1 Khái niệm về cấp hạt cơ giới và thành phần cơ giới đất

về tính chất đặc biệt là tính chất vật lý của đất. Ví dụ, tính mao dẫn xuất hiện ở mốc 1,0- 2,0 mm

hay mốc 0,1- 0,2 mm là mốc bắt đầu có tính dính, tính dẻo và đất khó thấm nước. Ta có thể so sánh

sự khác nhau trong việc phân chia cấp hạt của các nước trên thế giới qua bảng 1

Bảng 1: Cấp hạt cơ giới của Liên Xô (cũ), Bộ Nông nghiệp Mỹ (USDA),

FAO- UNESCO (mm)

Liên Xô (cũ)

USDA

FAO- UNESCO

Ðá cục

>250

Ðá vụn

>3

Cuội

250-64

Cuội

3-1

Cuội

>2

Sỏi

64- 4

Sỏi

2-1

Sạn

4-2

Cát thô

1- 0,5

Cát thô

1- 0,5

Cát rất thô

1-2

Cát trung bình 0, 5- 0,25

Cát trung bình 0, 5- 0,25 Cát thô

1-0,5

Cát mịn

0,25- 0.05

Cát mịn

0,25- 0.02

Cát trung bình 0,5- 0,25

Cát rất mịn

0,2- 0,05 Cát mịn

0,25- 0,1

Cát rất mịn

0,1- 0,05

Bụi thô

0,05- 0,01

Bụi

0,05-,005

Bụi

0,05- 0,002

Bụi trung bình 0,01- 0,005

Sét thô

0,005- 0,0005

Sét

< 0,005

sét

< 0,002

Sét mịn

0,0005- 0,0001

Keo

< 0,0001

** Cát vật lý

> 0,01

Sét vật lý

< 0,01

** Cát vật lý là những hạt lớn hơn 0,01 mm. Khi những hạt có kích thước như thế sẽ thể

hiện rõ nét những tính chất vật lý của các hạt cát như lắng rẽ, tính dễ thoát nước, tính mao dẫn rất

bé, không có tính trương (giãn nở) và tính co, tính dính, tính dẻo... Sét vật lý là những hạt có kích

thước < 0,01 mm. Những hạt này thể hiện rõ tính vật lý của hạt sét như tính dẻo, tính trương, tính

co, tính thấm nước kém, tính mao dẫn lớn, lúc ướt thì dẻo quánh, lúc khô thì rắn chắc... Cũng nên

lưu ý rằng sự phân chia như trên được thực hiện trong quá trình phân tích cấp hạt, còn trong thực

tiễn áp dụng vào phân loại đất theo thành phần cơ giới thì người ta chỉ xét theo 3 cấp hạt chủ yếu

là cát, bụi và sét. Các cấp hạt chi tiết chỉ được ứng dụng khi nghiên cứu đất ở các cấp phân vị thấp

nhất như cấp chủng của Liên Xô (cũ), cấp series của Mỹ, cấp phases của FAO- UNESCO.

Cho đến nay ở Việt Nam vẫn áp dụng bảng phân chia cấp hạt của Liên Xô (cũ) và một số

trường hợp dùng bảng của Liên Hiệp Quốc (LHQ) hay của Bộ Nông nghiệp Mỹ. Tuy nhiên bảng

của FAO- UNESCO (1970) được áp dụng phổ biến vì hai lý do: thứ nhất, trong thực tế phân tích

cấp hạt người ta được phép đơn giản hoá số cấp hạt còn lại 3 cấp cơ bản; thứ hai, phương pháp

phân loại đất theo FAO- UNESCO đang ngày càng được áp dụng rộng rãi. So với bảng của LHQ

năm 1927, bảng của FAO- UNESCO có một ít thay đổi, từ 7 cấp tăng lên 11 cấp chủ yếu ở các

cấp lớn hơn 2 mm.

3.2.2 Tính chất các cấp hạt

Các tài liệu nghiên cứu cho thấy thành phần hoá học của các cấp hạt khác nhau rất khác

nhau, đặc biệt là tỷ lệ 3 nguyên tố silic, nhôm và sắt. Ðiều này rất phù hợp với thành phần khoáng

vật trong đất. Ta có thể thấy rõ qua số liệu của N.A. Kachinxki (1970) ở bảng 2

Bảng 2: Thành phần hoá học của các cấp hạt cơ giới trong đất rừng xám sáng

Cấp

hạt

(mm)

0,05- 0,01

0,01- 0,005

0,005- 0.0001



Tỷ lệ các chất (%)

SiO2

Al2O3

87,57

5,72

82,01

7,83

68,89

17,49



Fe2O3

3,43

4,85

6,35



CaO

0,46

0,11

0,93

20



MgO

0,53

0,18

2,28



K2O

1,43

1,45

1,46



P2O5

Vệt

Vệt

0,26



< 0,0001



53,76



26,36



11,38



0,96



4,13



2,15



0,26



Nhìn chung cấp hạt càng mịn, tỷ lệ các nguyên tố (trừ silic) trong đó có cả nguyên tố

dinh dưỡng càng cao. Tuy nhiên các nguyên tố dinh dưỡng N và P thì không phải lúc nào cũng

tuân theo quy luật này vì bản thân các hạt sét không chứa các nguyên tố đó. Do vậy ở những loại

đất sét ta không bón phân năng suất cây trồng rất thấp.

Ta càng thấy sự khác nhau rõ nét của các cấp hạt đất qua một số tính chất vật lý của

chúng được V.V. Okhotin và V. G. Trasuc trình bày trong bảng 8.3.

Ta dễ dàng nhận thấy các cấp hạt từ to đến nhỏ như sau:

•



Ðộ ẩm phân tử cực đại tăng dần lên



•



Khả năng thấm nước giảm dần



•



Cột nước trong mao dẫn tăng cao dần



•



Từ 0,25 mm thì bắt đầu có tính trương (giãn nở) và tăng nhanh



•



Tính co biểu hiện rất chậm và chỉ xuất hiện ở những cấp hạt bé nhất



• Từ 0,25 mm xuất hiện tính dẻo và tăng dần

Sức chống nén và sức dính chỉ xuất hiện ở các cấp hạt mịn hơn 0,01 mm và tăng nhanh.

Bảng 3 lần nữa chứng minh về mốc xuất hiện các tính chất vật lý một cách đột ngột là mốc 1,0

mm và mốc 0,01 mm và cũng ở những mốc như vậy các tính chất hoá lý của đất có sự thay đổi

nhất định.

Bảng 3: Tính chất vật lý của các cấp hạt cơ giới



Cấp

(mm)

3,0- 2,0

2,0-1,5



Ðộ

ẩm

phân

hạt

tử cực

đại

(%)

0,2

0,7



1,5-1,0

1,0- 0,5

0,5-0,25

0,25- 0,1

0,1- 0,05

0,05- 0,01

0,01- 0,005

0,005- 0,001

< 0,001



0,8

0,9

1,0

1,1

2,2

3,1

15,9

31,0

-



Cột

Ðộ

nước

thấm

mao

nước

dẫn

(cm/s)

(cm)

0,5

0,2

0,12

0,072

0,056

0,039

0,005

0,004

-



0

1,53,0

4,5

8,7

20-27

50

91

200

-



Giãn

nở

theo

thể

tích

(%)

0

5

6

16

105

160

405



Co

theo

thể

tích

(%)



Ðộ ẩm (%)

theo

Giới

Giới

hạn

hạn

nặn

chảy

được



Sức

chống

Sức dính

nén tạm cực đại

thời

(G/cm2)

2

(G/cm )



-



-



-



4,0

8,2



0

1,75

31,25

125,0



4,2

60

456

-



không

dẻo



không

dẻo



40

48

87



28

30

34



3.2.3. Tính chất các loại đất có TPCG khác nhau và biện pháp cải tạo

Để xác định một loại đất cụ thể thuộc nhóm sa cấu nào; người ta sử dụng một tam giác

định dạng như hình 3. Nói chung, có 3 loại đất chính là đất cát, đất thịt và đất sét. Sau đó, tuỳ vào

thành phần tỉ lệ pha vào mà ta có đến 12 loại đất theo tam giác trên. Sau đây có thể kể vài loại

cùng thành phần cơ giới của nó.



21



Hình 3: Tam giác sa cấu đất

1. Cát (sand)

2. Cát pha thịt (loamy sand)

3. Thịt pha cát (Sandy loam)

4. Thịt (Loam)

5. Thịt pha limon (silty Loam)

6. Limon (Silt)

7. Thịt pha sét và pha cát (Sandy clay loam)

8. Thịt pha sét và pha limon (Silty clay loam)

9. Thịt pha sét (Clay loam)

10. Sét pha limon (Silty clay )

11. Sét pha cát (Sandy clay)

12. Sét (Clay)

Do thành phần hoá học cũng như tính chất của các cấp hạt khác nhau nên các loại đất có

thành phần cơ giới khác nhau có độ phì nhiêu khác nhau. Từ đó việc sử dụng cũng như biện pháp

cải tạo chúng đựoc áp dụng khác nhau cho phù hợp và hiệu quả.

+ Ðất cát

Là loại đất trong đó tỷ lệ cấp hạt cát lớn, có thể đạt tới 100 %. Ðất cát có những ưu nhược

điểm sau:

• Do các hạt có kích thước lớn nên tổng thể tích khe hở, lớn nhất là khe hở phi mao quản, từ

đó nước dễ thấm xuống sâu và đồng thời cũng dễ bốc hơi nên dẫn tới đất dễ bị khô hạn.

• Trong đất cát điều kiện ôxy hoá tốt nên chất hữu cơ bị khoáng hoá mạnh dẫn đến đất

nghèo mùn.



22



• Ðất cát dễ bị đốt nóng vào mùa hè và cũng dễ mất nhiệt trở nên nguội lạnh vào mùa đông,

bất lợi cho cây trồng và vi sinh vật phát triển.

• Ðất cát rời rạc, dễ cày bừa giảm công làm đất, nhưng nếu mưa to hay tưới ngập, đất

thường bị lắng rẽ, bí chặt.

• Ðất cát chứa ít keo nên khả năng hấp phụ thấp, khả năng giữ nước giữ phân (chất dinh

dưỡng) kém. Vì vậy nếu bón nhiều phân tập trung vào một lúc cây không sử dụng hết,

một phần lớn bị rửa trôi do đó gây lãng phí. Trên đất cát khi bón phân hữu cơ nhất thiết

phải vùi sâu để giảm sự "đốt cháy".

• Ðất cát thích hợp với nhiều loại cây trồng có củ như khoai lang, khoai tây, lạc...Trong đất

cát rễ và củ dễ dàng vươn xa và ăn sâu mà không bị chèn ép. Các cây họ đậu có khả năng

cộng sinh với vi khuẩn nên cũng có thể thích ứng trên đất cát. Một số vùng đất cát người

ta còn trồng các loại: dưa hấu, dưa lê hay vừng, kê; thậm chí cây đặc chủng như thuốc lá

cũng được trồng trên đất cát.

Thực tế sản xuất trên đất cát, do cơ sở vật chất không cho phép chúng ta cải tạo thành

phần cơ giới bằng đưa sét vào. Muốn đạt năng suất cao nhất chỉ có thể bố trí những loại cây trồng

phù hợp với đất cát đồng thời áp dụng những kỹ thuật canh tác hợp lý. Tuy vậy một số vùng đất

cát trong phẫu diện dưới tầng cát có tầng sâu(subsoil horizon) với tỷ lệ sét cao, ta có thể cày sâu

lật sét lên tầng mặt. Lúc đó nhất thiết phải tăng cường phân bón nhất là phân hữu cơ để cải thiện

được độ phì và cho năng suất cao.

+ Ðất sét.

Ðất sét là loại đất trong đó cấp hạt sét chiếm tỷ lệ cao, ngược lại tỷ lệ cát thấp hoặc không

có. Khi xét về đất sét ta cần lưu ý đến trạng thái kết cấu của đất. Nếu đất sét không có kết cấu

hay kết cấu kém thì có những ưu nhược điểm dưới đây:

• Hạt sét bé nên khe hở giữa chúng nhỏ dẫn đến thoát nước kém dễ bị úng gây tác hại cho

cây trồng cạn.

• Ðộ thoáng khí thấp nên dễ gây ra glây hoá, xác hữu cơ phân giải chậm, lượng chất hữu cơ

tích luỹ nhiều hơn.

• Ðất chứa nhiều sét hơn nên sức cản lớn, tính dính cao gây khó khăn hơn cho việc làm đất.

• Do nhiều sét nên đất có khả năng hấp phụ lớn, các chất ít bị rửa trôi, tính đệm cao

hơn. Ngoài ra độ ẩm cây héo cao hơn nhiều đã làm giảm lượng nước hữu hiệu so với đất cát.

• Tuy nhiên, nếu đất sét chứa nhiều chất hữu cơ trở nên có kết cấu tốt thì lại là một loại đất

lý tưởng nhờ khả năng cung cấp chất dinh dưỡng, nước, không khí được cải thiện thoả

mãn cho cây trồng.

+ Ðất thịt.

Ðất thịt là loại đất có tỷ lệ của các cấp hạt cũng như các đặc tính lý hoá học nằm trung

gian giữa 2 loại đất cát và đất sét. Thường đất thịt có mặt đầy đủ cả 3 cấp hạt cát, limon và sét.

Nếu là đất thịt nhẹ thì tỷ lệ cấp hạt cát lớn, ngược lại đất thịt nặng tỷ lệ cấp hạt cát giảm mà tỷ lệ

cấp hạt sét tăng.

Nói chung đất thịt trung bình là tốt vì vừa có những đặc tính lý, hoá học và sinh học phù

hợp cho nhiều loại cây trồng vừa dễ làm đất và chăm bón lại có năng suất cao.



4. Cấu trúc đất (soil structure) (Còn gọi là kết cấu đất)

Là sự sắp xếp và kết gắn có nguồn gốc vô cơ và hữu cơ tạo ra các hạt kết của đất có hình

dạng và kích cỡ lớn nhỏ khác nhau

Đất có thể có các dạng kết cấu chính như sau:

1



• Không có cơ cấu: các hạt đơn rời rạc nhau như đất cát ven biển.

23



2



• Có kết cấu như: cụm ( viên), phiến hẹp, khối.



3

0

4

0

1

Kết cấu hạt viên (d<0.5cm)

(granular)



Kết cấu cục, tảng (d=1.5-5cm)

(blocky)



Kết cấu cột (“mũ” muối, đất khô cằn)(columnar)



Kết cấu khối nguyên (massive)

5



Kết cấu trụ (prismatic)



kết cấu phiến, bản (platy)



Kết cấu hạt (single grained)



Sự sinh trưởng của cây trồng đòi hỏi đất có một cơ cấu tốt, vì nó có ảnh hưởng đến:

0



o Việc thấm và thoát nước



1



o Việc cung cấp nước cho cây trồng



2



o Việc hút dưỡng chất của rễ cây



3



o Độ thoáng khí



4



o Sự phát triển của rễ cây



5



o Việc cày bừa và chuẩn bị đất



6



o Sự nẩy mầm và mọc của hạt giống sau khi gieo



Một loại đất có cơ cấu lý tưởng là cơ cấu viên và có nhiều lỗ hổng. Trong điều kiện nầy đất dễ

canh tác(cày, bừa, chuẩn bị đất), cho phép rễ cây ăn sâu vào đất tốt hơn và thoáng khí hơn.

Để duy trì một cơ cấu đất thích hợp cho sản xuất cây trồng, cần tiến hành cày khi đất có độ ẩm

thích hợp và duy trì việc thường xuyên bổ sung chất hữu cơ cho đất. ( bón phân hữu cơ, trả lại tàn

dư thực vật cho đất..). Cày khi đất quá ướt sẽ làm vở cơ cấu của đất, tạo nên dạng đánh bùn. Khi

đó độ thoáng khí của đất bị ảnh hưởng và rễ cây trồng sẽ thiếu oxy dễ sản sinh ra một số sản

phẩm phụ trong quá trình hô hấp hiếm khí như etylalcohol (rượu ethylic) gây độc cho cây trồng.

24



Chất hữu cơ, thành phần bao gồm các chất lignin, cellulose, sáp, chất béo và các vật liệu

chứa protein, chịu một chuỗi phản ứng sinh hoá trong đất sẽ tạo một chất dạng keo gọi là chất

mùn (humus). Chất mùn có đặc tính hấp phụ dưỡng chất và nước cao thậm chí còn hơn cả

khoáng sét. Do đó, một tỉ lệ mùn thích hợp trong đất sẽ giữ cho đất có kết cấu tốt và có độ phì

cao.

* Các nguyên nhân hủy hoại kết cấu đất

- Cày xới = máy, đi lại, làm đất quá nhuyễn, quá kỹ

- Các ion đa hóa trị bị thay thế = ion hóa trị 1 có liên kết kém bền vững và dễ bị rửa trôi

- Các sự cố môi trường: núi lửa, động đất, trượt đất, lở đất, mưa lớn, lũ lớn…có khả năng làm

mất hoặc làm yếu cấu trúc đất



5. Tỷ trọng đất

Tỉ trọng là trọng lượng đất tính bằng gram của 1 đơn vị thể tích đất (cm3), đất ở trạng thái

khô kiệt và xếp khít vào nhau (không có lỗ hỏng không khí) so với trọng lượng một khối nước có

cùng 1 thể tích ở 40C. ( ký hiệu là d – đơn vị g/cm3 ).

Ðể tính tỷ trọng người ta áp dụng công thức:

d= P / P1

Trong đó: d- Tỷ trọng của đất.

P- Khối lượng các hạt đất (khô kiệt, xếp xít vào nhau và không có khoảng

hổng không khí) trong một thể tích xác định (thường được đo bằng g/cm3).

P1- Khối lượng nước được chứa trong cùng thể tích ở điều kiện T0: 4oC (g/cm3).

Tỷ trọng của các loại khoáng vật khác nhau có sự giao động khá lớn song nhìn chung biến

động trong phạm vi từ 2,40 - 2,80 (bảng 4)

Bảng 4:Tỷ trọng của một số khoáng vật có trong đất

Khoáng vật



Tỷ trọng

2,65

2,60 - 2,80

2,72

2,60 - 2,80

2,80- 2,90

2,32

2,80- 3,10

2,60 - 2,90

2,09

2,90 - 3,50

5,30

7,60



Thạch anh tinh khiết

Canxít

Canxít tinh khiết

Fenspat K- Na

Dolomit

Gypxít

Mica

Khoáng sét

Bốcxít (Nhôm ôxit)

Ôlivin, pyrôxen, amphibole (có chứa sắt)

Hêmatít

Quặng chì



Tỷ trọng của đất được quyết định chủ yếu bởi các loại khoáng nguyên sinh, thứ sinh và

hàm lượng chất hữu cơ có trong đất. Nhìn chung do tỷ lệ chất hữu cơ trong đất thường không lớn

nên tỷ trọng đất sẽ phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng vật của đất.

Các loại đất có thành phần cơ giới khác nhau có tỷ trọng khác nhau:

Loại đất

Ðất cát



Tỷ trọng

2,65 ± 0,01

25



Ðất cát pha

2,70 ± 0,017

Ðất thịt

2,70 ± 0,02

Ðất sét

2,74 ± 0,027

Dựa vào tỷ trọng đất, Katrinski đã đưa ra mức đánh giá chung khi xác định tỷ trọng của

đất trồng như sau:

Tỷ trọng

<2,50

2,50 - 2,66

>2,70



Loại đất

Ðất có lượng mùn cao

Ðất có lượng mùn trung bình

Ðất giàu sắt Fe2O3



Yếu tố ảnh hưởng; thành phần khoáng vật trong đất; thành phần hữu cơ trong đất

Ý nghĩa: Biết được đất giàu hữu cơ hay khoáng. Tỷ trọng càng lớn thì khoáng càng

nhiều, thành phần hữu cơ ít. Tỷ trọng đất được sử dụng trong các công thức tính toán độ xốp,

công thức tính tốc độ, thời gian sa lắng của các cấp hạt đất trong phân tích thành phần cơ giới.

Thông qua tỷ trọng đất người ta cũng có thể đưa ra được những nhận xét sơ bộ về hàm lượng chất

hữu cơ, hàm lượng sét hay tỷ lệ sắt, nhôm của một loại đất cụ thể nào đó.



6. Dung trọng của đất

Ðịnh nghĩa: Dung trọng của đất là khối lượng (g) của một đơn vị thể tích đất (cm 3) ở trạng

thái tự nhiên (có khe hở) sau khi được sấy khô kiệt.

Dung trọng của đất được người ta xác định bằng cách đóng ống kim loại hình trụ có thể tích

bên trong 100 cm3 thẳng góc với bề mặt đất ở trạng thái hoàn toàn tự nhiên, sau đó đem sấy khô

kiệt rồi tính theo công thức sau:

D=P/V

Trong đó:

D - Dung trọng của đất (g/cm3);

P - Khối lượng đất tự nhiên trong ống trụ đóng sau khi đã được sấy khô kiệt (được

tính theo g).

V - Thể tích của ống đóng (được tính theo cm3).

Như vậy dung trọng của đất thường nhỏ hơn so với tỷ trọng vì thể tích đất khô kiệt được

xác định ở đây bao gồm cả các hạt đất rắn và các khe hở tự nhiên trong đất.

Bảng 5: Quan hệ giữa dung trọng đất với thành phần cơ giới và thành phần vật liệu

cấu tạo ở một số loại đất

TPCG đất

Dung trọng Thành phần vật liệu cấu tạo đất

Cát

1,55

Tro núi lửa

Thịt pha cát

1,40

Vật liệu hữu cơ

Cát mịn

1,30

Tảo cát

Ðất thịt

1,20

Can xít mềm, xốp

Ðất thịt mịn

1,15

Than bùn

Ðất thịt pha sét

1,10

Sét

1,05*

Sét vón cục

1,00

* Khi sấy khô bị mất nhiều nước dẫn đến sét có tỷ trọng bé.



Dung trọng

0,85

0,50- 0,60

0,60- 0,90

1,60

0,50



Như vậy dung trọng của đất phụ thuộc vào cấp hạt cơ giới, độ chặt và kết cấu của đất. Các

loại đất tơi xốp, giàu chất hữu cơ và mùn thường có dung trọng nhỏ và ngược lại những loại đất

chặt bí kém tơi xốp và nghèo chất hữu cơ thường có dung trọng lớn (bảng 5). Trong phẫu diện đất

của phần lớn các loại đất, dung trọng có chiều hướng tăng dần khi xuống tầng đất dưới sâu, vì

26



càng xuống sâu hàm lượng mùn của đất càng giảm, mặt khác do quá trình tích tụ sét và các vật

liệu mịn bị rửa trôi từ trên xuống lấp đầy các khe hở và bị nén đã làm cho đất bị chặt gí hơn các

tầng trên.

Katrinski đã đưa ra đánh giá dung trọng của một số loại đất có thành phần cơ giới từ thịt và

sét như sau:

Dung trọng (g/cm3)

<1

1,0 - 1,1

1,2

1,3 - 1,4

1,4 - 1,6

1,6 - 1,8



Ðánh giá

Ðất giàu chất hữu cơ

Ðất trồng trọt điển hình

Ðất bị nén ít

Ðất bị nén chặt

Những tầng đất bị nén chặt dưới tầng canh tác

Tầng tích tụ bị nén mạnh



Các loại đất chính ở Việt Nam có tỷ trọng tầng đất mặt dao động từ 0,71 -1,55 g/cm3.

Yếu tố ảnh hưởng: thành phần khoáng vật trong đất; thành phần hữu cơ trong đất và kết

cấu của đẩt.

Ý nghĩa: - Biết được đất nghèo hay giàu hữu cơ, đất chặt hay tơi xốp . Dung trọng lớn thì giàu

khoáng hoặc kém tơi xốp (chặt và nghèo hưu cơ).

- Đánh giá việc chuyển đổi các nguyên tố từ tầng này sang tầng khác.

- Dùng dung trọng để tính độ hổng, trữ lượng các chất mùn, nước trong đất.

- Ở tất cả các lọai đất, dung trọng của chúng tăng lên khi xuống sâu. Điều này gây nên

bởi: giảm hàm lượng mùn từ trên xuống, quá trình tích lũy những chất bị rửa trôi xuống làm tăng

tỉ trọng của chúng.

Dựa vào đặc tính nén của đất dung trọng còn được dùng để kiểm tra chất lượng các công

trình thủy lợi, đê, bờ mương máng... để đảm bảo độ vững của các công trình trên đòi hỏi dung

trọng cần đạt được tối thiểu phải lớn hơn 1,5 g/cm3.

7. Độ xốp đất

Ðịnh nghĩa: Ðộ xốp của đất là tỷ lệ % các khe hở chiếm trong đất so với thể tích chung của đất

(ký hiệu P).

Công thức tính độ xốp của đất: Do các khe hở trong đất có các hình dạng phức tạp và kích

thước rất khác nhau nên việc tính toán trực tiếp thể tích của các khe hở trong đất là rất khó, do đó

để xác định được độ xốp của đất người ta phải tính một cách gián tiếp từ tỷ trọng và dung trọng

của đất theo công thức sau:

P(%) = (1 - D/ d) x 100

Trong đó:

P - Ðộ xốp của đất (%);

D - Dung trọng đất;

d - Tỷ trọng đất.

Ðộ xốp của đất có thể biến động từ 30-70% tùy thuộc vào đất rời rạc không có kết cấu như

đất cát, đất bạc màu cho đến những loại đất có kết cấu viên như đất đỏ vàng đồi núi. Như vậy

độ xốp phụ thuộc vào kết cấu, tỷ trọng và dung trọng của đất.

Ðộ xốp của đất thường được phân cấp như sau:

P (%)

60 - 70



Mức độ

Ðất rất xốp

27



50 - 60

40 - 50

30 - 40

<20



Ðất khá xốp

Ðất xốp trung bình

Ðất ít xốp

Ðất chặt bí (do hiện tượng glây)



Yếu tố ảnh hưởng: cấu trúc, thành phần cơ giới

Ý nghĩa: Ðộ xốp của đất rất có ý nghĩa đối với sản xuất nông nghiệp và các loại cây trồng vì

nước và không khí di chuyển được trong đất nhờ vào những khoảng trống hay độ xốp của đất.

Trong một phẫu diện, P giảm dần từ trên xuống. Các chất dinh dưỡng của đất có thể huy động

được cho cây trồng, các hoạt động của vi sinh vật đất chủ yếu cũng diễn ra ở đây, chính bởi vậy

mà người ta nói độ phì đất phụ thuộc đáng kể vào độ xốp của đất. Ngoài ý nghĩa trên chúng ta

cũng dễ dàng nhận thấy nếu đất tơi xốp thì làm đất cũng dễ dàng, rễ cây phát triển tốt, khả năng

thấm, thoát nước và trao đổi không khí diễn ra cũng hết sức thuận lợi và nhanh chóng. Vùng đồi

núi nếu đất có độ xốp cao thì phần lớn nước mưa được thấm xuống sâu, hạn chế hiện tượng nước

chảy tràn trên mặt đất và do đó hạn chế được xói mòn trên bề mặt. Bảng 6 biểu diễn quan hệ giữa

dung trọng, tỷ trọng và độ xốp của một số loại đất.

Bảng 6: Dung trọng, tỷ trọng và độ xốp của một số loại đất ở việt nam

Loại đất



Ðộ xốp



(theo phát sinh)



Dung trọng

(g/cm3)



Tỷ trọng



Ðất cát biển



1,48 - 1,55



2,62 - 2,65



41 - 44



Ðất mặn



0,97 - 1,22



2,43 - 2,65



54 - 61



Ðất phèn



0,64 - 1,07



2,30 - 2,40



55 - 73



Ðất lầy và than bùn



0,12 - 0,74



1,66 - 2,63



72 - 92



Ðất phù sa



0,79 - 1,40



2,41 - 2,75



40 - 69



Ðất bạc màu



1,20 - 1,31



2,52 - 2,66



51 - 53



Ðất đen nhiệt đới



0,80 - 1,18



2,45 2,54



53 - 68



Ðất đỏ vàng Feralit



0,76 - 1,30



2,50 - 2,90



51 - 74



Ðất mùn trên núi cao



0,62 - 0,79



1,34 - 1,75



66 - 90



(%)



8. Nước trong đất

Nước tham gia vào sự phong hoá các loại đá và khoáng vật ở giai đoạn đầu tiên của quá

trình hình thành đất. Các tầng đất trong phẫu diện được tạo ra ngoài kết quả của các quá trình hoá

học, lý học, sinh hoá học; quá trình vận chuyển vật chất do nước cũng giữ một vai trò quyết định.

Nước còn là nhân tố điều hoà nhiệt và không khí trong đất. Các tính chất cơ lý đất như tính liên

kết, độ chặt, tính dính, tính dẻo, tính trương và co... đều do nước chi phối. Nước cũng liên quan

chặt chẽ tới sự hình thành chất mới sinh như kết von, đá ong, vệt muối.... Sự di chuyển của nước

có thể gây ảnh hưởng xấu đến độ phì nhiêu đất, vì nó làm các chất dinh dưỡng bị rửa trôi, phá vỡ

kết cấu và gây xói mòn ở vùng đất dốc. Nhờ có nước hoà tan các chất dinh dưỡng, cây trồng và

các sinh vật khác mới hút được. Cây trồng nông nghiệp muốn tạo ra 1 gram chất khô cần phải hút

từ 250 đến 1062 gram nước, tuỳ theo từng loài và từng miền khí hậu.

Tóm lại, nước rất quan trọng đối với các quá trình hoá học, lý học, sinh hoá học xảy ra trong

đất.

8.1 Các dạng nước trong đất

28



Do đặc điểm cấu tạo, nước có thể liên kết với các hạt đất hay độc lập trong các khe hở.

Khi xâm nhập vào đất nó chịu tác động của nhiều lực khác nhau như lực hấp phụ, lực thẩm thấu,

lực mao dẫn và trọng lực. Bởi vậy nước được giữ lại bằng các lực khác nhau, tạo nên nhiều dạng

nước trong đất.

8.1.1 Nước tự do

Là dạng nước không liên kết với đất, không bị giữ chặt bằng lực liên kết hoá học hay lực

hấp phụ. Nước này di chuyển được do tác dụng của lực mao quản hay trọng lực, từ đó được chia

ra 2 dạng: nước mao quản và nước trọng lực.

• Nước mao quản:

Nước mao quản di chuyển trong các ống mao quản có đường kính bé, theo các hướng khác

nhau, và cây trồng dễ dàng hút được nước này. Tính chất vật lý và hoá học của dạng nước mao

quản hoàn toàn giống nước tự do, nó bị giữ lại bởi lực bé, chỉ khoảng mười lăm atmotphe đến

một vài phần trăm atmotphe. Nước mao quản di chuyển dễ dàng nhất trong các mao quản đường

kính khoảng 0,002- 0,850 mm (φ = 0,2- 8,5 µm) Nếu ống mao quản bé hơn 0,002 mm thì chứa

đầy nước hấp phụ, làm cho sự di chuyển của nước trong mao quản gặp khó khăn. Nước mao quản

có thể nối liền với nước ngầm và thường xuyên được nước ngầm cung cấp gọi là "nước mao quản

leo". Khi mạch nước ngầm ở quá sâu hoặc hạn hán lâu ngày nước ngầm không tồn tại, nước trong

mao quản không được nước ngầm cung cấp ta gọi là "nước mao quản treo".

Nước mao quản là nguồn nước chủ yếu cung cấp cho cây trồng, vì thế cần bảo vệ và nâng

cao hàm lượng nước này trong đất bằng các biện pháp phù hợp như bón phân hữu cơ tạo kết cấu,

tăng cường xới xáo, che phủ chống bốc hơi nước...

• Nước trọng lực

Là nước ngấm sâu khi mưa, khi tưới hay từ nguồn nước khác, dưới tác động của trọng lực và di

chuyển nhanh trong các khe hở lớn và đọng lại trên một tầng đất không thấm nước đó là nước

ngầm. Nước ngầm được chia ra thành 2 loại: nước ngầm tạm thời và nước ngầm vĩnh cửu.

- Nước ngầm tạm thời là nước được đọng lại ở độ sâu nhất định (không lớn lắm), tầng đất này

được gọi là tầng chứa nước. Ngoài địa hình, nó còn phụ thuộc khá chặt chẽ vào thời tiết. Nếu mưa

nhiều thì mạch nước ngầm dâng lên cao, ngược lại hạn hán lâu ngày thì mạch nước ngầm hạ

xuống sâu thậm chí không tồn tại.

- Nước ngầm vĩnh cửu là nước nằm giữa 2 tầng đất không thấm nước. Dạng nước này không

phụ thuộc vào thời tiết mà phụ thuộc vào địa hình, địa mạo và đá mẹ... Muốn khai thác nước

ngầm vĩnh cửu ta phải khoan sâu hàng chục hoặc hàng trăm mét.

Nhìn chung cây trồng ít sử dụng được nước trọng lực vì nó di chuyển đi xuống quá nhanh.

Tuy nhiên nếu nước ngầm tạm thời nằm không quá sâu thì nó trở thành nguồn cung cấp nước

dưới dạng nước mao quản leo. Khi nước ngầm tạm thời nằm nông, chiếm đầy các khe hở trong

đất lâu ngày thì gây ra hiện tượng yếm khí, có hại cho cây trồng và các sinh vật hữu ích khác.

8.1.2 Hơi nước

Bình thường nước luôn tồn tại ở thể hơi trong không khí khí quyển và trong không khí trong

đất. Giữa thể rắn, lỏng và khí tồn tại trạng thái cân bằng tức thời. Trạng thái này phụ thuộc và ẩm

độ của đất, nồng độ dung dịch đất, nhiệt độ và hàm lượng sét. Trong đất hơi nước nằm trong

không khí, một phần bị các hạt đất giữ lại trên bề mặt bằng lực hấp phụ. Hơi nước trong đất rất

linh động và có thể di chuyển được do 2 nguyên nhân:

•



Do chênh lệch áp suất nên hơi nước di chuyển từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp

hơn, do đó cũng di chuyển từ nơi ẩm sang nơi khô hơn. Khi nhiệt độ của đất hạ xuống, hơi

nước di chuyển đến nơi nhiệt độ thấp hơn. Chính nhờ khả năng di chuyển nên có sự trao đổi tỷ

lệ hơi nước giữa không khí trong đất và không khí khí quyển sát mặt đất.



• Hơi nước di chuyển thụ động do gió thổi.

29



Thực vật chỉ sử dụng được khi hơi nước đã chuyển sang thể lỏng. Thực ra hàm lượng nước ở

thể hơi trong đất không nhiều, nhất là ở đất bão hoà nước, vì lúc đó phần lớn khe hở đã bị nước

chiếm.

8.1.3 Nước ở thể rắn

Khi nhiệt độ dưới 00C nước trong các khe hở chuyển sang thể rắn, không di chuyển được và

cây trồng cũng không sử dụng được. Dưới 00C nước tự do bắt đầu kết tinh, nở ra, nhiều khi gây

nén áp phá hủy các cấu trúc của đất đá (chủ yếu ở các vùng đóng băng quanh năm, nhiệt độ mùa

đông < 0oC)

8.1.4 Nước liên kết hoá học

Nước liên kết hoá học gồm nước cấu tạo và nước kết tinh.

Nước cấu tạo là dạng nước tham gia vào thành phần cấu tạo của khoáng vật dưới dạng nhóm

OH-. Nước này chỉ mất đi khi nung nóng khoáng vật ở nhiệt độ cao từ 500 0C trở lên, khi đó

khoáng vật bị phá huỷ hoàn toàn.

Nước kết tinh là dạng nước tham gia vào sự hình thành tinh thể khoáng vật dưới dạng phân tử

nước liên kết với khoáng vật (ví dụ thạch cao - CaSO 4; limonit - Fe2O3.3H2O). Có tài liệu cho

rằng, nước kết tinh bị mất khi nung khoáng vật từ 105 0C đến 2000C. Dưới tác dụng của nhiệt độ,

các phân tử nước nước kết tinh không mất đi ngay cùng một lúc mà mất dần theo từng bước nhảy,

mỗi phân tử nước mất ở nhiệt độ thích hợp. Ví dụ, khi nung thạch cao thì phân tử nước thứ nhất bị

mất ở 1070C, còn phân tử thứ 2 mất ở nhiệt độ 170 0C. Khi nước kết tinh bị mất khoáng vật không

bị phá huỷ nhưng một số tính chất vật lý thay đổi.

Nước liên kết hoá học không di chuyển. Thực vật không thể sử dụng được dạng nước này.

8.1.5 Nước hấp phụ

Là dạng nước được các hạt đất hút và giữ lại trên bề mặt của chúng nhờ lực hấp phụ. Lực hấp

phụ bao gồm:

• Phân tử nước và nguyên tử oxy trên bề mặt hạt đất (đặc biệt là hạt keo) hình thành liên kết

Hydro. Lực hấp phụ này khá lớn, có thể đạt hàng ngàn atmotphe, nhưng phạm vi tác động của

chúng chỉ ở cự ly ngắn.

• Do bề mặt hạt keo mang điện âm nên vành ngoài của chúng hút các ion trái dấu và ở đó phát

sinh ra điện trường tĩnh. Phân tử nước lưỡng cực nên được hút trong điện trường đó, và giữa

các phân tử nước cũng hút lẫn nhau qua liên kết hydro. Lực hấp phụ này có khoảng cách tác

động hữu hiệu lớn hơn nên lực hút bé hơn, thậm chí chỉ đạt vài atmotphe ở vành ngoài cùng.

Nước hấp phụ ở sát bề mặt hạt đất có đặc điểm là: tỷ trọng lớn hơn nước bình thường (có thể

đạt 1,4- 1,5), nhiệt dung bé (0,5- 0,8 Calo/cm 3), không có khả năng hoà tan vật chất (như: đường,

axit, bazơ...), tính dẫn điện rất kém gần như bằng 0, điểm đóng băng rất thấp (- 78 0C) và không di

chuyển. Dạng nước hấp phụ này mất hẳn tính vận động nhiệt, vì vậy trong quá trình hấp phụ giải

phóng nhiệt lượng được gọi là "nhiệt ẩm ướt".

Nước hấp phụ ở các lớp ngoài chịu lực hút nhỏ hơn, có tính chất gần giống với nước bình

thường nhưng độ nhớt của nó vẫn lớn hơn, điểm đóng băng vẫn thấp hơn, di chuyển rất chậm, các

ion ở lớp khuếch tán của keo đất có thể được phân bố trong đó.

Lực hấp phụ nước trong đất được quyết định bởi tỷ diện hoà tan của đất, loại keo, lượng keo

và ion hấp phụ cùng với lượng chất hoà tan (vì ảnh hưởng tới trạng thái tụ keo hay tán keo).

Thành phần cơ giới càng nặng, keo hữu cơ và keo sét loại hình 2:1 càng nhiều, keo càng phân tán

thì lực hấp phụ càng lớn, lượng nước được giữ lại càng nhiều.

Nước hấp phụ chia làm 2 loại: nước hấp phụ chặt và nước hấp phụ hờ.

• Nước hấp phụ chặt:

Là nước được giữ chặt bởi lực hấp phụ xuất hiện ở bề mặt hạt đất. Các phân tử nước bám

quanh hạt đất tạo thành các lớp mỏng, có chiều dày bằng 2- 3 đường kính phân tử nước và chỉ di

30