Tài liệu đánh giá hiện trạng xói mòn đất và đề xuất giải pháp giảm thiểu xói mòn đất cho huyện văn bàn tỉnh lào cai

.. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HÀ HỒNG THÁI ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG XÓI MÒN ĐẤT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU XÓI MÒN ĐẤT CHO HUYỆN VĂN BÀN, TỈNH LÀO CAI LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG Thái Nguyên – 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC HÀ HỒNG THÁI ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG XÓI MÒN ĐẤT VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU XÓI MÒN ĐẤT CHO HUYỆN VĂN BÀN, TỈNH LÀO CAI LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN MÔI TRƯỜNG Mã số: 8850101 Người hướng dẫn khoa học: TS. Kiều Quốc Lập Chữ ký của GVHD Thái Nguyên – 2019 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu do cá nhân tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn khoa học của TS. Kiều Quốc Lập, không sao chép các công trình nghiên cứu của người khác. Số liệu và kết quả của luận văn chưa từng được công bố ở bất kì một công trình khoa học nào khác. Các thông tin thứ cấp sử dụng trong luận văn là có nguồn gốc rõ ràng, được trích dẫn đầy đủ, trung thực và đúng qui cách. Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính xác thực và nguyên bản của luận văn. Tác giả Hà Hồng Thái Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận văn này tôi đã nhận được sự giúp đỡ tận tình của rất nhiều thầy cô giáo, cá nhân, các cơ quan và các tổ chức. Tôi xin được bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới tất cả các thầy cô giáo, cá nhân, các cơ quan và tổ chức đã quan tâm giúp đỡ, tạo mọi điều kiện cho tôi hoàn thành luận văn này. Trước hết tôi xin chân thành cảm ơn TS. Kiều Quốc Lập – Phó Trưởng Khoa Tài nguyên và Môi trường, Trường Đại học Khoa học Thái Nguyên đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học – Đại học Thái Nguyên, Ban Chủ nhiệm Khoa Tài nguyên và Môi trường, các thầy cô giáo Bộ môn Quản lý Tài nguyên, thầy TS. Phan Đông Pha Viện Địa Chất – Viện Hàn Lâm và Khoa học Công nghệ Việt Nam đã tạo điều kiện thuận lợi, giúp đỡ tôi về nhiều mặt trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn Công ty TNHH MTV tư vấn dịch vụ Văn Bàn, Công ty cổ phần tư vấn thủy điện và công nghệ xây dựng HECC, Phòng Tài nguyên và Môi trường huyện Văn Bàn, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Lào Cai đã cung cấp số liệu, tư liệu để hoàn thành luận văn này. Tôi xin chân thành cảm ơn những người thân, bạn bè và gia đình đã chia sẻ cùng tôi những khó khăn, động viên và tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn. Xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng 4 năm 2019 Tác giả Hà Hồng Thái Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Nghĩa đầy đủ BV&PTR Bảo vệ và phát triển rừng DEM Mô hình số độ cao địa hình (Digital Elevation Model) ĐKTN Điều kiện tự nhiên FAO Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc (Food anh Agriculture Organization) ISSS Hiệp hội khoa học đất Quốc tế (International Society of Soil Science) KT-XH Kinh tế xã hội GIS Hệ thông tin Địa lý (Geographic information system) GRDP Tổng sản phẩm trên địa bàn GNBV Giảm nghèo bền vững GTNT Giao thông nông thôn MTQG Mục tiêu quốc gia TNTN Tài nguyên Thiên nhiên NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn NTM Nông thôn mới PCCCR Phòng cháy chữa cháy rừng PCGD Phổ cập giáo dục SALT Kỹ thuật canh tác nông nghiệp trên đất dốc (Sloping Agricultural Land Technology) TTCN Tiểu thủ công nghiệp TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam UNEP Chương trình Môi trường Liên Hiệp Quốc (United Nations Environment Programme) USLE Phương trình mất đất phổ dụng (Universal Soil Loss Erosion) UBND Ủy ban Nhân Dân VAC Mô hình Vườn-Ao-Chuồng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC KÝ HIỆU LOẠI ĐẤT LOẠI RỪNG Chữ viết tắt Nghĩa đầy đủ TXG Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh giàu TXB Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh trung bình TXN Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh nghèo TXK Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh nghèo kiệt TXP Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng thường xanh phục hồi RKP Rừng gỗ tự nhiên núi đất lá rộng lá kim phục hồi TXDG Rừng gỗ tự nhiên núi đá lá rộng thường xanh giàu TXDB Rừng gỗ tự nhiên núi đá lá rộng thường xanh TB TXDN Rừng gỗ tự nhiên núi đá lá rộng thường xanh nghèo TXDK Rừng gỗ tự nhiên núi đá lá rộng thường xanh nghèo kiệt TXDP Rừng gỗ tự nhiên núi đá lá rộng thường xanh phục hồi TLU Rừng tre/luồng tự nhiên núi đất NUA Rừng nứa tự nhiên núi đất VAU Rừng vầu tự nhiên núi đất TNK Rừng tre nứa khác tự nhiên núi đất HG1 Rừng hỗn giao Gỗ-Tre nứa tự nhiên núi đất HG2 Rừng hỗn giao Tre nứa-Gỗ tự nhiên núi đất RTG Rừng gỗ trồng núi đất RTTN Rừng tre nứa trồng núi đất RTK Rừng trồng khác núi đất RTCD Rừng cau dừa trồng cạn (cọ) DT2 Đất có cây gỗ tái sinh núi đất DT2D Đất có cây gỗ tái sinh núi đá DT1 Đất trống núi đất DT1D Đất trống núi đá Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN.............................................................................................................................. ii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................................. iii DANH MỤC HÌNH VẼ .......................................................................................................... vii MỞ ĐẦU ....................................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài ....................................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu ................................................................................................................. 2 3. Nhiệm vụ nghiên cứu: .............................................................................................................. 2 4. Cấu trúc luận văn....................................................................................................................... 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU .......................................... 4 1.1. Một số khái niệm liên quan đến đề tài................................................................................. 4 1.1.1. Khái niệm xói mòn đất ............................................................................................. 4 1.1.2. Các quá trình xói mòn đất ....................................................................................... 5 1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng tới xói mòn đất ................................................................ 5 1.1.4. Tiến trình xói mòn đất............................................................................................12 1.1.5. Tác hại của xói mòn đất ........................................................................................12 1.1.6. Phân loại xói mòn đất ............................................................................................13 1.2. Tổng quan tài liệu................................................................................................................. 14 1.2.1. Lịch sử nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới ......................................................14 1.2.2. Lịch sử nghiên cứu xói mòn đất ở Việt Nam .......................................................16 1.2.3. Các phương pháp đánh giá xói mòn đất..............................................................19 1.2.4. Các mô hình đánh giá xói mòn .............................................................................21 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................................................................................................................................................ 24 2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ..................................................................................... 24 2.2. Nội dung nghiên cứu ........................................................................................................... 24 2.3. Quan điểm và phương pháp nghiên cứu........................................................................... 24 2.3.1. Quan điểm nghiên cứu...........................................................................................24 2.3.2. Phương pháp nghiên cứu ......................................................................................26 2.3.2.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu ......................................................26 2.3.2.2. Phương pháp thu kế thừa ...................................................................................26 2.3.2.3. Phương pháp khảo sát thực địa .........................................................................27 2.3.2.4. Phương pháp phân tích không gian GIS ..........................................................27 2.3.2.5. Phương pháp chuyên gia....................................................................................32 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ...................................... 34 3.1. Đặc điểm điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tại khu vực nghiên cứu................ 34 3.1.1. Điều kiện tự nhiên ..................................................................................................34 3.1.2. Nguồn tài nguyên thiên nhiên ...............................................................................37 3.1.3. Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội...................................................................40 3.2. Kết quả đánh giá xói mòn đất và lập bản đồ xói mòn đất khu vực nghiên cứu........... 47 3.2.1. Xác định các hệ số xói mòn đất bằng phương pháp GIS ...................................47 3.2.1.1. Hệ số K .................................................................................................................47 3.2.1.2. Hệ số R .................................................................................................................49 3.2.1.4. Hệ số LS ...............................................................................................................52 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 3.2.1.5. Hệ số C .................................................................................................................54 3.2.1.6. Hệ số P .................................................................................................................56 3.2.2. Tổng hợp kết quả phân vùng xói mòn đất............................................................58 3.3. Đề xuất mô hình sản xuất nông nghiệp hợp lý cho huyện Văn Bàn, tỉnh Lào Cai..... 64 3.3.1. Quan điểm sử dụng đất bền vững .........................................................................64 3.3.2. Đề xuất các giải pháp giảm thiểu xói mòn đất ....................................................66 3.3.3. Đề xuất mô hình sản xuất nông - lâm nghiệp hợp lý cho huyện Văn Bàn ...............74 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................... 79 1. Kết luận..................................................................................................................................... 79 2. Kiến nghị .................................................................................................................................. 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................... 81 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Các nhân tố chính ảnh hưởng đến xói mòn đất [9] ............................... 5 Hình 1.2: Tiến trình xói mòn đất......................................................................... 12 Hình 3.1. Bản đồ hệ số K huyện Văn Bàn (Nguồn: Bản đồ thổ nhưỡng-Sở Tài nguyên và Môi trường tỉnh Lào Cai) .................................................................. 49 Hình 3.2. Bản đồ nội suy lượng mưa huyện Văn Bàn (Nguồn: Số liệu lượng mưa-Công ty cổ phần tư vấn thủy điện HECC) .................................................. 51 Hình 3.3. Bản đồ hệ số R huyện Văn Bàn (Nguồn: Số liệu lượng mưa-Công ty cổ phần tư vấn thủy điện HECC) ........................................................................ 52 Hình 3.4. Bản đồ độ dốc huyện Văn Bàn (Nguồn: Bản đồ hiện trạng rừng huyện Văn Bàn năm 2017 -Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Lào Cai) .......... 53 Hình 3.5. Bản đồ độ dốc huyện Văn Bàn (Nguồn: Bản đồ hiện trạng rừng huyện Văn Bàn năm 2017 -Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Lào Cai) .......... 54 Hình 3.6. Bản đồ độ dốc huyện Văn Bàn (Nguồn: Bản đồ hiện trạng rừng huyện Văn Bàn năm 2017 -Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Lào Cai) .......... 56 Hình 3.7. Bản đồ độ dốc huyện Văn Bàn (Nguồn: Bản đồ hiện trạng rừng huyện Văn Bàn năm 2017 -Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Lào Cai) .......... 58 Hình 3.8. Bản đồ xói mòn huyện Văn Bàn ......................................................... 59 Hình 3.9. Biểu đồ diện tích xói mòn huyện Văn Bàn ......................................... 60 Hình 3.11. Xói mòn đất ở xã Dần Thàng (Nguồn tác giả chụp ngày 23/3/2019) ............................................................................................................................. 61 Hình 3.12. Đất bị xói mòn tại xã Tân Thượng (Nguồn tác giả chụp ngày 27/01/2019) ......................................................................................................... 61 Hình 3.10. Bản đồ phân cấp nguy cơ xói mòn huyện Văn Bàn .......................... 62 Hình 3.13. Bờ rãnh canh tác trên đất dốc tại Kom Tum (Nguồn Internet) .......... 68 Hình 3.14. Biện pháp làm ruộng bậc thang tại xã Nậm Chày, huyện Văn Bàn, tỉnh Lào Cai (Nguồn tác giả chụp ngày 29/3/2019) ............................................ 69 Hình 3.15. Vật chắn sống trong canh tác nông nghiệp trên đất dốc tại xã Khánh Yên Thượng huyện Văn Bàn tỉnh Lào Cai (Nguồn tác giải chụp ngày 29/3/2019) ............. 72 Hình 3.16. PP trồng cây theo băng trên đất dốc tại xã Sơn Thủy, huyện Văn Bàn (Nguồn tác giả chụp ngày 29/3/2019) ..................................................................... 73 Hình 3.17. Hình ảnh mô hình canh tác nông nghiệp tại huyện Văn Bàn (Nguồn tác giả chụp ngày 23/3/2019) .............................................................................. 78 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1. Ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất ............................................... 8 Bảng 1.2. Phân mức xói mòn theo độ dốc ............................................................ 9 Bảng 2.1. Hệ số xói mòn đất của một số loại đất ở Việt Nam ............................ 28 Bảng 2.2. Hệ số xói mòn đất của một số dạng thảm thực vật ở Việt Nam ......... 30 Bảng 2.3. Giá trị của hệ số P ............................................................................... 31 Bảng 3.1. Hiện trạng sử dụng đất năm 2017 phân theo chỉ tiêu sử dụng đất ..... 44 Bảng 3.2. Hiện trạng sử dụng các loại đất chính phân theo đơn vị hành chính.. 46 Bảng 3.3. Hệ số K của các loại đất huyện Văn Bàn ........................................... 48 Bảng 3.4. Phân phối lượng mưa tháng trong năm tại một số trạm đại biểu (đơn vị mm) ................................................................................................................. 50 Bảng 3.5. Bảng hệ số C khu vực nghiên cứu ...................................................... 55 Bảng 3.6. Bảng hệ số P khu vực nghiên cứu ...................................................... 57 Bảng 3.7: Bảng phân cấp xói mòn huyện Văn Bàn phân theo đơn vị hành chính ............................................................................................................................. 63 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Đất đai là tài nguyên vô cùng quý giá, là tư liệu đặc biệt, là thành phần quan trọng hàng đầu của môi trường sống, là tư liệu lao động chính của nền kinh tế nông – lâm nghiệp. Tuy nhiên, trong vài thập kỷ gần đây, cùng với sự gia tăng dân số, các nguồn tài nguyên khoáng sản, thảm thực vật, đất đai đã và đang được sử dụng ở mức độ cao, thậm chí không hợp lý. Việc khai thác nông – lâm nghiệp không có ý thức ngày càng làm cho quá trình xói mòn đất xảy ra nghiêm trọng, độ phì nhiêu ngày càng giảm, nhiều nơi trơ sỏi đá, trở thành đất trống, đồi núi trọc [26]. Xói mòn đất từ lâu được coi là nguyên nhân gây thoái hóa tài nguyên đất nghiêm trọng ở các vùng đồi núi. Xói mòn đất là một hiện tượng tự nhiên nhưng do các hoạt động của con người đã làm cho hiện tượng này diễn ra ngày càng nghiêm trọng. Mỗi năm ở vùng đồi núi nước ta bị mất đi một khối lượng đất khổng lồ do hiện tượng xói mòn. Theo số liệu thống kê hiện trạng sử dụng đất năm 2008 cho thấy Việt Nam có khoảng 25 triệu hecta đất dốc, nguy cơ xói mòn và rửa trôi rất lớn khoảng 10 tấn/ha/năm. Theo các quan trắc có hệ thống từ năm 1960 đến nay thì có khoảng 10-20% lãnh thổ bị ảnh hưởng xói mòn từ trung bình đến mạnh. Quan trắc ở 14 khu vực thuộc các tỉnh Phú Thọ, Bắc Kạn, Thái Nguyên, Đắk Lắk cho thấy, tỷ lệ mất đất tới 1-2%/năm (Ngọc Lý, 2010) [23]. Do đó, mỗi năm ở vùng đồi núi nước ta bị mất đi một khối lượng đất khổng lồ do hiện tượng xói mòn. Xói mòn đất làm mất đất, phá huỷ lớp thổ nhưỡng bề mặt, làm giảm độ phì của đất, gia tăng hiện tượng bạc màu, ảnh hưởng trực tiếp tới sự sống và phát triển của thảm thực vật... Vấn đề xói mòn đất đã được đề cập đến trong các công trình nghiên cứu của nhiều tác giả trong và ngoài nước từ nhiều thập niên qua. Để giảm thiểu xói mòn đất ở khu vực miền núi, hai vấn đề cần được nghiên cứu là thực trạng quá trình xói mòn đất, nguyên nhân, các yếu tố ảnh hưởng và những giải pháp ngăn chặn xói mòn đất. Sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên nói chung và tài nguyên đất nói riêng là một bài toán tổng hợp và tương đối phức tạp, yêu cầu thông tin về nhiều mặt khác nhau như: Điều kiện về tự nhiên, kinh tế-xã hội, quy hoạch phát triển kinh tế- xã hội… vì khi sử dụng hợp lý chính là ta đã cân bằng nhu cầu phát triển kinh tế với bảo vệ môi trường trong bối cảnh xã hội cụ thể. Vì thế, mọi nghiên cứu theo hướng này cần gắn với Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn một khu vực có những đặc trưng địa lý và xã hội cụ thể, hay nói rõ hơn, là một địa phương cụ thể, đặc biệt là khi các nghiên cứu phục vụ công tác quy hoạch. Có nhiều phương pháp khác nhau để nghiên cứu vấn đề xói mòn đất, trong đó phương pháp sử dụng công nghệ viễn thám GIS để mô hình hóa, tính toán xói mòn đất theo phương trình mất đất phổ dụng của Wischmeier và Smith là phương pháp hiện đại và đem lại hiệu quả cao có khả năng giải quyết vấn đề vĩ mô trong một thời gian ngắn. Văn Bàn là huyện vùng cao phía Tây Nam của tỉnh Lào Cai, với địa hình lòng chảo, nhiều khu vực bị chia cắt mạnh có độ dốc trên 250 và các thung lũng phân bố dọc theo suối Chăn và suối Nhù. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay, kết hợp điều kiện mưa lớn và tập trung làm cho đất đai bị xói mòn và thoái hóa, ảnh hưởng rất lớn đến quỹ đất sản xuất nông - lâm nghiệp của huyện. Hơn nữa, việc quy hoạch sử dụng đất, bố trí cơ cấu cây trồng chưa hợp lý, độ che phủ rừng đang có xu hướng giảm cũng là những nguyên nhân làm cho lũ ống, lũ quét thường xuyên xảy ra gây thiệt hại về người và của cho nhân dân nơi đây. Với những lý do trên tác giả lựa chọn đề tài “Đánh giá hiện trạng xói mòn đất và đề xuất giải pháp giảm thiểu xói mòn đất cho huyện Văn Bàn, tỉnh Lào Cai” có ý nghĩa khoa học và thực tiễn. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định các hệ số xói mòn đất tại huyện Văn Bàn, tỉnh Lào Cai. - Xây dựng bản đồ phân cấp nguy cơ xói mòn đất nhằm tạo cơ sở cho việc đánh giá mức độ xói mòn đất. - Đề xuất các biện pháp giảm thiểu xói mòn và mô hình sản xuất nông, lâm nghiệp hợp lý hạn chế xói mòn đất cho huyện Văn Bàn, tỉnh Lào Cai. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu: Trên cơ sở các mục tiêu đề ta, đề tài tập trung vào các nhiệm vụ sau: - Thu thập và tổng hợp các tài liệu có liên quan đến xói mòn đất tại vùng nghiên cứu; - Đánh giá hiện trạng xói mòn đất; - Xây dựng bản đồ phân cấp nguy cơ xói mòn đất tỷ lệ 1:150.000; - Đề xuất các mô hình sản xuất nông - lâm nghiệp hợp lý cho khu vực nghiên cứu. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn 4. Cấu trúc luận văn Ngoài phần mở đầu, kết luận và khuyến nghị, tài liệu tham khảo, phần nội dung của đề tài gồm 3 chương: Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Một số khái niệm liên quan đến đề tài 1.1.1. Khái niệm xói mòn đất Đến nay, có rất nhiều các định nghĩa, khái niệm khác nhau về xói mòn đất. Theo Từ điển bách khoa toàn thư về khoa học đất, xói mòn xuất phát từ tiếng Latin là “erodere” chỉ sự ăn mòn dần, thuật ngữ xói mòn dùng để chỉ các quá trình liên quan đến các lớp đất, đá tơi ra và bị mang đi bởi các tác nhân như gió, nước, băng, tuyết tan hoặc hoạt động của sinh vật [3]. Theo Ellison (1944), “Xói mòn là hiện tượng di chuyển đất bởi nước mưa, bởi gió dưới tác động của trọng lực lên bề mặt của đất. Xói mòn đất được xem như là một hàm số với biến số là loại đất, độ dốc địa hình, mật độ che phủ của thảm thực vật, lượng mưa và cường độ mưa” [50]. Theo FAO (1994), “Xói mòn là hiện tượng các phần tử mảnh, cục và có khi cả lớp bề mặt đất bị bào mòn, cuốn trôi do sức gió và sức nước.” [54]. Ngoài ra, theo Hudson (1968) xói mòn đất còn được xem là sự chuyển dời vật lý của lớp đất do nhiều tác nhân khác, nhau như lực đập của giọt nước, gió, tuyết và bao gồm cả quá trình sạt lở do trọng lực [50]. R.P.C Morgan, 2005 thì cho rằng, xói mòn đất là một quá trình gồm hai pha bao gồm sự tách rời của các phần tử nhỏ từ mặt đất sau đó vận chuyển chúng dưới các tác nhân gây xói như nước chảy và gió. Khi năng lượng không còn đủ để vận chuyển các phần tử này, pha thứ ba – quá trình bồi lắng - sẽ xảy ra. Cũng dựa trên yếu tố trọng lực, tác giả Cao Đăng Dư (19xx) có quan niệm cho rằng quá trình xói mòn, trượt lở, bồi lấp thực chất là quá trình phân bố lại vật chất dưới ảnh hưởng của trọng lực, xảy ra khắp nơi và bị chi phối bởi yếu tố địa hình [13]. Theo một trong những cách tiếp cận khác khi nghiên cứu về lớp phủ thực vật Nguyễn Quang Mỹ và Nguyễn Tứ Dần (1986) lại cho rằng xói mòn là một quá trình động lực phá hủy độ màu mỡ của đất, làm mất trạng thái cân bằng của cả vùng bị xói mòn lẫn vùng bị bồi tụ [13]. Tóm lại, xói mòn đất là quá trình phá hủy lớp thổ nhưỡng bề mặt dưới tác động của các yếu tố tự nhiên và kinh tế - xã hội, làm mất đất, giảm chất lượng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn đất và ảnh hưởng đến môi trường, kinh tế - xã hội. Các khái niệm xói mòn đất phụ thuộc vào hướng tiếp cận đối tượng và mục tiêu nghiên cứu. 1.1.2. Các quá trình xói mòn đất Các quá trình xói mòn gồm: Xói lở sông suối và xói mòn, rửa trôi bề mặt. 1.1.2.1. Xói lở sông suối Quá trình xói lở sông suối được xác định theo công thức về động năng của dòng chảy [26]. Trong đó: F=vm2/2 (1) F: là động năng của khối nước chảy m: là khối lượng nước chảy v: là vận tốc dòng chảy Như vậy động năng của dòng chảy tỉ lệ thuận với bình phương của tốc độ dòng chảy. Trong quá trình xói lở, dòng chảy tạo ra vật liệu, phù sa. Tùy theo kích thước phù sa và tốc độ dòng chảy mà phù sa có thể vận chuyển xuôi theo chiều dòng chảy. Khi động năng của dòng chảy không đủ sức mang đi từng bộ phận vật chất, phù sa sẽ lắng đọng xuống dòng sông gọi là quá trình bồi tụ. 1.1.2.2. Xói mòn và rửa trôi bề mặt Là quá trình xói mòn do dòng chảy tạm thời trên sườn lúc mưa hoặc tuyết tan và chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố tự nhiên, trong đó yếu tố địa hình là quan trọng nhất. 1.1.3. Các nhân tố ảnh hưởng tới xói mòn đất Có 5 nhân tố chính ảnh hưởng tới xói mòn đất là địa hình, đất đai, thảm thực vật, khí hậu và con người (hình 1.1) Hình 1.1. Các nhân tố chính ảnh hưởng đến xói mòn đất [9] Đất đai Khí hậu Xói mòn Thảm thực vật Địa hình Con người Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Ảnh hưởng hai chiều Ảnh hưởng tích cực Ảnh hưởng tiêu cực 1.1.3.1. Ảnh hưởng của khí hậu lên xói mòn Yếu tố khí hậu có thể nói là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến xói mòn đất. Trong các yếu tố gây xói mòn chính thì mưa là quan trọng hơn cả. Đã có nhiều công trình nghiên cứu cả trong phòng thí nghiệm và ngoài thực địa đều cho thấy rằng tác động của hạt mưa lớn hơn nhiều so với các yếu tố khác như hiệu ứng cắt xẻ và rửa xói của dòng chảy do mưa. Ngoài ra, có những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp hay gián tiếp đến xói mòn như nhiệt độ không khí, độ ẩm, tốc độ gió... a. Lượng mưa: Lượng mưa ảnh hưởng rất lớn đến quá trình xói mòn. Ở những khu vực có lượng mưa thấp thì khả năng xói mòn là rất thấp vì lượng mưa không đủ để tạo thành dòng chảy (vì bị mất do ngấm vào đất, bay hơi, thực vật sử dụng...) và do đó không có khả năng vận chuyển vật chất đi xa. Lượng mưa trung bình hàng năm thường phải lớn hơn 300 mm thì xói mòn do mưa mới xuất hiện rõ. Nếu lượng mưa lớn hơn 1000 mm/năm thì cũng tạo điều kiện tốt cho lớp phủ thực vật phát triển và lượng xói mòn cũng không đáng kể. Nhưng với lượng mưa như vậy mà tại những khu vực có rừng bị tàn phá thành đất trống, đồi núi trọc thì xói mòn thì sẽ là rất lớn [14]. b. Cường độ mưa: Quá trình hình thành dòng chảy phụ thuộc nhiều vào cường độ của trận mưa. Cường độ mưa là lượng mưa trong một thời gian nhất định trong một đơn vị tính là mm/h. Theo các kết quả nghiên cứu ở nhiều khu vực trên thế giới thì những trận mưa có cường độ mưa lớn hơn 25 mm/h thì mới có tác dụng tạo nên dòng chảy và từ đó mới gây xói mòn [14]. Tỷ lệ lượng mưa tạo ra trong năm được tạo ra bởi các trận mưa có cường độ trên 25 mm/h càng nhiều thì khả năng gây xói mòn càng lớn. Nếu thời gian mưa dồn dập trong thời gian ngắn thì đó chính là tiền đề cho sự hình thành lũ quét, trượt lở ở vùng núi, ngập lụt ở hạ lưu, cùng với việc gia tăng xói mòn đất. c. Đặc tính của mưa: Đặc tính của mưa cũng ảnh hưởng lớn đến xói mòn của đất. Mưa rào nhiệt đới gây tác hại nhiều hơn nhiều so với mưa nhỏ ở các vùng ôn đới. Ở các vùng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn có khí hậu khô hạn, khi có mưa rào tuy không kéo dài vẫn gây ra xói mòn nghiêm trọng. Khi hạt mưa lớn (mưa rào thường có đường kính hạt mưa lớn nhất là khoảng 5 mm, ít khi lớn hơn vì nếu quá lớn sẽ không bền vững và dễ bị phá vỡ thành các hạt nhỏ hơn) thì vận tốc khi chạm đất cũng tăng và do đó lực phá huỷ cấu trúc đất vẫn tăng [14]. d. Thời gian mưa: Thường thì mưa chỉ dồn dập vào mấy tháng mùa mưa. Do mưa dồn dập như vậy mà khả năng thấm xuống đất chỉ có tác dụng ở những trận mưa đầu, còn phần lớn sẽ tạo thành dòng chảy bề mặt khi nước trong đất đã đạt mức bão hoà. Chính vì vậy mà lượng đất bị xói mòn chủ yếu là vào mùa mưa, nhất là những nơi đất đang thời kỳ bỏ hoá không có sự điều tiết và cản nước của lớp phủ thực vật. 1.1.3.2. Ảnh hưởng của địa hình lên xói mòn Địa hình ảnh hưởng rất lớn lên xói mòn và với mỗi kiểu địa hình sẽ có những loại hình xói mòn khác nhau. Nếu địa hình núi, phân cắt có độ dốc lớn thì xói mòn khe rãnh dạng tuyến diễn ra mạnh mẽ. Còn đối với những mặt sườn phơi và địa hình thấp, thoải thì xói mòn theo diện (hay xói mòn bề mặt) sẽ chiếm ưu thế. Với địa hình núi đá vôi thì không có hai loại hình trên mà có xói mòn ngầm, tạo các dạng hang động Karst. Trên lý thuyết thì những vùng núi cao, độ dốc lớn thì được coi là những nơi có xói mòn, còn những vùng đồng bằng, nơi có độ dốc không đáng kể thì được coi là vùng bồi tụ, tức là tích tụ vật chất bị xói mòn từ những vùng cao xuống. Thực tế thì cả những vùng đồng bằng cũng bị xói mòn nhưng lượng đất mất rất ít, chủ yếu là quá trình rửa trôi lớp đất màu bề mặt và hậu quả là làm giảm độ phì của đất canh tác. Ảnh hưởng của địa hình có thể trực tiếp hay gián tiếp đến sự xói mòn đất. Trước hết, địa hình làm thay đổi vi khí hậu trong vùng đến ảnh hưởng gián tiếp đến xói mòn đất thông qua tác động của khí hậu. Địa hình núi cao cùng với sườn chắn gió ẩm là một trong những yếu tố tạo nên những tâm mưa lớn. Ảnh hưởng trực tiếp của địa hình đến xói mòn được thông qua yếu tố chính là độ dốc và chiều dài sườn dốc. a. Ảnh hưởng của độ dốc lên xói mòn: Độ dốc là yếu đầu tiên trong yếu tố địa hình, có ảnh hưởng lớn đến xói mòn đất. Độ dốc càng lớn thì khả năng xói mòn càng lớn. Nó ảnh hưởng tới sự Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn phân chia dòng nước và cường độ dòng nước chảy. Xói mòn có thế xảy ra cường độ dốc từ 300 và nếu độ dốc tăng lên 2 lần thì cường độ xói mòn tăng lên 4 lần hoặc hơn [37]. Nguyễn Quang Mỹ đã nghiên cứu ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất tại Tây Nguyên từ năm 1978 đến 1982 trên đất bazan, trồng Chè một tuổi, kết quả bảng 1.1 cho thấy: Bảng 1.1. Ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất Loại đất Cây trồng Độ dốc 3 Đất đỏ bazan Chè 1 tuổi 8 0 0 150 3 Đất phù sa Chè lâu năm cổ 5 0 0 220 Đất bị mất (tấn/ha/năm) Tác giả và năm nghiên cứu 96 211 Nguyễn Quang Mỹ 305 (Tây Nguyên, 1976 - 1982) 4 12 167 Nguyễn Quang Mỹ (Phú Thọ, 1980 -1987) Nguồn: Viện Quy hoạch thiết kế Nông nghiệp, 1984 [42] Như vậy độ dốc ảnh hưởng lớn đến xói mòn đất, nhất là khi điều kiện lớp đất phủ thực vật mỏng. Do vậy việc quy hoạch sử dụng đất trong nông nghiệp là cần thiết để giảm khả năng xói mòn đất khi sử dụng những vùng đất dốc. Cùng một cấp độ dốc, nếu chiều dài sườn dốc càng lớn thì nguy cơ gây xói mòn đất càng cao. Chiều dài sườn dốc dài bao nhiêu thì lượng đất bị bào mòn cũng tăng lên tuỳ thuộc vào mô hình sử dụng đất. Một số kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng: nếu chiều dài sườn dốc tăng lên hai lần thì lượng đất xói mòn cũng tăng xấp xỉ hai lần (đối với đất sản xuất lâm nghiệp) và tăng lên gần ba lần trên đất trồng cà phê. Trong điều kiện nhiệt đới ảnh hưởng của chiều dài sườn dốc cũng rõ nét hơn so với các nước ôn đới (Hudson, 1981). Theo Lê Văn Khoa và đồng tác giả (2001) nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dài sườn dốc tới cường độ xói mòn đã rút ra nhận xét: nếu tăng chiều dài sườn dốc lên hai lần thì lượng đất bị xói mòn tăng 7-8 lần [17]. Trong quy hoạch sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam, độ dốc được chia thành 5 cấp như sau: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Bảng 1.2. Phân mức xói mòn theo độ dốc Mức độ rửa trôi xói mòn Độ dốc Yếu <30 Trung bình 3-80 Mạnh vừa 8 - 150 Mạnh 15 - 25 0 Rất mạnh >250 Nguồn: Viện Quy hoạch thiết kế Nông nghiệp, 1984 [42] 1.1.3.3. Ảnh hưởng của yếu tố đất lên xói mòn: Mỗi loại đất khác nhau thì có tính chống xói mòn khác nhau. Có thể định nghĩa tính xói mòn của đất là đại lượng biểu hiện tính chất dễ bị xói mòn của đất. Những tính chất quan trọng của đất gồm: thành phần cơ giới, cấu trúc, tốc độ thấm và giữ nước, độ xốp hay độ nén của đất. a. Thành phần cơ giới của đất: Thành phần cơ giới của đất là yếu tố ảnh hưởng theo cả hai cách, trực tiếp và gián tiếp đến xói mòn. Ảnh hưởng trực tiếp của nó là làm cho đất có tính chống xói mòn khác nhau tuỳ tỷ lệ % của các hạt sét, cát và limon. Còn ảnh hưởng gián tiếp đến xói mòn do nó ảnh hưởng đến khả năng giữ nước và thấm nước dẫn đến từ đó ảnh hưởng đến tốc độ thấm của nước và lượng nước bị giữ lại trong đất càng lớn thì khả năng hình thành dòng chảy bề mặt càng giảm dẫn đến khả năng xói mòn giảm. Mọi tính chất hoá, lý của đất đều liên quan đến thành phần cơ giới của đất như độ chua mặn, độ xốp, cấu trúc, độ thấm, khả năng hấp phụ các chất dinh dưỡng cũng như các chất ô nhiễm,... Xói mòn sẽ lớn trên những loại đất có thành phần cơ giới nhẹ, độ ngậm nước thấp như đất bồi tích, đất giàu Silic hoà tan. Thành phần cơ giới của đất (hay còn gọi là thành phần cấp hạt) là hàm lượng phần trăm của những nguyên tố cơ học có kích thước khác nhau khi đoàn lạp đất ở trạng thái bị phá huỷ. b. Cấu trúc đất: Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn Đất được cấu tạo từ các hạt đất như đã xét ở trên. Nhờ những năng lượng bề mặt, những lực tác động như lực liên kết hoá trị, lực keo tụ của keo đất, lực liên kết Hyđro,... của những nguyên tố cơ học này mà có tác dụng gắn kết các hạt đất lại với nhau tạo nên cấu trúc đoản lạp hay còn gọi là những cấu trúc riêng biệt. Đất có độ liên kết lớn thì hạn chế khả năng bị xói mòn và ngược lại. Để đánh giá xói mòn đất có thể chia cấu trúc đất thành 4 loại. - Cấu trúc hạt rất mịn. - Cấu trúc hạt mịn. - Cấu trúc hạt trung bình, thô. - Cấu trúc hạt lớn dạng khối tảng. c. Tốc độ thấm và khả năng giữ nước Tốc độ thấm của đất cũng phụ thuộc nhiều vào thành phần cơ giới của đất. Đất có thành phần cơ giới nhẹ như đất cát, sỏi là những loại đất có tính thấm cao nhất và ngược lại, những loại đất như đất sét, thịt nặng có tốc độ thấm chậm nên có khả năng bị xói mòn lớn hơn. Tính thẩm thấu của đất được đo bằng tốc độ thẩm thấu của nước qua một khối đất có chiều sâu nhất định. Tốc độ được đo với đơn vị là cm/h và gọi là hệ số thấm nước và dao động trong khoảng 0 đến 60 cm/h. Tốc độ thấm sử dụng trong đánh giá xói mòn đất được chia thành 6 cấp độ: Tốc độ thấm nhanh (rapid) Tốc độ thấm nhanh vừa (mod, to rapid) Tốc độ thấm trung bình (monderate) Tốc độ thấm hơi chậm (slow to mod) Tốc độ thấm chậm (slow) Tốc độ thấm rất chậm (very slow). Khả năng kháng xói mòn của đất phụ thuộc vào tính chất của đất như cấu trúc, sự ổn định và khả năng thấm của đất, hàm lượng mùn, khoáng sét, thành phần hoá học. Sau quá trình nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước có thể thấy đất cát rất dễ bị xói nhưng lại khó bị mang đi hơn hạt sét. Đất sét khó bị xói hơn, nhưng thấm chậm hơn, điều này dẫn tới hình thành dòng chảy lớn hơn và xói mòn tăng. Đất limon có sự đồng nhất về thành phần cơ giới và hàm lượng sét cao nên dễ bị xói mòn nhất vì nó dễ bị xói, cuốn đi và có thể hình thành dòng chảy lớn. Những tính chất đất thay đổi theo thời gian do nhiều nguyên nhân khác nhau như các hoạt động sử dụng đất, biện pháp canh tác và bảo vệ đất, quá trình xói mòn đất làm rửa trôi các hạt mịn, làm lộ ra các thành phần đất khó bị xói Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn