Luận án Nghiên cứu sử dụng Viễn thám (RS) và Hệ thống thông tin địa lý (GIS) để đánh giá xói mòn đất huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT AEZ Vùng sinh thái nông nghiệp C Hệ số xói mòn do ảnh hưởng của lớp phủ thực vật DEM Mô hình số địa hình GIS Hệ thống thông tin địa lý GPS Hệ thống định vị toàn

TRẦN QUỐC VINH

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VIỄN THÁM (RS) VÀ HỆ THỐNG

TH NG TIN ỊA LÝ (GIS) Ể ÁNH GIÁ XÓI MÒN ẤT

HUY N TAM N NG TỈNH PHÚ THỌ

LUẬN ÁN TIẾN SĨ N NG NGHI P

Chuyên ngành: Quy hoạch và sử dụng đất nông nghiệp

Mã số : 62 62 15 05

Ngƣ i hƣ ng d n ho học: 1 GS TS H ng H ng V

2 PGS TS ào Châu Thu

H N I – 2012

L I CAM OAN

Tôi xin cam đoan luận án “Nghiên cứu sử dụng Viễn thám (RS) và Hệ

thống thông tin địa lý (GIS) để đánh giá xói mòn đất huyện Tam Nông tỉnh

Phú Thọ" là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những số liệu, kết quả

nghiên cứu nêu trong luận án này là trung thực, khách quan và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận án này đã được cám ơn và các thông tin trích dẫn trong luận án đều được chỉ rõ nguồn gốc

TÁC GIẢ LUẬN ÁN

NCS ThS Trần Quốc Vinh

L I CẢM ƠN

Để hoàn thành công trình này, tôi nhận được sự giúp đỡ tận tình của lãnh đạo và các thầy cô Bộ Môn Khoa Học đất, Bộ môn Trắc địa Bản đồ và Thông tin địa lý - Khoa Tài nguyên và Môi trường, Viện Đào tạo Sau Đại học Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội; Dự án EU-BORRASSUS cộng đồng Châu Âu

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến:

+ GS.TSKH Đặng Hùng Võ - Khoa Địa Lý Trường Đại học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội, nguyên Thứ trưởng Bộ tài nguyên và Môi trường và PGS.TS Đào Châu Thu – Hội khoa học Đất Việt Nam, những người thầy hướng dẫn hết mực nhiệt tình, đã chỉ dạy cho tôi, động viên tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành luận án

+ PGS.TS Nguyễn Hữu Thành trưởng Bộ môn Khoa học đất, khoa Tài nguyên và Môi trường, Đại học Nông nghiệp Hà nội, đã tận tình giúp đỡ, chỉ bảo tôi trong quá trình thực hiện đề tài

+ ThS Hoàng Tuấn Minh, ThS Trịnh Quốc Thắng – Trung tâm điều tra đánh giá đất đai, Bộ Tài nguyên và Môi trường đã giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập, xử lý dữ liệu

+ Tập thể cán bộ Phòng Tài nguyên và Môi trường, Phòng Nông nghiệp và PTNT huyện Tam Nông, UBND huyện Tam Nông đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong thời gian tôi nghiên cứu tại địa bàn

Xin bày tỏ lòng biết ơn tới bố, mẹ ,vợ, các con, anh, chị, bạn bè đã động viên

hỗ trợ tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu này

TÁC GIẢ LUẬN ÁN

Trần Quốc Vinh

1.3.1 Tình hình ứng dụng RS và GIS trên thế giới 401.3.2 Tình hình ứng dụng RS và GIS ở Việt Nam 42

Chương 2 VẬT LI U, N I DUNG V PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 46

2.1.1 Dữ liệu phi không gian 46

2.2.1 Điều tra, đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của

2.2.2 Sử dụng viễn thám và GIS đánh giá xói mòn đất huyện Tam

2.2.4 Đề xuất một số mô hình chống xói mòn bảo vệ đất dốc huyện

2.3.1 Phương pháp điều tra, thu thập số liệu 47

3.1 Khái quát điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội huyện Tam Nông 56

3.1.2 Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội 64

3.2.5 Bản đồ hệ số ảnh hưởng của lớp phủ thực vật đến xói mòn đất (C) 863.2.6 Bản đồ hệ số ảnh hưởng của biện pháp canh tác đến xói mòn

3.2.7 Xây dựng bản đồ xói mòn tiềm năng và bản đồ xói mòn đất 96

3.4 Đề xuất một số mô hình chống xói mòn hiệu quả trên địa bàn

3.4.1 Mô hình canh tác chuyên màu và cây công nghiệp ngắn ngày 1083.4.2 Mô hình canh tác trồng cây ăn quả dài ngày trồng xen với các

loại cây ăn quả ngắn ngày – cây hoa màu 111

Danh mục các công trình đã công bố có liên quan đến luận án 119

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

AEZ Vùng sinh thái nông nghiệp

C Hệ số xói mòn do ảnh hưởng của lớp phủ thực vật

DEM Mô hình số địa hình

GIS Hệ thống thông tin địa lý

GPS Hệ thống định vị toàn cầu

ICRAF Tổ chức nông lâm nghiệp thế giới

KHTN Khoa học tự nhiên

L Hệ số xói mòn do chiều dài sườn dốc

MUSLE/RUSLE Phương trình mất đất phổ dụng biến đổi

SALT Kỹ thuật sử dụng đất nông nghiệp trên đất dốc

SWAT Mô hình đánh giá đất và nước

USLE Phương trình mất đất phổ dụng

WEPP Mô hình dự báo xói mòn đất do nước

DANH MỤC CÁC BẢNG

3.3 Thống kê diện tích các loại đất đồi theo đơn vị hành chính huyện

3.4 Quy mô và tốc độ tăng giá trị sản xuất 2006 - 2010 653.5 Thực trạng phát triển dân số huyện Tam Nông 663.6 Lượng mưa trung bình năm của các trạm khí tượng 753.7 Diện tích các cấp độ dốc vùng gò đồi huyện Tam Nông 80

3.11 Mức độ xói mòn đất do mưa huyện Tam Nông (TCVN 5299:2009) 973.12 Diện tích theo mức độ xói mòn các cấp độ dốc 973.13 Thống kê diện tích các loại đất theo mức độ xói mòn 983.14 Thống kê diện tích theo mức độ xói mòn các xã huyện Tam

3.15 Kết quả xói mòn đất trung bình năm 2008 xã Hương Nộn 1043.16 Kết quả xói mòn đất năm 2009, 2010 xã Hương Nộn 1043.17 Kết quả xói mòn đất năm 2009, 2010 thị trấn Hưng Hóa 1053.18 Kết quả xói mòn đất năm 2009, 2010 xã Dị Nậu 1053.19 Hệ số xói mòn đất tại các điểm thực nghiệm 1063.20 So sánh kết quả đo xói mòn trung bình các năm với mô hình 106

DANH MỤC HÌNH

2.1 Sử dụng mô hình RUSLE tính toán xói mòn bằng GIS 48 2.2 Bảng tra toán đồ hệ số K của Wischmeier và Smith 50

3.2 Bản đồ đất vùng gò đồi huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 63 3.3 Bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2008 huyện Tam Nông 69

3.16 Ảnh vệ tinh Spot 5 huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 91 3.17 Bản đồ chỉ số thực vật (NDVI) vùng gò đồi huyện Tam Nông 92 3.18 Bản đồ hệ số C vùng gò đồi huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 93

3.20 Bản đồ hệ số P vùng gò đồi huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ 95 3.21 Bản đồ xói mòn tiềm năng vùng gò đồi huyện Tam Nông 100

3.22 Bản đồ xói mòn đất vùng gò đồi huyện Tam Nông 101

3.25 Bố trí khu thực nghiệm tại thị trấn Hưng Hóa 103 3.26 Một số mô hình canh tác trồng màu huyện Tam Nông 108

3.28 Hiệu quả chống xói mòn và rửa trôi đất của mô hình canh tác phủ

3.29 Mô hình canh tác phủ thảm bện hữu cơ giảm cỏ dại so với không phủ 110 3.30 Mô hình dứa trồng xen với cây ăn quả dài ngày hồng, vải 112 3.31 Mô hình nông lâm kết hợp trồng theo tuần tự 114 3.32 Mô hình nông lâm kết hợp trồng theo băng 115

DANH MỤC BIỂU Ồ

3.1 Diện tích, cơ cấu các loại đất chính năm 2010 68 3.2 Năng suất ngô của thực nghiệm che phủ đất bằng thảm bện hữu cơ 111

MỞ ẦU

1 Tính cấp thiết củ đề tài

Xói mòn từ lâu đã được coi là nguyên nhân gây thoái hóa tài nguyên đất nghiêm trọng Vấn đề bảo vệ đất và chống xói mòn đã được các nhà triết học cổ đại đề cập đến Platon (427-347 trước Công nguyên) đã nêu ra được mối quan liên quan giữa lũ lụt và xói mòn đất với việc tàn phá rừng Những công trình nghiên cứu đầu tiên về xói mòn đất được Volni nhà khoa học người Đức tiến hành từ năm 1877-1895, kết quả cho thấy các nhân tố ảnh hưởng đến sự xói mòn đất Sau đó, các nghiên cứu khác về xói mòn đất được triển khai mạnh mẽ ở Mỹ và một số nước khác trên thế Giới (Hudson, 1981) [7] Vì vậy, cùng với thoái hóa đất, xói mòn tồn tại trong suốt quá trình khai thác và sử dụng đất Có thể nói rằng: xói mòn là nguyên nhân hàng đầu gây thoái hóa tài nguyên đất ở miền núi

Để giảm thiểu xói mòn ở miền núi, hai vấn đề cần được song song nghiên cứu là: bản thân quá trình xói mòn (xói mòn do điều kiện tự nhiên gây ra), nguyên nhân và các yếu tố ảnh hưởng đến nó và xói mòn do các hoạt động của con người Các nghiên cứu về xói mòn đất là cơ sở khoa học giúp các nhà hoạch định chính sách, các nhà quy hoạch sử dụng đất đưa ra các chính sách đất đai phù hợp giúp cho việc quản lý đất đai đạt hiệu quả hơn, nâng cao mức sống cho người dân Đồng thời tìm ra biện pháp giải quyết phòng chống xói mòn đất, nhằm mục đích sử dụng đất ngày càng đem lại hiệu quả cao hơn về cả kinh tế, xã hội và môi trường

Tam Nông là một huyện nằm ở phía Đông Nam tỉnh Phú Thọ, là cửa ngõ giữa miền núi và vùng đồng bằng Vị trí địa lý của huyện Tam Nông bộc

lộ những mặt hạn chế, đó là huyện thuộc vùng bán sơn địa với địa hình rất phức tạp bao gồm: núi, đồi, ruộng và hệ thống sông ngòi, hồ đầm rất phong

phú Vì vậy rất khó khăn cho việc đầu tư thâm canh và áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật để cải tạo đất và sử dụng đất đạt hiệu quả cao

Trong những năm qua việc sử dụng đất không hợp lý đã làm cho nguồn tài nguyên đất đồi núi ở Tam Nông đã có dấu hiệu bị xói mòn, rửa trôi, suy giảm về chất lượng Có nhiều nguyên nhân tác động đến quá trình xói mòn đất

ở Tam Nông như khí hậu, thời tiết, địa hình, địa chất, thuỷ văn, các hoạt động sản xuất của con người Tuy nhiên các nhân tố này không diễn ra một cách độc lập, mà chúng tương tác lẫn nhau Do đó, nghiên cứu bản chất quá trình xói mòn đất và các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất, từ đó xây dựng một cơ sở

dữ liệu về xói mòn đất giúp cho địa phương có những định hướng đúng trong công tác bảo vệ đất dốc, chống xói mòn đất là một vấn đề cấp thiết

Có nhiều phương pháp khác nhau cũng như nhiều cách tiếp cận khác nhau có thể lựa chọn để nghiên cứu xói mòn đất Trong các phương pháp nghiên cứu, phương pháp viễn thám (RS) là phương pháp hiện đại, và hệ thống thông tin địa lý (GIS) là công cụ mạnh có thể giải quyết các bài toán vĩ

mô trong thời gian ngắn Tuy nhiên, hiện nay chưa có các nghiên cứu một cách toàn diện để khẳng định tính đúng đắn của phương pháp RS và GIS trong nghiên cứu xói mòn đất so với phương pháp truyền thống

Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài: “Nghiên cứu sử dụng Viễn thám (RS)

và Hệ thống thông tin địa lý (GIS) để đánh giá xói mòn đất huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ” là rất cấp thiết và được lựa chọn để thực hiện

2 Mục tiêu đề tài

- Xác định các hệ số xói mòn đất, mức độ xói mòn đất huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ bằng công nghệ RS và GIS theo phương trình mất đất phổ dụng biến đổi RUSLE

- Từ kết quả nghiên cứu, đánh giá khả năng ứng dụng phương pháp RS

và GIS trong nghiên cứu xói mòn và đề xuất một số biện pháp bảo vệ đất chống xói mòn có hiệu quả trên địa bàn huyện

3 Ý nghĩ ho học và thực tiễn

3.1 Ý nghĩa khoa học

Khẳng định khả năng ứng dụng công nghệ Viễn thám và Hệ thống thông tin địa lý đánh giá và tính toán xói mòn đất của một huyện trung du miền núi Việt Nam

3.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Đã đánh giá xói mòn đất, xói mòn tiềm năng theo phương trình mất đất phổ dụng biến đổi (RUSLE) huyện Tam Nông Góp phần cung cấp thông tin tư liệu bản đồ, số liệu thuộc tính về điều kiện tự nhiên khu vực

- Góp phần giúp cho các nhà khoa học nông, lâm nghiệp sử dụng các

mô hình phòng chống xói mòn một cách có hiệu quả

4 ối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Đất gò đồi huyện Tam Nông - tỉnh Phú Thọ

- Phạm vi nghiên cứu:

+ Về không gian: Đất gò đồi huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ, được phân bố trên 18/20 xã, thị trấn theo ranh giới hành chính được xác định trên bản đồ địa giới hành chính và bản đồ đất

+ Về thời gian: Đề tài được thực hiện từ tháng 12/2006 đến tháng 12/2011

5 Những đóng góp m i củ luận án

Đã xác định được các hệ số xói mòn đất theo phương trình mất đất phổ dụng cho vùng đất gò đồi huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN Ề NGHIÊN CỨU

1.1 Cơ sở lý luận củ đề tài

1.1.1 Cơ sở lý luận về vùng đất gò đồi

1.1.1.1 Khái niệm về vùng gò đồi

Đất vùng gò đồi được hình thành do tác động đồng thời của các yếu tố tự nhiên như sinh vật, khí hậu, địa hình, đá mẹ, thời gian và con người Dưới tác động của các yếu tố trên, đất vùng gò đồi đã được hình thành, phát triển và có những đặc điểm cũng như mục đích sử dụng đất khác nhau (Nguyễn Thế Đặng

và cộng sự, 2003) [5] Cho đến nay khái niệm về vùng đất đồi vẫn còn khác nhau rất nhiều mặc dù những thuật ngữ như đồi, vùng đồi và trung du được sử dụng khá phổ biến trong sản xuất nông lâm nghiệp và các lĩnh vực khác

Vũ Tự Lập (1999) [10] cho rằng vùng đồi là vùng có độ cao tuyệt đối

so với mực nước biển < 500 m Trong ấn phẩm “Thuyết minh bản đồ địa mạo Việt Nam tỷ lệ 1/500.000, 1984” đưa ra định nghĩa vùng đồi là vùng có độ cao từ 10 – 300 m phát triển thành dải ở rìa vùng núi, chúng phát triển trên các cấu trúc rất khác nhau và bị phân cắt từ mức yếu đến trung bình (dẫn theo

Vũ Tự Lập, 1999) [10]

Theo quan điểm của Trần Đình Lý (2006) [13] có thể lấy giới hạn độ cao tuyệt đối của vùng đồi từ 15 m, nơi địa hình bắt đầu bị chia cắt mạnh còn giới hạn trên có thể đến 300 m so với mặt nước biển Lê Quý An (1995) [1] thì cho rằng giới hạn thấp nhất của vùng đồi là 25 m và giới hạn ở độ cao không được

đề cập mà chỉ nói đến giới hạn của độ dốc phải nhỏ hơn 250

Trong ấn phẩm “Những loại đất chính miền Bắc Việt Nam”, Vũ Ngọc Tuyên và cộng sự (1996) [46] cho rằng vùng Trung du bao gồm những loại đất phân bố ở độ cao từ 25 m đến 200 m Để xác định vùng đất đồi thì độ cao

tương đối hoặc độ cao chia cắt sâu có ý nghĩa quyết định Tuy nhiên về vấn

đề này cũng có nhiều cách phân chia khác nhau: nhà địa mạo Nga Spiridonov cho rằng dạng địa hình đồi có độ cao tương đối (chia cắt sâu) khoảng 10m-

100 m và độ dốc 30-80 (dẫn theo Trần Đình Lý (2006) [13]) nhưng theo Vũ

Tự Lập (1999) [10] là 25-250 m và độ dốc 8-15 độ

Kết quả nghiên cứu của Đặng Ngọc Dinh và cộng sự (1998) [3] và Viện Nghiên cứu Chiến lược và Chính sách Khoa học & Công nghệ (2002) [49] về vùng gò đồi Bắc Trung bộ thì gò đồi được hiểu là vùng lãnh thổ kẹp giữa núi và đồng bằng hoặc những vùng đất cao xen với đồng bằng, có độ cao

từ 20-300 m so với mặt biển Vì có vị trí trung gian chuyển tiếp giữa núi và đồng bằng nên có nơi gọi là vùng trung du, vùng bán sơn địa Về hình thái bề ngoài đó là những vùng đất cao lúp xúp, có độ cao sàn sàn gần bằng nhau, đỉnh thường bằng phẳng, sườn lồi hay thoai thoải, ở chân thường là các thung lũng phân cách

1.1.1.2 Quá trình hình thành đất vùng gò đồi

- Quá trình tích lũy tương đối sắt nhôm (feralit): Đây là quá trình hình

thành đất điển hình của vùng gò đồi nước ta trong điều kiện khí hậu nhiệt đới nóng ẩm Quá trình tích lũy tương đối sắt, nhôm trong đất gắn liền với sự rửa trôi các cation kiềm thổ (Ca2+

, Mg2+…) và silic làm cho đất có màu đỏ vàng là chủ đạo, rất chua, chủ yếu thuộc nhóm đất Acrisols, Ferrasols Các loại đất này chiếm tỷ lệ lớn ở vùng gò đồi nước ta và hình thành trên các loại đá mẹ khác nhau nên độ đậm nhạt của màu sắc, độ dày và đặc tính lý hóa học rất khác nhau

- Quá trình tích lũy tuyệt đối sắt nhôm (kết von, đá ong): Quá trình này

thường xảy ra ở vùng gò đồi thấp, nơi có mực nước ngầm thay đổi theo mùa mưa/khô xen kẽ Vào mùa mưa, nước ngầm chứa nhiều muối sắt dễ tan phân

bố trong các mao quản Đến mùa khô, khi lớp đất trên mặt khô hạn, nước

ngầm từ dưới di chuyển lên phía trên Fe2+

sẽ oxy hóa thành Fe3+ tích lũy trong đất ở dạng khan (Fe2O3) hoặc ngậm nước (Fe2O3.nH2O) để dần dần tạo kết von sắt và đá ong Quá trình tích lũy tuyệt đối sắt nhôm là quá trình thoái hóa đất nghiêm trọng như đá ong hóa, kết von gây khó khăn hoặc mất khả năng trồng trọt

- Quá trình tích lũy chất hữu cơ (mùn hóa): Dưới tác động của các

thảm thực vật, sau chu kỳ sinh trưởng của các loại cây trồng, sinh khối mà chúng trả lại cho đất sẽ được phân giải và tổng hợp thành chất hữu cơ mới của đất, đó là các hợp chất hữu cơ cao phân tử màu đen thường gọi là mùn Quá trình này xảy ra ở vùng gò đồi dưới các thảm thực vật khác nhau, tạo độ phì cho đất Chính vì vậy, ở những nơi còn giữ được nhiều rừng và thảm cỏ tự nhiên, độ phì của đất sẽ cao hơn

- Quá trình bạc màu hóa: Đất nghèo khoáng sét, chất hữu cơ cũng như

các nguyên tố vô cơ do xói mòn hoặc rửa trôi theo chiều sâu phẫu diện và bề mặt làm cho lớp đất mặt trở nên bạc trắng, mất kết cấu, nghèo chất hữu cơ, chất dinh dưỡng và sắt Quá trình này không những chỉ xảy ra ở vùng gò đồi

đã được khai phá từ lâu nhưng không được bảo vệ, cây trồng phát triển kém

mà còn xảy ra ngay trên những chân đất có quá trình canh tác không hợp lý

- Quá trình chua hóa: Các cation kiềm và kiềm thổ như Na+, K+, Ca2+,

Mg2+ trong đất dần dần mất đi do quá trình rửa trôi, xói mòn, cây hút chất dinh dưỡng nên đất chỉ còn lại các cation gây chua (H+

, Al3+) và các gốc axit Quá trình này xảy ra mạnh ở vùng gò đồi khi rừng bị khai phá làm nương rẫy hoặc độc canh liên tục

- Quá trình rửa trôi, xói mòn: Trên các sườn đồi, dốc, nhất là các

vùng rừng và nơi thảm thực vật bị phá hoại, vào mùa mưa đất bị rửa trôi, xói mòn làm cho lớp đất mặt bị mỏng dần, nhiều nơi trơ lớp sỏi, đá gọi là đất xói mòn trơ sỏi đá Những đất này hầu như không còn khả năng sản xuất ngay

cả trồng rừng

- Quá trình bồi tụ và hình thành đất đồng bằng, thung lũng: Quá trình

rửa trôi, xói mòn đất gò đồi hoặc sản phẩm phù sa ven suối lắng đọng lại ở các thung lũng Thung lũng là nơi dân cư đông đúc, trọng điểm sản xuất nông nghiệp canh tác lúa nước trên đất bằng và cây trồng cạn trên đất dốc Đây là vùng đất rất quan trọng đối với sản xuất lương thực, thâm canh, tăng năng suất để hạn chế tình trạng phá rừng làm nương rẫy

- Các quá trình khác: Ở vùng gò đồi, các quá trình lở đất thường xảy ra

vào mùa mưa, bão Ở địa hình dốc, khi nước trong đất bão hòa thấm xuống sâu, tiếp xúc với lớp đất đá có độ thấm và giữ nước kém hơn dễ sinh ra các bề mặt trượt làm cho lớp đất đá bên trên trượt xuống thấp Việc xẻ núi làm đường giao thông vùng gò đồi đã tạo điều kiện gây ra hiện tượng trượt, lở đất

1.1.2 Cơ sở lý luận về xói mòn đất

1.1.2.1 Quan niệm về xói mòn

Xói mòn là một cụm từ Latinh “erosion” thể hiện sự ăn mòn dần Theo định nghĩa của Từ điển Bách khoa Toàn thư Việt Nam [95] thì xói mòn đất được hiểu là “Quá trình các tác nhân khí hậu (mưa, gió), đôi khi cả con người (các hoạt động chặt phá rừng để lấy đất canh tác, phát triển cơ sở hạ tầng như xây nhà, làm đường, v.v.) tác động lên mặt đất làm cho lớp mặt của đất, keo mùn, những tầng đất tơi xốp, các vụn đất và đá sét bị mất đi hoặc trôi theo sườn dốc”

Viện sĩ L I Paraxolop (dẫn theo Zakharov, 1981) [52] cho rằng “Xói mòn đất cần phải hiểu là những hiện tượng phá hủy và cuốn trôi theo đất cũng như các quặng xốp bằng dòng nước và gió thể hiện dưới nhiều hình thức và rất phổ biến”

Husdson (1981) [7] coi xói mòn là quá trình san bằng, trong đó các hạt đất hay đá cứng bị nhào lộn, rửa trôi và di chuyển dưới tác dụng của trọng lực, gió và nước là động lực chính của quá trình này

Khi nghiên cứu về tác nhân của lớp phủ thực vật thì Nguyễn Quang Mỹ (2005) [17] cho rằng, xói mòn đất là một quá trình phá hủy lớp thổ nhưỡng (bao gồm cả phá hủy thành phần cơ giới, lý và hóa tính, chất dinh dưỡng,…của đất) dưới tác động của các nhân tố tự nhiên và nhân tạo, làm giảm độ phì nhiêu của đất, gây ra bạc màu, thoái hóa đất, laterit hóa, trơ sỏi đá… ảnh hưởng trực tiếp đến sự sống và phát triển của thảm thực vật rừng, thảm cây trồng khác

1.1.2.2 Một số khái niệm phân loại xói mòn

Trong quá trình nghiên cứu xói mòn đất, người ta đi đến một số khái niệm sau:

- Xói mòn đất tự nhiên (xói mòn địa chất): xảy ra do tác động của lực

tự nhiên lên mặt đất

- Xói mòn gia tốc: Hoạt động sản xuất nông nghiệp và một số hoạt

động của con người đã làm mất cân bằng tự nhiên (giữa đất, thảm thực vật và các yếu tố khí hậu) Khi sự cân bằng tự nhiên bị phá vỡ thì sẽ xảy ra xói mòn mặt đất với tốc độ rất nhanh, nhanh hơn quá trình hình thành đất Loại xói mòn này gọi là xói mòn gia tốc Xói mòn gia tốc làm bề mặt đất bị bào mòn nghiêm trọng và làm giảm sút độ phì của đất

Căn cứ vào tác nhân gây ra xói mòn, người ta phân ra xói mòn đất thành 5 dạng: xói mòn do nước, do gió, do trọng lực, do tuyết tan và do dòng bùn đá

a/ Xói mòn do nước: Xói mòn này được phân thành xói mòn bề mặt và xói mòn dạng tuyến tạo thành rãnh xói Sự rửa trôi đất là do mưa khi rơi xuống sinh ra mạng lưới dòng chảy ở các liên sườn nghiêng Tuy nhiên dạng dòng chảy này chỉ mang tính tạm thời Lượng dòng chảy mặt và lượng xói mòn được xác định bằng cách kết hợp nhiều nhân tố tự nhiên và xã hội Lượng dòng chảy mặt vừa là tác nhân gây xói mòn, vừa là động lực chính

vận chuyển bùn cát trên bề mặt lưu vực và các rãnh xói Trong quá trình chuyển tải bùn cát do mưa gây xói sẽ xuất hiện quá trình sa lắng các hạt đất khi mà lưu lượng bùn cát vượt quá sức tải của dòng nước trên bề mặt lưu vực

và rãnh Đây chính là quá trình cơ bản của xói mòn bề mặt lưu vực Xói mòn dạng tuyến tạo thành rãnh xói phát sinh bởi những dòng nước tập trung vào địa hình võng, trũng Dòng chảy ở đây có tốc độ lớn, sức tàn phá mạnh do đó theo thời gian tạo thành hệ thống rãnh xói

+ Theo Bennett (1993) [59] có 4 loại dạng xói mòn do nước như sau:

- Xói mòn dạng phẳng: ở dạng xói mòn này quá trình rửa trôi các hạt

đất xảy ra đồng đều trên bề mặt khu vực đất dốc Để có thể rửa trôi các hạt đất lượng mưa cần phải có đủ để tạo dòng chảy bề mặt Theo Bennett điều này rất khó xác định nhưng lại là dạng xói mòn xảy ra phổ biến nhất

- Xói mòn dạng rãnh: dạng xói mòn này thực chất là giai đoạn tiếp theo

của xói mòn dạng phẳng, lượng đất mất cũng lớn tương tự như xói mòn dạng phẳng, dạng xói mòn này rất dễ nhận ra do hình thái của bề mặt bị xói mòn

- Xói mòn dạng mương xói: dạng xói mòn này gặp ở các khu vực tập

trung dòng chảy bề mặt, tạo nên xói mòn dạng tuyến tính

- Xói mòn xảy ra do tác động va đập: 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

b/ Xói mòn do gió: Xói mòn này có thể xuất hiện ở bất cứ dạng địa hình nào Gió mang sản phẩm xói mòn theo những hướng khác nhau Tuy nhiên, mức độ phá hủy đất phụ thuộc vào địa hình khu vực và loại đất

c/ Xói mòn trọng lực: Xói mòn này xuất hiện do tác động kết hợp giữa trọng lực của đất đá trên sườn dốc và dòng chảy tràn Mặc dù mang tính địa phương nhưng nó có thể mang đến thảm họa khủng khiếp

d/ Xói mòn dòng bùn đá: Là một loại lũ quét đi qua các vùng đất đá bở

rời và địa hình thuận lợi cho việc tập trung nước và chất rắn

e/ Xói mòn do tuyết tan, băng tan: Xói mòn mạnh hay yếu là phụ thuộc vào yếu tố cường độ mưa và lượng mưa, độ dốc, chiều dài sườn, hướng phơi của địa hình, địa hình bề mặt, đặc điểm của lớp phủ thổ nhưỡng và thảm thực vật, tình trạng sử dụng đất, kỹ thuật trồng trọt, phương pháp tổ chức sản xuất

và các yếu tố xã hội

1.1.2.3 Cơ chế của quá trình xói mòn đất

Theo các nhà nghiên cứu xói mòn đất Wischmeier và Smith (1958) [90], Murty (1982) [83] đều cho rằng quá trình xói mòn xảy ra theo 3 pha:

- Pha 1 (Pha tách đất)

Quá trình xói mòn chỉ xảy ra khi các vật liệu thành tạo đất bị tách ra khỏi bề mặt đất, khi đó phải có một lực tác động nhất định lên các vật liệu, lực tác động đó do nhiều nguyên nhân: do các hạt mưa, do dòng chảy Ở đây chúng ta đề cập đến nguyên nhân gây ra pha tách đất là do mưa, sự va đập của hạt mưa

Những yếu tố của mưa gây ra xói mòn đất bao gồm: lượng mưa, cường

độ mưa, kích thước hạt mưa và tốc độ rơi của hạt mưa Các nghiên cứu của Ellison, Wischmeier và các tác giả khác cho thấy yếu tố lượng mưa ít ảnh hưởng lớn đến xói mòn Yếu tố ảnh hưởng và quan hệ chặt chẽ tới quá trình xảy ra xói mòn là cường độ mưa, vận tốc rơi của hạt mưa và kích thước hạt mưa

- Pha 2 (Pha vận chuyển)

Khi các vật liệu bị tách ra khỏi bề mặt chúng sẽ được các dòng chảy vận chuyển đi, khi không có dòng chảy thì các vật liệu không bị vận chuyển

đi hay nói cách khác quá trình xói mòn không xảy ra

- Pha 3 (Pha lắng đọng)

Quá trình lắng đọng là pha cuối cùng của hiện tượng xói mòn Khi tốc

độ dòng chảy giảm đi (có thể do độ dốc địa hình giảm hoặc có thể do lượng

nước bị thấm đáng kể hoặc do dòng chảy bị cạn) không đủ năng lượng để vận chuyển các vật chất thì quá trình lắng đọng bắt đầu xảy ra

1.1.2.4 Các nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn đất

Zakharov (1981) [52] cho rằng, các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình hình thành và mức độ xói mòn chia ra làm hai nhóm: 1) Nhóm các yếu tố lịch sử tự nhiên hay là nhóm các yếu tố thiên nhiên; 2) nhóm các yếu tố kinh tế - xã hội, liên quan đến quá trình hoạt động sản xuất của con người Trong giai đoạn trước thời kỳ lịch sử thì sự phát triển của xói mòn chỉ được xác định bằng những yếu tố lịch sử tự nhiên Cùng với mức độ gia tăng hoạt động sản xuất của con người và khai khẩn các lãnh thổ đất đai thì xói mòn đã tăng một cách đáng kể, đồng thời nó trở nên phụ thuộc chủ yếu vào phương pháp sử dụng đất đai Xói mòn hiện tại thường là do sự kết hợp của hai nhóm yếu tố gây ra Các yếu tố thiên nhiên tạo ra các điều kiện cho xói mòn xuất hiện, còn hoạt động sản xuất một cách không khoa học của con người là nguyên nhân chính gây ra xói mòn Các yếu tố lịch sử tự nhiên quan trọng nhất bao gồm: khí hậu, địa hình, đất đai, thực vật

Các nghiên cứu khác đều cho thấy sự phá hủy và vận chuyển đất mạnh hay yếu tùy thuộc vào ảnh hưởng của tập hợp các yếu tố; trong đó, chủ yếu là: khí hậu, thổ nhưỡng, địa hình, thực vật, các biện pháp canh tác và bảo vệ đất

a/ Yếu tố khí hậu

Theo Wischmeier và Smith (1958) [90], Hudson (1981) [7], trong các yếu tố khí hậu (gồm: mưa, độ ẩm, bức xạ mặt trời ) thì mưa (bao gồm cả tuyết) là yếu tố quan trọng hơn cả đối với xói mòn đất do nước Mưa vừa là tác nhân phá hủy đất vừa là nguồn tạo ra dòng chảy trên mặt lớn Nói cách khác, mưa là nguyên nhân gây ra hai pha đầu của quá trình xói mòn đất

Nước mưa giữ vai trò chủ yếu trong các yếu tố khí hậu tác động trực tiếp đến xói mòn Nước mưa tạo ra dòng chảy trên bề mặt hoặc dòng chảy

trên các sườn dốc Các yếu tố khí hậu khác (nhiệt độ, độ ẩm không khí, gió) chỉ ảnh hưởng gián tiếp đến xói mòn

Nếu chỉ là mưa phùn thì ngay cả khi tổng lượng mưa rất lớn cũng không thấy hiện tượng bào mòn đất hoặc bào mòn đất không đáng kể, bởi đất

đã từ từ hấp thụ toàn bộ nước rơi xuống mặt đất và chỉ khi mưa quá kéo dài đất đã bão hòa nước thì mới có khả năng xuất hiện dòng chảy trên bề mặt và xuất hiện xói mòn Hiện tượng gia tăng xói mòn khi mưa rào mạnh còn liên quan đến sự tăng kích thước hạt mưa Hạt mưa càng lớn thì sức phá hủy các cục đất càng mạnh và làm đất chặt, giảm khả năng ngấm nước của đất đai; hạt mưa càng lớn thì khả năng ngấm nước của đất càng yếu Theo Abramop (dẫn theo Zakharov (1981) [52]), nếu kích thước của hạt mưa tăng từ 0,5 mm tới (1,5 – 1,8) mm thì khả năng ngấm nước của đất giảm xuống 2,1 lần; còn kích thước của hạt mưa được tăng từ 2,4 – 2,9 mm thì khả năng ngấm nước đó sẽ giảm xuống 3,6 lần

b/ Đặc tính, tính chất đất

Theo Zakharov (1981) [52] những tính chất vật lý của đất bao gồm: kết cấu, thành phần cơ giới, hàm lượng chất hữu cơ, độ ẩm và cấu tạo địa chất đất đều có ảnh hưởng đến xói mòn đất; những đặc tính hóa học của đất cũng ảnh hưởng tới xói mòn đất ở một mức độ nhất định

- Thành phần cơ giới: Thành phần cơ giới đất giữ một vai trò to lớn

trong các đặc tính của đất Đất có thành phần cơ giới nặng (phần trăm tỷ lệ sét cao) và đất có hàm lượng hữu cơ cao thì xói mòn thấp Hàm lượng sét càng cao thì tính kháng xói của đất càng lớn Khả năng phân tán của đất càng giảm tức là tính bền vững của các hạt kết càng cao nếu hàm lượng Các bon tổng số (C%) càng lớn hay tỷ lệ sét càng tăng Để chống lại xói mòn tốt, đất cần có cấu trúc tốt, thành phần cơ giới nặng có độ kết dính cao

- Kết cấu của đất: Kết cấu của đất cũng là yếu tố quan trọng xác định

các quá trình xói mòn; đất mà thành phần hạt của nó có kết cấu bền thì đất đó khó bị rửa trôi Các cấu trúc lớn có độ bền cao được hình thành trong những đất có hàm lượng chất hữu cơ và hàm lượng các hạt bùn cao, trong thành phần hấp phụ của chúng chứa cation canxi; nếu trong thành phần hấp phụ, lượng canxi được tăng lên thì khả năng chống xói mòn của đất cũng gia tăng

Độ bền của kết cấu sẽ giảm đi rất nhiều và chúng dễ dàng bị nước phá hủy nếu như thành phần hấp phụ của đất chứa toàn natri Đất càng bị chua thì khả

năng bị xói mòn càng cao

- Chất mùn: Nhờ hợp chất hữu cơ mà những hạt kết đất được hình thành,

tính liên kết giữa chúng cao nên tính bền vững trong nước tăng lên Từ đó, chất mùn là một yếu tố quan trọng trong quá trình hình thành và bảo vệ kết cấu bền của đất Nghiên cứu của V B Guxac (dẫn theo Zakharov, 1981) [52] cho thấy: trên bề mặt, hàm lượng mùn rất cao thì tính rửa trôi đất nhỏ bằng 2,4 lần so với

diện tích bề mặt tương tự nhưng có hàm lượng mùn rất thấp

- Độ ẩm: Độ ẩm của đất tăng thì sự rửa trôi cũng tăng nhưng ở mức độ

yếu hơn so với sự gia tăng dòng chảy Nghiên cứu của Zakharov và cộng sự (Zakharov, 1981) [52] cho thấy: nếu độ ẩm của lớp đất 10 cm thay đổi từ 16,8 – 35,5%, mức độ mưa 2 mm/phút trên đất dốc nghiêng 100

(đất sét pha trung bình cacbonat) thì sự rửa trôi tăng 1,43 lần, còn dòng chảy tăng lên gấp 2 lần và chiếm 84,3% lượng nước mưa rơi xuống mặt dốc; nếu độ ẩm của đất là 16,8% thì lượng nước mưa chảy mất chỉ chiếm 41,8% tổng lượng nước mưa rơi

- Cấu tạo địa chất: Xói mòn nước xuất hiện trên những đất được hình

thành tại các khoáng sét có độ ngấm nước không cao lại dễ bị rửa trôi (như hoàng thổ) Trên các loại cát phong tích và bồi tích cổ có khả năng ngấm nước cao, xói mòn phát triển rất yếu Về vấn đề này, N I Xuxo (dẫn theo Zakharov, 1981) [52] khẳng định: mặc dù địa hình là yếu tố chủ yếu gây xói mòn nhưng trong các loại trạng thái của nó, xói mòn cũng thể hiện sự tác

động của cấu tạo địa chất khu vực

c/ Thực vật

Theo Zakharov (1981) [52] thì tất cả các loại thực vật đều là yếu tố chống xói mòn rất mạnh; mức độ tác dụng của thảm thực vật phụ thuộc vào loại và trạng thái thực vật, thực vật càng tốt và độ dày của nó càng cao thì vai trò bảo vệ đất và giữ nước của nó càng lớn; cây nông nghiệp có khả năng giữ tới 11% lượng nước mưa, còn cây lấy gỗ có khả năng giữ 30%; xói mòn mạnh nhất tại các khu vực dốc, không có thực vật và ở những cánh đồng cày để hoang; cỏ lâu năm, đồng cỏ đặc biệt là hỗn hợp cây họ đậu – hòa thảo có khả năng bảo vệ đất chống xói mòn rất cao

Cây cối có ý nghĩa lớn trong việc bảo vệ đất khỏi xói mòn do gió, người

ta xếp loại thực vật theo mức độ giảm dần chống xói mòn như sau:

- Các băng bảo vệ có cây gỗ - bụi (tự nhiên và nhân tạo);

- Cỏ tự nhiên - đồng cỏ;

- Vườn cây ăn quả trồng theo hàng;

- Cây nông nghiệp: Hỗn hợp đậu, cỏ, hòa thảo, cây ngũ cốc, cây họ đậu, cây màu nói chung

Một số nhà khoa học cho rằng cây màu trồng trên đất dốc có thể làm tăng mức độ xói mòn

Rừng và cây cỏ thường xuyên chịu sự tác động của con người, nếu như

ta bảo vệ và phát triển nó lên thì có thể làm giảm hoặc chặn đứng hoàn toàn được xói mòn và ngược lại, nếu như ta phá hủy thực vật đi thì sẽ dẫn tới sự xuất hiện xói mòn Thực vật có vai trò quan trọng trong bảo vệ đất và nước (chống xói mòn đất) theo các hướng sau:

- Giữ lại một phần nước mưa trên tán lá làm giảm động năng của hạt mưa và làm giảm dòng chảy trên bề mặt

- Vận chuyển độ ẩm từ đất phát tán vào không khí

- Che phủ mặt đất tránh sự tác động trực tiếp của hạt mưa và của dòng chảy

- Rễ thực vật giữ chặt đất, chống rửa trôi

- Thực vật làm cải thiện hàm lượng chất hữu cơ, cải thiện chế độ khí, chế độ nước, làm tăng độ phì của đất

e/ Sử dụng đất

Lịch sử canh tác cho thấy rằng, xói mòn hiện tại xuất hiện là do kết quả con người sử dụng đất đai một cách không khoa học Bennet và Loudecmin (dẫn theo Zakharov (1981) [52] cho rằng, xói mòn đất cùng với tuổi canh tác, xói mòn bắt đầu khi mà mưa rào rơi trên những luống cày đầu tiên được xới lên bằng những công cụ rất thô sơ của thời kỳ tiền lịch sử Kỹ thuật canh tác giữ một vai trò đáng kể trong việc phát triển xói mòn Đất bị cày từ năm này qua năm khác ở độ sâu 9-l1 cm sẽ hình thành lớp đệm Nước ngấm từ bề mặt xuống dễ dàng chảy theo lớp đệm này, rửa trôi lớp đất xốp phía trên, làm mất kết cấu lớp đất canh tác và từ đó đất dễ bị nước và gió cuốn đi

1.1.2.5 Các phương pháp chẩn đoán và đánh giá xói mòn đất

Theo các nghiên cứu về xói mòn của các nhà khoa học thì tùy theo từng đều kiện và yêu cầu đặt ra mà có các phương pháp nghiên cứu khác nhau

Có 2 phương pháp cơ bản để đánh giá xác định xói mòn, đó là: Định

lượng xói mòn bằng thực nghiệm và phương pháp chuẩn đoán xói mòn bằng

mô hình toán học

a/ Định lượng xói mòn bằng thực nghiệm

Để tính toán định lượng xói mòn đất các nhà khoa học đã đưa ra nhiều phương pháp khảo sát thực địa Các phương pháp theo dõi thực địa cho phép xác định lượng mất đất cụ thể trên một mô hình có các điều kiện nhất định Kết quả của các phương pháp này cho phép xác định lượng mất đất cụ thể Hạn chế của phương pháp này là không thể dự báo được lượng mất cũng như xác định được sự cần thiết của các biện pháp phòng chống xói mòn Hạn chế này nảy sinh là do các yếu tố tác động đến xói mòn mang tính định tính và hết sức phức tạp, các yếu tố luôn thay đổi và quan hệ chặt chẽ với nhau

+ Phương pháp phẫu diện Phương pháp này do Zakharov (1981) [52]

đưa ra dựa trên cơ sở các khu vực có hình thái địa lý khác nhau, trong điều kiện không xảy ra hiện tượng xói mòn thì các tầng đất có độ dày tương đối ổn định Khi quá trình xói mòn xảy ra thì độ dày các tầng sẽ thay đổi cụ thể là độ dày của tầng đất mặt sẽ giảm đi, nếu quá trình xói mòn kéo dài thì các tầng kế

tiếp cũng bị xói mòn và tầng dày của các tầng đất này cũng giảm đi

Việc xác định mức độ xói mòn được tiến hành bằng cách so sánh các

mô hình chưa bị xói mòn với các mô hình xảy ra hiện tượng xói mòn Để có thể so sánh và xác định được mức độ xói mòn thì các mô hình này phải có các điều kiện tương đồng

Nhược điểm của phương pháp này là độ chính xác không cao, để xác định chính xác lượng mất đất cần phải định vị được những vị trí không bị xói mòn, không bị bồi lắng và đồng thời phải xác định được thời điểm bắt đầu trồng trọt Điều này trong thực tế là hết sức khó khăn Để khắc phục nhược điểm này khi áp dụng đối với khu vực có làm đất người ta tính từ thời điểm làm đất sau cùng và xác định độ bào mòn của tầng đất cày

Tuy vậy phương pháp này có thể đánh giá tổng quát về hiện tượng xói mòn trên khu vực nghiên cứu, từ đó xác định được phương pháp nghiên cứu xói mòn đất chính xác hơn

+ Phương pháp đóng cọc Phương pháp đóng cọc được sử dụng ở các

vùng xa các trung tâm nghiên cứu, điều kiện xây dựng các trạm nghiên cứu khó khăn, việc thu thập các số liệu không thường xuyên, các cọc được đóng trước mùa mưa, số lượng cọc tùy theo quy mô khu vực nghiên cứu Cọc được sử dụng như sau: trên chiều dài sườn dốc bố trí hệ thống cọc ở 3 vị trí đỉnh dốc, sườn dốc và chân dốc, điểm đặt cọc ở chân dốc phải ở vị trí không bị xói mòn

và cũng không bị bồi tụ lắng đọng Sau từng thời gian nhất định đo độ sâu bị bào mòn (so với thời điểm đóng cọc) với kết quả của cọc đóng trên đỉnh và ở sườn, thì ta có thể tính độ sâu trung bình của quá trình bào mòn

Hạn chế của phương pháp này là hệ thống cọc đóng hay bị thất lạc, thời gian theo dõi kéo dài, cọc đóng ảnh hưởng tới các tính chất vật lý của nơi đóng cọc, bản thân cọc làm ảnh hưởng đến dòng chảy, khi xác định độ sâu bào mòn chủ yếu dùng thước đo và bằng mắt thường cho nên độ chính xác của lượng đất mất được xác định là không cao Tuy nhiên phương pháp này vẫn dùng ở những nơi không thể áp dụng các phương pháp nghiên cứu khác

+ Phương pháp đo bộ rễ thực vật Phương pháp này được các nhà khoa

học châu Âu và châu Phi áp dụng Cơ sở của phương pháp này là khi bị bào mòn rửa trôi rễ thực vật vẫn ở độ cao nhất định và như vậy cổ rễ thực vật sẽ nổi lên trên mặt đất Xác định thời điểm từ lúc trồng đến thời điểm nghiên cứu

ta xác định được mức độ xói mòn trong khoảng thời gian đó và tính được

lượng đất bị bào mòn hàng năm

Phương pháp này có độ chính xác không cao nhưng dễ áp dụng, không đòi hỏi phương tiện nghiên cứu phức tạp

+ Phương pháp thu hứng Phương pháp này được áp dụng nhiều ở Mỹ,

Châu Á Ở Việt Nam nhóm các nhà nghiên cứu do Nguyễn Quang Mỹ và

cộng sự (1983) [16] với công trình "Nghiên cứu xói mòn và thử nghiệm một số biện pháp chống xói mòn đất nông nghiệp Tây Nguyên" đã sử dụng để nghiên

cứu xói mòn đất tại Tây Nguyên

Phương pháp này được thực hiện như sau: Trên diện tích đất nhất định, được cô lập không bị ảnh hưởng của dòng chảy và vật chất xói mòn từ xung quanh (có thể dùng bờ ngăn hay rãnh ngăn) Phía cuối ô đất đặt bộ phận thu đất Sau khoảng thời gian nhất định thì thu lượng bồi lắng và đem cân, qua đó

sẽ tính toán được lượng đất bị xói mòn trên một đơn vị diện tích

Phương pháp xác định xói mòn bằng cách thu đất bị rửa trôi cho kết quả chính xác, đánh giá được được lượng đất mất do tất cả các dạng xói mòn

do nước Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi nhiều công đoạn phức tạp và trang thiết bị đắt tiền, do vậy phương pháp này thường sử dụng để phục vụ cho việc nghiên cứu, thiết lập các tham số hay các phương trình, mô hình chuẩn đoán xói mòn

+ Phương pháp nghiên cứu xói mòn bằng đồng vị phóng xạ Phương

pháp nghiên cứu xói mòn dựa vào nguyên tố urani và thori Bản chất của phương pháp này là nghiên cứu xói mòn theo quan điểm địa hóa học, cho rằng hàm lượng urani và thori cũng như các nguyên tố khác đều được giải phóng trong quá trình phá hủy xói mòn và sau khi so sánh hàm lượng của chúng ở những mẫu trước và sau khi bị xói mòn có thể xác định được lượng đất bị xói mòn

Phương pháp nghiên cứu xói mòn dựa trên nguyên tố Cs-137 cũng được nghiên cứu nhiều trên thế giới Về phương pháp này, có thể kể đến các nhà khoa học là Morris C D., Loughran R J (1994) [82], Abril J M (2004) [54], Aldridge J N (2003) [55], Andrello A C (2004) [56],

Ở Việt Nam, vấn đề này chưa được nghiên cứu nhiều do còn thiếu các điều kiện, trang thiết bị Một số tác giả như Nguyễn Trung Minh và cộng sự (1999) [14], Nguyễn Văn Phổ và cộng sự (2000) [24], Nguyễn Văn Phổ và

cộng sự (2002) [25], [26] nghiên cứu ở lưu vực sông Hồng trên cơ sở phương pháp đồng vị U234 và U238 và bước đầu đã cho những kết quả khả quan

Qua các nghiên cứu về xói mòn đất của các nhà khoa học trên thế giới thấy rằng để xác định xói mòn đất nếu chỉ dùng các phương pháp đo thực tế thì kết quả chỉ phản ánh xói mòn trong từng khu vực nhỏ Việc chuẩn đoán lượng đất bị xói mòn cho tất cả diện tích đất đai trong khu vực là không thể làm được, các phương pháp đo thực tế đòi hỏi phải mất rất nhiều công nghiên cứu, kinh phí thực hiện và thời gian thường phải kéo dài Vì vậy trong thời gian qua các nghiên cứu về xói mòn đất đã được các nhà khoa học tiếp cận bằng phương pháp hoàn toàn mới đó là chuẩn đoán xói mòn đất bằng các mô hình toán học Các mô hình mô phỏng bằng toán học được trợ giúp của máy tính đã giúp các nhà khoa học có thể nghiên cứu định lượng và dự báo xói mòn được tốt hơn

b/ Xác định xói mòn bằng mô hình toán học

Trong thập kỷ 70 của thế kỷ XX nghiên cứu về xói mòn đất phát triển rất mạnh Sự phát triển của việc nghiên cứu xói mòn đất có được là do các nhà khoa học đã dùng các mô hình toán học để mô phỏng quá trình xói mòn đất

Một số các mô hình toán điển hình mô phỏng quá trình xói mòn đất trên thế giới được các nhà khoa học sử dụng đó là:

- Mô hình xói mòn đất dựa trên cơ sở phương trình mất đất phổ dụng (Universal Soil Loss Equation –USLE)

Dựa trên số liệu đã thu thập tại trung tâm số liệu và các nghiên cứu trước đó, Wischmeier và Smith (1978) [91] và những người khác đã xây dựng phương trình mất đất phổ dụng (Universal Soil Loss Equation - USLE) Cuốn

sổ tay nông nghiệp (số 537) mô tả về USLE đã được xuất bản năm 1965 và được tái bản năm 1978 Với sự chấp nhận rộng rãi, USLE đã trở thành một công cụ đánh giá xói mòn được sử dụng phổ biến tại Mỹ và các nước khác trên toàn thế giới Ở Việt Nam, các nhà khoa học sử dụng mô hình USLE

nghiên cứư xói mòn đất thành công như Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm (1999) [51], Nguyễn Mười và cộng sự (2000) [15]

Năm yếu tố chính được sử dụng để tính toán lượng đất mất trên một khu vực cụ thể, đó là: mưa, đất, thực vật, biện pháp canh tác và biện pháp bảo

vệ đất Các giá trị xói mòn phản ánh bởi các yếu tố đó có thể thay đổi đáng kể

do sự biến đổi của các điều kiện thời tiết Do vậy các giá trị đạt được từ USLE thể hiện chính xác hơn đối với trung bình dài hạn (long-term average) Phương trình mất đất phổ dụng có dạng như sau:

A =R x K x LS x C x P

A - Lượng đất mất bình quân bị xói mòn trong năm (tấn/ha/năm)

R - Hệ số xói mòn do mưa Yếu tố lượng mưa và dòng chảy mặt theo vị trí địa lý Cường độ và thời gian mưa bão càng lớn thì tiềm năng xói mòn càng cao

K - Hệ số kháng xói của đất Đó là lượng đất mất trung bình theo đơn

vị diện tích cho một loại đất cụ thể K là đơn vị đo độ nhạy của các hạt đất tách rời và vận chuyển bởi mưa và dòng chảy mặt Kết cấu là yếu tố chính ảnh hưởng đến K, chứ không phải là cấu trúc, vật chất hữu cơ và cũng như tính chất thấm

LS - Hệ số ảnh hưởng của địa hình đến xói mòn đất Hệ số LS thể hiện

tỷ số đất mất dưới các điều kiện cụ thể mà tại một địa bàn với độ dốc sườn

“chuẩn” (standard) và độ dài sườn xác định Sườn càng dài và càng dốc, thì nguy cơ xói mòn càng cao

C - Hệ số ảnh hưởng của lớp phủ thực vật đến xói mòn đất Hệ số này được sử dụng để xác định ảnh hưởng tương đối của độ che phủ đất trong sự ngăn ngừa mất đất Hệ số C là một tỷ số so sánh lượng đất mất từ đồng ruộng với lượng đất mất tương ứng của đất bỏ hóa cách năm Hệ số C có thể xác định bởi việc lựa chọn kiểu canh tác và phương pháp canh tác

P - Hệ số ảnh hưởng của các biện pháp canh tác đến xói mòn đất Hệ số

này phản ánh ảnh hưởng của các hoạt động con người sẽ làm giảm khối lượng

và tốc độ của nước bề mặt và do vậy làm giảm khối lượng xói mòn Hệ số P thể hiện tỷ số của lượng đất mất đi bởi các biện pháp canh tác

- Mô hình RUSLE/MUSLE

Để tăng cường khả năng dự báo và tính toán xói mòn đất, khắc phục các hạn chế mà mô hình USLE và một số mô hình trước đây đã sử dụng, các nhà nghiên cứu về xói mòn đất tiến hành xây dựng hoàn thiện một số mô hình tính xói mòn mới có khả năng phân tích, dự báo và tính toán tốt hơn Mô hình RUSLE/MUSLE - Phương trình mất đất phổ dụng biến đổi (Revised/Modify Universal Soil Loss Equation) là một trong những mô hình như vậy RUSLE/MUSLE hướng tới việc cung cấp cách tính lượng mất đất một cách chính xác nhất và sử dụng công thức tính toán xói mòn đất như phương trình

mất đất phổ dụng USLE: A =R x K x LS x C x P

Các ưu điểm mà mô hình RUSLE/MUSLE có được là:

- Phương trình mất đất phổ dụng hiệu chỉnh phân tích số liệu mới mà các mô hình trước đây không có

- Cách tính trong phương trình RUSLE/MUSLE có phạm vi bao quát rộng hơn USLE và chương trình máy tính cũng dễ sử dụng hơn

Với những nghiên cứu sâu, các thử nghiệm, số liệu và các nguồn tài liệu khác trở nên sẵn có, các nhà nghiên cứu khoa học đã tiếp tục cải tiến USLE để hình thành phương trình mất đất phổ dụng biến đổi có cùng công thức với USLE, nhưng có một số cải tiến trong việc xác định các hệ số (Renard và cộng

sự, 1997) [86], Viện nghiên cứu nước, trường Đại học Michigan [96]

RUSLE/MUSLE được sử dụng rộng rãi ở Mỹ, cũng như các nước khác trên thế giới Ở Việt Nam, mô hình RUSLE/MUSLE được ứng dụng thành công đánh giá xói mòn đất ở nhiều nơi như Phạm Hữu Tỵ, Hồ Kiệt nghiên cứu ở lưu vực sông Hương (2008) [47], Vũ Anh Tuân ở lưu vực sông Trà Khúc (2001) [43], Trần Quang Bảo ở Việt Nam (2011) [58], Đỗ Văn

Thanh ở huyện Sơn Động, tỉnh Bắc Giang (2010) [34], dự án đánh giá tình hình xói lở và bồi lắng các dòng sông trên hệ thống sông Thạch Hãn tỉnh Quảng trị do Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Quảng trị chủ trì (2010) [30]

- Mô hình xói mòn đất châu Âu (EUROSEM)

Mô hình xói mòn đất châu Âu (EUROSEM - The European Soil Erosion Model) được phát triển từ trường Đại học Cranfield, Đại học Lancaster dưới sự

tài trợ của Liên minh châu Âu vào đầu thập niên 90 (Morgan, 1998) [81] Mô

hình này dựa trên khái niệm về mô hình hoá các pha tách và vận chuyển của các hạt đất, và sau đó quá trình xói mòn dựa trên cơ sở của những giả định đó Nó

mô phỏng một hiện tượng xói mòn đối với các lưu vực nhỏ Mô hình sử dụng các mô tả vật lý để mô tả quá trình xói mòn đất và thể hiện trạng thái động nhất

- Mô hình WEPP

Mô hình WEPP là kết quả của dự án dự báo xói mòn đất do nước (Water Erosion Prediction Project) của Phòng Nghiên cứu Quốc gia về Xói mòn đất của Mỹ (National (USA) Soil Erosion Research Laboratory) [97]

"WEPP là một quá trình, mô phỏng một cách liên tục và là một mô hình

dự báo xói mòn được sử dụng cho các máy tính cá nhân Nó có thể ứng dụng cho các quá trình xói mòn sườn đồi (xói mòn dạng phẳng và xói mòn rãnh), cũng như mô phỏng các quá trình thuỷ văn và xói mòn trên các lưu vực nhỏ"

Mô hình WEPP thể hiện một công nghệ mới về dự báo xói mòn dựa trên cơ sở khí hậu, lý thuyết thấm, thuỷ văn, cơ lý đất, khoa học về cây trồng, thuỷ lực học và cơ học về xói mòn Mô hình có nhiều điểm thuận lợi Các thuận lợi nổi bật bao gồm khả năng ước lượng sự phân bố về lượng đất mất đi

do xói mòn theo thời gian và không gian (lượng đất thực sự mất đi của toàn

bộ sườn dốc hoặc đối với mỗi điểm trên một tuyến sườn dốc có thể được ước tính theo ngày, tháng hoặc trung bình năm)

- Mô hình xói mòn sườn

Mô hình xói mòn sườn (Hillslope Erosion Model) xuất phát từ Cục

Nông nghiệp – Trung tâm Dịch vụ Nông nghiệp, Trung tâm Nghiên cứu Lưu vực Tây nam tại Tucson, Arizona [98]

"Các chiều dài đoạn sườn dốc, độ dốc, % thảm phủ bởi lá cây, % thảm phủ bề mặt đất, thể tích dòng chảy mặt và giá trị hệ số xói mòn đất cho trước,

mô hình sẽ mô phỏng quá trình xói mòn dọc theo sườn và sẽ tính được thể tích dòng chảy mặt, lượng trầm tích đạt được, lượng đất xói mòn do rãnh xói, lượng đất bồi tụ rãnh xói và độ tập trung trung bình của trầm tích trong các dòng đất đá đối với mỗi đoạn sườn"

Các mô hình trên đã phần nào giải quyết bài toán tính xói mòn cho từng vùng, mỗi vùng cần lựa chọn một mô hình thích hợp Tuy nhiên theo Brazier

và cộng sự (2001) [61], Chander và Shakya (1988) [62], Robert Evans và Richard Brazier (2005) [87], Valentin và cộng sự (2008) [89], các mô hình này còn có nhiều hạn chế sau:

- Không tính được lượng trầm tích

- Không tính đến lượng đất mất đi khác mà có thể xuất hiện do mương xói lớn (gully erosion)

- Không đưa ra các phương pháp tính xói mòn với những cơn mưa ngắn

và đột xuất với cường độ thấp

- Mô hình SWAT

SWAT (hay Soil and Water Assessment Tool) là công cụ đánh giá nước và đất, được tiến sĩ Jeff Arnold ở Trung tâm Phục vụ Nghiên cứu Nông nghiệp (ARS: Agricultural Research Service) thuộc Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ (USDA: United States Department of Agriculture) xây dựng (2009) [92] Mô hình được xây dựng nhằm đánh giá và dự đoán các tác động của thực tiễn quản lý đất đai đến nguồn nước, lượng bùn và lượng hóa chất trong nông nghiệp sinh ra trên một lưu vực rộng lớn và phức tạp với sự không ổn định về các yếu tố như đất, sử dụng đất và điều kiện quản lý trong một thời gian dài

Mô hình SWAT là sự tập hợp những phép toán hồi quy để thể hiện mối

quan hệ giữa giá trị thông số đầu vào và thông số đầu ra SWAT cho phép mô hình hóa nhiều quá trình vật lí trên cùng một lưu vực Lưu vực sẽ được chia thành các tiểu lưu vực, trong mỗi tiểu lưu vực được chia thành các đơn vị thủy văn có những đặc trưng riêng duy nhất về đất và sử dụng đất Mô hình hóa theo tiểu lưu vực mang lại lợi ích khi những vùng này tương đồng về đặc điểm sử dụng đất và tính chất đất Sự phân chia này giúp người sử dụng có thể áp dụng kết quả nghiên cứu của một vùng này vào một vùng khác khi chúng có sự tương đồng nhất định

Dữ liệu đầu vào của SWAT bao gồm: dữ liệu về đất (bản đồ đất), dữ liệu

về sử dụng đất (bản đồ hiện trạng sử dụng đất), dữ liệu khí tượng: bao gồm dữ liệu các trạm thuỷ văn, nhiệt độ không khí trung bình (tối cao, tối thấp), lượng mưa trung bình ngày, lưu lượng dòng chảy, bức xạ mặt trời, gió…

Ở Việt Nam, ứng dụng phần mềm SWAT trong nghiên cứu dòng chảy, bồi lắng và xói mòn đất có thể kể đến một số tác giả như: Nguyễn Kim Lợi, trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh nghiên cứu xói mòn ở lưu vực sông Srepok Đắc Lắc (2010) [11], Trần Hữu Hùng và cộng sự trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội nghiên cứu ở thượng nguồn lưu vực sông Mã (2011) [8], Phạm Thị Hương Lan trường Đại học Thủy lợi Hà Nội nghiên cứu bồi lắng lưu vực hồ chứa nước Đại Lải [93], Nguyễn Ý Như, Nguyễn Thanh Sơn, trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội nghiên cứu về dòng chảy lưu vực sông Bến Hải (2009) [20]… Những thành công bước đầu của việc ứng dụng mô hình SWAT làm cho mô hình này ngày càng trở nên thông dụng ở nước ta

1.1.2.6 Các phương pháp xác định hệ số xói mòn đất theo phương trình mất

đất phổ dụng biến đổi RUSLE

Phương trình mất đất phổ dụng biến đổi (RUSLE) có cùng công thức với USLE nhưng có một số biến đổi trong việc xác định các hệ số, phương

)

I là lượng mưa lớn nhất trong vòng 30 phút (mm/h)

R là hệ số xói mòn do mưa (Kj/m2

.mm/h) Động năng mưa E lại được xác định theo cường độ mưa và lượng mưa,

có rất nhiều tác giả đã đưa ra các công thức khác nhau

- Theo Schwertmann dẫn theo Hudson (1981) [7], động năng mưa được tính theo công thức:

EI = (11,89+8,73.logIi)Ni; trong đó EI: Động năng mưa của trận thứ i;

Ii: Cường độ mưa của trận thứ i; Ni: Lượng mưa của trận thứ i

- Theo Hudson, với nguồn thực nghiệm tại Zimbabwe:

đo mưa tự ghi không nhiều Vì vậy, không thể áp dụng các công thức trên Một hướng khác đặt ra được nhiều nhà khoa học trong nước cũng như trên thế giới nghiên cứu là tìm cách chuyển phương trình trên về dạng sử dụng các tham số mưa dễ có như lượng mưa trung bình hàng năm với một hệ số tương quan chấp nhận được

- A G Toxopeus (1996) [88] đề nghị tính hệ số R theo lượng mưa trung bình hàng năm theo công thức: R = 38,5 + 0,35P

Trong đó: R : hệ số xói mòn do mưa (J/m2

);

P : Lượng mưa trung bình hàng năm (mm/năm)

- Ở miền Bắc Việt Nam, nghiên cứu của Nguyễn Trọng Hà cho thấy có

sự tương quan giữa phương pháp tính hệ số R theo EI30 Sử dụng phương pháp tính theo lượng mưa trung bình hàng năm của nhiều năm liên tục và phân tích tương quan, phương trình tính R theo lượng mưa hàng năm được Nguyễn Trọng Hà (1996) [6] đề nghị như sau:

R = 0,548257P - 59,9 Với R : Hệ số xói mòn mưa trung bình năm (J/m2

);

P: Lượng mưa trung bình hàng năm (mm/năm)

b/Xác định hệ số K

Hệ số kháng xói của đất là một hệ số phụ thuộc nhiều vào thành phần

cơ học của đất, quan trọng nhất là trọng lượng cấp hạt đất, kết cấu đất, hàm lượng chất hữu cơ trong đất, khả năng thấm của đất

Công thức tính hệ số K được Wischmeier và Smith (1978) [91] đưa ra là: 100K=2,1.10-4M1,14(12-a) + 3,25(b-2) + 2,5(c-3); trong đó:

- K là hệ số xói mòn của đất, đơn vị là tấn/Mj.h/mm;

- M: trọng lượng cấp hạt (trọng lượng theo đường kính cấp hạt) M được tính theo công thức:

cơ, độ chứa ẩm và độ thấm nước của các hạt kết đất

Thành phần hạt là yếu tố đặc trưng cho mức độ phân tán của đất, tức là kích thước của hạt tạo nên đất đá đó Hiện nay các nước trên thế giới đều sử dụng bảng phân loại thành phần hạt của Bộ Nông nghiệp Mỹ: Nhóm hạt sét (<0,002 mm), nhóm limon (0,002 – 0,05 mm), nhóm hạt cát (0,05 – 2 mm), nhóm cuội sỏi (>2 mm)

Các đặc điểm hình dạng, kích thước và mối tương quan định lượng giữa các nhóm thành phần hạt quyết định đặc tính kiến trúc của đất Theo Morgan, vai trò kiến trúc chứng tỏ rằng các hạt kết lớn chống lại sự dịch chuyển vì nó đòi hỏi một lực tác dụng lớn hơn, còn các hạt kết nhỏ thì chống lại sự tách vỡ vì lực gắn liên kết giữa chúng Các tập hợp limon và hạt cát mịn

dễ bị xói mòn nhất vì độ dính kết nhỏ dễ tan khi gặp nước Một yếu tố cũng ảnh hưởng đến đặc tính của đất là hàm lượng chất hữu cơ có trong tất cả các loại đất, đặc biệt là loại đất sét tồn tại ở lớp than bùn mỏng hoặc dạng rễ, thân,

lá cây bị mùn hóa ở mức độ khác nhau

Hàm lượng hữu cơ càng lớn càng làm tăng khả năng dính kết cũng như

độ phì của đất, tăng khả năng thấm nước làm đất khó bị xói mòn bởi dòng chảy mặt Khi lượng mưa vượt quá khả năng thấm nước của đất thì mới tạo thành dòng chảy gây xói mòn bề mặt

Bởi vậy các đặc tính thấm nước của đất, tức khả năng cho nước thấm qua dưới tác dụng của cột nước là nhân tố cần thiết trong nghiên cứu xói mòn Mức độ đồng nhất về thành phần hạt, thành phần khoáng vật, thành phần cation trao đổi và áp lực của cột nước đều ảnh hưởng đến độ thấm nước của đất

Những đất có tích lũy cation Al3+

, Ca2+ và Mg2+ cao có khả năng thấm nước cao hơn nhiều so với đất chứa Na+

Trình tự thành phần cation trao đổi theo khả năng thấm nước giảm dần: Al3+

> Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ > Li+ Thông thường, cát thô và sỏi thấm nước mạnh; cát vừa và mịn thấm

nước trung bình; sét và sét pha thấm nước ít hoặc không thấm Những đất thấm nước yếu sẽ gây ra sự cản trở đáng kể cho sự vận động của nước trong chúng và tạo nên áp lực thủy động, áp lực này hướng theo các đường dòng chảy của nước và càng lớn nếu độ thấm nước thấp

Khi lượng mưa lớn tức là cột nước tác động lớn thì áp lực thủy động này là nguyên nhân gây mất ổn định ở mái dốc và gây xói mòn ngầm

c/ Xác định hệ số LS

Hệ số L và S thực chất là hai hệ số riêng biệt L là hệ số chiều dài sườn

và S là hệ số độ dốc Hai hệ số này đều đặc trưng cho ảnh hưởng của hình thái địa hình đến xói mòn và việc tính toán trên GIS có nhiều điểm tương đồng Vì thế, chúng thường được gộp chung và gọi là hệ số ảnh hưởng của địa hình đến xói mòn đất LS

Mối quan hệ giữa độ dài sườn và lượng đất mất đã được nghiên cứu từ rất lâu bằng các phương pháp thực địa lẫn phương pháp thực nghiệm Rất nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng, lượng đất mất trên một đơn vị diện tích tỷ lệ với chiều dài sườn theo hàm mũ, nhưng các số mũ tương đối khác nhau Wischmeier và Smith (1978) [91] đã đưa ra công thức tính LS như sau:

- L được tính theo công thức: L=(x/22,13)m

Trong đó: L: hệ số chiều dài sườn dốc

x: chiều dài sườn dốc

m: hệ số mũ tùy thuộc vào độ dốc

Và hệ số S được tính theo công thức:

S=(0,43+0,30S+0,043S2)/6,623 với S là độ dốc của sườn đo bằng %

- Nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu và đưa ra các công thức tính hệ số

S sửa đổi từ công thức ban đầu McCool và các cộng sự (1987) [79] đã phân tích các số liệu đo xói mòn dưới điều kiện mưa tự nhiên và mô phỏng đã đi đến kết luận rằng: có sự khác biệt trong mối quan hệ giữa độ dốc và xói mòn khi độ dốc nhỏ hơn và lớn hơn 5 độ Công thức được đưa ra là:

S=10,8sinθ + 0,03 với θ≤50S=16,8sinθ - 0,5 với θ>50

- Govers (1991) [73] dựa trên các thực nghiệm thực địa đã đưa ra công thức tính hệ số LS như sau: S(i,j)=(tanθi,j/0,09)1,45

- Toxopeus (1996) [88] đề nghị sử dụng công thức ban đầu của Wischmeier và Smith cho các sườn có độ dốc nhỏ hơn 21 độ Với các sườn có

độ dốc lớn hơn hoặc bằng 21 độ, công thức tính LS được đề nghị là:

LS=(L/22,1)0,7(6,432sin(S0,79)cos(S) Trong đó: L là chiều dài sườn dốc (m) và S là góc dốc (Radian)

- Mitasova và các cộng sự (1998) [80] trong nghiên cứu của mình cũng đưa ra công thức tính hệ số LS như sau:

LS = (m+1) [A/a0]m [sin b/b0]n; trong đó:

A: Diện tích đóng góp cho dòng chảy trên đơn vị chiều dài dòng chảy (m2);

m, n: là các thông số (n = 1.3, m=0.6) được lấy từ thực nghiệm;

a0 = 22,1 m là độ dài tiêu chuẩn của ô thí nghiệm trong phương trình USLE;

b0 = 9% =5,160 là độ dốc tiêu chuẩn của ô thí nghiệm trong phương trình USLE

Như vậy, các công thức cải tiến của Wischmeier và Smith đều tập trung vào việc xác định LS ở các cấp độ dốc khác nhau

d/ Xác định hệ số C

Hệ số C đặc trưng cho mức độ hạn chế xói mòn của lớp phủ thực vật

Về mặt cơ chế, lớp phủ thực vật có hai tác dụng chính là làm giảm động năng của hạt mưa khi rơi xuống mặt đất và giúp giữ hạt đất khỏi bị các dòng chảy tràn trên mặt cuốn trôi Để xác định hệ số C, hiện nay thường dùng hai phương pháp

- Phương pháp thứ nhất là xác định tại thực địa theo cách của Wischmeier và Smith (1978) [91] với một số biến đổi

Lớp phủ thực vật sẽ ảnh hưởng đến xói mòn theo hai cách:

+ Tán cây của lớp phủ làm giảm động năng của hạt mưa rơi – một yếu

tố trực tiếp gây nên xói mòn

+ Rễ cây giúp bảo vệ đất chống lại sự rửa xói của mưa cũng như các dòng nước mặt tạm thời

Với lý do trên lớp phủ thực vật cùng sự quản lý đất, đặc biệt với đất nông nghiệp là không thể tách rời trong các nghiên cứu xói mòn Wischmeier

và nhiều tác giả khác đều cho rằng phải nghiên cứu ảnh hưởng của lớp phủ thực vật theo từng giai đoạn trong một năm (phụ thuộc vào giai đoạn phát triển của cây trồng) và hệ số C sẽ được tính dựa trên các giai đoạn đó

Phương pháp này đòi hỏi phải có đầu tư lớn trong thời gian lâu dài nhưng đem lại kết quả đáng tin cậy

- Phương pháp thứ hai là sử dụng bản đồ hiện trạng sử dụng đất hay ảnh vệ tinh để lấy ra các thông tin về lớp phủ thực vật, sau đó tham khảo hệ

số C của từng loại hiện trạng từ tài liệu hoặc dùng công thức tính hệ số C theo chỉ số thực vật Thông thường, hệ số C được tham khảo từ tài liệu của Hội Khoa học Đất Quốc tế Từng loại cây trồng nhất định lại có giá trị hệ số C thay đổi trong khoảng rộng, vì vậy chọn giá trị hệ số C từ các tư liệu cũng có ảnh hưởng đáng kể đến kết quả cuối cùng

Thành lập bản đồ hệ số C có thể được coi là thành lập một loại bản đồ lớp phủ đặc biệt Việc thành lập bản đồ hệ số C bằng tư liệu viễn thám đã