Bài giảng Chương 4: Quản lý tài nguyên đất dốc

Chương 4: Quản lý tài nguyên đất dốcHiện trạng suy giảm chất lượng tài nguyên đất thế giới Khoảng 2/3 diện tích đất nông nghiệp trên thế giới đã bị suy thoái nghiêm trọng trong 50 năm qua do xói mòn rửa trôi, sa mạc hoá, chua hoá, mặn hoá, ô nhiễm môi trường, khủng hoảng hệ sinh thái đất. Khoảng 40% đất nông nghiệp đã bị suy thoái mạnh hoặc rất mạnh, 10% bị sa mạc hoá do biến động khí hậu bất lợi và khai thác sử dụng không hợp lý. Sa mạc Sahara mỗi năm mở rộng lấn mất 100.000 ha đất nông nghiệp và đồng cỏ. Thoái hoá môi trường đất có nguy cơ làm giảm 10 - 20% sản lượng lương thực thế giới trong 25 năm tới.Hiện trạng suy giảm chất lượng tài nguyên đất thế giới Tỷ trọng đóng góp gây thoái đất trên thế giới như sau: - Mất rừng 30%, khai thác rừng quá mức (chặt cây cối làm củi,...) 7%, - Chăn thả gia súc quá mức 35%, - Canh tác nông nghiệp không hợp lý 28%, - Công nghiệp hoá gây ô nhiễm 1%. Vai trò của các nguyên nhân gây thoái hoá đất ở các châu lục không giống nhau: ở Châu Âu, châu á, Nam Mỹ mất rừng là nguyên nhân hàng đầu, châu Đại Dương và châu Phi chăn thả gia súc quá mức có vai trò chính yếu nhất, Bắc và Trung Mỹ chủ yếu do hoạt động nông nghiệp.Hiện trạng suy giảm chất lượng tài nguyên đất thế giới Xói mòn rửa trôi: Mỗi năm rửa trôi xói mòn chiếm 15% nguyên nhân thoái hoá đất, trong đó nước đóng góp 55,7% vai trò, gió đóng góp 28% vai trò, mất dinh dưỡng đóng góp 12% vai trò. Trung bình đất đai trên thế giới bị xói mòn 1,8 - 3,4 tấn/ha/năm. Tổng lượng dinh dưỡng bị rửa trôi xói mòn hàng năm là 5,4 - 8,4 triệu tấn, tương đương với khả năng sản sinh 30 - 50 triệu tấn lương thực.Hiện trạng suy giảm chất lượng tài nguyên đất thế giới Hoang mạc hoá là quá trình tự nhiên và xã hội. Khoảng 30% diện tích trái đất nằm trong vùng khô hạn và bán khô hạn đang bị hoang mạc hoá đe doạ và hàng năm có khoảng 6 triệu ha đất bị hoang mạc hoá, mất khả năng canh tác do những hoạt động của con người.1. Xói mòn1.1. Khái niệm:Xói mòn ( erosion ) là sự chuyển dời vật lý lớp đất mặt do nhiều tác nhân khác nhau như: lực của giọt nước mưa, dòng chảy trên bề mặt và qua chiều sâu của phẫu diện đất, tốc độ gió và sức kéo của trọng lực.Quá trình mang đi lớp đất mặt do nước chảy, gió, tuyết hoặc các tác nhân địa chất khác, bao gồm cả các quá trình sạt lở do trọng lực.Quá trình di chuyển lớp đất do nước đều kéo theo các vật liệu tan và không tan.Ñeå tính löôïng ñaát xoùi moøn, ngöôøi ta söû duïng phöông trình Wiscehmeir vaø Smith (1976) A = RKLSCP A: Löôïng ñaát bò maát do xoùi moøn (taán/ha/naêm)R: Ñoäng naêng gaây xoùi moøn (ñoäng naêng cuûa haït möa)K: Heä soá xoùi moøn ñaát (phuï thuoäc vaøo tính chaát ñaát) hay tính öùng chòu xoùi moøn cuûa ñaátL: Chieàu daøi söôøn doácS: Ñoä doác cuûa maët ñaátC: Heä soá maät ñoä che phuûP: Heä soá caùc bieän phaùp choáng xoùi moøn1. Xói mòn1. Xói mòn1.2. Nguyên nhân gây ra xói mòn đất:Có 2 tác nhân chủ yếu gây ra xói mòn đất là xói mòn do nước và gió dưới tác động của các yếu tố tự nhiên, xã hội và con người.a. Xói mòn do gióThường xảy ra ở những vùng đất cóthành phần cơ giới nhẹ như những vùng đất cát ven biển, đất vùng đồi bánkhô hạn. Xói mòn do gió bao gồm cácquá trình xói mòn do sức gió thổi mang bụi cát di chuyển đến nơi khác (cát bay, cát nhảy, cát trôi). 1. Xói mònb. Xói mòn do nướcLà loại xói mòn do sự công phá của những giọt mưa đối với lớp đất mặt và sức cuốn trôi của dòng chảy trên bề mặt đất.Đây là loại xói mòn nguy hiểm cho vùng đất dốc khi không có lớp phủ thực vật, gây ra xói mặt, xói rãnh, xói khe.1. Xói mònc. Xói mòn do trọng lựcDo đặc tính vật lý của đất là có độ xốp, đất có khe hở với nhiều kích thước khác nhau và do lực hút của quả đất, nên đất có khả năng di chuyển từ tầng đất trên bề mặt xuống các tầng đất sâu do chính trọng lượng của nó hoặc có thể là đất bị trôi nhẹ theo khe, rãnh. Hay người ta còn gọi là hiện tượng rửa trôi đất theo chiều sâu của phẫu diện đất.1. Xói mònd. Xói mòn do hoạt động của con ngườiNhịp độ tăng trưởng trong cả 2 mặt dân số và phát triển kinh tế xã hội hiện trong nhiều thập kỉ qua đã làm cạn kiệt các nguồn tài nguyên thiên nhiên, đặc biệt là tài nguyên đất. Con người hoạt động và xử lý đất khác nhau đã góp phần gây ra xói mòn đất và xói mòn đất đóng vai trò chủ yếu làm suy thoái đất. Và nguyên nhân sâu xa nhất là rừng đầu nguồn bị chặt phá bừa2. Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất và phân loại xói mòn2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đấtNhững yếu tố quantrọng nhất ảnh hưởng đến xói mòn đất là: đất, khí hậu, thủy văn, địa hình và tác độngcủa con người.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất và phân loại xói mònKhí hậuMưa: ảnh hưởng lớn nhất đến quá trình xói mòn đất. quá trình xói mòn đất bị chi phối bởi các đặc trưng mưa: phân bố mưa, lượng mưa, cường độ mưa, loại mưa và chế độ mưa. Yếu tố này tương quan thuận với mức độ xói mòn. Kết quả quan trắc lượng đất bị xói mòn trên đất trồng chè, độ dốc 80 ở những nơi khác nhau như sau: Bảng 1 : Ảnh hưởng của lượng mưa đến xói mòn đấtĐịa điểmLượng mưa (mm)Lượng đất xói mòn (tấn/ha/năm)Phú hộ150052Khải Xuân (Phú Thọ)176958Di Linh2041150Plâyku24471892. Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất và phân loại xói mònKhí hậuGió: khi tốc độ gió vượt qua một mức độ nhất định sẽ gây xói mòn. Động lực gió tác động lên các hạt đất trên bề mặt làm chúng lăn, va vào các hạt khác, cứ như thế tiếp tục tạo chuyền. những hạt đất bị gió cuốn đi khi rơi xuống tác động mạnh mẽ hơn vào các hạt khác, tạo nên sự kích thích chuyển động. sự va chạm cơ học đã bào mòn lớp đất mặt. Tùy theo tốc độ gió có thể có xói mòn cục bộ, xói mòn thường xuyên.Cùng bản chất với mưa là tuyết cũng đóng vai tò quan trọng đối với xói mòn đất. Ở những vùng ôn đới, khi tuyết tan vào mùa xuân gây xói mòn và rửa trôi rất mạnh.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất và phân loại xói mònb. Độ dốcĐộ dốc có tác động đến mọi kiểu xói mòn. Sự phân chia và cường độ nước chảy sẽ bị chi phối bởi dòng nước chảy đều bị chi phối bởi độ dốc. Những đặc trưng dốc có liên quan đến xói mòn là độ sâu của dốc, chiều dài dốc và hình dạng dốc.Theo nhiều nghiên cứu về xói mòn ở Việt Nam thì quá trình xói mòn có thể xuất hiện từ độ dốc 30 . Nếu độ dốc tăng 2 lần thì cường độ xói mòn tăng hơn 4 lần, nếu chiều dài sườn dốc tăng 2 lần thì xói mòn tăng 2-2,5 lần.Mức độ xói mòn theo độ dốc:70: xói mòn rất mạnh.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất và phân loại xói mònb. Độ dốcLoại đấtCây trồngĐộ dốcĐất bị mất(tấn/ha/năm)Địa điểm và năm nghiên cứuTác giảBazanChè 1 tuổi396Tây Nguyên (1978-1982)Nguyễn Quang Mỹ621115305Đất Feralite vàng đỏRừng thưa1037Sông Cầu (1966-1968)Bùi Ngạnh1585251461237 Hữu Dũng ( 1975-1980)221583118441229Bảng 2: Ảnh hưởng của độ dốc đến xói mòn đất2. Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất và phân loại xói mònb. Độ dốcChiều dài sườn dốc: nếu chiều dài sườn dốc tăng 2 lần thì lượng đất bị mất sẽ tăng lên 7-8 lần.Hình dạng dốc: tác động của độ nghiêng dốc và chiều dài dốc thường thay đổi lớn do các cấu tử địa hình lồi lõm, và do đó ảnh hưởng tới hình dạng dốc tác động tới xói mòn đất do bị ảnh hưởng của số lượng và tốc độ dòng chảy bề mặt. Hình dạng dốc có thể lồi, dạng lõm, đồng nhất và lồi lõm phức tạp.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất và phân loại xói mònb. Độ dốcChiều dài sườn dốc: nếu chiều dài sườn dốc tăng 2 lần thì lượng đất bị mất sẽ tăng lên 7-8 lần.Hình dạng dốc: tác động của độ nghiêng dốc và chiều dài dốc thường thay đổi lớn do các cấu tử địa hình lồi lõm, và do đó ảnh hưởng tới hình dạng dốc tác động tới xói mòn đất do bị ảnh hưởng của số lượng và tốc độ dòng chảy bề mặt. Hình dạng dốc có thể lồi, dạng lõm, đồng nhất và lồi lõm phức tạp.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất và phân loại xói mònc. Mức độ che phủ của cây:2. Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất và phân loại xói mònc. Mức độ che phủ của thực vậtỞ Việt Nam, lượng đất bị xói mòn hàng năm vào khoảng 1-1.5 tấn/ha ở đất có rừng và 100-150 tấn/ha ở đất khong còn rừng. Dựa vào lượng đất mất hàng năm trên 1 ha. Người ta đánh giá mức độ xói mòn theo các cấp và quy mô như sau: Bảng 3: Phân loại mức độ xói mòn đấtCấp xói mònMức độ xói mònLượng mất đất (tấn/ha/năm)1Yếu0-202Trung bình yếu20-503Trung bình khá50-1004Mạnh100-1505Rất mạnh150-2006Nguy hiểm>200( nguồn: Hội Khoa học Đất Việt Nam, 2000 )2. Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất và phân loại xói mònd. Tính chất đấtTính chất đất đặc trưng cho tính hứng chịu xói mòn của đất. Xói mòn đất là biểu hiện của 2 lực đối lập. Lực di chuyển của tác nhân xói mòn và lực chống đỡ của đất. Tính hứng chịu của đất lại phụ thuộc vào các tính chất chất của chính nó, đặc biệt là những tính chất vật lý. Nếu đất tơi, xốp, có kết cấu thì nước mưa sẽ thấm vào nhiều, lượng dòng chảy bề mặt ít, và đất bị xói mòn ít.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất và phân loại xói mòn2.2. Phân loạiCó 2 loại xói mòn: Xói mòn vật lý gồm sự tách rời và di chuyển những cấu tử đất không tan như cát, sét, bùn và chất hữu cơ. Sự di chuyển có thể theo phương nằm ngang trên bề mặt và có thể theo phương thẳng đứng dọc theo bề dày của phẫu diện đất qua các khe hở, kẻ nứt, lỗ hỏng có sẵn trong đất.Xói mòn hóa học là sự di chuyển các vật liệu hòa tan. Xói mòn hóa học có thể xảy ra do tác động của dòng chảy bề mặt hoặc dòng chảy ngầm từ tầng này tới tầng khác.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất và phân loại xói mònCác kiểu xói mòn:Các kiểu xói mòn đấtNguyên nhânXói mòn bắn tóeXói mòn bề mặtXói mòn suốiXói mòn rãnhĐộng năng của nước mưaDòng chảySuốiNước mưa, nước ngầm3. Tác hại của xói mòn đất3. Tác hại của xói mòn đất3.1. Tác hại đến đất đaiMất đất: lượng đất mất do xói mòn rất lớn phụ thuộc vào độ dốc, chiều dài sườn dốc, lớp phủ thực vật, dao động từ 100-500 tấn đất/ha/năm. Đất bị mất chất dinh dưỡng, gây thoái hóa bạc màuLàm thay đổi tính chất vật lý của đất, đất trở nên khô cằn, khả năng thấm, hút và giữ nước của đất kém.Làm tổn hại đến môi trường sống của các vi sinh vật, động thực vật đất, nêm hạn chế khả năng phân giải của chúng, do đó độ phì của đất giảm.3. Tác hại của xói mòn đất3. Tác hại của xói mòn đất3.2. Tác hại đến sản xuấtTăng chi phí sản xuất để phục hồi đất, thu nhập của người dân thấp, đời sống gặp khó khănTác hại đến sản xuất nông nghiệp: xói mòn cuốn đi các phần lớn các hạt cát nhỏ có chứa chất phì làm đất trở nên nghèo nàn, lạc hậu.Tác hại đến thủy lợi: Mức độ xói mòn ở nước ta thuộc loại cao, phù sa sông lớn cuốn từ thượng nguồn về bồi đắp các con sông ở hạ lưu làm nâng mực nước sông dẫn đến lụt lộiTài nguyên rừng giảm cả về số lượng và chất lượng.3. Tác hại của xói mòn đất3.3. Tác hại đến môi trườngMôi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng, hạn hán, lũ lụt xảy ra liên tục làm ô nhiễm nguồn nước và gây ra nhiều thiệt hại cho nhà nước và nhân dân.Xói mòn do đất ở mức độ cao gọi là lỡ đất, sạt núi gắn liền với sạt núi, lũ quét gây thiệt hại không những cho môi trường sinh thái, cảnh quan mà cả cho con người và xã hội.3. Tác hại của xói mòn đất3. Tác hại của xói mòn đất3.4. Tác hại đến cơ sở hạ tầngPhá hủy đường xá các công trình công cộng do hiện tượng sụt lún.Gây trở ngại cho giao thông do hiện tượng sạt lỡ đất đá xuống đường3. Tác hại của xói mòn đất3.5. Mối quan hệ giữa xói mòn đất và thoái hóa đấtThoái hóa đất là những quá trình làm thay đổi tính chất lý-hóa-sinh của đất dẫn đến đất giảm hoặc mất khả năng thực hiện các chức năng của mình.Xói mòn gây phá hủy cấu trúc đất, làm các hạt đất rời rạt, làm mất mùn và chất dinh dưỡng độ xốp giảm xuống, dung trọng và độ chặt tăng lên. Xói mòn gây sụp lún đất.Làm rửa trôi mùn và keo đất CEC giảm. Rửa trôi Ca2+, Mg2+ đất chua CEC giảm3. Tác hại của xói mòn đất3.5. Mối quan hệ giữa xói mòn đất và thoái hóa đấtXói mòn do nước: xuất hiện thông qua sự thay đổi về chế độ nước, sự lắng đọng dưới đáy sông và các hồ chứa3. Tác hại của xói mòn đất3.5. Mối quan hệ giữa xói mòn đất và thoái hóa đấtXói mòn do gió: . Xói mòn do gió xảy ra với các hạt cát trung bình và cát mịn. Gió làm tách rời những phần tử nhỏ từ các hạt hoặc cục đất, sau đó lôi cuốn các hạt này theo gió và tạo ra sức va đập mài mòn lớn hơn và cuốn đi xa làm mất đất, mất cấu trúc đất, và làm thay đổi đặc tính lý – hóa – sinh của đất (xói mòn đất)4. Mức độ xói mòn đất trên vùng đồi núi Việt NamTài nguyên đất Việt Nam hạn chế về số lượng, bình quân diện tích đất chỉ đạt 0,41 ha/người, đa số diện tích đất là đồi núi dốc.Theo báo cáo của Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường (nay là Bộ Tài nguyên và Môi trường) thì nước ta có hơn 13 triệu ha đất bị suy thoái thành đất trống, đồi trọc, trong đó diện tích bị xói mòn trơ sỏi đá là 1,2 triệu ha. Diện tích này tập trung chủ yếu ở vùng núi và trung du phía Bắc (5,2 triệu ha), duyên hải Trung bộ (3,8 triệu ha), Tây Nguyên (1,6 triệu ha).Những diện tích không có độ che phủ thích hợp hoặc không được canh tác hợp lý, lượng đất màu mỡ trên bề mặt bị rửa trôi là 150-300 tấn/ha. 4. Mức độ xói mòn đất trên vùng đồi núi Việt Nam4.1. Xói mòn đất trên một số hệ canh tác đất nông nghiệpTheo kết quả nghiên cứu của Viện Thổ nhưỡng nông hóa theo chương trình hợp tác nghiên cứu với nhiều tô chức Quốc tế cho thấy:Số lượng trung bình của nhiều năm nghiên cứu (5-6 năm) đối với đất có thành phần cơ giới khác nhau trên độ dốc thấp (5-80) hoặc trung bình (15-170) cho thấy ở những nơi đất trống ( thường có cỏ tự nhiên ) hoặc cây trồng theo phương thức bình thường không áp dụng các biện pháp bảo vệ chống xói mòn, lượng đất trôi trung bình năm 7-23 tấn/ha, có nơi đạt 50-170 tấn/ha. Lượng xói mòn thấp 7 tấn/ha/năm thu được trên đất bazan nơi trống, độ dốc thấp (5-80). Tuy vậy trên lúa nương dọc theo đường đồng mức lượng xói mòn ở đất bazan có thể tới 70-170 tấn/ha/năm.4. Mức độ xói mòn đất trên vùng đồi núi Việt Nam4.2. Xói mòn trên đất canh tác nương rẫyViệc nghiên cứu về xói mòn đất canh tác rẫy của đồng bào dân tộc thiểu số còn rất hạn chế. Mỗi năm tầng đất bị bào mòn từ 1,5-3 cm, mỗi ha có thể trôi mất 130-200 tấn đất.Ở Đắc Lắc lúa nương trên đất đỏ bazan, trồng dọc dốc lượng đất xói mòn đạt 72,2 tấn/ha/năm, nếu trồng theo đường đồng mức và có băng xanh (muồng ) bảo vệ thì lượng xói mòn giảm 48%, còn 35 tấn/ha/năm. . Trên đất bazan ở Pleiku với lúa cạn có độ dốc 8-150 cho thấy lượng xói mòn là khá lớn đạt 130 tấn/ha/năm, nếu trên đất phiến xét độ dốc 250 và lượng dòng chảy đạt 797 m3/ha/năm thì lượng đất xói mòn là 1,62 tấn/ha/năm.4. Mức độ xói mòn đất trên vùng đồi núi Việt Nam4.3. Xói mòn trên đất lâm nghiệpSo với đất canh tác nông nghiệp thì lượng đất rựng bị xói mòn là rất thấp. Ở Hữu Lũng – Lạng Sơn, trên đất phiến thạch sét có độ dốc 12-150, dưới rừng thứ sinh hỗn loại độ tàn che 0,7-0,8, lượng dòng chảy chỉ có 84 m3/ha/năm và lượng đất trôi 0,23 tấn/ha/năm. Với độ dốc cao hơn (250) các trị số tương ứng là 142 m3/ha/năm và 0,28 tấn/ha/năm. Đất rừng sau khai thác hết cây bụi thành bãi cỏ thả trâu bò thì lượng dòng chảy tăng đột ngột gấp 2,5 lần, đạt tới 2,229 m3/ha/năm, ngang với trị số trên đất canh tác nông nghiệp nhưng lượng đất trôi chỉ gấp 3 lần, đạt 3,1 tấn/ha/năm.Ở Tây Nguyên trên đất nâu đỏ bazan, độ dốc thấp (5-80) dưới các kiểu thực vật khác nhau cũng cho những kết quả tương tự. Dưới rừng tự nhiên hỗn loại nhiều tầng độ tàn che 0,7-0,8 lượng dòng chảy là 220 m3/ha/năm với lượng đất xói mòn 1,28 tấn/ha/năm. Trong khi trảng cỏ tranh dày đặc cao 0,5-1m, lượng đất trôi tăng 0,7 lần, đạt 1,37 tấn/ha nhưng lượng dòng chảy mặt tăng 380 m3/ha . 5. Biện pháp hạn chế xói mòn đấtBiện pháp công trìnhLàm ruộng bậc thang5. Biện pháp hạn chế xói mòn đấtBiện pháp công trìnhTrồng thềm cây ăn quả5. Biện pháp hạn chế xói mòn đấtBiện pháp công trìnhXây dựng kênh mương5. Biện pháp hạn chế xói mòn đấtBiện pháp lâm nghiệpTriệt để bảo về rừng, đặc biệt là rừng đầu nguồn, rừng hành lang để hạn chế nước lũ, phòng hạn liên quan trực tiếp đến xói mòn.Xác định diện tích khai phá, vị trí khai phá cụ thể, hợp lý, chừa rừng đỉnh đối, băng rừng, tránh khai phá liền khu ở nơi có độ dốc cao.Trồng rừng trên đất trọc, trồng rừng bảo vệ sườn đồi dốc, trồng rừng xen với cây xanh.Áp dụng biện pháp nông lâm kết hợp một cách nghiêm ngặt5. Biện pháp hạn chế xói mòn đấtBiện pháp lâm nghiệpNông lâm kết hợpTrồng rừng5. Biện pháp hạn chế xói mòn đấtBiện pháp nông nghiệpTrồng cây theo đường đồng mức5. Biện pháp hạn chế xói mòn đấtBiện pháp nông nghiệpXen gối vụ cây trồng5. Biện pháp hạn chế xói mòn đấtBồi dưỡng đấtCày xới kỹ trước khi bước vào vụ mới.Bón vôi cải tạo đấtBón phân hữu cơ, phân hóa học hợp lý ( làm tăng bề dày tầng đất mặt, bổ sung thêm chất dinh dưỡng cho đất ) 5. Biện pháp hạn chế xói mòn đấtBồi dưỡng đấtBón phân chuồngCải tạo đất