Nghiên cứu khả năng thấm của đất trên các loại hình sử dụng đất chính tại xã chiềng khoi, yên châu, sơn la

luận văn, thạc sĩ, tiến sĩ, cao học, khóa luận, đề tài

Trang 1

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 1

BỘ GIÁO DỤC VÀO ðÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

VIỆN KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

-* -

NGUYỄN ðỨC DŨNG

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THẤM DƯỚI CÁC LOẠI HÌNH SỬ DỤNG ðẤT KHÁC

NHAU TẠI XÃ CHIỀNG KHOI,

YÊN CHÂU, SƠN LA

Trang 2

Tr ường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp i

Li cm ơn

Tôi xin chân thành cảm ơn Tiến sỹ Bùi Huy Hiền, Tiến sỹ Gerhard Clemens ựã tận tình hướng dẫn và giúp ựỡ ựể tôi hoàn thành luận văn này Tôi xin chân thành cảm ơn các quý thầy, cô giáo ựã giảng dạy và giúp ựỡ trong thời gian học tập Cảm ơn Ban đào tạo Sau ựại học Viện Khoa học Nông nghiệp Việt Nam ựã tạo ựiều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành tốt khóa học

Tôi xin chân thành cảm ơn chương trình: ỘQuản lý ựất dốc Việt NamỢ thuộc trường đại học Hohenheim, chương trình Việt - đức và các bạn ựồng nghiệp ựã giúp ựỡ tôi trong thời gian nghiên cứu trên thực ựịa và hoàn thiện luận văn

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh ựạo Viện Thổ nhưỡng Nông hóa, Bộ môn Nghiên cứu Sử dụng ựất cùng tập thể cán bộ nghiên cứu của Viện Thổ nhưỡng Nông hóa ựã tạo ựiều kiện thuận lợi và ựóng góp ý kiến quý báu cho tôi hoàn thiện luận văn này

Hà nội, tháng 10 năm 2010

Nguyễn đức Dũng

Trang 3

Tr ường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp ii

Li cam ựoan

Các kết quả của công trình nghiên cứu của ựề tài là hoàn toàn trung thực, do tôi và các cộng sự trực tiếp thực hiện, chưa ựược sử dụng cho một công trình nghiên cứu nào khác

Các trắch dẫn sử dụng trong luận văn ựược ghi rõ tên tài liệu trắch dẫn, tác giả và nguồn gốc các tài liệu ựó

đã cảm ơn tất cả những cơ quan, tổ chức và những người giúp

ựỡ tôi hoàn thành công trình nghiên cứu này

Người viết cam ựoan

Nguyễn đức Dũng

Trang 4

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp iii

ñộ thấm của ñất

20

1.2.3 Hình thức sử dụng ñất, kỹ thuật canh tác với tốc dộ

thấm của ñất

30

Trang 5

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp iv

1.3 ðặc ñiểm ñất dốc và các nghiên cứu về tốc ñộ thấm

của ñất ở Việt Nam

39

CHƯƠNG 2 : NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU

42

3.1.1 ðặc ñiểm về ñiều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của

huyện Yên Châu

46

Trang 6

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp v

3.2.7 Một số nhận xét và ñề xuất các biện pháp nâng cao

Trang 7

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp vi

Danh mục các bảng, các biểu ñồ và hình ảnh

Bảng 1.8 : Tính chất ñất của một số hệ thống canh tác khi

chuyển từ ñất rừng sang ñất nương rẫy

41

Bảng 2.1 : Các hình thức sử dụng và vị trí dốc xác ñịnh tốc

ñộ thấm

42

Bảng 3.2 : Tình hình phân bố sử dụng ñất của huyện Yên

Trang 8

Tr ường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nông nghiệp vii

Bảng 3.14 : Mối tương quan (r 2 ) giữa thành phần cơ giới và

Bảng 3.17 : Mối tương quan (r 2 ) giữa hàm lượng các bon

hữu cơ vàtốc ñộ thấm của ñất

Biểu ñồ 3.2: Các loại hình sử dụng và tốc ñộ thấm của ñất 77

Biểu ñồ 3.4 : Diễn biến của tốc ñộ thấm về mùa vụ trên các

loại hình sử dụng ñất tại Chiềng Khoi, huyện Yên Châu

81

Danh mục các hình

Hình 3.2 : Hiện trạng sử dụng ñất của xã Chiềng Khoi,

huyện Yên Châu năm 2005

53

Trang 9

MỞ ðẦU

1.Tính cấp thiết của ñề tài

ðộ thấm là một thuộc tính của ñất, ñược tính bằng lượng nước có thể thấm qua lớp ñất bề mặt trong một thời ñiểm nhất ñịnh Tốc ñộ thấm của ñất

có ý nghĩa rất quan trọng trong chế ñộ thủy văn vì nó không chỉ kiểm soát mức ñộ chảy tràn bề mặt của ñất mà còn là chế ñộ nước của cả hệ sinh thái (Stolte, 2003) [171] Sự hiểu biết một cách khoa học về ñộ thấm của ñất ñai một vùng còn giúp cho việc quy hoạch sử dụng ñất hợp lý, tạo ñiều kiện ñể sử dụng nguồn nước tốt nhất và giảm thiểu nguy cơ xói mòn do nước (Mwanjalolo và Tenywa, 1998) [140]

Tốc ñộ thấm chịu sự tác ñộng của các yếu tố môi trường như: ñịa hình,

ñộ dốc (Rawls và cộng sự, 1993) [152], cường ñộ mưa, các tính chất của ñất (thành phần cấp hạt, sự phân bố, kích thước và ñặc tính mao dẫn, hàm lượng chất hữu cơ và cấu trúc của ñất) ngoài ra còn chịu tác ñộng của hệ thực vật, hình thức sử dụng ñất, ñộ sâu tầng ñất và ñộ ẩm ban ñầu (Dunne và Leopold, 1978) [63]

Khi bị mất hoặc giảm khả năng thấm thì ñất nhanh bị khô hạn, giảm sự hòa tan các chất dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng, hình thành nhanh lớp nước trên bề mặt và tạo dòng chảy ngay nếu mưa lớn; ñất bị dí hình thành lớp váng trên bề mặt làm cho ñất trở nên chặt, thiếu không khí, làm giảm khả năng cung cấp oxy cho bộ rễ cây trồng, ñồng thời giảm hoạt ñộng của sinh vật hảo khí Thêm vào ñó, khi xuất hiện dòng chảy trên bề mặt, ñặc biệt trên ñất dốc, sẽ thúc ñẩy quá trình rửa trôi dinh dưỡng, thuốc trừ dịch bệnh xuống các vùng trũng hơn, tích trữ ở ao, hồ, sông, suối và các vùng hạ lưu Nếu quá trình này xảy ra thường xuyên sẽ làm cho ñất mất dần khả năng sản xuất, gây hư hại các công trình thủy lợi, thủy ñiện và ô nhiễm môi trường

Trang 10

Việt Nam có tổng diện tích ñất ñồi núi là 23.959.600 ha (chiếm 72,8 % diện tích tự nhiên toàn quốc), trong ñó ñất sử dụng cho nông nghiệp 4.413.700 ha (18,4 %) và cho lâm nghiệp 11.802.700 ha (49,3 %) ðây là cái

“nôi” cung cấp lương thực cho hàng triệu người dân nhất là dân tộc thiểu số Tuy vậy, do ñiều kiện khách quan và chủ quan như: ñịa hình, khí hậu nhiệt ñới, á nhiệt ñới, ẩm; mùa mưa tập trung, diện tích rừng ñầu nguồn ngày càng giảm mạnh do nhu cầu mở rộng diện tích canh tác, tập quán canh tác lạc hậu của người dân ñịa phương nên ñất dốc ñang bị suy thoái nghiêm trọng; sức sản xuất của ñất giảm dần, thậm chí mất khả năng sản xuất, làm ñảo lộn hệ sinh thái và thủy quyển

Thêm vào ñó, do biến ñổi khí hậu diễn ra phổ biến trong những năm gần ñây ñã và ñang tác ñộng tới các vùng sản xuất nông nghiệp Từ vùng ñồng bằng cho tới miền núi, hiện tượng hạn hán hay mưa với cường ñộ lớn, mang tính chất khu vực xảy ra thường xuyên, nhất là ở những tỉnh miền núi gây tác ñộng tiêu cực không nhỏ tới sự an sinh của người dân Chiều hướng

và diễn biến khí hậu ngày càng bất thường, khó dự báo và gây tác ñộng ngày một lớn Thiệt hại do lũ lụt và sạt lở ñất xảy ra thường xuyên, ngày càng nghiêm trọng ở hầu hết các tỉnh miền núi

ðộ thấm của ñất là một trong những ñiều nêu trên ñã dẫn ñến việc ñảo lộn cấu trúc của hệ sinh thái, chế ñộ thủy văn, chế ñộ nước trong ñất

Xuất phát từ lý do ñó ñề tài:“Nghiên cứu khả năng thấm dưới các loại hình sử dụng ñất khác nhau tại xã Chiềng Khoi, huyện Yên Châu, Sơn La”

ñược thực hiện nhằm tìm hiểu bản chất tính thấm của ñất, làm cơ sở khoa học

và thực tiễn, góp phần cho việc xây dựng và khuyến cáo các giải pháp kỹ thuật sử dụng ñất một cách hiệu quả, bền vững, ñặc biệt ở vùng cao Việt Nam

2 Mục tiêu của ñề tài

Trang 11

Xác ñịnh ñược khả năng thấm nước của ñất trong mối quan hệ với các loại hình sử dụng, ñịa hình và một số tính chất lý, hoá học ñất ñể làm cơ sở ñề xuất các biện pháp kỹ thuật nhằm bảo vệ, duy trì và cải thiện ñộ phì của ñất ở vùng cao huyện Yên Châu - Sơn La

3 Ý nghĩa khoa học, thực tiễn của ñề tài

Trang 12

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU VÀ

CƠ SỞ KHOA HỌC THỰC HIỆN ðỀ TÀI

1.1 Quá trình, tốc ñộ và vai trò thấm nước của ñất

1.1.1 Quá trình thấm nước vào ñất

Quá trình thấm nước vào ñất ñược chia thành 3 giai ñoạn:

- Giai ñoạn 1: Nước thấm qua lớp ñất bề mặt

Quá trình này phụ thuộc vào mức ñộ che phủ và mức ñộ phân tán của ñất Nếu ñất bỏ trống (không trồng cây), tầng mặt (tầng A) có hàm lượng hữu

cơ thấp nhưng có Na trao ñổi cao, bề mặt nhão do tác ñộng trực tiếp của hạt mưa, làm giảm khả năng thấm so với ñất ñược che phủ trên bề mặt ở cùng một ñiều kiện

- Giai ñoạn 2: Thấm theo chiều sâu

Khi ñộ ẩm của ñất tương ñương với khả năng giữ ẩm ñồng ruộng nước bắt ñầu di chuyển theo chiều sâu Khả năng thấm giảm theo thời gian do sự trương của sét cũng như ảnh hưởng của chiều dài các mao dẫn

Trên ñồng ruộng, phẫu diện ñất không có sự ñồng ñều, mức ñộ thấm vào ñất bị hạn chế bởi thành phần cấp hạt nặng và cấu trúc khối ở tầng B Khả năng thấm cao trong khi nước liên tục ñược bổ sung trên tầng A, nhưng tốc ñộ thấm giảm khi tầng B ñã có ẩm

ðất thường bị bão hòa nước khi mưa lớn, nhưng trong thực tế chỉ có tầng A tiếp cận với ñiều kiện bão hòa

- Giai ñoạn 3: Thấm sâu thông qua vết nứt

ðất có hàm lượng sét cao, dễ bị co và nứt nẻ trong ñiều kiện khô, nóng

kéo dài Các vết nứt ñóng lại do sự trương lên của sét khi gặp mưa

1.1.2 Tốc ñộ thấm của ñất

Trang 13

Tốc ñộ thấm của ñất là tổng lượng nước thấm vào ñất trên ñơn vị diện tích bề mặt ở một thời ñiểm nhất ñịnh, tốc ñộ thấm ở thời ñiểm ban ñầu cao, giảm dần theo thời gian và dần ñạt ñến sự ổn ñịnh Tốc ñộ thấm ổn ñịnh, là dòng nước chỉ chảy theo phương thẳng ñứng do trọng lực, không phụ thuộc vào ñộ ẩm ban ñầu (Hillel, 1980) [92]

Nước thấm vào ñất nhờ trọng lực, theo những lỗ hổng trong ñất, ñồng thời bị kéo về các hướng khác nhau do ảnh hưởng của năng lượng bề mặt và mao quản

Nước thấm gồm hai quá trình: Nước thấm khi ñất chưa bão hòa và bão hòa nước

ðơn vị ñộ thấm ño bằng mm hoặc cm cột nước trên ñơn vị thời gian, trên một ñơn vị diện tích: l/cm3 hoặc m3/ha Thông thường ñược sử dụng mm (1 mm = 10 m3/ha) [6]

1.1.3 Vai trò và ý nghĩa của tốc ñộ thấm

Tốc ñộ thấm của ñất rất quan trọng trong chế ñộ thủy văn, không chỉ kiểm soát mức ñộ chảy tràn bề mặt mà còn là chế ñộ nước của cả hệ sinh thái (Stolte, 2003) [171] Sự hiểu biết có khoa học tính thấm của một vùng còn giúp cho việc quy hoạch sử dụng ñất hợp lý, tạo ñiều kiện ñể sử dụng nguồn nước tốt nhất và giảm thiểu nguy cơ xói mòn do nước (Mwanjalolo và Tenywa, 1998) [140]

Hiểu rõ về sự cân bằng nước và quá trình vận chuyển của nước trong ñất góp phần cho việc dự báo chảy tràn bề mặt, rửa trôi dinh dưỡng và xói mòn ñất, ngăn chặn nguy cơ do ngập lụt [159]

Xác ñịnh tính dẫn và thấm của ñất chính xác còn hiểu rõ ñược cơ chế hiện tượng khô nửa bề mặt, quá trình trao ñổi hóa học và cũng có thể xác ñịnh ñược lượng NO3- rửa trôi xuống tầng nước ngầm [159]

Trang 14

Tr ường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ nơng nghiệp 6

Hơn thế nữa, tính thấm nước bão hịa và chưa bão hịa cĩ ảnh hưởng tới chế độ tưới hay nước mưa đến dịng chảy bề mặt, khả năng tích trữ nước trong đất, nâng cao hiệu quả tưới tiêu của kênh mương [159]

Khi đất bị mất hoặc giảm khả năng thấm thì đất nhanh bị khơ hạn, giảm

sự hịa tan các chất dinh dưỡng cho cây trồng, hình thành nhanh lớp nước trên

bề mặt đất và tạo dịng chảy sớm bề mặt nếu mưa lớn (Morin và cộng sự, 1981) [135]; lớp đất bề mặt nhanh bão hịa, làm giảm độ bền của đất, tăng độ phân tán của các hạt đất và thúc đẩy khả năng xĩi mịn (Ben - Hur và cộng sự, 1992) [22]; đất mặt bị bí, dí, hình thành váng trên bề mặt (Morin và cộng sự, 1981; Ben - Hur và Letey, 1989) [135], [21] và làm cho đất trở nên chặt, thiếu khơng khí, làm giảm khả năng cung cấp oxy cho bộ rễ cây trồng, đồng thời giảm hoạt động của sinh vật hảo khí [183] Thêm vào đĩ xuất hiện dịng chảy trên bề mặt, đặc biệt trên đất dốc, lại thúc đẩy quá trình rửa trơi dinh dưỡng, thuốc trừ dịch bệnh xuống các vùng trũng hơn, tích trữ ở ao, hồ, sơng, suối và các vùng hạ lưu Nếu quá trình này xảy ra thường xuyên sẽ làm cho đất mất dần khả năng sản xuất, gây hư hại các cơng trình thủy lợi, thủy điện và ơ nhiễm mơi trường [183] Tuy nhiên, đất cĩ độ thấm cao, thơng suốt trong tồn phẫu diện thì cần cĩ biện pháp quản lý dinh dưỡng hợp lý nhằm bảo vệ nguồn nước ngầm và nguồn nước bề mặt bị ơ nhiễm do phân bĩn và thuốc BVTV [159], [183]

Ở vùng nhiệt đới ẩm, hầu hết đất được che phủ bởi thảm thực vật, điều này gĩp phần làm tăng hàm lượng hữu cơ trong đất và làm tăng độ thốt nước của đất, thúc đẩy sự hình thành đồn lạp và cung cấp thức ăn cho hệ động vật Lớp thảm mục hữu cơ giúp ngăn chặn sự hình thành váng và làm chặt do sự tác động lực của hạt mưa Các yếu tố khác làm tăng tốc độ thấm trên đất rừng như giun đất, rễ cây trồng (Knapp, 1978) [104] Tuy nhiên, phá rừng và tăng diện tích đường đi làm mất cân bằng thủy quyển, giảm tốc độ thấm, làm tăng dịng chảy bề mặt (dịng chảy bề mặt xuất hiện khi cường độ mưa lớn hơn khả

Trang 15

năng thấm của đất) và giảm khả năng giữ ẩm của đất dẫn đến dịng chảy tăng, mức độ lũ lụt cao hơn và nhanh hơn, tăng mức độ xĩi mịn, gây ra sự mất bền vững trên đất dốc [149], [122]

Cơ sở cho các chiến lược bảo vệ và sử dụng đất dốc cần thiết dựa trên một trong các nguyên tắc: hạn chế tác động trực tiếp của hạt mưa, tăng sự ổn định của đồn lạp, tăng khả năng thấm của đất, giảm dịng chảy bề mặt hay tăng sự che phủ, giảm thiểu tác động của xĩi mịn do giĩ và nước (Morgan, 2005) [134]

Trong vài thập kỷ qua, đã cĩ nhiều cơng trình nghiên cứu cơ bản về tính dẫn và tốc độ thấm nước của đất Tuy vậy, tính thấm biến động mạnh theo khơng gian và thời gian, sự hiểu biết về mối quan hệ giữa tốc độ thấm với các tính chất hĩa, lý và sinh học của đất, cũng như kỹ thuật canh tác và sự thống nhất phương pháp xác định tốc độ thấm cịn rất ít

1.1.4 Phân cấp tốc độ thấm

Theo FAO [69], tốc độ nước thấm vào đất phân cấp như sau:

Bảng 1.1 : Phân cấp tốc độ thấm theo thời gian của FAO

Căn cứ theo khả năng thấm sâu của nước vào đất Scherer T F và cộng

sự (1996) [159] đã phân cấp tốc độ thấm của đất như sau (Bảng 1.2):

Bảng 1.2: Phân cấp tốc độ thấm theo chiều sâu tầng đất

Trang 16

Tr ường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 8

Bảng 1.3: Phân cấp tốc ựộ thấm theo thời gian

đánh giá độ thấm ở giờ ựầu xác ựịnh (mm)

Ngu ồn: Trần Công Tấu (2005), Vật lý thổ nhưỡng và môi trường [6])

1.2 Các yếu tố ảnh hưởng ựến tốc ựộ thấm của ựất

Tốc ựộ thấm chịu sự tác ựộng của các yếu tố như: ựịa hình, ựộ dốc (Rawls và cộng sự, 1993) [152] cường ựộ mưa; các tắnh chất của ựất: thành phần cấp hạt, sự phân tán, kắch thước mao dẫn, ựặc tắnh mao dẫn, hàm lượng chất hữu cơ và cấu trúc của ựất; ngoài ra còn chịu tác ựộng của hệ thực vật, hình thức sử dụng ựất, ựộ sâu tầng ựất và ựộ ẩm ban ựầu (Dunne và Leopold, 1978) [63]

1.2.1 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng ựến tốc ựộ thấm

Trang 17

Trên ñịa hình ñồi núi dốc, yếu tố ñịa hình là trọng ñiểm cho các nghiên cứu về tốc ñộ thấm và dòng chảy bề mặt (Assouline và Ben - Hur, 2006; Chang và Lee, 2008) [17], [41]

Có nhiều nghiên cứu cho rằng ñịa hình, ñộ dốc ảnh hưởng ñến ñộ ẩm, tốc ñộ thấm, tính dẫn nước bão hòa và chưa bão hòa (Ghawi và Battikhi, 1986) [80]

Sự biến ñộng và cường ñộ của tốc ñộ thấm phụ thuộc chính vào ñịa hình (Poesen, 1984) [147] Vị trí trên ñộ dốc có thể góp phần ñến sự khác nhau của tốc ñộ thấm Woods và cộng sự, 1997 ñã xác ñịnh vị trí trên ñộ dốc

là yếu tố ảnh hưởng ñáng kể tới sự biến ñộng của dòng chảy bề mặt Khả năng thấm của ñất thay ñổi theo ñịa hình, nhưng xu hướng thay ñổi không giống nhau [196]

Assouline và Ben - Hur (2006), Chang và Lee (2008), Bamutaze Y và cộng sự (2010) cho rằng, tốc ñộ thấm tỷ lệ thuận với ñộ dốc [17], [41], [19]

Ekwue E I., Harrilal A., 2009 [66] ñã xác ñịnh tốc ñộ thấm, dòng chảy

bề mặt và lượng ñất mất bằng phương pháp mưa nhân tạo với cường ñộ 90 mm/giờ tại vùng Caribbean; kết quả thể hiện ở bảng 1.4

Trang 18

17,9 a 26,0 b 31,8 c 39,0 d

1,56 a 2,10 b 2,42 c 2,78 d

Ngu ồn: Ekwue E I., Harrilal A., 2009[66]

Ngược lại, Poesen (1984) và Dunne và cộng sự (1991) lại cho rằng tốc

độ thấm tăng khi độ dốc tăng [147], [64]

Ngồi ra, một số tác giả khác như: West L T., Abreu M A., Bishop J

P (2008) cho rằng vị trí của độ dốc khơng ảnh hưởng tới tốc độ thấm [188]

ðể lý giải các nguyên nhân gây ra các hiện tượng trên một số tác giả cho rằng vị trí địa lý, địa mạo và điều kiện khí hậu tác động trực tiếp đến thảm thực vật và xĩi mịn và từ đĩ ảnh hưởng tới tốc độ thấm [33]

Hướng dốc ảnh hưởng đến các tính chất của đất; ví dụ trường hợp ở phía bắc sườn núi, độ bền đồn lạp đất cao hơn so với phía nam, cĩ thể do thảm thực vật khác nhau nên dẫn đến sự khác nhau do tiểu khí hậu, độ bền của đồn lạp và thảm thực vật tăng đã làm tăng tốc độ thấm và giảm xĩi mịn (Boix - Fayor và cộng sự, 2001) [29]

ðất dốc rất dễ bị xĩi mịn, đặc biệt ở những vùng cĩ cường độ mưa lớn Trên đất dốc cĩ xu hướng di chuyển các cấp hạt cĩ tỷ trọng thấp, bao gồm các hạt sét và các bon hữu cơ trong đất mà chúng là hai thành phần chủ yếu tạo kết đồn lạp đất Các bon hữu cơ trong đất bị rửa trơi cũng cĩ thể làm tăng tốc

độ khống hĩa (Jacinthe và cộng sự, 2002) [94]

Theo định nghĩa, thấm là sự di chuyển của nước vào trong đất theo phương thẳng đứng (Hillel, 1980) và các phương pháp đo phổ biến từ trên tầng mặt của đất, nghiên cứu về tốc độ thấm trong mối quan hệ với vị trí của dốc ở vùng đồi núi đặt ra nhiều thách thức [92]

Trang 19

Một số nghiên cứu so sánh vai trò của thảm thực vật rừng ở các ñiều kiện khí hậu khác nhau trên các loại ñất khác nhau ở nhiều quốc gia cho thấy,

sự che phủ của thảm thực vật rừng góp phần giảm dung trọng và làm tăng tốc

ñộ thấm nước bão hòa so với ñất ñồng cỏ, ñất canh tác trong mọi ñiều kiện khí hậu và thành phần ñá mẹ khác nhau (Reiners và cộng sự, 1994; Jimenez

và cộng sự, 2006; Li và Shao, 2006) [154], [115]

Một số kết quả nghiên cứu ñã chỉ ra rằng, thực vật che phủ ảnh hưởng ñến tốc ñộ thấm của ñất (Bormann và Klaassen, 2008) [30] Theo Wood và cộng sự (1987) tổng diện tích che phủ bề mặt ñất là yếu tố quan trọng nhất kiểm soát sự biến ñộng tốc ñộ thấm của ñất [194]

Wilkinson và Aina (1976), Davidoff, Selim (1986) quan sát cho thấy tốc ñộ thấm của ñất rừng tái sinh, ñất cỏ tự nhiên và ñất ñược trồng che phủ trong mùa ñông cao hơn ñất canh tác, ñất bỏ hóa [191], [51]

Nghiên cứu của Harden C P và Scruggs P D (2003) cho thấy: thảm thực vật rừng có vai trò quan trọng ñối với chế ñộ nước của ñất dốc ở vùng ñồi núi nhiệt ñới Thảm thực vật rừng tạo ra mao quản lớn vùng rễ, bao gồm các rễ nhỏ trên lớp ñất mặt thúc ñẩy hoạt ñộng của ñộng vật ñất Cũng theo kết quả nghiên cứu của các tác giả này, tốc ñộ thấm của ñất trồng cỏ là 19,5-44,0 mm/giờ trong khi ñó trên ñất rừng là 92 mm/giờ [88]

Meek và cộng cự (1992), Heermann và Duke (1983) lý giải tốc ñộ thấm trên ñất rừng cao do rễ các cây trồng lâu năm hình thành nên hệ thống kênh dẫn và làm tăng tốc ñộ thấm; khi lớp thảm mục ñược hình thành thì sự chảy tràn trên bề mặt chậm lại, có nhiều thời gian cho thấm vào ñất và tăng sự hút nước của ñất [128], [90]

Kết quả nghiên cứu của Navar J và Timothy J Synnott (2003) cho thấy, tốc ñộ thấm ñạt giá trị ổn ñịnh trên ñất rừng với cây bụi tự nhiên chỉ sau

Trang 20

Tr ường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ nông nghiệp 12

10 phút, trong khi ựó ựất nông nghiệp, ựất rừng trồng và ựất ựồng cỏ ựạt tốc

ựộ thấm ổn ựịnh sau ắt nhất 35 phút [141]

Spaans và cộng sự (1990) chứng minh tốc ựộ thấm bão hòa của ựất giảm từ 1000 cm xuống 5 cm/ngày khi chuyển từ ựất rừng nhiệt ựới sang ựất trồng cỏ ựược 3 năm ở Costa Rica [170]

đã có một số nghiên cứu mao dẫn lớn và tốc ựộ thấm trên ựất rừng và ựất ựồng cỏ Việc thay ựổi loại hình sử dụng ựất từ ựất rừng tự nhiên sang ựất canh tác làm thay ựổi tắnh thấm của ựất dẫn ựến làm tăng sự chảy tràn (Leduc

và cộng sự, 2001) [112] Thông thường, trên ựất ựồng cỏ có kỹ thuật canh tác tốt trong thời gian dài nên tốc ựộ thấm (bão hòa và chưa bão hòa) cao hơn so với ựất canh tác thông thường (Chan K I và Mead J A., 1989), vì tắnh thấm

có liên quan mật thiết với ựộ bền cấu trúc và mao dẫn lớn của ựất do cấu trúc ựất bền hơn, tăng hoạt ựộng của hệ sinh vật; ựây có thể là lý do cho việc cải thiện tắnh thấm của ựất rừng, ựất ựồng cỏ lâu năm, hệ thống áp dụng kỹ thuật không làm ựất hay làm ựất tối thiểu [39]

Mapa R B (1995) cho rằng khả năng giữ nước của ựất trồng cỏ khác biệt rất lớn so với ựất sản xuất nông nghiệp [122]

đất bỏ trống, thiếu sự che phủ, mưa nhiều dẫn ựến ựoàn lạp kém, nứt

nẻ và giảm nước hữu hiệu cho cây trồng, bị xói mòn, làm giảm chất lượng nước Các biện pháp quản lý ựất, tắch lũy chất hữu cơ tồn dư trên bề mặt làm giảm xói mòn do làm giảm tác ựộng của hạt mưa trên mặt ựất (Langdale và cộng sự, 1992) [108]

Adekalu K O., Olorunfemi I A., Osunbitan J A (2006) cho rằng tăng diện tắch mặt ựất ựược che phủ bằng cỏ voi ựã làm tăng tốc ựộ thấm, làm giảm dòng chảy bề mặt và lượng ựất mất trên ựất dốc Che tủ làm tăng tốc ựộ thấm ở nơi có ựộ dốc thấp, ắt hiệu quả ở nơi có ựộ dốc cao Nghiên cứu còn cho rằng cỏ voi có thể thay thế phụ phẩm rơm rạ ựể tủ ựất và rất có hiệu quả làm tăng tốc ựộ thấm của ựất ở vùng tây nam Nigeria [12]

Trang 21

Nghiên cứu ở nhiều nước trên thế giới cho thấy, thảm thực vật và độ che phủ cĩ vai trị quan trọng đến chế độ thủy văn của vùng đồi núi và đặc tính thấm nước của đất Tuy vậy, với điều kiện đất đồi núi, đặc biệt trong điều kiện nhiệt đới ẩm của nước ta, các nghiên cứu về sự khác nhau giữa tốc độ thấm của đất trên các loại hình sử dụng đất và mức độ che phủ của thảm thực vật cịn ít được quan tâm

Cĩ sự biến động rất lớn về tốc độ thấm giữa các mùa, mùa đơng lớn hơn mùa hè do khả năng thấm phụ thuộc rất lớn vào độ ẩm ban đầu của đất [60]

Tốc độ thấm nước vào đất phụ thuộc vào cường độ và thời gian mưa (Ghawi và Battikhi, 1986) [80]

ðặc điểm điều kiện khí hậu như: nhiệt độ, lượng mưa, bốc thốt hơi nước ảnh hưởng tới cấu trúc đất, thành phần cấp hạt, khống sét, hữu cơ trong đất và sinh vật đất dẫn đến sự khác nhau về tốc độ thấm

Thật dễ thấy độ ẩm của đất biến động rất lớn theo mùa vụ ðồng thời cùng với loại hình sử dụng đất, lượng mưa, địa hình và tính chất đất ảnh hưởng tới độ biến động độ ẩm đất [77] Khả năng thấm của đất phụ thuộc vào

độ ẩm ban đầu của đất Khả năng thấm của đất về mùa mưa khác so với khơ ðiều này dẫn đến nguy cơ hình thành dịng chảy trên mặt giữa các mùa khác nhau [60]

Khí hậu ảnh hưởng tới đồn lạp đất thơng qua sự thay đổi về chế độ nhiệt và ẩm, chu kỳ khơ - ẩm, điều đĩ cĩ thể làm thay đổi cấp hạt (Singer và cộng sự, 1992) [166] Sự thay đổi nhiệt độ và độ ẩm ảnh hưởng đến hoạt tính của sinh vật và vi sinh vật đất, điều đĩ làm thay đổi tốc độ phân giải trong đất Nhiệt độ ấm dẫn đến sự hơ hấp và hoạt động của sinh vật cao, ngược lại khi

Trang 22

nhiệt độ thấp dẫn đến làm tăng sự tích trữ các bon hữu cơ trong đất ðất bị đĩng băng và ẩm cĩ xu hướng ít các bon dễ tiêu so với đất ấm và khơ (Franzluebbers và cộng sự, 2000) [76]

ðồn lạp đất luơn thay đổi trong điều kiện ẩm như: lượng mưa, thời gian và cường độ mưa, chu kỳ ẩm - khơ phổ biến và các yếu tố khí hậu khác nhau Ở mức độ vùng, sự hấp thụ nước của rễ cây trồng, sự bốc thốt hơi nước của cây cĩ thể dẫn đến khơ hạn vùng rễ ðộ ẩm đất, chu kỳ khơ - ẩm ảnh hưởng đến đồn lạp Chu kỳ khơ - ẩm cĩ thể làm xáo trộn đồn lạp trong

sự trương co của các hạt sét Khi các hạt sét trương lên, chúng tách rời, giảm

độ bền đồn lạp (Singer và cộng sự, 1992) [166] Chu kỳ khơ - ẩm cĩ nhiều ảnh hưởng tích cực ở các giai đoạn đầu trên đất khơng cĩ thành phần sét trương co và ở cấp đồn lạp lớn Khi đất được làm ẩm, các cấp hạt sét cĩ khuynh hướng phân tán và sau đĩ hình thành các cầu nối, trong khi đĩ nếu đất khơ thì các lớp hạt sét hình thành lớp phủ bên ngồi (Attou và Bruand, 1998) [18] ðiều này dẫn đến hạt tiếp xúc gần nhau và tăng cầu nối của các hạt sét (Singer và cộng sự, 1992) [166] Chu kỳ khơ - ẩm cũng ảnh hưởng tới hàm lượng các chất hữu cơ đất liên kết với đồn lạp (Denef và cộng sự, 2001) [55]

và độ xốp ảnh hưởng đến tốc độ thấm của đất (Czarnes và cộng sự, 2000 [47]

Trong điều kiện khơ hạn đồn lạp đất dễ bị thay đổi Các yếu tố như CaCO3, giun đất và sự hình thành lớp vỏ cĩ thể làm tăng sự ổn định của đồn lạp ở mơi trường bán khơ hạn (Boix - Fayos và cộng sự, 2001) [29] Trong khi đĩ sự hình thành lớp vỏ làm giảm tính thấm của đất, giảm sự phân tán và xĩi mịn, điều này ảnh hưởng tích cực đến đồn lạp đất (Amezketa, 1999) [14] Một số loại đất trên vùng khơ hạn cĩ hàm lượng và độ bền đồn lạp cao hơn so với các vùng ẩm thuộc ðịa Trung Hải (Boix - Fayos và cộng sự, 2001) [29] ðộ ẩm của đất giảm sẽ làm giảm quần thể thực vật và làm giảm sự hình thành cấu trúc và đồn lạp, làm tăng xĩi mịn ðộ bền của đồn lạp giảm cĩ thể làm tăng xĩi mịn và dịng chảy bề mặt, dẫn đến làm giảm các bon hữu cơ

Trang 23

ñất, hàm lượng sét, khả năng trao ñổi cation (CEC) (Boix - Fayos và cộng sự, 2001) [29]

1.2.2 Các thuộc tính ñất ảnh hưởng ñến tốc ñộ thấm

a) Dung trọng, ñộ xốp, thành phần cấp hạt với tốc ñộ thấm của ñất

Rawls và cộng sự (1993) cho rằng: có sự tác ñộng qua lại giữa thành phần cơ giới, ñộ dẫn nước bão hòa, dung trọng và ñặc tính thủy văn của lưu vực [152] Mangangka I R., 2008 cho rằng khả năng thấm của ñất chủ yếu phụ thuộc vào 2 yếu tố: thành phần cấp hạt và ñộ ẩm của ñất [120]

Kết quả nghiên cứu của John Diamond, Thomas Shanley và Irish Geography (2003) cho thấy tốc ñộ thấm trên ñất có kết cấu thô >100 mm/giờ, trong khi ñó trên ñất có kết cấu trung bình và mịn là 50 mm/giờ [98]

Nghiên cứu của Ekwue E I và Harrilal A., 2009 cho thấy, lượng ñất mất trên ñất thịt pha cát lớn hơn trên ñất sét và thịt pha sét ðộ chặt của ñất làm tăng dòng chảy bề mặt, tăng lượng ñất mất và giảm ñộ thấm Ngoài ra, khi ñược bổ sung thêm than bùn thì lại làm giảm dung trọng, tăng ñộ thấm, giảm dòng chảy bề mặt và giảm xói mòn ñất hơn so với việc làm tăng ñộ bền cấu trúc ñất [66]

Theo FAO [69], tốc ñộ thấm trên ñất có thành phần cấp hạt khác nhau (Bảng 1.5)

Bảng 1.5 : Thành phần cấp hạt ảnh hưởng tới tốc ñộ thấm của ñất

Trang 24

Ngu ồn: http://www.fao.org/docrep/s8684e/s8684e0a.htm[69]

Helalia A M (1993) ñã xác ñịnh quan hệ giữa tốc ñộ thấm, thành phần cấp hạt và cấu trúc ñất và cho thấy: tốc ñộ thấm có mối tương quan yếu với thành phần cấp hạt so với cấu trúc ñất Khi so sánh ñộc lập từng yếu tố trên 3 loại ñất thì: ðối với ñất sét, tốc ñộ thấm có tương quan thuận với hàm lượng sét trong ñất; ñối với ñất thịt pha sét, dung trọng và ñộ xốp tổng số tương quan thuận với tốc ñộ thấm của ñất; ñối với ñất thịt, dung trọng, hàm lượng limon và ñộ xốp tổng số tương quan thuận với tốc ñộ thấm Tuy nhiên, khi xét tương quan ña yếu tố (bao gồm cả thành phần cấp hạt và cấu trúc ñất) với tốc

ñộ thấm thì mối tương quan lại rất nhỏ so với mao dẫn [91]

Rawls và cộng sự (1989) cho rằng mao quản lớn là yếu tố ảnh hưởng ñến việc tăng hoặc giảm tốc ñộ thấm, ñiều này phụ thuộc vào sự che phủ bề mặt như: phụ phẩm cây trồng, thảm mục và hàm lượng sỏi ñá [151]

Một số tác giả cho rằng tỷ lệ ñá sỏi trên bề mặt ñất vừa làm tăng vừa làm giảm tốc ñộ thấm của ñất (Wilcox và cộng sự, 1988; Abraharns, 1991) [190], [10] Tromble và cộng sự (1974) cho rằng tốc ñộ thấm tương quan nghịch với sự che phủ của ñá, sỏi trên bề mặt ñất (<10 mm) ở Arizona [179] Ngược lại, Jung, 1960; Simanton và cộng sự, 1984 lại cho rằng có mối tương quan thuận giữa tốc ñộ thấm và sự che phủ của ñá trên bề mặt [99], [165]

Giải thích cho việc tăng tỷ lệ sỏi, ñá che phủ trên bề mặt làm giảm tốc

ñộ thấm của ñất Wilcox và cộng sự (1988) [190] cho rằng dưới ñiều kiện môi trường khô hạn và bán khô hạn, do sự thiếu che phủ của thực vật nên lớp ñá, sỏi tồn tại trên bề mặt ñất (Cooke và Warren, 1973) [44] Ở những nơi không

có sự che phủ của thực vật thì xói mòn bề mặt tăng lên, rửa trôi các cấp hạt mịn, chất hữu cơ, bào mòn lớp ñất mặt, ñể lại các cấp hạt thô và ñá sỏi Lớp ñất bề mặt bị phơi ra ñã làm tăng tốc ñộ phân hủy các chất hữu cơ và làm chặt ñất bởi lực tác ñộng của hạt mưa (Satterlund, 1972) [157] dẫn ñến khả năng

Trang 25

thấm nước bề mặt giảm Chính vì vậy, tốc ñộ thấm trên bề mặt có ñá, sỏi giảm không phải vì phần diện tích ñá, sỏi che phủ mà là do sự hình thành lớp

vỏ bề mặt ñất và ñộ chặt do tác ñộng của hạt mưa [164]

Hơn thế nữa, Wilcox và cộng sự, 1988 khi nghiên cứu về mối quan hệ giữa tốc ñộ thấm và kích thước ñá sỏi trên bề mặt ñất ñã cho rằng: tốc ñộ thấm có mối tương quan nghịch với các cấp hạt nhỏ nhất và tương quan thuận với các cấp hạt trung bình và không có mối tương quan với cấp hạt từ 13 - 25

mm và > 150 mm ðiều ñó có nghĩa, khi kích thước ñá, sỏi che phủ trên bề mặt ñất nhỏ thì ñã hạn chế tốc ñộ thấm và tăng khi kích thước ñá, sỏi tăng [190]

Mehan D (1986) [129] cho rằng khi sỏi, ñá ñược phủ trên bề mặt ñất

ñã làm tăng tốc ñộ thấm; ngược lại, khi sỏi ñá trộn lẫn trong ñất thì lại làm giảm tốc ñộ thấm Dadkha và Gifford, 1980 cũng cho rằng việc phủ sỏi, ñá trên bề mặt ñất ñã làm giảm sự nén chặt ñất và làm tăng tốc ñộ thấm [49]

Abrahams và Parsons, 1991 nghiên cứu ở vùng Arizona cho rằng có mối tương quan nghịch giữa tốc ñộ thấm và ñá che phủ trên bề mặt (ñường kính > 5 mm), ñá che phủ trên bề mặt ñất ñã ảnh hưởng ñến sự che phủ của thực vật Vì dưới thực vật che phủ, hàm lượng chất hữu cơ cao hơn, có nhiều mao dẫn hơn, hoạt ñộng của ñộng vật ñất nhiều hơn, ñiều ñó ñã làm tăng tốc

ñộ thấm [10]

ðộ chặt ñất tăng ñã làm tăng dung trọng do sự thay ñổi về kích thước, hình dáng và tính liên tục của mao dẫn và làm giảm tính thấm, tốc ñộ thấm nước và không khí (Richard và cộng sự, 2001) [155], chế ñộ khí (Czyz và cộng sự, 2001) [48], làm tăng dòng chảy bề mặt, xói mòn và ảnh hưởng bất thuận ñến sự phát triển của cây trồng (Soane và Van Ouwerkerk, 1994) [167]

Một số kết quả nghiên cứu của Sauer T J và cộng sự (2005) lại cho rằng mối quan hệ giữa tốc ñộ thấm với dung trọng, cấp hạt thô, cát, limon, hàm lượng sét là rất yếu (giá trị lớn nhất ñạt r2 = 0,18) [158]

Trang 26

Một số tác giả khác lại cho rằng tốc độ thấm nước của đất phụ thuộc vào các đặc tính lý học đất (Ghawi và Battikhi, 1986) [80], loại đất (Corbane

và cộng sự, 2008) [45] Loague và Gander, 1990 cho rằng sự biến động tốc độ thấm của đất khơng phụ thuộc vào thành phần cấp hạt của đất mà phụ thuộc vào hoạt động của động vật đất, hệ thực vật và điều kiện khí hậu [117]

b) Kết cấu đất, đồn lạp với tốc độ thấm của đất

Kết cấu đất thể hiện kích thước, hình dáng, sự sắp xếp giữa pha rắn và pha khí, tính liên tục của mao dẫn, khả năng duy trì và trao đổi dung dịch đất, chất hữu cơ và chất khống, khả năng cung cấp vật chất cho rễ cây trồng sinh trưởng và phát triển (Lal, 1979) [106] Kết cấu của đất phù hợp, độ bền cao là điều kiện rất quan trọng để cải thiện độ phì nhiêu, tăng sản phẩm, tạo độ xốp, tăng tốc độ thấm của đất và giảm khả năng bị xĩi mịn [28], [33]

Wollny (1898) đã tả mối tương quan thuận giữa kết cấu đất tới sự phát triển của rễ, nước hữu hiệu, sự trao đổi khơng khí trong đất cũng như độ bền cấu trúc đất Ơng ta cho rằng sự tác động của kết cấu đất, sự phát triển của cây và năng suất cây trồng cần được xác định [193] Từ đĩ, xác định ảnh hưởng tốt, xấu của kết cấu đất tới sinh trưởng và năng suất cây trồng đã được nhiều tác giả đề cập đến (Dexter, 1988; Kay, 1998) [59], [101] Tuy nhiên, lý

do tại sao cây trồng phát triển trên đất cĩ kết cấu tốt cịn ít được đề cập và nghiên cứu

Eummerson và cộng sự (1978) chỉ ra sự tác động giữa kết cấu đất, chế

độ nước trong kết cấu đất, cũng như độ thống khí và sự phát triển của rễ với khả năng phát triển của rễ, độ chặt của đất canh tác [68] Chính vì vậy, Dexter

(1988) định nghĩa kết cấu đất “là thể khơng gian khơng đồng nhất về thành

ph ần hay tính chất khác nhau của đất” ở nhiều cấp độ [59] Bouma (1990)

cho rằng khơng chỉ xác định số lượng và đường kính của các mao dẫn mà cịn

Trang 27

cả tính năng, mức độ phân tán của pha rắn và các mao dẫn cũng như tính kết nối quan trọng của hệ sinh thái đất ðiều này đặc biệt đúng với khả năng tiếp cận bề mặt các hạt với đất, các ion và khí [32]

Kết cấu đất biến động theo khơng gian và thời gian theo điều kiện khí hậu, kỹ thuật canh tác và như là thuộc tính của đất (Angers, 1998) [15] Cây trồng lâu năm thơng thường cải thiện được kết cấu đất, trong khi đĩ cây trồng hàng năm làm suy thối kết cấu đất; nguyên nhân chủ yếu là do sự xáo trộn bề mặt đã làm mất sự che phủ bề mặt và chất hữu cơ của đất Sự suy thối đất diễn ra nhanh khi chuyển từ đất trồng cây lâu năm sang cây trồng hàng năm, nguyên nhân chủ yếu là do đã làm xáo trộn tầng đất canh tác (Karunatilake & van Es, 2002) [100] Theo Guerif và cộng sự, 2001 kết cấu và đồn lạp đất chịu ảnh hưởng mạnh của quá trình làm đất, hệ thống canh tác và điều kiện khí hậu [82]

Hillel (1980), Ben - Hur và cộng sự (1989) cho rằng, kết cấu đất sau cày cĩ khuynh hướng vỡ khi tưới nước hoặc mưa, động thái thay đổi kết cấu làm thay đổi đáng kể tính dẫn nước của đất [92], [21] Thơng số quan trọng trong việc đánh giá kết cấu đất là sự phân bố của cấp hạt, độ bền của đồn lạp

và sự phân bố kích thước của mao dẫn [33]

ðồn lạp và các mao dẫn làm tăng dịng chảy trong đất; điều đĩ làm tăng tốc độ thấm và giảm dịng chảy bề mặt, làm tăng sự thấm sâu của nước (Franzluebbers, 2002) [76] ðộ bền của đồn lạp đường kính trung bình cĩ quan hệ tuyến tính với tốc độ thấm của đất (r2 từ 0,16 - 0,71) [28]

Moldenhaur và Kemper (1969) cho rằng kích thước ban đầu của đồn lạp đất rất quan trọng trong việc hình thành váng trên bề mặt, tốc độ thấm, dịng chảy bề mặt, lượng đất mất và tăng tốc độ thấm trong lúc mưa do sự hình thành váng trên bề mặt chậm Tuy nhiên tốc độ thấm bão hịa cuối cùng khơng phụ thuộc vào kích thước ban đầu của đồn lạp [133]

Trang 28

Sự hiểu biết về ổn định kết cấu đất và các yếu tố tác động là rất quan trọng trong việc đánh giá khả năng nứt nẻ, tạo váng bề mặt, sự thấm nước của đất, tốc độ thấm bão hịa, xĩi mịn đất, sự nảy mầm của hạt giống và việc dự báo mức độ ổn định lâu dài của đất sản xuất [26]

Ankeny và cộng sự, 1990; Luxmoore và cộng sự, 1990 [16], [119] cho rằng mao dẫn của đất khơng chỉ quan trọng vì vai trị của chúng tới duy trì độ

ẩm, sự phát triển của rễ, tính thống khí và đặc tính nước của đất và khi đánh giá sự di chuyển của nước trong đất thì sự phân bố kích thước mao quản quan trọng hơn độ xốp tổng số trong đất

Mao dẫn được phân loại thành nhiều nhĩm khác nhau dựa trên kích thước và khả năng dẫn ẩm của chúng

Baven và Germann (1982) [25], Luxmoore, R J (1981) [118] đã phân loại mao dẫn: vi đồn lạp (< 10 µm), mao dẫn cĩ kích thước trung bình (10 tới 1000 µm) và mao dẫn lớn (đường kính > 1000 µm) Dựa trên hình thái học của mao dẫn, Beven và Germann (1982) [25] đã phân loại mao dẫn lớn thành

4 nhĩm và tên các mao dẫn được đặt theo sự hình thành của động vật đất, rễ cây trồng, sự tạo vỏ, rãnh nứt và mao dẫn tự nhiên

Một số mao dẫn trong đất cĩ thể bị cắt đứt, số khác cĩ thể liên tục Mao dẫn liên tục sẽ tạo điều kiện để dịng nước chảy nhanh hơn; mao dẫn đĩ được gọi là mao dẫn lớn và chiếm tỷ lệ % thể tích nhỏ trên tổng độ xốp của đất [114]

Khi đất cĩ mao dẫn lớn thường cĩ tốc độ thấm cao Mcintyre D S (1958) đã chứng minh, các mao dẫn lớn, kết nối liên tục là đường dẫn chính dịng chảy trong đất [127] Denning và cộng sự (1974) cũng cho rằng, mặc dù

Trang 29

các mao dẫn nhỏ trong đất chiếm tỷ lệ phần trăm thể tích lớn trong tổng độ xốp của đất, xong dịng chảy qua lại chiếm tỷ lệ rất nhỏ [56] Quisenberry và Phillips (1978) cho rằng ở đất sét - canh tác đã tồn tại một số mao dẫn lớn ở tầng đế cày nên làm tăng tốc độ thấm ở tầng đế cày [150]

Mao dẫn trung bình và lớn ảnh hưởng đáng kể tới dịng chảy trong đất, đặc biệt tới độ thấm và di chuyển nhanh của nước, dung dịch đất và sự ơ nhiễm qua đất (Beven và Germann, 1982; Luxmoore và cộng sự, 1990; Ankeny và cộng sự, 1990) [25], [119], [16] Watson và Luxmoore (1986) [187] cho rằng trên đất rừng 73 % lượng nước thấm qua đất từ các mao dẫn

cĩ đường kính > 1x10-3 m, 96 % lượng nước thấm qua trong khi chúng chỉ chiếm 0,32 % tổng thể tích đất

Dunn và Phillip (1991) quan sát áp dụng kỹ thuật làm đất thơng thường

và cho thấy: 43 % tổng lượng nước thấm qua mao dẫn lớn, trong khi đĩ 77 % lượng nước thấm qua mao dẫn cĩ đường kính >2 x 10-2 m với áp lực của nước

là -0,06 kPa ðiều đĩ cho thấy mao dẫn lớn và trung bình chiếm phần rất nhỏ trong tổng số thể tích của đất xong khả năng chuyển tải lượng nước lại rất lớn [62]

ðất cĩ đồn lạp tốt thường cĩ các mao dẫn cĩ kích thước khác nhau (Dalal và Bridge, 1996) [50] Các mao dẫn cĩ kích thước lớn (>30 µm) bao gồm các mao dẫn do sinh vật đất tạo ra, sự nứt nẻ và độ hổng giữa các đồn lạp Số lượng, kích thước và độ hổng của mao dẫn chịu sự ảnh hưởng của hàm lượng các bon hữu cơ và mức độ chuyển hĩa trong đất; hàm lượng các bon hữu cơ và thành phần cấp hạt ảnh hưởng tới độ xốp của đất (Thomsen và cộng sự, 1999) [176] ðộ hổng - mao dẫn do sinh vật tạo ra cĩ vai trị quan trọng trong việc khuyếch tán của nước, khơng khí và ảnh hưởng đến quá trình phân hủy Các mao dẫn nhỏ làm giảm sự khuyếch tán khơng khí và nước, làm giảm sự phân hủy các bon hữu cơ do hoạt động của vi sinh vật bị hạn chế

Trang 30

(Dalal và Bridge, 1996; Kay, 1998; Thomsen và cộng sự, 1999) [50], [101], [176]

Ảnh hưởng của kỹ thuật làm đất đến mao quản lớn và tốc độ thấm của nước được nhiều tác giả đề cập đến Kỹ thuật làm đất thơng thường đã làm giảm số lượng mao quản lớn và tốc độ thấm so với biện pháp kỹ thuật làm đất tối thiểu (Chan, 2003) [40] ðộ chặt của đất ảnh hưởng bất lợi tới tính thấm nước của đất (Servadio và cộng sự, 2001) [162]

Mapa R P., 1995 cho rằng, đất rừng tái sinh cĩ mao quản lớn cao hơn

so với đất sản xuất nơng nghiệp và đất rừng trồng; điều này thể hiện sự tác động tích cực của chất hữu cơ đến việc hình thành và duy trì đồn lạp của đất Mao quản lớn là điều kiện phù hợp cho nước thấm vào đất và giảm dịng chảy

bề mặt Dưới rừng tái sinh cĩ mơi trường phù hợp cho hệ động thực vật đất phát triển [122]

- ðộ chặt với tốc độ thấm của đất:

ðộ chặt của đất được khái niệm như quá trình tái sắp xếp, làm giảm khoảng trống, nén chúng lại với nhau và làm tăng dung trọng đất (Soil Science Society of America, 1996) [168] và nĩ liên quan tới đồn lạp đất bởi

sự thay đổi sắp xếp về mặt khơng gian, kích thước và hình dáng cục tảng, đồn lạp, giảm khoảng hổng cả mặt trong và mặt ngồi (Defossez và Richard, 2002) [54]

Nơng nghiệp thâm canh đã và đang lan rộng ở hầu hết các nơi trên thế giới, bao gồm thời gian luân canh ngắn hơn, sử dụng máy mĩc nặng hơn và dẫn đến làm tăng độ chặt của đất (Poesse, 1992) [148] Cĩ khoảng 68 triệu ha đất bị nén chặt do giao thơng (Flower và Lal, 1998) [73] Ở Châu Âu đất bị nén chặt được coi như một sự thối hĩa của đất, khoảng 33 triệu ha (Akker và Canarache, 2001) [13] và khoảng 30 % (4 triệu ha) ở phía Tây của Australia (Carder và Grasby, 1986) [36] Vấn đề tương tự xảy ra ở hầu hết các lục địa

Trang 31

Capowies Y và cộng sự (2009) cho rằng: độ chặt đất làm giảm đáng kể tốc độ thấm của đất vì số lượng mao quản lớn giảm và tăng dung trọng của đất [35] ðất bị nén chặt cịn ảnh hưởng tới sự khống hĩa các bon hữu cơ và đạm trong đất (Neve và Hofman, 2000) [142]

ðộ cứng là chỉ số được sử dụng để đo độ chặt của đất, phản ảnh khả năng ngăn cản sự xâm nhập của rễ vào đất (Hamza và Anderson, 2003) [85] Tốc độ thấm cũng được sử dụng để thể hiện mức độ chặt của đất, đặc biệt đối với lớp đất mặt Tốc độ thấm của đất khơng bị nén chặt cĩ đồn lạp tốt và nhanh hơn so với trên đất chặt và khơng cĩ kết cấu (Hamza và Anderson, 2003) [85]

Sự giẫm đạp đã làm tăng sự nén chặt và bịt kín bề mặt đất (Warren và cộng sự, 1986) [186] Áp lực do chăn thả đã làm thay đổi số lượng và loại cây trồng như cây bụi, cây hịa thảo, các loại cỏ và ảnh hưởng tới nguồn hữu cơ vào đất ðất để trống ở điều kiện khí hậu thay đổi đã thúc đẩy việc tạo lớp vỏ cứng trên bề mặt đất Chính vì vậy, tốc độ thấm trên đất trống thấp hơn so với đất dưới tán cây và cây bụi (Blackburn, 1984) [27]

Mặc dù các hệ thống canh tác và các biện pháp kỹ thuật đã cải thiện đáng kể để giảm thiểu những áp lực của thâm canh, nhưng nhiều tính chất của đất vẫn xấu đi, lan rộng ra và làm giảm năng suất cây trồng Sự nén chặt liên quan tới hầu hết các vấn đề mơi trường (McGarry, 2001) [126] bởi nén chặt lớp đất đế cày đã gây ảnh hưởng lâu dài, làm mất đi khả năng tự nhiên của đất

và điều này đã được Liên minh Châu Âu cơng nhận như một dạng suy thối đất nghiêm trọng (Akker và Canarache, 2001) [13]

Trang 32

các hạt rời; các hạt rời này hình thành váng trên bề mặt và bịt kín mao dẫn Khi đồn lạp bị vỡ và phân tán thì đây là bước đầu hình thành lớp vỏ, váng và làm giảm nước thấm vào đất, giảm lượng nước hữu hiệu và tích trữ trong đất, dẫn đến thúc đẩy dịng chảy trên bề mặt và xĩi mịn (USDA - NRCS, 2001; Lado và cộng sự, 2004) [183], [105]

Sự hình thành váng đã làm giảm khả năng thấm nước vào đất (Duley, 1939; Morin và cộng sự, 1981) [61], [135] chính vì vậy đã làm tăng sự chảy tràn trên mặt và xĩi mịn (Mcintyre, 1958) [127] đặc biệt đã hạn chế tốc độ thấm ở điều kiện khơ hạn và bán khơ hạn (Ben - Hur và cộng sự, 1992) [22]

Duley (1939) mơ tả sự phá hủy kết cấu đất, sự tái sắp xếp các cấp hạt mịn xung quanh các cấp hạt lớn hơn, do vậy đã làm giảm các lỗ hổng trên bề mặt của đất [61] Mcintyre (1958) nghiên cứu nguyên nhân hình thành lớp váng, đĩ là do sự lắng các cấp hạt mịn, rửa trơi và nén chặt lại [127]

Lớp vỏ, váng bề mặt thể hiện sự phân tán thành nhiều hay ít lớp, độ dày lớp vỏ và thường dao động từ 0,1 đến 15 mm (Mcintyre, 1958) [127] Mặc dù vậy, các nghiên cứu mới chỉ tập trung vào sự trao đổi giữa các lớp và giữa lớp

vỏ và lớp chưa bị xáo trộn bên dưới, xác định một vài tính chất của lớp vỏ bề mặt như: dung trọng, độ xốp, khả năng giữ nước, tính dẫn hay cả tốc độ thấm bão hịa (Bosch và Onstad, 1988) nên phản ảnh khơng đúng bản chất của lớp

vỏ [31]

Theo Tarchitzky J., Banin A., Morin J và Chen Y (1984) khi đồn lạp đất bị phá vỡ thì dung trọng tăng mặc dù lớp đất dưới vẫn duy trì được thành phần và kết cấu Khi hình thành lớp váng trên bề mặt thì dung trọng tăng từ 1,35 - 1,48 đến 1,74 - 1,88 g/cm3 Khi đĩ lượng vật chất mất do xĩi mịn tăng lên theo mức độ dịng chảy bề mặt, cịn tốc độ thấm lại giảm Lượng đất mất trên đất cát pha thịt cao nhất (1,25 g/m2/phút), tiếp đến trên đất sét (0,76 g/m2/phút) và thấp nhất là trên đất cát (0,45 g/m2/phút) [174]

Trang 33

Trên đất canh tác sau khi cày, bề mặt đất dễ hình thành váng do mưa Lực tác động của hạt mưa làm vỡ và phân tán đồn lạp, tiếp đến đất bị nén chặt, tái phân tán và sắp xếp cấp hạt trên bề mặt, chính vì vậy làm tăng dịng chảy bề mặt và mất đất (Duley, 1939) [61] Lớp váng bề mặt khi khơ trở nên cứng, ảnh hưởng đến sự nảy mầm của hạt (Hanks và Thorp, 1957) [86]

Thơng thường, đồn lạp bền của lớp đất bề mặt càng thấp thì sự hình thành váng trên bề mặt càng cao (Le Bissonnais, 1996) [111] và dẫn đến rửa trơi đất (Singer và cộng sự, 1992) [166]

Canh tác liên tục đã làm giảm cả đồn lạp khơ và đồn lạp ướt, tăng phân tán sét, giảm tính thấm, về lâu dài hạn chế lớn tới khả năng thấm và tích nước trong đất

Trong các tính chất hĩa học, hàm lượng hữu cơ trong đất được coi như

chỉ thị về “độ phì của đất” bởi các chất hữu cơ tầng mặt đĩng vai trị cần thiết

để kiểm sốt xĩi mịn, tốc độ thấm và bảo vệ các chất dinh dưỡng của đất (Franzluebbers, 2002) [76]

Chất hữu cơ hay các bon hữu cơ trong đất gồm tất cả các hợp chất hữu

cơ trong đất và thuộc phần thể rắn của đất như: tế bào động, thực vật ở các giai đoạn phân hủy khác nhau và trong sinh khối của vi sinh vật sống (rễ, dịch

vi sinh vật, ở dạng dễ và khĩ phân hủy) Các hợp chất hữu cơ đất tồn tại ở nhiều dạng hợp chất các bon và chúng được chia thành 3 loại, dựa theo thời gian và mức độ chuyển hĩa: a) Dạng hoạt tính, dễ phân hủy được kết hợp với sinh khối của vi sinh vật và dễ phân hủy từ lá, rễ cây trồng cĩ thời gian chuyển hĩa ngắn (từ vài tuần cho đến hàng năm); b) Các chất chậm phân hủy (thường thường thời gian chuyển hĩa từ 10 đến 100 năm); c) giai đoạn trơ (thường là các hợp chất humic cao phân tử, hay hợp chất khống) thời gian chuyển hĩa hàng nghìn năm (Trumbore, 1997) [180]

Trang 34

Chất hữu cơ là thành phần cũng như vật chất trung chuyển cần thiết và chi phối nhiều đặc tính lý, hĩa và sinh học đất ðặc biệt, nĩ cĩ vai trị quan trọng tới kết cấu và đồn lạp đất do: (i) tạo thuận lợi cho tính thấm; (ii) cung cấp mơi trường sống đa dạng cho vi sinh vật; (iii) cung cấp đủ oxy cho rễ cây

và vi sinh vật đất; (iv) hạn chế xĩi mịn [28]

Hữu cơ tác động trực tiếp tới dung trọng đất vì tỷ trọng của các hợp chất hữu cơ nhỏ hơn so với tỷ trọng của khống đất Thêm vào đĩ các chất hữu cơ thường làm tăng đồn lạp đất và tạo ra mao dẫn ổn định thơng qua hoạt động của sinh vật đất (Franzluebbers và cộng sự 2000) [75]

Chất hữu cơ cĩ khả năng giữ nước tốt hơn phần khống của đất [28] Hàm lượng chất hữu cơ làm giảm khả năng hình thành lớp váng trên bề mặt

Le Bissonnais và Arrouays (1996) cho rằng giảm hữu cơ trong đất xuống dưới 1,5 - 2 % sẽ làm giảm đồn lạp bền cũng như sự thấm nước của đất [111]

Lado M (2004) cho rằng tăng hàm lượng hữu cơ trong đất từ 2,3 đến 3,5 % sẽ làm giảm khả năng vỡ đồn lạp, giảm hình thành váng bề mặt dưới tác động của mưa Tốc độ thấm bão hịa trên đất cĩ hàm lượng hữu cơ cao sẽ cao hơn so với đất cĩ hàm lượng hữu cơ thấp; nguyên nhân là do trên đất cĩ hàm lượng hữu cơ thấp thì sự phân tán, vỡ kết cấu đồn lạp sẽ nhiều hơn, do vậy liên tiếp hình thành các lớp vỏ mới trên lớp vỏ cũ Sự sắp xếp lại các hạt đất bị tách ra và phân tán ở các lớp sẽ rất khác nhau nếu cĩ hàm lượng hữu cơ khác nhau Tĩm lại, lớp vỏ hình thành sẽ dày hơn, chặt hơn trên đất cĩ hàm lượng hữu cơ thấp [105]

Hàm lượng chất hữu cơ là nhân tố chủ yếu ảnh hưởng đến kết cấu của đất, đặc biệt là đất nhiệt đới (Combeau và Quantin, 1964) [43] Nghiên cứu gần đây cho rằng hàm lượng chất hữu cơ và đồn lạp cĩ quan hệ thuận với nhau (Tisdall và Oades, 1982) [177]

Trang 35

ðộ bền của đồn lạp hầu như liên quan chặt hơn với sự sắp xếp của chất hữu cơ so với hàm lượng các bon tổng số trong đất [105]

Lado M (2004) cho rằng nếu đất canh tác cĩ hàm lượng hữu cơ cao thì

cĩ rất nhiều ưu việt bởi vì sẽ duy trì được kết cấu đồn lạp lớn trong mùa mưa

và duy trì được tốc độ thấm cao Ngược lại, trên đất cĩ hàm lượng hữu cơ thấp thì hiệu quả canh tác chỉ thể hiện trong thời gian ngắn vì hầu hết các đồn lạp lớn bị mất kết cấu và phân tán khi bắt đầu mùa mưa [105]

Sự khống hĩa các dạng hữu cơ trong đất phụ thuộc vào việc thay đổi hình thức sản xuất, kỹ thuật canh tác, sự thay đổi các sinh vật làm thay đổi sinh khối, số lượng và chất lượng hợp chất hữu cơ; đặc biệt quá trình khống hố lại biến động lớn theo khơng gian và thời gian [160]

Gajic B., Dugalic G., Diurovic N (2006) cho rằng hàm lượng hữu cơ tầng đất mặt trên đất canh tác giảm 2,5 lần so với đất rừng cĩ thảm thực vật (hơn 100 năm) và đồn lạp bền (đường kính từ 0,25 mm đến 10 mm) giảm 2 lần so với đất rừng tự nhiên [79]

Guerra (1994) sử dụng phương pháp mưa nhân tạo để xác định tốc độ thấm, dịng chảy bề mặt và lượng đất mất trên đất thịt pha cát với các hàm lượng OM khác nhau và đi đến kết luận: hữu cơ trong đất đĩng vai trị quan trọng với độ bền của đồn lạp và khả năng chống lại xĩi mịn Hàm lượng

OM trong đất dưới 3 % thì đồn lạp kém bền và nguy cơ bị xĩi mịn cao [83]

Ở vùng á nhiệt đới, chặt phá rừng và chuyển sang trồng cỏ dẫn đến mất đáng kể các bon hữu cơ của đất (Brown và Lugo Veldkamp, 1994) [34] Tuy vậy, ở vùng nhiệt đới việc trồng cỏ cĩ thể duy trì, thậm trí làm tăng được hữu

cơ, đặc biệt khi trồng các loại cỏ cĩ hàm lượng sinh khối lớn dưới đất (Feil và cộng sự, 1995) [70] Murty và cộng sự (2002) lại cho rằng khơng cĩ khuynh hướng thay đổi về hàm lượng các bon hữu cơ trong đất khi chuyển từ đất rừng sang đất đồng cỏ ở vùng khí hậu nhiệt đới [139]

Trang 36

ðồn lạp đất chịu sự chi phối của nhiều cơ chế khác nhau ở các loại đất khác nhau Mức độ và sự ổn định của đồn lạp thơng thường tăng với các bon hữu cơ trong đất, diện tích bề mặt của sét và CEC Trên những đất cĩ hàm lượng các bon hữu cơ và hàm lượng sét thấp, đồn lạp cĩ thể chịu tác động bởi các cation, trong khi đĩ vai trị của các cation đối với đồn lạp đất là rất nhỏ so với các bon hữu cơ và sét Trên đất Oxisols và Ultisols phức chất Al - humus và tinh thể thạch anh đồn lạp cao hơn khi các hợp chất đĩ bảo vệ các bon hữu cơ khỏi sự phân hủy của vi sinh vật Trên đất Aridisols độ bền đồn lạp cao bởi liên kết với CaCO3 (Boix - Fayos và cộng sự, 2001) [29]

CEC thường liên quan đến sự bền hĩa của đồn lạp (Dimoyiannis và cộng sự, 1998) [60] Sự tăng cường hình thành đồn lạp là do tác động của cầu nối cation phức, tại đĩ lực đẩy giữa các điện tích trái dấu của các hạt sét hay các bon hữu cơ giảm (Tisdall, 1996) [178] ðồn lạp chứa các cation

Ca2+, Al3+ và Fe3+ cĩ thể giảm sự trương nở đất (Tisdall, 1996) [178]

Thêm vào đĩ, pH đất ảnh hưởng đến khả năng hịa tan của kim loại, hoạt tính của vi sinh vật, khả năng, sự phân tán của cấp hạt sét (Haynes và Naidu, 1998) [89] Tăng pH làm tăng điện tích âm trên bề mặt hạt sét Chính

vì vậy, pH cĩ vai trị quan trọng trong việc kiểm sốt mức độ phân tán của cấp hạt sét (Chorom và cộng sự, 1994) [42]; cấp hạt sét thường kết tụ khi pH cao (Haynes và Naidu, 1998) [89] Các đồn lạp lớn được hình thành ở đất cĩ pH cao, nồng độ CaCO3 lớn (Boix - Fayos và cộng sự, 2001) [29] Bĩn vơi thơng thường làm tăng pH đất, tăng hoạt tính vi sinh vật và năng suất cây trồng, gĩp phần nâng cao hàm lượng hữu cơ trong đất, tăng đồn lạp đất và làm tăng tốc

độ thấm của đất (Haynes và Naidu, 1998) [89]

Nhiều tác giả đều thống nhất với nhận định rằng khơng cĩ tính chất đơn

lẻ nào ảnh hưởng mạnh đến tốc độ thấm của đất Một số khác lại cho rằng, hình thức sử dụng đất ảnh hưởng tới tốc độ thấm mạnh hơn so với các tính chất vốn cĩ của đất

Trang 37

1.2.3 Hình thức sử dụng ñất, kỹ thuật canh tác với tốc dộ thấm của ñất

Ảnh hưởng hình thức sử dụng ñất ñến lý tính của ñất ñược ñề cập trong nghiên cứu của Spaans và cộng sự (1989) [169] và một số nghiên cứu chứng minh thay ñổi lý tính ñất sau khi phá rừng làm ñất nông nghiệp (Lal, 1990) [107]

Khi thảm thực vật tự nhiên bị mất, mưa tác ñộng trực tiếp lên bề mặt ñất, làm tăng sự hình thành váng bề mặt, giảm sự tái tuần hoàn của chất hữu

cơ trong ñất, giảm khả năng giữ nước của ñất và tốc ñộ thấm [122] So với ñất chịu tác ñộng của con người, ñất dưới ñiều kiện thảm thực vật tự nhiên (ví dụ ñất rừng nguyên sinh) có những ñặc tính chung như: dung trọng thấp và tốc

ñộ thấm nước bão hòa cao, ñộ xốp tổng số, mao quản lớn, là kết quả của góc

lá che phủ, lượng chất hữu cơ ñưa vào, sự phát triển và phân hủy rễ cây và sự phong phú của hệ ñộng vật ñất (Lee và Foster, 1991) [113] Ngược lại, ñối với ñất dưới tác ñộng của con người thì thông thường hàm lượng hữu cơ tầng mặt lại giảm; chăn nuôi hay sử dụng cơ giới làm chặt ñất, tăng dung trọng và giảm tốc ñộ thấm (Celik, 2005; Li Y.Y và Shao M A., 2006) [38], [115]

Jimenez và cộng sự (2006) cho rằng thay ñổi hình thức sử dụng ñất ñã làm thay ñổi ñáng kể các tính chất ban ñầu của ñất [97] Thay thế hệ thực vật

tự nhiên ñã làm giảm sự phát triển bộ rễ, hoạt ñộng của ñộng vật ñất, giảm khả năng kéo dài của hệ thống mao quản (Reiners và cộng sự, 1994) [154] Sự phát triển bộ rễ thảm thực vật rừng, cây bụi có sự khác biệt về ñộ sâu, ñường kính, sự phân bổ, sinh khối hơn là sự phát triển của hệ thống rễ của cây cỏ hay cây trồng canh tác (Jacson và cộng sự, 1996) [95] Chuyển ñổi từ thảm thực vật tự nhiên sang hình thức sử dụng khác ñã làm giảm sự tích lũy hữu cơ của

Trang 38

ñất, ảnh hưởng ñáng kể tới khả năng giữ nước và kết cấu ñất (Harden, 2003) [88]

Giertz S., Junge B (2005) cho rằng hình thức sử dụng ñất ảnh hưởng ñáng kể ñến chế ñộ nước của vùng á nhiệt ñới Một trong những yếu tố tác ñộng do sản xuất nông nghiệp là làm giảm mao quản lớn, khả năng thấm, làm giảm số loài cũng như hoạt ñộng của sinh vật ñất [81]

William, J R và cộng sự (1984) [192] xác ñịnh tốc ñộ thấm bão hòa theo tầng ñất trên các loại hình sử dụng (Bảng 1.6)

Ngu ồn: William J R., Jones C A & Dyke P T (1984) [192]

Spaas và cộng sự (1990) nghiên cứu ñất rừng chuyển sang ñất trồng cỏ trong 3 năm ở Coasta Rica cho thấy tốc ñộ thấm bão hòa giảm xuống từ 1000

cm xuống 50 cm/ngày [170]

Deuchare và cộng sự (1999) cho biết khi ñất rừng chuyển ñổi thành ñất chăn thả thì ñất bị nén chặt và dẫn tới giảm ñộ xốp của ñất [58] Khi chuyển ñổi ngược lại, từ ñất chăn thả sang ñất rừng, thì tốc ñộ thấm tăng, xói mòn giảm theo thời gian trồng (Carter và cộng sự, 1998) [37]

Kết quả nghiên cứu của Mbagwu và cộng sự (1993) cho thấy: Khu không làm ñất - không che phủ, ñất ñồng cỏ chăn thả và ñất bỏ hóa tốc ñộ thấm thấp, trong khi ñó có làm ñất - che phủ thì ñất rừng ñược thảm thực vật

tự nhiên che phủ có tốc ñộ thấm cao hơn [124]

Price và cộng sự (2008) cho biết ñất rừng có sự sai khác rất lớn về dung trọng, tốc ñộ thấm nước của ñất và khả năng trữ ẩm cao hơn ñất ñồng cỏ và

Trang 39

đất dùng để chăn thả Tốc độ thấm trung bình trên đất rừng lớn hơn gấp 7 lần

so với đất trồng cỏ và đất chăn thả [149]

Sản xuất nơng nghiệp đã làm giảm mạnh các bon và chất hữu cơ trên đất chua nhiệt đới (Mbagwu và cộng sự, 1993) [124]; giảm một số tính chất hĩa học của đất (Fesha và cộng sự, 2002) [71]; giảm lượng sét và kết quả là

đã tác động tới đồn lạp và độ bền của đồn lạp (Mbagwu và cộng sự, 1993) [124]

ðất trồng cỏ chuyển sang canh tác nơng nghiệp 14 năm đã làm giảm khả năng giữ nước của đất gần 19 % Khả năng giữ nước của đất giảm là do

đã giảm các đồn lạp ở kích thước từ 1- 4 mm Trong thời gian ngắn đất canh tác cĩ ảnh hưởng tích cực, tạo thuận lợi để tăng khả năng giữ và vận chuyển nước trong đất Tuy nhiên, về lâu dài sẽ làm giảm khả năng thấm, tăng mức

độ rửa trơi và giảm hiệu quả sử dụng nước [143]

Chăn thả trên đồng cỏ làm giảm khả năng thấm của đất bởi xáo trộn đất

và thực vật che phủ (Wood và cộng sự, 1989) [195]

Như vậy các loại hình sử dụng đất ảnh hưởng rất lớn tới các tính chất của đất, đặc biệt tới khả năng giữ và thấm nước của đất

Các biện pháp kỹ thuật canh tác cĩ thể làm thay đổi chế độ ẩm và nhiệt như: biện pháp làm đất, chế độ tưới, trồng cây che phủ; đây là yếu tố chủ yếu tác động đến các đặc tính nước của đất, xĩi mịn, độ chặt; thay đổi cấu trúc của mao dẫn ảnh hưởng đến tốc độ thấm của đất (Harden, 2003) [88]

Lựa chọn hệ thống và kỹ thuật canh tác trên đất dốc, đặc biệt là hoạt động làm đất cĩ khả thi, sẽ làm giảm chảy tràn, mất đất và tăng tốc độ thấm (Lal và Vandoren, 1990; Moroke và cộng sự, 2009) [107], [136]

Các biện pháp canh tác làm đất ảnh hưởng đến sự phân bố kích thước mao dẫn, cắt đứt mao dẫn và ảnh hưởng đến tính dẫn nước của đất Cĩ nhiều

Trang 40

nghiên cứu xác định tính thấm của đất liên quan tới việc làm đất nhưng cịn nhiều mâu thuẫn, vì phụ thuộc vào: quá trình canh tác, vùng khí hậu, kỹ thuật làm đất, mức độ bão hịa và chưa bão hịa nước của đất

Theo Benjamin (1993) khi làm đất tối thiểu thì tính thấm lớn hơn so với chỉ áp dụng kỹ thuật làm đất thơng thường [23] Một số tác giả khác (Baumhart và Lescano, 1996) [20] cĩ cùng quan điểm Sharratt B và cộng sự (2006) cho rằng làm đất tối thiểu là biện pháp kỹ thuật tốt để tăng tốc độ thấm tối đa ở Alaska [164], là phương pháp kiểm sốt xĩi mịn đất cĩ hiệu quả (Uri

và cộng sự, 1999) [182] Khơng làm đất thúc đẩy khả năng thấm của đất so với kỹ thuật làm đất thơng thường (Meek và cộng sự, 1992) [128] Nguyên nhân của tăng khả năng thấm là do giảm xáo trộn đất (Mielke và Wilhelm, 1998) [131], tăng hàm lượng chất hữu cơ và độ bền của đồn lạp (Lal và cộng

sự 1990) [107], tăng số lượng các lỗ giun, tạo được các mao dẫn sinh học thẳng bằng rễ cây trồng và giun đất Các mao dẫn sinh học ít bị gấp khúc và

ổn định cĩ tác dụng vận chuyển nước và khơng khí, tăng sự phát triển của bộ

rễ so với các mao dẫn được tạo ra do cày đất (Lal và Vandoren, 1990) [107] Thêm vào đĩ, làm đất tối thiểu lại giảm sự tác động làm chặt đất bởi các bánh

xe của máy làm đất (ECAF, 1999)[65]

Áp dụng hình thức làm đất tối thiểu đất cĩ số lượng mao quản lớn và mao quản khơng bị đứt cao hơn so với làm đất thơng thường do sự phát triển

đa dạng sinh vật đất và ít xáo trộn tầng đất canh tác (Wahl, 2004) [184]

Tủ phụ phẩm cây trồng và che phủ giúp cho bảo vệ bề mặt đất vì giảm thiểu lực tác động trực tiếp của hạt mưa (Duley, 1939; Moldenhauer và Kemper, 1969) do vậy cải thiện được đồn lạp của lớp đất bề mặt [61], [133]

Một số tác giả khác cho rằng các biện pháp làm đất thơng thường đã làm cho đất bị tác động bởi khơng khí, ánh sáng mặt trời và giĩ; cịn làm đất tối thiểu kết hợp với che phủ đất đã làm dung hịa sự tác động của chế độ khơ

- ẩm luân phiên (Denef và cộng sự, 2001) [55] Sự trương và phân tán do thay

Tiêu đề	Nghiên cứu khả năng thấm dưới các loại hình sử dụng đất khác nhau tại xã Chiềng Khoi, Yên Châu, Sơn La
Tác giả	Nguyễn Đức Dũng
Người hướng dẫn	TS. Bùi Huy Hiền
Trường học	Trường Đại Học Nông Nghiệp Hà Nội
Chuyên ngành	Khoa Học Đất
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2010
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	134
Dung lượng	7,6 MB