nghiên cứu khả năng thấm và giữ nước tiềm tàng của đất rừng huyện định hóa, thái nguyên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM    ĐOÀN TRƢỜNG SƠN µ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THẤM VÀ GIỮ NƢỚC TIỀM TÀNG CỦA ĐẤT RỪNG HUYỆN ĐỊNH HOÁ, THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN - 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM    ĐOÀN TRƢỜNG SƠN µ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THẤM VÀ GIỮ NƢỚC TIỀM TÀNG CỦA ĐẤT RỪNG HUYỆN ĐỊNH HOÁ, THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng Mã số: 60.85.02 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. ĐỖ THỊ LAN Thái Nguyên, năm 2011 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn i LỜ I CAM ĐOAN Tên tôi là: Đoàn Trƣờng Sơn Học viên cao học khóa 17 chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng. Niên khóa 2009 - 2011. Tại trƣờng Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên. Đến nay tôi đã hòa thành luận văn nghiên cứu cuối khóa học. Tôi xin cam đoan: - Đây là công trình nghiên cứu do tôi thực hiện - Số liệu và kết quả trong luận văn là trung thực - Các kết luận khoa học trong luận văn chƣa từng ai công bố trong các nghiên cứu khác - Các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về những lời cam đoan trên./. Thái nguyên, ngày 01 tháng 11 năm 2011 NGƢỜI CAM ĐOAN Đoàn Trƣờng Sơn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ii LỜI CẢM ƠN Luận văn đƣợc hoàn thành theo chƣơng trình đào tạo cao học lâm nghiệp khoá 17 trƣờng Đại học Nông lâm Thái Nguyên. Nhân dịp này cho tôi đƣợc gửi lời cảm ơn chân thành, sâu sắc nhất tới Ban lãnh đạo và cán bộ xã Bộc Nhiêu; Khoa Sau đại học trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên; và đặc biệt là cô giáo PGS.TS. Đỗ Thị Lan, ngƣời đã trực tiếp hƣớng dẫn, giúp đỡ tôi trong quá trình thu thập và thực hiện luận văn. Mặc dù đã hết sức cố gắng nghiên cứu, làm việc để hoàn thiện luận văn, song do hạn chế về mặt thời gian và trình độ, nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Tác giả rất mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp quý báu từ các thầy cô giáo, các nhà khoa học và bạn bè đồng nghiệp để bản luận văn đƣợc hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cám ơn! Thái Nguyên, tháng 11 năm 2011 Tác giả Đoàn Trƣờng Sơn Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các bảng vii Danh mục hình vẽ viii PHẦN MỞ ĐẦU 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Mục tiêu nghiên cứu 2 2.1.Mục tiêu chung 2 2.2. Mục tiêu cụ thể 2 3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2 3.1. Ý nghĩa khoa học 2 3.2. Ý nghĩa thực tiễn 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3 1.1. Cơ sở khoa học của đề tài 3 1.1.1. Một số khái niệm liên quan 3 1.1.2. Cơ sở khoa học 5 1.1.2.1. Khái niệm rừng và các công trình nghiên cứu ảnh hƣởng của rừng 5 1.1.2.2. Khái niệm về xói mòn và các tác hại của xói mòn đất 9 1.2. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc và trên thế giới 14 1.2.1. Ở trên thế giới 14 1.2.1.1. Thành quả nghiên cứu 14 1.2.1.2. Tồn tại nghiên cứu 27 1.2.2. Ở Việt Nam 27 1.2.2.1. Thành quả nghiên cứu 27 1.2.2.2. Tồn tại nghiên cứu 33 CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1. Đối tƣợng nghiên cứu 34 2.2. Thời gian và địa điểm nghiên cứu 34 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn iv 2.3. Nội dung nghiên cứu 34 2.3.1. Đặc điểm lập địa khu vực nghiên cứu 34 2.3.2. Đặc trƣng thấm nƣớc của đất rừng 34 2.3.3. Đặc trƣng giữ nƣớc của đất 34 2.3.4. Đề xuất một số giải pháp cải thiện khả năng thấm và giữ nƣớc của đất rừng 34 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu 34 2.4.1. Phƣơng pháp thống kê, kế thừa truyền thống 34 2.4.2. Phƣơng pháp điều tra, khảo sát thực địa 35 2.4.3. Phƣơng pháp đánh giá nhanh 35 2.4.4. Phƣơng pháp chuyên gia 35 2.4.5. Phƣơng pháp đo đạc lấy mẫu ngoài thực địa 35 2.4.6. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm 36 2.4.7. Phƣơng pháp thu thập số liệu 36 2.4.7.1. Số liệu sơ cấp 36 2.4.7.2. Số liệu thứ cấp 37 2.4.8. Phuơng pháp phân tích trong phòng thí nghiệm 37 2.4.9. Phƣơng pháp xử lý số liệu 41 CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIẾN CỨU VÀ THẢO LUẬN 42 3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội huyện Định Hóa, Thái Nguyên 42 3.1.1. Điều kiện tự nhiên 42 3.1.1.1. Vị trí địa lý 42 3.1.1.2. Địa hình, diện mạo 43 3.1.1.3. Khí hậu 43 3.1.1.4. Thủy văn 43 3.1.1.5. Các nguồn tài nguyên 44 3.1.2. Điều kiện kinh tế xã hội 45 3.1.2.1. Điều kiện kinh tế 45 3.1.2.2. Điều kiện văn hóa- xã hội 47 3.2. Đặc điểm điều kiện lập địa khu vực nghiên cứu 50 3.2.1. Đặc điểm của chế độ mƣa 50 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn v 3.2.1.1.Đặc điểm lƣợng mƣa 50 3.2.1.2. Phân bố mƣa 52 3.2.1.3. Một số tính chất vật lý của đất 52 3.2.1.4. Địa hình 55 3.2.1.5. Thảm thực vật 55 3.2.1.6. Thổ nhƣỡng 56 3.3. Đặc trƣng thấm của đất rừng 59 3.3.1. Tốc độ thấm nƣớc ban đầu 59 3.3.2. Tốc độ thấm nƣớc ổn định 63 3.3.3. Quá trình thấm nƣớc 66 3.4. Đặc trƣng giữ nƣớc của đất rừng 67 3.4.1. Lƣợng nƣớc giữ tiềm tàng trong khe hổng mao quản 68 3.4.2. Lƣợng nƣớc giữ tiềm tàng trong khe hổng ngoài mao quản 69 3.4.3. Lƣợng nƣớc bão hòa tiềm tàng 70 3.4.4. Lƣợng nƣớc chứa hữu hiệu tiềm tàng 70 3.5. Đề xuất một số giải pháp cải thiện khả năng thấm, giữ nƣớc 72 3.5.1. Các giải pháp cải thiện tính chất đất 72 3.5.2. Các giải pháp cải thiện độ xốp của đất 72 3.5.3. Các giải pháp cải thiện độ dày tầng đất 73 3.5.4. Các giải pháp cải thiện bề mặt đất 73 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 75 1.1. Kết luận 75 1.1.1. Điều kiện lập địa của khu vực nghiên cứu 75 1.1.2. Đặc trƣng thấm nƣớc của đất rừng 76 1.1.3. Quá trình giữ nƣớc: 76 1.2. Đề nghị 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 78 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vi DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT UBND : Ủy ban nhân dân TN & MT : Tài nguyên và Môi trƣờng BQ : Bình quân ĐVT : Đơn vị tính STT : Số thứ tự LĐ : Lao động OTC : Ô tiêu chuẩn OTN : Ô thí nghiệm VT : Vị trí Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Ảnh hƣởng của đƣờng kính hạt mƣa, tốc độ và cƣờng độ mƣa tới lƣợng đất bị bắn lên 12 Bảng 1.2. Các mô hình thấm nƣớc đã đƣợc xây dựng 16 Bảng 1.3. Tốc độ thấm ổn định của một số loại đất (mm/phút) 18 Bảng 1.4. Phân chia các loại kết cấu đất dựa vào mức thấm nƣớc 20 Bảng 1.5. Đánh giá ảnh hƣởng của kích thƣớc vòng thấm tới hệ số dẫn thủy 20 Bảng 1.6. Đánh giá ảnh hƣởng của các loại đất tới hệ số dẫn thủy 21 Bảng 1.7. Đánh giá độ trữ ẩm cực đại của đất 23 Bảng 1.8. lƣợng chứa nƣớc hữu hiệu trong đất 23 Bảng 3.1. Diện tích, năng suất, sản lƣợng một số cây trồng chính năm 2010 45 Bảng 3.2. Số con và sản lƣợng một số vật nuôi chính năm 2010 46 Bảng 3.3. Dân số trung bình phân theo giới tính và phân theo thành thị, nông thôn 48 Bảng 3.4. Lƣợng mƣa theo các tháng trong năm 51 Bảng 3.5. Phân bố lƣợng mƣa và cƣờng độ mƣa 52 Bảng 3.6. Một số tính chất vật lý của đất ở các trạng thái rừng 53 Bảng 3.7. Đặc điểm địa hình tại vị trí các ô tiêu chuẩn 55 Bảng 3.8. Đặc điểm hình thái phẫu diện đất rừng rừng tự nhiên II A 56 Bảng 3.9. Đặc điểm hình thái phẫu diện đất rừng trồng 57 Bảng 3.10. Đặc điểm hình thái phẫu diện trảng cây bụi 58 Bảng 3.11. Tốc độ thấm nƣớc ban đầu trung bình tại khu vực nghiên cứu 60 Bảng 3.12. Dự đoán tốc độ thấm nƣớc ban đầu của đất 62 Bảng 3.13. Đánh giá tốc độ thấm nƣớc của đất 63 Bảng 3.14. Tốc độ và thời gian thấm nƣớc ổn định 64 Bảng 3.15. Tốc độ thấm nƣớc ổn định và một số nhân tố ảnh hƣởng 64 Bảng 3.16. Tổng lƣợng thấm 67 Bảng 3.17. Lƣợng nƣớc giữ tiềm tàng trong khe hở mao quản 68 Bảng 3.18. Lƣợng nƣớc giữ tiềm tàng trong khe hổng ngoài mao quản 69 Bảng 3.19. Lƣợng nƣớc bão hòa tiềm tàng 70 Bảng 3.20. Lƣợng chứa nƣớc hữu hiệu 71 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn viii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Sơ đồ phân bố lƣợng nƣớc khi mƣa 11 Hình 3.1. Bản đồ hành chính huyện Định Hóa 42 Hình 3.2. Phân bố lƣợng mƣa theo các tháng trong năm 51 Hình 3.3. Mối tƣơng quan giữa vận tốc thấm ban đầu và độ xốp bình quân 61 Hình 3.4. Mối tƣơng quan giữa vận tốc thấm ban đầu và độ ẩm 62 Hình 3.5. Mối tƣơng quan giữa V C và X% 65 Hình 3.6. Mối tƣơng quan giữa V C và H đ 66 [...]... Hoá, Thái Nguyên" 2 Mục tiêu nghiên cứu 2.1.Mục tiêu chung Cung cấp cơ sở khoa học cho việc đề xuất những giải pháp nhằm cải thiện khả năng thấm, giữ nƣớc của đất rừng, góp phần nâng cao hiệu quả bảo vệ nguồn nƣớc của rừng nhằm hạn chế xói mòn và dự báo lũ rừng 2.2 Mục tiêu cụ thể +Xác định đƣợc khả năng thấm, giữa nƣớc của đất rừng; + Xác định đƣợc những nhân tố ảnh hƣởng đến khả năng giữ nƣớc của đất. .. Công và sông Đu là cực kỳ quan trọng Do vậy, vấn đề thấm và giữ nƣớc của đất đã đƣợc lựa chọn làm đối tƣợng chính của công trình nghiên cứu này Xuât phat tƣ thƣc tê đo, đƣợc sự cho phép của Ban giám hiệu nhà trƣờng, ́ ́ ̀ ̣ ́ ́ Khoa Sau đại học, dƣới sự hƣớng dẫn trực tiếp của PGS TS Đỗ Thị Lan, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: "Nghiên cứu khả năng thấm và giữ nước tiềm tàng của đất rừng huyện Định. .. giữ nƣớc của đất rừng 3.2 Ý nghĩa thực tiễn - Đề tài giúp cho việc đánh giá khả năng thấm và giữ nƣớc của đất rừng trên địa bàn nghiên cứu từ đó cung cấp cơ sở khoa học cho việc đề xuất những giải pháp nhằm cải thiện khả năng thấm, giữ nƣớc của đất rừng, góp phần nâng cao hiệu quả bảo vệ nguồn nƣớc của rừng nhằm hạn chế xói mòn và dự báo lũ rừng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn... ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở khoa học của đề tài 1.1.1 Một số khái niệm liên quan - Khả năng thấm nước của đất là khả năng lƣu giữ lại dòng chảy bề mặt và biến chúng thành dòng chảy ngầm trong lòng đất (Vũ Thị Quỳnh Nga, 2009) [16] - “Tốc độ thấm của đất ” biểu thị bằng mm/phút là tốc độ nƣớc từ mặt đất đi vào trong đất Nếu trên mặt đất có lớp nƣớc đọng, nƣớc sẽ thấm xuống đất theo tốc độ thấm tiềm năng. .. khẳng định rằng, khả năng thấm và giữ nƣớc của đất rừng có tầm quan trọng đặc biệt đối với lĩnh vực quản lý nguồn nƣớc Mặt khác, địa điểm nghiên cứu của công trình là đất rừng ở huyện Định Hoá đây là khu vực luôn tiềm ẩn nguy cơ suy thoái Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 2 đất và nƣớc nghiêm trọng Vì vậy, việc bảo tồn và phát triển rừng để cung cấp ổn định. .. trạng thái thảm thực vật rừng khác nhau; + Đề xuất một số giải pháp kĩ thuật nhằm cải thiện khả năng thấm, giữ nƣớc của đất rừng, góp phần nâng cao hiệu quả bảo vệ nguồn nƣớc của rừng nhằm hạn chế xói mòn và dự báo lũ rừng 3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học - Đề tài là một bƣớc kế tiếp phát triển các nghiên cứu khoa học trƣớc đó trong lĩnh vực nghiên cứu khả năng thấm và giữ. .. cƣu vê khả năng thấm và giữ nƣớ c của đất rừng để nhằm hạn chế ̣ ́ ̀ xói mòn và dự báo lũ rừng chƣa đƣợc nghiên cứu Diện tích đất trống đồi núi trọc có xu hƣớng gia tăng, sản xuất nông nghiệp năng xuất thấp do đất bị xói mòn trầm trọng Dƣới góc độ thủy văn rừng, đất rừng là kho tích giữ nƣớc to lớn và quan trọng Giữ nƣớc trong đất là tiền đề cho giữ đất tại chỗ Lƣợng nƣớc giữ trong đất dù bị bốc hơi... Một trong những công trình nghiên cứu toàn diện phải kể đến công trình của Moltranov tiến hành tại Liên Xô Tác giả này đã nghiên cứu khá tỉ mỉ về khả năng thấm và giữ nƣớc của đất rừng, sự khác biệt về lƣợng nƣớc bị giữ lại ở trên các tán rừng, lƣợng nƣớc chảy men thân cây, lƣợng mƣa dƣới tán rừng Tác giả khả định ngay rằng ở những nơi có độ dốc 25-300, đất rừng vẫn có khả năng chuyển nƣớc chảy mặt... cứu về khả năng thấm, giữ nƣớc của đất rừng của các tác giả là khá đa dạng và đã có những kết quả nhất định có thể áp dụng vào thực tiễn sản xuất nông nghiệp 1.2.1.1.3 Lƣợng nƣớc bốc hơi Bốc hơi nƣớc trên đất rừng là một trong những nhân tố quan trọng nhất của tuần hoàn nƣớc và cân bằng năng lƣợng của hệ sinh thái rừng; những biến đổi về lƣợng nƣớc sản sinh ra của lƣu vực do những biến đổi của rừng gây... dẫn thủy của đất còn phụ thuộc vào chiều cao của cột nƣớc trong vòng đo thấm Tác giả đƣa ra 4 mực nƣớc là 5, 10, 20, 40 với hệ số thủy dẫn tƣơng ứng là 1,6; 1,8; 2,3; 3,2 1.2.1.1.2 Khả năng giữ nƣớc của đất Khả năng giữ nƣớc của đất là khả năng giữ lại nƣớc trong điều kiện có dòng chảy tự do phía dƣới Số lƣợng nƣớc đƣợc đất giữ lại trong điều kiện nhƣ vậy đƣợc đặc trƣng bằng độ trữ ẩm toàn phần và có . Đỗ Thị Lan, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: " ;Nghiên cứu khả năng thấm và giữ nước tiềm tàng của đất rừng huyện Định Hoá, Thái Nguyên& quot; 2. Mục tiêu nghiên cứu 2.1.Mục tiêu chung Cung. các nghiên cứu khoa học trƣớc đó trong lĩnh vực nghiên cứu khả năng thấm và giữ nƣớc của đất rừng. 3.2. Ý nghĩa thực tiễn - Đề tài giúp cho việc đánh giá khả năng thấm và giữ nƣớc của đất rừng. http://www.lrc-tnu.edu.vn ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM    ĐOÀN TRƢỜNG SƠN µ NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THẤM VÀ GIỮ NƢỚC TIỀM TÀNG CỦA ĐẤT RỪNG HUYỆN ĐỊNH HOÁ, THÁI NGUYÊN Chuyên