Các đặc điểm lý tính của đất

Các đặc điểm lý tính của đất trồng trọt là những đặc điểm nền tảng, quyết định trực tiếp đến khả năng sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Việc hiểu rõ các tính chất này giúp chúng ta có biện pháp canh tác, cải tạo đất phù hợp và hiệu quả.

Thành phần cơ giới (Sa cấu đất, Soil Texture)

Đây là tính chất cơ bản nhất, chỉ tỷ lệ phần trăm (%) các nhóm hạt khoáng có kích thước khác nhau trong đất. Ba nhóm hạt chính là:

• Cát (Sand): Kích thước hạt lớn (0,05-2 mm). Đất nhiều cát thường thoáng khí, thoát nước nhanh, dễ cày bừa nhưng khả năng giữ nước và dinh dưỡng kém.
• Limon (Silt): Kích thước hạt trung bình (0,002-0,05 mm). Hạt đất mịn như bột, có khả năng giữ nước và dinh dưỡng tốt hơn cát, nhưng dễ bị xói mòn bởi nước và gió.
• Sét (Clay): Kích thước hạt rất nhỏ (<0,002 mm). Đất nhiều sét giữ nước và dinh dưỡng rất tốt nhưng thường bị bí chặt, khó thoát nước, dễ bị úng, khó cày bừa.

Thành phần cơ giới quyết định đến khả năng giữ nước, thoát nước, độ thoáng khí, và khả năng cung cấp dinh dưỡng của đất.

Cách xác định Thành phần cơ giới đơn giản bằng 1 trong 2 cách sau:

• Lấy một nắm đất, làm ẩm vừa phải. Dùng ngón tay cái và ngón tay trỏ vê đất. Nếu đất rời rạc, cảm giác sạn là đất có tỷ lệ cát cao. Nếu đất mịn, mượt là đất có tỷ lệ limon cao. Nếu đất dính, dẻo, có thể vê thành sợi dài, mảnh mà không đứt là đất có tỷ lệ sét cao. Nếu có thể vê thành thỏi nhưng dễ đứt, cảm giác có cả sạn và độ mịn thì đây là đất thịt.
• Lấy một chai thủy tinh trong suốt, cho đất vào khoảng 1/2 chai. Đổ đầy nước, để lại một khoảng không khí, rồi đậy nắp thật chặt. Lắc mạnh trong vài phút để các hạt đất tan rã hoàn toàn. Để chai đứng yên trên mặt phẳng. Sau 1-2 phút: Lớp nặng nhất là cát sẽ lắng xuống đầu tiên. Đánh dấu mức này. Sau 3-5 giờ: Lớp limon (thịt) sẽ lắng xuống trên lớp cát. Đánh dấu mức này. Sau 24-48 giờ: Lớp sét rất mịn sẽ lắng trên cùng. Nước phía trên có thể vẫn còn đục. Đánh dấu mức cuối cùng này. Dựa vào độ dày tương đối của 3 lớp, có thể ước tính được thành phần cơ giới của đất.

Cấu trúc đất (Soil structure)

Cấu trúc đất là sự sắp xếp, liên kết của các hạt đất riêng lẻ (cát, limon, sét) và chất hữu cơ thành các hạt kết (aggregates) có hình dạng và kích thước khác nhau. Các hạt kết này thường được gọi là "viên đất" hay "lọn đất". Để dễ hình dung, thành phần cơ giới (sa cấu đất) là các nguyên liệu như cát, limon, sét. Cấu trúc đất là kiến trúc hay cách các nguyên liệu đó được gắn kết lại với nhau.

Cấu trúc đất được hình thành bởi một sự kết hợp phức tạp của các quá trình vật lý, hóa học và đặc biệt là sinh học:

• Chu kỳ khô-ẩm hoặc đóng băng-tan băng làm các hạt đất co lại và nở ra, ép chúng lại với nhau.
• Các hạt sét và mùn hữu cơ mang điện tích, giúp chúng hút và liên kết các hạt đất khác lại.
• Mùn là "chất keo" quan trọng nhất, giúp gắn kết các hạt đất thành các viên đất ổn định.
• Vi khuẩn tiết ra các chất dính (polysaccharides), trong khi các sợi nấm (fungal hyphae) hoạt động như những mạng lưới li ti, quấn các hạt đất lại với nhau.
• Giun đất là "kỹ sư" tuyệt vời của đất. Khi chúng ăn đất và chất hữu cơ, phân của chúng (phân trùn) là những viên đất có cấu trúc cực kỳ tốt.

Cấu trúc đất ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của bộ rễ, sự lưu thông của không khí và nước trong đất, và hoạt động của vi sinh vật:

• Cấu trúc tốt (tơi xốp) tạo ra các khe hở và đường đi để rễ cây dễ dàng đâm sâu, lan rộng và tìm kiếm dinh dưỡng, nước.
• Các khe hở giữa các viên đất là nơi chứa không khí. Rễ cây và vi sinh vật hiếu khí rất cần oxy để hô hấp. Đất có cấu trúc kém sẽ bị bí khí, làm chết rễ và ức chế vi sinh vật có lợi.
• Đất có cấu trúc tốt hoạt động như một miếng bọt biển. Nó cho phép nước mưa thấm nhanh vào đất (giảm xói mòn và chảy tràn bề mặt) và giữ lại nước trong các khe hở nhỏ để cây sử dụng từ từ.
• Các viên đất ổn định, bền vững sẽ khó bị phá vỡ và cuốn trôi bởi mưa hoặc gió.
• Cấu trúc đất tạo ra một môi trường sống đa dạng cho hàng tỷ vi sinh vật và sinh vật đất, những yếu tố cần thiết cho một hệ sinh thái đất khỏe mạnh.

Các loại cấu trúc đất chính:

• Cấu trúc viên (Granular): Lý tưởng nhất cho nông nghiệp. Các viên đất có dạng tròn, tơi xốp, nhiều khe hở. Thường được tìm thấy ở lớp đất mặt giàu chất hữu cơ.
• Cấu trúc khối (Blocky): Các viên đất có dạng khối, góc cạnh. Thường gặp ở lớp đất sâu hơn (lớp B). Có thể tốt nếu các khối nhỏ và không quá cứng.
• Cấu trúc phiến (Platy): Dạng xấu. Các hạt kết sắp xếp thành các lớp mỏng nằm ngang. Cấu trúc này cản trở nghiêm trọng sự thấm nước và sự phát triển của rễ. Thường là kết quả của việc đất bị nén chặt.
• Cấu trúc lăng trụ & cột (Prismatic & Columnar): Các viên đất sắp xếp thành các cột dọc. Thường thấy ở các lớp đất sâu hơn ở vùng khô hạn hoặc bán khô hạn.

Không giống như thành phần cơ giới, cấu trúc đất có thể được cải thiện đáng kể thông qua các biện pháp canh tác bền vững:

• Bổ sung chất hữu cơ (quan trọng nhất): Đây là chìa khóa vàng. Sử dụng phân compost, phân chuồng hoai mục, phân xanh, phân trùn quế... Chất hữu cơ vừa là thức ăn cho vi sinh vật, vừa là chất keo gắn kết các hạt đất.
• Giảm thiểu cày xới: Cày xới quá nhiều và quá sâu sẽ phá vỡ các viên đất, làm phơi bày chất hữu cơ ra ngoài không khí khiến nó bị phân giải nhanh chóng. Áp dụng các phương pháp làm đất tối thiểu hoặc không làm đất.
• Luôn giữ lớp che phủ cho đất: Trồng cây che phủ hoặc phủ rơm rạ, cỏ khô... giúp bảo vệ bề mặt đất khỏi tác động của mưa và nắng, đồng thời bổ sung chất hữu cơ khi chúng phân hủy.
• Luân canh cây trồng: Trồng đa dạng các loại cây với các hệ rễ khác nhau (rễ cọc, rễ chùm) sẽ tác động đến đất theo nhiều cách, giúp hình thành cấu trúc đa dạng.
• Tránh nén chặt đất: Hạn chế đi lại và sử dụng máy móc nông nghiệp nặng trên đất, đặc biệt là khi đất đang ẩm ướt.

Một cấu trúc đất tốt là nền tảng của một khu vườn năng suất và một nền nông nghiệp bền vững. Việc tập trung vào nuôi dưỡng sự sống trong đất thông qua việc bổ sung chất hữu cơ là cách hiệu quả nhất để xây dựng và duy trì cấu trúc đất tơi xốp, màu mỡ.

Độ xốp và Dung trọng của đất (Porosity và Bulk Density)

Độ xốp là tỷ lệ phần trăm (%) thể tích của các khe hở trong đất so với tổng thể tích của đất. Khe hở lớn (macropores, >0,08 mm) giúp đất thoát nước nhanh và lưu thông không khí. Khe hở nhỏ (micropores, <0,08 mm) giữ lại nước nhờ lực mao dẫn để cung cấp cho cây. Một đất có cấu trúc tốt sẽ có sự cân bằng giữa cả hai loại khe hở này.

Dung trọng là khối lượng của đất khô trong một đơn vị thể tích nhất định (bao gồm cả phần rắn, lỏng, khí của đất). Nó thường được đo bằng đơn vị g/cm³.

Độ xốp cao đảm bảo đất có đủ không khí cho rễ cây hô hấp và vi sinh vật hoạt động. Đất bị nén chặt (dung trọng cao) sẽ cản trở sự phát triển của rễ và hạn chế sự thấm nước.

Các giá trị tham khảo:

• Chất hữu cơ (mùn): 0,5 g/cm³ (rất nhẹ, rất xốp)
• Đất mặt giàu hữu cơ, cấu trúc tốt: 1,1-1,4 g/cm³ (lý tưởng cho cây trồng)
• Đất cát: 1,4-1,6 g/cm³
• Giới hạn bắt đầu cản trở rễ phát triển: >1,6 g/cm³
• Đất bị nén chặt nghiêm trọng: >1,8 g/cm³

Độ xốp và dung trọng là hệ quả trực tiếp của thành phần cơ giới và cấu trúc đất. Đất có cấu trúc viên tốt sẽ có độ xốp cao và độ chặt thấp. Khi cấu trúc đất bị phá vỡ do nén chặt, các viên đất vỡ ra, các khe hở lớn biến mất, làm tăng độ chặt và giảm độ xốp. Do đó, biện pháp cải thiện độ xốp chính là biện pháp cải thiện cấu trúc đất.

Màu sắc của đất (Soil color)

Màu sắc của đất là một trong những đặc điểm dễ quan sát nhất và cũng là một "tấm danh thiếp" tiết lộ rất nhiều câu chuyện về sức khỏe, thành phần và lịch sử hình thành của đất. Màu sắc của đất chủ yếu được quyết định bởi ba yếu tố chính:

• Loại khoáng vật cấu thành nên đất.
• Hàm lượng chất hữu cơ (mùn).
• Tình trạng thoát nước và hàm lượng các oxit sắt.

Màu đen hoặc nâu sẫm thể hiện sự màu mỡ. Đất có màu sẫm do sự tích tụ của chất hữu cơ đã phân hủy (mùn có màu sẫm tự nhiên). Đất giàu mùn thường chứa nhiều dinh dưỡng và có khả năng giữ dinh dưỡng tốt. Đất tơi xốp, thoáng khí, khả năng giữ nước tốt. Là môi trường sống lý tưởng cho vi sinh vật có lợi và giun đất. Đất màu sẫm sẽ ấm lên nhanh hơn vào buổi sáng, thúc đẩy sự nảy mầm và phát triển của cây trồng vào mùa lạnh. Đây là màu sắc mà mọi người trồng đều mong muốn thấy ở lớp đất mặt của mình.

Màu đỏ, vàng, nâu sáng là dấu hiệu của sự phong hóa và thoát nước tốt. Do sự hiện diện của các oxit sắt đã bị oxy hóa, tương tự như quá trình sắt bị gỉ. Màu đỏ của hematite (Fe2O3) hình thành trong điều kiện nóng, ẩm và thoát nước rất tốt. Màu vàng/nâu của goethite hình thành trong điều kiện mát hơn và ẩm hơn so với màu đỏ. Đây thường là những loại đất già, đã trải qua quá trình hình thành lâu dài. Môi trường có đủ oxy để oxy hóa sắt nên thoáng khí và thoát nước tốt. Thường có độ chua (pH thấp) do quá trình phong hóa và rửa trôi các khoáng chất kiềm. Đất Feralit đỏ vàng là loại đất rất phổ biến ở các vùng đồi núi Việt Nam.

Màu trắng hoặc xám nhạt là dấu hiệu của sự tích tụ hoặc rửa trôi. Ở các vùng khô hạn hoặc ven biển, nước bốc hơi để lại lớp muối trắng trên bề mặt (đất nhiễm mặn). Ở những vùng có đá mẹ là đá vôi tích tụ calcium carbonate (đá vôi). Ở những vùng mưa rất nhiều, cả chất hữu cơ và oxit sắt đều bị rửa trôi khỏi lớp đất mặt, chỉ để lại các hạt khoáng trơ có màu sáng như cát thạch anh.

Màu xám hoặc xanh xám là dấu hiệu của sự ngập úng. Do điều kiện yếm khí (thiếu oxy) kéo dài. Trong môi trường ngập nước, sắt không bị oxy hóa mà tồn tại ở dạng khử (Fe²⁺), tạo ra màu xám hoặc xanh. Quá trình này được gọi là gley hóa. Đất thoát nước cực kỳ kém, thường xuyên bị úng nước. Rễ cây bị "ngạt" do thiếu oxy, dẫn đến thối rễ và chết cây (trừ các cây chuyên sống ở vùng ngập nước như lúa, sen...). Có thể có mùi trứng thối do sự hình thành của khí hydro sunfua (H₂S).

Màu lốm đốm là dấu hiệu của sự thoát nước thất thường. Đất có cả mảng màu xám và mảng màu đỏ/vàng xen kẽ do mực nước ngầm thay đổi theo mùa hoặc tình trạng thoát nước không ổn định. Vào mùa mưa, đất bị ngập úng tạo ra các đốm xám (sắt bị khử). Vào mùa khô, đất thoáng khí hơn tạo ra các đốm đỏ/vàng (sắt bị oxy hóa). Đây là một môi trường khó khăn cho cây trồng vì điều kiện đất thay đổi liên tục.

Nhiệt độ đất (Soil temperature)

Mặc dù mỗi loại cây có yêu cầu khác nhau, nhưng nhìn chung, hầu hết các cây trồng và vi sinh vật có lợi đều phát triển mạnh nhất khi nhiệt độ đất nằm trong khoảng từ 18°C đến 25°C.

Nhiệt độ đất dưới 10°C (quá lạnh) khiến hầu hết hạt giống không nảy mầm. Rễ cây phát triển rất chậm, khó hấp thụ dinh dưỡng (đặc biệt là lân). Hoạt động của vi sinh vật gần như ngừng lại.

Nhiệt độ đất trên 30°C (quá nóng) khiến cây bị stress nhiệt, giảm khả năng quang hợp. Rễ có thể bị tổn thương hoặc chết. Tăng nguy cơ mắc các bệnh về rễ do vi sinh vật gây hại phát triển mạnh.

Kết luận

Các đặc điểm lý tính của đất có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. Một loại đất tốt cho trồng trọt phải là loại đất có sự cân bằng hợp lý: cấu trúc viên tơi xốp, giữ ẩm vừa đủ, thoát nước tốt, thoáng khí và giàu chất hữu cơ.

Việc áp dụng các biện pháp canh tác như cày xới hợp lý, luân canh cây trồng, và đặc biệt là thường xuyên bổ sung chất hữu cơ (phân chuồng, phân xanh, trùn quế...) là cách tốt nhất để duy trì và cải thiện các đặc tính vật lý của đất, giúp đất ngày càng màu mỡ và bền vững.