Xói mòn

Xói mòn là hoạt động của các quá trình bề mặt (như nước hoặc gió) làm phong hóa và vận chuyển hợp phần rắn (như trầm tích, đá, đất,…) trong môi trường tự nhiên hoặc từ nguồn và lắng đọng ở vị trí khác.

Xói mòn được phân biệt với phong hóa bởi quá trình hóa học hoặc vật lý phân hủy các khoáng vật trong đá, mặc dù hai quá trình này có thể xuất hiện đồng thời.

Nguyên nhân

Yếu tố khí hậu (Climate factors): mưa, gió, bão, nhiệt độ, …
Yếu tố địa chất (geologic factors): loại đá/trầm tích, độ dốc, độ lỗ rỗng, nứt nẻ, hệ số thấm, …
Yếu tố sinh học (biological factors): độ bao phủ bề mặt, hoạt động của sinh vật, sử dụng đất, …
Do trọng lượng: Di chuyển từ nơi cao xuống nơi thấp hơn
Do nước:

+ Splash erosion: do những giọt mưa rơi xuống làm di chuyển các hạt vật liệu tới khoảng cách khác.

+ Sheet erosion: nước mưa chảy tràn kéo theo các hạt vật liệu theo đường di chuyển của dòng chảy

+ Khe xói mòn (rill erosion): nước tập trung trong các khe nhỏ và kéo theo vật liệu theo dòng chảy.

+ Rãnh xói mòn (gully erosion): kết quả của khe xói mòn theo thời gian.

Dọc bờ biển: Hoạt động của sóng

+Do băng (ice erosion):

+Do gió (wind erosion):

+Do nhiệt (thermal erosion): tan chảy băng, thay đổi nhiệt độ
Xói mòn là một quá trình tự nhiên tuy nhiên ở một vài nơi quá trình này diễn ra nhanh hơn do tác động từ việc sử dụng đất của con người.

Các loại

Xói mòn đất, tác hại và giải pháp

Xói mòn đất
Xói mòn đất là quá trình làm mất lớp đất trên mặt và phá hủy các tầng đất bên dưới do tác động của nước mưa, băng tuyết tan hoặc do gió. Đối với 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. Có hai kiểu xói mòn đất chủ yếu là do xói mòn do nước và xói mòn do gió.

Tác hại của xói mòn đất

Mất đất do xói mòn

Lượng đất mất do xói mòn là rất lơn và phụ thuộc vào độ dốc, chiều dài sườn dốc, thực trạng lớp phủ trên mặt đất, dao động từ 100 đến 500 tấn đất/ha/năm.

Mất dinh dưỡng
Theo số liệu của Bộ Nông nghiệp, đất đồi núi miền Bắc nước ta hàng năm mất khoảng 1 cm tầng đất mặt (100m3/ha), trong đó có khoảng 6 tấn mùn (tương đương khoảng 100 tấn phân chuồng) và 300 kg N (tương đương khoảng 1,5 tấn sunphat amon). Đặc biệt, có nơi như Tây Bắc mất đi khoảng 3 cm đất mặt, tương đương 150 - 300 tấn đất/ha. Mỗi năm nước cuốn ra biển khoảng 250 triệu tấn phù sa màu mỡ, riêng song Hồng mất đi khoảng 80 triệu m3/năm.

Năng suất cây trồng
Năng suất cây trồng giảm nhanh, có khi không thu hoạch. Như ở Nông trường Mộc châu, Tây Bắc, năm 1959 mới khai phá, năng suất lúa 25 tạ/ha, đến năm 1960 chỉ còn 18 tạ/ha, năm 1961 còn 5 tạ/ha và năm 1962 gieo ngô cũng không thu hoạch được

Tàn phá môi trường
Do xói mòn đất, nương rẫy chỉ gieo trồng vài ba vụ rồi bỏ, lại phá rừng đốt rẫy. Lâm sản bị tiêu hao rất nhiều. Sau nhiều lần phá như vậy, cuối cùng chỉ còn đồi núi trọc, hậu quả là đất đai bị thoái hóa. Khi rừng cây bị phá sẽ kèm theo nạn lũ lụt, hạn hán và khí hậu khu vực thay đổi rõ rệt

Giải pháp hạn chế xói mòn đất

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 đễn 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:

Thềm bậc thang 
- 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.

Các công trình và thềm đơn giản 

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.

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. 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... 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 ở trên.

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.

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.

Biện pháp canh tác khống chế và giảm thiểu xói mòn 

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.

- Bón phân hoá học kết hợp hữu cơ và trả lại phụ phẩm cây trồng cải thiện độ phì nhiêu đất và giảm lượng xói mòn

Xói mòn do dòng nước mặn gây ra, tạo ra các dạng địa hình

- Rãnh nông - do nước chảy tràn.

- Khe rãnh xói mòn - do dòng chảy tạm thời.

- Thung lãng sông, suối - do dòng chảy thường xuyên.

Giám sát, đo đạc và mô hình hóa xói mòn

Giám sát và mô hình hóa các quá trình xói mòn có thể giúp con người hiểu rõ hơn về nguyên nhân, đưa ra dự báo và có kế hoạch phòng chống và phục hồi đất. Tuy nhiên, tính phức tạp của các quá trình xói mòn và nhiều khía cạnh cần phải được nghiên cứu để hiểu và mô hình hóa chúng (như khí hậu học, thủy văn học, địa chất học, hóa học, vật lý...) làm cho độ chính xác của mô hình vẫn còn là thách thức với khoa học hiện tại. Các mô hình xói mòn cũng không phải tuyến tính, nên khó khăn trong việc mô phỏng, và khó hoặc không thể mở rộng quy mô phục vụ dự đoán trên phạm vi rộng lớn từ dữ liệu thu thập được từ thí nghiệm pilot nhỏ hơn.

Mô hình được sử dụng rộng rãi nhất trong việc dự báo xói mòn đất do nước là Phương trình mất đất toàn cầu (USLE), phương trình này ước tính lượng đất mất đi trung bình hàng năn  như sau:

với R là khả năng xói mòn do mưa, K là yếu tố kháng xói mòn của đất, L và S là các thông số về địa hình là chiều dài sườn dốc và gốc dốc, và C và P là các yếu tố canh tác mùa vụ.

Chú thích

Đọc thêm

 
Montgomery, David R. (2007) Soil erosion and agricultural sustainability PNAS 104: 13268-13272.

Liên kết ngoài

The Soil Erosion Site
International Erosion Control Association
USDA National Soil Erosion Laboratory
The Soil and Water Conservation Society
International Soil Conservation Organization
Bioerosion website at The College of Wooster
Pulawy Erosion Research Center 
Southwest Watershed Research Center 

*
Địa mạo học
Quá trình địa chất
Khoa học đất
Khoa học môi trường đất
Các vấn đề môi trường
Vấn đề môi trường
Nông học