Phương trình mất đất phổ dụng do xói mòn của nước Sau rất nhiêu năm nghiên cứu kết hợp với kinh nghiệm thực tiễn, các nhà khoa học Weischmaier và Smith đã xác định được phương trình dự t
Trang 1Phương trình mất đất phổ
dụng? Giải thích?
Phương trình mất đất phổ dụng do xói mòn của nước
Sau rất nhiêu năm nghiên cứu kết hợp với kinh nghiệm thực tiễn, các nhà khoa học
Weischmaier và Smith đã xác định được
phương trình dự tính lượng đất xói mòn do
nước gây ra, thường được gọi là phương trình mất đất phổ dụng có công thức sau:
A = R.K.L.S.C.P
Trong đó:
A - Lượng đất mất bình quân trong năm (tấn/ha/ năm);
R - Yếu tố mưa và dòng chảy;
K - Hệ số bào mòn của đất (tấn/ha/ đơn vị chỉ số xói mòn);
L - Yếu tố chiều dài của sườn dốc;
S - Yếu tố độ dốc;
C - Yếu tố che phủ và quản lý đất;
P - Yếu tố hoạt động điều tiết chống xói mòn;
Việc hiểu rõ các yếu tố này sẽ giúp cho xác định hướng khống chế xói mòn đối với đất
Trang 2a Yếu tố mưa và dòng chảy (R)
Ðây là thước đo sức mạnh xói mòn của mưa và sức chảy tràn trên mặt Yếu tố được thể hiện qua tổng lượng mưa và cường độ mưa Với
tổng số lượng mưa hàng năm lớn song nếu
được chia ra nhiều trận ở mức độ nhẹ thì có thể mức độ xói mòn cũng sẽ ít đi so với tổng lượng mưa hàng năm tuy không cao song mưa tập
trung với cường độ cao có thể gây kết quả xói mòn nghiêm trọng, điều này thường xảy ra đối với xói mòn ở những vùng bán khô hạn
Sự phân bố của mùa mưa cũng là yếu tố chi
phối và quyết định đến lượng đất mất do xói
mòn Những trận mưa lớn nếu xảy ra ở những thời điểm đất trống trải như ở giai đoạn làm đất trước gieo trồng hoặc sau khi thu hoạch cũng là nguyên nhân làm cho lượng đất bị mất nhiều hơn
Hệ số R còn được gọi là chỉ số xói mòn do mưa
và trong đó tính đến những ảnh hưởng của bão Tổng động năng của mỗi trận bão (liên quan
đến cường độ mưa và tổng lượng mưa) với
cường độ lớn nhất diễn ra trong 30 phút được ngưới ta cân nhắc cộng với lượng mưa bình
quân Tổng của các chỉ số cho tất cả những trận bão xảy ra trong năm cung cấp cho chỉ số hàng năm và bình quân của các chỉ số này trong
nhiều năm được sử dụng trong công thức mất
Trang 3đất phổ dụng Việc xác định hệ số R được tính theo công thức (Mutchler và Murphree, 1985):
R= EI30/ 100
Trong đó: E (động năng mưa) = 451 + 331
log10I (tấn/ha) I: cường độ mưa (mm/giờ) và I30: cường độ mưa lớn nhất trong 30 phút
(mm/h)
Chỉ số R tại Việt Nam biến động từ 523 đến >
1200 Chỉ số lớn nhất (R>1200) thu được tại các vùng Bắc Quang, Hoàng Liên Sơn, Tây Bắc, Lai Châu và Tam Ðảo Còn phần lớn diện tích ở
Bắc Bộ có chỉ số R= 700 - 1200
* Theo Bộ nông nghiệp Mỹ (1980) giới hạn bị xói mòn trên 11Mg/ha (tương đương 5tấn/100 m2)
là giới hạn ở đó việc duy trì sức sản xuất ổn
định là rất khó
Ðiều đáng chú ý là lượng mưa và cường độ
mưa luôn khác nhau giữa các vùng do vậy ảnh hưởng của xói mòn cũng rất khác nhau tùy theo nơi
b Hệ số xói mòn đất (K)
Hệ số xói mòn K thể hiện mức độ bị bào mòn vốn có của đất, lượng đất mất tự nhiên được tính qua thực nghiêm trong ô thí nghiệm có
chiều dài 22m, độ dốc 9% (tương đương
khoảng 160) ở điều kiện bỏ hóa liên tục Có hai đặc tính ảnh hưởng và liên quan chặt chẽ tới hệ
số xói mòn đó là khả năng thấm và sự ổn định
Trang 4về mặt cấu trúc của đất Khả năng thấm của đất chịu ảnh hưởng chủ yếu bằng sự ổn định của cấu trúc, đặc biệt là ở các tầng đất trên mặt và thêm vào đó là thành phần cơ giới, hàm lượng hữu cơ có trong đất Sự ổn định khả năng
chống chịu của các hạt kết ở đất vùng nhiệt đới được tạo thành từ các hydrôxit sắt, nhôm có thể làm tăng khả năng chống chịu của các loại đất này đối với tác động của mưa lớn
Hệ số bào mòn K có giá trị từ gần giá trị 0 cho tới 0,6 Hệ số này có giá trị thấp đối với những loại đất có cấu trúc tơi xốp, thấm nước nhanh và tiêu nước tốt hay các loại đất trong vùng nhiệt đới có chứa nhiều khoáng sét sắt, nhôm hoặc kaolinit Những loại đất có khả năng thấm trung bình và tính ổn định trung bình về mặt cấu trúc thường có hệ số K từ 0,2- 0,3 Trong khi những loại đất dễ bị xói mòn và có khả năng thấm thấp
sẽ có hệ số K lớn hơn 0,3
Theo Nguyễn Trọng Hà và các cộng sự, đất Việt Nam có hệ số K dao động từ 0,09- 0,35 Ví dụ
cụ thể trên một số loại đất như sau: đất đen có tầng kết von dày K= 0,11; đất xám feralit K=
0,22; đất nâu đỏ K= 0,23
c Yếu tố địa hình (L,S)
Phản ánh chiều dài dốc và mức độ dốc Trong cùng các điều kiện như nhau đất có độ dốc càng
Trang 5lớn khả năng xói mòn càng lớn bởi vì chúng làm tốc độ của dòng chảy và lượng nước chảy tràn tăng lên Về mặt lý thuyết, khi tăng tốc độ dòng chảy lên gấp đôi thì mức độ vận chuyển đối với các hạt có thể lớn hơn 64 lần, nó cho phép
mang các vật liệu huyền phù (hòa tan trong
nước) lớn hơn gấp 30 lần và kết quả làm tăng sức mạnh của xói mòn gấp 4 lần Chiều dài dốc cũng góp phần quan trọng đối với khả năng xói mòn đất bởi vì chúng mở rộng diện tích nghiêng của dốc, do đó tập trung nhiều lượng nước chảy trên mặt Một ví dụ về nghiên cứu xói mòn ở
vùng tây nam Lowa đã chỉ ra cho thấy khi ta
tăng gấp đôi chiều dài dốc ở độ dốc 9% lượng nước chảy sẽ tăng lên 1,8 lần và làm tăng
lượng đất mất lên 2,6 lần Chính bởi lý do này nên khi người ta thiết kế những kênh, mương khống chế cắt ngang sườn dốc sẽ làm giảm
đáng kể lượng đất mất
d Yếu tố che phủ và quản lý (C)
Yếu tố này chỉ ra mức độ tác động của các hệ thống cây trồng và những khác biệt trong quản
lý sử dụng đất đối với lượng đất bị mất do xói mòn Các rừng và đồng cỏ là những hệ thống bảo vệ đất tự nhiên tốt nhất như đã từng được biết tới, tiếp đó là các loại cây trồng có khả năng che phủ cao thường được trồng mật độ dày như các cây ngũ cốc, các cây họ đậu có khả năng
Trang 6bảo vệ đất khá tốt Tuy nhiên, một số loại cây như ngô, đậu tương, khoai tây, trồng theo luống thường có khả năng che phủ thấp ở giai đoạn đầu khi mới trồng có thể làm tăng khả năng xói mòn lên rất nhiều
Sự kết hợp giữa các loại cây trồng và khả năng duy trì lớp phủ bề mặt đất (bao gồm cả sự che phủ của các lớp cỏ giữa các băng cây trồng) theo thời gian trong năm thông qua các hệ
thống luân canh hợp lý làm giảm xói mòn rất nhiều Vì vậy chúng được gọi là "Hệ thống canh tác bảo vệ đất" Nếu hệ thống này để lại các tàn thể thực vật sau thu hoạch cũng sẽ làm giảm khá nhiều hiểm họa của xói mòn Chúng ta có thể thấy rõ những tổn thất do rửa trôi khi canh tác theo phương pháp cổ truyền trên các sườn dốc trung bình ở một số vùng nhiệt đới:
Giá trị (C) cho những vùng riêng biệt phụ thuộc vào nhiều nhân tố gồm: cây trồng hiện tại, các giai đoạn phát triển của cây trồng, hệ thống làm đất và các yếu tố quản lý khác Trị số C sẽ cao (gần đến 1,0) với những loại đất có độ che phủ thấp, như ở những vùng đất canh tác vừa mới làm đất sạch và mới gieo hạt hoặc mới trồng cây con tán cây chưa phát triển, ngược lại trị số
Trang 7này sẽ đạt giá trị thấp (<0,1) ở trên những diện tích đất rừng có tán che phủ dày hay những
diện tích đất canh tác có để lại khối lượng tàn
dư thực vật cao Giá trị C thường được tính
toán bởi những nhà khoa học có kinh nghiệm, hiểu biết về ảnh hưởng của độ che phủ và quản
lý trong mỗi vùng xác định Ðộ che phủ của cây trồng có ý nghĩa trong việc giảm tốc độ va đập của hạt mưa vào đất và hạn chế tốc độ dòng chảy trên mặt Hệ số C phụ thuộc vào cây trồng
và điều kiện canh tác của mỗi vùng Ví dụ, theo Nguyễn Trọng Hà và các cộng sự ở vùng Xuân Mai, Hòa Bình C dao động từ 0,05- 0,07; C ở vùng đất trống: 1; C ở đất lúa nương: 0,5
đ Yếu tố hoạt động trợ giúp của con người (P)
Yếu tố này phản ánh hiệu quả tác động của con người trong canh tác đối với quá trình xói mòn đất cụ thể như việc trồng cây theo đường đồng mức, trồng cây theo băng dải và các hoạt động trợ giúp khác, tỷ lệ đất mất được xác định đối với từng biện pháp xác định khi chúng được áp dụng trên đất dốc Trong sử dụng đất dốc biện pháp chính để bảo vệ đất có liên quan đến khả năng che phủ bề mặt và quản lý cây trồng luôn cần phải có sự trợ giúp của các hoạt động khác, các hoạt động trợ giúp (hay yếu tố P) bao gồm việc làm đất theo đường đồng mức, trồng các
Trang 8băng dải cây trồng theo đường đồng mức, các
hệ thống ruộng bậc thang và các hệ thống
đường dẫn thoát nước Các tác động quản lý được thể hiện trên cả hai mặt tích cực và tiêu cực
Việc khai thác rừng một cách bừa bãi, đốt rừng làm nương rẫy, sau đó cày xới là tác động có tính phá hoại đối với đất trên sườn dốc, đặc biệt cách làm này thường được tiến hành vào trước mùa mưa làm đất dễ bị rửa trôi ngay ở những trận mưa đầu tiên, hoặc các biện pháp canh tác không hợp lý đối với đất dốc như canh tác theo đường dốc, không trồng các dải bảo vệ hoặc dải cây che phủ để ngăn dòng chảy đều tạo điều kiện cho xói mòn xảy ra mạnh mẽ
Giá trị P đối với mỗi hoạt động trợ giúp được xác định theo tỷ lệ đất mất diễn ra ở ô đất áp dụng các biện pháp trợ giúp chống xói mòn so với ô đất không sử dụng biện pháp chóng xói mòn Ví dụ: P= 1 khi canh tác không áp dụng biện pháp chống xói mòn còn các giá trị P cho việc canh tác theo đường đồng mức hoặc trồng cây theo băng ở cấp độ dốc khác nhau được trình bày ở bảng :
Canh tác theo các đường đồng mức, trồng cây thành dải, kết hợp các dải bảo vệ trên các
đường đồng mức, tăng mật độ trồng, tạo các hệ
Trang 9thống thềm đất bảo vệ là những biện pháp trợ giúp tích cực để hạn chế tác động của dòng
chảy và kết quả hạn chế được quá trình xói mòn đất (bảng 12.6)