất cao sẽ có tác dụng gắn kết các phần tử đất lại với nhau làm cho đất khơng bị nén chặt và có cấu trúc tốt.
Tại địa điểm xã Xuân Thọ (Đà Lạt), Ninh Thuận phần trăm hạt sét cao (>20%) hơn Vạn Thành (Đà Lạt) nhưng tính bền lại thấp hơn (hình 3.7) khác biệt có ý nghĩa thống kê. Điều này có thể là do tại 2 địa điểm nghiên cứu này hàm lượng carbon hữu cơ rất nghèo (<2%), tuy hàm lượng sét cao nhưng hàm lượng chất hữu cơ thấp từ đó dẫn đến độ bền đồn lạp của đất thấp. Mặt khác thành phần cơ giới tại 2 địa
43
điểm này có hàm lượng thịt cao (>40%). Do đó khi canh tác trên đất thịt trong điều kiện khơng bón phân hữu cơ trong thời gian dài là nguyên nhân tính bền của đất vùng này thấp. Tại địa điểm Bình Thuận có thành phần cơ giới có hàm lượng cát là chủ yếu chiếm hơn 75% trong tổng số thành phần ba cấp hạt, thêm vào đó hàm