Xói mòn, thoái hóa đất và ô nhiễm đất: Nguyên nhân, biểu hiện và tác động

Xói mòn, thoái hóa đất và ô nhiễm đất là những vấn đề ảnh hưởng trực tiếp đến độ phì nhiêu, khả năng sản xuất nông nghiệp và sự cân bằng của hệ sinh thái. Hiểu đúng các hiện tượng này giúp người sản xuất nhận biết nguy cơ, bảo vệ tài nguyên đất và xây dựng phương pháp canh tác phù hợp.

1. Hiện tượng xói mòn đất

Xói mòn đất là gì?

Xói mòn đất là quá trình các hạt đất, đặc biệt là lớp đất mặt giàu chất hữu cơ và dinh dưỡng, bị tách khỏi vị trí ban đầu, vận chuyển và lắng đọng ở nơi khác dưới tác động chủ yếu của nước, gió hoặc các tác nhân vật lý khác.

Trong sản xuất nông nghiệp, xói mòn do nước là dạng phổ biến và đáng quan tâm nhất, đặc biệt trên đất dốc, đất trống hoặc đất có lớp phủ thực vật kém.

Xói mòn do nước thường diễn ra theo trình tự:

Mưa → phá vỡ cấu trúc đất → tách hạt đất → dòng nước vận chuyển → lắng đọng

Xói mòn làm mất trực tiếp lớp đất mặt – nơi tập trung nhiều chất hữu cơ, dinh dưỡng, vi sinh vật và hệ thống rễ hoạt động. Vì vậy, xói mòn kéo dài có thể làm giảm độ phì nhiêu và sức sản xuất của đất.

1.2. Các dạng xói mòn đất

Xói mòn bề mặt: Là quá trình lớp đất mặt bị nước mưa và dòng chảy bề mặt cuốn đi tương đối đồng đều. Đây là dạng xói mòn thường khó nhận biết ở giai đoạn đầu nhưng có thể gây mất một lượng lớn đất theo thời gian.

Xói mòn rãnh và xói mòn khe: Khi dòng chảy tập trung, nước tạo thành các rãnh nhỏ trên bề mặt đất. Nếu quá trình tiếp tục diễn ra, các rãnh có thể mở rộng và phát triển thành khe xói mòn lớn, làm mất đất nghiêm trọng.

Xói mòn do gió: Xảy ra khi gió cuốn các hạt đất nhỏ, khô và nhẹ khỏi bề mặt, thường gặp ở những vùng đất khô hạn, đất trống và thiếu lớp phủ thực vật.

2. Thoái hóa đất

Thoái hóa đất là gì?

Thoái hóa đất là quá trình suy giảm độ phì nhiêu, từ đó làm giảm sức sản xuất của đất. Thoái hóa đất nên được nhìn theo 3 nhóm sau:

• Thoái hóa vật lý: Biểu hiện điển hình là Đất chai cứng, nén chặt, mất kết cấu, giảm độ xốp, giảm thấm nước. Hậu quả làm rễ khó phát triển, tăng dòng chảy mặt.
• Thoái hóa hóa học: Biểu hiện điển hình là Chua hóa, mặn hóa, mất dinh dưỡng, giảm CEC, cố định P, độc Al/Fe. Hậu quả làm Giảm khả năng cung cấp dinh dưỡng                 
• Thoái hóa sinh học: Biểu hiện điển hình là Giảm chất hữu cơ, giảm sinh khối và đa dạng vi sinh vật đất. Hậu quả làm Giảm khoáng hóa, chu trình dinh dưỡng và khả năng tự phục hồi

Các quá trình thoái hóa trên đất dốc

Suy giảm chất hữu cơ, mùn và chất dinh dưỡng

Trên đất dốc, xói mòn và rửa trôi làm thất thoát chất hữu cơ và dinh dưỡng. Xói mòn cuốn mất lớp đất mặt giàu mùn và dinh dưỡng, trong khi rửa trôi đưa các chất dinh dưỡng hòa tan xuống sâu hoặc ra khỏi vùng rễ. Hiện tượng này diễn ra mạnh khi mưa lớn, đất dốc và ít được che phủ.

Mất lớp đất mặt và chất hữu cơ làm giảm khả năng giữ nước, giữ dinh dưỡng, duy trì cấu trúc đất và hoạt động của vi sinh vật, từ đó làm suy giảm độ phì và khả năng cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng.

Giảm khả năng trao đổi hấp phụ và độ no bazơ

Mất chất hữu cơ, rửa trôi và xói mòn kéo dài có thể làm giảm keo sét và chất hữu cơ, từ đó làm giảm CEC, khiến đất kém khả năng giữ và cung cấp các cation dinh dưỡng như Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ và NH₄⁺.

Đồng thời, rửa trôi làm mất các cation bazơ Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ và Na⁺, dẫn đến giảm độ no bazơ (BS) và tăng nguy cơ chua hóa đất.

Khi CEC và Bazơ suy giảm, đất giảm khả năng giữ dinh dưỡng, tăng nguy cơ thất thoát dinh dưỡng và suy giảm độ phì, đồng thời có thể làm tăng độc tính Al³⁺ và hạn chế khả năng hấp thu lân của cây.

Tăng độ chua của đất

Rửa trôi Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺ và Na⁺ làm giảm độ no bazơ, tăng H⁺ và Al³⁺, khiến đất ngày càng chua. Ngoài ra, sử dụng lâu dài phân đạm amoni cũng có thể góp phần axit hóa đất.

Khi đất trở nên chua, Al và Fe trong pha rắn có thể trở nên hòa tan và hoạt động mạnh hơn, đặc biệt ở đất có pH thấp. Al³⁺ hòa tan ở nồng độ cao có thể gây độc cho rễ, làm hạn chế sự phát triển của bộ rễ và khả năng hấp thu nước, dinh dưỡng. Đồng thời, môi trường đất chua có thể làm thay đổi hoạt động và thành phần của quần thể vi sinh vật đất.

Tăng hàm lượng sắt, nhôm di động và khả năng cố định lân

Khi pH đất giảm, độ hòa tan và tính hoạt động của các hợp chất chứa Al và Fe có thể tăng. Các dạng Al và Fe hoạt động có khả năng hấp phụ và liên kết với phosphate, làm giảm nồng độ phosphate trong dung dịch đất và giảm khả năng cung cấp lân cho cây trồng.

Sự mất chất hữu cơ cũng có thể góp phần làm tăng khả năng cố định lân, bởi chất hữu cơ có vai trò cạnh tranh vị trí hấp phụ phosphate và tạo phức với một phần Fe, Al. Tuy nhiên, mức độ cố định lân phụ thuộc đáng kể vào pH, loại và hàm lượng khoáng sét, hàm lượng oxit Fe–Al, chất hữu cơ và các tính chất hóa học khác của đất.

Suy thoái cấu trúc đất

Suy thoái cấu trúc đất là quá trình phá vỡ hoặc suy giảm độ bền của các đoàn lạp đất, làm thay đổi sự phân bố và tính liên tục của các lỗ rỗng trong đất.

Trên đất dốc, các yếu tố như xói mòn, mất chất hữu cơ, canh tác đất quá mức, cày xới không hợp lý và tác động của máy móc nông nghiệp có thể làm cấu trúc đất suy giảm. Khi chất hữu cơ giảm, khả năng liên kết và ổn định các hạt đất thành đoàn lạp cũng giảm, khiến đất dễ bị phân tán, đóng váng và xói mòn.

Đối với đất bazan giàu oxit sắt và nhôm, sự thay đổi hàm lượng chất hữu cơ, điều kiện ẩm–khô và quá trình canh tác có thể làm thay đổi trạng thái cấu trúc và tính chất vật lý của đất. Tuy nhiên, không nên khái quát rằng đất bazan thoái hóa sẽ “hầu như không còn humate canxi và humate magie” hoặc chất hữu cơ còn lại chủ yếu liên kết với sesquioxide nếu không có số liệu phân tích cụ thể.

Khi cấu trúc đất suy giảm, các lỗ rỗng lớn và nhỏ bị thay đổi, làm ảnh hưởng đến độ xốp, khả năng thấm nước, thông khí, giữ nước và sự phát triển của rễ.

Tăng độ chặt của đất

Đất có thể bị nén chặt do máy móc và phương tiện cơ giới hoạt động nhiều trên đất, đặc biệt khi đất có độ ẩm cao, kết hợp với sự suy giảm chất hữu cơ và cấu trúc đất.

Khi đất bị nén chặt, dung trọng tăng và độ xốp tổng số giảm, đặc biệt là tỷ lệ các lỗ rỗng lớn. Điều này làm giảm khả năng thấm nước và trao đổi khí, đồng thời làm tăng sức cản cơ học của đất đối với sự phát triển của rễ.

Đất bị nén chặt cũng có thể làm giảm sự phát triển của hệ rễ, hạn chế hoạt động của vi sinh vật hiếu khí và làm giảm hiệu quả sử dụng nước, dinh dưỡng của cây trồng.

Cần lưu ý rằng xói mòn và rửa trôi không trực tiếp đồng nghĩa với nén chặt đất. Tuy nhiên, chúng có thể góp phần làm suy giảm chất hữu cơ và cấu trúc đất, từ đó làm đất dễ bị nén chặt hơn trong điều kiện canh tác không phù hợp.

Giảm khả năng thấm nước và sức chứa ẩm

Khi cấu trúc đất bị suy thoái, độ xốp và sự phân bố lỗ rỗng thay đổi, đặc biệt khi đất bị nén chặt hoặc hình thành lớp đất mặt bị đóng váng, khả năng thấm nước của đất có thể giảm. Khi đó, lượng nước mưa hoặc nước tưới không thấm được vào đất sẽ tăng dòng chảy mặt. Trên đất dốc, điều này làm tăng nguy cơ xói mòn và thất thoát đất mặt.

Đồng thời, sự suy giảm chất hữu cơ và thay đổi cấu trúc đất có thể làm giảm khả năng giữ nước của đất, khiến lượng nước hữu dụng đối với cây trồng giảm hoặc thời gian cung cấp nước giữa các lần mưa/tưới bị rút ngắn. Tuy nhiên, mức độ thay đổi phụ thuộc vào loại đất, hàm lượng sét, chất hữu cơ, cấu trúc và điều kiện thủy văn.

Vì vậy, quá trình có thể hình thành một vòng phản hồi: Mất chất hữu cơ và suy thoái cấu trúc → giảm thấm nước → tăng dòng chảy mặt → tăng xói mòn → tiếp tục mất đất và chất hữu cơ.

Trên đất dốc, nếu không có biện pháp bảo vệ đất và quản lý nước phù hợp, vòng phản hồi này có thể làm quá trình thoái hóa diễn ra ngày càng nghiêm trọng, đồng thời làm tăng nguy cơ dòng chảy tập trung, sạt lở và lũ quét trong những điều kiện địa hình và mưa lớn phù hợp.

3. Ô nhiễm đất

Ô nhiễm đất là gì?

Ô nhiễm đất là sự xuất hiện hoặc tích tụ các chất ô nhiễm trong đất với nồng độ hoặc mức độ có thể gây ảnh hưởng bất lợi đến chất lượng đất, sinh vật, cây trồng, nguồn nước hoặc sức khỏe con người.

Chất ô nhiễm trong đất có thể gồm kim loại nặng, dư lượng thuốc bảo vệ thực vật, hydrocarbon, chất hữu cơ độc hại, chất phóng xạ và các hợp chất hóa học khác. Việc đánh giá ô nhiễm cần dựa trên đặc tính đất, loại chất ô nhiễm, nồng độ, khả năng di động và mức độ phơi nhiễm, đồng thời đối chiếu với quy chuẩn môi trường đất hiện hành.

Những nguyên nhân gây ô nhiễm đất

Ô nhiễm do sử dụng phân bón hóa học

Bón phân quá mức hoặc không phù hợp với nhu cầu cây trồng có thể làm tăng lượng nitrat và các dạng dinh dưỡng hòa tan trong đất, làm tăng nguy cơ rửa trôi và phú dưỡng nguồn nước.

Một số loại phân bón hoặc nguyên liệu kém chất lượng cũng có thể đưa tạp chất như Cd và các kim loại khác vào đất, dẫn đến nguy cơ tích lũy lâu dài.

Ô nhiễm do thuốc bảo vệ thực vật

Sử dụng thuốc bảo vệ thực vật không đúng loại, liều lượng, thời điểm hoặc kỹ thuật có thể làm gia tăng dư lượng trong đất. Một số hoạt chất có khả năng tồn lưu và ảnh hưởng đến vi sinh vật đất, sinh vật không mục tiêu và hệ sinh thái đất.

Ô nhiễm do nước thải đô thị và khu công nghiệp

Nước thải và chất thải chưa được xử lý đạt yêu cầu có thể đưa vào đất kim loại nặng, hợp chất hữu cơ, dầu mỡ, hóa chất và các chất ô nhiễm khác. Các chất này có thể tích lũy trong đất, di chuyển xuống nước ngầm hoặc đi vào chuỗi thức ăn.

Ô nhiễm do khai thác khoáng sản

Khai thác, tuyển và chế biến khoáng sản có thể làm phát sinh đất đá thải, bụi, nước thải axit và kim loại nặng, gây biến đổi tính chất đất và làm tăng nguy cơ ô nhiễm đất, nước và hệ sinh thái xung quanh.

Ô nhiễm do các nguyên nhân khác

Đất còn có thể bị ô nhiễm từ bãi chôn lấp chất thải, giao thông, hoạt động sản xuất, chất thải chăn nuôi, sự cố hóa chất và các nguồn phát thải khác.

Xâm nhập mặn không nên xếp trực tiếp vào nhóm ô nhiễm đất mà phù hợp hơn khi xem xét dưới góc độ suy thoái đất do tích tụ muối. Tuy nhiên, nước thải hoặc các hoạt động của con người có thể góp phần làm gia tăng quá trình này.

Mối liên hệ giữa xói mòn, thoái hóa và ô nhiễm đất

Xói mòn, thoái hóa và ô nhiễm đất có mối quan hệ chặt chẽ và có thể tác động qua lại.

Xói mòn làm mất lớp đất mặt giàu chất hữu cơ, sét và dinh dưỡng, trong khi thoái hóa đất làm suy giảm cấu trúc, khả năng giữ nước và khả năng giữ chất dinh dưỡng. Khi các tính chất này suy giảm, khả năng lưu giữ và đệm các chất ô nhiễm của đất cũng có thể thay đổi, làm tăng nguy cơ chúng bị rửa trôi hoặc phát tán vào nước mặt, nước ngầm.

Ngược lại, một số chất ô nhiễm như kim loại nặng và thuốc bảo vệ thực vật tồn lưu có thể gây độc cho sinh vật đất, làm suy giảm hoạt động sinh học và góp phần làm suy thoái chức năng của đất.

Vì vậy, bảo vệ đất cần kết hợp kiểm soát nguồn ô nhiễm, hạn chế xói mòn, duy trì chất hữu cơ, bảo vệ cấu trúc đất và sử dụng hợp lý phân bón, thuốc bảo vệ thực vật. Đây là cơ sở để duy trì chất lượng đất, năng suất cây trồng và an toàn môi trường lâu dài.

Kết luận

Xói mòn, thoái hóa và ô nhiễm đất là ba quá trình có mối liên hệ chặt chẽ, cùng làm suy giảm chất lượng và chức năng của đất. Xói mòn làm mất lớp đất mặt, chất hữu cơ và dinh dưỡng; thoái hóa làm suy giảm các tính chất vật lý, hóa học và sinh học của đất; trong khi ô nhiễm làm gia tăng các chất có khả năng gây bất lợi cho đất, cây trồng, hệ sinh thái và sức khỏe con người.

Các quá trình này có thể tác động qua lại và tạo thành vòng suy thoái: mất đất và chất hữu cơ làm giảm khả năng giữ nước, dinh dưỡng và chất ô nhiễm; đất suy thoái lại dễ bị xói mòn và mất khả năng phục hồi; đồng thời chất ô nhiễm có thể làm suy giảm hoạt động sinh học và các chức năng tự nhiên của đất.

Vì vậy, bảo vệ đất không chỉ là hạn chế xói mòn, mà cần quản lý tổng hợp nhằm duy trì chất hữu cơ, bảo vệ cấu trúc đất, cân đối dinh dưỡng, sử dụng hợp lý phân bón và thuốc bảo vệ thực vật, kiểm soát nguồn chất thải và bảo vệ lớp phủ thực vật.

Mục tiêu cuối cùng là duy trì đất khỏe, có khả năng giữ nước và dinh dưỡng, hỗ trợ cây trồng và hệ sinh thái, đồng thời bảo đảm năng suất nông nghiệp và khả năng sử dụng đất bền vững lâu dài.