Giáo trình Cơ học đất - Chương 3: Thành phần cấu tạo đất

Nội dung text: Giáo trình Cơ học đất - Chương 3: Thành phần cấu tạo đất

1. THÀNH PH N C U T O T Các thành ph n c u t o nên t
   Ph n r n – Vô c – Hu c
   Ph n l ng
   Ph n khí 25% Ph n khí 25% Ph n l ng Ph n r n 50% 1
2. Các thành ph n trong t Khí Vô c Kho ng Ph n rn tr ng Nưc Hu c Các thành ph n c u t o nên t
   Ph n r n – Vô c – Hu c
   Ph n l ng
   Ph n khí Thành ph n r n - Vô c
   Oxide/Hydroxide
   Silicate
   Carbonate
   Sulfate
   Halide
   Sulphide
   Phosphate
   Nitrate Bolt và Bruggenwert, 1978 2
3. Thành ph n r n - Vô c
   Oxide/Hydroxide
   Silicate
   Carbonate
   Sulfate
   Halide
   Sulphide
   Phosphate
   Nitrate Thành ph n r n - Vô c Oxide/Hydroxide
   Si-oxide
   Fe-oxide/hydroxide
   Al-oxide/hydroxide Thành ph n r n - Vô c
   Oxide/Hydroxide
   Silicate
   Carbonate
   Sulfate
   Halide
   Sulphide
   Phosphate
   Nitrate 3
4. Thành ph n r n - Vô c Silicate
   Nesosilicate: olivine, garnet, tourmaline, zircon
   Inosilicate : augite, hornblende
   Phyllocilicate : Talc, biotite, muscovite, khoáng sét: illite, kaolinite, montmorillonite, vermiculite
   Tectosilicate : Albite, anorthite, orthoclase Thành ph n r n - Vô c Khoáng sét: illite Thành ph n r n - Vô c Khoáng sét: kaolinite 4
5. Thành ph n r n - Vô c Khoáng sét: montmorillonite Thành ph n r n - Vô c Khoáng sét: vermiculite Thành ph n r n - Vô c
   Carbonate calcite, dolomite
   Sulfate Gypsum
   Halide Halite, sylvine, carnallite
   Sulphides Pyrite
   Phosphate Apatite, vivianit
   Nitrate Soda-nitre, nitre 5
6. Thành ph n r n - Hu c Quá trình bi n i xác h u c trong t Xác h u c Mùn hóa Khoáng hóa Hp ch t Mùn hóa Khí, mu i mùn Khoáng hóa khoáng t t Quá trình khoáng hoá xác h u c protit, gluxit, lipit, lignin, tanin, nh a Th y phân Oxy hóa kh ưng (hexoza, pentoza, saccaroza, cenluloa), axit (amin, uronic, béo), purin và , glixerin, polyphenol, andehit, rưu, phenol, quinol Háo khí Ym khí R3PO 4, R 2SO 4, RNO 2, NH 3, H 2O, CO 2, CH 4, RNO 3, NH 3, H 2O, CO 2 H2, N 2, H 2S, PH 3 R l à Ca 2+ , Mg 2+ , K +, Na +, NH4 + 6
7. Quá trình mùn hóa xác h u c Thành ph n r n - Hu c Đc tính c a ch t h u c  trong đt • Có di n tích b mt cao: 800 – 900 m 2/g. • Có CEC 150 – 300 cmolc/kg, CEC thay đi theo pH. 50% CEC do các nhóm ca rboxyl t o nên. 30% CEC do quinionic, phenolic, enolic. Thành ph n r n - Hu c Ch c n ăng ca ch t h u c  trong đt • Thúc y thành l p c u trúc t t. • Cung c p dinh d ưng (Ca, Mg, S vàưng). • Ngu n n ng l ưng cho vi sinh v t vàng v t. • Gia t ng tính m, gia t ng CEC. • Hp ph các ch t gây ô nhi m. 7
8. Thành ph n l ng Các ion trong dung d ch đt: • Na +, K +, Mg 2+ , Ca 2+ ; - - 2- - • Cl , NO 3 , SO 4 , HCO 3 ; • H+, Al 3+ Thành ph n khí Thành ph n • Gi ng nh ư không khí trên m t t • 78% N 2 • 21% O 2 • 1% khí hi m • Do s tiêu th O2 và sn sinh CO 2 ca sinh v t Thành ph n khí Thành ph n Chi u t ng c a CO 2 và gi m c a O 2 t 8
9. KhoKho áángng ss éétt a o o o 9
10. o a ao S thay th ng h ình 10
11. S thay th ng h ình S thay th ng h ình a Tính tr ươ a o 11
12. NC TRONG T HÀNH TINH KHÁT •Lưng n ưc d tr trên hành tinh – • tr ng nhi u cây l ưng nưc càng gi m! Các d ng n c trong đ t Nưc hút m Nưc tr ng l c Nưc mao d n Các d ng n c trong đ t Nưc không Nưc không Nưc h u d ng hu d ng cho hu d ng cho cho cây tr ng cây tr ng cây tr ng Nưc hút m Nưc mao d n Nưc tr ng lc Bão Th y dung im héo hòa ngoài ng Nưc tr ng lc 12
13. Nưc hút m ướa ề ặ ạ ấ • Liên k t v i h t t b ng lc hút t nh in • Ít di chuy n và gi rt ch t v i t • Có dng phi n m ng • Không h u d ng cho cây tr ng • Ch tách kh i t khi r t khô Nưc mao d n ướ ị ấ ẫ ở ử ướ ướ • Liên k t v i nhau b ng ni Hydro • tr ng thái l ng d ng phi n • Ngu n cung c p n ưc cho cây tr ng •Nưc h u d ng cho cây tr ng Nưc tr ng l c • Hi n di n trong các t kh ng l n • tr ng thái l ng • Di chuy n t do theo s c hút c a tr ng lc Nc hút m Nc mao d n Nc tr ng l c t 13
14. Nưc trong t • Hàm l ưng n ưc trong t – Hàm l ưng n ưc tr ng l ưng (θm) M w θ m = M s • θm = Hàm l ưng n ưc tr ng l ưng •Mw = Lưng n ưc b c h i, g (≥24 gi @ 105 oC) •Ms = Tr ng l ưng t khô, g • Hàm l ưng n ưc th tích (θv) V w θ v = V b – θV = Hàm l ưng n ưc th tích –Vw = Th tích n ưc –Vb = Th tích kh i t – u ki n bão hòa, θV = φ – θV = ρw * θm 3 –T tr ng n ưc ρw = 1 g/cm ) Hàm l ưng n ưc t lý t ưng Ph n r n (các h t t): 50% 0,50 cm. 1 cm. T kh ng l n: 15% 0,15 cm (Nc tr ng l c) Tng c ác l T kh ng trung b ình: 20% hng (T 0,20 cm kh ng): 50% (Nưc h u d ng) T kh ng nh : 15% 0,15 cm (Nưc không h u d ng) 14
15. Kh ư c c a t nh h ưng b i sa c u Cát thô Th t pha s ét m n Coarse Sand Silty Clay Loam t khô Nưc tr ng l c Kh ư c trong t Nưc h u d ng Nưc không h u d ng Ti m th ư c trong t – o l ưng tr ng th ái n ng l ưng ca n ưc trong t – Là tính ch t quan tr ng v ì nó ph n ánh c ách m à cây tr ng h út n ưc kh ó hay d – n v tính l à bar hay atmosphere – Ti m th ư c trong t th ưng c ó gi á tr âm – Nưc di chuy n t ó th → ó th p h n (t âm ít → âm nhi u) Ti m th ư c trong t ψt= ψ g+ψ m+ψ o – ψt = Tng th a n ưc trong t – ψg = Th ng l c – ψm = Th c h út c a n n t – ψo = Th m th u – Th c h út c a n n t , ψm, nh hưng l n nh t i v i s hút n ưc c a cây tr ng 15
16. Th a n ưc trong t Th c h út c a n n t Tensiometer m th c trong t Water Reservoir Variable Tube Length (12 in- 48 in) Based on Root Zone Depth Porous Ceramic Tip Vacuum Gauge (0 -100 centibar ) 16
17. Lng n c tr t ∆∆∆S = SWvào - SWra = (P+ I + C) - (R + D + E + T) P: Lng m a (hay l ) I : ng n c t i cung c p cho cây tr ng C: Lng n c mao d n t c ng m n vùng r R: Lng n c ch y tràn D: Lng n c th m l u E: Lng n c b c h ơi T: Lng n c trong t b cây tr ng l y i P: Lng m a (hay l ) I : ng n c t i cung c p cho cây tr ng C: Lng n c mao d n tc ng m n vùng r R: Lng n c ch y tràn D: Lng n c th m l u E: Lng n c b c h ơi T: Lng n c trong t b cây tr ng l y i • ư ng cong n ưc trong t – Tư ng quan gi a ti m th ư c trong t v i h àm lưng n ưc trong t – Nưc c àng ít → ti m th ư c c àng l n – cùng m t ti m th ư c, t c ó cu tr úc m n h n th ì gi ư c nhi u h n (nhi u t kh ng nh ) 17
18. Ti m th ư c trong t v à sa c u Áp l c c a n ưc trong ng c óư ng k ính nh th ì ln hn trong ng c óư ng k ính l n (t kh ng nh so v i t kh ng l n). t c ó sa c u thô gi ít n ưc h n so v i t c ó sa c u m n Chi u cao c a c t nưc mao d n t l ngh ch v i ư ng kính c a ng d n •Th y dung ngo ài ng (FC or θθθfc ) –Hàm l ưng n ưc trong t m à không còn nh h ưng b i tr ng l c –Nưc ch ưa bão hòa nh ưng còn r t ưt –Hàm l ưng n ưc ti m th ư c trong t th i im th y dung ngo ài ng trong kho ng -1/10 n -1/3 bar •im h éo (WP or θθθwp ) –Hàm l ưng n ưc trong t m à cây tr ng không th hút nưc t t (ch t cây) –Nưc trong t v n còn nh ưng cây tr ng không s dng –Hàm l ưng n ưc ti m th ư c trong t th i im im h éo l à -15 bar Bão hòa Th y dung ngoài ng m héo m t Bão hòa 40% Th y dung 20% ngoài ng 10% im héo 8% im ch nưc liên k t 18
19. Nưc h u d ng • nh ngh a – Làư ng n ưc gi t trong kho ng gi a im th y dung ngo ài ng v à m h éo – Cây tr ng c ó th s dng ư c – Nưc h u d ng: 2 d ng: D hu d ng và Kh ó hu d ng • Kh a n ưc h u d ng ( AWC) AWC = FC – WP = θfc - θwp – n v : chi u cao c a n ưc h u d ng trên chi u cao ca t ( không n v ), (mm /mm) – o l ưng ngo ài ng hay trong Phòng th í nghi m Nưc trong t v à sa c u Sa c u Cát thô Cát Cát pha th t Th t pha cát Th t Th t m n Th t pha sét m n Th t pha sét Sét pha th t Sét • Thành ph n n ưc d hu d ng (fd)  θfc −θv  fd =   θfc −θwp  –(θfc - θv) = lưng n ưc d hu d ng trong t (SWD) – θv = hàm l ưng n ưc th tích • Thành ph n n ưc khó hu d ng (fr)  θv −θwp  fr =   θfc −θwp  –(θv - θwp ) = lưng n ưc khó hu d ng trong t (SWB) 19
20. • Tng l ưng n ưc h u d ng trong t (TAW) TAW = (AWC) (R d) – TAW = Tng l ưng n ưc h u d ng trong t trong vùng r cây tr ng, (mm) – AWC = Kh a n ưc h u d ng ca t (mm H2O/mm t) – Rd = chi u sâu c a vùng r , (mm) – Nu có nhi u l p t khác nhau thì tng l ưng n ưc hu d ng là tng kh a n ưc h u d ng ca các l p t (AWC n) TAW = (AWC 1) (L 1) + (AWC 2) (L 2) + . . . (AWC N) (L N) - L = dày c a l p t (mm) - 1, 2, N : s th t lp t 20