Đất nhiễm mặn chứa các thành phần muối chủ yếu bao gồm canxi (Ca2+), magiê (Mg2+), natri (Na+), kali (K+), chloride (Cl-), bicarbonate (HCO3
-
) hoặc sulfate (SO4
2-). Sự hiện diện của các muối trong đất được xác định bằng nồng độ Na+
, Ca2+, Mg2+ và khả năng sodic hóa của đất được xác định thông qua việc tính toán tỉ số hấp phụ của Na+
trên keo sét (Sodium adsorption ratio - SAR) và phần trăm Na+ trao đổi (Exchangeable sodium percentage - ESP) (Ann McCauley, 2005).
Tùy thuộc vào trị số EC, SAR, ESP và pH, đất nhiễm mặn được phân thành đất mặn, đất sodic, đất mặn - sodic với các đặc trưng theo Bảng 2.2. Bảng 2.2 Phân loại đất nhiễm mặn
Phân loại EC (mS.cm-1) pH ESP SAR Đất mặn > 4 < 8.5 < 15 < 13 Đất sodic < 4 > 8.5 > 15 > 13 Đất mặn sodic > 4 < 8.5 > 15 >13
(Nguồn: Brouwer et al., 1985)
2.6.2.1 Đất mặn
Đất mặn là đất có sự vượt quá nồng độ các muối hòa tan do đó EC của đất thường cao hơn 4 mS/cm. Đất mặn có chứa carbonate hòa tan, muối clorua và sulfate ở nồng độ cao. Mặc dù các muối không hòa tan như carbonate Ca và Mg không ảnh hưởng đến EC, các muối này thường hiện diện trong đất mặn. Đất mặn có nồng độ muối cao đưa đến các đặc tính bất lợi về mặt vật lý, hóa học và sinh học đất (Abrol et al., 1988).
Đất mặn có chứa hàm lượng ion Na+
cao trên phức hệ hấp thu của đất, gây xáo trộn và mất cân đối về sự hấp thu nước và dưỡng chất cho cây trồng và bất lợi về tính chất vật lý đất (Agar, 2011).
2.6.2.2 Đất sodic
Trái ngược với đất mặn, đất sodic có EC thấp nhưng hàm lượng Na+
trên hệ hấp phụ của đất cao do Na+
thay thế các cation base hấp phụ trên keo sét (ESP > 15 và SAR > 13). Đất sodic có EC tương đối thấp, nhưng một lượng lớn Na+
hiện diện trên bề mặt keo đất, thường làm cho đất có pH bằng hoặc trên 8,5. Lượng ion Na+
hấp phụ cao làm cho các keo đất phân tán (Hình 2.5 B). Sự phân tán của keo đất làm tắc nghẽn tế khổng của đất, làm giảm khả năng vận chuyển nước và không khí của đất. Kết quả là đất có độ thấm nước thấp và giảm tốc độ thấm của nước vào đất (Ann McCauley, 2005). Các điều kiện này có xu hướng ức chế cây con mọc mầm và cản trở sự sinh trưởng của cây trồng. Đất bị sodic cũng dễ trương nở và co rút trong suốt giai đoạn khô và ướt gây phá vỡ cấu trúc đất. Lớp đất bên dưới của đất sodic thường rất rắn chắc, ẩm ướt và dính do sự kết hợp của đất có cấu trúc cột lại với nhau. Đất có cấp hạt mịn với hàm lượng sét cao dễ bị phân tán hơn so với đất thô bởi tốc độ trực di và thấm nước chậm. Các đặc tính khác của đất sodic bao gồm: lượng nước hữu dụng cho cây ít, lớp đất trồng trọt mỏng và độ thoáng khí kém.
(Nguồn: Brady and Weil, 2002)
Hình 2.5 Vai trò của Ca2+ và Na+ trong sự kết tụ keo đất (A) và sự phân tán keo đất (B)
2.6.2.3 Đất mặn - sodic
Đất mặn - sodic là loại đất kết hợp cả hai đặc tính trên (EC > 4 mS.cm- 1
, pH < 8.5 và ESP > 15) (Melida Leth and David Burrow, 2002). Vì vậy, tăng trưởng của cây trong đất mặn - sodic bị ảnh hưởng bởi cả muối và Na+
vượt mức. Những đặc tính vật lý của đất mặn - sodic là trung gian giữa đất mặn và đất sodic. Đất có chứa nhiều muối Ca2+
và Mg2+ giúp làm giảm hoạt động phân tán của Na+
và cấu trúc đất không kém như ở đất sodic. Độ pH của đất mặn - sodic thường thấp hơn 8,5.
Sự hiện diện của các loại cation trong đất có ảnh hưởng đến tình trạng vật lý đất. Sự hiện diện của Ca2+
và Mg2+ giúp cho đất kết tụ và sự hiện diện của Na+
gây ra sự phân tán các hạt đất. Sự giảm khả năng thấm rút nước trên đất mặn có thể được ước tính bằng việc xác định tỉ số hấp phụ của Na (Sodium adsorption ratio - SAR) và độ dẫn điện (electrical conductivity - EC) của nước. SAR liên quan đến nồng độ của Na với nồng độ của Ca và Mg trong dung dịch của đất theo biểu thức sau:
2 2 [ ] [ ] 2 Na SAR Ca Mg Hàm lượng Na+ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
càng cao trong hệ hấp phụ so với Ca2+ và Mg2+ thì SAR càng cao và khả năng thấm rút nước càng giảm. Ảnh hưởng của SAR trên sự thấm rút nước trong đất cũng phụ thuộc vào EC của nước tưới. Cùng với SAR, độ dẫn điện của EC càng thấp thì khả năng thấm rút nước càng giảm và ngược lại, EC càng cao sự thấm rút nước càng tốt.
Trị số phần trăm Na+
trao đổi (exchangeable sodium percentag - ESP) cũng được sử dụng để ước tính có hay không hàm lượng của Na+
vượt cao quá mức làm đất trở nên kém thoáng khí và giảm khả năng thấm rút nước. ESP được định nghĩa như là phần trăm của Na+
trao đổi trên khả năng trao đổi cation của đất: [ ] (%) Na 100 ESP x CEC Đơn vị tính nồng độ là Cmol/kg.
ESP >15% hoặc SAR >13 cho thấy rằng Na+
hiện diện trong đất với hàm lượng cao có khả năng làm giảm tính thấm hút của đất đối với nước và không khí.