Giáo trình -Thổ nhưỡng học - chương 12

Chia sẻ: Lit Ga | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

265
lượt xem 88
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương XII XÓI MÒN ĐẤT 1. Khái niệm về xói mòn và ý nghĩa của việc nghiên cứu xói mòn đất Sự tồn tại của cuộc sống con người phụ thuộc rất nhiều vào lớp đất trồng trọt để sản xuất ra lương thực, thực phẩm và các nguyên liệu sản xuất công nghiệp phục vụ cho đời sống của con nguời. Tuy nhiên sự tồn tại của lớp đất có khả năng canh tác này lại luôn chịu những tác động mạnh mẽ của các điều kiện tự nhiên và các hoạt động canh tác do con người có...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình -Thổ nhưỡng học - chương 12

Chương XII XÓI MÒN ĐẤT 1. Khái niệm về xói mòn và ý nghĩa của việc nghiên cứu xói mòn đất Sự tồn tại của cuộc sống con người phụ thuộc rất nhiều vào lớp đất trồng trọt để sản xuất ra lương thực, thực phẩm và các nguyên liệu sản xuất công nghiệp phục vụ cho đời sống của con nguời. Tuy nhiên sự tồn tại của lớp đất có khả năng canh tác này lại luôn chịu những tác động mạnh mẽ của các điều kiện tự nhiên và các hoạt động canh tác do con người có thể làm cho chúng bị thoái hóa và dần mất đi khả năng sản xuất, trong đó một trong những nguyên nhân làm cho đất bị thoái hóa mạnh nhất là do xói mòn. Hiện tượng mất đất do xói mòn mạnh hơn rất nhiều so với sự tạo thành đất trong quá trình tự nhiên, một vài cm đất có thể bị mất đi chỉ trong một vài trận mưa giông hoặc gió lốc trong khi để có được vài cm đất đó cần phải có thời gian hàng trăm năm, thậm chí hàng ngàn năm mới tạo ra được. Trên thế giới hầu như không có quốc gia nào là không chịu ảnh hưởng của xói mòn, nhất là ảnh hưởng của xói mòn do nước và do gió. Các nước thuộc miền nhiệt đới ẩm do có lượng mưa, bão hàng năm lớn tập trung theo mùa, phần lớn đất đai canh tác nằm ở những địa hình dốc nên xói mòn do nước mưa là nguy cơ chính tạo ra hiện tượng xói mòn ở đây. Trong khi đó hiện tượng xói mòn do gió lại xảy ra chủ yếu ở những vùng khô hạn và bán khô hạn, nơi có lượng mưa thấp không duy trì được lớp thảm thực vật thường xuyên trên bề mặt đất. Xói mòn mạnh có thể làm mất tới 1400 tấn đất/ ha/năm, tương đương với toàn bộ tầng canh tác dày 10cm có dung trọng 1,4 g/cm3 (Benntt 1939). Còn ở những nơi chịu ảnh hưởng của xói mòn do gió gây ra thì lượng đất mất cũng thường cao hơn 11,2 tấn/ ha/ năm tương đương với lớp đất dày 0,8cm. Bên cạnh những tác động trực tiếp đến khả năng sản xuất do xói mòn gây ra đối với đất canh tác, vấn đề môi trường cũng sẽ dần xuất hiện khi những vùng đất bị xói mòn trở thành những vùng đất trống, đồi trọc trơ sỏi đá hay thậm chí mất đi hẳn lớp đất chỉ còn lại các đá gốc. Các hạt đất mịn khi bị cuốn đi theo dòng nước còn gây ra hiện tượng
lắng đọng bùn ở dưới vùng hạ lưu các lòng sông, hồ và đập thủy điện làm ảnh hưởng đến lưu lượng dòng chảy và có thể gây ra lũ lụt. Có thể nhận thấy đối với thực tiễn sản xuất nông nghiệp không có sự thoái hóa đất nào mạnh và hiểm họa hơn xói mòn đất bởi nó liên quan đồng thời tới các quá trình mất đất, mất chất dinh dưỡng và nước cho cây trồng đồng thời còn gây ra các tác động xấu đến môi trường. Do đó việc nghiên cứu xói mòn là vô cùng cần thiết cho mọi quốc gia, đặc biệt đối với nước ta là một nước nằm trong vành đai nhiệt đới với 3/4 diện tích đất tự nhiên là đồi núi, thường xuyên phải hứng chịu các hậu quả do xói mòn gây ra thì việc khống chế hiện tượng xói mòn đất càng trở nên cực kỳ quan trọng để bảo vệ độ phì nhiêu của đất và bảo vệ môi trường sinh thái. 2. Các kiểu xói mòn đất chính Xói mòn đất là quá trình làm mất lớp đất trên mặt và phá huỷ các tầng đất bên dưới do tác động của nước mưa, băng tuyết tan hoặc do gió. Ðối với đất sản xuất nông nghiệp thì nước và gió là hai tác nhân quan trọng nhất gây ra xói mòn và các tác nhân này có mức độ ảnh hưởng tăng giảm khác nhau theo các hoạt động của con người đối với đất đai. 2.1. Kiểu xói mòn do nước Kiểu xói mòn do nước gây ra do tác động của nước chảy tràn trên bề mặt (nước mưa, băng tuyết tan hay tưới tràn). Hiện tượng xói mòn do nước gây ra đối với đất sản xuất nông nghiệp thường mạnh nhất ở các bề mặt đất trống, sau khi làm đất chuẩn bị gieo trồng. Ðể xảy ra xói mòn, nước cần có năng lượng để tách các hạt đất, rồi sau đó vận chuyển chúng đi. Mưa và nước có thể tách được các hạt đất song việc vận chuyển được chúng đi bao xa phải phụ thuộc vào dòng chảy. Tác động của mưa gây ra xói mòn đối với đất gồm các tác động va đập phá vỡ, làm tách rời các hạt đất và sau đó vận chuyển các hạt đất bị phá hủy theo các dòng chảy tràn trên mặt đất. Dòng chảy của nước có thể tạo ra các rãnh xói, khe xói hoặc bị bóc theo từng lớp, người ta chia kiểu xói mòn do nước gây ra thành các dạng: - Xói mòn thẳng là sự xói lở đất, đá mẹ theo những dòng chảy tập trung, ăn sâu tạo ra các rãnh xói và mương xói. - Xói mòn phẳng là sự rửa trôi đất một cách tương đối đồng đều trên bề mặt do nước chảy dàn đều, đất bị cuốn đi theo từng lớp, phiến.
Khi lớp đất trên bề mặt bị xói mòn thì rất khó khôi phục và những thiệt hại của xói mòn có thể ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức sản xuất của đất. Ví dụ một phép tính đơn giản nếu đất bị xói mòn 1cm đất thì trên 1 ha đất mất đi 100m3 đất, tương đương 150 tấn, trong đó có 6 tấn mùn và 1,5 tấn đạm. Trong khi đó, ở vùng nhiệt đới có những nơi xói mòn làm mất 3 cm đất mặt hàng năm. Riêng vùng đồi núi hàng năm bình quân mất đi khoảng 2 cm điều này làm cho đất ở đây bị thoái hóa nhanh chóng. Trên những vùng đất cao, dốc, mưa lớn còn tạo nên những dòng chảy cực đại trên sườn dốc và ngoài việc bào mòn lớp đất mặt chúng còn có khả năng tạo ra những dòng xói hoặc rãnh xói. Có rãnh sâu 5- 6m tới tận lớp đá mẹ và làm mất đi hoàn toàn khả năng sản xuất của đất đai. 2.2. Kiểu xói mòn do gió Kiểu xói mòn do gió là hiện tượng xói mòn gây ra bởi sức gió. Ðây là hiện tượng xói mòn có thể xảy ra ở bất kì nơi nào khi có những điều kiện thuận lợi sau đây - Ðất khô, tơi và bị tách nhỏ đến mức độ gió có thể cuốn đi - Mặt đất phẳng, có ít thực vật che phủ thuận lợi cho việc di chuyển của gió - Diện tích đất đủ rộng và tốc độ gió đủ mạnh để mang được các hạt đất đi Thông thường đất cát là loại đất rất dễ bị xói mòn do gió vì sự liên kết giữa các hạt cát là rất nhỏ, đất lại bị khô nhanh. Ảnh hưởng của xói mòn do gió gây ra khá phức tạp, đất bị chuyển dịch đi có thể dưới các hình thức nhảy cóc, trườn trên bề mặt hoặc bay lơ lửng. 3. Xói mòn do nước và các yếu tố ảnh hưởng Hiện tượng xói mòn do nước xảy ra ở khắp mọi nơi trên bề mặt trái đất, song tập trung mạnh nhất ở những vùng khí hậu nhiệt đới ẩm nơi thường có tổng lượng mưa hàng năm lớn, tập trung theo mùa với cường độ cao kết hợp với đất có địa hình cao và dốc đã tạo ra những dòng chảy tràn lớn trên bề mặt đất. Trong nhiều vùng đất dốc hiện tượng nước chảy tràn trên mặt không chỉ làm mất đi một lượng nước lớn trong mùa mưa (khoảng 50 - 60% lượng mưa hàng năm) mà kèm theo đó là hiện tượng đất bị mất do xói mòn mạnh và đây mới chính là thiệt hại nghiêm trọng đối với đất canh tác hơn cả vì chúng làm cho lớp đất mặt bị bào mòn dẫn
đến hậu quả là đất bị mất dần và thậm chí không còn khả năng sản xuất. Khi xói mòn xảy ra, thông thường những thành phần hạt đất nhỏ, mịn trên cùng lớp đất mặt bị đẩy đi trước tiên và ở lớp đất này thường tập trung độ phì nhiêu cao nhất do vậy hàm lượng các chất dinh dưỡng bị mất đi trong đất do xói mòn cũng rất lớn, Tuy nhiên lượng dinh dưỡng mất đi còn phụ thuộc vào hệ thống cây trồng trên đó, thí nghiệm của Batie (1983) về xói mòn ở vùng Missouri (Mỹ) cho thấy lượng dinh dưỡng bình quân hàng năm bị mất đi ở các ruộng có phương thức canh tác khác nhau thể hiện ở bảng 12.1 Bảng 12.1 Hàm lượng dinh dưỡng bị rửa trôi (kg/ ha/ năm) Ðiều kiện trồng NP K Ca M g S trọt Ngô trồng liên tục 74 20 678 247 93 19 Luân canh: Ngô - 29 9 240 95 33 7 lúa mì 3.1. Các dạng xói mòn do nước a. Xói mòn theo lớp: tác động của xói mòn làm đất bị mất đi theo lớp không đồng đều nhau trên những vị trí khác nhau của bề mặt của dốc. Tuy nhiên, dạng xói mòn này đôi khi cũng kèm theo những rãnh xói nhỏ đặc biệt rõ ở những đồi trọc trồng cây hoặc bị bỏ hóa. b.Xói mòn theo các khe, rãnh: Là hiện tượng trên bề mặt đất tạo thành những dòng xói theo các khe, rãnh trên sườn dốc nơi mà dòng chảy được tập trung, sự hình thành các khe lớn hay nhỏ tùy thuộc mức xói và đường cắt của nước chảy xuống dưới. c. Mương xói: Thường thể hiện ở những nơi có mức độ xói mòn nghiêm trọng, đất bị xói mòn đồng thời cả ở dạng lớp và dạng khe, rãnh ở mức độ mạnh do khối lượng nước lớn tập trung theo các khe thoát xuống chân dốc với tốc độ lớn, làm đất bị đào khoét theo chiều sâu đôi khi đến tận đá gốc. Như vậy nguyên nhân của hiện tượng xói mòn do nước xảy ra ở các nước vùng nhiệt đới ẩm chủ yếu là do mưa nhiều và đất dốc. Ngoài tác động va đập của mưa và dòng chảy đối với đất thì khả năng xói mòn còn bị chi phối bởi các yếu tố độ dốc, chiều dài dốc của bề mặt đất; cấu
trúc đất và các biện pháp canh tác áp dụng đối với đất. Những tác động tổng hợp trên được thể hiện qua phương trình mất đất phổ dụng của xói mòn do nước được Weischmaier và Smith xây dựng. 3.2. Phương trình mất đất phổ dụng do xói mòn của nước Sau rất nhiêu năm nghiên cứu kết hợp với kinh nghiệm thực tiễn, các nhà khoa học Weischmaier và Smith đã xác định được phương trình dự tính lượng đất xói mòn do nước gây ra, thường được gọi là phương trình mất đất phổ dụng có công thức sau: A = R.K.L.S.C.P Trong đó: A - Lượng đất mất bình quân trong năm (tấn/ha/ năm); R - Yếu tố mưa và dòng chảy; K - Hệ số bào mòn của đất (tấn/ha/ đơn vị chỉ số xói mòn); L - Yếu tố chiều dài của sườn dốc; S - Yếu tố độ dốc; C - Yếu tố che phủ và quản lý đất; P - Yếu tố hoạt động điều tiết chống xói mòn; Việc hiểu rõ các yếu tố này sẽ giúp cho xác định hướng khống chế xói mòn đối với đất. a. Yếu tố mưa và dòng chảy (R) Ðây là thước đo sức mạnh xói mòn của mưa và sức chảy tràn trên mặt. Yếu tố được thể hiện qua tổng lượng mưa và cường độ mưa. Với tổng số lượng mưa hàng năm lớn song nếu được chia ra nhiều trận ở mức độ nhẹ thì có thể mức độ xói mòn cũng sẽ ít đi so với tổng lượng mưa hàng năm tuy không cao song mưa tập trung với cường độ cao có thể gây kết quả xói mòn nghiêm trọng, điều này thường xảy ra đối với xói mòn ở những vùng bán khô hạn. Sự phân bố của mùa mưa cũng là yếu tố chi phối và quyết định đến lượng đất mất do xói mòn. Những trận mưa lớn nếu xảy ra ở những thời điểm đất trống trải như ở giai đoạn làm đất trước gieo trồng hoặc sau khi thu hoạch cũng là nguyên nhân làm cho lượng đất bị mất nhiều hơn. Hệ số R còn được gọi là chỉ số xói mòn do mưa và trong đó tính đến những ảnh hưởng của bão. Tổng động năng của mỗi trận bão (liên
quan đến cường độ mưa và tổng lượng mưa) với cường độ lớn nhất diễn ra trong 30 phút được ngưới ta cân nhắc cộng với lượng mưa bình quân. Tổng của các chỉ số cho tất cả những trận bão xảy ra trong năm cung cấp cho chỉ số hàng năm và bình quân của các chỉ số này trong nhiều năm được sử dụng trong công thức mất đất phổ dụng. Việc xác định hệ số R được tính theo công thức (Mutchler và Murphree, 1985): R= EI30/ 100. Trong đó: E (động năng mưa) = 451 + 331 log10I (tấn/ha). I: cường độ mưa (mm/giờ) và I30: cường độ mưa lớn nhất trong 30 phút (mm/h) Chỉ số R tại Việt Nam biến động từ 523 đến > 1200. Chỉ số lớn nhất (R>1200) thu được tại các vùng Bắc Quang, Hoàng Liên Sơn, Tây Bắc, Lai Châu và Tam Ðảo. Còn phần lớn diện tích ở Bắc Bộ có chỉ số R= 700 - 1200. Bảng 12.2 Diện tích của những loại hình sử dụng đất chính và tỷ lệ (%) đất bị xói mòn trên giới hạn 11 Mg/ha/ năm* ở Mỹ Ðất bị xói mòn do nước Diện tích vượt trên giới hạn 11Mg/ Loại sử dụng đất (1000 ha) ha/ năm* (%) Ðất trồng tất cả các 167,288 23,5 loại cây Trồng ngô 37, 832 33,6 Trồng đậu tương 24,020 44,3 Trồng bông 6,713 33,6 Trồng lúa mì 28,995 12,9 Ðồng cỏ 53,846 10,0 Ðất rừng có cỏ 24,696 15,0 * Theo Bộ nông nghiệp Mỹ (1980) giới hạn bị xói mòn trên 11Mg/ha (tương đương 5tấn/100 m2) là giới hạn ở đó việc duy trì sức sản xuất ổn định là rất khó. Ðiều đáng chú ý là lượng mưa và cường độ mưa luôn khác nhau giữa các vùng do vậy ảnh hưởng của xói mòn cũng rất khác nhau tùy theo nơi.
b. Hệ số xói mòn đất (K) Hệ số xói mòn K thể hiện mức độ bị bào mòn vốn có của đất, lượng đất mất tự nhiên được tính qua thực nghiêm trong ô thí nghiệm có chiều dài 22m, độ dốc 9% (tương đương khoảng 160) ở điều kiện bỏ hóa liên tục. Có hai đặc tính ảnh hưởng và liên quan chặt chẽ tới hệ số xói mòn đó là khả năng thấm và sự ổn định về mặt cấu trúc của đất. Khả năng thấm của đất chịu ảnh hưởng chủ yếu bằng sự ổn định của cấu trúc, đặc biệt là ở các tầng đất trên mặt và thêm vào đó là thành phần cơ giới, hàm lượng hữu cơ có trong đất. Sự ổn định khả năng chống chịu của các hạt kết ở đất vùng nhiệt đới được tạo thành từ các hydrôxit sắt, nhôm có thể làm tăng khả năng chống chịu của các loại đất này đối với tác động của mưa lớn. Hệ số bào mòn K có giá trị từ gần giá trị 0 cho tới 0,6. Hệ số này có giá trị thấp đối với những loại đất có cấu trúc tơi xốp, thấm nước nhanh và tiêu nước tốt hay các loại đất trong vùng nhiệt đới có chứa nhiều khoáng sét sắt, nhôm hoặc kaolinit. Những loại đất có khả năng thấm trung bình và tính ổn định trung bình về mặt cấu trúc thường có hệ số K từ 0,2- 0,3. Trong khi những loại đất dễ bị xói mòn và có khả năng thấm thấp sẽ có hệ số K lớn hơn 0,3. Theo Nguyễn Trọng Hà và các cộng sự, đất Việt Nam có hệ số K dao động từ 0,09- 0,35. Ví dụ cụ thể trên một số loại đất như sau: đất đen có tầng kết von dày K= 0,11; đất xám feralit K= 0,22; đất nâu đỏ K= 0,23... c. Yếu tố địa hình (L,S) Phản ánh chiều dài dốc và mức độ dốc. Trong cùng các điều kiện như nhau đất có độ dốc càng lớn khả năng xói mòn càng lớn bởi vì chúng làm tốc độ của dòng chảy và lượng nước chảy tràn tăng lên. Về mặt lý thuyết, khi tăng tốc độ dòng chảy lên gấp đôi thì mức độ vận chuyển đối với các hạt có thể lớn hơn 64 lần, nó cho phép mang các vật liệu huyền phù (hòa tan trong nước) lớn hơn gấp 30 lần và kết quả làm tăng sức mạnh của xói mòn gấp 4 lần. Chiều dài dốc cũng góp phần quan trọng đối với khả năng xói mòn đất bởi vì chúng mở rộng diện tích
nghiêng của dốc, do đó tập trung nhiều lượng nước chảy trên mặt. Một ví dụ về nghiên cứu xói mòn ở vùng tây nam Lowa đã chỉ ra cho thấy khi ta tăng gấp đôi chiều dài dốc ở độ dốc 9% lượng nước chảy sẽ tăng lên 1,8 lần và làm tăng lượng đất mất lên 2,6 lần. Chính bởi lý do này nên khi người ta thiết kế những kênh, mương khống chế cắt ngang sườn dốc sẽ làm giảm đáng kể lượng đất mất. d. Yếu tố che phủ và quản lý (C) Yếu tố này chỉ ra mức độ tác động của các hệ thống cây trồng và những khác biệt trong quản lý sử dụng đất đối với lượng đất bị mất do xói mòn. Các rừng và đồng cỏ là những hệ thống bảo vệ đất tự nhiên tốt nhất như đã từng được biết tới, tiếp đó là các loại cây trồng có khả năng che phủ cao thường được trồng mật độ dày như các cây ngũ cốc, các cây họ đậu... có khả năng bảo vệ đất khá tốt. Tuy nhiên, một số loại cây như ngô, đậu tương, khoai tây, trồng theo luống thường có khả năng che phủ thấp ở giai đoạn đầu khi mới trồng có thể làm tăng khả năng xói mòn lên rất nhiều. Bảng 12.3. Quan hệ giữa độ dốc và lượng đất bị xói mòn trên đất canh tác không được bảo vệ (Theo Lai, 1976) Ðộ dốc của đất (%) Lượng đất bị mất (tấn/ ha/ năm) 1 3,5 5 37 10 49 15 115 Sự kết hợp giữa các loại cây trồng và khả năng duy trì lớp phủ bề mặt đất (bao gồm cả sự che phủ của các lớp cỏ giữa các băng cây trồng) theo thời gian trong năm thông qua các hệ thống luân canh hợp lý làm giảm xói mòn rất nhiều. Vì vậy chúng được gọi là "Hệ thống canh tác bảo vệ đất". Nếu hệ thống này để lại các tàn thể thực vật sau thu hoạch cũng sẽ làm giảm khá nhiều hiểm họa của xói mòn. Chúng ta có thể thấy rõ những tổn thất do rửa trôi khi canh tác theo phương pháp cổ truyền trên các sườn dốc trung bình ở một số vùng nhiệt đới (bảng 12.4).
Bảng 12.4. Lượng đất bị xói mòn trên một số hệ thống canh tác ở vùng nhiệt đới (Theo Sheng, 1982) Lượng Ðộ đất mất Nước hoặc Cấu dốc Cây trồng và cách làm đất hàng lãnh thổ tạo đất (độ năm ) (t/ha) Jamaica, - Khoai mỡ trồng trên các Sét - 17 133 vùng Smith mô đất Mùn field - Trồng chuối làm sạch đất Lượng mưa 3300 mm/năm Elxanvado, Ngô trồng thành hàng nhấp Mùn - 17 127 vùng nhô, đất được làm sạch Sét Metapa Lượng mưa 1900 mm/năm Ðài Loan Lượng mưa Dứa trồng nhấp nhô Sét - 11 62 2500 Mùn mm/năm Vùng Trung Khoai lang trồng theo luống Cát - 12 172 du Mùn Vùng Hsing - Trồng liên tục trong 2 năm Mùn 18 208 Wa cao lương, khoai lang, đậu tương và ngô. - Tất cả đều làm sạch Giá trị (C) cho những vùng riêng biệt phụ thuộc vào nhiều nhân tố gồm: cây trồng hiện tại, các giai đoạn phát triển của cây trồng, hệ thống làm đất và các yếu tố quản lý khác. Trị số C sẽ cao (gần đến 1,0) với những loại đất có độ che phủ thấp, như ở những vùng đất canh tác vừa mới làm đất sạch và mới gieo hạt hoặc mới trồng cây con tán cây chưa
phát triển, ngược lại trị số này sẽ đạt giá trị thấp (
tác theo đường đồng mức hoặc trồng cây theo băng ở cấp độ dốc khác nhau được trình bày ở bảng 12.5. Bảng 12.5. Giá trị P cho ruộng bậc thang canh tác theo đường đồng mức và độ dốc Canh tác theo Canh tác theo băng Ðộ dốc (%) đường đồng mức cây trồng 1- 2 0,60 0,30 3- 8 0,50 0,25 9- 12 0,60 0,30 13- 16 0,70 0,35 17- 20 0,80 0,40 21- 25 0,90 0,45 Nguồn: từ Wischmaier và Smith (1978) Canh tác theo các đường đồng mức, trồng cây thành dải, kết hợp các dải bảo vệ trên các đường đồng mức, tăng mật độ trồng, tạo các hệ thống thềm đất bảo vệ là những biện pháp trợ giúp tích cực để hạn chế tác động của dòng chảy và kết quả hạn chế được quá trình xói mòn đất (bảng 12.6).
Bảng 12.6. Ảnh hưởng của việc quản lý đất đai đến dòng chảy tràn và xói mòn trên vùng đất dốc 8% ở Statevill, bang Carolin bắc (Lowdermilk, 1953) Dòng chảy Ðất mất trung tràn Quản lý đất đai bình hàng trung bình năm (tấn/ha/năm) (%) Bỏ hóa, làm đất sạch, không 29 143 gieo trồng Trồng bông liên tục, làm đất 10 49 sạch Luân canh cây trồng 9 - Phủ cỏ >1 - Rừng đốt hàng năm 3,5 0,1 Rừng không đốt
va đập mài mòn lớn hơn, rồi sau đó tùy thuộc vào điều kiện sức gió, chúng lôi cuốn các hạt đất bị tách rời đi ra khỏi vị trí ban đầu của chúng, những hạt lớn thì chỉ bị lôi cuốn đi ở một khoảng cách nhất định, còn những hạt nhỏ mịn (bụi) có thể bị gió cuốn đi rất xa. Việc vận chuyển các hạt sau khi chúng đã bị tách rời diễn ra theo nhiều cách, cách đầu tiên và quan trọng nhất là cách vận chuyển theo kiểu nhảy cóc ở trường hợp này các hạt đất có thể di chuyển liên tục theo hướng gió ở những khoảng cách ngắn và ít khi được đưa cao quá 30cm, khối lượng vận chuyển các hạt đất theo kiểu này chiếm tới 50- 75% lượng đất chuyển dời. Sự di chuyển của xói mòn theo gió cũng có thể xảy ra theo kiểu lăn trườn trên bề mặt đối với những hạt có kích thước lớn hơn (có đường kính khoảng 0,84 mm) khối lượng đất vận chuyển theo kiểu này chiếm khoảng 5- 25%. Quá trình vận chuyển đáng chú ý nhất của xói mòn do gió là sự di chuyển của các hạt bụi như thể huyền phù chúng bao gồm các hạt cát mịn và những hạt có kích thước nhỏ hơn chúng có thể được gió đưa lên cao rồi mang đi xa hàng trăm dặm. Tỷ lệ vận chuyển ở dạng này thường chiếm tới trên 15% và đôi khi chiếm tới 40%. 4.2. Những yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn do gió Sự nhạy cảm của xói mòn do gió có liên quan rõ đến độ ẩm của đất, đất ẩm thường không bị gió cuốn. Những vùng khô hạn và có gió nóng kéo dài sẽ làm cho đất đạt đến giới hạn độ ẩm cây héo hoặc thấp hơn đây cũng chính là thời điểm trước khi hiện tượng xói mòn do gió xảy ra. Tốc độ của các dòng gió xoáy và giông bão có tác động gây ra xói mòn đất mạnh hơn rất nhiều so với tốc độ gió thông thường. Những thử nghiệm đã chỉ ra cho thấy khi đất khô tốc độ gió đạt khoảng 20km/h có thể bắt đầu lôi cuốn được các hạt đất và lượng đất bị mang đi theo gió sẽ tăng lên rất nhanh theo cấp lũy thừa khi tốc độ gió đạt tới mức từ 30 km/h trở lên. Xói mòn do gió chịu ảnh hưởng của các yếu tố: - Tốc độ gió và sức cuốn của gió - Ðiều kiện bề mặt đất - Ðặc tính của đất - Tình trạng thực vật che phủ trên bề mặt đất
- Sự ổn định về các đặc tính cơ lý của đất như dung trọng, tỷ trọng và kích thước của các hạt có khả năng bị bào mòn do đất. Xói mòn do gió thường không nghiêm trọng ở những nơi có độ ẩm, bề mặt đất có độ gồ ghề được tạo ra bởi những biện pháp làm đất thích hợp như: cày bừa tạo ra những cục đất có kích thước lớn, lên những mặt luống cao để tạo ra độ gồ ghề, giữ lại các gốc rơm rạ, thảm thực vật và cây trồng... Ðây cũng chính là những biện pháp tác động có hiệu quả để giảm thiểu tác hại của xói mòn do gió. Lượng đất mất do xói mòn của gió được xác định là hàm của nhiều yếu tố. E = f (ICKLV) Trong đó: E- khả năng lượng đất bị xói mòn do gió, f- phương trình đất bị xói mòn, I- yếu tố khí hậu xói mòn do gió ở địa phương, C- mức độ gồ ghề của bề mặt đất, K- độ rộng của cánh đồng, L- chất lượng che phủ của thảm thực vật, V- ảnh hưởng của các biện pháp canh tác. Số liệu ở bảng 12.7 cho thấy sự xói mòn phụ thuộc vào cây và kỹ thuật canh tác. Bảng 12.7. Ảnh hưởng của việc chuẩn bị đất đối với xói mòn do gió trên cánh đồng ngô mới trồng ở vùng Ðông bắc Ohio (Hoa Kỳ) tháng 5/1967 (Woodruff, 1972) Ðất mất trung bình Chuẩn bị đất Loại đất (tấn/ha/năm) Cày và gieo cấy Cát mịn pha thịt 403,0 Ottokee Bừa nặng và gieo cấy Cát mịn pha thịt 7,6 Oakville Không làm đất và Cát mịn pha thịt 1,3 gieo cấy Spink Cánh đồng phủ bởi Cát mịn pha thịt 0,8 thân ngô, không làm Oakville đất
5. Các biện pháp kỹ thuật chống xói mòn, rửa trôi đất Có nhiều biện pháp kỹ thuật để chống xói mòn bảo vệ đất. Song mỗi biện pháp chỉ có khả năng thích ứng tối ưu với từng khu vực và trong từng điều kiện cụ thể. Một số biện pháp được áp dụng phổ biến là: 5.1. Một số biện pháp công trình nhằm hạn chế xói mòn Trong các vùng nhiệt đới, biện pháp công trình (thiết kế đồi ruộng, xây dựng ruộng bậc thang nắn dòng chảy...) là rất cần thiết trong việc canh tác và bảo vệ đất dốc. Chức năng chủ yếu của công trình là dẫn dòng, ngăn dòng làm cho chảy chậm lại, lưu chứa tạm thời hay bố trí dòng chảy an toàn để xói mòn là thấp nhất. Các biện pháp công trình bao gồm thiết kế lô thửa, xây dựng hệ thống ruộng bậc thang. Những biện pháp này có tác dụng bảo vệ đất tốt nhất (đạt hiệu quả bảo vệ 80- 90%) nhưng cũng đòi hỏi việc đầu tư vốn lớn sau đây là một số biện pháp chính thường được áp dụng ở vùng đồi núi nước ta: a. Thềm bậc thang Thềm bậc thang là một dãy các dải đất nằm ngang hay gần nằm ngang chạy cắt ngang sườn dốc với các khoảng cách xác định theo chiều đứng. Các dải đất nằm ngang được dùng để canh tác, chúng được giữ bằng các bờ dốc hay mái dốc được xây dựng bằng đất hoặc đá. Ruộng bậc thang có mặt ruộng bằng phẳng có bờ ruộng, xây dựng thành từng tầng theo các đường đồng mức trên đất dốc. Ruộng bậc thang là biện pháp chống xói mòn tích cực nhất được áp dụng ở nhiều vùng đất dốc trên thế giới bởi chúng có khả năng canh tác lâu dài trên đất dốc, tạo điều kiện thâm canh cho cây trồng, năng suất, sản lượng cao và ổn định. Ở nước ta đồng bào dân tộc đã biết xây dựng ruộng bậc thang để trồng lúa từ lâu đời, có những khu ruộng ở Sapa đã được xây dựng cách đây hàng trăm năm vẫn cho năng suất rất ổn định (Hình 12.1). - Ðể xây dựng ruộng bậc thang đất đai phải có các điều kiện để sau đây: + Ðất phải có tầng dày tối thiểu từ 60 cm trở lên, đất càng dày làm ruộng bậc thang càng thuận lợi, bề rộng của mặt ruộng càng rộng. + Ðộ dốc có thể xây dựng ruộng bậc thang tốt nhất từ 5- 250, ở những nơi có độ dốc lớn hơn 250 vẫn có thể làm được ruộng bậc thang
như ở vùng Sapa, tuy nhiên đòi hỏi nhiều công sức, thời gian và rất tốn đất. + Những nơi làm ruộng bậc thang để trồng lúa nước đòi hỏi phải có nguồn nước hoặc có khả năng giải quyết được nước tưới. - Nguyên tắc thiết kế ruộng bậc thang: + Ruộng bậc thang phải thiết kế theo đường đồng mức + Ruộng bậc thang nhất thiết phải có bờ. Mặt ruộng rộng hay hẹp phụ thuộc vào độ dốc và tầng dày đất. + Ðất bị san làm tầng không vượt quá 2/3 độ dày tầng đất ban đầu, phải đảm bảo trả lại được lớp đất màu trên mặt, tỷ lệ sử dụng đất phải đạt 65- 70% so với diện tích ban đầu. a )R u é n g b Ë c th a n g M Æt ® Êt ba n ®Ç u B ê ch¾n V ï ng ph©n bè dß ng x ãi M Æt ®Ê t b an ® Çu M Æt thÒm n »m ngan g Hình 12.1. Ruộng bậc thang b. Các công trình và thềm đơn giản Có thể đạt được mục đích chống xói mòn với chi phí thấp bằng các biện pháp xây dựng các công trình đơn giản kết hợp với các biện pháp hỗ trợ nông nghiệp. Trên các mái dốc khác nhau có thể áp dụng các loại thềm hay công trình đơn giản dưới đây (Hình 12.2): Thềm cây ăn quả: là một dạng thềm canh tác không liên tục của dạng thềm bậc thang hẹp, dốc nghịch. Thềm cây ăn quả có thể làm trên sườn dốc > 30o (58%). Khoảng cách giữa hai hàng cây ăn quả được bảo vệ bằng những băng lớp phủ thực vật tự nhiên lâu năm hay các cây cỏ, cây họ đậu và các cây bảo vệ đất khác. Cây trồng chính được trồng theo các bồn riêng.
Thềm sử dụng linh hoạt: là các dạng thềm nằm cách nhau khá xa, xen kẽ là các dải sườn đồi chưa được xử lý dùng để canh tác hỗn hợp. Thềm để trồng cây lương thực là chủ yếu, trong khi ở phần sườn dốc chưa xử lý ở giữa thì trồng cây dài ngày hay cây lấy gỗ. Thềm tự nhiên: thềm tự nhiên được hình thành sau khi tạo ra các bờ thấp (dải chắn) bằng đất hay đá có thể thu lượm tại chỗ, hay các dải cỏ dày theo đường đồng mức trên các sườn dốc thoải. Chúng được thiết kế và thi công sao cho đỉnh của đê chắn phía dưới cao ngang tâm điểm giữa đoạn sườn dốc tới đê kế tiếp ở phía trên. Sau vài năm canh tác thềm sẽ được hình thành do sự bồi đắp tự nhiên. Loại này thường chỉ áp dụng cho sườn dốc 7-12o. b)ThÒm tù nhiªn b¶o vÖ ®Êt  Cá hay   th¶m thùc vËt      ThÒm c©y ¨n qu¶     Hình 12.2. Thềm tự nhiên bảo vệ đất 5.2. Biện pháp nông nghiệp Biện pháp bảo vệ bằng nông nghiệp thực chất là các kỹ thuật đã được áp dụng qua việc quản lý, sử dụng đất trồng, chúng liên quan chặt chẽ với các quy trình canh tác bình thường, nhưng được thiết kế hay lựa chọn một cách đặc biệt nhằm đem lại lợi ích cho công tác bảo vệ đất trồng, chi phí đòi hỏi không lớn và có thể áp dụng tương đối dễ dàng. Việc giới thiệu các biện pháp bảo vệ bằng nông nghiệp cần phải được cân nhắc tính thích hợp của chúng với phương pháp canh tác đã có và hệ cây trồng cụ thể cùng với hiệu quả chống xói mòn. Các biện pháp thường được áp dụng trong nông nghiệp như: canh tác theo đường đồng
mức, cày bừa ngang dốc, bố trí đa canh, trồng cây thành dải, biện pháp phủ bổi, trồng cây bảo vệ đất, làm đất tối thiểu, trồng các dải cây chắn... đây là những biện pháp có hiệu quả có tác dụng tăng năng suất cây trồng và dễ dàng thực hiện hơn so với các biện pháp công trình đã nói ở trên; mức độ chi phí của biện pháp nông nghiệp cũng không tốn kém. Ðiều này rất phù hợp với điều kiện kinh tế của những nước đang phát triển như nước ta. Tuy nhiên, những biện pháp này chỉ có thể áp dụng được trên những sườn đồi núi không dốc lắm (dưới 12o), ở những nơi có độ dốc cao hơn thì cần phải kết hợp giữa biện pháp nông nghiệp với các biện pháp công trình đơn giản như đã trình bày ở phần biện pháp công trình. 5.3. Biện pháp lâm nghiệp: trên các đỉnh đồi, núi, sườn dốc đứng và ở những vị trí hợp thủy không có điều kiện xây dựng đồi ruộng phải được trồng rừng hoặc bảo vệ rừng tái sinh. Các diện tích rừng bảo vệ này có tác dụng chống xói mòn, ngăn chặn dòng chảy và giữ ẩm cho đất đồng thời còn hạn chế cả xói mòn gây ra do gió. 5.4. Biện pháp hóa học: một số nước tiên tiến trên thế giới người ta nghiên cứu các chất kết dính hóa học (phụ phẩm của ngành chế biến gỗ) đưa vào đất để tạo cho đất có thể liên kết chống xói mòn. Ngoài ra người ta còn dùng một số chất có khả năng giữ đất khác như thạch cao, sợi, thủy tinh tạo thành màng bảo vệ trên mặt đất. 5.5. Biện pháp canh tác khống chế xói mòn do gió Ðể hạn chế những tác hại xói mòn của gió người ta thường thực hiện các biện pháp sau: Luôn duy trì độ ẩm cho đất, tránh để hiện tượng đất bị khô kiệt. Có thể thực hiện bằng các biện pháp xây dựng hồ chứa nước, hệ thống thủy lợi phục vụ tưới tiêu, các giếng khoan. Thường xuyên che phủ cho đất bằng các đai rừng chắn gió, thảm thực vật tự nhiên (rừng đồng cỏ...) và các hệ thồng cây trồng thích hợp cho khu vực thông qua việc sử dụng các mô hình nông - lâm kết hợp các công thức luân canh và xen canh. - Trong hoạt động quản lý canh tác ở các vùng xói mòn do gió phải hết sức chú ý tới các đai rừng bảo vệ, không cày bừa hoặc lên luống theo hướng gió thổi thường xuyên mà phải cắt vuông góc với hướng gió, tạo
cho mặt đất có độ gồ ghề bằng cách lên luống cao, không nên làm đất quá kỹ làm các hạt đất bị vỡ nhỏ hình thành nhiều các hạt mịn dễ bị gió cuốn đi. Câu hỏi ôn tập chương 1. Các kiểu xói mòn chính do nước gây ra? 2. Phương trình mất đất phổ dụng do xói mòn của nước gây ra? Giải thích các yếu tố chi phối tới hiện tượng xói mòn trong phương trình? 3. Những yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn do gió? 4. Hãy trình bày một số biện pháp công trình thường được áp dụng trong thực tiễn để hạn chế xói mòn do nước gây ra? 5. Hãy trình bày một số biện pháp nông nghiệp thường được áp dụng trong thực tiễn nhằm hạn chế xói mòn do nước? 6. Một số biện pháp khống chế xói mòn gây ra do gió?