Chương XI
MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬT LÝ VÀ CƠ LÝ CỦA ĐẤT

1. Khái niệm chung về tính chất vật lý và cơ lý của đất
Ðất có một số tính chất vật lý và tính chất cơ lý chủ yếu như tỷ trọng, dung trọng,
độ xốp, tính dính, tính dẻo, độ chặt, sức cản... Những tính chất này thường được quyết
định bởi các thành phần khoáng vật (nguyên sinh, thứ sinh), thành phần các cấp hạt (cát,
limon, sét), thành phần chất hữu cơ có trong đất và tính liên kết giữa các thành phần trên
để tạo ra kết cấu của đất. Trong thực tiễn sản xuất nông nghiệp những tính chất vật lý và
cơ lý tính luôn là những yếu tố chi phối trực tiếp đến quá trình canh tác như khả năng
làm đất cày, bừa, xới xáo, sức kéo của máy móc công cụ làm đất... ngoài ra các tính chất
trên còn đặc biệt có liên quan và ảnh hưởng đến một số đặc tính lý học khác của đất như
chế độ nước, chế độ không khí và khả năng sinh trưởng cũng như phát triển của cây
trồng, do đó trong nghiên cứu đất cần xác định và tìm hiểu rõ về chúng.

2. Một số tính chất vật lý cơ bản của đất
2.1. Tỷ trọng của đất
Ðịnh nghĩa: Tỷ trọng của đất là tỷ số khối lượng của một đơn vị thể tích đất ở
trạng thái rắn, khô kiệt với các hạt đất xếp sít vào nhau so với khối lượng nước cùng thể
tích ở điều kiện nhiệt độ 4
o
C.
Ðể tính tỷ trọng người ta áp dụng công thức:
d= P / P
1
Trong đó: d- Tỷ trọng của đất.
P- Khối lượng các hạt đất (khô kiệt, xếp xít vào nhau và không có khoảng
hổng không khí) trong một thể tích xác định (thường được đo bằng
g/cm
3
).

P
1
- Khối lượng nước được chứa trong cùng thể tích ở điều kiện T
0
: 4
o
C
(g/cm
3
).
Tỷ trọng của các loại khoáng vật khác nhau có sự giao động khá lớn song nhìn
chung biến động trong phạm vi từ 2,40 - 2,80 (bảng 11.1)
Bảng 11.1. Tỷ trọng của một số khoáng vật có trong đất
Khoáng vật
Tỷ trọng
Thạch anh tinh khiết
Canxít
Canxít tinh khiết
Fenspat K- Na
Dolomit
Gypxít
Mica
Khoáng sét
Bốcxít (Nhôm ôxit)
Ôlivin, pyrôxen, amphibole (có chứa sắt)
Hêmatít
Quặng chì
2,65
2,60 - 2,80
2,72

2,60 - 2,80
2,80- 2,90
2,32
2,80- 3,10
2,60 - 2,90
2,09
2,90 - 3,50
5,30
7,60
Tỷ trọng của đất được quyết định chủ yếu bởi các loại khoáng nguyên sinh, thứ
sinh và hàm lượng chất hữu cơ có trong đất. Nhìn chung do tỷ lệ chất hữu cơ trong đất
thường không lớn nên tỷ trọng đất sẽ phụ thuộc chủ yếu vào thành phần khoáng vật của
đất.
Các loại đất có thành phần cơ giới khác nhau có tỷ trọng khác nhau:
Loại đất Tỷ trọng
Ðất cát 2,65 ± 0,01
Ðất cát pha 2,70 ± 0,017
Ðất thịt 2,70 ± 0,02
Ðất sét 2,74 ± 0,027
Dựa vào tỷ trọng đất, Katrinski đã đưa ra mức đánh giá chung khi xác định tỷ
trọng của đất trồng như sau:
Tỷ trọng Loại đất
<2,50 Ðất có lượng mùn cao
2,50 - 2,66 Ðất có lượng mùn trung
bình
>2,70 Ðất giàu sắt Fe
2
O
3


Ý nghĩa thực tiễn: Tỷ trọng đất được sử dụng trong các công thức tính toán độ
xốp, công thức tính tốc độ, thời gian sa lắng của các cấp hạt đất trong phân tích thành
phần cơ giới. Thông qua tỷ trọng đất người ta cũng có thể đưa ra được những nhận xét
sơ bộ về hàm lượng chất hữu cơ, hàm lượng sét hay tỷ lệ sắt, nhôm của một loại đất cụ
thể nào đó.
2.2. Dung trọng của đất
Ðịnh nghĩa: Dung trọng của đất là khối lượng (g) của một đơn vị thể tích đất (cm
3
) ở
trạng thái tự nhiên (có khe hở) sau khi được sấy khô kiệt.
Dung trọng của đất được người ta xác định bằng cách đóng ống kim loại hình trụ có
thể tích bên trong 100 cm
3
thẳng góc với bề mặt đất ở trạng thái hoàn toàn tự nhiên, sau
đó đem sấy khô kiệt rồi tính theo công thức sau:
D = P / V
Trong đó:
D - Dung trọng của đất (g/cm
3
);
P - Khối lượng đất tự nhiên trong ống trụ đóng sau khi đã được sấy khô kiệt
(được tính theo g).
V - Thể tích của ống đóng (được tính theo cm
3
).
Như vậy dung trọng của đất thường nhỏ hơn so với tỷ trọng vì thể tích đất khô kiệt
được xác định ở đây bao gồm cả các hạt đất rắn và các khe hở tự nhiên trong đất.
Bảng 11.2. Quan hệ giữa dung trọng đất với thành phần cơ giới và thành phần vật
liệu cấu tạo ở một số loại đất
TPCG đất Dung trọng Thành phần vật liệu cấu tạo đất Dung trọng

Cát
Thịt pha cát
Cát mịn
Ðất thịt
Ðất thịt mịn
Ðất thịt pha sét
Sét
1,55
1,40
1,30
1,20
1,15
1,10
1,05*
Tro núi lửa
Vật liệu hữu cơ
Tảo cát
Can xít mềm, xốp
Than bùn
0,85
0,50- 0,60
0,60- 0,90
1,60
0,50
Sét vón cục 1,00
* Khi sấy khô bị mất nhiều nước dẫn đến sét có tỷ trọng bé.
Như vậy dung trọng của đất phụ thuộc vào cấp hạt cơ giới, độ chặt và kết cấu của
đất. Các loại đất tơi xốp, giàu chất hữu cơ và mùn thường có dung trọng nhỏ và ngược
lại những loại đất chặt bí kém tơi xốp và nghèo chất hữu cơ thường có dung trọng lớn
(bảng 11.2). Trong phẫu diện đất của phần lớn các loại đất, dung trọng có chiều hướng

tăng dần khi xuống tầng đất dưới sâu, vì càng xuống sâu hàm lượng mùn của đất càng
giảm, mặt khác do quá trình tích tụ sét và các vật liệu mịn bị rửa trôi từ trên xuống lấp
đầy các khe hở và bị nén đã làm cho đất bị chặt gí hơn các tầng trên.
Katrinski đã đưa ra đánh giá dung trọng của một số loại đất có thành phần cơ giới
từ thịt và sét như sau:
Dung trọng (g/cm
3
) Ðánh giá
<1 Ðất giàu chất hữu cơ
1,0 - 1,1 Ðất trồng trọt điển hình
1,2 Ðất bị nén ít
1,3 - 1,4 Ðất bị nén chặt
1,4 - 1,6 Những tầng đất bị nén chặt dưới tầng canh tác
1,6 - 1,8 Tầng tích tụ bị nén mạnh
Ý nghĩa: Dung trọng của đất được sử dụng trong việc tính độ xốp của đất, tính
khối lượng đất canh tác trên 1 ha để xác định trữ lượng các chất dinh dưỡng, lượng vôi
cần bón cho đất hay trữ lượng nước có trong đất...
Dựa vào đặc tính nén của đất dung trọng còn được dùng để kiểm tra chất lượng
các công trình thủy lợi, đê, bờ mương máng... để đảm bảo độ vững của các công trình
trên đòi hỏi dung trọng cần đạt được tối thiểu phải lớn hơn 1,5 g/cm
3
.
2.3. Ðộ xốp của đất
Ðịnh nghĩa: Ðộ xốp của đất là tỷ lệ % các khe hở chiếm trong đất so với thể tích
chung của đất (ký hiệu P).
Công thức tính độ xốp của đất: Do các khe hở trong đất có các hình dạng phức
tạp và kích thước rất khác nhau nên việc tính toán trực tiếp thể tích của các khe hở trong
đất là rất khó, do đó để xác định được độ xốp của đất người ta phải tính một cách gián
tiếp từ tỷ trọng và dung trọng của đất theo công thức sau:
P(%) = (1 - D/ d) x 100

Trong đó:
P - Ðộ xốp của đất (%);
D - Dung trọng đất;
d - Tỷ trọng đất.
Ðộ xốp của đất có thể biến động từ 30-70% tùy thuộc vào đất rời rạc không có kết
cấu như đất cát, đất bạc màu cho đến những loại đất có kết cấu viên như đất đỏ vàng đồi
núi. Như vậy độ xốp phụ thuộc vào kết cấu, tỷ trọng và dung trọng của đất.
Ðộ xốp của đất thường được phân cấp như sau:
P (%) Mức độ
60 - 70 Ðất rất xốp
50 - 60 Ðất khá xốp
40 - 50 Ðất xốp trung bình
30 - 40 Ðất ít xốp
<20 Ðất chặt bí (do hiện tượng glây)
Ý nghĩa thực tiễn: Ðộ xốp của đất rất có ý nghĩa đối với sản xuất nông nghiệp và
các loại cây trồng vì nước và không khí di chuyển được trong đất nhờ vào những khoảng
trống hay độ xốp của đất. Các chất dinh dưỡng của đất có thể huy động được cho cây
trồng, các hoạt động của vi sinh vật đất chủ yếu cũng diễn ra ở đây, chính bởi vậy mà
người ta nói độ phì đất phụ thuộc đáng kể vào độ xốp của đất. Ngoài ý nghĩa trên chúng
ta cũng dễ dàng nhận thấy nếu đất tơi xốp thì làm đất cũng dễ dàng, rễ cây phát triển tốt,
khả năng thấm, thoát nước và trao đổi không khí diễn ra cũng hết sức thuận lợi và nhanh
chóng. Vùng đồi núi nếu đất có độ xốp cao thì phần lớn nước mưa được thấm xuống sâu,
hạn chế hiện tượng nước chảy tràn trên mặt đất và do đó hạn chế được xói mòn trên bề
mặt. Bảng 11.3 biểu diễn quan hệ giữa dung trọng, tỷ trọng và độ xốp của một số loại đất.
Bảng 11.3 Dung trọng, tỷ trọng và độ xốp của một số loại đất ở việt nam
Loại đất
(theo phát sinh)
Dung trọng
(g/cm
3

)
Tỷ trọng
Ðộ xốp
(%)
Ðất cát biển 1,48 - 1,55 2,62 - 2,65 41 - 44
Ðất mặn 0,97 - 1,22 2,43 - 2,65 54 - 61
Ðất phèn 0,64 - 1,07 2,30 - 2,40 55 - 73
Ðất lầy và than bùn 0,12 - 0,74 1,66 - 2,63 72 - 92
Ðất phù sa 0,79 - 1,40 2,41 - 2,75 40 - 69
Ðất bạc màu 1,20 - 1,31 2,52 - 2,66 51 - 53
Ðất đen nhiệt đới 0,80 - 1,18 2,45 - 2,54 53 - 68
Ðất đỏ vàng Feralit 0,76 - 1,30 2,50 - 2,90 51 - 74
Ðất mùn trên núi cao 0,62 - 0,79 1,34 - 1,75 66 - 90

3. Một số tính chất cơ lý của đất
3.1. Tính liên kết của đất
Ðịnh nghĩa: Tính liên kết của đất là sự dính kết giữa các phần tử đất với nhau (khi
đất khô tính chất này biểu hiện rõ) những loại đất có tính liên kết lớn thường tạo thành
trong đất những kiểu kết cấu tảng cục lớn.
Ðơn vị đo tính liên kết của đất được xác định bằng lực ấn vào đất (G/cm
2
).
Những yếu tố ảnh hưởng đến tính liên kết của đất là: thành phần cơ giới, độ ẩm
đất, cấu trúc của đất, hàm lượng mùn và thành phần cation hấp phụ trong đất.
Ðất có thành phần cơ giới nặng do chứa nhiều sét nên tính liên kết của chúng rất
lớn, ngược lại đất có thành phần cơ giới nhẹ như đất cát, do có tỷ lệ các hạt cát cao nên
có tính liên kết kém. Ðộ ẩm đất chi phối đến khả năng liên kết của đất, ở những loại đất
có tính liên kết lớn như đất sét nếu đất càng khô thì tính liên kết của đất thể hiện càng
mạnh. Hàm lượng mùn cao trong đất có tác động dung hòa rất tốt đến tính liên kết của
một số loại đất có kết cấu kém hoặc không có kết cấu như đất cát và đất sét nặng. Ngoài

ra thành phần cation hấp phụ trong đất cũng là yếu tố ảnh hưởng đến tính liên kết của đất,
ví dụ: Ðất mặn do hấp phụ nhiều cation Na
+
đã tạo cho đất sức liên kết lớn khi khô do đó
đã làm loại đất này thường bị chai cứng khi khô hạn nhưng tính liên kết này cũng dễ dàng
bị mất đi khi đất bão hòa nước.
Ý nghĩa thực tiễn: tính liên kết của đất ảnh hưởng rất lớn đến việc làm đất và áp
dụng các biện pháp canh tác. Ðất có kết cấu tốt (như dạng kết cấu viên) lực liên kết giữa
các hạt đất không lớn, do đó rất dễ cày, bừa và xới xáo. Ngược lại ở những đất loại đất
sét có kết cấu tảng lớn thì việc làm đất rất khó khăn, đặc biệt là khi đất bị khô vừa phải
cày bừa và vừa phải đập cho đất vỡ vụn ra.
3.2. Tính dính của đất
Ðịnh nghĩa: Tính dính của đất là khả năng kết dính của đất với những vật tiếp xúc với
chúng.
Tính dính của đất thường làm tăng lực cản đối với các công cụ làm đất như cày
bừa, những máy móc và công cụ phay, đập đất... do vậy đất có tính dính càng cao thì
việc làm đất càng khó khăn và càng đòi hỏi phải tiêu tốn nhiều năng lượng cho việc làm
đất.
Giống như tính liên kết của đất, tính dính phụ thuộc thành phần các cấp hạt trong
đất, kết cấu và độ ẩm đất. Những loại đất có tỷ lệ các cấp hạt sét cao với các thành phần
khoáng sét càng cao thì tính dính của chúng càng lớn, trong các thành phần khoáng sét
thì montmorilonit, illit có tính liên kết và tính dính cao hơn hẳn các khoáng sét kaolinit
và các hydroxit sắt. Ngược lại với tỷ lệ sét, khi đất có hàm lượng mùn càng lớn thì càng
làm giảm tính dính của đất. Hầu hết đất bắt đầu có tính dính cao khi độ ẩm trong đất đạt
60 - 80% độ trữ ẩm cực đại.
Ðộ dính được đo bằng lực cần thiết (G/cm
2
) để làm dứt rời, tách phần tiếp xúc của
đất ra khỏi đĩa, chúng được xác định bằng công thức sau:


r = P / S
Trong đó:
r - độ dính (G/cm
2
);
P - lực hao tổn để làm rơi phần đất tiếp xúc với đĩa (G);
S - diện tích của đĩa kim loại (cm
2
).
3.3. Tính dẻo của đất
Tính dẻo hay độ dẻo của đất thường thể hiện khi đất ở trạng thái ẩm, có khả năng
nặn tạo được những hình dạng nhất định và có thể giữ nguyên được hình dạng đó khi
không có lực bên ngoài tác động. Ðất có chứa 15% hàm lượng sét trở lên thì bắt đầu có
biểu hiện tính dẻo rõ, tính chất này có liên quan đến bản chất tự nhiên của các hạt sét khi
chúng hấp phụ nước.
Tính dẻo của đất chỉ thể hiện khi đất có phạm vi độ ẩm nhất định, đất quá khô hay
bão hòa nước đều không có tính dẻo. Nếu khô, hòn đất chỉ có thể nứt vỡ ra còn nếu ẩm
quá thì khoảng cách giữa các hạt đất sẽ lớn, đất bị nhão hay bị lỏng như "cháo" không
còn tính dẻo nữa.
Tính dẻo của đất phụ thuộc vào thành phần cơ giới đất và thành phần khoáng sét
của đất. Ðất càng giàu sét, đặc biệt là nhóm khoáng sét montmorilonit, illit thì đất càng
dẻo và ngược lại ở những đất nghèo sét như đất cát hoàn toàn không có tính dẻo.
Phạm vi xuất hiện tính dẻo của đất được xác định bởi hai giới hạn (các giới hạn
này có liên quan tới độ ẩm của đất). Giới hạn dưới thể hiện đặc tính đất bắt đầu nặn được
hay vê thành dạng như con giun và giới hạn trên (vượt quá tính dẻo), là đất bắt đầu
không thể nặn được nữa, ở mức giới hạn trên này thường bất lợi cho sản xuất nông
nghiệp (trừ đất trồng lúa nước).
Ý nghĩa thực tiễn: đất có tính dẻo cao thường có những ảnh hưởng không tốt đến
việc làm đất vì ở trạng thái ẩm, ướt khi cày bừa đất sẽ tạo thành tảng lớn chứ không
không tơi vỡ tạo ra các kết cấu thích hợp cho cây trồng. Còn ngược lại ở trạng thái đất

khô thì lại rất cứng, làm tăng lực cản của đất đối với các công cụ làm đất và làm tiêu tốn
nhiều năng lượng trong làm đất. Tuy nhiên tính dẻo của đất rất có ý nghĩa trong việc