Ứng Dụng Hệ Thống Thông Tin Địa Lý (Gis) Trong Việc Nghiên Cứu Xói Mòn Đất Tại Huyện Võ Nhai Tỉnh Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HOÀNG VIẾT THẢO ỨNG DỤNG HỆ THỐNG THÔNG TIN ĐỊA LÝ (GIS) TRONG VIỆC NGHIÊN CỨU XÓI MÒN ĐẤT TẠI HUYỆN VÕ NHAI TỈNH THÁI NGUYÊN Chuyên ngành : QUẢN LÝ ĐẤT ĐAI Mã số : 60.62.16 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Người hướng dẫn khoa học: TS Đàm Xuân Vận Thái Nguyên – năm 2011 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, số liệu kết nghiên cứu Luận văn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực Luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn Luận văn rõ nguồn gốc Tác giả luận văn Hoàng Viết Thảo LỜI CẢM ƠN Hoàn thành luận văn thạc sỹ này, em quan tâm giúp đỡ Ban giám hiệu, khoa đào tạo Sau đại học trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên Nhân dịp em xin bày tỏ lòng biết ơn đến giúp đỡ quý báu Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Tiến sĩ Đàm Xuân Vận – Giảng viên khoa Tài nguyên & Môi trường, trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên trực tiếp hướng dẫn, nhiệt tình bảo em hoàn thành luận văn Em xin cảm ơn giúp đỡ Lãnh đạo, cán công chức, viên chức quan: UBND huyện Võ Nhai, Phòng Tài nguyên - Môi trường, Phòng Thống kê, Trung tâm khí tượng thủy văn huyện Võ Nhai tạo điều kiện giúp đỡ em trình thu thập tài liệu phục vụ nghiên cứu luận văn Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, bạn bè đồng nghiệp động viên, giúp đỡ em suốt thời gian qua Một lần nữa, em xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, tháng 10 năm 2011 Tác giả Hoàng Viết Thảo DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT GIS : Hệ thống thông tin địa lý CNH – HĐH : Công nghiệp hoá, Hiện đại hóa DEM : Mô hình số hoá độ cao FAO : Tổ chức nông lương giới UNESCO : Tổ chức văn hoá giáo dục khoa học Liên hiệp quốc UBND : Uỷ ban nhân dân CSDL : Cơ sở liệu DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Một số đặc điểm khí hậu thuỷ văn huyện Võ Nhai .30 Bảng 3.2: Tình hình dân số lao động huyện Võ Nhai giai đoạn 2008 - 2010 36 Bảng 3.3: Thành phần dân tộc huyện Võ Nhai giai đoạn 2008 - 2010 .37 Bảng 3.4: Cơ cấu lao động huyện Võ Nhai năm 2010 37 Bảng 3.5: Kết sản xuất ngành kinh tế huyện Võ Nhai giai đoạn 2008 - 2010 38 Bảng 3.6: Phân loại hộ nghèo theo tiêu chuẩn mức sống dân cư giai đoạn 2008 - 2010 39 Bảng 3.7: Năng suất trồng huyện Võ Nhai qua năm 39 Bảng 3.8: Hiện trạng sử dụng đất huyện Võ Nhai năm 2010 .40 Bảng 3.9: Phân cấp mức độ xói mòn độ dốc 41 Bảng 3.10: Phân cấp mức độ xói mòn loại đất 41 Bảng 3.11: Bảng phân cấp mức độ xói mòn độ che phủ 42 Bảng 3.12 Phân cấp độ dốc đất huyện Võ Nhai .49 Bảng 3.13: Diện tích đơn vị đất theo đồ đất huyện Võ Nhai 53 Bảng 3.14: Diện tích sử dụng loại đất huyện Võ Nhai 58 Bảng 3.15: Kết xói mòn huyện Võ Nhai 63 Bảng 3.16: Các giá trị nhân tố địa hình LS cho mối liên hệ đặc biệt chiều dài độ dốc sườn (Wischmeier & Smith, 1978) 58 Bảng 3.17: Kết tính số xói mòn đất K số loại đất vùng đồi núi Việt Nam 67 Bảng 3.18: Khả xói mòn tương đối đất số loại trồng có tuổi mức sản lượng khác giai đoạn sinh trưởng khác 62 Bảng 3.19: Phân bố lượng mưa bình quân năm theo cấp cường độ mưa .2 Bảng 3.20: Năng lượng mưa sinh bình quân hàng năm đơn vị diện tích (J/m2) Bảng 3.21: Phân bố mưa P số xói mòn mưa R bình quân năm tỉnh Thái Nguyên Bảng 3.22: Phương pháp hội quy tuyến tính Bảng 3.23: Giá trị đề xuất hệ số kiểm soát xói mòn P Bảng 3.24: Độ dốc, chiều dài sườn nhân tố LS Bảng 3.25: Bảng tra C theo hội khoa học đất quốc tế Bảng 3.26: Bảng tra hệ số P theo hội khoa học đất quốc tế .9 Bảng 3.27: Kết tính toán lượng đất xói mòn DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 3.1: Vị trí địa lý huyện Võ Nhai 26 Hình 3.2: Bản đồ hành huyện Võ Nhai 28 Hình 3.3: Nhiệt độ trung bình tháng năm huyện Võ Nhai 31 Hình 3.4: Lượng mưa trung bình tháng năm huyện Võ Nhai 31 Hình 3.5: Qui trình xây dựng đồ độ dốc 43 Hình 3.6: Chuẩn hóa lớp đồ địa hình Microstation 44 Hình 3.7: Cơ sở liệu đồ địa hình chuyển đổi sang ArcMap 45 Hình 3.8: Cơ sở liệu địa hình huyện Võ Nhai 45 Hình 3.9: Mô hình số hóa độ cao huyện Võ Nhai 47 Hình 3.10: Bản đồ độ dốc huyện Võ Nhai 48 Hình 3.11: Quy trình thành lập đồ đất dạng lưới 50 Hình 3.12: Nhập thuộc tính cho lớp đồ 51 Hình 3.13: Bản đồ thổ nhưỡng huyện Võ Nhai 52 Hình 3.14: Quy trình xây dựng đồ thực phủ 54 Hình 3.15: Chuẩn hóa lớp đồ trạng sử dụng đất Microstation 55 Hình 3.16: Cơ sở liệu trạng huyện Võ Nhai 56 Hình 3.17: Bản đồ thực phủ huyện Võ Nhai 57 Hình 3.18: Bản đồ phân cấp xói mòn huyện Võ Nhai 62 MỤC LỤC PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Mục đích yêu cầu đề tài Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Bố cục luận văn 10 Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 11 Cơ sở khoa học tầm quan trọng việc nghiên cứu xói mòn đất đai 11 1.1 Các trình xói mòn đất 11 1.2 Các nhân tố ảnh hưởng đến trình xói mòn đất đai 12 1.2.1 Ảnh hưởng nhân tố khí hậu 12 1.2.2 Ảnh hưởng địa hình, địa mạo 13 1.2.3 Ảnh hưởng lớp phủ thực vật 13 1.2.4 Ảnh hưởng đất đai 14 1.2.5 Ảnh hưởng người 14 Nghiên cứu xói mòn đất giới Việt Nam 14 2.1 Tình hình nghiên cứu xói mòn đất giới 14 2.1.1 Nghiên cứu xói mòn đất Liên Xô (cũ) 14 2.1.2 Nghiên cứu xói mòn đất Mỹ 15 2.1.3 Nghiên cứu xói mòn đất Canada 17 2.1.4 Nghiên cứu xói mòn đất Pháp 17 2.2 Tình hình nghiên cứu xói mòn đất Việt Nam 18 2.2.1 Giai đoạn trước năm 1945 19 2.2.2 Giai đoạn từ năm 1945 - 1975 19 2.2.3 Giai đoạn từ năm 1975 đến 21 Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23 2.1 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 23 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 23 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 23 2.2 Nội dung nghiên cứu 23 2.2.1 Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội huyện Võ Nhai 23 2.2.2 Xác định tiêu chuẩn đánh giá xói mòn đất công nghệ GIS 23 2.2.3 Chồng ghép đồ, xây dựng đồ dự báo nguy xói mòn đất 23 2.2.4 Điều tra dã ngoại thực địa để kiểm tra bổ xung kết thu 24 2.3 Phương pháp nghiên cứu 24 2.3.1 Phương pháp thống kê phân tích số liệu 24 2.3.2 Phương pháp xây dựng chồng ghép đồ 24 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 25 3.1 Đặc điểm địa bàn nghiên cứu 25 3.1.1 Điều kiện tự nhiên 25 3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội 34 3.2.1 Tổng quan tình hình kinh tế - xã hội 34 3.2.2 Điều kiện sở vật chất kỹ thuật 34 3.2.3 Tình hình phát triển ngành kinh tế địa bàn huyện 38 3.3 Ứng dụng GIS xây dựng đồ nguy xói mòn đất huyện võ Nhai 41 3.3.1 Phân cấp mức độ nguy xói mòn huyện Võ Nhai 41 3.3.2 Xây dựng sở liệu đồ đơn tính 42 3.3.3 Thiết lập mô hình xây dựng đồ dự báo nguy xói mòn 59 3.4 Xác định lượng đất xói mòn hàng năm huyện Võ Nhai 64 3.4.1 Các tiêu xác định lượng đất xói mòn 64 3.4.2 Xác định lượng đất tổng quát 3.5 Một số đề xuất mang tính thực tế khu vực nghiên cứu 3.6 Đánh giá kết đạt 11 3.7 Đề xuất phương pháp phòng chống xói mòn đất hiệu tương lai 13 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 15 Kết luận 15 Kiến nghị 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO 17 PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Đất đai nguồn tài nguyên vô quý giá, tư liệu đặc biệt, thành phần quan trọng hàng đầu môi trường sống, địa bàn hoạt động chủ yếu kinh tế Đất phục vụ cho phát triển Nông - Lâm nghiệp đánh giá theo tầng dày, độ phì Xói mòn đất tượng phổ biến mùa mưa thường xuyên xảy đất dốc, lớp đất màu bị trôi khiến cho đất đai độ phì nhiêu, làm giảm suất trồng, gây thiệt hại nghiêm trọng kinh tế Xói mòn đất trình phá huỷ lớp thổ nhưỡng (bao gồm phá huỷ thành phần cơ, lý, hoá, chất dinh dưỡng v.v đất) tác động nhân tố tự nhiên nhân sinh làm giảm độ phì đất, gây bạc màu, thoái hoá đất, laterit hoá, trơ sỏi đá v.v , ảnh hưởng trực tiếp tới sống phát triển thảm thực vật rừng, thảm trồng khác Võ Nhai huyện vùng cao nằm phía Đông Bắc tỉnh Thái Nguyên có tổng diện tích tự nhiên 84.5104,41 với dân số 58.900 người, với điều kiện địa hình phức tạp nhiều đồi núi có độ dốc cao, giao thông lại khó khăn, đồng thời tổng lượng mưa cường độ mưa năm lớn Đây nguyên nhân dẫn đến lượng đất đai bị xói mòn mạnh Có nhiều có nhiều phương pháp nghiên cứu, đánh giá xói mòn đất tác giả nước sử dụng để chống xói mòn đất trồng phòng hộ, thâm canh, cải tạo hệ thống chắn nước, thoát nước Trong đó, việc ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) phương pháp, công cụ mạnh có khả phân tích không gian thời gian ngắn Công nghệ GIS cho phép tích hợp phương trình đất tổng quát Wischmeier W.H Smith D.D để tính toán xây dựng đồ xói mòn đất lưu vực, vùng lãnh thổ cách dễ dàng xác Vấn đề đặt làm để nâng cao tính hiệu việc chống xói mòn đất nói chung Huyện Võ Nhai tỉnh Thái Nguyên nói riêng Xuất phát từ thực tiễn đó, hướng dẫn TS Đàm Xuân Vận tiến hành nghiên cứu đề tài: “Ứng dụng Hệ thống thông tin địa lý (GIS) việc nghiên cứu xói mòn đất huyện Võ Nhai tỉnh Thái Nguyên” Mục đích yêu cầu đề tài + Mục đích đề tài Đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội địa phương để từ thấy ảnh hưởng đến tượng xói mòn đất địa bàn huyện Vận dụng kỹ thuật GIS để nghiên cứu tượng xói mòn đất huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên + Yêu cầu đề tài - Góp phần hệ thống hóa sở lý luận thực tiễn việc ứng dụng công nghệ tin học ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) vào việc nghiên cứu quản lý tài nguyên môi trường, đặc biệt tài nguyên đất - Xác định, phân cấp mức độ xói mòn xây dựng đồ dự báo nguy xói mòn đất cho huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên - Đề giải pháp công tác chống xói mòn đất cho người nông dân huyện Võ Nhai, tỉnh Thái Nguyên để từ có biện pháp canh tác hợp lý, mang lại hiệu cao sản xuất đất đai không bị gây xói mòn thời gian tới Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài * Về khoa học - Góp phần bổ xung hoàn thiện sở lý luận khoa học công tác ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) để nghiên cứu đánh giá đắn chất tượng trình xói mòn đất đai Trong điều kiện tài liệu quan trắc mưa tự ghi sử dụng phương trình hội quy tuyến tính bảng 3.22 để tính số xói mòn mưa R [5] 3.4.1.5 Yếu tố canh tác (hệ số kiểm soát xói mòn P) Nhân tố kiểm soát xói mòn P đánh giá ảnh hưởng thực tế bảo vệ phương pháp canh tác làm ruộng theo đường đồng mức, trồng theo dải, làm ruộng bậc thang xói mòn không đáng kể Đó tỷ số lượng đất với thực tiễn bảo vệ khỏi xói mòn đất với việc trồng theo đường đồng mức xác định bảng 3.23 [10] Bảng 3.23: Giá trị đề xuất hệ số kiểm soát xói mòn P Độ dốc (%) Theo đường bình độ Cày đào rãnh theo đường bình độ 2,0 – 7,0 0,50 0,25 8,0 – 12,0 0,60 0,30 13,0 – 18,0 0,80 0,40 19,0 – 24,0 0,90 0,45 3.4.2 Xác định lượng đất tổng quát Do điều kiện tự nhiên tình hình thực tế huyện, khu vực tính dự báo xói mòn để nghiên cứu, tính toán lượng đất để làm tiêu chuẩn phân cấp mức độ xói mòn chọn nằm khu vực Đông – Bắc huyện, phần lớn đất xám bạc màu với tổng diện tích 15.000 chiếm 17,749% tổng diện tích đất tự nhiên toàn huyện Theo tiêu chuẩn công thức tính nêu trên, việc xác định hệ số để tính lượng đất xói mòn đất sau: * Hệ số mưa (R) - Thực tế huyện Võ Nhai chưa có tài liệu quản trắc mưa tự ghi cách liên tục đầy đủ, sử dụng phương trình hội quy tuyến tính bình quân năm: R = 0,6442 × Pi – 202 Trong đó: Lượng mưa bình quân năm P = 1941,50mm/năm Thay vào phương trình ta tính R = 1048,70 * Hệ số thổ nhưỡng (K) K hệ số kháng xói đất, phụ thuộc nhiều vào thành phần lý đất, quan trọng kích thước hạt đất Tương quan thành phần khác đất kết cấu đất khả thẩm thấu Công thức tính hệ số K Wischmeier đưa là: 100K = 2,241[2,1 × 10-4 (12 – M)a1,14 + 3,25(b – 2) + 2,5(c – 3)] Trong đó: K: hệ số xói mòn đất, đơn vị T/acre.1000.foot.tonf.inch.acre-1.h-1 a: trọng lượng cấp hạt (trọng lượng theo đường kính cấp hạt) a xác định: (%) a = (% limon + % cát mịn)(100% - % sét) M: hàm lượng chất hữu đất, đo phần trăm c: hệ số phụ thuộc khả tiêu thấm đất b: hệ số phụ thuộc vào hình dạng, xếp loại kết cấu đất Tuy nhiên, dựa vào công thức để tính hệ số K phức tạp Để tiện cho việc tính toán hệ số K, Wischmeier Smith đưa toán đồ dựa vào công thức để tra hệ số K Chúng sử dụng phương pháp để xác định hệ số K cho loại đất khu vực nghiên cứu Hệ số thổ nhưỡng Nguyễn Trọng Hà [5] nghiên cứu công bố năm 1996, đề tài phân tích tính chất đất, phân loại đất khu vực nghiên cứu, sau kế thừa kết nghiên cứu Nguyễn Trọng Hà - Do loại đất khu vực tính dự báo xói mòn nhóm đất xám (phần lớn đất đỏ vàng đá sét) nên áp theo bảng 3.17 ta xác định nhân tố K = 0,22 * Hệ số độ dốc (L) chiều dài sườn dốc ( λ ) Chiều dài sườn dốc tính khoảng cách từ điểm bắt đầu dòng chảy mặt đến điểm diễn lắng đọng bùn cát hoặt tới điểm tiếp xúc với lòng dẫn Như chia mái chảy thành lô có độ dài sườn dốc khác biệt Theo công thức Wischmeier W.H – Smith D.D hệ số chiều dài sườn dốc L tính cho đoạn sườn dốc chuẩn 72,6m là:  λ  L=    72,6  m (1) Trong đó: L – hệ số chiều dài sườn dốc λ – chiều dài sườn dốc (ft) m – hệ số mũ (dao động từ 0,2 - 0,5) + m = 0,2 độ dốc sườn dốc < = 1% + m = 0,3 độ dốc sườn dốc từ 1% đến 3% + m = 0,4 độ dốc sườn dốc từ 3% đến 5% + m = 0,5 độ dốc sườn dốc > = 5% Huyện Võ Nhai tỉnh Thái Nguyên huyện miền núi vùng cao, đa số địa hình đồi núi dốc, độ đốc 5%; hệ số m chọn cố định 0,5 Hệ số độ dốc S (Slop) Wischmeier W.H – Smith D.D tính theo công thức: S = 65,41sin2 θ + 4,56sin θ + 0,065 (2) Trong đó: S – Là hệ số độ dốc θ - Là độ dốc (độ) Trong thực tế mối liên hệ độ dốc chiều dài sườn dốc chặt chẽ, thường sử dụng để xây dựng đồ chuyên đề riêng, hai hệ số L S thường gộp lại thành yếu tố địa hình (LS) tính theo công thức (1) * (2) Bảng 3.24: Độ dốc, chiều dài sườn nhân tố LS STT Độ dốc (0) Chiều dài sườn (m) Chiều dài sườn (ft) LS 8,70 1015,569 3331,919 206,645 9,97 868,901 2850,725 221,079 6,63 690,095 2264,091 91,276 5,92 792,843 2601,191 88,221 9,47 813,233 2668,087 190,069 * Hệ số thực bì (C) Hệ số C đặc trưng cho mức độ hạn chế xói mòn lớp phủ thực vật Về mặt chế, lớp phủ thực vật có hai tác dụng làm giảm động hạt mưa rơi xuống mặt đất giúp giữ hạt đất không bị dòng chảy tràn mặt trôi Với hệ số C, có hai phương pháp để xác định Phương pháp thứ xác định thực địa theo cách Wischmeier Smith với số biến đổi Phương pháp đòi hỏi phải có đầu tư lớn thời gian dài đem lại kết tin cậy Phương pháp thứ hai sử dụng đồ trạng sử dụng đất hay ảnh vệ tinh để xây dựng phủ thực vật sau tham khảo hệ số C loại trạng từ tài liệu Hiện nay, với hệ số C nhiều loại tính toán thực nghiệm nhiều tác giả khác Ở Việt Nam, có nhiều nhà khoa học công bố hệ số C số loại lớp phủ thực vật Bảng tra C theo hội khoa học đất quốc tế tài liệu tham khảo quan trọng nhiều nhà khoa học Việt Nam đánh giá cao Bảng 3.25: Bảng tra C theo hội khoa học đất quốc tế % che phủ Bãi chăn thả, lâu năm thấp có lớp phủ Cây bụi có chiều cao khác (không phủ kín đất) 4m 2m 1m 0,5m Rừng nhiệt đới (lớp phủ >50%) Cây hàng năm 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 10 0,55 0,97 0,95 0,93 0,92 0,55 20 0,30 0,95 0,90 0,83 0,83 30 0,17 0,92 0,85 0,79 0,75 0,17 40 0,09 0,89 0,80 0,72 0,66 0,09 50 0,05 0,87 0,75 0,65 0,58 60 0,027 0,84 0,70 0,58 0,50 70 0,015 0,81 0,65 0,51 0,41 80 0,008 0,78 0,60 0,44 0,33 0,050 90 0,005 0,76 0,55 0,37 0,24 0,047 100 0,002 0,73 0,5 0,30 0,16 0,009 0,30 0,003 0,06 0,056 0,001 0,0001 0,053 0,043 Tài nguyên rừng huyện Võ Nhai đa dạng phong phú, có nhiều chủng loại gỗ với tổng diện tích đất lâm nghiệp 54.317,73ha Mặc dù diện tích rừng trồng tương đối lớn chủ yếu rừng non tái sinh trồng Trong khu vực nghiên cứu phần lớn rừng non cỏ thích nghi Như theo bảng 3.18 3.25 xác định nhân tố C = 0,004 * Hệ số công trình bảo vệ đất (P) Lượng xói mòn đất (khi có sử dụng biện pháp chống xói mòn) P= Lượng xói mòn đất (khi không sử dụng biện pháp chống xói mòn) Như giá trị tối đa hệ số P = (khi biện pháp, công trình chống xói mòn) Tham khảo hệ số P hội khoa học đất quốc tế Bảng 3.26: Bảng tra hệ số P theo hội khoa học đất quốc tế Độ dốc Trồng theo Trồng theo đường đồng Trồng theo (%) đường đồng mức mức trồng theo băng luống 1-2 0,6 0,3 0,12 3-8 0,5 0,25 0,1 9-12 0,6 0,3 0,12 13-16 0,7 0,35 0,14 17-20 0,8 0,4 0,16 21-25 0,9 0,45 0,18 Phần lớn rừng non, tái sinh cỏ, độ dốc từ 50 – 100 Theo bảng 3.26, ta xác định nhân tố P = 0,5 – 0,6 Bảng 3.27: Kết tính toán lượng đất xói mòn Stt R K LS C P A (tấn/ha/năm) 1048,70 0,22 206,645 0,004 0,60 114,422 1048,70 0,22 221,079 0,004 0,60 122,414 1048,70 0,22 91,276 0,004 0,50 42,117 1048,70 0,22 88,221 0,004 0,50 40,707 1048,70 0,22 190,069 0,004 0,60 105,244 Tổng 424,904 3.5 Một số đề xuất mang tính thực tế khu vực nghiên cứu * Đối với khu vực xói mòn cấp – cấp không xói mòn Bảo vệ tốt diện tích rừng có, kết hợp phát triển rừng với lợi dụng rừng đảm bảo mục đích kinh tế bảo vệ môi trường sinh thái bền vững 10 * Đối với khu vực xói mòn cấp 1; – cấp xói mòn yếu Theo kết nghiên cứu, vùng xói mòn cấp thường chân đồi thấp, nơi có thực bì dầy, độ dốc nhỏ, đất đai tốt, độ phì cao Biện pháp kỹ thuật khu vực bảo vệ trạng lớp phủ thực vật Có thể kết hợp trồng ngắn ngày như: Dứa, Chè hay lâm sản gỗ như: Ba kích, mây, thảo quả… tán rừng, vừa tận dụng đất đai tăng thu nhập vừa tăng cường khả bảo vệ đất thảm thực vật * Đối với khu vực xói mòn cấp 3; – cấp xói mòn trung bình Biện pháp kỹ thuật khả thi với diện tích bảo vệ diện tích rừng có biện pháp khoanh nuôi tái sinh có trồng bổ sung địa có giá trị kinh tế có khả thích nghi cao với điều kiện sinh thái như: Trám, Lát, Muồng, Lim xanh… Cũng trồng bổ sung loại lâm sản gỗ nơi tính chất đất rừng Cần ưu tiên trồng rừng diện tích Nên chọn loài mọc nhanh có khả cải tạo đất như: Keo, muồng Hạn chế tối đa tác động làm ảnh hưởng đến xói mòn đất cày xới, xử lý thực bì toàn diện, trồng sinh trưởng chậm Đối với diện tích không khả phục hồi thành rừng trồng lại rừng Khi trồng rừng ưu tiên chọn mọc nhanh như: Keo, Bạch đàn để nhanh chóng tạo lớp phủ bảo vệ đất Cần lưu ý biện pháp kỹ thuật lâm sinh tác động, đặc biệt công tác xử lý thực bì Cần tránh tối đa việc sử dụng biện pháp xử lý thực bì toàn diện, nên xử lý thực bì theo băng theo rạch, đồng thời cần xử lý thực bì sớm trước mùa mưa để đảm bảo an toàn cho đất * Đối với khu vực xói mòn cấp – cấp xói mòn mạnh Xói mòn mạnh ảnh hưởng nghiêm trọng đến tính chất đất, làm đất khả canh tác Cần phủ xanh diện tích rừng trồng mọc nhanh, có tác dụng cải tạo đất Nếu có điều kiện cần kết hợp biện 11 pháp công trình chống xói mòn Khi xử lý thực bì trồng rừng tuyệt đối không xử lý toàn diện, tránh mùa mưa 3.6 Đánh giá kết đạt * Ưu điểm Trong trình nghiên cứu đánh giá mức độ xói mòn, thu nhiều số khác nhau: số xói mòn mưa, số xói mòn độ dốc, chiều dài sườn dốc Từ tổng hợp được, đánh giá sở đồ có liên quan như: đồ trạng sử dụng đất, đồ đất độ che phủ, sau thể đồ như: đồ độ dốc, đồ đất, đồ độ che phủ, đồ nguy xói mòn đất Trong đồ nguy xói mòn đất quan trọng Mục đích đồ nhằm trình bày thông tin phân bố dạng xói mòn, độ dốc, chiều dài sườn, độ che phủ, loại đất Từ đồ rút nhận định có ý nghĩa định sau: - Chúng thể vị trí chất trình xói mòn, biến đổi không gian cường độ xói mòn xem xét, gắn liền với thông tin khác như: địa hình, môi trường sinh thái, mức độ canh tác - Chúng vị trí trọng tâm xói mòn mà giúp cho việc dự báo khả xói mòn thời gian dài chất lượng số lượng khu vực khu vực khác tương tự Một trình phức tạp từ xói mòn đến tích tụ quan sát chân sườn dốc Tìm hiểu kỹ thực chất trình sở cho việc dự đoán kết thay đổi việc sử dụng khu vực có quy mô rộng lớn, làm sở cho việc hoạch định phòng chống xói mòn - Các đại lượng độ dài, độ cao, diện tích khu vực rút từ đồ này, kèm theo kiến thức chuyên môn địa hình 12 thông số giúp cho việc phác họa biện pháp chống xói mòn xây dựng bậc thang, đai chắn, mạng lưới thoát nước, loại đai phòng chống khác - Những đồ chứa đựng nhiều số liệu đáp ứng cho việc đánh giá khả sử dụng đất Do qua nghiên cứu này, việc đánh giá mức độ nguy hiểm xói mòn, khả đất, biện pháp phòng chống gắn kết tốt hơn, hỗ trợ cho nhà chuyên môn việc hoạch định quy hoạch khu vực thích hợp với đối tượng nông nghiệp lâm nghiệp (trồng rừng, trồng cỏ, làm rẫy ) - Các đò cung cấp sở cho việc đánh giá nguy hiểm xói mòn đất, từ xác định nhân tố chủ đạo ảnh hưởng đến xói mòn * Tồn nguyên nhân Trong việc ứng dụng GIS vào nghiên cứu xói mòn đất chưa đồng đều, tập trung vào nghiên cứu xác định, đánh giá yếu tố gây xói mòn là: + Độ dốc: Mức độ xói mòn dựa phân cấp độ dốc khu vực nghiên cứu + Độ che phủ: Các loại hình sử dụng đất với mức độ che phủ có ảnh hưởng đến mức độ xói mòn + Kết cấu đất: Các loại đất khác có mức độ kết cấu khác mức độ xói mòn khác Cần thiết phải nghiên cứu sâu yếu tố có quan hệ đến độ dốc, độ chiều dài sườn, hệ thống trồng đa dạng, hệ số bảo vệ đất Mặc dù cố gắng khai thác, nguồn tư liệu hạn chế (mưa tự ghi, tính chất lý đất, tư liệu thống kê trồng, độ che phủ ) nên kết hạn chế mức độ dự báo xói mòn khái quát 13 *Nhận xét Vì thực chất xói mòn trình tự nhiên, tránh khỏi, có khả làm giảm trình cách tối đa thông qua biện pháp như: bảo vệ lớp phủ thực vật, xây dựng công trình điều tiết nước, đề xuất quy chế sử dụng đất đai kỹ thuật canh tác Trong điều kiện tại, để đề thực biện pháp chống xói mòn đất ta cần phải có tư liệu dạng đồ thể phân bố cường độ xói mòn Khi xây dựng đồ này, sử dụng tư liệu ảnh viễn thám kết hợp đo kiểm tra thực tế để xây dựng đồ đánh giá xói mòn đất đai 3.7 Đề xuất phương pháp phòng chống xói mòn đất hiệu tương lai - Phương pháp quản lý Tăng cường công tác quản lý, tuyên truyền, tập huấn canh tác đất dốc cho cán sở bà nông dân - Phương pháp che phủ đất Trồng phủ đất số loại đặc thù loại họ đậu có thân bò mặt đất, đáp ứng nhu cầu chất lượng: dễ trồng, mọc mạnh, sức chống chịu cao, tán rộng, lớp phủ dày - Phương pháp tủ rơm Là phủ đất lớp rơm cỏ dày, tác dụng chống xói mòn, lớp phủ khô nhiều lợi ích khác Nó mang đến chất hữu cơ, tạo lớp màng bảo vệ làm giảm nước thoát nước ngăn cản không cho loại cỏ dại phát triển - Cách thức canh tác Tại vùng nhiệt đới, vùng đất dốc cần áp dụng số biện pháp canh tác để bảo vệ đất Tránh cày, cuốc (dù nhẹ) mùa mưa vùng đất nhẹ 14 - Phương pháp đào hố Để hạn chế tổn thất xói mòn đất dốc, người ta đào hố sâu thẳng góc với đường dốc lớn nhất, hố rộng từ 0,3 - 0,4m, sâu từ 0,5 - 0,6m Cuối mùa mưa, hố bị đất lấp đào lên, sau hố dùng để ủ phân hay để trống - Phương pháp cải tạo địa hình Nếu đất dốc, cải tạo địa hình trở nên cần thiết Giá thành cải tạo địa hình cao nên công việc dù giới nên thực điều kiện đặc biệt diện tích giới hạn 15 PHẦN KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận - Ứng dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) để dự báo xói mòn đất huyện Võ Nhai vấn đề mới, có ý nghĩa khoa học mang tính thực tiễn, thời - Tỷ lệ xói mòn trung bình (cấp 3,4) huyện Võ Nhai chiếm tỷ lệ cao 41,53% tổng diện tích tự nhiên phân theo cấp thứ tự từ cấp tới cấp 5; Tỷ lệ xói mòn yếu (cấp 1,2) chiếm 2,28% tổng diện tích tự nhiên; Xói mòn mạnh (cấp 5) chiếm 2,55% tổng diện tích tự nhiên Điều phù hợp với địa hình huyện có độ dốc cao độ che phủ hạn chế Lượng đất hàng năm huyện Võ Nhai 424,904 tấn/ha/năm Đây lượng đất tương đối lớn - Đề tài xây dựng đồ tiềm xói mòn đất đồ xói mòn thực tế huyện Võ Nhai sở cho việc sử dụng đất hợp lý cho khu vực nghiên cứu, đảm bảo tính bền vững lãnh thổ - Những kết đề tài kiểm chứng thực địa, kết đề tài đáng tin cậy, có hàm lương khoa học, làm tài liệu tham khảo hữu ích cho công tác quy hoạch sử dụng đất địa phương - Đề tài vào tình hình thực tế kết nghiên cứu đưa số đề xuất cho khu vực nghiên cứu theo cấp xói mòn Do thời gian có hạn nên đề xuất chưa đầy đủ Tuy nhiên, tài liệu tham khảo đáng tin cậy cho địa phương nhân dân 16 Kiến nghị Cần tiếp tục có nghiên cứu xói mòn đất việc áp dụng công nghệ hệ thống thông tin địa lý (GIS) phạm vi lớn (cấp tỉnh cấp quốc gia) để đồng trình phân tích đánh giá lựa chọn biện pháp tác động mang tính tổng hợp hệ thống Trong nghiên cứu xói mòn đất, cần kết hợp việc sử dụng công nghệ GIS với biện pháp xác định xói mòn thực địa để kiểm chứng, nâng cao giá trị thực tiễn vấn đề nghiên cứu địa phương 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO I Tiếng Việt Nguyễn Tuấn Anh Hà Văn Thuân (2006), Bài giảng thực hành ứng dụng quản lý Tài nguyên & Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Phạm Văn Cự (2005), Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý Viễn thám quản lý Tài nguyên & Môi trường Việt Nam - Thực trạng thuận lợi thách thức, Trung tâm viễn thám Geomatic VTGEO, Hà Nội Nguyễn Thế Đặng Nguyễn Thế Hùng (1999), Giáo Trình Đất, Nxb Nông nghiệp Hà Nội Ngô Thị Hồng Gấm (2006), Bài giảng thực hành Hệ thống thông tin địa lý (GIS), sử dụng phần mềm Mapinfo, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Nguyễn Trọng Hà (1996), Xác định yếu tố gây xói mòn khả dự báo xói mòn đất dốc, Luận án PTS Khoa học kỹ thuật, Trường Ðại học Thủy lợi Hà Nội Nguyễn Trọng Hà Nguyễn Thế Hưng (2005), Kết bước đầu nghiên cứu xói mòn đất khu vực tưới vùng đồi, thành phố Việt Trì, tỉnh Phú Thọ, Tạp chí Nông nghiệp Phát triển nông thôn, số 12, tr.45, 46, 47, 48 Nguyễn Trọng Hà, Nguyễn Tử Siêm Thái Phiên (1999), Xác định yếu tố gây xói mòn khả dự báo xói mòn đất dốc, Nxb Nông nghiệp Hà Nội Phạm Hùng (2001), Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật mô hình toán tính toán xói mòn lưu vực Việt Nam, Luận án tiến sĩ kỹ thuật trường Ðại học Thủy lợi, Hà Nội Nguyễn Thành Hùng Lê Xuân Thiên (1995), Nghiên cứu xói mòn đất khu vực tỉnh Lâm Đồng, Thông tin khoa học công nghệ Lâm Đồng, số 10 Nguyễn Quang Mỹ (2000), Xói mòn đất biện pháp chống xói mòn, Nxb Đại học Quốc gia Hà Nội 18 11 Trung tâm liên ngành viễn thám GIS - Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn (2000), Báo cáo đề tài khoa học Đánh giá tiềm xói mòn vùng đồi núi Bắc trung Việt Nam, Hà Nội 12 Uỷ ban nhân dân huyện Võ Nhai (2006), “Báo cáo thuyết minh tổng hợp quy hoạch kế hoạch sử dụng đất huyện Võ Nhai giai đoạn 2006 - 2010, định hướng đến năm 2015” 13 Uỷ ban nhân dân huyện Võ Nhai (2010), ”Báo cáo thực nhiệm vụ phát triển kinh tế - xã hội năm 2009 kế hoạch phát triển kinh tế - xã hội năm 2010” 14 Đàm Xuân Vận (2009), Bài giảng hệ thống thông tin địa lý, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên 15 “Các phương pháp chống xói mòn đất hiệu đất dốc”, http://www.khoahoc.com.vn, ngày 21/7/2006 16 “Công tác nghiên cứu phòng chống xói mòn địa bàn tỉnh Thái Nguyên, thực trạng giải pháp”, http://www.thainguyen.gov.vn, ngày 27/9/2008 II Tiếng Anh 17 Lai Vinh Cam (2000), “Soil erosion study in NorthWest region of Viet Nam by intergrating watersheed analysis and universal soil loss equation (USLE)” Tạp chí khoa học Đại học Quốc gia Hà Nội, Khoa học tự nhiên số XI 18 Environmental System Research Institute, Inc (1996), ArcView GIS, The Geographic Information System for everyone,U.S.A 19 Helena Mitasova, GMSL UofI, MEAS NCSU, Bill Brown GMSL UofI (2007), Landscape soil erosion modeling for spatial conservation planning: GIS-based tutorial, U.S.A http://www.gis.com 20 Bui Dung The, Erosion and choice of land use systems by upland in the central coast, Viet Nam, http://www.128.100.163/ncpd/buiDung/methods.html [...]... DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu yếu tố xói mòn đất và xây dựng bản đồ dự báo nguy cơ xói mòn đất tại huyện Võ Nhai tỉnh Thái Nguyên 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu nguy cơ xói mòn đất dựa trên 3 yếu tố cơ bản là độ dốc, kết cấu đất và độ che phủ đất đai của huyện Võ Nhai tỉnh Thái Nguyên 2.2 Nội dung nghiên cứu 2.2.1 Đánh giá... tài sau khi hoàn thành sẽ là minh chứng cho việc củng cố và áp dụng các kiến thức chuyên môn đã học vào thực tiễn công tác * Về thực tiễn - Luận văn ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong việc nghiên cứu xói mòn đất đai tại huyện Võ Nhai Từ đó xây dựng bản đồ dự báo nguy cơ xói mòn đất khu vực nghiên cứu làm cơ sở đề xuất một số giải pháp hạn chế xói mòn đất 4 Bố cục của luận văn Luận văn bao... (năm 1981, 1983) v.v… Trong những năm gần đây các nhà nghiên cứu xói mòn đất đã sử dụng Viễn thám và hệ thống thông tin địa lý (GIS) trong nghiên cứu xói mòn, đặc biệt là trong đo vẽ bản đồ xói mòn đất, đánh giá định lượng các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình xói mòn đất: Phạm Đăng Cự (năm 1995), Cao Đăng Dư (năm 2000) v.v… Đây là một hướng đi đúng đắn của các nhà địa lý Việt Nam trong giai đoạn hiện... trạm nghiên cứu xói mòn đất Tây Nguyên tại Hàm Rồng - Pleicu - Gia Lai (năm 1976 1981) và trạm nghiên cứu xói mòn đất trung du (năm 1981 - 1997) tại xã Khải Xuân, tỉnh Phú Thọ với 15 - 20 bãi bể nghiên cứu được xây dựng ở các địa phương này Ngoài hai trạm nêu trên có trạm nghiên cứu xói mòn đất Thái Nguyên của trường Đại học nông nghiệp III (nay là trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên) , trạm nghiên cứu. .. yếu tố đất đai, thực vật, lượng mưa v.v mà quá trình xói mòn xảy ra mạnh hay yếu [7] 2 Nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới và ở Việt Nam 2.1 Tình hình nghiên cứu xói mòn đất trên thế giới 2.1.1 Nghiên cứu xói mòn đất ở Liên Xô (cũ) Nghiên cứu xói mòn đất do mưa và do tuyết tan được nhà bác học Nga M.B.Lômônôxốp (các năm 1751, 1753, 1763) đặt nền móng đầu tiên và chú ý nhiều đến nhiệm vụ bảo vệ đất khỏi... nghiệp, trạm nghiên cứu xói mòn đất của Viện nghiên cứu cà phê Đắc Lắc Ekmat ở Buôn Mê Thuột Việc xây dựng các trạm thực nghiệm quan trắc thu thập số liệu thực tế đã mở đầu thời kỳ nghiên cứu xói mòn đất định lượng Các chương trình nghiên cứu tổng hợp Tây nguyên I (năm 1976 1980), Tây nguyên II (năm 1980 - 1985) và các chương trình nghiên cứu Tây Bắc v.v… đã coi trọng công tác nghiên cứu xói mòn đất và đề... 2.2 Tình hình nghiên cứu về xói mòn đất tại Việt Nam Lịch sử nghiên cứu đất đai ở Việt Nam bắt đầu từ hàng trăm năm nay Còn công tác nghiên cứu phát sinh, phát triển của quá trình xói mòn đất và bảo vệ đất khỏi xói mòn mới diễn ra trong 4 - 5 thập kỷ gần đây Ở miền núi cách đây hàng nghìn năm đã xuất hiện xói mòn do nước và tổ tiên chúng ta, người Việt cổ đã có các biện pháp chống xói mòn có hiệu quả... đồ phân loại đất, bản đồ thực phủ, bản đồ thổ nhưỡng) theo các mức chỉ tiêu đã phân cấp - Ứng dụng, sử dụng phần mềm GIS (Arcview, ArcGis) để chồng ghép, xây dựng bản đồ dự báo nguy cơ xói mòn đất 25 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc điểm của địa bàn nghiên cứu 3.1.1 Điều kiện tự nhiên 3.1.1.1 Vị trí địa lý Võ Nhai là một huyện vùng cao, nằm phía Đông Bắc của tỉnh Thái Nguyên, cách... học địa phương của tỉnh Sơn La, Nghệ An, Thái Nguyên cũng đăng tải nhiều bài nói về xói mòn đất và các biện pháp chống xói mòn trên quê hương mình, góp thêm những kinh nghiệm hữu ích trong lĩnh vực nghiên cứu đầy ý nghĩa này 21 Ngoài ra các sách chuyên khảo được viết và dịch ra tiếng Việt cũng góp phần không nhỏ cho công tác nghiên cứu xói mòn đất ở Việt Nam lúc bấy giờ, chăng hạn như cuốn: “Bảo vệ đất. .. của huyện Võ Nhai 2.2.2 Xác định bộ tiêu chuẩn đánh giá xói mòn đất bằng công nghệ GIS Trên cơ sở tổng hợp các điều kiện về tự nhiên của khu vực nghiên cứu bằng công nghệ GIS, từ đó chỉ ra kết quả dự báo và phân cấp nguy cơ xói mòn - Các nhân tố tham gia xác định mức độ nguy cơ xói mòn bao gồm: + Độ dốc: Mức độ xói mòn dựa trên sự phân cấp độ dốc của khu vực nghiên cứu + Độ che phủ: Các loại hình sử dụng