Đường kính (mm) Tên gọi
>3 3- 1
Phần đá vụn của đất Sỏi, cuội
1 – 0,50 0,5 – 0,25 0,25 – 0,05 0,05 – 0,01 0,01 – 0,005 0,005 – 0,001 < 0,001 >0,01 < 0,01 Cát thô Cát trung bình Cát mịn Limôn thô Limôn trung bình Limôn mịn Sét Cát vật lí Sét vật lí
Tất cả những phần tử có kích thước lớn hơn 1mm gọi là “phần xương” của đất, những phần tử nhỏ hơn 1mm gọi là “phần mịn” của đất. N.M.Xibicxep (1899) phân chia những phần tử đất thành “cát vật lí” – tức là những cấp hạt lớn hơn 0,01mm và “sét vật lí” – những cấp hạt nhỏ hơn 0,01mm. Những khái niệm này hiện nay được sử dụng rộng rãi trong phân loại đất theo thành phần cơ giới.
b) Chuẩn bị đất để phân tích thành phần cơ giới đối với những đất chứa cacbonat. Đối với nhóm đất này việc chuẩn bị đất để phân tích thành phần cơ giới rất phức rạp, người ta thường sử dụng những dung dịch muối khác nhau như: natri oxalat (Na2C2O4); pirophotphat (Na4P2O7) và hecxametaphotphat (Na6P6O18). Tùy thuộc vào hàm lượng cacbonat và dung tích hấp phụ của đất mà sử dụng Na2C2O4 0,5N với lượng khác nhau. Việc sử dụng các dung dịch muối natri để xử lí mẫu đất là để đẩy những cacbonat của đất dưới dạng các muối không tan, do đó trong đất sẽ được hình thành những nguyên tố cơ học mới. Những hợp chất mới này là ( Ca, Mg)C2O4; (Ca2, Mg2)P2O7; (Ca3, Mg3)P6O18; Na2Ca2(PO3)6. Trong thực tế việc xử lí đất bằng những muối kiềm trên đây thường được kết hợp với phương pháp cơ học, nghĩa là nghiền, tán đất.
P.F.Menhicôp (1952) đề nghị phương pháp pirophotphat như sau: Cho từ từ dung dịch pirophotphat 5% vào mẫu đất phân tích đến trạng thái sền sệt. Đối với đất mặn và đất cacbonat có thành phần cơ giới nặng thì sử dụng từ 20 -25ml cho 10g đất, còn đối với đất cát pha và đất cát thì sử dụng 15ml cho 15g đất. Đối với đất không mặn và đất không chứa cacbonat có thành phần cơ giới nặng thì sử dụng 5ml; đất thịt, cát pha và cát thì sử dụng 3ml cho 10g đất. Mẫu đất được nhào trộn trong 20 phút, sau đó dùng chày sứ có bịt đầu cao su để nghiền, tán đất trong 5 phút và đổ vào cốc. Vừa nghiền tán vừa gạn cho đến
khi xuất hiện nước trong khi đất lắng. Cho đất qua rây kích thước 0,1 hoặc 0,25mm vào ống đong có dung dịch 1 lít. Thêm nước vào ống đong cho đến mức 1 lít và phân tích thành phần cơ giới theo phương pháp pipet của Katrinski.
Phương pháp hecxa – metaphotphat để xử lí mẫu đất: Lấy khoảng 300g đất, nếu là đất mặn thì trước hết phải loại clo bằng cách rửa đất qua giấy lọc trên phễu, dùng nước cất rửa nhiều lần cho đến khi hết ion clo (dùng AgNO3 5% trong môi trường được axit hóa bằng HNO3 10% để thử phản ứng clo). Đất sau khi rửa sạch đem phơi ở trong phòng đến trạng thái khô không khí, rây 1mm rồi lấy 20g để phân tích.
Dung dịch dùng để xử lí mẫu đất được chuẩn bị như sau: lấy 3,7g Na6P6O18 + 7,94g Na2CO3 hòa tan trong 1 lít nước. Natri cacbonat thúc đẩy sự thủy phân của hecxa metaphotphat thành octophotphat. Lấy 20ml dung dịch này thêm vào mẫu đất đã được rửa (nếu là đất mặn) và 10ml đối với đất không mặn, dùng đũa thủy tinh đầu có gắn cao su khuấy cẩn thận và sau khoảng 15 – 20 phút dùng nước cất chuyển dần đất sang bình tam giác dung tích 250ml.
Đun dung dịch huyền phù này 1 giờ, sau đó chuyển đất vào ống đong có dung tích 1 lít qua rây cỡ 0,1mm, cần cọ xát nhẹ và rửa để không cho các phần tử sét dính vào. Dung dịch đất trong ống đong ở trạng thái huyền phù, và xảy ra hiện tượng tụ keo. Nếu quá trình tụ keo xảy ra chậm thì có thể thêm một ít dung dịch xử lí vào dung dịch huyền phù. Trường hợp qua trình tụ keo xảy ra nhanh thì cẩn thận gạn đổ phần nước trong và đổ thêm nước cất cùng với một phần dung dịch xử lí.
c) Nguyên tắc và kỹ thuật phân tích thành phần cơ giới đất. Các phương pháp phân tích thành phần cơ giới đất bao gồm: phương pháp ngoài đồng ruộng, phương pháp rây, phương pháp trong môi trường nước (phương pháp lắng gạn, phương pháp tỉ trọng kế, phương pháp pipet).
- Phương pháp ngoài đồng ruộng (xác định nhanh, không có dụng cụ)
Phương pháp ướt: Tẩm ướt mẫu đất rồi dùng hai lòng bàn tay vê thành sợi dài độ 5 – 6cm. Kĩ thuật tẩm ướt đất cần chú ý vừa đủ, không khô quá và không nhão quá, nghĩa là độ ẩm lúc này tương ứng với “ giới hạn chảy dưới”. Sau khi vê thành sợi, tiếp tục uốn thành vòng tròn. Sự thể hiện hình dáng của vòng tròn tương ứng với thành phần cơ giới đất .
Phương pháp này nếu được thực hiện cẩn thận, cũng cho những kết quả tốt, gần đúng với kết quả phân tích trong phòng.
- Phương pháp phân tích thành phần cơ giới trong môi trường nước đứng yên tĩnh (phương pháp pipet của Katrinski-Gluskop). Phương pháp này do Gluskop đề xuất năm 1912. Đến năm 1922, Robinson đề nghị dùng ống hút với thể tích 25ml để lấy dung dịch huyền phù, cho nên còn được gọi là ống hút Robinson hay pipet. Năm 1930, tại hội nghị quốc tế thổ nhưỡng, phương pháp này đã được công nhận rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới
Trình tự phân tích: Mẫu đất phân tích sau khi phơi trong phòng đến trạng thái “khô không khí”, dùng cối chày sứ giã đất và rây qua rây cỡ 1mm. Trộn đều , lấy 3 mẫu để phân tích theo các yêu cầu:
Đất thịt và thịt nặng (g) Đất cát và cát pha (g) - Để xác định độ hút ẩm
không khí (1)
- Để xác định lượng tiêu hao khi xử lí bằng HCl (2) - Để chuẩn bị dung dịch huyền phù (3) 4 – 5 10 – 15 10 - 15 10 20 – 30 20 - 30
Lượng đất lấy để phân tích nhiều hay ít tùy thuộc vào đặc tính của đất, đất có thành phần cơ giới càng nhẹ thì lượng đất lấy để phân tích càng nhiều và ngược lại.
Mẫu đất số 2 và 3 cho vào 2 bát sứ và kiểm tra mức độ chứa cacbonat của đất bằng cách cho nhỏ giọt HCl 10% vào mẫu. Nếu đất có cacbonat thì xuất hiện bọt khí CO2 bay ra và lúc này cần tiếp tục xử lí bằng dung dịch HCl 0,2N cho đến khi không thấy xuất hiện bọt CO2 . Việc phá hủy cacbonat khi phân tích thành phần cơ giới đất là cần thiết vì Ca và Mg trong đất có vai trò chất dính kết, chúng liên kết các nguyên tố cơ học lại với nhau tạo nên kích thước lớn hơn.
Tiếp tục đổ HCl 0,2N vào mẫu đất, dùng đũa thủy tinh khuấy, để lắng một thời gian rồi gạn phần nước trong ở bát sứ theo đũa thủy tinh qua phễu và lọc. Hai mẫu đất được xử lí song song cho đến khi nhỏ HCl 0,2N không xuất hiện bọt khí thì ngừng.
Sau khi phá hủy cacbonat, dùng dung dịch HCl 0,05N chuyển dần mẫu đất ở bát sứ lên giấy lọc đặt trong phễu. Mẫu đất dùng để xác định lượng tiêu hao khi xử lí HCl cần chuyển lên giấy lọc đặt trong phễu nhưng đã cân trước khối lượng của giấy lọc. Đất trên phễu tiếp tục được rửa bằng HCl 0,05N cho đến khi hết phản ứng với Ca2+. Để thử phản
ứng, dùng ống nghiệm hứng một ít dịch lọc, thêm 2 giọt chỉ thị phenolphtalein và dùng NH4OH 10% để trung hòa theo từng giọt cho đến khi xuất hiện kết tủa tinh thể CaC2O4 rất rõ. Nếu đã hết Ca2+ (không có kết tủa) chuyển hết đất lên phễu bằng dung dịch HCl 0,05N. Tiếp tục rửa mẫu đất trên phễu lọc bằng nước cất cho đến khi hết phản ứng với clo. Để thử phản ứng, dùng ống nghiệm hứng một ít dịch lọc, dùng vài giọt HNO3 10% để axit hóa dung dịch, sau đó thêm vài giọt AgNO3 5%, nếu còn clo sẽ xuất hiện kết tủa màu trắng AgCl.
Đối với những mẫu đất không có cacbonat thì dùng ngay HCl 0,05N để xử lí , sau đó cũng chuyển qua phễu lọc, rửa cho đến khi hết canxi và clo như trình tự trên.
Mẫu đất dùng để tính lượng tiêu hao khi xử lí HCl, sau khi đã rửa, đất và giấy lọc được cho vào trong cốc sứ hoặc nhôm đã cân trước khối lượng, sấy khô ở 1050C đến khối lượng không đổi rồi cân. Căn cứ vào hiệu số khối lượng, xác định lượng tiêu hao khi xử lí HCl.
Mẫu đất dùng để phân tích thành phần cơ giới, sau khi đã rửa sạch Ca2+ và Cl, dùng đũa thủy tinh chọc thủng giấy lọc, dùng nước cọ rửa trực tiếp vào bình có dung tích khoảng 750cm3. Thêm nước cất vào bình đến thể tích khoảng 250cm3 và thêm NaOH 1N theo dung tích hấp phụ của đất. Cứ 1ml NaOH 1N tương ứng với 10 mgđl của dung tích hấp phụ. Việc thêm NaOH 1N mục đích để phá vỡ hoàn toàn các vi đoàn lạp và chuyển sang các nguyên tố cơ học.
Vì các mẫu đất dùng để phân tích thành phần cơ giới nhiều khi chưa xác định dung tích hấp phụ trước, cho nên để thuận tiện người ta quy định lượng NaOH 1N (ml) thêm vào theo các loại đất ở bảng sau:
LƯỢNG NaOH 1N DÙNG CHO CÁC LOẠI ĐẤT KHÁC NHAU
Loại đất Lượng NaOH 1N(ml)
1)Đất feralit: Tầng 0 – 50cm Các tầng dưới
2)Đất feralit trên sản phẩm đá vôi: Tầng 0 – 50cm Các tầng dưới 3)Đất macgalit: Tầng 0 – 50cm – 2 1– 1,5 1,5 – 3,0 2- 3,0 2- 5
Các tầng dưới 4)Đất phù sa
Đất phù sa có tầng rửa trôi, bạc màu Các loại phù sa khác
2- 3 0,5- 1,5 0,5- 1,5 1-3
Sau đó đem đun sôi thể huyền phù 1 giờ, thời gian tính từ lúc bắt đầu sôi. Làm nguội dung dịch và chuyển toàn bộ vào ống đong có dung tích 1 lít qua rây cỡ 0,25mm. Dùng nước cất rửa phần chứa trên rây và sau đó thêm nước cất đến mức 1 lít. Như vậy, phần còn lại trên rây gồm những cấp hạt có kích thước từ 0,25- 1,0mm, phần chứa trong ống đong là những cấp hạt có kích thước < 0,25mm. Phần chứa trên rây cho vào chén sứ đã biết khối lượng, sấy ở 1050C đến khối lượng không đổi. Nếu cần tách cấp hạt cát thô 1 – 0,5mm thì dùng thêm rây 0,5mm và sẽ thu được 2 cấp hạt là cát thô: 1 – 0,5mm và cát trung bình 0,5 – 0,25mm.
Tiến hành phân tích các cấp hạt phần trong ống đong dựa vào vận tốc lắng của phương trình Stockes. Tương quan giữa kích thước cấp hạt và độ sâu ống hút (pipet) trong dung dịch như sau:
- Đối với cấp hạt < 0,050mm thì độ sâu ống hút là 25cm - Đối với cấp hạt < 0,010mm thì độ sâu ống hút là 10cm - Đối với cấp hạt < 0,005mm thì độ sâu ống hút là 10cm - Đối với cấp hạt < 0,001mm thì độ sâu hút là 7cm
Thời hạn lấy mẫu từ những độ sâu khác nhau được tính từ khi ngừng khuấy đục dung dịch , thời hạn này thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ vsf tỉ trọng thể rắn của đất. Trong khi phân tích cần giữ nhiệt độ ở điều kiện cố định. Ví dụ, những ống đong chứa mẫu có thể đặt trong một bể nước làm bằng mica trong suốt, nước trong bể được điều hòa nhiệt độ nhờ 2 vòi nước nóng và lạnh, hoặc ống đong được đậy nắp để giữ nhiệt, hạn chế không cho nhiệt độ dao động gây ảnh hưởng đến vận tốc chìm lắng.
Để theo dõi nhiệt độ, đặt nhiệt kế vào ống đong chứa nước và giữ nhiệt độ như điều kiện của những ống dung dịch đất. bởi vì khoảng thời gian giữa những lần lắc – hút đối với những cấp hạt < 0,05; < 0,01 và < 0,005mm không lâu lắm nên nhiệt độ có thể chỉ đo một lần. Khi cần lấy cấp hạt < 0,001 mm, nên đo nhiệt độ 3 lần: sau khi lắc dung dịch, trước khi hút và 1 lần vào giữa 2 thời điểm trên. Lấy nhiệt độ trung bình sau 3 lần đo, đối chiếu với tốc độ lắng tương ứng chọn để phân tích.
Về tỉ trọng thể rắn, nên lấy giá trị chính xác của từng loại đất nghiên cứu. Tuy nhiên, trong phân tích có thể dùng những trị số tương đối gần đúng cho một số trường hượp.