Xem mẫu
- PGS.TS. NGUYỄN MINH THANH
TS. ĐINH MAI VÂN
Qu¶n lý sö dông ®Êt
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2020
- PGS.TS. NGUYỄN MINH THANH, TS. ĐINH MAI VÂN
BÀI GIẢNG
QUẢN LÝ SỬ DỤNG ĐẤT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - 2020
- MỤC LỤC
Mục lục ........................................................................................................................ i
Danh mục các bảng và hộp ....................................................................................... iii
Danh mục các hình và sơ đồ ..................................................................................... iv
Lời nói đầu ................................................................................................................. 1
Chương 1. BẢO VỆ ĐẤT ........................................................................................ 3
1.1. Xói mòn đất ..................................................................................................... 3
1.1.1. Một số khái niệm về xói mòn đất ............................................................... 3
1.1.2. Các dạng xói mòn đất................................................................................ 3
1.1.3. Tác hại của xói mòn đất ............................................................................ 4
1.1.4. Xói mòn đất do gió .................................................................................... 5
1.1.5. Xói mòn đất do nước ................................................................................. 6
1.1.6. Các phương pháp đo đạc, quan trắc, thu thập số liệu để xác định lượng
đất bị xói mòn .................................................................................................... 13
1.1.7. Các mô hình định lượng xói mòn ............................................................ 15
1.1.8. Phân cấp xói mòn đất .............................................................................. 25
1.1.9. Các biện pháp phòng chống xói mòn đất ................................................ 26
1.2. Rửa trôi .......................................................................................................... 31
1.3. Ảnh hưởng của lửa rừng đến đất và nước suối .............................................. 32
1.3.1. Các loại lửa ............................................................................................. 32
1.3.2. Ảnh hưởng của lửa đến tính chất của đất ............................................... 32
1.4. Ô nhiễm môi trường đất ................................................................................. 35
1.4.1. Khái niệm ................................................................................................ 35
1.4.2. Nguyên nhân ............................................................................................ 36
1.4.3. Ô nhiễm đất do phân bón ........................................................................ 36
1.4.4. Ô nhiễm đất do hóa chất bảo vệ thực vật ................................................ 39
1.4.5. Ô nhiễm đất do chất độc hóa học ............................................................ 41
Chương 2. ĐÁNH GIÁ ĐẤT ĐAI ......................................................................... 42
2.1. Đánh giá đất đai ............................................................................................. 42
2.1.1. Các khái niệm và vai trò của đánh giá đất đai ....................................... 42
2.1.2. Mục tiêu, nguyên lý của đánh giá đất đai ............................................... 43
2.1.3. Trình tự cơ bản về đánh giá đất đai ........................................................ 44
2.1.4. Các tiêu chí và chỉ tiêu xây dựng đơn vị đất đai phục vụ trồng rừng ..... 45
2.1.5. Đánh giá tiềm năng sản xuất của đất ...................................................... 50
i
- 2.1.6. Đánh giá khả năng thích hợp của đất đai với cây trồng .........................52
2.1.7. Các bước và nội dung trong đánh giá đất đai .........................................57
Chương 3. SỬ DỤNG ĐẤT DỐC BỀN VỮNG ....................................................66
3.1. Những hạn chế và tiềm năng của đất dốc .......................................................66
3.1.1. Hạn chế ....................................................................................................66
3.1.2. Tiềm năng .................................................................................................68
3.2. Tính bền vững trong quản lý sử dụng đất dốc ................................................69
3.3. Tiêu chí và chỉ tiêu cơ bản đánh giá tính bền vững đối với hệ thống sử dụng
đất đồi núi ở Việt Nam ..........................................................................................71
3.3.1. Nhóm tiêu chí bền vững về kinh tế ...........................................................71
3.3.2. Nhóm tiêu chí và chỉ tiêu về tính chấp nhận xã hội .................................73
3.3.3. Nhóm tiêu chí về bền vững môi trường sinh thái .....................................75
3.4. Biện pháp tổng hợp sử dụng hiệu quả đất dốc................................................76
3.4.1. Các biện pháp công trình .........................................................................76
3.4.2. Các biện pháp canh tác ............................................................................79
3.4.3. Các biện pháp sinh học ............................................................................84
3.5. Các mô hình sử dụng đất dốc bền vững .........................................................88
3.5.1. Mô hình nông lâm kết hợp rừng và ruộng bậc thang ..............................88
3.5.2. Vườn hộ truyền thống ...............................................................................89
3.5.3. Vườn rừng ................................................................................................90
3.5.4. Mô hình vườn ao chuồng (VAC) ..............................................................91
3.5.5. Mô hình rừng vườn ao chuồng (RVAC) ...................................................93
3.5.6. Mô hình SALT 1 .......................................................................................95
3.5.7. Mô hình lâm nông đồng cỏ (SALT 2) Simple Agro - Livestock
Technology ........................................................................................... 100
3.5.8. Mô hình canh tác nông lâm bền vững (SALT 3): Sustainable Agroforestry
Land Technology).............................................................................................101
3.5.9. Mô hình kỹ thuật sản xuất nông lâm nghiệp với cây ăn trái qui mô nhỏ
(Small Agro - Fruit Livehood Technology - SALT 4).......................................102
3.5.10. Trồng cây ranh giới/ hàng rào cây xanh .............................................103
3.5.11. Hệ thống đai phòng hộ chắn gió ..........................................................104
3.5.12. Mô hình canh tác kiểu Taungya ...........................................................105
3.5.13. Các hệ thống rừng và đồng cỏ phối hợp ..............................................107
3.5.14. Hệ thống lâm ngư kết hợp ....................................................................109
Tài liệu tham khảo ...................................................................................................111
ii
- DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HỘP
Bảng 1.1. Bảng chỉ số xói mòn K của một số loại đất ở Việt Nam ......................... 20
Bảng 1.2. Hệ số chuyển đổi tham số LS của các đoạn dốc có chiều dài khác nhau
khi số mũ ảnh hưởng có độ dài sườn dốc bằng 0,5 .................................................. 22
Bảng 1.3. Bảng hệ số C của một số trạng thái thảm thực vật .................................. 23
Bảng 1.4. Tham số P đối với các biện pháp chống xói mòn .................................... 24
Bảng 1.5. Phân loại mức độ xói mòn đất do mưa .................................................... 25
Bảng 1.6. Một số chỉ tiêu hóa học trên đất đỏ Bazan bị rửa trôi dưới các phương
thức canh tác khác nhau ........................................................................................... 31
Bảng 1.7. Hàm lượng các KLN trong một số phân bón thông thường (mg/kg) ...... 37
Bảng 1.8. Phân chia nhóm độc theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) ....................... 40
Bảng 2.1. Tổng hợp tiêu chí và chỉ tiêu về điều kiện tự nhiên cho đánh giá đất ..... 47
Bảng 2.2. Tiêu chí và chỉ tiêu về điều kiện kinh tế xã hội ....................................... 49
Bảng 2.3. Điểm số xác định cho các chỉ tiêu của đơn vị đất đai .............................. 51
Bảng 2.4. Phân chia mức độ thích hợp..................................................................... 53
Bảng 2.5. Mức độ thích hợp loài Giổi xanh ............................................................. 57
Bảng 2.6. Biểu mẫu tổng hợp đơn vị đất đai ............................................................ 63
Bảng 2.7. Biểu mẫu tổng hợp tiềm năng đơn vị đất đai ........................................... 63
Bảng 2.8. Biểu mẫu tổng hợp đánh giá độ thích hợp cây trồng theo điều kiện tự
nhiên ......................................................................................................................... 64
Bảng 2.9. Biểu mẫu tổng hợp diện tích theo cấp thích hợp của các loài cây đánh giá 64
Bảng 3.1. Lượng đất mất và năng suất cây trồng của các phương thức canh tác đất
dốc ............................................................................................................................ 66
Bảng 3.2. Đất đỏ Bazan bị thoái hóa, suy giảm dinh dưỡng do quá trình rửa trôi .. 67
Hộp 3.1. Các hệ thống sản xuất bền vững trên đất dốc ............................................ 71
Bảng 3.3. Tiêu chí và các chỉ tiêu bền vững kinh tế ................................................ 71
Bảng 3.4. Tiêu chí và chỉ tiêu bền vững xã hội ........................................................ 73
Bảng 3.5. Tiêu chí và chỉ tiêu bền vững môi trường sinh thái ................................. 75
Bảng 3.6. Kích thước ruộng bậc thang trên đất < 120, dày 30 - 40 cm .................... 77
Bảng 3.7. Kết quả nghiên cứu với cây Cà phê ......................................................... 81
iii
- DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ SƠ ĐỒ
Hình 1.1. Dạng xói mòn đất ........................................................................................4
Sơ đồ 1.1. Tác dụng của thảm thực vật chống xói mòn ............................................12
Hình 1.2. Ô đo đếm xói mòn dưới rừng Cao su ........................................................14
Sơ đồ 1.2. Nguyên lý chung kiểm soát xói mòn đất .................................................26
Hình 1.3. Mô hình trồng Cao su và cây nông nghiệp ...............................................28
Hình 1.4. Ruộng bậc thang và bậc thềm ...................................................................28
Hình 1.5. Bón phân hữu cơ .......................................................................................29
Sơ đồ 2.1. Các bước điều tra, đánh giá tiềm năng đất đai .........................................58
Sơ đồ 2.2. Các bước điều tra, đánh giá phân hạng đất nông nghiệp .........................59
Hình 3.1. Bờ xếp đá ..................................................................................................78
Hình 3.2. Hố vảy cá...................................................................................................79
Hình 3.3. Đóng cọc, đan phên... kiểm soát dòng chảy..............................................79
Hình 3.4. Kỹ thuật trồng cây trong hố ......................................................................80
Hình 3.5. Che phủ đất bằng cỏ khô ...........................................................................82
Hình 3.6. Che phủ gốc bằng cỏ khô ..........................................................................82
Hình 3.7. Phối hợp cây ngắn ngày và dài ngày .........................................................83
Hình 3.8. Trồng rừng phủ xanh .................................................................................88
Hình 3.9. Mô hình nông lâm kết hợp ........................................................................89
Hình 3.10. Mô hình vườn rừng .................................................................................91
Hình 3.11. Mô phỏng mô hình VAC ........................................................................93
Hình 3.12. Mô hình RVAC .......................................................................................95
Hình 3.13. Mô phỏng mô hình SALT 1 ..................................................................100
Hình 3.14. Mô phỏng mô hình SALT 2 ..................................................................101
Hình 4.15. Mô phỏng mô hình SALT 3 ..................................................................102
Hình 3.16. mô phỏng mô hình SALT 4 ..................................................................103
Hình 4.17. Đai phòng hộ chắn gió ven biển ............................................................105
Hình 4.18. Mô hình chăn thả gia súc dưới tán rừng................................................108
Hình 4.19. Mô hình rừng và tôm.............................................................................110
iv
- LỜI NÓI ĐẦU
Bài giảng Quản lý sử dụng đất dùng cho sinh viên chuyên ngành Lâm sinh,
Quản lý tài nguyên rừng của Trường Đại học Lâm nghiệp và những người muốn
quan tâm tới những kiến thức về quản lý sử dụng đất.
Bài giảng có 3 chương:
Chương 1: Bảo vệ đất;
Chương 2: Đánh giá đất đai;
Chương 3: Sử dụng đất dốc bền vững.
Bài giảng được nhóm tác giả biên soạn lần đầu sẽ không tránh khỏi những
thiếu sót. Chúng tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các nhà khoa học và
độc giả. Những ý kiến đóng góp xin gửi về bộ môn Khoa học đất, khoa Lâm học,
Trường Đại học Lâm nghiệp.
Nhóm tác giả
1
- 2
- Chương 1.
BẢO VỆ ĐẤT
1.1. Xói mòn đất
1.1.1. Một số khái niệm về xói mòn đất
Cho đến nay, có một số các khái niệm về xói mòn đất:
Xói mòn đất 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 (theo Ellison, 1944).
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 (theo FAO, 1994).
Xói mòn đất là một quá trình gồm hai pha: Pha đầu tiên là sự tách rời của các
phần tử nhỏ từ mặt đất sau đó đến pha thứ 2 là sự vận chuyển các phần tử này bởi
các tác nhân gây xói mòn như nước và gió. Khi năng lượng không còn đủ để vận
chuyển các phần tử này, pha thứ ba - quá trình lắng đọng sẽ xảy ra (theo R.P.C
Morgan, 2005).
Xói mòn là sự chuyển dời vật lý lớp đất mặt do nhiều tác nhân khác nhau như
lực đập của giọt nước mưa, dòng nước chảy trên bề mặt và qua chiều dày của phẫu
diện đất, tốc độ gió và sức kéo trọng lực. Xói mòn đất được định nghĩa như là sự
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
mang theo các vật liệu tan và không tan, làm mất đi lớp mùn ở tầng mặt (theo Lê
Đức và Trần Khắc Hiệp, 2006).
Xói mòn đất là một quá trình phá hủy lớp thổ nhưỡng (bao gồm cả phá hủy
thành phần cơ, lý, hóa, chất dinh dưỡng... của đất) dưới tác động của các nhân tố tự
nhiên và nhân sinh, làm giảm độ phì nhiêu của đất, gây ra bạc màu, thoái hóa đất,
laterit hóa, trơ sỏi đá... ảnh hưởng trực tiếp đến sự sống và sự phát triển của thảm
thực vật rừng, thảm cây trồng khác (theo Nguyễn Quang Mỹ, 2005).
1.1.2. Các dạng xói mòn đất
Xói mòn đất bao gồm các dạng chính: xói mòn bề mặt, xói mòn thẳng, dải; xói
mòn rãnh; mương, hào xói; dòng xói; hang xói. Xói mòn bề mặt thỉnh thoảng được
coi như xói mòn thẳng, dài nhưng về bản chất hai quá trình này vẫn có sự khác biệt.
3
- Xói mòn bề mặt (xói mòn lớp, xói mòn phẳng) là sự mất đất một cách tương
đối đồng đều trên bề mặt do nước chảy dàn đều, đất bị cuốn đi theo từng lớp,
phiến. Hạt mưa làm phân tán bề mặt đất, các hạt đất bị cuốn trôi, di chuyển khỏi vị
trí ban đầu.
Xói mòn thẳng là sự xói lở đất, đá theo những dòng chảy tập trung ăn sâu tạo
thành các rãnh và mương (hào) xói.
Xói mòn rãnh (Rilly E.): Tạo thành rãnh xói (Rillies) có bề rộng ≤ 45 cm, sâu
≤ 30 cm.
Mương, hào xói (Gullies): Rộng > 45 cm, sâu > 30 cm.
Theo hình dạng: mương hào hình chữ V (đối với đất cứng, chặt) và hình chữ
U (đối với đất đá bở rời, kết cấu lỏng lẻo).
Hình 1.1. Dạng xói mòn đất
(Nguồn: Nguyễn Minh Thanh, 2011)
1.1.3. Tác hại của xói mòn đất
Theo Nguyễn Quang Mỹ (2005), xói mòn đất gây nên hai tác hại mang tính
dây chuyền và rất phổ biến:
Xói mòn bề mặt gây mất lớp đất mặt, đặc biệt lớp đất mặt màu mỡ, làm chai
cứng dẫn đến khả năng giữ nước kém, thoái hóa đất, làm giảm năng suất cây trồng
và thậm chí làm mất khả năng tồn tại, phát triển của cây trồng trên đất bị xói mòn.
Xói mòn rãnh tạo các mương, hào, khe làm cho mặt đất gồ ghề, tạo khe sâu, chất
màu và nước trong đất phân bố không đều gây khó khăn cho canh tác, năng suất bị
giảm sút. Sản phẩm xói mòn sẽ phủ lên bề mặt của tầng đất canh tác phía dưới, làm
giảm năng suất, chôn vùi cây trồng.
4
- Sản phẩm xói mòn lắng đọng, tích tụ trong các lòng suối, hồ, sông, bến cảng
làm giảm khả năng trữ nước, tăng nguy cơ lụt úng, gây khó khăn cho giao thông
đường thủy.
1.1.4. Xói mòn đất do gió
Gió được tạo ra do sự chuyển động của khối không khí có liên hệ với bề mặt.
Khi tốc độ gió vượt quá một mức nhất định sẽ gây xói mòn. Động lực gió tác động
lên các hạt đất trên bề mặt làm chúng lăn, va vào các hạt khác, cứ như thế tạo nên
một chuyển động dây chuyền. Những hạt đất bị gió cuốn khỏi mặt đất khi rơi xuống
tác động mạnh mẽ hơn khi gió tác động vào các hạt trên bề mặt đất, tạo nên sự kích
thích chuyển động. Những hạt nhẹ hơn bị gió cuốn theo. Xói mòn đất do gió cũng
xảy ra theo ba quá trình như xói mòn đất do nước: phá vỡ, di chuyển và lắng đọng.
Cơ chế của các quá trình này rất phức tạp.
1.1.4.1. Các dạng chuyển động của hạt đất
Có 3 dạng chuyển động của các hạt đất:
- Lăn (trườn): Các hạt thô (0,5 - 2 mm) chuyển động lăn tròn theo bề ngang sát
bề mặt đất;
- Nhảy cóc (nhảy vọt): Hạt trung bình (0,1 - 0,5 mm, đặc biệt từ 0,1 - 0,15
mm) bị bắn lên khỏi mặt đất tới độ cao 1 m hoặc hơn. Độ cao và độ dài của bước
nhảy có tương quan 1:4 đến 1:5. Vận tốc gió cần tối thiểu là 16 km/h (trong phòng
thí nghiệm) và 21 km/h ở ngoài thực địa;
- Bay: Hạt nhỏ (< 0,1 mm, đặc biệt < 0,01 mm, các hạt bụi, sét, keo vô cơ hữu
cơ, hạt mùn) dễ bị gió hất tung lên cao hàng trăm mét và bị thổi bay đi xa.
1.1.4.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất do gió
Xói mòn đất do gió là kết quả của sự kết hợp nhiều nhân tố ảnh hưởng có mối
liên hệ với khí hậu, đất, lớp che phủ mặt đất, và phương thức quản lý. Đặc tính của
gió, độ ẩm đất, mức độ che phủ của thảm thực vật, mức độ gồ ghề của bề mặt đất,
mức độ bền chặt của các hạt kết cấu, chiều dài của khu vực bị ảnh hưởng, tỷ lệ đá
lẫn, và thành phần cơ giới đất là những nhân tố quan trọng ảnh hưởng đến mức độ
xói mòn do gió.
a. Tốc độ gió
Các dữ liệu về vận tốc gió, hướng gió, nhiệt độ không khí, bức xạ mặt trời, độ
ẩm tương đối, lượng mưa, nhiệt độ đất và độ ẩm đất là những thông số đầu vào cần
thiết để mô tả xói mòn do gió. Gió có tốc độ lớn gây xói mòn nhiều hơn gió có tốc
độ chậm. Vận tốc của gió thay đổi từng giờ, từng ngày và theo mùa.
5
- b. Đặc tính của đất
Mức độ xói mòn của đất phụ thuộc vào kích thước các hạt cơ giới, sự phân bố
của chúng và khả năng hình thành các dạng kết cấu đất của chúng. Đất cát là loại
đất có hàm lượng chất hữu cơ thấp, đất có kết cấu yếu hoặc không có kết cấu; do đó
dễ bị xói mòn đất. Đất có kết cấu tốt, khả năng chống lại xói mòn cao. Tuy nhiên,
tất cả các loại đất trong điều kiện khô, khả năng xói mòn xảy ra cao hơn.
c. Lớp đất mặt
Các hạt đất mịn trong các loại đất được áp dụng các biện pháp canh tác, dưới
ảnh hưởng của mưa, nó dễ phát triển thành lớp vỏ mỏng trên cùng khi đất khô (lớp
đất mặt). Các đặc tính của lớp đất này như hàm lượng nước trong đất, không khí đất,
nhiệt độ đất, sự gắn kết các hạt hoàn toàn khác với lớp đất ở dưới bề mặt này. Lớp đất
mặt này có tác dụng bảo vệ các tầng đất dưới sâu cho đến khi nó bị phá vỡ bởi gió và
bị xói mòn. Các loại đất khác nhau thì đặc tính, bề dày của lớp đất mặt này cũng khác
nhau. Tốc độ xói mòn của gió tỷ lệ nghịch với độ dày của lớp đất mặt.
d. Mức độ gồ ghề của bề mặt đất
Mức độ gồ ghề của bề mặt đất ảnh hưởng đến tốc độ bốc hơi, bức xạ, nhiệt
độ đất, sự lưu trữ nước trong đất, độ mặn hóa và sự kết dính của các hạt đất. Bề
mặt đất gồ ghề cản trở luồng gió và tăng tốc độ gió cần thiết để di chuyển các hạt
đất. Sự gồ ghề của mặt đất được tạo thành do sự làm đất, độ gồ ghề định hướng và
sự gồ ghề do ngẫu nhiên. Các biện pháp làm đất thường làm tăng mức độ gồ ghề
của bề mặt đất.
e. Hàm lượng nước ở trong đất
Hàm lượng nước trong đất là một trong những yếu tố quan trọng nhất quyết
định mức độ xói mòn đất do gió. Đất ướt hay đất ẩm khả năng chống xói mòn do
gió cao. Nhiệt độ không khí càng cao, đất càng khô nhanh và khả năng xói mòn
tăng. Hàm lượng nước trong đất cao, dưới lớp che thủ của thảm thực vật cũng như
các lớp che phủ mặt đất bảo vệ đất khỏi sự khô hạn và phá hủy bởi xói mòn do gió.
f. Lớp che phủ thực vật
Lớp phủ thực vật cũng là một yếu tố quan trọng trong phòng chống xói mòn
do gió. Thực vật bảo vệ bề mặt đất và rễ của chúng neo giữ đất. Lớp phủ thực vật
làm chậm tốc độ gió và giảm tốc độ xói mòn đất.
1.1.5. Xói mòn đất do nước
1.1.5.1. Quá trình xói mòn đất do nước
Quá trình này diễn ra thông qua 3 quá trình chính:
6
- 1) Đất bị làm ướt và kết cấu đất bị phá vỡ
Đất bị phá vỡ kết cấu xảy ra sau khi các hạt nước mưa rơi xuống và các lỗ
hổng trong đất được lấp đầy bởi nước. Các hạt mưa làm cho sự liên kết giữa các hạt
đất trở nên lỏng lẻo và cuối cùng là phá vỡ kết cấu đất. Những hạt kết cấu có mối
liên kết yếu sẽ bị hạt mưa phá vỡ đầu tiên. Sau đó, dòng nước dễ dàng cuốn trôi các
hạt mịn. Tốc độ và cường độ phá vỡ kết cấu của hạt mưa sẽ giảm khi đất được phủ
bởi lớp thảm thực vật.
2) Đất bị di chuyển, cuốn trôi bởi trọng lực, bởi dòng nước chảy
Các hạt đất tách ra được vận chuyển trong dòng chảy. Các hạt nhỏ hơn (ví dụ
các hạt sét) di chuyển dễ dàng hơn so với các hạt lớn hơn (ví dụ hạt cát). Do sự di
chuyển này mà cấu trúc của đất ban đầu đã bị thay đổi làm cho bề mặt đất sau khi bị
xói mòn thường bị mất các hạt mịn, chỉ còn lại các hạt thô. Lượng đất di chuyển
phụ thuộc vào độ gồ ghề của bề mặt đất. Tàn tích thực vật và thảm thực vật trên bề
mặt đất có tác dụng làm giảm tốc độ dòng chảy.
3) Lắng đọng
Các hạt đất bị vận chuyển sẽ lắng đọng ở những nơi thấp trũng hơn. Hầu hết
đất bị xói mòn sẽ lắng đọng ở những nơi thấp trũng nhất của khu vực. Các hạt đất bị
xói mòn này cũng có thể theo dòng nước chảy vào các nguồn nước ở khu vực hạ
lưu và là một trong những nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước.
1.1.5.2. Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất do nước
Các yếu tố quan trọng nhất gây ảnh hưởng đến xói mòn là: khí hậu, đất, thủy
văn, địa hình, thảm thực vật và tác động của con người.
a. Khí hậu
Xói mòn do dòng chảy bề mặt gây ra, nhưng dòng chảy lại do các yếu tố khí
hậu quyết định. Khí hậu bao gồm các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến
xói mòn như nhiệt độ không khí, độ ẩm, tốc độ gió... Trong các yếu tố gây xói mòn
chính thì mưa là quan trọng hơn cả. Dưới ảnh hưởng của giọt mưa, bề mặt đất bị
tách ra, thay đổi hình thái bề mặt đất; đất cũng bị nén chặt và nước trong đất bị thay
đổi. Hàm lượng nước trong đất tăng lên làm giãn khoảng cách giữa các hạt đất, đó
cũng chính là nguyên nhân làm cho lực Van Der Waal gắn kết các hạt đất giảm.
Đồng thời với quá trình này, các quá trình hóa học cũng diễn ra do sự tương tác
giữa các hạt đất, nước và các ion. Đây chính là lý do làm cho các hạt đất bị phân
tán, bị phá vỡ. Các hạt đất bị phân tán, rời rạc đã lấp kín các lỗ hổng trong đất, là
nguyên nhân dẫn đến khả năng thấm của đất giảm và gia tăng dòng chảy bề mặt.
7
- Mối quan hệ giữa mưa và quá trình xói mòn là một quá trình phức tạp. Việc
truyền động năng của hạt mưa cho hạt đất có hai tác dụng. Đầu tiên, nó cung cấp
một lực hợp nhất nén chặt đất; thứ hai nó tạo ra một lực phá vỡ các hạt đất khi nước
bị phân tán. Vì vậy, hạt mưa là tác nhân của cả sự nén chặt và sự phân tán các hạt
đất (P. P. C. Morgan, 2005). Theo tính toán của B. Oxbori (1954), khi mưa rào trên
một ha, sau 20 phút, những giọt mưa đã tung lên không trung 140 tấn hạt đất. Nếu
tốc độ giọt mưa là 5,5 m/s, đường kính hạt mưa 3,5 mm, cường độ mưa 12 cm/h thì
lượng đất bắn lên không khí là 446 g/cm2/h. Nhưng nếu cường độ mưa là 20 cm/h
thì lượng đất bắn lên không khí sẽ là 690 g/cm2/h.
Lực tác động của hạt mưa lên bề mặt đất phụ thuộc vào tổng lượng mưa và
tính chất của mưa, thời gian và cường độ mưa cũng như tính liên tục của nó.
* Lượng mưa: Xói mòn đất là hàm số của lượng mưa thể hiện qua các đặc tính
vật lý của mưa. Lượng mưa càng lớn xói mòn càng mạnh trong điều kiện tự nhiên
giống nhau.
- Cường độ mưa: Là lượng mưa trên một đơn vị thời gian (mm/h). Cường độ
mưa thường nhỏ hơn 70 mm/h ở vùng ôn đới, nhưng nó có thể cao hơn ở vùng nhiệt
đới với giá trị khoảng 150 mm/h. Cường độ mưa có mối liên hệ trực tiếp tới mức độ
xói mòn, cường độ mưa càng lớn, xói mòn xảy ra càng mạnh.
- Vận tốc của hạt mưa: Hạt mưa có thể tấn công hạt đất với tốc độ cao nhất có
thể đạt tới 35 km/h và có khả năng làm bắn phá các hạt đất xa tới 2 m theo chiều
ngang và 1 m theo chiều cao. Vận tốc cuối của hạt mưa tỷ lệ thuận với kích thước
hạt mưa. Hạt mưa có đường kính 5 mm có vận tốc khoảng 9 m/s.
- Kích thước hạt mưa: Đường kính của hạt mưa giao động trong khoảng từ
0,25 đến 8 mm, nhưng thông thường đường kính nằm trong khoảng từ 2 đến 5 mm;
trong những cơn bão lớn đường kính hạt mưa có thể lên tới mức cao nhất là 8 mm.
Đường kính hạt mưa tăng tỷ lệ thuận với cường độ hạt mưa, nó cũng có thể tỷ lệ
nghịch khi tốc độ mưa vượt quá 100 mm/h. Tốc độ tới hạn của mưa phụ thuộc vào
kích thước và hình dạng của hạt mưa và tăng khi đường kính hạt mưa tăng. Nếu
đường kính hạt mưa tối đa là 5 mm thì tốc độ tới hạn là 9 m/s.
Cường độ là thuộc tính quan trọng nhất của lượng mưa quyết định mức độ xói
mòn. Lượng mưa lớn kết hợp với cường độ mưa cao sẽ gây ra mức độ xói mòn cao.
Bão tuy xảy ra trong thời gian ngắn nhưng gây ra mức độ xói mòn cao. Tổng cường
độ của một cơn bão được tạo thành từ cường độ của những hạt mưa riêng lẻ.
8
- b. Đất
Dòng chảy mặt phá hủy đất. Vì thế, lượng đất bị xói mòn nhiều hay ít phụ
thuộc vào đặc điểm của đất. Những yếu tố chính ảnh hưởng tới xói mòn đất là:
thành phần cơ giới, cấu trúc và độ thấm nước cũng như hàm lượng mùn trong đất.
Các yếu tố này ảnh hưởng tới khả năng hình thành cường độ dòng chảy khi mưa rào.
- Thành phần cấp hạt: Sự liên kết giữa các hạt trong đất cát yếu hơn trong đất
sét, do đó các đất chứa hàm lượng các cấp hạt cát cao thường dễ bị phá vỡ gắn kết
hơn. Đất sét có khả năng chống chịu sự phá vỡ liên kết các hạt, chống xói mòn tốt
hơn đất sét; tuy nhiên khi đã bị phá vỡ sự gắn kết đất sét lại bị cuốn theo dòng chảy
của xói mòn mạnh hơn đất cát bởi các hạt sét nhỏ, mịn hơn các hạt cát.
- Cấu trúc đất: Cấu trúc đất, bao gồm sự sắp xếp kiến trúc của các hạt đất, các
lỗ hổng trong đất, phần sinh học trong đất và các hạt kết cấu với kiến trúc, hình
dạng và độ bền chặt khác nhau. Khả năng chống xói mòn phụ thuộc vào cấu trúc
đất. Các loại đất có cấu trúc đất kém thường dễ bị phá vỡ, không ổn định, dễ bị nén
chặt, độ thấm nước thấp và thoát nước cao. Đánh giá cấu trúc đất mang lại nhiều lợi
ích trong việc đánh giá tổng thể khả năng chống xói mòn của đất.
- Sự bít kín các lỗ hổng trên bề mặt đất: Lỗ hổng trên bề mặt đất bị bít kín bởi
các hạt nhỏ, mịn là nguyên nhân chính làm cho tỷ lệ thấm nước thấp, nguy cơ tạo
dòng chảy xói mòn cao. Ban đầu, các hạt mưa phá vỡ sự liên kết giữa các hạt đất,
phân tán các hạt tạo ra một lớp mịn, mỏng các hạt ở trên bề mặt đất. Các hạt mịn
lắng đọng và lấp đầy và làm tắc nghẽn sự lưu thông của nước trong đất, gây ra dòng
chảy bề mặt và tạo ra xói mòn. Quá trình bít kín bề mặt đất rất phức tạp và phụ
thuộc vào lượng mưa, cường độ, tốc độ dòng chảy, kết cấu đất, thảm thực vật, và
quản lý canh tác.
- Kết cấu đất: Tính ổn định đề cập đến khả năng của đất có thể chịu được tác
dụng tách phá của hạt mưa. Nó thể hiện mức độ kết dính của các hạt cơ giới với
nhau. Mức độ phá vỡ các hạt đất bởi mưa phụ thuộc vào khả năng liên kết giữa các
hạt đất trên bề mặt chống lại sự bắn phá của động năng hạt mưa. Năng lượng của
hạt mưa phải lớn hơn năng lượng gắn kết của các hạt mới làm phá vỡ liên kết giữa
các hạt. Tính ổn định phụ thuộc kết cấu đất, hàm lượng chất hữu cơ của đất, khả
năng trao đổi cation (CEC), các chất gắn kết, các phương thức canh tác và hệ thống
cây trồng, sử dụng phân bón và quản lý dư lượng.
- Độ chặt: Đất bị nén chặt thường có số lượng lỗ hổng có kích thước lớn thấp,
dung trọng đất lớn, khả năng thấm nước thấp và tỷ lệ xói mòn cao. Các phương thức
9
- canh tác, các biện pháp quản lý đất, các phương thức bón phân đều ảnh hưởng đến
độ chặt của đất. Khi tăng hàm lượng chất hữu cơ trong đất, cải thiện độ phì sinh học
của đất làm gia tăng kích thước các lỗ hổng cho đất; điều này đóng vai trò quan
trọng trong việc tăng khả năng thấm nước của đất và giảm dòng chảy bề mặt.
Nếu đất khô, cường độ mưa lớn, kết cấu đất bị phá vỡ nhanh chóng. Khả năng
thấm của đất bị giảm nhanh chóng và trên bề mặt đất mềm mịn, bằng phẳng dòng
chảy xói mòn có thể xảy ra chỉ sau vài milimet lượng mưa. Với bề mặt đất gồ ghề,
cứng rắn hơn, khả năng chưa nước lớn hơn và mất nhiều thời gian hơn để tạo thành
dòng chảy bề mặt (Morgan, 2005). Nếu đất ẩm hoặc cường độ mưa thấp, các vết nứt
dần xuất hiện trên các hạt lớn và các hạt lớn này bị phá vỡ thành các hạt nhỏ bé hơn.
Bề mặt đất trở nên bằng phẳng, ít gồ ghề hơn nhưng tốc độ thấm vẫn cao do khoảng
hổng giữa các hạt kết cấu (Morgan, 2005). Nếu đất bão hòa nước và lượng mưa lớn
sẽ bịt kín bề mặt đất. Tuy nhiên, nếu đất có hàm lượng sét nhỏ hơn 15% thì đất dễ
bị bịt kín bề mặt khi cường độ mưa cao.
- Tính thấm nước: Đất thấm nhiều hay ít là do ảnh hưởng của nhiều yếu tố,
trong đó phải kể đến điều kiện hình thành và tồn tại của đất, kết cấu và kiến trúc của
đất, kích thước và hình dáng của hạt, thành phần dung dịch nước lỗ hổng và lượng
chứa các khí kín. Trong quá trình tồn tại, các lớp đất ngày càng bị nén chặt dưới
trọng lượng của các lớp tạo thành sau lắng đọng ngày càng dày ở bên trên, do đó lỗ
hổng của chúng ngày càng giảm đi và tính thấm của chúng ngày càng bé. Đất cát có
kích thước lỗ hổng lớn, hơn nữa trong đất cát không có nước kết hợp, nên tính thấm
của đất cát lớn, đất sét có kích thước lỗ hổng bé, có nước kết hợp bao bọc, nên tính
thấm bé.
- Độ ẩm đất: Hàm lượng nước trong đất ban đầu ảnh hưởng đến tốc độ phá vỡ
hạt đất của mưa. Đất có độ ẩm càng lớn thì không gian dành cho nước mưa trong
các lỗ hổng của đất càng ít, dòng chảy và xói mòn đất càng lớn. Vai trò của độ ẩm
đất đối với xói mòn đất bị ảnh hưởng bởi lượng mưa, kết cấu đất và hàm lượng chất
hữu cơ của đất.
- Hàm lượng chất hữu cơ: Hàm lượng chất hữu cơ là một trong những yếu tố
chính kiểm soát sự ổn định của các hạt kết cấu. Nó gắn kết các hạt cơ giới thành hạt
kết cấu bởi các tính chất vật lý, hóa học và sinh học của nó. Chất hữu cơ kết dính và
gắn kết các hạt rời rẽ trong đất đồng thời thúc đẩy vai trò của vi sinh vật để tạo
thành các hạt có kết cấu bền chắc, ổn định. Tính chất, kích thước, mức độ ổn định
của các hạt kết phụ thuộc rất nhiều vào đặc tính của chất hữu cơ. Những yếu tố của
10
- chất hữu cơ ảnh hưởng đến mức độ liên kết giữa các hạt kết bao gồm rễ cây, chất
nhầy, sợi nấm, tế bào vi khuẩn, tảo, các hợp chất humic, polyme và các cation đa
hóa trị.
c. Địa hình
Các nhân tố của địa hình ảnh hưởng đến xói mòn đất bao gồm: Mức độ chia
cắt sâu và chia cắt ngang của địa hình, độ dốc, chiều dài của sườn, hình thái và
hướng sườn.
Hướng phơi của sườn ảnh hưởng rất lớn đến sự hấp thụ nhiệt, đón lượng mưa,
quá trình phong hóa và xói mòn đất. Hướng Đông, Đông Nam, Tây và Tây Nam ở
nhiều nơi là sườn đón gió, đón mưa, phơi sườn đón năng lượng mặt trời nhiều biên
độ dao động nhiệt lớn, phong hóa hoạt động mạnh, vật chất bị phá vỡ nhiều, do đó
mùa mưa, đất bị trôi đi rất lớn so với các hướng khác từ 1,8 đến 3,9 lần. Chiều dài
của sườn, hình thái sườn (sườn lồi, sườn lõm, sườn thẳng...), độ chia cắt sâu và chia
cắt ngang địa hình ảnh hưởng trực tiếp tới xói mòn đất. Chiều dài của sườn càng
tăng, khối lượng nước càng lớn, lớp nước càng dày, tốc độ và năng lượng dòng
chảy càng lớn, quá trình đào bới rửa trôi, xói mòn đất hoạt động mạnh, tổn thất về
đất lớn. Trong nhiều trường hợp khi chiều dài của sườn tăng 2 lần, thì xói mòn đất
tăng từ 2 đến 7,5 lần. Mức độ chia cắt ngang địa hình được thể hiện bằng tổng số độ
dài sông suối trên một đơn vị diện tích. Có bốn mức chủ yếu: mức 1: 0,5 - 1
km/km2, mức 2: 1 - 1,5 km/km2, mức 3: 1,5 - 2 km/km2, mức 4: > 2,5 km/km2. Sự
tăng mức độ chia cắt lãnh thổ do mạng lưới thung lũng khe rãnh đã ảnh hưởng gián
tiếp đến việc tăng độ dốc của sườn dẫn đến tăng khả năng xói mòn.
Độ dốc cũng là một trong những nhân tố quan trọng ảnh hưởng trực tiếp tới
xói mòn đất. Độ dốc lớn làm tăng cường độ dòng chảy và đẩy nhanh quá trình xói
mòn đất, gây nên xói mòn mạnh hơn. Độ dốc có tác động tới mọi kiểu xói mòn đất.
Sự phân chia và cường độ dòng chảy đều phụ thuộc vào độ dốc. Những đặc trưng
dốc có liên quan đến xói mòn độ sâu của dốc, chiều dài dốc và hình dạng dốc, độ
dốc là yếu tố môi trường tự nhiên khó khắc phục. Ở đất cát có độ dốc 0,5 - 10, bắt
đầu xói mòn; ở đất sét bắt đầu xói mòn ở 1 - 20. Nếu độ dốc tăng 4 lần, tốc độ dòng
chảy tăng 2 lần và lượng đất mất đi tăng 64 lần (định luật Ery).
c. Lớp phủ thực vật
Thảm thực vật rừng và cây trồng không những góp phần vào sự hình thành đất
mà còn bảo bệ đất khỏi xói mòn. Vài trò chống xói mòn của rừng rất to lớn nếu diện
tích bao phủ chiếm một tỷ lệ lớn. Nếu diện tích rừng tăng thì lớp phủ sẽ lớn, nó
11
- không những làm tăng độ phì đất mà còn góp phần tăng độ thẩm thấu, hạn chế dòng
chảy, xói mòn đất sẽ giảm. Tầng tán rừng sẽ hứng nước mưa, mưa sẽ giảm động
năng và rơi dần dần xuống mặt đất, hạn chế được quá trình xói mòn do lực tác động
phá hủy các hạt đất không lớn. Bộ rễ cây và lớp vỏ thực vật và thảm thực vật rừng
sẽ làm tăng độ xốp của đất, làm tăng khả năng thấm nước của đất, giảm dòng chảy
trên bề mặt đất, làm giảm xói mòn.
Tác dụng của thảm thực vật chống xói mòn được thể hiện ở sơ đồ sau:
Rừng, thảm cây trồng, đồng cỏ
Chống xói mòn do nước Chống xói mòn do gió
Tán Thảm Bộ rễ Thảm Đai Tầng
cây thực cây cây rừng thực
vật vật
Giữ Hạn Giữ
nước, chế chặt - Giảm tốc độ gió
giảm nước đất
lực tạo chống - Giảm xói mòn
đập dòng xói - Bảo vệ cây trồng
giọt mòn
mưa
- Giảm phá hủy đất - Điều tiết tiểu khí hậu
- Tăng kết cấu và lí tính đất
- Giảm thổi mòn
- Tăng thẩm thấu, giảm dòng
chảy - Giảm bốc, thoát hơi
Sơ đồ 1.1. Tác dụng của thảm thực vật chống xói mòn
(Nguồn: Nguyễn Quang Mỹ, 2005)
12
- c. Hoạt động sản xuất của con người
Con người ảnh hưởng đến xói mòn đất theo hai hướng tích cực và tiêu cực. Về
mặt tích cực, con người có thể làm hạn chế và ngăn chặn xói mòn thông qua các
biện pháp sử dụng và quản lý đất đai hợp lý (trồng rừng, làm ruộng bậc thang, luân
canh, đa canh, trồng xen, gối vụ, bón phân hợp lý để cây phát triển và tạo tán che
kịp thời, làm hồ trên núi…). Về mặt tiêu cực, việc phá rừng của con người đẩy
mạnh quá trình xói mòn. Canh tác trên đất dốc không khoa học, du canh du cư cũng
là những tác nhân gây gia tăng xói mòn đất.
1.1.6. Các phương pháp đo đạc, quan trắc, thu thập số liệu để xác định lượng đất
bị xói mòn
1.1.6.1. Phương pháp xây ô, bể thí nghiệm
Thiết lập những trạm nghiên cứu quy mô khá lớn, trong đó chứa nhiều ô, bể
được xây dựng để xác định xói mòn. Diện tích ô lớn hay nhỏ phụ thuộc vào hình
dạng bề mặt đất, độ dốc, cường độ mưa, tình hình lớp phủ thực vật, biến động từ 20
- 500 m2, chiều dài của ô có thể thay đổi theo kích thước có thể có được trên thực tế,
chiều rộng tối thiểu từ 5 - 20 m (chiều rộng song song đường đồng mức, chiều dài
vuông góc đường đồng mức). Lượng đất mất từ những ô nhỏ thường khó xác định
được mức độ xói mòn cho cả khu vực rộng, tuy nhiên nó cung cấp thông tin sơ bộ
mức độ xói mòn của đất. Để có thể định lượng được chính xác hơn lượng đất mất
trên diện rộng và xác định được hiệu ứng và các đặc trưng dòng chảy thì đòi hỏi
những ô (bãi) thí nghiệm phải có diện tích lớn hơn. Để sử dụng trong các tính toán
theo phương trình mất đất phổ dụng (phần sau) người ta quy định một ô chuẩn có
đặc trưng sau: Chiều dài (theo sườn): 22.098 m, chiều rộng: 18.288 m, độ dốc 9%,
cách làm đất theo lối bỏ hóa cách năm với các đường cày chạy dọc theo sườn dốc.
Xung quanh các ô (bãi) đo được xây dựng viền (gờ) bao để cô lập bãi đo. Vật liệu
được sử dụng là gạch, bờ xi măng, ván gỗ, tấm kim loại hoặc tấm chất dẻo polyme.
Ranh giới trên của bãi thường được dùng vào việc ngăn nước chảy theo sườn dốc. Ở
ranh giới dưới của bãi thường được người ta xây mòng để tập trung nước và đất.
Máng thường được xây bằng gạch hoặc những lá kim loại uốn cong để tránh thẩm
thấu của nước. Nước và đất chảy qua máng xuống một bể thu nước có thể tích khá
lớn để có thể chứa được lượng nước tập trung của ít nhất là một cơn mưa. Lượng
đất thu được ở bể có mang theo lượng đất bị xói mòn. Để có thể tính được lượng đất
này thì nó cần được tách ra bằng nhiều cách như lắng đọng, lọc nhiều lần, sấy, cân...
Hiện nay, các chất làm kết tủa nhanh đất rồi gạt nước trong, lấy bùn đất để cân sấy.
Những bước này phải tiến hành thật nhanh để sau từng trận mưa có thể xác định
ngay được lượng đất bị xói mòn.
13
nguon tai.lieu . vn
