CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Xói mòn đất và các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất Có nhiều định nghĩa về xói mòn đất, trong luận án sử dụng định nghĩa của tác giả Nguyễn Quang Mỹ (2005) [9]: Xói mòn đất (Soil Erosion) là quá trình phá hủy lớp thổ nhưỡng (bao gồm phá hủy các thành phần cơ, lý, hóa, chất dinh dưỡng v. của đất) dưới tác động của các nhân tố tự nhiên và nhân sinh, làm giảm độ phì của đất, gây ra bạc màu, thoái hóa đất, laterit hóa, trơ sỏi đá. ảnh hưởng trực tiếp đến sự sống và phát triển của thảm thực vật rừng, thảm cây trồng khác.
Xói mòn do nước gồm 2 loại: Xói mòn bề mặt: Là loại xói mòn do mưa và băng tuyết tan. Kiểu xói mòn này thường gặp trên sườn và đỉnh phân thủy cũng như ở trên các lưu vực thu nước. Xói mòn theo dòng: Là kiểu xâm thực, xói mòn tập trung trong các dải trũng như các rãnh sâu, thung lũng, sông suối. Xâm thực theo dòng chia làm 2 loại là xâm thực sâu và xâm thực ngang.
Nghiên cứu của N. Hudson (1981) [7] cho thấy, thông thường cần phải loại trừ hiện tượng phá hủy dần dần đất và đảm bảo việc sử dụng đất dài lâu bằng cách bảo vệ đất. Để làm được việc này, nhịp điệu hao tổn đất không được vượt quá nhịp điệu hình thành đất. Cường độ hình thành đất không thể đo được một cách chính xác, song theo số liệu của các chuyên gia thổ nhưỡng, trong điều kiện tự nhiên cần khoảng 400 năm để hình thành lớp đất dày 20 cm có khả năng canh tác.
Khi canh tác đất diễn ra hiện tượng nhào trộn làm thông thoáng và rửa xói đất, nhờ đó thời hạn hình thành đất rút ngắn lại trong khoảng 30 năm tương đương với 1,8 tấn/ha trong một năm. Người ta thường thừa nhận đại lượng này làm đại lượng xói mòn đất cho phép. Lượng đất mất đi có thể chấp nhận được phụ thuộc vào loại đất. Nếu lớp đất mùn khá dày và có độ phì đồng đều như nhau trên toàn bộ mặt cắt, thì sự mất đi một lớp dày 25 mm trong 30 năm ít nguy hiểm hơn so với sự mất đi cũng như vậy của 7 một lớp đất chỉ có độ dày vài cm và nằm trên đá gốc.
Những con số kiểm tra lượng đất mất đi ít khi vượt quá 2 tấn/ha trong một năm. Ở Mỹ lượng đất mất đi thường là từ 0,4 đến 1,8 tấn/ha trong một năm. Ở vùng trung tâm Châu Phi, đối với đất cát người ta chấp thuận con số 1,5 tấn/ha, còn đối với đất bùn 1,8 tấn/ha (Hudson,1981) [7]. Ảnh hưởng của các nhân tố khí hậu đến xói mòn đất Xói mòn trên sườn dốc chủ yếu do tác động của giọt mưa và dòng chảy bề mặt gây ra.
Dễ dàng nhận thấy xói mòn chịu tác động của các yếu tố khí hậu như là: Tổng lượng mưa và tính chất của mưa, thời gian và cường độ mưa…Thời gian mưa càng lớn, cường độ mưa càng cao thì quá trình xói mòn càng xảy ra mạnh khi bề mặt đất bị cày sới hay đốt bỏ lớp phủ thực vật. Ellison, 1947 [42] giải thích vai trò xói mòn của mưa và dòng chảy trên mặt bằng cách chia quá trình xói mòn ra làm 3 pha: Tách các hạt đất ra khỏi khối đất; di chuyển các hạt đất và cuối cùng là lắng đọng chúng. Như vậy, tác động chủ yếu của các hạt mưa là ở chỗ tách các hạt đất, trong khi tác động chủ yếu dòng chảy trên mặt là di chuyển các hạt đất. Qua đó có thể thấy rõ ràng là trong một trận mưa lớn, tác động đầu tiên của hạt mưa (tác động tách của hạt đất) biểu hiện ở mức cao nhất.
Điều này có thể được kiểm chứng bằng thí nghiệm đơn giản dưới đây tiến hành trên cánh đồng. Theo Ellison, tác động chủ yếu của các hạt mưa là ở chỗ tách các hạt đất, trong khi tác động chủ yếu của dòng chảy trên mặt là di chuyển các hạt đất. Điều này đã chỉ ra rằng nguyên nhân chủ yếu dẫn đến xói mòn mất đất của hệ thống canh tác trên đất dốc chủ yếu do tác động hạt mưa gây nên. Kết quả thí nghiệm xói mòn của Ellison được xem là minh chứng thuyết phục nhằm chấm dứt thời kỳ đấu tranh vô vọng với hoạt động xói mòn trên đất dốc và hướng tới những giải pháp tích cực trong bảo vệ đất, chống xói mòn.
Nhiều kết quả nghiên cứu cho thấy sự xuất hiện của xói mòn phụ thuộc rất nhiều vào lớp nước trong một đợt mưa và lượng mưa trung bình tháng, năm. Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Quang Mỹ (2005) [9] về xói mòn đất trên diện tích 8 trồng cà phê 3 năm tuổi có lớp nước mặt là 754 mm gây xói mòn là 44,0 tấn/ha, khi lớp nước mặt tăng lên 2.501 mm đã gây xói mòn là 213 tấn/ha. Như vậy, trong điều kiện như nhau, khi dòng chảy mặt tăng 4 lần sẽ làm tăng rửa trôi đất từ 5 lần. Cường độ mưa gây ảnh hưởng mạnh nhất đến dòng chảy mặt và xói mòn đất.
Với trận mưa 10 mm với cường độ trung bình trong khoảng thời gian dưới 1 giờ, xói mòn đất xảy ra mạnh nhất khi lớp nước đạt từ 8-10 mm và đặc biệt trên đất bỏ hoang. Ảnh hưởng của cường độ mưa đến xói mòn càng mạnh nếu cường độ đạt cực đại xảy ra vào nửa giờ đầu của trận mưa. Ở Việt Nam nói chung, mưa phân hóa theo mùa rõ rệt. Lượng mưa cực đại vào các tháng mùa hè và cực tiểu trong những tháng mùa đông (Lê Bá Thảo, 2009) [15].
Vì vậy, việc bảo vệ đất, chống xói mòn cần đặc biệt chú trọng trong thời kỳ mùa mưa là vô cùng cần thiết (Nguyễn Tử Phiên, 1999) [14]. Ngoài mưa ảnh hưởng trực tiếp đến xói mòn, các yếu tố khí hậu khác như gió, nhiệt độ, ẩm độ cũng có ảnh hưởng đến xói mòn đất, tuy nhiên mức độ ảnh hưởng không rõ ràng, có tính cục bộ. Ảnh hưởng của địa hình đến xói mòn đất Địa hình cũng là nhân tố tự nhiên ảnh hưởng lớn đến xói mòn đất. Nếu xét trên diện rộng, địa hình có tác dụng làm thay đổi sự phân bố nhiệt và lượng mưa rơi.
Sự thay đổi về độ cao kéo theo sự thay đổi về nhiệt độ, mưa, ẩm. Các yếu tố địa hình như độ dốc, chiều dài sườn dốc, hình dạng (lồi, lõm, thẳng, bậc thang.) mức độ chia cắt ngang của địa hình ảnh hưởng trực tiếp đến xói mòn đất. Độ dốc của sườn là yếu tố địa hình có ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình xói mòn đất trong tương quan của xói mòn và tác động của địa hình. Độ dốc địa hình lớn làm tăng cường độ xói mòn mặt và xói mòn rãnh.
Do đó, đẩy nhanh quá trình mất đất do xói mòn và dẫn đến xói mòn đất mạnh hơn. Trong nghiên cứu xói mòn thì yếu tố địa hình được nghiên cứu nhiều nhất, do mối tương quan giữa xói mòn và yếu tố địa hình dễ được nhận biết. Theo TCVN 9487 : 2012 đề xuất độ dốc trên lãnh thổ Việt Nam gồm: 030; 380; 8150; 15200 ; 20 250; 25 300; 30 350 và trên 350. Khi độ dốc địa hình 9 lớn hơn 250 thì không được phép canh tác nông nghiệp, điều này để hướng đến giảm thiểu đất canh tác có thể chuyển thành đất trống đồi núi trọc do xói mòn đất gây nên.
Tuy chưa được hoàn thiện nhưng đây cũng là bước thống nhất đầu tiên để sử dụng độ dốc một cách bền vững ở nước ta (Nguyễn Tử Siêm và Thái Phiên, 1999) [14]. Kết quả nghiên cứu của Nguyễn Quang Mỹ (1983) [10] về ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất tại Tây Nguyên từ năm 1978 đến 1982 trên đất bazan, trồng chè một tuổi cho thấy: trên độ dốc sườn dốc là 30 lượng đất xói mòn ở cấp độ xói mòn mạnh (96 tấn/ha/năm), khi độ dốc địa hình tăng lên 150 thì lượng đất xói mòn ở cấp độ xói mòn nguy hiểm (305 tấn/ha/năm). Tác giả đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất tại Phú Thọ từ năm 1982 đến 1986 trên đất phù sa cổ, trồng sắn, kết quả nghiên cứu cho thấy: trên độ dốc sườn dốc là 30 lượng đất xói mòn ở cấp độ xói mòn từ trung bình đến mạnh (15 tấn/ha/năm), khi độ dốc địa hình tăng lên 220 thì lượng đất xói mòn ở cấp độ xói mòn rất mạnh (147 tấn/ha/năm). Ta có thể thấy khi độ dốc tăng lên 7,3 lần thì mức độ xói mòn tăng 9,8 lần, như thế độ dốc càng tăng, mức độ xói mòn càng tăng lên rất mạnh.
Chiều dài sườn dốc cũng là nhân tố ảnh hưởng đến quá trình xói mòn đất. Chiều dài sườn 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. Nếu tăng chiều dài sườn dốc lên 2 lần thì xói mòn đất tăng từ 2 đến 7,5 lần Nguyễn Quang Mỹ (1983) [10]. Ảnh hưởng của lớp phủ thực vật đến xói mòn đất Lớp phủ thực vật có ảnh hưởng lớn đến quá trình xói mòn đất, nếu lớp phủ thực vật càng tăng thì quá trình xói mòn càng giảm.
Vai trò chống xói mòn của lớp phủ thực vật phụ thuộc vào tuổi và độ che phủ của nó. Thực vật có khả năng bảo vệ đất chống xói mòn qua việc làm giảm ảnh hưởng của hạt mưa xuống mặt đất bởi tán lá và làm cho nước có khả năng chảy xuống đến 50 60% theo chiều thẳng đứng của bộ rễ. Không những thế, vật rơi rụng của thực vật như cành khô, lá rụng. còn tạo ra lượng mùn lớn trong đất, giữ đất tơi xốp, chống xói mòn.
10 Con người ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xói mòn đất thông qua hoạt động sống. Việc phá rừng đã gián tiếp đẩy mạnh quá trình xói mòn đất. Những diện tích rừng mất đi làm lộ ra những khoảng trống không có thảm thực vật che phủ đất. Khi mưa xuống quá trình xói mòn bề mặt xảy ra mạnh.
Canh tác trên đất dốc không khoa học, du canh du cư cũng là những tác nhân gia tăng xói mòn đất. Trên độ dốc nhỏ hơn 30 đã bắt đầu xảy ra xói mòn khi có mưa to. Từ độ dốc 30 trở lên, tùy vào yếu tố đất đai, thực vật, lượng mưa.mà quá trình xói mòn xảy ra mạnh hay yếu. Số liệu của lâm trường Cầu Hai (Phú Thọ) cho thấy tại rừng phủ kín lượng đất chỉ trôi đi 1 tấn/ha/năm trong khi tại các nương sắn lại mất 147 tấn/ha/năm (Nguyễn Quang Mỹ, 2005) [9].