ĐẶT VẤN ĐỀ Như đã biết, đất đai là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, là tư liệu chính của ngành Nông- Lâm Nghiệp, là thành phần quan trọng của môi trường sống. Tuy nhiên, hiện nay cùng với sự gia tăng dân số, mức độ đô thị hóa, công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước như khai thác khoáng sản, phát triển ngành nông nghiệp, xây dựng cơ sở hạ tầng,… đã ảnh hưởng nghiêm trọng tới nguồn đất đai, làm cho quá trình xói mòn đất xảy ra ngày càng nhiều. Ở nước ta xói mòn đất đang diễn ra nghiêm trọng và hầu hết ở các vùng đất dốc, là nhân tố quan trọng nhất làm suy thoái tài nguyên đất, hoang hóa các vùng đất dốc và dẫn đến sự đói nghèo của người dân ở nhiều vùng. Xói mòn là hiện tượng bào mòn lớp đất bề mặt, làm mất lớp mùn và chất dinh dưỡng của đất, gây ảnh hưởng tới đời sống sản xuất nông- lâm nghiệp của con người.
Quá trình phát sinh dòng chảy mặt và xói mòn đất thường phụ thuộc vào các đặc điểm địa hình, mưa, đất và thảm thực vật. Những tác động thiếu thận trọng của con người dù nhỏ cũng có thể dẫn đến những biến đổi lớn của xói mòn đất và làm thay đổi đáng kể về mặt sinh thái đặc biệt đó là hoạt động xây dựng hệ thống đường lâm nghiệp phục vụ công tác đi lại của người dân trong thời điểm CNH- HĐH hiện nay. Hệ thống đường đi không những làm thay đổi đường đi của dòng chảy và tăng lượng dòng chảy mặt mà còn có nguy cơ xói mòn, sạt trượt nở đất ảnh hưởng tới cuộc sống của con người. Trên thế giới, cũng có rất nhiều những nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống đường lâm nghiệp tới các quá trình dòng chảy và xói mòn đất nhưng ở nước ta có rất ít những nghiên cứu về vấn đề này.
Tùy vào từng loại đường, độ dốc, lượng mưa, kết cấu đất,… mà mức độ xói mòn đất khác nhau, từ đó mà có những biện pháp tác động khác nhau nhằm bảo vệ đất, chống xói mòn. Theo nghiên cứu của Dietrichet al, 1986, đã chỉ ra rằng hệ thống đường góp phần 50% tổng số dòng chảy và 70% lưu lượng đỉnh cao. Sự hội tụ của dòng chảy dưới bề mặt làm cho các kênh dốc dễ bị mất ổ định dễ gây nguy cơ suy thoái đất, hoặc theo ISF tại cutbank đường bộ và đường trượt có xu 1 hướng cao tạo ra lượng dòng chảy lớn và mức độ ảnh hưởng liên quan một phần tới loại đất, độ dốc, mức độ tác động của con người và lượng mưa. Xã Thái Hòa, huyện Ba Vì, Hà Nội với diện tích là 562.58 ha, hệ thống đồi núi nhiều với độ cao, độ dốc khác nhau, lượng mưa quanh năm lớn,…với đặc điểm đường như vậy sẽ gây ra các tác động không mong muốn như xói mòn, sạt trượt lở đất.
Tuy nhiên tại khu vực này chưa có bất kì nghiên cứu nào về sự phát sinh dòng chảy và xói mòn đất. Chính vì vậy, tôi đã tiến hành nghiên cứu “Đặc điểm phát sinh dòng chảy và xói mòn từ đƣờng lâm nghiệp tại xã Thái Hòa- Ba Vì- Hà Nội” để có thể làm rõ vấn đề và từ đó dự kiến đưa ra một số biện pháp khắc phục. 2 CHƢƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Trong những thập kỷ gần đây, dân số tăng nhanh nên nhu cầu về đất ở, lương thực, thực phẩm và lâm sản ngày càng tăng, nhu cầu đi lại của người dân cũng tăng lên. Việc phục vụ nhu cầu đi lại cho người dân đang là vấn đề nhức nhối của toàn xã hội nhất là những vùng dân tốc thiểu số, vùng núi, .Việc cắt xẻ núi để xây dựng các hệ thống đường là một việc làm mang đến những tác hại vô cùng xấu.
Một khi đã tác động đến kết cấu của đất, nền đất sẽ yếu đi, phá vỡ kết cấu vốn có của nó, kéo theo đó là một lượng lớn dòng chảy mặt. Khi mưa xuống thì nguy cơ xói mòn, sạt trượt nở đất là điều không thể tránh khỏi. Để có thể đánh giá được hệ thống đường đóng góp bao nhiêu dòng chảy nền đất vào dòng chảy mặt, đóng góp bao nhiêu chất lắng đọng xuống sông suối và để biết được ảnh hưởng của việc xây dựng hệ thống đường đến các quá trình dòng chảy và xói mòn đất đã có rất nhiều những nghiên cứu ở trên thế giới cũng như là ở Việt Nam nghiên cứu về vấn đề này. Dưới đây là một số các nghiên cứu về vấn đề trên.
Trên thế giới. Nghiên cứu về dòng chảy mặt. Nghiên cứu dòng chảy mặt chính là nghiên cứu về thủy văn rừng. Các nghiên cứu về thủy văn rừng đã được đề cập tới từ rất lâu tuy nhiên tới năm 1930 trở lại đây có những nghiên cứu định lượng cụ thể thì những nghiên cứu này mới mang lại ý nghĩa rõ rệt.
Dòng chảy mặt đất là thành phần quan trọng của tuần hoàn nước trong hệ sinh thái rừng, phản ánh tốt nhất khả năng giữ nước của rừng. Nhìn chung đất rừng tự nhiên có khả năng thấm nước cao và ít xuất hiện dòng chảy mặt (douglass, 1977, Pritchett, 1979). Mặt khác khi rừng bị chặt hạ trở nên thưa thớt và độ dốc mặt đất lớn có thể tạo ra nhiều lượng nước chảy bề mặt hơn (Ruxton B P, 1967, Imeson A C và Vis, 1982). Năm 2006, tại Châu Phi J.chemelil đã tiến hành thí nghiệm đánh giá khả năng hạn chế dòng chảy mặt và mất đất thịt nhẹ 3 bằng cỏ Hương bài và cỏ Voi.
Kết quả cho thấy lượng dòng chảy mặt trên đất có cỏ Hương bài và cỏ Voi giảm tương ứng là 54% và 12%. Tuy nhiên phần lớn các kết quả đã nghiên cứu chưa được định lượng chính xác và chưa được khái quát thành quy luật. Bằng phương pháp tạo mưa nhân tạo nhóm tác giả Tao Liang, Hao wang, Hsiang- te Kung, Chao- Sheng Zhang khi nghiên cứu ảnh hưởng của 5 loại hình sử dụng đất (rừng tre, vườn trồng dâu tằm, rừng thông, mảnh đất trồng rau và ruộng lúa) đến sự mất đi các chất dinh dưỡng từ phía tây khu vực Tiaoxi – Trung Quốc (2004) đã đưa ra kết luận như sau: Khi cường độ mưa 2mm/phút, sau 10 phút dòng chảy mặt bắt đầu xuất hiện trên đất trồng rau còn 4 loại hình sử dụng đất còn lại thời gian trung bình để xuất hiện dòng chảy mặt cần 2. Hibbert A R, 1967, đã dựa vào những quan trắc thực nghiệm và chỉ ra rằng trong hoàn cảnh rừng cường độ mưa rất ít khi lớn hơn tốc độ thấm nước tiềm tàng của đất rừng, đã nêu ra khung lý luận về động thái hình thành dòng chảy của mưa rào, sau đó triển khai nhiều nghiên cứu.
Nghiên cứu về xói mòn đất. Xói mòn đất được nghiên cứu từ rất sớm, nhà triết học cổ đại Plaston đã nêu ra mối liên hệ giữa lũ lụt và xói mòn đất với việc tàn phá rừng. Đến thế kỉ XIX, xói mòn đất được nghiên cứu rộng rãi, công trình nghiên cứu đầu tiên về xói mòn đất và dòng chảy được thực hiện bởi nhà bác học Volni người Đức trong thời kì 1877- 1885. Những ô thí nghiệm được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiều nhân tố như thực bì, lượng mưa tới dòng chảy và xói mòn đất.
Tuy nhiên phần lớn các kết luận chưa rõ ràng, bằng các thí nghiệm trong phòng Ellison cho thấy các loại đất khác nhau có các biểu hiện khác nhau cho các pha xói mòn đất do nước. Ellison là người đầu tiên phát hiện ra vai trò của lớp phủ thực vật với xói mòn đất và từ đó đã mở ra phương hướng bảo vệ đất bằng lớp phủ thảm thực vật. 4 Một số nghiên cứu đã chỉ ra rằng: nếu chiều dài sườn dốc tăng lên hai lần thì lượng xói mòn đất cũng tăng xấp xỉ hai lần (đối với đất sản xuất lâm nghiệp) và tăng lên gần ba lần đối với đất trồng cà phê. Trong điều kiện nhiệt đới ảnh hưởng của chiều dài sườn dốc cũng rõ nét hơn so với các nước ôn đới (Hudson, 1981).
Năm 1958, Wishchmeier và smith đã đưa ra phương trình mất đất phổ dụng, các yếu tố ảnh hưởng tới xói mòn đất có 7 yếu tố và được biểu thị bằng phương trình tổng quát sau: A= R.P Trong đó: A: Lượng đất xói mòn (tấn/acre/năm). R: Hệ số xói mòn do mưa (phút- tấn/acre). K: Hệ số xói mòn của đất. LS: Hệ số xói mòn do độ dốc và chiều dài dốc.
C: Hệ số xói mòn do lớp phủ thực vật. P: Hệ số bảo vệ đất do hoạt động canh tác. Phương trình mất đất đã làm sáng tỏ vai trò của từng nhân tố ảnh hưởng tới xói mòn đất. Nó còn có tác dụng định hướng cho nhiều nghiên cứu nhằm xác định quy luật xói mòn và nghiên cứu các mô hình canh tác bền vững ở những khu vực có điều kiện kinh tế khác nhau.
Nhiều đề tài nghiên cứu giữa lượng đất xói mòn với độ dốc mặt đất và chiều dài sườn dốc.A, độ dốc quyết định thế năng của hạt đất và phát sinh dòng chảy bề mặt do vậy nó là yếu tố quyết định tới lượng đất xói mòn. Năng lượng gây xói mòn của dòng chảy bề mặt gia tăng khi độ dốc tăng lên. Ông đã đưa ra công thức biểu thị mối liên hệ giữa xói mòn đất và chiều dài sườn dốc như sau: M= C.L^n Trong đó: M: lượng đất xói mòn (tấn/acre). 5 L: Chiều dài sườn dốc.A và Musgave sự phụ thuộc giữa xói mòn đất và độ dốc được thể hiện bằng hàm toán sau: M= S^a Trong đó: M: lượng đất xói mòn( tấn/acre).
S: Độ dốc tính theo %. a: số mũ của phương trình. Theo nghiên cứu của Megahan 1974, báo cáo rằng trong khi hầu hết các con đường làm tăng tốc độ xói mòn bề mặt trên những con đường ở Mỹ. Mức độ đường ảnh hưởng đến các quá trình địa mạo lưu vực được liên quan một phần tới tổng mức của mạng lưới đường bộ, mức độ giao thông, loại đất.
Nước ta nằm trong đới khí hậu nhiệt đới ẩm và có lượng mưa tương đối lớn (800- 2000mm). Tuy nhiên lượng mưa lại phân bố không đều giữa các tháng mà tập trung vào các tháng từ tháng 5 đến tháng 10, chính vì vậy những cơn mưa với cường dộ lớn đã làm xói mòn và sạt nở đất ở những khu vực có độ dốc cao. Mặt khác do nạn khai thác rừng và phá nương làm rẫy bừa bãi của người dân làm mất đi độ che phủ lớn và tạo ra những khoảng đất trống và trai lì bề mặt nên hiện tượng thoái hóa và xói mòn bề mặt ngày càng nghiêm trọng.