I LỚP VỎ ĐỊA LÍ CỦA TRÁ ĐẤ T
5. Thổ nhưỡng quyển (quyển đất)
a) Khái niệm về thổ nh−ỡng quyển
Lớp vỏ thổ nh−ỡng hay quyển thổ nh−ỡng (quyển đất) là một thành phần quan trọng của lớp vỏ địa lí. Đây là lớp vỏ vật chất mềm xốp, nằm ở trên cùng của thạch quyển có độ phì nhiêu, có khả năng nuôi sống đ−ợc thực vật. Chính độ phì nhiêu làm cho đất phân biệt đ−ợc so với lớp vỏ phong hoá tơi xốp ở phía trên của thạch quyển. Theo V.V Đôcutraep thì độ phì nhiêu là khả năng cung cấp th−ờng xuyên và liên tục cho thực vật thức ăn, n−ớc, không khí, nhiệt và các điều kiện sinh sống khác để phát triển. Độ phì nhiêu của thổ nh−ỡng cao hay thấp biểu hiện khá rõ trong tình hình sinh sống, phát triển và sản l−ợng của thực vật.
Sự hình thành và phát triển của thổ nh−ỡng trên bề mặt Trái Đất chính là kết quả của sự tác động qua lại giữa các vật thể tự nhiên sống, bao gồm tất cả các sinh vật hạ đẳng có trong đất, đá và các vật thể tự nhiên chết là các loại đá, khoáng vật có nguồn gốc khác nhau của thạch quyển. Sự tác động giữa hai thành phần này chính là sự trao đổi năng l−ợng và vật chất có tính tuần hoàn. Đó là quá trình tiểu tuần hoàn sinh vật. Các sinh vật hấp thụ các khoáng chất trong đất và xác các sinh vật. Chất khoáng trong đất rất đa dạng đ−ợc hình thành do sự phân huỷ các khoáng vật nguyên sinh của nham thạch. Những chất này đ−ợc sinh vật sử dụng để nuôi sống và tạo nên chính cơ thể sinh vật. Sau khi chết đi, xác của sinh vật lại trả về cho đất những thành phần khoáng. Vòng tuần hoàn sinh vật d−ới dạng : đất − cơ thể sống −
đất không phải là vòng khép kín, nó đ−ợc diễn ra ở trên đất, trên nền của một vòng tuần hoàn vật chất rộng lớn hơn nhiều, đó là vòng tuần hoàn địa chất. Chỉ một ít chất khoáng trong lớp vỏ thổ nh−ỡng tham gia vào vòng tiểu tuần hoàn sinh vật. Một phần lớn các chất khoáng bị tác dụng của m−a, gió, của các dạng ngoại lực khác cuốn ra sông, ra biển hoặc đại d−ơng. Tại đây, chúng đ−ợc tích luỹ d−ới dạng trầm tích. Qua một thời gian dài, d−ới tác động của các vận động địa chất và hoạt động kiến tạo với các quy mô lớn, chúng có nhiều điều kiện nổi lên bề mặt đất và lại tham gia vào vòng tuần hoàn sinh vật hoặc lại đ−a ra sông, biển − tham gia vào vòng đại tuần hoàn địa chất. Cũng nh− vòng tiểu tuần hoàn sinh vật, vòng tuần hoàn này cũng không khép kín, nó phụ thuộc vào quy luật tiến hoá địa chất của Trái Đất. Nh− vậy, nhờ quá trình trao đổi vật chất và năng l−ợng của hai vòng tuần hoàn này, trên bề mặt Trái Đất
hình thành nên thổ nh−ỡng, một thể tự nhiên độc đáo có những tính chất và thành phần riêng biệt.
b) Thành phần và tính chất thổ nh−ỡng
D−ới tác động t−ơng hỗ của các nhân tố hình thành đất, trong đất có những thành phần cấu tạo riêng biệt.
− Thành phần thổ nh−ỡng + Thành phần hữu cơ
Tuy thành phần hữu cơ chỉ chiếm một l−ợng nhỏ so với thành phần khoáng vật, nh−ng lại rất quan trọng, đặc biệt về mặt địa hoá của đất. Trong quá trình hoạt động sống của mình, sinh vật đã tạo ra hầu hết (4/5) l−ợng chất hữu cơ có trong đất. Có thể chia ra ba nhóm quá trình sinh học đất :
* Hoạt động của thực vật lá xanh, tạo nên tuần hoàn của các nguyên tố hoá học trong hệ thống đất.
* Hoạt động của các động vật ảnh h−ởng tới thành phần, tính chất của đất : chúng có khả năng bài tiết các chất hữu cơ, xáo trộn, điều chế đất.
* Hoạt động của các vi sinh vật đóng vai trò chủ yếu trong qúa trình chuyển hoá các chất hữu cơ có trong đất.
Các chất hữu cơ trong đất là các chất đ−ờng, axit hữu cơ, các chất tinh bột, xenlulô, hiđrat cácbon đa đ−ờng, linhin có trong các xác thực vật, chất béo và các nhóm prôtêin (những hợp chất đạm phức tạp),... D−ới tác dụng của các nhân tố độ ẩm, nhiệt, vi sinh vật,... chất hữu cơ có một quá trình chuyển hóa phức tạp : có thể phân giải đến cùng tạo khí CO2 và n−ớc (quá trình khoáng hoá), hoặc có thể kết hợp tạo thành một hợp chất hữu cơ mới, gọi là chất mùn (quá trình mùn hoá). Mặc dù không có tỉ lệ cao trong đất, nh−ng chất mùn có tác dụng rất lớn. Chất mùn là nguồn gốc cung cấp nguyên tố cácbon tạo ra cơ thể sinh vật và khí CO2 toả vào không khí, là nguồn cung cấp các chất dinh d−ỡng cho cây, là chất keo làm cho đất có cấu t−ợng tốt, là chất kích thích làm kháng sinh đối với thực vật. Chất mùn có giá trị rất lớn đối với đất và sản xuất nông nghiệp. Chính vì vậy, ng−ời ta phải tìm mọi biện pháp để tăng l−ợng chất hữu cơ, tạo ra chất mùn cho đất.
+ Thành phần khoáng chất
Trong thổ nh−ỡng, thành phần khoáng trong đất rất đa dạng, chiếm khoảng 95% trọng l−ợng đất khô, quyết định tính chất của các loại thổ nh−ỡng. Thành phần, kích th−ớc của các khoáng chất có trong đất phụ thuộc vào mức độ phong hoá của đá mẹ, vì thế ng−ời ta có thể biết đ−ợc tính chất của đất khi biết đ−ợc đá mẹ. Thí dụ : đất hình thành trên đá granít th−ờng có tỉ lệ sét và cát ngang nhau, có tính chất vật lí tốt. Kích th−ớc của các hạt khoáng trong đất ảnh h−ởng đến tính hút ẩm, tính đàn hồi và các đặc tính lí hoá khác của thổ nh−ỡng.
Trong đất th−ờng có các loại hạt lẫn lộn với nhau theo những tỉ lệ khác nhau tạo nên chất đất, hay còn gọi là thành phần cơ giới của đất. Đất tốt nhất là đất có thể phối hợp đ−ợc các loại khoáng hạt to và nhỏ khác nhau. Trong đất các hạt khoáng này th−ờng gắn kết với nhau thành những hạt có những kích th−ớc khác nhau. Đất có kết hạt gọi là đất có cấu t−ợng. Những loại đất này th−ờng xốp, độ ẩm lớn, n−ớc và không khí dễ l−u thông, có khả năng giữ ẩm, giữ nhiệt, tích luỹ đ−ợc chất dinh d−ỡng cho cây trồng. Đất có cấu t−ợng tốt phải có một l−ợng keo đất cần thiết đủ để các hạt gắn vào nhau một cách bền vững, có khả năng hấp thụ, dự trữ
các chất dinh d−ỡng không để các chất này bị rửa trôi một cách quá nhanh. Chính vì vậy, đất có cấu t−ợng tốt phần lớn là đất có độ phì cao.
+ Thành phần n−ớc và khí trong thổ nh−ỡng
Trong thổ nh−ỡng ngoài hai thành phần hữu cơ và khoáng, còn có n−ớc và các chất khí . * Thành phần khí trong đất khác so với thành phần không khí ở ngoài khí quyển. Trong đất, nitơ chiếm 78 − 80% thể tích, khí cacbonic (CO2) chiếm 0,1 − 15%, nh−ng oxi (O2) lại ít, chỉ chiếm 0,1 − 20%. Thành phần không khí của đất phụ thuộc vào quá trình sinh hóa học của đất. Nhờ những quá trình này, khí cacbonic thừa trong đất đ−ợc thải vào không khí và không khí giàu oxi lại thâm nhập vào đất. Nhờ sự trao đổi khí th−ờng xuyên giữa đất và không khí nên thế cân bằng về khí đ−ợc thiết lập.
* N−ớc trong đất th−ờng đ−ợc gọi là dung dịch đất hay "máu của đất".
Đây là môi tr−ờng mà trong đó diễn ra các quá trình di chuyển và phân hoá của các nguyên tố hoá học trong quá trình hình thành đất. Thành phần và nồng độ dung dịch đất là nguyên nhân tạo nên các loại đất chua, đất kiềm. Trong thổ nh−ỡng độ chua, kiềm của đất đ−ợc kí hiệu là pH xác định bằng l−ợng ion H+ trong dung dịch. Đất không chua, không kiềm là đất có độ pH = 7. Nếu độ pH < 7 là đất kiềm và pH >7 là đất chua. Mỗi loại thực vật đều thích hợp với một phạm vi độ chua − kiềm nhất định của đất. Cây mọc trên đất có độ chua − kiềm lớn hay nhỏ hơn phạm vi đó đều phát triển không tốt.
− Tính chất của thổ nh−ỡng + Phẫu diện đất
Phẫu diện đất là những mặt cắt theo chiều thẳng đứng để lộ ra các tầng đất có màu sắc, thành phần cơ giới, hoá học, độ ẩm, độ chặt,...khác nhau. Đó là các tầng phát sinh. Thông th−ờng phẫu diện đất gồm 3 tầng chính :
* Tầng A : tầng trên cùng màu sẫm và chứa nhiều chất hữu cơ và chất mùn, xốp mềm và có độ phì cao. Đây là tầng tích mùn.
* Tầng B : là tầng tích tụ vật liệu bị rửa trôi từ tầng A xuống, l−ợng mùn ít, th−ờng có thành phần cơ giới nặng.
* Tầng C : nằm d−ới tầng B gọi là tầng đá mẹ, vật chất còn giữ nhiều dấu vết của quá trình phong hoá đá gốc, chứa nhiều mảnh đá vụn.
Ngoài ra còn có tầng D, nằm d−ới tầng C : là lớp đất đá còn ở dạng nguyên khai, ch−a bị phong hoá.
Phẫu diện đất là tấm g−ơng phản chiếu quá trình hình thành và đặc tính của đất. Chính vì vậy muốn nghiên cứu, cải tạo đất trồng, phải quan sát, nghiên cứu phẫu diện đất. Đó là điều hết sức cần thiết.
+ Các quy luật phân bố thổ nh−ỡng
Sự phân bố của thổ nh−ỡng chịu sự chi phối của những quy luật sau : * Tính địa giới theo chiều ngang :
Các loại đất thay đổi từ Xích đạo về hai cực, nhất là ở những vùng lãnh thổ lớn, có địa hình đồng bằng, có đá mẹ cùng loại. Tuy nhiên cũng phải nhận thấy rằng ranh giới của các đới đất theo chiều ngang không phải luôn luôn trùng với các vĩ tuyến.
Thể hiện ở sự thay đổi các loại đất từ chân núi lên đến đỉnh núi. Tính địa đới theo chiều thẳng đứng ở miền núi cũng chịu sự chi phối của các điều kiện địa đới.
* Tính địa ph−ơng hay tính vùng :
Do điều kiện vị trí gần hay xa biển, h−ớng s−ờn trong cùng một cùng đới, điều kiện khí hậu, sinh vật sẽ không giống nhau do đó, sự hình thành đất sẽ có những đặc tr−ng địa ph−ơng riêng.
c) Các nhân tố hình thành thổ nh−ỡng
Thổ nh−ỡng là một thể tự nhiên hình thành do tác động qua lại của nhiều nhân tố khác nhau : nhân tố tự nhiên và nhân tố hoạt động kinh tế của con ng−ời.
− Những nhân tố tự nhiên
Trong quá trình hình thành thổ nh−ỡng, các chất vô cơ và hữu cơ có mối quan hệ khăng khít, chặt chẽ. Đôcutraep cho rằng : "thổ nh−ỡng là lớp vỏ ngoài hoặc lớp bề mặt nham thạch, biến hoá một cách tự nhiên d−ới tác động t−ơng hỗ của các nhân tố : đá mẹ, khí hậu, sinh vật, địa hình và tuổi khu vực". Năm nhân tố này không tác động riêng rẽ trong quá trình hình thành thổ nh−ỡng mà kết hợp với nhau một cách chặt chẽ.
+ Đá mẹ
Đá mẹ nh− là nền móng và bộ khung của một công trình tự nhiên phức tạp hình thành nên đất. Thành phần và đặc tính lí hoá học của thổ nh−ỡng phụ thuộc rất nhiều vào thành phần và tính chất lí hoá học của đá mẹ. Những khoáng chất của đá mẹ tham gia vào quá trình tạo đất một cách khác nhau. Chính vì vậy, mỗi khi xét đặc tính của một loại đá nào, cần phải xem xét cả những đặc điểm địa chất của vùng đó.
+ Sinh vật
Sự hình thành đất trên bề mặt Trái Đất chỉ bắt đầu khi sự sống xuất hiện. Bất cứ loại đá nào dù có bị phá huỷ và bị phong hoá sâu sắc cũng ch−a phải là đất. Chỉ có sự tác động t−ơng hỗ lâu dài của đá mẹ với sinh vật trong những điều kiện khí hậu nhất định mới tạo nên những chất l−ợng riêng, làm cho đất khác với đá gốc. Có thể nói, sinh vật là nguồn gốc thành phần hữu cơ của đất. Bằng những hoạt động sinh sống của mình, sinh vật tham gia vào sự phân huỷ, sự hình thành chất mùn − chất có liên quan đến tính chất căn bản của thổ nh−ỡng.
+ Khí hậu
Khí hậu là một trong những nhân tố quan trọng của quá trình hình thành đất. Khí hậu quyết định chế độ nhiệt ẩm của đất. Các chế độ này có ảnh h−ởng đến các quá trình phong hoá và di chuyển vật chất trong đất. Sự vận động của các khối khí (gió) ảnh h−ởng đến sự trao đổi khí của đất và mang đi những phần tử nhỏ bé của đất d−ới dạng bụi. Khí hậu còn ảnh h−ởng tới quá trình hình thành đất một cách gián tiếp, thông qua các nhân tố tạo đất khác. ảnh h−ởng gián tiếp của khí hậu tới đất sẽ còn quan trọng hơn và rõ nét hơn thông qua nhân tố sinh vật. Các yếu tố khí hậu ảnh h−ởng trực tiếp đến tính chất, c−ờng độ phát triển của giới sinh vật và đến tất cả chức năng mà sinh vật hoàn thành trong đất. Điều kiện khí hậu còn quyết định một quy luật quan trọng của địa lí thổ nh−ỡng, đó là tính địa đới. Mối quan hệ của khí hậu và các kiểu đất đã đ−ợc các nhà thổ nh−ỡng học chú ý từ lâu. Tuy nhiên cần l−u ý rằng, trong hoàn cảnh nào đó, ở một chừng mực nào đó, nhân tố khí hậu biểu hiện rất rõ, gần nh− quyết định hơn những nhân tố khác. Nh−ng quá trình hình thành đất vẫn là kết quả tác động đồng thời của các nhân tố đã đ−ợc kể ở trên.
+ Địa hình
Địa hình có ảnh h−ởng đến kết quả tác động của các nhân tố khác trong sự hình thành thổ nh−ỡng. Sự di chuyển của các chất khoáng và hữu cơ, các chế độ nhiệt, ẩm, gió, các đặc điểm của sinh vật,... ở các địa hình khác nhau sẽ có các điều kiện không giống nhau, do vậy quá trình hình thành đất sẽ không đồng nhất ở tất cả các dạng địa hình.
+ Thời gian
Sự hình thành thổ nh−ỡng là một quá trình lâu dài. Trong quá trình lâu dài đó, đất phải trải qua nhiều giai đoạn phát triển kế tiếp nhau. Trong từng giai đoạn, tính chất của đất cũng khác nhau. Vì vậy, khi xét đến sự hình thành đất, cần chú ý đến yếu tố thời gian.
− Hoạt động kinh tế của con ng−ời đối với sự hình thành thổ nh−ỡng
Trong sự hình thành đất, ảnh h−ởng của hoạt động kinh tế của con ng−ời, hay của xã hội loài ng−ời nói chung là rất lớn. Nếu ảnh h−ởng của những nhân tố tự nhiên tới đất xuất hiện một cách tự phát thì con ng−ời, trong quá trình hoạt động kinh tế của mình lại tác động vào đất một cách có định h−ớng nhất định. Con ng−ời có thể làm cho quá trình hình thành đất bị gián đoạn hoặc thay đổi h−ớng phát triển t−ơng ứng với nhu cầu phát triển của mình. Đất là đối t−ợng lao động của con ng−ời. Để cho đất mãi mãi là một nguồn tài nguyên quý của xã hội, con ng−ời phải biết sử dụng nó một cách hợp lí, đồng thời với bảo vệ và chăm sóc đất.
d) Các kiểu đất trên thế giới
Có nhiều kiểu phân loại đất khác nhau. Tr−ớc kia ng−ời ta phân loại đất chỉ dựa vào một số đặc tính riêng biệt của đất : thí dụ đất lúa mì, đất lúa n−ớc,... hay dựa vào thành phần của đất : đất sét, đất cacbonat,... Những cách phân loại này đều phiến diện. Đôcutraep là ng−ời đầu tiên đ−a ra cách phân loại thổ nh−ỡng dựa vào đặc tr−ng của quá trình hình thành. Theo Đôcutraep trên nửa cầu Bắc có những loại đất sau đây :
− Các kiểu đất địa đới
Kiểu đất Đới
* Đất đài nguyên Đới ph−ơng Bắc * Đất pôtzôn xám nhạt Đới tai ga
* Đất xám sẫm và xám Đới rừng thảo nguyên * Đất đen (secnôdiom) Đới thảo nguyên
* Đất hạt dẻ và nâu sẫm Đới thảo nguyên hoang mạc * Đất thoáng khí (vàng, sáng) Đới hoang mạc
* Đất feralit (đỏ, vàng) Đới rừng cận nhiệt và nhiệt đới
Các kiểu đất chuyển tiếp
* Đất đầm lầy hay đầm lầy có cỏ * Đất cacbonat hay rendin
* Đất xôlônet thứ sinh
Các kiểu đất khác
* Đất đầm lầy * Đất phù sa