Xói mòn và các biện pháp điều tiết

Xói mòn và các biện pháp điều tiết

Xói mòn và các biện pháp

điều tiết?

Sự tồn tại của cuộc sống con người phụ thuộc rất nhiều vào lớp đất trồng trọt để sản xuất ra lương thực, thực phẩm và các nguyên liệu sản xuất công nghiệp phục vụ cho đời sống của con nguời

Khái niệm về xói mòn và ý nghĩa của việc

nghiên cứu xói mòn đất

Sự tồn tại của cuộc sống con người phụ thuộc rất nhiều vào lớp đất trồng trọt để sản xuất ra lương thực, thực phẩm và các nguyên liệu sản xuất công nghiệp phục vụ cho đời sống của con nguời Tuy nhiên sự tồn tại của lớp đất có khả năng canh tác này lại luôn chịu những tác động mạnh mẽ của các điều kiện tự nhiên và các hoạt động canh tác do con người có thể làm cho

chúng bị thoái hóa và dần mất đi khả năng sản xuất, trong đó một trong những nguyên nhân

làm cho đất bị thoái hóa mạnh nhất là do xói

mòn Hiện tượng mất đất do xói mòn mạnh hơn rất nhiều so với sự tạo thành đất trong quá trình

tự nhiên, một vài cm đất có thể bị mất đi chỉ

trong một vài trận mưa giông hoặc gió lốc trong

khi để có được vài cm đất đó cần phải có thời gian hàng trăm năm, thậm chí hàng ngàn năm mới tạo ra được Trên thế giới hầu như không

có quốc gia nào là không chịu ảnh hưởng của xói mòn, nhất là ảnh hưởng của xói mòn do

nước và do gió Các nước thuộc miền nhiệt đới

ẩm do có lượng mưa, bão hàng năm lớn tập

trung theo mùa, phần lớn đất đai canh tác nằm

ở những địa hình dốc nên xói mòn do nước

mưa là nguy cơ chính tạo ra hiện tượng xói mòn

ở đây Trong khi đó hiện tượng xói mòn do gió lại xảy ra chủ yếu ở những vùng khô hạn và bán khô hạn, nơi có lượng mưa thấp không duy trì được lớp thảm thực vật thường xuyên trên bề mặt đất Xói mòn mạnh có thể làm mất tới 1400 tấn đất/ ha/năm, tương đương với toàn bộ tầng canh tác dày 10cm có dung trọng 1,4 g/cm3

(Benntt 1939) Còn ở những nơi chịu ảnh hưởng của xói mòn do gió gây ra thì lượng đất mất

cũng thường cao hơn 11,2 tấn/ ha/ năm tương đương với lớp đất dày 0,8cm

Bên cạnh những tác động trực tiếp đến khả

năng sản xuất do xói mòn gây ra đối với đất

canh tác, vấn đề môi trường cũng sẽ dần xuất hiện khi những vùng đất bị xói mòn trở thành

những vùng đất trống, đồi trọc trơ sỏi đá hay

thậm chí mất đi hẳn lớp đất chỉ còn lại các đá gốc Các hạt đất mịn khi bị cuốn đi theo dòng

nước còn gây ra hiện tượng lắng đọng bùn ở dưới vùng hạ lưu các lòng sông, hồ và đập thủy điện làm ảnh hưởng đến lưu lượng dòng chảy

và có thể gây ra lũ lụt

Có thể nhận thấy đối với thực tiễn sản xuất

nông nghiệp không có sự thoái hóa đất nào

mạnh và hiểm họa hơn xói mòn đất bởi nó liên quan đồng thời tới các quá trình mất đất, mất chất dinh dưỡng và nước cho cây trồng đồng thời còn gây ra các tác động xấu đến môi

trường Do đó việc nghiên cứu xói mòn là vô cùng cần thiết cho mọi quốc gia, đặc biệt đối với nước ta là một nước nằm trong vành đai nhiệt đới với 3/4 diện tích đất tự nhiên là đồi núi,

thường xuyên phải hứng chịu các hậu quả do xói mòn gây ra thì việc khống chế hiện tượng xói mòn đất càng trở nên cực kỳ quan trọng để bảo vệ độ phì nhiêu của đất và bảo vệ môi

trường sinh thái

Các kiểu xói mòn đất chính

Xói mòn đất là quá trình làm mất lớp đất trên mặt và phá huỷ các tầng đất bên dưới do tác động của nước mưa, băng tuyết tan hoặc do gió Ðối với đất sản xuất nông nghiệp thì nước

và gió là hai tác nhân quan trọng nhất gây ra xói mòn và các tác nhân này có mức độ ảnh hưởng tăng giảm khác nhau theo các hoạt động của

con người đối với đất đai

Kiểu xói mòn do nước

Kiểu xói mòn do nước gây ra do tác động của

nước chảy tràn trên bề mặt (nước mưa, băng tuyết tan hay tưới tràn) Hiện tượng xói mòn do nước gây ra đối với đất sản xuất nông nghiệp thường mạnh nhất ở các bề mặt đất trống, sau khi làm đất chuẩn bị gieo trồng Ðể xảy ra xói mòn, nước cần có năng lượng để tách các hạt đất, rồi sau đó vận chuyển chúng đi Mưa và nước có thể tách được các hạt đất song việc vận chuyển được chúng đi bao xa phải phụ

thuộc vào dòng chảy Tác động của mưa gây ra xói mòn đối với đất gồm các tác động va đập phá vỡ, làm tách rời các hạt đất và sau đó vận chuyển các hạt đất bị phá hủy theo các dòng chảy tràn trên mặt đất Dòng chảy của nước có thể tạo ra các rãnh xói, khe xói hoặc bị bóc theo từng lớp, người ta chia kiểu xói mòn do nước gây ra thành các dạng:

- Xói mòn thẳng là sự xói lở đất, đá mẹ theo

những dòng chảy tập trung, ăn sâu tạo ra các rãnh xói và mương xói

- Xói mòn phẳng là sự rửa trôi đất một cách

tương đối đồng đều trên bề mặt do nước chảy dàn đều, đất bị cuốn đi theo từng lớp, phiến Khi lớp đất trên bề mặt bị xói mòn thì rất khó khôi phục và những thiệt hại của xói mòn có thể

ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức sản xuất của đất Ví dụ một phép tính đơn giản nếu đất bị xói mòn 1cm đất thì trên 1 ha đất mất đi 100m3 đất, tương đương 150 tấn, trong đó có 6 tấn mùn và 1,5 tấn đạm Trong khi đó, ở vùng nhiệt đới có những nơi xói mòn làm mất 3 cm đất mặt hàng năm Riêng vùng đồi núi hàng năm bình quân mất đi khoảng 2 cm điều này làm cho đất ở đây

bị thoái hóa nhanh chóng Trên những vùng đất cao, dốc, mưa lớn còn tạo nên những dòng

chảy cực đại trên sườn dốc và ngoài việc bào mòn lớp đất mặt chúng còn có khả năng tạo ra những dòng xói hoặc rãnh xói Có rãnh sâu 5- 6m tới tận lớp đá mẹ và làm mất đi hoàn toàn khả năng sản xuất của đất đai

Kiểu xói mòn do gió

Kiểu xói mòn do gió là hiện tượng xói mòn gây

ra bởi sức gió Ðây là hiện tượng xói mòn có thể xảy ra ở bất kì nơi nào khi có những điều kiện thuận lợi sau đây

- Ðất khô, tơi và bị tách nhỏ đến mức độ gió có thể cuốn đi

- Mặt đất phẳng, có ít thực vật che phủ thuận lợi cho việc di chuyển của gió

- Diện tích đất đủ rộng và tốc độ gió đủ mạnh để mang được các hạt đất đi

Thông thường đất cát là loại đất rất dễ bị xói

mòn do gió vì sự liên kết giữa các hạt cát là rất

nhỏ, đất lại bị khô nhanh Ảnh hưởng của xói mòn do gió gây ra khá phức tạp, đất bị chuyển dịch đi có thể dưới các hình thức nhảy cóc,

trườn trên bề mặt hoặc bay lơ lửng

Xói mòn do nước và các yếu tố ảnh hưởng

Hiện tượng xói mòn do nước xảy ra ở khắp mọi nơi trên bề mặt trái đất, song tập trung mạnh

nhất ở những vùng khí hậu nhiệt đới ẩm nơi

thường có tổng lượng mưa hàng năm lớn, tập trung theo mùa với cường độ cao kết hợp với đất có địa hình cao và dốc đã tạo ra những dòng chảy tràn lớn trên bề mặt đất Trong nhiều vùng đất dốc hiện tượng nước chảy tràn trên mặt

không chỉ làm mất đi một lượng nước lớn trong mùa mưa (khoảng 50 - 60% lượng mưa hàng năm) mà kèm theo đó là hiện tượng đất bị mất

do xói mòn mạnh và đây mới chính là thiệt hại nghiêm trọng đối với đất canh tác hơn cả vì

chúng làm cho lớp đất mặt bị bào mòn dẫn đến hậu quả là đất bị mất dần và thậm chí không

còn khả năng sản xuất Khi xói mòn xảy ra,

thông thường những thành phần hạt đất nhỏ, mịn trên cùng lớp đất mặt bị đẩy đi trước tiên và

ở lớp đất này thường tập trung độ phì nhiêu cao nhất do vậy hàm lượng các chất dinh dưỡng bị mất đi trong đất do xói mòn cũng rất lớn, Tuy nhiên lượng dinh dưỡng mất đi còn phụ thuộc vào hệ thống cây trồng trên đó, thí nghiệm của

Batie (1983) về xói mòn ở vùng Missouri (Mỹ) cho thấy lượng dinh dưỡng bình quân hàng

năm bị mất đi ở các ruộng có phương thức canh tác khác nhau

Các dạng xói mòn do nước

a Xói mòn theo lớp: tác động của xói mòn làm

đất bị mất đi theo lớp không đồng đều nhau trên những vị trí khác nhau của bề mặt của dốc Tuy nhiên, dạng xói mòn này đôi khi cũng kèm theo những rãnh xói nhỏ đặc biệt rõ ở những đồi trọc trồng cây hoặc bị bỏ hóa

b.Xói mòn theo các khe, rãnh: Là hiện tượng

trên bề mặt đất tạo thành những dòng xói theo các khe, rãnh trên sườn dốc nơi mà dòng chảy được tập trung, sự hình thành các khe lớn hay nhỏ tùy thuộc mức xói và đường cắt của nước chảy xuống dưới

c Mương xói: Thường thể hiện ở những nơi có

mức độ xói mòn nghiêm trọng, đất bị xói mòn đồng thời cả ở dạng lớp và dạng khe, rãnh ở mức độ mạnh do khối lượng nước lớn tập trung theo các khe thoát xuống chân dốc với tốc độ lớn, làm đất bị đào khoét theo chiều sâu đôi khi đến tận đá gốc

Như vậy nguyên nhân của hiện tượng xói mòn

do nước xảy ra ở các nước vùng nhiệt đới ẩm chủ yếu là do mưa nhiều và đất dốc Ngoài tác

động va đập của mưa và dòng chảy đối với đất thì khả năng xói mòn còn bị chi phối bởi các yếu

tố độ dốc, chiều dài dốc của bề mặt đất; cấu trúc đất và các biện pháp canh tác áp dụng đối với đất Những tác động tổng hợp trên được thể

hiện qua phương trình mất đất phổ dụng của xói mòn do nước được Weischmaier và Smith xây dựng

Xói mòn do gió và các yếu tố ảnh hưởng

Xói mòn do gió xảy ra chủ yếu ở các vùng khô hạn, đôi khi cũng xảy ra ở vùng khí hậu ẩm về mùa khô Gió và những trận cuồng phong có thể mang những hạt đất mịn lên cao và đưa đi xa hàng trăm km Những ảnh hưởng của xói mòn

do gió thường rất nghiêm trọng, nó không chỉ bào mòn, bóc đi lớp đất mặt phì nhiêu nhất mà còn có thể bóc hết đất mặt làm trơ bộ rễ của cây trồng và cuối cùng làm cây trồng không thể sống được Ảnh hưởng của xói mòn do gió đôi khi

không chỉ xảy ra ở những vùng khô hạn mà cả

ở những vùng ít mưa hoặc có mùa khô kéo dài

và khốc liệt như ở vùng ven biển hoặc Tây

Nguyên ở nước ta, gió có thể di chuyển các đụn cát hay bào mòn lớp đất mặt về mùa khô

Tác động cơ học của gió

Tương tự như đối với xói mòn do nước, hiện

tượng xói mòn làm mất đất do gió gây ra cũng

có liên quan tới hai quá trình đó là các quá trình

tách rời các hạt đất và vận chuyển chúng đi theo gió Ðầu tiên bằng các hoạt động va đập gió làm tách rời những phần tử nhỏ từ các hạt hoặc cục đất, sau đó chúng lôi cuốn các hạt này theo gió

và sẽ tạo ra sức va đập mài mòn lớn hơn, rồi sau đó tùy thuộc vào điều kiện sức gió, chúng lôi cuốn các hạt đất bị tách rời đi ra khỏi vị trí

ban đầu của chúng, những hạt lớn thì chỉ bị lôi cuốn đi ở một khoảng cách nhất định, còn

những hạt nhỏ mịn (bụi) có thể bị gió cuốn đi rất

xa

Việc vận chuyển các hạt sau khi chúng đã bị

tách rời diễn ra theo nhiều cách, cách đầu tiên

và quan trọng nhất là cách vận chuyển theo kiểu nhảy cóc ở trường hợp này các hạt đất có thể di chuyển liên tục theo hướng gió ở những khoảng cách ngắn và ít khi được đưa cao quá 30cm, khối lượng vận chuyển các hạt đất theo kiểu này chiếm tới 50- 75% lượng đất chuyển dời Sự di chuyển của xói mòn theo gió cũng có thể xảy ra theo kiểu lăn trườn trên bề mặt đối với những hạt có kích thước lớn hơn (có đường kính

khoảng 0,84 mm) khối lượng đất vận chuyển theo kiểu này chiếm khoảng 5- 25% Quá trình vận chuyển đáng chú ý nhất của xói mòn do gió

là sự di chuyển của các hạt bụi như thể huyền phù chúng bao gồm các hạt cát mịn và những hạt có kích thước nhỏ hơn chúng có thể được

gió đưa lên cao rồi mang đi xa hàng trăm dặm

Tỷ lệ vận chuyển ở dạng này thường chiếm tới trên 15% và đôi khi chiếm tới 40%

Những yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn do gió

Sự nhạy cảm của xói mòn do gió có liên quan rõ đến độ ẩm của đất, đất ẩm thường không bị gió cuốn Những vùng khô hạn và có gió nóng kéo dài sẽ làm cho đất đạt đến giới hạn độ ẩm cây héo hoặc thấp hơn đây cũng chính là thời điểm trước khi hiện tượng xói mòn do gió xảy ra Tốc

độ của các dòng gió xoáy và giông bão có tác động gây ra xói mòn đất mạnh hơn rất nhiều so với tốc độ gió thông thường Những thử nghiệm

đã chỉ ra cho thấy khi đất khô tốc độ gió đạt

khoảng 20km/h có thể bắt đầu lôi cuốn được các hạt đất và lượng đất bị mang đi theo gió sẽ tăng lên rất nhanh theo cấp lũy thừa khi tốc độ

gió đạt tới mức từ 30 km/h trở lên Xói mòn do

gió chịu ảnh hưởng của các yếu tố:

- Tốc độ gió và sức cuốn của gió

- Ðiều kiện bề mặt đất

- Ðặc tính của đất

- Tình trạng thực vật che phủ trên bề mặt đất

- Sự ổn định về các đặc tính cơ lý của đất như dung trọng, tỷ trọng và kích thước của các hạt

có khả năng bị bào mòn do đất

Xói mòn do gió thường không nghiêm trọng ở những nơi có độ ẩm, bề mặt đất có độ gồ ghề

được tạo ra bởi những biện pháp làm đất thích hợp như: cày bừa tạo ra những cục đất có kích thước lớn, lên những mặt luống cao để tạo ra

độ gồ ghề, giữ lại các gốc rơm rạ, thảm thực vật

và cây trồng Ðây cũng chính là những biện pháp tác động có hiệu quả để giảm thiểu tác hại của xói mòn do gió

Lượng đất mất do xói mòn của gió được xác

định là hàm của nhiều yếu tố

E = f (ICKLV)

Trong đó: E- khả năng lượng đất bị xói mòn do gió, f- phương trình đất bị xói mòn, I- yếu tố khí hậu xói mòn do gió ở địa phương, C- mức độ gồ ghề của bề mặt đất, K- độ rộng của cánh đồng, L- chất lượng che phủ của thảm thực vật, V- ảnh hưởng của các biện pháp canh tác

Các biện pháp kỹ thuật chống xói mòn, rửa trôi đất

Có nhiều biện pháp kỹ thuật để chống xói mòn bảo vệ đất Song mỗi biện pháp chỉ có khả năng thích ứng tối ưu với từng khu vực và trong từng điều kiện cụ thể Một số biện pháp được áp

dụng phổ biến là:

Một số biện pháp công trình nhằm hạn chế xói mòn

Trong các vùng nhiệt đới, biện pháp công trình (thiết kế đồi ruộng, xây dựng ruộng bậc thang nắn dòng chảy ) là rất cần thiết trong việc canh

tác và bảo vệ đất dốc Chức năng chủ yếu của công trình là dẫn dòng, ngăn dòng làm cho chảy chậm lại, lưu chứa tạm thời hay bố trí dòng chảy

an toàn để xói mòn là thấp nhất Các biện pháp công trình bao gồm thiết kế lô thửa, xây dựng

hệ thống ruộng bậc thang Những biện pháp này

có tác dụng bảo vệ đất tốt nhất (đạt hiệu quả

bảo vệ 80- 90%) nhưng cũng đòi hỏi việc đầu tư vốn lớn sau đây là một số biện pháp chính

thường được áp dụng ở vùng đồi núi nước ta:

a Thềm bậc thang

Thềm bậc thang là một dãy các dải đất nằm

ngang hay gần nằm ngang chạy cắt ngang

sườn dốc với các khoảng cách xác định theo chiều đứng Các dải đất nằm ngang được dùng

để canh tác, chúng được giữ bằng các bờ dốc hay mái dốc được xây dựng bằng đất hoặc đá Ruộng bậc thang có mặt ruộng bằng phẳng có

bờ ruộng, xây dựng thành từng tầng theo các đường đồng mức trên đất dốc Ruộng bậc thang

là biện pháp chống xói mòn tích cực nhất được

áp dụng ở nhiều vùng đất dốc trên thế giới bởi chúng có khả năng canh tác lâu dài trên đất dốc, tạo điều kiện thâm canh cho cây trồng, năng

suất, sản lượng cao và ổn định Ở nước ta đồng bào dân tộc đã biết xây dựng ruộng bậc thang

để trồng lúa từ lâu đời, có những khu ruộng ở Sapa đã được xây dựng cách đây hàng trăm

năm vẫn cho năng suất rất ổn định

- Ðể xây dựng ruộng bậc thang đất đai phải

có các điều kiện để sau đây:

+ Ðất phải có tầng dày tối thiểu từ 60 cm trở lên, đất càng dày làm ruộng bậc thang càng thuận lợi, bề rộng của mặt ruộng càng rộng

+ Ðộ dốc có thể xây dựng ruộng bậc thang tốt nhất từ 5- 250, ở những nơi có độ dốc lớn hơn

250 vẫn có thể làm được ruộng bậc thang như

ở vùng Sapa, tuy nhiên đòi hỏi nhiều công sức, thời gian và rất tốn đất

+ Những nơi làm ruộng bậc thang để trồng lúa nước đòi hỏi phải có nguồn nước hoặc có khả năng giải quyết được nước tưới

- Nguyên tắc thiết kế ruộng bậc thang:

+ Ruộng bậc thang phải thiết kế theo đường

đồng mức

+ Ruộng bậc thang nhất thiết phải có bờ Mặt ruộng rộng hay hẹp phụ thuộc vào độ dốc và tầng dày đất

+ Ðất bị san làm tầng không vượt quá 2/3 độ dày tầng đất ban đầu, phải đảm bảo trả lại được lớp đất màu trên mặt, tỷ lệ sử dụng đất phải đạt 65- 70% so với diện tích ban đầu

b Các công trình và thềm đơn giản

Có thể đạt được mục đích chống xói mòn với chi phí thấp bằng các biện pháp xây dựng các công trình đơn giản kết hợp với các biện pháp