Luận văn Thạc sĩ Khoa học lâm nghiệp: Nghiên cứu khả năng giữ nước của rừng phòng hộ đầu nguồn huyện Mường La, tỉnh Sơn La

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:88

Thêm vào BST

Báo xấu

17
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn nhằm góp phần làm sáng tỏ khả năng chứa nước, hay dung tích chứa nước của một số trạng thái rừng phòng hộ đầu nguồn tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La. Đề xuất được một số giải pháp góp phần quản lý hiệu quả các trạng thái rừng phòng hộ đầu nguồn tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La. 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 khả năng giữ nước của rừng phòng hộ đầu nguồn huyện Mường La, tỉnh Sơn La

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP ----------------------- THÂN THỊ HUYỀN NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG GIỮ NƯỚC CỦA RỪNG PHÒNG HỘ ĐẦU NGUỒN HUYỆN MƯỜNG LA, TỈNH SƠN LA LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Hà Nội, 2011
1 ĐẶT VẤN ĐỀ Vai trò của rừng trong việc giữ nước và điều tiết dòng chảy đã được thừa nhận. Ở Việt Nam, việc điều tiết nguồn nước tại các vùng đầu nguồn để đảm bảo tính ổn định, bền vững của môi trường sống và sự trường tồn của các công trình thuỷ điện đã cho thấy chức năng giữ nước của rừng phòng hộ thực sự rất quan trọng. Tuy nhiên, vì chưa nghiên cứu đầy đủ về khả năng giữ nước của rừng, nên việc tổ chức quy hoạch và xây dựng giải pháp quản lý rừng phòng hộ nguồn nước còn gặp nhiều khó khăn. Hiện nay chúng ta vẫn chưa xác định được diện tích cần thiết và cấu trúc hợp lý của thảm thực vật rừng phòng hộ trên từng lô đất cụ thể; chưa xác định được vị trí phân bố của rừng phòng hộ trên sườn dốc; chưa xây dựng được quy trình kỹ thuật để nâng cao hiệu quả phòng hộ của rừng cũng như chưa đề ra những giải pháp kinh tế - xã hội cần thiết cho quản lý bền vững rừng phòng hộ nguồn nước. Những tồn tại nêu trên đã dẫn đến ở một số địa điểm người ta duy trì quá mức cần thiết diện tích rừng phòng hộ nguồn nước, trong khi ở địa điểm khác lại không phát triển đủ diện tích rừng tối thiểu. Người ta cũng chưa thể đề xuất các biện pháp kiểm tra, giám sát kỹ thuật phù hợp cũng như chưa huy động đầy đủ các nguồn lực kinh tế - xã hội cho quản lý rừng phòng hộ nguồn nước. Đây là một trong những nguyên nhân làm suy thoái rừng và giảm hiệu quả giữ nước của rừng. Thực tế đó chỉ ra rằng, việc nghiên cứu tác dụng giữ nước của rừng nhằm đặt cơ sở khoa học cho các giải pháp quản lý và sử dụng rừng phòng hộ nguồn nước là hết sức cần thiết và cấp bách. Công trình thuỷ điện Sơn La nằm trên huyện Mường La, tỉnh Sơn La, là công trình thuỷ điện lớn nhất Đông Nam Á và là công trình thuỷ điện có ý
2 nghĩa hết sức to lớn đối với đất nước. Như vậy, hiệu quả giữ nước của rừng phòng hộ đầu nguồn nơi đây có ý nghĩa vô cùng to lớn vì nó không chỉ giữ nước đảm bảo vai trò bảo vệ môi trường mà còn có ý nghĩa sống còn đối với thuỷ điện Sơn La. Vì vậy, việc nghiên cứu khả năng giữ nước của rừng phòng hộ nơi đây và đưa ra những giải pháp quản lý hiệu quả và hợp lý là một yêu cầu cấp thiết đặt ra đối với các nhà lâm nghiệp. Nhằm góp phần xác định cơ sở khoa học cho việc giải quyết một số tồn tại trên tôi đã lựa chọn và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng giữ nước của rừng phòng hộ đầu nguồn huyện Mường La, tỉnh Sơn La”.
3 Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Ngoài nước Nghiên cứu vai trò giữ nước của rừng về cơ bản là nghiên cứu thủy văn rừng. Thuật ngữ “Thủy văn rừng” ra đời vào những năm đầu của thế kỷ XIII, tuy lĩnh vực này đã được đề cập nghiên cứu từ khá lâu, song những thành tựu của nó mang ý nghĩa rõ rệt trong cuộc sống phải kể từ những năm 1930 trở lại đây. Đến nay có rất nhiều khái niệm và định nghĩa về thuật ngữ “vai trò giữ nước của rừng” nhưng chủ yếu là xoay quanh hai quan điểm đó là rừng có tác dụng làm tăng lượng nước trong mùa khô và làm ổn định dòng chảy trong khu vực. Trên quan điểm chung, vai trò giữ nước của rừng được hiểu là giữ và tích lũy nước như: làm tăng lượng nước trong đất, giảm sự bốc thoát hơi nước, làm tăng mực nước ngầm, giảm dòng chảy bề mặt, hạn chế xói mòn đất, qua đó điều hoà và ổn định lượng nước sông suối, cũng như làm sạch nước (Mon-tra-nop, 1960, 1973 - dẫn theo Vương Văn Quỳnh, 1999) [25]; Khanbecop (1984) [14]. Nghiên cứu khả năng giữ nước của rừng hay nói cách khác là nghiên cứu thủy văn rừng đã được rất nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm, các tác giả đã đề cập đến nhiều lĩnh vực khác nhau, tuy nhiên những nghiên cứu đó tập trung vào các vấn đề sau: - Nghiên cứu về “Dung tích giữ nước của rừng”, khái niệm này đã được dùng để phản ánh khả năng giữ nước của rừng thông qua tổng lượng nước giữ lại trên tán, lượng nước giữ lại bởi vật rơi rụng và lượng nước giữ trong đất. Quan điểm này được các nhà thuỷ văn rừng chấp nhận một cách rộng rãi (Trần Huệ Tuyền, 1994; Vu Chí Dân và Vương Lễ Tiên, 2001) [3]. Khả năng giữ nước của rừng có giới hạn và phụ thuộc nhiều vào đặc
4 điểm của đất rừng như: độ xốp, kết cấu của đất, tốc độ thấm nước, hàm lượng mùn, độ dày tầng đất. Chúng quyết định dung tích chứa nước của đất rừng (Vu Chí Dân và Vương Lễ Tiên, 2001) [3]. - Sự thấm nước của đất là chỉ thị cho khả năng của tầng điều tiết quan trọng nhất trong tuần hoàn thủy văn rừng, sau khi nước mưa đã đi qua bầu không khí và lớp thảm thực vật che phủ. Sự thấm nước của đất có tác dụng rất quan trọng trong việc hình thành cơ chế phát sinh dòng chảy. Có nhiều mô hình thấm nước của đất dựa vào việc đơn giản hóa quá trình vật lý và các mô hình kinh nghiệm và mô hình cải tiến của nó. Mặc dù những mô hình này đã thu được thành công khá tốt trong mô phỏng vận động của nước trong đất nông nghiệp và trong thủy văn lưu vực đất nông nghiệp, nhưng khi ứng dụng cho vùng đất dốc lại gây ra những thách thức nghiêm trọng. Khi nước thấm vào đất và vận chuyển trong đất, chúng chịu sự chi phối của trọng lực và lực tác dụng mao quản do tiếp xúc giữa nước và hạt đất. Sự biến đổi của kết cấu đất và của thành phần cơ giới đất sẽ dẫn đến sự rối loạn của con đường vận động nước trong đất, nên việc ứng dụng định luật Darcy - định luật mô tả vận động của nước trong một môi trường đồng nhất nhiều lỗ hổng và phương trình liên tục về sự vận động của nước trong đất rừng để nghiên cứu định lượng và dự báo, sẽ dẫn đến những sai lệch tương đối lớn so với tình hình thực tế vì phạm vi sử dụng của định luật Darcy là dùng cho vận động của dòng chảy trong một tầng đất (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2006) [11]. Xét từ góc độ ảnh hưởng của rừng đến tuần hoàn thủy văn: do phân giải thảm mục, hoạt động của rễ cây và động vật, dẫn đến vận động của dòng chảy trong các lỗ hổng tương đối lớn, làm tăng lượng nước thấm xuống đất và lượng nước giữ lại trong đất (Zakharop, 1981) [35]. Nói chung, đất rừng có tốc độ thấm nước lớn hơn so với các loại hình sử dụng đất khác. Một số kết quả nghiên cứu cho thấy, tốc độ thấm nước ổn định
5 của đất rừng có thể đạt 80 mm/giờ trở lên. Kết quả nghiên cứu của Trần Huệ Tuyền (1994) [34] cho thấy, đất rừng có độ hổng ngoài mao quản lớn thì tốc độ thấm nước và lượng nước thấm của đất rừng sẽ tăng lên. Có thể mô phỏng quá trình nước thấm xuống đất rừng theo mô hình Philip (Diêu Hoa Hạ, 1989; Thẩm Băng và Nông Tấn, 1992) [1]. Lượng nước giữ trong đất rừng là một chỉ tiêu rất quan trọng để đánh giá tác dụng nuôi dưỡng nguồn nước của rừng. Ở Trung Quốc, các nhà khoa học thường dùng lượng nước bão hòa các lỗ hổng ngoài mao quản trong đất rừng để tính toán lượng nước thấm xuống đất. Theo kết quả nghiên cứu, mỗi hecta đất rừng có thể tích giữ được lượng nước 641 - 679 tấn/năm (Vu Chí Dân và Vương Lễ Tiên, 2001) [3]. - Một trong những chỉ tiêu phản ánh khả năng giữ nước của rừng là lượng nước giữ lại trên tán. Qua các kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ lượng nước mưa giữ lại trên tán rừng lá kim ôn đới chiếm 20 - 40% (Vương Lễ Tiên và Lý Á Quang, 1991) [29]. Những nghiên cứu ở Trung Quốc về tỷ lệ lượng nước mưa ngăn giữ bởi tán rừng tương ứng với các đới khí hậu khác nhau cho thấy phạm vi biến động của tỷ lệ lượng nước mưa bị ngăn giữ lại trong khoảng 11,4 - 34,3%, hệ số biến động 6,68 - 55,05%, trong đó tỷ lệ nước mưa bị giữ lại trên tán của rừng lá kim thường xanh Á nhiệt đới ở miền Tây là lớn nhất, rừng hỗn giao cây lá rộng thường xanh với cây lá rộng rụng lá á nhiệt đới, miền núi là nhỏ nhất (Vũ Chí Dân - Christoph Peisert - Dư Tân Hiểu (2001) [2]. - Nghiên cứu về khả năng hút giữ nước của vật rơi rụng trong rừng: vật rơi rụng, thảm mục trong rừng có khả năng ngăn giữ nước tương đối lớn, nên có tác dụng bổ sung nước cho đất và cung cấp nước cho thực vật của Vũ Chí Dân & Vương Lễ Tiên, 2001 (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2006) [11]. Mặt khác vật rơi rụng lại cho nước có khả năng bốc hơi đi một cách dễ dàng, đó là
6 những nghiên cứu của Black và Kelliher, 1989 (dẫn theo Vũ Chí Dân & Vương Lễ Tiên, 2001) [3]. Lượng nước hút giữ của lớp thảm mục trong rừng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: thành phần thảm mục, tuổi rừng, tình trạng phân giải thảm mục, tình trạng tích lũy của thảm mục, tình trạng giữ nước của thảm mục, loại hình lâm phần và đặc điểm của mưa. Những nghiên cứu của Mật Vân, Trương Hồng Giang, Triệu Hồng Nhạn ở Trung Quốc đã chứng minh: lượng nước hút giữ của thảm mục có thể đạt tới 2 - 4 lần khối lượng khô của bản thân nó, tỷ lệ lượng nước giữ tối đa bình quân của thảm mục trong rừng là 309,54%, dung lượng nước hút giữ của nó nhỏ hơn 191% (Vũ Chí Dân & Vương Lễ Tiên, 2001) [3]. - Nghiên cứu bốc hơi nước vật lý từ đất và thoát hơi nước sinh lý từ tán rừng đã được các nhà khoa học ở Trung Quốc đề cập vào những năm 1960, (theo Dư Tân Hiểu, 1993) [12], phần lớn các kết quả nghiên cứu cho thấy lượng nước bốc hơi và thoát hơi của rừng chiếm từ 40% - 80% tổng lượng mưa (bao gồm cả tổn thất nước do ngăn giữ của tán rừng và thảm mục...). Nghiên cứu của Khang Văn Tinh (1997) đã sử dụng phương pháp khuyếch tán hỗn lưu để nghiên cứu quy luật bốc hơi và thoát hơi nước của rừng trồng Samu (dẫn theo Vũ Chí Dân & Vương Lễ Tiên, 2001) [3]. Kết quả cho thấy, lượng nước bốc hơi và thoát hơi bình quân năm trong rừng Sa mu nhân tạo chiếm 82,2% tổng lượng nước rơi hàng năm, còn lượng bốc và thoát hơi của tán rừng chiếm 89,3% tổng lượng nước bốc hơi và thoát hơi của rừng. - Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về lượng nước chảy men thân, theo một số tài liệu thống kê cho thấy lượng nước này thường chiếm tỷ lệ từ 1 - 3% tổng lượng mưa. Đây là tỷ lệ thấp so với các thành phần cân bằng nước khác, nhưng nó có giá trị là cung cấp một phần dinh dưỡng cho cây cá lẻ mà không nên bỏ qua. - Nghiên cứu về lượng nước chảy trên bề mặt đất: đất có khả năng giữ
7 nước nhưng hiệu quả lại rất khác nhau giữa các loại đất, nhìn chung đất rừng tự nhiên có khả năng thấm nước rất cao và rất hiếm xuất hiện dòng chảy bề mặt. Lượng nước chảy bề mặt càng lớn khi rừng có tán lá càng thưa thớt và khi độ dốc mặt đất càng lớn thì tạo ra nhiều lượng nước chảy trên bề mặt. - Lượng mưa lọt tán đã được nhiều tác giả trên thế giới nghiên cứu. Nhìn chung kết quả nghiên cứu về lượng nước mưa lọt tán còn khiêm tốn, một số công trình được coi là có độ tin cậy cao nhưng mới chỉ đưa ra một số thông tin ban đầu như: tỷ lệ phần trăm của lượng nước mưa lọt tán so với tổng lượng mưa của các loại rừng thường ở mức 75% trở lên. Lượng mưa lọt tán phụ thuộc vào cấu trúc tán lá, chỉ số diện tích lá và một số nhân tố khác … Đã có nhiều lý luận về dòng chảy bề mặt đất như: “Cơ chế dòng chảy trên mặt đất siêu thấm”; khái niệm “Diện tích sản sinh dòng chảy biến động”. Lý luận “Diện tích sản sinh dòng chảy biến động” ra đời vào những năm 60 của thế kỷ XX và đã được thừa nhận rộng rãi, những nghiên cứu về thủy văn học trên đất dốc đã phát triển mạnh mẽ và thay thế giả thuyết về dòng chảy siêu thấm. Nghiên cứu thuỷ văn rừng thường gắn liền với nghiên cứu xói mòn đất. Công trình đầu tiên nghiên cứu về xói mòn đất và dòng chảy được nhà bác học Volni người Đức trong những năm 1877 - 1885 (Hudson N, 1981) [13]. Thí nghiệm được bố trí để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiều nhân tố như loại đất, độ dốc tầng đất mặt, thực bì, lượng mưa tới dòng chảy và xói mòn đất. Song phần lớn các kết kết luận đã nghiên cứu chưa được định lượng chính xác. Tuy nhiên, bên cạnh đó cũng có một số công trình tỏ ra có ý nghĩa trong thực tiễn như: nghiên cứu của trường Đại học Tổng hợp Pardiu vào năm 1950 (Hudson N, 1981) [13] đã xây dựng phương trình mất đất. Sau đó phương trình này được W.H.Wischmeier hoàn chỉnh dần. Phương trình đó đã làm rõ vai trò của từng nhân tố ảnh hưởng tới xói mòn đất. Mặt khác, nó còn
8 có tác dụng định hướng cho nhiều nghiên cứu xác định quy luật về xói mòn đất và các mô hình canh tác bền vững ở những khu vực có điều kiện địa lý khác nhau. Một số nghiên cứu cho thấy: nguy cơ xói mòn đất dưới tầng cây gỗ có thể tăng lên do giọt mưa dưới tán rừng có kích thước lớn hơn. Các loài cây có phiến lá to thường tạo ra những giọt nước lớn nên có khả năng làm xói mòn đất lớn hơn những loài cây có phiến lá nhỏ. Vì vậy, một trong những tiêu chí chọn loài cây trồng rừng phòng hộ đầu nguồn ở vùng nhiệt đới thường chọn cây có tán lá dày, rậm nhưng phiến lá nhỏ. Một số nghiên cứu về thảm thực vật và xói mòn đất cũng cho rằng, cây bụi, thảm tươi và vật rơi rụng có vai trò lớn trong việc hạn chế xói mòn đất. 1.2. Trong nước Ở Việt Nam nghiên cứu về khả năng giữ nước của rừng ở nước ta còn là một vấn đề khá mới mẻ nó chỉ được bắt đầu vào những năm 1970. Chúng được thực hiện chủ yếu theo 2 hướng tiếp cận chính là nghiên cứu trên quy mô lưu vực và nghiên cứu trên quy mô khu rừng. Nghiên cứu khả năng giữ nước quy mô lưu vực Có thể nhận thấy một số công trình nghiên cứu về vai trò của rừng tới việc thay đổi chế độ dòng chảy mặt tại các lưu vực nước và ảnh hưởng đến lượng nước của sông ngòi như công trình của Nguyễn Viết Phổ (1992); Vũ Văn Tuấn (1977, 1981, 1982). Những nghiên cứu này đã cho thấy vai trò điều tiết nước hữu hiệu của thảm thực vật rừng, đặc biệt là việc cung cấp nước cho sông, suối vào mùa khô. Nghiên cứu Phạm Ngọc Dũng (1993) cho thấy ở nước ta, cây rừng có khả năng tiêu thụ một lượng nước rất lớn. Đất rừng cũng là một nhân tố ảnh hưởng rất rõ rệt đến dòng chảy mặt. Sự khác nhau về tính chất, chủ yếu là tính
9 chất vật lý của các loại đất sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến xói mòn đất và sự hình thành dòng chảy. Trong luận án PTS của Vũ Văn Tuấn (1993) và các công trình đồng tác giả của Vũ Văn Tuấn và Phạm Thị Lan Hương (1998), của Trần Thục và Huỳnh Thị Lan Hương (1999) ảnh hưởng của rừng đến dòng chảy đã được mô tả bằng những mô hình toán. Nguyễn Ngọc Lung (1995) đã dựa vào mức độ thấm, thoát nước và sự thoái hoá của các loại đất dưới rừng để cho điểm và đánh giá vai trò của nhân tố đất ảnh hưởng tới xói mòn và dòng chảy. Đỗ Đình Sâm và cộng sự (2002) đã đưa ra dẫn liệu lưu lượng dòng chảy tại nơi có rừng thấp hơn từ 2,5 đến 27 lần so với khu vực canh tác nông nghiệp và khẳng định rừng tự nhiên có tác dụng tốt hơn rừng trồng trong việc giảm dòng chảy mặt trong mùa mưa và tăng dòng chảy trong mùa khô. Trong ấn phẩm "Liệu rừng có phòng hộ đầu nguồn được không?" của Trung tâm sinh thái và môi trường rừng thuộc Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam (FSIV) và Chương trình sử dụng đất và lâm nghiệp thuộc Viện Quốc tế về Môi trường và Phát triển (IIED) (2002), nhóm tác giả đã kết luận: ở Việt Nam chưa có những nghiên cứu đầy đủ về thuỷ văn rừng và chức năng phòng hộ đầu nguồn. Họ cho rằng với những tư liệu hiện tại chỉ có thể nói rằng rừng thường làm giảm dòng chảy mặt, rừng có thể kiểm soát dòng chảy ở mức độ nhất định trong những lưu vực nhỏ. Tuy nhiên, hiện có nhiều ý kiến khác nhau về những kết luận trên. Vấn đề là người ta đã không phân biệt được rõ ràng ảnh hưởng của các loại rừng khác nhau đến xói mòn và dòng chảy. Trong thực tế thì một số rừng trồng với những biện pháp kỹ thuật không hợp lý có thể gây xói mòn mạnh và giữ nước cũng rất kém, trong khi những rừng tự nhiên hoặc được trồng rừng có cấu trúc thích hợp thường có khả năng ngăn cản xói mòn và giữ nước tốt hơn nhiều.
10 Nghiên cứu khả năng giữ nước quy mô khu rừng Từ năm 1970 - 1985 Bộ môn khí tượng thuỷ văn rừng thuộc Viện nghiên cứu Lâm nghiệp Việt Nam đã tổ chức nghiên cứu thực nghiệm về thuỷ văn rừng ở xã Tứ Quận, huyện Yên Sơn, tỉnh Tuyên Quang và ở núi Tiên, Hữu Lũng, Lạng Sơn. Các tác giả tập trung chủ yếu vào việc tìm hiểu lượng nước chảy bề mặt và lượng đất xói mòn dưới tán rừng Bồ đề trồng thuần loài đều tuổi và một số TTR tự nhiên Bùi Ngạnh, Vũ Văn Mễ, 1995; Bùi Ngạnh và Nguyễn Danh Mô, 1977; Bùi Ngạnh và Nguyễn Ngọc Đích, 1985; Lê Đăng Giảng và Nguyễn Thị Hoài Thu (1981). Kết quả cho thấy sự thay đổi dòng chảy mặt trong phạm vi từ 5 - 20% phụ thuộc vào đặc điểm của TTR, trong đó rừng tự nhiên luôn có tỷ lệ dòng chảy mặt thấp nhất. Trên cơ sở đó các tác giả đã đề xuất những mô hình bố trí các đai rừng giữ nước trên sườn dốc. Khi nghiên cứu đặc điểm thuỷ văn của một số TTR ở Tây Nguyên, Võ Đại Hải và Nguyễn Ngọc Lung khẳng định vai trò điều tiết nước của rừng rất lớn: lượng nước mưa bị tán rừng ngăn cản dao động từ 5,7% đến 11,6% tuỳ thuộc vào từng loại rừng; lượng nước tạo thành dòng chảy ngầm và các dạng khác từ 88,2% đến 92,5% tổng lượng nước mưa; lượng nước mưa tạo thành dòng chảy mặt ở những nơi có rừng rất thấp, qua đó hạn chế khả năng hình thành lũ và lũ quét (Võ Đại Hải, 1996), Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải (1997). Từ kết quả nghiên cứu này các tác giả đã bước đầu đưa ra cơ sở khoa học cho việc xây dựng rừng đầu nguồn giữ nước, giữ đất ở nước ta. Tuy vậy, do số các dạng rừng nghiên cứu chưa được nhiều, đặc biệt là các dạng rừng trồng nên khả năng ứng dụng trong thực tiễn chưa cao. Trong nghiên cứu về đặc điểm thuỷ văn rừng Thông đuôi ngựa 14 tuổi tại núi Luốt - Xuân Mai - Hà Tây, Phùng Văn Khoa (1997) đã xác định được lượng nước giữ lại trên tán rừng Thông (Pinus massoniana) biến động từ 10 -
11 20% tổng lượng mưa và phụ thuộc vào lượng mưa, lượng nước mưa lọt qua tán biến động từ 80 - 90%, lượng nước chảy men thân cây biến động từ 3 - 5%, lượng nước thoát hơi của thực vật chiếm 30 - 40% tổng lượng mưa, lượng nước bốc hơi nước từ mặt đất rừng biến động từ 30 - 35%, lượng nước chảy bề mặt chiếm từ 3 - 10% phụ thuộc chặt chẽ vào độ che phủ của cây bụi thảm tươi. Lượng nước còn lại trong đất chiếm xấp xỉ 10 - 15%. - Phạm Văn Điển từ năm 1998 đến 2003 đã tiến hành nghiên cứu khả năng giữ nước của của một số thảm thực vật rừng tại xã Vầy Nưa, vùng ven hồ thuỷ điện thuộc huyện Đà Bắc, tỉnh Hoà Bình. Đối tượng nghiên cứu là rừng Keo tai tượng trồng thuần loài đồng tuổi (8 tuổi) trảng cây bụi phục hồi tự nhiên sau nương rẫy sau 8 năm và trảng cỏ sau nương rẫy. Tác giả đã thiết lập được mối quan hệ định lượng của từng thành phần cân bằng nước với những nhân tố ảnh hưởng và trên cơ sở đó đề xuất tiêu chuẩn cấu trúc của lớp thảm thực vật rừng giữ nước ở khu vực nghiên cứu. Năm 2006 một nhóm sinh viên của Đại học Lâm nghiệp tiến hành nghiên cứu khả năng giữ nước của rừng ở Khu bảo tồn thiên nhiên Thượng Tiến tỉnh Hoà Bình. Kết quả cho thấy có sự khác biệt rõ rệt về lượng thoát hơi ở tán rừng, bốc hơi ở mặt đất, dung tích chứa nước của đất và độ ẩm đất dưới các TTR trung bình, rừng nghèo, rừng phục hồi và trảng cây bụi (Thân Thị Huyền, 2005; Nguyễn Thị Hải, 2005; Nguyễn Công Thu, 2005; Cao Văn Sơn, 2005; Đỗ Văn Thiện, 2005). Căn cứ vào phương trình cân bằng nước nhóm tác giả đã xác định được quan hệ của độ ẩm và lượng nước trong đất ở mỗi ô thí nghiệm với các nhân tố ảnh hưởng chủ yếu là nhiệt độ, độ ẩm không khí và lượng mưa. Trên cơ sở chuỗi quan trắc diễn biến thời tiết từng ngày trong năm 2005 ở khu vực nhóm tác giả đã xây dựng được mô hình biến đổi theo thời gian trong năm của độ ẩm và lượng nước trong đất. Họ cũng xác định được những trận mưa có khả năng gây lũ ở những thời điểm khác nhau trong
12 năm. Đó là những trận mưa có lượng mưa vượt quá tổng chênh lệch bão hoà nước trong đất cộng với lượng nước bốc thoát hơi và nước thấm xuống sâu. Nhóm tác giả cũng căn cứ vào số liệu mưa và các yếu tố thời tiết để xác định khối lượng nước từ các khu rừng dồn xuống dòng suối vào những thời điểm khác nhau trong năm. Đây là một trong những nghiên cứu tương đối tỷ mỷ về khả năng giữ nước và giảm lũ của rừng, trong đó các tác giả đã sử dụng thành công phương trình cân bằng nước, các phương pháp điều tra tính toán thuỷ văn và những phương pháp thống kê đa biến. Năm 2007 trong công trình “Nghiên cứu xác định diện tích rừng cần thiết cho các địa phương” (Vương Văn Quỳnh và cộng sự, 2007) nhóm tác giả đã nghiên cứu những nhân tố ảnh hưởng tới tính chất thuỷ văn của rừng trên hệ thống 105 ô tiêu chuẩn điển hình ở các tỉnh Hoà Bình, Quảng Ngãi và Đăk Lăk. Nhóm tác giả đã căn cứ vào dung tích chứa nước của đất và lượng bốc thoát hơi trung bình để phân chia các trạng thái thực vật khác thành 7 nhóm theo khả năng giữ nước và giảm lũ gồm: rừng giàu và trung bình, rừng nghèo, rừng phục hồi, rừng tre nứa, rừng trồng, trảng cây bụi và nương rẫy. Mỗi trạng thái thực vật và đất đai trong thực tế đều được ghép vào một trong 7 nhóm trên tuỳ thuộc vào dung tích chứa nước và lượng bốc thoát hơi của chúng. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp trọng số để tính diện tích rừng quy chuẩn từ diện tích các TTR cho 25 lưu vực có quy mô nhỏ và vừa, trong đó trọng số của rừng trung bình và rừng giàu là 1.0, của rừng nghèo là 0.9, của rừng phục hồi và rừng tre nứa là 0.8, của rừng trồng là 0.7, của trảng cây bụi là 0,6. Nhóm tác giả đã kế thừa số liệu mưa và dòng chảy từng ngày trong năm 2005 của Trung tâm lưu trữ Tổng cục Khí tượng thuỷ văn, bản đồ địa hình của Tổng cục Địa chính, bản đồ hiện trạng rừng của Viện Điều tra Quy hoạh rừng và sử dụng công cụ GIS để xác định các đặc trưng dòng chảy, diện
13 tích các loại đất đai, độ chênh cao, độ dốc, bề dày tầng đất và hình dạng của 25 lưu vực vừa và nhỏ. Việc phân tích mối liên hệ giữa các đặc trưng dòng chảy gồm tổng lượng dòng chảy, hệ số biến động dòng chảy, hệ số tăng lũ, hệ số giảm lũ và độ muộn đỉnh lũ với các nhân tố ảnh hưởng là lượng mưa, diện tích rừng quy chuẩn, hệ số phân bố đều của rừng, độ chênh cao trung bình, độ dốc trung bình, hệ số hình dạng lưu vực, bề dày tầng đất trung bình đã cho một số nhận xét sau. - Hệ số tăng lũ lớn nhất xác định được ở lưu vực sông Vệ, trung bình là 42.4 m /giờ. Hệ số giảm lũ lớn nhất xác định được ở lưu vực sông Côn 32.9 3 m /giờ. Độ muộn lũ ở các lưu vực nghiên cứu thay đổi từ 4.6 giờ đến 10.3 3 giờ. - Hệ số biến động dòng chảy liên hệ chặt với với hình dạng lưu vực, diện tích lưu vực, tỷ số giữa độ che phủ rừng và hệ số đồng đều, mức chênh cao tuyệt đối bình quân và độ dốc bình quân của lưu vực. - Hệ số tăng lũ liên hệ với các nhân tố hình dạng lưu vực, diện tích lưu vực, tỷ số giữa độ che phủ rừng và hệ số đồng đều, mức chênh cao tuyệt đối bình quân, độ dốc bình quân. - Lưu lượng dòng chảy cực đại liên hệ chặt với các hệ số hình dạng lưu vực, diện tích lưu vực, tỷ số giữa độ che phủ rừng và hệ số đồng đều, mức chênh cao tuyệt đối bình quân, độ dốc bình quân, lưu lượng dòng chảy trước khi mưa và lượng mưa. - Phương pháp dự báo lưu lượng dòng chảy cực đại (một dạng của dự báo lũ) có thể được xây dựng từ phương trình liên hệ chặt giữa nó với lượng mưa, mực nước sông trước mưa, độ dốc trung bình, mức chênh cao trung bình, hình dạng lưu vực và tỷ lệ che phủ rừng quy đổi. Sai số của dự báo được xác định là khoảng 20%.
14 - Với giả thiết rằng sẽ không xảy ra lũ nguy hiểm nếu hệ số biến động dòng chảy của lưu vực không vượt quá 200%, nhóm nghiên cứu đã căn cứ vào phương trình liên hệ giữa hệ số biến động dòng chảy với tỷ lệ che phủ rừng quy đổi và các yếu tố đặc trưng lưu vực để xác định tỷ lệ diện tích rừng quy đổi cần thiết. Kết quả cho thấy phụ thuộc vào các yếu tố đặc trưng lưu vực và chỉ số mưa mà tỷ lệ diện tích rừng quy đổi cần thiết ở các lưu vực có thể dao động từ 20 đến 50%. Nhìn chung, nghiên cứu về khả năng giảm lũ của rừng ở Việt Nam chỉ mới thực sự bắt đầu trong vài chục năm gần đây. Tuy nhiên, chúng cũng đã đạt được những thành tựu nhất định, đặc biệt về phương pháp nghiên cứu. Nó không chỉ kế thừa được kinh nghiệm của thế giới trong nghiên cứu thuỷ văn rừng, mà còn vận dụng một cách sáng tạo những kỹ thuật mới trong xây dựng cơ sở dữ liệu và phân tích thông tin để nghiên cứu khả năng giảm lũ của rừng. * Những tồn tại chính trong nghiên cứu khả năng giữ nước của rừng - Đến nay, với nhiều lý do khác nhau nên vẫn chưa có công trình nào nghiên cứu một cách có hệ thống và đầy đủ về khả năng giữ nước của rừng, mức độ định lượng các chỉ tiêu khả năng giữ nước vẫn còn hạn chế. - Phương pháp và thiết bị - công nghệ nghiên cứu thuỷ văn rừng phòng hộ nguồn nước và giải pháp tổ chức, quản lý, sử dụng rừng phòng hộ còn chưa đầy đủ. - Thiếu nhiều công trình nghiên cứu theo hướng phát hiện ra những quy luật và giải thích cơ chế tuần hoàn thuỷ văn rừng và định lượng bằng các công cụ toán học, tin học để vận dụng vào thực tế.
15 Chương 2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu 2.1.1. Mục tiêu chung Mục tiêu chung của đề tài là góp phần quản lý hiệu quả rừng phòng hộ đầu nguồn tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La. 2.1.2. Mục tiêu cụ thể - Góp phần làm sáng tỏ khả năng chứa nước, hay dung tích chứa nước của một số trạng thái rừng phòng hộ đầu nguồn tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La. - Đề xuất được một số giải pháp góp phần quản lý hiệu quả các trạng thái rừng phòng hộ đầu nguồn tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La. 2.2. Nội dung nghiên cứu Phù hợp với các mục tiêu đã đặt ra, đề tài tiến hành các nội dung nghiên cứu cụ thể như sau: + Nghiên cứu đặc điểm phân bố các trạng thái rừng phòng hộ đầu nguồn tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La. + Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc các trạng thái rừng phòng hộ đầu nguồn tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La. + Nghiên cứu dung tích chứa nước của các trạng thái rừng phòng hộ đầu nguồn tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La. + Đề xuất một số giải pháp góp phần quản lý hiệu quả các trạng thái rừng phòng hộ đầu nguồn tại huyện Mường La, tỉnh Sơn La. 2.3. Đối tượng nghiên cứu Trạng thái rừng nghiên cứư trong đề tài: Rừng trung bình, rừng nghèo, rừng phục hồi, rừng Thông, rừng Trẩu và đất trống.
16 2.4. Phương pháp nghiên cứu 2.4.1. Phương pháp luận Dung tích chứa nước của rừng được hiểu là lượng nước có thể chứa được tối đa tại một thời điểm trong hệ sinh thái rừng. Nó bằng tổng lượng nước chứa được trong đất, trong thảm mục, thấm ngấm ở vỏ và lá rừng. Tuy nhiên, vì diện tích vỏ cây chiếm tỷ lệ rất thấp so với diện tích lá rừng nên người ta thường chỉ tính diện tích lá rừng khi phân tích khả năng giữ nước của rừng. Dung tích chứa nước của đất được xác định bằng tổng phần rỗng trong đất rừng. Nó được xác định bằng tích số bề dày tầng đất với độ xốp trung bình các tầng đất. Mặc dù tầng đất ở một số nơi có thể rất dày, song tầng đất có hiệu quả với giảm lũ thường chỉ gồm những lớp gần mặt đất. Vì vậy, do điều kiện nghiên cứu không xác định được bề dày tầng đất quá lớn trong đề tài này dung tích chứa nước chỉ nghiên cứu với tầng đất giới hạn ở 1.2m. Dung tích chứa nước tối đa của rừng thường được xác định bằng lượng nước tối đa có thể chứa được trong hệ sinh thái rừng cây. Tuy nhiên, dung tích chứa nước hữu ích lại được xác định bằng hiệu số của lượng nước tối đa chứa được trong hệ sinh thái rừng với lượng nước tối thiểu trong hệ sinh thái rừng. Vì khi lượng nước giữ được khi mưa sẽ bằng lượng nước tối đa trừ đi lượng nước đã có trong đất. Ngoài ra, dung tích chứa nước hữu ích cũng thay đổi theo tình trạng mưa trước đó. Nếu thời gian trước đã mưa nhiều thì lượng nước có sẵn trong đất cũng lớn, và khả năng chứa thêm nước để sẽ ít đi. Để nghiên cứu dung tích chứa nước của rừng đề tài áp dụng chủ yếu là phương pháp nghiên cứu thực nghiệm. Đề tài lập và điều tra dung tích chứa nước qua hệ thống ô tiêu chuẩn được lập dưới các trạng thái rừng khác nhau. Việc điều tra dung tích chứa nước của rừng sẽ được thực hiện qua điều tra lượng nước chứa trong đất, trong thảm mục và hấp thụ bởi lá rừng.
17 2.4.2. Phương pháp thu thập số liệu 2.4.2.1. Phương pháp kế thừa tư liệu Để giảm thời gian và tăng độ chính xác của kết quả nghiên cứu, đề tài kế thừa các tài liệu cơ bản của khu vực nghiên cứu: Bản đồ hiện trạng rừng, bản đồ địa hình, bản độ ranh giới hành chính, điều kiện kinh tế xã hội của khu vực nghiên cứu. 2.4.2.2. Phương pháp thu thập số liệu ngoại nghiệp 1. Điều tra đặc điểm cấu trúc rừng * Điều tra sơ thám Đây là phương pháp sơ bộ khảo sát về phân bố của các trạng thái thực vật, địa hình, tình hình phân bố dân cư. Bắt đầu từ điểm xuất phát, vạch tuyến điều tra qua các dạng địa hình, các trạng thái thực vật trên bản đồ hiện trạng. * Lập ô tiêu chuẩn Sau khi điều tra sơ thám, chúng tôi tiến hành xác định vị trí lập ô tiêu chuẩn trên các trạng thái rừng. Đề tài thiết lập 40 ô tiêu chuẩn điển hình cho các trạng thái rừng và thảm thực vật phổ biến ở trong các lưu vực nghiên cứu để điều tra về đặc điểm cấu trúc rừng đầu nguồn. Hệ thống OTC được thể hiện tại hình 2.1. Để lập OTC chúng tôi sử dụng OTC điển hình, tạm thời trong điều tra lâm học. Dùng phương pháp Pitago để lập OTC. Kích thước mỗi ô tiêu chuẩn là 30x33 m2.
18 Hình 2.1. Bản đồ hệ thống ô tiêu chuẩn khu vực nghiên cứu
19 Nội dung điều tra trong OTC như sau: * Điều tra độ tàn che Điều tra độ tàn che của tầng cây cao, độ che phủ của cây bụi thảm tươi và thảm khô theo hệ thống các điểm điều tra (80 điểm). Trong mỗi ô tiêu chuẩn lập các tuyến song song cách đều nhau sau đó dùng thước ngắm cứ đi một khoảng 3 m ngắm lên nếu trùng vào tán cây thì lấy giá trị tàn che bằng 1, nếu không vào tán cây thì lấy giá trị là 0, tương tự nhìn xuống dưới nếu chạm cây bụi thảm tươi (thảm khô) thì lấy giá trị độ che phủ (thảm khô) bằng 1, không chạm cây bụi thảm tươi thì lấy bằng 0. Số liệu đo được ghi vào mẫu biểu 01. Mẫu biểu 01: Phiếu điều tra độ tàn che, độ che phủ của tầng cây cao, thảm tươi cây bụi và thảm khô Ô tiêu chuẩn số:........, loại rừng :......................lô:....., khoảnh: ......Hộ GĐ:................ Ngày điều tra:.............., người điều tra :.......................Đơn vị quản lý ....................... Diện tích ÔTC:...................., độ dốc:..............., hướng phơi:....................................... TT TC CP TK TT TC CP TK TT TC CP TK 1 2 ... … … * Điều tra đặc điểm tầng cây cao Các chỉ tiêu điều tra tầng cây cao trên các ô tiêu chuẩn (OTC) gồm: tên cây, chiều cao vút ngọn (Hvn), chiều cao dưới cành (Hdc), đường kính 1.3 m (D1.3), đường kính tán (Dt) theo 2 hướng Đông Tây (Dt1) và Nam Bắc (Dt2). + Xác định đường kính 1.3 m (D1.3): Đường kính ngang ngực được xác định bằng phương pháp đo chu vi thân cây tại vị trí 1.3m bằng thước dây chính xác đến cm, chỉ đo các cây có D1.3 ≥ 6cm (cây có D1.3 < 6 cm được coi là cây tái sinh). + Điều tra chiều cao vút ngọn (Hvn), chiều cao dưới cành (Hdc) bằng thước đo cao Blumerlei.