🔙 Quay lại trang tải sách pdf ebook Giáo trình thổ nhưỡng Ebooks Nhóm Zalo Bộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN NGUYỄN DUY LAM (Chủ biên) NGUYỄN THU THUỲ - PHẠM VĂN HẢI GIÁO TRÌNH THỔ NHƯỠNG (Dành cho sinh viên Cao đẳng ngành Trồng trọt và Quản lí đất đai) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI SÁCH ĐƯỢC XUẤT BẢN BỞI s ự TÀI TRỢ CỦA Dự ÁN GIÁO DỤC ĐẠI HỌC 2 MỤC LỤC Lời nói đ ầu ..........................................................................................................................................5 Mớ đầu................................................................................................................................................ 7 Chương I. KHOÁNG VẬT VÀ ĐÁ HÌNH THÀNH ĐÁT 9 1.1. Khái n iệm ..............................................................................................................................9 1.2. Khoáng vật...........................................................................................................................10 1.3. Các loại đ á ...........................................................................................................................14 Chương II. QUÁ TRÌNH PHONG HOÁ ĐÁ VÀ KHOÁNG HÌNH THÀNH ĐÁT...........23 2.1. Sự phong hoá đá và khoáng............................................................................................. 23 2.2. Quá trình hình thành đ ấ t...................................................................................................27 a m o n g III. CHẤT VÔ c ơ , CHẤT HỮU c o VÀ MỦN TRONG ĐẤ T..........................34 3.1. Chật vô cơ........................................................................................................................... 34 3.2. Chất hữu cơ..................... .............................. .................................................................... 40 3.3. Quá trinh khoáng hoá chât hữu cơ trong đ ấ t.................................................................41 3.4. Quá trinli mùn hoá chất hữu c ơ .......................................................................................43 3.5. Vai trò cùa chất hữu cơ và mùn đối với đất và c ây ..................................................... 47 3.6. Biện pháp báo vệ, nâng cao chất hữu cơ và mùn trong đ ấ t........................................48 Chương IV. KEO ĐÁT, KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA ĐẤT VÀ DUNG DỊCH ĐÁT.......49 4.1. K.eo đất................................................................................................................................49 4.2. Khả năng hấp phụ cùa đất................................................................................................ 56 4.3. Dung dịch đất..................................................................................................................... 60 Chương V. VẶT LÍ ĐẤT..................................................................................................................71 5.1. Thành phần cơ giới đ ấ t..................................................................................................... 71 5.2. KÌt cấu đ ấ t.......................................................................................................................... 79 5.3. Những tính chất vật lí cơ bản và cơ lí cùa đ ấ t..............................................................84 5.4. Không khí trong đất.......................................................................................................... 90 5.5. Chế độ nhiệt trong đ ấ t......................................................................................................96 5.6. Nước trong đất..................................................................................................................100 Chương VI. VI SINH VẬT Đ Ấ T.................................................................................................112 6 .1. Dặc diềm chung....................................................................................................... ] p 6.2. Tầm quan trọng của vi sinh vật đất....................................................................... 112 6.3. Môi trường đât và sự phân bố cùa vi sinh vật trong đ ấ t................................. 113 6.4. Quá trình dinh dưỡng của vi sinh v ậ t......................................................... 116 3 6.5. Vai trò của vi sinh vật trong vòng tuân hoàn cacbon..............................................11 6 .6 . Vai trò cúa vi sinh vật trong vòng tuân hoàn n itơ ....................................................11 6.7. Quá trinh cố định nitơ phân tử ......................................................................................12 Chương VII. ĐỘ PHÌ CỦA Đ Á T ...............................................................................................12 7.1. Khái niệm về độ phì cùa đ ấ t................. ..........................................................................12 7.2. Sự phát sinh và phát triển của độ phì đât......................................................................12 7.3. Phân loại độ phi nhiêu cúa đât........................................................................................ 12 7.4. Các chi tiêu vê độ phi cùa đât..........................................................................................12 7.5. Cách đánh giá dộ phi cùa đất.......................................................................................... 12 7.6. Các biện pháp nâng cao dộ phì đ â t.................................................................................13 Chương VIII. PHÂN LOẠI Đ Á T ..................................................................................................13 8 .1. Khái niệm và mục đích cùa phân loại đất..................................................................... 1 - 8.2. Một số bàng phân loại đất trên thế g iớ i.........................................................................1 : 8.3. Phân loại đất ở Việt Nam .................................................................................................. 1- Chương IX. ĐẤT ĐÒNG BẢNG VIỆT NAM .........................................................................\A 9.1. Đặc điểm hình thành và phân b ố .................................................................................... 14 9.2. Một số loại đất đồng b an g ................................................................................................1A ChươngX. ĐẤT ĐÒI NÚI VIỆT NA M .................................................................................... 1: 10.1. Quá trình hình thành dất đồi núi.................................................................................1 : 10.2. Một số loại đất dồi núi Việt N am ...............................................................................15 Chương Xỉ. XÓI MÒN VÀ THOÁI HOÁ Đ Á T .................................................................... l í 11.1. Xói mòn đ ấ t.................................................................................................................... 1Ế 11.2. Thoái hoá đấl d ố c ..........................................................................................................11 11.3. Ồ nhiễm đ ấ t.................................................................................................................... 18 CÁC BÀI THỊ ( H ÀNH ..........................................................................................................18 TÀI LIỆU THAM K H Ả O ........................................................................................................1Ç 4 LỜI NÓI ĐẦU Môn học Thổ nhưõng là môn học nhàm cune cấp những kiến cơ bản nhât vê đât và dinh dường cây trồng cho học sinh hệ Trung cấp và sinh viên hệ Cao đàng chuyên ngành: Trồng trọt. Ọuàn lí đât đai. Lâm sinh và chuyên ngành Nông lâm kêt hợp của trường Cao đăng Kinh tế - Kỹ thuật, thuộc Đại học Thái Nguyên. Đây là một môn học cơ sờ phục vụ các mòn học chuyên môn khác trong các chuyên ngành học trên, đồng thời cũng là tài liệu tham khào tôt cho các lĩnh vực có liên quan tới sàn xuất Nông nghiệp và Nông Lâm kết hợp. Giáo trình Thổ nhirõng được tập thề tác già khoa Kỹ thuật Nôna Lâm Trường Cao đẳng Kinh lế - Kỹ thuật biên soạn đã bám sát phương châm giáo dục cùa Nhà nước Việt Nam và gắn liền li luận với thực tiễn. Giáo trình gồm 2 phần: Phần thứ nhất gồm 11 chương, được phân công như sau: - ThS. Nguyễn Duy Lam chù biên và trực tiếp biên soạn chương III, IV, V và t hương XI. - ThS. Nguyễn Thu Thuỳ biên soạn chương I, II. VI, VIII và chương X. - KS. Phạm Văn Hái biên soạn chương VII và chương IX. Phần thứ hai gôm 5 bài thực hành Các tác giá cám ơn sự giúp đỡ về tài liệu và đóng iỉóp ý kiến cho việc biên soạn cuốn giáo trinh này cùa các thầy cô giáo Khoa Tài nguycn và Môi trường - Tnrờni; Đại học Nông lâm Thái Nguyên. Trong quá trình biên soạn, chúng tôi dã tham kháo nhiêu tài liệu giáng dạy và kêt quả nghiên cứu có liên quan tới môn Thô nhưỡng (Đất) ờ trong và ngoài nước. Tuy đã có nhiều cố gang, song chẳc chắn khôna tránh khói nhữniĩ thiếu sót. Tập the tác già mona nhận được sự lióp ý cùa các thày cô giáo, sinh viên và dộc già troníi và ngoài trường đẽ giáo trinh này ngày càng được hoàn thiện hơn. Mọi đóne uóp xin gửi về Khoa Kỹ thuật Nông Lâm - Trường Cao đăng Kinh tế Kỹ thuật - Đại học Thái Nguyên. Xin chân thành cảm ơn! Các tác già 5 MỞ ĐÀU 1. Khái niệm về đất Hiện nay có rất nhiều định nghĩa về đất nếu nhìn từ góc độ khác nhau. Theo quan điểm thổ nhưỡng học, đất là một phần vỏ Trái Đất, là lớp phù lục địa mà bên dưới là đá và khoáng vật sinh ra nó, bên trên là thàm thực bì và khí quyền. Trên góc độ nông nghiệp thì đất là lớp mặt tơi xôp của lục địa có khá năng sàn xuât ra sàn phẩm cùa cây trồng. Như vậy, khà năng sản xuất ra sàn phẩm cây trồng (độ phi của đât) là thuộc tính không thề thiếu được cùa đất (William). Theo nguồn gốc phát sinh, đất là một vật thề tự nhiên được hình thành do sự tác động tổng hợp của năm yếu tố là: khí hậu, đá mẹ, địa hình, sinh vật và thời gian. Đất được xem như một thề sống, nó luôn luôn vận động, biến đồi và phát triển. Đất được cấu tạo nên bởi các chất khoáng (chủ yếu từ đá mẹ) và các hợp chất hữu cơ do hoạt động sống của sinh vật cung cấp. Vì vậy, sự khác nhau cơ bán giữa đất và sàn phàm vỡ vụn của đá là: đất có độ phì nhiêu trong khi đá và khoáng lại không có. 2. Tầm quan trọng của đất đối với sán xuất và môi trưòng - Đối với sàn xuất nông làm nghiệp: đất là một tư liệu sàn xuất vô cùng quý giá, cơ bàn và không gì thay thế được. Nhờ có đất mà con người có thể tiến hành sản xuất để tạo ra các sàn phẩm thực vật, nuôi sống con người và chăn nuôi. Có thè nói sự phát triên cúa con người luôn gắn liền với đất. - Đối với môi trường, đất được coi như một “hệ đệm”, như một “phễu lọc” luôn luôn làm trong sạch mòi trường với tất cả các chất thải thông qua hoạt động sống cùa sinh vật nói chung và con người nói riêng. 3. Mục tiêu và nội dung của môn học Mòn Thổ nhưỡng (đất) là môn học vừa cung cấp những kiến thức cơ bàn về đất và là một môn học cơ sờ phục vụ các môn học chuyên môn khác trong chuyên ngành Trồng trọt, Quản lí đất đai và Lâm nghiệp. Môn học này còn có quan hệ chặt chẽ với các môn học cơ bản và cơ sờ như mòn Hoá học, Vật lí, Sinh vật, Khí tượng và Nông Hoá học. Những nội dung cơ bản cùa môn Thồ nhưỡng là: - Nghiên cứu về nguồn gốc cùa đất và các quy luật phát sinh, phát triển cùa nó cũng như quy luật phân bố đất đai trên lục địa. - Nghiên cứu về thành phần, cấu tạo và tính chất lí hoá học, sinh học quan trọng của đất nói chung. - Nghiên cứu để hoàn thiện các quy trinh sừ dụng và cải tạo từng loại đất với phương châm nâng cao độ phi đất đàm bảo ổn định và nâng cao năng suất cây trồng. 7 Chương I KHOÁNG VẬT VÀ ĐÁ HÌNH THÀNH ĐÁT 1.1. KHÁI NIỆM Khoáng vật là những hợp chất trong tự nhiên, được hình thành do các quá trình lí hoá học xày ra trong vỏ hay trên bề mặt Trái Đất. Khoáng vật được cấu tạo nên từ các hợp chất hoá học, chúng chú yếu tồn tại trong đá và một số ờ trong đất. Đá cũng là những vật thê tự nhiên được hình thành do sự tập hợp cùa một hay nhiêu khoáng vật lại với nhau. Đá là thành phần chính tạo nên vỏ Trái Đất. Dưới tác động của các yếu tố ngoại cảnh, đá và khoáng bị phá huỳ tạo thành mẫu chát và từ đó hinh thành nên đất. Vì vậy, nguồn gốc cùa đất là từ đá và khoáng. Đa số đá của vò Trái Đất được hình thành do sự tập hợp và kết hợp từ hai khoáng vật trớ lên, vì vậy nhìn chung đá có cấu tạo phức tạp. Cũng do vậy mà vỏ Trái Đất được tạo thành bao gồm rất nhiều loại khoáng và đá khác nhau với ti lệ khác nhau (háng 1 .1). Bàng 1.1. Thành phần đá và khoáng cùa vò Trái Đất (Trọng lượng: 2,85. lơ 19lấn) Đá % thể tích Khoáng % thể tich Granit 10,4 Thạch anh 12,0 Granodiorit và Diorit 11,6 Penpat kali 12,0 Bazan, Gabro và macma siêu bazơ 42,6 Plazokla 39,0 Cát vá đá cát 1,7 Mica 5,0 Sét và phiến sét 4,2 Amphibolit 5,0 Đả Cacbonat 2,0 Pirit 11,0 Gnai 21,4 Olivin 3,0 Phiến tinh thề 5,1 Khoáng sét 4,6 Đá cảm thạch 0,9 Canxit vá Dolomit 2,0 Magnetit 1,5 Khoáng khác 4,9 (Nguồn: Scheffel- und Schachtschahei 199H) Xét về thành phần hoá học, vò Trái Đất bao gồm rấr nhiều các nguyên tố và hợp chất hoá học (bàng 1.2). về cơ bản vỏ Trái Đất có cấu tạo đa số từ silicat. Silicat là hợp chất phức tạp chứa chủ yếu là Si và còn chứa thêm các nguyên tố khác như Al, Fe Ca. Ma. K. và Na. Xét về thành phần các nguyên tô hoá học, thì oxy đứng vị trí số một, nó chiếm tói 47.0 % so với trọng lượng và 88,2 % so với thể tích vò Trái Đất. Bàng 1.2. Thành phần hoá học của vỏ Trái Đất Hợp chất Nguyên tố Tên % trọng lượng Tên % trọng lượng % thể tích s ìo 2 57,6 0 47,0 88.20 a i2o 3 15,3 Si 26,9 0,32 Fe203 2,5 AI 8,1 0,56 FeO 4,3 Fe3* 1,8 0.32 MgO 3,9 Fez* 3,3 1,08 CaO 7,0 Mg 2,3 0,60 Na20 2,9 Ca 5,0 3,42 k20 2,3 Na 2,1 1.55 t ìo 2 0,8 K 1.9 3,49 o o1,4 h 20 1,4 MnO 0,16 P2O5 0,22 (Nguồn: Scheffer und Schcchtschabel. 1998j 1.2. KHOÁNG VẬT Nhờ những tiên bộ khoa học kỹ thuật vật lí, neười ta đã biẽt được câu tạo cua tưng loại khoáng. Đó chính là do sự bố tri các đơn vị cấu tạo trong không gian, do kích thước tương đói của chúng, do tính chất của cách nối aiữa chúng với nhau và do tinh chãt cua ban thân nguyên tử chiếm những vị trí nhất định trong nó. Các khoána vật tuy có thành phần, cấu tạo và tinh chất phức tạp. nhưng ngoài thực địa người ta cũng có thê phân biệt chúng với nhau nhờ một sô tính chât như: Độ phan quana. độ cứng, màu sắc, vết rạn. cấu trúc, ti trọng... Ví dụ: khoáng canxit có màu trăng, trẳns vàng và sủi bọt với HC1; hav khoáns vật ôlivin có màu xanh lá cây.v.v... Có nhiều loại khoáng khác nhau trong tự nhiên, nhưng ta có thê chia khoáng vật lam hai nhóm là: Khoáng vật nguyên sinh và khoána vật thứ sinh. 10 1.2.1. Khoáng vật nguyên sinh Khoáng vật nguyên sinh là những khoáng được hình thành nên đồng thời với đá và hầu như chưa biến đổi về thành phần và cấu tạo. Như vậy, khoáng nguyên sinh thường có trong đá chưa bị phá huỷ, hay là những loại khoáng bền vững trong đât như thạch anh. Căn cứ vào thành phẩn hoá học và cấu trúc, khoáng vật nguyên sinh được chia thành 6 lóp sau: 1.2.1.1. Lớp siiicaí Silicat chiếm xấp xi 75% trọng lượng vỏ Trái Đất. Silicat là những họp chất phức tạp bao gồm nhiều nguyên tố hoá học, nhưng trong cấu trúc tinh thể thì thành phân cơ sờ cùa nó là khối SiO-ị bốn mặt, Si nàm ờ giữa và 4 đinh của khối tứ diện là 4 ôxy. Sự liên kêt giữa oxy và Si là rất chặt chẽ và chặt chẽ hơn cà với các kim loại khác trong kiến trúc tinh thê silicat. Trong tự nhiên, ta hay gặp một số khoáng vật trong lớp silicat sau: - Olivin - (MgFe)2SiO.(: Còn gọi là peridot hay crysalit. Olivin thường kết tinh thành khối hạt nhỏ. Màu sắc biến đổi từ màu phớt lục (xanh lá cây) hơi vàng sang màu lục, hoặc không màu trong suốt. Olivin thường có trong đá bazan. - Mica\ Khoáng mica thường được tạo thành chậm, nên chi có trong đá macma axit xâm nhập. Có hai loại là mica trắng và mica đen. + Mica trắng (muscovit) có công thức hoá học: KA12(A1SÌ3O |0).(OHF)ị Mica trắng có cấu trúc dẹt hay tấm, tập họp cũng có thể thấy khối hạt lá hoặc vảy đặc sịt. Màu sắc hầu hết có màu trắng, có khi màu vàng đục, ánh thuý tinh. Mica trắng gặp nhiều trong đá granit, diệp thạch mica hoặc gnai. + Mica đen (biotit) có còng thức hoá học: K(Fe.Fe)3.(SÌ3A1 0 io).(OH.F)2 Cấu trúc giống như mica trắng, nhưng màu đen. Mica đen gặp nhiều trong đá granit, diệp thạch mica. gnai và nhiều khi gặp ở cát, sỏi cùa một số sông suối. - Ogit - (Ca.Na).(Mg.Fe.Al).(Si.Al)206: Ogit thành phần hoá học phức tạp hơn các pyroxen khác. Hầu như bao giờ cũng thừa MgO.FeO. cấu trúc thành khối đặc sịt có màu xanh đen, đen phớt lục, ánh thuỷ tinh. Ogit có nhiều trong đá gabro. - Hoocnơblen - (Ca.Na)2.(Mg.Fe.Al.Ti)5.(SÌ4.0 n).(0 H)2: Có màu xanh đen, nhưng nhạt hơn ogit, ánh thuý tinh và tinh thề dài. - Phenpal - Na(Al.SÌ308).K(Al.SÌ308).Ca(Al2SÌ2 0 g), nó chính là những aluminsilicat Na-K và Ca: Trong tất cả các silicat thì phenpat là khoáng phố biến nhất, nó chiếm khoáng 50% trọng lượng vỏ Trái Đất. Khoảng 60% phenpat ở trong đá macma, 30% trong dá biến chất (nhất là trong tinh thề phiến thạch) còn khoáng 10% trong trầm tích sa thạch và cuội kết. Theo thành phần hoá học, người ta chia phenpat thành 3 loại: + Phenpat Ca - Na: Hay là plazokla; + Phenpat K - Na: Hay là octoklaz; + Phenpat K - Ba: Hay là hialophan (ít gặp). 11 1.2.1.2. Lớp oxìt Lớp oxit tương đối pho biến trong tự nhiên, nó bao gồm oxit đơn giàn và oxit phức tạp. không chứa nhóm OH. Trong tự nhiên thường gặp trong các khoáng sau: - Thạch anh - SìO . c ó cấu trúc tinh thể hình lục lãng, 2 đầu là khối chóp nón. màu trắng đục, nếu có tạp chất lẫn vào thi sẽ có màu hồng, nâu hoặc đen, rất cứna. thạch anh là thànli phần chính của cát sỏi. - H êmatit - F eĩO ý cấu trúc dạng khối phiếu dày, màu đen đến xám thép, vết vạch nâu đỏ, hình thành ờ môi trường oxit hoá. Thường gặp ở các mỏ lớn nhiệt dịch. - M anhêtit - F e ỉ O ít bị tạp nhiễm. Tinh thể hình khối 8 mặt, thường thấy ơ dạng khối hạt màu đen, ngoại hình giống hêmatit, tạo thành ở môi trường khối trội hơn hêmatit và từ nhiều nguồn gốc khác nhau. 1.2.1.3. Lớp cacbonat Lóp cacbonat phổ biến trong tự nhiên, có đặc điểm là dễ sùi bọt với HC1. Ta thường gặp một số khoáng sau: - Canxit - CaCOỳ Dạng tinh thể, khối hình bình hành lệch, thành tấm. Màu sắc thường trắng đục chuyển vàng nâu do nhiều tạp chất. Tinh thể cùa canxit rất óng ánh. Thường gặp ở vùng núi đá vôi do sự kết đọng lại từ đá khác và sàn phẩm vỡ vụn khác. - Dolomit - Ca.Mg(COi)z: Dạng khối bột. màu xám trắng, đôi khi hơi vàng, nâu nhạt, lục nhạt, ánh thuỷ tinh. Dolomit là khoáng tạo đá rất phổ biến, với tác dụng của nhiệt dịch, dá vôi dolomit sẽ tạo thành khối dolomit lớn cộng sinh với manhê. Khối dolomit có liên quan đến các lớp trầm tích cacbonat. Trong các địa tầng đó dolomit tạo thành khối xen kẽ với CaCŨ3. Những đá vôi biến chất ớ Việt Nam thường chứa dolomit. Dolomit có nhiều côna dụng trong công nghiệp và nông nghiệp như chế biến phân bón. - Siderit - FeCOj. Kiến trúc tinh thể giống canxit. Màu phớt vàng, xám, đôi khi nâu, ánh thuỷ tinh. 1.2.1.4. Lớp pliotpliat Lớp này có nhiều khoáng vật, nhưng ti lệ trọng lượng của chúng trong vò Trái Đất tương đối thấp. Lớp photphat có các khoáng vật sau: - Apalil: Có 2 loại: Fluorapatit - Caj(P0 4 )3F và Clorapatit - Ca5(P0 4)3 Cl. Tập hợp khá phố biến ở dạng khối hạt đậu, sít, tinh thề nhỏ, đôi khi dạng mạch không màu, màu trắng, vàng nâu, ánh thuỷ tinh đến ánh mờ. Ở Việt Nam, apatit có nguôn eốc từ trâm tích như ở Lào Cai có dải trầm tích apatit dài 70km rộng 5 km. ơ đó chúng xen với các đá dolomit, đá vôi diệp thạch, loại khoáng này được đùng làm phân bón vì chứa lân. - Photphorit - Ccti(POj)j: Chính là một dạng của apatit có ngụôn gốc trầm tích, thường gặp ở dạng mạch hay dạng khối. Chúna thường chứa lẫn cát, đất và các chất khác. Thực ra là do quá trình phong hoá đá vôi giàu photpho trong các lô hông tạo nên những tích tụ photphorit này. Ở Việt Nam. mò photphorit thường được gặp trong các hang núi đá vôi. là nguyên liệu chế biến photphorit đề bón cho ruộng. 12 1.2.L ì. Lớp sunjua, sunỊat Do đặc điểm hoá học cùa s không giống bất kỳ nguyên tố hoá học nào khác, như là ngoài việc s cho ta một phân tử có 8 nguyên từ. nó lại có khà năng tạo ra nhiêu ion dương và âm khác nhau. Các ion s 2- (giống 0 2~) và (S2)2” là sán phẩm cùa sự phân ly H2S. Các ion này có liên quan đến sự hình Ihành các sunfua. Trong trường hợp oxy hoá. s có thê cho ta các hợp chất phân từ SO2. Trong dung dịch thì cho anion phức tạp (SO3)2 . trong trường hợp oxy hoá mạnh nữa thi cho (SO.|)2~, trong đó có cation s 4+và s 6+. Các hợp chất kết tinh của các anion đó với kim loại gọi là suníìt (không có trong tự nhiên) và sunfat rât phô biên trong tự nhiên. Như vậy, sự tạo thành các muối sunfat của các kim loại có thê phát sinh trong điều kiện nâng cao nồng độ oxy trong môi trường ở nhiệt độ thấp, điêu này được thực hiện ngay trên vó Trái Đất. Trong lớp suníua, sunfat thường gặp một số khoáng vật sau: - Pirit - FeSi: (còn gọi là vàng sông): Tinh thé vuông, màu vàng, ánh kim. Pirit có thê có 2 nguồn gốc: Một là do núi lưa phun ra. hai là do những đất đầm lầy giàu chất hữu cơ, yêm khí. Pirit có rải rác ờ nhiều nơi nhưng không tập trung thành mò lớn. - Tliạcli cao - CaSOj. 2H O: Là dạng hỗn hợp cơ học gồm chất sét, chất hữu cơ. cát. Dạng tinh thể lăng trụ dài, cột, tấm, ớ trong khe gặp dạng sợi, màu trăng, cũng có màu xám. vàng đồng đó, nâu. đen, ánh thuỳ tinh đến xà cừ. Khi nung nước bôc hơi đi còn lại dạng bột trang như vôi. ơ Việt Nam có thê gặp ở hang núi đá vôi vùng Đông Văn (Hà Giang), có lân CaCƠ3 hay ở dưới đất ngập mặn ven biển. Thạch cao lá nguyên liệu nặn tượng và làm phân bón ruộng. - A lonit - K.AI (SOj).(OH)s: Thường là khối hạt nhỏ, sợi bé, hay khối đất màu trắng có sắc xám, vàng hoặc đó ánh thuý tinh. Nó thành khối tàn mạn trong đá macma giàu kiêm sienit. Hay gặp trong các mạch nhiệt dịch, cát, đất sét, bocxit. Là nsuỵên liệu chế tạo phèn và sunfat alumin. 1.2.1.6. Lớp nguyên tố tự sinh Là những khoáng vật nằm ở dạng đơn chất, trong lớp này ta thường gặp: - Lưu huỳnh - S: Có ở những nơi gần núi lừa. tinh thể hình chóp, thường thành khối mịn hay khối dạng đất, ánh kim loại, màu vàng. - Than chì - C: Có màu đen bóng, mềm, thường gặp trong các đá biến chất ờ Phú Thọ, Yên Bái, Lào Cai. 1.2.2. Khoáng vật thứ sinh Khoáng vật thứ sinh là do khoáng nguyên sinh bị biến đồi về thành phần, cấu tạo và tính chất. Như vậy, khoáng vật thứ sinh thướng gặp trong mẫu chất và đất. Khoáng vật thứ sinh là do sự phá huỷ các khoáng vật nguyên sinh tạo thành. Vi vậy. nó đã biến đồi về thành phân, câu trúc. Đa số các khoáns vật thứ sinh đều có kích thước nho, khó phàn biệt rmoài trời. Căn cứ theo thành phần hoá học, người ta chia ra 3 lớp. 13 1.2.2.1. Lơ p A lu m m -s m c a i Lớp alumin - silicat do khoáng vật nguyên sinh alumin - silicat phá huý thành, thướrụ ngậm thêm nước và dễ tiếp tục phá huỷ tạo thành khoáng sét. Ta gặp trone lớp biotit mài trắng, nâu, nâu phớt vàng, vàng kim, vàng đồng, đôi khi phới lục. - Hydro-mica: Là khoáng mica ngậm thêm nước. Thành phần hoá học khône cố định tuỳ thuộc số phân từ nước. Ta thường gặp loại này ờ dạng tấm mòng già hình biotit. mài tráng, nâu, nâu phớt vàng, vàng kim, vàng đông, đôi khi phớt lục. - Secpentin - Mg6.(Si04).(0 H)s: Thường ở dạng tập hợp khối đặc sịt. màu lục sẫm trong những mành móng với sắc lục vỏ chai tới lục đen, đòi khi lục nâu. ánh thuv tinh đêi mờ. ánh sáp. Secpentin được tạo nên do nhiệt, các siêu bazơ và một số khoánu nhu olivin b biến đổi tạo thành secpentin. Ờ Việt Nam, ta thấy núi Nưa (Thanh Hoá) là núi đá secpentin - Khoáng sét: Ta thường gặp trong khoáng vật này 2 loại điển hình là: + Khoáng kaolinil - A l1O3.2 SiO2.2 H2O: Thường hình thành trong môi trường chu nên rất điển hinh ờ Việt Nam. + Khoáng m onmonlonit - A l2O1.4SiO2.nH2O: Có khả năng giãn nở lớn hơn kaolini nên dung lích hấp thu cao hơn. Thường được hình thành trong môi trường ít chua. 1.2.2.2. Lớp oxit và hydroxit Lớp oxit và hydroxit rất dễ gặp trong điêu kiện nhiệt đới nóne âm. các khoáng vậ điên hình là: - Oxit và hydroxit AI: Có hai loại là diaspo (HAIOị) và gipxit (Al(OH)3). Hai loại nàv kể hợp với nhau tạo nên boxit, ở Lạng Sơn vùng từ Kỳ Lừa đến Đồng Đăng hay gặp loại này. - lỉydroxìt M n: Có màu đen. mềm, thường kết tủa thành những hạt Iròn nhò trong đât ph sa và đất đá vôi. Vi dụ 2 loại là: Manganit (MrbOí.HnO) và psidomelan (mMnO.nMnO2.xH2O). - Ilydroxit Fe: Nặng, có màu từ nâu. nâu đó vàng đến đen. Nói chung các loại khoán vật chứa sắt dều có khá năng biến thành hydroxit Fe. Đây là loại có nhiều trona đất đò I Việt Nam. Điển hình là: Gơtit (HFcOị) và limonit (2 FeiC>3.H->0 ). - Hyclroxit Si: Diên hình là ôpan (SiOi.nHiO). Màu trẳng, xám. trona mờ như thạch Do các silacat bị phá huý tách silic ra tạo thành. 1.2.2.3. Lớp cacbonat, sun/ai, cloriia Dưới tác dụng của điều kiện ngoại cảnh, một số kim loại kiêm và kiêm thô có chứ trong khoáng vật thành phần phức tạp có thể bị tách ra dưới dạng những muôi dê tan nhi canxit (CaCCb). manhetil (MgCCh), halit (NaCl) hay thạch cao (CaSOj-21 I O). 1.3. CÁC LOẠI ĐÁ Trong tự nhiên, theo nguồn gốc hinh thành, người ta chia đá làm 3 nhóm chính là: - Nhóm đá macma - Nhóm đá trầm tích - Nhóm đá biến chẳt 14 1.3.1. Đá macma 1.3.1.1. Nguồn gốc hìnli tliànli Macma được hinh thành do khối alumin - silicat nừa lòng nửa đặc (còn gọi lá khôi macma) nóng chảy từ trong lòng Trái Dất dâng lên chỗ nông hoặc ngoài vó I rái Đât. đông đặc lại. Khi nguội đi, nếu ờ sâu trong lòng vò Trái Đất gọi là macma xâm nhập, nêu phun trào ra ngoài mặt vỏ Trái Đât, đông đặc lại (nguội) gọi là macma phún xuât. Macma được phân bố rộng nhất trong vỏ Trái Đất. Do việc hình thành trong điêu kiện nhiệt độ cao (900-1200°C). áp suất cao nên thường kết tinh thành khối, không phân lớp. Macma xâm nhập và macma phún xuất khác nhau, vì tốc độ nguội cùa khỏi macma khác nhau. Dá xâm nhập do được hình thành trorm các khe rãnh trong vỏ Trái Đât. nó chịu một lực ép lớp từ ngoài vào nên tán nhiệt chậm, các khoáne vật có đù thời gian đê hình thành những tinh thế lớn, nên thường có kiến trúc hạt thô. Dá phún xuất thì hoán toàn ngược lại. vi khi macma phun trào ra khói bề mặt vỏ Trái Đất nó nguội rất nhanh, vi vậy thường có kiến trúc hạt nhỏ và nếu nguội đột ngột sẽ tạo đá có kiến trúc vi tinh, thuỵ tinh. Ngoài ra phún xuất còn gặp loại đá bọt nhẹ xôp. Tính chất hoá học chù yếu của macma là từ khối dung dịch alumin silicat nóng chảy nên chứa chú yếu SiC>2, có thể có một it sunfit và một ít thành phần bay hơi. Trong dá macma có thề gặp tất cà các nguyên tố hoá học có trong tự nhiên, nhưng chù yếu là những hợp chất sau: S1O2, AI2O3, CaO. Na2Ũ. K.2O. Fe2 3. 1.3.1.2. Nliũ ng căn cứ đế phân loại đá macma Ta có thể phân loại đá macma dựa vào các căn cứ cơ bàn là: thế nam. kiến trúc, thành phần khoáng vật và ti ]ệ SiOi có trong đá macma. • Thế nằm: Thường thấy ờ 4 thế: + Dạng nền hay vòm phủ: Đá chồng chất lên nhau tạo thành các núi lớn khá dốc. + Dạng lớp phủ: Dá phân bố theo địa bàn rộng, tương đối bảng phăng vá tạo nên các cao nguyên. + Dạng mạch hay dòng chày: Đá lấp vào các khe nứt cùa vỏ Trái Đất, hay khc suối tạo thành các đài đá dài. + Dạng vách hay tường: Đá xếp theo dạng thăng đúng. • Kiến trúc: Chi hình dạng, trạng thái, cấu tạo của khoáng vật trên mặt đá. gồm 4 dạng kiến trúc sau: + Kiến trúc thuỷ tinh: Nhãn bóng như thuỳ tinh không nhìn thấy hạt. + Kiến trúc vi tinh: Là kiến trúc hạt nhó, mắt thường khó phân biệt, nhẵn và mịn. + Kiến trúc hạt: Khoáng vật kết tinh trong đá thành các hạt to nho khác nhau. Nếu đường kính hạt > 5mm là hạt lớn, từ 1 - 5 mm là hạt trung bình và < 1 mm là hạt nhò. + Kiến trúc poocfia: Trên ncn thuý tinh hay vi tinh nồi lên nhữnu hạt lớn. □ n o m n c ^ □ c o o c §0^ o ° c p 0 Thuỳ tinh Vi tinh Hạt Poocfia » Tliànli phần khoáng vật: Là chi tiêu quan trọng để phân loại đá. + Khoáng vật đa số: Còn gọi là khoáng vật ưu thế, là khoáng vật chiếm đa số tronị một loại đá. Ví dụ: Phenpat là khoáng đa số của granit (chiếm 60 - 65% trong đá) hay thạcl anh là khoáng vật đa số cùa đá macma axit (60-75%) và siêu axit (>75%). + Khoáng vật màu: Là khoáng vật làm cho đá có màu sắc nhất định. Vi dụ: Oeit c< màu xanh, xanh đen trong đá gabro hay olivin có màu xanh, xanh lá mạ trong đá bazan. + Khoáng vật đi kèm: Là khoáng vật không trực tiếp tham gia vào thành phần cấu tại cùa đá mà chi ờ cùng với đá thôi. Ví dụ: Trong vùng đá macma axit thường có quặng thiếc vonfram đi kèm. Đá macma bazơ có quặng sắt, crôm hoặc amiăng đi kèm. » Ti lệ SíO có trong đá macma: Là chi tiêu quan trọng nhất đề phân loại đá macma. Trong tự nhiên, nhóm macma có hon 600 loại đá. Đe phàn loại, người ta còn căn cứ vào tỉ lệ SiC>2 có trong đá macma đê chia ra: - Đá siêu axit, có tí lệ SìO > 75%. - Đá axit, có ti lệ SìO từ 65 - 75%. - Đá trung tính, có ti lệ SiOi từ 52 - 65%. - Đá bazơ, có li lệ SÍƠ2 từ 40 - 52%. - Đá siêu bazơ. có tì lệ SÍO < 40%. 1.3.1.3. Phùn loại và mô tá (lá macnta • Dá macnui siêu axit Thường gặp là pecmatú, là loại đá xâm nhập ở dạng mạch, hạt rất lớn, màu xám sáníỉ ha hồng. Thành phần chính là octokla. thạch anh và một ít mica. Có nhiều ớ Phú Thọ. Yên Bá Lào Cai. • Dá macma axìt Loại đá này pho biến rộng rãi trong tự nhiên. Đặc điếm chung là màu săc nhạt, xán xám trắng đến xám hồng, ti trọrm nhẹ. Khoáng đặc trung là thạch anh. khoáng đa số I phenpat, khoáng vật màu là mica, hoocnơblen. Khoáng vật đi kèm là thiêc. vonlram. khi b phá huỷ tạo thành đất thì từ màu xám chuyền sang trắng và cuối cùng là màu vàng. Các loại dất được hình thành từ đá macma axit thường có tâng móng, chứa nhiêu cá kết cấu kém, trong đất chứa ít Ca, Mg. Fc, nhiều Si, K và Na. Nói chung đât đirợc hình thàn từ đá macma axit là loại đất nuhèo dinh dưỡng. Địa hình khu vực hình thành dá macma UN thương dốc, cố nhiều núi lớn. 16 ------- Trong đá macma axit, thuộc loại xâm nhập có đá granit, loại phún xuầt có liparit, poocfĩa thạch anh. - Dá granit: Màu xám sáng, hồng, kiến trúc hạt, khoáng vật chính là phenpat (60-65%), thạch anh (30-35%), khoáng vật màu như mica, hoocnơblen (5-15%). Ớ Việt Nam gặp granit 2 mica ở sầm Scm (Thanh Hoá), granit mica đen ở núi u Bò (Quàng Binh), granit mica trắng ờ PhiaBjooc (Cao Bằng). Ngoài ra còn gặp ở đèo Hài Vân, phía Bãc dãy cao nguyên Kon Tum V.V.. - Đá liparit (còn gọi là riolit) và foocfia thạch anh: Có kiến trúc foocfia, trên nên màu xám tráng hoặc xám đen nồi lên những hạt phenpat màu trắng đục hoặc thạch anh trong suốt, foocfìa thạch anh là đá có biến đồi nhiều hơn, chứa nhiều khoáng vật thứ sinh hơn. Liparit thường gặp nhiều ở Tam Đào (Vĩnh Phúc), Thường Xuân (Thanh Hoá) hoặc ờ Nha Trang, Hà Giang. • Macma trung tính Thuộc đá xâm nhập có sienit. Thuộc đá phún xuất có andezit, poocíìrit, trakit. Macma trung tính chứa nhiều Knoáng vật màu nhạt hơn trong đá macma bazơ. Thành phần hoá học chứa nhiều S1O2, K2O, NaĩO hơn so với đá macma bazơ, nhưng hàm lượng MgO, FeO, CaO giảm hơn so với macma bazơ. - Đá sienit: Kiến trúc hạt, màu xám sáng, khoáng vật chù yếu là phenpat kali (85-95%), hoocnơblen (5 - 10%). Thường gặp ở Phong Thổ (Lai Châu), Tuy Hòa (Đồng Nai) - Đá íliorit: Kiến trúc hạt, màu xám, xám sẫm, xanh lá cây. Khoáng vật chù yếu là plazok!a (40 - 50%), hoocnơblen (30-40%), ngoài ra còn có một số ít ogit và mica đen. Thường có ở Bắc Lai Châu, đèo Cù Mông v.v... - Đá trakit: Là đá phún xuất tương ứng với sienit, màu xám, xám trắng, kiến trúc vi tinh hoặc poocíĩa. Có ở Binh Lư (Lai Châu), Đá Chông (Hà Tầy). - Đá andeùt: Kiến trúc foocfia, các hạt lớn là plazokla. Màu xám sẫm hoặc xanh đen, chứa nhiêu khoáng vật thứ sinh. Thường gặp ớ dài ven sông Mã từ Thanh Hoá lên Tây Bấc hay ở Nha Trang. • Macma bazơ Là nhóm đá khá phổ biến ở Việt Nam. Đặc điềm chung là có màu sẫm, đen hoặc xanh đen, ti trọng lớn (đá nặng). Khoáng vật đặc trưng là olivin, ogit, khoáng vật đi kèm là sắt crôm. amiăng. Khi bị phá huý tạo thành đất thì từ màu đen chuyển sang xanh xám và cuối cùng là màu đỏ (do quá trinh feralit hoá). Đất được hình thành từ macma bazơ thường chứa nhiều Ca, Mg, Fe, chứa ít K20 Na Si, v.v... Tầng đất dày, có nơi dày đến trên 15 m, hàm lượng sét cao, đất tốt. Địa hình vùng đá macma bazơ thường do quá trinh tạo đá theo lớp phủ nên tạo ra các cao nguyên khá bàng phẳng. Trong macma bazơ, thuộc đá xâm nhập có gabrô. phún xuất có bazan. diaba spilit. - Đá gabro: Có kiến trúc hạt, màu xanh sẫm. Khoáng vật chính là ogit chiếm tới 50% còn lại là plazokla. ơ Việt Nam, đá gabro thường tập trung thành khối núi lớn như ờ Núi Chúa (Thái Nguyên). Núi Tri Năng (Thanh Hoá), hay một vàÍTTơi trung kliội Kbii tư ij. 17 - Đá buzan và Iiiaba Kiến trúc thay đổi từ vi tinh đến hạt nhò hoặc thuý tinh. Bazan có màu đen, có diaba là đá cổ nên có màu xanh. Khoáng vật chủ yếu là plazokla và ogit. Bazan tạo thành những vùng đất do lớn ở Phủ Quỳ, Tây Nguyên, Nam Bộ. - Dá spilit: Kiến trúc vi tinh, bị hoá clorit nhiều nên có màu xanh lá cây. Thành phân khoáng vật cơ ban giống bazar) và diaba. Thường có ờ Hoà Binh, Lạng Sơn. Cao Bang. Bảng 1.3. Thành phần hoá học và khoáng vật trong một số loại đá macma điển hình (%) Thành phần Granit Liparỉt Diorit Gabro Periđotit Andezit Bazan ơ) Ó73,90 73,70 66,70 48,40 43,50 54,20 50.80 T i02 0,20 0,22 0,57 1,30 0,81 1,30 2,00 a i2o 3 13,80 13,50 15,70 16,80 4,00 17,20 14,10 Fe20 3 0,78 1,30 1,30 2,60 2,51 3,50 2,90 FeO 1,10 0,75 2,60 7,90 9,80 5,50 9.00 MnO 0,05 0,03 0,07 0.18 0,21 0,15 0,18 MgO 0,26 0,32 1,60 8,10 34,00 4,40 6,30 CaO 0,72 1,10 3,60 11.10 3,50 7,90 10,40 Na20 3,50 3,00 3,80 2,30 0,56 3,70 2.20 k20 5,10 5,40 3,10 0,56 0.25 1,10 0,82 h20 0,47 0,78 0,65 0,64 0,76 0.86 0,91 p20 5 0,14 0,07 0,21 0,24 0,05 0,28 0,23 Thạch anh 27,00 30,00 21,00 5,00 1.00 Phenpat 35,00 40,00 15,00 11,00 Plazokla 30,00 25,00 46,00 56,00 55,00 50.00 Biotit 5,00 2,00 3,00 Amphibolit 1,00 2,00 13.00 1,00 15,00 Pirit 32,00 26,00 10,00 40.00 Olivin 70,00 3.00 (Nguồn: Scheffer und Schachtschabel. 1998, - Dá siêu bazo Hâu như khoáng chứa Fe và Mg. khoáng alumisilicat háu như khỏng có hoặc ít (10%) do dó đá có màu sẫm. tối. đen. đen lục. kiến trúc hạt màu đen. nặng. Khoáng vật chu yếu lÉ olivin và ôgit. Olivin chiếm tuyệt đối trong dá dunit. Olivin và ogit gân ngang nhau ơ trunt đá pèridotit. Nếu ogit nhiều hơn olivin thi là piroxenit. Đá siêu bazơ thường phân bố ú trỏr 18 vó Trái Đất. ớ Việt Nam đôi khi gặp ờ Núi Nưa (Thanh Hoá), Tà Khoa (Tây Băc), đa sô ở vùng này chúng đã bị secpentin hoá nên còn gọi là secpentinit. Tóm lại Từ thành phần khoáng vật và thành phần hoá học cũng như các đặc tinh cùa đá. người ta đã phân ra rất nhiều loại macma khác nhau. Diều đó được minh chứng ở bàng thành phân hoá học và khoáng vật cua một sô loại đá macma điên hình trong vò Trái Đât (bang 1.3). Qua báng số liệu cho ta nhận xét: Các đá macma axit giàu S1O2, chàt kiêm Na^o. KiO còn các đá macma bazơ thì nghèo S1O2, giàu kiêm thô như CaO. MgO, giàu các chât răn. 1.3.2. Đá trầm tích 1.3.2.1. Nguồn gốc hình tliànli Khác với đá macma và biến chất, đá trầm tích được hinh thành là sự tích đọng cùa: - Sàn phẩm vỡ vụn cùa đá khác. - Do muôi hoàtan trong nước tích đọng lại. - Do xác sinh vật chết đi đọng lại. Những sàn phẩm trên, đầu tiên chúng còn rời rạc, sau này chúng kết gan chặt lại với nhau thành đá cứng. Chất kết gắn có thể do tự bàn thân hoà tan rồi tự gan lại như đá vỏ sò hến. hoặc được dưa từ nơi khác den. hay chi hoàn toàn do sức ép của các sán phẩm gãn chặt lại với nhau. Tất cá các quá trinh này gọi là quá trinh trảm tích và tạo thánh đá trâm tích. Những đặc trưng cơ bán của đá trầm tích là thường xếp thành từng lóp, có lớp mòng vài milimét. cũng có khi dày đên vài mét. Mỗi lớp có thê có màu săc khác nhau, cũng có thế có loại khoáng vật khác nhau và kích thước hạt khác nhau, do những lóp trầm tích sau phú lẽn lớp trước. Trong đá trầm tích còn hay gặp các hoá thạch, đó là các xác sinh vật còn đọng lại trong đá trâm tích. Có các hoá thạch dộng vật vả hoá thạch thực vật. 1.3.2.2. Phân loại và mô tã í/rí trám tích Căn cứ vào nguôn gốc hình thành, người ta phàn tràm tích ra 2 loại đá là: trầm tích vỡ vụn và trầm tích hoá học sinh vật. • Trầm tích vỡ vụn Phô biến ở khắp mọi nơi, thành phần và cấu tạo phức tạp, kích thước các hạt to nhò khác nhau. Dựa vào kích thước các hạt người ta chia ra: - Đá vụn thô, có đường kinh hạt vụn > 2mm - Đá cát. có đường kính hạt vụn từ 0 ,1 -2 mm - Đá bột. có đường kính hạt vụn từ 0.01 - 0,1 mm - Đá sét. có đường kính hạt vụn < 0.01 mm. - Dá vụn thô: Tuỳ thuộc hình dạng khác nhau, nếu hạt vụn tròn cạnh được gọi là cuội sói. nếu cạnh nhọn sắc là dăm. Dá vụn thô kết gắn lại với nhau gọi là dăm kết. cuội kết bền hoặc không bền. v ề thành phần: Phụ thuộc vào nguồn gốc đá khác vỡ vụn ra. Thường gặp ơ nhiều nơi có dòng chảy đưa lại. 19 - Đá cát: v ề thành phần khoáng vật, đại bộ phận trong cát là nhũng khoáng vặt bền như thạch anh, mica trắng, ngoài ra còn một số oxit sắt và oxit kim loại khác, v ề màu sác có thê có nhiều màu phụ thuộc váo nguồn đá khác vỡ vụn ra. Đá cát có thể nàm rời rạc như cát sòng suối, cát biển, ao hồ hoặc láng đọng kết gắn với nhau tạo ra phiến sa thạch. Đá cát phô biến ờ khắp mọi nơi. - Đá bột (Alorit): Các hạt có kích thước 0,01 - 0,lm m kết gán lại với nhau đẽ tạo thành đá bột. Thường đá bột kết hay nam lẫn với cát kết và đá sét. - Dá sét: Đa số các hạt sét kết gắn lại với nhau chứ ít khi nằm rải rác và hinh thành nên đá sét. Do sức ép các lớp trầm tích nên đá sét đa số năm ờ dạng phiến gọi ]à phiên thạch sét. Đá phiến sét phân bố rộng rãi ờ các tinh trung du và miên núi. Ngoài 4 loại trên, trong thực tế còn có thề gặp đá hỗn hợp. Tức là 4 loại đá trên nam trộn lẫn với nhau trong một khu vực. • Đá trầm tích hoá học sinh vật Trong tự nhiên có loại trầm tích được hình thành do con đường hoá học đơn thuân. nhưng đại bộ phận được hình thành theo con đường hoá học sinh vật. Trầm tích hoá học sinh vật được chia ra 3 loại chinh: đá cacbonat; đá photphat và đá than. - Đá cacbonat: Đặc điếm nổi bật của đá cacbonat là dễ sùi bọt với HC1. Cacbonat ờ Việt Nam chủ yếu là đá vôi (CaCCh). Đây là loại đá trâm tích sinh vật biên được hình thành do quá trình tích đọng các xác sinh vật biển có vỏ, xương chù yếu cấu tạo từ CaCC>3. v ề sau, do biên động địa chất nên đá vôi đã tạo nên các dãy lớn như các vòng cung ở Đông Băc, Tây Bac và lẻ tẻ ở một số nơi khác. Cấu tạo của đá vôi chù yếu là đặc, trong thành phần hoá học chù yếu là CaCC>3. Màu sác xanh trấng, đen, hồng. Một hiện tượng phổ biến và rất đặc trưng của vùng đá vôi là hiện tượng caste, là do việc hoà tan C aC 03 tạo thành các khe rỗng, hang động ngầm dẫn đến các núi đá vôi lộ thiên thường có các hang động, trong đó có các nhũ đá là cành đẹp thiên nhiên. Mặt khác cũng do hiện tượng caste mà vùng đất được hinh thành trên đá vôi thường hay bị hạn hán do các hang động sông suối ngầm. Căn cứ vào tính chất, người ta chia đá vôi ra thành 7 loại sau: + Đá vôi kết linh: Do các tinh thề bị ép lại nên độ rắn lớn và bề mặt đá không nhẵn băng đá vôi bình thường, thường gặp ớ nhũng núi đá vôi cheo leo, tai mèo. + Đá vôi dạng phiến: Các lớp đá nằm ép lại với nhau (nhiều khi tường nhầm lá phiến sét) các phiên băng phẳng. Thường gặp ở Cúc Phương (Ninh Bình), Hồi Xuân (Thanh Hoá). + Đá vôi dạng bột: Đá vôi bột dễ phân rã thành bột, thường gặp ở các khe độnc. Oá này có thê đem bón trực tiếp cho ruộng. Thường gặp ở một số nơi cùa Ninh Binh. Cao Bằng, Hà Giang. + Đá vôi dạng cục: Được kết túa bời các dung dịch nuớc quá bão hoà vôi. Tinh chất chung là xôp nhẹ dễ tan thành bột, hay gặp khe rãnh, suối vùng núi đá vôi. Đá vói dạne cục là nguyên liệu bón trực tiếp cho đất chua. + Đá vói nhiễm Mg: Còn gọi là hiện tượng hoá đolomit, kém sùi bọt với HC1. Có thể sập ở Ninh Binh, Thanh Hoá, Lào Cai và vùng Đông Bắc. Đây là nguyên liệu bón ruộng rất tốt. 20 ---------- + Đá vôi nhiễm sét: Thành phần bao gồm cả sét và CaCƠ3, tì lệ có thê lên tới 50%, vi vậy loại này rất dễ bị phân rã, thường gặp ớ Bắc Cạn, đào Cô Tô, Hoàng Mai V.V.. + Đủ nhiễm silic: Rất cứng rắn, khó sùi bọt với HC1, khi phong hoá cho nhiêu đá dăm sắc cạnh, loại đá này gặp nhiều ờ đào Cát Bà. - Đá photphat: Cũng là trầm tích biển, nhưng trong thành phân chứa nhiêu P2O5 và một ít Ca và Mg. Trong tự nhiên ta thường gặp 2 loại: + Đá photphorit: còn gọi là phân lân Ca3(PO.t)2. Thường nàm trong các khe núi đá vôi. Người dân địa phương thường gọi là phân lèn. có màu vàng nâu hoặc trăng đen xen kẽ hoặc lẫn với nhiều xác hữu cơ, sét, v.v... Ti lệ P2O5 thay đổi, các mỏ photphorit đem nghiền làm phân bón ruộng rất tốt. + Đá Apatit: Trầm tích sinh vật biển, trong thành phần chứa lân, canxi, cio, flo.v.v.. có công thức hoá học: Cas(P0 4)3.(F,Cl), màu xanh hoặc xám xanh. Ti lệ P2O5 biên đôi nhiều, nó có thể đạt 40 - 54%. Ờ Việt Nam có mò apatit Lào Cai là nguyên liệu chế biến các loại phân lân. - Đá than: Là trầni tích thực vật bị ép trong điều kiện yếm khí tạo nên, thường gặp 2 loại: + Than bùn: Là xác thực vật bị vùi dập trong điều kiện thiếu O2. Phân giài chưa hoàn toàn nên còn nhiều vết tích thực vật, ti lệ chất hữu cơ cao, màu đen, nêu đang ngập nước thì mềm, là nguồn phân hữu cơ tốt nhưng phải phơi khô, khử H2S, CH4 trước khi dùng. Thường gặp ở các khe rộc miền núi hay vùng đằm lầy u Minh. + Than đá: Các thực vật thân gỗ bị biến động địa chất vùi lấp lâu ngày biên đôi thành. Nói chung không còn vết tích thực vật. Màu đen, đen nâu. Ti lệ c có thể lên tới 95%. Dựa vào tỉ lệ c và chất bốc cháy người ta phân ra: Than gỗ, than nâu, than mỡ, than gầy, than không khói... Thường gặp ờ Quàng Ninh, Thái Nguyên, Nông Sơn (Trung Bộ) v.v... - Ngoài ba loại trên còn có đá silic, rất cứng ran nhưng ít gặp. 1.3.3. Đá biến chất 1.3.3.1. Nguồn gốc lùnli thành Đá biến chất là do đá macma và trầm tích dưới tác dụng cùa nhiệt độ, áp suất cao và biến động địa chất tạo thành. Sự biến đổi đã làm cho đá biến chất vừa mang tính chất của đá mẹ, vừa thêm những tính chất mới, hoặc biến đồi han không còn nhận biết được nguồn gốc của nó. Tuỳ theo các yếu tố tác động chủ yếu trong quá trinh hình thành mà người ta phân biệt các dạng biến chất như sau: - Biến chất do tiếp xúc: Nó gắn liền với sự hoạt động cùa khối macma nóng chày trong vỏ Trái Đất, khối macma nóng chảy này đã làm cho các lớp đá xung quanh nó biến chất. Nhiệt độ cao làm cho phần lớn các khoáng vật bị tái kết tinh làm biến chất gọi là nhiệt dịch. Biến chất tiếp xúc xày ra khoàng không gian rộng lớn, quanh các mạch macma xâm nhập. - Biến chất áp lực: Gắn liền với các vận động tạo sơn, đá ép lại làm thay đồi cấu trúc và phần nào các thành phần khoáng vật. Thường xảy ra ở phần ngoài cùa vó Trái Đất 21 - Biến chất khu vực: Xày ra trong cà vùng rộng lớn và ờ nông sâu khác nhau. Tác động gây biến chất là do tông hợp cả nhiệt và áp lực. 1.3.3.2. Mó tả một sổ đá biến chất chính - Đá gnai: Có nguôn gôc chủ yếu từ granit nên thành phần khoáng vật chù yếu là phenpat, thạch anh, mica, hoonơblen và cả than chì, gronat cấu trúc hạt. Nhưng các khoáng vật xếp theo từng phiến rõ ràng. Có 2 loại gnai: + Octognai: Do đá macma biến thành. + Paragnai: Do đá trầm tích biến thành. Ta thường gặp ờ Phú Thọ, Yên Bái, Lao Cai, Kon Tum. - Đá lioa: Đá vôi hay đolomit khi chịu tác dụng của nhiệt độ, lực ép bị kết tinh lại thành đá hoa (còn gọi là đá cấm thạch). Vi do các khoáng canxit hay dolomit kết tinh tạo thành các hạt nên mặt đá óng ánh. Những tạp chất trong đá trong quá trình biến hoá bị kết hợp lại thành đám hay vệt vân làn sóng. Có đù các loại màu sắc: đỏ, đen, vàng, xanh. V.V.... Đá hoa dùng làm đồ trang sức hoặc trang trí trong xây dựng nhà cửa. Gặp ờ núi Chòng (Hà Tây), Ngũ Hành (Đà Nằng), Binh Lư (Lai Châu) và lẻ tè trong các vùng núi đá vôi. - Quaczit: Có kiến trúc hạt, chù yếu do sa thạch khi bị tác động của nhiệt độ và sức ép đã kết gắn lại với nhau rất bền vững. Thành phần chủ yếu là thạch anh. Màu sắc thường trắng hay đỏ nhạt. Quaczit thường gặp ờ Tuyên Quang, Thanh Hoá, dùng làm vật liệu chịu lửa, đá mài trong xây dựng. - Đá phiến philií: Phiến rất mỏng. Màu đen hoặc xám có ánh bạc do các váy mica rất mỏng tạo nên. Thường gặp ở Cao Bằng, Bắc Cạn, Hà Giang, Thanh Hoá. - Đá phiến kết tinh: Đá phiến kết tinh hạt, nếu thành phần chủ yếu là mica thi gọi là phiến mica, nếu nhiều clorit thì gọi là phiến clorit... Các đá phiến kết tinh thường chứa thêm thạch anh, gronat, than chì. Thường gặp ờ Phú Thọ, Lào Cai, Yên Bái, Kon Tum. 22 Chương II QUÁ TRÌNH PHONG HOÁ ĐÁ VÀ KHOÁNG HÌNH THÀNH ĐẤT 2.1. s ự PHONG HOÁ ĐÁ VÀ KHOÁNG 2.1.1. Khái niệm Đá và khoáng sau khi hinh thành dưới tác động cùa các yếu tố ngoại cành dân bị biên đổi. Tổng hợp những sự biến đổi lâu dài phức tạp làm cho đá, khoáng bị phá huỳ và quá trình đó được gọi là quá trinh phong hoá. Vậy sự phong hoá đá và khoáng là long hợp những quá trình phức tạp, đa dạng cùa sự biến đói vế lượng và chất cùa chúng dưới lác dụng cùa môi trường. Kết quả cùa sự phong hoá là làm cho đá và khoáng bị phá huỷ, biến thành tơi xốp. có khả năng thấm khí và nước tốt. Những chất mới này được gọi là “mẫu chất”. Lớp vò Quà Đât, ở đó diễn ra quá trình phong hoá thì gọi là vỏ phong hoá. Căn cứ vào các yêu tô tác động, phong hoá được chia thành 3 loại: phong hoá li học, phong hoá hoá học và phong hoá sinh vật. Sự phân chia này là tương đối vì các loại phong hoá thường xày ra đồng thời và có liên quan với nhau. 2.1.2. Các loại phong hoá 2.1.2.1. Phong hoá lí học Phong hoá lí học là quá trình phá huỳ đá về mặt cấu trúc, hình dạng nhưng không làm thay đói vé thành phần hoá học. Trong những yếu tố gây ra phong hoá lí học thì nhiệt là yếu tố phổ biến và quan trọng hơn cà. ngoài ra còn đo gió, nước v.v... + Nhiệt độ Khá nàng hấp thụ nhiệt, hệ số giãn nở, theo các chiều cùa tinh thể cùa các loại khoáng không giống nhau là những nguyên nhân làm cho đá, khoáng bị rạn nứt, dẫn đến đá bị vỡ vụn. Sự phona hoá lí học diễn ra mạnh ờ bề mặt cùa đá, khoáng và giảm dần vào phía trong của chúng. Mỗi loại khoáng vật có hệ số giãn nở vì nhiệt khác nhau vi dụ: Thạch anh có hệ số giãn nở là: 0,00031 Mica có hệ số giãn nở là: 0,00035 Canxit có hệ số giàn nờ là: 0.00020 Tốc độ phá huý đá do nhiệt độ phụ thuộc rất lớn vào các mặt sau: 23 - Sự chênh lệch nhiệt độ ngày đêm, theo mùa trong năm. Biên độ nhiệt càng lớn thi quá trình phá huỷ càng mạnh. - Phụ thuộc vào thành phần khoáng vật chứa trong đá, nếu đá có cấu tạo bời càng nhiều khoáng vật thì càng đễ bị phá huỷ. - Phụ thuộc vào màu sắc và cấu trúc của đá, đá có màu sẫm, cấu trúc mịn. dễ hâp thu nhiệt nên bị phá huỷ mạnh hcm đá màu sáng, cấu trúc hạt thô. Phong hoá lí học được tăng cường khi có sự tham gia cúa nước. Nước thấm vào kẽ nứt gây áp lực mao quàn, những vùng giá lạnh khi nước đóng bãng thể tích cùa nó tăng lên làm đá bị phá huỷ mạnh. + Dòng chày, gió: Nước chày mạnh, gió có thể cuốn đá va đập vào nhau và vỡ vụn ra Kết quà cùa phong hoá lí học là làm cho đá, khoáng vỡ vụn, tơi xốp, có khả năng thấm khí, nước và giữ chúng được một phần. Phong hoá lí học làm cho bề mặt tiếp xúc cùa đá, khoáng với môi trường xung quanh tăng lên và từ đó tạo điều kiện cho phong hoá hoá học và những tác nhân khác có điều kiện xâm nhập và phá huỷ mạnh hơn. 2.1.2.2. Phong hoá hoá học Phong hoá hoá học là sự phá huỳ đá, khoáng bàng các phàn ứng hoá học. Bời vậy phong hoá hoá học làm thay đôi thành phân và tính chất của đá, khoáng. Đây cũng là đặc điềm cơ bàn khác với phong hoá lí học đã được trình bày ở phần trên. Những tác nhân quan trọng nhất trong quá trình này là H2O, CO2 và Oị. Các quá trinh chủ yếu của phong hoá học là: Quá trình hoà tan, hydrat hoá. thuỳ phân và oxy hoá. 2.1.2.2.1. Quá trình hoà tan Trong quá trình phong hoá hoá học nói chung và hoà tan nói riêng, nước đóng vai trò hêt sức quan trọng. Một điều rất dễ hiểu là hầu như mọi phàn ứng hoá học đều được diễn ra trong môi trường nước. Tất cà các loại đá, khoáng khi tiếp xúc với nước đều bị hoà tan nhưng mức độ rất khác nhau. Có mức độ hoà tan nhỏ bé đến mức ta không thể nhận ra chúng bàng những cách thông thường. Quá trinh này đã làm thay đồi thành phần và tính chất cùa các loại đá, khoáng. Ví dụ: C aC 03 + C 0 2 + H20 -> Ca(HC03)2 Quá trình hoà tan chịu ảnh hưởng của một số yếu tố sau: - Nhiệt độ làm tăng cường quá trinh hoà tan. Thông thường nhiệt độ tăng lên 10°c thì sự hoà tan tăng lên từ 2-3 lần. Nước ta là nước nhiệt đới ẩm nên quá trình hoà tan rất đáng quan tâm. - Độ pH cùa môi trường cũng ảnh hưởng lớn đến sự hoà tan. Khi nước chứa CO;, độ pH của nó giảm, độ hoà tan của các loại muối cacbonat trong nó tăng lên rõ rệt. - Các loại muối clorua, nitrat cùa kim loại kiềm, kiềm thổ dễ tan trong nước. Các loại muối sunphat, cacbonat của kim loại kiềm thì dễ tan, nhưng của kim loại kiềm thô lại khó tan trong nước. 24 ------- - Bê mặt tiếp xúc cũng ánh hưởng không nhò tới quá trinh này. Bê mặt tiẽp xúc cua chất tan với dung môi càng lớn thi khả năng tan cùa nó càng tăng. Phong hoá lí học đã làm cho các khối đá, khoáng vỡ vụn do đó làm tăng bề mặt tiếp xúc cùa đá với môi truờng tạo điêu kiện thuận lợi cho quá trinh hoà tan. 2.1.2.2.2. Quá trình hydral hoú Hydrat hoá là quá trinh liên kết những phần tử nước với những phần tử khoáng. Trong lòng những phần tử khoáng còn có những hoá trị tự do. Nước là những phân từ phân cực. Hai loại phân từ này sẽ hút nhau theo lực hút tĩnh điện. Các phần tử nước trên bê mặt khoáng vật dần dần đi vào mạng lưới tinh thề cùa nó. Thí dụ: Fe20 3 + 3H20 -» 2Fe20 3.3 H 20 (Hemulit) (Limonit) CaSO.1 + 2H20 -> C aS04.2 H 20 (Thạch cao khan) (Thạch cao thường) Quá trinh này làm cho thể tích cùa khoáng vật tăng lên, thành phần hoá học thay đổi, độ bền liên kết giảm, tạo điều kiện tốt cho quá trinh hoà tan và các phàn ứng hoá học khác. 2.1.2.2.3. Quá trình thuỳ phán Thuỳ phân là quá trinh thay thế các cation kim loại kiềm và kiêm thô trong mạng lirới tinh thê cùa các khoáng bang các cation H+ cúa nước. Thí dụ: KAlSi3Og + HOH -» HAI Si3Og +KOH Octoklaz Alumosilical K2 [A12Sì60 ,6] + HOH -> KH[Al2Si6O l6] + KOH Fenpat Kali aỉumosilicut KH[Al2Si60 |6] + HOH -> H2 [A12Sì6O i6] + KOH I-yAbSièOiò] + nHOH —> H2AI2SÌ2O8 + 4Si02.nH20 axit Alumosilic Kaolinit axil Silic Những loại khoáng Silicat và Alumosilicat dễ tham gia vào quá trình thuỷ phân bời chúng được cấu tạo từ muối cùa axit yếu (axit Silic và Alumosilicat) và bazơ mạnh (KOH và NaOH). Quá trinh thuỳ phân rất phô biến và có tẩm quan trọng trong phong hoá hoá học vi phân nhiêu các loại khoáng trong đất thuộc nhóm Silicat và Alumosilicat. 2.1.2.2.4. Quá trình oxy hoá Đa số các khoáng vật dễ bị oxy hoá và phá huý nhanh chóng, nhất là các khoáng vật có chứa sắt như olivin, ogit, hoocnoblen, pyrit,... có chứa nhiều Fe2+ nên rất dễ tham gia vào quá trinh oxy hoá. Ví dụ điển hình như pyrit có quá trình oxy hoá như sau: 2FeSj +7O2 + 2H2O -+ 2FeSOj + 2H2SO4 12FeSOj + 3 0 2 +6 H2O -» 4 Fe2(SO.i)3 + 4Fe(OH)3 2 Fe2(SƠ4)3 +9H2O -» 2 Fe2 3.3H2 0 + 6H2SO4 (Limonit) 25 Vì lí do trên mà các loại đá có chứa sắt khi lộ ra ngoài không khí thường hình thành lớp vò limonit có màu nâu đò rất cứng bào vệ cho đá ít bị phong hoá tiếp. Những loại đá, khoáng bị oxy hoá sẽ bị biến đối về màu sác rõ rệt và thường hay xuât hiện những vệt, chấm màu vàng, nâu hoặc đỏ. Những loại đá, khoáng có cấu tạo rông dê tham gia vào quá trình này, thí dụ tuýp núi lừa. Phong hoá hoá học không những làm thay đổi thành phần, tinh chất của đá. khoáng mà nó còn có thể tạo ra một số khoáng vật mới (thứ sinh) và hàng loạt những chất đơn gián. Phong hoá hoá học phụ thuộc nhiều vào ầm độ, nhiệt độ. Nhiệt độ cao, độ ẩm lớn phong hoá hoá học sẽ hoạt động mạnh. Bới vậy, đây là loại phong hoá diễn ra mạnh trong khu vực nhiệt đới, trong đó có nước ta. Càng lên cao nhiệt độ càng giám nên cường độ của loại phong hoá này càng giảm đi. 2.1.2.3. Phong hoá sinh vật Sự phá huỷ ca học và sự biến đổi tính chất hoá học cùa đá, khoáng dưới tác dụng cùa sinh vật và những sàn phẩm lừ hoại động sống cùa chímg được gọi là sự phong hoá sinh vật. - Trong quá trinh sống, sinh vật trao đổi chất với môi trường, đặc biệt là môi trường đất. Sự trao đổi đó đã làm xuất hiện hoặc thay đổi các quá trinh hoá học khác. Trong đời sống cùa mình, sinh vật sử dụng những chất dinh dưỡng khoáng làm thay đồi hàm lượng các chất đó trong đất, đưa vào môi trường những chất mới đặc biệt là những axit: H1CO3, HCl, H2SO4, HNO3, các axit hữu cơ..., đó là những lí do làm cho đá và khoáng bị phá huỷ. - Tác động cơ giới do rễ cây len lỏi vào các kẽ nứt của đá làm đá bị phá huỷ. hiện tượng này thấy rất rõ trên các vách núi đá vôi có cây sinh sống. Khi trên Trái Đất chưa có sinh vật thi đá và khoáng chi bị phá huỷ bởi quá trinh phong hoá lí học và hoá học. Khi sinh vật xuất hiện trên Trái Đất, lúc đầu là các vi sinh vật và cuối là thực vật thượng đẳng thì sự phong hoá sinh vật trở thành phổ biến và quan trọng. Nhất là những vùng nhiệt đới ẩm, ở đó thực vật sinh trưởng và phát triển rất nhanh thì vai trò của nó đối với sự phong hoá đá và khoáng lại càng ưu thế. Tuy nhiên, kê từ khi sinh vật xuất hiện thì ờ mọi nơi, mọi lúc sự phong hoá đá, khoáng luôn bao gôm cà 3 loại đã nêu trên nhưng, tuỳ điều kiện cụ thể mà loại nào chiêm ưu thế. 2.1.3. Độ bền phong hoá Đá và khoáng bị phá huỷ với những tôc độ khác nhau. Khả năng chông lại sự phá huý đó cùa chúng gọi là độ bển phong hoủ. Độ bền phong hoá phụ thuộc vào bản chất cúa đá, khoáng bị phong hoá và những điều kiện môi trường, cụ thề như sau: - Những loại đá nào chứa nhiều những loại khoáng bên, và câu tạo bởi càng ít khoáng vật thì chúng có độ bền càng cao. - Độ bền phong hoá giảm khi hàm lượng Fe2+ tăng. - Độ bền phong hoá giàm khi hàm lượng SìO giám. 26 - cấu trúc cùa đá và khoáng càng rỗng thì độ bền phong hoá càng giảm. - Độ bền phong hoá tăng khi hàm lượng các cấp hạt mịn trong đá tăng lên. - Đá axit, đá chứa nhiều cấp hạt nhỏ khó bị phong hoá hơn. -Trong điều kiện nóng ẩm, bao giờ đá và khoáng cũng bị phong hoá mạnh hơn so với điều kiện khô lạnh. Độ bền phong hoá cùa đá liên quan tới độ dày đất. Đá có độ bền phong hoá kém, dễ bị phá huỳ, độ dày đất lớn và ngược lại. 2.1.4. Vỏ phong hoá Trong những điều kiện phong hoá không giống nhau, sẽ có những sàn phẩm phong hoá khác nhau được tạo ra và những loại vó phong hoá được hình thành. Theo Fritlan(1964), vò phong hoá ở Việt Nam được phân chia như sau: - Vỏ phong hoá feralit: phồ biến ờ vùng trung du, tích luỹ nhiều khoáng thứ sinh như kaolinit, gipxit, gơtit. - Vỏ phong hoá alit: phổ biến ờ vùng núi cao (1700 - 1800m). - Vò phong hoá macgalit - feralit: chứa nhiều Ca+2 màu đen, khoáng thứ sinh chù yếu là kaolinit. có monmorilonit nhưng thường chiếm ti lệ thấp. - Vó phong hoá trầm tích sialit: hình thành ở những vùng phù sa đồng bàng, bao gồm nhiều khoáng nguyên sinh như thạch anh, fenpat, mica và cà canxit. 2.2. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT 2.2.1. Tuần hoàn vật chất và sự hình thành đất Ta có thể chia quá trình hình thành đất làm 2 giai đoạn: + Đá bị phong hoá thành mẫu chât, giai đoạn này được gọi là quá trinh phong hoá. + Mau chất biến thành đất, giai đoạn này được gọi là quá trình hình thành đất. Đá mẹQuá trìnhMầu chấtQuá trìnhĐất Phong hoá hình thành đa! Mầu chất đã có khã năng thấm, giữ nước và khi nhung còn thiếu phần quan trọng nhất để trở thành đất đó là chất hữu cơ. Khi trên Trái Đất chưa có sự sống, lúc đó mới chi có các quá trình phong hoá lí hoá học. Các sàn phẩm phong hoá một phần nằm lại tại chỗ, phần khác theo nước di chuyền xuống chỗ trũng, đại dương, ờ những nơi đó chúng lại trầm lắng, chịu sự tác động cùa áp suât và các yêu.tô khác và hình thành nên đá trầm tích. Do sự vận động địa chất, khối đá trầm tích này lại được nâng lên phong hoá theo một vòng mới khác. Quá trình đó cứ lặp đi lặp lại trong một phạm vi lớn. và kéo dài tới hàng tì 27 năm, nên được gọi là "Đại tuần hoàn địa chất". Bàn chất cùa vòng đại tuần hoàn địa cl là quá trình tạo lập đá đơn thuần xảy ra rộng khắp và theo một chu trình khép kín. Khi sinh vật xuất hiện, lúc đầu là các vi sinh vật và các thực vật hạ đãne. chúng đụng các chất dinh dưỡng khoáng để nuôi cơ thể, chết đi chúng trà lại toàn bộ cho đảt. I như vậy, sinh vật ngày càng phát triền và lượng chất hữu cơ tích luỹ trong đất ngày n nhiều, nó đã biến mẫu chất trờ thành đất. Vòng tuần hoàn này do sinh vật thực hiện và di ra trong thời gian ngẳn, phạm vi hẹp nên được gọi là "Tiếu tuần hoàn sinh vật Bởi vậy “Đại tuần hoàn địa chất” là cơ sờ của quá trình hình thành đất. còn "Tiểu tu hoàn sinh vật” là bàn chất của nó. Đất được hình thành kể từ khi xuất hiện sinh vật. 2.2.2. Các yếu tố hình thành đất Đocutraiep (người Nga) là người đầu tiên cho rằng, đất được hinh thành do sự 1 động tổng hợp của 5 yếu tố: đá mẹ, khí hậu, sinh vật, địa hình và thời gian. Vai trò của con người trong sản xuất nông lâm nghiệp ngày càng góp phần to lớn V sự hình thành đất. Bởi vậy, ngày nay phần lớn người ta coi đất được hinh thành do 6 yếu chứ không phải 5 yếu tố như quan điềm cúa Đocutraiep. 2.2.2.1. Đá mẹ Đá mẹ bị phong hoá thành mầu chất, rồi thành đất. Như vậy. rõ ràng đá mẹ là nguy liệu đầu tiên của quá trinh hình thành đât. vì vậy người ta còn gọi là nguyên liệu mẹ. Đá I ra sao sẽ sinh ra đất mang dấu ân của mình. Ví dụ: - Các loại đá macma axit có câu trúc hạt thô, khó phong hoá tạo nên các loại đất thành phần cơ giới nhẹ, tầng dất móng còn ngược lại các loại đá mẹ macma trang tính h bazơ có câu trúc mịn, đễ phong hoá thì tạo ra các loại đất có thành phần cơ aiới nặng, tầ đất dày hơn. - Những loại đắt hình thành trên đá mẹ gnai, granit thường giàu KT vì trona những 1( đá đó giầu mica, mà mica bị phong hoá sẽ giải phóng ra K+. Đất hình thành trên đá baz thường giầu Mg” , P2O5 vì loại đá này chứa nhiều Ma và photphorit. Tuy nhiên, sự ánh hường của đá mẹ đối với đất lớn nhất ờ giai đoạn đầu. aiai đoạn í còn trè. Theo thời gian và môi trường mà đất tồn tại, cùng với sự tác động cua con nau vai trò của đá mẹ ngày càng lu mờ, chăng hạn: - Những vùng đât phát triên trên đá vôi đáng ra không chua nhưng đên nay có vùng chua thậm chi rất chua do bị xói mòn. rưa trôi nghiêm trọng. - Một số vùng đất cùng phát triền trên đá cát nhưng nay có tính chât rât khác nhau I quá trình canh tác rất khác nhau tại một số Vùng. 2.2.2.2. K hi hậu Khi hậu có sự tác độna tới sự hình thành đất vừa trực tiêp thông qua nhiệt độ. Iượ] mưa, vừa gián tiếp thông qua sinh vật. Nhiệt độ và lượng mưa là hai yếu tố quan trọng đầu tiên trong sự phong hoá đá. khoáng. Hai yếu tố này còn chi phối tất cà các quá trình khác trong đât: quá trinh rừa trôi, xói mòn, tích tụ, mùn hoá, khoáng hoá... Cường độ, chiêu hướng cùa chúng góp phân chi phối quá trinh hình thành đất. Trên Trái Đất có những đai khí hậu khác nhau: Hàn đới, ôn đới, nhiệt đới. Tại những đai đó, những sinh vật tương ứng được hình thành và bời vậy xuất hiện những đai đât đi kèm. Điều đó nói lên vai trò cùa khí hậu với sự hình thành đất thông qua sinh vật, ví dụ: - Vùng lạnh, khò hinh thành kiều rừng lá kim nên hình thành đất podzol chua và nghèo dinh dưỡng. - Vùng lạnh ầm hình thành đồng cò hoặc rừng lá rộng ôn đới nên có đất đen ôn đới (Checnozom). - Vùng nhiệt đới nóng âm hình thành loại rừng lá rộng, thường xanh nên có đât đò vàng. 2.2.2.Ĩ. Sinh vật Sinh vật là yếu tố chù đạo cho quá trình hình thành đất vì sinh vật cung cấp chất hữu cơ, yếu tố quan trọng nhất đề biến mẫu chất thành đất. Đất là môi trường sôi động cùa sự sống, là địa bàn sinh sống của vi sinh vật, thực vật, động vật. + Vi sinh vật: Một gam đất chứa hàng chục triệu thậm chí hàng ti vi sinh vật. Trung binh 1 gam đất cùa Việt Nam chứa khoảng 60 - lOOxlO6 vi sinh vật, chúng có vai trò rất lớn đối với quá trình hình thành đất, cụ thể: cung cấp chất hữu cơ cho đất; đóng vai trò quan trọng trong việc phân giài và tống hợp chất hữu cơ; cố định đạm từ khí trời. Ngoài vi sinh vật ra, các loại nấm rễ cũng góp phần tăng cường quá trình hút nước và khoáng cho cây: Ví dụ nâm rễ thông, giẻ... Tuy nhiên, ngoài mặt có lợi vi sinh vật đất còn có một số mặt hại như: Làm mất đạm, thái ra một số khí độc, làm giảm pH đất, gây bệnh cho cây... + Thực vật: Thực vật đóng vai trò quan trọng trong quá trình hình thành đất. Tuỳ theo thảm thực bì, số lượng cũng như chất lượng chất hữu cơ trả lại cho đất khác nhau. Thường 1 ha rừng trà lại cho đất 10 tấn cành khô, lá rụng/năm. Thực vật bậc cao được chia thành 2 loại: Thân gỗ và thân thào, mỗi loại có sự ảnh hường riêng biệt tới sự hình thành đất. Đất đồng cỏ thường ít chua hơn so với đất dưới rừng do: - Cò có thể sinh sống ờ vùng đất tốt hơn cây gỗ, ở đó sự xói mòn, rừa trôi ít hơn mặt khác bán thân cò do đặc tính sinh vật có thể giữ các chất kiềm cho đất tốt hơn. - Cây gỗ sinh trường phát triển mạnh ở những vùng mua nhiều, ở đó xói mòn rửa trôi mạnh nên đất chua hơn, mặt khác lớp thảm mục của rừng cây gỗ bị phán giải sẽ giải phóng nhiêu axit. Tóm lại tác dụng của thực vật thê hiện ở các mặt sau: - Cung cấp chất hữu cơ, tăng hàm lượng mùn, cải thiện các tính chất lí, hoá và sinh học đất. - Tập trang dinh dưỡng ở tầng sâu lên tầng đất mặt. - Hút và trà lại cho đất các chất dinh dưỡng phù hợp hơn với thế hệ sau do hút dinh dưỡng có chọn lọc. - Che phủ mặt đât, chống xói mòn. 29 t Dộng vật: Có nhiêu loại động vật sinh sống trong đất từ nguyên sinh độnsi vật. gÌL dế. kiến, mối đến chuột, dúi... Tác dụng của chúng thề hiện qua các mặt sau: • Chúng chết đi cung câp chât hữu cơ cho đât. tuy số lượng ít nhưn" có chất lượn'-! cao. • Chuyền hoá chất hữu cơ tạo thành các chất dễ tiêu cho cây. • Xới xáo làm cho đất tơi xốp. Dại diện như giun đất là “anh thợ cày" tích cực. ] đất tốt có bón phân có thể có tới 2.5 triệu con giun. 2.2.2.4. Địa hình Địa hình tác động đến quá trinh hình thành đất thể hiện ở chỗ: + Ờ các vùng cao có nhiệt độ thấp hơn nhưng ẩm độ cao hơn. Càng lên cao xuât hi nhiều cây lá nhó. chịu lạnh, đất có hàm lượng mùn tăng, quá trình feralit giàm. Đây là li do c vùng cao như Đà Lạt. Mộc Châu. Sa Pa có khí hậu mát mè và đất có hàm lượn” mùn khá hơn + Địa hình còn làm thay đồi tiểu vùng khi hậu do’tihieu nơi địa hinh quyết định hưới và tốc độ cùa gió. làm thay đôi độ âm. thảm thực bì của đât rãt lớn. Do bị chân bời di Trường Sơn mà một sô vùng bị ánh hướng của gió phợn Tây Nam rât mạnh như: Hoà Bin Lai Châu, Thanh Hoá, Nghệ A n... + Địa hình trong khu vực nhò trực tiêp góp phân phân bó lại vật chất, làm thav đỏi ( âm. nhiệt dộ, độ tăng trướna cúa sinh vật. sự vận chuycn nước trên bẽ mặt và trorm lòi dât. Những nơi địa hình cao, dôc. nước chày bê mặt nhiều, nước thấm ít. độ âm đất th; hơn chỗ trũng. Do dòng chảy bề mặt lớn. đất bị xói mòn, rứa trôi xuống các vùng trũng ni các chỗ trũng, bàng phẳng tlurờng có tầng đất dày hơn, hàm lượng dinh dưỡrm khá hơn với nơi dốc nhiều. 2.2.2.5. Thời gian Từ dá phá huỷ để cuối cùng hình thành đất phải có thời gian nhất định. Thời aian bi( hiện quá trình tích luỹ sinh vật. thời gian càng dài thì sự tích luỹ sinh vật càrm phonií ph sự phát triên của để: càng rõ. Người ta chia tuồi cùa đất thành 2 loại là: tuồi hình thài tuyệt đối và tuổi hình thành tươne đối. Tuổi tuyệt đối: Là thời gian kể từ khi bẳt đầu hình thành đất đến nay (từ lúc xuất hii sinh vật ở vùng đó dến nay). Tuôi tượng đối: Là sự đánh dấu tốc độ tiến triển tuần hoàn sinh học. nói lên ! chênh lệch vẽ giai đoạn phát triển của loại đất đó dưới sự tác động cua các yếu tố n‘>0 cành. Nói cách khác là chi tốc độ phát triển của đất. Có nhiều loại đất được hĩnh thài cùng thời gian nhưng do các điều kiện neoại cành tác động khác nhau mà có tuồi tươi đôi khác nhau. Có loại tuôi tuyệt đối rất tré nhung nhiều nơi đất đã phát triến đến đir cao của nó, biểu hiện ơ hiện tượng kết von. đá ong. 2.2.2.6. Hoạt động SÍÌII xuất cùa COII người Hoạt động sán xuất của con người ngày nay đã trở thành yếu tố quyết định Ún sự hir thành đàt. Sự ảnh hường này phụ thuộc vào yếu tố xã hội và trình dộ sàn xuất của con nt! ui ri Con người luôn tìm cách tác động vào đất dể khai thác tiêm năng cua nó và manu 1' lợi nhuận tòi đa cho minh. 30 Tất cà những hoạt động sán xuất như trồng rừng, khai thác rừng, đốt nương làm rẫy. định canh dịnh cư, sừ dụng phân bón. thuý lợi.... đéu tác động không nhiêu thi ít tới sự hĩnh thành đất. Nhừng hồ thuỷ điện, hồ chứa nước cho nông nghiệp dã chi phối không nho chiều hướng và tốc độ hinh thành đất. Tóm lại nếu sứ dụng đất có ỷ thức bào vệ và cải tạo thi đất sẽ ngày một tôt lên còn ngược lại nếu chi biết bóc lột thì đất nhanh chóng nghèo kiệt, thoái hoá. 2.2.3. Hình thái phẫu diện đất 2.2.3.1. Khái niệm Tất cá những quá trình diễn ra trong đất đều đê lại những dấu vết trong nó. Nghiên cứu những dấu vết đó. ta biết được tính chất, đặc điêm cùa đất. Thậm chi. ta còn biết được lịch sử của sự hình thành đât và chiêu hướng phát trien của nó. Dặc điểm phân lớp là đặc diêm quan trọng cùa đất. mà nhiều tính chất li hoá học và độ phi của đất phụ thuộc vào nó. Mặt CŨI thủng đứng lừ mặt đcil xuống đén lang đá mẹ. nó [hê hiện các túng đát được gọi lù phẫu diện đát. Phẫu diện đó được mô tà thônii qua nhfmiz đặc điểm bề ngoài có thề cảm nhận được bàng các giác quan thì gọi là hinh thái phẫu diện đất. Từ hình thái, ta có thê suy ra những tính chât bên trong cùa nó. 2.2.3.2. Các tầng phẫu diện đất và dặc điếm cím chúng Trong quá trình hinh thành đất luôn có sụ di chuyền hoặc tích lũy các chất vô cơ. hữu cơ trong đât theo độ sâu khác nhau. Vì vậy. nó dã làm cho đât chia ra nhiều tâng khác nhau một cách rõ rệt từ Irên xuống. Dê phân biệt các tâng đất, người ta có thô căn cứ vào: màu sắc. độ chặt, thành phần cơ giới, chất mới sinh, chất xâm nhập... Một phẫu diện đất thirờna có các tâng như sau: - Tầng Ao: được gọi là tầng thảm mục, bao gồm các xác hữu cơ như cành lá rụng đã ho chưa phân giải. Độ dày của nó phụ thuộc vào thám thực bì, thường biến động từ 1 - 30cm. Người ta có thể phân Ao thành 3 lớp nhò: Trên cùng là cành lá rụng chưa phân giài. 1< tiếp theo là chất hữu cơ đang phân giải và dưới nó là lớp đã phân giái mạnh, một phân thành mùn. - Tầng A: là tầng tích luỹ mùn cùa đất nên tập trung nhiều chất dinh dưỡng nhât. đôi thời nó cũng là tầng rừa trôi. Độ dày tầng A tùy thuộc vào loại thực bì và chế độ canh tác, nó biến động từ 10 -3ŨC1 Tầng A được chia thành 3 tầng phụ từ trên xuống là: + A I: tầng tích lũy mùn, kết cấu tốt, chứa nhiều chất dinh dưỡng. + A2: là tầng rứa trôi, được hình thành do chính bản thân các axit mùn hoà tan ho kết hợp với các chất khoáng rồi bị nước rửa tròi xuống tầng sâu. + A3: tầng quá độ sang tầng B, nhung vẫn mang tính chất của tâng A. - Tầng B: gọi là tầng tích tụ, tầng này tập trung các chất từ trên trôi xuống. Neu tầng rửa trôi mạnh thì tầng B tích tụ càng mạnh và ngược lại. Tầng này thường rất dày và nó pl thuộc vào mỗi loại đất khác nhau. Tầng B cũng được chia ra 3 tầng phụ là: + B 1: tầng tiếp giáp với tầng A, mang tính chuyên tiêp + B2: dày nhất, mang đặc trưng của quá trinh tích tụ + B3 ' là tầng chuyển tiếp sang c - Tầng C: là tầng mẫu chất, là những sàn phẩm vỡ vụn của đá mẹ đang phong hoá thành đ - Tâng D: là tầng đá mẹ chưa phong hoá. Do điều kiện hình thành nên không phái bất cứ phẫu diện đất địa thành nào cũng có các tầng như trên hosc độ dày mòng của các tầng cũng khác nhau. 2.2.3.3. Màu sắc đất Màu sắc của đẩl là đặc điểm đễ thấy nhất và đồng thời nó cũng nói lên được nhiều tí chất quan trọng của đất. Màu sắc đất là một chi tiêu giúp ta phân biệt các tầna đất tro phẫu diện hoặc giữa các loại đất với nhau. Màu sác cùa đất là phức tạp. nhưns cơ bàn là 3 màu chủ đạo: đcn, đỏ, trắng tạo nên. - Màu đen: Chú yếu do mùn tạo nên. Càng nhiều mùn đất càng có màu đen đậm. E khi màu đen của đất còn được tạo nên do MnOi hoặc rễ một số cây khi chết có màu đen - Màu đó: Chủ yếu là do oxit sát (Fe:0 3 ) tạo nên. Nếu oxit sắt ngâm nước, chúng màu vàng. Hầu hết đất miền núi nước ta hay đất đồng bàng có tầng loang lồ đo vàn« đều oxit sát hay oxit ngậm nước (Fei0 3 . Fc20 3 .nHi0 ) - Màu trang: Chủ yếu đo khoáng sét (kaolinit). thạch anh (SiOi) hay canxi cacboi (CaC03) tạo nên. Nói chung đất cànií trắng chứng tó ti lệ mùn trong đất càng thấp. cà nghèo dinh dưỡng. Zakharôp đưa ra các màu sác của đất dựa trên 3 nhóm màu cơ ban: 32 (Fe20 3.nH20 ) Da cam Vàng Vàng nhạt (Si02.AI20 3, CaC03) Hình 2.2. Sơ đồ tam giác màu của Zakharôp Đất tầng AI thường đen vi nó chứa nhiều mùn; đất màu đỏ thường nhiều Fe, đất màu xanh xám trong điều kiện ẩm ướt là đất bị giây... Màu sác của đất phụ thuộc vào ti lệ các chất trong đất, cường độ chiếu sáng, độ ẩm đất và trạng thái tồn tại cùa nó. Vi vậy, khi quan sát màu sắc cùa đất, cần lưu ý: - Điều kiện ánh sáng: Cùng phẫu diện đất nhưng nếu nó được quan sát vào buổi sáng, buôi trưa, chỗ ánh sáng yếu, chỗ ánh sáng mạnh, sẽ cho các màu sắc khác nhau. - Độ ẩm: Độ ẩm cao cho màu sẫm hơn độ ẩm thấp 2.2.3.4. Chat m ới sinh, cha! xăm nhập - Chất xâm nhập: là những chất không liên quan đến quá trình hình thành đất nhimg phản ánh lịch sử sử dụng đất. Vi dụ như mành sành, gạch, ngói, xương, sẳt vụn v.v... - Chất mới sinh: là những chất được sinh ra trong quá trình hinh thành và phát triển cùa đất, mà sự có mặt của nó đã ảnh hường rõ rệt tới những tính chất của đất. Căn cứ vào nguồn gốc hình thành nó được chia làm 2 loại: + Chất mới sinh có nguồn gốc hoá học như kết von, đá ong... có 2 dạng kết von: kết von thật và kết von giả: Ket von thật là sàn phẩm kết tinh của những oxit Fe, Al, Mn dưới dạng các hạt tròn nhẵn có kích thước khác nhau màu đen, nâu đen. Ket von già là những mảnh đá, khoáng vụn bị các loại oxit Fe, Al, Mn bao bọc xung quanh. Vì thế loại này có cạnh góc rõ ràng và độ đậm của màu đen hoặc nâu giám dần từ ngoài vào trong. + Chất mới sinh có nguồn gốc sinh học như phân giun, rễ cây, hang hốc động vật. Căn cứ vào chất mới sinh, có thề biết được tính chất của đất cũng như một số quá trình trong đất. Thí dụ: kết von là sàn phẩm cùa quá trình feralit; nếu có vệt xám xanh chứng tỏ quá trinh giây; vết mùn cho biết mức độ rửa trôi cùa đất... 33 Chương III CHẤT VÔ Cơ, CHÁT HỮU c ơ VÀ MÙN TRONG ĐÁT 3.1. CHẤT VÔ C ơ Đến nay, người ta đã tìm thấy trong đất trên 45 nguyên tố hoá học nàm trong các hợp chất vô cơ, hữu cơ và vô cơ - hữu cơ. Vò Trái Đất cũng như trong đất có 4 nguyên tò chiếm tì lệ lớn nhất là o , Si, Fe, Al. Hai nguyên tố là N và c ở trong đất và vỏ Trái Đất chênh lệch nhau khá nhiều (bàng 3.1). Bảng 3.1: Hàm lượng một số nguyên tố hoá học trong đất và vò Trái Đát (%) Nguyên tổ Vò Trái Đất Đất Nguyên tố Vò Trái Đắt Đất 0 47,20 49,00 Mg 2,10 0,63 Si 27,60 33,00 c 0,10 2.00 AI 8,80 7,13 s 0,09 0.08 Fe 5,10 3,80 p 0,08 0.08 Ca 3,60 1,37 Cl 0,04 0,01 Na 2,64 0,63 Mn 0,09 0,08 K 2,60 1,36 N 0,01 0,01 (Theo Vinógral) Các nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho sự sinh trường cùa thực vật thượna đăng, ngoài c, H và o có nguồn gốc từ không khí và nước, số còn lại bao gồm các nguyên tố đa lượng như N, p, K, Ca, Mg. s... và các nguyên tố vi lượng như Fe, Mn. B, Zn. Mo... Những nguyên tố này đều do đất cung cấp cho nên gọi là các chất dinh dưỡng trons đất. 3.1.1. Các nguyên tố đa lượng chính trong đất 3.1.1.1. Silic (Si) Nguyên tố Si chiếm thử hai về ti lệ % sau oxy, Si đóng vai trò quan trọna trong sự hình thành các hợp chât vô cơ cùa vò Trái Đắt. Dạng Si phổ biến nhất trone đất là SiO. Những khoáng vật nhóm silicat và alumin Silicat có công thức chung là xSiO. yH-iO như axit octosỉlisic H4SÌO4 và axit metasilisic H2SÌO3: H2SÌO3 + nH20 -> S i0 2nH :0 (opan) Opan mât hêt nước sẽ dân dân kết tinh thành S1O2 tích luỹ lại trong đất. đó là “thạch anh thứ sin h ”. Ti lệ S1O2 trong đất khoảng 50-70%. ờ vùng khí hậu nóng ẩm tốc độ phán giãi chất hữu cơ và khoáng vật rất nhanh nên sự rưa trôi silic lớn. 34 3.1.1.2. Nhôm (Al) Nhôm có trong thành phần cùa alumin silicat. Khi phong hoá đá mẹ, nhôm được giãi phóng ra dạng Al(OH)3 là keo vô định hình, cũng có thể kết tinh 2A1(0H)3 A120 3.3H20 2AI2O3.3H2O là khoáng vật điên hình tích luỹ ở vùng đât đôi núi vùng nhiệt đới ám như ớ nước ta. Tỉ lệ AI2O3 trong đât khoáng chiêm 10-20%, nó phụ thuộc thành phân khoáng vật cùa đá mẹ, khí hậu và địa hình. Nhôm trong đất có thể kết hợp với Cl, Br, T, S042' tạo thành các hợp chất dễ thuỳ phàn làm cho môi trường thêm chua: AlCb + 3H20 -> Al(OH)3 + 3HC1 A12(S0 4)3 + 6H2O -> 2A1(0H)3 + 3H2SO4 Nhôm còn kết hợp với lân trong đất tạo thành AIPO4 hoặc A12(0 H)3P0 4 không tan. 3.1.1.3. Sắt (Fe) Nguồn gốc sắt trong đất từ các khoáng vật hêmatit, manhêtit, ôgit, micađen, hocnoblen, limonit, pyrit... Khi phong hoá các khoáng vật ấy thì sắt được giải phóng ra dạng hydroxy (FeƠ3n H2O). Sắt trong đất có thể ở dạng hợp chất hoá trị 2 hoặc 3. Các muối sắt hoá trị 2 dễ tan trong nước và một phần nhỏ thuỳ phân làm cho đất chua. Các muối sắt hoá trị 3 khó tan trong nước như FePƠ4. Tuy nhiên, trong đất lúa nước FePƠ4 có thể bị khử oxy tạo thành Fe3(P04)2 dễ tan, từ đó có thể cung cấp được lân dễ tiêu cho cây lúa hút. sát là một trong những nguyên tố cần cho thực vật. Thiêu sat cây xanh sẽ không tạo được chất diệp lục. Nhờ có sắt mà các loại đất đồi núi ở nước ta có kết cấu tốt hơn, đất tơi xốp và có màu nâu hoặc vàng. 3.1.1.4. Canxi (Ca) và magiê (Mg) Ca và Mg có trong các khoáng vật như ogit, amphibon, anoctit, canxit, đolômit... khi phong hoá các khoáng vật trên thì Ca và Mg được giải phóng ra dạng Ca(HCC>3)2, Mg(HCŨ3)2, CaCƠ3, MgCƠ3. Những muối này kết hợp với một số chất trong đất tạo nên thành phần muối clorua, sulfat, phòtphat... Canxi còn được hấp phụ trên bề mặt keo đất. Ca++ ở dạng này nhiều đảm bảo cho đất có phản ứng trung tính hoặc kiềm yếu như đất phù sa sông Hồng. Song phần lớn đất miền núi Việt Nam Ca++, Mg++ bị rừa trôi nhiều làm cho đất chua. 3.1.1.5. Natri (Na) Na có trong các khoáng vật mica, alit, kaolinit. Khi khoáng hoá các khoáng vật clorua, sunphát, phốtphát... dễ tan trong nước. Nếu thuỳ phân sẽ tạo thành NaOH làm cho đất có tính kiềm mạnh (đất Solonet pH từ 9 - 10). Na còn tồn tại ở dạng hấp phụ trên bề mặt keo đât. 35 Vùng ôn đới khô, lạnh cường độ phong hoá yếu hàm lượng Na20 có thể tới 2 - 2,5%, còn đối với vùng nhiệt đới ẩm hàm lượng này thấp hơn. Theo Fritland đât feralit trên đá bazan Phù Quỳ chi có 0,09 - 0,16% N a2Ơ. Đất mùn trên núi Hoàng Liên Sơn có 2,60 - 3,35% K2Ò và 0,21 - 0,29 Na20 . 3.1.1.6. Lưu huỳnh (S) Lượng lưu huỳnh mà cây cần và hàm lượng lưu huỳnh trong đất cũng tương tự như lân, nhung hiện tượng thiếu lưu huỳnh ít gặp hơn thiếu lân, có 2 nguyên nhân: - Khả năng giữ chặt lưu huỳnh trong đất yếu hơn giữ chặt lân, do đó độ dễ tiêu cùa lưu huỳnh lớn hơn lân. - Nhờ bón phân hoá học có chứa s cùng với s trong nước mưa đã bồ sung s vào đất có thể bù đắp lượng lưu huỳnh bị cây hút và rừa trôi. Hàm lượng lưu huỳnh tổng số trong đất ôn đới khoảng 0,01 - 0,20%, vùng mưa nhiều thì ít hơn vùng khô hạn, ở gần thành phố hoặc khu công nghiệp, nước mưa lôi cuốn lưu huỳnh xuống đất tưcmg đối nhiều. 3 .U .7 . Nitff (N) N là nguyên tố cần tương đối nhiều cho các loại cây nhưng trong đất thường chứa ít đạm. Hàm lượng N tồng số trong các loại đất Việt Nam khoáng 0,1 - 0,2%, có loại dưới 0,1% như ờ đất xám bạc màu. Bởi vậy muốn đảm bào cho cây trồng đạt năng suất cao cần liên tục sừ dụng phân đạm. Hàm lượng N trong đất nhiều ít phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mùn (thường N chiếm 5 - 10% của mùn). Yeu tố ảnh hường đến mùn và đạm trong đất bao gồm thực bì, khí hậu, thành phần cơ giới, địa hình và chế độ canh tác. Đạm trong đất bao gồm cà đạm vô cơ và đạm hữu cơ. • Đạm vô cơ: lượng đạm vô cơ trong đất rất ít, ờ tầng đất mặt chỉ chiếm 1 - 2% lượng đạm tổng số. Dạng đạm vô cơ trong đất chù yếu là NH4+ và N O ". NH4 và NO3 đều tan trong nước. NH4 được keo đất hấp thụ nên ít bị rửa trôi so với N O '. • Đạm hữu cơ: đây là dạng tồn tại chủ yếu trong đất, có thề chiếm trên 95% của đạm tổng số. Dựa vào độ hoà tan và khà năng thuỷ phân mà chia ra 3 dạng: - Đạm hữu cơ tan trong nước: chi chiếm dưới 5 % của đạm tổng số. Nó gồm một số axit amin tương đối đơn giàn và các họp chất muối Amon. - Đạm hữu cơ tliuỷ phân: gồm protein, nucleoprotein và azazon. Khi ở trong môi trường axit kiềm hoặc lên men, chúng có thể thuỷ phân tạo thành chất tương đối đơn giàn dễ tan trong nước. Loại này chì có thể chiếm trên 50% đạm tổng số. - Đạm hữu cơ không thuỷ phân: chiếm 30 - 50 % cùa đạm hữu cơ. Nó không những không hoà tan trong nước mà cũng không thề dùng axit hay kiềm để thuỳ phân Trạng thái hoá học của nó bao gồm hợp chất đạm dạng vòng phức tạp quion phenol, các 36 chất trùng hợp đường và ammon, các chất có cấu tạo vòng phức tạp do ammon kêt hợp với protit và lienhin. Nguồn gốc của đạm trong đất: Ngoài nguồn gốc từ phân bón (phân đạm hoá học, phân chuồng, phân bắc, phân rác, phân xanh) còn do 3 nguồn gốc khác như: Vi sinh vật cô định đạm, tác dụng cùa sấm sét ôxy hoá đạm tự do (N2) trong khí quyển thành NO và NO2, do nước tưới đưa đạm vào đất. 3.1.1.8. Lán (P) Hàm lượng lân tổng số trong đất khoảng 0,03% - 0.20%. Ờ Việt Nam, giàu lân tồng số nhất là đất nâu đỏ trên đá bazan (0,15 - 0,25%), sau đó đến đất đỏ nâu trên đá vôi (0,12 - 0,15%), đất vàng đò trên đá sét (0,05 - 0,06%). Nghèo nhất là đất xám bạc màu (0,03 - 0,04%). Lân tổng số trong đất phụ thuộc thành phần khoáng vật cùa đá mẹ, thành phần cơ giới đât, độ sâu tầng đất và chế độ canh tác phân bón. Trong đất bao gồm cả lân hữu cơ và vô cơ. Các chất hữu cơ tồn tại trong đât có chứa hàm lượng p nhất định. Đây là dạng lân quan trọng đề cung cấp cho cây. Lân hữu cơ chủ yếu ở tầng canh tác. Lân vô cơ chiếm đa số trong thành phần lân tồng số và ờ dạng muối phosphat: - Phosphat canxi (Ca - P). Gốc PO4 kết hợp với Ca, Mg theo các tỉ lệ khác nhau tạo thành muối phosphat canxi- manhê có độ hoà tan khác nhau. Phosphat canxi có độ hoà tan bé nhất là Apatit Ca5(P04)3Cl, đặc điểm chung của chúng là ti lệ Ca/P = 5/3, độ tan rất bé, cây không hút được. Trong đất canh tác, do bón phân hoá học, có thể chuyển hoá thành một loại phosphat canxi. Thi dụ, super lân là dạng phosphat canxi dễ hoà tan có công thức là Ca(H2POj)2, khi bón vào đất kết hợp với canxi trong đất tạo thành CaHP0 4 , Ca3(PC>4)2, hoặc Ca_iH(PC>4)3. .. Tỉ lệ Ca/P trong các chất đó tăng lên thì độ hoà tan cũng giảm. - Phosphat sất nhôm (Fe - p và Al - P): trong đất chua, phàn lớn phân vô cơ kết hợp với sất nhôm tạo thành phosphat sắt, phosphat nhôm. Chúng có thề ở dạng kết tủa hoặc kết tinh. Thường gặp là Fe(OH)2H2PC>4 và Al(OH)2H2PƠ4. Độ tan cùa chúng rất bé. - Phosphat bị oxyt sắt bao bọc (O - P): do có màng bọc ngoài nên dạng này khó tan muốn phá màng này phài tạo môi trường khứ oxy hoặc điều chinh độ pH. Dạng này chiếm ti lệ khá lớn (có thể từ 30- 40% tổng số lân vô cơ). - Phosphat sắt nhôm liên kết với cation kiềm phức tạp, nhiều loại. Nói chung trong các loại đất hàm lượng lân này rất thấp, độ tan bé cho nên không có tác dụng gì đối với cây. Trong đất cây hút lân dưới dạng ion như H,PO^, HPO<". Tỉ lệ của các loại anion trên phụ thuộc vào độ pH cùa dung dịch đất. Đất quá chua hay quá kiềm thi lân dễ tiêu ít Nồng độ lân hoà tan trong dung dịch đất từ 0,2 - 0,5mg/l. So với kali thì khá năng sừ dụng p cùa cây ít hơn rất nhiều. 37 Hoạt động chậm Trao đôi nhanh Hình 3.1. Quá trinh chuyển hoá p trong đất 3.1.1.9. Kali (K) Kali trong đất thường nhiều hơn N và p. Trong quá trinh hình thành đất, hàm lưọ từ không (trong mẫu chất) đến có (trong đất), hàm lượng lân ít thay đôi, còn hàm lượnỊ có xu hướng giảm dần (từ vùng khô hạn). Ờ Việt Nam, hàm lượng kali tổng số ờ các loại đất cũng chênh lệch nhiều. Đất nahèi là đất xám bạc màu và các loại đất đô vàng ở đồi núi (K2O khoảng 0.5%). Kali chứa ưon khoáng vật nguyên sinh như khoáng phenpat kali (97,5 - 12,5%), mica trắng (6,5 - mica đen (5- 7,5%). Kali sẽ được giải phóng ra khỏi các khoáng vật này trong quá phong hoá. Trong đất kali tồn tại ờ 3 dạng: + Kali nằm trong thành phần khoáng vật. Dưới tác động của nước có hoà tar cacbonic, nhiệt độ và vi sinh vật, kali trong thành phần khoáng vật cũng có thể được phóng ra cung cấp cho cây. + Kali trao đổi là kali được hấp phụ trên bề mặt keo đất. Kali trao đổi chi c 0,8 - 1,5% kali tồng số trong đất. + Kali hoà tan trong dung dịch đất, dạng này chi chiếm 10% lượng kali trao đồi. Trong đât, ba dạng kali trên có thể chuyển hoá lẫn nhau theo một cân bằng sau đây: Kali trong Kali bị Kali trao đổi thành phân khoáng giữ chặt Hình 3.2. Quá trình chuyển hoá K trong đất 3.1.2. Các nguyên tố vi lu-ọng chính trong đất Các nguyên tố vi lượng trong đất có nồng độ rất thấp (<0,001%) nhưng rất cẩn cho sinh trường thực vật, đặc biệt là quá trình trao đổi chất. Hàm lượng cùa các nguy vi lượng rất khác nhau trong từng loại đất (Bảng 3.2). Những yếu tố ành hườna đến lượng nguyên tố vi lượng trong đất là thành phần khoáng vật của đá mẹ, thành phần cc đất, hàm lượng mùn, chế độ canh tác và phân bón. (m g/lkg đắt khô) Loại đất Sr V Cr Mn Co Ni Cu Zn B Đất nâu đò Bazan (n = 25) 706 168 108 1843 35 125 59 99 19 Đắt nâu đò đấ vôi (n = 12) 307 196 105 1709 36 117 87 23 58 Đất đò váng đá sét (n = 56) 287 170 99 390 21 41 71 71 31 Đất vàng nâu phù sa cổ (n = 22) 215 123 73 123 10 18 17 52 53 Đát mùn váng đò trên núi (n = 10) 182 234 124 832 33 69 45 52 92 Đất mùn trên núi cao (n = 15) 152 139 26 81 10 14 20 20 11 Ghi chú: n là số mẫu phán tích (Theo Vũ Cao Thái) Nguyên tố vi lượng trong đất tồn tại ở nhiều dạng như dạng hữu cơ và vô ca. Các nguyên tố vi lượng nằm trong thành phần chất hữu cơ của thực vật khi phân giải sẽ được giải phóng, đây là loại có tính dễ tiêu khấ cao. Các nguyên tố vi lượng ờ dạng vô cơ trong đất tồn tại ớ các dạng sau: - Nguyên tố vi lượng nằm trong khoáng vật: Trong đất có nhiều khoáng vật chứa các nguyên tố vi lượng như keo sét và các oxyt kim loại. Các khoáng vật này rất khó tan, phần lớn khi ở trong môi trường chua thì có độ hoà tan tăng. - Nguyên tố vi lượng hấp phụ trong keo đất: Dạng này ở trong đất không nhiều (l-10ppm ). Cation hấp phụ ngoài Fe3, Fe2+, Mn2+, Zn2+và Cu2+ra còn có ion thuỳ hoá của chúng như Fe(OH)2', Fe(OH)2, HMn(OH)+, Zn(OH)+, Cu(OH)+... Dạng ion hấp phụ cùa molipden và bore là anion như HM0O4, M0O42', H4BO4. . - Nguyên tố vi lượng hoà tan trong dung dịch: Phần lớn tồn tại ờ dạng ion. Một số hợp chất chứa nguyên tố vi lượng có độ phân li rất bé (ví dụ: H3BO3) tồn tại ờ dạng phân từ nhưng nồng độ rất thấp thường biểu thị bàng ppb (lppb = 103 ppm). Theo G. E. Rinekie (1963) thì những hàm lượng sau đây được xem là quá nghèo hoặc nghèo các nguyên tố vi lượng trong đất. Bảng 3.3. cấp các nguyên tố vi lượng trong đất (m g/lkg đất) Cấp Cu Zn Mn Co Mo B Quá nghèo <0.3 <0.2 <1.0 <0.2 <0.05 <0.1 Nghèo 1.5 1.0 10 1.0 0.15 0.2 Nghĩa là trên những loại đất như vậy, phân vi lượng có thể phát huy tác dụng tốt cho thực vật. 39 3.2. CHẤT HỮU C ơ 3.2.1. Khái niệm Chất hữu cơ là một thành phần cơ bản kết hợp với các sản phẩm phong hoá từ đá mẹ để tạo thành đất. Nó là một đặc trưng để phân biệt đất với đá mẹ và là một nguồn nguyên liệu đề tạo nên độ phì của đất. số lượng và tính chất cùa chất hữu cơ quyết định nhiêu đên tính chất lí học, sinh học, hoá học trong đất. Chất hữu cơ là bộ phận cùa đất, có thành phần phức tạp và có thể chia làm 2 phần: - Chất hữu cơ chưa bị phân giải và những tàn tích hữu cơ như: thân lá, rễ thực vật, xác động vật, vi sinh vật... - Chất hữu cơ đã được phân giải, bao gồm: + Nhóm những hợp chất hữu cơ ngoài mùn: Chiếm tì lệ thấp, không vượt quá 10 - 15%. Nhóm chất hữu cơ này gồm các chất hữu cơ thông thường có trong động vật, thực vật và vi sinh vật như: protein, lipit, tanin... + Nhóm các hợp chất mùn: Là những hợp chất cao phân tử, có cấu tạo phức tạp, chiếm tỉ lệ lớn từ 85 - 90%. Chất hữu cơ là phần quý giá nhất cùa đất, nó không những là kho dinh dưỡng cho cầy trồng mà còn điều tiết các tính chất cùa đất và ảnh hưởng đến sức sàn xuất của đât. Vì vai trò vô cùng quan trọng như vậy nên trong khi nghiên cứu các biện pháp kỹ thuật cho cây trồng, nhất là về đất và phân bón, không thề không quan tâm đến chất hữu cơ. 3.2.2. Nguồn gốc chất hữu cơ trong đất - Trong đất tự nhiên: Nguồn tạo chất hữu cơ duy nhất là tàn tích sinh vật, bao gồm xác thực vật, động vật và vi sinh vật. Các sinh vật sống trong đất lấy các chất dinh dưỡng cùa đất để sinh trưởng và phát triển, khi chết đi để lại xác cơ thể (tàn tích hữu cơ) với những số lượng, thành phần khác nhau từ đó tạo ra các hợp chất hữu cơ phong phú cho đất. - Trong đất trồng trọt: Trong quá trình sàn xuất nông nghiệp, khi con người thu hoạch mùa màng đã lấy đi một phần tàn tích sinh vật của đất (thân, rễ, cù, lá cây ...) làm cho hàm lượng chất hữu cơ giảm đi. Đe trả lại nguồn hữu cơ cho đất và cung cấp dinh dưỡng cho thế hệ cây trồng tiếp theo, con người đã bồ sung vào đất các nguồn hữu cơ khác nhau như phân chuồng, phân bắc, nước tiểu, phân xanh, phân rác, bùn ao ... • Thực vật Thực vật màu xanh là sinh khối chính tạo tàn tích sinh vật trong đất, chiếm 4/5 tổng lượng xác hữu cơ cùa đất. - Lượng chất xanh trả lại cho đất hàng năm rất khác nhau tùy thuộc vào vùng sinh thái tự nhiên, loại thảm thực vật cùa từng vùng và tác động của con người. - Thành phần và chất lượng của tàn tích thực vật phụ thuộc vào các loại thực vật. - Các loại đất có độ màu mỡ khác nhau cũng tạo ra sinh khối thực vật khác nhau. Đất phù sa sông có hàm lượng và thành phần sinh khối phong phú tốt hơn hẳn đất bạc màu. 40 * Động vật và vi sinh vật đất Xác hữu cơ trong đất từ nguồn vi sinh vật, động vật chiêm một tỉ trọng rât nhỏ, ước khoảng 100-2 0 0 kg vật chất khô/lha, tuy nhiên chúng có chất lượng tốt. 3.2.3. Quá trình chuyển hoá chất hữu cơ trong đất Sự biến đổi và chuyển hoá các xác hữu cơ trong đất là một quá trinh sinh hoá học phức tạp, được thực hiện với sự tham gia trực tiếp cùa vi sinh vật đất và cùa động vật, ôxi, không khí và nước. Xác sinh vật tồn tại trên mặt đất hoặc trong các tầng đất, trong quá trinh phân giải chúng mất cấu tạo hình dạng, còn các hợp chất cấu tạo nên xác sinh vật thi bị chuyên đôi thành những hợp chất linh hoạt hơn, dễ tan hơn. Xác, hữu ca trong đất chịu sự tác động của 2 quá trình song song tôn tại, tuỳ thuộc điều kiện ngoại cảnh, khu hệ vi sinh vật và loại xác hữu cơ mà quá trình này hay quá trình kia chiếm ưu thế. Hai quá trình đó là: - Quá trình khoáng hoá chất hữu cơ. - Quá trình mùn hoá chất hữu cơ. Ta có thể minh hoạ sơ đồ khái quát sự chuyển hoá chất hữu cơ trong đất như sau: Hình 3.1. Sơ đồ chuyển hoá chất hữu cơ trong đắt 3.3. QUÁ TRÌNH KHOÁNG HOÁ CHÁT HỬU c ơ TRONG ĐẤT 3.3.1. Khái niệm Khoáng hoá là quá trinh phân huỳ các họp chất hữu cơ liên tục để tạo thành các hợp chất khoáng đơn giản, sàn phẩm cuối cùng là những hợp chất tan và chất khí. 3.3.2. Quá trinh khoáng hoá chất hữu cơ trong đất Đây là một chuỗi các quá trinh sinh hoá học phức tạp có sự tham gia của hàng loạt vi sinh vật trong đât. Trình tự của quá trinh khoáng hoá có thề khái quát thành 3 bước sau: - Thuý phân các chất tạo ra các hợp chất có trọng lượng phân tử nhỏ hơn - Thực hiện các quá trình oxy hoá - khử, khử amin, khừ cacbonyl... tao ra các sàn phâm trung gian như: axit hữu cơ, axit béo, rượu, andehyt, axit vô cơ, các chất kiềm. 41 - Khoáng hoá hoàn toàn: Các sàn phẩm trung gian sẽ tiếp tục chuyển hoá. tuỳ theo điều kiện ngoại cảnh và loại hình vi sinh vật, đề cuối cùng tạo ra các chất vô cơ dê tan và các chất khí. (R: Có thề là Ca2+, Mg2+, K+, Na+, N H /...) Hinh 3.2. Sơ dồ khoáng hoá chất hữu cơ trong đắt (theo L.N.AIexandrova) 42 3.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khoáng hoá chất hữu cơ Quá trình khoáng hoá nói chung được xảy ra trong mọi điều kiện, nhưng tôc độ khoáng hoá rất khác nhau phụ thuộc vào các yếu tố sau đây: - Khí hậu: Để tạo môi trường khoáng hoá thích hợp các vi sinh vật phân giải chât hữu cơ đòi hỏi nhiệt độ từ 25 - 30°c, ẩm độ 70 -80%. Trong điều kiện nhiệt độ quá thấp và ẩm độ quá cao thi quá trinh khoáng hoá bị ức chè, đât giàu chât hữu cơ giàu mùn, song cây vân thiếu chất dinh dưỡng, năng suất thấp. - Tính chất đất: Đất có thành phần cơ giới nhẹ, tơi xốp, thoát nước, pH trung tính là môi trường thích hợp cho hệ vi sinh vật hào khí thực hiện quá trình phân giải chất hữu cơ nên quá trình khoáng hoá sẽ chiếm ưu thê. - Đặc điểm xác hữu cơ: Các cây thân thảo, cây non, giàu bột, đường... thường phân giãi dễ hơn và cho các hợp chất hữu cơ mới phong phú hơn các loại thân gỗ lâu năm, cây lá kim, cây bụi gai chứa nhiều sáp nhựa, tanin... Chính vì vậy, người ta thường dùng các cây họ đậu và các loại cỏ hàng năm làm phân xanh bồ sung nguồn hữu cơ cho đất. 3.4. QUÁ TRÌNH MÙN HOÁ CHẤT HỮU c ơ 3.4.1. Khái niệm Mùn hoá là quá trinh tổng hợp những sàn phẩm phân giải xác hữu cơ trong đất dẫn đến sự hình thành chất mùn. Nó là một quá trinh phức tạp xảy ra với sự tham gia cùa các phàn ứng sinh hoá học. Nói cách khác, mùn hoá là một quá trình kết hợp giữa các phàn ứng phân giải và các phản ứng tống hợp đê tạo ra một hợp chất cao phân tử có cấu tạo phức tạp, thành phần có chứa đạm và những bộ phận cấu tạo mạch vòng, nhóm định chức. 3.4.2. Quá trình hình thành mủn Mùn là một thể hữu cơ phức tạp có trọng lượng phân tử rất lớn, cấu tạo phân từ gồm nhiều thành phần phức tạp. Vì vậy, quá trinh hình thành mùn vẫn đang được nghiên cứu và chưa hoàn toàn thống nhất. Hiện tại cũng còn tồn tại 2 quan điểm về quá trình hình thành mùn. - Quan điểm hoá học đơn thuần: Xác hữu cơ khi được phân giải sẽ trải qua một loạt các phản ứng hoá học đơn thuần, không có sự tham gia cùa vi sinh vật đất, đề tạo thành mùn. Quan điểm hoá học đơn thuần này ít được ùng hộ. - Quan điềm sinh hoá học tồng hợp: Quá trình hình thành mùn phái từ những sàn phẩm phân giải của xác hữu co và sự tồng hợp những hợp chất được phân giải của vi sinh vật đất. Các bước hình thành mùn được tóm tắt như sau: 43 Hyđratcacbon, protein tanin, lingin Sàn phẩm phân giải Sản phẩm phân giãi cuối cùng: Muối khoáng C02, H'()... cuối cùng: Muối khoáng C 02, h 2o... Sản phẩm trung gian Tổng hợp và trao đỏi chất Hơp chất hữu cơ Hợp chất mùn Quá trinh hình thành mùn có 3 bước cơ bàn như sau: + Các hợp chất hữu cơ của các sinh vật và sản phẩm tổng hợp của vi sinh vật phân giải, chúng được phân huỷ thành các sản phẩm hữu cơ trung gian. + Tác động cùa các vi sinh vật tồng họp các chất hữu cơ trung gian tạo thành các liên kết hợp chất phức tạp. + Trùng hợp các liên kết trên tạo thành các phân tử mùn. 3.4.3. Thành phần và tính chất của mùn Do mùn được hình thành phức tạp nên cấu tạo của chúng cũng rất phức tạp. Người ta ví phân tử mùn như một chuỗi xích gồm nhiều móc xích khác nhau, chúng được nối với nhau qua các cầu nổ'. Mỗi một móc xích là một liên kết hợp chất, trong mỗi liên kết không nhất thiết phải có sự tham gia của tất cả 4 họp chất chính là protein, gluxit, lipit, tanin, nhât thiết phải có nhàn vòng, mạch nhánh, trong đó bao gồm các nhóm định chức khác nhau mang tính axit. Như vậy, phân tử mùn có cấu tạo 4 bộ phận như sau: - Nhân vòng: Gồm các vòng có nguồn gốc phenol hay quinol như benzen, pural. pisol piridin, naítalin, antraxen, indol, quinolin... - Mạch nhánh: Có thề là cacbuahydro, hoặc chất chứa đạm. Nguồn gốc cùa chúng là các sản phầm cùa quá trình phân giải xác hữu cơ hay cũng có thề là sàn phẩm tồng họp cùa vi sinh vật đất từ những sản phẩm khoáng hoá. - Nhóm định chức: Gồm các nhóm như: Cacboxyl (COOH), hydroxyl (OH). cacbonyl (CO)2, metoxyl (O-CH3)... Các nhóm này có thề gẳn trực tiếp vào nhân vòng hoặc 2ắn với mạch nhánh, số lượng các nhóm định chức quyết định lớn đến tính chất và hoạt tinh cùa mùn. - Cách nối: Có thể là một nguyên tử như -0-, -N-,... hoặc một nhóm nguyên tử như: -NH -CH2... Các liên kết hợp chất cùa một phân từ mùn được gắn với nhau bời các cầu nối nà>. 44 Khi nghiên cứu mùn, người ta dùng biện pháp hoá học đê tách thanh phân của mun theo sơ đồ sau: Mùn 1*NaOH 0,1N ^ Phần không tan Phần hoà tan 1H2S04 0.5N ; ỉ z ' " Ĩ- T Chất hữu cơ Humin Chất kết tủa (đen) Chất hoà tan (vàng) bán phân giài Ị Axit Humic Axit Fulvic Hình 3.3. Sơ đổ thành phần cùa mùn Qua sơ đồ cho thấy hợp chất mùn gồm có 3 tổ hợp chính đó là: Axit humic, axit íulvic và các humin. 3.4.3.1. Nhóm axit humic Là nhóm tan trong môi trường kiềm loãng nhưng không tan trong axit vô ca. Là nhóm mùn có chứa đạm. chứa nhân thơm, được hình thành trong môi trường trung tính hay hơi kiềm, có màu nâu sẫm hay đen. Trong thành phần chứa các nhóm định chức COOH và OH nên mang tính axit, axit humin thường chiếm tỉ lệ 15 - 40% trong mùn. - Hàm lượng các nguyên tố c , o , H, N rất biến động trong axit humic phụ thuộc loại đất và tầng đất khác nhau: c = 45,9-61,1% o = 29,7 - 45,0% H = 4 ,0 -5 ,6 % N = 3,2 - 5,6% Ngoài ra còn có các nguyên tố tro như: Ca, Mg, K, p, Fe... khoảng 1-10%. - Đặc tính của axit humic: axit humic không có cấu tạo tinh thề, có cấu trúc mạng iưới xêp lớp. Quá trình mùn hoá càng mạnh thi mạng lưới xêp càng khít. Axit humic không tan trong nước và axit vô cơ nhung tan tốt trong môi trường kiềm loãng. Axit humic có cấu tạo phân từ lớn, trong lượng phân tử biến động từ 10.000 đến 100.000. Dung tích hấp thu T từ 300 - 600 Idl/lOOg axit humic. Axit humic mang điện âm nên dễ trao đổi cation. Tinh điện lớn, ít bị rửa tròi, nên đất nào có nhiều axit humic thi đất có kết cấu tốt. Có tính chua (pH = 3,6). nhưng phân từ axit humic nhiều vòng và ít mạch nhánh hơn axit íulvic nên ít chua hơn axit íulvic. 45 - Trạng thái tồn tại của axit humic. Trong đất, axit humic ít tồn tại ở trạng thái tự do mà phần lớn chúng liên kết với phân khoáng của đất đê tạo ra các hợp chât khác nhau. Khi liên kết với các cation sẽ tạo ra các muối humat, tuỳ theo mức độ hoà tan mà người ta chia ra 3 nhóm: + Nhóm Hi: Là dạng liên kết axit humic với các cation hoá trị 1 như NH-I . K . Nav.v... Đặc điềm H| là màu nâu, rất dễ hoà tan trong nước để tạo thành các dạne dung dịch thật hoặc ớ dạng sol (phân tán) nên rât dễ di động và dễ bị rửa trôi. + Nhóm H 2: Dạng liên kết cùa axit humic với các cation hoá trị 2, chủ yếu là các cation Ca2+ và Mg2+. Đặc điếm dạng này là có màu nâu sẫm, phân tử lượng lớn hơn Hi. ít hoà tan trong nước và tồn tại trong các trạng thái gel bền vững với nước. Nó tạo nên màng mỏng bao quanh các phần tử đất, kết gan đất lại vói nhau tạo nên kết cấu viên bên và giàu mùn. Đây là dạng tốt nhất cùa axit mùn. + Nhóm H3: Là dạng liên kết với các cation hoá trị 3, chủ yếu là Fe3+ và Al3*. phân tử lượng rất lớn, có màu nâu sẫm hoặc xám đen, khó hoà tan, ít di động và thường được gắn trên mặt các phân tử khoáng tạo thành những hợp chất hữu vò cơ, màng hữu cơ bao bọc lấy phần tử khoáng. Dạng này rất bền vững nên tích luỹ lại nhiều trong đất. 3.4.Ỉ.2. Nhóm axitfuhic Là nhóm mùn được hình thành trong môi trường axit, có màu vàng sáng (vàng nhạt, vàng da cam), hoà tan trong môi trường axit loãng, kiềm loãng, cacbonat kiềm. Cấu tạo ít vòng thơm nhưng chứa nhiều mạch ngang, nhiều nhóm định chức nhất là COOH và OH. Chua hơn axit humic, pH = 2,6 - 3,0. Dung tích hấp thu đạt từ 280 - 320 ldl/lOOg axit fulvic. Thành phần các nguyên tố như sau: c = 40 - 52% o = 40 - 50% H = 3 - 6% N = 1,5 - 4%. Trạng thái tồn tại cùa axit fulvic: Nó có thể tồn tại ở trạng thái tự do. Thườna khi càng liên kết với các cation hoá trị thấp càng dễ tan hơn và dễ bị rửa trôi hơn. 3.4.3.3. Nhóm hu min Là những sản phâm không hoạt động cùa axit humic và fulvic gắn rất chặt với phần khoáng của đất. Humin có màu đen, được hình thành trong môi trường kiềm, lóp xếp chặt vào nhau, tính axit giảm đi nhiều, rẩt khó hoà tan và ít linh động, nên gọi là mùn trơ cua đắt. Không có tác dụng đôi với cây trồng. 3.4.4. Các yếu tố ảnh hưởng tói quá trinh mùn hoá Quá trinh mùn hoá xày ra song song đồng thời với quá trinh khoáng hoá. nhưnn các điều kiện ảnh hường tới chúng có khác nhau. Các yếu tố chính ảnh hường tới quá trinh mún 46 hoá là: Chế độ nhiệt, không khí, nước cùa đất, thành phần cơ giới và các tính chất lí hoá của đất. thành phần và cường độ hoạt động cùa vi sinh vật đất, thành phần xác sinh vật đât... - Nhiệt độ thích hợp cho quá trinh mùn hoá là 25 - 30°c, ẩm độ đất và độ khoáng khí ảnh hưởng đến điều kiện hào khí hay yếm khí trong đất. - Thành phần và cường độ hoạt động của vi sinh vật đất ảnh hưởng rõ đên quá trình mùn hoá. Sự hoạt động cùa chúng quá yếu thì chất hữu cơ phân giải yếu dẫn đến mùn hoá chậm. - Thành phần xác hữu cơ trong đất ảnh hường đến quá trình mùn hoá. - Sự tích mùn còn chịu ảnh hưởng của địa hình: Càng lên cao thi nhiệt độ càng giâm, ẩm độ tăng, quá trình khoáng hoá giảm, tích luỹ mùn tăng lên - Các loại đất khác nhau có sự tích luỹ mùn khác nhau. Đất chứa nhiều sét và nhiêu Caỉ+, Mg2+ thì khả năng giữ mùn tốt hơn đất nhẹ và chua. 3.5. VAI TRÒ CỦA CHẤT HỮU c ơ VÀ MÙN ĐÓI VỚI ĐẤT VÀ CÂY Chất hữu cơ và mùn đóng một vai trò vô cùng quan trọng đối với tât cả các quá trình lí, hoá, sinh học của đất. 3.5.1. Đối vói quá trình hình thành đất Chất hữu cơ và mùn là chỉ tiêu biều thị đất khác đá mẹ và khả năng sản xuất vì chúng đưa vào đất c và N. Xét hình thái phẫu diện đất, tầng đất hữu cơ và mùn biểu thị đất màu mỡ, có nhiều tính chất lí hoá tốt. Nếu trong đất có axit fulvic nhiều hơn axit humic thi đặc trưng cho loại đất thừa ẩm, nghèo cation, nghèo khoáng sét trên lớp mặt và tầng rừa trôi tạo ra đất bạc màu. Trong phân loại đất tầng mùn là một chỉ tiêu phân loại quan trọng. 3.5.2. Chất hữu cơ và họp chất mùn là chỉ tiêu đánh giá độ phì của đất Mùn cải thiện tính chất vật li đất: Keo mùn kết hợp với các cation và khoáng sét tạo ra các phức hệ keo ngưng tụ tạo kết cấu cho đất, làm đất tơi xốp, thoáng khí, điều hoà nhiệt độ đất. Keo mùn làm tăng khá năng giữ nước cho đất khô hạn, tăng tinh thấm nước của đất từ đó hạn chế quá trình rửa trôi xói mòn đất và chày nước trên bề mặt. Keo mùn cài thiện thành phần cơ giới nhẹ của đất cát và thành phần cơ giới nặng cùa đất sét. Keo mùn tạo khả năng thu nhiệt và giữ nhiệt, điều hoà nhiệt độ của đất tránh sự thay đồi đột ngột về nhiệt độ của đất cho cây. 3.5.3. Mùn quyết định tính chất hoá học quan trọng của đất Đất giàu mùn có khả năng trao đồi, hấp thụ ion cao làm cho đất có tính chịu nước, chịu phân cao. Đất giàu mùn có tính đệm cao, chống chịu với những thay đổi đột ngột về pH đất đàm bào cho các phàn ứng hoá học và oxy hoá khử xảy ra bình thường không gây hại cho cây trồng. 47 3.5.4. Mùn là kho dự trữ thức ăn cung cấp từ từ, thường xuyên cho cây trồng và vi sinh vật đất Hợp chất mùn chứa nhiều nguyên tố dinh dưỡng lại có khá năng khoáng hoá chậm và thường xuyên thành các chất vô cơ đơn giản (N, p, K, Ca, Mg, vi lượng...) cho cây trông sừ dụng liên tục. Ờ những đất giàu mùn nếu không có nguồn vô cơ bổ sung thì thường vân cho năng suất ổn định. Trong quá trinh phân giải, mùn còn tạo ra nhiều CO2 cho cây trông quang hợp. Keo mùn kết hợp với lân tạo thành phức hệ lân - mùn là họp chất giài phóng lân thuận lợi cho cây sừ dụng. Keo mùn ngăn chặn sự tái hợp hấp phụ kali trong đất. Mùn tăng cường hiệu lực phân khoáng đối với cây trồng. 3.5.5. Chất hữu cơ, keo mùn là nguồn thức ăn quý báu của hệ vi sinh vật, là môi trường sống của quần thề vi sinh vật Đất giàu chất hữu cơ và mùn sẽ có quần thể vi sinh vật phong phú, các quá trình phần giải tồng hợp vi sinh vật nhanh mạnh hơn, đất càng có độ màu mỡ cao thuận lợi cho cây trồng. Axit humic của mùn là chất kích thích sinh trường và là chất kháng sinh chông chịu bệnh cùa cây. 3.6. BIỆN PHÁP BẢO VỆ, NÂNG CAO CHÁT HỮU c ơ VÀ MÙN TRONG ĐẤT Chi tiêu cơ bàn để đánh giá về số lượng là ti lệ mùn trong đất tính bàng % đất khô kiệt hoặc độ dày tầng mùn. Nói chung đất có tầng mùn càng dày thì càng tốt. Thông thường, nếu đất có hàm lượng mùn là 1,5 - 2,0% trở xuống là thuộc loại nghèo mùn. v ề chất lượng, người ta quan tâm đến ti lệ C/N cùa chất hữu cơ: càng thấp thì mùn càng nhuyễn. Ngoài ra, còn căn cứ vào tì lệ axit humic/axit fulvic, tì lệ này nếu > 1 và càng lớn thì càng tốt. Các biện pháp bào vệ, tăng cường chất hữu cơ và mùn trong đất là: - Tăng cường chất hữu cơ cho đất bàng cách bón phân hữu cơ và để lại cho đất ở mức cao nhất những sàn phẩm không phải là bộ phận kinh tế của cây trồng. - Tạo môi trường thích họp cho quá trình hình thành mùn, nếu đất chua phái bón vôi, đât phèn nên thau chua rửa mặn, đât phải được tưới tiêu hợp lí, đất đồi núi phải gỉừ ẩm hợp lí. Chông mât mùn do xói mòn rửa trôi băng các biện pháp canh tác. - Điêu hoà quá trình tông hợp và phân giải mùn bằng việc xác định từng thời điềm cụ thê có sô lượng và chât lượng mùn khác nhau để xúc tiến quá trình nào là mạnh hon. - Điêu hoà tì lệ C/N trong chât hữu cơ bàng phân N vô cơ hoặc phân xanh, rơm rác. Tăng ti lệ axit humic/axit fulvic để tăng chất lượng mùn. Tóm lại: Muôn bảo vệ và tăng cường chất hữu cơ và mùn trong đất cần phải có biện pháp tông hợp và tuỳ từng điêu kiện cụ thề mà ưu tiên biện pháp nào cho phù hợp. đạt kết quả tốt. 48 Chương IV KEO ĐẮT, KHẢ NĂNG HÁP PHỤ CỦA ĐẤT VÀ DUNG DỊCH ĐẤT 4.1. KEO ĐẤT 4.1.1. Khái niệm và ý nghĩa của keo đất Keo đất là thành phần cùa thể rấn trong đất. Theo hệ thống phân loại cùa quốc tế, keo đât có kích thirớc rất nhỏ từ 2x 10-4 - 1 cr6 mm. Hàm lượng keo đất rất khác nhau, có thề 1- 40% trọng lượng của đất. Keo đất là trung tâm cùa tất cả các quá trình hoá học, lí hoá và sinh hoá cùa đất. Keo đất đóng vai trò quan trọng trong việc dự trữ, điêu chình các chât dinh duỡng, tạo ra kết cấu, cài thiện tính chất nước nhiệt của đất. Trong đất có keo vô cơ, hữu cơ và keo kết hợp hữu cơ - vô cơ. Keo vô cơ được hình thành do quá trình phong hoá đá hoặc do ngưng tụ các phân tử trong dung dịch. Keo hữu cơ được tạo thành do quá trình biến hoá xác hữu cơ trong đất. Keo vô cơ kết hợp với keo hữu cơ tạo keo hữu cơ - vô cơ. 4.1.2. Cấu tạo và tính chất của keo đất 4.1.2.1. Cấu tạo của keo đất - Nhãn keo: Nhân keo được cấu tạo bời các phần tử không phân li. Đó lá 1 1 hợp các phân tử vô cơ - hữu cơ tạo thành thề kết tinh hay vô định hình. Thông thường, nhân keo vô cơ có hạt nhân là axit silic, nhân silicat, oxyt Fe, A l... keo hữu cơ có nhân là axit humic, axit fulvic, protit hoặc xenluloza. - Lớp điện kép: Bao bọc quanh nhân keo, bao gồm 2 lớp ion mang điện trái dấu. Tầng nằm sát nhân gọi là tầng ion tạo điện thế (tầng ion quyết định thế hiệu). Lớp ion ngoài mang điện trái dấu với tầng ion tạo điện thế gọi là lớp điện bù. Đa số ion của lớp điện bù nằm sát tầng ion quyết định thế điện gọi là tầng ion không di chuyền. Những ion còn lại nằm xa cách tầng ion quyết định thế hiệu rất linh động gọi là tầng ion khuếch tán. Toàn bộ hạt keo gọi là micel keo có cấu tạo phức tạp (hình 4.1) Dựa vào điện tích cùa lớp ion quyết định thế hiệu người ta chia các hệ thống keo thành keo âm, keo duơng hoặc keo lưỡng tính. Đa số keo đất là keo âm có tầng ion quyết định thế điện mang điện âm. Keo âm chứa các cation ở lớp khuếch tán có thề trao đổi với các cation khác ngoài môi trường. Lớp điện bù lon khuếch tán 4.1.2.2. Tính chất cơ bân của keo đất - Keo đất có ti diện (diện tích bề mặt) lớn: Tỉ diện là tổng diện tích bề mặt của các hạt keo có trong một dorn vị thể tích. Keo đất do có kích thước rất bé nên ti diện tích lớn, quyết định năng lượng bề mặt và khả năng hấp phụ cùa keo. - Keo đất có năng lượng bề mặt Những phần tử trên bề mặt hạt keo chịu các lực tác động xung quanh khác nhau, vì nó tiếp xúc với thể lòng hoặc thể khí bên ngoài. Do các lực này không thể cân bàng lẫn nhau được, từ đó sinh ra năng lượng tự do ở bề mặt nơi tiếp xúc giữa các hạt keo với môi trường xung quanh. Thành phần cơ giới đất càng nặng thì diện tích mặt ngoài càng lớn và do đó, năng lượng bề mặt càng lớn, khả năng hấp phụ nước và dinh dưỡng càng cao. - Keo đất có mang điện Do cấu trúc nên keo đất có mang điện, keo đất có thể mang điện âm, dương hoặc lưỡng tính. Đại đa số keo đất là keo âm do có sự thay thế đồng hình khác chất và do số lượng keo âm chiếu ưu thế trong đất. - Keo đất có khả năng ngưng (ụ (keo tụ) và phân lán (keo tán) • Keo tán (trạng thái sol): Là keo nằm ở trạng thái phân tán, lơ lửng trong dung dịch đất. Nguyên nhân cơ bản là do keo cùng dấu đẩy nhau hoặc màng nước xung quanh keo làm nó không dính kết vào nhau được. Hiện tượng sol thường làm đất bị bi chặt, đất thiếu không khí, cây không phát triển được. • Keo tụ (trạng thái gel): Là hiện tượng các hạt keo đất kết dính lại với nhau, còn gọi là ngưng tụ keo. Hiện tượng ngưng tụ keo có ý nghĩa lớn trong việc tạo thành kết cấu đất. Có 3 nguyên nhân làm cho keo ngưng tụ: + Keo ngưng tụ do ion chất điện giải tiếp xúc với keo đất, điện của keo sẽ bị truna hoả bởi các ion mang điện trái dấu. Khà năng và mức độ trung hoà điện cùa keo do các cation phụ 50 thuộc rất lớn vào hoá trị của chúng. Hoá trị của cation càng lớn thì sự ngưng tụ keo càng mạnh. Đối với một số cation cùng hoá trị, sức ngưng tụ cũng khác nhau và được xếp như sau: Fe3+ > Al3+ > H+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ > N H \ > Na+ >Li+. + Keo ngưng tụ do hiện tượng mất nước. Keo ưa nước ít ngưng tụ vì màng nước đây bao quanh. Keo ghét nước dễ bị ngưng tụ hơn, chi cần một nồng độ thấp của muôi cũng làm chúng ngưng tụ. + Keo ngưng tụ do sự liên kết hai hạt keo mang điện trái dấu sẽ hút nhau để tạo thành trạng thái gel. Ion khuếch tán lon không di chuyển lon quyết định thế hiệu Dung dịch keo Hình 4.2. Sơ đồ cấu tạo keo âm axit silisic 4.1.3. Phân loại keo đất 4.1.3.1. Dựa vào tính mang điện • Keo ăm (asidoit) Trên mặt nhân keo mang điện âm hay nói cách khác tầng ion quyết định thế hiệu là những anion. Các ion trên tầng trao đổi là H+ hay các cation khác. Ký hiệu keo âm là X - H. Trong đất, keo âm chiếm đa số. Ta thường gặp là keo axit silicic, axit humic, sét... • Keo dương (basidoit) Trên tầng ion quyết định thế hiệu là các cation. Các ion trao đổi là OH~ hoặc anion khác. Nói chung keo dương chiếm tỉ lệ thấp trong đất. Các keo dương thường gặp trong đất là Fe(OH)3, Al(OH)3 (trong môi trường axit). Cũng có thể keo kaolinit do quá trình ion hoá tạo thành keo dương. ... 0 3S i0 2(0H )A l2(0H)3 = ± [... 0 3SÌ02(0H)A12(0H )+] + OH” 51 Hinh 4.3. Sơ đồ cấu tạo keo dương hydroxyt Fe * Keo lưỡng tinh (Ampholiotit) Keo này mang điện âm hay dương phụ thuộc ờ phản ứng cùa môi trường xung quan keo. Các ion trao đồi có thể là H+, OH hoặc các ion khác. Các keo lưỡng tính trong đí thường gặp là Fe(OH)3, Al(OH)3, CaCC>3... Sự di chuyển từ keo âm sang keo dương qu điềm không có điện gọi là điềm đẳng điện, lay pH biểu thị gọi là pH đẳng điện. Ví dụ: Sự thay đổi tính mang điện cùa keo Fe(OH)3 và Al(OH)3 theo phàn ứng mí trường. - Đối với Fe(OH)3i có pH đẳng điện = 7,1 + Khi pH < 7,1 : Keo Fe(OH)3 là keo dương. Fe(O H )3 + HC1 <------» FeO C l + H 20 <— ± FeO 4 + c r + H 20 + Khi pH > 7,1 : Keo Fe(OH)3 là keo âm Fe(OH)3 + NaOH < = > Fe(0H )20 + Na+ + H20 - Đối với keo Al(OH)3: c ó pH đẳng điện = 8,1 + Khi pH < 8,1 : Keo Al(OH)3 là keo dưcmg Al(OH) + HC1 <-----» A10C1 + H20 I-----» AIO4 + C1 + H20 + Khi pH > 8,1 : Keo AI(OH)3 là keo âm. Al(OH)3 + NaOH <:— > A1(0H)20 + Na+ + H20 Keo vô cơ kết hợp với keo hữu cơ có tác dụng làm giàm thấp pH đẳng điện. Khi s lượng keo hữu cơ càng nhiều mà kết hợp keo vô cơ sẽ làm pH đẳng điện càng giảm. Ví dụ: Keo sắt kết hợp keo mùn. Khi một phân tử Fe2C>3 kết hợp 0,07g mùn ------> pH đẳng điện = 5,9 Khi một phàn từ Fe20 3 kết hợp 0,14g m ù n ------> pH đẳng điện = 5,2 Khi một phàn tử Fe20 3 kết hợp 0,28g m ù n ------ » pH đẳng điện = 4,5 52 4.1.3.2. Dựa vào thành phần hoá học • Keo hữu cơ: Keo hữu cơ chù yếu là mùn được tạo thành do sự biến hoá xác động thực vật. Các keo hữu cơ thường găp trong đất là axit humic, axit íulvic, linhin, protit, xeluloza, nhựa và một số hợp chất hữu cơ phức tạp khác. • Keo vô cơ (keo khoáng): Là keo phồ biến nhất trong đất, nó phân bố ở mọi loại đât và mọi tầng đất. Keo vô cơ bao gồm nhiều loại, nhưng phổ biến nhất là nhóm khoáng vật thứ sinh alumin silicat (khoáng sét) và nhóm oxyt, hydroxyt (oxyt Fe, Al). • Keo hữu cơ - vô cơ: Các keo hữu cơ trong đất ít nằm ờ dạng tự do mà thường liên kết chặt với các chất khoáng hoặc các keo vô cơ tạo thành keo phức tạp. 4.1.3.3. D ự a vào thà nh p h ầ n khoáng Đa số khoáng sét (keo sét) là alumin - silicat phức tạp, không tan trong nước, chúng là những tinh thể nhỏ có hình dạng nhất định. Trong đất có nhiều loại keo sét có thể xếp thành 3 nhóm là: kaolinit, monmorilonit và ilit. Các nhóm này có đặc điểm trung là cấu tạo từ các phiến oxit silic với phiến gipxit và có thể có hiện tượng thay thế đồng hình khác chất. • Phiến oxit silic (khối 4 mặt): Phiến này được tạo thành do gắn liền các khôi tứ diện oxit silic. Khối tứ diện này có Si ở chính giữa và 4 đinh là 4 nguyên từ oxy. Như thế khi chúng ta ghép lại thành phiến thì 2 bên là lớp oxy, giữa là lớp oxit (hình 4.4) Hình 4.4. Khối tứ diện và phiến oxit silic • Phiến gipxit: Phiến này tạo thành do sự gắn liên các khối bát diện (8 mặt) với nhau. Mỗi khối 8 mặt chính giữa có một nguyên tử Al, xung quanh có 6 nguyên tử oxy, hay OH hoặc cả o và OH (hình 4.5). - Hiện tượng thay thế đồng hình khác chất: Một số khoáng vật trong quá trinh hin thành, một số nguyên tố cùa nó có thể bị các nguyên tố khác ờ ngoài vào thay thế. Sự tha thế này không làm thay đổi hình dạng khoáng vật mà chỉ thay đồi tính chất, vì thê gọi 1 hiện tượng thay thế đồng hình khác chất. Điều kiện quan trọng cùa sự thay thế là ion muốn thay thế nhau phái có bán kín tương đương. Ví dụ: Al3+ trong tinh thể có bán kính r = 0,57 Ả có thể bị Fe3+ có r = 0,67 t thay thế (chứ không thề bị Li+ có r = 1,22 Ả thay thế). Nếu hoá trị cùa các ion thay thế khác nhau sẽ làm thay đổi tính chất m ang điện củ keo. Ví dụ Al3+ thay thế Si4+ thì khoáng vật mang điện âm, p 5+ thế Si4+ thì khoáng vậ mang điện dương. Nhóm kaolỉnit (Al2O3.2 SiO2.2H2O) Nhóm này gồm keo kaolinit và haluzit, chúng có một số điểm chung sau: Cấu tạo theo loại hình 1-1: Bao gồm một phiến 4 mặt oxit silic và môt phiến 8 mặ gipxit. Ti lệ S1O2/AI2O3 = 2. Rất ít hoặc không có hiện tượng thay thế đồng hình khác chấ xảy ra trong lưới tinh thề. Lực liên kết giữa các tinh tầng trong kaolinit rất chặt nên khônị thể co giãn để mở rộng khe hở hút thêm cation hoặc nước lúc đầu cần thiết. Khá năng hấj phụ cùa kaolinit rất thấp (T = 5 - 15 Idl/lOOg keo). Trong đất Việt Nam, nhất là nhóm feralit, keo kaolinit chiếm ti lệ cao so với loại kec khác (có thể tới 30 - 58%). Keo kaolinit không chứa bazơ, nên đất nhiều keo này thường II loại đất chua, giữ nước, gìữ phân kém. Keo m onm orilonit (Al2O3.4 SiO1.nH2O) Nhóm này gồm keo monmorilonit và baydenzit. c ấu tạo theo loại hình 2-1 : Bao gồrr một phiến gipxit 8 mặt kết hợp với 2 phiến oxit silic 4 mặt. Tỉ lệ S i0 2 /AI2O3 = 4. Hiệt tượng thay thế đồng hình khác chất xày ra khá phổ biến. Al3+ thế Si4+ trong khối 4 mặt oxi silic. Mg hoặc Fe3 thê Al3 trong khối 8 mặt gipxit. Lực liên kết giữa các tầng của ket monmorilonit kém chặt nên có thề giãn nờ khi hút thêm cation hoặc nước. Khả năng hấp phụ cation cùa keo này rất cao (T = 8 - 150 ldl/100g keo). Vì vậy đấ nào chứa nhiều keo này thi khả năng giữ nước và phân khá. Keo ỉlit (hydro mica) Keo ilit có câu tạo tương tự keo monmorilonit, nó thuộc loại keo trung gian eiữa ket monmorilonit và kaolinit. - Chúng có câu tạo theo loại hình 2-1. Hiện tượng thay thế đồng hình khác chất xav ra phí biên. Tỉ lệ S1O2/AI2O3 = 3 - 3,5. Khà năng hấp phụ của keo này khoảng 30 - 40 ldl/100g Keo ilit phàn bô nhiêu ở vùng khô hạn và bán khô hạn. Keo ilit có thề chứa 15% nước mí cây không thề hút được. ơ Việt Nam, đât vùng đồi núi của nước ta chứa chù yếu keo kaolinit. rất ít ke< monmorilonit và ilit, ngoại trừ đất macgalit - feralit có chứa keo monmorilonit. 54 4.1.4. Ảnh hưởng của keo đất đến tính chất đất 4.1.4.1. Quan hệ giữa keo đất với quá trình hình thành đất Số lượng và thành phần keo đất phụ thuộc vào quá trinh hình thành đất. + Kaolinit là keo sét điền hình cho quá trình hình thành đất nhiệt đới âm. Còn monmorilonit là sét đặc trưng trong quá trình hình thành đất ôn đới. + Khi càng lên cao do nhiệt độ giảm, ẩm độ tăng nén keo sét giàm nhưng tỉ lệ keo hữu cơ lại tãng. + Hàm lượng Si, Fe và AI trong đất và trong keo đất cho biết mức độ phong hoá đá và khoáng vật, mức độ rừa trôi và mức độ biến đồi trong quá trinh hình thành đất. Ví dụ, khi ti lệ SÌO/AI2O3 < 2 !à quá trinh alit (quá trinh phá hùy khoáng nguyên trong điều kiện khí hậu nóng và ấm), còn lớn hơn 3 là quá trinh sialit (quá trinh phân húy sâu sắc phần khoáng đât). 4.1.4.2. Ả n h hư ởng cùa keo đất tớ i l í tin h đất Có thể nói keo đất và thành phần cation trong phức hệ hấp phụ ảnh hường mạnh mẽ đến chi tiêu lí tính của đất như tính trương co, tính dèo, khả năng giữ nước... 4.1.4.3. Ả n h hư ởng của keo đất tớ i lio á tin li đất Thành phần và số lượng cation hấp phụ trên bề mặt keo đất ảnh hường đến hoá tính đất. Cation nào chiếm ưu thế sẽ tác động đến hoá tính đất: + Nếu nhiều Ca2+, Mg2+ thi đất phàn ứng trung tính và hơi kiềm, độ no bazơ cao. + Nếu tỉ lệ Mg2+ chiếm dưới 15% của dung tích hấp phụ thì không có hại gì đến tính chất đất, nếu quá ti lệ này thì đất sẽ bị mặn Mg. + Những đất chứa nhiều Hx và Al3+ trong thành phần cation hấp phụ, đất sẽ có phàn ứng chua, độ no bazơ thấp. Ờ Việt Nam, đa số đất đều chua vì chứa nhiều 1 r và Al3+. + Nếu nhiều Na+ sẽ làm cho đất có phản ứng kiềm. + Các cation NH+4, K+ bị hấp phụ không nhiều nên đất ít khi bị mặn kali. 4.1.5. Biện pháp tăng cưòng độ phì đất bằng các tác động cải thiện keo đất Keo đất có tầm quan trọng đặc biệt tói chất lượng đất. Đặc biệt phức hệ keo đất ành hưởng lớn đến thành phần và nồng độ dung dịch đất, quyết định đến tính chất lí học, hoá học, chế độ nước, không khí cùa đất và ảnh hường đến sự phát triển của cây và vi sinh vật. Vì vậy, muốn nâng cao, bảo vệ độ phi đất cần có biện pháp duy tri, tăng cường và thay đổi thành phần, số lượng keo đất. Đất cát chứa ít keo, khả năng hấp phụ kém, tính giữ nước, phân kém, cần tăng cường keo đất lên bàng cách bón sét, tưới nước phù sa mịn và bón phân hữu cơ. Tuy nhiên không phải đất sét nào cũng cài tạo được đất cát, ví dụ: đất sét mặn không nên bón. Trong sàn xuất, nông dân hay dùng bùn ao hay cày sâu dần lật sét lên kết hợp bón phân hữu cơ là biện pháp rất tích cực đê cái thiện keo tăng cường độ phi nhiêu cho đất. 55 Đối với đất có thành phần cơ giới quá nặng do thành phần keo sét quá cao, ta cải tạo bàng bón cát, phù sa thồ và bón nhiêu phàn hữu cơ. Cùng với các biện pháp khác, việc thay đổi thành phần và số lượng keo có thể nâng cao độ phì đất là cơ sờ cho cây trồng sinh trưởng phát triển tốt cho năng suất cao và ôn định. 4.2. KHẢ NĂNG HÁP PHỤ CỦA ĐẤT Khả năng hấp phụ là khả năng đất có thể giữ các vật chất trong đất. Có thể chia khả năng hấp phụ của đất thành 5 dạng như sau: 4.2.1. Hấp phụ sinh học Hấp phụ sinh học là khà năng sinh vật (thực vật và vi sinh vật) hút cation và anion trong đất. Những ion dễ di chuyền trong đất được rễ cây và vi sinh vật hút, biến thành những chất hữu cơ không bị nước cuốn trôi. Khi cây chết để lại chất hữu cơ trong đất. Chat hữu cơ này lại được vi sinh vật phân giải để tạo thành chất dinh dưỡng cho cây. Vi sinh vật cố định đạm cũng là hình thức hấp thụ sinh học. 4.2.2. Hấp phụ CO’ học Hấp phụ cơ học là đặc tính của đất có thể giữ lại những vật chất nhỏ trong khe hở của đất như những hạt sét, xác hữu cơ. Hấp phụ cơ học là dạng hấp phụ phổ biến trong đất. Hiện tượng này thấy rõ nhất khi mưa, nước mưa lẫn cát, sét đục nhưng chày vào giếng thành nước trong vì khi thấm qua các tầng đất các vật chất này bị giữ lại do hấp phụ cơ học. Nguyên nhân hấp phụ cơ học bao gồm: - Kích thước khe hở nhỏ hơn kích thuớc vật chất. - Bờ khe hờ gồ ghề làm cản trở sự di chuyền của vật chất. - Vật chất mang điện trái dấu với bờ khe hở nên bị giữ lại. 4.2.3. Hấp phụ lí học (còn gọi là hấp phụ phân từ) Hâp phụ lí học được biểu thị bàng sự chênh lệch nồng độ các hợp chất trên bề mặt keo đât so vói môi trường xung quanh. Nguyên nhân của hiện tượng hấp phụ lí học trước tiên do các phân từ trên bề mặt hạt keo ở trong điều kiện khác với phân tử trong hạt keo do đó phát sinh năng lượng bề mặt. Năng lượng bề mặt phụ thuộc sức căng bề mặt và diện tích bê mặt. Trong đất năng lượng bề mặt phát sinh ờ chỗ tiếp xúc giữa các hạt đất với dung dịch đất. Vật chât nào làm giảm sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ tập trung vào mặt hạt keo. Ví dụ: axit axetic sẽ tập trung trẽn bề mặt hạt đất đó là sự hấp phụ lí học (hấp phụ dương). Vật chât nào làm tăng sức căng mặt ngoài của dung dịch đất thì bị đẩy khỏi keo đất để đi vào dung dịch (đó là hấp phụ âm) Ngọài các chất tan đất còn hấp phụ các chất khí. Đất hấp phụ các chất khí rất chặt. Ví dụ, đất hấp phụ NH3 sinh ra trong quá trình phân giải chất hữu cơ có chứa đạm. 56 4.2.4. Hấp phụ hoá học Hấp phụ hoá học là sự hấp phụ đồng thời với sự tạo thành trong đất những muối không tan từ các muối dễ tan. Bản chất của hấp phụ hoá học là sản phẩm của các quá trinh hoá học xày ra trong đất. Ví dụ: Na2S 0 4 + CaCl2 ------> C aS04 1+ 2 NaCl Sự hấp phụ hoá học là nguyên nhân tích luỹ một số nguyên tố trong đất như lân và lưu huỳnh. Đây là một nguyên nhân làm cho hai nguyên tố này bị giữ chặt trong đât. 4.2.5. Hấp phụ lí hoá học (hấp phụ trao đối) Hấp phụ lí hoá học là đặc tính cùa keo đất có thề trao đổi ion trong phức hệ hấp phụ với ion trong dung dịch đất tiếp xúc với nó. Thực chất của hấp phụ lí hoá học là sự trao đôi ion trên bề mặt keo đất với ion trong dung dịch đất. Trong đất có keo âm và keo dương nên đất có khá năng hấp phụ cả cation và anion. 4.2.5.1. Hấp phụ cation Đặc trưng sự hấp phụ cation: Hấp phụ cation xảy ra ờ keo âm. Do keo âm chiếm đa số trong đất nên hấp phụ cation là chù yếu. Ví dụ: Khi bón phân sunfat amôn, quá trình hấp phụ xảy ra: -in h ; KĐ + N H .SO, < = ± KĐ - Trao đổi cation tiến hành theo chiều thuận nghịch. Tính chất này phụ thuộc vào nồng độ và đặc tính cation trong dung dịch đất. - Trao đồi xảy ra nhanh, có thể chỉ sau 5 phút nếu điều kiện tiếp xúc giữa keo đất và cation tốt. - Trao đổi cation phụ thuộc vào hoá trị, độ lớn và mức độ thuỷ hoá cùa cation: + Hoá trị cùa cation càng cao; khả năng trao đổi càng mạnh. Nghĩa là khả năng trao đồi cùa cation hoá trị 3 lớn hơn hoá trị 2, hoá trị 2 lớn hơn hoá trị 1. + Nếu cùng hoá trị thì ion nào có bán kính lớn (tức là bán kính thuý hoá bé) thi trao đổi mạnh hơn. + Trừ H+ là cation đặc biệt có màng thuỷ hoá rất nhỏ (rất ít bị hydrat hoá) nên khà năng trao đồi của H+ không những vượt các cation hoá trị 1 mà còn vượt cà cation hoá trị 2. Bảng 4.1. Quan hệ giữa đặc điểm cation và khả năng trao đổi cation Cation Hoá trị Bán kính cation (Ả) Bán kinh thuỷ hoá (Ả) Thứ tự trao đổi Li* 1 0,78 10,03 6 Na* 1 0,98 7,90 5 • n h 4* 1 1,47 5,37 4 Mg2* 2 0,78 13,30 3 Ca2* 2 1,06 10,00 2 H* 1 1 (Nguồn: Jenny - 1936) 57 - Khả năng trao đồi phụ thuộc nồng độ ion trong dung dịch. Nói chung nòng độ ion trong dung dịch đất càng cao thi phàn ứng trao đổi càng mạnh. Đánh giá khả năng hấp phụ cation: Để đánh giá khà năng hấp phụ cation cùa đât cũng như chất lượng (thành phần cation) cùa sự hấp phụ đó, người ta thướng dùng các chi số như dung tích hấp thụ và độ no kiềm của đất sau đây: - Dung lícli hấp thụ - CEC (C ation Exchange Capacity) Dung tích hấp thụ là tổng số cation hấp thụ (kể cà cation kiềm và không kiềm) trong 100g đất, tính bằng li đương lượng, ký hiệu bằng chữ T. Dung tích hấp thụ được xác định bằng cách phân tích trực tiếp và được tính theo công thức: T = s + H Trong đó: s - tong so cation kiềm hấp thụ H - tong số ion H~ hấp thụ (độ chua Ihuý phân). Dung tích hấp thụ phụ thuộc vào các yếu tố sau: + Thành phần keo: Loại keo T (Iđl/lOOg đất) Fe (OH)3 và AI (OH)3 Rất bé Kaolinit 5 -1 5 Monmorilonit 8 0 -1 5 0 Ilit 30 - 40 Axit humic (mùn) 350 + Thành phần cơ giới đất: thành phần cơ giới đất càng nặng thì T càng lớn (bang 4.2): Bảng 4.2. Mối quan hệ giữa kích thước hạt và dung tích hấp thụ Kích thiróo hạt (mm) Dung tích hấp thụ T (lđl/100g đất) 0,25-0,005 0,3 0,005-0,001 15,0 0,001 -0,0025 37,2 < 0,0025 69,9 + Ti lệ S1O2/R2O3 càng lớn thì T càng lớn (bàng 4.3): Bảng 4.3. Mối quan hệ giữa ti lệ S i02/R20 3 và dung tích hấp thụ S1O2/R2O3 Dung tích hấp thụ T (lđl/100g đất) 3,18 70,00 2,68 42,00 1,98 0,50 0,42 2,10 58 + Độ chua cùa đất: pH tăng thi T tăng (bàng 4.4): Bảng 4.4. Dung tích hắp thụ cùa một số loại đất Việt Nam Loại đất Dung tích hấp thụ T (lđl/100g đất) Feralit đỏ nâu bazan 6 - 8 Feralit váng đỏ trên phiến thạch 3 - 5 Feralit đò nâu trên phiến đá vôi 4 - 8 Feralit trẽn liparit 4 - 6 Macgalit - Feralit 30 -4 0 Đất chua mặn 10 - 12 Đát bạc màu 4 - 6 Phù sa sõng Hồng 10 -15 - Đ ộ no kiểm của đất Nói chung T càng lớn thì đất càng tốt và chứa nhiều keo. Song dung tích hấp thụ chưa nêu được thành phần cation hấp thụ. Thực tế một số đất trũng T lớn nhưng do nhiều H* nên đất chua. Bới vậy, người ta sử dụng chi tiêu “độ no kiềm'’ để đánh giá đất. Độ no kiềm là ti lệ phần trăm các cation kiềm chiếm trong tổng số cation hấp thụ T, kí hiệu bang V, đơn vị tính là %. V( %) = ị X 100 hay V(%) = — X 100 T T + H V càng lớn đất càng no kiềm. Có thể phân loại đất no kiềm và đói kiềm dựa vào V như sau: V < 50% đất đói kiềm, cần phải bón vôi. V = 50 - 70% đất trung bình, chưa cần bón vôi; V > 70% đất gân no kiêm, không cần bón vôi. 4.2.5.2. Hấp phụ anion Sự hấp phụ anion cùa đất xảy ra đối với keo mang điện dương, song ti lệ keo đất mang điện không nhiều nên anion ít được hấp phụ trong đất. Khả năng hấp phụ anion có thề xếp như sau: H 2PO; > HCO; > c o ị- > SO ;' > Cl > NO; Dựa vào khả năng hấp phụ có thể chia các nhóm anion trong đất làm 3 nhóm: - Nhóm thứ nhất: Trong nhóm này có thể anion có thể bị hấp phụ mạnh bàna cách tạo thành các kết tủa khó tan với các cation trong dung dịch đất như Ca2+, F2~... Đó là kiểu hấp phụ hoá học đã nói ở phần trên. Nhóm này gồm có các anion của một số axit hữu cơ và axit photphoric như POj“ , H PO j", HPO^ - Nhóm thứ hai: Gồm có các anion hầu như không bị hấp phụ. Nhóm này có CO" và n o ; . Các anion này không tạo thành với các anion cùa dung dịch đất đề tạo thành những 59 chất khó tan cũng không bị keo đất hút vi mang điện cùng dấu với keo đất (điện tích âm). Bởi vậy c r dễ bị rửa trôi và không có sự tích luỹ c r . Không có sự tích luỹ C1 trong đât sẽ ảnh hưởng tốt đến đất, còn NO j rửa trôi đất sẽ mất đạm. - Nhóm thứ ba: Gồm có các anion được hấp phụ trung gian giữa hai nhóm trên, đó là S O " , HCO3 , C O '", SiOJ 4.2 .6. ứ ng dụng khả năng hấp phụ của đất Khả năng hấp phụ cùa đất có vai trò quan trọng trong việc giữ dinh dưỡng và giải phóng chất dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng. - Lượng phân bón phải căn cứ vào khả năng hấp phụ của đât. Không bón lượng phân bón lớn hơn khả năng hấp phụ của đât. - Bón vôi để cài tạo đất, nâng cao độ no kiềm cùa đất. 4.3. DUNG DỊCH ĐẤT 4.3.1. Khái niệm Dung dịch đất là nước trong đất ở dạng hoà tan các chất vô cơ (N H /, NO3 , HPO4' ...) và cà những chất hữu cơ hoà tan (như axit hữu cơ, rượu và các chất khí hoà tan như O2, CO2, CH4, H2S. Trong dung dịch đất cũng chứa những chất khí hoà tan như O2, CO2, NH3, N2, CH4. Nồng độ dung dịch đất có thể bị thay đổi do các yếu tố sau: - Nồng độ dung dịch đất có thể tăng lên do quá trinh bổ sung các chất hoà tan từ: + Bón phân cho cây + Bồ sung chất tan qua nước mưa, nước tưới. Đó là nguồn bổ sung các chất hoà tan trong nước mưa, nước tưới như HCO3 , NH4+, N O j, SO4" ... + Các chất được giải phóng ra từ quá trình phong hoá đá và khoáng vật hoặc quá trinh phân giải xác hữu cơ trong đất. - Nồng độ dung dịch đất có thể giảm xuống do bị mất chất hoà tan thông qua: + Quá trinh xói mòn rửa trôi. + Do cây hút dinh dưỡng. + Do phản ứng hoá học tạo ra các kết tủa 4.3.2. Vai trò của dung dịch đất - Hoà tan các chất khoáng, cung cấp chất dinh dưỡng cho cây. - Ánh hưởng tói sức hút cùa cây thông qua trị số áp suất thẩm thấu cùa dung dịch. Khi dung dịch đất có nồng độ chất hoà tan cao (ví dụ: phân bón), làm cho áp suất thẩm thấu cùa dung dịch đất lớn và cây không có khả năng hút nước mặc dù trong đất vẫn còn một lượng nước nhất định. - Ảnh hưởng đến số lượng và chùng loại của vi sinh vật đất. Từ đó có ảnh hường tới các quá trinh chuyền hoá các chất dinh dưỡng trong đất. Khi đất có phàn ứng trung tinh thì 60 số lượng các loại vi khuẩn cố định đạm sống cộng sinh và tự do trong đất tăng lên. Còn khi đất chua thì các loại nấm, tuyến trùng hoạt động mạnh. - Phàn ứng cùa dung dịch đât (độ chua) ảnh hưởng tới quá trinh hoà tan các chât như Fe, p và các chất vi lượng. Ví dụ: Khi đất quá chua hay quá kiềm, khả năng hoà tan cùa lân giảm do sự tạo thành photphat 3 của Fe, Al hay canxi (FePOi, AIPO4, Ca3(PC>4)2). - Phản ứng dung dịch đất cũng có ảnh hường đến sự hình thành hay phá vỡ kêt câu đất. Điền hình là sự thay thế của H+ vào vị trí cùa Ca2+ trong cầu nối mùn - Ca - sét hay mùn - Ca - mùn trong môi trường chua. = Si - o - Ca - OOCR + 2H+ ------> = Si - OH + RCOOH + Ca2+ - Dung dịch đất có tác dụng điều hoà sự thay đổi của pH môi trường và duy trì nông độ cùa các chất hoà tan (tính đệm cùa dung dịch đất) tránh được sự thay đổi một cách đột ngột, ảnh hưởng tới cây và vi sinh vật đất. - Dung dịch đất với đặc tính oxy hoá - khử liên quan đến sự tồn tại cùa quần thê vi sinh vật yếm khí và hảo khí. Đồng thời nó cũng ảnh hưởng trực tiếp tới lượng chất hoà tan trong dung dịch như quá trình đổ ải (tháo nước vào ruộng đã phơi ải) làm tăng lượng các chất hoà tan. Ngoài ra, dung dịch đất còn tăng cường quá trình phong hoá đá, hình thành đất. Như CO2 hoà tan trong đung dịch đất tăng cường quá trinh hoà tan đá vôi. 4.3.3. Các đặc tính của dung dịch đất 4.3.3.1. Tính chua hay phản ứng chua của đất Đất chua là đất có chứa một lượng H+ và Al3+, chúng có thề tồn tại ờ ngoài dung dịch hay trên bề mặt keo đất. Khi tồn tại ở ngoài dung dịch, chúng có ảnh hưởng trực tiếp tới cây và vi sinh vật gây nên độ chua hoạt tính. Khi H+ và Al3+ hấp phụ trên bề mặt keo đất (độ chua tiềm tàng) không ảnh hường trực tiếp tới cây trồng và vi sinh vật. Chỉ khi các ion này được đẩy ra ngoài, dung dịch đất mới có ảnh hưởng tới cây trồng và vi sinh vật. 4.3.3.1.1. Các nguyên nhân làm cho đất chua + Hàng năm cây hút một lượng cation kiềm trong đất như NH4+, K+, Ca2+, Mg2+. .. Trong đất còn lại các cation khác có khả năng gây chua cho đất như H+, Al3+. + Bón vào đất các loại phân có chứa axit tự do như super lân, hoặc phân chua sinh lí như KC1, (NH/ị^SOí. Trong thành phần có chứa các gốc axit khi bón vào đất, chúng phân ly trong dung dịch. Cation kiềm được cây hút hay keo đất hấp thu. Gốc axit còn lại sẽ gây chua cho đất. + Đó là sự tích luỹ các cation H+ và Al3+ và sự rửa trôi các cation kiềm, kiềm thổ như Ca2+, Mg2+, K+... trong quá trình hình thành, phát triền và sử dụng đất. + Do rửa trôi các cation kiềm, đất thiếu chất trung hoà các axit và H+ thay thế các cation kiêm đã bị rửa trôi trong phức hệ hấp phụ. Ví dụ: [KĐ ]Ca" + H20 + C 0 2 -> [KĐ]2H' + C aC 03 C aC 0 3 + H2O + C 0 2 -> Ca (H C 03)2 (tan) 61 + Do sự phân giải xác hữu cơ trong điều kiện yếm khí. Đây là nguyên nhân cơ bàn gây chua ở các loại đất thường xuyên ngập nước như đất trũng lầy thụt. Quá trình phân giải xác hữu cơ trong điều kiện yếm khí tạo ra các sản phẩm trung gian như axit hữu cơ, H2S ... Quá trinh này tích luỹ một lượng H+ đáng kể gây chua cho đất. ở những vùng đất mặn sú vẹt phát triển mạnh, thân lá có hàm lượng lưu huỳnh cao khi chúng được phân giài trong điều kiện yếm khí tạo ra H2S sau đó được oxy hoá tạo ra H2SO4 gây chua. H2S + 2 0 2 ------» H2SO4 + Q + Ảnh hưởng của đá mẹ, ví dụ: nhiều loại đá raácma axit có chứa nhiều sất, nhôm. Trong quá trình phong hoá, Al3+ được giải phóng ra là nguyên nhân làm tăng tính chua của đất. 4.3.3.1.2. Các loại độ chua trong đất Độ chua hoạt tính Độ chua hoạt tính không phụ thuộc vào tổng lượng axit hay kiềm trong dung dịch đất mà nó phụ thuộc vào tỉ lệ giữa nồng độ H+ và nồng độ OH" trong dung dịch được biểu thị bằng trị số pH(H 0) và được tính theo công thức: pH = - log t H+] - Môi trường axit: pH < 7 - Môi trường kiềm: pH > 7. Tuy nhiên pH đất thường dao động từ 3 - 10 do đất có tính đệm. Dựa vào pH cùa nước ta có thể chia đất theo các cấp độ chua như bàng 4.5. Bảng 4.5. Phân chia đắt theo các cấp dộ chua pH (H20) Cấp đánh giá 3 ,4 -5 Đấl chua nhiều 4,6-5,5 Đất chua vừa 5,6-6,5 Đầt chua ít 6,6-7,5 Đát trung tính 7,6-8,0 Đất kiềm yếu 8,1 -8,5 Đất kiềm vừa 8,6 - 10,0 Đất kiềm mạnh ơ nước ta do đa số các loại đất vùng đồi núi được hình thành có quá trình tích luỹ Fe, AI tương đối. Các cation kiềm như Ca2+, Mg2+, Na+ bị rửa trôi mạnh và tích luỹ Fe. AI trong quá trình hình thành đất nên đất chua. Ngoài ra các loại đất như đất bạc màu, đất chiêm trũng, lầy thụt cũng có phàn ứng chua. Độ chua tiềm tàng Độ chua tiềm tàng được xác định khi ta tác động một dung dịch muối vào keo đất đề đầy H+ và Al3+ trên bề mặt keo đất vào dung dịch đất. Do H+ và A!3+ được giữ trên bề mặt keo với những lực khác nhau do vậy khi tác động vào đât những muôi khác nhau, ta sẽ xác định được độ chua tiềm tàng với giá trị khác nhau. Dựa vào loại muối tác động vào đât, độ chua tiềm tàng được phân ra độ chua trao đổi và độ chua thuỷ phân. - Độ chua trao đỏi (IdưlOOg đất) Độ chua trao đồi sinh ra khi tác động vào đất một dung dịch muối trung tính giữa axit mạnh và bazơ mạnh (KC1, NaCl, BaCh-..)- Các cation H* và Al3+ trên bề mật keo đất bị đầy vào dung dịch và chuyển thành ion hoạt tính: KĐ + 4NaCl -> KĐ - Al* + HC1 + A1C1, A1CỈ3 + 3H20 -> Al(OH)3 + 3HC1 Khi tác động đất với dung dịch KC1 trong một giờ sẽ xác định được độ chua trao đổi, còn khi tác động trong 10 phút chỉ rút ra được một phần cùa độ chua trao đôi biêu thị bàng pHkci- - Độ chua thuỷ phân Khi tác động vào đất một muối trung tính không thể đẩy hết ion H+ và Al3+ vào dung dịch. Để đẩy triệt để các cation H+ và Al3+ ra khói phức hệ hấp phụ cùa keo đất phải dùng một muối thuỳ phân (muối của bazơ mạnh và axit yếu - ví dụ muối C’HjCOONa). Quá trinh thủy phân muối CHCOONa cho sản phẩm CH3COOH và NaOH. CH3COOH là axit yếu ít phân ly còn NaOH là bazơ mạnh phân ly hoàn toàn nên ion Na^ trong muối thuỷ phân có sức đẩy lớn hơn nhiều so với cation trong muối trao đổi. Do trong dung dịch muối thuỳ phân thường có sự phân ly: CHjCOONa + H20 ------> CH3COOH + NaOH. KĐ + 4N aO H -------> KĐ + A1(0H)3+ H 20 Quá trinh trao đồi tổng hợp như sau: KĐ + CH3C O O N a > KĐ + AI + H + + 4CH3COCT Qua phản ứng trên ta thấy sau khi đất tác động với dung dịch muối axetat, số phân tử natri axetat bị thuý phân là số cation Na+ cần dùng đề đầy H" và Al3+ nói trên. Vi thế số phân tử axit axêtic sinh ra bàng số phân từ natri axêtat đã thuỷ phân (tức bàng H* và Al3^) Nếu chuân độ axit axetic và H+ ở độ chua hoạt tính có sẵn trong dune dịch sẽ tim được độ chua thuỳ phân. 63 Độ chua thuỷ phân biểu thị bàng đơn vị ly đương lượng trong 100g đất khô. ký hiệ bàng chữ H và lớn hơn độ chua trao đổi. Độ chua thuỷ phân thường phàn ánh toàn bộ lượn H+ và Al3+ trong cả dung dịch đất và keo đất (tiềm năng gây chua cho đất). Đây là cơ Si tính toán lượng vôi bón cài tạo đất chua. Bàng 4.6. Độ chua trao đồi và độ chua thuỷ phân cùa m ột số loại đất (0-15cm) Loại đất PHkciĐộ chua (ldl/100g đất khô) Trao đổi Thuỷphãn Đất feralit đò trên đá vôi Cò Nòi (Sơn La) 4,00 2,61 6,41 Đất phù sa trong đê sông Thái Binh 5.70 8,05 9,50 Đất chua mặn (Kiên An) 4,50 0,65 4,29 Đất chua trũng (Nam Hà) 4,60 0,28 4,78 Đát feralit trên bazan 4,30 0,50 9,50 4.3.3.1.3. Tác động cùa độ chua đất tới tính chát đất và sinh vật - Đối với đất: + lon H+ hấp phụ trên bề mặt keo đất, canxi bị đẩy ra khỏi keo, làm đất mất kết cấu Tính chất lí học của đất xấu với khà năng thấm nước và thấm không khí giám dẵn tới chấi lượng đất kém. + Canxi bị đẩy khỏi keo đất vào dung dịch đất, chúng dễ kết hợp với lân dễ tiêu, tạo các muôi phôtphát canxi khó tiêu, làm giảm khả năng cung cấp lân cúa đất cho cây trồng. - Đối với cây: Các cây trồng khác nhau yêu cầu điều kiện pH đất thích hợp cũng khác nhau. Đa số cây Irồng yêu cầu đất ít chua đến trung tính. Cây trồng sinh trưởng phát triển kém. thậm chi cây bị chêt khi môi trường đất quá chua. Cùng loại cây trồng, các giống cây trồng có khá năng thích nghi với độ chua của đất cũng rất khác nhau. Xu hướng hiện nay người ta chọn giống cây trồng có khả năng thích nghi cao với phản ứng dung dịch đất như: giống cây trồng chịu chua, chịu kiềm ... - Đối với vi sinh vật đất: Đa sô các loại vi sinh vật đất đều thích nghi với môi trường trung tính và hơi kiềm, đặc biệt các loại vi khuẩn cộng sinh cố định đạm ờ rễ cây họ đậu. Ngược lại. các loại nấm lại ưa mội trường đât chua. Vì vậy, khi thay đổi pH cùa đất có thể hạn chế tác hại cua mộl số loài nấm bệnh hại cây trồng. Bảng 4.7. pH thich hợp đối với một số loại cây trồng Loại cây pH thích hợp Lúa 6,2 -7,3 Khoai lang 5,0 -6,0 Khoai tây 4,8 -5,4 64 Loại cây pH thích hợp Ngô 6,0 -7,0 Đậu tương 6.6-7,1 Lạc 5,0-6,0 Thuốc lá 5,0 -6,0 Mía 6,0 -8,0 Chè 4,5 -5,5 Cà phê 5,0-6,0 Chuối 43.3.2. Tính kiềm của đất co' o o CÔ Phàn ứng kiềm được hinh thành do sự tích luỹ các ion OH" trong đất. Sự tích luỹ các ion OH~ có thể do các nguyên nhân sau: * Yếu tố khi hậu: Ở vùng khí hậu khô hạn, lượng nước bốc hơi cao hơn lượng mưa làm cho các muối khoáng chứa các cation kim loại kiềm và kiềm thổ được giải phóng ra trong quá trình phong hoá đá sẽ tích lũy lại trong đất và trong nước ngầm. Các cation phân lớn là ở dạng cacbonat hoặc bicacbonat... - Đất chứa nhiều CaCC>3 2C aC 03 + 2H20 ------> Ca(HC03 )i + Ca(OH)2 - Do đất chứa Na2CC>3 Na2C 0 2 + 2H20 ------» H2C 0 3 + NaOH - Đất mặn chứa nhiều Na+ ờ dạng hấp phụ, khi thuỷ phân sẽ sinh ra NaOH KĐ}Na+ + H20 ------> [KĐ]H+ + NaOH * Yếu tố sinh vật: Do tác đụng cùa vi sinh vật yếm khí, các muối dạng sunphat tác dụng với chất hữu cơ tạo thành sunphua rôi chuyển ra dụng cacbonat, sau đó thủy phân sinh ra OH". o N a 2S 0 4 + 4 R - C H 0 N a2S + 4R c O H Na2S + C aC 03 <---» Na2C 0 3 + CaS Na2C 0 3 + 2H20 <----1 NaOH + H20 + C 0 2 * Yeu tố đá mẹ: Đá macma bazơ và siêu bazơ chứa nhiều Ca, Mg, K, Na cho nên sàn phẩm phong hoá của chúng cũng chứa nhiều chất kiềm. Một số vùng ven biển chứa nhiều CaCOi hoặc các muối dễ tan cũng có thể làm cho đất có phàn ứng kiềm. 43.3.3. Tính đệm của đất Tính đệm là chỉ khà năng của đất có thể giữ cho pH ít bị thay đổi khi có thêm một lượng ion H+ hay OH~ tác động vào đất. 65 Nói rộng hơn thì tính đệm của đất là khả năng đất có thể duy trì và ồn định nồn độ các chất tan trong dung địch. N hư vậy, tính đệm có vai trò rất quan trọng với câ trồng và vi sinh vật đât. Nguyên nhân đất có tính đệm: - Do tác động trao đồi giữa keo đất và dung dịch đất. Đây là phàn ứng thuận nghịc xày ra một cách thường xuyên và tự động đảm bào duy trì nồng độ các chất tan trong đất. Ví dụ: Khi có một lượng H+ sinh ra trong đất: KĐ + 2HC1 : => KĐ +CaCl, Khi có một lượng OH sinh ra thì: KĐ Khi bón phân: KĐ + NaOH <-----> KĐ + K 2S 0 4 <-----> KĐ + CaSOj - Do tác dụng đệm cùa các axit hữu cơ, axit amin, axit mùn. Ví dụ: Khi có thêm một lượng axit: NH2 NH3CI / —► / R - CH + HCl R - CH '"V COOH COOH Khi có thêm lượng kiềm thì: n h 2 n h 3 / ____ w / R _ CH + NaOH ^ R - CH +H: 0 ^C O O H ^C O O N a - Do tác dụng đệm của nhôm di động. Theo R.H.Scofin thì khi pH < 4, nhôm di động được bao bọc bởi phân tò nước. Khi c< một lượng OH~ được thêm vào trong đất, thi các phân tử nước trên bề mặt của nhôm sẽ phân 1’ giải phóng ra H đê trung hoà OH~ trong dung dịch. Phàn ứng xảy ra theo sơ đồ sau: [A1(H20 ) 6]3+ + O H " ------> [A1(H20 ) 50H ]2+ + H20 [A1(H20 ) 50 H ]3+ + o i r ------> [A1(H20)4(0H )2]+ + H20 Nhôm di động [AI(H2 0 )6]3 chi có thể đệm với OH“ trong môi trường chua. Bơi tronỊ môi trường kiềm, nhôm sẽ bị kết tủa dưới dạng Al(OH)3. - Do keo có khả năng trung hoà. Ví dụ: Đất giàu CaCƠ3 khi có một lượng axit chúng sẽ trung hoà như sau: CaCOa + 2HC1 ------> CaCl2 + H20 + C 0 2 Qua 4 quá trình trên ta thấy tính đệm của đất phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng mùn và thành phần cơ giới đất: đất giàu mùn > đất sét > đất thịt > đất cát Nghiên cứu về tính đệm cùa các loại đất giúp ta tính toán lượng vôi và lượng phân khoáng bón phù hợp cho các loại đất. Biện pháp kỹ thuật để làm táng tính đệm cho đất chủ yếu là làm tăng về số lượng và chât lượng keo đất, lượng chất hữu cơ cho đất và thành phần catión trên bề mặt keo. Bón phân hữu cơ và vôi, cày sâu lật sét hay tưới bằng nước phù sa hạt mịn là những biện pháp thiết thực vừa tăng được số lượng keo đất, vừa thay đồi được thành phần catión trên bề mặt keo. 4.3.3.4. Tinh oxy hoá - khử Phán ứng oxy hoá - khử là phản ứng phổ biến xảy ra trong đất. Tuỳ theo trạng thái của đât mà phàn ứng có thè xảy ra theo chiều hướng oxy hoá - khử có ý nghĩa thực tiễn rât quan trọng. Nó có liên quan chặt chẽ tới dạng tồn tại của các chất dinh dưỡng trong đất. Do vậy, nó ảnh hường rất lớn đến chế độ dinh dưỡng của cây. Quá trình oxy hoá là quá trinh kết hợp với oxy. mất hydro hay mất điện tử. Ngược lại, quá trinh khử là quá trình nhận điện tù, nhận hydro, hay mất oxy. Chất oxy hoá là chất nhận điện từ đề có hoá trị dương nhỏ hơn hay hoá trị âm lớn hơn. Chất khừ là chất cho điện từ để có hoá trị dương lớn hay hoá trị âm nhỏ hơn. Đê đánh giá tình trạng oxy hoá - khừ trong đất, người ta dùng đại lượng gọi là cường độ oxy hoá - khử, ký hiệu Eh đơn vị là milivôn (mV). ío x l Eh đươc tính theo công thức: Eh (mV) = Eo + 59 log J—— =r [R edj Trong đó: [0X ] là nồng độ chất oxy hoá [Red] là nồng độ chất khử Eo là điện thế oxy hoá - khử tiêu chuẩn, đó là điện thế oxy hoá - khử được đo khi nồng độ chất oxy hoá bằng nồng độ chất khử và bằng IN. Điện thế oxy hoá - khừ tiêu chuẩn của một số hệ như sau: Fe3+ ------ >Fe2+ : 770 mV Mn4+------>Mn2+ : 344 mV Mn3+ ------>Mn2+ : 1510 mV Ví dụ: Tính Eh cùa hệ oxy hoá - khử: Mn4+ + 2e <=— > Mn2+ Biết rằng: - Nồng độ cùa Mn4+ = 0,00IN - Nồng độ cùa Mn2+ = 0,000IN. 67 Tính: B iết [ o x ] = [ M n4+ ] = 0 .0 0 0 1 N = lt r 4 [ Red ] = [ Mn2+] = 0,001N = 10'3 Eo = 344mV. Eh (mV) = Eo + 59 log ■, [Red] => Eh = 344 + 59 lg l t r 4 => Eh = 344 - 59 = 285 mV. Yếu ló ảnli liu-ởng đến quá trình oxy hoá - khử Ờ đất ẩm nhiều thi Eh giảm vi quá trình khừ mạnh. Khi đất khô thì Eh tăng. Eh quanh rễ cây cũng khác nhau. Càng gần rễ cây lúa mì Eh càng giám vi rễ cây nà; tiết ra chất khừ. Càng gần rễ cây lúa nước Eh càng tãng vì rễ lúa nước tiết ra oxy. Ion H+ có ảnh hưởng đến Eh: Khi trong dung dịch tồn tại H+ thi tiến hành phàn ứn| oxy hoá khử sinh ra H2. Các biện pháp canh tác có ành hường đến Eh: Cày sâu kết hợp bón nhiều phân hữu C( thì Eh giảm. Làm tăng tính thấm khí, thấm nước thì Eh tăng. Bón nhiều phân hữu cơ sẽ làn giàm Eh vi trong quá trinh phân giài sẽ sinh ra các chất khử. Khi mật độ cây lúa nước tănj lèn rễ lúa càng dày đặc cho nên Eh tăng. 4.3.4. Bón vôi cải tạo đất chua Biện pháp kỹ thuật cải tạo đất chua bàng bón vôi vừa mang lại hiệu quà kinh tế cao vừa góp phần duy tri nâng cao độ phì nhiêu cùa đất. Tác dụng của bón vôi - Lợi ích trước tiên và quan trọng nhất cùa bón vôi là làm tăng sinh trường và năn] suất của cây trồng. - Bón vôi khử chua cho đất đồng nghĩa với việc làm giảm tính độc cùa mangan V nhôm di động trong đất. - Ngoài làm giảm các chất độc trong đất, bón vôi còn huy động chất dinh dưỡng tron đât. Vai trò huy động dinh dưỡng của bón vôi cũng được thể hiện qua việc thúc đẩv qu trình khoáng hoá, thông qua ành hường của pH đất đến độ hoà tan của lân và một s nguyên tố vi lượng. - Bón vôi cải thiện tính chất vật lí cùa đất. Khi bón vôi cho đất chua, cation Ca* có kh năng kêt hợp với mùn ngưng tụ, mùn kểt gắn các hạt cơ giới mùn với m ùn... đề tạo nên cá vật chất kết gắn như: Mùn - Ca - mùn, mùn - Ca - sét. Sự cải thiện kết cấu cùa bón vôi s cài thiện được một loạt các tính chất khác cùa đất như: làm tăng tính thấm nước cua đấ tính thông khí... Ngoài ra bón vôi có các ãnh hường khác như: làm tăng tính chốna chị bệnh của cây, tăng chất lượng cùa sàn phầm thu hoạch... Cơ sở để tính lượng vôi bón Để tính toán lượng vôi bón hợp lí cho một loại cây trồng nhất định trên một loại đât nào đó thì ta cần phài biết khoảng pH thích hợp của cây, độ chua hiện tại của đất và một sô tính chất liên quan khác như: hàm lượng mùn, thành phần cơ giới, tính đệm của đất... - Cần phài xem xét khoảng pH thích hợp cho các loại cây trồng: Cây chè có thể sinh truờng và cho năng suất cao trong khoảng pH = 4,5 - 5,5. Trái lại, có một số loại cây trồng chỉ có thể sinh trưởng và đạt năng suất cao trong môi trường trung tinh hoặc kiềm yếu như bông, mía, dưa chuột, đa số các loại đậu đỗ. Tuy nhiên, hầu hết các loại cây trồng đều có thể sinh trưởng và phát triển binh thường trong khoảng pH = 6,0 - 8,0. - Nắm được tính chất của loại đất nghiên cứu: pH = 5,5 thì cần bón vôi khi trồng đậu đỗ, nhưng chưa cần khi trồng thuốc lá hoặc chè. Các tính chất có liên quan đến việc tính toán lượng vôi bón thường là: + pHicci hay độ no bazơ. Khi căn cứ vào PỈĨKCI của đất và khoảng pH thích hợp của cây trồng, ta sẽ xác định được cần bón vôi hay không. Neu pH của đất nhỏ hơn so với trị số pH thích hợp cùa cây thì cần bón vôi. Ngược lại, pH của đất lớn hơn hoặc bàng mức pH thích hợp cùa cây thì chưa cần bón vôi. Như vậy, với một loại đất. Nếu dựa vào bazơ thì: V < 50% thì rất cần bón vôi V = 50 - 70% cần bón vôi vừa phải V > 70% thì chưa cần bón vôi + Độ chua thuý phân H (ldl/lOOg đất). + Lượng nhôm trao đồi (ldl/lOOg đất). + Tính đệm của đất. - Tính toán lượng vôi bón thực tế: + Tinh lượng vôi bón dựa vào độ chua thuỷ phân (H). Áp dụng công thức: CaO (tấn/ha) = 0,28. s. h. d. H Trong đó: s là diện tích tính bàng (m2) h là độ dày tầng canh tác cần trung hoà (m) d là dung trọng cùa đất (g/cm2) H là độ chua thuỷ phân (ldl/lOOg đất). + Tính toán lượng vôi bón dựa vào thí nghiệm trong phòng: Dùng một loại chậu hoặc vại đựng một lượng đất nhất định của loại đất cần nghiên cứu. Sau đó người ta cho vào mỗi chậu với lượng vôi khác nhau cung cấp cho đất độ ầm xác định. Sau một vài ngày (hoặc thậm chí một vài tháng), người ta đo pH trong các chậu. 69 Đây là phương pháp có độ chính xác cao hơn. Có căn cứ vào tính đệm cúa đất trong quá trình tính toán và xác định lượng vôi cụ thể cho từng loại cây trồng với trị số pH xác định. Tuy nhiên, phương pháp này thường tốn thời gian hơn. 4.3.5. Điều tiết oxy hoá khử - Tháo nước để phơi ruộng, xới đất phá váng sau khi trời mưa hoặc sau lúc tưới. Làm cỏ sục bùn để oxy hoá những chất khừ có tính độc và để cho Eh giảm. - Cài thiện kết cấu đất bàng cách bón phân hữu cơ và bón vôi để cho đất tơi xốp. thích hợp với cây trồng cạn. - Làm ài là một biện pháp canh tác tốt, trong quá trình phơi ải tác dụng oxy hoá tăng cường có thể khử các chất độc như: H2S (sunphua), CH4(metan), xúc tiến phân giải chất hữu cơ, tăng nhiệt độ đất, trừ cỏ dại... 70 Chương V VẬT LÍ ĐÁT 5.1. THÀNH PHẢN c ơ GIỚI ĐẤT 5.1.1. Khái niệm Tỉ lệ các cấp hạt giữa các phần tử cơ giới có kích thước khác nhau trong đất khi đoàn lạp ở trong trạng thái bị phá huỷ được biểu thị theo phần trăm trọng lượng (%), được gọi là thành phần cơ giới đất hoặc còn được gọi là thành phần cấp hạt. Những tính chất lí học quan trọng của đất như độ chặt, cấu trúc, độ thấm, khả năng giữ nước, khả năng dâng leo mao quàn, khà năng hấp thụ và trao đồi ion, khả năng hút thu và dự trữ các chất dinh dưỡng v.v... đều phụ thuộc vào thành phần cơ giới đât. Bàng 5.1 dưới đây là một số dẫn liệu minh hoạ quan hệ giữa thành phần cơ giới (hàm lượng sét) với một số tính chất hoá học đất. Bàng 5.1. Quan hệ giữa thành phần cơ giới (hàm lượng sét) với một số tinh chât hoá học của đất Loại đất Chi tiêu Feralit trẽn bazan (0-40cm) Phù sa (0-20 cm) Xám bạc màu trên phù sa cổ (0-20cm) Xám bạc màu giây trẽn phủ sa cổ (0-20 cm) Feralit vàng đỏ trẽn gnai (0-20 cm) Sét (<0,001 mm) % 50,6 23,6 5,6 28,9 16,1 Hầm lượng mùn % 4,6 3,2 0,9 3,9 2,3 Dung tích háp thụ ldl/1 OOg đát13,9 12,5 4,6 12,8 10,7 (Nguồn: Trần Kông Tấu, 1986) Qua những dẫn liệu được nêu ở bảng 1 cho thấy đất feralit phát triển trên bazan có hàm lượng sét cao nhất (50,8%) thì hàm lượng mùn và dung tích hấp thụ cũng cao nhất. Đất xám bạc màu trên phù sa cồ (Hà Bắc) có hàm lượng sét ít nhất (5,6%), hàm lượng mùn và dung tích hấp thụ cũng ít nhất. 5.1.2. Phân loại đất theo thành phần cơ giói Cơ sở cùa việc phân loại đất theo thành phần cơ giới dựa theo hàm lượng thành phần cấp hạt hoặc nhóm thành phần cấp hạt. Việc sắp xếp các cấp hạt có kích thước gần giống nhau vào một nhóm thì gọi là phân loại các cấp hạt cơ giới đất. 71 Bảng 5.2: Phân loại những nhân tố cơ học cúa đất Đường kính (mm) Tên gọi Đường kính (mm) Tên gọi >3 Phàn đá vụn của đất 0,01 - 0,005 Limôn trung binh 3 -1 Sỏi cuội 0,005-0,001 Limôn mịn 1-0,5 Cát thô < 0,001 Sét 0,5-0,25 Cát trung binh > 0,01 Cát vật li 0,25-0,05 Cát mịn < 0,01 Sét vật li 0,05-0,01 Limõn thô (Theo Katrinski) Tuy nhiên phân loại đất nói chung và phân loại đất theo thành phần cơ giới nói riêng có thê được tiên hành theo nhiều cách, tuỳ thuộc vào mục đích và yêu cầu của sàn xuất. Trong thồ nhưỡng học có nhiều bàng phân loại nguyên tố cơ học đất. Phân loại cùa Katrinski đã chia thành: đá vụn, sỏi, cuội, cát, limon và sét (báng 5.2). Tât cà những phân tử có kích thước lớn hơn lmm gọi là “phần xương” cùa đất. những phần tử nhó hơn lm m gọi là “phần mịn” của đất. N.M. Xibicxep (1899) phân chia những phân tử của đất thành “cát vật lí” - tức là những cấp hạt lớn hơn 0 ,0 lm m và “sét vật lí” - những câp hạt nhỏ hơn 0,0 lmm. Những khái niệm này hiện nay được sử dụng rộng rãi trong phân loại đất theo thành phần cơ giới. Sự phân loại của hội khoa học đất thế giới: Cát thô: 2,00-0,20mm Cát mịn: 0,20-0,02mm Thịt: 0,02-0,002mm Sét: <0,002mm Phân loại đất theo Forkel (Đức), 1988 có 3 cấp hạt: Cát: 2-0,063mm Thịt: 0,063-0,002mm Sét: <0,002mm Những câp hạt khác nhau gây ành hưởng không giống nhau đến tính chất cùa đất. Điêu này được giải thích bàng sự khác nhau về thành phần hoá học và khoáng học cùa chúng. Nói chung các cấp hạt càng nhỏ thi hàm lượng S i0 2 càng giảm, Fe20 3 A120 3. CaO càng tăng, do đó ti lệ S i0 2/Al20 3 càng giám. Kích thước hạt càng giảm, hàm lirợns mùn càng cao, dung tích hấp thụ, nước hút âm cực đại, độ trữ ẩm cực đại. độ trương thể tích càng tăng. Bảng 5.3. Phân loại đất theo thành phần cơ giới ờ Mỹ Nhóm đắt (theo Phân cấp chi tiếtCấp hạt (%) thành phần CO'giới) Sét <0,002 Limon 0,05-0,002 Cát 2-0,05 Đát cát Cát 0-20 0-20 80-100 Thịt pha cát 0-20 0-50 50-80 Đát thit Thịt 0-20 30-50 50-80 Thịt pha Limon 0-20 50-100 0-50 Thịt nặng pha cát 20-30 0-30 50-80 Thịt nặng Thịt nặng 20-30 20-50 20-50 Thịt nặng pha Limon 20-30 50-80 0-30 Sét pha cát 30-50 0-20 30-50 Sét pha Sét pha thịt 30-50 0-30 0-50 Sét pha limon 30-50 50-70 0-30 Đắt sét Sét 50-100 0-50 0-50 Bàng 5.4. Phãn loại đắt theo thành phần CO' giới của Quốc tế Loại đất Tên gọi cùa đất Cấp hạt% 2,0-0,02mm 0,02-0,002mm <0,002mm Cát Đát cát và cát pha 85-100 0-15 0-15 Đất pha cát 55-85 0-45 0-15 Thịt pha Đất thịt pha cát 40-55 30-45 0-15 Đát thịt nhẹ 0-55 45-100 0-15 Đát thịt trung binh 55-85 0-30 15-25 Thịt Đất thịt nặng 30-35 20-45 15-25 Đát thịt nhẹ 0-40 45-75 15-25 Đất sét pha cát 55-75 0-20 25-45 Đất sét pha thịt 0-30 45-75 25-45 Sét Đất sét trung binh 10-55 0-45 25-45 Đát sét 0-35 0-55 45-65 Đất sét nặng 0-35 0-35 65-100 Cách phân loại cùa Mỹ và Quốc tế hoàn toàn chì dựa vào thành phần cơ giới, nhưng thành phần cơ giới đưa ra chi tiết hơn. Theo cách này, khi phân tích thành phần cơ giới sẽ tốn công hơn, nhưng lại dễ dàng hơn khi gọi tên đất. Phân loại theo Mỹ và Quốc tế không đề cập tới sự phát sinh và phát triển cùa đất. Phân loại cùa Katrinski hiện nay được dùng rộng rãi trong thổ nhưỡng học. Theo bảng phân loại này thi việc xác định tên gọi và phân chia nhóm đất đều dựa vào kết quà phân tích thành phần cơ giới. Đất gọi theo thành phàn cơ giới căn cứ vào hàm lượng cát vật lí, sét vật lí và theo ưu thế trội của các thành phần; sỏi, sạn 1 - 3mm cát 1 - 0 05mm. limon thô 0,01 -0,05mm, limon 0,01 - 0,001mm và sét < 0,001mm. 73 Các cấp hạt khác nhau, tính chất cùa chúng cũng khác nhau. Một số những đặc tính cơ bàn cùa các cấp hạt và sự ảnh hường cùa chúng tới đât được trinh bày trong phân dưới đây. 5.1.2.1. Đá vụn (>3m m ) Được hinh thành bới sự vỡ vụn cùa đá và khoáng. Nó thường gây ra khó khăn cho việc làm đất, sự nảy mầm cùa hạt. Căn cứ vào hàm lượng đá vụn trong đât, người la chia thành các loại đất khác nhau: <0,05%: Không có đá lẫn 0,5-5%: Lần ít đá 5-10%: Lần đá trung bình 10%: Lần đá nhiều Tuy nhiên, đá lẫn sẽ bị phong hoá dần và là nguồn dự trữ chất dinh dưỡng lâu dài cho thực vật. Đối với các cây lâm nghiệp, lượng đá lẫn nhò, không những không làm ảnh hường tới sinh trưởng cùa cây, mà còn giúp cho cây sinh trưởng tốt hơn. Nó tham gia vào việc điều hoà nhiệt độ, độ ầm cho đất. 5.1.2.2. Cuội (3-lmm) Được hình thành từ sự vỡ vụn đá và khoáng nguyên sinh. Loại này không gây khó khăn cho việc làm đất, nhưng cũng không mang đến cho đất nhiều tính chất ưu việt. Nó làrp cho đất thấm nước nhanh, hút nước và giữ nước kém. Khả năng chứa nước cúa cấp hạt này <3%, không đù cho sự sinh trường và phát triền bình thường cùa thực vật. 5.1.2.3. Cát (1-0,05mm) Được hình thành từ những mảnh vỡ vụn của khoáng nguyên sinh, phần lớn là thạch anh và fenpat. Nó có nhiều khả năng thấm nước tốt, không trương co, dính dèo. Khác với cuội là nó đã bắt đầu xuất hiện tính mao quản và giữ nước tốt hơn. Bởi vậy thực vật có thê sống được trên cát. Đối với cây rừng, độ ẩm cùa cát từ 3-5% là có thề giúp chúng sinh trựởng tốt. Tuy vậy, loại này vẫn còn nghèo chất dinh dưỡng, nhiệt dung nhò. v ề mùa hè nếu bị phơi dưới nắng, nhiệt độ đất có thể lên rất cao. 5.1.2.4. Bụi (liay còn gọi là Limon) - Bụi thô (0,05-0,01mm): Theo thành phần khoáng học thì không khác nhiều so với cát, do đó nó có một số tính chất vật lí của cát, không déo, trương yếu, độ ẩm rất thấp. - Bụi trung bình (0,01-0,005mm): đã có tính dẻo, tính liên kết. Do phân tán khá lớn, sức giữ nước cao, thấm nước kém, không tham gia vào quá trình hình thành kết cấu đất, nên chúng dễ biến thành bụi. - Bụi mịn (0,005-0,001 mm): có độ phân tán khá cao, được hình thành từ cà khoáng nguyên sinh và thứ sinh. Khả năng ngưng tụ tạo kết cấu đất, khả năng hấp phụ đều cao, chứa nhiều mùn hơn. Nếu các hạt này đứng riêng rẽ sẽ tạo ra những tính chất bất lợi cho đất: khó thấm nước, khá năng giữ nước lớn, tinh trưng co lớn, dễ nứt nẻ, chặt dính. 74 s.1.2.5. Sét (<0,001mm) Phần lớn được tạo thành từ khoáng thứ sinh, có độ phân tán cao, khả năng hấp phụ lớn, chứa đựng nhiều các chất dinh dưỡng khoáng, hàm lượng mùn cao. Khà nâng trương co, dính dẻo lớn. Những tính chất cơ lí cùa cấp hạt này còn phụ thuộc nhiều vào thành phân hoá học đất, thành phần cation bị hấp phụ, hàm lượng và thành phần mùn. Nó là câp hạt có vai trò hết sức quan trọng cùa đất. Đất sét nếu không có kết cấu, có mùn nhiều, có rât nhiêu những tính chất vật lí, nước và cơ lí bất lợi cho sinh trường của cây trồng. Nhưng ngược lại, nếu có kết cấu thì nó lại có nhiều tính chất ưu việt. 5.1.3. Tính chất của các loại đất có thành phần cơ giới khác nhau, biện pháp sử dụng và cải tạo Thành phần cơ giới của đất có ý nghĩa lớn trong sự hình thành và sử dụng đât. Rât nhiều những quá trình có liên quan tới sự hình thành, chuyển hoá và tích luỹ các họp chât hữu cơ, các hợp chất khoáng trong đất phụ thuộc vào thành phần cơ giới. Ket quả là trong cùng một điều kiện tự nhiên trên những loại khoáng vật có thành phần cơ giới khác nhau có thề hình thành các loại đất khác nhau. 5.1.3.1. Đ ất cát Do cấp hạt cát chiếm đa số nên đất cát có tính chất đặc trưng sau: - Thành phần cơ giới thô (nhẹ), khe hở giữa các hạt lớn nên thoát nước dễ, thấm nước nhanh nhưng giữ nước kém (dễ bị khô hạn). - Thoáng khí, vi sinh vật hảo khí hoạt động mạnh làm cho quá trình khoáng hoá chất hữu cơ và mùn xảy ra mãnh liệt. Vì vậy, đất cát thường nghèo mùn. - Đất cát nóng nhanh, lạnh nhanh gây bất lợi cho cây trồng và vi sinh vật đất. - Đất cát khi khô rời rạc nên dễ cày bừa, ít tốn công, rễ cây phát triển dễ nhưng cỏ mọc cũng nhanh. Khi đất cát gặp mưa to hay do nước tưới sẽ bị dí chặt. - Đất cát chứa ít keo, dung tích hấp thu thấp, làm cho khả năng giữ nước phân kém. Khi bón phân quá nhiều sẽ làm cho cây bị lốp đổ và mất dinh dưỡng do rửa trôi. Do đặc điểm như vậy nên khi sứ dụng đất cần hết sức lưu ý, như nên bón phân chia làm nhiều lần, vùi sâu. Đe cài tạo đất cát cần tăng lượng sét trong đất bằng biện pháp cày sâu lật sét, bón bùn ao, tưới nước phù sa mịn và bón phân hữu cơ ... 5.1.3.2. Đất sét Đất sét có thành phần cơ giới nặng, khả năng thấm nước rất kém, thoát nước kém. Khả năng giữ nước lớn làm cho thực vật khó sử dụng nước trong đất. Đất sét giàu cấp hạt có đường kính nhó, nên giàu chất dinh dưỡng. Điều này được giải thích bang hai lí do: bàn thân những cấp hạt nhỏ đã mang nhiều chất dinh dưỡng khoáng hơn những cấp hạt lớn, mặt khác các cấp hạt nhỏ có khả nâng hấp phụ các chất dinh dưỡng cao, do mức độ phân tán lớn. Tuy nhiên, khả năng hấp phụ cao cũng là nguyên nhân cúa sự cạnh tranh dinh dưỡng giữa đất và thực vật, khi chất dinh dưỡng trong đất thiếu hụt. Do bí chặt đất sét thường 75 thiếu hụt không khí, các vi sinh vật hảo khí hoạt động kém. Quá trinh giây rât dê xuât hiện, làm điện thế oxy hoá khử cùa đất giảm theo. Đất sét rất dễ trương nở khi đù nước, khô cứng khi khô hạn và nứt nẻ gây tác hại cho thực vật, nhất là cây con. Nó rất dễ bị nhão, đóng váng khi gặp mưa. Nếu vườn ươm, đất có thành phần sét cao, phải lưu tâm đến việc phá váng sau khi mưa đề khỏi ành hường tới sự này mầm cùa hạt giống. Để cài tạo đất sét, người ta có thề trộn thêm cát. Ngược lại để cải tạo đất cát, nguời ta có thể trộn thêm sét. Nghĩa là làm cho cà hai loại đất đó đều có thành phần cơ giới gần về phía đất thịt- đất có nhiều đặc tính tốt hơn. Trong vườn ươm hoặc trong nông nghiệp, đề cài tạo đất sét, người ta thường hay bón phân chuồng, và có thể coi đây là biện pháp hữu hiệu hơn cả. 5.1.3.3. Đất thịt Đất thịt là đất có thành phần cơ giới nằm giữa đất cát và đất sét. Ti lệ các cấp hạt thích hợp cho việc tạo ra những tính chất ưu việt cùa đất. Tỉ lệ phần ran, khí và nước trong đất vừa phải, làm cho đất cũng không quá bí, cũng không quá thừa không khí. Do vậy, nó là môi trường hoạt động tốt cho các loại vi khuẩn và cây trồng nói chung. Đất thường có kết cấu tốt, hàm lượng mùn và chất dinh dưỡng cao. Nhìn chung đất thịt có nhiều đặc tinh hoá, lí ưu việt cho thực vật. Hầu hết các loại thực vật đều sinh trường phát triển tốt trên đất thịt. 5.1.4. Phưong pháp xác định thành phần CO’ giói đất 5.1.4.1. Xác địnlt thành phần cơ giới trẽn đồng ruộng (không có dụng cụ) Đe xác định thdnh phần cơ giới từ đó phân loại đất, thông thường người ta phái sứ dụng các phương pháp phân tích trong phòng thi mới có kết quả chính xác. Ngoài ra còn có phương pháp xác định đơn giàn ngoài đồng như sau: Phương pháp khô. Dùng 2 ngón tay bóp nát mẫu đất và xát vào lòng bàn tay. Nếu hầu hết lượng đất được dính vào lòng bàn tay chứng tò đất có thành phần cơ giới nặng. Ngược lại, sau khi xát, đât không dính và rơi ra chứng tỏ đất cỏ thành phần cơ giới nhẹ vì chứa nhiều cát. Tuỳ theo mức độ dính bám có thể xác định được mức độ nặng nhẹ cùa thành phần cơ giới khi phân tích. Phương pháp ướt (còn gọi là phương pháp vé giun): Tẩm nước với đất đến trạng thái độ âm thích hợp, không ướt quá hoặc khô quá. Dùng 2 ngón tay vê đất thành sợi trên lòng bàn tay, đường kỉnh của sợi khoảng 3 mm; uốn thành vòng tròn cũng trên lòne bàn tay, đường kính vòng tròn khoáng 3 cm. Nếu sợi không thể hinh thành khi uốn thi đó là cát; sợi tuy được hình thành nhưng thành từng mành rời rạc - đó là cát pha; sợi đứt thành từng đoạn khi vê tròn - đó là thịt nhẹ ... 76 Bảng 5.5. Thành phần cơ giới đất xác định theo phương pháp vê giun Thành phần cơ giới Hình thái mẫu đất khi vẽ thành sợi Sợi không được hình thành Đất cát Sợi thành từng mãnh rời rạc Đất cát pha Sợi đứt thành từng đoạn khi vê trón Thịt nhẹ Sợi Hển nhau nhưng đứt từng đoạn khi uốn thành vòng tròn Thịt trung bình Sợi liền nhau nhưng bị nứt khi uốn thành vòng tròn Thịt nặng Sợi lièn nhau, vòng tròn nguyên vẹn sau khi uốn Sét 5.1.4.2. Phương pliáp tam giác đều 100% Sét 't y tiỉÀ íM S ) \ à Í--.Ù Ì G2». Cát 100% 90 80 70 60 ~ 6 0 40 30 20 10 ' r ° ° ĩ ° LimAn Hinh 5.1. Thành phần cơ giới phân loại thep hình tam giác đều 77 Đây là phương pháp cùa Mỹ phân loại đất theo thành phần cơ giới khi đã biêt chính xác các tỉ lệ cát, limon, sét. Theo những phương pháp này kêt quả được xác đinh theo hình tam giác đều. Từ đáy tam giác đến đinh chia thành 10 hàng, mỗi hàng tương ứng 10%. Hàm lượng cùa 3 nhóm cấp hạt: cát, limon, sét được biêu thị ỡ 3 đường thăng song song với đáy tam giác theo điểm giao nhau cùa ba đường thẳng trong tam giác sẽ biết được loại đất cẩn tìm. 5.1.4.3. Phương pháp phẫu diện Phương pháp này vừa thề hiện được từng thành phần cấp hạt, vừa thề hiện được mối quan hệ, sự thay đối thành phần cơ giới giữa các tầng phát sinh theo các độ sâu khác nhau. Do vậy, phương pháp này hiện nay được thề hiện rộng rãi nhất. Theo phương pháp này, trên trục tung ghi độ sâu cùa các tầng đất phân tích, trục hoành thể hiện phần trăm cùa các cấp hạt. Mỗi cấp hạt trên đồ thị được thề hiện theo một ký hiệu riêng (hình 5.2) 0 Độ sâu c m % Cấn hnt Hình 5.2. Thành phân cơ giới cùa đất ờ đất Humic Ferasols - còn rừng che phù ớ Ba Bể - Bắc Kạn (Đỗ Thị Lan, 2004) 0 10 20 30 40 50 eo 70 80 90 100 110 Độ sâu cm Cát thô ■ Cát trung hình m Cát mịn □ T jm on thô □ I .im oaTB □ Sét thô H Sét mịn 120 0% 20% 40% 6 0% 80% 100% % Cấp hạt m Đ á vụn. Hình 5.3. Thành phần cơ giới cùa đất ỡ đât Humic Ferasols - sau đot nương 4 năm (Đỗ Thị Lan, 2004) 78