Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU
1.2 Tỡnh hỡnh nghiờn cứu xúi mũn ủất
Tài nguyờn ủất trờn thế giới cú khoảng 13.500 triệu ha, trong ủú 1.000 triệu ha (chiếm 14,7%) ựất ựồi núi có khả năng sản xuất nông lâm nghiệp. đó là nguồn tài nguyên lớn mang tính chiến lược quốc gia của nhiều nước vì giá trị sản phẩm nụng lõm nghiệp lớn, ủồng thời ủú cũn là những vựng ủất nuụi sống hàng trăm triệu người và bảo vệ môi trường sinh thái cho nhân loại (Storey, 2002) [85].
Diện tắch ựất ựồi núi ở khu vực đông Nam Á ựược phân bố ở tất cả các nước trong khu vực, trong ủú nhiều nhất là ở Việt Nam (chiếm 78% tổng diện tích toàn quốc) và ở Lào (chiếm 73% tổng diện tích toàn quốc). Phần lớn diện tớch ủất ủồi nỳi ủược sử dụng cho lõm nghiệp cũng như ủược khai thỏc trồng cỏc loại cõy cụng nghiệp, cõy ăn quả dài ngày. Một phần nhỏ diện tớch ủất ủồi nỳi dạng thung lũng, dốc thấp, bình nguyên, cao nguyên thuận lợi cho canh tác thì ủược sử dụng trồng hoa màu lương thực. ðại bộ phận hệ thống canh tỏc vựng ủồi nỳi là canh tỏc nước trời, trừ diện tớch lỳa nước hai vụ dạng ruộng bậc thang hoặc diện tích trồng rau ven bãi bồi các sông suối là sử dụng nước tưới (Fullen và cộng sự, 2001) [71]. ðất ủồi nỳi núi chung cú ủộ màu mỡ cao nếu ủược khai thỏc và sử dụng hợp lý. Tuy nhiờn, ủộ màu mỡ của ủất ủồi nỳi phụ thuộc nhiều vào thành phần ủỏ mẹ, ủộ dốc, thảm thực vật, rừng che phủ hoặc dũng chảy của nước mưa.
Tại Mỹ, nhiều nghiờn cứu về cơ chế xúi mũn ủất ủạt ủược nhiều kết quả, tạo ra bước ngoặt về nghiờn cứu xúi mũn ủất. Những thực nghiệm ủầu tiờn nhằm xỏc ủịnh xúi mũn ủất về mặt ủịnh lượng ủược cỏc tổ chức Lõm nghiệp Mỹ tiến hành tại Bang Iuta vào năm 1915. Ngay sau ủú, Miller ủó tiến hành những thực nghiệm ngoài thực ủịa ở Bang Missuri vào năm 1917 và cụng bố
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 33 kết quả vào năm 1923 (dẫn theo Bennett (1993) [59]). Bennett (1993) [59] lập một mạng lưới gồm 10 trạm thực nghiệm chống xói mòn vào các năm 1928 ủến 1933. Mười năm sau số trạm nghiờn cứu ủược xõy dựng lờn tới 44 trạm, cú chương trỡnh nghiờn cứu bằng biện phỏp kỹ thuật và nghiờn cứu chế ủộ dũng chảy từ các máng thu nước.
Cụng trỡnh nghiờn cứu ủầu tiờn của Volni cho thấy nguyờn nhõn chủ yếu của xúi mũn ủất là hạt nước rơi. Cụng trỡnh nghiờn cứu ủầu tiờn theo hướng này ủó ủược Bayer, Borot, Vudbern và Musgrave thực hiện trong những năm 30 của thế kỷ 20 (dẫn theo Zakharov, 1981 [52]). Những công trỡnh nghiờn cứu ủầu tiờn về mưa thiờn nhiờn ủó ủược Laws tiến hành vào năm 1940, cũn cụng trỡnh nghiờn cứu ủầu tiờn về tỏc ủộng cơ học của hạt mưa vào ủất thỡ ủược Ellison tiến hành vào năm 1944 (dẫn theo Zakharov, 1981 [52]). Mụ tả cỏc vấn ủề nờu trờn, Stalling (dẫn theo Hudson, 1981 [7]) viết:
"Việc phỏt hiện ra rằng hạt mưa là nhõn tố chớnh của xúi mũn do nước ủó kết thỳc thời ủại ủấu tranh vụ hiệu quả của con người chống lại xúi mũn và lần ủầu tiờn gieo niềm hy vọng giải quyết ủược một cỏch cú kết quả vấn ủề xúi mũn ủất. Tỏc ủộng của hạt mưa là một pha trong quỏ trỡnh nước làm xúi mũn ủất mà trước ủõy khụng nhận ra".
Xúi mũn ủất ủược nghiờn cứu rộng rói ở mọi nơi trờn thế giới. Tại chõu Phi, ủến năm 1971, ủó cú trờn 12 nước cú trạm nghiờn cứu tại thực ủịa. Cỏc nhà nghiờn cứu về vấn ủề này như Haillet (1929), Staplz (1923), Ủy ban Hợp tỏc kỹ Khuật Nam Sahara (CCTA), Văn phũng ðất Liờn Phi (BIS), Hội ủồng Bảo vệ và Sử dụng ðất khu vực Nam Phi (SARCCVS), UB Nghiên cứu Khoa học Kỹ thuật thuộc Tổ chức Thống nhất châu Phi (OAU) (dẫn theo Zakharov, 1981 [52] và Hudson, 1981 [7]). Một số cụng trỡnh nghiờn cứu xúi mũn ủất ủó ủược tiến hành ở một số quốc gia tại cỏc chõu lục khỏc như Srilanca, Ấn ủộ, Australia, Israel, Nhật Bản,... .
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 34 Cỏc nhà khoa học của Liờn Xụ (cũ) và Bulgari cũng ủó thu ủược nhiều kết quả nghiờn cứu về xúi mũn ủất. Cỏc thành tựu ủạt ủược cú ý nghĩa trờn cỏc mặt nghiờn cứu lý thuyết về cơ chế tỏc ủộng của cỏc nhõn tố ảnh hưởng đến xĩi mịn đất. Từ đĩ đã cĩ nhiều phương pháp chẩn đốn đánh giá lượng ủất bị rửa trụi, ủề xuất ủược cỏc biện phỏp phũng chống và mức ủộ cần thiết phải ỏp dụng cỏc biện phỏp này ở từng ủiều kiện cụ thể. Cỏc ủúng gúp về nghiờn cứu này theo Nguyễn Quang Mỹ (2005) [17] cú thể kể ủến như:
Sobolev (1961), Zakharov (1981), Eghiazarov (1963), Mirskhulava (1960), Biotrev (1974), Stanev (1979), Tranlop (1979,1986), Pokkov (1987), Makkaveep (1987)…
Xúi mũn ủất ủó ủược cỏc nhà khoa học thế kỷ 20 nghiờn cứu thực nghiệm và khỏi quỏt húa thành cụng thức toỏn học như: phương trỡnh xúi mũn ủất của Horton (1945), phương trỡnh mất ủất của Musgave (1947), phương trỡnh phỏ hủy kết cấu hạt mưa của Ellison (Dẫn theo Ellison, 1958) [67]; phương trình xói mòn mặt Fleming (1981) [69]; phương trỡnh mất ủất phổ dụng USLE của Wischmeier và Smith (1958) [90]; xỏc ủịnh cỏc tham số cho phương trỡnh mất ủất của M.
Lafflen (1991) [78]; mô hình mô phỏng quá trình bồi lắng của Fleming và Fahmy (1973), mụ hỡnh xúi mũn ủất dốc của Foster và Meyer (1975) (dẫn theo Dickinson và Rudra, 1990 [66]).
Nghiờn cứu xúi mũn ủất ủó ủược phỏt triển mạnh mẽ trong những năm của thập kỷ 80 và 90. Sự phỏt triển này nhằm ủỏp ứng dũi hỏi cấp bỏch của việc bảo vệ môi trường sống, nâng cao năng suất và thu nhập từ ngành trồng trọt. Mặt khỏc, sự phỏt triển của sự nghiờn cứu xúi mũn ủất cú ủược là do ủó ứng dụng cỏc phương phỏp mụ hỡnh, mụ phỏng bằng toỏn học, ủặc biệt cú sự hỗ trợ ủắc lực của cụng nghệ thụng tin. Cỏc biện phỏp kỹ thuật chống xúi mũn như ủắp bờ, san ủất tạo ruộng bậc thang, canh tỏc theo ủường ủồng mức, trồng cõy theo băng, luõn canh cõy trồng, trồng ủệm, che phủ giữ ẩm cho ủất,
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 35 cỏc biện phỏp cụng trỡnh ủó mang lại những kết quả giảm và chống xúi mũn rừ rệt. Hệ thống nụng lõm kết hợp và ủa dạng húa cõy trồng trờn ủất ủồi nỳi ủó ủược thử nghiệm và lan rộng khắp nơi bởi tớnh ưu việt về sử dụng ủất bền vững và hiệu quả của hệ thống này. Năm 1983, hội ủồng nghiờn cứu nụng lõm Thế Giới (ICRAF) ủó ủưa ra ủịnh nghĩa khỏ hoàn hảo về hệ thống nụng lõm kết hợp: Ộđó là hệ thống sử dụng ựất bao gồm các cây gỗ lâu năm và các cây công nghiệp hàng năm hoặc cây thức ăn gia súc, hoặc cả hai trên cùng một mảnh ủất ủồng thời hay luõn phiờn với mục ủớch cho sản phẩm tối ủa và duy trỡ sản xuất lõu bền do bảo vệ và tăng cường ủược ủộ màu mỡ ủất” (Castella và đặng đình Quang (2002) [2]).
Bên cạnh những nghiên cứu kỹ thuật về sử dụng hiệu quả và bảo vệ chống suy thoỏi ủất dốc, ngày nay sử dụng ủất ủồi nỳi bền vững cũn ủặc biệt chỳ trọng ủến khớa cạnh phỏt triển kinh tế và xó hội vựng ủồi nỳi nhằm ủảm bảo một hệ thống sử dụng ủất bền vững. Nhúm cụng tỏc về “khung ủỏnh giỏ ủất dốc bền vững”, Nairobi (1991) (dẫn theo Trần An Phong, 1995 [23]) ủó nờu lờn quan ủiểm “Quản lý bền vững ủất ủai bao gồm tổ hợp cỏc cụng nghệ, chớnh sỏch và cỏc hoạt ủộng nhằm liờn hợp cỏc nguyờn lý kinh tế - xó hội với cỏc quan tõm mụi trường ủể ủồng thời (a) duy trỡ hoặc nõng cao sản lượng, hiệu quả sản xuất, (b) giảm rủi ro sản xuất, (c) bảo vệ tiềm năng nguồn lực tự nhiên và ngăn ngừa thoỏi húa ủất và nước, (d) cú hiệu quả lõu dài và (e) ủược xó hội chấp nhận ”.
1.2.2 Nghiờn cứu xúi mũn ủất ở Việt Nam
Cỏch ủõy hàng nghỡn năm ủó xuất hiện xúi mũn ủất do nước và tổ tiờn chỳng ta, người Việt cổ ủó cú cỏc biện phỏp chống xúi mũn ủất cú hiệu quả, ủú là xõy dựng hệ thống ruộng bậc thang trờn ủất dốc. Tuy nhiờn, lịch sử nghiờn cứu ủất ủai ở Việt Nam cú từ hàng trăm năm nay nhưng cụng tỏc nghiờn cứu về xúi mũn ủất mới cú từ khoảng 4-5 thập kỷ gần ủõy. Theo
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 36 Nguyễn Quang Mỹ (2005) [17], cú thể chia quỏ trỡnh nghiờn cứu xúi mũn ủất ở Việt Nam thành 3 giai ủoạn:
1.2.2.1 Giai ủoạn trước năm 1954
Trong giai ủoạn này, Việt Nam bị thực dõn Phỏp thống trị, hầu như khụng cú cụng trỡnh nào nghiờn cứu về xúi mũn ủất. Tuy nhiờn thực tế vẫn cú hàng loạt cỏc cụng trỡnh chống xúi mũn ủất ủược xõy dựng từ kinh nghiệm sản xuất của người nụng dõn như dựng cỏc cụng trỡnh trờn ủất dốc bằng gỗ chắn, xõy dựng ruộng bậc thang của cộng ủồng dõn cư dõn tộc H'Mụng, Dao...ở vùng đông Bắc và Tây Bắc Việt Nam.
1.2.2.2 Giai ủoạn từ 1954-1975
Cỏc nghiờn cứu về xúi mũn ủất bắt ủầu vào những năm 1960, thời kỳ miền Bắc xây dựng xã hội chủ nghĩa. Năm 1963, nghiên cứu xói mòn khu vực ủó ủược tiến hành, một số nhà khoa học ủứng ủầu là Tụn Gia Huyờn ủó cụng bố cỏc nghiờn cứu về xúi mũn ủất ở Tõy Bắc. Trong thời kỳ này, một số cụng trỡnh của một số tỏc giả (dẫn theo Nguyễn Quang Mỹ, 2005 [17]) ủó ủược cụng bố như: Nguyễn Quý Khải (1962, 1963), Nguyễn Ngọc Bình (1962), Cao Văn Bính (1962), Nguyễn Xuân Kỳ (1962), Tôn Gia Huyên (1964, 1965), Tạ Quang Bửu (1963, 1964, 1965), Nguyễn Xuân Quát (1963, 1964), Chu đình Hoàng (1963), Trần Ích Châm (1964), Hồ Sỹ Chúc (1964), Bùi Văn Chi (1964), Bùi Quang Toản (1965), Bùi Ngọc Toản (1965), Nguyễn Văn Hảo (1965), Phương Chí Phạm (1965), Phạm Văn Ca (1966), Vũ Thanh Huyên (1967), Nguyễn Văn Tường (1967), Trần Tri Phương (1970), Hà Học Ngô (1971), Trần An Phong (1973).
Nhỡn chung, cỏc cụng trỡnh ủó giải quyết ủược nhiều vấn ủề nghiờn cứu về xúi mũn ủất, cỏc biện phỏp chống xúi mũn ủất tuy nhiờn tớnh ủịnh lượng chưa cao.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 37 1.2.2.3 Giai ủoạn từ sau năm 1975
Trong giai ủoạn này, một số trạm quan trắc nghiờn cứu chống xúi mũn ủất ủó ủược xõy dựng như: trạm nghiờn cứu xúi mũn ủất khu vực Tõy Nguyờn ủặt tại tỉnh Gia Lai xõy dựng năm 1976; trạm nghiờn cứu xúi mũn ủất tại tỉnh Thỏi Nguyờn; trạm nghiờn cứu xúi mũn ủất tại Hữu Lũng, Lạng Sơn; trạm nghiờn cứu xúi mũn ủất Ekmat (Buụn Ma Thuột).
Cỏc trạm quan trắc trờn ủõy cựng với cỏc chương trỡnh nghiờn cứu tổng hợp Tây Nguyên I (1976 – 1980), Tây Nguyên II (1980 – 1985), các chương trỡnh nghiờn cứu Tõy Bắc ủó thu thập ủược số liệu thực tế, mở ủầu cho thời kỳ nghiờn cứu xúi mũn ủất ủịnh lượng và ủưa ra một số biện phỏp chống xúi mũn ủất thớch hợp.
Một số cụng trỡnh nghiờn cứu về xúi mũn ủất trong giai ủoạn này của một số tỏc giả ủó ủược cụng bố như sau:
- Nghiờn cứu về những nhõn tố hoạt ủộng của xúi mũn ủất (dẫn theo Nguyễn Quang Mỹ, 2005 [17]): Bùi Quang Toản (1976), Chu đình Hoàng (1977), Nguyễn Văn ðịnh (1978), Phạm Ngọc Huấn (1980), Nguyễn Quang Mỹ và cộng sự (1981, 1983), Lê Thạc Cán, Nguyễn Quang Mỹ (1982), Ngô Trọng Thuận (1983), Nguyễn Tử Siêm, Thái Phiên (1999).
- Nghiờn cứu về xúi mũn ủất khu vực miền nỳi phớa Bắc, Tõy Nguyờn (dẫn theo Nguyễn Quang Mỹ, 2005 [17]): Lê Quang đán (1976), Phạm Ngọc Dũng (1978, 1983), Nguyễn Quang Mỹ, đào đình Bắc (1980, 1987), đỗ Hưng Thành (1981, 1983), Nguyễn Quang Mỹ và cộng sự (1982), Nguyễn Quang Mỹ (2005).
- Nghiờn cứu về phương phỏp chống xúi mũn ủất (dẫn theo Nguyễn Quang Mỹ, 2005 [17]): Lê Kha (1970), Nguyễn Ban ðạt (1977), Nguyễn Khang, Nguyễn Văn Tân, Cấn Triển, đào Châu Thu (1994) và đặng Quang Phán (2008) [21].
- Nghiờn cứu xúi mũn ủất bằng mụ hỡnh toỏn (dẫn theo Nguyễn Quang Mỹ,
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 38 2005 [17]): Chu đức, Mai đình Yên, Nguyễn Quang Mỹ (1984), Nguyễn Quang Mỹ, Hoàng Xuân Cơ (1985), Nguyễn Trọng Hà (1996), Cao ðăng Dư (1998).
- Nghiờn cứu về phõn vựng xúi mũn ủất (dẫn theo Nguyễn Quang Mỹ, 2005 [17]): Nguyễn Quang Mỹ (1980), ðỗ Hưng Thành (1982,1983), Vi Văn Vị (1984), đào đình Bắc (1985). Trong thời gian này, đào Trọng Năng và Nguyễn Kim Dung (1981) [7] dịch tài liệu "Bảo vệ ủất và chống xúi mũn"
của D. Hudson là tài liệu quý ủể nghiờn cứu xúi mũn ủất ở Việt Nam .
- Nghiờn cứu xúi mũn ủất bằng ảnh viễn thỏm và GIS (dẫn theo Nguyễn Quang Mỹ, 2005 [17]): Nguyễn Ngọc Thạch, Nguyễn Tứ Dần, Nguyễn Xuân ðạo, Phạm Văn Cự (1993), Phạm Văn Cự (1995), Nguyễn Tứ Dần, Nguyễn Quang Mỹ (1996), Nguyễn Tứ Dần (1998), Lại Vĩnh Cẩm (1999), Cao ðăng Dư (2000), Trần Văn Ý (2000) và Vũ Anh Tuân (2004) [44]. ðây là một hướng ủi ủỳng của cỏc nhà khoa học ở Việt Nam vỡ phương phỏp này giảm ủược chi phớ, hiệu quả hơn.
Theo thời gian các nghiên cứu hoàn thiện dần về phương pháp, chuyển từ nghiờn cứu ủịnh tớnh sang ủịnh lượng, nghiờn cứu xỏc ủịnh cỏc tỏc nhõn gõy xúi mũn ủất và ảnh hưởng của nú ủến xúi mũn ủất
Cỏc phương phỏp xỏc ủịnh xúi mũn ủất dần chuyển từ phương phỏp truyền thống thu hứng, ủo ủếm ngoài thực ủịa sang cỏc phương phỏp hiện ủại hơn: xỏc ủịnh xúi mũn bằng mụ hỡnh toỏn học, nghiờn cứu xúi mũn ủất bằng RS và GIS. Tuy nhiờn, cỏc nghiờn cứu ứng dụng RS và GIS trong xúi mũn ủất vẫn chỉ là các nghiên cứu mang tính lý thuyết, chưa có những nghiên cứu toàn diện và ủầy ủủ ủể ủỏnh giỏ mụ hỡnh lý thuyết và mụ hỡnh thực nghiệm.
ðể bảo vệ ủất chống xúi mũn, một số biện phỏp ủược nghiờn cứu và ứng dụng có hiệu quả như: nhóm các biện pháp công trình (làm ruộng bậc thang, làm mương bờ, bờ ủỏ, hố); nhúm cỏc biện phỏp canh tỏc (canh tỏc theo ủường ủồng mức, trồng cõy theo rónh, trồng trong hố, tạo bồn, tủ gốc, che phủ
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 39 ủất, hệ thống canh tỏc nụng lõm kết hợp…); nhúm cỏc biện phỏp sinh học (tạo băng cây phân xanh, tạo băng cây chắn)…
Dự ỏn nghiờn cứu bảo vệ ủất ủồi của Cộng ủồng chõu Âu (EU – BORASSUS, 2008 [53]) triển khai tại Việt Nam cho kết quả là phủ thảm hữu cơ cho trồng ngụ trờn ủất dốc cú tỏc dụng rừ rệt khi mưa to: chống xúi mũn ủất, cản ủược dũng chảy và hạn chế mất dinh dưỡng trong ủất xúi mũn và trong nước của dũng chảy. Nếu khụng phủ thảm, qua một vụ mưa trờn ủộ dốc 250 lượng nước và lượng một số chất dinh dưỡng chớnh của ủất mất gấp ủụi so với cú phủ thảm ngụ và gấp 3 ủến 4 lần so với phủ thảm lỏ cọ. Phủ thảm hữu cơ chống xúi mũn rửa trụi ủất trong mựa mưa cũn ủảm bảo năng suất ngụ cao hơn ngô trồng không phủ thảm. Bắp ngô to hơn, năng suất thực thu lớn hơn rõ rệt (không phủ thảm: 2,55 tấn/ha, có phủ thảm: hơn 3 tấn/ha (ðặng Quang Phán, 2008 [21] và đào Châu Thu (2008) [38]). Cũng vẫn trong khuôn khổ dự án EU – BORASSUS (2008) [53] triển khai tại Thái Lan cho kết quả trồng cõy trờn ủất dốc cú dải băng chắn cho hiệu quả chống xúi mũn cao nhất, tiếp ủến là trồng theo luống cú phủ ni lụng và trồng cõy theo luống khụng phủ.
Trong thực tiễn, từ lõu cỏc mụ hỡnh sử dụng ủất ủó và ủang phỏt triển mang lại lợi ớch nhiều mặt, khụng ủơn thuần chỉ là vấn ủề kinh tế mà cũn tạo công ăn, việc làm cho người dân và bảo vệ môi trường. Trong các mô hình này, cú sự kết hợp hài hũa giữa cỏc hệ sinh thỏi, trao ủổi, bự hoàn năng lượng cho nhau theo hướng tận dụng tối ủa năng lượng và ủó ủược tổng kết thành lý luận như mụ hỡnh canh tỏc nụng nghiệp bền vững trờn ủất dốc (SALT), Nụng-Lõm kết hợp, Vườn-Ao-Chuồng (VAC), Vườn-Ao-Chuồng-Rừng (VACR). Với những mụ hỡnh này, cú thể khai thỏc triệt ủể tiềm năng ủất ủai, năng lượng mặt trời, hạn chế ủược xúi mũn ủất. Tuy nhiờn, việc ỏp dụng cỏc biện phỏp chống xúi mũn ủất cụ thể ở mức ủộ nào là do ủiều kiện thực tế quyết ủịnh. Về nguyờn tắc, cần tớnh toỏn sao cho ủất ủược bảo vệ tốt nhất ủể duy trỡ và phỏt triển sản xuất, ủồng thời chi phớ cho việc thực hiện biện phỏp là hợp lý nhất.
Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận án tiến sĩ khoa học nông nghiệp ……….. 40 Cỏc chương trỡnh phỏt triển lõm nghiệp xó hội, xúa ủúi giảm nghốo, bảo vệ rừng ủầu nguồn, xõy dựng thụn bản mới, quy hoạch sử dụng ủất cú người dân cùng tham gia, xây dựng và cải thiện thị trường nông thôn, ngân hàng và tớn dụng nụng thụn… là những hoạt ủộng hữu hiệu và vụ cựng quan trọng gúp phần bảo vệ ủất và sử dụng ủất ủồi nỳi hợp lý nhất.