Cấu trúc và độ xốp của đất

Cấu trúc đất là sự sắp xếp các hạt đất thành các tập hợp và mạng lưới lỗ rỗng giữa chúng, điều này kiểm soát cách nước, không khí và rễ cây di chuyển trong đất.

Definition

Cấu trúc đất là cách các hạt sơ cấp như cát, bùn và sét liên kết thành các tập hợp và sự sắp xếp của các lỗ rỗng giữa chúng; độ xốp là tỷ lệ thể tích đất bị chiếm bởi các không gian lỗ rỗng đó.

Scope

Chủ đề này bao gồm sự hình thành và độ ổn định của các tập hợp đất, các loại cấu trúc đất, sự phân bố kích thước lỗ rỗng và tổng độ xốp, cũng như các thước đo về khối lượng riêng biểu kiến và độ chặt. Trong khi kết cấu là yếu tố cố định, cấu trúc lại là yếu tố động và chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của chất hữu cơ, sinh vật và cách quản lý.

Core questions

• Các hạt đất liên kết thành các tập hợp ổn định như thế nào?
• Những loại cấu trúc đất nào tồn tại và tại sao chúng lại quan trọng?
• Độ xốp, sự phân bố kích thước lỗ rỗng và khối lượng riêng biểu kiến mô tả mạng lưới lỗ rỗng như thế nào?
• Chất hữu cơ, sinh vật và cách quản lý ảnh hưởng đến cấu trúc như thế nào?

Key concepts

• Các tập hợp đất và độ ổn định của tập hợp
• Các tập hợp vi mô và tập hợp vĩ mô
• Các loại cấu trúc (hạt, khối, tấm, lăng trụ)
• Tổng độ xốp và sự phân bố kích thước lỗ rỗng
• Khối lượng riêng biểu kiến và độ chặt
• Các tác nhân liên kết hữu cơ và sinh học

Key theories

Hệ thống phân cấp và ổn định tập hợp

Các tập hợp đất tạo thành một hệ thống phân cấp trong đó sét, các tác nhân liên kết hữu cơ, rễ cây, sợi nấm và các sản phẩm vi sinh vật liên kết các hạt thành các tập hợp vi mô và sau đó là các tập hợp vĩ mô, với chất hữu cơ là trung tâm cho sự ổn định của chúng.

Mạng lưới lỗ rỗng và độ xốp hai chế độ

Tổng độ xốp được chia thành các lỗ rỗng cấu trúc lớn giữa các tập hợp dẫn khí và thoát nước, và các lỗ rỗng kết cấu nhỏ bên trong các tập hợp lưu trữ nước, do đó cấu trúc điều chỉnh sự cân bằng giữa thông khí, thoát nước và lưu trữ.

Mechanisms

Các hạt sét kết tụ và được liên kết bởi các phân tử hữu cơ, polysaccharid, sợi nấm và dịch tiết từ rễ cây thành các tập hợp; sự liên kết này được củng cố bởi quá trình làm ướt và làm khô cũng như hoạt động sinh học, và chất hữu cơ là một tác nhân ổn định quan trọng. Đất có cấu trúc tốt có nhiều lỗ rỗng lớn để không khí và thoát nước cùng với các lỗ rỗng nhỏ để giữ nước, trong khi sự nén chặt làm sụp đổ các lỗ rỗng, làm tăng khối lượng riêng biểu kiến và cản trở sự phát triển của rễ, sự thông khí và sự thấm nước.

Clinical relevance

Cấu trúc đất tốt cải thiện sự thấm nước, thông khí, sự xâm nhập của rễ và khả năng chống xói mòn, trong khi sự nén chặt và sự phá vỡ cấu trúc làm giảm năng suất và tăng dòng chảy bề mặt; quản lý chất hữu cơ, làm đất và giao thông để xây dựng và bảo vệ cấu trúc là mục tiêu trung tâm của quản lý đất.

History

Nghiên cứu từ giữa thế kỷ 20 trở đi đã liên kết sự kết tụ đất với chất hữu cơ và hoạt động sinh học, dẫn đến mô hình phân cấp tập hợp và một lượng lớn tài liệu, được tổng hợp trong các bài đánh giá như của Bronick và Lal, về cách các thực hành quản lý xây dựng hoặc làm suy thoái cấu trúc đất.

Key figures

• Rattan Lal
• Daniel Hillel
• J. M. Oades

Seminal works

• bronick2005
• hillel1998
• brady2016

Frequently asked questions

Độ chặt của đất là gì và tại sao nó có hại?

Độ chặt là sự nén chặt các hạt đất lại với nhau, thường do máy móc hoặc giẫm đạp, làm sụp đổ các lỗ rỗng lớn và làm tăng khối lượng riêng biểu kiến; nó hạn chế sự phát triển của rễ, giảm thông khí và thấm nước, đồng thời làm tăng dòng chảy bề mặt và xói mòn.

Chất hữu cơ cải thiện cấu trúc đất như thế nào?

Chất hữu cơ và các vi sinh vật cùng rễ cây xử lý nó tạo ra các hợp chất dính và sợi nấm liên kết các hạt thành các tập hợp ổn định, tạo ra một cấu trúc xốp, tơi xốp giữ nước nhưng vẫn thoát nước và thông khí tốt.