Giáo trình môi trường đất

Phần I : SỰ HÌNH THÀNH ĐẤT VÀ CÁC TÍNH CHẤT

Chương I: ĐÁ VÀ KHỐNG CHẤT TẠO THÀNH ĐẤT
Khống chất là những hợp chất giống nhau về thành phần và cấu tạo được hình thành
trong điều kiện tự nhiên do các q trình lý, hóa học của vỏ Trái Đất. Các khống chất
là thành phần cấu tạo nên đá hình thành đất. Phần khoáng của đất chiếm khoảng 60 99% khối lượng đất và tăng theo chiều sâu phẫu diện đất. Thành phần khống của đất
chia thành 2 nhóm chính: khống ngun sinh và khống thứ sinh (bảng l). Có tác giả
chia thành 3 nhóm và nhóm thứ 3 là khống vơ định hình.
Bảng 1: Các khống ngun sinh và thứ sinh phổ biến ở trong đất
(Theo John Wiley và Sons, 1977)
THỨ TỰ
1
2
3
4

5
6

7
8
9
10
11
12

13
14
15
16

TÊN KHỐNG
Quactz
Muscovit
Biotit
Fenpat:
a-octoclaz
b-microlin
c-anbit
Amphibol
Tremolit
Pyroxen
a-Enstatit
b-Diopsit
c-Rhodouit
Olivin
Epidot
Turmalin
Ziricon
Rutin
Khống sét
a-Kaolinit
b-montmorilonit
c-vecmiculit
Allophan
Imogolit
Gơtit
Hematit

CƠNG THỨC HỐ HỌC
Khống ngun sinh

SiO2
KAl2(AlSi3O10)(OH)2
K(Mg,Fe)3(AlSi3O10)(OH)2
KAlSi3O8
KAlSi3O8
NaAlSi3O8
Ca2Mg5Si8O22(OH)2
MgSiO3
CaMg(Si2O6)
MnSiO3
(Mg,Fe)2SiO4
Ca2(Al,Fe)3Si3O12(OH)
(Na,Ca)(Al,Fe3+,Li,Mg)3Al6(BO3)3(Si6O18)(OH)4
ZrSiO4
TiO2
Khống thứ sinh
Si4Al4O10(OH)8
Mx(Al,Fe2+,Mg)4Si8O20(OH)4-(Mx là cation bên trong lớp khoáng)
(Al,Mg,Fe3+)4(Si,Al)8O20(OH)4
Si3Al4O12.nH2O
Si2Al4O10.5H2O
FeOOH
α-Fe2O3

1


17
18
19

20
21
22

Manhêtit
Gibxit
Pyroluxit
Dolomit
Canxit
Gyp

γ-Fe2O3
Al(OH)3
β-MnO2
Ca,Mg(CO3)2
CaCO3
CaSO4.2H2O

l. MỘT SỐ TÍNH CHẤT LÝ - HĨA HỌC CỦA KHỐNG CHẤT
a) Khống chất ngun sinh
Khống chất ngun sinh là khống trong thành phần khối macma ở sâu trong lịng
đất hay phun trào trên bề mặt ngưng tụ mà thành như fenspat, mica … Theo thành
phần hóa học được chia thành 3 nhóm chính sau:
- Các oxyt: thạch anh (SiO2), hematit (Fe3O4), manhetit (Fe3O4), rutin (TiO2), Kyanit
(Al2siO3). Các khoáng oxyt khó phong hóa, nhiều nhất là oxyt chứa Fe (5%, đất nhiệt
đới nhiều hơn).
- Các silicat: là muốí axit silixic, metasitixic và octhosilixic. Tất cả khống chất này
dễ phong hóa hơn nhóm oxyt, trong đất chứa khoảng 5 – 15%.
- Các alumosilicat. Những khoáng chất này là muối của axit alumosili xic - Công thức
chung là H2OAl2O3.2nSiO2.

Các alumosilicat trong đất quan trọng là mica trắng (muscovit) và mica đen (biotit).
Khoáng chất nhóm này dễ phong hóa, đất chứa khoảng 10%.
Ngồi ra cịn có khống sunphit (FeS2 - pyrit) photphát (apatit) đều dễ phong hóa.
Các khống chất ngun sinh khác nhau thì có mầu sác và độ cứng khác nhau.
Trong thực tế tất cả khống chất ngun sinh trong đất có nguồn gốc trực tiếp từ đá.
Chúng thường là những mảnh vỡ nhỏ tinh thể, chưa bị phong hóa hay phong hóa nhẹ,
chiếm ưu thế trong các phần thơ của đất (cát, cuội nhỏ).
b) Khoáng chất thứ sinh
Khoáng thứ sinh được hình thành trong quá trình tạo thành đất từ sản phẩm phong hóa
khống ngun sinh (hình l).
KAlSi3O8 + 2H+ + 9H2O
Octolaz (khoáng nguyên sinh)

=

Al2Si2O5(OH)4 + 4H4SiO4 + 2K+
kaolinit (khoáng thứ sinh)

Khoáng chất thứ sinh quan trọng nhất trong đất là nhóm khống sét. Khống sét là
hợp chất có cơng thức nSiO2Al2O3.mH2O, trong đó tỷ lệ SiO2/Al2O3 thay đổi từ 2 - 5
và nó liên quan đến kiểu khống sét. Đơn vị cấu trúc cơ bản của khoáng sét là tứ diện
oxyt silic và bát diện alumohydroxyl. Các đơn vị cấu trúc cơ bản này liên kết với nhau
tạo thành lớp. Khống kaolinit là khống sét có l lớp, tứ diện liên kết với l lớp 8 mặt
2


(gọi là khống l : 1 ). Cịn khống montmonilonit có 2 lớp tứ diện kẹp giữa l lớp 8
mặt.
- Khống sét kaolinit (1 : l): Cơng thức chung là 2SiO2Al2O3.2H2O, Có lượng SiO2
thấp nhất. Khoảng cách giữa các lớp đơn vị kết cấu nhỏ (2,7 Ă )* hay độ dày của l lớp

kết cấu là 7,1 Ă, tỷ diện 8m2/g, hầu như khơng có hiện tượng trao đổi đồng hình trong
tinh thể. Khống sét kaolinit hấp phụ kém đối với H2O và các cation, dung tích hấp
phụ thấp (5 - 10 mđlg/100g khống). Keo khống kaolinit có tính lưỡng tính, có độ
bền cao, là sản phẩm phong hóa nhiệt đới và cận nhiệt đới, chiếm ưu thế ở đất đỏ
nhiệt đới.
- Khoáng sét montmorilonit (2:l) (4SiO2.Al2O3.2H2O) chứa SiO2 nhiều hơn caolinit.
keo chỉ tích điện âm do thay thế đồng hình, khoảng cách giữa các lớp đơn vị kết cấu
là 3,5 - 14,0 Ă, độ dày l lớp là 9,6 - 20,0 Ă. Dung tích hấp phụ trao đổi cation lớn l00120 mđlg/100g khống. Khống sét montmorilonit có khả năng hút nước trương nở
tới khoảng cách 30 Ă, tỷ diện lớn gấp 10 lần kaolinit. Đấy là khoáng sét đặc trưng cho
đất vùng ơn đới.
- Khống sét illit được coi là dạng trung gian giữa hai loại trên, gần với montmorilonit
hơn.
- Khống thứ sinh nhơm oxyt và hydroxyt. Trong đất nhiệt đới và cận nhiệt đới
thường gặp nhóm khống này như hydroxyt nhôm (gibxit Al(OH)3), hydroxyt sắt
nặng cớ màu nâu đỏ hay nâu vàng, nâu đen (gơtit, limonit, hematit) hydroxyt Mn có
màu đen, mềm, kết thành hạt trịn nhỏ trong đất phù sa và đất đá vôi (chủ yếu
manganit - Mn2O3.H2O).
Độ bền phong hóa và sự hình thành khống thứ sinh được biểu diễn ở hình 2 :
Hình 2 - Sơ đồ hình thành khống thứ sinh
Độ bền hay tính ổn định tương đối của các dạng khoáng sét dưới tác dụng của q
trình phong hóa được xếp theo thứ tự sau :
Kaolinit > montmorilonit > illit. Khoáng illit thường khơng ổn định biến thành illit
ngậm nước và cuốí cùng tạo thành montmorilonit.
Khoáng sét là những phần tử rất nhỏ mỏng (2 µm*), tinh thể, cấu trúc lớp mỗi lớp
riêng nhau, có tính chất keo, mang điện. Đó là lý do làm cho khoáng sét hấp phụ các
phần tử nước, các ion từ mơi trường và có tính trương nở. Hàm lượng và thành phần
khoáng sét ảnh hưởng lớn đến độ phì đất và khả năng chịu tải ơ nhiễm môi trường đất.
2. CÁC LOẠI ĐÁ TẠO THÀNH ĐẤT

3

Đá do một hay nhiều khoáng tạo thành, là vật chất cấu tạo vỏ Trái Đất. Đá hình thành
đất gọi là đá mẹ (parent rock) thường nằm dưới lớp đất. Vì vậy tính chất đất liên quan
rất lớn với đá mẹ hình thành chúng.
Dựa vào nguồn gốc hình thành chia ra 3 loại đá: đá macma, đá biến chất và đá trầm
tích.
a) Đá macma có 5 loại, được chia theo hàm lượng SiO trong chúng.
Đá macma siêu axit có hàm lượng SiO2 > 75%
Đá macma axit có hàm lượng SiO2 từ 65 - 75 %
Đá macma trung bình có hàm lượng SiO2 từ 52 - 65%
Đá macma hazơ có hàm lượng SiO2 : 45 - 52%
Đá macma siêu bazơ có hàm lượng SiO2 < 45%
Tất cả các đá macma có cấu trúc tinh thể, nếu khối macma bị đông đặc và nguội ở
dưới sâu gọi là macma xâm nhập thì có cấu trúc hạt lớn, phân biệt hạt rõ (như granit).
Cịn khối macma phun trào lên mặt đơng đặc và nguội thì gọi là đá macma phun trào,
có cấu trúc hạt nhỏ mịn (hình 3). Đá macma chiếm tới 95% đá hình thành vỏ Trái Đất,
và theo chiều giảm của SiO trong đá thì màu sắc trở nên tối dần và dễ phong hóa hơn.
Hình 3: Phân loại đá macma theo lượng cation bazơ và kích thước hạt .
(Malcolm Cresser và Ken Kiliham. 1993)
Ở Việt Nam, granit có thể màu trắng, xám đen, hồng, phụ thuộc vào khoáng mica
trắng hay đen, có ở Cao Bằng, Lạng Sơn, Thanh Hóa, Quảng Bình, Quảng Trị, Huế,
đèo Hải Vân. Liparit có ở Tam Đảo, Thanh Hóa, Nha Trang. Bazan ở Phủ Quỳ (Nghệ
An), Vĩnh Linh và nhiều nhất ở Tây Nguyên và Đông Nam Bộ.
b) Đá trầm tích :
Tạo thành do tái trầm tích các sản phẩm vỡ vụn trong q trình do phong hóa các loại
đá khác và kết gắn chắc lại. Nó có đặc điểm là phân lớp, kiến trúc hạt kích thước khác
nhau, thành phần khống vật đơn giản hơn đá khác.
- Đá cát là loại phố biến nhất, hầu như tỉnh nào cũng có, đất hình thành trên loại đá
này nghèo chát dinh dưỡng, thành phần cơ giới nhẹ.

- Đá phiến sét có cấu tạo thành lớp, có màu vàng đỏ, dễ phong hóa, giàu chất dinh
dưỡng, gặp ở vùng trung du phía Bắc, thành phần cơ giới nặng hơn.
- Đá hỗn hợp gồm đá cát tồn tại xen kẽ đá phiến.
- Đá vơi có thành phàn khống chủ yếu là canxit, trầm tích hóa học hay sinh học, màu
xám trắng, đen hay hồng, phân lớp. Vùng núi đá vơi có địa hình đặc biệt như castơ, có
4


hang động ngầm, suối nước nóng. Đá đolomit là đá vơi đolomit hóa, có trong thành
phần một lượng đáng kể MgCO3. Đá vơi có nhiều ở Thanh Hóa, Hà Nam, Ninh Bình.
- Đá photphorit - Ca3(PO4)2 vàng nâu hay xám do lẫn chất hữu cơ.
- Đá apatit - Ca5(PO4)2(FCl) hình thành do trầm tích sản phẩm sinh vật giàu photpho ở
biển, màu xanh xám hay nâu xám. Apatit có nhiều ở Lào Cai.
Ngoài ra than bùn, than đá và những sản phẩm trầm tích sinh học khơng thuộc đá trầm
tích.
c) Đá biến chất.
Do tác dụng của nhiêt độ, áp suất... mà các đá macma, trầm tích bị biến chất tạo ra đá
mới gọi là đá biến chất.
- Đá gnai được hình thành từ loại đá có kiến trúc hạt. khống vật là thạch anh, fenspat
và khống có màu, gặp ở Hồng Liên Sơn, cao ngun Kon Tum.
- Đá hoa hình thành do đá vôi và đolomit kết tinh lại ở nhiệt độ cao, có màu khác
nhau.
- Đá quăczit là loại đá khó phong hóa, đất hình thành trên loại đá này có tầng đất
mỏng, nghèo chất dinh dưỡng .
- Đá amphibolit do macma bazơ biến chất mà thành.
- Đá phiến kết tinh là đá có kiến trúc hạt dạng phiến rõ rệt, được thấy ở Yên Bái, Lào
Cai , Kon Tum.
Chương 2
PHONG HĨA VÀ Q TRÌNH TẠO THÀNH ĐẤT
l. KHÁI NIỆM VỀ ĐẤT

Đất được hình thành và tiến hóa chậm hàng thế kỷ do sự phong hóa đá và sự phân hủy
xác thực vật dưới ảnh hưởg của các yếu tố mơi trường. Một số đất được hình thành do
bồi lắng phù sa sơng biển (alluvial soils) hay do gió. Đất có bản chất khác cơ bản với
đá là có độ phì nhiêu, tạo sản phẩm cây trồng. Đất được xem như sản phẩm hoạt
động của khí hậu (Cl) trên đá mẹ (p) được làm thay đổi dưới ảnh hưởng của thực vật
và các cơ thể sống khác (o), địa hình (r) và phụ thuộc vào thời gian (t). Jenny đã biểu
diẽn mối quan hệ đó như sau :
Đất = f(p, Cl, t, r, o), bao gồm 5 biến số và nguời ta gọi là 5 yếu tố hình thành đất.
Người ta khẳng định đất thực tế là hệ thống hở cuối cùng mà trong đó có các q trình
nhất định hoạt động (hình 4) : Các hoạt động thêm vào đất, mất khỏi đất, chuyển dịch
vị trí trong đất và hoạt động chuyển hóa trong đất.
5


Sự tạo thành đất từ đá xảy ra dưới tác dụng của hai quá trình diễn ra ở bề mặt trái Đất:
sự phong hóa đá và tạo thành đất. Các quá trình tạo thành đất là tổng hợp những thay
đổi hóa học, lý học sinh học làm cho các nguyên tố dinh dưỡng trong khoáng, đá
chuyển thành dạng dễ tiêu.
2. Q TRÌNH PHONG HĨA ĐÁ
a) Khái niệm:
Dưới tác động của những nhân tố bên ngoài (nhiệt độ; nước, hoạt động của vi sinh vật
(VSV)…) mà trạng thái vật lý và hóa bọc của đá và khống chất trên bề mặt đất bị
biến đổi. Quá trình này gọi là quá trình phong hóa. Kết quả của q trình phong hóa là
đá và khoáng chất bị phá vỡ thành những mảnh vụn, hòa tan, di chuyển làm cho trạng
thái tồn tại và thành phần hóa học hồn tồn bị thay đổi. Kết quả tạo ra những vật thể
vụn và xốp - sản phẩm phong hóa và sau q trình phong hóa gọi là Mẫu chất - nó là
vật liệu cơ bản để tạo thành đất.
Đứng trên quan điểm phát sinh học, mẫu chất và đất có mối liên quan rất mật thiết,
những đặc tính và thành phần hóa học của mẫu chất phản ảnh những đặc tính và thành
phần của đất.

Tuy nhiên, giữa mẫu chất và đất có một đặc điểm khác nhau: Đất có độ phì nhiêu,
cịn đá khơng có.
Dựa vào đặc trưng của từng nhân tố tác động, phong hóa được chia thành 3 loại:
phong hóa lý học, phong hóa hóa học và phong hóa sinh vật học.
Việc chia này chỉ mang ý nghĩa tương đối, vì các quá trình này xảy ra đồng thời và
liên quan khắng khít với nhau.
b) Các q trình phong hóa
Phong hóa lý học (cơ học)
Chỉ q trình làm vỡ vụn các đá có tính chất lý học (cơ học) đơn thuần. Trong quá
trình này các tính chất và thành phần hóa học của chúng không bị biến đổi.
Nguyên nhân:
- Sự thay đổi nhiệt độ
- Sự thay đổi áp suất (mao quản)
- Sự đóng băng của nước trong kẻ nứt
- Sự kết tinh của muối.
+ Sự thay đổi nhiệt độ giữa ngày và đêm, giữa các mùa khác nhau, nên nhiệt độ các
khoáng cấu tạo nên đá cũng biến đổi theo. Sự biến đổi này xảy ra mạnh trên bề mặt
đá, càng vào sâu, càng giảm dần. Đá co dãn theo nhiệt độ, nhưng khả năng dẫn nhiệt
6


của đá kém, nên nhiệt độ ở bề mặt đá và bên trong đá khác nhau, làm xuất hiện sức
căng trên bề mặt phiến đá. Hiện tượng này cứ lặp đi lặp lại giữa ngày và đêm, giữa
các mùa làm cho đá bị rạn nứt và vỡ ra.
+ Đá gồm nhiều khống vật khác nhau, có hệ số dãn nở khác nhau.
Ví dụ : Hệ số nở nhiệt dung như sau :
Thạch anh = 0,000310
Fenspát = 0,0000170
Ogit = 0,000248
Canxit = 0,000200

+ Khi nhiệt độ thấp, nước đóng băng làm thể tích tăng lên, có khi áp lực đóng băng
của nước đạt tới 950 kg/cm2 cũng làm đá vỡ vụn tiếp tục.
Trải qua phong hóa hóa học, thành phần hóa học của đá tuy chưa thay đổi, nhưng đã
hình thành đặc tính mới – đó là khả năng thấm nước và khơng khí vì nó tơi xốp, vỡ
vụn, tổng thể tích lớn lên càng tạo điều kiện cho phong hóa hóa học làm phá hủy triệt
để hơn.
Phong hóa hóa học
- Chỉ q trình phá hủy đá và khống chất do tác động hóa học của nước và dung dịch
nước. Khác với phong hóa cơ học, phong hóa hóa học khơng chỉ làm cho đá vỡ vụn
mà sâu sắc hơn là làm cho thành phần khống học và thành phần hóa học của đá thay
đổi :
+ Kết quả đá vụn xốp.
+ Xuất hiện khống thứ sinh (khống mới)
- Yếu tố chính gây nên phong hóa hóa học là :
Nước, nhất là nước chứa một ít H2CO3 tạo ra tính axit yếu. Thực chất của phong hóa
hóa học là những phản ứng hóa học giữa đá và dung dịch này. Ngồi ra cịn phụ thuộc
vào bản chất các khoáng tạo thành đá.
- Những q trình chính trong phong hóa hóa học là :
+ Q trình hịa tan
Khơng có một loại đá và khống chất nào là tuyệt đối không tan trong nước, mà chỉ
hịa tan ít và với tốc độ khác nhau. Các loại muối clorua và sunfat của các cation kim
loại kiềm và kiềm thổ dễ hịa tan, nên chính những khống đó và các khống chứa
chúng nhiều thì hịa tan mạnh :
Nước có chứa CO2 :

H2O + CO2  H2CO3

7

2H+ + CO2- 3} là một axit yếu.
Vì vậy những khống vật của muối cacbonat bị hịa tan nhanh hơn.
Ví dụ : CaCO3 (canxit) hịa tan rất ít trong nước tinh khiết, nhưng trong khơng khí có
chứa 0,03% CO2 thì độ hịa tan sẽ tăng lên đến 52mg CaCO3/lít nước. Nếu trong
khơng khí chứa 10% CO2 thì độ hịa tan tăng lên tới 390 mg CaCO3/lít nước.
+ Q trình hydrat hóa (q trình ngậm nước)
Nước là một phân tử có cực, nên nếu khống chất có những cation và anion có hóa trị
tự do thì chúng sẽ hút phân tử H2O và trở thânh ngậm nước.
Ví dụ : Hematit ngậm nước thành limonit.
2Fe2O3 + 3H2O  2Fe2O3.3H2O
(hematit)

(limonit)

Kết quả của hydrat hóa là làm độ cứng của khống giảm, thể tích tăng - làm đá bị vỡ
vụn và hịa tan. Ví dụ: Thạch cao (CaSO4) khi bị hydrat hóa se tăng thể tích lên 60%
gây áp suất lớn lên các khống chất xung quanh nó.
CaSO4 + 2H2O  CaSO4.2H2O

tăng thể tích

Na2SO4 + 10H2O  Na2SO4.10H2O

gây sức ép

mirahilit
Như vậy, phong hóa hóa học khơng chỉ phá hủy đá về mặt hóa học, mà thúc đẩy cả
q trình phong hóa lý học nữa.
+ Q trình oxy hóa
Trong hàng loạt các khống chất cấu tạo đá, chứa nhiều ion hóa trị thấp như Fe (II).

Mn(II). Những ion này bị oxy hóa thành hóa trị cao hơn làm cho khoáng phá hủy và
thay đổi thành phần.
4CaFe(II)(SiO3)2 + O2 + 4CO2 + 10H2O  4Fe(III)O(OH) + 4CaCO3 + 8H2SiO3.
ôgil

gơtit

Fe(II)S2 + 2H2O + 7O2  2FeSO4 + 2H2SO4
FeSO4 + 2H2SO4 + O2  2Fe2(SO4)3 + 2H2O
Ở điều kiện nhiệt đới, đa số các khoáng vật màu tốii chứa nhiều sắt bị phong hóa biến
thành mầu nâu của gơtit (FeO)OH (mầu nâu).
Sau đó gơtit lại oxy hóa tiếp thành hêmatit (Fe2O3) màu đỏ.
+ Q trình thủy phân
Nước có khả năng phân ly thành H+ + OH8


H2O ↔ H+ + OH-

Nếu như nước có chứa CO2 thì ion H+ sẽ tăng lên rất nhanh (300 lần). Trong vỏ quả
đất chứa rất nhiều khống silicat - đó là loại muối của axit yếu - axit silic hoặc axit
alumosilic: H2SiO3 và H2 (Al2SiO16).
Trong các khống này có chứa những gốc ion kim loại kiềm và kiềm thổ. Trong quá
trình thủy phân, những ion H+ do nước điện ly ra sẽ thay thế những cation này :
K(AlSi3O8 ) + H+ + OH-  HAlSi3O8 + K+ + OH-.
Quá trình kaolinit hóa khống fenspat là một q trình thủy phân điển hình ở vỏ
phong hóa nhiệt đới.
K2(Al2Si6O16) + H+ + OH-  KH(Al2Si6O16) + KOH .
muối của axit alumosilicat.
KH(Al2Si6O16) + H+ + OH-  H2(Al2Si6O16) + KOH.
axit alumosilic

H2(Al2Si6O16) + nH2O  H2Al2Si2O8H2O + 4SiO2.nH2O
kaolinit

opan

Hoặc có thể thủy phãn trong điều kiện H2CO3:
K2(Al2Si6O16) + 2H2CO3  H2(Al2Si6O16) + 2KHCO3
kali fenspat
Những kim loại kiềm và kiềm thổ (K, Ca, Mg) bị thay thế sẽ hịa tan và rửa trơi. Đồng
thời một phần silic cũng thành dạng di động SiO2.nH2O.
Kaolinit khó bị phân giải, chỉ trong điều kiện nhiệt đới (mưa nhiều và nhiệt độ lớn) nó
bị phân giải thêm một bước nữa tạo thành Al - hydroxyt và axitsilic.
2nH2O
H2Al2Si2O8.H2O

 Al2O3.nH2O + SiO2.nH2O
(hoặc Fe2O3.nH2O) hemalit

Q trình phong hóa hóa học :
- Làm đá vỡ vụn.
- Làm thay đổi thành phần của khoáng và đá.
* Phong hóa sinh học : là q trình biến đổi cơ học và hóa học các loại khống chất
và đá dưới tác dụng của sinh vật và những sản phẩm sống của chúng.
9


+ Sinh vật hút những nguyên tố dinh dưỡng do các q trình phong hóa trên giải
phóng ra để tồn tại.
+ Sinh vật tiết ra các axit hữu cơ phân tử bé (axêtic, malic, oxalic...) và CO2 ở dạng
H2CO3. Các axit này phá vỡ và phân giải đá và khoáng chất.

+ Những VSV do hoạt động phân giải sẽ giải phóng ra các axit vơ cơ (nitơric,
sunfuric...) làm tăng q trình phân hủy đá.
+ Tảo, địa y có khả năng phá hủy đá thông qua bài tiết và hệ rễ len lỏi vào khe đá.
+ Tác dụng phong hóa cơ học do hệ rễ len lỏi và gây áp suất lên đá.
3. ĐỘ BỀN PHONG HĨA
Các loại khống vật và đá bị phá hủy với cường độ khác nhau trong q trình phong
hóa. Khả năng chống lại q trình phong hóa gọi là độ bền phong hóa (hình 5).

Độ bền kém nhất
Olivin

Anocit

Hypesten

Labradorit

Ogit

Andesit

Hoocnoblen

Oligoclaz

Biotit

Anbit

Kalifenspat

Muscovit

Quartz (Bền vững nhất)

Hình 5 Độ bền phong hóa của khống ngun sinh
Độ bền phong hóa phụ thuộc vào:
10


a) Bản chất của khoáng chất và đá. Đá nào chứa nhiều khống vật kém bền vững thì
có độ bền phong hóa thấp.
Các loại khống vật silicat có độ hền phong hóa thấp dần :
- Khi hàm lượng cation bazơ của chúng tăng dần theo thứ tự :
Fe3+ > Al3+ > Mg2+ > Ca2+ > K+ > Na+
- Khi hàm lượng Fe2+ của chúng tăng lên (vì xu thế xy hóa lớn)
- Khi hàm lượng SiO2 trong khống chất càng nhỏ
- Khi khống có chứa nhiều kim loại kiềm và kiềm thổ, có khả năng trao đổi càng
mạnh với các cation của môi trườg xung quanh.
Dựa vào các đặc điểm trên, Scheffer và Schachtschahel đã chia độ bền phong hóa của
các khoáng vật thường gặp thành thứ tự sau : CaSO4.2H2O < CaCO3 < MgCO3
+ Độ bền rất thấp : (thạch cao ; canxit, đolomit)
+ Độ bền thấp : olivin ;

anoctit

(Mg ; Fe)2SiO4

CaAl2Si2O8

+ Độ bền trung bình : ogit Ca(Mg, Fe, Al) (Si, Al)2O6
+ Độ bền cao :

octoclaz;

mucovit

K2Al2Si6O16 ;

KAl2[AlSi3O10(OH)2]

+ Độ bền rất cao : thạch anh và các khoáng sét
(illit < montmorilonit < kaolinit)
Các khoáng đại diện độ bền phong hóa và đặc trưng của đất liên quan với các giai
đoạn phong hóa được M.L Jacnson ( 1997) nêu ra nh sau :
13 giai đoạn phong hóa
(Sposito, 1989)
1

Giai đoạn phong hóa

2

sớm

Các khống đại diện
- Gyp (cũng như halit)

- Khống chứa trong limon và sét

- Canxit (Đolomit, apatit)

- Đất trẻ nhất trên thế giới, vùng đất
không người, thiếu nước.

3

- Olivin, hoocnoblen

4

- Biotit

5

- Anbit

6

Giai đoạn phong hóa

7

Trung bình

Đặc trưng của đất

- Quăczit

- Khoáng chiếm ưu thế trong phần mịn

- Muscovit (Illit)

- Đất ơn đới, hình thành chủ yếu dưới
đồng cỏ

8

- Khống mica 2:1 (vecmiculit)

9

- Montmorilonit

11

- Đất thích hợp trồng lúa mì (đất lúa mì)


10

Giai đoạn phong hóa

11

Muộn

- Nhóm đất phong hóa mạnh ở vùng nhiệt
đới, cận nhiệt đới nóng ẩm.

- Caolinit
- Gibxit

12

- Hematit (gơtit, limonit)

13

- Anata (rutil, ziricon)

- Khoáng chiếm ưu thế trong đất cằn cỗ
trơ sỏi đá.

b) Các điều kiện bên ngoài. Các loại phong hóa, đặc biệt là phong hóa hóa học phụ
thuộc nhiều vào lượng H2O, nhiệt độ; sự phát triển của thực vật ở vùng nhiệt đới mưa
nhiều, nhiệt độ cao quanh năm, thực vật phát triển nhanh và mạnh nên cường độ q
trình phong hóa xảy ra nhanh và triệt để hơn so với vùng ôn đới và sa mạc.
Theo tính tốn :
- Khi nhiệt độ tăng lên 10oC thì tốc độ phản ứng hóa học tăng 2 - 3 lần.
- Mức độ điện ly của nước ở 25 – 30oC tăng từ 4 - 6 lần so với ở l0oC.
Do đó, vỏ phong hóa ở nhiệt đới dày (hàng chục mét) các silicat nguyên sinh bị phân
hủy triệt để, mạnh mẽ giải phóng ra SiO2, Al2O3 Và Fe2O3 tự do, màu đỏ và hình
thành loại đất nhiệt đới điển hình, đất feralit.
4. Q TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT
a) Khái niệm: Sự phát sinh và phát triển của đất cũng giống như bất cứ vật thể tự
nhiên nào, muốn phát sinh và phát triển phải trải qua qná trình đấu tranh thống nhất
giữa các mặt đối lập của bản thân mình. Các mâu thuẩn này được thể hiện về mặt sinh
học, hóa học, lý học, lý - hóa học. Nhưng chúng tác động tương hỗ lẫn nhau có thể
nêu ra :

- Sự tổng hợp chất hữu cơ và phân giải chúng.
- Sự tập trung tích lũy chất hữu cơ, vô cơ và sự rửa trôi chúng.
- Sự phân hủy khoáng chất và sự tổng hợp nên khoáng chất và hợp chất hóa học mới.
- Sự xâm nhập của nước vào đất và sự mất nước từ đất.
- Sự hấp thụ năng lượng Mặt Trời của đất làm cho đất nóng lên và sự mất năng lượng
từ đất làm cho đất lạnh đi.
Trong đất còn nhiều mâu thuẫn khác.
- Từ khi sự sống xuất hiện trên trái đất thì quá trình phong hóa xẩy ra đồng thời với
q trình hình thành đất. Việc chia riêng 2 quá trình này chỉ là tương đối cho dễ xem
xét.
Thực chất của qná trình hình thành đất là vịng tiểu tuần hồn sinh học, thực hiện do
hoạt động sống của sinh vật (động vật, thực vật và vi sinh vật). Trong vịng tuần hồn
này sinh vật đã hấp thụ năng lượng những chất được giải phóng ra trong vịng đại
tuần hồn địa chất và các khí từ khí quyển để tổng hợp nên chất hữu cơ. Sau khi chết
12


chúng lại trả lại cho đất dưới dạng những hợp chất hữu cơ. Các chất hữu cơ này vơ cơ
hóa nhờ vi sinh vật và là nguồn thức ăn cho sinh vật ở thế hệ sau. Vịng tuần hồn này
được thực hiện nhờ sinh vật, thời gian ngắn, phạm vi hẹp nên gọi là vịng tiểu tuần
hồn sinh học (hình 6).
- Nhờ có tiểu tuần hồn sinh học mà các chất dinh dưỡng được giải phóng trong vịng
đại tuần hồn địa chất được tích lũy dưới dạng hợp chất hữu cơ, khơng bị rủa trơi.
- Vịng tiểu tuần hồn sinh học khơng chỉ tích lũy các thức ăn khống mà đặc biệt tích
lũy cả nitơ và năng lượng sinh học.
- Nhờ có chất hữu cơ được tích lũy mà chất mùn trong đất được hình thành và là chỉ
tiêu qnan trọng tạo độ phì nhiêu của đất, cải thiện nhiều tính chất khác của đất (hình
7) .
Hình 6 – Quan hệ giữa vòng đại tuần hòan địa chất và tiểu tuần hịa sinh học (p. 19)
Hình 7 - Quang hợp, vịng tuần hồn sinh học và sự tạo thành đất (p. 20)

+ Thực chất của vịng đại tuần hồn địa chất là q trình phong hóa đá để tạo thành
mẫu chất. Cịn bản chất của q trình hình thành đất là vịng tiểu tuần hồn sinh học,
vì có tiểu tuần hồn sinh học đất mới được hình thành, những nhân tố cơ bản cho độ
phì nhiêu của đất mới được tạo ra .
+ Hai vịng tuần hồn liên hệ chặt chẽ với nhau để tạo thành đất: Khơng có đại tuần
hồn địa chất thì khơng có chất dinh dưỡng được giải phóng ra và như vậy khơng có
cơ sở cho vịng tiểu tuần hồn sinh học phát triển. Ngược lại, khơng có vịng tiểu tuần
hồn sinh học thì khơng có sự tập trung và tích lũy các chất dinh dưỡng được giải
phóng ra trong vịng đại tuần hồn địa chất thì mẫu chất khơng thể phát triển để hình
thành đất. Bởi vậy bản chất của quá trình hình thành đất là sự thống nhất mâu thuẫn
giữa vờng đại tuần hoàn địa chất và vịng tiểu tuần hồn sinh học. Cơ sở của q trình
hình thành đất là vịng đại tuần hồn địa chất cịn bản chất q trình hình thành đất là
vịng tiểu tuần hồn sinh học.
b) Các yếu tố hình thành đất
Đất được hình thành do sự biến đổi liên tục và sâu sắc tầng mặt của đá dưới tác động
của sinh vật và các yếu tố môi trường.
Các yếu tố tác động vào quá trình hình thành đất và làm cho đất được hình thành gọi
là các yếu tố hình thành đất.
Docutraev, người đầu tiên nêu ra 5 yếu tố hình thành đất và gọi đó là yếu tố phát sinh
học (hình 8) p. 21.

13


Hình 8 – Đất được hình thành và phát triển do tác động của các yếu tố hình thành đất
* Đá mẹ
- Nguồn cung cấp vật chất vô cơ cho đất, trước hết là khống chất, cho nên nó là bộ
xương và ảnh hưởng tới thành phần cơ giới, khoáng học và hóa học của đất.
- Thành phần và tính chất đất chịu ảnh hưởng của đá mẹ thừơng được biểu hiện rõ rệt
ở giai đoạn đầu của quá trình hình thành đất, càng về sau sẽ bị biến đổi sâu sắc do các

q trình hóa học và sinh học xảy ra trong đất. Giữa đá và đất luôn diễn ra sự trao đổi
năng lượng, khí, hơi nước và dung dịch. Ví dụ: Đá macma axit chứa nhiều SiO2, khi
đất hình thành trên đá này sẽ có nhiều cát, thấm khí và nước tốt, nghèo chất dinh
dưỡng.
Đá macma bazơ chứa ít SiO2 dễ phong hóa, nên đất có tầng dầy, phản ứng trung tính,
giầu chất dinh dưỡng và chứa nhiều sét.
* Khí hậu
- Thảm thực vật là tấm gương phản chiếu cho các điều kiện khí hậu. Khí hậu tham gia
vào quá trình hình thành đất được thể hiện qua :
+ Nước mưa
+ Các chất của khí quyển (O2, N2, CO2)
+ Hơi nước và năng lượng Mặt Trời
+ Sinh vật sống trên đất .
- Khí hậu có ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp đến quá trình hình thành đất
+ Trực tiếp: nước và nhiệt độ.
Nước mưa quyết định độ ẩm, mức độ rửa trôi, pH của dung dịch đất và tham gia tích
cực vào phong hóa hóa học.
Ví dụ : ở nhiệt đới có lượng mưa lớn nên đất có có độ ẩm cao, rửa trơi mạnh và nghèo
chất dinh dưỡng do kiềm bị rửa trôi nên pH thấp (chua).
Nhiệt độ làm cho đất nóng hay lạnh, nó thúc đấy q trình hóa học, hịa tan và tích lũy
chất hữu cơ.
+ Gián tiếp : Thể hiện qua thế giới sinh vật mà sinh vật là yếu tố chủ đạo cho quá
trình hình thành đất; Biểu hiện qua quy luật phân bố địa lý theo vĩ độ, độ cao và khu
vực.
* Yếu tố sinh học
- Cây xanh có vai trị quan trọng nhất vì nó tổng hợp nên chất hữu cơ từ những chất
vơ cơ của đất và của khí quyển - nguồn chất hữu cơ của đất. Vi sinh vật phân hủy,
tổng hợp và cố định nitơ. Các động vật có xương và khơng xương xới đào đất làm cho
đất tơi xốp, đất có cấu trúc. Xác sinh vật là nguồn chất hữu cơ cho đất, có thể nói vai
14

trị của sinh vật trong q trình hình thành đất là: tổng hợp, tập trung, tích lũy chất
hữu cơ, phân giải và biến đổi chất hữu cơ.
* Yếu tố địa hình
- Địa hình khác nhau thì sự xâm nhập của nước, nhiệt các chất hịa tan sẽ khác nhau.
Nơi có địa hình cao, dốc, độ ẩm bé hơn nơi có địa hình thấp và trũng. Địa hình cao
thường bị rửa trơi, bào mịn.
- Hướng dốc ảnh hưởng đến nhiệt độ của đất. Dốc phía Nam, bề mặt gồ ghề có nhiệt
độ cao hơn các hướng dốc khác có bề mặt phẳng. Địa hình ảnh hưởng tới tốc độ và
huớng gió nên ảnh hưởng tới cường độ bốc hơi nước.
- Địa hình ảnh hưởng tới hoạt động sống của thế giới sinh vật, tới chiều hướng và
cường độ của quá trình hình thành đất.
* Yếu tố thời gian
Yếu tố này được coi là tuổi của đất. Đó là thời gian diễn ra quá trình hình thành đất và
một loại đất nhất định được tạo thành đó là tuổi.
Đất có tuổi càng cao, thời gian hình thành đất càng dài thì sự phát triển của đất càng
rõ rệt.
Các tính chất lý học, hóa học và độ phì nhiêu của đất phụ thuộc nhiều vào tuổi của
đất. Vì thời gian dài hay ngắn ảnh hưởng rất lớn đến mức độ biến đổi lý học, hóa học
và sinh học trong đất.
Chia ra tuổi tuyệt đối và tuổi tương đối
Tuổi tuyệt đối tính từ lúc bất đầu xảy ra quá trình hình thành đất cho tới hiện tại. Tuổi
này xác định bằng tổng số năng lượng những quá trình sinh học. Năng lượng sinh học
này phụ thuộc vào cường độ ánh sáng và nhiệt lượng Mặt Trời.
Càng lên Bắc bán cầu 2 yếu tố trên càng giảm, do đó năng lượng sinh học thấp, tuổi
tuyệt đối của đất thấp. Trái lại càng về phía xích đạo và nhiệt đới năng lượng sinh học
càng lớn, tuổi tuyệt đối của đất càng cao.
Tuổi tương đối : đó là sự chênh lệch về giai đoạn phát triển của các loại đất trên cùng
một lãnh thổ có tuổi tuyệt đối như nhau. Tuổi tương đối đánh dấu tốc độ tiến triển của

vịng tiểu tuần hồn sinh học, phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, địa hình, đá mẹ và
sinh vật ở mỗi vùng.
* Hoạt động sản xuất của con người
Ngày nay hoạt động sản xuất của con người có tác động rất mạnh đối với quá trình
hình thành đất. Do vậy, một số tác giả có xu hướng xếp đây là 1 yếu tố thứ 6 của quá
trình hình thành đất. Tác động của con ngời được thể hiện chủ yếu thông qua các hoạt
động sản xuất, đặc biệt là sản xuất nông nghiệp, lâm nghiệp.
15


5 . SỰ PHÁT TRIỂN CỦA QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT
Đất được hình thành, khơng ngừng tiến hóa gắn liền với sự tiến hóa của sinh giới. Sự
sống xuất hiện trên trái Đất đánh dấu sự khởi đầu của quá trình tạo thành đất. Người
ta đã khẳng định những sinh vật đơn giản (vi khuẩn, tảo) tham gia đầu tiên vào quá
trình tạo thành đất. Chúng sống trên các sản phẩm đầu tiên của phong hóa vật lý các
đá, sau đó chết đi làm giàu chất hữu cơ cho sản phẩm phong hóa. Đồng thời lúc đó
năng lượng Mặt Trời chuyển thành năng lượng sinh học tích lũy trên bề mặt Trái Đất.
Sự chuyển hóa quang năng Mặt Trời thành năng lượng hóa học tích lũy trong hợp
chất hữu cơ là sự khởi đầu hình thành độ phì của đất. Sau vi khuẩn, tảo xuất hiện các
sinh vật tiến hóa hơn như mộc tặc, thạch tùng, dương xỉ, rêu và sau đó là thực vật bậc
cao, làm cho q trình tạo thành đất phát triển về cường độ và chất lượng. Khi thực
vật cây xanh bao phủ khắp mặt đất, hệ thống rễ của chúng phát triển đa dạng ăn sâu
vào lớp đá phong hóa, thì lượng chất hữu cơ, mùn, chất dinh dưỡng, đạm tích lũy
nhiều, hình thành độ phì ổn định. Đánh dấu giai đoạn chất lượng của q trình tạo
thành đất.
Sự tiến hóa của sinh giới từ đơn giản đến phức tạp được hoàn thiện qua hàng triệu
năm, nên quá trình phát triển để hình thành đất cũng lâu dài như vậy. Trong q trình
tiến hóa số lượng cá thể, thành phần loài động thực vật tăng lên, lượng chất hữu cơ
tạo thành nhiều năng lượng Mặt Trời tích lũy trong sinh giới lớn vì vậy sự phát triển
của quá trình tạo thành đất mạnh.

Những nghiên cứu về cổ thực vật, cho thấy ở kỷ Cambri và Ocđovit mới có thực vật
bậc thấp (vi khuẩn, tảo), quá trình hình thành đất ở giai đoạn đầu. Đến kỷ Silua,
Đevon, Than đá, thực vật phong phú hơn nên sự phát triển hình thành đất phức tạp
hơn. Ở kỷ Phấn trắng và kỷ Thứ ba trên lục địa phát triển rộng rãi rừng lá kim, lá to
bản, bãi cỏ, thảo nguyên cỏ đã tạo nên những loại đất tương ứng. Các kiểu thực bì. Ở
kỷ thứ tư, dưới tác dụng của băng hà, quá trình hình thành đất bị gián đoạn, không
phát triển. Lớp đất gần băng hà, bị bào mịn do nước băng hà lơi cuốn và sau đó được
phủ bởi lớp trầm tích băng hà.
Ở vùng sa mạc, núi cao (khí hậu nóng, lạnh), sinh vật kém phát triển, đặc biệt là thực
vật bậc cao, nên quá trình hình thành đất kém phát triển.
6. CÁC CHỨC NĂNG CỦA ĐẤT
Cho đến nay có nhiều khái niệm định nghĩa về đất. Ví dụ, năm 1897 Docutraep định
nghĩa:
"Đất là một vật thể thiên nhiên, cấu tạo độc lập, lâu đời do kết quả của quá trình hoạt
động tổng hợp của 5 yếu tố hình thành đất gồm: đá, thực vật, động vật, khí hậu, địa
hình và thời gian". Trên quan điểm sinh thái học và môi trường Winkler (1968) đã
xem đất như một vật thể sống vì trong nó có chứa nhiều các vi sinh vật từ vi khuẩn,
nấm, côn trùng đến các động vật khơng có xương và động vật có xương. Đất cũng
tuân thủ những quy luật sống: phát sinh, phát triển: thối hóa và già cỗi. Và tùy thuộc
16


vào thái độ đối xử của con người đối với đất mà đất có thể trở nên phì nhiêu hơn, cho
năng suất cây trông cao hơn và ngược lại. Cũng với cách nhìn nhận như vậy, các nhà
sinh thái học còn cho rằng, đất là vật mang của tất cả các hệ sinh thái tồn tại trên Trái
Đất. Đất tự mang trên mình nó các hệ sinh thái, và muốn cho các hệ sinh thái bền
vững thì vật mang trước hết phải bền vững. Do đó, con người tác động vào đất cũng
chính là tác động vào tất cả các hệ sinh thái, mà đất đang “mang” trên mình nó. Một
vật mang và lại được đặc thù bởi tính chất độc đáo mà khơng một vật thể tự nhiên nào
có được - đó là độ phì nhiêu. Đối với các hệ sinh thái thì đây là một tính chất độc đáo

của đất, giúp cho các hệ sinh thái tồn tại, phát triển. Xét cho cùng thì cuộc sống của
con người cũng phụ thuộc vào tính chất “độc đáo” này của đất. Đối với nông nghiệp,
đất là tư liệu sản xuất đặc biệt là đối tượng lao động độc đáo, và 2 khái niệm: đất
(soil) và đất đai (land) không đồng nghĩa. Khái niệm về đất đai bao hàm nội dung mặt
bằng lãnh thổ để sử dụng cho toàn bộ các ngành kinh tế quốc dân, khơng riêng gì sinh
vật. Cịn đất (soil) là lớp phủ thổ nhưỡng do tác động sinh vật tới đá mẹ thể tơi xốp,
có độ phì nhiêu và được hình thành do quá trình tác động lâu dài của các yếu tố như:
địa hình, đá mẹ, thảm thực vật, khí hậu, tuổi của đất và hoạt động sản xuất của con
người. Đất được sử dụng cho sự phát triển của sinh vật (chủ yếu là thực vật).
Các chức năng của đất được minh họa ở hình 9 (p.25)
Theo hình vẽ thì đất có 5 chức năng :
- Môi trường để các loại cây trồng sinh trưởng và phát triển,
- Địa bàn cho các quá trình biến đổi và phân hủy các phế thái hữu cơ và khoáng.
- Nơi cư trú cho các động vật đất.
- Địa bàn cho các cơng trình xây dựng.
- Địa bàn để lọc nước và cung cấp nước.
Chương 3
TÍNH CHẤT VẬT LÝ CỦA ĐẤT
1. ĐẶC ĐIỂM HÌNH THÁI CỦA ĐẤT
Trong q trình hình thành đất, phẫu diện đất được hình thành có đặc điểm bên ngoài
xác định – hay là dấu hiệu hình thái của đất.
Dựa vào đặc điểm hình thái có thể phân biệt đất với đá, đất này với đất khác và có thể
biết được chiều hướng và cường độ quá trình hình thành đất. Học thuyết hình thái học
đất được nghiên cứu rất tỷ mỉ bởi Dakharop, 1973. Những đặc điểm hình thái học đất
bao gồm.
17


a) Phẫu diện đất
Phẫu diện đất là mặt cắt thẳng đứng từ bề mặt đất xuống tầng đá mẹ. Các loại đất

khác nhau có độ dày và đặc trưng phẫu diện khác nhau. Có thể nói rằng, phẫu diện đất
là hình thái biểu hiện bên ngồi phản ánh q trình hình thành, phát triển và tính chất
của đất.
Phẫu diện đất được chia thành các tầng phát sinh khác nhau theo đặc trưng của chúng.
Đối với đất hình thành tại chỗ, phẫu diện đất bao gồm 3 tầng cơ bản: Tầng A (tầng
mùn), tầng B (tầng tích tụ) và tầng C (tầng mẫu chất). Tùy theo các loại đất khác nhau
mà các tầng này có thể được chia ra các tầng phụ. Ví dụ như ở đất rừng, tầng A có thể
gồm tầng Ao (tầng thảm mục, tầng Al (tầng mùn), tầng A2 (tầng rửa trơi). Một phẫu
diện đất điển hình cho đất rừng được mơ tả ở hình 10 (p. 26).
b) Thành phần cơ giới. Trong điều kiện đồng ruộng, thành phần cơ giới phân ra cát,
cát pha, thịt và sét. Có thể xác định bằng mắt vê khơ hay tẩm ướt vê thành sợi. Thành
phần cơ giới liên quan đến nhiều tính chất đất và có ý nghĩa đặc biệt sẽ trình bày ở
phần sau.
c) Cấu trúc đất và ý nghĩa nông học. Đất được phân tán và tổ hợp thành các hạt và
cục có kích thước khác nhau gọi là cấu trúc đất. Chúng được cấu tạo từ các phần tử
(nguyên tố) cơ học riêng biệt liên kết với nhau tạo thành đồn lạp có kích thước khác
nhau. Vi đồn lạp có kích thước < 0,25mm và đồn lạp lớn > 0,25mm.
Sự tạo thành đoàn lạp do các chất keo gắn kết các phần tử hạt đơn. Có ba nhóm hợp
chất keo gắn kết quan trọng: keo khống, oxyt keo sắt, mangan, keo hữu cơ và các
gôm sinh học. Khả năng gắn kết tạo thành đoàn lạp, các hạt lớn hơn 0,5mm được xếp
theo thứ tự sau: gôm sinh học > oxyt Fe > keo hữu cơ > keo sét.
Có nhiều lý thuyết về q trình tạo thành đồn lạp, nhưng chắc chắn nhất có liên quan
đến phân tử keo mang điện và phân tử nước lưỡng cực. Các phân tử nước liên kết với
phần tử keo mang điện sau đó bị mất đi để hình thành cấu trúc.
Về hình thái cấu trúc đất có các dạng hình khối (hạt, cục, viên có kích thước khác
nhan). Cấu trúc dạng lăng trụ với kích thước khác nhau và cấu trúc dạng hình phiến
dẹt (hình l l).
Cấu trúc viên và cục nhỏ (đồn lạp) có kích thước từ 0,05 - 0,25mm gọi là vi cấu trúc
và từ 0,25 - 10mm gọi là cấu trúc lớn.
Độ bền của đoàn lạp trong nước càng lớn càng tốt, nghĩa là sau khi mưa, tưới nước

hay làm đất vẫn có cấu trúc tốt. Đất có cấu trúc đảm bảo độ xốp của các đồn lạp
(50% so với thể tích của đồn lạp là tốt nhất). Đất có cấu trúc trước hết đảm bảo chế
độ nước, nhiệt, khơng khí cho cây trồng. Trong thực tế sản xuất cách quản lý đất
khơng tốt có thể dẫn đến cấu trúc đất bị phá hủy, do các nguyên nhân cơ học, lý hóa
học và sinh học. Nhiều biện pháp được áp dụng để duy trì và tăng cấu trúc đất. Trước
18


hết là luôn phải làm giàu chất hữu cơ cho đất, trồng cây, đặc biệt là cây họ Đậu, bón
vơi cho đất chua, sử dụng các hợp chất cao phân tử bón cho đất và có phương pháp
làm đất thích hợp.
d) Cấu tạo của đất: Đặc điểm hình thái này muốn chỉ về độ chặt xốp của đất. Độ
chặt được phân biệt như sau:
- Đất rất chặt, thực tế không đào được bằng xẻng mà phải dùng xà beng. Độ chặt như
vậy thường gặp ở tầng tích tụ đất mặn hay đất bị đá ong hóa.
- Đất chặt, phải dùng cuốc và tốn hao một lực khá lớn.
- Đất xốp, đào được bằng xẻng dễ dàng, đất tơi, thường gặp ở đất có cấu trúc viên.
- Đất tơi vụn, gặp ở tầng canh tác của đất cát hay cát pha, có thể dùng tay đào bới
được.
d) Độ dầy của đất: được xác định từ tầng mặt đen tầng mẫu chất hình thành đất, ở
tầng này có q trình hình thành đất phát triển yếu. Độ dầy phẫu diện đất thay đổi từ
40 - 50 đến 100 - 150cm, có nơi độ dây 10m hay hơn (Feralit trên đá bazan vùng Tây
Nguyên).
e) Mầu sắc của đất: là đặc điểm quan trọng phản ánh các tính chất của đất. Nhiều
loại đất gọi theo màu: đất đỏ, đen, đất xám, đất mầu hạt dẻ. Dựa vào mầu sắc có thể
đánh giá chất lượng và độ phì đất. Màu sắc đất phụ thuộc vào hàm lượng mùn và
thành phần khống học và hóa học của đất.
- Có 3 nhóm hợp chất: chất mùn (đen), chất sắt (đỏ) oxytsilic canxicacbonat,
canxisunfat (trắng) ảnh hưởng tới mầu của đất. Màu đen, còn do hydroxyt hay oxyt
Mn, FeS hay mầu đen của đá hình thành đất. Trên cơ sở phối hợp 2 hay 3 mầu chính

(trắng, đen, đỏ) hình thành nên các loại màu sắc khác nhau. S.A. ZaKharop đã xây
dựng một tam giác màu như ở hình 12.
2. TỶ TRỌNG VÀ DUNG TRỌNG CỦA ĐẤT
Trong số những tính chất cơ bản của đất thì tỷ trọng và dung trọng chiếm vị trí quan
trọng.
- Tỷ trọng thể rắn của đất
- Tỷ trọng xương của đất.
- Dung trọng xương của đất
- Dung trọng của chính đất
a) Tỷ trọng thể rắn của đất
Tỷ trọng thể rắn của đất là tỷ số khối lượng thể rắn của đất với khối lượng của nước
có cùng một thể tích ở 4oC.
d

P
P1

19


d - Tỷ trọng thể rắn của đất
P - Khối lượng thể rắn của đất (khơng có những lổ nhỏ).
P1 – Khốí lượng của nước cùng thể tích ở 4oC.
Theo quan điểm cũ, tỷ số

P
gọi là tỷ trọng thật của đất. Nhưng khái niệm này không
P1

phản ánh được nội dung của cơng thức trên, vì rằng trong nó chứa khơng phải trọng

lượng của toàn bộ đất mà chỉ một trong số 3 thể của nó - đó là thể rắn, nên đúng hơn
sẽ là tỷ trọng thể rắn của đất. Chúng ta đã biết: thể rắn của đất là những khoáng
nguyên sinh, thứ sinh, những chất hữu cơ và humat, bởi thế tỷ trọng thể rắn của đất sẽ
phụ thuộc vào đặc tính của thành phần khống vật và hóa học của nó. Dưới đây là tỷ
trọng một vài khống chất và chất hữu cơ khác nhau.
Tên gọi

Tỷ trọng

Chất mùn

l,25 - l,80

Thạch cao

2,30 - 2,35

Thạch anh

2,65

Kaolimit

2,60 - 2,65

Microclin

2,54 - 2,57

Đolomit

2,80 – 2,90

Limonit

3,80 - 3,95

Vì trong những đất khống, thạch anh thường chiếm ưu thế nên tỷ trọng của chúng xê
dịch trong khoảng 2,54 - 2,74. Tỷ trọng thể rắn của những đất ít mùn ở tầng trên
khoảng từ 2,5 đến 2,65. Ở các tầng tích tụ sâu, ví dụ tầng tích tụ của đất potzon, đất
đỏ chứa lượng lớn hợp chất sắt, nên tỷ trọng thường tăng và đạt đến 2,70 - 2,80.
b) Dung trọng cúa đất là tỷ số khối lượng đất khô (kể cả những lỗ hổng) với khối
lượng của nước cùng một thể tích ở 4oC. Dung trọng của đất còn gọi là khối lượng
của l cm3 đất khơ ở trạng thái tự nhiên.
Dung trọng có 3 loại.
- Dung trọng thể rắn của đất: Nếu ta cắt từ phẫu diện đất một thể tích nhất định ở
trạng thái tự nhiên đem sấy ở 105oC ta sẽ có dung trọng thể rắn của đất sau:
d  100165cm3  1,65 g / cm3

(198g sau khi sấy sẽ còn 165g)
- Dung trọng của đất ở trạng thái tự nhiên (không sấy) .
d '  100198cm3  1,98 g / cm3

20


- Dung trọng của đất khô:
d''

165

82, 5

 2,00 g / cm3

Khi sấy ở 105oC P = 165g và M = 82,5cm3.
Các trị số trên liên hệ với nhau theo biểu thức :
d  11,9820 g / cm3 W (độ ẩm của đất ) = 20%
100

Dung trọng của đất phụ thuộc vào thành phần cơ giới và nham thạch của đất, vào độ
hổng và số lượng chất hữu cơ chứa trong nó (hình 13).
Sử dụng dung trọng của đất: Xác định dung trọng của đất hay tỷ trọng xương của
đất có nhiều lợi ích. Để tính trữ lượng nhiều nguyên tố và chuyển chúng từ % sang thể
tích.
Đánh giá một cách khách quan việc chuyển đổi các nguyên tố từ tầng này sang tầng
khác.
Dùng dung trọng của đất để tính độ hổng, trữ lượng các chất mùn, nước ở trong đất.
Ở tất cả các loại đất dung trọng của chúng tăng lên khi xuống sâu. Điều này gây nên
bởi 3 nguyên nhân:
- Giảm hàm lượng mùn từ trên xuống dưới
- Do q trình tích lũy những chất rửa trơi xuống, làm tăng tỷ trọng của chúng ;
- Do áp suất vĩnh cửu của các tầng trên đối với tầng dưới, mức độ nén chặt của các
tầng trên càng lớn thì tầng tích tụ càng được thể hiện rõ và tỷ trọng thể rắn của đất
càng lớn.
Ví dụ : Đất potzon, quá trình rửa trơi và tích tụ xảy ra mạnh mẽ, bởi thế dung trọng
của tầng tích tụ có thể đạt tới l,78 ; trong khi đó ở đất xám rừng, q trình rửa trơi và
tích tụ kém nên dung trọng lớn nhất của tầng C là l,56.
Tính trữ lượng nước trong đất
Ví dụ: Bề dày của tầng đất cày là 20cm
Độ ẩm của đất là 20%

Dung trọng của đất là l,3 g/cm3
Cần tính trữ lượng nước ở tầng dày 20cm trên diện tích 1 ha.
Cách tính :
Thể tích của tầng đất cày trên l ha là :
10.000 m2 x 0,2m = 2.000 m3
21


Khối lượng của tầng đất cày là :
2.000 m3 x 1,3 = 2.600 tấn
Xác định trữ lượng nước :
x = (2.600 x 20) x 10-2 = 520 tấn H2O .
Tính trữ lượng mùn trong đất
Ví dụ :
Bề dày tầng A = 29 cm
Hàm lượng mùn tầng A = 3,73% .
Dung trọng của đất là l,23 g/cm3.
Cần tính trữ lượng mùn của tầng A trên l ha.
Cách tính :
Thể tích của tầng đất cày (tầng A) trên l ha là
10.000 m2 x 0,29 = 2.900 m3
Khốí lượng của tầng A trên 1 ha là :
2.900 x l,23 tấn/m3 = 3.567 tấn
Trữ lượng mùn của tầng A trên l ha là
(3.567 x 3,73) x 10-2 = 133 tấn
Tương tự như trên có thể tính được trữ lượng chất dinh dưỡng N-P-K trong đất
3 . ĐỘ HỔNG HAY ĐỘ XỐP CỦA ĐẤT
Một đất bất kỳ nào bao giờ cũng có những lỗ hổng. Tổng số tất cả những lỗ hổng
hoặc khe nhỏ trong đất tính ra % so với thể tích của nó thì gọi là độ hổng chung hay
độ xốp chung của đất.

P% = V1/V2*100
Ở đây:

P : độ hổng chung của đất tính ra % .
V l : tổng thể tích của những lỗ hổng trong đất tính ra cm3.
V2 : thể tích của đất tính ra cm3.

Độ hổng trong đất có ý nghĩa rất lớn, bởi vì H2O và khơng khí di Chuyển trong các lỗ
này. Trong các lỗ hổng này còn di chuyển cả những rễ cây, vi khuẩn và nhiều cơ thể
sống khác của đất. Cho nên có thể nói rằng: Độ phì của đất, một phần khá lớn phụ
thuộc vào số lượng và chất lượng của các lỗ hổng chứa trong nó.
a) Độ hổng chung của đất

22


Trị số độ hổng chung của đất phụ thuộc vào tỷ trọng thể rắn và tỷ trọng xương của
đất. Ta biết rằng: tích số giữa thể tích và tỷ trọng của vật ở khối đã cho là trị số không
đổi. Từ đó ta suy ra:
dV = d1Vl
Ở đây

d : Tỷ trọng thể rắn của đất
V : Thể tích thể rắn của đất (không kể các lỗ hổng)
d1 : Tỷ trọng của đất khơ kể cả lỗ hổng
Vl : Thể tích của đất khơ kể cả lỗ hổng

Từ phương trình trên ta có : V = dlVl/d
Độ hổng (P) sẽ bằng :
P = V1-V =V1-d1V1/d = (V1d-d1V1)/d = V1(d-d1)/d và P tính ra % so với thể tích đất là:

P% = V1(d-d1)/dV1*100 = (d-d1)/d*100
4. THÀNH PHẦN CƠ GIỚI CỦA ĐẤT
a) Khái niệm: Thành phần cơ giới (cấp hạt) của đất là tỷ lệ phần trăm những ngun
tố cơ học có kích thước khác nhau chứa trong đất ở tỷ lệ này hoặc khác. Nhiều tính
chất lý hóa học quan trọng của đất như cấu trúc, tính thấm nước, khả năng giữ nước,
khả năng dâng nước, khả năng hấp phụ trao đổi ion, và dự trữ chất dinh dưỡng phụ
thuộc vào thành phần cơ giới. Nhiều loại cây trồng thích ứng với khoảng nhất định
của thành phần cơ giới và có chất lượng sản phẩm cũng phụ thuộc vào nó.
b) Các nguyên tố cơ học: Các nguyên tố cơ học là những phần tử riêng biệt của đá
khoáng, đồng thời là hợp chất vơ định hình ở trong đất trong mối liên kết với nhau.
Các nguyên tố cơ học có thể là khống hữu cơ và hữu cơ - khống. Được hình thành
do phong hóa đá và sự tương tác những sản phẩm phong hóa với sản phẩm sinh học.
Phân loại các nguyên tố cơ học trong đất có sự khác nhau.
Các nước Đơng Âu, theo phân loại của Nga được trình bày trong bảng 2.
Bảng 2 : Phân loại các nguyên tố cơ học ở Nga (Katrinski, 1976) (p.34)
KÍCH THƯỚC NGUYÊN TỐ
CƠ HỌC (mm)

>3
3–1
1.0 – 0.5
0.5 – 0.25
0.25 – 0.05
0.05 – 0.01
0.01 – 0.005
0.005 – 0.001
0.001 – 0.0005
0.0005 – 0.0001
< 0.0001

TÊN GỌI NGUN TỐ CƠ HỌC

Đá
Sỏi
Cát lớn
Cát trung bình
Cát nhỏ
Limon thơ
Limon trung bình
Limon nhỏ
Sét to
Sét nhỏ
Keo

NHĨM NGUN TỐ CƠ HỌC

Phần đá

Cát vật lí (> 0.01)

Sét vật lí (< 0.001)

23


Bảng 3 : Phân loại các nguyên tố cơ học ở Mỹ (p.35)
Thành phần cơ giới đất là số lượng tương đối (%) của cát, limong và sét.
- Đất cát pha : 85 % là cát, 10% limông và 5% sét
- Đất thịt trung bình: tỷ lệ tương ứng là 45, 40 và 15%.
- Đất sét nặng là 25, 30 và 45 % .

Đó là 3 nhóm chính của thành phần cơ giới. Năm 1976 Katrinski đề nghị phân loại và
gọi tên đất theo thành phần cơ giới như sau:
Bảng 4 : Phân loại đất theo thành phần cơ giới
(Katrinski, 1976)
Trong đó I : Đất potzon đồng cỏ, II : Đất Ferralit đỏ vàng.
Thành phần cơ giới theo phương pháp phân loại của Mỹ được trình bày bằng hình tam
giác đều (hình 14), gồm 12 loại, 3 nhóm cấp hạt: sét, limong và cát được biểu thị ở 3
cạnh. Đỉnh tam giác tương ứng 100%. Từ đáy tam giác đến đỉnh chia thành 10 hàng,
mỗi hàng tương ứng 10%. Hàm lượng của 3 nhóm cấp hạt: cát, limong, sét được biểu
thị ở 3 đường thẳng song song với đáy tam giác. Theo quan điểm giao nhau của 3
đường thắng trong tam giác sẽ biết được loại đất cần tìm.
Hình 14 - Thành phần cơ giới đất phân loại theo hình tam giác.
l. Cát (Sand)
2. Cát pha thịt (Loamy sand)
3. Thịt pha cát (Sandy Loam)
4. Thịt (Loam)
5. Thịt pha limon (Silty Loam)
6. Limôn (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 (SiIty Clay)
11. Sét pha cát (Sandy Clay)
24


l2. Sét (Clay)
c) Tính chất của các nguyên tố cơ học đất
Các nguyên tố cơ học đất khác nhau về thành phần khống và hóa học. Đất có nguồn
gốc khác nhau thì khác nhau về hàm lượng SiO2, FeO, Fe2O3, Al2O3, CaO và MgO và

tỷ lệ SiO2/R2O3. Quy luật là tăng kích thước ngun tố cơ học thì hàm lượng SiO2
tăng và ngược lại giãm kích thước phân tử cơ học thì hàm lượng Al2O3, Fe2O3, CaO
và MgO tăng.
Một số tính chất quan trọng của đất như hàm lượng mùn (% ), dung tích hấp phụ,
nước hút ẩm cực đại, độ trữ ẩm cực đại, độ trương phồng và độ dâng nước mao giảm
tăng theo chiều giảm kích thước phân tử cơ học.
Thành phần cấp hạt > 0,005mm hầu như khơng có tính dính, tính dêo, tính trương.
Các ngun tố cơ học được ximăng hóa, và kết dính tương hỗ lẫn nhau tạo thành
những đồn lạp, làm cho đất có cấu trúc.
Theo thành phần cơ giới của đất có thể chia thành đất cát, cát pha, đất thịt và đất sét
(hình 14). Đất có thành phần cơ giới khác nhau thì độ phì khác nhau và thích hợp
khác nhau đối với cây. Đất thành phần cơ giới nhẹ (đất cát, cát pha) có độ thấm nước
tốt, thống khí, giữ nước kém, chúng khơng có cấu trúc, nghèo chất hữu cơ và các
nguyên tố dinh dưỡng. Đất nặng (thịt, sét) có lực cản lớn khi canh tác vì tính liên kết
và tính dính ở trạng thái ẩm. Đất thấm nước kém, có khả năng giữ nước lớn theo thời
gian, mùn được tích lũy nhiều, đất có cấu trúc và giàu chất dinh dưỡng.
d) Phương pháp nghiên cứu thành phần cơ giới đất.
Nghiên cứu thành phần cơ giới đất trước hết phải phá vỡ cấu trúc đất, phân tán đất
thành các phần tử cơ học riêng biệt. Và xác định tỷ lệ của các phân tử cơ học.
Người ta sử dụng một số phương pháp sau đây :
- Phương pháp tiến hành ngồi đồng ruộng.
- Phương pháp rây.
- Phương pháp phân tích thành phần cơ giới trong môi trường lỏng (phương pháp
pipet)
* Xác định nhanh thành phần cơ giới ngoài đồng ruộng
Xác định nhanh thành phân cơ giới ngoài đồng ruộng thường được áp dụng trong
nghiên cứu đất vì đơn giản dễ áp dụng và có độ tin cậy khá cao. Cách tiến hành (hình
15)
Làm cho đất có độ ẩm thích hợp (có trạng thái hơi dẻo có thể nặn được) rồi để trong
lịng bàn tay, vê thành thỏi dài 8-9cm có đường kính 3mm, cuốn lại thành vịng trịn

dường kính khoảng 3cm.
25