Khoa học đất - Thành phần cấu tạo đất

1THÀNH PHẦN CẤU TẠO ĐẤT Các thành phần cấu tạo nên đất
Phần rắn – Vô cơ – Hữu cơ
Phần lỏng
Phần khí Phần rắn Phần khí Phần lỏng 25% 25% 50% 2Các thành phần trong đất Vô cơ Hữu cơ Phần rắnKhoảng trống Khí Nước Các thành phần cấu tạo nên đất
Phần rắn – Vô cơ – Hữu cơ
Phần lỏng
Phần khí Thành phần rắn - Vô cơ
Oxide/Hydroxide
Silicate
Carbonate
Sulfate
Halide
Sulphide
Phosphate
Nitrate Bolt và Bruggenwert, 1978 3Thành phần rắn - Vô cơ
Oxide/Hydroxide
Silicate
Carbonate
Sulfate
Halide
Sulphide
Phosphate
Nitrate Thành phần rắn - Vô cơ Oxide/Hydroxide
Si-oxide
Fe-oxide/hydroxide
Al-oxide/hydroxide Thành phần rắn - Vô cơ
Oxide/Hydroxide
Silicate
Carbonate
Sulfate
Halide
Sulphide
Phosphate
Nitrate 4Thành phần rắn - Vô cơ Silicate
Nesosilicate: olivine, garnet, tourmaline, zircon
Inosilicate: augite, hornblende
Phyllocilicate: Talc, biotite, muscovite, khoáng sét: illite, kaolinite, montmorillonite, vermiculite
Tectosilicate: Albite, anorthite, orthoclase Thành phần rắn - Vô cơ Khoáng sét: illite Thành phần rắn - Vô cơ Khoáng sét: kaolinite 5Thành phần rắn - Vô cơ Khoáng sét: montmorillonite Thành phần rắn - Vô cơ Khoáng sét: vermiculite Thành phần rắn - Vô cơ
Carbonate calcite, dolomite
Sulfate Gypsum
Halide Halite, sylvine, carnallite
Sulphides Pyrite
Phosphate Apatite, vivianit
Nitrate Soda-nitre, nitre 6Thành phần rắn - Hữu cơ Quá trình biến đổi xác hữu cơ trong đất Xác hữu cơ Hợp chất mùn Khí, muối khoáng Khoáng hóa Mùn hóa Mùn hóa Khoáng hóa từ từ Quá trình khoáng hoá xác hữu cơ protit, gluxit, lipit, lignin, tanin, nhựa đường (hexoza, pentoza, saccaroza, cenluloa), axit (amin, uronic, béo), purin và pirimidin, glixerin, polyphenol, andehit, rượu, phenol, quinol R3PO4, R2SO4, RNO2, RNO3, NH3, H2O, CO2 NH3, H2O, CO2, CH4, H2, N2, H2S, PH3 R là Ca2+, Mg2+, K+, Na+, NH4+ Thủy phân Oxy hóa khử Háo khí Yếm khí 7Quá trình mùn hóa xác hữu cơ Thành phần rắn - Hữu cơ Đc tính ca cht hu c trong đt • Có diện tích bề mặt cao: 800 – 900 m2/g. • Có CEC 150 – 300 cmolc/kg, CEC thay đi theo pH. 50% CEC do các nhóm ca rboxyl tạo nên. 30% CEC do quinionic, phenolic, enolic. Thành phần rắn - Hữu cơ Ch c năng ca cht hu c trong đt • Thúc đẩy thành lập cấu trúc tốt. • Cung cấp dinh dưỡng (Ca, Mg, S và vi lượng). • Nguồn năng lượng cho vi sinh vật và động vật. • Gia tăng tính đệm, gia tăng CEC. • Hấp phụ các chất gây ô nhiễm. 8Thành phần lỏng Các ion trong dung dch đt: • Na+, K+, Mg2+, Ca2+; • Cl-, NO3-, SO42-, HCO3-; • H+, Al3+ Thành phần khí Thành phn •Giống như không khí trên mặt đất • 78% N2 • 21% O2 • 1% khí hiếm •Do sự tiêu thụ O2 và sản sinh CO2 của sinh vật Thành phần khí Thành phn Chiều tăng của CO2 và giảm của O2 Đất 9Khoáng sét Tứ diện silic (SiO4) Bát diện nhôm [Al(OH)6] Sự kết hợp giữa phiến tứ diện và phiến bát diện trong tinh thể sét Khoáng 1:1 Khoáng 2:1 10 Cách liên kết các phiến tứ diện với phiến bát diện Cấu tạo của phiến tứ diện, bát diện và của khoáng sét nhìn trên mặt phẳng Sự thay thế đồng hình 11 Sự thay thế đồng hình Sự thay thế đồng hình Khoáng sét mang điện tích âm Tính trương nở của các khoáng sét 12 NƯỚC TRONG ĐẤT • Lượng nước dự trữ trên hành tinh – • trồng nhiều cây lượng nước càng giảm! HÀNH TINH KHÁT Các dạng nước trong đất Nước hút ẩm Nước mao dẫn Nước trọng lực Các dạng nước trong đất Nước hút ẩm Nước mao dẫn Nước trọng lực Nước không hữu dụng cho cây trồng Nước hữu dụng cho cây trồng Nước không hữu dụng cho cây trồng Điểm héo Thủy dung ngoài đồng Bão hòa Nước trọng lực 13 Nước hút ẩm nước bám quanh bềmặt các hạt đất • Liên kết với hạt đất bằng lực hút tĩnh điện • Ít di chuyển và giữ rất chặt với đất • Có dạng phiến mỏng • Không hữu dụng cho cây trồng • Chỉ tách khỏi đất khi rất khô Nước mao dẫn nước bị hấp dẫn bởi các phân tử nước nước khác • Liên kết với nhau bằng nối Hydro • Ở trạng thái lỏng dạng phiến • Nguồn cung cấp nước cho cây trồng • Nước hữu dụng cho cây trồng Nước trọng lực • Hiện diện trong các tế khổng lớn • Ở trạng thái lỏng • Di chuyển tự do theo sức hút của trọng lực Đất Nước hút ẩm Nước mao dẫn Nước trọng lực 14 Nước trong đất • Hàm lượng nước trong đất – Hàm lượng nước trọng lượng (θm) • θm = Hàm lượng nước trọng lượng • Mw = Lượng nước bốc hơi, g (≥24 giờ @ 105oC) • Ms = Trọng lượng đất khô, g s w m M M =θ • Hàm lượng nước thể tích (θv) – θV = Hàm lượng nước thể tích – Vw = Thể tích nước – Vb = Thể tích khối đất – Ở điều kiện bão hòa, θV = φ – θV = ρw * θm – Tỷ trọng nước ρw = 1 g/cm3) θ v w b V V = Hàm lượng nước Đất lý tưởng 1 cm. 0,50 cm. 0,15 cm 0,20 cm 0,15 cm Phần rắn (các hạt đất): 50% Tổng các lổ hổng (Tế khổng): 50% Tế khổng lớn: 15% (Nức trọng lực) Tế khổng trung bình: 20% (Nước hữu dụng) Tế khổng nhỏ: 15% (Nước không hữu dụng) 15 Khả năng giữ nước của đất ảnh hưởng bởi sa cấu Coarse Sand Silty Clay Loam Nước trọng lực Khả năng giữ nước trong đất Nước hữu dụng Nước không hữu dụng Đất khô Cát thô Thịt pha sét mịn Tiềm thế nước trong đất – Đo lường trạng thái năng lượng của nước trong đất – Là tính chất quan trọng vì nó phản ánh cách mà cây trồng hút nước khó hay dễ – Đơn vị tính là bar hay atmosphere – Tiềm thế nước trong đất thường có giá trị âm – Nước di chuyển từ nơi có thế năng cao → nơi có thế năng thấp hơn (từ âm ít → âm nhiều) – ψt = Tổng thế năng của nước trong đất – ψg = Thế năng do trọng lực – ψm = Thế năng do sức hút của nền đất – ψo = Thế năng do thẩm thấu – Thế năng do sức hút của nền đất , ψm, ảnh hưởng lớn nhất đối với sự hút nước của cây trồng ψ ψ ψ ψt g m o= + + Tiềm thế nước trong đất 16 Thế năng của nước trong đất Thế năng do sức hút của nền đất Tensiometer để đo tiềm thế nước trong đất Porous Ceramic Tip Vacuum Gauge (0-100 centibar) Water Reservoir Variable Tube Length (12 in- 48 in) Based on Root Zone Depth 17 Lượng nước trữ trong đất ∆S = SWvào - SWra = (P+ I + C) - (R + D + E + T) P: Lượng mưa (hay lũ) I : Lượng nước tưới cung cấp cho cây trồng C: Lượng nước mao dẫn từ nước ngầm đến vùng rễ R: Lượng nước chảy tràn D: Lượng nước thấm lậu E: Lượng nước bốc hơi T: Lượng nước trong đất bị cây trồng lấy đi P: Lượng mưa (hay lũ) I : Lượng nước tưới cung cấp cho cây trồng C: Lượng nước mao dẫn từ nước ngầm đến vùng rễ R: Lượng nước chảy tràn D: Lượng nước thấm lậu E: Lượng nước bốc hơi T: Lượng nước trong đất bị cây trồng lấy đi • Đường cong nước trong đất – Tương quan giữa tiềm thế nước trong đất với hàm lượng nước trong đất – Nước càng ít → tiềm thế nước càng lớn – Ở cùng một tiềm thế nước, đất có cấu trúc mịn hơn thì giữ nước nhiều hơn (nhiều tế khổng nhỏ) 18 Chiều cao của cột nước mao dẫn tỷ lệ nghịch với đường kính của ống dẫn Tiềm thế nước trong đất và sa cấu Áp lực của nước trong ống có đường kính nhỏ thì lớn hơn trong ống có đường kính lớn (tế khổng nhỏ so với tế khổng lớn). Đất có sa cấu thô giữ ít nước hơn so với đất có sa cấu mịn •Thủy dung ngoài đồng (FC or θfc) –Hàm lượng nước trong đất mà không còn ảnh hưởng bởi trọng lực –Nước chưa bão hòa nhưng còn rất ướt –Hàm lượng nước ở tiềm thế nước trong đất ở thời điểm thủy dung ngoài đồng trong khoảng -1/10 đến -1/3 bar •Điểm héo (WP or θwp) –Hàm lượng nước trong đất mà cây trồng không thể hút nước từ đất (chết cây) –Nước trong đất vẫn còn nhưng cây trồng không đủ để sử dụng –Hàm lượng nước ở tiềm thế nước trong đất ở thời điểm điểm héo là -15 bar Bão hòa Thủy dung ngoài đồng Điểm héo Bão hòa Thủy dung ngoài đồng Điểm héo Điểm chỉ còn nước liên kết Độ ẩm đất 40% 20% 10% 8% 19 Nước hữu dụng • Định nghĩa – Là lượng nước giữ trong đất trong khoảng giữa điểm thủy dung ngoài đồng và điểm héo – Cây trồng có thể sử dụng được – Nước hữu dụng: 2 dạng: Dễ hữu dụng và Khó hữu dụng • Khả năng chứa nước hữu dụng (AWC) AWC = FC – WP = θfc - θwp – Đơn vị: chiều cao của nước hữu dụng trên chiều cao của đất (không đơn vị), (mm/mm) – Đo lường ở ngoài đồng hay trong Phòng thí nghiệm Nước trong đất và sa cấu Cát thô Cát Cát pha thịt Thịt pha cát Thịt Thịt mịn Thịt pha sét mịn Thịt pha sét Sét pha thịt Sét Sa cấu • Thành phần nước dễ hữu dụng (fd) – (θfc - θv) = lượng nước dễ hữu dụng trong đất (SWD) – θv = hàm lượng nước thể tích • Thành phần nước khó hữu dụng (fr) – (θv - θwp) = lượng nước khó hữu dụng trong đất (SWB)       − − = wpfc vfc df θθ θθ       − − = wpfc wpv rf θθ θθ 20 • Tổng lượng nước hữu dụng trong đất (TAW) TAW = (AWC) (Rd) – TAW = Tổng lượng nước hữu dụng trong đất trong vùng rễ cây trồng, (mm) – AWC = Khả năng chứa nước hữu dụng của đất (mm H2O/mm đất) – Rd = chiều sâu của vùng rễ, (mm) – Nếu có nhiều lớp đất khác nhau thì tổng lượng nước hữu dụng là tổng khả năng chứa nước hữu dụng của các lớp đất (AWCn) TAW = (AWC1) (L1) + (AWC2) (L2) + . . . (AWCN) (LN) - L = Độ dày của lớp đất (mm) - 1, 2, N: số thứ tự lớp đất