Bài giảng đất lâm nghiệp dành cho sinh viên ngành lâm nghiệp

Khái niệm Khoáng vật: là những hợp chất hóa học tự nhiên, được hình thành do các quá trình lý học, hoá học, địa chất học phức tạp xảy ra trong vỏ Trái đất.. Người ta chia các khoáng v

(Dành cho sinh viên ngành Lâm nghiệp)

Nguyễn Thị Quỳnh Phương

Năm 2016

LỜI NÓI ĐẦU

Đất lâm nghiệp là môn học nhằm cung cấp những kiến thức cơ

bản nhất về đất và những kiến thức ngành Đất lâm nghiệp cho sinh viên chuyên ngành lâm nghiệp tại trường Đại học Quảng Bình

Trong suốt những năm qua, nội dung môn học Đất lâm nghiệp luôn thay đổi cùng với sự thay đổi của chương trình giảng dạy Đặc biệt

là sau khi đổi mới chương trình giáo dục Đại học phù hợp với nhu cầu của xã hội

Bài giảng Đất lâm nghiệp nhằm phục vụ cho công việc giảng dạy

và học tập của sinh viên thuộc chuyên ngành Lâm nghiệp và cũng là tài liệu tham khảo tốt cho những chuyên ngành gần

Bài giảng được biên soạn dựa trên sự tham khảo của rất nhiều tài liệu của các tác giả trong và ngoài nước liên quan đến đất và thổ nhưỡng nói chung, đất lâm nghiệp nói riêng Tuy nhiên đã có nhiều cố gắng, song chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Tác giả mong nhận được sự góp ý của các thầy cô, sinh viên và độc giả trong và ngoài trường để cuốn giáo trình này càng hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn!

MỞ ĐẦU

1 MỤC TIÊU VÀ NỘI DUNG CỦA MÔN ĐẤT LÂM NGHIỆP

Mục tiêu của môn Đất lâm nghiệp là cung cấp cho sinh viên những kiến thức

cơ bản nhất về đất lâm nghiệp, bao gồm cả những kiến thức đại cương về đất và kiến thức chuyên ngành Đất lâm nghiệp

Sau khi học xong môn Đất lâm nghiệp, sinh viên sẽ có những hiểu biết về thành phần, cấu tạo, quá trình phát sinh phát triển, sử dụng và bảo vệ đất Ngoài những kiến thức chung về đất, học viên còn được cung cấp những thông tin quan trọng về đất rừng Việt Nam, những đặc thù riêng, những thuận lợi khó khăn trong việc quản lý và sử dụng bền vững đất rừng

Đây là một môn học cơ sở để học môn học này sinh viên cần phải có các kiến thức của các môn học cơ bản và cơ sở khác như: Hoá học, vật lý, sinh vật, khí tượng và nông hóa học Các kiến thức trong môn học này cũng có nhiều liên hệ tới các môn

học chuyên môn của ngành Lâm nghiệp

Nội dung cơ bản của môn Đất lâm nghiệp trong giáo trình này bao gồm:

Nghiên cứu về nguồn gốc của đất và các quy luật phát sinh, phát triển của nó cũng như quy luật phân bố đất đai trên lục địa

Nghiên cứu về thành phần, cấu tạo và tính chất lý hóa học, sinh học quan trọng của đất nói chung và đất rừng nói riêng

Nghiên cứu độ phì nhiêu và cân bằng dinh dưỡng cho đất rừng

Nghiên cứu đặc điểm cơ bản của đất rừng Việt Nam

Điều tra, phân loại đất lâm nghiệp phục vụ cho sản xuất và bảo vệ đất lâm nghiệp

2 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 phủ lục địa

mà bên dưới là đá và khoáng vật sinh ra nó, bên trên là thảm thực bì và khí quyển

Trên góc độ nông nghiệp: đất là lớp mặt tơi xốp của lục địa có khả năng sản xuất

ra sản phẩm của cây trồng Như vậy khả năng sản xuất ra sản phẩm cây trồng là thuộc tính không thể thiếu được của đất (William)

Theo nguồn gốc phát sinh: đất là một vật thể 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 thể sống, nó luôn luôn vận động, biến đổi 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 bản giữa đất

và sản phẩm vỡ vụn của đá là: đất có độ phì nhiêu trong khi đá và khoáng lại không có

Thành phần cơ bản của đất gồm 3 thể: Thể rắn, thể lỏng và thể khí Tính theo tỷ

lệ % về thể tích thì thể rắn chiếm 50% (trong đó chất vô cơ 45%, chất hữu cơ 5%), thể

lỏng 25% và thể khí 25%

3 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐẤT ĐỐI VỚI SẢN XUẤT VÀ MÔI TRƯỜNG

Đối với sản xuất nông lâm nghiệp: đất là một tư liệu sản xuất vô cùng quý giá, cơ bản và không gì thay thế được Nhờ có đất mà con người có thể tiến hành các sản xuất

để tạo ra các sản phẩm thực vật để nuôi sống con người và chăn nuôi Có thể nói sự phát triển của con người luôn gắn liền với đất

Thực vật muốn sinh trưởng phát triển được phải cần có đủ 5 yếu tố là: Ánh sáng (quang năng), nhiệt lượng (nhiệt năng), không khí (O2 và CO2), nước và thức ăn khoáng Trong đó ba yếu tố: ánh sáng, nhiệt lượng và không khí là do thiên nhiên cung cấp (còn gọi là các yếu tố vũ trụ); Nước là yếu tố vừa do thiên nhiên vừa do đất cung cấp; Còn thức ăn khoáng gồm rất nhiều nguyên tố N, P, K, S, Ca, Mg, và các nguyên tố vi lượng thì hoàn toàn là do đất cung cấp

Vì vậy, nếu cùng một loại giống cây trồng, với các biện pháp canh tác như nhau và điều kiện thời tiết khí hậu bình thường, thì trên các loại đất khác nhau năng suất cây

trồng cao hay thấp nói chung phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước và thức ăn của đất

Đối với môi trường, đất được coi như một "hệ đệm", như một "phễu lọc" luôn luôn làmtrong sạch môi trường với tất cả các chất thải thông qua hoạt động sống của sinh vật nói chung và con người nói riêng

Trong môi trường thiên nhiên của một vùng thì thực vật, động vật, vi sinh vật, thổ nhưỡng làm thành một hệ sinh thái

Khoa học môi trường khẳng định: đất khô ng những là tư liệu sản xuất cơ

bản của nông nghiệp mà còn được coi là một bộ phận quan trọng của hệ sinh thái

một vùng

Loài người luôn tìm cách cải tạo môi trường đất để phù hợp với yêu cầu của sản xuất và cuộc sống Nhưng mặt khác sự hoạt động của con người có lúc cũng làm phá hủy cân bằng sinh thái tự nhiên, hậu quả của nó sẽ mang lại một số tổn thất khô ng bù đắp được Ví dụ: hậu quả của ô nhiễm đất có thể gây nên tình trạng hoang hóa đất, thay đổi hệ sinh thái đất, thay đổi hệ sinh thái đồng ruộng, thậm chí có thể dẫn đến sự diệt vong của một số sinh vật trong vùng, gây ảnh hướng xấu đến sức khỏe con người và gia súc

CHƯƠNG 1 QUÁ TRÌNH PHONG HÓA VÀ HÌNH THÀNH ĐẤT

1.1 SỰ PHONG HÓA ĐÁ VÀ KHOÁNG

1.1.1 Khái niệm

Khoáng vật: là những hợp chất hóa học tự nhiên, được hình thành do các quá

trình lý học, hoá học, địa chất học phức tạp xảy ra trong vỏ Trái đất

Người ta chia các khoáng vật chia làm 2 loại:

+ Khoáng vật nguyên sinh: là những khoáng vật hình thành đồng thời với đá và

hầu như chưa bị biến đổi về thành phần và trạng thái, là khoáng vật có trong các loại

đá, là thành phần tạo nên đá

Bảng 1.1 Một số loại khoáng vật nguyên sinh cơ bản có ở trong đất

Loại khoáng vật Loại phụ

1 Silicat

Chiếm 75% khối lượng vỏ trái đất

- Ôlivin

- Mica + Mica trắng + Mica đen

Nguồn: Cao Liêm, 1985

+ Khoáng vật thứ sinh: do khoáng vật nguyên sinh phá huỷ, bị biến đổi về thành

phần và trạng thái mà tạo nên

Đá: là một tập hợp các khoáng vật và là thành phần chủ yếu tạo nên vỏ Trái đất

Đá phần lớn do hai hay nhiều khoáng vật kết hợp với nhau tạo thành, tuy nhiên vẫn có một số ít đá chỉ do một loại khoáng tạo nên (đá vôi chỉ do khoáng vật Canxit CaCO3;

đá apatit chỉ do một khoáng vật apatit) Các loại đá bị phong hoá tạo ra mẫu chất, làm

nguyên liệu hình thành đất thì gọi là đá mẹ

Căn cứ vào nguồn gốc hình thành, người ta chia đá ra 3 nhóm: Đá macma, đá

trầm tích và đá biến chất

* Đá macma: Hình thành do khối macma nóng chảy từ trong lòng đất phun ra

ngoài, do nhiệt độ hạ thấp đột ngột bị ngưng kết lại tạo thành đá Dựa vào tỷ lệ SiO2(%) mà người ta chia ra các loại sau: đá macma siêu axit và axit >65%, macma trung tính (52 – 65%) và macma bazơ và siêu bazo<52%

+ Macma siêu axit và axit: Thường màu trắng xám, trọng lượng nhẹ, khoáng điển hình là thạch anh, mica, octoclaz

- Đá pecmatit: Là đá macma xâm nhập, có màu hồ ng; xám sáng; khoáng vật

có Octoclaz, thạch anh và mica

- Đá Granit (còn gọi là đá Hoa cương): Là đá macma xâm nhập, màu xám

sáng, kho áng vật gồm Octoclaz, thạch anh, mica, đôi khi có hocnơblen hoặc ôgit

- Đá Liparit (hay Riolit): Là đá macma phún xuất, thành phần khoáng vật giống granit, màu xám sáng

+ Macma trung tính: Thường có màu xám, xanh xám, trọng lượng nặng trung bình

- Sienit:Là đá macma xâm nhập; thành phần khoáng vật có octoklaz, hocnơblen, màu xám

- Trakit: Là đ á macma phún xuất, thành phần kho áng vật có octoklaz, hocnơblen, màu xám

- Đá Diorit: Là đá macma xâm nhập; kho áng vật có plagioklaz, hocnơblen;

có màu xám xanh nhạt

- Andezit: Là đá macma phún xuất; màu xám xanh, thành phần khoáng vật

có plagioklaz, hocnơblen và ogit,

+ Macma bazơ và siêu bazơ: Thường có màu xám đen và đen Trọng lượng nặng Khoáng điển hình là Ogit, Olivin

- Đá gabro: Là đ á macma xâm nhập; khoáng vật có ogit, plagioklazơ; màu đen hoặc xám lục

- Đá Bazan (còn gọi là đá Huyền vũ): Là đá macma phún xuất; kho áng vật

có ogit, plagioklazơ, màu đen hoặc xanh đen

- Điaba: Là đ á macma phún xuất; kho áng vật có ogit, plagioklazơ, có màu đen hoặc xanh đen

- Đá Đunit, Périđôtit và Pirôxênit: Là đá macma xâm nhập; khoáng vật các đá

này đều có Ôlivin, Ôgit

* Đá trầm tích: Được hình thành từ sản phẩm phá huỷ của các đá khác, có thể là

sản phẩm vỡ vụn cơ học, hoặc các chất hoà tan trong nước, hoặc từ xác sinh vật chết

đi, chúng được nước mang đi và tích đọng ở sông, biển, hồ, lúc đầu thường rời rạc,

sau đó do những chất hoá học tự nhiên, hoặc bị sức ép chúng gắn chặt lại với nhau tạo

thành đá cứng rắn, gọi là đá trầm tích

Do vận động địa chất, sự hoạt động “tạo sơn” mà đá trầm tích nằm ở đáy biển, đáy hồ được nhô lên tạo thành các dãy núi đá Hiện nay đá trầm tích chiếm khoảng

75% diện tích mặt đất

Ví dụ: Đá vôi được tạo thành ở biển, do nhiều loài sinh vật biển trong cơ thể

chứa nhiều canxi khi chết đi để lại như san hô, trai, ốc, nhuyễn thể, v.v

* Đá biến chất: Đá macma hoặc trầm tích chịu tác động của nhiệt độ cao hoặc áp

suất lớn thì bị biến đổi về thành phần khoáng vật, thành phần hoá học và cả về kiến

trúc tạo nên đá biến chất Đá biến đổi do nhiệt độ cao (núi tửa phun) gọi là đá biến

chất nhiệt; đá biến đổi do áp suất lớn (bị đè nén xuống) gọi là đá biến chất động lực Một số đá biến chất phổ biến như:

- Đá phiến mica: Do các vảy mica xếp thành lớp nên gọi là phiến mica

- Đá Gơnai:Có thành phần kho áng vật giống đá granit (thạch anh, phenpat,

mica, hoocnơblen) Nếu từ macma thì gọi là octogơnai, nếu từ đá trầm tích thì gọi là

paragơnai

- Đá hoa (cẩm thạch): Là sản phẩm kết tinh của đá vôi hay những đá trầm

tích giàu canxi khác; có màu trắng, hơi lục, hồ ng, vàng hoặc đỏ; sủi bọt với HCl

lo ãng nhưng yếu hơn đá vôi

- Đá quăczit: Do cát và cát kết biến đổi tạo thành Đá có màu trắng, khi bị lẫn

thì hơi đỏ, đỏ thẫm, còn gọi là đá “óc chó”

1.1.2 Các loại phong hóa đá

Các loại phong hóa đá là sự tác động của các yếu tố ngoại cảnh làm cho đá và

khoáng cấu tạo nên vỏ Trái đất bị phá hủy dưới các hình thức khác nhau Sản phẩm

của quá trình này gọi là mẫu chất, là nguyên liệu để hình thành đất

Dựa vào tính chất và tác nhân gây ra quá trình phong hoá, người ta phân biệt ra

3 loại phong hoá đá:

1.1.2.1 Phong hóa lý học: Là sự vỡ vụn các loại đá thành những hạt nhỏ hơn, chưa có

sự thay đổi về thành phần và tính chất hoá học Tác nhân gây ra là các yếu tố vật lý,

chủ yếu là nhiệt độ, nước và gió

- Tác nhân nhiệt độ: đá được cấu tạo từ nhiều khoáng vật khác nhau, các khoáng vật

khác nhau lại có hệ số giãn nở khác nhau Khi nhiệt độ thay đổi thì các khoáng vật co giãn

không đồng thời, nên đá sẽ bị nứt vỡ ra Biên độ nhiệt càng lớn thì sự nứt vỡ càng mãnh liệt

- Tác nhân của nước: “nước chảy đá mòn”, nước chảy sẽ bào mòn đá, các phần

tử trên bề mặt đá bị bứt ra khỏi đá Nước xâm nhập vào kẽ nứt của đá, khi nhiệt độ

xuống dưới O0C sẽ bị đóng băng, thể tích tăng lên ép vào thành kẽ nứt làm cho đá nứt

to hơn, bị vỡ vụn thêm

- Tác nhân của gió: Gió thổi mạnh cuốn bay đá, cuốn các hạt bụi nhỏ va đập

vào đá cũng có tác dụng mài mòn dần khối đá lớn đứng đầu ngọn gió

1.1.2.2 Phong hóa hóa học: Là sự phá huỷ đá bằng các phản ứng hoá học Tác nhân

chủ yếu là H2O, O2, CO2 Phong hóa hóa học bao gồm 4 loại:

- Quá trình hòa tan: Nước có khả năng hòa tan một số chất trong khoáng vật Tác dụng hòa tan của nước thường được tăng lên do trong nước còn có các chất tan khác

Ví dụ: CaCO3 + H2O + CO2 Ca(HCO3)2

Đá vôi Bica cbonat canxi (dễ tan)

- Quá trình sét hóa (thuỷ phân): Các chất kiềm, kiềm thổ trong mạng tưới tinh thể của khoáng vật được thay thế bằng ion H+, để tạo ra các khoáng vật thứ sinh, trở nên dạng dễ hoà tan hơn

K2O.Al2 O3.6SiO2 + nH2O + CO2 Al2O3.2SiO2.2 H2O +K2CO3 +4SiO2.nH2O

Phenpat kali Kaolinit Opan

- Quá trình Hyđrat hóa (thuỷ hợp): Là quá trình mà nước kết hợp với khoáng vật ngay trong mạng tưới tinh thể của chúng hay nói cách khác là nước tham gia vào cấu tạo tinh thể của khoáng vật

Ví dụ: CaSO4 + 2 H2O CaSO4.2H2O

1.1.2.3 Phong hóa sinh học: Là sự phá huỷ đá bởi các nhân tố sinh vật, bao gồm: vi

sinh vật, thực vật, động vật (kể cả con người)

Ví dụ: Địa y và rêu bám rễ vào kẽ nứt, hoà tan và hút chất dinh dưỡng từ đá

Rễ cây lớn cũng có thể đâm vào kẽ nứt của đá rồi lớn dần lên làm đá vỡ to ra Các hợp chất hữu cơ do xác sinh vật phân hủy mang tính axit cũng có tác dụng phá hủy đá

- Những loại đá chứa nhiều những loại khoáng bền và cấu tạo bởi càng ít khoáng vật thì chúng có độ bền càng cao

- Độ bền phong hóa giảm khi hàm lượng Fe2+ tăng

- Độ bền phong hóa giảm khi hàm lượng SiO2 giảm

- Cấu trúc của đá và khoáng càng rỗng độ bền phong hóa càng giảm

- Độ bền phong hóa tăng khi hàm lượng các cấp hạt mịn trong đá tăng lên

- Đá axit khó bị phong hóa hơn các đá bazơ

- Trong điều kiện nóng ẩm, bao giờ đá và khoáng cũng bị phong hóa mạnh hơn so với điều kiện khô lạnh

- Độ bền phong hóa của đá liên quan tới độ dày đất Đá có độ bền phong hóa kém,

dễ bị phá huỷ, độ dày đất lớn và ngược lại

1.1.4 Vỏ phong hóa

Trong những điều kiện phong hóa không giống nhau, sẽ có những sản phẩm phong hóa khác nhau được tạo ra và những loại vỏ phong hóa được hình thành

Theo Fritlan (1964), vỏ phong hóa ở Việt Nam được phân chia như sau:

- Vỏ phong hóa Feralit: phổ biến ở vùng trung du, tích luỹ nhiều khoáng thứ sinh như Kaolinit, Gipxit, Gơtit Có ở độ cao từ 25 - 1700m ở miền Bắc và từ 50 - 1800m ở miền Nam

- Vỏ phong hóa Alit: phổ biến ở vùng núi cao (1700 - 1800m)

- Vỏ phong hóa Macgalit - Feralit: chứa nhiều Ca2+ màu đen, khoáng thứ sinh chủ yếu là Kaolinit, có Monlmorilonil nhưng thường chiếm tỷ lệ thấp, gặp ở các vùng

Ta có thể chia quá trình hình thành đất làm 2 giai đoạn:

- Đá bị phong hóa thành mẫu chất, giai đoạn này được gọi là quá trình phong hoá

- Mẫu chất biến thành đất, giai đoạn này được gọi là quá trình hình thành đất Mẫu chất đã có khả năng thấm, giữ nước và khí nhưng còn thiếu phần quan trọng nhất để trở thành đất đó là chất hữu cơ

Sự hình thành đất là một quá trình biến đổi vật chất rất phức tạp, diễn ra ở lớp ngoài cùng của vỏ trái đất, dưới tác động của nhiều yếu tố khác nhau Có thể nói đó là

sự kết hợp của 2 vòng tuần hoàn: Đại tuần hoàn địa chất và tiểu tuần hoàn sinh học

Đại tuần hoàn địa chất

Khi sự sống chưa xuất hiện, trên Trái đất chỉ có vòng đại tuần hoàn địa chất Nước bốc hơi từ đại dương tạo thành mưa, mưa thấm vào lớp vỏ phong hóa (kết quả của quá trình phong hóa hóa học và lý học), bào mòn các chất, cuốn chúng ra biển hoặc các vùng trũng, dần dần hình thành nên đá trầm tích Trải qua các chấn động địa chất, đá trầm tích trồi lên rồi lại chịu các quá trình phong hóa tiếp theo Vòng tuần hoàn như vậy diễn ra trong một thời gian dài (hàng tỉ năm) trên phạm vi rộng lớn Thực chất của vòng đại tuần hoàn địa chất là quá trình phong hoá đá để tạo thành mẫu chất

Tiểu tuần hoàn sinh học

Tiểu tuần hoàn sinh học diễn ra kể từ khi sinh vật xuất hiện trên trái đất Quá trình này có sự tham gia của sinh vật từ bậc thấp lên bậc cao: địa y, vi sinh vật, thực vật, động vật và đặc biệt là con người Quá trình đại tuần hoàn địa chất đã tạo ra nguồn thức ăn trong đất cho sinh vật Thực vật hút thức ăn trong đất để sinh trưởng, phát triển Động vật lại sử dụng thực vật làm thức ăn Sau khi chết, xác động - thực vật được vi sinh vật phân hủy, cung cấp chất dinh dưỡng cho thế hệ thực vật sau Hoạt động của vi sinh vật tạo mùn, cơ sở của độ phì nhiêu Nhờ đó, vỏ phong hóa biến thành đất Vòng tuần hoàn này do sinh vật thực hiện trong thời gian ngắn, phạm vi hẹp nên được gọi là vòng tiểu tuần hoàn sinh học

Vòng đại tuần hoàn địa chất cung cấp môi trường tơi xốp và muối khoáng cho vòng tiểu tuần hoàn sinh học Ngược lại vòng tiểu tuần hoàn tích lũy chất hữu cơ cho mẫu chất, hình thành mùn - yếu tố chủ yếu hình thành độ phì, một thuộc tính cơ bản của đất Như vậy, quá trình hình thành đất chính là sự thống nhất giữa 2 vòng tuần hoàn Đại tuần hoàn địa chất là cơ sở, tiểu tuần hoàn sinh học là bản chất của quá trình hình thành đất

1.2.2 Các yếu tố hình thành đất

1.2.2.1 Yếu tố sinh vật: vi sinh vật, thực vật và động vật

* Vi sinh vật: tham gia vào hầu hết các quá trình chuyển hóa phức tạp diễn ra trong đất

- Khoáng hóa các hợp chất hữu cơ và tổng hợp mùn: Đây là chức năng quan trọng

nhất của vi sinh vật, nhờ đó mà đá biến thành đất Vi sinh vật tham gia vào quá trình phân giải chất hữu cơ, biến chúng thành chất khoáng cung cấp cho thực vật Đồng thời

vi sinh vật cũng sử dụng sản phẩm của quá trình phân giải chất hữu cơ để tổng hợp nên chất hữu cơ của cơ thể của mình và chất hữu cơ đặc biệt trong đất là mùn, thông qua quá trình mùn hóa Mùn và xác vi sinh vật là nguồn dự trữ dinh dưỡng rất tốt và lại dễ dàng được thế hệ sau khoáng hóa

- Chuyển hóa hợp chất hữu cơ trong đất: Vi sinh vật tham gia vào các quá trình cố định nitơ phân tử, quá trình nitrat hóa, amôn hóa, phản nitrat hóa Trong đó quá trình

cố định nitơ phân tử đáp ứng tới 30 - 60 % nhu cầu đạm cần thiết cho sự sinh trưởng

và phát triển của thực vật

Vi sinh vật cố định nitơ có 2 loại:

+ Vi sinh vật cố định đạm cộng sinh trong rễ cây bộ đậu là rhizobium

+ Vi sinh vật cố định đạm sống tự do trong đất: bao gồm các nhóm azotobacte,

clostridium, azospirillum, tảo lam

+ Ngoài ra trong đất có nhiều loại vi khuẩn chuyển hóa lưu huỳnh, lân, kali

* Thực vật: là nguồn cung cấp chất hữu cơ chủ yếu cho đất

- Thực vật có ảnh hướng sâu sắc đến quá trình hình thành đất Ví dụ: Đất đen ôn đới có hàm lượng mùn rất cao (15%) chỉ được hình thành dưới đồng cỏ hay đồng cỏ xen kẽ rừng cây lá rộng ôn đới

- Thảm thực vật có tác dụng bảo vệ đất, giữ ẩm, chống xói mòn, rửa trôi Ví dụ: ở các nước nhiệt đới mưa nhiều như Việt Nam, đất không có tán cây che phủ vào mùa khô quá trình kết von hình thành đá ong diễn ra rất mạnh, vào mùa mưa tầng mặt lại bị hao mòn dần tạo thành đồi núi trọc

- Xác chết động vật cung cấp chất hữu cơ cho đất

1.2.2.2 Yếu tố khí hậu

* Ảnh hướng trực tiếp: Khí hậu tác động trực tiếp đến quá trình hình thành đất qua chế

độ nước và nhiệt của đất Nước hòa tan, di chuyển, rửa trôi hoặc tính tụ các chất trong đất Nhiệt độ cao hay thấp ảnh hướng đến tốc độ các phản ứng hóa học và hoạt động sinh học trong đất Chế độ nước và nhiệt cũng ảnh hướng đến quá trình quan trọng trong đất: khoáng hóa và mùn hóa

Ví dụ: ở vùng có khí hậu lạnh, sự phân giải các khoáng vật và các chất hữu cơ trong đất yếu, sinh vật phát triển chậm Ở đó việc tổng hợp và chuyển hóa các chất hữu

cơ chậm

* Ảnh hướng gián tiếp: Khí hậu ảnh hướng gián tiếp đến quá trình hình thành đất

thông qua tác động của nước và nhiệt độ đến sinh vật Chính vì vậy mà mỗi đới khí hậu lại hình thành nên một loại đất tương ứng

1.2.2.3 Yếu tố địa hình

- Địa hình ảnh hướng đến việc phân phối lại nhiệt lượng và độ ẩm trong đất ở miền đồi núi nước ta, càng lên cao nhiệt độ càng giảm, ẩm độ càng tăng

- Địa hình ảnh hướng đến khí hậu, do đó sẽ ảnh hướng đến sinh vật và cuối cùng

sẽ ảnh hướng đến đất

- Địa hình ảnh hướng đến các quá trình xói mòn, rửa trôi, bồi tụ Nước chảy từ cao xuống thấp gây xói mòn, rửa trôi chất dinh dưỡng ở đất cao và bồi tụ nơi đất thấp

1.2.2.4 Yếu tố đá mẹ

Đá mẹ là nguyên liệu cơ bản để hình thành đất Từ đá mẹ hình thành mẫu chất

và sau đó hóa thành đất Đá mẹ quyết định tính chất vật lý, hóa học của đất, nhất là ở giai đoạn đầu của quá trình hình thành đất, khi chưa có tác động của con người

1.2.2.5 Yếu tố thời gian

- Khi nghiên cứu thời gian hình thành đất người ta phân biệt tuổi tuyệt đối và tuổi

tương đối của đất

+ Tuổi tuyệt đối là thời gian kể từ khi đất bắt đầu hình thành cho đến nay Để xác

định tuổi tuyệt đối thông qua tuổi của chất mùn trong đất

+ Tuổi tương đối chỉ mức độ phát triển của đất trong những điều kiện hình thành

đất khác nhau Tuổi tương đối của đất được xác định thông qua độ dày của lớp vỏ phong hóa và mức độ phân hóa các tầng của phẫu diện

Đất có tuổi tương đối trẻ là đất có tầng đất mỏng, phẫu diện chưa phân hóa rõ thành các tầng phát sinh khác nhau (tầng mặt, tầng tích tụ, tầng rửa trôi )

- Tuổi của đất nói lên thời gian tác động của các yếu tố hình thành đất và cường

độ tác động đó Thời gian càng dài thì sự phát triển của đất càng rõ Song sự phát triển

đó đồng thời chịu sự tác động của qua lại của tất cả các yếu tố hình thành đất khác

1.2.2.6 Yếu tố con người

Con người chính là yếu tố hình thành đất đặc biệt Con người tác động rõ rệt đến đất thông qua quá trình làm đất để trồng trọt

- Tác động tích cực: Bằng các biện pháp thâm canh, đắp đê, thau chua, rửa mặn,

trồng rừng chống xói mòn rửa trôi, làm ruộng bậc thang trên đất dốc con người đã làm cho đất ngày một màu mỡ, làm lợi cho con người

- Tác động tiêu cực: Thông qua các hoạt động phá rừng, đốt nương làm rẫy, du

canh du cư; áp dụng các biện pháp canh tác không hợp lý con người đã tác động tiêu cực đến đất, làm đất xấu đi

1.2.3 Các quá trình biến đổi của đất

1.2.3.1 Quá trình feralit và đá ong hoá

Quá trình feralit

Trong quá trình phong hoá ở á nhiệt đới hoặc nhiệt đới ẩm, các nguyên tố dễ hoà tan bị trôi, trong khi các oxit Fe và Al (đôi khi cả Mn, Ti) tích luỹ lại Quá trình

tích luỹ tương đối cao Fe và Al trong đất so với Si là quá trình feralit hoá, dẫn đến

hình thành nhóm đất feralit Đây là quá trình phổ biến nhất trong đất rừng và đất đồi núi Việt Nam nói chung với mức độ phong hoá rất mạnh, giải phóng Fe, Al, Mn (gibsit) và làm rửa trôi Si

Đặc trưng cơ bản của các đất feralit là có đủ 3 tầng phát sinh học A, B và C, tỷ

lệ oxit silic thấp so với sesquioxit (Si/Al< 2), dung tích hấp thu thấp (< 20ml/100 g), đất chua, độ bão hoà kiềm thấp

Trong rừng tự nhiên của nhiệt đới ẩm, những nhược điểm về hoá học này không có gì nghiêm trọng, vì lẽ đất rất sâu dày, ưu việt về tính chất vật lý và cấu trúc cũng như chế độ nước làm cho thực bì nhiệt đới sinh trưởng hết sức thịnh vượng Vòng tuần hoàn chất hữu cơ diễn ra nhanh và mạnh dưới các quần thể rừng với tuyệt đại đa số loài cây ưa chua với bộ rễ sâu

Quá trình feralit tất yếu dẫn đến hình thành các đất feralit là đất có sự tích luỹ sắt và nhôm ở thể tự do di động, ở thể keo hoặc ở dạng oxy-hydroxit Đôi khi các oxit sắt, oxit nhôm tích tụ mạnh đến mức hình thành các mỏ (dạng bauxit)

Quá trình đá ong hoá

Sự tích luỹ sắt, nhôm là tiền đề cho sự hình thành kết von và đá ong, nhưng không phải luôn luôn đi đôi với sự đá ong hoá Trong đất rừng Việt Nam, trừ rừng vùng trũng và đầm lầy, sự rửa trôi các kim loại kiềm (kể cả Si) và tích luỹ sắt và nhôm

là quá trình chủ đạo Khác với quá trình feralit hoá có sự tích luỹ tương đối sắt và nhôm, sự hình thành đá ong là quá trình tích luỹ tuyệt đối các hợp chất Fe, Al, Si (đôi khi cả Mn, Ti) ở thể oxit hay hydroxit mất nước Thành phần chính của kết von là các oxit của sắt, silic, và nhôm Trên vùng núi thấp, vùng đồi và cao nguyên thường hình thành kết von và đá ong trong điều kiện khí hậu có mùa mưa và mùa khô rõ rệt Trong mùa mưa, các hợp chất oxit kim loại theo mao quản dâng lên, nước bốc hơi mạnh làm cho các hợp chất ngậm nước bị mất nước, trở nên rắn chắc kết vón lại Kết von chùm hình thành nhiều nhất ở vùng chân đồi, trong khi kết von tảng xuất hiện nhiều hơn ở sườn đồi thấp, nơi mặt đất thuận lợi nhất cho sự rửa trôi và bốc hơi và các khối kết von nhỏ liên kết lại thành khối lớn Sự hoà tan trở lại là không xảy ra

do quá trình keo tụ và xi măng hoá là không thuận nghịch, ở nhiều vùng đất phù sa

cổ (như Sơn Tây, Phú Thọ, Biên Hoà, Đồng Nai) đá ong gồm những dải rộng lớn,

mềm xốp khi ở dưới mặt đất, nhưng sau khi khai thác phơi lộ ra, đá ong trở nên rắn chắc có thể dùng làm vật liệu xây dựng

Diện tích loại đất có kết von toàn quốc khoảng 342.300 ha, trong đó các tỉnh huyện miền núi và vùng cao 157.000 ha Trên dạng lập địa này, rừng tự nhiên có đạt đến cực đỉnh cũng chỉ là tập hợp nghèo nàn của một số loài chịu hạn, bộ rễ của chúng luồn lách vào các khe đá để sống; do vậy hệ sinh thái rất mong manh Một khi rừng bị chặt hạ thì khả năng phục hồi hầu như không còn, đất lập tức biến thành đất xói mòn trơ sỏi đá - một dạng hoang mạc nhiệt đới

1.2.3.2 Quá trình glay vùng đồi núi

Theo khái niệm hiện đại, glay được coi là tầng bị thay đổi do sự khử sinh hoá học trong những điều kiện bị ẩm ướt quá mức, giàu chất hữu cơ, bị phân huỷ bởi các vi sinh vật yếm khí Tầng đặc trưng này có màu xanh, lam xám hay màu xanh bẩn

Trên đất đồi núi glay hình thành ở những sườn thừa nước quanh năm, hoặc bão hoà nước tạm thời nhưng luôn luôn có ẩm và che phủ bởi tầng mùn thô dày hoặc trong các thung lũng hẹp chứa than bùn Các tầng đất bị glay hoá phải có điều kiện kèm theo là khá giàu sét và các phức hệ sét-mùn không bị oxy hoá Màu xanh hay xám đặc trưng được cho là màu của các kim loại hoá trị 1 hoặc 2 (K+, Fe2+, Mn2+, ) thay vì hoá trị cao (như Fe3+, Al3+) thường có màu đỏ hay vàng rực rỡ Cùng với việc rừng bị phá, nguồn nước ít dần, than bùn bị khai thác và nhiều diện tích đất thung lũng chuyển thành ruộng bậc thang lúa nước, quá trình glay hoá trên vùng rừng đồi núi cũng có xu hướng giảm đi Theo đó là những thảm thực bì ưa nước (như chuối rừng, tre, cỏ sậy, điềng điễng, ) cũng bị thu hẹp Diễn biến của quá trình glay hoá trên vùng đồi núi có thể là một dấu hiệu rất rõ của việc thu hẹp nguồn sinh thuỷ và sự suy thoái của loại rừng mọc trên đất ẩm ướt thường xuyên

1.2.3.3 Quá trình mặn hoá

Đất mặn là đất có chứa hơn 0,1% muối theo trọng lượng

Mặn hoá do nước biển

Đối với đất mặn biển thì quá trình mặn hoá đã bắt đầu cùng với sự thành tạo đất

từ các phần tử lơ lửng trong nước biển (bãi bồi) Các diện tích được bồi đã dời xa biển thì còn ảnh hưởng của thuỷ triều hoặc do vỡ đê hoặc nước ngầm mặn Độ cao

so với mặt biển là từ mức âm cho đến 1-2m Thực vật tiên phong là các cây chịu mặn điển hình như cây mắm, vẹt, đước, bần, sú Trong môi trường ngập nước chúng chịu nổi độ mặn cao tới > 1% muối tổng số và độ độc của các ion có trong muối biển (Na+, K+, Cl-, I+, SO42-, )

Càng xa biển, mức độ mặn hoá càng giảm dần, thành phần muối biến đổi do nước mưa và nước tưới rửa mặn, thành phần loài cũng thay đổi, vẹt, đước, cóc, dừa

nước, cói trở nên ưu thế hơn

Nhóm đất mặn được chia ra làm 3 loại theo dạng lập địa: (i) đất mặn sú, vẹt, đước; (ii) đất mặn điển hình; và (iii) đất mặn kiềm có glay Theo mức độ mặn lại có thể chia ra 3 cấp: mặn nhiều; mặn trung bình và mặn ít Chỉ tiêu quan trọng để phân định là tổng số muối tan, Cl- và SO42-

Mặn hoá do nước ngầm

Đất mặn hình thành do nước ngầm là đất mặn lục địa tìm thấy ở vùng bán khô hạn giữa Phan Rang và Phan Thiết, nơi lượng mưa trung bình năm rất thấp (chỉ chung quanh 800 mm/năm) Nước ngầm thực chất biến thành dung dịch muối (như nước suối khoáng Vĩnh Hảo), gặp hạn muối bốc lên mặt đất làm nhiễm mặn toàn bộ phẫu diện Đất mặn kiềm glay chỉ chiếm vài trăm ha duy nhất ở Ninh Thuận và Bình

Thuận với tên gọi đất cà giang Đất mặn được gọi là cà giang muối khi các tinh thể NaCO3 tích đọng trên mặt đất (trước đây đã từng khai thác làm xà phòng); còn đất cà

giang dầu có phản ứng kiềm hơn và giàu chất hữu cơ nên có màu sẫm hơn

1.2.3.4 Quá trình phèn hoá

Việt Nam là một trong những nước có nhiều đất phèn, diện tích khoảng 1,863 triệu ha, tập trung ở đồng bằng sông Cửu Long và rải rác ven biển từ Hải Phòng đến Ninh Bình Đất phèn hình thành ở các vùng trũng khó thoát nước, giàu chất hữu cơ

và dưới ảnh hưởng của biển thoái Phèn hoá bao gồm hai quá trình mặn hoá và chua hoá Các muối gây mặn chủ yếu là NaCl và Na2SO4, nguồn muối phèn cũng có thể từ mẫu chất đưa lại, nhưng không nhiều so với nguồn gốc trầm tích biển

Đến nay các nhà thổ nhưỡng Việt Nam thống nhất quá trình phèn hoá xảy ra do các hợp chất chứa S tích luỹ lại, tạo ra H2SO4 trong điều kiện thuận lợi cùng với sự tích luỹ sinh học các muối có chứa gốc lưu huỳnh Hai dạng khoáng chứa lưu huỳnh phổ biến là pyrit và jarosit tạo thành các ổ khoáng thứ sinh nguyên chất trong các mẫu chất của đất phèn

Xác hữu cơ của quần thể cây ngập mặn (mắm, bần, đước, sú, ) phân giải yếm khí hình thành ra các dạng khử H2S, FeS, khi bị oxy hoá chúng biến thành H2SO4 Axit sulfuric kết hợp với nhôm di động hoặc hợp chất nhôm để tạo ra phèn Al3(SO4)2 Phèn bị thuỷ phân tạo ra một lượng axit mới Nguồn Fe và Al có thể là từ hai nguồn: sesquioxit có trong huyền phù của phù sa hoặc muối Fe và Al có nguồn gốc biển Vì lẽ nguồn sinh phèn nằm ngay trong nội tại mẫu chất sinh thành đất nên biện pháp cải tạo chỉ có thể là giảm thiểu oxy hoá, ngăn chặn việc sinh ra quá nhiều axit H2SO4 chứ khó có thể chuyển hoá đất phèn thành đất không phèn Từ đó có thể thấy một ứng dụng thực tế là cần phải giữ rừng ngập mặn, rừng tràm cùng với lớp than bùn phủ trên mặt đất để "ém phèn", luôn luôn giữ đất trong trạng thái khử

1.2.3.5 Quá trình podzol hoá ở vùng nhiệt đới ẩm Việt Nam

Quá trình podzol hoá dẫn đến hình thành đất podzol điển hình thường xảy ra ở vùng ôn đới với các điều kiện tối thiểu: khí hậu ôn hoà hay lạnh, rừng lá kim và vũ lượng (hoặc tuyết) đủ lớn Trong phẫu diện đất hình thành một tầng A2 điển hình (tầng chẩn đoán) hay tầng chỉ thị podzol Trong tầng này, Fe và Al đã bị hoà tan rửa

đi, mất màu vàng hay đỏ, còn lại chủ yếu là các oxit silic có màu tro bạc Trường hợp keo đất dịch chuyển không bị phá huỷ thì chỉ coi là rửa trôi đơn thuần (lessivage) Ở vùng nhiệt đới ẩm, không có những điều kiện podzol hoá điển hình như vùng ôn đới, tuy vậy hệ quả của một khối lượng axit mùn chua đối với sự phá huỷ keo hữu cơ-khoáng là rất rõ ràng và xét về hình thái học phẫu diện thì sự hiện diện của tầng A2

giữa màu tro bạc là khá phân biệt một cách tương phản với màu đỏ (của oxit sắt) hay màu vàng (của oxit nhôm) phổ biến trong đất feralit nhiệt đới ẩm, tuy tích luỹ SiO2 không nhiều Thành phần chất hữu cơ hoàn toàn là mùn thô Vì thế một nhóm nhỏ loại đất vùng núi cao của Việt Nam, theo phân loại trên quan điểm nặng về lịch sử

phát sinh học, đã được tạm xếp vào nhóm đất podzol nhiệt đới

Các khoanh đất podzol đã gặp ở các vùng núi cao Tây Côn Lĩnh, Sìn Hồ, Ngọc Linh, Sa Thầy và cao nguyên Lang Biang Diện tích nhóm đất này không lớn

và chưa có thống kê chính xác Hầu hết diện tích đất này hình thành trên đá mẹ thô,

độ dốc lớn, rất mẫn cảm với sự rửa trôi vì thế một khi mất rừng lập tức bị thoái hoá nặng nề (ví dụ ở xã Diên Bình, Kon Tum)

1.2.3.6 Quá trình xói mòn và rửa trôi

Quá trình xói mòn

Trong các nguy cơ gây xói mòn đất ở Việt Nam thì xói mòn do nước là nguy

cơ chủ đạo phổ biến nhất bởi các lý do sau đây:

- Lượng mưa lớn : 1.500-2.500 mm/năm,

- Mưa phân bố không đều trong năm: 80% tập trung trong 5 tháng,

- Cường độ mưa lớn: 41-62% lượng mưa vượt ngưỡng gây xói (25mm/h),

- Năng lượng xâm kích hạt mưa cao: 28.000-41.000 J/m2, 46-65%,

- Tổng năng lượng mưa có khả năng gây xói mòn,

- Địa hình dốc: dốc > 20o chiếm 58,2 % diện tích vùng đồi núi,

- Trong 10,8 triệu ha đất trống đồi trọc kiểm kê năm 2000 có đến 90,8% (9,4 triệu ha) là đất dốc trên 15o,

- Phần lớn đất đồi núi có tầng mỏng < 50 cm,

- Tính xói mòn của nhiều đất cao: phổ biến là K = 0,20 - 0,30 hoặc hơn,

- Lớp phủ tự nhiên thấp: bình quân 28% so với ngưỡng an toàn là 50%,

- Khả năng chống đỡ kém của cây trồng và rừng trồng,

- Lớp thảm cành khô lá rụng mỏng: phần lớn là 0 cm, dày nhất là 5 cm,

- Canh tác không chống xói mòn, chủ yếu trồng chay

Xói mòn do gió tuy ít phổ biến hơn, nhưng cũng tỏ ra nghiêm trọng ở vùng đất

có thành phần cơ giới nhẹ: đất cát ven biển, đất đồi vùng bán khô hạn miền Trung, các đất đỏ vàng Tây Nguyên trong mùa khô, giải đất Khu 4 cũ gió Lào, vùng cao nguyên Sơn La

Hiện tượng này đến nay chỉ mới có những ghi nhận định tính, chưa có những nghiên cứu chi tiết cho từng vùng xung yếu như ven biển miền Trung, vùng nội địa gió mạnh ở Tây Nguyên, Quảng Trị, Ninh Thuận, Bình Thuận, Sơn La Tuy vậy nguy cơ làm mất đất là hiển nhiên, đặc biệt là sự di chuyển các cồn cát biển vào sâu

ở những nơi không có hàng cây chắn gió

Dựa vào các chỉ tiêu cho bản đồ tỷ lệ nhỏ về thoái hoá đất do con người ở Đông Nam Á thì Việt Nam là 1 trong 8 nước của khu vực có xói mòn do gió ở mức độ đáng kể (trung bình đến mạnh)

Nguy cơ xói mòn do gió ở Việt Nam bị chi phối bởi các yếu tố chủ đạo sau: Tốc

độ gió, thành phần cấp hạt đất, độ ẩm đất và không khí, mức độ che phủ, mức độ cản trở của băng chắn

Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy đất có rừng che phủ có lượng xói mòn ít nhất (khoảng 2-5 tấn/ha), đất trồng chè theo rãnh đồng mức 3-4 tấn/ha, đất trồng sắn và các loại cây ngắn ngày khác có lượng đất trôi khoảng 40-100 tấn/ha tuỳ theo

độ che phủ, trên đất trồng không được che phủ có lượng đất trôi lớn nhất 80-100 tấn/ha tuỳ theo loại đất

Kết quả nghiên cứu về các biện pháp chống xói mòn bảo vệ đất thấy rằng:

- Biện pháp sinh học luôn tạo lớp phủ cây trồng có ý nghĩa quyết định trong việc bảo vệ đất chống xói mòn Tổ hợp cơ cấu cây trồng theo nông lâm kết hợp có thể tạo lớp phủ tốt cho đất trong mùa mưa, giảm lượng xói mòn đáng kể

- Tạo hàng rào cây xanh theo đường đồng mức có thể giảm tốc độ dòng chảy nên giảm được lượng đất trôi 50-60% so với đối chứng Năng suất cây trồng tăng 15-25% mặc dù hàng rào cây xanh họ đậu chiếm khoảng 10% diện tích, song năng suất cây trồng vẫn tăng 15-25%

- Biện pháp sinh học nếu kết hợp được với các biện pháp công trình đơn giản như tạo mương bờ theo đường đồng mức, rãnh, luống hiệu quả chống xói mòn càng rõ

- Bón phân hoá học kết hợp hữu cơ và trả lại phụ phẩm cây trồng cải thiện độ phì nhiêu đất và giảm lượng xói mòn

Thiệt hại do xói mòn và rửa trôi là rất lớn khi đất mất rừng đưa vào canh tác cây ngắn ngày Trên cơ sở lượng đất trôi chỉ tính trung bình là 10 tấn đất/năm, với

hàm lượng C: 1%; N: 0,1%; P2O5: 0,08%; K2O: 0,05%, thì ước tính cứ mỗi ha hàng năm mất đi một lượng dinh dưỡng của cây trồng tương đương với 0,5 tấn phân chuồng, 20 kg phân đạm urê, 44 kg phân lân super, và 10 kg K2SO4

Quá trình rửa trôi

Nếu xói mòn và dòng chảy bề mặt có thể dễ dàng nhận thấy thì rửa trôi theo chiều sâu tầng đất diễn ra ngấm ngầm, lặng lẽ rất ít được nhận biết, song mức độ tai hại của nó không nhỏ Cùng với năm tháng nước mưa thấm rửa liên tục từ bề mặt qua các tầng đất, hoà tan chất hữu cơ, phá huỷ khoáng sét, mang theo chất dinh dưỡng Ngay cả khi mặt đất có sự che phủ nhất định thì nước mưa ban đầu vốn trung tính cũng dần dần trở thành dung dịch có phản ứng axít, với tư cách một dung môi hoà tan

và mang ra khỏi tầng đất các nguyên tố dinh dưỡng dễ tan, dễ tiêu đối với cây trồng Các chất hoà tan mạnh như hợp chất hữu cơ, kim loại kiềm, kiềm thổ, silic bị rửa trôi nhanh hơn cả Hệ quả là đất trở nên nghèo kiệt chỉ còn lại phần xương xẩu gồm các hạt thô, đồng thời các tính chất quyết định độ phì nhiêu cũng bị biến đổi, đất trở nên rắn, chua, độ bão hoà bazơ thấp

1.2.4 Hình thái phẫu diện đất

1.2.4.1 Khái niệm

Tất cả những quá trình diễn ra trong đất đều để lại những dấu vết trong nó.Nghiên cứu những dấu vết đó ta biết được tính chất, đặc điểm của đất, thậm chí còn biết được lịch sử của sự hình thành đất và chiều hướng phát triển của nó Đặc điểm phân lớp là đặc điểm quan trọng của đất mà nhiều tính chất lý hóa học và độ phì của đất phụ thuộc vào nó

Mặt cắt thẳng đứng từ mặt đất xuống đến tầng đá mẹ, nó thể hiện các tầng đất được gọi là phẫu diện đất

Phẫu diện đất được mô tả thông qua những đặc điểm bề ngoài có thể cảm nhận được bằng các giác quan thì gọi là hình thái phẫu diện đất Từ hình thái ta có thể suy

ra những tính chất bên trong của nó

Hình 1.1 Sơ đồ một phẫu diện đất rừng điển hình

+ Tầng thảm mục nằm trên mặt đất nhưng nó có tầm quan trọng lớn đối với đất

rừng Tầng này được kí hiệu là A0 (có sách kí hiệu là O), ở đây nó chứa những cành lá, xác thực vật rơi rụng Tầng này cũng được chia nhỏ hơn A01, A02 và A03.Tầng A01 chứa những chất hữu cơ chưa phân giải Tầng A02 chứa những chất hữu cơ đã bị phân giải một phần, A03 chứa những chất hữu cơ đã phân giải mạnh, một phần đã thành mùn

Tầng thảm mục chỉ xuất hiện ở đất dưới rừng, dưới đồng cỏ, nơi mà chất hữu cơ được trả lại cho đất khá nhiều Mặt khác sự có mặt của tầng này còn liên quan tới điều kiện phân giải các hợp chất hữu cơ, bản chất của các chất hữu cơ Những nơi điều kiện phân giải các hợp chất hữu cơ thuận lợi, tầng này hoặc không xuất hiện, hoặc mỏng,khôngđiển hình

Ở nước ta, càng lên cao theo độ cao tuyệt đối, càng dễ tìm thấy tầng dưới rừng cây họ Dầu, cây lá kim cũng dễ xuất hiện tầng A0 hơn

+ Tầng mùn (tầng rửa trôi): Ký hiệu là A

Tại đây, các hợp chất mùn được hình thành Đất thường màu đen, nâu đen,có kết cấu viên, tơi xốp, giàu dinh dưỡng Tuy nhiên dưới tác dụng của nước nó cũng là tầng bị rửa trôi Phần lớn các loại vi sinh vật đất đều tập trung ở tầng này Trong tầng A lại có thể xuất hiện những tầng khác nhau: A1, A2, A3

- A1 là tầng tích luỹ mùn nhiều nhất, màu đen nhất Tại đây các hợp chất hữu cơ được phân giải, tổng hợp để tạo nên các hợp chất mùn trong đất Đất thường có kết cấu viên, tơi xốp, giàu dinh dưỡng

- A2 là tầng rửa trôi mạnh nhất Tại đây các chất dinh dưỡng và hợp chất mùn bị phá hủy và rửa trôi xuống các tầng sâu Bởi vậy, hàm lượng chất dinh dưỡng và mùn ở

đây thấp Thạch anh chiếm tỷ lệ lớn trong các thành phần khoáng Nó thường có màu sáng hơn so với các tầng khác Tầng A2 đặc trưng cho đất Podzol của miền khô, lạnh Tuy nhiên, theo Fritland thì đất Việt Nam thường có tầng A2 không điển hình

- Tầng A3 là tầng chuyển tiếp đến tầng B

+ Tầng tích tụ: Ký hiệu là B

Những chất bị rửa trôi từ tầng trên xuống, phần lớn được tích luỹ tại đây, đặc biệt

là sét Vì vậy hàm lượng sét ở tầng này cao hơn hẳn so với các tầng khác do đó nó thường

bí chặt, khó thấm nước Tầng B càng phát triển chứng tỏ đất có tuổi tương đối càng cao Tầng B lại có thể chia nhỏ hơn thành:

- Tầng B1 là phần của tầng A chuyển tiếp đến tầng B

- Tầng B2 là tầng tích tụ điển hình

- Tầng B3 là phần chuyển tiếp của tầng B đến tầng C

Tầng A và B là phần điển hình của đất, nó tạo nên độ dày của đất Độ dày tầng đất được tính từ trên mặt đất xuống đến hết tầng B

+ Tầng C được gọi là tầng mẫu chất, nó được hình thành từ sự phong hóa đá và

khoáng ban đầu

+ Cuối cùng là tầng đá mẹ ký hiệu là D

Trong những loại đất cụ thể, có thể vắng một số tầng, tuỳ thuộc vào điều kiện hình thành đất Ví dụ:

Tầng A0 rất phổ biến ở đất rừng nhưng không có lại đất ruộng

Đất bị xói mòn có thể chỉ có tầng B và C, không có tầng A do bị bào mòn bề mặt.Những loại đất được hình thành từ những loại đá khó bị phong hóa thì tầng C rất mỏng

Để phân biệt các tầng đất người ta có thể căn cứ vào: màu sắc, độ chặt, thành phần

cơ giới, chất mới sinh, chất xâm nhập

1.2.4.3 Màu sắc đất

Màu sắc của đất là đặc điểm dễ thấy nhất và đồng thời nó cũng nói lên được nhiều tính chất quan trọng của đất Màu sắc của đất là phức tạp nhưng cơ bản là do 3 màu chủ đạo: đen, đỏ, trắng

- Màu đen: Chủ yếu do mùn tạo nên Càng nhiều mùn đất càng có màu đen đậm Đôi khi màu đen của đất còn được tạo nên do MnO2 hoặc rễ một số cây khi chết

- Màu đỏ: Chủ yếu là Fe2O3

- Màu trắng: Chủ yếu do sét kaolinit, SiO2 hoặc CaCO3

Zakharôp đưa ra các màu sắc của đất dựa trên 3 nhóm màu cơ bản (hình 1.2)

Hình 1.2 Sơ đồ tam giác màu của Zakharôp

Đất tầng A, thường đen vì nó chứa nhiều mùn; đất màu đỏ thường nhiều Fe, đất màu xanh xám trong điều kiện ẩm ướt là đất bị Glay,

Màu sắc của đất phụ thuộc vào tỷ lệ các chất trong đất, cường độ chiếu sáng, độ

ẩm đất và trạng thái tồn tại của nó.Vì vậy khi quan sát màu sắc của đất cần lưu ý:

- Điều kiện ánh sáng: Cùng phẫu diện đất nhưng nếu nó được quan sát vào buổi sáng, buổi trưa, chỗ ánh sáng yếu, chỗ ánh sáng mạnh sẽ cho các màu sắc khác nhau

- Độ ẩm: Độ ẩm cao đất có màu sẫm hơn độ ẩm thấp

1.2.4.4 Chất mới sinh, chất xâm nhập

+ Chất xâm nhập: là những chất không liên quan đến quá trình hình thành đất

nhưng phản ánh lịch sử sử dụng đất

Ví dụ: như mảnh sành gạch, ngói, xương, sắt vụn v.v

+ Chất mới sinh: là những chất được sinh ra trong quá trình hình thành và phát

triển của đất mà sự có mặt của nó đã ảnh hướng 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 hóa học như kết von, đá ong Chất mới sinh có nguồn gốc sinh học như phân giun,

rễ cây

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Phân chia các loại đá dựa vào nguồn gốc hình thành

2 Phân biệt các dạng phong hoá đá Trong điều kiện thời tiết khí hậu nước ta, quá trình phong hoá nào chiếm ưu thế? Vì sao?

3 Tại sao nói quá trình hình thành đất là sự thống nhất giữa 2 vòng: đại tuần hoàn địa chất và tiểu tuần hoàn sinh học?

4 Trình bày 6 yếu tố hình thành đất

5 Trình bày các tầng đất rừng và đặc điểm của chúng

CHƯƠNG 2 CHẤT HỮU CƠ VÀ ĐỘ PHÌ ĐẤT

2.1 CHẤT HỮU CƠ TRONG ĐẤT

Chất hữu cơ là thành phần cơ bản của đất Không có chất hữu cơ thì mẫu chất không thể biến thành đất Chất hữu cơ không chỉ là kho dinh dưỡng của cây trồng mà còn là nhân tố điều tiết nhiều tính chất lý, hóa, sinh của đất theo hướng tích cực

Chất hữu cơ trong đất bao gồm 2 thành phần chính:

- Các chất hữu cơ chưa bị phân giải (rễ cây, thân lá, xác động vật )

- Các chất hữu cơ đã bị phân giải:

+ Chất hữu cơ ngoài mùn: Đó là sản phẩm phân giải chất hữu cơ, bao gồm các chất hữu cơ đơn giản chứa C và N như gluxit, lipit, các axit hữu cơ, aldehyt, linhin, tanin, nhựa, sáp ( chiếm 10 - 15%)

+ Chất mùn: Là những hợp chất hữu cơ cao phân tử, tồn tại tương đối ổn định trong đất và chiếm tỷ lệ lớn

2.2.1 Nguồn gốc

Chất hữu cơ được bổ sung vào đất bởi các nguồn sau đây:

- Xác động vật, thực vật và vi sinh vật: Đây là nguồn chủ yếu, trong đó xác thực vật là lớn nhất, chiếm 4/5 tổng số chất hữu cơ được đưa vào đất Trong thực vật thì cây thân thảo cung cấp lượng chất hữu cơ nhiều và quí hơn cả

- Sản phẩm phân giải và tổng hợp được của các loại vi sinh vật như: Hydratcacbon, protit, lipit, axit hữu cơ, khoáng

- Phân hữu cơ do con người bón vào đất, bao gồm: Phân chuồng, phân rác, phân xanh, bùn ao

2.2.2 Thành phần xác hữu cơ

Thành phần hóa học xác hữu cơ rất phức tạp:

- Phần chủ yếu là nước chiếm 75-90%

- Phần chất khô gồm: hydrat cacbon, hợp chất chứa đạm, linhin, lipit, chất nhựa,

và nhiều hợp chất khác Ngoài ra xác hữu cơ còn chứa các nguyên tố như: kali, canxi, magie, silic, photpho, lưu huỳnh, sắt và các nguyên tố vi lượng

2.2.3 Quá trình chuyển hóa các hợp chấp hữu cơ

Là quá trình sinh hóa học phức tạp, thực hiện với sự tham gia trực tiếp của động vật,

vi sinh vật và các yếu tố thời tiết khí hậu Chất hữu cơ trong đất được biến đổi theo quá trình:

* Phân giải liên tục để biến thành các hợp chất khoáng, gọi là quá trình khoáng

hóa hay vô cơ hóa

* Vừa phân giải, vừa tổng hợp để biến thành chất mùn gọi là quá trình mùn hóa

Hai quá trình này tiến hành đồng thời trong quá trình biến đổi chất hữu cơ và đều

có sự tham gia tích cực của vi sinh vật đất

* Chất hữu cơ được vi sinh vật sử dụng để sống, biến thành chất hữu cơ bên

trong tế bào vi sinh vật Quá trình này chỉ là tạm thời vì vòng đời của vi sinh vật rất ngắn Khi vi sinh vật chết đi, chất hữu cơ sẽ được trả lại cho đất

Do đó, sự biến đổi chất hữu cơ trong đất theo 2 quá trình chính là khoáng hóa

và mùn hóa Có thể khái quát bằng sơ đồ sau:

Sơ đồ 2.1 Quá trình biến đổi chất hữu cơ

2.2.3.1 Quá trình khoáng hóa chất hữu cơ

Khoáng hóa là quá trình phân giải liên tục các hợp chất hữu cơ trong đất với sự tham

gia tích cực của vi sinh vật để cho ra các muối khoáng hòa tan, CO2, H2O và tỏa nhiệt

* Kết quả của quá trình khoáng hóa

- Các hợp chất hữu cơ chứa cacbon CO2, CO32-, HCO3-, CH4

- Các hợp chất hữu cơ chứa nitơ NH3, NO3, N2

- Các hợp chất hữu cơ chứa photpho H2PO4-, HPO42-, PH3

- Các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh S, H2S, SO42-

- Các hợp chất hữu cơ khác H2O, O2, H+, OH-, K+,Ca2+, Mg2+

- Ngoài ra còn có các loại enzim, các chất kích thích khác

Như vậy quá trình khoáng hóa tạo ra các hợp chất vô cơ dễ tan mà cây trồng sử dụng được, đồng thời tích lại trong đất những chất khí độc hoặc không gây độc cho môi trường

* Các yếu tố ảnh hướng tới quá trình khoáng hoá

Quá trình khoáng hóa nói chung xảy ra trong mọi điều kiện, nhưng tốc độ khoáng hóa rất khác nhau phụ thuộc vào các yếu tố sau đây:

- Thành phần các chất hữu cơ: Nếu chất hữu cơ chứa nhiều các loại đường đơn,

tinh bột, protit, lipit như các loại cây thân thảo, cây non và cây lá rộng thì dễ bị phân hủy và hàm lượng dinh dưỡng cũng phong phú Còn các loại cây thân gỗ lâu năm chứa

nhiều xenlulo, hemixenlulo, linhin, sáp, nhựa, tanin thì khó bị phân hủy và nghèo dinh dưỡng

- Ẩm độ đất: Nếu ẩm độ quá cao sẽ gây yếm khí, làm vi sinh vật khó hoạt động

dẫn đến tốc độ khoáng hóa chậm Nhìn chung ẩm độ thuận lợi cho khoáng hóa là 70%

2.2.3.2 Quá trình mùn hoá

Quá trình mùn hóa là quá trình biến đổi các sản phẩm trung gian của sự phân hủy

tạo thành chất mùn là những chất cao phân tử đặc biệt, cấu trúc phức tạp

Các nhà nghiên cứu về đất như: Đocutraiep, Wiliam, Tiurin, Kononova,AlexandroaAlison đã cho rằng: Quá trình hình thành mùn phải từ những sản phẩmphân giải của xác hữu cơ và sự tổng hợp những hợp chất được phân giải của vi sinh vật đất Các phản ứng xảy ra trong quá trình hình thành mùn là các phản ứng sinh hóavới sự tham gia của các enzim do vi sinh vật tiết ra.Như vậy quá trình hình thành mùn có 3 bước:

Bước 1: Từ protit, gluxit, lipit, tanin, linhin phân giải thành các sản phẩm trung gian Bước 2: Tác động giữa các hợp chất trung gian để tạo thành những liên kết hợp chất Bước 3: Trùng hợp các liên kết hợp chất trên tạo thành phân tử mùn Kết quả sẽ

tạo được một phần tử mùn giống như một chuỗi, gồm nhiều móc xích khác nhau, nối với nhau bằng các cầu nối

Đặc điểm, thành phần mùn

Nghiên cứu hợp chất mùn gặp rất nhiều khó khăn Vì vậy cho tới nay các hiểu biết

về thành phần, tính chất và nguồn gốc mùn vẫn chưa đầy đủ Tuy nhiên nhờ các nghiên cứu của các nhà khoa học, bản chất hợp chất mùn đã dần sáng tỏ Phân tử mùn có cấu tạo gồm 4 bộ phận như sau:

- Nhân vòng: Gồm các vòng có nguồn gốc phenol hay quinol như benzen, pural, pisol piridin, naftalin, antraxen, indol, quinolin

- Mạch nhánh: Có thể là cacbuahydro, hoặc chất chứa đạm Nguồn gốc của chúng

là các sản phẩm của quá trình phân giải xác hữu cơ hay cũng có thể là sản phẩm tổng hợp của vi sinh vật đất từ những sản phẩm khoáng hoá

- Nhóm định chức: Gồm các nhóm (COOH), (OH), (CO)2, (O-CH3)…các nhóm này có thể gắn trực tiếp vào nhân vòng hoặc gắn với mạch nhánh Số lượng các nhóm định chức quyết định đến tính chất và hoạt tính của mùn

- Cách nối: Có thể là một nguyên tử như O, N, hoặc một nhóm nguyên tử như:

NH, CH2,… các liên kết hợp chất của một phân tử mùn được gắn với nhau bởi các cầu nối này

Người ta dùng biện pháp hòa tan mùn trong các dung môi khác nhau để tách mùn ra các thành phần khác nhau Kết quả cho thấy chất mùn gồm 3 tổ hợp

chính là: axit humic, axit fulvic và humin

- Axit humic : Axit humic được hình thành trong môi trường trung tính, không

tan trong nước, trong dung dịch axit và rượu, tan trong dung dịch kiềm loãng Dung

dịch axit humic có màu nâu sẫm hoặc nâu đen

+ Thành phần của axit humic:

- Axit fulvic : Axit fulvic hình thành trong môi trường chua, dễ tan trong nước,

trong axit, bazơ và nhiều dung dịch hữu cơ khác Dung dịch của nó màu vàng rơm và

có pH rất thấp (2,6 - 2,8)

+ Thành phần của axit fulvic:

C: 40 - 52% H: 3,5 - 5%

O: 40 - 48% N: 2,4%

Hàm lượng các nguyên tố tro: 7 - 10%

+ Tính chất cơ bản của axit fulvic: Axit fulvic ngưng tụ kém, độ phân tán cao, khả năng di động lớn, tính chua cao Axit fulvic có khả năng hấp phụ cation cao nhờ

có nhóm định chức - COOH và - OH

So sánh giữa 2 nhóm axit humic và axit fulvic thì thấy axit humic có nhiều ưu điểm hơn: ít chua hơn, khả năng cải tạo kết cấu đất tốt hơn, ít bị rửa trôi hơn Vì vậy để đánh giá chất lượng mùn người ta xây dựng chỉ số C.H/C.F (lượng cacbon của axit humic trên lượng cacbon của axit fulvic) Nếu tỉ số này > 1 là mùn có chất lượng tốt Ngược lại là mùn có chất lượng xấu

- Humin: Humin là tổ hợp được cấu thành bởi liên kết giữa các axit humic, axit

fulvic và các khoáng sét trong đất Humin có màu đen, không tan trong dung dịch kiềm, có phân tử lượng lớn và rất bền vững trong đất, cây trồng không sử dụng được Tuy nhiên nó có tác dụng trong việc hình thành kết cấu đất

Hình 2.2 Các tổ hợp mùn 2.1.4 Vai trò của chất hữu cơ và mùn trong đất

- Đất có nhiều chất hữu cơ và chất mùn thì khả năng giữ nước lớn, hạn chế được quá trình rửa trôi

- Đất giàu mùn có khả năng điều hòa nhiệt độ trong đất, tránh thay đổi nhiệt độ một cách đột ngột làm ảnh hướng đến cây

- Mùn có khả năng liên kết với các keo sét tạo nên kết cấu bền vững và làm đất tơi xốp

- Đất giàu mùn có tính đệm cao nên pH đất ít bị biến động, đảm bảo các phản ứng hóa học và oxy hóa khử xảy ra bình thường, không gây hại cho cây trồng

- Hợp chất mùn chứa được khoáng hóa từ từ và thường xuyên tạo thành các chất khoáng N, P, K, Ca, Mg, S, vi lượng, trong đó N đặc biệt cao

- Quá trình phân giải mùn tạo ra nhiều CO2 rất cần thiết cho cây trồng trong quá trình quang hợp

- Phức hệ keo sét-mùn là phức hệ điều tiết thức ăn quan trọng nhất của đất đối với cây trồng Mùn tăng cường hiệu lực phân khoáng với cây trồng

- Keo mùn kết hợp với lân tạo thành phức hệ lân - mùn, dễ dàng giải phóng lân cho cây sử dụng (ngay cả trên đất giàu Ca2+

, Fe3+, Al3+ có khả năng giữ chặt lân) Keo mùn cũng ngăn chặn hiện tượng giữ chặt Kali trong đất

- Chất hữu cơ và mùn có chứa một số chất kích thích sinh trưởng và chất kháng sinh chống bệnh cho cây trồng

Mùn trong đất

Chất hòa tan Chất không hòa tan

Chất kết tủa Chất hòa tan A.fulvic Humin

(a.himota melanic)

2.1.5 Biện pháp bảo vệ và nâng cao chất hữu cơ trong đất rừng

Trong lâm nghiệp việc bảo vệ, nâng cao độ che phủ rừng là biện pháp cơ bản duy trì chất hữu cơ và mùn của đất Việc khai thác rừng cần tuân thủ theo phương thức chặt chọn Các phương thức chặt trắng, đốt dọn, trồng rừng thuận loài dẫn đến giảm độ phì đất giảm hàm lượng mùn trong đất cần hạn chế tới mức tối đa

Trồng rừng, phủ xanh đất trống đồi núi trọc là một biện pháp tích cực bồi hoàn chất hữu cơ cho đất Trong đó chú ý trồng rừng hỗn giao, sử dụng tập đoàn cây phù trợ

nâng cao độ phì đất, đặc biệt là những cây họ Đậu như các loại Keo, Muồng v.v Khi

chăm sóc rừng trồng, không cần thiết phải phát dọn sạch tất cả thực bì che phủ đất, để tăng cường độ che phủ chống xói mòn và bồi hoàn chất hữu cơ cho đất

Chống mất mùn do xói mòn và rửa trôi bằng các hệ thống các biện pháp canh tác

và công trình chống xói mòn

Nông lâm kết hợp không những là phương thức sử dụng đất hợp lý mà còn là biện pháp tốt tăng cường chất hữu cơ trong đất, đặc biệt là khi trồng xen các cây họ Đậu

2.2 ĐỘ PHÌ ĐẤT

2.2.1 Khái niệm về độ phì của đất

Độ phì nhiêu của đất là khả năng của đất đảm bảo được những điều kiện thuận

lợi và thích hợp cho cây trồng đạt năng suất cao, ổn định và những quần xã sống trên đất và trong đất phát triển hài hòa, bền vững

Độ phì của đất mới chỉ nói lên khả năng mà khả năng đó có trở thành hiện thực hay không không chỉ phụ thuộc vào động thái của độ phì mà còn phụ thuộc vào sự lao động sáng tạo của con người

2.2.2 Sự phát sinh và phát triển của độ phì đất

Độ phì của đất luôn gắn chặt với hoạt động của sinh vật Trong sự hình thành độ phì đất sinh vật có vai trò quyết định

Đá khoáng dưới tác dụng của điều kiện ngoại cảnh, bị phong hóa thành mâu chất Mẫu chất đó chỉ hình thành đất khi nó xuất hiện độ phì Sự xuất hiện độ phì nhiêu lại do vòng tuần hoàn sinh vật quyết định Nhờ vậy vòng tuần hoàn sinh vật là bản chất quá trình hình thành đất Nhờ vòng tuần hoàn này mà các chất dinh dưỡng khoáng được tách ra khỏi vòng tuần hoàn đại địa chất và tích luỹ lại cho đất

Cùng với sự tích luỹ sinh học này, sinh vật còn cung cấp chất hữu cơ cho đất, một nhân tố mà ngoài sinh vật, không có một đối tượng nào có được Sự có mặt của chất hữu cơ và đặc biệt là đạm trong đất đã làm cho mẫu chất và đất thay đổi về mặt của chất Sinh vật sinh sống trên đất càng ngày càng phong phú và phức tạp thêm Theo chiều hướng như vậy, đất càng ngày càng được hoàn thiện theo nguyên tắc từ thô sơ đến phức tạp

Sự hình thành và phát triển của độ phì đất luôn gắn liền với sự hình thành đất Đất được hình thành do 6 nhân tố: đá mẹ, sinh vật, địa hình, khí hậu, thời gian và sự tác động của con người Cũng thông qua những nhân tố đó mà độ phì đất được hình thành Trong quá trình hình thành độ phì đất, các nhân tố đó đều có tầm quan trọng ngang nhau, không thể thiếu hoặc coi nhẹ bất kì một nhân tố nào

Cũng như vậy, nhân tố này không thể thay thế bằng nhân tố khác Chẳng hạn khi bón đạm cho đất, ta thấy năng suất cây trồng cao, nhưng năng suất đó không thể tăng mãi theo sự tăng của đạm, mà không chú ý tới những nhân tố khác.Tuy nhiên, các nhân

tố về độ phì đất luôn luôn có sự quan hệ lẫn nhau và tác động vào đất một cách đồng thời Đất không thể gọi là tốt nếu thiếu nước chẳng hạn, mặc dù nó rất giàu dinh dưỡng khoáng, mùn, không khí, nhiệt

Cùng với sự phát triển của xã hội loài người, đất ngày càng được sử dụng triệt để Thông qua sản xuất con người tác động vào đất, làm thay đổi độ phì của nó và biến nó thành độ phì hữu hiệu, độ phì nhân tạo Độ phì của đất thay đổi ra sao là phụ thuộc vào trình độ sản xuất chủ quan của con người, nhưng theo quy luật chung của sự vận động vật chất, cái sau phải hơn cái trước

2.2.3 Phân loại độ phì nhiêu của đất

Khi nghiên cứu địa tô của nông nghiệp Các Mác đã phân tích sâu sắc và toàn diện độ phì nhiêu của đất Các Mác chia độ phì nhiêu của đất ra làm các loại sau:

2.2.3.1 Độ phì nhiêu thiên nhiên

Là độ phì được tạo ra trong quá trình hình thành đất do tác động của các yếu tố

tự nhiên, hoàn toàn không có sự tham gia của con người hay nói cách khác nó là độ phì sẵn có của đất, gắn liền với các yếu tố hình thành đất (Ví dụ: Đất hình thành trên

đá mẹ giàu kiềm thì đất sẽ giàu kiềm)

Độ phì nhiêu này phụ thuộc vào thành phần, tính chất của đá mẹ và các yếu tố tham gia vào quá trình hình thành đất; ngoài ra còn phụ thuộc vào những quá trình lý hoá học, sinh học xảy ra trong đất Độ phì tự nhiên là tính chất đặc trưng tự nhiên của bất kỳ một loại đất nào chúng chỉ khác nhau ở mức độ cao hay thấp

Độ phì nhiêu thiên nhiên của một loại đất có thể được chia làm 2 loại

* Độ phì nhiêu tiềm tàng: Là một phần của độ phì tự nhiên mà cây trồng tạm

thời chưa sử dụng được để sinh trưởng phát triển và tạo ra năng suất Nếu ta nắm vững được tính chất đất và biết được lý do kìm hãm thì ta có thể dùng các biện pháp khoa học tác động vào để chuyển thành độ phì nhiêu hiệu lực cho cây trồng

Ví dụ: đất lầy thụt rất giàu mùn và đạm, nhưng do quá chua nên cây trồng không

sử dụng được nhiều, nếu ta bón vôi, rút nước phơi ải thì sẽ làm cho phần mà cây trồng không sử dụng được ấy thành độ phì nhiêu hiệu lực

* Độ phì hiệu lực (hữu hiệu): Là một phần của độ phì tự nhiên đã biến thành

hiện thực cung cấp nước, thức ăn và những điều kiện sống khác cho cây trồng tạo ra năng suất và được đánh giá bằng năng suất cây trồng Độ phì hiệu lực cao hay thấp phụ thuộc vào hàm lượng các chất dinh dưỡng dễ tiêu cho cây Nếu xem độ phì nhiêu tiềm tàng đó là những chất khó tiêu trong đất, thì độ phì nhiêu hiệu lực là những chất

dễ tiêu đối với cây

Ở đất trồng trọt, độ phì nhiêu hiệu lực phụ thuộc rất lớn vào kỹ thuật canh tác, trình độ phát triển khoa học kỹ thuật và chế độ xã hội, là tổng biểu hiện của độ phì

tự nhiên và độ phì nhân tạo Hai loại độ phì này có thể chuyển hóa cho nhau tùy thuộc vào loại cây trồng, yếu tố con người

Ví dụ: lân ở trong đất là yếu tố khó tiêu đối với nhiều loại cây trồng nhưng với cây họ đậu nó lại là yếu tố dễ tiêu

Đây là độ phì tổng số = phần dễ tiêu + phần không dễ tiêu

Trong thực tế trên cùng một mảnh đất khó có thể phân biệt đâu là độ phì tự nhiên

và đâu là độ phì nhân tạo, mà có thể nói thời gian canh tác đất càng lâu, kỹ thuật canh tác càng hoàn thiện thì tính chất ban đầu của độ phì tự nhiên càng giảm và tính chất độ phì nhân tạo tăng lên

2.2.3.3 Độ phì nhiêu kinh tế

Không đánh giá bằng năng suất cây trồng như độ phì nhân tạo và độ phì tự nhiên

mà đánh giá bằng năng suất lao động, hiệu quả quá trình sản xuất, giá thành sản phẩm

Do đó, để đánh giá loại đất dễ làm hay khó làm, dễ canh tác hay khó canh tác

Ví dụ: Vùng trũng phải bơm nước nhiều, vùng khô hạn nếu trồng lúa thì phải thường xuyên bơm nước, do đó tốn kém nhiều

Độ phì nhiêu kinh tế phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên và xã hội nhất định, phụ thuộc vào trình độ quản lý kinh tế, mức độ phát triển của lực lượng sản xuất, của khoa học kỹ thuật và quan hệ sản xuất xã hội

Một loại đất tốt chưa hẳn đã cho năng suất cao, mà nó còn phụ thuộc vào: đầu ra của sản phẩm, cơ chế chính sách, trình độ quản lý kinh tế, phân công lao động của người sử dụng đất

2.2.4 Các chỉ tiêu và cách đánh giá về độ phì của đất

2.2.4.1 Các chỉ tiêu về độ phì của đất

Độ phì nhiêu của đất là một khái niệm hết sức phức tạp Nó phụ thuộc một cách rất tổng hợp vào các yếu tố gây nên độ phì Mặt khác nó còn phụ thuộc vào từng loại cây trồng Một loại đất nào đó, không thể là tốt cho tất cả mọi loại thực vật hoặc cũng không thể xấu cho mọi loại thực vật

Với quan điểm như vậy, độ phì nhiêu của đất cuối cùng phải được đánh giá bằng năng suất cây trồng Tuy nhiên, cũng có thể tìm được những chỉ tiêu chủ yếu về độ phì của đất:

- Có đầy đủ chất dinh dưỡng và những chất dễ tiêu cho cây trồng

- Độ ẩm thích hợp (phụ thuộc rất nhiều vào loại cây trồng)

- Tính chất nhiệt thích hợp

- Chế độ không khí thích hợp cho hoạt động của rễ thực vật và vi sinh vật đất, thường khoảng 50 - 65% thể tích đất là phù hợp cho nhiều loại cây trồng

- Trong đất không có chất độc hại cho cây

- Độ dày lớp đất và độ tơi xốp có đủ cho bộ rễ của cây phát triển bình thường

2.2.4.2 Cách đánh giá độ phì của đất

- Căn cứ vào sinh trưởng, phát triển và năng suất cây trồng

Cây trồng nói riêng hay thảm thực bì nói chung phản ánh khá trung thực tính chất của đất đai Có thể nói sinh trưởng và năng suất của cây là tấm gương phản ánh tình trạng

độ phì của đất đai Nếu đất tốt, tức là độ phì nhiêu cao khiến cho cây mọc khoẻ, chống chịu sâu bệnh và điều kiện ngoại cảnh bất lợi, cuối cùng sẽ cho năng suất cao Ngược lại đất xấu cây sẽ mọc kém, sinh trưởng chậm, dễ bị sâu bệnh và cho năng suất thấp

- Căn cứ vào hình thái và phẫu diện đất:

Đây là một căn cứ quan trọng để đánh giá độ phì đất Chúng ta có thể sử dụng các chỉ tiêu sau khi quan sát hình thái đất đai và phẫu diện đất

+ Địa hình: Bằng phẳng và ít bị chia cắt thì tốt hơn dốc và gồ ghề

+ Độ dày: đất càng dày càng tốt, cây dài ngày và rễ ăn sâu thì đất dày trên 80 cm + Màu sắc: Xám đen, đen hoặc đỏ sẽ tốt hơn màu xám sáng, vàng hoặc trắng + Độ xốp: Đất xốp thì có kết cấu và ngược lại

+ Mức độ đá lẫn: Nhiều đá lẫn cơ bản là không tốt

+ Khả năng tưới tiêu: Chủ động nước tốt hơn không chủ động nước

+ Kết von, đá ong: Càng nhiều và tầng kết von đá ong nông càng không tốt

+ Đất nhiều phân giun là đất tốt

- Sử dụng một số thí nghiệm để kiểm chứng kết quả đánh giá

- Trong một số trường hợp cụ thể cần phải có số liệu đánh giá độ phì tuyệt đối chính xác người ta thường bố trí thí nghiệm đồng ruộng cho những đối tượng cây trồng

đang phổ biến trên vùng đất đó Kết quả thí nghiệm có tác dụng kiểm chứng lại kết quả đánh giá mà ta đã có thông qua 3 khối dữ liệu căn cứ ở trên

2.2.5 Các biện pháp nâng cao độ phì đất

Làm tăng độ phì đất là rất cần thiết và con người hoàn toàn có thể gây những tác động tích cực, song cần phải có đầy đủ tri thức về đất, về cây trồng để nhận thức được những quy luật phát triển của chúng

Các nhân tố ảnh hưởng đến sinh trường và phát triển của thực vật có tầm quan trọng như nhau song tùy điều kiện cụ thể của đất, yêu cầu của cây trồng mà người sử dụng đất phải tìm ra những nhân tố chủ đạo để sự tác động vào đất có hiệu quả nhất

Ví dụ: Trong những vùng khô hạn, việc tưới nước cho đất là cần thiết hơn cả, hoặc

bằng cách nào đó làm tăng cường độ ẩm cho đất Ở những vùng đất bạc màu, thì việc bón phân chiếm vị trí hàng đầu Tuy nhiên bón phân gì là hiệu quả nhất, đây lại là vấn đề phụ thuộc vào sự hiểu biết về tính chất đất Đất đồi trọc, nhiều nơi không phải do thiếu chất dinh dưỡng mà cây trồng không lên được mà do thiếu nước, nhiệt độ và biên độ nhiệt độ đều quá cao Trong những vùng này việc trồng những loại cây họ Đậu có khả năng chịu hạn cao, tốc độ sinh trưởng lớn là điều có ý nghĩa Sau khi đã có thực vật che phủ bề mặt, đất sẽ đủ độ ẩm, chế độ nhiệt thích hợp, lúc đó mới đưa cây mục đích vào để trồng, khả năng sinh sống và phát triển của cây trồng sẽ cao hơn rất nhiều

Trong những năm trước đây một số người đã quan niệm chưa chuẩn, họ nóng vội, muốn nhanh chóng có rừng để phủ xanh đất trống đồi trọc Họ đã chặt trắng toàn bộ những khu vực mà ở đó có thể phục hồi nếu nó được khoanh nuôi bảo vệ để trồng vào

đó những loài cây nhập nội như Bạch đàn, Thông, Keo Một khu rừng dù nghèo kiệt nó vẫn còn là hệ sinh thái rừng, đất đai ở đó vẫn mang tính chất đất rừng Nếu đem chặt trắng, phơi đất dưới nắng mùa hè của vùng nhiệt đới như nước ta, nhiệt độ buổi trưa có thể lên đến 40

Có rất nhiều biện pháp tác động vào đất để nâng cao độ phì của nó: làm đất, bón phân, làm thủy lợi, chế độ canh tác

Khi làm đất, phải xem xét thành phần cơ giới, độ ẩm, độ chặt, yêu cầu của cây trồng

để áp dụng biện pháp làm đất thích hợp Xác định đúng thời kì "đất chín" để làm đất là tốt nhất Ở thời điểm này, việc làm đất không những không làm hại kết cấu đất mà còn tạo ra kết cấu tốt cho đất

Bón phân cho đất để nâng cao năng suất cây trồng và nâng cao độ phì đất là công việc quen thuộc và đã thành tập quán của hầu hết các dân tộc trên thế giới

Tuy nhiên, bón như thế nào? loại gì? vào thời kì nào? liều lượng bao nhiêu? kết hợp với các phân bón khác cũng như các nhân tố khác ra sao là vấn đề rất quan trọng

trong việc nâng cao năng suất cây trồng và cải tạo đất Đối với những loại đất sét, bí chặt, việc bón phân hữu cơ để cải tạo về mặt độ xốp, kết cấu của đất, chế độ nhiệt và từ đó sẽ

có một loại các quá trình khác được cải thiện sẽ có hiệu suất cao

Nước là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá độ phì của đất Thiếu nước thì dù đất

có đủ chất dinh dưỡng, cây cũng không sử dụng được, nhưng thừa nước sẽgây thiếu oxy, giảm thế oxy hóa khử, tăng cường sự độc hại, thực vật cũng không sinh trưởng và phát triển được, thậm chí sẽ chết Bởi vậy, phải xem xét yêu cầu về nước của thực vật, sự chu cấp nước của đất mà tìm ra những giải pháp có hiệu quả

Nếu thiếu nước, phải tiến hành tưới hoặc trồng cây che phủ, hoặc dùng các vật che phủ, hoặc làm đất hợp lí, hoặc đào kênh dẫn nước Ngay cách tưới nước cũng cần được nghiên cứu Nên tưới thấm hay tưới bằng giàn phun, hay tưới nhỏ giọt

Chế độ canh tác: luân canh, xen canh, nông lâm kết hợp sử dụng đất theo chu kì là những biện pháp canh tác được sử dụng nhiều trong nông lâm nghiệp Việc chọn chế độ canh tác thích hợp, năng suất lao động sẽ cao, đất sẽ được cải thiện

Việc chặt phá rừng, đốt nương làm rẫy có tác dụng phá hoại đất rất lớn Trước hết,

nó phá vỡ môi trường sinh thái mà đất vốn tồn tại Từ đó dẫn tới sự phá hoại các tính chất của đất: kết cấu đất bị phá vỡ, quá trình rửa trôi xói mòn tăng cường, hàm lượng mùn và chất dinh dưỡng giảm

Nói chung các biện pháp để nâng cao độ phì đất rất phong phú, đa dạng Khi tiến hành cải thiện độ phì đất, nhất thiết phải hiểu biết về đất, về cây trồng, về biện pháp sẽ

áp dụng Và việc cải thiện độ phì của đất phải luôn luôn thường trực trong sự suy nghĩ

và hành động của những ai có những tác động vào đất Bởi vì đất có một cuộc sống sôi động Đất là tài sản vô giá, đặc biệt của nhân loại Cuộc sống được sinh ra từ đất

CÂU HỎI ÔN TẬP

1 Hãy xác định nguồn gốc và thành phần xác hữu cơ trong đất rừng

2 Quá trình khoáng hóa là gì? Những yếu tố nào chi phối tốc độ của quá trình này?

3 Trình bày sơ lược về thành phần và tính chất mùn

4 Các bước của quá trình mùn hóa Quá trình mùn hóa xảy ra thuận lợi trong những điều kiện nào?

5 Chứng minh mùn cải thiện được tính chất vật lý và quyết định những tính chất hoá học quan trọng của đất

6 Làm thế nào để bảo vệ và tăng cường lượng chất hữu cơ và mùn ở trong đất?

7 Khái niệm độ phì của đất? Độ phì của đất được hình thành và phát triển như thế nào?

8 Phân biệt các loại độ phì của đất Cách đánh giá độ phì của đất Các biện pháp nâng cao độ phì của đất

Bảng 3.1 Hàm lượng một số nguyên tố hóa học trong đất và vỏ trái đất (%)

CHƯƠNG 3 HÓA HỌC ĐẤT

3.1 THÀNH PHẦN HÓA HỌC VÀ CHẤT DINH DƯỠNG TRONG ĐẤT

Đến nay, người ta đã tìm thấy trong đất trên 45 nguyên tố hóa học nằm trong các hợp chất vô cơ, hữu cơ và vô cơ - hữu cơ Vỏ Trái Đất cũng như trong đất có 4 nguyên

tố chiếm tỷ lệ lớn nhất là O, Si, Fe, Al Hai nguyên tố là N và C ở trong đất và có trái đất chênh lệch nhau khá nhiều (Bảng 3.1 )

Thực tế trong cây cũng có chứa tất cả các nguyên tố hóa học tự nhiên, nhưng cây chỉ cần 16 nguyên tố để tăng trưởng tốt, gọi là các nguyên tố dinh

dưỡng Có 3 nguyên tố C, H và O có nguồ n gốc từ khô ng khí và nước (người

ta gọi là nguyên tố vũ trụ), còn lại 13 nguyên tố do đất cung cấp, cho nên gọi là các chất dinh dưỡng của đất và được chia ra:

- Những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng là những nguyên tố có hàm lượng trong cây từ 2-30g/kg chất khô, gồ m 6 nguyên tố là:

+ Các nguyên tố dinh dưỡng chính là: N, P, K

+ Các nguyên tố dinh dưỡng thứ yếu là: Ca, Mg, S

- Những nguyên tố dinh dưỡng vi lượng là những nguyên tố có hàm lượng trong cây từ 0,3-50mg/kg chất khô, gồm 7 nguyên tố là: Fe, Zn, Mn, Cu, B, Mo, Cl

- Một số nguyên tố như: Na, Si, Co, Al, Va, P b, chỉ có lợi cho một số cây (ví dụ: Na cần đối với cây lấy củ, Si cần đối với cây lúa, Al cần đối với cây chè, Co cần cho cây họ đậu, ), hàm lượng của chúng trong cây ít đến mức độ khó phát hiện, nên còn được gọi là nguyên tố siêu vi lượng

Nguyên tố Vỏ trái đất Đất Nguyên tố Vỏ trái đất Đất

49,0 33,0 7,13 3,80 1,37 0,63 1,36

0,63 2,00 0,08 0,08 0,01 0,08 0,1

* Hàm lượng: Hàm lượng đạm tổng số trong các loại đất Việt Nam khoảng 0,1 -

0,2%, có loại < 0,2% như đất xám bạc màu

* Các dạng đạm trong đất

- Đạm tổng số trong đất có khoảng 95 % ở dạng hữu cơ và 5 % ở dạng vô cơ

- Đạm dễ tiêu gồm NH4+, NO3 - có thể cung cấp trực tiếp cho cây

- Đạm thủy phân tồn tại trong một số hợp chất có thể thủy phân để chuyển thành

* Hàm lượng: Lân tổng số trong đất Việt Nam khoảng 0,03 - 0,2 % Đất giàu P

tổng số nhất là đất nâu đỏ trên đá bazan, tiếp đến là đất nâu đỏ trên đá vôi nghèo nhất là đất xám bạc màu

* Các dạng lân trong đất

- Lân vô cơ: Lân vô cơ chứa trong khoáng vật apatit, photphorit, sianit Dạng lân vô cơ chủ yếu là các phốtphat canxi dễ bị thủy phân Đối với thực vật dạng lân dễ tiêu nhất là các ion phôtphat trong dung dịch đất, bao gồm H2PO4-, HPO42-, PO43-

- Lân hữu cơ: Lân hữu cơ là lân liên kết với chất hữu cơ Đó là những hợp chất trong cơ thể sinh vật Do đó trong đất nhiều mùn, lân hữu cơ nhiều hơn lân vô cơ

Sự chuyển hóa P hữu cơ trong đất còn ít được nghiên cứu Chủ yếu là do vi sinh vật phân giải rồi thủy phân thành P vô cơ

3.1.1.3 K (kali)

* Hàm lượng: Hàm lượng K trong đất cao hơn nhiều so với N và P Trong quá

trình hình thành đất hàm lượng K có xu hướng giảm dần (trừ vùng đất khô hạn) Ở Việt Nam hàm lượng K trong đất 0,5 - 3 %

* Các dạng K trong đất

- K hòa tan trong nước: Tồn tại trong dung dịch đất dưới dạng K+, cây sử dụng trực tiếp loại này

- K trao đổi: Là ion K+ trên bề mặt keo đất Sau khi được một ion khác thế chỗ thì

nó đi vào dung dịch đất, trở thành K hòa tan K hòa tan và K trao đổi là 2 loại kali dễ tiêu đối với cây trồng

- K ở dạng bị giữ chặt: Do một số lực tác động mà các ion K+ chui vào trong khe

hở của các khoáng sét, mất khả năng trao đổi với các ion khác Tuy nhiên khi có điều kiện chúng có thể được giải phóng để cung cấp cho cây, nên được gọi là K chậm tiêu

- K trong các khoáng vật nguyên sinh: Các khoáng vật có chứa K bị phong hóa sẽ giải phóng K

3.1.1.4 Ca và Mg (canxi và magie)

* Hàm lượng Ca và Mg: Đất vùng khô hạn và bán khô hạn có hàm lượng Ca và

Mg khá cao, có thể 4 - 5 % Đất vùng nhiệt đới ẩm như Việt Nam hàm lượng Ca và

Mg chỉ 0,2 - 0,4 %

* Các dạng Ca và Mg trong đất

Ca và Mg có trong khoáng vật canxit, đôlômit Khi phong hóa các khoáng vật đó thì canxi và magie được giải phóng dưới dạng Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2, CaCO3, MgCO3 Canxi và Magie ở dạng hấp phụ trên bề mặt keo đất là Ca2+ và Mg2+ , ở dạng này nhiều sẽ làm cho đất có phản ứng trung tính hoặc kiềm yếu Phần lớn đất đồi núi nước ta Ca2+

và Mg2+ bị rửa trôi nhiều nên đất thường chua

3.1.1.5 S (lưu huỳnh)

* Hàm lượng:Hàm lượng S tổng số trong đất ôn đới khoảng 0,01 - 0,2 %, vùng

nhiệt đới ít hơn

* Các dạng S trong đất

S trong đất tồn tại dưới dạng hữu cơ và vô cơ S hữu cơ là S liên kết với các chất hữu cơ S vô cơ có trong các khoáng vật, khó tan, ở dạng SO42-

và S2- hòa tan, ở dạng ion SO42- trao đổi Cây hút S ở dạng SO42- Ion này được hình thành trong dung dịch đất do tác dụng khoáng hóa S hữu cơ, sự hòa tan các muối sunphat hoặc quá trình oxy hóa các hợp chất S2-

3.1.2 Các nguyên tố vi lƣợng chính trong đất

Những nguyên tố dinh dưỡng vi lượng là những nguyên tố có hàm lượng

trong cây từ 0,3-50mg/kg chất khô, gồm 6 nguyên tố là: Fe, Zn, Mn, Cu, B, Cl

Các nguyên tố vi lượng trong đất có nồng độ rất thấp (<0,001%) nhưng rất cần thiết

cho sinh trưởng thực vật, đặc biệt là quá trình trao đổi chất Những yếu tố ảnh hưởng đến

hàm lượng nguyên tố vi lượng trong đất là thành phần khoáng vật của đá mẹ, thành phần

cơ giới đất, hàm lượng mùn, chế độ canh tác và phân bón

Bảng 3.3 Hàm lượng các nguyên tố vi lượng trong một số loại đất Việt Nam

(n là số mẫu phân tích) Theo Vũ Cao Thái

Nguyên tố vi lượng trong đất tồn tại ở nhiều dạng như dạng hữu cơ và vô cơ Các

nguyên tố vi lượng nằm trong thành phần chất hữu cơ của thực vật khi phân giải sẽ được

giải phóng Đây là dạng có tính dễ tiêu khá cao

3.1.3 Những nguyên tố phóng xạ trong đất

Các nguyên tố phóng xạ trong đất được chia làm 2 loại: tự nhiên và nhân tạo

3.1.3.1 Nguyên tố phóng xạ tự nhiên

Theo V.l.Baranov, N.T.Morodov, (1966) bao gồm 3 nhóm:

- Những nguyên tố phóng xạ quan trọng: Như U, Ra, Th Những sản phẩm trung

gian của sự phân hủy của những chất này có thể là những chất rắn, khí Những đồng vị

quan trọng nhất trong nhóm này là: 238U; 235U; 232Th; 226Ra; 220Ra Những đồng vị

này liên quan đến sự hình thành thái dương hệ

- Những đồng vị của những chất hóa học thông thường, Ví dụ: : 40K; 87Rb; 48Ca; 96

Zn; v.v Quan trọng hơn cả trong nhóm này là Kali; nó có tác dụng lớn và rộng nhất

trong các nguyên tố phóng xạ tự nhiên

- Những đồng vị phóng xạ được tạo ra trong khí quyển dưới tác dụng của các loại tia sáng, các tia có năng lượng cao với khí quyển Vídụ: Heli (3H), Berili (7Be, 10Be)

và Cacbon (14C)

Những chất phóng xạ tự nhiên cơ bản tồn tại ở dạng đồng vị bền vững, có chu kỳ bán hủy rất lớn (108 - 1010 năm) Trong quá trình phân huỷ, chúng phóng ra những tia anpha, beta và gama

3.2 KEO ĐẤT VÀ KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA ĐẤT

3.2.1 Keo đất

3.2.1.1 Khái niệm

Đất gồm thể rắn, thể lỏng và thể khí Thành phần rắn của đất bao gồm nhiều hạt

có kích thước khác nhau Keo đất là những hạt ở trạng thái phân tán 1 - 100 nm

Do kích thước hạt keo quá nhỏ như thế nên chúng thường lơ lửng trong dung dịch, có thể chui qua giấy lọc thường và chỉ quan sát được cấu tạo của chúng qua kính hiển vi điện tử

3.2.1.2 Cấu tạo của keo đất

+ Nhân keo: Nhân keo được cấu tạo bởi các phần tử vô cơ hữu cơ tạo thành thể

kết tinh hay vô định hình Thông thường nhân keo vô cơ có hạt nhân là axit silic, nhân

silicat, oxyt Fe, Al keo hữu cơ có nhân là axit humic, axit fulvic, protit hoặc xenlulo

+ Lớp điện kép: Bao bọc quanh nhân keo, bao gồm 2 lớp lớn 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 điện thế gọi là tầng ion không di chuyển Những ion còn lại nằm xa cách tầng ion quyết định thế hiệu rất linh động gọi là tầng ion khuếch tán Dựa vào điện tích của lớp ion quyết định thế hiệu người ta chia các hệ thống keo thành keo âm, keo dương hoặc keo lưỡng tính

Hình 3.1 Sơ đồ cấu tạo micel keo (theo Goocbunop)

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 thể trao đổi với các cation khác ngoài môi trường

sự hấp phụ của đất, đất càng nhiều hạt keo thì khả năng hấp phụ càng cao Khả

năng hấp phụ của đất sét bao giờ cũng > đất thịt > đất cát

Khả năng hấp phụ của đất cao hay thấp phụ thuộc vào hàng loạt các tính chất lý, hó a học, sinh học của mỗi loại đất, phụ thuộc vào hàm lượng và bản chất keo đất, phụ thuộc vào thành phần cơ giới và nồ ng độ ion trong dung dịch bao quanh keo,.v.v

3.2.2.1 Hấp phụ sinh học

Hấp phụ sinh học là khả năng sinh vật (thực vật và sinh vật) hút cation và anion trong đất Những ion dễ di chuyển 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 Chất hữu cơ này lại được vi sinh vật phân giải để tạo thành chất dinh dưỡng cho cây

mà hạn chế được sự rửa trôi các chất dinh dưỡng và hạn chế được sự thấm nước xuống tầng sâu của đất Nhờ có hấp phụ cơ học mà người ta có thể dùng biện pháp lọc nước biển để làm muối, hoặc lọc nước đ ục qua một thùng cát để lấy nước trong Nhưng mặt trái của quá trình này là: nếu sự hấp phụ này quá nhiều sẽ làm cho đất bí, chặt, lý tính đất trở nên xấu đi, đồng thời gây ra lầy lội cho đất

Nguyên nhân hấp phụ cơ học bao gồm: Kích thước khe hở nhỏ hơn kích thước vật chất Bờ khe hở gồ ghề làm cản trở sự di chuyển của vật chất Vật chất mang diện trái dấu với bờ khe hở nên bị giữ lại

3.2.2.3 Hấp phụ lý học (còn gọi là hấp phụ phân tử)

Hấp phụ lý học được biểu thị bằng sự chênh lệch nồng độ các hợp chất trên bề mặt keo đất so với môi trường xung quanh Nguyên nhân của hiện tượng hấp phụ lý học trước tiên do các phân tử 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 bề mặt Trong đất năng lượng bề mặt phát sinh ở chỗ tiếp xúc giữa các hạt đất với dung dịch đất Vật chất nào làm giảm sức căng mặt ngoài của dung dịch đất sẽ tập trung vàomặt hạt keo đó là sự hấp phụ dương.Vật chất 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

Có 2 dạng hấp phụ lý học: hấp phụ dương và hấp phụ âm

+ Hấp phụ mà làm tăng nồ ng độ các chất ấy trên bề mặt hạt đất gọi là hấp

phụ dương Ví dụ: Để làm giảm sự mất đạm trong quá trình ủ phân chuồng, thì

người ta trộn đất bột với phân chuồ ng để ủ

+ Hấp phụ mà làm giảm nồng độ các chất ấy trên bề mặt hạt đ ất gọi là hấp phụ âm (ví dụ: các chất điện li như Cl-, NO3-)

Sự hấp phụ lý học phụ thuộc vào:

Bản chất keo đất, kích thước hạt đất và tính chất các chất khí Các hạt đất c àng nhỏ thì hấp phụ càng cao.Đất càng khô thì sự hấp phụ càng lớn Nhiệt độ càng cao thì hấp phụ càng yếu

Hấp phụ lý học chỉ hấp phụ được các chất khí, hơi nước và một số ion, nhưng khả năng hấp phụ khô ng giống nhau: Hơi nước > NH3 > CO2 > O2 > N2

Ví dụ: đất hấp phụ NH3 sinh ra trong quá trình phân giải chất hữu cơ có chứa đạm

3.2.2.4 Hấp phụ hóa học

Hấp phụ hóa 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 hóa học là sản phẩm của các quá trình hóa học xảy ra trong đất

Ví dụ: Na2 SO4 + CaCl2 CaSO4 + 2NaCl