Bài Giảng Đánh Giá Chất Lượng Đất, Nước, Không Khí

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐẤT, NƯỚC VÀ KHÔNG

KHÍ

PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ

CHẤT LƯỢNG ĐẤT

Đất là tư liệu sản xuất, là đối tượng lao động rất đặc thù bởi tính chất "độc đáo" mà không vật thể tự nhiên nào có được

- đó là độ phì nhiêu Chính nhờ tính chất "độc đáo" này mà các

hệ sinh thái đã và đang tồn tại, phát triển

1.1.1 Khái niệm về đất

Có rất nhiều khái niệm về đất:

- Justus von Liebig (1803 – 1873, Đức): Những khái niệm

sớm nhất về đất dựa trên tư tưởng phát triển bởi các nhà khoa học nông nghiệp đã làm trên các mẫu đất trong phòng thí nghiệm, nhà kính cũng như trên các cánh đồng nhỏ:

Đất được coi là một thùng chứa tĩnh (nhiều hay ít) của các

chất dinh dưỡng cho cây cối - đất có thể sử dụng và thay thế.

1.1.1 Khái niệm về đất

- V.V.Docutraev (1846 – 1903):

- “Đất là một thể tự nhiên có lịch sử riêng biệt và độc

lập, có những quy luật phát sinh, phát triển rõ ràng được hình thành do tác động tương hỗ của các nhân tố: Đá mẹ, khí hậu, sinh vật, địa hình và tuổi địa phương” (V.V Docutraev, 1879).

Con người cũng đã tác động vào đất, làm thay đổi chiều hướng quá trình hình thành đất và đặc tính của đất.

 Đất = f(ĐM, ĐH, KH, SV)t + CN

1.1.1 Khái niệm về đất

- Vào những năm 30 của thế kỷ XX nhà thổ nhưỡng học và nông học V.R.Villiamx nhấn mạnh thêm vai trò của sinh vật nhất là vi sinh vật và thực vật cao đẳng, đã nêu lên một

cách tổng quát đúng đắn rằng: “Đất là tầng xốp mềm ở trên

các mặt lục địa có khả năng tạo nên thu hoạch thực vật”

Như vậy, Villiamx đã nhấn mạnh vào đặc điểm quan trọng nhất của đất là khả năng cho thu hoạch thực vật, nghĩa là

độ phì của đất.

Một trắc diện đất phổ biến

1.1.2 Khái niệm môi trường đất

- Phạm vi rộng: Xét trong phạm vi các quyển của tự nhiên là

địa quyển/thạch quyển (Liphosphere).

- Phạm vi hẹp:

"Môi trường đất bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu

tố nhân tạo quan hệ mật thiết với nhau, bên trong và trên bề mặt lớp vỏ trái đất, có ảnh hưởng tới sự tồn tại, phát triển của đất và sinh vật mang trên mình."

1.1.2 Khái niệm môi trường đất

- Môi trường đất có 02 đặc trưng cơ bản:

+ Đất là môi trường hoàn chỉnh, có đầy đủ các yếu tố cấu trúc nên một hệ sinh thái: môi trường vật lý (phần tử vô sinh), môi trường sinh học (phần tử hữu sinh) và có sự phát sinh, phát triển.

+ Đất cùng với đá, nước, không khí, sinh vật và con người có mối quan hệ hữu cơ, tạo thành môi trường sinh thái chung toàn cầu Nếu một trong các thành phần này bị phá hủy thì môi trường sinh thái chung sẽ không tồn tại.

1.1.2 Khái niệm môi trường đất

Đặc trưng 1:

+ Đất là môi trường hoàn chỉnh:

1.1.2 Khái niệm môi trường đất

Đặc trưng 1:

 Thành phần hữu sinh sinh: động vật, thực vật, vi sinh vật.

1.1.2 Khái niệm môi trường đất

Đặc trưng 2:

Mối quan hệ hữu cơ

1.2 SUY THOÁI VÀ Ô NHIÊM ĐẤT

a Trên thế giới:

Theo ISRIC (International Soil Reference and Information Centre), 46.4% đất đang bị giảm sút nghiêm trọng về khả năng sản xuất và bị phá huỷ những chức năng sinh học, 1/3 trong số đó ở Châu Á và 1/5 ở Châu Phi

15.1% đất trong thời gian tới sẽ không còn khả năng sử dụng cho trồng trọt khi những chức năng sinh học bị phá huỷ hoại nghiêm trọng và cần một sự đầu tư lớn để có thể phục hồi những diện tích này

1.2.1 Tổng quan vê suy thoái và ô nhiễm đất

- Nạn phá rừng: Làm giảm chất lượng trên 50% đất đai ở Châu Á và 15% ở Nam Mỹ Đây là nguyên nhân chính gây ra thoái hoá đất ở Nam Mỹ (41%), châu Á (40%) và châu Âu (38%), đặc biệt ở Trung và Đông Âu.

- Chăn thả quá mức: Gây ra thoái hoá 36% diện tích đất ở Châu Phi Nó đóng góp đến 50% nguyên nhân gây ra thoái hoá ở Châu Phi, ở Nam Mỹ và Châu Úc là 80%.

- Canh tác không hợp lý: Ở châu Á có đến 37% đất bị thoái hoá xuất phát từ nguyên nhân này Đây là nguyên nhân phổ biến nhất gây ra suy thoái ở Bắc và Nam Mỹ (58%) và nguyên nhân cơ bản thứ 2 ở châu Phi (25%).

a Trên thế giới:

Bảng 1: Ước tính diện tích đất suy thoái ở những vùng

đất khô hạn (Dregne và Chou, 1994)

Bảng 2: Ước tính diện tích các mức độ suy thoái

(Oldeman, 1994)

Loại suy thoái

Nhẹ Trung bình Mạnh +

Nguy hiểm

Bảng 3: Mức độ các dạng suy thoái trên thế giới

Bảng 4: Mức độ hoang mạc hoá ở một số quốc gia Châu Á

Quốc gia Tổng diện tích (nghìn km 2 ) Mức độ

 Theo Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn, đất dốc miền Bắc hàng năm tầng đất mặt mất đi khoảng 1cm/năm Trung bình cứ 1 ha đất bị xói mòn hàng năm sẽ mất đi 6 tấn mùn, 300 kg nitơ; vùng Tây Bắc hàng năm mất đến 3cm lớp đất mặt.

b Ở Việt Nam:

 Ở Đông Nam Bộ, đất xám trên phù sa cổ mới khai hoang, chưa có lớp phủ che trở lại thì tốc độ xói mòn 1,8cm/năm (Lê Huy Bá và Ctv, 1991-1994)

 Khu vực Tây Nguyên cũng bị xói mòn nghiêm trọng Nhiều vùng đất bị xói mòn biến thành đất trống, đồi núi trọc, đá ong hoá tầng mặt Theo Lê Huy Bá, số diện tích đất trống đồi trọc bị xói mòn nghiêm trọng ở nước ta lên đến 6-7 triệu ha/năm.

b Ở Việt Nam:

a Xói mòn đất

1.2.2 Các quá trình thoái hóa đất

Xói mòn (erosion) là sự chuyển dời vật lý lớp đất mặt do nhiều tác nhân khác nhau như: lực của giọt nước mưa, dòng chảy trên bề mặt và qua chiều sâu của phẫu diện đất, tốc độ gió và sức kéo của trọng lực

Quá trình mang đi lớp đất mặt do nước chảy, gió, tuyết hoặc các tác nhân địa chất khác, bao gồm cả các quá trình sạt lở do trọng lực

Quá trình di chuyển lớp đất do nước đều kéo theo các vật liệu tan và không tan

Khái niệm xói mòn đất

Khái niệm xói mòn đất

Đặc điểm của quá trình xói mòn đất

Về nguyên lý, Ellision (1944) đã xác định tác nhân gây xói mòn mạnh mẽ nhất là xung lực tác động bề mặt đất

Quá trình xói mòn đất diễn ra theo cơ chế của 03 giai đoạn (3 pha):

Các kiểu xói mòn đất

Dựa trên các tác nhân chính và hình thức xảy ra xói mòn đất, người ta phân chia thành nhiều kiểu khác nhau:

- Xói mòn bắn tóe (splash erosion)

- Xói mòn bề mặt/trượt bề mặt (sheet erosion)

- Xói mòn suối (rill erosion)

- Xói mòn rãnh (gully erosion)

- Xói mòn đổ ào/sạt lở (landslide erosion)

- Xói mòn dạng nhảy (move/jump erosion)

Phương pháp tính lượng đất xói mòn:

Để tính lượng đất xói mòn, người ta sử dụng phương trình mất đất phổ quát của Wiscehmeir và Smith (1976):

A= R.K.L.S.C.P

Trong đó:

A: Lượng đất bị mất do xói mòn (tấn/ha/năm);

R: Động năng gây xói mòn (động năng của hạt mưa);L: Chiều dài sườn dốc;

S: Độ dốc của mặt đất;

C: Hệ số mật độ che phủ;

P: Hệ số các biện pháp chống xói mòn

Mạnh Rất mạnh Nguy hiểm

Kết von

Đá ong

b Quá trình laterit hóa (kết von, đá ong)

Là quá trình rửa trôi và tích tụ tuyệt đối các cation

Fe3+, Fe2+;Al3+; Mn6+

Các cation này có sẵn trong môi trường đất, do mưa và tác động dòng nước thấm, nước ngầm, chúng có cơ hội tập trung lại một chổ trong đất với mật độ cao

Các cation này hấp thụ vào một nhóm mang điện tích

âm (keo sét hoặc oxit sắt) hoặc một tác nhân khác kết dính giữa các cation đó để tạo thành liên kết tương đối bền vững

Khi nhiệt độ môi trường lên cao, độ ẩm giảm thấp, các liên kết này mất nước, sẽ tạo nên những oxit kim loại cứng chắc, do đó độ cứng cao và rất cao

b Quá trình laterit hóa (kết von, đá ong)

Các điều kiện hình thành và hình dạng đá ong:

- Nơi có độ dốc không lớn, có điều kiện tích tụ Fe,Al,

Mn (thuận lợi nhất là các vùng đồi núi trung du)

- Nơi mà môi trường sinh thái đã và đang bị phá hủy mạnh mẽ, khả năng bốc hơi lớn,mạch nước ngầm lên xuống rất cao trong mùa mưa và mùa khô

- Mực nước ngầm không quá sâu

- Đá mẹ: đá mẹ, phù sa cổ, phiến thạch sét và một ít basalt tầng mỏng, đá vôi (sẽ có sự tích tụ tuyệt đối Mn6+,

Mn4+, Fe3+, Al3+)

Trong đá ong thành phần chủ yếu là hydroxit oxit sắt ngậm nước hay không ngậm nước hoặc mangan, một phần rất

ít oxit nhôm

Trong tầng nước thổ nhưỡng gần mặt đất chứa nhiều

Fe2+ Các Fe2+ dễ dàng bị oxi hóa thành Fe3+ khi có điều kiện tiếp xúc với oxy, chúng sẽ bị oxy hóa

Các oxit của chúng liên kết với các nhân là hạt keo sắt kaolinit để tạo thành màng lưới dày đặc Khi mất nước chúng liên kết ngày càng chặt hơn

Các điều kiện hình thành và hình dạng đá ong:

* Chua hóa đất do tự nhiên:

- Do sự rửa trôi trong một thời gian dài và hô hấp vi sinh vật:

+ Các axít có trong nước mưa và trong chất hữu cơ phân hủy (axít humic và fuvic) sẽ phân ly ra H+

+ Những ion H+ thay thế các ion bazơ trên bề mặt hấp phụ của keo đất và rửa trôi chúng, đặt biệt ở những vùng có lượng mưa lớn hơn lượng bốc hơi

+ Hô hấp của vi sinh vật cũng dẫn đến axít hóa đất

do tạo ra CO2 hòa tan trong dung dịch đất để hình thành

H2CO3

c Quá trình chua hóa đất

- Các quá trình tự nhiên khác làm axít hóa đất là sự sinh trưởng của thảm thực vật và quá trình nitrat hóa:

+ Trong thời kì sinh trưởng, thực vật hấp thu các cation bazơ và thải ra H+ từ hệ rễ

+ Nitrat hóa là quá trình oxy hóa các hợp chất hữu

cơ chứ nitơ, biến NH4+ thành NO3- nhờ vi khuẩn hô hấp của

vi sinh vật nitrat hóa (Nitrobacter) và tạo ra ion H+:

NH4+ + 3/2O2 -> NO3- + 4H+

* Chua hóa đất do tự nhiên:

c Quá trình chua hóa đất

- Thực tiễn sử dụng đất: như trồng rừng lá kim gồm thông các loại, sa mộc

- Do những biến dạng bề mặt và thủy văn bởi các kênh tiêu và mạng lưới rễ ăn nông, sự di chuyển nước xảy ra nhanh và tập trung ở bề mặt hoặc ở tầng đất trên cùng.

- Sử dụng phân bón liên tục với liều lượng cao trong các

hệ thống nông nghiệp cũng làm axít hóa đất, và một phần qua quá trình nitrat hóa khi sử dụng phân đạm.

- Nguồn chất thải: công nghiệp, sinh hoạt,…

* Chua hóa đất do hoạt động nhân sinh:

c Quá trình chua hóa đất

Lượng N bón (kg/ha) 0 150 300 450 600 750

pH trung bình sau 4 năm 6,9 6,4 6,1 6,0 5,6 5,4

Chỉ số pH của đất tương ứng với lượng N bón khác nhau:

* Chua hóa đất do hoạt động nhân sinh:

c Quá trình chua hóa đất

Đất mặn là đất chứa nhiều muối hòa tan (1- 1,5% hoặc lớn hơn) Những loại muối tan thường gặp trong đất là: NaCl, Na2SO4, CaCl2, CaSO4, MgCl2, NaHCO3…

Những loại muối này có nguồn gốc khac nhau (nguồn gốc lục địa, nguồn gốc biển, nguồn gốc sinh vật học…), nhưng nguồn gốc nguyên thủy của chúng là từ các thành phần khoáng của đá núi lửa Trong quá trình phong hóa đá, những muối này bị hòa tan di chuyển tập trung ở những dạng địa hình trũng không thoát nước

d Quá trình mặn hóa đất

Sự hình thành đất mặn là kết quả tổng hợp của nhiều yếu tố: đá mẹ, địa hình, mực nước mặn nông, khí hậu khô hạn và sinh vật ưa muối

Dựa vào nguồn gốc, đặc điểm tích lũy muối, người ta phân chia quá trình mặn hóa làm 3 loại

a) Quá trình mặn hóa do ảnh hưởng của nước biển;

b) Quá trình mặn hóa lục địa;

c) Quá trình mặn hóa thứ sinh.

d Quá trình mặn hóa đất

Theo định nghĩa của FAO: “Hoang mạc hóa là quá trình tự nhiên và xã hội phá vỡ cân bằng sinh thái của đất, thảm thực vật, không khí và nước ở các vùng khô hạn và bán ẩm ướt…

Quá trình này xảy ra liên tục, qua nhiều giai đoạn, dẫn đến giảm sút hoặc hủy hoại hoàn toàn khả năng dinh dưỡng của đất trồng, giảm thiểu các điệu kiện sống và làm gia tăng sinh cảnh hoang toàn”.

e Quá trình hoang mạc hóa

Chỉ tiêu quan trong để xác định mức độ hoang mạc hóa là tỷ lệ lượng mưa hàng năm so với lượng bốc thoát hơi nước tiềm năng trong giới hạn từ 0,05 – 0,65 (Công ước chống sa mạc hóa)

Hiện nay, hoang mạc hóa thể hiện rõ nhất trên đất trống, đồi núi trọc; nơi không còn lớp phủ thực vật, địa hình dốc, chia cắt, nơi có lượng mưa thấp (700 – 800mm), lượng bốc hơi tiềm năng đạt 1.000 – 1.800mm

(Ở Việt Nam chủ yếu ở Ninh  Thuận,  Bình  Thuận,…)

e Quá trình hoang mạc hóa

Ô nhiễm môi trường đất được xem là tất cả các quá trìnhlàm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các chất gây ô nhiễm.

a Khái niệm

1.2.3 Ô nhiễm đất

Người ta có thể phân loại đất bị ô nhiễm theo nguồn gốc phát sinh, hoặc theo các tác nhân gây ra ô

nhiễm

* Phân loại theo nguồn gốc phát sinh:

- Ô nhiễm đất do các chất thải sinh hoạt

- Ô nhiễm đất do chất thải công nghiệp

- Ô nhiễm đất do hoạt động sản xuất nông nghiệp

- Ô nhiễm đất do hoạt động khác

b Phân loại

1.2.3 Ô nhiễm đất

* Phân loại theo các tác nhân gây ô nhiễm:

- Ô nhiễm do tác nhân hóa học

- Ô nhiễm do tác nhân sinh học

- Ô nhiễm do tác nhân vật lý

1.2.3 Ô nhiễm đất

b Phân loại

LẤY MẪU VÀ PHÂN TÍCH

CHẤT LƯỢNG ĐẤT

Chuẩn bị mẫu đất để phân tích là khâu cơ bản, quan trọng đầu tiên trong phân tích đất

Hai yêu cầu chủ yếu của công tác chuẩn bị mẫu là:

- Mẫu phải có tính đại diện cho vùng nghiên cứu

- Mẫu phải được nghiền nhỏ đến độ mịn thích hợp tùy thuộc vào yêu cầu phân tích

2.1 LẤY MẪU ĐẤT

2.1.1 Yêu cầu của công tác lấy mẫu đất

Tùy thuộc vào mục đích nghiên cứu mà lựa chọn cách lấy mẫu thích hợp

Thông thường có một số cách lấy mẫu như sau:

+ Lấy mẫu theo tầng phát sinh, + Lấy mẫu cá biệt hoặc hỗn hợp, + Lấy mẫu nguyên trạng thái tự nhiên không phá hủy cấu tạo của đất

2.1 LẤY MẪU ĐẤT

2.1.2 Lấy mẫu đất phân tích

* Lấy mẫu theo tầng phát sinh:

2.1 LẤY MẪU ĐẤT

2.1.2 Lấy mẫu đất phân tích

Khi nghiên cứu đất về phát sinh học hoặc nghiên cứu tíh chất vật lý, tính chất nước của đất thì tiến hành lấy mẫu như sau:

- Đào phẫu diện đất: chọn điểm đào phẫu diện phải đại diện cho toàn vùng cần lấy mẫu nghiên cứu Phẫu diện thường rộng 1.2m, dài 1.5m, sâu đến tầng đá mẹ hoặc sâu 1.5 – 2m ở những nơi có tầng đất dày

* Lấy mẫu theo tầng phát sinh:

2.1 LẤY MẪU ĐẤT

2.1.2 Lấy mẫu đất phân tích

- Lấy mẫu đất: lần lượt lấy mẫu đất từ tầng phát sinh dưới cùng lên đến tầng mặt Mỗi tầng, mẫu đất được đặt trong một túi riêng, có ghi nhãn rõ ràng Lượng đất lấy

từ 0.5 – 1 kg là vừa

Đối với tầng cuối cùng (sâu nhất) thì lấy mẫu ở phần giáp với đáy phẫu diện, tầng mặt (tầng canh tác) lấy dọc suốt cả tầng đến cách đường phân tầng 2 – 3cm, các tầng khác lấy ở giữa tầng phát sinh với độ dày 10cm

* Lấy mẫu theo tầng phát sinh:

2.1 LẤY MẪU ĐẤT

2.1.2 Lấy mẫu đất phân tích

Với những tầng phát sinh quá dày thì lấy ở 2 hoặc 3 điểm (mỗi điểm lấy với độ dày 10cm) rồi gộp lại, còn với tầng phát sinh mỏng (có thể nhỏ hơn 10cm) thì lấy bề dày

cả tầng (cách đường ranh giới trên và dưới khoảng 2cm) Đối với tầng tích tụ của đất mặn thì chọn vị trí lấy mẫu ở chỗ chặt nhất của tầng này

Mỗi mẫu đất đều được ghi phiếu chỉ rõ: độ sâu lấy mẫu, địa điểm lấy mẫu, thời gian lấy mẫu, người lấy mẫu,

* Lấy mẫu hỗn hợp:

2.1 LẤY MẪU ĐẤT

2.1.2 Lấy mẫu đất phân tích

Nguyên tắc của lấy mẫu hỗn hợp là lấy các mẫu riêng biệt ở nhiều điểm khác nhau rồi hỗn hợp lại, lấy mẫu trung bình

Thông thường lấy từ 5 – 10 điểm rồi hỗn hợp lại để lấy mẫu trung bình (mẫu hỗn hợp)

Khi lấy mẫu ở các điểm riêng biệt cần tránh các vị trí cá biệt không đại diện như: chỗ bón phân hoặc vôi tụ lại, chỗ cây quá tốt hoặc quá xấu, chỗ cây bị sâu bệnh,…

* Lấy mẫu hỗn hợp:

2.1 LẤY MẪU ĐẤT

2.1.2 Lấy mẫu đất phân tích

Mẫu hỗn hợp thường được lấy trong những nghiên cứu về nông hóa học, nghiên cứu động thái các chất dinh dưỡng của đất hoặc lấy ở các ruộng thí nghiệm

Mẫu đất hỗn hợp được lấy như sau: