7. Cấu trúc của luận văn
3.1.1. Nguồn gốc và thành phần vật chất của địa hình
Bất cứ dạng địa hình nào cũng đƣợc cấu tạo từ các lớp đất đá có nguồn gốc phát sinh và thành phần vật chất riêng biệt và bất cứ loại đất nào cũng đƣợc hình thành từ đá mẹ, là sản phẩm phong hóa của đá mẹ. Thành phần, đặc tính lý hóa của đá mẹ có mối liên quan chặt chẽ đến thành phần khoáng của thổ nhƣỡng. Chiều dày của lớp vỏ phong hóa còn phụ thuộc vào đặc tính của đá chống lại tác dụng công phá của ngoại lực. Mặt khác, đá cấu tạo địa hình cũng thể hiện đƣợc vai trò của nó trong các quá trình địa mạo phát sinh.
Chúng ta thƣờng quan sát thấy ở các khối đá hoa cƣơng, lớp vỏ phong hóa bao giờ cũng dày hơn là ở trên các đồi đá phiến, còn ở các đồi cát kết thì lớp vỏ phong hóa không đến nỗi mỏng lắm. Lớp vỏ phong hóa lại hầu nhƣ chẳng có gì trên các núi đƣợc cấu tạo bằng đá quăczit. Có thể lý giải rằng: Những loại đá nhƣ Gabro, bazan, đá phiến khi phân hủy bao giờ cũng chứa nhiều sét, điều đó ngăn trở sự công phá của nƣớc nên lớp vỏ thƣờng ít khi đạt đƣợc chiều dày đáng kể. Các đá hoa cƣơng (granit) và riolit thƣờng chứa nhiều tinh thể thạch anh thì lớp vỏ phong hóa chứa một tỉ lệ cát cao, nƣớc có thể thấm xuống rất sâu, nhất là trƣờng hợp khối đá có nhiều thớ nứt, chiều dày lớp vỏ phong hóa do đó có thể rất lớn (có thể đạt 50- 100m). Các đá giàu chất silic khó bị phong hóa nhất (quăczit). Đá vôi, khi gặp điều kiện thuận lợi rất dễ bị phong hóa cho nên lớp vỏ phong hóa cũng phát triển mạnh. Nếu trong granit có chứa ít hoocblen và oligoclad thì đất thƣờng chua, thiếu lân, canxi và có khi cả kali. Những đất phát sinh ở vùng có syenit trái lại, thƣờng có tỷ lệ sét cao, và chứa nhiều kali hơn… [20].
Đá cấu tạo thể hiện tầm quan trọng của nó trong các quá trình địa mạo phát sinh ví dụ nhƣ hiện tƣợng đất trƣợt. Trên các núi đá hoa cƣơng, mặt trƣợt nằm rất sâu ở ngay chỗ tiếp xúc với đá gốc. Tầng đất trên chứa nhiều cát nên ngậm nƣớc nhiều hơn còn đá gốc ở dƣới thì ít thấm nƣớc. Ở các núi cấu tạo bằng những lớp cát
kết và đá phiến xen kẽ nhau thì rất dễ có hiện tƣợng trƣợt đất nếu cát kết nằm trên và đá phiến nằm dƣới.
Nhƣ vậy, mỗi khi xem xét đặc tính của một loại đất nào cần quan tâm cả đến đặc tính địa chất của vùng.
3.1.2. Độ dốc, đặc điểm sườn, độ chia cắt địa hình và xói mòn đất
Xói mòn đất là biểu thị tính dễ bị tổn thƣơng của đất và là đại lƣợng nghịch đảo với tính kháng xói của đất. Đất có tính xói mòn cao thì khả năng kháng xói thấp. Có nhiều quan niệm về xói mòn đất, nhƣng theo Nguyễn Quang Mỹ, Nguyễn Tử Dần (1968) “xói mòn là một quá trình động lực phá hủy độ màu mỡ của đất, làm mất trạng thái cân bằng của cả vùng bị xói mòn lẫn bồi tụ”. Nhƣ vậy xói mòn là quá trình động lực bao gồm sự phá hủy các lớp đất đá, mùn và vận chuyển chúng đi xa dƣới tác động của các nhân tố gây xói nhƣ gió, nƣớc, băng, sinh vật và cả yếu tố nhân sinh. Xói mòn đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố nhƣ: Độ dốc, đặc tính đất (Thành phần, cấu trúc đất), yếu tố địa hình (chiều dài sƣờn, hình dạng sƣờn), độ chia cắt địa hình, thảm thực vật và các tác động của con ngƣời (qua biện pháp canh tác; đây là loại dễ thấy và gây ra hậu quả nghiêm trọng; các hoạt động canh tác trên đất dốc, phá rừng, khai thác lớp phủ không bền vững … đẩy nhanh quá trình xói mòn.)
Độ dốc của địa hình có ảnh hƣởng rất nhiều đến quá trình phát triển của thực vật nói chung và cây trồng nói riêng; nó ảnh hƣởng đến chất lƣợng và sản lƣợng thu hoạch. Độ dốc sƣờn quyết định đến chế độ nƣớc của đất cũng nhƣ đến số lƣợng, thành phần thực vật bãi hoang.
Độ dốc sƣờn đóng vai trò quan trọng bậc nhất trong việc làm tăng cƣờng hay giảm bớt quá trình xói mòn đất; độ dốc quyết định thế năng của hạt đất và dòng chảy phát sinh trên mặt. Theo các nhà địa mạo, nếu độ dốc của sƣờn tăng lên 4 lần thì tốc độ nƣớc chảy trên mặt sẽ tăng lên 2 lần. Theo định luật Eri, nếu tốc độ nƣớc chảy tăng 2 lần thì khối lƣợng vật chất trên sƣờn bị mang đi sẽ tăng lên 64 lần; do đó, những nơi có độ dốc sƣờn càng lớn thì xói mòn càng tăng [29].
M = Sa (Trong đó: M là lượng đất bị xói mòn; S là độ dốc, a là hệ số mũ = 1,35)
+ Cơ chế và quy luật của quá trình xói mòn đất do mƣa, đã có phƣơng trình mất đất tổng quát về xói mòn của M.N Wischmeier và D.D Smith (1965) đƣa ra:
A = R.K.L.S.C.P
Trong đó A là lượng đất tổn thất do xói mòn (tấn/ha/năm); R là hệ số xói mòn do mưa; K là hệ số tính xói mòn của đất; L hệ số độ dài sườn; S hệ số độ dốc của sườn; C hệ số che phủ của thảm thực vật; P hệ số bảo vệ đất trồng.
Quá trình xói mòn đất do mƣa đƣợc xác định theo quy luật cơ học P = mv2
/2, trong đó P là động năng của dòng chảy mặt; m là khối lượng; v là vận tốc dòng chảy mặt. Sự chuyển động của các hạt đất phụ thuộc vào thế năng của nó thông qua biểu thức I = mgh, trong đó I là thế năng; g là gia tốc trọng lực; h là độ cao. Nghĩa là quá trình xói mòn đất do mƣa phụ thuộc chặt chẽ vào khối lƣợng dòng chảy và độ cao của sƣờn dốc; mà khối lƣợng dòng chảy tăng khi chiều dài của sƣờn dốc tăng góp phần làm tăng khối lƣợng nƣớc do đó động năng dòng chảy sẽ lớn, tăng sức bóc tách và vận chuyển các hạt đất trên đƣờng mà các dòng chảy di chuyển về phía chân sƣờn.
Ta có thể thấy, trên những sƣờn đồi đá phiến (độ dốc thƣờng 180
-230), độ dốc có ảnh hƣởng rõ rệt đến xói mòn đất. Ngay độ dốc 20
-30 nếu nhƣ không có cây cối bao phủ thì đã có hoạt động xói mòn đất; ở 30
-40 hoạt động xói mòn đã đến mức trung bình; còn ở độ dốc 80
-100 thì việc cày cấy trên sƣờn là điều không nên nếu nhƣ không có các công trình chống xói mòn đặc biệt nhƣ ruộng bậc thang hay vành đai thực vật bảo vệ.
Hiện nay, chƣa có quy ƣớc chung nào về độ dốc cần phải tránh trong khi tiến hành canh tác ở miền núi. Thông thƣờng, ta hay dùng thang bậc độ dốc địa hình nói chung mà quên rằng thang độ dốc đó chỉ dùng để xác định miền núi về mặt hình thái, chứ hoàn toàn không thể dùng để đánh giá độ dốc sƣờn dùng trong nông – lâm nghiệp. Hầu hết các nhà nghiên cứu đều cho rằng thang độ dốc trong nông nghiệp thấp hơn thang độ dốc dùng để xác định hình thái địa hình. Theo S.I. Xin-ve-xtrôp, có thể phân chia độ dốc dùng trong sản xuất nông nghiệp ra các cấp nhƣ sau [29]:
- Bằng phẳng: Độ dốc dƣới 10 - Thoải: Độ dốc từ 10-20 - Hơi dốc: Độ dốc từ 30-40 - Dốc: Độ dốc từ 50-100 - Rất dốc: Từ 100-200
Khi đối chiếu với các công cuộc khảo sát về xói mòn, các nhà nghiên cứu địa mạo thu đƣợc kết quả: Ở 10
-30 có xói mòn yếu, 40-50 có xói mòn trung bình, 50-80 đã có xói mòn làm mất hẳn tầng mùn ở trên. Theo họ, các sƣờn dốc trên 200
là quá dốc, không thể sử dụng vào việc canh tác trong bất cứ trƣờng hợp nào nếu nhƣ không có những biện pháp bảo vệ đất hết sức đặc biệt.
Theo kết quả nghiên cứu và theo ý kiến của nhiều nhà khoa học, độ dốc nhỏ hơn 150
phù hợp cho các ngành sản xuất nông nghiệp, độ dốc lớn hơn 150 phù hợp với hoạt động lâm nghiệp. Ngưỡng độ dốc 150
của địa hình là cơ sở phân khu hoạt động nông, lâm nghiệp. Khi đánh giá cho từng lĩnh vực cụ thể cần tiến hành phân chia thành các cấp nhỏ hơn phù hợp với đặc điểm của ngành, của giống cây trồng, vật nuôi.
Chiều dài sườn cũng có tác động không nhỏ đến quá trình xói mòn; xói mòn càng tăng nếu sƣờn càng dài trong khi độ dốc vẫn giữ nguyên. Chiều dài sƣờn dốc đƣợc tính bằng khoảng cách từ điểm bắt nguồn dòng chảy mặt đến điểm diễn ra sự lắng đọng bùn cát.
Hình dạng sườn cũng có ảnh hƣởng đến xói mòn, thông thƣờng ngƣời ta phân biệt bốn dạng sƣờn: lồi, lõm, thẳng và bậc thang (hoặc phức tạp). Ở sƣờn lồi, độ dốc càng về phía thung lũng càng tăng nên xói mòn cũng tăng mạnh hơn về phía phần dƣới của sƣờn (có thể gấp 1,5 lần), phần trên sƣờn ít bị xói mòn hơn; vì vậy cần hạn chế canh tác ở phần dƣới sƣờn đồng thời kết hợp với trồng những vành đai thực vật bảo vệ. Ở sƣờn lõm thì ngƣợc lại, dốc nhiều ở phía gần đỉnh và chuyển tiếp từ từ xuống miền đất bằng phẳng ở phía dƣới; xói mòn hoạt động mạnh ở phần phía trên sƣờn và tác động yếu hơn ở phần bên dƣới; ở dạng sƣờn này cần tránh phá hoại lớp phủ thực vật trên đỉnh, còn phía dƣới dể dàng biến thành ruộng bậc thang. Ở dạng sƣờn thẳng, độ dốc không thay đổi từ trên xuống dƣới nên tác dụng xói mòn cũng
tăng theo hƣớng ấy, nhƣng tăng từ từ chứ không đột ngột nhƣ ở sƣờn lồi; các biện pháp chống xói mòn phải đƣợc tiến hành trên khắp chiều dài của sƣờn, nhƣng càng xuống phía dƣới càng phải đƣợc chú ý hơn. Ở các dạng sƣờn phức tạp gồm nhiều đoạn lồi lõm xen nhau, hay có dạng bậc thang; việc canh tác và chống xói mòn phải căn cứ vào từng đoạn của sƣờn mà làm cho thích hợp. Ơ miền núi nƣớc ta, khắp nơi đều thấy rõ rệt biểu hiện nâng lên, nên sƣờn lồi và sƣờn thẳng phổ biến hơn cả; do vậy vấn đề chống xói mòn ở phần lớn các sƣờn núi cần tập trung vào phần dƣới của sƣờn.
Hướng sườn: Ở những vùng đồi thấp và ít bị chia cắt thì không cần chú ý nhiều đến hƣớng sƣờn; nhƣng ở vùng núi cao, sƣờn quay về hƣớng đông và tây có thể có thời gian đƣợc chiếu sáng khác nhau, quỹ sinh thái nhiệt ẩm là khác nhau. Nhìn chung, sƣờn hƣớng đông có đƣợc thời gian chiếu sáng tƣơng đối dài hơn sƣờn tây. Sƣờn đông cũng thƣờng nhận đƣợc nhiều độ ẩm hơn sƣờn tây vì sƣờn “trƣớc gió”, mà gió ở đây thƣờng là gió từ biển thổi vào nên mang nhiều hơi nƣớc. Do vậy dòng chảy mà mƣa cấu tạo nên cũng sẽ tập trung nhiều hơn ở sƣờn đông nên nạn xói mòn ở sƣờn đông cũng tăng hơn với sƣờn tây.
Độ chia cắt của địa hình đồi núi là yếu tố cần chú ý trƣớc tiên khi tổ chức công việc chống xói mòn. Độ chia cắt sâu đƣợc tính bằng những độ cao tƣơng đối lớn nhất; đỉnh núi càng cao, đáy thung lũng càng sâu thì khả năng xói mòn càng mạnh. Thung lũng nằm càng sâu mà bồn thu nƣớc càng có diện tích nhỏ thì xói mòn càng lớn và đấy là những khu vực cần phải chú ý đến trƣớc tiên khi tổ chức công tác chống xói mòn ở miền núi. Độ chia cắt ngang đƣợc tính bằng tỷ lệ giữa tổng số chiều dài của tất cả các sông suối trong khu vực so với diện tích khu vực đó. Một miền núi có độ chia cắt sâu càng lớn thì thổ nhƣỡng ở những độ cao khác nhau càng bị phân hóa, thực vật cũng vậy. Độ chia cắt ngang càng lớn thì đất đai sử dụng vào nông nghiệp càng bị xé nhỏ; số lƣợng sƣờn tăng nên xói mòn cũng tăng.
Nhƣ vậy, độ dốc, dạng, hƣớng sƣờn, độ chia cắt đều là những chỉ số quan trọng cần phải tính đến khi sử dụng miền núi – đất dốc về mặt nông – lâm nghiệp. Ngoài ra, còn phải tính toán đến nhiều yếu tố khác nữa nhƣ đá cấu tạo, lớp phủ thổ nhƣỡng, lớp phủ thực vật… Trong nghiên cứu địa mạo, ta có thể xác định các khu
vực của một miền đồi núi có những độ dốc khác nhau ngay trên bản đồ địa hình – địa mạo; điều này giúp cho ngƣời làm công tác lãnh đạo sản xuất có thể phân định ra những khu vực khác nhau của sƣờn nên đƣa vào sản xuất hay bảo vệ.
3.1.3. Kiểu địa hình
Mỗi kiểu địa hình khác nhau đều có những thuộc tính khác nhau về độ dốc, độ cao, thành phần vật chất cấu thành thổ nhƣỡng, quá trình địa động lực hiện đại… Đặc biệt khi phân tích các kiểu địa hình theo nguồn gốc – hình thái, đó là kiểu địa hình tổng hợp, thành tạo do một nhân tố chủ đạo và cấu thành bởi một loại đá chủ yếu.
Về nguồn gốc thành tạo liên quan đến tuổi, quá trình phát triển và thành phần của các loại đá cấu thành, từ đó tác động đến quá trình phong hóa đá, thành tạo thổ nhƣỡng. Mỗi loại đá khác nhau có độ bền vững khác nhau, khả năng bị phá hủy bởi các yếu tố nội và ngoại lực là khác nhau và để phong hóa đá mẹ cần phải có những khoảng thời gian nhất định, khá dài (hàng triệu năm trở lên). Các nhà nghiên cứu đã đƣa ra kết luận rằng các đá mắc ma axit phải mất trên 150 triệu năm mới bắt đầu có những dấu hiệu phong hóa và phải mất 400 triệu năm trên mặt đá mới có sự biến đổi. Các đá Cacbonat kém bền vững hơn, chỉ trong khoảng 250-500 năm trên đá đã hình thành một lớp phong hóa dày 2,5cm. N.I.Gocbunôp (1960) khi nghiên cứu trên dung nham núi lửa cho thấy, có một lớp đất mỏng mịn 0,5–1cm trên các dung nham cách đây 300 năm, còn trên các dung nham cách đây hàng ngàn năm mới hình thành đƣợc lớp đất 30-40cm.
Nhƣ vậy tiêu chí về kiểu địa hình đã bao hàm cả đặc trƣng về hình thái, trắc lƣợng hình thái, nguồn gốc phát sinh và thành phần vật chất cấu tạo nên địa hình.
3.1.4. Tập đoàn cây – con trong mối liên quan với điều kiện địa hình
Thực tế cho thấy, các loại cây trồng vật nuôi khác nhau có những đòi hỏi khác nhau về quỹ sinh thái (nhiệt, ẩm, thổ nhƣỡng). Ở Việt Nam nhìn chung, các giống loài ngoài những loài bản địa là những loài di cƣ từ Hoa Nam xuống, từ Mã Lai sang, từ Inđô lên và có sự phân bố với ranh giới nhất định, phụ thuộc vào điều kiện nhiệt ẩm. Tùy theo nguồn gốc và sự thích nghi với điều kiện sinh thái đó hoặc là những loài rụng lá theo mùa, hoặc những loài thƣờng xanh quanh năm. Sự phân hóa
theo đai cao cũng làm cho tập đoàn cây-con trở lên đa dạng hơn, thích nghi với sự phân hóa ẩm, nhiệt và thổ nhƣỡng theo đai cao.
Khi nghiên cứu về một địa phƣơng cụ thể trong vần đề phát triển bền vững nông-lâm nghiệp, ta cần nắm đƣợc tập đoàn cây-con của địa phƣơng và đặc biệt là tìm ra đƣợc tập đoàn cây con thích nghi nhất với địa phƣơng. Để phát triển kinh tế, đặc biệt là kinh tế nông nghiệp, cần nhận biết đƣợc rằng địa mạo và thổ nhƣỡng có mối quan hệ hữu cơ với nhau, trong đó địa mạo là tập hợp của nhiều nhân tố sinh thái (nhiệt, ẩm, thành phần vật chất, các quá trình động lực…), và ứng với mỗi dạng địa hình-địa mạo có một tập đoàn cây-con thích nghi đặc trƣng.
3.2. Đánh giá địa mạo cho phát triển nông - lâm nghiệp huyện Đại từ
3.2.1. Đánh giá tài nguyên địa mạo đến sự phát triển nông-lâm nghiệp huyện Đại Từ
Địa hình là nơi diễn ra các hoạt động sống và sản xuất của con ngƣời, là nền tảng của hoạt động sản xuất nông-lâm nghiệp trong mối tƣơng quan tác động với thổ nhƣỡng. Giải quyết đƣợc mối quan hệ giữa địa mạo và thổ nhƣỡng một cách