Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1. Cơ sở khoa học 1. Khái niệm về môi trường đất Môi trường đất là một thước đo về khả năng của đất để thực hiện chức năng sinh thái và cây trồng, đặc biệt nó phản ánh sự kết hợp của các đặc tính hóa học, vật lý và sinh học. Một số tính chất của đất tương đối quan trọng hơn những tính chất khác và không thay đổi được.
Những tính chất đất khác có thể được thay đổi bởi hoạt động của con người. Ngày nay, ba nhóm môi trường đất thường được xác định: chức năng tiện ích đất (chức năng sản xuất, cơ sở hạ tầng diện tích, nguồn nguyên liệu); Các chức năng của đất trong môi trường (các chức năng phi sản xuất như: thấm nước và giữ nước, vận chuyển vật chất, chức năng đệm và vệ sinh); Chức năng văn hoá đất (lịch sử tự nhiên và con người) (Pavel Novák et al, 2010) [43]. Đất có chức năng môi trường duy trì sự ổn định của hệ sinh thái toàn cầu. Sự ổn định của môi trường được duy trì thông qua chu kỳ tự nhiên của năng lượng, nước và vật chất.
Đất là một môi trường lọc nước ngầm và chất lượng nước ngầm, và là một không gian duy trì khổng lồ cho nước. Dự trữ lượng cacbon, nitơ, photpho, và lưu huỳnh chứa trong chất hữu cơ trong đất. Đất là một môi trường chuyển đổi trong đó việc khử nhiễm, phân hủy, và tổng hợp lại của các chất khác nhau diễn ra. Do đó môi trường đất là quan trọng.
Nó là điều cần thiết cho mỗi xã hội con người (Blum et al, 2006) [34]. Đất dốc là đất có bề mặt nằm nghiêng, thường ghồ ghề không bằng phẳng hay nhấp nhô, lượn sóng. Mặt nghiêng đó gọi là sườn dốc hay mặt dốc, góc được tạo thành giữa mặt dốc và mặt bằng (mặt phẳng nằm ngang) gọi là độ dốc của mặt đất hay độ dốc của địa hình (Nguyễn Viết Khoa và cs, 2008) [18]. Trong sản xuất nông lâm nghiệp người ta thường phân chia đất đai theo 5 cấp độ dốc như sau: Cấp Độ dốc I.
dốc nhẹ dưới 70 II. dốc vừa 8 - 150 III. dốc hơi mạnh 16 - 250 IV. dốc rất mạnh Trên 350 Hình 1.1: Độ dốc của mặt đất 5 Suy thoái môi trường đất là sự suy giảm về chất lượng của các hợp phần tạo lên môi trường đất, qua đó làm giảm khả năng sản xuất của đất cũng như giảm sản lượng cây trồng, số lượng sinh vật trên đất (LBVMT, 2014).
Ô nhiễm môi trường đất là sự biến đổi của các thành phần môi trường đất không phù hợp với tiêu chuẩn môi trường đất, gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật. Ô nhiễm môi trường đất được xem là tất cả các hiện tượng làm nhiễm bẩn môi trường đất bởi các chất gây ô nhiễm, qua đó có thể phân loại đất bị ô nhiễm theo nguồn gốc phát sinh, hoặc theo các tác nhân gây ra ô nhiễm (LBVMT, 2014). Đặc tính của môi trường đất - Môi trường đất có biểu hiện như một hệ sinh thái hoàn chỉnh như: + Có hệ thống cấu trúc và hoạt động hoàn chỉnh; + Hoạt động liên tục; + Liên hệ chặt chẽ giữa môi trường bên trong và bên ngoài; + Phần vô sinh và hữu sinh không có ranh giới, chúng tương tác, hòa quyện lẫn nhau (Lê Huy Bá, 2009) [5]. - Thành phần cơ giới và các lý tính cơ bản của môi trường đất tương tự như sự phản ánh của đất.
- Tính chất hóa học của môi trường đất: + Dung dịch đất là môi trường để các quá trình lý, hóa và sinh học diễn ra trong đất. Dung dịch đất là một dạng nước tự do đặc biệt bao quanh hạt keo với một lực liên kết nhất định. Dung dịch đất gồm dung môi (nước mưa, nước ngầm, nước tự do trong đất) và chất tan (các chất hữu cơ hòa tan như axit humic, axit fulvic và các muối của chúng, các chất vô cơ hòa tan như muối NaCl, Cabonnat, các ion Fe2+, Fe3+, Al3+, Mn2+, Cu2+, Zn, Pb, Ni, CO, H+, NO2-, NO3-, Mg2+, Mn4+, HPO43-, HCO32-, SO42-, Cl-,…), các chất khí hòa tan (CO2, O2, N2, NH3, ) và các vi khuẩn, thực vật trong đất. Thành phần và hàm lượng của dung dịch đất là nguyên nhân làm tăng giảm hoạt tính của môi trường đất (Lê Huy Bá, 2009) [5].
+ Hoạt tính của đất được biểu hiện qua phản ứng môi trường của dung dịch đất, tính đệm và khả năng oxy hóa – khử của nó. Phản ứng môi trường thông qua dung dịch đất thể hiện tính chua, kiềm hay trung tính, nó được xác định bởi hàm 6 lượng ion H+ hoặc OH-, điều này cũng được thể hiện bằng chỉ tiêu pH của đất. Nguyên nhân gây chua môi trường đất: Do đặc tính từng loại môi trường (đất phèn chua, đất bazan ít chua, đất nhiều CaCO3); do thực vật lấy đi dinh dưỡng trong đất (K+, Ca2+ Mg2+, Na+…) nên trong môi trường đất chỉ còn lại H+, mà càng nhiều H+ thì đất càng chua; do mưa nhiều các cation kiềm và kiềm thổ bị rửa trôi, còn lại Al3+ , Fe2+ , H+, 3 loại cation này sẽ gây chua cho đất; do chất hữu cơ bị phân giải trong môi trường yếm khí tạo ra nhiều axit hữu cơ; do độ phân ly của axit hữu cơ và bazơ. + Xét về độ chua của môi trường đất có thể phân ra thành: Độ chua hoạt tính, độ chua tiềm tàng.
- Độ phì của môi trường đất biểu thị liều lượng và tỷ lệ của các yếu tố hóa sinh trong đất. Khi môi trường đất có độ phì nhiêu cao thì thực vật phát triển thuận lợi và ngược lại môi trường đất có độ phì nhiêu thấp thì thực vật cằn cỗi, năng suất thấp. Độ phì gồm: độ phì tự nhiên, độ phì nhân tạo, độ phì tiềm tàng và độ phì hữu hiệu. Độ phì của môi trường đất là nhân tố đặc trưng cho tính chất môi trường đất.
- Đặc tính sinh học của môi trường đất thể hiện qua: Tính phong phú, tính đa dạng của sinh vật và các hoạt động của chúng ở trên mặt đất và trong lòng đất. Mức độ đa dạng, phong phú còn đặc trưng qua số lượng các sản phẩm tàn tích hữu cơ, mùn và các hợp chất mùn để lại trong đất và trên mặt đất. Ngoài ra, trong đất luôn tồn tại một hàm lượng hữu cơ sống và không sống nhất định, ảnh hưởng tới đặc tính sinh học và tính chất môi trường đất. Căn cứ pháp lý - Luật Bảo vệ môi trường 2014 số 55/2014/QH13 đã được Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam (CHXHCNVN) khóa XIII, kỳ họp thứ 7, thông qua ngày 23/6/2014 có hiệu lực ngày 1/1/2015.
- Nghị định số 19/2015/NĐ - CP V/v Quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường 2014. - QCVN 03/MT: 2015/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất. - TCVN 4046: 1985 - Đất trồng trọt - Phương pháp lấy mẫu. - TCVN 5297: 1995 - Chất lượng đất - Lấy mẫu - yêu cầu chung.
7 - TCVN 6495/2: 2001 - Chất lượng đất - Từ vựng các thuật ngữ và định nghĩa liên quan đến lấy mẫu. - TCVN 6857: 2001 - Chất lượng đất - Phương pháp đơn giản để mô tả đất. - TCVN 7377: 2004 - Chất lượng đất- giá trị chỉ thị pH trong đất Việt Nam. - TCVN 7538/2: 2005 (ISO 10381-2:2002) - Chất lượng đất lấy mẫu.
Phần 2 hưỡng dẫn kỹ thuật lấy mẫu. - TCVN 6647: 2007 (ISO 11464:2006), Chất lượng đất - Xử lý sơ bộ mẫu để phân tích lý hóa. - TCVN 9236/2: 2012 - Chất lượng đất - Giá trị chỉ thị hàm lượng các chất vô cơ trong các nhóm đất chính ở Việt Nam - Phần 2: Giá trị chỉ thị hàm lượng magiê trao đổi. - TCVN 9236/1: 2012 - Chất lượng đất - Giá trị chỉ thị hàm lượng các chất vô cơ trong các nhóm đất chính ở Việt Nam - Phần 1: Giá trị chỉ thị hàm lượng canxi trao đổi.
- QCVN 15: 2008/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về dư lượng hóa chất bảo vệ thực vật trong đất. Nghiên cứu về tính chất đất và độ dốc trên thế giới và Việt Nam 1. Những nghiên cứu trên thế giới Tài nguyên đất trên thế giới có khoảng 13.500 triệu ha, trong đó đất đang canh tác chiếm 10,60% tổng diện tích này, và còn có một tiềm năng lớn hơn chiếm 14,7% (1000 triệu ha) đất đồi núi có khả năng sản xuất nông lâm nghiệp. Phần lớn diện tích đất này nằm ở Bắc Mỹ, Nam Mỹ, Châu Phi và Châu Đại Dương (Nguyễn Thế Đặng và cs, 2003) [10].
Trên toàn thế giới, ước tính mỗi năm có khoảng 75 tỷ tấn đất màu mỡ bị mất khỏi các hệ thống canh tác nông nghiệp, ước tính tổng lượng đất bị xói mòn do nước từ đất canh tác trên thế giới mỗi năm từ cấp I đến VI là 67 tỷ tấn. Vào những năm 90, các nhà khoa học về đất Lal và Stewart và Ôn (Lê Viết Bảo, 2012) [6]. Một nghiên cứu kéo dài ba năm của các nhà nghiên cứu liên quan đến Bộ Tài nguyên nước Trung Quốc, Học viện Khoa học Trung Quốc và Học viện Kỹ thuật Trung Quốc đã báo cáo trong năm 2009 rằng tất cả 646 quận của Trung Quốc đều bị thiệt 8 hại về đất và nước, tương đương với một khu vực kết hợp 3,75 triệu km 2. Một nghiên cứu kéo dài hai năm cho biết, nếu tỷ lệ mất đất hiện tại ở Trung Quốc tiếp tục trong vòng 50 năm tới, sản lượng lương thực sẽ giảm 40%.
Xem xét nước này chỉ chiếm 3% tổng diện tích đất trên thế giới và hoạt động canh tác nông nghiệp có liên quan đến hàng nghìn năm. Sự mất đất và nước từ đất nông nghiệp, đặc biệt là đất nông nghiệp dốc, được coi là những mối đe dọa môi trường lớn đối với sự bền vững của hệ sinh thái ở cao nguyên Hoàng Gia, Trung Quốc. Khoảng 60% tổng lượng trầm tích và lưu lượng đầu nguồn có nguồn gốc từ đất nông nghiệp dốc do các nhân tố tự nhiên và con người, chẳng hạn như cường độ mưa, độ dốc và thực tiễn quản lý đất đai, tất cả đều góp phần làm suy thoái đất nông nghiệp (Nishigaki et al, 2017) [42]. Sự xuống cấp của đất ở Ấn Độ được ước tính sẽ xảy ra trên diện tích 147 triệu ha (Mha), trong đó có 94 Mha do xói mòn nước, 16 Mha từ axit hóa, 14 Mha do lũ lụt, 9 Mha do xói mòn do gió, 6 Mha từ độ mặn và 7 Mha từ một sự kết hợp của các yếu tố.
