CHƯƠNG V BÀI 1: CÁC TÍNH CHẤT VÀ TRẠNG THÁI CỦA NƯỚC TRONG ĐẤT
BÀI 2: CÁC DẠNG NƯỚC TRONG ĐẤT
- Tóm tắt sự di chuyển của nước trong đất:
+ Nước di chuyển từ nơi có tiềm năng năng lượng cao đến nơi có tiềm năng năng lượng thấp (hay từ nơi có màng nước dày đến nơi có màng mỏng).
+ Nước trong đất bảo hòa được tiêu bằng trọng lực, dòng chảy không bảo hòa do lực hấp phụ.
+ Đại tế khổng tiêu nước trước và là các tế khổng chứa không khí khi đất có ẩm độ đồng ruộng.
+ Đất có sa cấu càng mịn, độ dẫn càng thấp
+ Độ khúc khủy càng cao, tốc độ dòng chảy càng thấp
- Nước di chuyển ngang và thẳng đứng cùng tốc độ. Do lực liên kết và hấp phụ.
- Trong đất bão hòa nước, nước chủ yếu di chuyển thẳng đứng, do trọng lực.
- Ranh giới nước sẽ không di chuyển vào đất cát cho đến khi đất thịt bảo hòa nước.
SV: Nguyễn Minh Thắng Page 41 - Ranh giới nước sẽ di chuyển vào đất sét ngay khi tiếp xúc với đất sét, nhưng di chuyển chậm.
- Hàm lượng nước được giữ trong đất, phụ thuộc vào:
+ Lượng mưa: chế độ mưa, cường độ mưa + Sa cấu đất: đất sét giữ nhiều nước.
+ Cấu trúc đất: cấu trúc viên giữ nhiều nước.
+ Độ dày tầng đất thực: càng dày giữ nước càng nhiều.
+ Có hay không tầng đât bị nén chặt: nếu có nước sẽ chảy tràn.
+ Hàm lượng chất hữu cơ trong tầng đất đấtt mặt: chất hữu cơ cao, nước hữu dụng càng cao.
- Các yếu tố làm tăng khả năng giữ nước của đất:
+ Độ dày lớp đất thực;
+ Phạm vi phát triển rễ;
+ Tỉ lệ lớn nước hữu dụng.
- Các đơn vị (hút/lực giữ nước): 1 bar = 100cbar =1.01971 x 105 Pa = 0.9869 atm = 106 dynes/cm2 = 14.5 psi = 1019.753 cmH2O
II. Ảnh hưởng của sa cấu và cấu trúc đất đến khả năng giữ nước của đấ
Ảnh hưởng của cấu trúc đến khả năng giữ nước của đất
Ảnh hưởng của sa cấu đến khả năng giữ nước của đất
SV: Nguyễn Minh Thắng Page 42 III. Xác định nước trong đất (độ ẩm đất)
1. Độ ẩm trọng lượng – đơn giản rẻ tiền (%):
- Trọng lượng nước chứa trong 1 đơn vị trọng lượng đất khô.
θw= PĐất khô-PĐất ẩm PĐất khô
×100
2. Độ ẩm thể tích
- Lượng nước chứa trong 1 đơn vị thể tích đất.
- Độ ẩm thể tích cho phép chúng ta chuyển đổi thành lượng nước tưới hay tiêu.
θv=PĐất ẩm-PĐất khô
VĐất khô =Độ ẩm trọng lượng ×Dung trọng= θw×Db 3. Chiều cao lớp nước
Chiều cao lớp nước=θv×độ sâu lớp đất
Độ sâu lớp đất ẩm=Chiều cao lớp nước θv
IV. Các phương pháp xác định ẩm độ đất - Trọng lượng: cân, sấy khô, cân lại.
+ Ưu điểm: đơn giản, rẻ.
+ Khuyết điểm: hủy mẫu, tốn thời gian.
- Thể tích: cần số liệu ẩm độ trọng lượng và dung trọng - Đầu sứ (đo ngoài đồng): đo độ dẫn khi đầu sứ hấp thu nước + Ưu điểm: đo liên tục
+ Khuyết điểm: độ chinh xác thấp
SV: Nguyễn Minh Thắng Page 43 V. Sử dụng đường cong đặc trưng cua nước và máy đo sức căng (Tensiometer)
1. Tensiometer – đo áp lực nước trong đất
2. Đường cong đặc trưng của nước trong đất
- Ẩm độ bảo hòa: 100% tế khổng đầy nước (0 bar)
- Ẩm độ đồng ruộng: khi nước trong các đại tế khổng được tiêu đi (2 – 4 ngày sau khi bảo hòa – mưa lớn, tưới đẩm) (- 0.3bar) - Điểm héo: nước vẫn còn, nhưng được đất giữ rất chặt, rễ cây không thể hút được.(- 15bar)
SV: Nguyễn Minh Thắng Page 44 VI. Nước hữu dụng
1. Các dạng tiềm năng năng lượng a. Trọng lực
- Chênh lệch áp lực, lực chính nước di chuyển trong đất bảo hòa nước b. Lực thẩm thấu
- Chênh lệch nồng độ muối hòa tan – đất khô hạn (đây là phương cách chính cây hút nước vào rễ).
c. Lực hấp phụ (Matrix)
- Lực mao dẫn, do lực hấp phụ nước trên bề mặt hạt rắn, lực chính nước di chuyển trong đất không bảo hòa nước.
2. Quan hệ giữa tiềm năng hấp phụ và % bảo hòa
% bảo hòa=Độ ẩm thể tích tổng độ rổng = θv
% PS
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến lượng nước hữu dụng
- Thiếu nước: giới hạn nghiêm trọng sự sinh trưởng của cây trồng + Điểm héo cây: độ ẩm đất, cây trồng không thể hấp thu nước được - Thừa nước
+ Nước đuổi hết không khí ra khỏi các tế khổng + Thiếu dinh dưỡng và tăng nguồn bệnh - Kiểm soát nước hữu dụng trong đất + Có bao nhiêu nước trong đất
+ Mức độ giữ chặt của nước trong đất như thế nào + Hàm lượng chất hữu cơ trong đất
SV: Nguyễn Minh Thắng Page 45 - Tác động của hàm lượng chất hữu cơ và khả năng giữ nước của đất
4. Độ ẩm thể tích và nước hữu dụng
Đất Độ ẩm thể tích (%)
Độ ẩm đồng ruộng (-10 kPa) Điểm héo (-1500 kPa) Nước hữu dụng
Thịt pha cát 12 3 9
Thịt 30 10 20
Sét 35 18 17
6. Xác định khả năng giữ nước hữu dụng của đất (AWC) AWC = FC – WP - Độ sâu của rễ
+ Lọai cây
+ Giai đoạn sinh trưởng
- Tầng nén chặt (tầng giới hạn sự phát triển của rễ)
- Thấm ban đầu và chảy tràn (thấm càng lớn, khả năng giữ càng cao ) - Hàm lượng hạt có kích thước to>2mm
- Sa cấu – kích thước tế khổng & độ rỗng: đất thịt mịn có AWC cao nhất, kế tiếp là thịt trung bình, thịt pha sét
SV: Nguyễn Minh Thắng Page 46 7. Tóm tắt
- Nước không hữu dụng tăng gần tuyến tính khi sa cấu càng mịn - Nước hữu dụng tăng theo đường cong từ sa cấu cát đến sét
- Đất thịt, thịt pha sét có khả năng giữ nước hữu dụng cao hơn đất sét - Đất sét có khả năng giữ nước cao hơn đất cát
- Nước trong đất có sa cấu thô rễ cây dễ hấp thu hơn nước trong đất sét
- Phần lớn nước trong dất sét không hữu dụng đối với cây trồng, phần lớn nước trong dất cát là nước hữu dụng
VII. Sự di chuyển của nước trong các tầng đất
- Lớp cát trên lớp thịt: chảy nhanh qua lớp cát vì vi tế khổng của thịt hấp phụ nước, dòng chảy chậm lại.
- Lớp thịt trên lớp cát: dòng chảy bị chậm lại vì cát có lực hấp phụ rất yếu, không hút nước vào.
VIII. Độ sâu thấm
- Khi đất khô được tưới (mưa), nước sẽ thấm vào tầng mặt, đến khi đạt độ ẩm đồng ruộng và sau đó thừa nước (nước trọng lực) sẽ đi xuống theo trọng lực và làm ướt tầng bên dưới.
- Trong thời gian mưa, nước thấm vào phẩu diện đất.
- Quan hệ giữa sa cấu, dung trọng, độ rổng và độ dẫn truyền bảo hòa (Ksat) của đất
Loại sa cấu Dung trọng (g/cm3) Độ rỗng (%) Độ dẫn truyền (Ksat)
Cát 1.55 42 7.2 – 1.2 cm/phút
Nhanh
Thịt 1.22 55 1 – 0.006 mm/giờ
Trung bình
Sét 1.05 60 0.02 – 9.10-4 mm/24giờ
Chậm - Tốc độ thấm:
+ Tốc độ nước thấm vào mặt đất. Đơn vị: khoảng cách/thời gian (cm/phút) + Trong đất khô (tốc độ giảm dần → hằng số)
Tốc độ thấm ban đầu nhanh ban đầu (lực Matrix (hấp phụ ) chiếm ưu thế)
Sau đó chậm dần đến khi đất bảo hòa nước (Ks) (trọng lực chiếm ưu thế).
SV: Nguyễn Minh Thắng Page 47 + Trong đất bảo hòa (tốc độ không đổi)
Tốc độ thấm ban đầu là tốc độ dòng chảy bảo hòa (Ks) (trọng lực chiếm ưu thế).
+ Ảnh hưởng của thảm thực vật và sa cấu đến tốc độ thấm ban đầu
Sa cấu Có thảm phủ (mm/giờ) Đất trơ trọc (mm/giờ)
Cát pha thịt 50 25
Thịt 25 13
Thịt pha sét 5 3
- Tốc độ thấm ban đầu:
+ Tốc độ nước bắt đầu thấm vào đất. Chịu ảnh hưởng bởi:
Sa cấu lớp đất mặt, dung trọng, hàm lượng chất hữu cơ
Cấu trúc lớp đất bên dưới (cấu trúc tốt-khả năng thấm cao)
Độ ẩm ban đầu của đất (cao nhất khi đất vừa đủ ẩm)
+ Sự hiện diện của tầng rác/lá mục (khả năng giữ nước cao, tiêu năng lương va đập của hạt mưa) + Kiểu tán lá (tiêu năng)
+ Sự hiện diện của các hòn đá, cuội (tăng cường sự hình thành các đường nứt Vi địa hình (làm chậm dòng chảy tràn trên mặt đất)
+ Tốc độ thấm ban đầu gia tăng khi hệ thống các tế khổng thông nhau:
Khi các tế khổng thông nhau nước di chuyển nhanh, hóa chất ít bị biến đổi tính chất độc
Đất thường có cấu trúc khác nhau giữa các tầng phát sinh, đất đồng cỏ thường đồng nhất
Đất càng thuần thục cấu trúc của các tầng phát sinh càng khác nhau
Nghiệm thức Tốc độ thấm ban đầu (cm/giở) Dung trọng (g/cm3) Độ bền của đoàn lạp (%)
Đồng cỏ 207 1.2 70
Trồng ngũ cốc liên
tục, cày lật đất 29 0.78 25
Trồng ngũ cốc liên
tục, không làm đất 63 0.88 48
SV: Nguyễn Minh Thắng Page 48 IX. Tóm tắt
- Kích thước tế khổng là đặc tính quan trọng ảnh hưởng đến sự di chuyển của nước trong đất. Đại tế khổng trong đất cát nước di chuyển nhanh hơn vi tế khổng trong đất sét.
- Hai lực ảnh huởng đến sự di chuyển của nước trong đất là trọng lực và mao dẫn. Lực mao dẫn trong vi tế khổng lớn hơn trong đại tế khổng.
- Trọng lực và mao dẫn tác động cùng lúc trong đất. Mao dẫn tác động liên quan đến lực liên kết và hấp phụ. Hấp phụ: giữ các phân tử nước trên các bề mặt hạt rắn; liên kết: giữ các phân tử nước với nhau.
Trọng lực sẽ kéo nước di chuyển xuống sâu khi lực mao dẫn không giữ được nước. Do đó trọng lực sẽ ảnh hưởng khi đất bảo hòa nước.
- Đất cát chứa nhiều đại tế khổng hơn đất cát, nhưng tổng độ rổng thấp hơn.
- Trên 1 đơn vị thể tích đất: đất cát chứa ít nước hơn đất sét
- Các yếu tố ảnh hưởng đến sự di chuyển của nước trong đất bao gồm: sa cấu, cấu trúc, chất hữu cơ và dung trọng. Bất cứ điều kiện nào ảnh hưởng đến kích thước và dạng tế khổng đều ảnh hưởng đến sự di chuyển của nước trong đất. VD: nén chặt, làm đất, phân hủy rễ cây, hố đào của giun đất….
- Tốc độ và hướng di chuyển của nước trong đất chịu ảnh hưởng của các tầng đất khác nahu. Thay đổi đột ngột về kích thước tế khổng từ tầng này sang tầng khác ảnh hưởng đến sự di chuyển của nước. Khi tầng đất mịn nằm trên tầng đất thô, nước sẽ ngừng di chuyển sâu vào tầng đất thô nơi ranh giới đến khi tầng đất mịn bảo hòa .
- Khi tầng đất thô nằm trên tầng đất mịn,tốc độ di chuyển của nước trong tầng đất thô nhanh hơn tầng đất mịn nên nước sẽ tích tụ ngay trên mặt tầng đất mịn khi nước tếip xúc với tầng này. Hình thành tầng nước ngầm treo.