CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU I. KHÁI QUÁT VỀ XÓI MÒN ĐẤT 1. Khái niệm xói mòn đất Đến nay, có rất nhiều định nghĩa, khái niệm khác nhau về xói mòn đất.
Theo từ điển bách khoa toàn thư về khoa học đất, xói mòn xuất phát từ tiếng Latin là “erosion” để chỉ sự ăn mòn dần. Thuật ngữ xói mòn dùng để chỉ các quá trình chuyển dời vật lý lớp đất mặt do nhiều tác nhân khác nhau như: lực của giọt nước mưa, dòng chảy trên bề mặt và qua chiều sâu của phẩu diện đất, tốc độ gió và sức kéo của trọng lực. quá trình mang đi lớp đất mặt do nước chảy, gió, tuyết hoặc các tác nhân địa chất khác, bao gồm cả các quá trình sạt lở do trọng lực. quá trình di chuyển lớp đất do nước đều kéo theo các vật liệu tan và không tan.
Theo Ellison [6], xói mòn là hiện tượng di chuyển đất bởi nước mưa, bởi gió dưới tác động của trọng lực lên bề mặt của đất. Xói mòn đất được xem như là một hàm số với biến số là loại đất, độ dốc địa hình, mật độ che phủ của thảm thực vật, lượng mưa và cường độ mưa. Xói mòn đất còn được xem là sự chuyển dời vật lý của lớp đất do nhiều tác nhân khác, nhau như lực đập của giọt nước, gió, tuyết và bao gồm cả quá trình sạt lở do trọng lực [1]. Morgan (2005) [12] lại cho rằng xói mòn đất là một quá trình gồm hai pha bao gồm sự tách rời của các phần tử nhỏ từ mặt đất sau đó vận chuyển chúng dưới các tác nhân gây xói như nước chảy và gió.
Khi năng lượng không còn đủ để vận chuyển các phần tử này, pha thứ ba – quá trình bồi lắng - sẽ xảy ra. Dựa trên yếu tố trọng lực, quá trình xói mòn, trượt lở, bồi lấp thực chất là quá trình phân bố lại vật chất dưới ảnh hưởng của trọng lực, xảy ra khắp nơi và bị chi hối bởi yếu tố địa hình[19] Theo một trong những cách tiếp cận khác khi nghiên cứu về lớp phủ thực vật, xói mòn là một quá trình động lực phá hủy độ màu mỡ của đất, làm mất trạng thái cân bằng của cả vùng bị xói mòn lẫn vùng bị bồi tụ (Nguyễn Quang Mỹ,1995) [14]. Phân loại xói mòn đất Tùy theo tác nhân gây xói mòn, dạng xói mòn và các yếu tố ảnh hưởng mà xói mòn dưới các tác nhân thể lỏng được chia thành xói mòn do nước xói mòn do gió. 5 Luan van Trong khuôn khổ đề tài chỉ tính tới tác nhân gây xói mòn chủ yếu là do nước dưới 2 tác nhân là mưa và dòng chảy.
Xói mòn do nước Xói mòn do nước gây ra do tác động của nước chảy tràn trên bề mặt. Để xảy ra xói mòn nước cần có năng lượng của mưa làm tách các hạt đất ra khỏi thể đất sau đó nhờ dòng chảy vận chuyển chúng đi. Khoảng cách di chuyển hạt đất phụ thuộc vào năng lượng của dòng chảy, địa hình của bề mặt đất. Xét theo tác động của dòng nước, xói mòn do nước có thể phân thành các dạng sau[3]: - Xói mòn theo lớp: Đất bị mất đi theo lớp không đồng đều nhau trên những vị trí khác nhau của bề mặt địa hình.
Đôi khi dạng xói mòn này cũng kèm theo những rãnh xói nhỏ đặc biệt rõ ở những đồi trọc trồng cây hoặc bị bỏ hoang. - Xói mòn theo các khe, rãnh: Bề mặt đất tạo thành những dòng xói theo các khe, rãnh trên sườn dốc nơi mà dòng chảy được tập trung. Sự hình thành khe lớn hay nhỏ tùy thuộc vào mức xói mòn và đường cắt của dòng chảy. - Xói mòn mương xói: Đất bị xói mòn cả ở dạng lớp và khe, rãnh ở mức độ mạnh do khối lượng nước lớn, tập trung theo các khe thoát xuống chân dốc với tốc độ lớn, làm đất bị đào khoét sâu.
Xói mòn do gió Là hiện tượng xói mòn gây ra bởi sức gió. Đây là hiện tượng xói mòn có thể xảy ra tại bất kỳ nơi nào khi có những điều kiện thuận lợi sau: - Đất khô, tơi, và bị tách nhỏ đến mức độ gió có thể cuốn đi. - Mặt đất phẳng có ít thực vật che phủ thuận lợi cho việc di chuyển của gió. - Diện tích đất đủ rộng và tốc độ gió đủ mạnh để mang các hạt đất đi.
Thông thường đất cát là loại đất dễ bị xói mòn do gió vì sự liên kết giữa các hạt cát là rất nhỏ, đất lại bị khô nhanh. Dưới tác dụng của gió thì đất có thể di chuyển thành nhiều dạng phức tạp như: nhảy cóc, trườn trên bề mặt, lơ lửng. Tiến trình xói mòn đất Về nguyên lý, Ellision (1944)[6] xem xói mòn đất như là một hàm số với biến số là loại đất, độ dốc địa hình, mật độ che phủ của thảm thực vật, lượng mưa và cường độ mưa. Xói mòn là một quá trình tự nhiên, tuy nhiên ở một vài nơi quá trình này diễn ra nhanh hơn do các hoạt động của con người.
Ellision đã xác định tác nhân 6 Luan van gây xói mòn mạnh mẽ nhất là xung lực hạt mưa tác động vào mặt đất và chia quá trình này thành 3 giai đoạn - Giai đoạn 1: Hạt mưa rơi xuống làm vỡ cấu trúc đất, tách rời từng hạt đất ra khỏi bề mặt đất. - Giai đoạn 2: Những hạt đất bị bong ra bị dòng nước cuốn trôi theo sườn dốc, di chuyển đi nơi khác, làm mất đất ở khu vực này. - Giai đoạn 3: Những hạt đất lắng đọng ở một nơi khác, tăng thêm khối lượng đất cho nơi này, vùi lấp bề mặt đất cũ, làm cạn lòng hồ. Tiến trình xói mòn đất [10] 1.
Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất Căn cứ theo kết quả nghiên cứu quá trình xói mòn của các nhà khoa học (Ellision 1944, Wishmeier và Smith 1978) thì các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất gồm: mưa, địa hình, thổ nhưỡng, độ che phủ bề mặt, yếu tố con người 7 Luan van Hình 1. Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất [7] a. Yếu tố mưa (Rainfall Erosion Index) Mưa tác động tới xói mòn chủ yếu qua 2 yếu tố là tổng lượng mưa và cường độ mưa. Ban đầu người ta nghĩ nguyên nhân chủ yếu gây ra xói mòn là dòng chảy mặt nhưng sau nhiều công trình nghiên cứu, các nhà khoa học phát hiện ra rằng nhân tố chính gây xói mòn đất là hạt mưa.
Theo Elison (1944) [6] là người đầu tiên chỉ ra chính hạt mưa là thủ phạm tạo ra sự xói mòn. Năm 1985 Hudson [2] từ kết quả thực nghiệm cho thấy hạt mưa có động năng lớn hơn 256 lần so với dòng chảy trên mặt mà nó sinh ra Hình 1. Tiến trình tác động của hạt mưa đến xói mòn đất[10] Sự phân bố mùa mưa cũng là một yếu tố chủ yếu gây xói mòn. Ở Việt Nam nói chung và tỉnh Kon Tum nói riêng, mưa phân hóa theo mùa rõ rệt.
Lượng mưa cực đại vào 8 Luan van các tháng mùa hè và cực tiểu trong những tháng mùa đông. Vì vậy việc bảo vệ đất, chống xói mòn đặc biệt trong mùa mưa là vô cùng cần thiết. Ngoài mưa ảnh hưởng trực tiếp đến xói mòn, các yếu tố khí hậu khác như gió, nhiệt độ, độ ẩm cũng có ảnh hưởng đến xói mòn đất, tuy nhiên mức độ ảnh hưởng không rõ ràng. Yếu tố thổ nhưỡng (Soil Erodibility Index) Thổ nhưỡng hay tính chất đất (tính chất vật lý, hóa học, sinh học) là yếu tố quyết định tính xói mòn của đất.
Khi hạt mưa rơi xuống đất thì có hai tác động xảy ra đối với đất dẫn đến quá trình xói mòn đất: - Năng lượng của hạt mưa và đập phá vỡ kết cấu đất, tác động đến tính chất hóa học và vật lý, làm tách rời các hạt đất. - Quá trình vận chuyển các hạt đất. Sự xói mòn của các loại đất khác nhau thì khác nhau. Có hai đặc tính của đất liên quan chặt chẽ đến khả năng xói mòn là khả năng thấm và sự ổn định về mặt cấu 12 trúc của đất.
Ngoài ra xói mòn còn chịu ảnh hưởng của yếu tố thổ nhưỡng qua thành phần cơ giới và hàm lượng hữu cơ có trong đất. Nếu đất có kết cấu tốt, cân bằng và giàu hữu cơ thì khó xói mòn hơn đất có kết cấu lỏng lẻo và nghèo chất hữu cơ. Nhân tố địa hình (LS-factor) Độ dốc ảnh hưởng, liên quan trực tiếp đến lượng đất xói mòn, rửa trôi, vì độ dốc quyết định thế năng của hạt đất và dòng chảy phát sinh trên mặt. Đất có độ dốc lớn dễ bị xói mòn hơn đất bằng phẳng vì các yếu tố tạo xói mòn như: sự bắn tóe đất, sự xói rửa bề mặt, sự lắng đọng, và di chuyển khối tác động lớn hơn trên sườn dốc có độ dốc cao.
Ngoài ra, xói mòn còn chịu ảnh hưởng của dạng hình học và chiều dài sườn dốc. Bề mặt sườn dốc phẳng sẽ xói mòn mạnh hơn bề mặt lõm và nhỏ hơn bề mặt sườn dốc lồi. Chiều dài sườn dốc càng tăng, khối lượng nước càng lớn, lớp nước càng dày, tốc độ và năng lượng dòng chảy càng lớn thì quá trình rửa trôi, xói mòn đất càng xảy ra mạnh. Theo Nguyễn Quang Mỹ (1995) [14] thì: - Độ dốc tăng 2 lần, xói mòn tăng từ 2 đến 4 lần.
- Chiều dài sườn tăng 2 lần, xói mòn tăng từ 2 - 7, 5 lần. - Sườn lồi tăng 2-3 lần so với sườn thẳng. 9 Luan van Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn đã đề xuất thang độ dốc trên lãnh thổ Việt Nam: 0 -30 , 3-80 , 8-150 ,15-250 ,trên 250 , tuy chưa được hoàn thiện nhưng đây cũng là bước thống nhất đầu tiên để sử dụng độ dốc ở nước ta. Yếu tố che phủ bề mặt (Crop management factor) Đối với đất có lớp thảm phủ thực vật thì khi mưa xuống lớp thảm phủ thực vật sẽ có hai tác dụng chính: - Thứ nhất hấp thu năng lượng tác động của hạt mưa, phân tán lực của mưa, nước có khả năng chảy xuống dọc theo thân cây xuống đất làm giảm đi lực tác động của hạt mưa đối với cấu trúc đất.
- Thứ hai vật rơi rụng của lớp thực phủ như lá, cành cây, tạo ra một lượng mùn làm cho đất tơi xốp, giữ đất, giữ nước, làm giảm lưu lượng dòng chảy tràn trên bề mặt.