CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Một số khái niệm liên quan đến đề tài 1. Khái niệm xói mòn đất Đến nay, có rất nhiều các 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 “erodere” chỉ sự ăn mòn dần, thuật ngữ xói mòn dùng để chỉ các quá trình liên quan đến các lớp đất, đá tơi ra và bị mang đi bởi các tác nhân như gió, nước, băng, tuyết tan hoặc hoạt động của sinh vật [3].
Theo Ellison (1944), “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” [50]. Theo FAO (1994), “Xói mòn là hiện tượng các phần tử mảnh, cục và có khi cả lớp bề mặt đất bị bào mòn, cuốn trôi do sức gió và sức nước. Ngoài ra, theo Hudson (1968) 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 [50].C Morgan, 2005 thì 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. Cũng dựa trên yếu tố trọng lực, tác giả Cao Đăng Dư (19xx) có quan niệm cho rằng 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 phối bởi yếu tố địa hình [13]. Theo một trong những cách tiếp cận khác khi nghiên cứu về lớp phủ thực vật Nguyễn Quang Mỹ và Nguyễn Tứ Dần (1986) lại cho rằng 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 [13]. Tóm lại, xói mòn đất là quá trình phá hủy lớp thổ nhưỡng bề mặt dưới tác động của các yếu tố tự nhiên và kinh tế - xã hội, làm mất đất, giảm chất lượng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn đất và ảnh hưởng đến môi trường, kinh tế - xã hội.
Các khái niệm xói mòn đất phụ thuộc vào hướng tiếp cận đối tượng và mục tiêu nghiên cứu. Các quá trình xói mòn đất Các quá trình xói mòn gồm: Xói lở sông suối và xói mòn, rửa trôi bề mặt. Xói lở sông suối Quá trình xói lở sông suối được xác định theo công thức về động năng của dòng chảy [26]. Trong đó: F=vm2/2 (1) F: là động năng của khối nước chảy m: là khối lượng nước chảy v: là vận tốc dòng chảy Như vậy động năng của dòng chảy tỉ lệ thuận với bình phương của tốc độ dòng chảy.
Trong quá trình xói lở, dòng chảy tạo ra vật liệu, phù sa. Tùy theo kích thước phù sa và tốc độ dòng chảy mà phù sa có thể vận chuyển xuôi theo chiều dòng chảy. Khi động năng của dòng chảy không đủ sức mang đi từng bộ phận vật chất, phù sa sẽ lắng đọng xuống dòng sông gọi là quá trình bồi tụ. Xói mòn và rửa trôi bề mặt Là quá trình xói mòn do dòng chảy tạm thời trên sườn lúc mưa hoặc tuyết tan và chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố tự nhiên, trong đó yếu tố địa hình là quan trọng nhất.
Các nhân tố ảnh hưởng tới xói mòn đất Có 5 nhân tố chính ảnh hưởng tới xói mòn đất là địa hình, đất đai, thảm thực vật, khí hậu và con người (hình 1. Các nhân tố chính ảnh hưởng đến xói mòn đất [9] Khí hậu Đất đai Xói mòn Địa hình Thảm thực vật Con người Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn Ảnh hưởng hai chiều Ảnh hưởng tích cực Ảnh hưởng tiêu cực 1. Ảnh hưởng của khí hậu lên xói mòn Yếu tố khí hậu có thể nói là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến xói mòn đất. Trong các yếu tố gây xói mòn chính thì mưa là quan trọng hơn cả.
Đã có nhiều công trình nghiên cứu cả trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa đều cho thấy rằng tác động của hạt mưa lớn hơn nhiều so với các yếu tố khác như hiệu ứng cắt xẻ và rửa xói của dòng chảy do mưa. Ngoài ra, có những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến xói mòn như nhiệt độ không khí, độ ẩm, tốc độ gió. Lượng mưa: Lượng mưa ảnh hưởng rất lớn đến quá trình xói mòn. Ở những khu vực có lượng mưa thấp thì khả năng xói mòn là rất thấp vì lượng mưa không đủ để tạo thành dòng chảy (vì bị mất do ngấm vào đất, bay hơi, thực vật sử dụng.) và do đó không có khả năng vận chuyển vật chất đi xa.
Lượng mưa trung bình hàng năm thường phải lớn hơn 300 mm thì xói mòn do mưa mới xuất hiện rõ. Nếu lượng mưa lớn hơn 1000 mm/năm thì cũng tạo điều kiện tốt cho lớp phủ thực vật phát triển và lượng xói mòn cũng không đáng kể. Nhưng với lượng mưa như vậy mà tại những khu vực có rừng bị tàn phá thành đất trống, đồi núi trọc thì xói mòn thì sẽ là rất lớn [14]. Cường độ mưa: Quá trình hình thành dòng chảy phụ thuộc nhiều vào cường độ của trận mưa.
Cường độ mưa là lượng mưa trong một thời gian nhất định trong một đơn vị tính là mm/h. Theo các kết quả nghiên cứu ở nhiều khu vực trên thế giới thì những trận mưa có cường độ mưa lớn hơn 25 mm/h thì mới có tác dụng tạo nên dòng chảy và từ đó mới gây xói mòn [14]. Tỷ lệ lượng mưa tạo ra trong năm được tạo ra bởi các trận mưa có cường độ trên 25 mm/h càng nhiều thì khả năng gây xói mòn càng lớn. Nếu thời gian mưa dồn dập trong thời gian ngắn thì đó chính là tiền đề cho sự hình thành lũ quét, trượt lở ở vùng núi, ngập lụt ở hạ lưu, cùng với việc gia tăng xói mòn đất.
Đặc tính của mưa: Đặc tính của mưa cũng ảnh hưởng lớn đến xói mòn của đất. Mưa rào nhiệt đới gây tác hại nhiều hơn nhiều so với mưa nhỏ ở các vùng ôn đới. Ở các vùng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn có khí hậu khô hạn, khi có mưa rào tuy không kéo dài vẫn gây ra xói mòn nghiêm trọng. Khi hạt mưa lớn (mưa rào thường có đường kính hạt mưa lớn nhất là khoảng 5 mm, ít khi lớn hơn vì nếu quá lớn sẽ không bền vững và dễ bị phá vỡ thành các hạt nhỏ hơn) thì vận tốc khi chạm đất cũng tăng và do đó lực phá huỷ cấu trúc đất vẫn tăng [14].
Thời gian mưa: Thường thì mưa chỉ dồn dập vào mấy tháng mùa mưa. Do mưa dồn dập như vậy mà khả năng thấm xuống đất chỉ có tác dụng ở những trận mưa đầu, còn phần lớn sẽ tạo thành dòng chảy bề mặt khi nước trong đất đã đạt mức bão hoà. Chính vì vậy mà lượng đất bị xói mòn chủ yếu là vào mùa mưa, nhất là những nơi đất đang thời kỳ bỏ hoá không có sự điều tiết và cản nước của lớp phủ thực vật. Ảnh hưởng của địa hình lên xói mòn Địa hình ảnh hưởng rất lớn lên xói mòn và với mỗi kiểu địa hình sẽ có những loại hình xói mòn khác nhau.
Nếu địa hình núi, phân cắt có độ dốc lớn thì xói mòn khe rãnh dạng tuyến diễn ra mạnh mẽ. Còn đối với những mặt sườn phơi và địa hình thấp, thoải thì xói mòn theo diện (hay xói mòn bề mặt) sẽ chiếm ưu thế. Với địa hình núi đá vôi thì không có hai loại hình trên mà có xói mòn ngầm, tạo các dạng hang động Karst. Trên lý thuyết thì những vùng núi cao, độ dốc lớn thì được coi là những nơi có xói mòn, còn những vùng đồng bằng, nơi có độ dốc không đáng kể thì được coi là vùng bồi tụ, tức là tích tụ vật chất bị xói mòn từ những vùng cao xuống.
Thực tế thì cả những vùng đồng bằng cũng bị xói mòn nhưng lượng đất mất rất ít, chủ yếu là quá trình rửa trôi lớp đất màu bề mặt và hậu quả là làm giảm độ phì của đất canh tác. Ảnh hưởng của địa hình có thể trực tiếp hay gián tiếp đến sự xói mòn đất. Trước hết, địa hình làm thay đổi vi khí hậu trong vùng đến ảnh hưởng gián tiếp đến xói mòn đất thông qua tác động của khí hậu. Địa hình núi cao cùng với sườn chắn gió ẩm là một trong những yếu tố tạo nên những tâm mưa lớn.
Ảnh hưởng trực tiếp của địa hình đến xói mòn được thông qua yếu tố chính là độ dốc và chiều dài sườn dốc. Ảnh hưởng của độ dốc lên xói mòn: Độ dốc là yếu đầu tiên trong yếu tố địa hình, có ảnh hưởng lớn đến xói mòn đất. Độ dốc càng lớn thì khả năng xói mòn càng lớn. Nó ảnh hưởng tới sự Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.vn phân chia dòng nước và cường độ dòng nước chảy.
Xói mòn có thế xảy ra cường độ dốc từ 300 và nếu độ dốc tăng lên 2 lần thì cường độ xói mòn tăng lên 4 lần hoặc hơn [37]. Nguyễn Quang Mỹ đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất tại Tây Nguyên từ năm 1978 đến 1982 trên đất bazan, trồng Chè một tuổi, kết quả bảng 1.1 cho thấy: Bảng 1. Ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất Đất bị mất Tác giả và năm nghiên Loại đất Cây trồng Độ dốc (tấn/ha/năm) cứu 0 3 96 Đất đỏ 8 0 211 Nguyễn Quang Mỹ Chè 1 tuổi bazan 150 305 (Tây Nguyên, 1976 - 1982) 0 3 4 0 Đất phù sa 5 12 Nguyễn Quang Mỹ (Phú Chè lâu năm cổ 220 167 Thọ, 1980 -1987) Nguồn: Viện Quy hoạch thiết kế Nông nghiệp, 1984 [42] Như vậy độ dốc ảnh hưởng lớn đến xói mòn đất, nhất là khi điều kiện lớp đất phủ thực vật mỏng. Do vậy việc quy hoạch sử dụng đất trong nông nghiệp là cần thiết để giảm khả năng xói mòn đất khi sử dụng những vùng đất dốc.
