1. Xói mòn đất và sự cần thiết của canh tác bền vững trên đất dốc
a. Khái niệm đất dốc và xói mòn đất
FAO đã định nghĩa đất dốc là vùng đất có biến động lên/xuống của bề mặt đất. Việc xác định độ dốc của đất rất quan trọng đối với người nông dân, nhất là quyết định đến hệ thống cây trồng và tưới tiêu.
Xói mòn đất là hiện tượng rửa trôi lớp đất mặt, nó là một dạng suy thoái đất. Quá trình này bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như độ dốc, loại đất, điều kiện tự nhiên, điều kiện canh tác và loại cây trồng. Theo công thức tính lượng đất xói mòn hàng năm (Universal Soil Loss Equation – USLE) phát minh bởi Bộ Nông nghiệp Mỹ, thì độ dốc là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến xói mòn. Cụ thể như sau:
A = R × K × LS × C × P
Trong đó:
- A: Là lượng đất xói mòn hàng năm trung bình (tấn/ha/năm)
- R: Là các yếu tố liên quan đến lượng mưa và dòng chảy. Đây là yếu tố liên quan nhiều đến điều kiện tự nhiên nên khả năng tác động của con người đến yếu tố này là rất nhỏ trong thực tế.
- K: Là khả năng xói mòn của đất. Chỉ số LS phụ thuộc vào yếu tố kết cấu đất, loại đất và chất lượng đất. Cụ thể là mối tương quan giữa kết cấu đất và các yếu tố hữu cơ trong đất. Đất càng có hàm lượng chất hữu cơ thấp thì càng dễ xói mòn, trong khi đó đất có kết cấu xấu cũng dễ xói mòn. Việc điều khiển chế độ canh tác như làm đất tối thiểu hoặc sử dụng nhiều phân hữu cơ sẽ có tác động tích cực đến chỉ số K.
- LS: Yếu tố liên quan đến hướng dốc và độ dốc. Hiện nay, trong thực tế cũng đã có những biện pháp canh tác giúp cải thiện hệ số LS. Ví dụ như làm tiểu bậc thang trong canh tác ngô trên đất dốc. Tuy nhiên, biện pháp khá hạn chế trong diện tích lớn hoặc nơi có độ dốc quá cao vì rất tốn công lao động.
- C: Yếu tố thảm thực vật. Do đó, các loại cây trồng khác nhau sẽ ảnh hưởng khác nhau đến khả năng xói mòn đất. Ví dụ, các loại cây lương thực ngắn ngày như ngô, đậu, và canola (cây hạt cải dầu) có chỉ số C cao hơn nhiều so với cây ăn quả hoặc đồng cỏ. Điều này cho thấy trồng cỏ hoặc kết hợp với cây ăn quả lâu năm có tác động tích cực trong việc hạn chế xói mòn đất.
- P: Yếu tố liên quan đến các biện pháp canh tác đất. Theo bảng dưới đây thì các biện pháp canh tác, lên luống theo hướng của độ dốc hoặc cày lật đất có chỉ số P cao hơn là các biện pháp canh tác trồng theo đường đồng mức hoặc làm đất tối thiểu.
b. Đặc điểm phân bố đất dốc vùng Trung du miền núi phía Bắc
Vùng Trung du miền núi phía Bắc với tổng diện tích tự nhiên là 9,5 triệu ha, chiếm 28,7% diện tích tự nhiên cả nước. Có tất cả 15 tỉnh trong khu vực, bao gồm 6 tỉnh Tây Bắc (Sơn La, Lai Châu, Điện Biên, Hòa Bình, Yên Bái, Lào Cai), và 9 tỉnh Đông Bắc (Hà Giang, Cao Bằng, Bắc Kạn, Lạng Sơn, Tuyên Quang, Thái Nguyên, Phú Thọ, Bắc Giang, Quảng Ninh). Theo thống kê, vùng Trung du miền núi phía Bắc chiếm 36% tổng diện tích rừng tự nhiên của cả nước và có hơn 70% loài động thực vật. Do đặc điểm địa hình phức tạp và địa hình bị chia cắt phức tạp nên vùng Trung du miền núi phía Bắc có tỷ lệ đất dốc rất lớn. Có tới 85% đất tự nhiên của vùng là đất dốc xen kẽ giữa các dãy núi và thung lũng. Vùng cao nhất là đỉnh Fansipan với độ cao 3.142 m, vùng thấp nhất là thung lũng Hòa Bình với độ cao 20-30 m so với mực nước biển.
Cấu tạo địa hình của vùng dựa trên sự phát triển của các dãy núi cao làm tỷ lệ đất dốc tăng dần từ phía Đồng bằng sông Hồng đến vùng Tây Bắc. Vùng Đông Bắc và các vùng xung quanh Đồng bằng sông Hồng có địa hình cao dần với nhiều đồi và núi thấp. Các dãy núi cao phát triển dần lên về phía Tây Bắc. Do đó, vùng Tây Bắc là vùng có địa hình phức tạp nhất với địa hình đứt gãy và nhiều dãy núi cao, vùng này cũng là vùng có tỷ lệ đất dốc cao nhất cả nước. Bằng phương pháp phân tích bản đồ độ cao GIS, chúng tôi đã xác định được tỷ lệ đất có độ dốc trên 10% vùng Đông Bắc là 60-70%, trong khi đó tỷ lệ này ở vùng Tây Bắc là 85-90% (hình 4 bản đồ độ dốc của Sơn La và Phú Thọ).
Do đặc điểm về độ cao và độ dốc khác nhau mà tập quán canh tác của người dân cũng thích ứng để tạo ra các đặc trưng về hệ thống sản xuất khác nhau (hình 1).
2. Tình hình sản xuất trên đất dốc vùng Trung du miền núi phía Bắc
a. Hiện tượng xói mòn đất và tác động đến sản xuất nông nghiệp
Hiện tượng xói mòn đất có liên quan chặt chẽ đến suy giảm các yếu tố dinh dưỡng đất làm ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng sản xuất của đất. Theo nghiên cứu của Wezel & Friederichsen2 (2002), xói mòn trên đất trồng cây lương thực tại huyện Yên Châu và Mai Sơn (Sơn La) đã làm giảm năng suất ngô và sắn từ 27 đến 31%. Nghiên cứu này cũng chỉ ra rằng, năng suất ngô và sắn giảm là do các thành phần dinh dưỡng đất bị suy giảm, đặc biệt là trên tầng đất mặt. Hàm lượng các chất hữu cơ, đạm và lân đều giảm từ 10-22% so với trước thử nghiệm. Do đó, việc áp dụng cá biện pháp canh tác bảo tồn đất, như làm hàng chắn xói mòn, che phủ, và làm đất tối thiểu, là rất cần thiết để hạn chế xói mòn và duy trì độ phì nhiêu cho đất canh tác.
b. Độc canh cây lương thực và các biện pháp canh tác lạc hậu trên đất dốc
Vùng miền núi phía Bắc, đặc biệt là khu vực sinh sống của các đồng bào dân tộc thiểu số, thường được biết với việc sử dụng các biện pháp canh tác không bền vững lâu đời. Trong đó, độc canh cây lương thực trên đất dốc như ngô và sắn là một trong những phương thức canh tác có hại nhất cho đất. Theo điều tra về tình hình canh tác ngô trên đất dốc của đồng bào người H’Mông và người Thái tại huyện Mai Sơn, người dân đã phải sử dụng gấp đôi lượng phân bón hóa học cho canh tác ngô nhằm duy trì năng suất tương tự so với 5-7 năm trước đây. Điều này cho thấy, canh tác độc canh cây lương thực trên đất dốc đang gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến dinh dưỡng đất và khả năng sản xuất của đất.
Việc canh tác độc canh cây lương thực trên đất dốc ở vùng Tây Bắc Việt Nam thường được tiến hành gieo hạt vào cuối tháng 4 cho đến hết tháng 5 khi kết thúc mùa khô và bắt đầu có những trận mưa đầu mùa. Các hộ nông dân trồng ngô sau khi nương được phát và đốt sạch. Việc chăm sóc ngô cũng phụ thuộc rất lớn vào thuốc trừ cỏ và một lượng lớn phân bón hóa học. Trung bình mỗi hecta ngô sử dụng 500-600 kg lân hoặc NPK, 300 kg đạm và khoảng 150 kg kali clorua. Lượng phân sử dụng này là gấp 3 đến 4 lần lượng phân nông dân Mexico và Mỹ sử dụng cho canh tác ngô3. Tuy nhiên, năng suất ngô Sơn La chỉ đạt khoảng 1/4 so với năng suất ngô của Mỹ. Điều này cho thấy biện pháp canh tác truyền thống rất kém hiệu quả quả và làm giảm dinh dưỡng đất nghiêm trọng.
Du canh, du cư cũng là một tập quán canh tác kém bền vững đối với sản xuất nông nghiệp trên đất dốc. Tập quán này thường thấy ở các nhóm dân tộc thiểu số sống ở vùng núi cao như H’Mông và người Dao. Với tập quán này, người dân thường bắt đầu việc canh tác nương rẫy của mình bằng cách chặt phá rừng, dọn sạch, và đốt để làm nương canh tác cây lương thực. Sau một chu kỳ, thường là từ 5-7 năm, lớp đất canh tác bị thoái hóa và kém hiệu quả, người dân lại chuyển đến vùng đất mới, lại tiếp tục phá rừng làm rẫy và tiến hành một chu kỳ mới.
Tập quán canh tác này được đánh giá là ảnh hưởng nghiêm trọng đến cả tài nguyên thiên nhiên và thoái hóa đất. Theo thống kê của Ủy ban dân tộc cả nước còn 1.500 xã với 350.000 hộ với dân số khoảng 1,5 triệu người vẫn còn tập quán du canh, du cư, phát nương, phá rừng, sản xuất nương rẫy để có lương thực, tổng diện tích nương rấy du canh du cư khoảng 653.000 ha. Hiện nay, với chính sách vận động và hỗ trợ định canh định cư của Nhà nước, tập quán này đã gần như không còn. Tuy nhiên, vẫn còn một nhóm nhỏ người dân vùng núi cao hẻo lánh duy trì tập quán này, đồng thời tác động xấu của tập quán vẫn còn ảnh hưởng lâu dài do tài nguyên rừng cần nhiều thời gian để phục hồi.
c. Tác động của biến đổi khí hậu và nhu cầu cần thay đổi trong nông nghiệp và nông lâm kết hợp
Theo kịch bản biến đổi khí hậu4, vùng miền núi có thể sẽ phải chịu ảnh hưởng nhiều nhất từ các yếu tố tăng nhiệt độ và tăng lượng mưa trung bình năm, tuy nhiên, sự thay đổi này lại không đồng đều theo thời gian và không gian. Theo kịch bản phát thải (RCP4.5), nhiệt độ trung bình của vùng được dự đoán sẽ tăng 0,5oC vào năm 2020 và khoảng 1,2 – 1,3oC vào năm 2050 so với trung bình giai đoạn 1980-1999.
Trong khi đó, lượng mưa cũng dự báo sẽ tăng từ 1,4-1,6% vào năm 2020 và khoảng 3,6-3,8% vào năm 20505. Kết quả là mùa hè, đặc biệt ở vùng đất liền và miền núi, nhiệt độ lại tăng cao hơn, lượng mưa lại tăng hơn vào mùa mưa và khô hạn hơn vào mùa khô. Những hiện tượng thời tiết cực đoan (nóng lạnh quá, mưa bất thường), hiện tượng nhiễu loạn thời tiết ngày càng gia tăng cả về số lượng lẫn cường độ. Như vậy, các hiện tượng lũ lụt, hạn hán, sạt lở, lạnh cục bộ sẽ là những yếu tố ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đến canh tác nông nghiệp vùng miền núi.
Các nghiên cứu mới nhất cũng cho thấy vùng miền núi có số hộ dân nhạy cảm với biến đổi khí hậu cao nhất cả nước, đặc biệt tỷ lệ này chiếm 65-75% ở Điện Biên và Lào Cai, trong khi tỷ lệ này chỉ chiếm 15-25% ở các tỉnh khác (UNU-WIDER (2017)6.