Bài giảng Khoa học đất

Chia sẻ: Ssaczcz Czczxc | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:151

Thêm vào BST

Báo xấu

223
lượt xem 35
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Khoa học đất của tiến sĩ Lê Thanh Bồn trình bày khái niệm về đất, thành phần cơ bản của đất, vai trò quan trọng của đất, sơ lược về lịch sử phát triển khoa học thổ nhưỡng trên thế giới và ở Việt Nam, đối tượng và nhiệm vụ của thổ nhưỡng học, các khoáng vật và đá hình thành đất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Khoa học đất

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ DỰ ÁN HỢP TÁC VIỆT NAM – HÀ LAN BÀI GIẢNG KHOA HỌC ĐẤT Người biên soạn: TS. Lê Thanh Bồn Huế, 08/2009
BÀI MỞ ĐẦU 1. Khái niệm về đất V.V. Đôcutraiep (1846-1903) người Nga là người đầu tiên đã xác định một cách khoa học về đất rằng: Đất là tầng ngoài của đá bị biến đổi một cách tự nhiên dưới tác dụng tổng hợp của nhiều yếu tố. Theo Đôcutraiep: Đất trên bề mặt lục địa là một vật thể thiên nhiên được hình thành do sự tác động tổng hợp cực kỳ phức tạp của 5 yếu tố: sinh vật, đá mẹ, địa hình, khí hậu và tuổi địa phương. V.R.Viliam (1863-1939) Viện sĩ thổ nhưỡng nông hóa Liên Xô (cũ) thì cho rằng đất là lớp tơi xốp của vỏ lục địa, có độ dày khác nhau, có thể sản xuất ra những sản phẩm của cây trồng. Tiêu chuẩn cơ bản để phân biệt giữa "đá mẹ" và đất là độ phì nhiêu, nếu chưa có độ phì nhiêu, thực vật thượng đẳng chưa sống được thì chưa gọi là đất. Độ phì nhiêu là khả năng của đất có thể cung cấp nước, thức ăn và đảm bảo các điều kiện khác để cây trồng sinh trưởng phát triển và cho năng suất. Như vậy độ phì không phải chỉ là số lượng chất dinh dưỡng tổng số trong đất mà là khả năng cung cấp chất dinh dưỡng cho cây nhiều hay ít. Khả năng đó nhiều hay ít (tức độ phì cao hay thấp) là do các tính chất lý học, hóa học và sinh học của đất quyết định; ngoài ra còn phụ thuộc vào điều kiện thiên nhiên và tác động của con người. Độ phì là một chỉ tiêu rất tổng hợp, là sự phản ảnh tất cả các tính chất của đất. Như vậy, nguồn gốc của đất là từ các loại "đá mẹ" nằm trong thiên nhiên lâu đời bị phá hủy dần dần dưới tác dụng của yếu tố lý học, hóa học và sinh học, tạo ra độ phì nhiêu để cây trồng sinh trưởng phát triển và cho năng suất. Đối với đất trồng trọt ngoài những yếu tố tự nhiên, thì yếu tố con người có ảnh hưởng mang tính quyết định đến sự tồn tại và phát triển của đất. 2. Thành phần cơ bản của đất Các loại đất, dù là loại đất nào cũng đều có các thành phần cơ bản đó là: - Chất vô cơ do đá phá hủy tạo thành chiếm khoảng 95% trọng lượng hay 38% thể tích của chất rắn; - Chất hữu cơ do xác sinh vật phân hủy chiếm dưới 5% trọng lượng hoặc 12% thể tích chất rắn; - Không khí (O2, N2, CO2 ) một phần từ khí quyển xâm nhập vào hoặc do đất sinh ra; - Nước chủ yếu do từ ngoài xâm nhập vào và vì có hòa tan nhiều chất cho nên nước trong đất thực chất là dung dịch đất; - Sinh vật sống trong đất như côn trùng, giun, nguyên sinh động vật, các loài tảo và vi sinh vật đất, là thành phần rất quan trọng, đặc biệt là vi sinh vật, bởi vì hầu hết các quá trình biến hóa phức tạp xảy ra trong đất đều có sự tham gia của vi sinh vật. 1
Tỷ lệ những thành phần trên có thể rất khác nhau. Ví dụ trong đất than bùn hàm lượng chất hữu cơ rất cao, ngược lại trong đất cát, hoặc đất xói mòn trơ sỏi đá không có thực bì che phủ thì hàm lượng chất hữu cơ rất thấp. Không khí và nước trong đất cũng thay đổi rất nhiều, bởi vì hai thành phần này cùng tồn tại trong các khe hở của đất, nó phụ thuộc vào độ chặt, độ xốp và độ ẩm của đất. 3. Đất là cơ sở sinh sống và phát triển thực vật Thực vật muốn sinh trưởng phát triển được phải cần có đủ 5 yếu tố là: Ánh sáng (quang năng), nhiệt lượng (nhiệt năng), không khí (O2 và CO2), nước và thức ăn khoáng. Trong đó: ba yếu tố: ánh sáng, nhiệt lượng và không khí là do thiên nhiên cung cấp (còn gọi là các yếu tố vũ trụ); Nước là yếu tố vừa do thiên nhiên vừa do đất cung cấp; Còn thức ăn khoáng gồm rất nhiều nguyên tố N, P, K, S, Ca, Mg,... và các nguyên tố vi lượng thì hoàn toàn là do đất cung cấp. Vì vậy, nếu cùng một loại giống cây trồng, với các biện pháp canh tác như nhau và điều kiện thời tiết khí hậu bình thường, thì trên các loại đất khác nhau năng suất cây trồng cao hay thấp nói chung phụ thuộc vào khả năng cung cấp nước và thức ăn của đất. Đất còn là nơi để cho cây cắm rễ, "bám trụ" không đổ nghiêng ngả bởi mưa và gió. 4. Đất là tư liệu sản xuất cơ bản của nông nghiệp Nói đến sản xuất nông nghiệp là phải nói đến đất. Chúng ta biết rằng nếu không có thực vật hút thức ăn trong đất qua tác dụng quang hợp biến thành chất hữu cơ thực vật, thì động vật không thể có nguồn năng lượng cần thiết để duy trì cuộc sống của chúng. Như vậy đất không những là cơ sở sản xuất ra thực vật mà còn là cơ sở để sản xuất ra động vật. Trồng trọt phát triển thì chăn nuôi cũng phát triển. Bởi vậy đất là đối tượng lao động canh tác của loài người, là tư liệu sản xuất cơ bản của nông nghiệp. 5. Đất là một bộ phận quan trọng của hệ sinh thái Trong môi trường thiên nhiên của một vùng thì thực vật, động vật, vi sinh vật, thổ nhưỡng làm thành một hệ sinh thái. Khoa học môi trường khẳng định: đất không những là tư liệu sản xuất cơ bản của nông nghiệp mà còn được coi là một bộ phận quan trọng của hệ sinh thái một vùng. Loài người luôn tìm cách cải tạo môi trường đất để phù hợp với yêu cầu của sản xuất và cuộc sống. Nhưng mặt khác sự hoạt động của con người có lúc cũng làm phá hủy cân bằng sinh thái tự nhiên, hậu quả của nó sẽ mang lại một số tổn thất không bù đắp được. Thí dụ hậu quả của ô nhiễm đất có thể gây nên tình trạng hoang hóa đất, thay đổi hệ sinh thái đất, thay đổi hệ sinh thái đồng ruộng, thậm chí có thể 2
dẫn đến sự diệt vong của một số sinh vật trong vùng, gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người và gia súc. Bởi vậy những năm gần đây, thổ nhưỡng học đã trở thành một bộ phận quan trọng của khoa học môi trường. Việc sử dụng đất không những chỉ căn cứ vào yêu cầu của nền kinh tế quốc dân và sự phát triển nông nghiệp, mà còn phải xuất phát từ góc độ khoa học môi trường. 6. Sơ lược về lịch sử phát triển khoa học thổ nhưỡng trên thế giới và ở Việt Nam 6.1. Lịch sử khoa học thổ nhưỡng thế giới Đôcutraiep (người Nga 1846-1903) là nguời địa lý, địa chất, đã đặt cơ sở và nền móng cho ngành khoa học thổ nhưỡng, Ông đã đưa ra định nghĩa về đất tương đối hoàn chỉnh đầu tiên đó là: “ Đất là một vật thể thiên nhiên được hình thành do tổng hơp của 5 yếu tố: sinh vật, đá mẹ, địa hình, khí hậu và tuổi địa phương”. Ông cho rằng nghiên cứu đất phải nghiên cứu nó trong mối quan hệ phức tạp với môi trường xung quanh và phải gắn lý luận và thực tiễn. Từ khi có học thuyết của Đôcutraiep ra đời, sự nghiên cứu về đất mới được chú ý và ngành khoa học thổ nhưỡng mới bắt đầu phát triển mạnh mẽ. 6.1. Lịch sử khoa học thổ nhưỡng ở Việt Nam Năm 1956 Học viện Nông Lâm (Trường Đại học Nông nghiệp I Hà Nội) ra đời. Năm 1957 Bộ môn Nông hóa Thổ nhưỡng của Học viện Nông Lâm được thành lập, do KS. Lê Văn Căn phụ trách. - Trước năm 1975, khoa học thổ nhưỡng Việt Nam phát triển theo hai trường phái: miền Bắc theo trường phái Liên Xô (cũ) và miền Nam theo trường phái Mỹ. Bộ môn Nông hóa Thổ nhưỡng Học Viện Nông Lâm, kết hợp với chuyên gia Liên Xô V.M.Fridland xây dựng được sơ đồ thổ nhưỡng miền Bắc Việt Nam tỷ lệ 1/1 triệu, kèm theo bản chú giải (1960); Vỏ phong hóa và đất nhiệt đới ẩm (lấy ví dụ miền Bắc Việt Nam) (1964). Năm 1964 Viện Khoa học Nông nghiệp được tách ra từ Học viện Nông Lâm, Bộ môn Thổ nhưỡng Nông hóa của Viện là một cơ sở nghiên cứu chuyên ngành về đất. Năm 1969 Viện Nông hóa Thổ nhưỡng được thành lập, giữ chức năng thường trực chỉ đạo nghiên cứu phân loại đất, xây dựng bản đồ đất và nhiều hoạt động nghiên cứu về đất và phân bón. - Sau 1975 khoa học thổ nhưỡng hai miền hòa nhập cùng phát triển. Năm 1978 đã hoàn thành bản đồ đất tỷ lệ 1/1 triệu với bản phân loại đất toàn quốc. Ngày 08/6/1991, Hội Khoa học Đất Việt Nam đã ra đời. Năm 1996, Hội Khoa học Đất Việt Nam đã được hoàn thành Bản đồ đất toàn quốc tỷ lệ 1/1 triệu, theo phương pháp phân loại đất của FAO-UNESCO. 3
Như vậy, khoa học thổ nhưỡng Việt Nam tuy mới ra đời, nhưng đã có những bước phát triển nhanh, vững chắc, hiện nay đã có thể hòa nhập được với sự phát triển như vũ bão của khoa học thổ nhưỡng trên thế giới. 7. Đối tượng và nhiệm vụ của Thổ nhưỡng học Thổ nhưỡng học là môn học nghiên cứu đất trồng. Đây là môn khoa học cơ sở nhằm bồi dưỡng cho sinh viên kiến thức về nguồn gốc hình thành đất, quy luật phân bố các loại trên địa cầu, những đặc tính về hình thái, lý học, hóa học và sinh học của đất, cùng với phương hướng sử dụng, cải tạo và bảo vệ đất, để nâng cao độ phì đất, nhằm đạt năng suất cây trồng cao và ổn định. Để học tốt Thổ nhưỡng học, cần có những kiến thức nhất định về địa chất, thực vật, vi sinh vật, sinh lý thực vật, toán, lý và hóa học. Mặt khác, nếu nắm chắc kiến thức Thổ nhưỡng học, sẽ có điều kiện học các môn chuyên môn có liên quan như: nông hóa học, thủy nông, đánh giá đất, quy hoạch đất, cây công nghiệp, cây lương thực, rau quả, bảo vệ thực vật... CHƯƠNG 1 CÁC KHOÁNG VẬT VÀ ĐÁ HÌNH THÀNH ĐẤT 1.1. KHOÁNG VẬT 1.1.1. KHÁI NIỆM Khoáng vật là những hợp chất hóa học tự nhiên, được hình thành do các quá trình lý học, hóa học, địa chất học phức tạp xảy ra trong vỏ Trái Đất. Phần lớn khoáng vật gồm 2 nguyên tố trở lên, chỉ một số rất ít khoáng vật ở dạng đơn nguyên tố. Phần lớn khoáng vật ở trạng thái rắn, chỉ một số rất ít khoáng vật ở thể lỏng. Khoáng vật có thể có dạng tinh thể, hoặc ở dạng vô định hình. Kích thước và trọng lượng của khoáng vật có thể lớn, bé, nặng, nhẹ rất khác nhau. Người ta thường dùng những đặc trưng để giám định khoáng như: màu sắc, độ ánh kim, vết vỡ, tỷ trọng, độ cứng, tính dòn, tính dẻo, tính đàn hồi, từ tính hay một vài phản ứng hóa học,... 1.1.2. PHÂN LOẠI KHOÁNG VẬT Trên quan điểm thổ nhưỡng học, khoáng vật được chia làm 2 loại: 1.1.2.1. KHOÁNG VẬT NGUYÊN SINH Khoáng vật nguyên sinh là khoáng vật được hình thành đồng thời với đá và hầu như chưa bị biến đổi về thành phần và trạng thái; là khoáng vật có trong các loại đá, là thành phần tạo nên đá. Khoáng vật nguyên sinh đưọc chia ra làm 8 lớp như sau: 1.1.2.1.1. Lớp silicát Silicát là muối của axit silic. Silicát là lớp khoáng vật phổ biến nhất trong thiên nhiên, chúng chiếm 75% trọng lượng vỏ Trái Đất. 4
Các loại khoáng vật điển hình trong lớp silicat là:  Ôlivin: (Mg,Fe)2SiO4: Có màu xanh hơi vàng.  Ogit: (Ca, Na)(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6: Có màu xanh, xanh đen.  Hocnơblen: (Ca,Na)2(Mg,Fe,Al,Ti) (Si4O11)2(OH)2: Có màu xanh hoặc xanh đen, nhưng nhạt hơn ogit.  Mica: Có cấu tạo dạng lá bóc được dễ dàng; Có 2 loại là: - Mica trắng (Muscovit): KAl2(AlSi3O10) (OH.F)2: Màu sắc hầu hết có màu trắng, có khi vàng đục. - Mica đen (Biotit): K(Fe,Mg)3(AlSi3O10)(OH.F)2 có màu đen. Tỷ lệ mica đen ít hơn mica trắng.  Phenpat: là những khoáng vật phổ biến nhất, chiếm tới 50% trọng lượng vỏ Trái Đất. Phenpat có màu trắng xám. Có các loại chính là: - Phenpat kali (Octoclaz): (K2O.Al2O3.6SiO2) - Phenpat natri (anbit): NaAlSi3O8 - Phenpat canxi (anoctit): CaAl2Si2O8 Hỗn hợp phenpat natri và canxi thì gọi là Plagioclaz. 1.1.2.1.2. Lớp cacbonat: là những muối của axit cacbonic, có đặc điểm là sủi bọt khi nhỏ HCl vào. Lớp này có các khoáng vật điển hình là:  Canxit - CaCO3: Có màu trắng đục; khi vỡ tạo ra hình bình hành.  Đôlômit - Ca,Mg(CO3)2: Màu trắng xám.  Siđêrit -FeCO3: Có màu phớt vàng, đôi khi nâu. 1.1.2.1.3. Lớp Oxit: Là hợp chất của oxi. Có các khoáng vật điển hình là:  Thạch anh - SiO2: là thành phần chính trong các loại đá macma axit, trong cát, cuội, sỏi,... ánh thủy tinh, màu sắc trong suốt.  Hêmatit - Fe2O3: Có màu nâu đỏ, Hêmatit là nguyên liệu chế tạo sắt, bột hêmatit dùng làm bút chì đỏ.  Manhêtit - Fe3O4: Có màu đen, có từ tính, là nguyên liệu để chế tạo sắt.  Coridon - Al2O3: Có màu lam, xám, đỏ, hồng, có khi vàng, lục hay không màu; 1.1.2.1.4. Lớp Sunphua: Là hợp chất của lưu huỳnh. Có các khoáng vật điển hình là:  Galêrit - PbS (Sunfua chì): Có màu chì xám, khi vỡ thành những khối lập phương nhỏ có những mặt bậc thang.  Pirit (FeS2): Có màu vàng (còn gọi là Vàng sống); khi đánh vào tóe lửa và mùi khét lưu huỳnh bay lên. 1.1.2.1.5. Lớp sunphat: là những muối của axit sunphuric. Các khoáng vật điển hình là: 5
 Anhydrit (hay thạch cao khan) - CaSO4: Có màu trắng, xám, hơi đỏ; Thường gặp dạng tập hợp đông đặc, dạng hạt nhỏ. Anhydrit thường được dùng để sản xuất xi măng.  Thạch cao - CasO4.2H2O: Có màu trắng, mềm, hơi trong, tinh thể dài như bó sợi. Khi nung thì nước bốc hơi còn lại dạng bột trắng như vôi. Thạch cao dùng để nặn tượng, làm phấn,... và làm nguyên liệu cải tạo đất mặn. 1.1.2.1.6. Lớp photphat: là những muối của axit photphoric. Các khoáng vật điển hình là:  Apatit - Ca5(PO4)3 (F,Cl): Có màu vàng lục, trắng, lam, đôi khi không màu;  Photphorit [Ca 3(PO4)2]: Có màu vàng hoặc nâu trắng xen kẽ; thường được tạo thành trong các hang đá vôi, nên còn được gọi là phân lèn.  Vivianit [Fe3(PO4)2.8H2O]: có màu xanh lơ; mềm, có dạng bột vẽ được hình thành dưới các lớp than bùn. 1.1.2.1.7. Lớp Haloit: là những muối của các axit haloit (HF, HCl, HBr). Có các khoáng vật điển hình là:  Muối mỏ - NaCl: Có màu trong suốt hoặc trắng; có vị mặn. Được thành tạo trong các vũng biển khô cạn từ lâu. Muối mỏ dùng để ăn và trong công nghiệp hóa học.  Kacnalit - KCl, MgCl2.6H2O: Kacnalit là trầm tích hóa học biển, được hình thành ở vùng khô lạnh. Có màu hồng hay nâu đỏ; Thường gặp dạng khối đông đặc; dễ chảy nước, vị chát. Dùng kacnalit làm phân manhê, phân kali. 1.1.2.1.8. Lớp nguyên tố tự nhiên (Khoáng vật đơn nguyên tố)  Lưu huỳnh (S): Có màu vàng, nâu; Có thể do hoạt động núi lửa phun ra hoặc bằng con đường sinh hóa trong trầm tích.  Than đá, than chì (graphit), kim cương (C) là những dạng của C và các kim loại quý như vàng (Au), đồng (Cu), bạch kim,... 1.1.2.2. KHOÁNG VẬT THỨ SINH Khoáng vật thứ sinh là do khoáng vật nguyên sinh phá hủy, bị biến đổi về thành phần và trạng thái mà tạo nên. Chúng được hình thành trong quá trình phong hóa đá và quá trình biến đổi của đất. So với khoáng vật nguyên sinh thì số lượng khoáng vật thứ sinh ít hơn nhiều và có kích thước bé. Sự phân biệt khoáng vật thứ sinh với khoáng vật nguyên sinh nhiều khi chỉ là tương đối. Ví dụ: Thạch anh trong đá là nguyên sinh và thạch anh trong đất là thứ sinh. Ngưòi ta chia khoáng vật thứ sinh ra 3 lớp: 1.1.2.2.1. Lớp aluminosilicat Lớp aluminosilicat do các khoáng vật lớp silicat nguyên sinh bị biến đổi và phá hủy mà hình thành. Lớp này thường gặp các khoáng vật sau đây:  Hydromica: Do các loại mica ngậm thêm nước; + Vemiculit: Dạng tấm mỏng, màu nâu, nâu phớt vàng, đôi khi có phớt lục. + Hydromuscovit (còn gọi là Ilit): KAl2 [(Si.Al)4O10](OH)2.nH2O: màu trắng vảy hoặc tấm mỏng, thường gặp trong đất sét. 6
 Secpentin - Mg6(SiO4)(OH)8: Là sản phẩm của khoáng Olivin biến đổi, màu xanh lá cây đến xanh đen, còn gọi là khoáng "da rắn" (vì thường nằm lẫn với amiăng tạo thành những khoang trắng đen như da rắn cạp nong).  Clorit - Mg 4Al2(Si2Al2O10)(OH)8: Là sản phẩm phá hủy của khoáng Ogit; màu xanh lá cây, mềm.  Các khoáng vật sét: Là nhóm khoáng vật có tinh thể rất nhỏ, cấu tạo dẹt, khi thấm nước thì trương lên, dẻo, dính, có khả năng hấp phụ. Hai khoáng vật điển hình của nhóm này là: Kaolinit (Al2O3.2SiO2.2H2O) và Monmorilonit (Al2O3.4SiO2.nH2O) 1.1.2.2.2. Lớp Oxit và hydroxit  Oxit và hydroxit nhôm: Những khoáng vật điển hình là: + Điaspo - (HAlO2) + Gipxit - Al(OH)3 Hai loại này hỗn hợp với nhau sẽ tạo thành Bôxit (Al2 O3.nH2O)  Oxit và hydroxit sắt: Thường gặp trong đá ong và đất đỏ; có màu nâu, nâu đỏ, vàng hay đen. Có 2 dạng: + Gơtit - HFeO2 + Limônit - Fe2O3.nH2O  Oxit và hydroxit mangan: Màu đen, mềm, thường kết tủa thành những hạt tròn nhỏ trong đất phù sa và đất đá vôi. Như: + Manganit: Mn2O3.H2O + Psilômêlan: mMnO.nMnO2.pH2O  Hydroxit silic: Điển hình là Ôpan, SiO2.nH2O thường có màu trắng, xám, được tạo thành khi các loại silicat bị phá hủy, oxit silic được tách ra. 1.1.2.2.3. Lớp Cacbonat, sunfat và clorua Các kim loại kiềm và kiềm thổ bị tách ra từ khoáng, đá hay xác sinh vật chúng sẽ kết hợp với CO32-, SO42-, Cl- trong môi trường tạo thành các muối cacbonat, sunfat và clorua, như: Canxit: CaCO3 ; Manhêzit: MgCO3; Nalit: NaCl; Thạch cao: CaSO4.2H2O. 1.2. CÁC LOẠI ĐÁ HÌNH THÀNH ĐẤT (ĐÁ MẸ) 1.2.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ ĐÁ Đá là một tập hợp các khoáng vật và là thành phần chủ yếu tạo nên vỏ Trái Đất. Phần lớn đá là do nhiều loại khoáng vật tạo thành, tuy nhiên vẫn có một số ít đá chỉ do một loại khoáng tạo nên (Ví dụ: đá vôi chỉ do khoáng vật canxit, CaCO3; đá apatit chỉ do một khoáng vật apatit). Các loại đá bị phong hóa tạo ra mẫu chất, làm nguyên liệu để hình thành đất thì gọi là đá mẹ. 1.2.2. PHÂN LOẠI ĐÁ Căn cứ vào nguồn gốc hình thành, người ta chia đá ra 3 nhóm: Đá macma, đá trầm tích và đá biến chất. 1.2.2.1. Đá macma (còn gọi là đá núi lửa) 1.2.2.1.1. Nguồn gốc và phân loại 7
Đá macma là đá được hình thành do khối Aluminosilicat nóng chảy nửa lỏng, nửa đặc (gọi là macma) trong lòng Trái Đất phun ra ngoài, do nhiệt độ hạ thấp đột ngột bị ngưng kết lại tạo thành đá. Tùy theo vị trí ngưng kết mà người ta chia đá macma ra 2 loại là: Đá macma xâm nhập và đá macma phún xuất. Dựa vào tỷ lệ SiO2 (%) có trong đá mà người ta chia đá macma ra các loại sau đây: - Macma siêu axit SiO2 > 75 % - Macma axit 65 - 75 % - Macma trung tính 52 - 65 % - Macma bazơ 40 - 52 % - Macma siêu bazơ < 40 % 1.2.2.1.2. Mô tả một số đại diện của đá macma  Đá macma siêu axit và axit: - Đá pecmatit: Là đá macma xâm nhập, có màu hồng; xám sáng; khoáng vật có Octoclaz, thạch anh và mica. - Đá Granit (còn gọi là đá Hoa cương): Là đá macma xâm nhập, màu xám sáng, khoáng vật gồm Octoclaz, thạch anh, mica, đôi khi có hocnơblen hoặc ôgit. - Đá Liparit (hay Riolit): Là đá macma phún xuất, thành phần khoáng vật giống granit, màu xám sáng.  Đá macma trung tính: - Sienit: Là đá macma xâm nhập; thành phần khoáng vật có octoklaz, hocnơblen,... màu xám. - Trakit: Là đá macma phún xuất, thành phần khoáng vật có octoklaz, hocnơblen,... màu xám. - Đá Diorit: Là đá macma xâm nhập; khoáng vật có plagioklaz, hocnơblen; có màu xám xanh nhạt. - Andezit: Là đá macma phún xuất; màu xám xanh, thành phần khoáng vật có plagioklaz, hocnơblen và ogit,...  Đá macma bazơ: - Đá gabro: Là đá macma xâm nhập; khoáng vật có ogit, plagioklazơ; màu đen hoặc xám lục. - Đá Bazan (còn gọi là đá Huyền vũ): Là đá macma phún xuất; khoáng vật có ogit, plagioklazơ, màu đen hoặc xanh đen. - Điaba: Là đá macma phún xuất; khoáng vật có ogit, plagioklazơ, có màu đen hoặc xanh đen.  Đá macma siêu bazơ: Có các đá Đunit, Périđôtit và Pirôxênit: Là đá macma xâm nhập; khoáng vật các đá này đều có Ôlivin, Ôgit. 1.2.2.2. Đá trầm tích 1.2.2.2.1. Nguồn gốc Đá trầm tích được hình thành từ sản phẩm phá huỷ của các đá khác, có thể là sản phẩm vỡ vụn cơ học, hoặc các chất hoà tan trong nước hoặc từ xác sinh vật chết đi, 8
chúng được nước mang đi và tích đọng ở sông, biển, hồ,...lúc đầu thường rời rạc, sau đó do những chất hoá học tự nhiên, hoặc bị sức ép chúng gắn chặt lại với nhau tạo thành đá cứng rắn, gọi là đá trầm tích. Do sự vận động địa chất, sự hoạt động “tạo sơn” mà đá trầm tích nằm ở đáy biển, đáy hồ được nhô lên tạo thành các dãy núi đá. Hiện nay đá trầm tích chiếm khoảng 75% diện tích mặt đất. 1.2.2.2.2. Đặc điểm chung - Đa số các loại đá trầm tích đều có cấu tạo phân lớp, mỗi một lớp là kết quả lắng đọng của cùng một loại sản phẩm trong một thời gian nhất định. - Thành phần hoá học và khoáng vật đơn giản hơn đá macma (ví dụ: Đá vôi chỉ có CaCO3, đá sét chỉ có sét,...). - Có thể có di tích hữu cơ. 1.2.2.2.3. Phân loại trầm tích Căn cứ sản phẩm gắn kết tạo nên đá mà người ta chia đá trầm tích ra làm 4 nhóm:  Đá trầm tích cơ học (còn gọi là đá vụn): Là đá mà sản phẩm tạo nên đá là do sự phá huỷ cơ học của các đá khác. Người ta thường dựa vào kích thước của các sản phẩm vỡ vụn để chia ra: đá vụn không gắn kết và đá vụn gắn kết. - Đá vụn không gắn kết: Sản phẩm vỡ vụn ở trạng thái rời rạc. Dựa vào kích thước của các hạt vụn. Người ta chia ra: + Đá tảng: Có kích thước > 200 mm. + Dăm, cuội: có kích thước 10 - 200 mm. Dăm là những đá vụn sắc cạnh, còn cuội là những đá vụn mà cạnh bị bào mòn. + Sạn, sỏi: có kích thước từ 2 - 10 mm. + Cát: có kích thước từ 0,1 - 2 mm. Có thể chia ra: Cát thô 1 - 2 mm Cát hạt lớn 0,5 - 1 mm Cát hạt trung bình 0,25 - 0,5 mm Cát nhỏ 0,1 - 0,25 mm + Bột (alơrit): có kích thước từ 0,01 - 0,1 mm. + Sét: có kích thước < 0,01 mm. - Đá vụn gắn kết: Là những loại đá được tạo thành do các hạt vụn được gắn lại với nhau bởi một ”chất kết gắn” hoặc một tác nhân nào đó. Tuỳ theo loại hạt vụn khác nhau mà sẽ có tên đá tương ứng: + Dăm, cuội, sạn, sỏi, gắn kết lại với nhau tạo nên đá dăm kết. + Hạt cát gắn kết lại với nhau tạo nên đá cát kết hay sa thạch. + Hạt bột gắn kết lại với nhau tạo nên đá bột kết (alơrôlit) hay đá phấn sa. + Sét bị ép cứng lại với nhau tạo nên đá sét (acgilit); khi bị ép mạnh và bị phân thành lớp rõ thì gọi là đá phiến sét.  Đá trầm tích hoá học 9
Đá trầm tích hoá học được hình thành do các loại đá khác bị phá huỷ bằng các phản ứng hoá học giải phóng ra một chất nào đó, chất ấy kết hợp với một chất khác có trong môi trường, tạo nên một đá mới có thành phần hoá học khác với đá ban đầu. Có các loại sau đây: + Túp vôi: Đá xốp trắng, hơi xám hoặc hơi vàng; sủi bọt mạnh với HCl loãng. Túp vôi được tạo thành là do vôi kết tủa bởi các dung dịch nước quá bão hoà vôi trong khu vực giàu đá vôi, do CaCO3 hoà tan đọng lại. + Túp silic (gâyđêrit - cửa suối nước nóng): Tạo thành do sự lắng đọng silic ở cửa suối nước nóng chứa silic hoà tan. Đá gồm một khoáng chất SiO2.nH2O (opan), bề ngoài giống túp vôi nhưng không sủi bọt với HCl loãng và có độ rắn lớn hơn.  Đá trầm tích hữu cơ Đá trầm tích hữu cơ là đá trầm tích mà sản phẩm tạo nên đá có nguồn gốc từ xác sinh vật. Có một số đá sau đây: - Đá vôi: Đá vôi được tạo thành ở biển, do nhiều loài sinh vật biển trong cơ thể chứa nhiều canxi khi chết đi để lại, ví dụ: san hô, trai, ốc, nhuyễn thể, tảo biển,... - Đá silic: Là sản phẩm của các loại Khuê tảo, Hải miên,... Đá rất cứng thường có dạng phiến nên gọi là phiến silic. - Đá phôtphat: Là sản phẩm của động vật có xương sống và vác động vât khác, cơ thể của chúng có nhiều Ca và P 2O5. Ở Việt Nam gặp 2 loại sau đây: + Phôtphorit: Ca3(PO4)2: Thường được tạo thành trong các khe núi hoặc hang đá vôi do di tích sinh vật chết từ lâu, nên còn gọi là phân lèn. Có màu vàng nâu hoặc trắng đen xen kẽ, có cấu tạo đồng tâm như mã não. + Đá phiến Apatit Ca5(PO4)3(F.Cl): Được hình thành do xác sinh vật biển chết đi, canxiphôtphat trong cơ thể bị hòa tan rồi kết tủa lại tạo nên. Có dạng đá phiến, hạt nhỏ, màu xanh xám hoặc nâu xanh. - Đá than: Do xác thực phân hủy trong điều kiện yếm khí tạo nên. + Than bùn: Là do xác thực vật phân hủy không hoàn toàn trong điều kiện yếm khí, tạo nên một thứ than xốp, màu nâu, nâu vàng hoặc nâu đen; còn nhiều di tích của rễ, cành, lá cây. + Than đá: Thực vật bị chôn vùi dưới sâu, bị phân hủy yếm khí đầu tiên tạo thành than bùn, sau đó lâu ngày thì bị ép cứng biến thành than nâu. Than nâu lâu dần thành than khói và thành than không khói. Dựa vào tỷ lệ C và chất bốc cháy mà người ta chia ra: than gỗ, than nâu, than mỡ, than gầy, than không khói,...  Đá trầm tích hỗn hợp Là những đá cấu tạo từ sản phẩm hỗn hợp: vật liệu vỡ vụn, vật liệu hóa học, vật liệu hữu cơ,... Có các loại như: đá sét vôi, đá vôi lẫn sét, đá vôi lẫn cát,... 1.2.2.3. Đá biến chất Đá macma hoặc trầm tích chịu tác động của nhiệt độ cao hoặc áp suất lớn thì bị biến đổi về thành phần khoáng vật, thành phần hóa học và cả về kiến trúc tạo nên đá biến chất. 10
Đá biến đổi do nhiệt độ cao gọi là đá biến chất nhiệt; Đá biến đổi do áp suất lớn gọi là đá biến chất động lực. Một số đá biến chất phổ biến như: - Đá phiến mica: Do các vảy mica xếp thành lớp nên gọi là phiến mica. - Đá Gơnai: Có thành phần khoáng vật giống đá granit (thạch anh, phenpat, mica, hoocnơblen). Nếu từ macma thì gọi là octogơnai, nếu từ đá trầm tích thì gọi là paragơnai. - Đá hoa (cẩm thạch): Là sản phẩm kết tinh của đá vôi hay những đá trầm tích giàu canxi khác; có màu trắng, hơi lục, hồng, vàng hoặc đỏ; sủi bọt với HCl loãng nhưng yếu hơn đá vôi. - Đá quăczit: Do cát và cát kết biến đổi tạo thành. Đá có màu trắng, khi bị lẫn thì hơi đỏ, đỏ thẫm, còn gọi là đá “óc chó”. 11
CHƯƠNG 2 SỰ PHONG HÓA ĐÁ VÀ SỰ HÌNH THÀNH ĐẤT 2.1. SỰ PHONG HÓA ĐÁ 2.1.1. Khái niệm Các đá và khoáng vật ở lớp ngoài của vỏ trái đất dưới tác động của các yếu tố ngoại cảnh sẽ bị phá hủy bởi các tác nhân khác nhau, dưới các hình thức khác nhau, được gọi chung một cụm từ là quá trình phong hóa đá. Sản phẩm của quá trình này gọi là mẫu chất, đó là các chất vô cơ, là nguyên liệu để hình thành đất. 2.1.2. Phân loại Dựa vào tính chất và tác nhân gây ra quá trình phong hóa, người ta phân biệt ra ba loại phong hóa đá là: Phong hóa lý học; phong hóa hóa học và phong hóa sinh học. Thực tế trong tự nhiên các loại phong hóa này cùng đồng thời xảy ra, nhưng tùy vào từng khu vực, từng điều kiện cụ thể mà loại phong hóa này xảy ra mạnh hơn các loại phong hóa khác hoặc ngược lại. 2.1.2.1. Phong hóa lý học Là sự vỡ vụn của các loại đá thành những hạt nhỏ hơn, chưa có sự thay đổi về thành phần và tính chất hóa học. Tác nhân gây ra là do các yếu tố vật lý, chủ yếu là nhiệt độ, nước và gió. + Tác nhân nhiệt độ: Đá được cấu tạo từ nhiều khoáng vật khác nhau, các khoáng vật khác nhau lại có hệ số giãn nở khác nhau. Khi nhiệt độ thay đổi thì các khoáng vật co giãn không đồng thời, nên đá sẽ bị nứt vỡ ra. Biên độ nhiệt càng lớn thì sự nứt vỡ càng mãnh liệt. + Tác nhân của nước: Nước chảy cuốn trôi đá, làm cho đá va đập vào nhau bị sứt vỡ ra; hoặc “nước chảy đá mòn”, nước chảy sẽ bào mòn đá, làm cho các phần tử trên bề mặt đá bị bứt ra khỏi đá; Nước xâm nhập vào kẽ nứt của đá, khi nhiệt độ xuống dưới 0 O C sẽ bị đóng băng, thể tích tăng lên ép vào thành kẽ nứt làm cho đá nứt to hơn, bị vỡ vụn thêm. + Tác nhân của gió: Gió thổi mạnh cuốn bay đá, cuốn các hạt bụi nhỏ va đập vào đá cũng có tác dụng mài mòn dần khối đá lớn đứng đầu ngọn gió. 2.1.2.2. Phong hoá hoá học Là sự phá huỷ đá bằng các phản ứng hoá học. Tác nhân chủ yếu là H2O, O2, CO2. Dạng phong hoá này làm cho đá bị biến đổi sâu sắc về thành phần và tính chất hoá học. Có thể chia ra 4 loại: + Quá trình ôxy hoá: Do tác dụng của oxi và nước đá sẽ bị phá hủy theo quá trình oxi hóa tạo thành chất dễ tan hơn. Ví dụ: FeS2 + n H2 O + n O2  Fe2O3.n H2O + Fe(OH)3  + H2SO4 Pyrit Limonit + Quá trình hoà tan: 12
Do tác dụng của nước và CO2 đá sẽ bị phá hủy theo phản ứng hòa tan tạo thành chất dễ tan hơn. Ví dụ: CaCO3 + H2O + CO2  Ca(HCO3)2 Đá vôi Bicacbonat canxi (dễ tan) + Quá trình hydrat hoá (thủyhợp): Là quá trình nước tham gia vào cấu tạo tinh thể của khoáng vật. Ví dụ: CaSO4 + 2H2O  CaSO4.2H2O Anhydryt Thạch cao + Quá trình sét hoá (thuỷ phân): Dưới tác dụng của nước và CO2 các ion kiềm và kiềm thổ trong khoáng vật Aluminosilicat và Silicat sẽ bị ion H+ của nước chiếm chỗ trong mạng lưới tinh thể, để tạo ra các khoáng vật thứ sinh, trở nên dạng dễ hoà tan hơn. Ví dụ: K2O.Al2 O3.6SiO2 + nH2O + CO2  Al2O3.2SiO2.2H2O + K2CO3 + 4SiO2.nH2O Phenpat kali Kaolinit Opan Các khoáng vật thứ sinh đó là gọi là khoáng sét của đất, chúng là những tinh thể nhỏ bé, thuộc kích thước keo đất, nên được gọi là keo sét của đất. 2.1.2.3. Phong hoá sinh học Là sự phá huỷ đá bởi các nhân tố sinh vật, bao gồm: vi sinh vật, thực và động vật (kể cả con người). Ví dụ: Địa y và rêu bám rễ vào kẽ nứt, hoà tan và hút chất dinh dưỡng từ đá. Rễ cây lớn cũng có thể đâm vào kẽ nứt của đá rồi lớn dần lên làm đá vỡ to ra. Các hợp chất hữu cơ do xác sinh vật phân hủy mang tính axit cũng có tác dụng phá hủy đá;... 2.1.3. SẢN PHẨM PHONG HOÁ Các sản phẩm do sự phong hoá đá và khoáng vật tạo ra được gọi chung là mẫu chất. Mẫu chất là nguyên liệu chính của đất (95 - 98% trọng lượng đất), là cơ sở để hình thành đất; Mẫu chất chịu tác động sâu sắc của hoạt động sinh học dần dần được bổ sung thêm chất hữu cơ và trở thành đất.  Căn cứ vào khả năng di chuyển của mẫu chất, người ta chia mẫu chất ra 3 loại là: + Tàn tích (eluvi): là sản phẩm phong hoá được giữ lại tại chỗ. + Sườn tích (deluvi): là sản phẩm phong hoá bị cuốn trôi từ trên cao xuống và tích tụ ở sườn và chân núi giống như sản phẩm dốc tụ. + Phù sa (aluvi): là loại mẫu chất hạt mịn do nước lôi cuốn và vận chuyển đi xa rồi bồi tụ lại dọc đường đi của chúng.  Căn cứ vào nguồn gốc hình thành người ta phân biệt làm 2 loại: + Mẫu chất tại chỗ: Là mẫu chất sau khi phong hoá ra thì được giữ lại tại chỗ. + Mẫu chất bồi tụ: Là mẫu chất do nơi khác đưa tới. 2.1.4. VỎ PHONG HOÁ Là lớp ngoài cùng của vỏ Trái đất chứa các sản phẩm của các quá trình phong hoá đá và khoáng. Đất là phần trên cùng của vỏ phong hóa. 13
Do nguồn gốc của các loại mẫu chất khác nhau nên đã hình thành nên 2 loại vỏ phong hoá khác nhau, đó là: vỏ phong hoá tại chỗ (chứa mẫu chất tàn tích) và vỏ phong hoá trầm tích (chứa mẫu chất sườn tích và phù sa). Ở Việt Nam có các loại vỏ phong hoá sau đây: - Vỏ phong hóa alit: gặp ở vùng núi cao >1.700m (ở miền Bắc) và >1.800m (ở miền Nam). - Vỏ phong hóa feralit: Có ở độ cao từ 25-1.700m (ở miền Bắc) và từ 50-1.800m (ở miền Nam). - Vỏ phong hóa macgalit-feralit: gặp ở vùng đá bọt bazan và đá vôi. - Vỏ phong hóa trầm tích sialit: là các vùng phù sa. Có các vỏ phong hóa như: trầm tích sialit không mặn, trầm tích sialit mặn, trầm tích sialit chua mặn,... 2.2. QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT 2.2.1. KHÁI NIỆM CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH ĐẤT Sự hình thành đất là một quá trình biến đổi vật chất rất phức tạp diễn ra ở lớp ngoài cùng của vỏ Trái đất, dưới tác động của nhiều yếu tố khác nhau. Khi Trái đất chưa có sự sống, bấy giờ chỉ diễn ra sự phá huỷ đá mẹ (phong hóa) tạo ra sản phẩm là các chất vô cơ có kích thước khác nhau, gọi chung là mẫu chất. Mẫu chất bị nước cuốn trôi, trầm tích lại một nơi nào đó, dần dần hình thành nên đá trầm tích. Có thể gọi đó là vòng Đại tuần hoàn địa chất. Thực chất của vòng đại tuần hoàn địa chất là quá trình phong hóa đá để tạo thành mẫu chất. Khi Trái đất có sinh vật, đã bổ sung thêm một phần mới đó là các hợp chất hữu cơ. Mặc dù chất hữu cơ chỉ là một phần nhỏ của trọng lượng đất, nhưng đã làm cho mẫu chất trở thành đất, có thuộc tính sinh học của nó là độ phì và có khả năng sản xuất ra sản phẩm cây trồng, gọi đó là vòng Tiểu tuần hoàn sinh vật. Đây là vòng tuần hoàn không khép kín, mà theo kiểu xoáy trôn ốc. Nghĩa là sau một chu kì sống, sinh vật trả lại cho đất một lượng chất hữu cơ nhiều hơn, làm cho đất ngày càng phì nhiêu, màu mỡ hơn. Như vậy, quá trình hình thành đất chỉ bắt đầu từ khi có sự sống xuất hiện. Bởi vậy bản chất của quá trình hình thành đất là sự thống nhất mâu thuẫn giữa vòng đại tuần hoàn địa chất và vòng tiểu tuần hoàn sinh học. Cơ sở của quá trình hình thành đất la vòng đại tuần hoàn địa chất, còn bản chất của quá trình hình thành đất là vòng tiểu tuần hoàn sinh vật. 2.2.2. CÁC YẾU TỐ HÌNH THÀNH ĐẤT Theo Đô-cu-trai-ep thì có 5 yếu tố hình thành đất là: Sinh vật, khí hậu, đá mẹ, địa hình và thời gian (tuổi). Đối với đất trồng còn chịu tác động của yếu tố con người. 2.2.2.1. Sinh vật: Đây là yếu tố chủ đạo, vì nhờ nó mà mẫu chất trở thành đất. Sinh vật có thể phân thành 3 nhóm chính là: Vi sinh vật, thực vật và động vật.  Vi sinh vật Vi sinh vật giữ vai trò rất quan trọng trong quá trình hình thành đất với hai chức năng chính: - Phân giải và tổng hợp chất hữu cơ: Đó là quá trình khoáng hóa và quá trình mùn hóa chất hữu cơ. Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ chứa cacbon và chứa 14
đạm, đã duy trì và ổn định vòng tuần hoàn cacbon và vòng tuần hòa đạm trong tự nhiên, đảm bảo cho cây xanh phát triển, từ đó duy trì sự sống các sinh vật khác trên Trái đất. - Tạo nên đạm cho đất: Trong đá và khoáng không có đạm, mà đạm trong đất đầu tiên là nhờ các sinh vật cố định đạm từ nitơ khí trời. Đây là một khả năng đặc biệt chỉ có ở một số vi sinh vật, chúng được gọi là vi sinh vật cố định đạm. Nhờ vậy mà đất được bổ sung đạm và ngày càng màu mỡ hơn.  Vai trò của thực vật Thực vật là nguồn cung cấp chất hữu cơ chủ yếu cho đất (chiếm 4/5 tổng số chất hữu cơ của đất). Thực vật xúc tiến quá trình phong hóa đá tạo ra mẫu chất. Rễ cây làm tăng độ tơi xốp và tăng độ phì nhiêu cho lớp đất mặt. Thực vật còn có tác dụng giữ ẩm cho đất, hạn chế sự xói mòn rửa trôi các chất trong đất. Thảm thực vật khác nhau đã hình thành nên các loại đất có tính chất khác nhau.  Vai trò của động vật Động vật cung cấp chất hữu cơ cho đất bằng các chất thải của chúng và bằng xác cơ thể chúng khi chết đi. Mặt khác, động vật đào bới đất hoặc phân giun thải ra đã góp phần cải thiện tính chất vật lý của đất, tăng tính thoáng khí, tạo kết cấu tốt,.... 2.2.2.2. Khí hậu Các yếu tố khí hậu có ảnh hưởng trực tiếp và gián tiếp tới quá trình hình thành đất. * Ảnh hưởng trực tiếp: mưa, nhiệt độ, gió,... đẩy mạnh quá trình phong hóa đá tạo ra mẫu chất. Mưa tạo ra độ ẩm cho đất, tạo ra sự xói mòn và rửa trôi các chất của đất; Nắng kéo dài, đất mất nước trở nên khô hạn; Nước còn ảnh hưởng tới màu sắc của đất. * Ảnh hưởng gián tiếp: các điều kiện của khí hậu có tác dụng đẩy mạnh hay kìm hãm sự phát triển của sinh vật. Vì vậy, ở mỗi đới khí hậu khác nhau sẽ có những loại đất đặc thù ở đó. 2.2.2.3. Địa hình Địa hình bằng phẳng, dốc hay thấp trũng,... sẽ có tác dụng xói mòn hay tích lũy mẫu chất và chất hữu cơ, làm cho sự hình thành và các quá trình biến đổi của đất sẽ theo các chiều hướng khác nhau. Độ cao tuyệt đối khác nhau thì sự phân phối chế độ mưa, ẩm, nhiệt độ,... cũng khác nhau, từ đó sẽ ảnh hưởng tới quá trình phong hóa đá, sự phát triển, phân bố chủng loại sinh vật và tích lũy các chất trong đất. Vì thế độ cao khác nhau đã tạo ra các vành đai đất hoàn toàn khác nhau. 2.2.2.4. Đá mẹ Đá mẹ bị phong hóa cho ra mẫu chất, mẫu chất là nguyên liệu chính của đất. Vì thế có thể nói đá giàu nguyên tố nào thì cho ra đất giàu nguyên tố đó. Ví dụ: đất đỏ phát triển từ đá bazan - một loại đá kiềm cho ra đất có tầng dày, có tổng hàm lượng dinh dưỡng cao, ngược lại đất được hình thành từ đá granit thì có tầng đất mỏng, nghèo dinh dưỡng, dễ bị khô hạn. 2.2.2.5. Thời gian (tuổi của đất) 15
Sự hình thành đất phải trải qua một thời gian dài. Người ta có các khái niệm sau: - Tuổi tuyệt đối của đất đồi núi được tính từ khi mẫu chất bắt đầu có tích lũy chất hữu cơ cho đến hiện tại (người ta thường dùng phương pháp cacbon phóng xạ để định tuổi của mùn rồi suy ra tuổi tuyệt đối của đất). Tuổi tuyệt đối của đất đồng bằng được tính từ khi vùng đất đó thoát khỏi ảnh hưởng của thủy triều sông hoặc biển. Tuổi tuyệt đối được tình bằng năm. - Tuổi tương đối của đất là sự chênh lệch về giai đoạn phát triển của các loại đất trên cùng một lãnh thổ có tuổi tuyệt đối như nhau. Nó được đánh gía bằng mức độ phát triển của đất trong những điều kiện ngoại cảnh nào đó. 2.2.2.6. Yếu tố con người Trong quá trình sử dụng đất để trồng trọt con người đã có tác động đến đất rất sâu sắc, làm cho đất thay đổi rất nhanh chóng, có thể làm cho đất ngày càng màu mỡ hoặc thoái hóa đi. Con người có thể xúc tiến sự hình thành đất trồng trọt sớm hơn và làm cho đất ngày càng màu mỡ; nhưng nếu du canh du cư, phát rừng làm rẫy, thì sau vài vụ gieo trồng đất sẽ bị kiệt quệ, mất sức sản xuất. Sử dụng đất hợp lý là cách tác động tích cực vào đất để “bắt” đất cung cấp nhiều sản phẩm nhất, khai thác đất lâu dài và độ phì đất ngày càng được nâng cao. 2.3. HÌNH THÁI ĐẤT Hình thái đất là những đặc trưng của đất mà có thể quan sát được, đó là kết quả của quá trình hình thành và phát triển của đất. Người ta quan sát hình thái của đất qua phẫu diện đất (profile). Phẫu diện đất (profile) là mặt phẳng cắt thẳng đứng từ mặt đất xuống các tầng sâu của đất. Các đặc trưng hình thái của đất mà có thể quan sát được đó là: 2.3.1. Các tầng đất Trong quá trình hình thành đất, các vật chất được tạo ra vì những lý do khác nhau chúng sẽ được di chuyển theo không gian và được tích lũy lại ở các vị trí khác nhau. Kết quả đã tạo ra các tầng đất khác nhau mà ta có thể quan sát được dễ dàng. Người ta gọi các tầng đất trong phẫu diện đất là tầng phát sinh. Các tầng đất khác nhau được phân biệt nhờ một số dấu hiệu như: màu sắc, kích thước cấp hạt (thành phần cơ giới), độ chặt, kết cấu,....  Một phẫu diện đất rừng tự nhiên (đất địa thành) thường có 4 tầng là: O, A, B và C theo thứ tự từ mặt đất xuống sâu như sau: Tầng O: là tầng hữu cơ (còn gọi là tầng thảo mục). Tầng này chứa xác thực vật và động vật chưa được phân giải hoặc mới ở trạng thái bán phân giải. Cần lưu ý rằng tầng O chỉ có ở đất rừng chưa khai thác, còn đất đã được khai thác để trồng trọt mất thảm thức vật rừng, thì tầng này xem như không có. Tầng A: gọi là tầng rửa trôi (eluvial). Là tầng đất chứa nhiều mùn. Trong thực tế tầng này có nhiều chất bị rửa trôi xuống các tầng sâu ngay cả sét, chính vì thế người ta gọi là tầng rửa trôi. Thường nhóm này người ta chia ra các tầng phụ A1, A2, A3. 16
Tầng B: gọi là tầng tích tụ (illuvial). Là tầng chứa các hợp chất như oxyt sắt, nhôm, khoáng sét bị rửa trôi từ trên xuống. Cũng có trường hợp các chất này được hình thành tại chỗ hoặc từ những tầng phía dưới đi lên. Tầng B Tầng O trong nhiều vùng đất có thể tách ra các tầng phụ B1, B2, B3. Tầng A Tầng C: Tầng mẫu chất; chứa các sản phẩm phong hóa từ đá. Tầng D: Tầng đá mẹ. Là tầng đá gốc.  Đối với đất đồng bằng (đất thủy thành): Tầng B Phẫu diện đất không tuân theo đúng quy luật trên, các tầng đất trong phẫu diện của các loại đất khác nhau hoặc ở những vị trí khác nhau sẽ rất khác nhau, phụ thuộc vào chế độ nước và phương thức canh tác cây trồng cạn hay cây Tầng C trồng nước. Ví dụ: đặc trưng một phẫu diện đất lúa nước ở vùng đồng bằng có các tầng như sau: Tầng D Tầng Ac - tầng canh tác. Tầng P - tầng đế cày. Tầng B - tầng tích tụ, loang lổ đỏ vàng. Tầng G - tầng glây. Hình 1 - Sơ đồ cấu tạo phẫu diện đất 2.3.2. Màu sắc đất Màu sắc đất thể hiện thành phần hóa học của đất, thành phần các chất chứa trong đất. Màu sắc đất rất phong phú, nhưng đều được tạo nên bởi 3 màu cơ bản là: trắng, đen và đỏ. Màu đen chủ yếu là do mùn tạo nên, mùn càng nhiều thì đất càng đen. Đôi khi màu đen còn do oxit mangan (MnO2) tạo nên. Màu đỏ của đất chủ yếu do oxyt sắt (Fe 2O3) tạo nên. Nếu oxyt sắt ngậm nước chúng có màu vàng. Màu trắng chủ yếu là do thạch anh (SiO2), khoáng sét (kaolinit) hay canxi cacbonat (CaCO3) tạo nên. Đất càng trắng chứng tỏ mùn càng ít, càng nghèo dinh dưỡng. Ngoài ra đất bị glây thì có màu xanh xám, chủ yếu là do hợp chất Fe hóa trị 2 (FeO.nH2O) tạo ra. Trong thực tế đất có nhiều màu sắc khác nhau, không có một loại đất nào đồng nhất một màu, mà luôn có sự pha trộn giữa các màu, trong đó có một màu là chủ đạo. Người ta có thể dựa vào màu sắc của đất để đặt tên cho đất. 2.3.3. Chất xâm nhập và chất mới sinh 17
Trong quá trình nghiên cứu phẫu diện đất người ta gặp những vật liệu khác nhau, người ta phân biệt ra 2 loại: - Các chất (hoặc vật liệu) mà không có nguồn gốc từ quá trình hình thành và phát triển của đất thì gọi là chất xâm nhập (còn gọi là chất lẫn vào), như: mảnh sành, gạch vụn,... - Các chất (hoặc vật liệu) được sinh ra có nguồn gốc (hay là kết quả) của quá trình hình thành đất thì gọi là chất mới sinh. Dựa vào nguồn gốc hình thành có thể chia ra: + Chất mới sinh có nguồn gốc hóa học như: kết von, đá ong,... + Chất mới sinh có nguồn gốc sinh học như phân giun, tổ mối,... Trên cơ sở chất mới sinh ta có thể nhận định được tính chất đất và một số quá trình xảy ra trong đất, ví dụ: gặp kết von hay đá ong ta biết được đất đã có qúa trình tích lũy sắt. 2.4. MỘT SỐ QUÁ TRÌNH THƯỜNG XẢY RA TRONG ĐẤT Dưới tác động của các điều kiện tự nhiên khác nhau, mỗi loại đất không chỉ chịu ảnh hưởng của một quá trình nhất định, mà chịu ảnh hưởng của nhiều quá trình khác nhau, trong đó có một hoặc vài quá trình chiếm ưu thế, quyết định tính chất đất. Sau đây là một số quá trình thường xuất hiện trong sự hình thành đất Việt nam. 2.4.1. Quá trình hóa sét Trong quá trình phong hóa hình thành đất, các khoáng thứ sinh alumin silicat phức tạp được hình thành từ các khoáng vật nguyên sinh silicat như fenspat, mica, amphibolit,... Ví dụ: Sự phá hủy của fenspat kali: K2O.Al2 O3.6SiO2 + nH2O + CO2  Al2O3.2SiO2.2H2O + K2CO3 + 4SiO2.nH2O fenspat kali kaolinit Các khoáng vật thứ sinh đó gọi là khoáng sét của đất, chúng là những tinh thể nhỏ bé, thuộc kích thước keo đất, nên được gọi là keo sét của đất. Như vậy: Hóa sét là quá trình biến đổi khoáng vật nguyên sinh (chủ yếu là silicat và alumin silicat) tạo thành các khoáng sét. Quá trình hóa sét thường kèm theo sự rửa trôi các chất kiềm dưới dạng muối cacbonat. Điều kiện khí hậu, địa hình, đá mẹ,... ảnh hưởng đến thành phần và số lượng sét trong đất. Ở vùng khí hậu nóng ẩm quá trình hóa sét diễn ra mạnh và hình thành chủ yếu là kaolinit. Ở vùng khí hậu lạnh thì hình thành chủ yếu là sét monmorilonit. Địa hình cao bị rửa trôi mạnh, đất chua thì hình thành chủ yếu là kaolinit. Địa hình thấp trũng, tích lũy nhiều canxi thì hình thành chủ yếu là sét monmorilonit. Ở nước ta, khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, sinh vật phát triển mạnh, quá trình hóa sét diễn ra mạnh, hầu hết vùng đồi núi có thành phần sét chủ yếu là kaolinit, chỉ có 18
một ít đất đen ở thung lũng đá vôi, đá secpentin thì thành phần sét monmorilonit khá cao. 2.4.2. Quá trình hình thành đá ong và kết von (còn gọi là quá trình tích lũy tuyệt đối Fe, Al) 2.4.2.1. Quá trình hình thành đá ong Về mùa mưa các chất Fe bị hòa tan trong nước dưới dạng oxyt và hydroxyt Fe hóa trị 2, Al thì tồn tại trong các keo sét, chúng được di chuyển theo nước. Sự di chuyển bằng 2 đường chính là từ nước chảy tràn trên mặt đất và từ nước ngầm. Tất cả được trôi xuống nước ngầm tích đọng lại ở chân đồi núi. Đến mùa khô, khi lớp đất trên mặt bị khô hạn, nước ngầm theo khe mao quản bốc lên tầng mặt đất, rồi bị oxy hóa thành oxyt và hydroxyt Fe hóa trị 3 kết tủa lại thành vệt sắt dưới dạng HFeO2 (gơtit) hoặc Fe(OH)3, Fe2O3 nH2O (limonit). Các vệt sắt này được tích lũy rồi lớn dần lên và nhiều ra nối liền lại với nhau làm thành một mạng lưới sắt dày đặc, bao bọc ở giữa nhiều ổ keo kaolinit (Al2O3.2SiO2.2H2O), tạo nên đá ong. Khi ở dưới đất, đá ong còn mềm, khi lộ ra ngoài mặt đất các vệt oxyt Fe bị oxy hóa thêm và bị khử nước, nên tiếp tục kết tinh cứng rắn lại, các ổ kaolinit mềm nên bị ăn mòn đi để lại những lỗ như tổ ong, nên gọi là đá ong. Thành phần chủ yếu của đá ong là oxyt và hydroxyt sắt. Đá ong có 3 loại: Tổ ong, hạt đậu và phiến. Đá ong tổ ong thường gặp ở các vùng đồi thấp tiếp giáp với đồng bằng. Đồi càng trọc, càng trơ trụi thì đá ong càng nhiều và sự xuất hiện càng nông, thậm chí tạo thành các bãi đá ong lộ thiên. Ở những vùng núi đá vôi, Fe gặp môi trường trung tính hay kiềm sẽ kết tủa lại các hạt sắt tròn, lâu ngày các hạt sắt tròn nối liền với nhau kết gắn lại tạo nên đá ong hạt đậu. Trong trường hợp nhiều lớp sắt chồng chất lên nhau thì tạo ra đá ong dạng phiến. Loại này ít gặp và nguyên nhân chưa rõ. Như vậy đá ong hình thành là do nước ngầm và sự bốc hơi của nước ngầm quyết định. Vì thế ở những nơi nước ngầm không tích lũy được (ở đỉnh núi đồi hoặc sườn núi đồi) hoặc ở vùng đồng bằng thường xuyên có nước trên mặt (hạn chế được sự bốc hơi của nước ngầm) thì không hình thành đá ong. Sự xuất hiện đá ong là dấu hiệu của sự thoái hóa đất. Những đất có đá ong thì chua, nghèo dinh dưỡng ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng phát triển của nhiều loại cây trồng. Đá ong sẽ làm cho tầng đất mặt mỏng dần, thậm chí không thể canh tác được nữa. 2.4.2.2. Quá trình hình thành kết von Về cơ chế hình thành cũng do Fe2+ bị oxy hóa thành Fe3+ tích lũy trong đất ở dạng Fe(OH)3 hoặc Fe2O3nH2O, tạo nên những giáp sắt bao quanh vật thể nào đó hoặc kết tủa sắt ở dạng viên, gọi là những hạt kết von. Như vậy về nguồn gốc hình thành không phải chỉ từ nước ngầm, mà có thể ngay từ dung dịch đất, vì bản thân trong đất nhiệt đới ẩm vốn dĩ chứa nhiều sắt. 19