Quá trình hình thành đất tốt nhất ở vùng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI----------***---------BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀNGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁCYẾU TỐ HÌNH THÀNH ĐẤT VIỆT NAMHọc viênNgười hướng dẫnkhoa học::Hà Nội, tháng 9 năm 2019MỤC LỤCMỞ ĐẦUĐất là một nguồn tài nguyên độc lập, thiết yếu và không thể thay thếcho mọi sinh vật trên cạn, bao gồm cả con người. Đất phát triển dựa trên sựtương tác qua lại giữa sinh vật với đá và khoáng vật; với nước; với không khívà khí hậu là yếu tố kiểm soát cường độ của các tương tác này. Sự hình thànhđất là một quá trình lâu dài và phức tạp. Có năm yếu tố chính ảnh hưởng đếnsự hình thành của đất là: đá mẹ, sinh vật, khí hậu, địa hình và thời gian. Sựtương tác và phối hợp giữa những yếu tố này quyết định đặc tính cuối cùng vàphân biệt của mỗi loại đất. Quá trình tương tác và phối hợp giữa các yếu tốkhác nhau sẽ tạo ra các loại đất khác nhau và ảnh hưởng lên sự phân bố củachúng. Các tác động của con người theo thời gian đã trở thành một yếu tốquan trọng trong sự hình thành của đất. Con người đã có những tác động tiêucực cũng như tích cực đến sự hình thành của đất.Học viên đã thực hiện chuyên đề “Nghiên cứu đặc điểm của các yếutố hình thành đất ở Việt Nam” để thu được hiểu biết sâu rộng hơn về đặcđiểm của các yếu tố hình thành đất ở Việt Nam phục vụ cho công việc nghiêncứu sau này.3CHƯƠNG 1. QUÁ TRÌNH PHONG HÓAKHOÁNG VẬT, ĐÁ VÀ SẢN PHẨM CỦA NÓQuá trình phá hủy khoáng vật và đá được gọi là quá trình phong hóa.Từ “phong hóa” biểu thị rằng đá mẹ đang bị biến đổi dưới ảnh hưởng của thờitiết. Ban đầu, sau khi toàn bộ phạm vi của mỗi khối đá rắn bị nứt hoặc bịnghiền nát một phần, nước sau đó xâm nhập vào các vết nứt và sau khi tiếpxúc trực tiếp lâu dài với các khoáng chất của đá, thành phần hóa học củachúng bị thay đổi. Quá trình phong hóa không thể xảy ra, hoặc xảy ra khônghoàn hảo và triệt để nếu như không có nước. Nước có tác dụng rửa lũa và hòatan các khoáng vật, đồng thời là môi trường để cho các phản ứng hóa học xảyra làm biến đổi khoáng vật từ dạng này sang dạng khác. Nguồn năng lượng đểthực hiện quá trình phong hóa chủ yếu là năng lượng Mặt Trời mà Trái Đấtnhận được. Nguồn năng lượng này như vô tận, liên tục và dễ dàng chuyển hóatừ dạng nhiệt năng sang các dạng khác, vì vậy quá trình phong hóa cũng liêntục xảy ra ở khắp mọi nơi. Các quá trình phong hóa diễn ra mạnh mẽ nhất ởbề mặt Trái Đất nơi tiếp xúc trực tiếp với khí quyển và thủy quyển. Một số đáphong hóa dễ dàng nhưng cũng có một số khác có sức kháng cự. Ví dụ như đátrầm tích phong hóa nhanh chóng tạo ra các hạt cát và phù sa nhỏ hơn, trongkhi đá núi lửa có khả năng kháng cự phong hóa tốt hơn. Sự phong hóa của đárắn thành các hạt cát và phù sa không phải là giai đoạn cuối cùng của phonghóa mặc dù quá trình này mất rất nhiều năm đề hoàn thành mà thêm vào đó,các chuỗi quá trình phong hóa sẽ vẫn tiếp tục diễn ra ở nhiều mức độ khácnhau. Trong khí hậu ấm áp, ẩm ướt của vùng nhiệt đới, tốc độ của cường độphong hóa cao hơn so với khu vực ôn đới. [1,3]Tùy thuộc vào các yếu tố tác dụng lên đá và sản phẩm tạo thành, phonghóa được chia thành ba loại phong hóa gồm phong hóa vật lý, phong hóa hóahọc và phong hóa sinh học. Sự phân chia các loại phong hóa chỉ là tương đối,trong thực tế, các quá trình phong hóa liên quan mật thiết và hỗ trợ cho nhau,tùy điều kiện cụ thể mà một trong ba quá trình xảy ra mạnh hơn.41.1. QUÁ TRÌNH PHONG HÓA KHOÁNG VẬT VÀ ĐÁ1.1.1. Phong hóa vật lýPhong hóa vật lý là quá trình phá hủy đá dưới tác dụng của nhiệt độ vàáp suất làm cho đá bị nứt nẻ và vỡ vụn, nhưng không thay đổi về thành phầnkhoáng vật và hóa học so với thành phần ban đầu của đá mẹ. Quá trình pháhủy đá do yếu tố nhiệt độ gọi là phong hóa nhiệt. Quá trình phá hủy đá do yếutố áp suất gọi là phong hóa cơ học. [1]Phong hóa nhiệt thể hiện rõ rệt nhất ở những vùng hoang mạc khô nóngvới sự chênh lệch lớn về nhiệt độ giữa ngày và đêm. Tại những vùng này,lượng mưa rất thấp, nhiệt độ ban ngày có thể lên tới 70 – 80 oC nhưng banđêm có thể xuống tới -40oC. Do quá trình truyền nhiệt được thực hiện từngoài vào bên trong khối đá, nên vào ban ngày các lớp ngoài của khối đáđược nung nóng và giãn nở ra, phần bên trong vẫn còn nguội lạnh. Vào banđêm, nhiệt độ giảm xuống, các lớp ngoài của đá bị co lại. Sự dao động nhiệtngày qua ngày làm cho các khoáng vật tạo đá bị co giãn liên tục. Do hệ sốgiãn nở nhiệt của các khoáng vật khác nhau nên dần dần liên kết giữa chúngbị phá vỡ, khe nứt xuất hiện, ngày càng mở rộng và ăn sâu vào trong khối đá.Kết quả là khối đá bị vỡ ra, ban đầu là những tảng lớn, tiếp đến là những dămcục nhỏ hơn và cuối cùng là cát, bột. Các khoáng vật khác nhau có hệ số giãnnở khác nhau. Ví dụ như hệ số giãn nở của thạch anh là 0,00031; của calxit là0,00020… Màu sắc khoáng vật cũng là một yếu tố quan trọng đối với phonghóa nhiệt. Khoáng vật sẫm màu như olivin, pyroxen, amphibol, biotit có khảnăng hấp thụ nhiệt lớn và dễ bị phá hủy hơn những khoáng vật sáng màu hấpthụ nhiệt kém như thạch anh, muscovit. [1,4]Tác động của nước đóng băng, của rễ cây tăng trưởng, muối kết tinhtrong các khe nứt của đá đều gây ra phong hóa cơ học. Khi đóng băng, thểtích của nước tăng lên khoảng 10 – 11%, tạo thành một cái nêm chèn sâu vàotrong khe nứt gây ra một áp lực lớn làm cho khối đá bị vỡ toác thành nhữngmảnh riêng biệt. Trong quá trình tăng trưởng, bộ rễ của cây cối ngày càng lớn,xuyên sâu vào các khe nứt của đá, tương tự cũng đóng một cái nêm làm chođá bị nứt ra. Sự kết tinh muối trong các khe nứt nhỏ cũng làm cho đá bị dập5vỡ. Hiện tượng này thường xảy ra trong khí hậu khô, Mặt Trời làm cho nướcbốc hơi và muối trong khe nứt kết tinh lại. Sự tăng trưởng của cá tinh thểmuối qua thời gian sẽ gây ra một áp lực làm cho các khe nứt mở rộng dần vàđến một lúc nào đó, đá nguyên khối sẽ bị phá vỡ. [1]1.1.2. Phong hóa hóa họcPhong hóa hóa học là quá trình phá hủy, biến đổi đá về thành phầnkhoáng vật và nguyên tố xảy ra do các phản ứng hóa học giữa khoáng vật củađá mẹ ban đầu với các tác nhân phong hóa. Các quá trình phong hóa gồm thủyphân, oxy hóa, hydrat hóa, carbonat hóa… trong đó thủy phân và oxy là haiquá trình phổ biến và quan trọng nhất. [1]- Thủy phân: là cơ chế phân hủy chủ yếu đối với các khoáng vật silicatvà alumosilicat. Do phản ứng thủy phân, các nguyên tố kiềm, kiềm thổđược giải phóng dưới dạng cation hòa tan trong nước, còn silic mộtphần tạo ra acid silic, một phần được giữ lại trong khoáng vật sét cùngvới nhôm. Ví dụ:2KAlSi3O8 + 11H2O  2K+ + 2OH- + 4Al2Si2O5[OH]4 + 4H4SiO4OrthclasKaolinit- Oxy hóa: là phản ứng giữa oxy và khoáng vật chứa các nguyên tố cóthể thay đổi số oxy hóa như sắt, lưu huỳnh, mangan. Phản ứng oxy hóađóng vai trò lớn trong việc phân hủy các khoáng vật chứa Fe2+. Ví dụ:Khoáng vật pyrit bị oxy hóa và biến đổi như sau:2FeS2 + 7O2 + 2H2O = 2FeSO4 + 2H2SO412FeSO4 + 3O2 + 6 H2O = 4Fe2[SO4]3 + 4Fe[OH]3- Hydrat hóa: là quá trình thâm nhập của phần từ nước vào mạng lướitinh thể của khoáng vật làm suy yếu cấu trúc bền vững của nó và làmthay đổi thành phần hóa học của khoáng vật. Ví dụ:CaSO4 + 2H2O  CaSO4.2H2OAnhydritThạch caoFe2O3 + nH2O  Fe2O3.nH2OHematitLimonit6- Carbonat hóa: là phản ứng có sự tham gia của ion carbonat [CO3]2-.Ví dụ: PbSO4 + H2CO3  PbCO3 + H2SO4 [1,6]AnglesitCerussit1.1.3. Phong hóa sinh họcPhong hóa sinh học là quá trình biến đổi cơ học, hóa học các loạikhoáng chất và đá dưới tác động của sinh vật và những sản phẩm của chúng.Mọi sinh vật từ bậc thấp đến bậc cao đều tham gia phá hủy các khoáng vật vàđá. Rễ cây len lỏi vào các khe nứt để hút nước và các chất khoáng, theo thờigian, rễ cây to dần phá vỡ đá. Nhưng song song với quá trình đó, rễ cây tiếtH2O và CO2 tạo H2CO3 để hòa tan đá và khoáng vật. Khi chết đi, xác sinh vậtbị phân hủy sinh ra các axit hữu cơ góp phần hòa tan các khoáng vật và đá.Nhà khoa học nổi tiếng người Nga Vecnatxki cho rằng: "Hoạt động hoá họccủa vỏ Trái Ðất, gần 99% có liên quan tới quá trình sinh hoá học". [3]1.2. VỎ PHONG HÓASản phẩm của các quá trình phong hóa là vỏ phong hóa – một thể địachất nằm ở phần trên cùng của vỏ Trái Đất, gồm các sản phẩm được hìnhthành tại chỗ trong quá trình phong hóa. Những sản phẩm này phân bố có quyluật từ trên xuống dưới tạo thành từng lớp khác nhau về cấu tạo, thành phầnvật chất và được gọi là các đới [zone] hoặc tầng [horizon] phong hóa. [1]1.2.1. Các loại vỏ phong hóaCăn cứ vào quá trình tích lũy, thành phần và tính chất, vỏ phong hóađược chia thành vỏ phong hóa tại chỗ và vỏ phong hóa trầm tích.- Vỏ phong hóa tại chỗ: các sản phẩm phong hóa tích lũy ngay trên đámẹ tạo thành vỏ phong hóa tại chỗ. Vỏ phong hóa tại chỗ gồm các loạisau:o Vỏ phong hóa vụn thô: thường gặp ở vùng xói mòn mạnh, cácmảnh vụ cơ học có kích thước lớn tích lũy ngay trên đá mẹ.o Vỏ phong hóa feralit: phổ biến ở vùng ôn đới có khí hậu ôn hòa.Hầu hết các khoáng vật silicat, nhôm silicat đều hóa sét khi silicbắt đầu bị rửa trôi cùng với các kim loại kiềm, kiềm – thổ. Các7khoáng vật nguyên sinh còn lại đều là khoáng vật bền vững nhưthạch anh [SiO2].o Vỏ phong hóa alit: phổ biến ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới nơicác quá trình phong hóa diễn ra mạnh.- Vỏ phong hóa trầm tích: các sản phẩm phong hóa di chuyển theo dòngnước chảy hay bị gió thổi cuốn theo, được tích lũy lại khi gặp các điềukiện thời tiết thuận lợi tạo thành vỏ phong hóa trầm tích. Vỏ phong hóatrầm tích gồm các loại sau:o Vỏ phong hóa trầm tích siallit: có thanh phần chủ yếu là sét, cáckeo sét, ngoài ra còn có limon cát. Khoáng vật nguyên sinh cóthạch anh, felspat.o Vỏ phong hóa carbonat – siallit: thành phần tương tự như vỏphong hóa siallit nhưng có chứa một lượng CaCO3 nhất định.o Vỏ phong hóa clorua, sunfat, carbonat – siallit: thành phần củavỏ phong hóa này giống hai vỏ phong hóa trên và có chứa thêmcác muối clorua sunfat của các chất kiềm và kiềm đất. [1,9]1.2.2. Vỏ phong hóa Việt NamLãnh thổ Việt Nam nằm trong khu vực nội chí tuyến có nền nhiệt caovà độ ẩm lớn, thuận lợi cho quá trình phong hóa hóa học. Mặt khác, sự phânhóa khí hậu theo vĩ độ và độ cao cùng với một nền địa chất với nhiều loại đákhác nhau đã tạo nên một lớp vỏ phong hóa đa dạng gồm các kiểu như siallit,sialferit, ferosiallit, feralit và ferit. [1]- Vỏ phong hóa feralit hình thành chủ yếu trên các đá basalt và trầm tíchbiến chất ở Tây Nguyên và Nam Trung Bộ. Thành phần khoáng vật đặctrưng của vỏ feralit gồm gibbsit, goethit, ngoài ra có kaolinit,montmorillonit và hydromica. Trên vỏ phong hóa này hình thành nênnhóm đất feralit – đất đỏ vàng ở nước ta. [1,3]- Vỏ phong hóa siallit hình thành trên các đá magma acid [granit, ryolit,felsit…] thuộc các vùng núi thấp, trung bình và cao. Các đá này có ởnhiều nơi, vì vậy vỏ phong hóa siallit phân bố rải rác trên khắp lãnh thổViệt Nam dưới dạng đốm da báo. [1,3]- Vỏ phong hóa ferosiallit rất phổ biến trên lãnh thổ Việt Nam, phát triểnhầu hết trên các loại đá và các dạng địa hình khác nhau; từ vùng gò đồi8thấp thoải đến vùng núi cao; từ miền Đông Bắc Bộ, Tây Bắc Bộ, dọctheo dãy Trường Sơn, Tây Nguyên cho đến vùng cực Nam Trung Bộ.[1]- Vỏ phong hóa sialferit phát triển trên các đá granit, ryolit, đá phiến, đáphiến kết tinh thạch anh – felspat. Kiểu vỏ này gặp ở Tú Lệ, Sa Pa, PuSi Lung, Fansipan, Điện Biên, Tam Lang, Tam Lung, phía Tây các tỉnhtừ Thanh Hóa đến Bình Thuận. [1]- Vỏ phong hóa ferit thường có diện phân bố hẹp, gặp tại một số nơi ởBắc Giang, Vĩnh Phúc và phía Tây các tỉnh miền Trung. [1]9CHƯƠNG 2. CÁC YẾU TỐ HÌNH THÀNH ĐẤTSự hình thành đất là một quá trình lâu dài và phức tạp. Ước tính rằngmột inch đất có thể mất từ 500 tới 1000 năm để hình thành. Đất đang liên tụcđược hình thành và cũng đang liên tục bị xói mòn. Theo nhà bác học ngườiNga Dokuchaev năm 1883 thì đất được hình thành do sự tác động phối hợpcủa năm yếu tố là: đá mẹ, sinh vật, khí hậu, địa hình và thời gian. Sự tác độngcủa năm yếu tố trên quyết định và chi phối tất cả các quá trình hình thành vàbiến đổi diễn ra trong đất để hình thành nên các loại đất khác nhau. SauDokuchaev, các nhà thổ nhưỡng học bổ sung thêm một yếu tố nữa là sự tácđộng của con người lên sự hình thành đất. [3,9]Hình 2.1. Sự hình thành đấtNguồn: www.fao.org2.1. ĐÁ MẸĐá mẹ nói chung là vật liệu địa chất cơ bản nơi tất cả các tầng/lớp đấtđược hình thành. Các khoáng vật đất hình thành lên nền tảng của đất. Chúng10là sản phẩm của đá mẹ thông qua các quá trình phong hóa và xói mòn tựnhiên. Nước, gió, sự thay đổi nhiệt độ, trọng lực, sự tương tác hóa học, sự tácđộng của các sinh vật sống và sự chênh lệch áp suất tất cả đều tham gia vàoquá trình phá vỡ đá mẹ. [3,5]Mỗi loại đá mẹ đều có những đặc tính lý hóa bẩm sinh ảnh hưởng đếnsự hình thành của đất ngay từ đầu. Ví dụ:- Đất hình thành từ đá mẹ gra-nít thường mang tính chất chua, nhiều cát.Đất chua nên ở những vùng có loại đất này thường không thể trồng trọtcác loại cây ăn quả hay cây lâu năm được vì đất chua sẽ làm thối rễ vàgốc cây chết dần.- Đất hình thành từ đá mẹ bazan có tầng đất dày, thành phần cơ giới nặngvà chứa nhiều các chất dinh dưỡng thích hợp cho việc trồng các loạicây ăn quả. [3,7]Ở Việt Nam, trong việc nghiên cứu, phân loại đất vùng đồi núi chúng tathường dựa vào cơ sở đầu tiên là đá mẹ.2.2. SINH VẬTCác sinh vật đóng một vai trò trung tâm trong sự hình thành của đất.Ngay từ ban đầu, chúng đã liên quan tới quá trình phong hóa sinh học của đámẹ đến sự thay đổi cũng như kết hợp của các chất hữu cơ trong đất. Quá trìnhphong hóa đá mẹ là nguồn cung cấp chính những khoáng vật xâm nhập vàohệ sinh thái. Các chất hữu cơ tích tụ trong đất theo thời gian có liên quan đếnsự đa dạng của các sinh vật định cư trong đá mẹ và các điều kiện mà đất đượchình thành. [5]Tham gia vào quá trình hình thành đất có nhiều loại sinh vật khác nhaunằm trong ba ngành chính là: thực vật, động vật và vi sinh vật.- Vai trò của thực vật:Thực vật là nguồn cung cấp chính chất hữu cơ cho đất. Khoảng 4/5 chấthữu cơ trong đất có nguồn gốc từ thực vật. Các loài thực vật hút nước và cácchất khoáng trong đất kết hợp với quá trình quang hợp tạo thành các chất hữucơ trong cơ thể chúng để duy trì sự sống. Sau khi chết đi, xác của chúng rơi11vào đất sau đó bị phân giải trả lại các chất lấy từ đất và bổ sung thêm cacbon,nitơ… tạo thành chất hữu cơ trong đất. Sự tích lũy các chất hữu cơ và chu kỳđất – cây – đất diễn ra liên tục trong tự nhiên làm cho độ phì của đất ngàycàng tăng dần. [3,5]Thực vật có ảnh hưởng mạnh lên sự hình thành của đất. Đất hình thànhdưới rừng rụng lá khác so với đất hình thành dưới đồng cỏ ngay cả khi khíhậu không có sự khác biệt. Đất phát triển trong một khu vực tương đối ẩm ướtdưới một lớp cây rừng có xu hướng tích tụ chất hữu cơ ở bề mặt nhưng lạithường thể hiện một lớp đất bên dưới bị rửa trôi. Ngược lại, đất hình thànhdưới một lớp cỏ có xu hướng tích lũy chất hữu cơ qua một lớp đất sâu hơn.Dưới các kiểu rừng khác nhau gặp các loại đất có độ phì khác nhau. Ví dụ: đấtdưới rừng tre, nứa có độ phì thấp hơn đất dưới rừng cây lá rộng. [5]Một số loài thực vật được dùng làm cây chỉ thị cho một số tính chất đất.Ví dụ: thực vật chỉ thị đất chua, cằn cỗi có có lau, có chít…; thực vật chỉ thịđất phèn có cây sậy, cỏ bàng, cỏ lác…- Vai trò của động vật:Động vật giúp truyền tải chất hữu cơ đến độ sâu lớn hơn và tạo ra cáckênh dẫn thuận lợi cho sự di chuyển của nước và không khí cũng như sự dichuyển của các hạt và chất hòa tan. Động vật góp phần bổ sung chất hữu cơvà làm tăng độ phì cho đất.Các loài động vật có thể chia thành hai nhóm: động vật sống trên mặtđất và động vật sống trong đất. Đối với động vật sống trên mặt đất sau khichết đi, xác chúng rơi vào đất và bị phân hủy bổ sung chất dinh dưỡng và chấthữu cơ cho đất. Đối với động vật sống trong đất có nhiều loài như: giun, kiến,mối… Trong đó giun đất là loài có vai trò rất lớn trong sự tạo độ phì đất. TheoRussell, một hecta đất tốt có thể chứa tới 2.500.000 cá thể các loại giun. Giunđất ăn các mảnh vụn cây [rễ chết, lá, cỏ…] và đất. Mỗi ngày, một cá thể giunđất có thể ăn được số lượng bằng 1/3 trọng lượng cơ thể của nó. Phân giun làcác hạt kết viên bền vững làm cho đất tới xốp. Khi chết đi, xác của chúngđược phân giải cung cấp cho đất nhiều nitơ và các chất khoáng cho đất. [3,8]12Hình 2.2. Vai trò của giun đấtNguồn: Internet- Vai trò của vi sinh vật:Tập đoàn vi sinh vật trong đất rất phong phú với nhiều chủng loại khácnhau. Về số lượng có thể lên tới hàng trăm triệu con trong một gam đất. Cácvi sinh vật quan trọng nhất là các vi khuẩn, nấm và sinh vật đơn bào. Trong đóvi khuẩn là nhóm chiếm nhiều nhất về số lượng bao gồm: vi khuẩn háo khí, vikhuẩn kị khí, vi khuẩn tự dưỡng, vi khuẩn dị dưỡng… Nếu chia theo cácnguồn dinh dưỡng thì lại có nhóm tự dưỡng cacbon, tự dưỡng amin, dị dưỡngamin, vi khuẩn cố định nitơ… Các vi sinh vật đóng một vai trò trực tiếp trongsự hình thành của đất. Ví dụ như hoạt động của vi khuẩn và nấm lên cáckhoáng chất đất như felspat [một thành phần của đá gra-nít] giúp giải phóngcác nguyên tố có giá trị như kali vào hệ sinh thái. Bên cạnh đó, các loài nấmnhư Penicillium đã được chứng minh là có khả năng kết tủa các khoáng chất13đất như một Hydromagnesite do đó thúc đẩy quá trình tân hóa khoáng vật.[3,4]Có thể kể đến các quá trình diễn ra trong đất có sự tham gia trực tiếphoặc gián tiếp của các loài vi sinh vật như quá trình hình thành mùn, quá trìnhchuyển hóa đạm trong đất, quá trình phân giải xác hữu cơ… Mỗi quá trìnhđều có sự tham gia của một loài sinh vật cụ thể. Vi sinh vật tham gia vào quátrình phân giải hữu cơ thành dạng vô cơ cho cây trồng hấp thụ, biến dạng vôcơ khó tiêu thành dạng dễ tiêu. Vi sinh vật sống trong vùng rễ có quan hệ mậtthiết với cây, chúng sử dụng những chất tiết của cây làm chất dinh dưỡng,đồng thời cung cấp chất dinh dưỡng cho cây qua quá trình hoạt động phângiải của mình. Ngược lại, vi sinh vật còn tiết ra các vitamin và chất sinhtrưởng có lợi đối với cây trồng. Trong quá trình hoạt động của vi sinh vật,nhất là nhóm háo khí đã hình thành nên một thành phần của mùn là axithumic. Axit humic có vai trò hết sức quan trọng cùng với các axit mùn kháccó tác dụng kích thích sự phát triển của hệ rễ để hấp thu chất dinh dưỡng tốthơn, cây sinh trưởng phát triển mạnh hơn. Hầu hết các loài vi sinh vật đềusinh sản theo cách tự phân nên lượng sinh khối tạo ra trong đất lớn, sau khichết đi xác các loài sinh vật bị phân giải góp phần cung cấp chất hữu cơ vàtạo độ phì cho đất. [4,11]2.3. KHÍ HẬUKhí hậu là một yếu tố rất quan trọng trong việc hình thành đất. Các đặctrưng của khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm không khí, lượng mưa… đều có ảnhhưởng rất lớn tới sự hình thành đất. Nhiệt độ và độ ẩm ảnh hưởng đến tốc độhòa tan, quá trình phân hủy hóa học, rửa trôi hay lắng đọng của các thànhphần đất. Ở những vùng ấm và ẩm, các thành phần dễ hòa tan [như các cationcơ bản Ca, Na, K và Mg] có thể bị rửa trôi hoàn toàn khỏi đất, chỉ để lại cáckhoáng chất không bị ảnh hưởng như oxit sắt. Các loại đất như vậy có xuhướng ít màu mỡ hơn do mất quá nhiều chất dinh dưỡng hòa tan. Ở mặt khác,ở các khu vực ấm nhưng tương đối khô, canxi cacbonat hoặc sunfat có thể kếttủa và tích tụ để tạo thành một lớp cứng ở một độ sâu trong đất. Ở nhữngvùng khô hơn, ngay cả những muối có độ hòa hòa tan cao như natri clorua14cũng có thể bị giữ lại trong đất. Chất hữu cơ – phần còn lại bị phân hủy mộtphần của thực vật và động vật – có xu hướng tích tụ trong môi trường tươngđối mát mẻ nhưng lại phân hủy nhanh chóng trong môi trường ấm áp hơn.[5,9]Ảnh hưởng của khí hậu được nhìn thấy mạnh mẽ nhất khi một khu vựctrải qua sự thay đổi của các điều kiện khí hậu [từ ẩm đến khô và từ ấm đếnlạnh] dựa trên nền tảng đá mẹ. Ví dụ như ở Nga, nơi khí hậu chiếm vai trò ưuthế trong sự hình thành của đất. Các loại đất trưởng thành tương thích dù íthay nhiều với khí hậu khu vực được gọi là đất địa đới. Trường hợp đất trong ởmột vùng khí hậu nhất định vẫn giữ được một số ảnh hưởng của đá mẹ đượcgọi là đất địa đới tại chỗ. Tuy nhiên, khi các quá trình hình thành đất bị hạnchế mạnh mẽ bởi các điều kiện khí hậu địa phương và đất vẫn duy trì đượccác đặc tính chính của đá mẹ thì được gọi là đất phi địa đới. [5]Mỗi đới khí hậu trên Trái Đất có các loài thực vật đặc trưng. Ví dụ:thực vật đặc trưng của khí hậu ôn đới là các cây lá kim, thực vật đặc trưng củakhí hậu nhiệt đới là các cây lá rộng…2.4. ĐỊA HÌNHYếu tố thứ tư trong sự hình thành của đất là hình dạng của cảnh quanhay có nghĩa là địa hình của khu vực nơi đất phát triển. Địa hình ảnh hưởngđến sự hình thành đất theo nhiều cách khác nhau. Khi đất bằng phẳng, các quátrình trao đổi năng lượng, các quá trình nước chảy vào và thoát ra có xuhướng thẳng đứng, do đó đất thường phát triển tới một độ sâu đặc trưng.Ngược lại, nơi địa hình nghiêng dốc, một phần đáng kể lượng nước mưa chảyxuống [hiện tượng này gọi là dòng chảy] quét qua bề mặt đất và gây ra xóimòn. Do đó, đất trên địa hình nghiêng dốc có xu hướng nông hơn và khô hơnso với đất nằm trên cao nguyên hoặc trong thung lũng. Nước chảy từ mặt đấtdốc xuống mang lại nhiều độ ẩm hơn và lắng đọng trầm tích bổ sung trongcác thung lũng hoặc vùng đất thấp. Đất thung lũng thậm chí có thể tích tụnước ngầm nông do thoát nước bị cản trở và do đó đất thung lũng được thôngkhí kém. Các loại đất hình thành trong các phần liên tiếp của cảnh quan có xuhướng khác nhau trong điều kiện vi khí hậu, mặc dù chúng nằm trong cùng15một vùng khí hậu vĩ mô và trên đá mẹ tương tự nhau. Sự nối tiếp của các loạiđất như vậy – từ cao nguyên hoặc đỉnh đồi đến đáy đồi đến thung lũng – đượcgọi là “toposequence” hay “catena” [từ tiếng Latin có nghĩa là “một chuỗi”].[5,11]Địa hình ảnh hưởng gián tiếp đến sự hình thành đất thông qua yếu tốkhí hậu và sinh vật. Càng lên cao nhiệt độ càng giảm dần theo quy luật độ caotăng 100 m, nhiệt độ giảm 0,5 oC, đồng thời ẩm độ tăng lên. Sự thay đổi khíhậu kéo theo sự thay đổi của sinh vật. Ở các độ cao khác nhau có các đặctrưng khí hậu và sinh vật khác nhau. Năm 1968, Cao Liêm đã tìm ra quy luậthình thành đất theo độ cao trên dãy núi Hoàng Liên Sơn như sau:Ðộ cao [m]Loại đấtDưới 1000 mÐất Feralít1000-1800 mÐất Feralít - mùn trên núi1800-2300 mÐất mùn alít trên núi cao2300-2900 mÐất mùn thô trên núi> 2900 mÐất mùn thô than bùn trên núi [3]2.5. THỜI GIANYếu tố thứ năm trong sự hình thành đất là thời gian mà qua đó các quátrình hình thành đất đã và đang hoạt động. Thời gian là một yếu tố hình thànhđất vì các quá trình khác nhau cuối cùng sẽ quyết định các đặc tính của đất.Các quá trình này hoạt động từ từ và ảnh hưởng của chúng lên sự hình thànhđất có thể lên đến đỉnh điểm trong việc hình thành đất trưởng thành sau vàithế kỷ hoặc thiên niên kỷ.Tốc độ hình thành đất bị ảnh hưởng bởi các điều kiện về độ ẩm và nhiệtđộ đang diễn ra tại khu vực. Trong khi điều kiện ẩm ướt thúc đẩy quá trìnhphong hóa và hình thành đất thì điều kiện mát và khô lại hạn chế. Khi cácđiều kiện đó tồn tại trong một khoảng thời gian dài, các loại đất thu được cóthể đạt được một đặc tính ổn định thực tiễn. [5,10]Theo dòng thời gian, bản chất ban đầu của đá mẹ dần trở nên ít quantrọng hơn khi đất đảm nhận một đặc tính chịu ảnh hưởng mạnh mẽ nhất bởi16khí hậu từ đó xác định các quá trình sinh hóa, sinh lý và biểu hiện cuối cùngcủa chúng. Khí hậu cũng quyết định cường độ rửa trôi của nước. Trong khi ởđất ở các khu vực ẩm ướt thường không giữ được các muối dễ hòa tan thì đấtở các vùng khô cằn lại có xu hướng tích tụ muối. Ở những nơi khô cằn nhưthế, nước bay hơi và muối bị bỏ lại có xu hướng tích tụ. Trải qua một khoảngthời gian rất dài, sự hình thành đất có thể không kết thúc trong một tình trạngcân bằng thực sự ổn định mà thậm chí còn có thế dẫn đến tình trạng tự thoáihóa [như đất có chất nền không thấm nước hoặc đất với tình trạng ngập únghoàn toàn]. [4,5]Thời gian còn là tuổi của đất, gồm tuổi tuyệt đối và tuổi tương đối. Tuổituyệt đối chính là tuổi cacbon hữu cơ trong đất hay tuổi mùn của đất. Ðể xácđịnh tuổi của mùn, dùng phương pháp phóng xạ cacbon. C 12 có 2 đồng vịphóng xạ là C13 và C14, trong cơ thể sống của thực vật tỷ lệ C 13 và C14 là mộthằng số và giống trong khí quyển. Sau khi chết C 14 không bền và bị phân huỷgiảm dần, từ lượng C14 còn lại trong mùn dựa vào chu kỳ bán phân rã của C 14,tính được tuổi của mùn trong đất. Tuổi tương đối của đất được dùng để đánhgiá sự phát triển và biến đổi diễn ra trong đất nên không tính được bằng thờigian cụ thể. Dựa vào hình thái đất để có các nhận xét về hình thành và pháttriển của đất. Đất non hình thành từ đá mẹ phù sa hoặc tàn tích thường màumỡ hơn [vì giữ lại được các chất dinh dưỡng hòa tan] so với các loại đất giàđã bị rửa đi các chất dinh dưỡng. [3,4]2.6. TÁC ĐỘNG CỦA CON NGƯỜIYếu tố thứ sáu đã và đang đạt được mức độ quan trọng trong quá trìnhhình thành đất là tác động của con người. Những tác động này bao gồm việcphát quang thảm thực vật tự nhiên dẫn đến kết quả phá vỡ toàn bộ hệ sinh tháitự nhiên; việc định hình lại bề mặt đất và thay đổi mô hình thoát nước; việcbóc tách và canh tác cơ học lớp đất mặt dẫn đến việc nén, phá vỡ cấu trúc củađất, làm xói mòn và mất chất hữu cơ; mô hình canh tác theo mùa và loại bỏsinh khối; tạo ra những thay đổi bằng cách áp dụng thuốc trừ sâu, phân bón,hệ thống tưới tiêu và thoát nước. Tuy nhiên, không phải tất cả những ảnhhưởng của con người đều là phá hủy. Ở một số nơi, sự quản lý hợp lý độ phì,17chất hữu cơ và độ ẩm của đất thực sự có thể tăng cường năng suất và đa dạngsinh học của đất. Do đó, đất được quản lý có thể khác biệt rõ rệt so với đấtban đầu hoặc đất tự nhiên. Những tác động tốt của con người như: bố trí câytrồng phù hợp với tính chất đất; xây dựng các công trình thuỷ lợi; đắp đê ngănlũ và nước mặn; bổ sung chất dinh dưỡng trong đất bằng các loại phân bón…Tuy nhiên, thật đáng buồn khi các trường hợp có sự can thiệp của con ngườigiúp cải tạo đất tốt hơn, năng suất được tăng lên ngày càng ít hơn, quy mônhỏ hơn so với các trường hợp có sự can thiệp của con người gây suy thoáiđất. [3,5]CHƯƠNG 3. HÌNH THÁI ĐẤTHình thái của đất thể hiện ở phẫu diện đất hay nói cách khác hình tháiđất chính là phẫu diện đất. Phẫu diện đất là mặt cắt thẳng đứng từ trên mặt đấtxuống dưới sâu.3.1. CẤU TẠO PHẪU DIỆN ĐẤTQuan sát phẫu diện đất, từ trên mặt xuống dưới sâu thường có các tầngđất khác nhau về màu sắc, thành phần cơ giới, độ chặt, độ xốp, mức độ đá lẫn,sự phân bố rễ cây trồng, độ ẩm...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. Phẫudiện đất là hình thái biểu hiện bên ngoài phản ánh quá trình hình thành, pháttriển và tính chất của đất. Khi quan sát một mặt cắt thẳng của bất kỳ loại đấtnào trong tự nhiên, ta cũng có thể thấy sự hiện diện của nhiều hay ít các lớpđất có thể phân biệt được với nhau, một mặt cắt bao gồm nhiều lớp đất đó gọilà một phẫu diện đất [trắc diện đất].Vậy, phẫu diện đất là một tiết diện thẳng đứng trong đất gồm có nhữnglớp [layer] hay tầng liên tiếp nhau. V.V.Docuchaev là người đầu tiên dùng cácký tự là chữ cái in hoa ký hiệu cho các tầng đất, theo ông từ trên mặt xuốngdưới sâu có 3 tầng cơ bản là A, B, C. Tầng A là lớp đất trên cùng [còn gọi làtầng mặt, tầng canh tác], đây là tầng tích luỹ chất hữu cơ và mùn, đồng thờitầng A cũng là tầng rửa trôi, tuỳ mức độ nghiên cứu mà tầng A được chia18thành A00, A0 [tầng thảm mục], A1, A2, A3. Tầng B là tầng tích tụ các chất rửatrôi từ tầng A xuống, có thể được chia thành B 1, B2, B3. Tầng C là tầng mẫuchất nằm ngay trên đá mẹ phát sinh ra đất. [3]Một phẫu diện đất đầy đủ thường được chia thành các lớp chính từ trênxuống dưới như sau:- Vùng bề mặt: đối với quan sát thông thường thì phần rõ ràng nhất củabất kỳ loại đất nào là vùng bề mặt của nó. Thông qua vùng bề mặt, cácvật chất và năng lượng đi vào hoặc rời khỏi đất. Bề mặt có thể nhẵnhoặc rỗ, địa khối hoặc dạng hạt, liền mạch hoặc nứt gãy, cứng hoặc dễvỡ, phẳng hoặc dốc, trần trụi hoặc được phủ, bỏ hoang hoặc được canhtác. Các điều kiện của vùng bề mặt ảnh hưởng mạnh đến các quá trìnhnhư thấm nước, khuếch tán của các khí cũng như quá trình nảy mầm vàtăng trưởng của thực vật. [5]- Lớp đất mặt hay tầng mặt [topsoil]: thường được ký hiệu là tầng A.Tầng này là khu vực của các hoạt động sinh học là chủ yếu. Ở đây,động thực vật và dư lượng của chúng tương tác với vô số vi sinh vật vôcùng đa dạng. Chỉ một nhúm lớp đất mặt có thể chứa tới hàng tỉ vi sinhvật. Do đó, lớp đất mặt nói chung là được làm giàu bằng chất hữu cơ,bao gồm dư lượng của các sản phẩm của động thực vật ở các giai đoạnphân hủy khác nhau. Sự tập trung của chất hữu cơ tạo ra cho tầng đấtnày một màu tối. Ở trạng thái tự nhiên, tầng mặt là phần màu mỡ nhấtcủa đất, giàu các chất dinh dưỡng cũng như chất hữu cơ. Tuy nhiên,một khi được đưa vào canh tác, lớp đất mặt trở nên dễ bị suy thoái nhấtvì chúng thường bị giẫm đạp, chèn ép, nghiền nát, bóc trần lớp phủthực vật và phải chịu tác động trực tiếp của mưa bão và gió. Do đó,hàm lượng chất hữu cơ cao ban đầu của tầng A thường bị cạn kiệt dẫnđến khả năng sinh sản tự nhiên và kết cấu của tầng có xu hướng xấu đi.Rễ cây phát triển chủ yếu trong tầng đất này, nhất là những cây có bộ rễcạn. Khi được cày và canh tác, lớp này được gọi là tầng canh tác. [3,5]- Lớp đất bên dưới [subsoil]: thường được ký hiệu là tầng B nơi một sốvật liệu không bền như các khoáng chất hòa tan và các hạt đất sét đượclọc từ tầng A xuống có xu hướng tích tụ. Do đó tầng B được mô tả là19khu vực của quá trình bồi tích. Những tích lũy và áp lực của đất quámức có thể kết hợp để làm giảm độ xốp của lớp đất sâu hơn. Trong mộtsố trường hợp, tầng B quá dày đặc có thể gây ức chế quá trình thôngkhí, làm chậm sự thoát nước bên trong và chống lại sự xâm nhập vàphát triển của rễ cây. Do tầng B được làm giàu bằng đất sét nên thườngdày hơn tầng A, chứa nhiều đất sét hơn tầng A nhưng lại ít chất hữu cơvà các hoạt động sinh học hơn và cấu trúc của tầng B thường rất lớn.[5]- Lớp đá mẹ: thường được ký hiệu là C, là lớp đá mẹ của đất. Tầng C baogồm vật liệu đá đã bị phong hóa và bị phân mảnh một phần – một vùngchuyển tiếp giữa lớp đất bên trên và lớp đá gốc bên dưới.- Lớp đá gốc: cứng, chưa phân hóa và được ký hiệu là tầng D.Các tầng A, B, C có thể được nhận ra rõ ràng trong một số trường hợpvà nhìn chung đa phần là được nhận ra trong một loại đất địa đới điển hìnhnào đó – loại đất liên quan tới một vùng khí hậu riêng biệt. Trong các trườnghợp khác, đất không có tầng B phát triển rõ ràng và do đó, đất được đặc trưngbởi tầng A, C. Đất được gọi là trưởng thành khi chịu tác động của các yếu tốhình thành đất trong một thời gian đủ dài cho sự phát triển hình thái đầy đủ.[5,10]20Hình 3.1. Cấu tạo phẫu diện đấtNguồn: [5]3.2. THÀNH PHẦN CỦA ĐẤTĐất là một vật xốp, bao gồm 3 thành phần [hay còn gọi là pha]: rắn,lỏng và khí. Các thành phần rắn được kết dính lại với nhau hình thành cáchạt, keo đất. Giữa chúng là các lỗ hổng chứa không khí và nước.-Thành phần rắn – bao gồm tất cả các vật liệu vô cơ [khoáng sét] vàhữu cơ [mùn]. Thành phần này thường chiếm 50% thể tích đất.- Thành phần lỏng – bao gồm nước trong đất hoặc dung dịch đất.Trong một môi trường lý tưởng, thành phần nước sẽ chiếm 25% thểtích.- Thành phần hơi/khí – phần không khí trong đất sẽ chiếm khoảng 25%thể tích còn lại, bao gồm tất cả các loại khí chủ yếu như cacbonic[CO2], oxygen và nitơ [N2], trong các đất bùn có them khí metan vàH2S [hyđro sulfit]. Không khí trong đất chứa nhiều CO 2 [do sự phângiải các chất hữu cơ, sự hô hấp của rễ cây thải ra] và ít O2. [3]21Lượng CO2 trong đất phụ thuộc vào trạng thái của đất. Đất chặt cólượng CO2 nhiều hơn đất tơi xốp. Càng xuống sâu lượng CO 2 càng tăng lên.Trong đất nhiều CO2 và ít O2 thì bất lợi cho sự nảy mầm của hạt giống, chosự hô hấp và sinh trưởng bình thường của cây trồng và các vi sinh vật.3.3. CẤU TRÚC ĐẤTCơ cấu đất [cấu trúc đất] đề cập đến sự sắp xếp hoặc tập hợp các loạiđất khác nhau. Các hạt đất này được dính kết nhau nhờ các keo sét và hữucơ, tạo thành các tập hợp đất có cơ cấu lớn, nhỏ khác nhau. Đất có thể có cácdạng cơ cấu chính như sau:-Không có cơ cấu: các hạt đơn rời rạc nhau như đất cát ven biển.-Có cơ cấu như cụm [viên], hạt, phiến dẹp, khối.Sự sinh trưởng của cây trồng đòi hỏi đất phải có một cơ cấu tốt, vì nólàm ảnh hưởng đến:-Việc thấm và thoát nước.-Việc cung cấp nước cho cây trồng.-Việc hút dưỡng chất của rễ cây.-Độ thoáng khí.-Việc phát triển của rễ cây.-Việc cày bừa và chuẩn bị đất.-Việc nảy mầm và mọc của hạt giống khi gieo. [4]Một loại đất có cơ cấu lý tưởng là có cơ cấu viên và nhiều lỗ hổng.Trong điều kiện này, đất dễ canh tác, cho phép rễ cây ăn sâu vào đất tốt hơn.22Hình 3.2. Các dạng cấu trúc đấtNguồn: [4]Độ dày của đất được xác định từ tầng mặt đến tầng đá mẹ hình thànhđất. Độ dày phẫu diện đất thay đổi từ 40-50 đến 100-150cm, có nơi dày 10mhay hơn [Feralit trên đá basalt Tây Nguyên].3.4. MÀU SẮC ĐẤTMàu sắc đất là đặc điểm quan trọng phản ánh các tính chất của đất. Vídụ như có rất nhiều loại đất được gọi tên theo màu: đất đen, đất đỏ, đấtxám…Dựa vào màu sắc có thể đánh giá chất lượng và độ phì đất. Màu sắcđất phụ thuộc vào hàm lượng mùn và thành phần khoáng học và hoá học củađất. Màu sắc đất thay đổi rất phức tạp, trong một phẫu diện đất thì các tầngthường có màu sắc khác nhau. Màu sắc đất thay đổi theo độ ẩm và được tạobởi ba nền màu chính là đen, đỏ và trắng. Các loại đất khác nhau sẽ có màusắc khác nhau.23-Màu đen của đất chủ yếu do mùn tạo nên, do vậy mùn càng nhiều thìđất càng đen và độ phì càng lớn. Ngoài mùn còn có một số hợp chấthoá học có màu đen như oxyt mangan - MnO2.-Màu đỏ của đất chủ yếu do oxyt sắt - Fe 2O3 tạo nên, nếu oxyt sắt ngậmnước chúng sẽ có màu vàng. Ðại bộ phận đất vùng đồi núi và vùng cóđịa hình cao ở Việt Nam có màu đỏ vàng hay loang lổ đỏ vàng chủ yếudo Fe2O3 và Fe2O3.nH2O tạo nên.-Màu trắng của đất chủ yếu do thạch anh [SiO2], canxi carbonat[CaCO3] và kaolinit tạo nên. Những đất có màu trắng thường chứanhiều SiO2, rất nghèo mùn và các chất dinh dưỡng. Ðất xám bạc màuở Việt Nam có màu trắng hoặc xám trắng. [4,8]Sự phối hợp giữa 3 màu đen, đỏ và trắng cho ra nhiều màu khác nhau.Zakharop đã xây dựng một tam giác màu với 3 đỉnh là đen, đỏ và trắng. Ngàynay, các nhà khoa học đất trên thế giới đã xây dựng một thang màu chuẩn củađất – thang màu Munsel. Màu của đất đã được định lượng theo hệ thống màucụ thể rất thuận lợi cho việc mô tả màu sắc của đất.24Hình 3.3. Thang màu MunselNguồn: Internet25