- MƠ TẢPHẪU DIỆN ĐẤT 1. Mục đích và yêu cầu:
Nhằm giúp học sinh thực hành các thao tác đào và mơ tả hình thái phẫu diện đất ở ngồi đồng. Qua đĩ giúp học sinh nhận biết các đặc tính hình thái của phẫu diện đất. Từ đĩ cĩ thể giúp cho cơng tác lập bản đồ đất, đánh giá thích nghi sử dụng đất và cải tạo đất.
Học sinh cần nắm các đặc tính hình thái phẫu điện đất trong phần lý thuyết.
2. Dụng cụ, hĩa chất
2.1. Khoan mơ tả (đường kính 4 cm chiều dài 2 m). 2.2. Giấy pH.
2.3. Dung dịch H2O2 (Hydrogen Peroxide) 2.4. Dao.
2.5. Bọc ni, dây thun.
3. Phương pháp:
3.1. Chọn điểm để tiến hành
Xác định các địa điểm khoan và mơ tả phẫu diện đất cho từng loại đất (đất phù sa ven sơng Tiền, sơng Hậu; đất phù sa xa sơng Tiền, sơng Hậu; đất phèn hoạt động trung bình và nhẹ; đất phèn hoạt động nặng; đất giồng cát).
Phẫu diện gồm: phẫu diện khoan và phẫu diện điển hình.
3.2. Phương pháp mơ tả
Theo quyển Cẩm nang hướng dẫn mơ tả phẫu diện đất của FAO. I. NHỮNG THƠNG TIN VỀ ĐIỂM KHẢO SÁT
1. Vị trí - Số phẫu diện
- Tình trạng phẫu diện (ẩm độ từ mặt đất theo chiều sâu) - Ngày khảo sát
- Người khảo sát
- Tên đất (nếu chưa cĩ tên thì nhận định)
- Vị trí (ấp, xã, huyện, tỉnh) và tên chủ đất nếu cĩ - Cao trình - Toạ độ 2. Phân loại - Theo USDA - Theo FAO 3. Địa hình
- Địa hình: Trạng thái dốc của mặt đất
- Địa mạo, địa lý: Đồng bằng, vùng cao, đồi, núi 4. Hiện trạng sử dụng đất
- Loại sử dụng đất: 2 vụ lúa, 3 vụ lúa, 2 vụ lúa + 1 vụ màu, trồng cỏ...
- Các hoạt động của con người trên đất: bĩn phân, cày xới, lên liếp, thuỷ lợi... - Lớp phủ thực vật: loại cây, mức độ che phủ
II. NHỮNG THƠNG TIN CHUNG VỀ ĐẤT KHẢO SÁT 1. Mẫu chất và rễ cây
- Mẫu chất: Phù sa cổ (Holocen) hay phù sa mới (Pleistocen) - Chiều sâu xuất hiện của rễ
23 2. Các đặc tính bề mặt
Đá, mãnh vụn của đá, đĩng ván, vết nứt, xĩi mịn... 3. Mối liên hệ giữa đất và nước
- Thốt thủy: bên trong (nhanh hay chậm ở trạng thái bão hịa), bên ngồi (chảy tràn) - Ngập lũ: số tháng ngập, thời gian ngập
- Mực thủy cấp: hiện tại, cao nhất, thấp nhất
III. NHỮNG TÍNH CHẤT CHỦ YẾU CỦA PHẪU DIỆN 1. Tổng quát
- Sự phát triển của phẫu diện: chưa phát triển (giống nhau trong suốt phẫu diện), phát triển (khơng giống nhau trong suốt phẫu diện)
- Tiến trình chuyển đổi từ yếu tố khơng phải là đất sang đất (tiến trình hình thành đất) 2. Phân biệt các tầng đất.
Tầng đất là những lớp đất song song với mặt đất. Trong mỗi tầng thì tương đối đồng nhất về các thành phần và được hình thành trong tiến trình thành lập đất.
3. Tên các tầng đất chính
H hoặc O, A, B, C, R và các tầng chuyển tiếp hay tầng nối đơi 4. Các tầng phụ
- a: Tích tụ chất hữu cơ phân huỷ cao (thường cĩ ở tầng O hay H) - b: Tầng đất chơn vùi (thường đi với tầng A)
- e: Vật liệu chất hữu cơ bán phân huỷ (thường cĩ ở tầng O hay H)
- g: Cĩ hiện tượng gley mạnh (sắt đã bị khử) thường thấy ở nhưng loại đất ngập, màu xám. Tầng tạo đốm phản ánh sự thay đổi của sự oxy hố khử (thường cĩ ở tầng B) - i: Chất hữu cơ phân huỷ nhẹ (thường cĩ ở tầng B)
- j: Tầng cĩ đốm phèn hay đốm jarosite - 2.5YR 8/6 - 8/8 (thường cĩ ở tầng B) - k: Tích tụ carbonate
- p: Tầng đế cày (nén dẽ) - q: sự tích tụ sét
5. Tính chất chuyển tầng
- Được phân theo chiều dày của ranh giới: Đột ngột (chiều dày <2 cm), rõ ràng (2 - 5 cm), từ từ (5 - 12 cm), phân tán (>12 cm)
- Hình dạng của ranh giới: Phẳng (ranh giới gần nằm ngang), dợn sĩng (lõm dợn sĩng > chiều sâu của nĩ), khơng đều (lõm dợn sĩng < chiều sâu của nĩ), dạng gẫy khúc 6. Độ sâu xuất hiện tầng đất (tính bằng cm)
Ghi nhận độ sâu xuất hiện của tầng đất (bắt đầu và kết thúc) kể cả các tầng phụ dựa trên đặc tính phát sinh của tầng đất.
7. Kiểm tra vật liệu sinh phèn ngồi đồng bằng H2O2. IV. NHỮNG TÍNH CHẤT CHỦ YẾU CỦA TẦNG ĐẤT Trong mỗi tầng đất xác định các tính chất sau:
1. Màu nền
Theo quyển so màu của Munsell gồm phổ màu (hue), độ sáng màu (value) và độ tinh khiết màu (chroma). Màu nền cĩ thể mơ tả ở 2 trạng thái khơ và ẩm.
Để so màu thì phải sử dụng mẫu đất khơng bị xáo trộn, đặt mẫu đất lên trang so, ánh sáng để so lấy từ kẻ hở của vai, đối chiếu với ơ màu gần trùng nhất
2. Sa cấu đất
Trong phần vật lý đất (xác định các hạt cát, thịt, sét) 3. Ẩm độ đất
24 4. Đốm màu
- Mật độ đốm (ít: <2% diện tích quan sát; trung bình: 2 - 20%; nhiều: >20%) - Màu đốm (Munsell)
- Tương phản (nhịa: phân biệt sự hiện diện đốm rỉ khơng rõ; nổi bậc: phân biệt rõ, rất nổi bậc: phân biệt màu cụ thể)
- Độ sắc nét (ranh giới giữa đốm với nền đất)
- Hình dạng: vết, ống, pha lẫn hay khuyếch tán, ổ...
- Kích thước (nhỏ: <5 mm tính theo chiều dài lớn nhất; trung bình: 5 - 20 mm;, to: >20 mm)
5. Cấu trúc
- Hình dạng: hạt hay viên, khối gĩc cạnh hay khối nhẵn cạnh, lăng trụ hay cột, phiến - Kích thước: rất mịn, mịn, trung bình, thơ, rất thơ tuỳ theo hình dạng
- Cấp độ phát triển: khơng cĩ cấu trúc, phát triển yếu, phát triển trung bình, phát triển mạnh
6. Độ bền
- Điều kiện ướt: Độ dính (khơng dính, dính nhẹ, dính, rất dính) và độ dẽo (khơng dẽo, dẽo nhẹ, dẽo, rất dẽo)
- Điều kiện ẩm: Bời rời (rã rời khơng dính lại), rời (bĩp xẹp xuống giữa hai ngĩn tay), tơi (bĩp xẹp xuống giữa hai ngĩn tay bằng lực trung bình), chặt (bĩp xẹp xuống giữa ngĩn cái và ngĩn cịn lại bằng lực trung bình), chặt mạnh chặt (bĩp xẹp xuống giữa ngĩn cái và ngĩn cịn lại bằng lực mạnh), rất chặt chặt (bĩp xẹp xuống bằng nguyên bàn tay bằng lực mạnh)
- Điều kiện khơ: Bời rời, mềm, hơi cứng, cứng, cứng mạnh, rất cứng 7. Độ thuần thục
- Thuần thục: bĩp đất trong tay, đất bị thay đổi hình dạng nhưng khơng chảy ra theo kẻ tay
- Gần thuần thục: bĩpđất trong tay, đất chảy ra theo kẻ tay từ từ
- Bán thuần thục: bĩp đất trong tay, đất chảy ra theo kẻ tay hơi nhanh nhưng khơng lọt xuống
- Gần khơng thuần thục: bĩp đất trong tay, đất trong tay vọt ra mạnh và lọt xuống - Khơng thuần thục: Để đất trong tay vừa co nhẹ lại thì đất bị chảy ra và lọt xuống 8. Tế khổng
- Mật độ: ít (1 - 50 lổ/dm2), trung bình (51 - 200 lổ/dm2), nhiều (>200 lổ/dm2)
- Kích thước: cực nhỏ (<0,075 mm), rất mịn (0,075 - 1 mm), mịn (1 - 2 mm), trung bình (2 - 5 mm), to (>5 mm)
- Sự liên tục: liên tục (xuyên qua các tầng), khơng liên tục (chỉ một phần của tầng) - Hướng: theo chiều thẳng đứng, theo chiều ngang, theo chiều nghiêng, theo hướng ngẫu nhiên
9. Kết von
- Mật độ đốm (rất ít: <5% diện tích quan sát; ít: 5 - 15%; thường: 15 - 40%; rất thường: 40 - 80%, nhiều: >80%)
- Màu sắc
- Kích thước (nhỏ: <1 cm tính theo đường kính lớn nhất; to: >1 cm) - Độ cứng (mềm: bị bể khi bĩp mạnh, cứng: khơng bị bể khi bĩp mạnh) - Hình dạng: hình cầu, ống, nhánh, khơng cĩ hình dạng cụ thể
25 10. Lớp phủ sét
- Hình dạng: dạng lớp phủ (điển hình, hình lưỡi liềm, hình nắp đậy, lủng lẳng, lịng chảo, vảy cứng), dạng trám đầy (trám đầy hồn tồn và khơng hồn tồn, dày đặc liên tục và khơng liên tục)
11. Rễ cây
- Số lượng hay mật độ: Rất ít, ít, trung bình, nhiều, rất nhiều, dày đặc - Trạng thái phân huỷ: tươi hay phân hủy
- Kích thước: Rất mịn (<1 mm), mịn (1 - 2 mm), trung bình (2 - 5 mm), to (>5 mm) 12. Tình trạng chất hữu cơ
- Màu sắc: nâu hay đen; nếu trường hợp chất hữu cơ đổi màu khi tiếp xúc với khơng khí thì ghi nhận màu ngun thuỷ và màu thay đổi khi ra khơng khí
- Mức độ phân huỷ: chưa phân huỷ, bán phân huỷ, phân huỷ hồn tồn - Hình dạng: Rễ ống, ổ, bời rời, pha lẫn
- Số lượng: ít (CHC <2% so với ngun tầng), trung bình (2 - 20%), nhiều (>20%) 13. Các giá trị pH, %CaCO3
4. Phúc trình, sản phẩm nộp
Nộp bài phúc trình theo nhĩm gồm bảng mơ tả phẫu diện (phân tầng và các đặc tính của tầng: ký hiệu tầng, độ dày, màu sắc đất, màu sắc đốm rỉ...)
26 CÂU HỎI ƠN TẬP
1. Đất là gì?
2. Khống vật và đá là gì?
3. Khống vật nguyên sinh là gì? Cĩ bao nhiêu lớp? Loại nào điển hình? 4. Khống vật thứ sinh là gì? Cĩ bao nhiêu lớp? Loại nào điển hình? 5. Cĩ mấy nhĩm đá trong tự nhiên?
6. Đá macma là gì? Hình thành như thế nào? Những loại đá macma chính? 7. Đá trầm tích là gì? Hình thành như thế nào? Những loại thường gặp? 8. Đá biến chất là gì? Hình thành như thế nào? Nêu một số loại đá biến chất? 9. Nêu khái niệm quá trình phá hủy đá và khống?
10 Trình bày các dạng phong hố đá và khống?
11 Vỏ phong hố là gì? Nêu các vỏ phong hố ở Việt Nam? 12. Khái niệm quá trình hình thành đất?
13. Trình bày các yếu tố hình thành đất? 14. Trình bày phẫu diện đất điển hình?
27
Phần 2:
THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CUẢ ĐẤT
2.1 THÀNH PHẦN CẤU TẠO ĐẤT
Đất gồm cĩ các phần chính như: phần rắn, phần lỏng và phần khí (đơi khi cịn được gọi là pha rắn, pha lỏng và pha khí). Phần lỏng thường gặp là nước trong đất cùng với chất tan (dung dịch đất). Phần khí bao gồm các chất trong khơng khí tiếp xúc với đất và các chất khí sinh ra từ các phản ứng xảy ra trong đất; các chất khí trong đất một phần được hấp phụ do động vật (O2 cần cho hơ hấp) và thực vật (CO2 cần cho quang hợp tạo chất khơ).
2.1.1 Thành phần rắn
Phần rắn là một trong các phần cĩ thay đổi tương đối chậm, chúng bao gồm các khống và chất hữu cơ. Các khống cĩ thể chia thành hai nhĩm chính: nhĩm silicate
và nhĩm các khống khác.
* Thành phần rắn vơ cơ
Các thành phần vơ cơ thường gặptrong đất:
Oxide/Hydroxide
Si-oxide : Thạch anh, tridymite
Fe-oxide/hydroxide : Goethite, hematite, limonite Al-oxide/hydroxide : Gibbsite, boehmite, diaspore
Silicate
Nesosilicate : Olivine (Mg); garnet (Ca, Mg, Mn, Ti, Cr); tourmaline (Na, Ca, Li, Mg, BO3); Zircon
Inosilicate : Augite (Ca, Mg); hornblende (Na, Ca, Mg, Ti)
Phyllocilicate : Talc (Mg); biotite (K, Mg, F); Muscovite (K, F); khống sét: illite (K), kaolinite, montmorillonite, vermiculite (Mg) Tectosilicate : Albite (Na), anorthite (Ca), orthoclase (K)
Carbonate Calcite (CaCO3), dolomite [MgCa(CO3)2]
Sulfate Gypsum (CaSO4.2H2O)
Halide Halite (NaCl), sylvine (KCl), carnallite (KMgCl3), (CaCl2.nH2O)
Sulphides Pyrite (FeS2)
Phosphate Apatite (Ca5(F,Cl,OH)(PO4)3, vivianite (Fe3(PO4)2.8H2O)
Nitrate Soda-nitre (NaNO3), nitre (KNO3)
Bolt và Bruggenwert, 1978
Nhìn vào các thành phần vơ cơ bên trên cho thấy, nhĩm cĩ tính hịa tan cao là nhĩm nitrate, halide và một phần của nhĩm sulphate; nhĩm cĩ tính hịa tan trung bình như là gypsum, calcite; nhĩm cĩ tính hịa tan thấp là các nhĩm silicate.
28
Các khống sét trong đất thì chiếm ưu thế trong việc thể hiện về mặt lý - hố tính của đất do diện tích bề mặt rất lớn và cĩ liên kết với cấu trúc mạng lưới tinh thể của
chúng. Các khống silicate này thuộc vào nhĩm phyllosilicate, đây là nhĩm khống thứ sinh. Trong nhĩm này cĩ hai nhĩm khống sét chính cần được phân biệt:
(1) Khống 2:1 bao gồm hai lớp tứ diện SiO4 (tetrahedron), tất cả tứ diện của hai lớp đều đối đỉnh với nhau và lớp dưới cùng lại đối đỉnh với lớp bát diện [AlO4(OH)2]
(octahedron) nằm ở giữa (Hình 4), bề dày của ba lớp này khoảng 10 angstrom.
(2) Khống 1:1 các tứ diện SiO4 trong khống đối đỉnh với lớp bát diện
AlO4(OH)2. Bề dày của khống này khoảng 7 angstrom.
Sự kết hợp trên là do hiện tượng mất nước (Hình 5).
Hình 4: Sự kết hợp giữa phiến tứ diện Si và phiến bát diện Al trong tinh thể sét
Các khống sét cĩ các đặc tính quan trọng khác, đĩ là do một số ion Si và Al bị thay thế bởi các ion cĩ hố trị thấp hơn, sự thay thế này gọi là sự thay thế đồng hình. Sự thay thế đồng hình này xảy ra trong lúc các khống sét được hình thành bởi vì các ion Si và Al khơng hiện diện đúng một tỉ lệ cần thiết trong lúc hình thành khống. Sự thay thế trên cĩ thể là Al thay Si và Mg thay Al, sự thay thế này dẫn đến sự thiếu hụt điện tích dương (dư thừa điện tích âm) của mạng lưới tinh thể. Để hiểu rõ hơn vấn đề này, hãy tính số hố trị trên mỗi đơn vị tinh thể (unit cell). Đơn vị tinh thể là một đơn vị nhỏ nhất trong tinh thể, cĩ kết cấu hồn chỉnh về mặt hố học và nĩ lập lại được để tạo một tinh thể.
29
Hình bên trái khống khơng cĩ sự thay thế đồng hình trong tứ diện và bát diện, hình bên phải cĩ sự thay thế đồng hình.
Cấu trúc mơ tả như trên là cho từng phiến sét đơn lẻ, trong thực tế các khống sét kết hợp với nhau thành các đơn vị lớn hơn, các đơn vị này quyết định về đặc tính hố
và lý của đất.
Khống 1:1 cĩ mặt trên và mặt dưới của khống sét là khác nhau do một mặt là tứ diện cịn mặt kia là bát diện. Các phiến dạng này kết với nhau tương đối chặt và hình thành các tinh thể lớn. Phần lớn các khống cĩ dạng này là kaolinite, chúng cĩ diện tích bề mặt rất thay đổi khoảng vài chục m2/gram cho tới rất thấp tùy vào mức độ kết lại của các phiến với nhau. Thêm vào đĩ sự thay thế đồng hình dường như khơng đáng kể, thường thì khống loại này khơng cĩ các đặc tính hố và lý đáng kể.
Khống 2:1 thì hồn tồn khác, tính đối xứng về mặt hình học và các nối giữa chúng thì lệ thuộc vào các điều kiện mơi trường đặc thù nơi mà chúng hiện diện.
- Muscovite (mica) cĩ sự thay thế đồng hình cao, khi mất nước thì kết lại với
nhau một cách thuận lợi giữa các phiến, ion K bị lọt vào trong các lỗ hình lục giác của lớp tứ diện, điều này làm giảm điện tích bề mặt vì một phần điện tích âm do sự thay thế đồng hình tạo nên bị trung hịa bởi ion K.
- Illite cĩ sự sắp xếp trong cấu trúc tương tự như mica, nhưng vì một phần ion K bị thay thế bởi ion H3O+. Khác với trường hợp là ion K lực kết hợp của H3O+
khơng chặt nên khống này cĩ điện tích âm cao vì cĩ điện tích âm cao nên khống này chỉ kết lại với nhau từ 5 - 10 phiến. Chúng cĩ diện tích bề mặt cao (80
m2/gram) cho các phiến sét kết với nhau khoảng 10 phiến đơn và cĩ kích thước khoảng 100 angstrom. Khống này cịn gọi là hydrous mica, một đặc tính nổi bậc của khống này là cĩ diện tích bề mặt cao và cĩ lượng điện tích cũng cao.
- Chlorite (tri-octahedral) hình thành các phiến to do kết hợp của nhiều phiến đơn với nhau trên cầu nối với ion Mg.
Trong thực tế các khống sét khơng tồn một cách độc lập (tức là một cục đất thì chỉ cĩ một loại khống) mà chúng trộn lẫn của các loại khống sét (thí dụ mica-
vermiculite; kaolinite-vermiculite) do phong hố khơng hồn tồn.
30
* Thành phần rắn hữu cơ
Chất vơ cơ trong đất cĩ nguồn gốc từ mẫu chất và được bồi đắp thơng qua sự vận chuyển chủ yếu là do nước. Trong khi đĩ, thành phần hữu cơ trong đất bắt nguồn từ các sinh khối bao gồm cả động vật và thực vật trong đất. Tầm quan trọng hơn cả trong giới sinh vật là chúng tác động đến các tiến trình phong hố của các mẫu chất và các sinh vật trên mặt đất đã gĩp phần tạo nên chất hữu cơ trong đất. Các cơ thể sống và thành phần hữu cơ cĩ từ sự phân hủy các cơ thể sống đĩ chính là các thành phần hữu cơ trong đất.
Chất hữu cơ và mùn trong đất cĩ thể được phân lập như sau:
Hình 7: Các thành phần chất hữu cơ trong đất
Đặc tính và chức năng của chất hữu cơ trong đất
- Cĩ diện tích bề mặt cao: 800 - 900 m2/gram.
- Cĩ CEC 150 - 300 cmolc/kg, CEC thay đổi theo pH. + 50% CEC do các nhĩm carboxyl tạo nên. + 30% CEC do quinionic, phenolic, enolic.
Chức năng
- Thúc đẩy thành lập cấu trúc tốt.
- Cung cấp dinh dưỡng (Ca, Mg, S và vi lượng). - Nguồn năng lượng chovi sinh vật và động vật.
- Gia tăng tính đệm, gia tăng CEC. - Hấp phụ các chất gây ơ nhiễm.
2.1.2 Thành phần lỏng
Pha lỏng trong đất thường được gọi là dung dịch đất.Nồng độ các chất trong pha