Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu đánh giá xói mòn tiềm năng cho các trạng thái rừng và đất lâm nghiệp thuộc lưu vực Sơn Diệm, huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:101

Thêm vào BST

Báo xấu

29
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm xác định lượng đất bị xói mòn tiềm năng ở các trạng thái rừng và đất lâm nghiệp. Ngoài ra, đề tài cũng nghiên cứu mối liên hệ giữa cường độ xói mòn với các nhân tố có ảnh hưởng quan trọng từ đó đề xuất một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm hạn chế cường độ xói mòn đất cho lưu vực Sơn Diệm. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu đánh giá xói mòn tiềm năng cho các trạng thái rừng và đất lâm nghiệp thuộc lưu vực Sơn Diệm, huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN TRỌNG CƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ XÓI MÒN TIỀM NĂNG CHO CÁC TRẠNG THÁI RỪNG VÀ ĐẤT LÂM NGHIỆP THUỘC LƯU VỰC SƠN DIỆM, HUYỆN HƯƠNG SƠN, TỈNH HÀ TĨNH LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Hà Nội, 2013
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN TRỌNG CƯƠNG NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ XÓI MÒN TIỀM NĂNG CHO CÁC TRẠNG THÁI RỪNG VÀ ĐẤT LÂM NGHIỆP THUỘC LƯU VỰC SƠN DIỆM, HUYỆN HƯƠNG SƠN, TỈNH HÀ TĨNH Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên rừng Mã số: 60.62.02.11 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS. PHÙNG VĂN KHOA Hà Nội, 2013
i LỜI CẢM ƠN Luận văn Thạc sỹ: “Nghiên cứu đánh giá xói mòn tiềm năng cho các trạng thái rừng và đất lâm nghiệp thuộc lưu vực Sơn Diệm, huyện Hương Sơn, tỉnh Hà tĩnh”được hoàn thành theo chương trình Đào tạo Sau đại học của trường Đại học lâm nghiệp Việt Nam. Có được kết quả này, tác giả xin gửi lời cảm ơn tới Ban giám hiệu, các thầy cô trong Khoa đào tạo sau đại học, các thầy cô giáo trực tiếp giảng dạy đã tạo điều kiện giúp đỡ, động viên tác giả hoàn thành luận văn này. Đặc biệt tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới TS. Phùng Văn Khoa. - người hướng dẫn khoa học, đã tận tình hướng dẫn tác giả từ khi hình thành phát triển ý tưởng đến xây dựng đề cương, phương pháp luận, tìm tài liệu và có những chỉ dẫn khoa học quý báu trong suốt quá trình triển khai nghiên cứu và hoàn thành đề tài. Xin chân thành cảm ơn sự quan tâm, giúp đỡ nhiệt tình, tạo điều kiện của Ban lãnh đạo và tập thể cán bộ Viện Sinh thái rừng và Môi trường đã cung cấp các tư liệu, số liệu liên quan; đồng thời tác giả xin cảm ơn tập thể cán bộ, nhân dân các xã trong lưu vực Sơn Diệm đối với tác giả trong quá trình thu thập số liệu ngoại nghiệp và hoàn thiện luận văn. Mặc dù đã nỗ lực hết mình, nhưng do trình độ hạn chế về nhiều mặt, nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Tác giả rất mong nhận được những ý kiến đóng góp và xin tiếp thucác ý kiến đóng góp. Xin trân trọng cảm ơn! Hà Nội, tháng 9 năm 2013 Tác giả Nguyễn Trọng Cương
ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn ......................................................................................................... i Mục lục .............................................................................................................. ii Danh mục các từ viết tắt.................................................................................... v Danh mục các bảng .......................................................................................... vi Danh mục các hình .......................................................................................... vii ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1 Chương 1.TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN NGHIÊN CỨU................. 3 1.1.Nghiên cứu về xói mòn ........................................................................... 3 1.1.1.Một số quan điểm về xói mòn............................................................ 3 1.1.2.Các dạng xói mòn đất ....................................................................... 4 1.1.3.Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất do mưa ................................ 4 1.2.Tổng quan nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới và ở Viêṭ Nam ........... 6 1.2.1.Nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới .............................................. 6 1.2.2.Nghiên cứu xói mòn đất ở Việt Nam ............................................. 10 1.3.Các xu hướng mới trong nghiên cứu xói mòn đất hiện nay ................. 16 1.4.Các phương pháp đánh giá xói mòn đất ............................................... 17 1.4.1.Phương pháp phân loại, phân vùng lãnh thổ theo mức độ xói mòn ... 17 1.4.2.Phương pháp mô hình hoá ............................................................. 17 1.5.Các mô hình đánh giá xói mòn đất ....................................................... 17 1.6.Phương pháp ứng dụng viễn thám và GIS trong đánh giá xói mòn đất ... 18 Chương 2.MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀPHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……....................................................................................... 19 2.1.Mục tiêu ................................................................................................ 19 2.1.1.Mục tiêu chung............................................................................... 19 2.1.2.Mục tiêu cụ thể............................................................................... 19
iii 2.2.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu......................................................... 19 2.3.Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 19 2.4.Phương pháp nghiên cứu....................................................................... 20 2.4.1.Phương pháp kế thừa tài liệu. ........................................................ 20 2.4.2.Phương pháp điều tra ngoại nghiệp ............................................... 20 2.4.3.Phương pháp xử lý số liệu nội nghiệp ........................................... 25 2.4.4.Phương pháp thành lập bản đồ xói mòn tiềm năng lưu vực Sơn Diệm ........................................................................................................ 32 2.4.5.Đề xuất giải pháp giải thiểu xói mòn tại Lưu vực Sơn Diệm tỉnh Hà Tĩnh…. .................................................................................................... 34 Chương 3.KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ......................... 36 3.1.Đặc điểm của Lưu vực Sơn Diệm ......................................................... 36 3.1.1.Xác định ranh giới, diện tích và các đặc trưng của lưu vực Sơn Diệm ........................................................................................................ 36 3.1.2.Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội các xã trong lưu vực Sơn Diệm.... 39 3.2.Nghiên cứu các chỉ tiêu cấu trúc của thảm thực vật rừng.................... .41 3.2.1.Đặc điểm hiện trạng rừng trong lưu vực Sơn Diệm ...................... 41 3.2.2.Đặc điểm chiều cao tầng cây cao (H) ............................................ 53 3.2.3.Đặc điểm độ tàn che của tầng cây cao (TC) .................................. 55 3.2.4.Độ che phủ của cây bụi và thảm tươi (CP) .................................... 57 3.2.5.Đặc điểm độ che phủ của lớp thảm khô, thảm mục (TM) ............. 59 3.3. ... Nghiên cứu tính chất của đất, các đặc điểm địa hình và lượng mưa.62 3.3.1.Đặc điểm của độ xốp lớp đất mặt (X). ........................................... 62 3.3.2.Đặc điểm của độ dốc mặt đất (α). .................................................. 63 3.3.3.Đặc điểm chỉ số xói mòn do mưa (K). ........................................... 65 3.4. Nghiên cứu thành lập bản đồ xói mòn tiềm năng Lưu vực Sơn Diệm.67 3.4.1.Thành lập bản đồ xói mòn tiềm năng lưu vực Sơn Diệm .............. 67
iv 3.4.2.Xác định lượng xói mòn tiềm năng cho các trạng thái rừng. ........ 72 3.5.Đề xuất giải pháp giải thiểu xói mòn tại lưu vực Sơn Diệm, huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh. ........................................................................... 74 KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ ................................................... 80 1. Kết luận. .................................................................................................. 80 2.Tồn tại. ..................................................................................................... 81 3. Kiến nghị ................................................................................................. 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC
v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Viết đầy đủ BQL Ban quản lý CP Độ che phủ cây bụi thảm tươi DEM (Digital Elevation Model)Mô hình số hóa độ cao Htb Chiều cao trung bình cây cao LDLR Loại đất loại rừng LRTX Lá rộng thường xanh LV Lưu vực OTC Ô tiêu chuẩn XMTN Xói mòn tiềm năng TC Độ tàn che cây cao TK Độ che phủ thảm khô, thảm mục
vi DANH MỤC BẢNG BIỂU TT Tên bảng Trang 4.1 Đặc trưng hình thái của lưu vực Sơn Diệm 39 4.2 Các trạng thái rừng chủ yếu ở Lưu vực Sơn Diệm 43 4.3 Diện tích các trạng thái rừng tự nhiên ở Hương Sơn 45 4.4 Các chỉ tiêu thảm thực vật và độ xốp của các trạng thái rừng 48 tự nhiên Lưu vực Sơn Diệm 4.5 Các chỉ tiêu cấu trúc của rừng trồng Keo các cấp tuổi 50 4.6 Các chỉ tiêu cấu trúc của rừng trồng hỗn giao Thông và Keo 50 4.7 Các chỉ tiêu cấu trúc của rừng trồng các loài khác 51 4.8 Các chỉ tiêu cấu trúc của các trạng thái không có rừng 53 4.9 Chiều cao bình quân của các trạng thái rừng ở LV Sơn Diệm 54 4.10 Độ tàn che bình quân tầng cây cao của các trạng thái rừng 56 4.11 Độ che phủ bình quân của cây bụi thảm tươi 58 4.12 Độ che phủ bình quân của lớp thảm tươi, thảm mục 60 4.13 Độ xốp lớp đất mặt của các trạng thái rừng 62 4.14 Lượng mưa bình quân theo tháng Lưu vực Sơn Diệm 67 4.15 Diện tích các cấp xói mòn tiềm năng lưu vực Sơn Diệm 69 4.16 TCVN 5299 - 2009 về phân cấ p xói mòn 70 4.17 Diện tích các cấp xói mòn tiềm năng sau khi phân cấp theo 71 TCVN 5299-2009 4.18 Lượng xói mòn tiềm năng của các trạng thái rừng lưu vực Sơn Diệm 73
vii DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang 4.1 Vị trí lưu vực Sơn Diệm. 37 4.2 Ranh giới các xã và mạng lưới thủy văn trong lưu vực Sơn 38 Diệm 4.3 Bản đồ hiện trạng rừng lưu vực Sơn Diệm 44 4.4 Rừng giàu ở xã LV Sơn Diệm 46 4.5 Rừng trung bình ở LV Sơn Diệm 46 4.6 Rừng nghèo ở xã Sơn Hồng 47 4.7 Rừng phục hồi và rừng hỗn giao gỗ - tre nứa ở LV Sơn Diệm 48 4.8 Rừng trồng Keo ở LV Sơn Diệm 49 4.9 Rừng Cao su mới trồng và rừng trồng Mỡ tại xã Sơn Hồng – 52 huyện Hương Sơn 4.10 Đất trống có cây bụi ở LV Sơn Diệm 52 4.11 Bản đồ độ tàn che tầng cây cao của khu vực nghiên cứu 55 4.12 Bản đồ độ tàn che tầng cây cao lưu vực Sơn Diệm 57 4.13 Bản đồ độ che phủ của cây bụi thảm tươi 59 4.14 Bản đồ độ tỉ lệ che phủ của thảm khô thảm mục 61 4.15 Bản đồ độ xốp lớp đất mặt Lưu vực Sơn Diệm 63 4.16 Bản đồ độ dốc lưu vực Sơn 65 4.17 Bản đồ xói mòn tiềm năng Lưu vực Sơn Diệm 68 4.18 Bản đồ phân cấp xói mòn tiềm nănglưu vực Sơn Diệm 70 4.19 Tỉ lệ các cấp xói mòn tiềm năng tại lưu vực Sơn Diệm 73
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Xói mòn là quá trình lớp đất mặt bị bào mòn do tác động của nước mưa hoặc do gió. Xói mòn làm rửa trôi chất dinh dưỡng, gây thoái hóa đất, giảm năng suất cây trồng, thậm chí làm mất khả năng sinh tồn của cây trồng. Xói mòn còn gây nên hiện tượng bồi lắng sông hồ, ảnh hưởng nghiêm trọng đến khả năng lưu thông, tích trữ và điều tiết nước, đến sản xuất nông lâm nghiệp và các ngành kinh tế khác. Đặc biệt là từ khi có nhu cầu phải đảm bảo an toàn lâu dài cho các công trình giao thông, thủy lợi, thủy điện và nguồn nước thì yêu cầu về hạn chế xói mòn lại trở nên cấp bách hơn. Tuy nhiên, những nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực này còn nhiều hạn chế, bởi chúng ta còn thiếu nhiều thông tin cần thiết cho việc dự báo lượng đất xói mòn. Cũng như chưa xác định được tiêu chuẩn hợp lý của thảm thực vật đáp ứng yêu cầu bảo vệ đất, hạn chế xói mòn trên từng khu vực cụ thể, với từng trạng thái thực vật cụ thể. Điều này đã dẫn tới ở một số nơiđã phải bỏ ra một lượng chi phí rất lớn để trồng rừng giữ nước và chống xói mòn đất, nhưng rừng trồng lại có khả năng giữ nước và bảo vệ đất không cao, thậm chí kém hơn so với những thảm thực vật bị thay thế trước đó. Thực tế đó chỉ ra rằng, việc nghiên cứu xói mòn đất nhằm đưa ra những cơ sở khoa học cho các giải pháp quản lý và sử dụng rừng là hết sức cần thiết. Lưu vực Sơn Diệm, huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh là lưu vực đầu nguồn của sông Ngàn Phố, một phụ lưu lớn của sông Lam. Là khu vực có địa hình phức tạp, độ dốc cao, lượng mưa trung bình hàng năm lớn và tài nguyên thiên nhiên phong phú. Tuy nhiên, trước thực trạng khai thác thiếu bền vững tài nguyên rừng, diện tích và trữ lượng rừng đang bị suy giảm nhanh chóng, ảnh hưởng rất lớn đến môi trường đất, trong đó chủ yếu là tình trạng xói mòn đất nói chung và đất lâm nghiệp nói riêng.
2 Xuất phát từ thực tế đó, tôi thực hiện đề tài: Nghiên cứu đánh giá xói mòn tiềm năng cho các trạng thái rừng và đất lâm nghiệp thuộc lưu vực Sơn Diệm, huyện Hương Sơn, tỉnh Hà Tĩnh. Mục tiêu của đề tài là xác định lượng đất bị xói mòn tiềm năng ởcác trạng thái rừng và đất lâm nghiêp. Ngoài ra, đề tài cũng nghiên cứu mối liên hệ giữa cường độ xói mòn với các nhân tố có ảnh hưởng quan trọng từ đó đề xuất một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm hạn chế cường độ xói mòn đất cho lưu vực Sơn Diệm.
3 Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN NGHIÊN CỨU 1.1. Nghiên cứu về xói mòn 1.1.1. Một số quan điểm về xói mòn Theo từ điể n bách khoa toàn thư về khoa ho ̣c đấ t, xói mòn xuấ t phát từ tiế ng Latin là “erodere” chỉ sự ăn mòn dần. Thuật ngữ xói mòn dùng để chỉ các quá trình liên quan đế n các lớp đấ t, đá tơi ra và bi ̣ mang đi bởi các tác nhân như gió, nước, băng, tuyế t tan hoă ̣c hoa ̣t đô ̣ng của sinh vâ ̣t [26]. Theo viện sĩ L.I. Paraxôlốp, xói mòn đấ t là những hiêṇ tươ ̣ng phá hủy và cuố n trôi theo đấ t cũng như quă ̣ng xố p bằ ng dòng nước và gió thể hiê ̣n dưới nhiề u hình thức và rấ t phổ biế n. Còn theo Rattan Lal thì xói mòn đấ t còn đươ ̣c xem là sự chuyể n dời vâ ̣t lý của lớp đấ t do nhiề u tác nhân khác nhau như lực đâ ̣p của gio ̣t nước, gió, tuyế t và bao gồ m cả quá trình sa ̣t lở do tro ̣ng lực [28]. Theo R.P.C Morgan xói mòn đấ t là mô ̣t quá trình gồ m hai pha, bao gồ m sự tách rời của các phầ n tử nhỏ từ mă ̣t đấ t sau đó vâ ̣n chuyể n chúng dưới các tác nhân gây xói như nước chảy và gió. Khi năng lươ ̣ng không còn đủ để vâ ̣n chuyể n các phầ n tử này, pha thứ ba – quá trình bồ i lắ ng – sẽ xảy ra. [26]. Mô ̣t trong những cách tiế p câ ̣n khác khi nghiên cứu về lớp phủ thực vâ ̣t thì xói mòn là mô ̣t quá trin ̀ h đô ̣ng lực phá hủy đô ̣ màu mỡ của đấ t, làm mấ t tra ̣ng thái cân bằ ng của cả vùng bi ̣xói mòn lẫn vùng bi ̣bồ i tu ̣ (Nguyễn Quang My,̃ Nguyễn Tứ Dầ n, (1986). Như vâ ̣y, xói mòn đấ t đươ ̣c xem xét trên quan điể m là mô ̣t quá triǹ h đô ̣ng lực, bao gồ m sự phá hủy các lớp đấ t đá, mùn và vâ ̣n chuyể n chúng đi xa dưới tác đô ̣ng của các nhân tố gây xói, như gió, nước, băng, tuyế t tan hoặc hoa ̣t đô ̣ng của sinh vâ ̣t, bao gồ m cả các yế u tố nhân sinh.
4 1.1.2. Các dạng xói mòn đất : Có nhiều dạng xói mòn khác nhau, bao gồm: Xói mòn do gió, xói mòn do nước, xói mòn tro ̣ng lực, xói mòn do baõ lũ, xói mòn do băng tuyế t tan, xói mòn sinh ho ̣c và xói mòn do con người. Ở lưu vực Sơn Diệm, xói mòn chủ yếu là do nước vì vậy trong giới hạn của đề tài, tác giả chỉ nghiên cứu quá trình xói mòn đất do nước. - Xói mòn do nước cũng thường đươ ̣c go ̣i là sự rửa trôi nhưng bao hàm rô ̣ng hơn. Tại mô ̣t quy mô nhỏ, khi ha ̣t mưa rơi xuố ng theo các hiê ̣n tươ ̣ng thời tiế t sẽ có ảnh hưởng khác nhau phu ̣ thuô ̣c vào kích thước và hiê ̣u ứng, những ha ̣t mưa phùn nhỏ và đề u thấ m sâu hơn vào lòng đấ t, nhưng những ha ̣t mưa lớn liên quan đế n mưa nhiêṭ đới tác đô ̣ng vào bề mă ̣t đấ t và bóc tách các mảnh vu ̣n từ mo ̣i hướng. Ngoài ra, sườn dố c cũng làm tăng đáng kể hiệu ứng bắ n lên của gio ̣t nước, làm tăng đáng kể sự rửa trôi theo sườn. 1.1.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất do mưa Xói mòn do nước là rất quan trọng và là địa hình phổ biến nhất. Thực tế, nó đào xới, di chuyển và tích tụ một khối lượng lớn vật liệu trong khoảng thời gian rất ngắn. Cường độ xói mòn có quan hệ chặt chẽ với lượng mưa rơi xuống trong một đơn vị thời gian (chẳng hạn lượng mưa trung bình năm). Quá trình xói mòn do nước mưa xảy ra 3 giai đoạn, bao gồm quá trình phá vỡ kết cấu đất, vận chuyển hạt đất cùng với các chất khác trên bề mặt theo dòng chảy, và khi năng lượng không đủ để vận chuyển quá trình lắng đọng bắt đầu diễn ra. Xói mòn đất do nước có 3 loại chủ yếu là xói mòn bề mặt, xói mòn rãnh nhỏ và rãnh lớn [23]. Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất do mưa cụ thể như sau: + Lượng mưa hàng năm: mưa là yếu tố chính gây ra xói mòn đất do tác động của mưa đến việc phân tách các hạt đất thông qua lực tác dụng của hạt
5 nước bắn vào đất bề mặt. Ngoài ra, dòng chảy bề mặt tiếp tục gây ra xói mòn do vận chuyển lượng đất bị phân tách do mưa gây ra. + Địa hình và địa mạo: Độ dốc và chiều dài sườn dốc có ảnh hưởng lớn đến xói mòn đất do mưa vì chúng thay đổi vận tốc và lượng nước mưa chảy trên bề mặt, độ dốc càng lớn và chiều dài sườn dốc càng dài thì lượng đất bị xói mòn càng nhiều. Hình dạng vùng đất dốc có tác động đáng kể đến xói mòn rãnh, lượng đất mất và dòng chảy bề mặt. Địa hình dạng thuần nhất, hình mũi, và lồi có khả năng bị xói mòn nhiều hơn địa hình dạng lõm. Ngoài ra, hướng dốc có ảnh hưởng lớn gián tiếp đến xói mòn đất do mỗi hướng dốc có điều kiện khí hậu khác nhau làm cho đất có độ ẩm và kết cấu đất khác nhau và do đó gián tiếp đến mức độ xói mòn đất. + Loại đất và các tính chất của đất: Các loại đất khác nhau có khả năng chống chịu với hiện tượng xói mòn khác nhau, sự khác nhau đó được đặc trưng bởi thành phần cơ giới đất, khả năng thấm của đất, hàm lượng dinh dưỡng trong đất, khả năng kết dính của đất, và lực cắt của đất. Hạt đất càng nhỏ thì độ dính kết càng cao và rất khó bị phân tách do tác dụng của mưa nhưng lại bị vận chuyển bởi dòng chảy bề mặt, ngược lại hạt đất càng lớn thì khả năng bị phân tách càng lớn nhưng lại khó bị vận chuyển đi nơi khác. Đất có hàm lượng đất mịn hơn 40% thì khả năng bị xói mòn cao. Evan (1980) đã chứng minh rằng đất có hàm lượng sét từ 9 – 30% có khả năng bị xói mòn lớn nhất. Ngoài ra, đất có hàm lượng khoáng chất cao lại có khả năng kết dính lớn và do đó ít bị xói mòn hơn. Nếu đất có hàm lượng chất hữu cơ nhỏ hơn 3.5% thì được xem là đất dễ có nguy cơ xói mòn. + Yếu tố độ che phủ thực vật: Thực vật đóng vai trò là lớp che chở mặt đất thông qua các bộ phận thân, lá và rễ cây, nó đóng vai trò hấp thu năng lượng mưa và dòng chảy trước khi nước mưa rơi vào đất. Rễ cây cũng đóng góp vào việc tăng cường khả năng giữ đất. Nghiên cứu của Hudson và
6 Jackson (1959) cho thấy, lượng mất đất là 126.6 tấn/ha trên vùng đất trống và 0.9 tấn/ha cho vùng đất được phủ bởi thực vật. Khả năng giảm xói mòn đất của thảm thực vật phụ thuộc vào độ cao, tính liên tục của tán cây và mật độ che phủ mặt đất. Theo McGregor và Mutchler (1978) động năng của mưa bị giảm từ 75 đến 95% do tán cây che phủ, tuy nhiên động năng mưa tăng lên ở dọc các hàng cây và nơi nước trên lá cây đổ xuống đất. + Các biện pháp canh tác và bảo tồn đất: Độ che phủ thực vật không những phụ thuộc vào loại thực vật và chất lượng sinh trưởng của cây, mà còn phụ thuộc với thời kỳ sinh trưởng và mùa vụ. Do đó, khả năng giảm xói mòn của cây trồng phụ thuộc lớn vào thời điểm mưa và các biện pháp canh tác, bảo vệ đất vào thời điểm đó. Có nhiều biện pháp để giảm xói mòn đất bởi việc canh tác, cách đơn giản nhất là trồng xen nhiều loại cây trồng khác nhau và luân canh hợp lý cây trồng trên các thửa đất. Sau 100 năm đất trồng ngô liên tục sẽ còn lại 44% lớp đất mặt, trong khi đó đất có hệ thống xen canh, luân canh sẽ có khả năng giữ lại 70% lớp đất mặt. Ngoài ra nhiều biện pháp thực tế cũng đã chứng minh khả năng bảo vệ đất khỏi xói mòn như trồng cây theo đường bình độ, canh tác nông lâm kết hợp, trồng cây mật độ cao, phủ mặt đất canh tác bởi các vật liệu chống thấm, và khôi phục độ che phủ. [14] 1.2. Tổng quan nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới và ở Viêṭ Nam 1.2.1. Nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới Từ lâu, quản lý và kiể m soát xói mòn đã trở thành mô ̣t thách thức kể từ khi ngành nông nghiê ̣p đinh ̣ cư ra đời. Với cố gắ ng kiể m soát xói mòn trên những vùng đấ t dố c đã dẫn đế n sự ra đời của kiể u canh tác trên ruô ̣ng bâ ̣c thang [10]. Có thể nói công trình nghiên cứu đầu tiên về xói mòn đất và dòng chảy được thực hiện bởi Volni giai đoạn 1877 đến 1885 (Hudson N, 1981). Ông đã sử dụng một hệ thống các bãi đo dòng chảy để nghiên cứu hàng loạt các nhân tố có liên quan đến xói mòn đất như loại đất, lượng mưa,độ dốc,
7 thực bì,….Xói mòn đất đã được nhiềunhà khoa học thế kỷ XX nghiên cứu thực nghiệm và khái quát hoá thành công thức toán học như: phương trình phá huỷ kết cấu của hạt mưa (bằng nghiên cứu trong phòng thí nghiệm) của Ellison (1945), phương trình mất đất phổ dụng của Wischmeier và Smith (1958, 1978),…. Thêm vào đó là những nghiên cứu thông qua xây dựng mô hình mô phỏng như: Mô hình xói mòn đất dốc của Foster và Meyer (1975), mô hình mất đất do dòng chảy của Fleming và Walker (1977),… Tuy nhiên, phần lớn các kết luận chưa được định lượng một cách rõ ràng. Sau đó, nhiều nghiên cứu về xói mòn đất dưới ảnh hưởng của lớp phủ thực vật và hoạt động canh tác được thực hiện ở Mỹ, Liên Xô. Có thể chia lịch sử nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới thành 3 giai đoạn: a. Giai đoạn trước năm 1944 Trong giai đoạn này đã có một số công trình nổi tiếng ở Mỹ và Liên Xô và các nước châu Âu Mille, Bennett, Laws, Alden, Zakharop [23]. Trong giai đoạn này tồn tại quan điểm chung cho rằng xói mòn chủ yếu do dòng chảy tràn trên mặt đất tạo nên. Vì vậy, các tác giả tập trung vào các hướng nghiên cứu hiệu quả của các công trình xói mòn ngoài thực địa, như kết cấu các bờ bậc thang, các băng cây xanh chắn đất, cách bố trí cây trồng theo không gian trên mặt đất.... Những nghiên cứu được tiến hành nhờ phân tích các thông tin thu được từ hiện trường như: bề dày lớp đất mặt bị mất đi, lượng đất, bùn, cát bị cuốn trôi vào bể chứa. Nhìn chung trong giai đoạn này những nghiên cứu được tiến hành theo phương pháp đơn giản, chưa kết hợp được giữa thực nghiệm ngoài hiện trường với nghiên cứu trong phòng thí nghiệm, giá trị định lượng chưa cao. b. Giai đoạn từ 1944 – 1980 Giai đoạn này được mở đầu bằng công trình nghiên cứu của Ellison năm 1944 [14].Bằng các thí nghiệm trong phòng, lần đầu tiên ông đã phát hiện ra nhân tố cực kỳ quan trọng ảnh hưởng tới xói mòn đất đó là hạt
8 mưa.Động năng của hạt mưa, sức bắn phá của nó trên bề mặt đất có vai trò quan trọng nhất, quyết định đến xói mòn. Việc giảm động năng của hạt mưa bằng các dàn che nhân tạo hoặc tán lá của lớp phủ thực vật có thể làm giảm xói mòn đến hàng trăm lần. Phát hiện của Ellison đã làm thay đổi quan điểm nghiên cứu về xói mòn và khả năng bảo vệ đất của các thảm thực vật.Nó đã mở ra phương hướng sử dụng cấu trúc thảm thực vật trong các biện pháp chống xói mòn nhằm bảo vệ độ phì của đất. Các nghiên cứu xói mòn bắt đầu chuyển sang nghiên cứu định lượng, xác định cơ chế xói mòn, tìm công thức toán học đê mô phỏng quá trình xói mòn. Các nhà nghiên cứu nổi tiếng trong giai đoạn này là: Ellison, Delixop, Mikhovic, Wischmeier W.H, (1978), Kirkby M.J và Chorley (1967). Xói mòn đất đã được các nhà khoa học thế kỷ XX nghiên cứu thực nghiệm và khái quát hoá thành công thức toán học như: Phương trình xói mòn mặt đất của Horton (1945), Phương trình mất đất của Musgave (1947), Phương trình phá huỷ kết cấu của hạt mưa (bằng nghiên cứu trong phòng thí nghiệm) của Ellison (1945), Phương trình mất đất phổ dụng của Wischmeier và Smith (1958, 1978),… hoặc nghiên cứu thông qua xây dựng mô hình mô phỏng như: Mô hình bồi lắng của Megev (1967), Mô hình mô phỏng quá trình bồi lắng của Fleming và Fhamy (1973), Mô hình xói mòn đất dốc của Foster và Meyer (1975), Mô hình mất đất do dòng chảy của Fleming và Walker (1977),… Hudson (1971, 1981), Zakharop (1973) và nhiều tác giả khác đã nghiên cứu ảnh hưởng của kích thước hạt mưa, cường độ mưa và phân bố mưa tới xói mòn và dòng chảy mặt. Bên cạnh đó, các nhân tố khác ảnh hưởng đến xói mòn như: chiều dài sườn dốc, loại đất, lớp phủ thực vật,…cũng được nghiên cứu sâu và rộng. Điển hình là các nghiên cứu của tác giả Wischmeier (1966,
9 1971).Những kết quả nghiên cứu này đã góp phần tìm ra cơ chế của quá trình xói mòn cũng như đề xuất các biện pháp phòng chống xói mòn thích hợp. Kết quản quan trọng của nghiên cứu xói mòn và khả năng bảo vệ đất trong giai đoạn này là xây dựng được phương trình mất đất phổ dụng (USLE) ở trường Đại học tổng hợp Pardin (Mỹ) vào cuối năm 1950 [25]. Các yếu tố gây xói mòn được quy lại thành 7 yếu tố chính và biểu thị bằng phương trình có dạng tổng quát: A = R.K.L.S.C.P (1.1) Trong đó: A: Lượng đất xói mòn trung bình (tấn/acre/năm) R: Hệ số xói mòn do mưa K : Hệ số xói mòn đất L: Hệ số độ dài sườn dốc (lượng đất mất trên thửa đất quan trắc so với trên thửa đất tiêu chuẩn dài 22.13m). S: Hệ số độ dốc (lượng đất mất trên thửa đất quan trắc so với trên thửa đất tiêu chuẩn có độ dốc 9%). C: Hệ số canh tác (lượng đất mất trên thửa đất quan trắc so với trên thửa đất tiêu chuẩn được làm đất theo tiêu chuẩn) P: Hệ số bảo vệ đất (lượng đất mất trên thửa đất có bảo vệ so với trên thửa đất không được bảo vệ). Phương trình này đã làm sáng tỏ vai trò của từng nhân tố ảnh hưởng đến xói mòn ở các khu vực có điều kiện địa lý khác nhau. c. Giai đoạn 1980 đến nay Con người đã nhận thức được rằng xói mòn đất không chỉ làm thu hẹp diện tích đất canh tác nhanh chóng mà còn là nguyên nhân dẫn đến biến đổi tính chất của nhiều thành phần môi trường như: nguồn nước, thực vật, động vật. Vì vậy, bảo vệ đất đã trở thành mục tiêu chiến lược vì sự tồn tại của con
10 người. Khả năng chống xói mòn là một chỉ tiêu quan trọng là một tiêu chuẩn để xây dựng các biện pháp kỹ thuật bảo vệ và là cơ sở cho việc phối hợp các loài cây, các phương thức canh tác... Kết quả nghiên cứu cơ bản ở giai đoạn này thể hiện ở hai mặt sau: - Phát triển các mô hình toán học để dự báo xói mòn. Phương trình được áp dụng chủ yếu là phương trình mất đất phổ dụng cải tiến (RUSLE) của Wischmeier W.H, (1997), trên cơ sở gộp hệ số độ dốc và hệ số chiều dài sườn dốc thành hệ số địa hình - Những biện pháp bảo vệ đất tập trung vào hai nhóm chính: + Dùng các thảm thực vật để chống xói mòn, chủ yếu là các thảm thực vật rừng, các mô hình nông lâm kết hợp và mô hình SALT, + Xây dựng các công trình xói mòn (chủ yếu mô hình ruộng bậc thang trên đất dốc). Tuy nhiên các công trình vẫn tập trung nghiên cứu chủ yếu với đất canh tác nông nghiệp. 1.2.2. Nghiên cứu xói mòn đất ở Việt Nam Lịch sử nghiên cứu xói mòn đất ở Việt Nam theo Võ Đại Hải (1996) có thể chia thành 3 giai đoạn như sau [6]: a. Giai đoạn trước năm 1954 Xói mòn đất hầu như chưa được nghiên cứu, tuy thế trong giai đoạn này đã xuất hiện một vài biện pháp công trình phòng chống xói mòn của người dân như làm ruộng bậc thang, xây kè cống… b. Giai đoạn từ năm 1954 đến năm 1975 Các công trình nghiên cứu xói mòn đất đầu tiên xuất hiện vào những năm 1960-1964 như công trình của Nguyễn Ngọc Bình, Cao Văn Vinh về ảnh hưởng của độ dốc tới xói mòn đất, góp phần đề ra các chỉ tiêu và qui chế bảo vệ, sử dụng và khai thác đất dốc. Cũng trong thời gian này các tác giả như Tôn Gia
11 Huyên, Chu Đình Hoàng, Nguyễn Xuân Quát – Bùi Ngạnh (1963) , … đã tập trung nghiên cứu ở Tây Bắc, Bắc Thái, Sơn La, Phú Thọ, Lào Cai về biện pháp công trình và trồng cây phân xanh che phủ đất. Những kết quả nghiên cứu này, đã góp phần xây dựng nên qui phạm tạm thời thiết kế trên đồi của Bộ Nông Nghiệp. Mười năm tiếp theo (1965-1975) công tác nghiên cứu xói mòn đất tuy có ít đi nhưng thực chất đã có hướng phát triển theo chiều rộng và chiều sâu, đã có phân vùng xói mòn, xây dựng các trạm quan trắc xói mòn định vị lâu dài, … Nổi bật nhất là công trình của Chu Đình Hoàng (1976, 1977) và Đào Khương (1970) về những nét đặc trưng chủ yếu cảu xói mòn vùng khí hậu nhiệt đới Việt Nam; (Võ Đại Hải, 1996) [15], Bùi Quang Toản và cộng tác viên (1968)... đã khẳng định yêu cầu đánh giá định tính, định lượng cũng như áp dụng các biện pháp chống xói mòn đất. Các nghiên cứu đã đánh giá xói mòn đất và hiệu quả phòng chống của một số biện pháp trên những khu vực đất dốc cụ thể . Công trình của bộ môn khí tượng thủy văn (Viện nghiên cứu lâm nghiệp) về ảnh hưởng của rừng tới xói mòn; công trình của Hà Ngọc Ngô (1971) và của Ngô Đức Thiều về biện pháp công trình phân cấp dòng chảy (dẫn theo Võ Đại Hải, 1996) [6]. c. Giai đoạn từ 1975 đến nay Sau năm 1975 nhiều công trình nghiên cứu áp dụng phương pháp hiện đại đã được áp dụng. Nhiều khu nghiên cứu quan trắc định vị đã được xây dựng kiên cố bằng gạch và xi măng, gỗ, kim loại,… như trạm nghiên cứu xói mòn An Châu (Hữu Lũng), trạm Êkmat (Buôn Ma Thuột), trạm nghiên cứu xói mòn đất Tây Nguyên. Trong thời gian này, các công trình nghiên cứu chủ yếu trung vào xói mòn đất và khả năng giữ nước của một số cây trồng nông nghiệp và công nghiệp, đặc biệt là ở các vùng Tây Nguyên. Hàng loạt các công trình mang nhiều sắc thái và