KHOA HỌC ĐẤT Câu 1: Khái niệm về đất,các yếu tố hình thành đất và ảnh hưởng của các yếu tố này đến quá trình hình thành đất Việt Nam. + Khái niệm về đất Đất đã có từ rất lâu nhưng khái niệm về đất mới có từ thế kỷ 18. Trong từng lĩnh vực khác nhau, các nhà khoa học khái niệm về đất khác nhau. Nhà bác học Đôcutraiep định nghĩa tương đối hoàn chỉnh về đất: “ Đất là một vật thể có lịch sử tự nhiên hoàn toàn độc lập. Nó là sản phẩm tổng hợp của đá mẹ, khí hậu sinh vật, địa hình và thời gian”. Sau này người ta bổ sung thêm yếu tố con người. Viện sĩ Viliam định nghĩa: “Đất là lớp tơi xốp ngoài cùng của lục địa mà thực vật có thể sinh sống được”. Theo CacMác: “Đất là tư liệu sản xuất cơ bản, phổ biến, quý báu nhất của nền sản xuất nông nghiệp”. Đất là điều kện sinh tồn của con người không gì thay thế được. + Các yếu tố hình thành đất và ảnh hưởng của các yếu tố này đế quá trình hình thành đất Việt Nam a. Sinh Vật: Vai trò của sinh vật trong quá trình hình thành đất Thực vật: + Tạo ra khối lượng lớn chất hữu cơ cho đất (45 chất hữu cơ từ thực vật) + Thực vật hút thức ăn chọn lọc nên số lượng, chất lượng chất hữu cơ trong đất khác nhau. Động vật: + Động vật tiêu hóa thức ăn biến chất hữu cơ phức tạp thành chất hữu cơ đơn giản + Làm cho đất tơi xốp thoáng khí xáo trộn các lớp đất với nhau. + Bổ sung chất hữu cơ tăng độ phì cho đất Vi sinh vật + Phân giải và tổng hợp chất hữu cơ phức tạp thành chất hữu cơ đơn giản tạo thành hợp chất khoáng dễ tan cho cây trồng. + Tổng hợp chất mùn tạo thành độ phì nhiêu cho đất + Vi sinh vật sinh sản tự phân thành sinh khối lớn cung cấp chất hữu cơ cho đất + Cố định đạm khí trời cung cấp N cho đất Sinh vật Việt Nam với sự hình thành đất Thực vật phong phú, xanh tốt quanh năm Vi sinh vật hoạt động mạnh, quá trình phân giải chất hữu cơ nhanh Động vật phong phú, nhiều chủng loại ảnh hưởng mạnh mẽ tới quá trình hình thành đất ở việt nam
Trang 1- Viện sĩ Viliam định nghĩa: “Đất là lớp tơi xốp ngoài cùng của lục địa mà thực vật
a Sinh Vật: * Vai trò của sinh vật trong quá trình hình thành đất
- Thực vật: + Tạo ra khối lượng lớn chất hữu cơ cho đất (4/5 chất hữu cơ từ thựcvật)
+ Thực vật hút thức ăn chọn lọc nên số lượng, chất lượng chất hữu cơ trongđất khác nhau
- Động vật:
+ Động vật tiêu hóa thức ăn biến chất hữu cơ phức tạp thành chất hữu cơ đơngiản
+ Làm cho đất tơi xốp thoáng khí xáo trộn các lớp đất với nhau
+ Bổ sung chất hữu cơ tăng độ phì cho đất
- Vi sinh vật
+ Phân giải và tổng hợp chất hữu cơ phức tạp thành chất hữu cơ đơn giản tạothành hợp chất khoáng dễ tan cho cây trồng
+ Tổng hợp chất mùn tạo thành độ phì nhiêu cho đất
+ Vi sinh vật sinh sản tự phân thành sinh khối lớn cung cấp chất hữu cơ chođất
+ Cố định đạm khí trời cung cấp N cho đất
* Sinh vật Việt Nam với sự hình thành đất
- Thực vật phong phú, xanh tốt quanh năm
- Vi sinh vật hoạt động mạnh, quá trình phân giải chất hữu cơ nhanh
1
Trang 2- Động vật phong phú, nhiều chủng loại ảnh hưởng mạnh mẽ tới quá trình hình thànhđất ở việt nam
b Khí hậu
* Vai trò của khí hậu
- Trực tiếp: + Ảnh hưởng quá trình phong hóa đá (nhiệt độ, lượng mưa, chế độ mưa)
+ Ảnh hưởng đền quá trình khoáng hoá, mùn hóa, xói mòn, rửa trôi
+ Quá trình xói mòn, rửa trôi làm cho lớp đất mặt ngày càng mỏng dần, đất
bị chua và nghèo dinh dưỡng,trơ sỏi đá ở đất dốc, đất lầy ở vùng trũng
- Gián tiếp: thông qua yếu tố khí hậu và sinh vật
+ Khí hậu: càng lên cao nhiệt độ càng giảm, độ ẩm tăng
+Sinh vật: Kiểu địa hình khác nhau nên sinh vật khác nhau
* Ảnh hưởng Địa hình việt nam với sự hình thành đất Việt Nam
Trang 3- Vùng trung du
+ Là vùng tiếp giáp giữa vùng đồng bằng và vùng đồi núi, địa hình dạng bậcthang xen vùng đồi gò dốc thoải nên quá trình rửa trôi sét và dinh dưỡng diễn ramạnh
- Vùng đồi núi
+ Nước ta có 3/4 diện tích tự nhiên là đồi núi Địa hình vùng đồi núi là cao,dốc, chia cắt Mùa mưa bị xói mòn rửa trôi mạnh tầng đất thường mỏng, đất chuanghèo dinh dưỡng, trơ sỏi đá
+ Vùng thung lũng: tầng đất dày và tốt hơn, có những đất bị sình lầy khócanh tác
+ Cao nguyên là vùng đất có ý nghĩa lớn về kinh tế nhưng đến nay vùng đấtnày cũng bị xói mòn mạnh và thiếu nước
Câu 2: Khái niệm chất hữu cơ và mùn trong đất,nguồn gốc vai trò của chúng đối với môi trường đất
a) Khái niệm chất hữu cơ và mùn trong đất
* Chất hữu cơ
- Chất hữu cơ là tập hợp phần quan trọng của đất, làm cho đất có những tính chấtkhác nhau với mẫu chất Số lượng và tính chất của chất hữu cơ có vai trò quyết địnhđến quá trình hình thành và các tính chất cơ bản của đất
- Chất hữu cơ của đất là chỉ tiêu số 1 về độ phì và ảnh hưởng đến nhiều tính chất củađất: khả năng cung cấp chất dinh dưỡng, khả năng hấp thụ, giữ nhệt và kích thíchsinh trưởng cây trồng
- Thành phần chất hữu cơ trong đất rất phức tạp bao gồm:
+ Các tàn tích hữu cơ đã bị phân giải một phần hoặc từng phần
+ Các sản phẩm phân giải của chúng chất mùn và các vi sinh vật đất
- Chất hữu cơ của đất được phân thành 2 nhóm:
+ Chất mùn đất là nhóm chất hữu cơ cao phân tử có cấu tạo phức tạp, chúngthường chiếm tỷ lệ 80 – 90% tổng số các chất hữu cơ trong đất
+ Nhóm hữu cơ không phải là chất mùn chiếm tỷ lệ nhỏ 10 – 20% tổng số hữu
cơ của đất và biến đổi tạo thành mùn
* Mùn
Mùn là hợp chất chứ nguồn dinh dưỡng cho cây trồng khi chúng bị khoáng hóa.Cácchất dinh dưỡng trong chất mùn như nitơ, photpho, lưu huỳnh và các nguyên tố khácnguyên tố khác sẽ được cung cấp dần cho cây khi bị khoán hóa chậm Khi phân giải
3
Trang 4chất hữu cơ và mùn đất làm tăng CO2 cho không khí đất và lớp không khí gần mặt đấttạo điều kiện cho quang hợp cây trồng.
+ Thành phần: nước chiếm 75 – 90%, gluxit, protit, lipit, lignin, tannin, nguyên tố vô
cơ, nguyên tố tro
- Phân hữu cơ
+ Phân chuồng, phân bắc, phân rác, phân xanh, bùn ao
+ Số lượng và chất lượng phụ thuộc vào trình độ canh tác,thâm canh cây trồng, phụthuộc vào kỹ thuật ủ phân
Quá trình mùn hóa chất hữu cơ Quá trình khoáng hóa
c) Vai trò
* Vai trò của chất hữu cơ
- Chất hữu cơ tham gia tích cực vào quá trình phong hóa và hình thành đất Đặc biệt
là các sinh vật sống và các axit hữu cơ trong đất Sự di chuyển tích lũy các hợp chấthữu cơ cũng có vai trò quan trọng trong việc hình thành đặc trưng phẫu diện đất
- Chất hữu cơ là nguồn dự trữ và cung cáp dinh dưỡng cho cây trồng.thành phần chủyếu của chất hữu cơ nói chung và mùn đất nói riêng bao gồm C, H, O Ngoài rachúng còn chứa một lượng đáng kể các chất khoáng như N, P, K, S
- Nhiều chất hữu cơ khác nhau có hoạt tính sinh học cao, đặc biệt là các axit mùn cótác dụng kích thích sinh trưởng phát triển thành rễ cây, làm tăng tính thẩm thấu củamàng tế bào Có khả năng làm tăng hoạt tính của enzyme oxy hóa – khử, làm tăngkhả năng sử dụng dinh dưỡng của cây trồng Tuy nhiên, vào những nồng độ cao thì
Trang 5chúng có thể kìm hãm sinh trưởng của cây trồng.Một số chất hữu cơ có chứa các chấtkháng sinh chống lại sự phát sinh sâu bệnh.
- Chất hữu cơ có ảnh hưởng đến nhiều tính chất hóa học và hóa lý của đất như ảnhhưởng đến điện thế oxy hóa – khử, làm tăng khả năng hấp phụ, khả năng đệm của đất
- Chất hữu cơ cũng có ảnh hưởng đến các tính chất lý học của đất như ảnh hưởng đếncấu trúc đất, tính chất không khí, nhiệt độ, độ ẩm, dung trọng, độ xốp
* Vai trò của mùn
- Chất mùn có vai trò quan trọng trong sự hình thành cấu trúc và duy trì độ bền cấutrúc đất Chất mùn kết gắn các phần tử cơ học với nhau tạo thành các đoàn lạp có độbền với xói mòn và các ngoại lực khác tác động vào đất
- Hàm lượng chất hữu cơ đất và độ bền cấu trúc liên quan chặt chẽ với nhau Hằngnăm có bổ sung xác hữu cơ thực vật đã duy trì có hiệu quả độ bền cấu trúc
- Trong đất thường xảy ra quá trình suy thái chất hữu cơ nhanh hơn quá trình tíchchúng Việc duy trì độ bền cấu trúc đất đòi hỏi bổ sung chất hữu cơ cho đất, nhất làđất trồng ở các vùng nhiệt đới
- Mùn có vai trò rất to lớn trong quá trình tạo thành đất, hình thành phẫu diện đất vàtạo ra cấu trúc đất Nhờ tính chất tạo phức của mùn với các kim loại làm tăng cấu trúcđất, giảm độc hại của nhiều nguyên tố kim loại nặng Đất chua nhiều Al trao đổi độchại đối với cây trồng, chất mùn đã làm giảm rõ rệt Al linh động do cơ chế tạo phức
- Axit mùn còn có tác dụng trực tiếp trong quá trình phong hóa đá, khoáng và đối vóithực vật còn là chất kích thích sinh trưởng
- Các đất có thành phần cơ giới nhẹ thì khả năng trao đổi cation từ 60 – 96% do chấtmùn Do tính chất hấp phụ và trao đổi cation lớn của chất mùn mà tính đệm của đấtcũng lớn
- Mùn có vai trò rất toàn diện đối diện đối với độ phì đất, ảnh hưởng đến mọi tínhchất lý hóa và sinh học của đất
5
Trang 6Câu 3.Quá trình khoáng hóa và mùn hóa tàn tích sinh vật tạo thành chất hữu cơ
và mùn trong đất, các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình khoáng hóa và mùn hóa.
*Quá trình khoáng hóa
- Khái niệm: Là quá trình phân giải chất hữu cơ tạo thành các hợp chất khoáng đơngiản, sản phẩm cuối cùng là các hợp chất tan và khí
- Quá trình khoáng hóa: Đây là quá trình biến đổi phức tạp và trải qua nhiều giaiđoạn khác nhau Đầu tiên, các chất hữu cơ phức tạp bị phân giải thành các chất hữu
cơ đơn giản hơn gọi là các sản phẩm trung gian, sau đó các hợp chất trung gian tiếptục bị phân hủy tạo thành các sản phẩm cuối cùng là chất khoáng
- Tùy thuộc vào điều kiện môi trường và hoạt dộng của vi sinh vật đất mà quá trìnhkhoáng hóa có thể diễn ra theo 2 con đừng là thối mục và thối rữa
+ Thối mục là quá trình hiếu khí diễn ra trong điều kiện có đầy đủ ô xi, sảnphẩm cuối cùng là các chất ở dạng ô xi hóa như: , , …
+ Thối rữa là quá trình kị khí diễn ra trong điều kiện thiếu ô xi do ngập nướchoặc do các vi sinh vật hiếu khí phát triển nhanh đã sử dụng hết ô xi trong đất, sảnphẩm cuối cùng của quá trình náy là ngoài chất ô xi hóa như còn có chấtkhử như:
- Tốc độ khoáng hóa chất hữu cơ phụ thuộc vào các yếu tố:
+ Bản chất chất hữu cơ, điều kiện môi trường, hoạt động của vi sinh vật đất.+ Các điều kiện môi trường như: Độ ẩm, nhiệt độ, chế độ nước, không khí,thành phần, tính chất đất…
- Sự hình thành chất mùn có sự tham gia tích cực của quá trình sinh hóa, đặc biệt làcác vi sinh vật đất
- Tốc độ của quá trình mùn hóa phụ thuộc vào các yếu tố:
Trang 7+ Chế độ nước, không khí ảnh hưởng đến điều kiện háo khí, yến khí.
+ Thành phần vi sinh vật và hoạt động của chúng
+ Thành phần cơ giới, lí hóa tính của đất
+ Thành phần xác hữu cơ
Hệ thống hóa bằng sơ đồ các giai đoạn của quá trình khoáng hóa và mùn hóa tàn tích sinh vật tạo chất hữu cơ trong đất
* Quá trình khoáng hóa
Men do vi sinh vật tiết ra thủy phân
Phản ứng ô xi hóa-khửHơi
Các sản phẩm có cấu tạo đơn giản(Đường hexoza, pentoza, saccarozơ, axit amin…)
Ô xit hữu cơ mạch vòng, thẳng, vô cơ, axit béo, Oxit hữu cơ dạng bay hơi, rượu anđêhít
Chất ô xi hóa:
Chất khử: , Hợp chất khoáng và
Xác hữu cơ( chứa lignin, protit, lipit)
Sản phẩm trung gian
Hợp chất phức tạp
Phân tử mùn
Trang 9Câu 4.Tính chất chủ yếu của các nhóm đất chính có thành phần cơ giới khác nhau (đất cát, đất sét, đất thịt).
Ở cấp hạt bụi có khả năng hút nước phân tử tăng đột ngột, độ thấm nước giảmđột ngột, tính dính, tính dẻo, tính trương co xuất hiện và tăng nhanh Chính vì vậy màcăn cứ vào cấp hạt nầy người ta phân ra thành 2 cấp hạt cơ bản: đó là cát vật lý cókích thước >0.01 mm và sét vật lý có kích thước <=0.01 mm Căn cứ vào tỷ lệ (%)của hai hạt này người ta phân loại đất ra thành: đất cát, đất thịt, đất sét
Tóm lại: đất cát không điều hòa chế độ nhiệt, khí, dinh dưỡng trong đất, đấtkém phì nhiêu, bất lợi cho cây trồng và vi sinh vật đất
Đất cát thích hợp với những cây có củ (khoai tây, khoai lang) cây họ đậu (đậuxanh, đậu đen, lạc, )các loại dưa (dưa hấu, dưa bở ) các loại cây công nghiệp(thuốc lá )
Để cải tạo đất cát cần làm tăng tỷ lệ hạt sét, biện pháp dẫn phủ sa vào ruộng,bón bùn ao, bùn sông, bón nhiều hữa cơ
+ Đất sét: chứa 50% hạt sét trở lên Có thể chia ra
Đất sét chứa nhiều keo, dung tích hấp phụ lớn, giữ nước, giữ phân tốt, ít bị rửatrôi nên nhìn chung đất sét giàu dinh dưỡng hơn đất cát, nhiều khi đất sét giữ chặtthức ăn làm cho cây trồng khó sử dụng
9
Trang 10Đất sét mà nghèo chất hữa cơ thì có sức cản lớn, khi khô thì chặt, cứng, nứt
nẻ, khó làm đất
Đất sét thích hợp với lúa và cây công nghiệp dài ngày
Đề cải tạo đất sét ta bón cát cho đất hoặc bón phân chuồng, phân xanh, bón vôi
để cải tạo thành phần cơ giới đất và cải tạo kết cấu cho đất
+ đất thịt có từ 20-50% sét vật lý, loại đất này có thể chia ra:
Câu 5 Hạt cơ giới, cấp hạt cơ giới và thành phần cơ giới:
Kết quả của quá trình hình thành đất đã tao ra đươc những hạt đất riêng rẽ cókích thước và hình dang khác nhau Những hạt đất đó đươc goi là phần tử cơ giớiđất hay còn goi là hạt cơ giới
Những phần tử nằm trong cùng môt pham vi kích thước nhất đinh thì đươcgoi là cấp hạt hay còn goi là cấp hạt cơ giớ Những cấp hạt khác nhau thì có tính chất
và thành phần hóa hoc khác nhau Có 3 cấp hạt là cấp hạt cát, cấp hạt limong và cấphạt sét
Thành phần cơ giới đất là số lương tương đối giữa các phần tử cơ giới cókích thích khác nhau trong đất
Thành phần cơ giới đất đề câp đến các tỷ lệ khác nhau của ba loai hạt: cát, thịt
va sét trong một loai đất nào đó.Thành phần hạt sẽ xác đinh kích thước và số lươngcác lỗ hổng giữa các hạt, mà sẽ là nơi đươc nước hoăc không khí chiếm giữ
Trang 11Câu 6.Tính chất chủ yếu của các nhóm đất chính có thành phần cơ giới khác nhau (đất cát, đất sét, đất thịt).
Ở cấp hạt bụi có khả năng hút nước phân tử tăng đột ngột, độ thấm nước giảmđột ngột, tính dính, tính dẻo, tính trương co xuất hiện và tăng nhanh Chính vì vậy màcăn cứ vào cấp hạt nầy người ta phân ra thành 2 cấp hạt cơ bản: đó là cát vật lý cókích thước >0.01 mm và sét vật lý có kích thước <=0.01 mm Căn cứ vào tỷ lệ (%)của hai hạt này người ta phân loại đất ra thành: đất cát, đất thịt, đất sét
Tóm lại: đất cát không điều hòa chế độ nhiệt, khí, dinh dưỡng trong đất, đấtkém phì nhiêu, bất lợi cho cây trồng và vi sinh vật đất
Đất cát thích hợp với những cây có củ (khoai tây, khoai lang), cây họ đậu (đậuxanh, đậu đen, lạc, ), các loại dưa (dưa hấu, dưa bở ) các loại cây công nghiệp(thuốc lá )
Để cải tạo đất cát cần làm tăng tỷ lệ hạt sét, biện pháp dẫn phủ sa vào ruộng,bón bùn ao, bùn sông, bón nhiều hữa cơ
+ Đất sét: chứa 50% hạt sét trở lên Có thể chia ra
Đất sét chứa nhiều keo, dung tích hấp phụ lớn, giữ nước, giữ phân tốt, ít bị rửatrôi nên nhìn chung đất sét giàu dinh dưỡng hơn đất cát, nhiều khi đất sét giữ chặtthức ăn làm cho cây trồng khó sử dụng
11
Trang 12Đất sét mà nghèo chất hữu cơ thì có sức cản lớn, khi khô thì chặt, cứng, nứt
nẻ, khó làm đất
Đất sét thích hợp với lúa và cây công nghiệp dài ngày
Đề cải tạo đất sét ta bón cát cho đất hoặc bón phân chuồng, phân xanh, bón vôi
để cải tạo thành phần cơ giới đất và cải tạo kết cấu cho đất
+ Đất thịt có từ 20-50% sét vật lý, loại đất này có thể chia ra:
Câu 7.Khái niệm, đặc điểm, cấu tạo, tính chất của keo đất, giải thích đuợc khả năng hấp phụ của đất
a.Keo đất
* Khái niệm: Keo đất là những hạt phân tử rắn có đường kính từ - mm,chúng thường lơ lửng trong dung dịch, có thể chui qua giấy lọc và chỉ có thể quan sátcấu tạo của chúng bằng kính hiển vi điện tử
b Tính chất của keo đất
- Keo đất có điện tích lớn và có năng lượng bề mặt, nên có khả năng hấp phụ rất lớn.Năng lượng bề mặt của keo đất sinh ra ngay trên bề mặt tiếp xúc giữa keo đất vớidung dịch đất
- Keo đất mang điện tích nên có thể tham gia vào rất nhiều các phản ứng trao đổi và các phản ứng khác
- Tính ưa nước và kỵ nước: do keo đất mang điện tích nên chúng không chỉ hút các ion mà cả những phân tử có cực Vì phân tử nước có tính lưỡng cực nên thường bị các keo hấp thụ Nếu keo âm thì đầu của của cực dương( H+) tiếp xúc với keo và ngược lại Quá trình này gọi là quá trình hydrat hóa của keo
Dựa vào mức độ hydrat hóa, keo đất chia làm 2 nhóm:
+ Keo ưa nước có độ hydrat hóa cao, màng nước bao xung quanh dày, như keoaxit humic, axit fuvic, keo axit silixic
+ Keo không ưa nước có mức độ hydrat hóa thấp, màng nước bao xung quanh mỏng như: hydroxit sắt, nhôm, kaolinit
Trang 13- Tính tụ keo và tán keo: khả năng chống lại sự gắn kết của những phân tử keo lại với nhau trong dung dịch do ảnh hưỡng của những chất điện phân, phản ứng của môi trường…giữ cho keo ở trạng thái phân tán ( trạng thái sol) gọi là khả năng tán keo và keo ở trạng thái này gọi là keo tán hay sol keo.
* Cấu tạo: Keo đất có thể là dạng hình thể hoặc vô định hình Có cấu tạo là 3 lớp:
- Nhân keo: là tập hợp những phân tử vô cơ, hữu cơ hay vô cơ – hữu cơ, có cấu tạotinh thể hoặc vô định hình Là những axit mùn, hydroxit sắt, nhôm, sillic và nhữngphân tử khoáng hữu sinh
- Lớp ion tạo điện thế: được tạo thành do sự phân li của nhân keo hoặc do nhữngnguồn gố mang điện tích khác, thể hiện dấu điện tích keo
- Lớp ion bù: Do lực hút tình điện tạo thành 1 lớp ion trái dấu bao bên ngoài hạt keo,lực hút tình điện của hạt keo ở khoảng cách khác nhau là khác nhau Có thể phânthành 2 lớp:
+ Lớp ion cố định: Gồm những ion bù ở gần hạt keo, chịu lực hút tĩnh điệnmạnh, bám chặt hơn lên hạt keo và hầu như không di chuyển
+ Tầng ion khuếch tán: Gồm những ion cách xa hạt keo hơn của lớp ion bù,chịu sức hút tĩnh điện yếu nên dễ di chuyển ra ngoài dung dịch giữa các nhân keo
b Khả năng hấp phụ của keo đất
* Khái niệm: Là khả năng giữ lại những chất ở trạng thái hòa tan hoặc 1 phần khoángchất phân tán ở dạng keo hay những hạt rất nhỏ, vi sinh vật và những thể huyền phùthô khác
* Cơ sở: Nhờ keo có tỷ diện lớn và keo có 1 lớp ion mang điện bao bọc nên nó có thểgiữ được các ion trái dấu xung quanh nó đó chính là cơ sở để tạo tính hấp phụ củađất