6. CẤU TRÚC CỦA ĐỀ TÀI
1.2.1. Lịch sử nghiên cứu địa lý phát sinh và thoái hóa đất
“Đất (soil) là lớp mỏng trên cùng của bề mặt lớp vỏ Trái Đất (từ hàng chục centimet đến 1,5 – 2 mét) phần lớn được phủ bởi một kiểu thảm thực vật và có thuộc tính về độ phì tự nhiên được hình thành bởi sự phát triển trong quá trình thành tạo từ lớp vỏ phong hóa dưới sự tác động đồng bộ và tổng hợp của không khí (khí quyển và khí trong vỏ phong hóa), khí hậu (Đại, Trung và Tiểu khí hậu), nước (nước mặt, nước ngầm và độ ẩm đất) và sinh vật. Ngoài việc tạo thành từ các nguồn vật chất: rắn, lỏng và khí, thành phần sinh học giữ một vai trò quan trọng đối với thuộc tính hữu cơ và độ phì của đất.” (A. Ph. Triosnhicôp, 1988. Bách khoa toàn thư Địa lý, tr.239).
Những kiến thức về đất được tích lũy từ khi con người bắt đầu chuyển sang trồng trọt và canh tác đất thay vì săn bắn, hái lượm. Chúng được đúc kết và bổ sung từ thế hệ này qua thế hệ khác cùng với sự phát triển của khoa học. Cuối thế kỳ XVIII, ở Tây Âu hình thành hai quan niệm khác nhau về đất là nông địa chất học (Fallu) và nông hóa học (Teer và Liebig). Tuy nhiên, cả hai trường phái đều không xây dựng được cơ sở để đưa thổ nhưỡng thành một khoa học đúng đắn. Họ không đưa ra được khái niệm khoa học về sự hình thành đất và cho rằng đất không phải là vật thể thiên nhiên, không được phát sinh và phát triển.
17
Cơ sở khoa học và phương pháp cơ bản để nghiên cứu đất xuất phát từ nước Nga. Nhiều nhà thổ nhưỡng đã những đóng góp quý báu vào việc xây dựng nền móng của khoa học thổ nhưỡng. Đầu tiên, Lômônôxôv đã nêu ra nhận định đúng đắn về sự phát triển của đất theo thời gian do tác động của thực vật vào đá mẹ.
Tuy nhiên, nền tảng khoa học của nghiên cứu đất được thực sự thiết lập bởi các công trình cổ điển của một nhà Địa lý học người Nga, đó là V.V. Docutraev (1879). Ông là người đầu tiên nghiên cứu về đất trong mối quan hệ với những quy luật phát sinh và hình thành đất. Quan điểm đó của Docutraev là luận điểm cơ bản cho khái niệm phát sinh của đất, ông và các cộng sự cho rằng: “Đất là một thể của tự nhiên có lịch sử riêng biệt và độc lập, được hình thành dưới tác động tương hỗ của các nhân tố như địa chất, địa hình, khí hậu, thủy văn, chất hữu cơ động thực vật, con người và thời gian”.
Đây có thể coi là định nghĩa đầu tiên phản ánh xác thực nguồn gốc hình thành đất, và nó đã được phát triển thành học thuyết phát sinh học đất trong suốt thế kỷ XX với các quy luật địa đới và phi địa đới. Từ định nghĩa này, nên hiểu rằng đất được hình thành từ đá do sự biến đổi của nó theo thời gian, dưới tác động của sinh vật trong những điều kiện khác nhau của địa hình và khí hậu.
Định nghĩa đầy đủ về đất có thể biểu thị ở dạng hàm toán học, chỉ ra tính phụ thuộc hàm số của đất và các nhân tố hình thành đất theo thời gian như sau:
Đ = f[(Đa,Đh) (Kh,Tv) (Sv,Cn)]t
Trong đó:
Đ: Độ phì của đất trồng (độ phì hữu hiệu);
Đa: Nhóm đá mẹ mẫu chất (bao gồm cả vỏ phong hóa) hình thành đất;
Đh: Địa hình hay nhóm địa mạo thổ nhưỡng hoặc kiểu hình thái địa hình với vai trò chi phối phân hóa năng lượng vật chất trong hình thành đất;
Kh: Các yếu tố sinh khí hậu hay khí hậu thổ nhưỡng ;
Tv: Thủy văn với vai trò của nước mặt, nước ngầm và nước trong đất;
Sv: Sinh vậttrong đó có vai trò của động thực vật, vi sinh vât trên mặt đất và trong đất;
18
Cn: Con người vừa có thể tác động làm thay đổi độ phì tự nhiên của đất, vừa tác động đến các yếu tố hình thành đất;
t: Thời gian được xét trong mối giao thoa của đại tuần hoàn vật chất và tiểu tuần hoàn sinh học tạo ra tuổi của đất.
Bên cạnh đó, bản thân đất là một thể tổng hợp của tự nhiên, không nằm ngoài các quy luật của tự nhiên theo tiến trình thời gian đất cũng có quá trình phát sinh, quá trình phát triển và quá trình già hóa, thoái hóa mà nguyên nhân có thể do tự nhiên hoặc do con người...
Đến nay, nghiên cứu thổ nhưỡng đã trở thành ngành khoa học thực thụ với rất nhiều trường phái. Lịch sử phân loại đất của các nước trên thế giới có những quan điểm và hệ thống phân loại khác nhau. Trong đó có 3 khuynh hướng chính:
- Phân loại đất theo phát sinh của Docutraev (trường phái Liên Xô cũ bao gồm Nga và các nước Đông Âu): Mỗi một đơn vịđất ở một cấp nào đó được phân loại đều biểu hiện sự khác nhau theo 3 nhóm chỉ tiêu là yếu tố phát sinh - quá trình phát sinh - tính chất của đất.
- Phân loại đất theo Soil Taxonomy (trường phái Bắc Mỹ): Đây là quan điểm định lượng tính chất và chuẩn đoán định lượng tầng phát sinh. Các tầng phát sinh được định lượng theo những chỉ tiêu hình thái và tính chất đất bằng những phương pháp xác định khác nhau.
- Phân loại đất theo FAO - UNESCO: Là hệ thống phân loại mang tính quốc tế trên cơ sở tiêu chuẩn kết hợp định lượng Soil Taxonomy và các trường phái khác.
Ngoài 3 trường phái trên còn phải kể đến trường phái thổ nhưỡng Pháp (thiên vềđịa mạo - thổnhưỡng), trường phái thổnhưỡng Đức, phân loại đất theo vị thế gắn với thực vật (phương pháp lập địa),…
Tiếp theo, các công trình nghiên cứu thổ nhưỡng đã bắt đầu đi vào những nghiên cứu theo chiều sâu theo các hướng như: hóa học đất, vật lý học đất, nông hóa thổ nhưỡng, vi sinh học đất… Bên cạnh việc phân tích các quá trình hình thành, mối quan hệ giữa các nhân tố tự nhiên với thổ nhưỡng, khoa học đất ngày càng phát triển hơn với các nghiên cứu từ định tính, bán định lượng đến định lượng. Con
19
người cũng bắt đầu nhận thấy rằng ngoài quá trình phát sinh - phát triển, đất còn có dấu hiệu già cỗi, nghèo kiệt - hay còn gọi là thoái hóa. Điều đó giải thích cho việc vì sao năng suất cây trồng ngày càng suy giảm trên một vùng đất, hoặc sự xuất hiện những vùng đất không thể canh tác như trước đây hay những vùng đất bị sa mạc hóa… Từ những nhận thức ban đầu, sau đó là ý thức về việc phát hiện ra các vùng đất bị thoái hóa, các dạng thoái hóa đất và dấu hiệu nhận biết của nó… Trên cơ sở đó, những nghiên cứu sơ lược về đánh giá thoái hóa đất được triển khai để đưa ra các cảnh báo về vấn đề sử dụng đất, hướng đến cải tạo, bảo vệ đất. Như vậy, nghiên cứu thoái hóa đất dần được mở ra như một nhánh nghiên cứu trong khoa học đất.
Theo Oldeman - Ed (1988) đã định nghĩa: “Thoái hoá đất là quá trình làm giảm khả năng ở hiện tại hay trong tương lai của đất trong sản xuất hàng hoá hay cung cấp các dịch vụ”. Thoái hoá đất có thể được hiểu như là mức độ thay đổi theo chiều hướng xấu đi của chất lượng đất, kết quả là làm giảm khả năng sản xuất của đất do nguyên nhân chính là sự can thiệp của con người (UNEP, 1992).
Đến năm 2002, FAO đã đưa ra khái niệm thoái hóa đất như sau: “Thoái hóa đất là sự suy giảm tạm thời hoặc vĩnh viễn khả năng sản xuất của đất”.
Trước thực trạng thoái hóađất diễn ra ngày càng phổ biến và có xu hướng trầm trọng hơn, năm 1979, lần đầu tiên, một hội thảo quốc tế về đánh giá thoái hóa đất được được tổ chức tại thành phố Rome (Italia) bởi các tổ chức lớn là FAO và UNEP. Các nhà nghiên cứu đã đưa ra phương pháp sơ bộ để đánh giá thoái hóa đất dựa trên việc thu thập các nguồn dữ liệu, đặc trưng của các yếu tố có ảnh hưởng tới thoái hóa đất. Từđó cho phép việc xây dựng bản đồ thoái hóa đất tiềm năng khu vực Bắc Phi và Trung Cận Đông ở tỷ lệ 1: 5.000.000.
Vấn đề thoái hóa đất - thực trạng, thiệt hại và rủi ro của nó tới sản xuất nông lâm nghiệp cũng như đời sống của người dân cũng được đề cập đến trong hội nghị của Hội khoa học đất thế giới (ISSS) về chất lượng môi trường và bảo vệ tài nguyên đất ở New Dehli (Ấn Độ) năm 1982.
Giai đoạn 1987-1990, dự án đánh giá thoái hóa đất toàn cầu được Liên hợp quốc (UNEP) và ISRIC triển khai với nội dung chính là: Xây dựng bản đồ thực
20
trạng thoái hóa đất thế giới ở tỷ lệ 1: 10.000.000; đánh giá chi tiết thực trạng thoái hóa đất và các hậu quả, rủi ro cho các khu vực nghiên cứu ở Mỹ la tinh, đồng thời xây dựng bản đồ thoái hóa vùng Mỹ la tinh tỷ lệ 1: 1.000.000.
Hậu quả của thoái hóa đất, suy giảm độ phì nhiêu của đất là sa mạc hóa. Công ước Chống sa mạc hoá của Liên Hợp Quốc đã được đưa ra tại Hội nghị thượng đỉnh về môi trường và phát triển tại Rio de Janeiro, Brazil vào năm 1992. Việt Nam tham gia Công ước này năm 1998.
Ngoài những nghiên cứu mang tính chất quy mô toàn cầu, thoái hóa đất còn được nghiên cứu chi tiết cho các khu vực và vùng lãnh thổ. Phương pháp nghiên cứu, thành lập bản đồ dần đi vào hoàn thiện. Nhìn chung, trong các công trình nghiên cứu, thoái hóa đất được đánh giá theo những khía cạnh sau: Dạng thoái hóa, tính chất mức độ thoái hóa và tác động của thoái hóa đến chức năng của đất.
Lịch sử nghiên cứu đất ở Việt Nam gắn liền với phát triển nông nghiệp. Những nghiên cứu đầu tiên về tài nguyên đất đã được trình bày trong các văn bản quốc gia từ thế kỷ XV như: Dư địa chí của Nguyễn Trãi và tác phẩm của Lê Quý Đôn, Lê Tắc, Nguyễn Nghiễm… [17].
Đến đầu thế kỷ XIX, công tác nghiên cứu đất đã được người Pháp quan tâm nhằm phục vụ công cuộc khai thác tài nguyên tại các nước thuộc địa. Một số nghiên cứu về đất trên toàn lãnh thổ Đông Dương, trong đó tập trung vào các vùng đất mới nhằm thiết lập các đồn điền sản xuất nông nghiệp được thực hiện. Sau đó, những nghiên cứu đất từ nửa cuối thế kỷ XIX đến nửa đầu thế kỷ XX ở Việt Nam đã được tiến hành khá bài bản, có cơ sở khoa học và mục tiêu thực tiễn phần lớn do các nhà thổ nhưỡng người Pháp thực hiện. Tuy nhiên, do mục đích khai thác nhanh thuộc địa nên các công trình còn một số hạn chế nhất định trong nghiên cứu phát sinh, phân loại, đánh giá đất là chưa có hệ thống. Có thể kể đến các công trình: “Đất đỏ và đất đen phát triển trên đá mẹ bazan ở Đông Dương” - Jve Henry (1930);
“Nghiên cứu các loại đá ong chính ở Đông Dương” - E. M. Castagnol, Phạm Gia Tu (1940); “Những đặc tính cơ bản của đất Bắc Kỳ và Bắc Trung Kỳ”, “Bản đồ đất đồng bằng sông Hồng” - E. M. Castagnol (1934) [17].
21
Giai đoạn này trở về trước, hầu như chưa có một công trình chính thức nghiên cứu thoái hóa đất nào được đề cập, chủ yếu vẫn là kinh nghiệm giữ đất truyền thống của người dân như: ruộng bậc thang, trồng cây phòng hộ...
Giai đoạn 1958 – 1975, ở miền Bắc Việt Nam công tác nghiên cứu đất được tiến hành với quy mô lớn trên toàn quốc, tập trung vào các vấn đề về phân loại đất và xây dựng bản đồđất quy mô vùng. Giai đoạn này ở miền Bắc Việt Nam có các công trình nghiên cứu đất của chuyên gia thổnhưỡng Nga V.M.Fridland và các nhà thổ nhưỡng Việt Nam như Lê Duy Thước, Trần Khải, Cao Liêm, Tôn Thất Chiểu,Vũ Cao Thái,… Tất cả các công trình đều theo trường phái phát sinh của Docutraev. Ở Miền Nam Việt Nam có các công trình nghiên cứu của Thái Công Tụng, Châu Văn Hạnh theo trường phái Soil Taxonomy của Mỹ [20].
Bước đầu có các nghiên cứu tập trung vào xói mòn và các biện pháp chống xói mòn đất... Đáng chú ý là một số công trình nghiên cứu định tính, mô tả về xói mòn đất khu vực Tây Bắc của Tôn Gia Huyên, Chu Đinh Hoàng, Bùi Ngạnh… (1963). Ngoài ra, còn có hệ thống sách chuyên khảo được viết và dịch ra tiếng Việt như: “Bảo vệ đất khỏi xói mòn ở trung du và miền núi” của Xôbôlep (1962)… Số lượng các công trình nghiên cứu thời kỳ này tăng đáng kể so với giai đoạn trước đã giải quyết hàng loạt vấn đề nghiên cứu xói mòn đất, tuy nhiên tính định lượng còn hạn chế [20].
Sau năm 1975, cùng với việc hoàn thành bảng phân loại và bản đồ đất Việt Nam tỷ lệ 1: 1.000.000, công tác điều tra phân loại, xây dựng bản đồ đất được phát triển mạnh phục vụ quy hoạch phát triển chung và khai thác các vùng kinh tế. Các nhà nghiên cứu đã dần tiếp cận và áp dụng hệ thống phân loại đất theo FAO - UNESCO. Hiện nay ở Việt Nam, các nhà khoa học đồng thời sử dụng hai hệ thống phân loại đất là phân loại theo FAO - UNESCO và phân loại đất theo phát sinh [17]. Đồng thời, từ giai đoạn 1975 đến nay công tác nghiên cứu đánh giá thoái hóa đất thực sự được tiến hành một cách hệ thống và có những bước phát triển nhất định, bắt đầu từ việc nhiều công trình nghiên cứu phát sinh và thoái hóa đất phục vụ thực tiễn sản xuất được công bố. Năm 1982, tác giả Tôn Gia Huyên đã tiến hành
22
nghiên cứu sâu hơn về thoái hóa đất do xói mòn và các biện pháp chống xói mòn đất do mưa trong điều kiện khí hậu nhiệt đới ẩm ở Tây Bắc [20]. Nghiên cứu định lượng xói mòn đất được cụ thể hóa bằng việc xây dựng các trạm quan trắc xói mòn đất như: trạm nghiên cứu xói mòn đất Tây Nguyên ở Pleiku, Gia Lai (1976-1981) của giáo sư Nguyễn Quang Mỹ, trạm nghiên cứu xói mòn đất Trung du (1981-1987) ở Phú Thọ…[20].
Nhiều kết quả quan trọng nghiên cứu các nhân tố gây xói mòn đất được đề cập trong các công trình của Bùi Quang Toản (1976), Lê Thạc Cán, Nguyễn Quang Mỹ (1982), Hoàng Xuân Cơ (1983)… Nghiên cứu xói mòn ở miền núi phía Bắc, Tây Nguyên của Phạm Ngọc Dũng (1978, 1983), Nguyễn Quang Mỹ, Đào Đình Bắc (1980,1987)… Công trình nghiên cứu xói mòn do gió rất có giá trị của giáo sư Phan Liêu (1984). Mô hình tính toán trong nghiên cứu xói mòn của Chu Đức, Mai Đình Yên, Nguyễn Quang Mỹ (1984).Các công trình phân vùng xói mòn đất của Nguyễn Quang Mỹ (1980), Vi Văn Vị (1984), Đào Đình Bắc (1985)… [20].
Trong báo cáo hiện trạng môi trường Việt Nam 2005 cho rằng: “Đất bị thoái hóa là đất có độ phì nhiêu kém đi và mất cân bằng dinh dưỡng do bị rửa trôi, xói mòn, suy thoái hóa học (mặn hóa, phèn hóa), mất chất dinh dưỡng, mùn và các chất hữu cơ, đất bị chua, xuất hiện nhiều độc tố hại cây trồng, úng ngập, thoái hóa hữu cơ, đất bị trượt lở, hoang mạc hóa”. Nghiêm trọng hơn cả là tình trạng rửa trôi, xói mòn, thoái hóa hóa học và vật lý đất, khô hạn và sa mạc hóa, phèn hóa, mặn hóa, ngập úng, ô nhiễm đất do phát triển đô thị và công nghiệp.
Từ những định nghĩa và khái niệm ở trên, tất cả đều nói đến sự suy giảm năng xuất của đất, giảm độ che phủ của thực vật, giảm chất lượng và trữ lượng nguồn nước, suy thoái đất và ô nhiễm không khí. Thoái hoá có thể là một mặt của quá trình phát triển, tiến hoá đặc biệt trong quá trình chuyển hóa mục đích sử dụng đất dẫn tới làm giảm tiềm năng của các nguồn tài nguyên. Trên thực tế những nguyên nhân thoái hoá đất rất đa dạng và phức tạp, gắn liền với các điều kiện phát sinh đất, có nơi thoái hoá thể hiện như một dạng thiên tai (thoái hoá tự nhiên) và có nơi chủ yếu do con người tác động vào (thoái hoá nhân tác) [10].
23
Tuy nhiên, phải đến giai đoạn 1984 - 1988 trong Chương trình “Nghiên cứu xây dựng cơ sở khoa học cho quy hoạch phát triển KT-XH Tây Nguyên” (Chương trình Tây Nguyên 2) những nghiên cứu đầu tiên về thoái hóa đất trên quan điểm