CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Xói mòn đất và các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất 1. Xói mòn đất Xói mòn đất là quá trình tự nhiên làm ảnh hưởng đất tất cả các dạng địa hình. Trong nông nghiệp, xói mòn đất là quá trình lớp đất mặt bị mang đi nơi khác do các yếu tố vật lý như nước và gió hoặc các yếu tố liên quan đến hoạt động trồng trọt.
Trong khi xói mòn là một quá trình tự nhiên, các hoạt động của con người làm gia tăng tốc độ xói mòn lên 10-40 lần. Xói mòn gia tăng có thể gây ra các vấn đề tại vị trí đó hoặc những nơi khác liên quan đến các dòng trầm tích này. Tại vị trí xói mòn như làm giảm sản lượng nông nghiệp và phá vỡ hệ sinh thái, cả hai yếu tố này làm giảm độ phì của tầng đất mặt. Trong một vài trường hợp, kết quả cuối cùng là sự sa mạc hóa.
Các ảnh hưởng ngoài nơi xói mòn như sự lắng đọng trầm tích trên các kênh dẫn và gây phú dưỡng các vực nước, cũng như gây phá vỡ đường sá và nhà cửa liên quan đến trầm tích. Xói mòn do gió và nước là hai yếu tố cơ bản làm giảm chất lượng đất; Nếu xét cả hai trường hợp này, chúng chiếm đến 84% sự xuống cấp của đất trên toàn cầu, nên đây là một trong những vấn đề môi trường quan trọng nhất toàn cầu.org) Các kiểu xói mòn đất chính Kiểu xói mòn do nước Kiểu xói mòn do nước gây ra do tác động của nước chảy tràn trên bề mặt (nước mưa, băng tuyết tan hay tưới tràn). Hiện tượng xói mòn do nước gây ra đối với đất sản xuất nông nghiệp thường mạnh nhất ở các bề mặt đất trống, sau khi làm đất chuẩn bị gieo trồng. Ðể xảy ra xói mòn, nước cần có năng lượng để tách các hạt đất, rồi sau đó vận chuyển chúng đi.
Mưa và nước có thể tách được các hạt đất song việc vận chuyển được chúng đi bao xa phải phụ thuộc vào download by : skknchat@gmail.com 4 dòng chảy. Tác động của mưa gây ra xói mòn đối với đất gồm các tác động va đập phá vỡ, làm tách rời các hạt đất và sau đó vận chuyển các hạt đất bị phá hủy theo các dòng chảy tràn trên mặt đất. Dòng chảy của nước có thể tạo ra các rãnh xói, khe xói hoặc bị bóc theo từng lớp, người ta chia kiểu xói mòn do nước gây ra thành các dạng: - Xói mòn thẳng là sự xói lở đất, đá mẹ theo những dòng chảy tập trung, ăn sâu tạo ra các rãnh xói và mương xói. - Xói mòn phẳng là sự rửa trôi đất một cách tương đối đồng đều trên bề mặt do nước chảy dàn đều, đất bị cuốn đi theo từng lớp, phiến.
Khi lớp đất trên bề mặt bị xói mòn thì rất khó khôi phục và những thiệt hại của xói mòn có thể ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức sản xuất của đất. Ví dụ một phép tính đơn giản nếu đất bị xói mòn 1cm đất thì trên 1 ha đất mất đi 100m3 đất, tương đương 150 tấn, trong đó có 6 tấn mùn và 1,5 tấn đạm. Trong khi đó, ở vùng nhiệt đới có những nơi xói mòn làm mất 3cm đất mặt hàng năm. Riêng vùng đồi núi hàng năm bình quân mất đi khoảng 2cm điều này làm cho đất ở đây bị thoái hóa nhanh chóng.
Trên những vùng đất cao, dốc, mưa lớn còn tạo nên những dòng chảy cực đại trên sườn dốc và ngoài việc bào mòn lớp đất mặt chúng còn có khả năng tạo ra những dòng xói hoặc rãnh xói. Có rãnh sâu 5 - 6m tới tận lớp đá mẹ và làm mất đi hoàn toàn khả năng sản xuất của đất đai.org) Kiểu xói mòn do gió Kiểu xói mòn do gió là hiện tượng xói mòn gây ra bởi sức gió. Ðây là hiện tượng xói mòn có thể xảy ra ở bất kì nơi nào khi có những điều kiện thuận lợi sau đây (http://wikipedia.org): - Ðất 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 được các hạt đất đi. Thông thường đất cát là loại đất rất dễ bị xói mòn do gió vì sự liên kết giữa các hạt cát là rất nhỏ, đất lại bị khô nhanh.
Ảnh hưởng của xói mòn do gió download by : skknchat@gmail.com 5 gây ra khá phức tạp, đất bị chuyển dịch đi có thể dưới các hình thức nhảy cóc, trườn trên bề mặt hoặc bay lơ lửng. Các quá trình xói mòn đất 1. Xói lở sông suối Xói lở sông suối là một vấn đề diễn ra tại nhiều nơi trên thế giới, ở những nơi này khi có thiên tai thì hậu quả của nó sẽ gia tăng, ảnh hưởng tiêu cực đến sinh kế của con người và các hoạt động cộng đồng khác. Theo Nguyễn Quang Mỹ (2005), quá trình xói lở sông suối được xác định theo công thức về động năng của dòng chảy như sau: F = vm2/2 Trong đó: F: là động năng của khối nước chảy m: là khối lượng nước chảy v: là vận tốc dòng chảy Qua công thức trên có thể nhận xét, 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 Xói mòn và rửa trôi bề mặt là quá trình xói mòn do dòng chảy tạm thời trên sườn lúc mưa hoặc tuyết tan do chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố tự nhiên, trong đó yếu tố địa hình là quan trọng nhất.
Bên cạnh đó, yếu tố tác động do con người cũng ảnh hưởng không nhỏ đến quá trình này, các tác động này đến chủ yếu từ các hoạt động như: Khai thác tài nguyên đất thiếu hợp lý, khai thác tài nguyên rừng bừa bãi,… download by : skknchat@gmail. Các nhân tố ảnh hưởng đến 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. Khí hậu Địa hình Xói mòn Con Đất đai Thảm người thực vật Hình 2.1: Các nhân tố chính ảnh hưởng đến xói mòn đất Ảnh hưởng hai chiều Ảnh hưởng tích cực Ảnh hưởng tiêu cực 1. Ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu đến xói mòn đất 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 xé và rửa xói của dòng chảy do nước mưa gây nên. 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: Có thể nói, một trong những nhân tố quan trọng gây ảnh hưởng đến quá trình xói mòn đất đó chính là lượng mưa.
Mức độ xói mòn cũng phụ thuộc rất lớn vào lượng mưa tại mỗi khu vực, tại 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 download by : skknchat@gmail.com 7 thường phải lớn hơn 300 mm thì xói mòn do mưa mới xuất hiện rõ. Tuy nhiên, vấn đề xói mòn do mưa còn phụ thuộc vào tỷ lệ lớp phủ trên đất có tại khu vực đó. Với cùng lượng mưa 1.000mm tại các khu vực có độ che phủ rừng cao, mức độ xói mòn xảy ra thấp hơn so với khu vực đất trống, đồi núi trọc.
Bốc hơi nước: Một phần bốc hơi trực tiếp vào khí quyển, phần khác bốc hơi qua hoạt động của thực vật và động vật sau đó được ngấm xuống đất theo khe nứt, thẩm thấu. Lượng nước còn lại hình thành dòng chảy bề mặt. Vì vậy tác động của mưa sẽ phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, địa chất, thổ nhưỡng của khu vực. Nhiệt độ càng cao, độ ẩm không khí thấp dẫn tới bốc hơi càng mạnh, đất càng bị nén chặt, tốc độ và khả năng thấm ít thì lượng mưa tạo dòng chảy bề mặt càng nhiều,.
Do đó ảnh hưởng của trận mưa đầu và thời gian đầu của một trận mưa ít hơn so với những trận mưa sau và ở thời gian sau vì độ thấm của đất, và hơi ẩm của không khí đã bị thay đổi. 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. Lượng mưa hàng năm 250 mm tập trung chỉ trong 3 tháng có thể gây ra xói mòn nhiều hơn 2.000 mm trải ra trong 10- 12 tháng.
(Peace Corp Information Collection & Exchange, 2010) Theo các kết quả nghiên cứu ở nhiều khu vực trên thế giới thì những trận mưa có cường độ mưa trên 25 mm/h thì mới có tác dụng tạo nên dòng chảy và từ đó mới gây xói mòn. Tỷ lệ lượng mưa tạo ra trong năm được tạo ra bởi các trận mưa có cường độ lớn hơn 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. (Nguyễn Quang Mỹ, 2005) download by : skknchat@gmail.
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 có khí hậu nửa khô, mưa có cường độ lớn mang tính chất mưa rào nhưng không kéo dài vẫn gây ra xói mòn nghiêm trọng. Mặt khác xói mòn cũng mạnh nếu lượng mưa chỉ đạt trung bình nhưng ở trên những sườn dốc thiếu lớp phủ thực vật.