Luận văn Ảnh hưởng của đá và khí hậu đến lớp phủ thổ nhưỡng ở vùng đồi núi Việt Nam

y các hạt đất tơi, thường là sét, còn vách của tổ ong là một khối cả khoáng sét lẫn khoáng chưa biến hóa của đá mẹ bị oxyt sắt kết dính lại. Điều kiện hình thành đá ong tổ ong tốt nhất là chế độ khô ẩm thay đổi theo mùa, trong mùa ẩm các quá trình khử chiếm ưu thế, còn trong mùa khô thì quá trình oxy hóa lại phát triển. Trong điều kiện ngập nước quanh năm hay quá khô, không có nước đọng, không thấy đá tổ ong hình thành. Tại vùng đồi, đá ong thường thấy ở chân đồi, càng lên trên đỉnh hoặc càng xuống thung lũng càng khó thấy đá ong. Có trường hợp thấy xuất hiện đá ong tại những nơi mà ngày nay thiếu điều kiện như trên. Đó là những tầng đá ong cổ, khi xưa chúng được hình thành trong những điều kiện thông thường như có mạch nước ngầm và có chế độ khô ẩm xen kẽ. Ỏ Việt Nam, nơi gặp nhiều tầng đá ong dạng này là các bậc thềm phù sa cổ, rồi đến các bán bình nguyên đá gốc và các đồi thấp. Nếu như sự hình thành đá ong không phải bao giờ cũng xảy ra thì sự hình thành các kết von lại là một hiện tượng phổ biến. Các kết von thường giống như các hạt đậu, 35 kích, nhỏ thì kích thước từ 1 – 2mm, lớn có thể 8 – 10mm, màu xám xanh và chứa nhiều sắt hơn loại tổ ong, ngay ở dưới đất cũng đã có tính chất rắn, không phải chờ lên mặt đất như đá ong, độ rắn tỉ lệ thuận với tỉ lệ sắt trong kết von. Khi số lượng các hạt kết von này nhiều lên và nếu chúng được một chất xi măng trong đất gắn kết lại thì cũng tạo thành tảng, nhưng tảng kết von thường mỏng, tối đa vài chục centimet, không phải như đá ong có thể dày hàng mét, như ở Việt Trì đã từng gặp tảng đá ong dày 6m. Sở dĩ tảng đá ong có thể dày đến thế là do liên quan đến sự đi lên theo mao dẫn của nước ngầm, vì thế khi nguồn nước ngầm phong phú thì sự hình thành đá ong được thuận lợi, còn các kết von tròn dạng hạt đậu chỉ liên quan đến luồng nước của bản thân phẫu diện đất mà số lượng thường bị hạn chế. Trong một phẫu diện đất có thể có nhiều cỡ hạt kết von, nhưng trong mỗi tầng chứa kết von của phẫu diện thường chỉ gồm các hạt cùng cỡ. Kết von tròn có độ cứng khác nhau, có hạt lấy tay bóp vỡ được nhưng có hạt dùng dao cũng khó ghè vỡ được. Hạt dễ vỡ thường màu nâu, còn hạt khó vỡ thường có màu đen. Thành phần của kết von chủ yếu là sắt, chiếm đến hơn 2/3 khối lượng. Đặt biệt trong kết von tròn luôn luôn thấy mangan, tuy khối lượng ít. Đất có nhiều kết von thường là đất có mạch nước cacbonat từ vùng đá vôi tới. Như vậy nồng độ canxi tăng làm tăng khả năng kết von để tạo thành đá ong hạt tròn. Khác với đá ong tổ ong, đá ong hạt tròn rắn chắc ngay trong lòng phẫu diện, không phụ thuộc vào điều kiện vị trí phân bố. Trong đá hạt tròn, hàm lượng sắt cao hơn trong đá ong tổ ong, đó là do trong đá ong tổ ong ngay vách tổ ong cũng có các mảnh đá vụn và khoáng vật do sắt gắn kết lại, còn đá ong hạt tròn chủ yếu bao gồm các hạt kết von tròn mà như trên đã nói sắt chiếm 2/3 khối lượng. Ngoài các kết von thật nói trên, còn có những kết von giả, mà thực chất là các mảnh khoáng chưa phong hóa, thường là các mảnh thạch anh, được một màng sắt bọc ngoài. Kết von thật hình tròn hoặc tròn, có kết cấu đồng nhất từ ngoài vào trong theo vòng đồng tâm. Ngoài kết cấu gồm hai phần khác nhau về bản chất, các kết von giả còn có kích thước rất khác nhau tùy thuộc vào kích thước của mảnh khoáng được bọc, lớn nhất có thể đến 20 – 30mm. Trong đất thường có sự xen lẫn giữa hai loại kết von thật và giả này. Đá ong giả thường không kết dính vào nhau. Khi có xi măng kết dính thì các kết von giả cấu tạo nên đá ong giả kết xi măng. Đá ong giả kết xi măng hiếm thấy, thường hay xuất hiện trong các lòng suối nhỏ lắm cuội, bị khô cạn hẳn trong mùa khô cạn. Khi đó các sỏi cuội bị xi măng sắt kết lại với nhau. Còn đá ong giả thông thường hay gặp thấy trên các đồi trọc bị xói mòn mạnh, nằm trơ trên mặt đất. Cũng có trường hợp đá ong giả nằm dưới một lớp đất mịn mỏng, làm thành các mạch đá. Gọi là đá ong giả vì các kết von không gắn kết và chính các kết von cũng là kết von giả, nghĩa là không 36 phải bao gồm sắt kết tủa từ trong ra ngoài mà là những mảnh đá vụn được một màng oxyt sắt bọc ngoài. Màng sắt này màu nâu thẫm gần như đen, khiến cho kết von giả gần giống như kết von hạt tròn thật. Chỉ có thể phân biệt được khi đập vỡ ra xem kết cấu bên trong. Nhưng cũng cần chú ý rằng kết von giả thường to hơn kết von thật do nhân bên trong đã là một cục đá vụn. Cũng có khi bằng mắt thường cũng thấy nhân đá ong giả là một mảnh đá vụn chưa phong hóa. Đó là trường hợp các mảnh vụn này bị xi măng sắt kết lại với nhau. Loại kết von này cũng nên gọi theo tên riêng, đó là kết von kết xi măng. Khi khối kết von này to, dày, chúng tạo nên đá ong kết xi măng nói ở trên. Kết von kết xi măng và đá ong kết xi măng chỉ là một biến dạng của kết von giả và đá ong giả. Quá trình hình thành đá ong thường lâu dài, hàng thế kỉ. Tuy nhiên, khi đất feralit dưới rừng rậm nhiệt đới bị khai phá để trồng trọt, đã thấy những trường hợp đá ong hình thành trong vài ba chục năm. Quá trình phong hóa feralit nói trên đã khiến cho đặc tính chung của các loại đất feralit như sau: - Chứa rất ít khoáng nguyên sinh chưa phong hóa (trừ thạch anh và một số khoáng rất bền khác) vì quá trình phong hóa rất sâu sắc, trải qua một thời gian rất dài, dưới điều kiện nhiệt độ thuận lợi cho phép các quá trình lí – hóa – sinh học tiến hành quanh năm. - Tỉ số SiO2/R2O3 thường dưới 2, nhất là trong các phần sét không chứa thạch anh. Đất tích tụ nhiều xetxkioxyt sắt, nhôm, ngoài ra còn có oxyt titan và mangan, có cả nhôm tự do. Đó là do quá trình rửa trôi silic và bazơ diễn ra mạnh mẽ dưới điều kiện độ ẩm phong phú, hơn nữa nước còn chứa nhiều axit, cả axit hữu cơ từ lớp phủ thực vật rừng. - Thành phần sét phần lớn gồm sét kaolinit (2SiO2.Al2O3.2H2O), ngoài ra còn có một số hyđôxyt sắt, nhôm, titan. - Phần khoáng trong sét có khả năng trao đổi thấp. Tổng số bazơ trao đổi rất ít - Các đoàn lạp(5) tạo nên cấu trúc tốt, có tính bền vững cao. - Hàm lượng mùn thấp, thành phần mùn chủ yếu là axit fulvic(6) chua, dễ hòa tan. - Màu đỏ vàng do sắt tạo nên, nhưng chủ yếu phụ thuộc vào mức độ ngậm nước của oxyt sắt hơn là do số lượng của sắt. Khi có mùa khô, màu ngả sang đỏ. Càng ẩm thì màu càng ngả sang nâu hoặc vàng. Tuy nhiên, nếu quá ít sắt (do bị rửa trôi, do đá mẹ nghèo sắt, thí dụ như sa thạch) màu cũng sẽ nhạt. - Phản ứng của đất thường chua. 37 2.2.2. Tạo nên tính nội chí tuyến gió mùa ẩm của thổ nhưỡng Quá trình hình thành đất feralit, đất có sự tích lũy cao các oxyt sắt (Fe2O3) và nhôm (Al2O3), được hình thành dưới điều kiện nhiệt độ cao, lượng mưa dồi dào, khiến cho sự phong hóa nham thạch tiến hành mạnh mẽ, đặc biệt là phong hóa hóa học mang tính oxy hóa, đã phát hiện rộng khắp Việt Nam, đâu đâu cũng thấy màu đất đỏ vàng với các biến dạng theo nham và theo điều kiện rửa trôi oxyt. Mặc dù gió mùa đông bắc có mang đến thời tiết lạnh bất thường cho vùng nội chí tuyến nhưng thời gian không kéo dài và cũng chỉ mạnh ở phía bắc đèo Ngang. Số tháng lạnh dưới 18oC chỉ 2 – 3 tháng ở đồng bằng và vùng đồi núi dưới 500m. Lên trên núi, do tác động của qui luật đai cao, thời tiết và khí hậu có rét thêm, nhưng do diện tích núi trên 500m chỉ chiếm có 30% lãnh thổ mà tính chất nóng ẩm vẫn là tính trội của tự nhiên Việt Nam và thổ nhưỡng đã thể hiện rõ ràng. Đai cao có làm suy yếu quá trình feralit, nhưng quá trình đó chỉ mất hẳn từ 1500m trở lên, từ 500m đến 1500m là các đất chuyển tiếp, đất feralit – mùn đồi rồi đất mùn – feralit chiếm 10.25% diện tích đất, còn sự tích lũy nhôm, quá trình hình thành đất mùn alit, chiếm 0.89%, tất cả chỉ làm đa dạng chủng loại đất ở nước ta mà thôi. Như thế, tính địa đới nền tảng của quá trình feralit phát sinh từ môi trường nhiệt ẩm cao, nhưng thoát nước. Tại đây, quá trình phong hóa đã diễn ra rất mạnh mẽ, gấp 10 lần ở vòng đai ôn đới, trong đó phong hóa hóa học là chủ yếu, tạo nên lớp vỏ phong hóa dày từ vài mét đến vài chục mét. Quá trình feralit được xúc tiến trong môi trường axit, ngoài axit vô cơ từ đá mẹ, còn có sự tham gia của axit vô cơ trong nước mưa và axit hữu cơ từ lớp mùn, vì thế đất feralit thường chua, độ pH thường từ 4.5 – 5.5. Sự phong hóa triệt để các khoáng nguyên sinh như fenspat và mica cũng như các khoáng thứ sinh như các silicat Fe và Al, đã giải phóng SiO2, Al2O3 và Fe2O3. Trong điều kiện mưa nhiều, các cation kiềm, kiềm thổ và cả SiO2 đều bị rửa trôi mạnh, tạo nên sự tích tụ của khoáng kaolinit và các xetxkioxyt Fe và Al (R2O3). 2.2.3. Tạo nên sự phân hóa không gian địa đới và phi địa đới Tính đa dạng và phức tạp của thổ nhưỡng Việt Nam đã thể hiện tác động tương hỗ cụ thể trên đất nước ta giữa các qui luật địa lí cơ bản, qui luật địa đới và qui luật phi địa đới. Sự phân bố của từng đơn vị đất và những kết hợp không gian giữa chúng, những cấu trúc của lớp phủ thổ nhưỡng trên vùng lãnh thổ, tất yếu cũng phải theo các qui luật đó. Không phải ngẫu nhiên mà các nhà cảnh quan đầu tiên trên thế giới cũng là các nhà thổ nhưỡng. Trên một lãnh thổ có tính bán đảo hẹp ngang, nhiều đồi núi, thì các đới địa lí khó biểu hiện trực tiếp, mà thường phải thông qua tác động của khí hậu địa đới lên các 38 nhân tố phi địa đới khác. Các đai cao chỉ là sự biến đổi của các đới khí hậu nội chí tuyến gió mùa ẩm (chí tuyến á xích đạo), khi lên núi và các hướng núi chỉ làm biến dạng đôi chút nhịp điệu gió mùa chứ không làm mất đi nhịp điệu đó, đâu đâu cũng diễn ra một mùa mưa với vận động đi xuống của nước với một mùa khô với vận động đi lên. Các nham thạch đều bị tác động của quá trình phong hóa feralit, màu đỏ vàng ít khi vắng bóng hoàn toàn, chí ít cũng hiện diện qua các vệt, các đốm. Ngay tại các môi trường úng nước mà quá trình khử thống trị, thì tính nội chí tuyến gió mùa ẩm vẫn thể hiện qua nhiệt độ của nước và tính chất của các loài cây. Tác động phối hợp giữa các nhân tố địa đới, phi địa đới đã dẫn dến một sự phân hóa không gian rõ rệt, có qui luật của lớp phủ thổ nhưỡng trên đất nước ta. Chỉ có điều là tính chất chuyển tiếp dần dần của các biểu hiện địa đới và tính chất xen kẽ của các biểu hiện phi địa đới đã khiến cho các kết hợp không gian lớn thường khó có sự thống nhất, nhưng khách quan mà nói, càng đi xuống các đơn vị thấp thì sự thống nhất càng cao, điều đó sẽ kích thích các ngành khoa học chi tiết hóa hệ thống phân vùng của mình. Trong lĩnh vực thổ nhưỡng thì bất cứ một công trình nào cũng kết thúc bằng một sự phân vùng địa lí thổ nhưỡng. Gần đây nhất (1996), trong công trình “Đất Việt Nam” do Tôn Thất Chiểu và Đỗ Đình Thuận chủ biên, đã thấy một phân vùng địa lí thổ nhưỡng tới 4 cấp, bao gồm 2 miền (Bắc và Nam), 6 á miền (Bắc và Đông Bắc Bắc Bộ, Tây Bắc, Trường Sơn Bắc, Nam và Đông Nam Bộ, Đông Trường Sơn Nam, Tây Trường Sơn Nam), 16 khu (châu thổ sông Hồng, Đông Bắc Bắc Bộ, Việt Bắc, Hoàng Liên Sơn, Tây Bắc, Hòa Bình – Thanh Hóa, Nghệ - Tĩnh, Bình – Trị - Thiên, Quảng Nam – Đà Nẵng, Quảng Ngãi – Bình Định, Thuận Hải, Gia Lai – Kon Tum, Đăk Lăk, Lâm Đồng, Đông Nam Bộ, châu thổ sông Cửu Long) và 142 vùng. Đó là một tài liệu tham khảo có giá trị, chứng minh cho dự cần thiết phải chi tiết hóa và cụ thể hóa công tác phân vùng. Dù có phân chia thế nào, thì vẫn có sự phân hóa bắc – nam, sự phân hóa đông – tây, giữa đồng bằng phù sa và đồi núi đá gốc, sự phân hóa giữa các đai cao và sự phân hóa theo nham thạch. Sở dĩ có sự lệch nhau về đơn vị phân vùng là do đã nhấn mạnh đến tính chất này, thành phần kia, nhưng đến cấp đơn vị cuối cùng, đơn vị không phân chia được nữa thì tất yếu các nhà khoa học phải gặp nhau trên thực địa khách quan. Trong quá trình này thì các nhà địa lí với cấp cảnh quan có tính thống nhất giữa sự phân hóa địa đới và phi địa đới và cấp thấp nhất, cấp diện địa lí, với chỉ tiêu là sự đồng nhất hoàn toàn về tất cả cá thành phần, sẽ cố gắng tạo ra một bức chân dung của tự nhiên Việt Nam, với sự cùng đi xuống đơn vị thấp nhất của ngành. Hệ thống phân vùng địa lí nói trên là một hệ thống khá gần với phân vùng cảnh quan tổng hợp. 39 Quá trình feralit là biểu hiện cụ thể cho tính chất địa đới của thổ nhưỡng Việt Nam. Tuy nhiên, bên cạnh quá trình feralit đặc trưng, thổ nhưỡng Việt Nam vẫn có những quá trình hình thành đất mang tính phi địa đới. Đó là quá trình alit và quá trình podzolic. Quá trình alit là quá trình hình thành đất diễn ra tại các khu vực núi trung bình và núi cao. Từ độ cao trên 1600m, ta sang một đai cao độc đáo, chuyển tiếp sang đai ôn đới núi cao. Mùa hè, mùa nóng nhất, cũng không có nhiệt độ trung bình thấy trên 20oC. Không khí luôn luôn ở tình trạng gần bão hòa, độ ẩm tương đối thường trên 90%, do đó mưa nhỏ, mây mù gần như thường xuyên. Điều kiện khí hậu như thế đã dẫn tới sự xuất hiện các loài thực vật á nhiệt đới và ôn đới chiếm ưu thế rõ rệt, đồng thời xuất hiện nhiều loài lá kim, mọc xen kẽ với các loài lá rộng. Đặc biệt rêu và địa y đã tạo nên một tầng riêng biệt, vừa phủ kín mặt đất, vừa phủ cả trên thân, cành và lá cây, tạo nên một sắc thái độc đáo. Do đó, rừng tại đai cao này mang tên là rừng rêu hay rừng mưa mù. Điều kiện khí hậu – sinh vật như trên là tiền đề cho sự tích lũy mùn, sự di động của oxyt sắt và sự tích lũy tương đối oxyt nhôm làm cho quá trình alit phát triển tạo nên đất mùn alit. Hàm lượng mùn ở tầng trên mặt có thể từ 8 – 12% và lớp đất có màu xám thẫm hoặc đen của mùn có khi dày đến 30 – 40cm. Xuống dưới mùn giảm rất nhanh, vì thế ngay dưới tầng mùn, đất có thể có màu trắng của sét kaolinit. Mùn chủ yếu là axit fulvic nên đất có phản ứng rất chua, độ pH xấp xỉ 4, không thuận lợi cho cây trồng. Vì thế, nếu muốn khai phá đất trồng trọt thì phải bón nhiều phân hóa học và cả vôi. Khả năng và hàm lượng trao đổi bazơ cũng thấp. Riêng tầng mặt khoảng 10cm có khả năng trao đổi và hàm lượng bazơ cao là do tích lũy sinh học, chủ yếu từ lượng lá rụng chưa thành mùn. Cuối cùng xét về thành phần cơ giới, ta thấy đất mùn alit thường thô nhẹ, nhiều cát, ít limon(7) và sét. Vì thế, đây là một sự chuyển tiếp sang quá trình podzolic, ta thấy ngoài hiện tượng rửa trôi sắt có cả hiện tượng di động sét. Quá trình thứ hai là quá trình podzolic. Đây là quá trình hình thành đất địa đới của đới rừng ôn đới lạnh ẩm ướt, vì thế khó mà có thể diễn ra một cách bình thường như ở Việt Nam. Dù có thêm tính từ nhiệt đới, hoặc đất vàng hay xám , đất podzon nhiệt đới, đất podzon đỏ vàng, podzon xám chỉ có hiện tượng rửa trôi sắt và phần nào cả sét trong sự phân hóa phẫu diện đất feralit, vì vậy chỉ nên coi như những biến dạng của đất feralit. Quá trình podzolic, tức quá trình rửa trôi bazơ và sắt dưới tác dụng của axit mùn fulvic tự do có khả năng phá hủy keo sét và quá trình tích lũy SiO2 khiến tầng podzon có màu trắng và có thành phần cơ giới nhẹ, chỉ có thể xuất hiện ở Việt Nam trong một số trường hợp đặc biệt. Quá trình này chỉ xảy ra trên núi trung