Tỉ trọng của đất và Dung trọng của đất

Tỉ trọng của đất và Dung trọng của đất là gì? Các tính, các yếu tố ảnh hưởng và biện pháp quản lý.

Tỉ trong của đất là gì?

Định nghĩa: Tỉ trọng đất được định nghĩa là trọng lượng khô của đất trên một đơn vị thể tích phần rắn của đất (không tính đến thể tích phần rỗng). Vậy, nếu 1m³ phần rắn của đất có trọng lượng là 2.6 tấn, tỉ trọng sẽ là 2.6 tấn/1m³ hay 6g/cm³.

Tỉ trọng được tính chủ yếu dựa trên trọng lượng và thể tích của các hạt rắn. Do thành phần hóa học và cấu tạo hóa học của khoáng quyết định tỉ trọng, nên độ rỗng không ảnh hưởng đến tỉ trọng, và vì thế không có sự tương quan giữa tỉ trọng và kích thước hạt hay cấu trúc đất.

Tính chất: Tỉ trọng của các loại đất khoáng biến thiên trong khoảng 2.60- 2.75g/cm³ do có sự khác nhau của các thành phần các khoáng trong đất như thạch anh, felspar, micas, và các keo silicate. Trong các lo ại đất canh tác, có hàm lượng chất hữu cơ từ 1-5%, tỉ trọng đất khoảng 2.65g/cm³. Các loại đất có chứa các loại khoáng có tỉ trọng cao như magnetite, garnet, epidote, zircon, tourmaline, và hornblende t ỉ trọng đất có thể đạt đến 3.0g/cm³. Chất hữu cơ có tỉ trọng khoảng 0.9-1.3g/cm³, nên tầng đất mặt luôn có tỉ trọng thấp hơn tầng đất sâu, do có hàm lượng chất hữu cơ cao. Đất hữu cơ (than bùn) có tỉ trọng khoảng 1-2g/cm³.

Dung trọng của đất là gì?

• Định nghĩa. Dung trọng được định nghĩa là tỉ lệ của trọng lượng trên một đơn vị thể tích đất khô. Thể tích này bao gồm thể tích phần rắn và thể tích phần rỗng (tổng thể tích đất).
• Tính chất. Dung trọng của đất luôn thấp hơn rất nhiều so với tỉ trọng. Chú ý là cả tỉ trọng và dung trọng đều được tính trên trọng lượng khô, nên sẽ không có phần nước trong cách tính tỉ trọng và dung trọng.

Cách tính tỉ trọng và dung trọng đất.

Dung trọng (D_b) là tỉ lệ của trọng lượng phần hạt trên một đơn vị thể tích đất (gồm thể tích phần hạt cộng với thể tích phần rỗng). Tỉ trọng (D_s) là tỉ lệ của trọng lượng phần hạt trên thể tích của phần hạt đó. Cách xác định như sau:

Dung trọng = Trọng lượng đất sấy khô/Tổng thể tích đất

Tỉ trọng = Trọng lượng phần rắn/Thể tích phần rắn

Các yếu tố ảnh hưởng đến dung trọng đất.

Đất có độ rỗng lớn sẽ có dung trọng thấp, do đó bất cứ yếu tố nào ảnh hưởng đến độ rỗng sẽ ảnh hưởng đến dung trọng của đất. Dung trọng của một số loại đất được trình bày trong hình sau. Một số các yếu tố ảnh hưởng đến dung trọng như sau:

• Ảnh hưởng của sa cấu: Đất có sa cấu mịn như đất sét và thịt có dung trọng thấp hơn đất có sa cấu cát, do các hạt sét khi hình thành cấu trúc sẽ có nhiều tế khổng trong các tập hợp đất, nhất là đất có hàm lượng chất hữu cơ dầy đủ. Trong các tập hợp này, tế khổng sẽ được hình thành bên trong từng đơn vị tập hợp và cả giữa các tập hợp. Trong đất cát, thường kết hợp với hàm lượng chất hữu cơ thấp nên các hạt rắn kết dính rất yếu, vì thế chúng thường có dung trọng
• Ảnh hưởng của độ sâu: thông thường tầng đất càng sâu trong phẩu diện, dung trọng càng cao, do hàm lượng chất hữu cơ thấp, ít tập hợp, ít rễ cây, và chịu sự nén chặt của khối đất ở các tầng trên. Dung trọng của các tầng đất bị nén chặt có thể đạt đến 2.0g/cm³.

Ý nghĩa của dung trọng đất

Trong thực tiễn, nhà các xây dựng cần biết dung trọng đất để có thể tính toán trong việc vận chuyển đất từ nơi này sang nơi khác. Các nhà làm vườn cũng cần biết dung trọng đất để tính toán trong việc thiết kế cảnh quan trong việc trồng cây.

Trong tính toán lượng phân, lượng vôi bón cho cho 1 ha đất, chúng ta cũng dựa vào dung trọng của đất để tính khối lượng đất của 1 ha lớp đất cày. Ví dụ đất có dung trọng là 1.3g/cm³, trọng lượng của lớp đất cày 15cm sẽ là khoảng 2000 tấn/ha (thường diễn   tả là 2000 tấn/ha-15cm).

Các biện pháp quản lý ảnh hưởng đến dung trọng đất

Dung trọng đất có thể thay đổi dễ dàng bằng các biện pháp quản lý đất. Khi dung trọng tăng, rễ cây sẽ phát triển khó khăn, độ thoáng khí kém, nước di chuyển chậm, và làm giảm khả năng thấm ban đầu của đất.

• Đất rừng: Tầng mặt của đất rừng thường có dung trọng thấp nhưng dễ thay đổi. Sự sinh trưởng của thực vật và chức năng của hệ sinh thái rừng rất nhạy cảm với sự gia tăng dung trọng. Vấn đề khai thác gỗ theo phương pháp cổ truyền, cũng như việc thiết lập các khu giải trí, do tác động của cơ giới, di chuyển gỗ, con người đi lại… sẽ nhanh chóng làm tăng dung trọng đất.
• Đất nông nghiệp: Mặc dù việc làm đất sẽ làm tơi xốp lớp đất mặt một cách tạm thời, nhưng làm đất lâu năm sẽ làm tăng dung trọng đất, do việc canh tác làm gia tăng tốc độ phân giải và mất dần chất hữu cơ và làm yếu dần cấu trúc đất.

Việc cơ giới hóa trong nông nghiệp cũng làm cho dung trọng đất ngày càng tăng, nhất là vấn đề hình thành tầng đất cứng, chặt trong đất (tầng đế cày, lớp đất cứng). Nhiều nơi áp dụng biện pháp cày sâu, cày không lật nhằm phá vỡ tầng đất này, nhưng hiệu quả chỉ có tính tạm thời. Hiện nay trên thế giới áp dụng nhiều biện pháp tiến bộ trong cơ giới hóa nhằm làm giảm sự nén chặt đất do máy móc, như sử dụng các loại bánh xe to, bánh lồng… để giảm lực nén trên một đơn vị diện tích đất, hay qui hoạch đường di chuyển riêng cho máy móc, đi lại…

Ảnh hưởng của dung trọng đến lực cản của đất và sự phát triển của rễ cây

Dung trọng đất có thể gia tăng do các điều kiện tự nhiên, hoặc do tác động của con người. Nhưng dù do nguyên nhân nào, khi đất có dung trọng cao cũng cản trở sự sinh trưởng và phát triển của rễ cây, độ thoáng khí của đất kém, nước và dinh dưỡng di chuyển chậm, và các độc chất có thể tích tụ trong đất.

Sự sinh trưởng của rễ bị giới hạn bởi lực cản của đất. Để đo lực cản của đất người ta sử dụng một thiết bị riêng để đo chúng, gọi là penetrometer. Đất càng bị nén chặt, dung trọng càng cao và lực cản càng lớn. Có 2 yếu tố chính ảnh hưởng đến lực cản của đất:

• Ảnh hưởng của ẩm độ đất: Ẩm độ và dung trọng đất ảnh hưởng rất lớn đến lực cản của đất. Đất bị nén chặt sẽ làm tăng dung trọng và tăng lực cản, và khi đất bị khô cứng cũng làm tăng lực cản. Vì thế, dung trọng đất ảnh hưởng rất lớn đến sự sinh trưởng của rễ trong điều kiện đất khô. Ví dụ, một tầng đất bị nén chặt có dung trọng là 1.6g/cm³ có thể ngăn cản sự xuyên phá của rễ khi đất khô, nhưng khi đất ướt rễ có thể xuyên phá dễ dàng qua tầng đất này.
• Ảnh hưởng của sa cấu: Đất chứa nhiều sét sẽ hình thành nhiều vi tế khổng, nên rễ xuyên phá càng khó khăn. Do đó, nếu có dung trọng như nhau, rễ sẽ xuyên phá dễ dàng trong đất cát so với đất sét. Sự sinh trưởng của rễ trong đất ẩm thường bị giới hạn ở dung trọng khoảng 1.45g/cm³ trên đất sét, và khoảng 1.85g/cm³ trên đất cát.