Bài giảng Khoa học đất - Chương 4: Thành phần cấu tạo đất

Trường CĐCĐ Vĩnh Long Thành phần cấu tạo đất 1 THÀNH PHẦN CẤU TẠO ĐẤT CHƢƠNG 4 Trường CĐCĐ Vĩnh Long 2 Thành phần cấu tạo đất Đất gồm có các phần chính như: phần rắn, phần lỏng và phần khí (đôi khi còn được gọi là pha rắn, lỏng và khí). Trường CĐCĐ Vĩnh Long 3 Thành phần cấu tạo đất Trường CĐCĐ Vĩnh Long 4 Thành phần cấu tạo đất 3.1 Thành phần rắn 3.1.1 Thành phần vô cơ  Oxide/Hydroxide  Si-oxide: Thạch anh, tridymite  Fe-oxide/hydroxide: Goethite, hematite, limonite  Al-oxide/hydroxide: Gibbsite, boehmite, diaspore Trường CĐCĐ Vĩnh Long 5 Thành phần cấu tạo đất 3.1.1 Thành phần vô cơ (tt)  Oxide và hydroxide  Oxide-sắt: Oxide và hydroxide sắt có thể là phần rất quan trọng trong đất, thường gặp và ổn định nhất là goethite (FeOOH),  Dạng khác là hematite (Fe2O3) có màu đỏ sẫm dễ phát hiện, Hematite tìm thấy rất nhiều ở các phẫu diện oxy hóa sâu của đất ĐBSCL qua các đốm đỏ sáng 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 6 Thành phần cấu tạo đất 3.1.1 Thành phần vô cơ (tt)  Oxide và hydroxide  Ferrihydrie và lepidocrocite: Là hợp chất tương đối ổn định do sự oxid hóa nhanh chóng của Fe2+.  Ferrihydrite (5Fe2O3.9H2O) có cấu trúc tinh thể rất yếu, là một nguyên liệu để hình thành hematite 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 7 Thành phần cấu tạo đất 3.1 Thành phần rắn (tt) 3.1.1 Thành phần vô cơ (tt)  Silicates  Nesosilicates: olivine, garnet, tourmaline, zircon  Inosilicates: augite, hornblende  Phyllosilicates: biotite; Muscovite; illite, kaolinite(Al2Si2O5(OH)4), montmorillonite, vermiculite  Tectosilicates: Albite, anorthite, orthoclase Trường CĐCĐ Vĩnh Long 8 Thành phần cấu tạo đất 3.1.1 Thành phần vô cơ (tt) Silicate  khoáng có kích thƣớc lớn thƣờng còn giữ lại tính chất của mẫu chất (khoáng nguyên sinh)  khi quá trình phong hóa phát triển mạnh cùng với thời gian thì chỉ có các khoáng nguyên sinh thật bền tồn tại (thí dụ nhƣ thạch anh); 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 9 Thành phần cấu tạo đất  Silicate  trong khi đó các khoáng kém bền sẽ bị phong hoá dần,  sản phẩm phong hóa đƣợc rửa trôi xuống các vùng bên dƣới hay cuốn theo nƣớc hoặc bị cây trồng hấp thu và cũng có thể kết hợp lại nhau thành các khoáng thứ sinh, các khoáng này trở nên tƣơng đối bền trong môi trƣờng đất.  Các khoáng silicates trong thành phần của sét trong đất thƣờng là sản phẩm của sự thành lập thứ cấp nhƣ kể trên 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 10 Thành phần cấu tạo đất 3.1.1 Thành phần vô cơ (tt) Silicate 5 nhóm khoáng quan trọng:  Montmorillonite  Nhóm khoáng Serpentine: được khảo sát nhiều nhất là kaolinite; có kiểu hình 1:1  Nhóm mica: trong đất xuất phát từ mẫu chất, khoáng có kiểu hình 2:1 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 11 Thành phần cấu tạo đất 3.1.1 Thành phần vô cơ (tt)  Silicate  Vermiculite: Có kiểu hình 2:1 là sản phẩm phong hóa do acid ở mức độ bình thường của khoáng mica; đại diện cho nhóm khoáng có khả năng trao đổi cation cao nhất trong các khoáng cấu tạo thành đất  Smectite: Có kiểu hình 2:1 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 12 Thành phần cấu tạo đất 3.1 Thành phần rắn (tt) 3.1.1 Thành phần vô cơ (tt)  Carbonates  Sulfates  Halides  Sulphides  Phosphates  Nitrates Trường CĐCĐ Vĩnh Long 13 Thành phần cấu tạo đất 3.1 Thành phần rắn (tt) 3.1.1 Thành phần vô cơ (tt)  Các khoáng silicate này thuộc vào nhóm phyllosilicate. Trong nhóm này có hai nhóm khoáng sét chính cần được phân biệt:  (1) Khoáng 2:1  (2) khoáng 1:1 Trường CĐCĐ Vĩnh Long 14 Thành phần cấu tạo đất Sự kết hợp giữa hai phiến bát diện và tứ diện trong tinh thể sét 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 15 Thành phần cấu tạo đất khoáng 1:1 khoáng 2:1 Trường CĐCĐ Vĩnh Long 16 Thành phần cấu tạo đất Sự thay thế đồng hình Khoáng sét mang điện tích âm Trường CĐCĐ Vĩnh Long 17 Thành phần cấu tạo đất Sự liên kết các phiến sét Trường CĐCĐ Vĩnh Long 18 Thành phần cấu tạo đất Trường CĐCĐ Vĩnh Long 19 Thành phần cấu tạo đất Sự chuyển biến của các loại khoáng sét trong điều kiện môi trường có nồng độ kali giảm dần và tăng dần Trường CĐCĐ Vĩnh Long 20 Thành phần cấu tạo đất Trường CĐCĐ Vĩnh Long 21 Thành phần cấu tạo đất 3.1.1 Thành phần vô cơ (tt)  Khoáng sét của đất ĐBSCL  50% thành phần sét là illite;  một phần ba là Kaolinite và  một phần sáu là smectite, một phần nhỏ smectite biến thành chloride,  không tìm thấy vermiculite 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 22 Thành phần cấu tạo đất 3.1.1 Thành phần vô cơ (tt)  Khoáng sét của đất ĐBSCL (tt)  những tầng oxy hóa trên mặt có hàm lượng smectite gia tăng theo độ sâu,  trung bình ở tầng sulfuric (đốm vàng của jarosite và pH 3.5) 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 23 Thành phần cấu tạo đất 3.1.2 Thành phần hữu cơ  Trong đất thường hiện diện 2 nhóm hữu cơ chính:  (i) chất hữu cơ chưa bị phân hủy hoặc chưa phân hủy hoàn toàn,  (ii) các vật liệu bị phân hủy hoàn toàn  Sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy chất hữu cơ trong đất là mùn thường thì người ta xem mùn như là một chất làm ổn định trong đất 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 24 Thành phần cấu tạo đất 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 25 Thành phần cấu tạo đất 3.1 Thành phần rắn (tt) 3.1.2 Thành phần hữu cơ Một đoạn mùn trong đất Chất mùn (Humus) - Keo hữu cơ 1. Mang điện âm thay đổi 2. Hấp phụ cation trên mạng lưới bề mặt 3. Thành phần: Carbon(C) Hydrogen(H) and Oxygen(O) (Khoáng silicate: Aluminum (Al) Silicon (Si) and Oxygen (O)) 4. Có CEC cao hơn sét 5. Không bền như sét – luôn hình thành rồi phân hủy 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long Thành phần cấu tạo đất 26 CEC CEC = các ion base trao đổi + acid trao đổi (H) (changeable bases + exchangeable acidity) Được tính bằng điện tích trao đổi (độ âm điện) trên tinh thể khoáng sét hoặc trên chất mùn Đơn vị: meq Mili đương lượng (Milliequivalent) 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long Thành phần cấu tạo đất 27 CEC của chất mùn và khoáng sét Thành phần CEC (meq/100g) Chất mùn 200 Montmorillonite 100 Illite 30 Kaolinite 8 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long Thành phần cấu tạo đất 28 Trường CĐCĐ Vĩnh Long 29 Thành phần cấu tạo đất Quá trình khoáng hoá xác hữu cơ protit, gluxit, lipit, lignin, tanin, nhựa đường (hexose, pentose, saccarose, cenlulose), 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 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 30 Thành phần cấu tạo đất 3.1.2 Thành phần hữu cơ Các nguồn bổ sung cho chất hữu cơ trong đất có thể được phân nhóm như sau:  Các chất thải: lá cây, cỏ, .  Các phần có trọng lượng nhẹ: bao gồm các xác sinh vật bị phân huỷ một phần  Sinh khối của vi sinh vật  Chất hữu cơ hoà tan trong nước  Các enzymes  Các chất mùn ổn định 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 31 Thành phần cấu tạo đất 3.1.2 Thành phần hữu cơ Chức năng:  Làm ấm đất ở các xứ lạnh  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 3.1 Thành phần rắn (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 32 Thành phần cấu tạo đất  Tổng quát pha lỏng trong đất thường được gọi là dung dịch đất  Nồng độ các chất trong pha lỏng thường loãng, các ion sau đây thường thấy:  Na+, K+, Mg2+, Ca2+, Cl-, NO3 -, SO4 2-, HCO3 -, 3.2 Thành phần lỏng (pha lỏng) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 33 Thành phần cấu tạo đất 1.2 Thành phần của đất 1.2.2 THÀNH PHẦN LỎNG Trường CĐCĐ Vĩnh Long 34 Thành phần cấu tạo đất  Nước hút ẩm (Hygroscopic water): là nước bao quanh bề mặt của hạt đất tạo thành một màng mỏng cố định và gần như không di chuyển được. Cây trồng không thể dùng nước này  Nước mao dẫn (Capillary water) tồn tại trong không gian các khe rỗng giữa những hạt đất nằm bên trên mực nước ngầm 3.2 Thành phần lỏng (pha lỏng) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 35 Thành phần cấu tạo đất  Nước trọng lực (Gravitational water) Nước trọng lực chuyển động trong các lỗ rỗng của đất dưới tác dụng của sức hút trọng trường Nước trọng lực chiếm các đại tế khổng trong đất sau mưa 3.2 Thành phần lỏng (pha lỏng) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 36 Thành phần cấu tạo đất 3.2 Thành phần lỏng (pha lỏng) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 37 Thành phần cấu tạo đất Trường CĐCĐ Vĩnh Long 38 Thành phần cấu tạo đất Trường CĐCĐ Vĩnh Long 39 Thành phần cấu tạo đất Trường CĐCĐ Vĩnh Long 40 Thành phần cấu tạo đất Trường CĐCĐ Vĩnh Long 41 Thành phần cấu tạo đất Trường CĐCĐ Vĩnh Long 42 Thành phần cấu tạo đất Trường CĐCĐ Vĩnh Long 43 Thành phần cấu tạo đất  Thể tích khí trong đất một phần bị chiếm bởi pha lỏng,  tổng pha khí và lỏng trong đất chính là thể tích tế khổng trong đất  Một tiến trình khác khống chế thành phần của khí trong đất là do sự tiêu thụ O2 và sản sinh CO2 do sinh vật.  Hai tiến trình này có tốc độ gần như ổn định 3.3 Thành phần khí (pha khí) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 44 Thành phần cấu tạo đất  do vậy nồng độ CO2 tăng theo chiều sâu, khoảng 0.03% tại mặt đất và khoảng 1-5% trong vùng rễ.  Sự gia tăng CO2 song song với sự giảm O2 theo chiều sâu  Nếu O2 không thể cung cấp từ trên mặt đất, nồng độ của O2: có thể giảm xuống bằng không (như trường hợp đất ngập nước). 3.3 Thành phần khí (pha khí) (tt) Trường CĐCĐ Vĩnh Long 45 Thành phần cấu tạo đất Thành phần khí Thành phần Chiều tăng của CO2 và giảm của O2 Đất