Bài giảng Khoa học đất - Chương 5, Bài 2: Các dạng nước trong đất

Chương 5 
bài 2- Các dạng nước trong đất
Source: Dept of Agriculture Bulletin 462, 1960
Nước di chuyển trong 
đất
Theo anh/chị nước di chuyển thế nào 
trong hình sau
Nước
Tầng A – đất khô
• Nước di chuyển ngang 
và thẳng đứng cùng tốc 
độ. Do lực liên kết và 
hấp phụ.
• Sự di chuyển trên đất 
bào hòa nước?
– Chủ yếu di chuyển thẳng 
đứng, do trọng lực.
Nước
Sự di chuyển của nước
Nước
Thịt
cát
• Ranh giới nước sẽ
không di chuyển 
vào đất cát cho đến 
khi đất thịt bảo 
hòa
Nước
Thịt 
cát
t 1
t 2
t3
t4
Sự di chuyển của nước
• Ranh giới nước sẽ di 
chuyển vào đất sét 
ngay khi tiếp xúc 
với đất sét, nhưng 
di chuyển chậm.
Nước
Thịt
sét
Hàm lượng nước được giữ trong đất, phụ thuộc
• Sa cấu đất
• Cấu trúc đất
• Độ dày tầng đất thực
• Có/không có tầng đất bị nén chặt
• Hàm lượng chất hữu cơ trong tầng đất mặt
Chế độ mưa, cường độ mưa• lượng mưa
Cấu trúc viên giữ nhiều nước
Càng dày giữ nướccàng nhiều
Đất sét giữ nhiều nước
OM cao, nước hữu dụng càng cao
Nếu có nước chảy tràn
Các yếu tố làm tăng cường khả 
năng giữ nước của đất
• độ dày lớp đất thực
• phạm vi phát triển của rễ cây
•Tỉ lệ lớn nước hữu dụng
1. ảnh hưởng của sa cấu đến khả 
năng giữ nước của đất
Đất sét
Đất cát
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 cm H2O
L
ự
c 
h
ú
t
Hàmlượng nước
2. ảnh hưởng của cấu trúc đến 
khả năng giữ nước của đất
Đất bị nén chặt
Đất có cấu trúc 
tốt
L
ự
c 
h
ú
t
Hàm lượng nước
Xác định nước trong đất (độ ẩm đất)
1. Độ ẩm tính theo trọng lượng đất: đơn giản, rẻ 
tiền: (trọng lượng đất ẩm. – trọng lượng đất 
khô)/ trọng lượng đất khô. (g nước/g đất khô
2. Độ ẩm tính theo thể tích đất: (trọng lượng đất 
ẩm. – trọng lượng đất khô)/ thể tích đất khô. 
(gnước/cm3 đất khô). Độ ẩm thể tích cho 
phép chúng ta chuyển đổi thành lượng nước 
tưới hay tiêu.
1. Độ ẩm trọng lượng:
trọng lượng nước chứa trong 1 đơn vị trọng 
lượng đất khô
• ĐƯỢC DIỄN TẢ BẰNG %
• VÍ DỤ:
TRỌNG LƯỢNG ĐẤT ẨM= 150g, khi 
sấy khô = 102g:
θw = [(150-102)/102]*100 = 47%
hay [(150-102)/102] = 0.47
• nước tính trên TRỌNG LƯỢNG ĐẤT SẤY KHÔ: 
θw = 100*((P ĐẤT ẨM – P ĐẤT KHÔ) / PĐẤT KHÔ)
2. ẩm độ tính theo thể tích
lượng nước chứa trong 1 đơn vị thể tích đất.
Ví dụ:
Nếu ẩm độ trọng lượng= 47% và Db = 1.3 g/cm
3,
θw =0.47 * 1.3 = 0.61g H2O/cm
3 đất (hay 61%)
Tính chiều cao lớp nước trong tầng đất 30cm?
= 0.61x 30cm= 183mm
ẩm độ thể tích (θv )=ẩmđộ trọng lượng (θw )* dung trọng (Db)
% tổng thể tích đất – độ ẩm 
bảo hòa, v = độ rổng
Y
(cbar)
 (%)
0
-10
-100
-103
-104
-105
0 10 20 30 40 50 60
3.Đường cong đặc trưng nước trong đất
Đơn vị lực hút:
1 bar 
100cbar
1.01971 x 105 Pa 
0.9869 atm
106 dynes/cm2
14.5 psi
1019.753 cm H2O
ẩm độ thể trích
T
hế
 n
ăn
g
4. Các phương pháp xác định ẩm độ đất
• Trọng lượng –
• Thể tích – cần số liệu: ẩm độ trọng lượng & dung 
trọng
• Đầu sứ (đo ngòai đồng) –
Cân, sấy khô, cân lại
Ño ñoä daãn khi ñaàu söù haáp thu nöôùc
Xác định ẩm độ đất
phươngpháp Ưu điểm Khuyết điểm
Trọng lượng Đơn giản, rẻ
Hộp đầu sứ Đo liên tục
Hủy mẫu, tốn 
thời gian
Độ chính xác thấp
Y
(cbar)
 (%)
-1
-10
-100
-103
-104
-105
0 10 20 30 40 50 60
ẩm độ đất - đường cong đặc trưng 
của nước
-15 bar
-0.01
-0.1
-1
-10
-100
-1000
-10
-100
-1000
-104
-105
-106
Y
(cm)
-490 bar
Y
(bar)
WP4 Potentiameter
Đất A
Đất B
Đất C
Đất D
POROUS
CERAMIC
CUP
CAP
ACRYLIC
TUBE
PRESSURE
GAUGE
Tensiometer 
Do áp lực nước trong 
đất
Nắp
Đồng hồ đo áplực
Y
(cbar)
 (%)
0
-10
-100
-103
-104
-105
0 10 20 30 40 50 60
6. Sử dụng đường cong đặc trưng của 
nước & tensiometer
ẩm độ thể tích
su
ct
io
n
L
ự
c 
h
ú
t
***Cần nhớ
• 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 hàa-
mưa lớn, tưới đẩm) (-0.3bars)
• Điểm héo: nước vẫn còn, nhưng được đất giữ 
rất chặt, rễ cây không thể hút được.(-15bars)
3. ẩm độ đồng ruộng: ẩm độ thích 
hợp
Nước trong vi tế 
khổng, không 
khí trong đại tế 
khổng
Nước trong đại 
tế khổng
ẩm
 đ
ộ 
th
ể 
tí
ch
ẩm độ đồng ruộng
Số ngày sau mưa lớn
Định lượng hóa ẩm độ định tính
8. Nước hữu dụng
Đ
ộ 
ẩ
m
 t
h
ể 
tí
ch
 (
%
)
Độ ẩm đồng ruộng
Nước hữu dụng
Hệ số héo cây
Nước không hữu dụng
cát Thịt pha cát
thòt
Thịt 
mịn
Thịt 
pha sét
sét
a. Các dạng tiềm năng năng lượng
• Trọng lực
• Lực thẩm thấu
• Lực hấp phụ (Matric)
Chênh lệch nồng độ muối hòa tan –
Đất khô hạn (đây là phương cách chính 
cây hút nước vào rễ))
Chênh lệch áp lực, lực chính nước di 
chuyển trong đất bảo hòa nước
Lực mao dẫn, do lực hấp phụ nước trên bề 
mặt hạt rắn, lực chính nước di chuyển 
trong đất không bảo hòa nước
b. Quan hệ giữa tiềm năng hấp 
phụ & % bảo hòa
%bảo hòa = θv/%PS
0 kPa -3100 kPa
100% 0%
-10 kPa -1500 kPa
đađr hc
% bảo hòa
Tiềm năng/lực 
hấp phụ
14. Sự di chuyển của nước trong các 
tầng đất
• Lớp cát trên lớp thịt: chảy nhanh qua lớp cát
– Tại sao? 
Vi tế khổng của thịt hấp phụ nước, 
DÒNG CHẢY CHẬM LẠI . . .
• lớp thịt trên lớp cát: dòng chảy bị chậm lại!
– tại sao? ‘cát có lực hấp phụ rất yếu, không hút 
nước vào
18. ĐỘ SÂU THẤM:
khi đất khô được tưới (mưa), nước sẽ 
thấmvào 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 truyèn bảo hòa (Ksat) của đất
Theo Hanks & Ashcroft, 1980
1.55 42
1.22 55
1.05 60
Lọai sa cấu Dung trọng 
(g/cm³)
Độ rổng 
(%)
Độ dẫn truyền
(Ksat)
cát 7.2 - 1.2 cm/min
Thịt 1 - .006 mm/h
Sét 0.02 - 9 x 10-4 mm/24hr
nhanh!
Trung bình
Chậ 
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
Tốc độ thấm ban đầu
• Tốc độ nước thấm vào mặt đất (khỏang cách/thời gian: vd. cm/phút)
• Trong đất khô; (tốc độ giảm dần → hằng số)
tốc độ thấm ban đầu nhanh ban đầu (lực matric (hấp phụ ) chiếm ưu 
thế)
sau đó chậm dần đến khi đất bảo hòa nước (Ks) (trọng lực chiếm ưu 
thế).
• 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 O.M. 
– 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)
Tốc độ thấm ban đầu
• 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
Ví dụ
Nghiệm thức Tốc độ thấm 
ban đầu 
(cm/giờ)
Dung trọng 
(g/cm3)
Độ bền của 
đòan lạp* (%)
Đồng cỏ
Trồng ngũ cốc
liên tục, cày
lật đất
Trồng ngũ cốc 
liên tục, 
không cày đất
207
29
63
1.2
0.78
0.88
70
25
48
Chảy tràn : % vũ lượng
Nghiệm thức % nước chảy tràn
Đất trơ trọc, cày đất
Trồng ngũ cốc, bỏ hóa, cày 
đất
Trồng ngũ cốc, không cày đất
44.0
22.9
5.2
Các yếu tố ảnh hưởng đến nước 
hữu dụng đối với cây trồng
Mục tiêu
• Nhận biết các yếu tố ảnh hưởng đến lượng nước 
trong đất hữu dụng đối với cây trồng 
Quá nhiều và quá ít
• 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
• Có bao nhiêu nước trong đất
• Mức độ giữ chặt của nước trong đất như thế 
nào
• Hàm lượng chất hữu cơ trong đất
Tác động của hàm lượng chất hữu cơ 
và khả năng giữ nước của đất
Đ
ộ 
ẩm
 t
h
ể 
tí
ch
Hàm lượng chất hữu cơ
Độ ẩm 
đồng ruộng
Điểm 
héo
Độ ẩm thể tích và nước hữu dụng
Đất Thể tích %
Độ ẩm đồng 
ruộng
(-10 kPa)
thể tích % (v)
Điểm héo
(-1500 kPa)
Nước hữu 
dụng
Thịt pha cát
Thịt 
Sét 
12
30
35
3
10
18
9
20
17
(cột1-cột 2)
Ghi chú
• Nước không hữu dụng tăng gần tuyến tính
khi sa cấu càng mịn
• nước hữu dụng tăng theo đường cong từ sa 
cấu cát → sét
• Đất thịt, thịt pha sét có khả năng giữ nước 
hữu dụng cao hơn đất sét
Ghi chú
• 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
Tóm tắt
• 1) 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.
• 2) 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.
• 3) 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. 
• 4) Đất cát chứa nhiều đại tế khổng hơn đất cát, 
nhưng tổng độ rổng thấp hơn.
• 5) Trên 1 đơn vị thể tích đất: đất cát chứa ít nước 
hơn đất sét
• 6) 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. 
• 7) Ví dụ: nén chặt, làm đất, phân hủy rễ cây, hố 
đào của giun đất. 
• 8) 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 .
• 9) 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. 
Tính ẩm độ đất
• ẩm độ tính theo trọng lượng đất
– Trọng lượng nước trong 1 đơn vị 
trọng lượng đất khô (kg nước/ kg 
đất khô).
• θw = % trọng lượng nước, hay 
• θw = gr nước ÷ gr đất khô 
θw = (P đất ẩm – P đất khô) X 100
P đất khô
• ẩm độ thể tích
– Thể tích nước trong 1 đơn vị 
thể tích đất khô (m3 nước/ m3
đất)
– θ v = ml H20 ÷ cc đất
• θ v = % thể tích
• θ v = θ w X BD
Tính ẩm độ
• 10mm nước trong độ sâu 1m 
đất ..
• Chiều cao lớp H2O = θv x (độ
sâu lớp đất) hay .. 
• Độ sâu lớp đất ẩm = (chiều cao 
lớp nước) ÷ θ v
Xác định khả năng giữ nước hữu dụng 
của đất (AWC)
AWC = FC-WP
• Độ sâu của rễ a) lọai cây, b) 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
Xác định ẩm độ đất
• Wt. của cylinder + đất sấy khô = 340g, wt.cylinder=100g
• wt. cylinder + đất tại ẩm độ đồng ruộng =450g
• wt cylinder + đất tại điểm héo = 400g
• Wt cylinder + đất ngày 1 tháng 5 = 420g
• Thể tích cylinder = 200 cc
• BD = 240/200 = 1.2 g/cc
• % nước theo trọng lượng tại FC = (450-340)/240x100 = 45.8%
• % nước theo thể tích tại FC = (450-340)/200 x100 = 55%
• Và % nước theo trọng lượng X BD = % nước theo thể tích
45.8 X 1.2 = 55%
• % nước theo thể tích tại WP = 400-340/200 = 30%
AWC = FC - WP
-0.33 -( - 15)
% nước theo thể tích tại FC = %FC
% nước theo thể tích tại điểm héo = % WP
% FC - % WP = % AWC 
55-30 = 25% & ( % nước x độ sâu đất = m nước)
Với 25% AWC trong vòng 40cm =0.25 x 40cm= 
10cm=100mm H2O.
= 100mm nước hữu dụng được giữ trong 40cm đất.
= 100mm nước hữu dụng được giữ trong 40cm đất.
Thấm ban đầu của mưa
• Ngày 1 tháng 5, mưa 25mm, thầm sâu vào 
đất bao nhiêu?.
• Đất đạt FC, sau đó thấm sâu. 
• Và θv % x độ sâu thấm ( cm đất)
• Độ sâu nước thấm vào đất = lượng nước / 
θv 
• θv % giữa 1/5 & FC = 450-420/200=0.15
• Hay 1/.15 = 6.67 cm đất