Xói mòn đất là gì? Các bài nghiên cứu khoa học liên quan

Giới thiệu về xói mòn đất

Xói mòn đất là hiện tượng mất dần lớp đất mặt – phần đất giàu chất hữu cơ và dinh dưỡng – dưới tác động của các yếu tố vật lý như nước, gió hoặc trọng lực. Quá trình này diễn ra tự nhiên theo thời gian, nhưng cũng có thể bị đẩy nhanh bởi các hoạt động canh tác không bền vững, phá rừng, và biến đổi khí hậu. Đây là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến suy thoái đất trên toàn cầu.

Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hợp Quốc (FAO), khoảng 33% diện tích đất trên thế giới đã bị thoái hóa do xói mòn. Tình trạng này đe dọa đến an ninh lương thực, giảm khả năng trữ nước và làm tổn hại hệ sinh thái. Xói mòn đất không chỉ là vấn đề của ngành nông nghiệp mà còn là một mối lo ngại về môi trường và phát triển bền vững.

Cơ chế và các loại xói mòn đất

Tùy theo yếu tố gây ra, xói mòn đất được chia thành các loại chính sau:

• Xói mòn do nước: Đây là dạng phổ biến nhất, đặc biệt ở các khu vực có lượng mưa lớn. Các hình thức bao gồm:
  • Xói mòn giọt: nước mưa đập vào bề mặt đất gây bắn đất.
  • Xói mòn tấm: lớp đất mặt bị cuốn trôi đều trên diện rộng.
  • Xói mòn rãnh: dòng chảy tập trung tạo thành rãnh nhỏ.
  • Xói mòn khe: phát triển từ xói mòn rãnh, tạo rãnh sâu khó cải tạo.
• Xói mòn do gió: Thường xảy ra ở vùng khô hạn hoặc đất cát, nơi thảm thực vật bị mất. Gió mang theo các hạt bụi và đất nhỏ, gây mất dinh dưỡng tầng đất mặt.
• Xói mòn do trọng lực: Bao gồm trượt đất, sạt lở đất – thường xảy ra ở khu vực đồi núi hoặc ven sông khi đất bị mất kết cấu ổn định.
• Xói mòn do con người: Hoạt động nông nghiệp quá mức, phá rừng, xây dựng không kiểm soát góp phần làm tăng tốc độ và mức độ xói mòn.

Bảng dưới đây tóm tắt các loại xói mòn phổ biến và khu vực thường gặp:

Loại xói mòn	Tác nhân chính	Khu vực thường xảy ra
Xói mòn do nước	Lượng mưa, dòng chảy	Vùng núi, đất canh tác dốc
Xói mòn do gió	Gió mạnh, đất trống	Vùng bán khô hạn, đất cát ven biển
Trượt đất	Trọng lực, mất kết cấu đất	Đồi núi có địa chất yếu
Xói mòn do con người	Phá rừng, canh tác sai cách	Toàn cầu, đặc biệt ở các nước đang phát triển

Nguyên nhân chính gây ra xói mòn đất

Xói mòn đất không phải là hiện tượng ngẫu nhiên mà bắt nguồn từ nhiều nguyên nhân phức tạp, có thể chia thành hai nhóm lớn: tự nhiên và nhân tạo. Nhóm tự nhiên bao gồm địa hình, khí hậu, loại đất và thảm thực vật tự nhiên. Nhóm nhân tạo liên quan đến các hoạt động của con người như nông nghiệp, khai thác khoáng sản và phát triển hạ tầng.

Một số nguyên nhân nổi bật gồm:

• Lượng mưa cao và dòng chảy bề mặt mạnh: Làm đất bị rửa trôi nhanh chóng nếu không có thực vật che phủ.
• Địa hình dốc: Tăng tốc độ nước chảy và khả năng cuốn trôi đất.
• Thiếu lớp phủ thực vật: Rễ cây giúp giữ đất. Khi rừng bị phá hoặc cỏ không mọc được, đất trở nên dễ bị xói mòn.
• Canh tác không bền vững: Làm đất tơi xốp, dễ bị rửa trôi nếu cày bừa sai thời điểm hoặc không luân canh.
• Phát triển đô thị nhanh: Làm mất diện tích đất tự nhiên, tăng dòng chảy mặt do mặt bê tông không thấm nước.

Một nghiên cứu của Pimentel et al. (1995) chỉ ra rằng: 70% đất nông nghiệp toàn cầu bị ảnh hưởng bởi xói mòn trong vòng 100 năm qua, chủ yếu do nguyên nhân nhân tạo. Việc chăn thả gia súc quá mức cũng là yếu tố quan trọng làm suy giảm thảm thực vật và tăng khả năng trơ đất.

Hậu quả của xói mòn đất

Tác động của xói mòn đất không chỉ dừng lại ở việc mất đất. Hệ lụy kéo theo là sự suy giảm năng suất nông nghiệp, mất rừng, biến đổi khí hậu cục bộ và thậm chí là di cư cưỡng bức ở nhiều nơi. Hậu quả nghiêm trọng nhất là mất đi khả năng canh tác bền vững – một vấn đề mang tính sống còn với dân cư nông thôn.

Các hậu quả thường thấy bao gồm:

1. Mất lớp đất mặt giàu dinh dưỡng, khiến đất trở nên bạc màu, kém khả năng giữ nước và khó trồng trọt.
2. Tăng chi phí đầu tư nông nghiệp (bón phân, tưới nước, cải tạo đất).
3. Suy thoái đất dẫn đến sa mạc hóa, đặc biệt ở các vùng bán khô hạn.
4. Bồi lắng đất phù sa ở lòng hồ, sông suối gây ra ngập úng cục bộ và giảm dung tích chứa nước.
5. Ảnh hưởng tiêu cực đến đa dạng sinh học: hệ sinh thái đất bị phá vỡ, làm giảm số lượng vi sinh vật và động vật nhỏ sống trong đất.

Ngoài ra, xói mòn đất còn làm phát sinh các nguy cơ thiên tai thứ cấp như lũ quét và lở đất. Những hiện tượng này thường gây thiệt hại lớn về người và tài sản ở các khu vực dân cư miền núi và ven sông.

Đo lường và mô hình hóa xói mòn đất

Để kiểm soát và giảm thiểu xói mòn đất, việc đo lường chính xác là bước khởi đầu bắt buộc. Các phương pháp đo xói mòn đất có thể chia thành hai nhóm chính: phương pháp thực địa (thí nghiệm) và mô hình toán học.

Phương pháp thực địa bao gồm:

• Đo lượng đất mất tại đồng ruộng bằng bẫy trầm tích.
• So sánh thay đổi chiều cao mặt đất qua thời gian bằng máy đo laser hoặc cảm biến GPS.
• Ghi nhận hiện tượng xói lở bằng ảnh vệ tinh hoặc flycam (drone) kết hợp với GIS.

Tuy nhiên, để đánh giá quy mô lớn và dự báo nguy cơ xói mòn, các mô hình toán học là công cụ hiệu quả hơn. Một trong những mô hình phổ biến nhất là phương trình USLE (Universal Soil Loss Equation), được sử dụng rộng rãi trên toàn cầu.

$A = R \cdot K \cdot LS \cdot C \cdot P$

Trong đó:

• A: lượng đất mất trung bình hàng năm (tấn/ha/năm)
• R: hệ số mưa (Rainfall erosivity factor)
• K: hệ số xói mòn của đất (Soil erodibility factor)
• LS: hệ số địa hình (slope length and steepness)
• C: hệ số che phủ cây trồng (Cover management factor)
• P: hệ số biện pháp canh tác (Support practice factor)

Các mô hình nâng cao hơn như RUSLE (Revised USLE), WEPP (Water Erosion Prediction Project), hoặc SWAT (Soil and Water Assessment Tool) được tích hợp với dữ liệu địa hình, khí hậu và sử dụng đất để dự báo chi tiết nguy cơ xói mòn. Chúng thường được ứng dụng trong quy hoạch lưu vực, đánh giá tác động môi trường và phát triển chính sách bảo vệ đất.

Các biện pháp phòng chống và kiểm soát xói mòn đất

Giải pháp ngăn chặn xói mòn cần được thực hiện theo nguyên tắc tổng hợp, kết hợp cả kỹ thuật sinh học lẫn kỹ thuật công trình. Tùy từng điều kiện cụ thể như độ dốc, khí hậu, loại đất và phương thức canh tác mà áp dụng các biện pháp phù hợp.

Một số biện pháp kiểm soát xói mòn hiệu quả:

• Nông nghiệp bảo tồn: không làm đất hoặc làm đất tối thiểu, giữ lại tàn dư thực vật trên ruộng, sử dụng che phủ bằng cây trồng (xem thêm tại FAO - Conservation Agriculture).
• Canh tác theo đường đồng mức: hạn chế dòng chảy theo chiều dốc, giảm vận tốc nước.
• Làm ruộng bậc thang: phù hợp với vùng núi, giữ nước và đất lại trong từng bậc.
• Trồng cây che phủ và rừng phòng hộ: tăng mật độ rễ giữ đất và giảm tốc độ dòng chảy.
• Các công trình bảo vệ: xây mương tiêu nước, bể lắng, tường chắn đất ở vùng nguy cơ cao.

Dưới đây là bảng minh họa mối quan hệ giữa độ dốc địa hình và lượng đất bị mất trung bình mỗi năm (ước tính theo USLE):

Độ dốc (%)	Lượng đất mất (tấn/ha/năm)	Khuyến nghị biện pháp
< 5	0 - 5	Luân canh, che phủ thực vật
5 - 15	5 - 25	Canh tác đường đồng mức, hàng rào sinh học
15 - 25	25 - 50	Ruộng bậc thang, cây lâu năm
> 25	> 50	Ngừng canh tác, trồng rừng phòng hộ

Xói mòn đất ở Việt Nam

Việt Nam là quốc gia có địa hình phức tạp, lượng mưa cao theo mùa và mật độ dân số nông thôn lớn. Những yếu tố này khiến Việt Nam trở thành một trong những nước bị ảnh hưởng nặng nề bởi xói mòn đất. Theo Tổng cục Môi trường, gần 70% diện tích đất nông nghiệp có dấu hiệu xói mòn từ nhẹ đến rất nặng.

Các vùng bị tác động mạnh gồm:

• Vùng Tây Bắc và Đông Bắc: địa hình dốc, phá rừng làm nương rẫy.
• Tây Nguyên: đất đỏ bazan dễ xói mòn, chăn thả trâu bò nhiều.
• Miền Trung: mưa lớn ngắn ngày, đất nghèo dinh dưỡng và thoát nước kém.

Bên cạnh nguyên nhân tự nhiên, tình trạng canh tác một mùa, lạm dụng phân bón hóa học và thiếu quy hoạch thủy lợi cũng góp phần đẩy nhanh quá trình thoái hóa đất. Các chương trình trồng rừng và xây dựng ruộng bậc thang đã được triển khai tại nhiều địa phương nhưng vẫn cần đầu tư đồng bộ hơn để đạt hiệu quả lâu dài.

Tác động của biến đổi khí hậu đến xói mòn đất

Biến đổi khí hậu làm thay đổi tần suất và cường độ mưa, làm tăng hiện tượng mưa lớn cực đoan trong thời gian ngắn. Điều này tạo ra dòng chảy bề mặt mạnh, gây ra xói mòn tấm và rãnh nghiêm trọng. Đồng thời, hạn hán kéo dài khiến thảm phủ thực vật suy giảm, làm đất trơ trọi và dễ bị cuốn trôi.

Một số kịch bản tác động của biến đổi khí hậu đến xói mòn đất:

• Tăng 10% lượng mưa cực đoan → tăng xói mòn đất 17% (theo nghiên cứu của Panagos et al., 2018)
• Giảm 15% độ che phủ thực vật → tăng gấp đôi lượng đất mất mỗi năm

Do đó, các biện pháp thích ứng với khí hậu như trồng cây bản địa chịu hạn, cải tạo đất tăng hàm lượng hữu cơ và xây dựng hệ thống canh tác bền vững đang được nhiều nước áp dụng để giảm rủi ro xói mòn trong tương lai.

Chính sách và công ước quốc tế liên quan

Xói mòn đất không còn là vấn đề địa phương mà đã trở thành một thách thức toàn cầu. Nhiều sáng kiến và hiệp định quốc tế đã ra đời nhằm nâng cao nhận thức và hành động về bảo vệ đất đai.

Một số chương trình và công ước tiêu biểu:

• UNCCD – Công ước chống sa mạc hóa: tập trung vào bảo vệ đất, ngăn chặn suy thoái đất và phục hồi vùng đất khô hạn.
• Sáng kiến 4 per 1000: khuyến khích tăng hàm lượng carbon trong đất để cải thiện chất lượng đất và giảm phát thải khí nhà kính.
• FAO và UNEP hỗ trợ kỹ thuật và tài chính cho các chương trình phục hồi đất nông nghiệp tại các nước đang phát triển.

Tại Việt Nam, Luật Bảo vệ Môi trường 2020 và Chiến lược quốc gia về tăng trưởng xanh đều nhấn mạnh vai trò của quản lý đất đai bền vững và kiểm soát xói mòn như một nội dung cốt lõi trong phát triển nông nghiệp hiện đại.

Tài liệu tham khảo

1. Food and Agriculture Organization (FAO). Status of the World's Soil Resources. 2015.
2. Pimentel, D. et al. "Environmental and Economic Costs of Soil Erosion and Conservation Benefits." Science, 267(5201), 1995, pp. 1117–1123.
3. Montgomery, D. R. "Soil erosion and agricultural sustainability." PNAS, 104(33), 2007, pp. 13268–13272.
4. Lal, R. "Soil erosion and the global carbon budget." Environment International, 29(4), 2003, pp. 437–450.
5. UNCCD. United Nations Convention to Combat Desertification.
6. 4 per 1000 Initiative. https://www.4p1000.org/.
7. Ministry of Natural Resources and Environment, Vietnam. “National Report on Soil Degradation.” 2021.
8. Panagos, P. et al. "Climate change impacts on soil erosion in Europe." Environmental Research Letters, 13(4), 2018.