1.1.2 .Quỏ trỡnh phong hoỏ đỏ hỡnh thành đất
4.5. Xúi mũn và thoỏi húa đất
4.5.1. Xúi mũn đất
4.5.1.1. Khỏi niệm
Xúi mũn đất là hiện tượng cuốn trụi cỏc phần tử đất và dinh dưỡng từ nơi này đến nơi khỏc.
Cú 2 loại xúi mũn là xúi mũn bề mặt và xúi mũn theo phương thẳng đứng (theo chiều sõu).
- Xúi mũn bề mặt là hiện tượng di chuyển cỏc phần tử đất và chất dinh dưỡng từ nơi này sang nơi khỏc trờn bề mặt đất. Trong điều kiện địa hỡnh dốc thỡ đất và dinh dưỡng
- Xúi mũn theo phương thẳng đứng là hiện tượng cuốn trụi cỏc chất tan và phần tử đất theo chiều sõu trọng lực. Người ta gọi đú là hiện tượng rửa trụi hay là xúi mũn theo trọng lực.
4.5.1.2. Tỏc hại của xúi mũn đất
Tỏc hại của xúi mũn đất được thể hiện ở cỏc mặt sau:
Về mặt sản xuất nụng nghiệp
Hiện tượng xúi mũn bề mặt và rửa trụi theo chiều sõu đó làm cho đất dốc canh tỏc nụng nghiệp trở nờn thoỏi hoỏ nghiờm trọng. Theo nhiều kết quả nghiờn cứu trờn đất dốc cho thấy: Do xúi mũn mà năng suất cõy trồng bị giảm đi nhanh chúng. Vớ dụ: Khi nghiờn cứu về sự suy thoỏi đất nương rẫy ở Chợ Đồn (Bắc Kạn), Nguyờn Bỡnh (Cao Bằng), Mộc Chõu (Sơn La) v.v... đều cho chung một kết luận là: Năng suất cõy trồng vụ 2 so với vụ đầu giảm cũn 60 %, vụ 3 so với vụ 1 cũn khoảng 30 %. Hay một kết quả nghiờn cứu về sắn trờn đất dốc cho thấy khi trồng chay thỡ đến năm thứ tư khụng cũn cho thu hoạch.
Hiện tượng xúi mũn làm cho đất bị thoỏi hoỏ, năng suất cõy trồng suy giảm là nguyờn nhõn chớnh của nạn du canh kộo theo du cư của đồng bào cỏc dõn tộc vựng nỳi.
Về mặt tài nguyờn rừng
Xúi mũn làm cho đất đai bị kiệt quệ, người dõn khụng cũn con đường nào khỏc đó tiếp tục nạn phỏ rừng, đốt nương làm rẫy để duy trỡ sự sống của họ. Họ di chuyển từ nơi này sang nơi kia sau 1 - 2 vụ và để lại sau họ là vựng đất thoỏi hoỏ, nghốo dinh dưỡng. Theo số liệu thống kờ, năm 2010 độ che phủ rừng toàn quốc đạt 39,5 % (năm 1990 độ che phủ của rừng cũn 27,8 %), trong khi vào năm 1943 chỳng ta cú tỷ lệ che phủ rừng trong toàn quốc là 43 %. Rừ ràng xúi mũn là một nguyờn nhõn về mặt kỹ thuật dẫn đến tài nguyờn rừng của nước ta bị cạn kiệt.
Về mặt thủy lợi
Xúi mũn đất do nước ở Việt Nam được xếp vào loại nhất nhỡ trờn thế giới. Lượng đất bị xúi mũn đó nõng cao cỏc lũng sụng ở hạ lưu (hiện nay một số nơi của hệ thống sụng Hồng đó cú đỏy sụng cao hơn mặt đất trong đờ) gõy trở ngại lớn cho cỏc cụng trỡnh thuỷ lợi. Ngoài ra xúi mũn cũn gõy ra nhiều thiệt hại khỏc nữa như sạt lở đất làm hư hại cỏc cụng trỡnh giao thụng và nhà cửa gõy nguy hiểm đến tớnh mạng của con người.
4.5.1.3. Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến xúi mũn
Theo Wischmeier và Smith (1978), thỡ phương trỡnh dự tớnh lượng đất xúi mũn do nước gõy ra hay thường được gọi là phương trỡnh mất đất phổ dụng như sau:
A = R.K.L.S.C.P
Trong đú:
A: Lượng đất bị xúi mũn (tấn/ha/năm) R: Yếu tố mưa và dũng chảy
K: Hệ số bào mũn của đất L: Yếu tố chiều dài dốc S: Yếu tố độ dốc
P: Yếu tố biện phỏp chống xúi mũn.
Tuy nhiờn, khi nghiờn cứu về nguyờn nhõn gõy ra xúi mũn đất do mưa người ta thấy chủ yếu tập trung vào cỏc yếu tố sau:
Mưa và dũng chảy
Những nơi mưa ớt và khụng tập trung như vựng ụn đới thỡ xúi mũn do giú là rất phổ biến. Cũn vựng nhiệt đới mưa nhiều như Việt Nam thỡ mưa là nguyờn nhõn cơ bản gõy nờn xúi mũn đất.
Do ảnh hưởng của điều kiện nhiệt đới giú mựa, nờn lượng mưa ở Việt Nam rất cao, trung bỡnh từ 1.500 – 3.000 mm/năm và tập trung tới 85% vào mựa mưa. Ở miền Bắc mưa tập trung từ thỏng 5 đến thỏng 9 hàng năm. Lịch sử khớ hậu Việt Nam đó ghi lại cú những trận mưa đến 900 mm với cường độ lớn đó gõy ra xúi mũn nghiờm trọng.
Về cơ chế của mưa gõy ra xúi mũn bề mặt được biểu thị bằng hỡnh 5.1.
Hỡnh 5.1: Sơ đồ phõn bố lượng nước khi mưa
Khi mưa xuống đất dốc, một phần ngấm theo trọng lực (P1), một phần bốc hơi (P2) cũn lại sẽ tạo thành dũng chảy d, như vậy ta cú:
d = R - (P1+ P2)
Trong thực tế, trong khi mưa thỡ P1 hầu như khụng đỏng kể (vỡ ẩm độ khụng khớ cao), do vậy d sẽ tỉ lệ nghịch với P2 và tỉ lệ thuận với R. Nghĩa là mưa càng to và tập trung, đất cú khả năng thấm thấp thỡ dũng chảy sẽ càng mạnh. Theo cỏc nghiờn cứu cú tớnh toỏn thỡ chỉ cần một trận mưa tập trung với lưu lượng lớn hơn hoặc bằng 10 mm đó gõy dũng chảy bề mặt và tất yếu sẽ gõy xúi mũn (tất nhiờn cũn tuỳ thuộc vào cỏc yếu tố che phủ và tớnh chất đất đai).
Mặt khỏc, ngay trong một trận mưa thỡ thường mới mưa đất thấm mạnh nhưng càng về sau tốc độ thấm càng giảm và xúi mũn càng về sau càng mạnh khi cường độ mưa càng lớn.
Hạt mưa khi rơi vào đất đó bắn phỏ làm bắn tung cỏc phần tử đất màu mỡ lờn (khi mặt đất khụng cú che phủ) và dũng chảy sẽ cuốn trụi đi. Giọt mưa càng lớn, cường độ mưa càng lớn thỡ lượng đất bắn tung ra càng nhiều và xúi mũn càng lớn (Bảng 5.8).
P2
P1
d R
Cho đến nay cỏc nghiờn cứu về xúi mũn bề mặt đó đủ sở cứ cho ta kết luận là: Việc giọt mưa bắn phỏ vào đất cú tỏc động mạnh mẽ nhất để gõy ra xúi mũn, thứ 2 mới là tốc độ dũng chảy bề mặt.
Bảng 5.8: Ảnh hưởng của đường kớnh hạt mưa, tốc độ và cường độ mưa tới lượng đất bị bắn lờn
Tốc độ giọt mưa (m/s) Đường kớnh hạt mưa (mm) Cường độ mưa (cm/h) Lượng đất bị bắn tung (g) 4,0 3,5 12,2 67,0 5,5 3,5 12,2 223,0 5,5 5,1 12,2 446,0 5,5 5,2 20,6 690,0 (Nguyễn Thế Đặng và Cs, 2008) Địa hỡnh
Địa hỡnh là yếu tố quan hệ chặt tới xúi mũn bề mặt vỡ với địa hỡnh dốc, dũng chảy sẽ dễ xảy ra, cũn trong điều kiện đất bằng phẳng thỡ xúi mũn bề mặt do mưa hầu như khụng đỏng kể. Địa hỡnh dốc là yếu tố “bảo thủ” khú khắc phục.
Cường độ xúi mũn tỷ lệ thuận với độ dốc, Cường độ xúi mũn ở độ dốc khỏc nhau được đỏnh giỏ qua độ dốc như sau:
< 5% : xúi mũn yếu Từ 5 - 70: xúi mũn trung bỡnh Từ 7 - 100 : xúi mũn mạnh; > 100 : xúi mũn rất mạnh
Trong thực tế ở những dạng dốc khỏc nhau thỡ xúi mũn cũng khỏc nhau:
Vớ dụ: Dốc thẳng xúi mũn mạnh trờn toàn bề mặt, dốc lừm thỡ xúi mũn phớa trờn mạnh, dốc lồi phớa dưới mạnh v.v...
Dốc càng dài xúi mũn càng mạnh.
Yếu tố che phủ đất
Độ che phủ mặt đất tỷ lệ nghịch với xúi mũn đất. Đất càng kộm che phủ càng bị xúi mũn mạnh và ngược lại.
Tổng kết của kết quả nghiờn cứu trong chương trỡnh canh tỏc trờn đất dốc của Trường Đại học Nụng Lõm Thỏi Nguyờn cho thấy ở độ dốc 100 - 150 xúi mũn như sau:
- Đất trồng sắn thuần - Đất trồng ngụ thuần - Đất trồng chố kinh doanh - Đất trồng cõy ăn quả - Đất rừng tỏi sinh - Đất rừng hỗn giao tốt : Xúi mũn 60 - 100 tấn/ha/năm : Xúi mũn 40 - 70 tấn/ha/năm : Xúi mũn 15 - 30 tấn/ha/năm : Xúi mũn 10 - 12 tấn/ha/năm : Xúi mũn 8 - 10 tấn/ha/năm : Xúi mũn 3 - 5 tấn/ha/năm
Khi mặt đất bị che phủ kớn sẽ hạn chế tối đa lực tỏc động của hạt mưa bắn phỏ vào đất. Mặt khỏc nếu cú thảm cõy rập rạp thỡ mưa sẽ theo lỏ, cành chảy qua thõn vào đất. Bộ
rễ ăn sõu và chằng chịt của cõy tạo điều kiện tăng khả năng thấm. Như vậy xúi mũn sẽ giảm tối đa.
Tớnh chất đất
Yếu tố đất đai ảnh hưởng đến xúi mũn trờn cơ sở 4 tớnh chất là: thành phần cơ giới, hàm lượng chất hữu cơ, kết cấu đất và độ dày tầng đất.
Thành phần cơ giới nhẹ, thụ thấm nước nhanh hơn nặng. Ngoài ra, cỏc phần tử mịn dễ bị cuốn trụi hơn phần tử thụ, nờn bị xúi mũn mạnh hơn.Khi nhiều chất hữu cơ thỡ nước thấm nhanh hơn làm giảm xúi mũn đất và ngược lại khi nghốo hữu cơ thỡ thấm chậm gõy dũng chảy dẫn đến xúi mũn mạnh. Hàm lượng chất hữu cơ và mựn nhiều sẽ cho đất cú kết cấu tốt và hạn chế xúi mũn.Đất cú kết cấu viờn bền, tơi xốp khụng những thấm nước nhanh mà cũn chống chịu sự bắn phỏ của động lực hạt mưa, hạn chế xúi mũn và ngược lại.Đất càng dày mà cú kết cấu tốt thỡ thấm nước nhiều, nhanh nờn xúi mũn ớt hơn đất mỏng và khụng cú kết cấu.
Con người
Con người tỏc động đến xúi mũn đất được biểu hiện ở 2 thỏi cực: Nếu khụng cú ý thức trong quỏ trỡnh sử dụng đất thỡ sẽ gúp phần làm cho xúi mũn đất trở nờn nghiờm trọng, ngược lại nếu chỳ ý bảo vệ, bồi dưỡng đất thỡ sẽ hạn chế xúi mũn.
4.5.1.4. Biện phỏp chống xúi mũn
Biện phỏp cụng trỡnh
- Làm ruộng bậc thang: - Biện phỏp mương bờ: - Đào hố vảy cỏ:
Một số vựng đất dốc trồng cõy ăn quả hay cõy cụng nghiệp cú thể đào cỏc hố ngang dốc dài một vài một sõu vài chục centimet rải rỏc và so le để chặn dũng chảy và trữ nước, cũng cú tỏc dụng hạn chế xúi mũn đỏng kể.
Biện phỏp sinh học
- Biện phỏp trồng cõy xanh theo đường đồng mức:
Băng cõy xanh theo đường đồng mức (hàng rào xanh) là hợp phần kỹ thuật cốt lừi của mụ hỡnh SALT (Sloping Agricultural Land Technology - Kỹ thuật canh tỏc nụng nghiệp trờn đất dốc) (Hỡnh 5.2).
Băng cõy xanh Lõm nghiệp
Hỡnh 5.2: Mụ hỡnh SALT
Mụ hỡnh SALT bao gồm 2 hợp phần kỹ thuật cơ bản là:
+ Băng cõy xanh theo đường đồng mức: phần bắt buộc (phần cứng), là cỏc cõy phõn xanh họ đậu như cốt khớ, đậu chàm, muồng, Flemingia, Renzonii, keo dậu v.v...
Cõy nụng nghiệp
Tốt nhất là cõy họ đậu vỡ ngoài việc ngăn cản dũng chảy giữ lại đất, cũn cung cấp cho đất một lượng thõn lỏ làm phõn bún ngay tại chỗ cho cõy trồng chớnh trờn đất dốc. Băng cõy xanh được gieo trồng hàng kộp theo đường đồng mức cỏch nhau 4 – 10 m tuỳ độ dốc (dốc càng lớn khoảng cỏch càng hẹp). Cỏch xỏc định băng theo đường đồng mức được thực hiện bởi thước chữ A.
+ Cỏc cõy trồng nụng lõm nghiệp (phần mềm) được bố trớ giữa cỏc khoảng cỏch băng cõy xanh. Chủng loại, kỹ thuật tựy điều kiện khu vực và cõy trồng khỏc nhau.
Hiện nay phổ biến 3 loại mụ hỡnh SALT:
+ SALT I: Là kỹ thuật canh tỏc nụng nghiệp trờn đất dốc đơn giản: Bao gồm cỏc băng cõy xanh và cõy nụng nghiệp cộng cõy lõm nghiệp (60 % là cõy nụng nghiệp).
+ SALT II: như SALT I nhưng đưa thờm hợp phần kỹ thuật chăn nuụi vào mụ hỡnh và dành 20 % diện tớch trồng cõy thức ăn gia sỳc.
+ SALT III: như SALT I nhưng tỷ lệ cõy lõm nghiệp chiếm 60 % (gọi là mụ hỡnh lõm nụng kết hợp bền vững).
Cỏc kết quả nghiờn cứu và triển khai về mụ hỡnh SALT đều cho số liệu đo đếm về lượng đất xúi mũn cũng như độ phỡ đất tối ưu hơn hẳn so với ngoài SALT: Xúi mũn giảm 40 – 60 %, độ phỡ đất tăng, năng suất cõy trồng cao hơn 10 – 15 % v.v...
- Biện phỏp che phủ đất:
Khỏi niệm về che phủ đất được hiểu theo nghĩa rộng là: Bao gồm che phủ bằng vật liệu và che phủ bằng cả cõy xanh.
Trờn đất dốc việc duy trỡ độ che phủ mặt đất vào mựa mưa đó hạn chế 40 – 45 % xúi mũn đất. Cú thể che phủ đất bằng việc trồng xen cỏc cõy ngắn ngày với cõy dài ngày khi chưa khộp tỏn hoặc sử dụng cỏc phế phụ phẩm nụng nghiệp hay cỏ rỏc che phủ mặt đất.
Việc che phủ mặt đất khụng chỉ hạn chế đỏng kể xúi mũn mà cũn giữ ẩm cho đất khi khụng cú mưa và cung cấp dinh dưỡng trả lại cho đất.
- Biện phỏp bảo vệ rừng đầu nguồn nước:
Đầu nguồn nước bao gồm những khu vực trong lưu vực đầu nguồn sụng suối và cỏc chỏm đồi nỳi. Việc bảo vệ và trồng rừng ở những khu vực này sẽ duy trỡ được lưu lượng của cỏc sụng suối và gúp phần làm giảm xúi mũn đất.
Biện phỏp canh tỏc
Khối biện phỏp canh tỏc bao gồm: - Trồng cõy theo đường đồng mức. - Trồng xen, trồng gối:
- Trồng theo luống:
- Khụng làm đất và xới xỏo trong cỏc thỏng mưa tập trung để trỏnh khả năng cuốn trụi đất của dũng chảy bề mặt.
- Bún phõn cho cõy trồng cũng là biện phỏp chống xúi mũn vỡ tăng khả năng sinh trưởng phỏt triển của cõy và tăng cường kết cấu đất.
Túm lại: Để chống xúi mũn nờn phối kết hợp nhiều biện phỏp và tuỳ theo điều kiện của từng vựng, từng nụng hộ mà ta chọn ưu tiờn từng khối giải phỏp đó nờu ở trờn.
4.5.2. Thoỏi húa đất dốc
4.5.2.1. Khỏi niệm
Thoỏi hoỏ là khỏi niệm để chỉ sự suy giảm theo chiều hướng xấu đi so với ban đầu. Thoỏi hoỏ đất được hiểu là quỏ trỡnh suy giảm độ phỡ nhiờu của đất từ đú làm cho sức sản xuất của đất bị suy giảm theo.
4.5.2.2. Cỏc quỏ trỡnh thoỏi húa đất dốc
Suy giảm chất hữu cơ, mựn và chất dinh dưỡng
Đõy là quỏ trỡnh suy thoỏi nghiờm trọng nhất diễn ra trờn đất dốc ở nước ta. Đầu tiờn là tầng Ao bị bào mũn do xúi mũn bề mặt (là tầng tiếp nhận nguồn chất hữu cơ chủ yếu), rồi quỏ trỡnh rửa trụi theo chiều trọng lực đó làm hàm lượng mựn và cỏc chất dinh dưỡng bị suy giảm nhanh chúng. Quỏ trỡnh này diễn ra mạnh mẽ nhất vào mựa mưa, là thời gian cú cường độ xúi mũn và rửa trụi đất lớn nhất.
Sự suy giảm chất hữu cơ, mựn và chất dinh dưỡng diễn ra mạnh mẽ khi chuyển từ thảm rừng sang thảm cõy trồng. Cỏc kết quả nghiờn cứu trờn cỏc loại đất dốc ở Việt Nam đều cho kết luận rằng chỉ sau 4 – 5 năm chuyển từ thảm rừng sang thảm cõy trồng đó làm cho hàm lượng mựn giảm đi quỏ nửa so với khi cũn rừng, nhất là canh tỏc cỏc cõy trồng ngắn ngày.
Chất hữu cơ và mựn suy giảm dẫn đến hàng loạt cỏc tớnh khỏc của đất bị thay đổi theo chiều hướng bất lợi và đất bị thoỏi húa nhanh chúng.
Giảm khả năng trao đổi hấp phụ và độ no bazơ
Qua quỏ trỡnh canh tỏc, nhất là cõy ngắn ngày trờn đất dốc, dung tớch hấp thu và độ no bazơ của đất bị suy giảm đỏng kể (Bảng 5.9).
Sự suy giảm dung tớch hấp thu khụng chỉ về lượng mà cả về chất, đú giảm tỉ lệ cỏc kim loại kiềm trong thành phần CEC đồng thời với sự tăng tương đối của Al+++ và H+. Cỏc khoỏng sột trong đất đó nghốo lại cấu tạo chủ yếu bởi cỏc khoỏng cú dung tớch trao đổi thấp, hoạt động bề mặt kộm (khoỏng caolinit, gipxớt). Do vậy khả năng trao đổi phụ thuộc mạnh vào thành phần hữu cơ mà nguồn này lại chịu ảnh hưởng mạnh của canh tỏc.
Tăng độ chua
Đất dốc, nhất là đất canh tỏc bị chua ở tầng mặt rất phổ biến. Chỉ sau 3 – 5 năm canh tỏc pH đất đó giảm đến trờn một đơn vị.
Nguyờn nhõn cơ bản làm cho độ chua tăng lờn nhanh chúng trờn đất dốc chủ yếu là do xúi mũn và rửa trụi. Do xúi mũn và rửa trụi mà hàm lượng cỏc chất kiềm và kiểm thổ bị suy giảm nhanh chúng, nhất là ở tầng mặt, nờn đất bị chua.