Giáo trình Khoa học đất - Chương 4: Các tính chất vật lý cơ bản của đất

Chương 4 CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ CƠ BẢN CỦA ĐẤT bài 1 MÀU SẮC VÀ SA CẤU ĐẤT Màu sắc của đất Là 1 trong những tính chất dùng để phân lọai đất và xác định tính thích hợp trong sử dụng đất Ít ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái đất, nhưng có liên quan đến các tính chất khác, như khả năng tiêu nước 1. Màu sắc Lớp phủ trên bề mặt các hạt: O.M. có màu sậm, oxides Fe và Al (đỏ & vàng) thể hiện chế độ thủy văn ẩm độ Khoáng học (calcite, hematite, manganese) Hệ thống màu Munsell Màu sắc 1. Hue: sắc màu 2. Value: độ sáng 3. Chroma: độ chói “định lượng màu sắc” sử dụng hệ thống Munsell Colorimeters, spectrophotometers Color • Hue –sắc màu (ví dụ., 5R) : đỏ (red); không nói lên đất có màu sậm hay sáng • Value –độ sáng (ví dụ., 10R 5/ ) độ sáng sậm: (0 là sậm nhất) có thể thể hiện chế độ ẩm (sậm = ẩm ướt) và hàm lượng chất hữu cơ. • Chroma –độ chói (ví dụ., 10R 5/8) cường độ màu (0 = xám). Chỉ thị chế độ thủy văn (tiêu nước tốt = cao= chroma cao) “định lượng màu” dùng hệ thống Munsell 8/ 6/ 5/ 4/ 3/ 2/ Hue Value /8/4/3/2/1 /6 7/ Chroma 5Y 5R5YR 5G10YR Color 8/ 6/ 5/ 4/ 3/ 2/ Hue Value /8/4/3/2/1 /6 7/ Chroma 10Y 10R10YR 10G 10HP 10R 4/ /4 10R 4/4 1st 2nd 3rd Một trang của bảng so màu Munsell 10YRHue V a lu e Chroma Color Tên màu Munsell Câu hỏi • Tầng phát sinh nào sau đây có hàm lượng chất hữu cơ cao? 5R 5/6 hay 10YR 1/7? Sa cấu • Sa cấu là một tính chất vật lý rất quan trọng của đất. Sa cấu ảnh hưởng đến: • 1) khả năng di chuyển của nước trong đất, • 2) khả năng giữa nước của đất, • 3) độ phì tiềm tàng của đất, • 4) thích hợp cho xây dựng? Định nghĩa • Phần trăm (%) các hạt cát, thịt và sét trong mẫu đất • Tiêu chuẩn để nhận biết trạng thái và quản lý đất • Sa cấu không thay đổi trên đồng ruộng, nhưng thay đổi trong chậu khi được trộn lẫn các hạt với nhau. Kích thước đường kính hạt • Đường kính hạt được chia thành: – 2 m: tảng đá – Mảnh vụn, sỏi, sạn, kết von > 2 mm – cát < 2 mm - 0.05 mm – Thịt < 0.05 mm - 0.002 mm – sét < 0.002 mm Mảnh vụn thô • > 2 mm • Hòn sỏi, cuội, đá tảng • Không được xem là thành phần của sa cấu đất (sa cấu đất chỉ xét cát hạt cát, thịt và sét- thành phần mịn của vỏ quả đất) Cát • 0.05 mm • Có thể nhìn thấy bằng mắt thường • Dạng tròn, góc cạnh • Hạt cát có màu trắng sáng: thạch anh (quartz), màu sậm: nhiều khóang • Cát trong đất có thể có màu nâu, vàng, đỏ do lớp phủ của 0xide Fe và Al. Nhận diện • Cảm giác thô, nhám • Rời rạc, không dính, không dẽo, không nặn hình được. Tính chất • Diện tích bề mặt riêng thấp • Hàm lượng dinh dưỡng khóang trong cát thấp hơn các hạt mịn hơn (thịt, sét) • Lỗ rỗng giữa các hạt cát lớn, nên thóat nước tốt • Giữ nước kém, đất dễ bị hạn Thịt • 0.002 mm • Không nhìn thấy bằng mắt thường • Thạch anh chiếm ưu thế trong hạt thịt, do các khoáng khác đã bị phong hóa. Thịt • Không cảm giác thô nhám • Mịn như bột mì • Khi ướt không dính, không dẽo • Kích thước hạt càng nhỏ, càng phong hóa nhanh (không phải khóang thạch anh) • Hạt càng nhỏ, giữ nước cho cây trồng càng nhiểu, thóat nước kém hơn hạt cát. • Dễ rửa trôi – bào mòn mạnh. • Giữ nhiều dinh dưỡng cho cây hơn cát. www.pedrocreek.org/ fishcommittee.html sét • < 0.002 mm • Hạt rất nhỏ-hạt keo – Tốc độ lắng rất chậm khi hòa vào nước • Diện tích bề mặt rất lớn – 1 muỗng canh= sân bóng đá • Dính, dẽo, nặn tượng, vo tròn. • Trương nở, co ngót. • Các lỗ rổng rất nhỏ – Nước và không khí di chuyển rất chậm • Khả năng giữ nước – Khả năng giữ nước rất mạnh- không phải tất cả đểu hữu dụng đối với cây trồng. • Lực giữ cao-đất nặng • co-trương ảnh hưỡng đến xây dựng. • Hấp phụ hóa học lớn Theo anh/chị, tỉ lệ cát, thịt, sét của đất như thế nào là tốt cho sinh trưởng của cây trồng? Sand: ______% Silt: _______% Clay: ______% Phân lọai sa cấu đất nông nghiệp • Đất cát (sa cấu thô) – Cát mịn – Cát rất mịn • Đất thịt (sa cấu trung bình) • Đất sét (sa cấu mịn) Tam giác sa cấu Đất cát • Sa cấu thô – cát – Cát pha thịt Đất thịt • Sa cấu thô-trung bình – Thịt pha cát – Cát mịn – Thịt Đất thịt-thô • Sa cấu trung bình – Thịt pha cát rất mịn – Thịt – Thịt –sét-cát – Thịt trung bình Đất thịt mịn • Sa cấu mịn trung bình – Thịt-sét pha cát – Thịt pha sét – Thịt pha sét Đất sét • Sa cấu mịn – Sét pha thịt – sét – Sét pha cát Sự thay đổi sa cấu • Sa cấu đất chỉ có thể thay đổi khi trộn các lọai đất có sa cấu khác nhau với 1 lượng nhỏ • Trộn cát với sét để làm vật liệu xây dựng • Thêm than bùn hay phân hữu cơ vào đất sẽ không làm thay đổi sa cấu đáng kể – vì chỉ thêm vào chất hữu cơ, không phải là cát, thịt, sét • Theo thời gian (1000 năm) các tiến trình thổ nhưỡng sẽ làm thay đổi sa cấu các tầng phát sinh. • Đất càng già cổi, cát phong hóa thành thịt, thịt phong hóa thành sét..vì vậy đất càng già cổi càng nhiều sét.. Chuyển vị sét = hình thành tầng phát sinh B • Sét chuyển vị từ trên xuống, nên tầng B có hàm lượng sét nhiều hơn tầng bên trên. • Tầng B‘Argillic’ hình thành, có tích tụ sét (Bt) Argillic = Phẩu diện sa cấu. • Biểu đồ sa cấu diễn tả sa cấu đất từ tầng mặt đến tầng mẫu chất, cho thấy sự tăng/giảm hàm lượng sét trong đất. Argillic = Sa cấu đất • Sa cấu đất cũng có thể được xác định bằng “cảm giác”. • Thực hành và kinh nghiệm. Xác định sa cấu-phương pháp cảm giác • Làm ướt đất trong tay • Vo thành sợi dài • Độ dài của sợi thể hiện tỉ lệ sét • Thô nhám: cát • Láng mịn: thịt Xác định sa cấu-tỉ trọng kế • Vận tốc lắng (V) tỉ lệ với bình phương đường kính hạt (d) • Hạt càng to, lắng càng nhanh • Tỉ trọng của nước (huyền phù các hạt thịt và sét) nâng tỉ trọng kế lên Định luật Stokes V = kd2 Tỉ trọng kế • Sử dụng tỉ trọng kế để đo hàm lượng thịt và sét lơ lững trong nước sau 40 giây • Hay số đọc lần 1 = thịt và sét trong huyền phù , trừ cho tổng lượng đất = lượng cát. • Hay % cát =( tổng lượng đất –số đọc lần 1)/ tổng lượng đất) x100 2 giờ sau, đo lượng sét (phần còn lại sau khi cát và thịt đã lắng). %sét = (số đọc lần 2/ tổng lượng đất )x 100 % thịt= (số đọc #1) – (số đọc 2 #2)=% thịt %thịt= 100 – [(% cát) + (% sét)] Đưa nhẹ nhành tỉ trọng kế vào Nguyên nhân hình thành? ĐỘ RỔNG • Nếu ta nén chặt hay cày cấy, độ rổng sẽ giảm. • Đại tế khổng chứa đầy không khí • Vi tế khổng chứa đầy nước • Đất sét có tổng độ rổng lớn hơn đất cát % PS = 100 * (1-[Db/Dp]) HIỂU ĐIỀU NÀY Đại tế khổng và vi tế khổng Nước thoát nhanh trong các đại tế khổng, và chậm trong vi tế khổng Thịt Đại tế khổng Vi tế khổng Đại tế khổång Cát thô 40 45 50 55 60 65 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Bulk density (Mg/m3) P o re s p a ce ( % ) 5. Độ rổng tương quan nghịch với dung trọng Đ ộ rổ ng ( % ) Dung trọng (g/cm3) % độ rổng = 100 * (1-[Db/Dp]) ***Cần nhớ cách tính dung trọng và tỉ trọng Dung trọng P đất khô V đất (rắn+rổng) Tỉ trọng P đất khô V phần rắn 40 45 50 55 60 65 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Bulk density (Mg/m3) P o re s p a ce ( % ) ***Ghi chú: ↑ hàm lượng sét •Khi hàm lượng sét tăng, độ rổng tăng và dung trọng giảm Đ ộ rổ ng ( % ) D ng trọng g/cm3 • Với 1 loại đất thịt • Đào 1 hố trên tầng đất mặt, lấy tất cả đất đào được, cân trọng lượng, phơi khô và cân lại. • Đất mới đào cân nặng 470 g • Sau khi phơi khô cân nặng 390 g. • Thể tích của hố đất đào là 300 cm3. Tính dung trọng của tầng đất này? % độ rổng của tầng này? Câu hỏi = 100(1-[1.3g/cm3/2.65g/cm3]) = 51% Db=Pđất khô/tổng thể tíchđất % PS = 100 * (1-[Db/Dp]) Nhớ công thức = 390g/300cm3 = 1.3g/cm3 Dung trọng • Biến động theo 2 yếu tố – % độ rổng – Tỉ trọng Non-destructive soil corer Db & Dp , % độ rổng Kích thước lỗ rổng??? (tổng độ rổng) Khoa lấy mẫu nguyên dạng a. Kích thước và hình dạng tế khổng Tế khổng nén chặt (nhỏ) Tế khổng sinh học Đại tế khổng Hạt cát Tế khổng b. Kích thước và hình dạng tế khổng Đại tế khổng > 0.08mm Vi tế khổng < 0.08mm Tiêu nước nhanh Tiêu nước chậm Luôn đầy không khí Luôn đầy nước Rễ và động vật nhỏ Lông hút, vi khuẩn Kích thước tế khổng có tầm quan trọng hơn so với tổng độ rổng trong việc tiêu nước, độ thoáng và các tiến trình khác của đất. c. Tương quan giữa sa cấu và độ rổng (độ sâu mẫu đất = 10 cm) Sa cấu O.M. (%) Tổng độ rổng (%) Đại tế khổng (%) Vi tế khổng (%) Thịt pha cát 2 42 Thịt pha cát •Cấu trúc tốt •Cấu trúc kém 5 5 50 50 17 25 27 23 40 10 d. ảnh hưởng của canh tác đến độ rổng Lịh sử O.M. (%) Tổng độ rổng (%) Đại tế khổng (%) Vi tế khổng (%) Đồng cỏ tự nhiên 5.6 58.3 Cày xới (50 năm) 2.9 50.2 32.7 25.6 16.0 34.2 Các tính chất vật lý của đất • Màu sắc • Sa cấu • Tỉ trọng, dung trọng • Độ rổng • Cấu trúc • Khả năng bền vững của đòan lạp ảnh hưởng của sa cấu cát Thịt sét Khả năng giữ nước Độ thoáng Khả năng tiêu nước Khả năng giữ dinh dưỡng Thấp Trung bình cao Tốt kémTrung bình Chậm Rất chậmcao caoThấp Trung bình Sa cấu và nước trong đất • Sa cấu ảnh hưởng lớn đến lượng nước trong đất. Tính thấm của đất – diễn tả sự di chuyển của nước trong đất như thế nào • Độ dẫn truyền Hydraulic Conductivity – sự di chuyển của nước trong đất = khả năng thấm Khả năng thấm-độ dẫn truyền của nước • Đất cát dẫn truyền nhanh, và giữ nước kém • Đất sét dẫn truyền chậm và giữ nước cao. Độ rỗng và tính thấm • Độ rỗng: tổng các lỗ rỗng trong 1 đơn vị thể tích đất • Lỗ rỗng=tế khổng: nơi chứa và giữ nước của đất. • Khả năng thấm phụ thuộc vào kích thước hạt, lỗ rỗng và cách sắp xếp các hạt và lỗ rỗng (cấu trúc). • Độ khúc khủy, quanh co • Đường đi càng thẳng, lỗ rổng càng to: thấm càng nhanh. • Sét có khuynh hướng làm giảm kích thước lỗ rổng, tăng độ khúc khủy-giảm tính thấm. • Thông thường, tầng mặt có nhiều lỗ rổng lớn, độ rổng cao, tầng sâu: ngược lại Độ sâu nước ngầm The soil here will be Saturated when the Water table is high địa hình-mực nước ngầm.  Tiêu nước • Tốt – đốm màu > 1,2m. • Trung bình - đốm màu > 1- 1,2m • Kém- đốm màu > 0,6m • Rất kém – tầng mặt sậm - tầng sâu có màu sáng (đốm màu đỏ) • Tiêu nước • Tốt trung bình kém rất kém chroma cao (sáng) – đất thóat nước tốt chroma thấp – xám, xám xanh,– tình trạng khử & mực nước ngầm cao • A • Bg • Cg1 • Cg2 Xây nhà mới