Nghiên cứu đặc trưng thấm và giữ nước tiềm tàng của đất rừng tại núi luốt xuân mai chương mỹ hà nội

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VŨ THỊ QUỲNH NGA NGHIÊN CỨU ĐẶC TRƯNG THẤM VÀ GIỮ NƯỚC TIỀM TÀNG CỦA ĐẤT RỪNG TẠI NÚI LUỐT - XUÂN MAI - HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP HÀ NỘI, 2009 ĐẶT VẤN ĐỀ Nghiên cứu đặc trưng thấm giữ nước đất rừng có ý nghĩa quan trọng ngành Lâm nghiệp Nắm đặc trưng thấm giữ nước đất rừng, hình dung vận động biến đổi lượng nước đất rừng, xác định lực điều tiết tuần hoàn thuỷ văn đất chế phát sinh dòng chảy Khả thấm giữ nước đất sở quan trọng để giữ nước đất giữ đất chỗ Hiệu giữ nước đất tiêu tổng hợp chi phối chu trình thuỷ văn hiệu phòng chống xói mòn đất Ngoài ra, sở để giải thích chế phát sinh dòng chảy, xây dựng khoa học cho xác định yêu cầu cấu trúc rừng bảo vệ nguồn nước, đồng thời để đề xuất giải pháp phát huy tốt chức có lợi khác rừng Tuy nhiên, nghiên cứu đặc trưng thấm giữ nước đất rừng Việt Nam hạn chế Kết phần lớn nghiên cứu giúp nhận thức cách sơ đặc trưng thấm, giữ nước đất rừng Điều gây khó khăn cho việc phân tích chế phát sinh dòng chảy sườn dốc, dự báo xói mòn đất lũ lụt; đồng thời chưa đủ luận khoa học để đề xuất giải pháp quản lý rừng phòng hộ nguồn nước theo hướng phát huy đồng thời tối đa chức có lợi rừng sinh thái kinh tế Để góp phần giải số tồn nêu trên, đề tài “Nghiên cứu đặc trưng thấm giữ nước tiềm tàng đất rừng núi Luốt - Xuân Mai - Hà Nội” thực Do điều kiện nghiên cứu thời gian có hạn, đề tài xác định số đặc trưng thấm giữ nước tiềm tàng đất rừng điều kiện cung cấp nước nhân tạo khu rừng thực nghiệm núi Luốt trường Đại học Lâm nghiệp, ví dụ minh họa thể đặc trưng thấm, giữ nước đất rừng CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Ở nước 1.1.1 Thành nghiên cứu 1.1.1.1 Khả thấm nước đất Sự thấm nước đất vấn đề nghiên cứu sâu rộng lĩnh vực thủy văn học, từ lý luận sản sinh dòng chảy mặt tiếp giáp mà xét, thấm nước đất thị cho khả tầng điều tiết quan trọng tuần hoàn thủy văn nước, sau nước mưa qua bầu không khí lớp thảm thực vật che phủ Sự thấm nước đất có tác dụng quan trọng việc hình thành chế phát sinh dòng chảy Có nhiều mô hình thấm nước đất dựa vào việc đơn giản hóa trình vật lý mô hình kinh nghiệm, có mô hình Philip mô hình cải tiến mô hình Smith - Parlange, mô hình Green - Ampt, mô hình Horton, mô hình Holtan, vv Khi nước thấm vào đất dịch chuyển đất, đứng mặt chất vật lý học mà nói, chúng chịu chi phối trọng lực lực hấp dẫn địa cầu sinh lực tác dụng mao quản tiếp xúc nước hạt đất (Baver, 1937) (dẫn theo Nguyễn Thị Bích Ngọc, [33]), biến đổi kết cấu đất thành phần giới đất, dẫn đến rối loạn đan chéo vào đường vận động nước đất, việc ứng dụng định luật Darcy định luật mô tả vận động nước môi trường đồng nhiều lỗ hổng - phương trình liên tục vận động nước đất rừng để nghiên cứu định lượng dự báo, dẫn đến sai lệch tương đối lớn so với tình hình thực tế phạm vi sử dụng định luật Darcy dùng cho vận động dòng chảy tầng đất Vận động dòng chảy ưu tiên nước đất vận động dòng chảy rối loạn, mô tả mặt lý luận sử dụng phương trình Darcy - Weisbach Những nghiên cứu trước dòng ưu tiên chủ yếu sử dụng dòng chảy theo đường ống, dòng chảy theo đường ống vận động dòng chảy rối loạn chất lỏng theo đường vận động thông qua lỗ hổng lớn mao quản chất (Atkinson, 1978) (dẫn theo Lê Hồng Liên, [28]); nghiên cứu gần cho thấy rõ, đất cát (cơ chất) nhất, không ổn định mức độ đỉnh cao ẩm ướt, nên dẫn đến vận động dòng chảy nước đất theo chủ quan (Stagnitti and Parlange, 1995) (dẫn theo Nguyễn Thị Bích Ngọc, [33]) Từ góc độ ảnh hưởng rừng tuần hoàn thủy văn mà xét, hoàn cảnh rừng có phân giải liên tục thảm mục, hoạt động rễ cây, hoạt động phong phú động vật dẫn đến vận động dòng chảy theo đường ống lỗ hổng tương đối lớn, có ý nghĩa vô quan trọng ảnh hưởng rừng hình thành dòng chảy lưu vực rừng lượng nước sản sinh lưu vực (Jones, 1997) (dẫn theo Lê Hồng Liên, [28]) Do đó, vận động theo phương thẳng đứng bên theo phương nằm ngang nước môi trường đất, xem xét đến tính chất không đồng môi trường đất, việc sử dụng phương trình Laplace cho vận động bão hòa phương trình Richards cho vận động không bão hòa - vốn mô tả vận động chất lỏng môi trường đồng để mô tả vận động thực tế nước đất khó đạt tính chân thực chuẩn xác Công trình nghiên cứu đặc trưng thấm nước đất Darcy (1856) (dẫn theo Nguyễn Thị Bích Ngọc, [33]) Tác giả đưa định luật Darcy để tính lượng nước thấm vào đất Trong định luật tác giả khẳng định hệ số thấm phụ thuộc vào tính chất đất đồng thời phụ thuộc vào tính chất chất lỏng (nước) - tức độ nhớt chúng, mà độ nhớt lại phụ thuộc vào nhiệt độ mức độ khoáng hóa Khi nhiệt độ giảm độ nhớt tăng dẫn đến làm giảm tốc độ thấm ngược lại Tác giả biểu thị công thức toán học gọi định luật Darcy: Q = K.S.T.h/l Trong đó: Q lượng nước thấm (cm3), K hệ số thấm (cm3), T thời gian thấm (phút), h độ chênh lệch áp lực cột nước đầu đầu cột thấm, l chiều dài đoạn đường thấm (cm) Đồng thời, định luật biểu thị phương trình tốc độ thấm: V = K.I Với V tốc độ thấm (mm/giây, cm/phút, m/ngày đêm), I = h/l Sau này, người ta nhận thấy xác định tốc độ thấm đất điều kiện nhiệt độ thay đổi so sánh được, người ta quy điều kiện tiêu chuẩn 100 C cách sử dụng hệ số điều chỉnh nhiệt độ Hazen là: 0,7 + 0,3t tính hệ số thấm Đến năm 1937, Vusoski (dẫn theo Lê Hồng Liên, [28]) nhà bác học người Nga xây dựng công thức tính lượng nước thấm xuống đất Công trình nghiên cứu Fraisơ (1963) (dẫn theo Phùng Ngọc Lan, 1994, [27]) nghiên cứu việc phân bố lượng nước rơi rừng thường xanh Brazil Kết nghiên cứu đưa kết luận lượng nước trực tiếp xuống đất rừng sau trận mưa lớn Nếu đất rừng có khả thấm nước cao giảm lượng nước chảy bề mặt, giảm xói mòn Đã có nhiều mô hình nghiên cứu nước thấm vào đất dựa việc đơn giản hóa trình vật lý mô hình kinh nghiệm mô hình Philip cải biến mô hình Smith - Pilange, mô hình Green - Ampt, mô hình Horton, Khả thấm nước đất nghiên cứu với tác động ảnh hưởng lửa rừng Theo kết nghiên cứu Dernes (1976) (dẫn theo Nguyễn Thị Bích Ngọc, [33]) đốt lửa làm cho lớp đất mặt từ 2,5 - 30 cm giảm rõ rệt độ thấm nước làm tăng bay bề mặt, lớp đất mặt trở nên khô, độ xốp đất giảm, kết cấu đất bị phá vỡ Nhìn chung, đất rừng có hiệu suất thấm nước lớn so với loại hình sử dụng đất khác, hiệu suất ổn định nước thấm xuống đất rừng tốt lên tới 80 cm/h trở lên (Dunne (1978) (dẫn theo Nguyễn Thị Bích Ngọc, [33]) Còn Trung Quốc, nhà khoa học thường dùng lượng nước bão hòa lỗ hổng mao quản đất rừng để tính toán lượng nước thấm xuống đất Sau có nhiều mô hình xây dựng để mô tả trình thấm nước đất hoàn thiện đầy đủ hơn, mô hình dựa việc đơn giản hoá trình vật lý mô hình kinh nghiệm gồm mô hình Philip mô hình cải tiến mô hình Smith - Parlange, mô hình Green Ampt, mô hình Horton, v.v…Mặc dù, mô hình mô tốt vận động nước đất nông nghiệp thuỷ văn lưu vực đất nông nghiệp (Skaggs and Khaleel, 1982) (dẫn theo Lê Hồng Liên, [28]), ứng dụng lưu vực rừng lại gây thách thức nghiêm trọng (dẫn theo Bùi Hiếu, 2002, [14]) 1.1.1.2 Khả giữ nước đất Khả giữ nước đất khả giữ lại nước điều kiện có dòng chảy tự phía Số lượng nước đất giữ lại điều kiện đặc trưng độ trữ ẩm toàn phần có tầm quan trọng sản xuất nông nghiệp kinh doanh rừng Do đó, có nhiều nhà khoa học nghiên cứu vấn đề Penman (1991) (dẫn theo Nguyễn Thị Bích Ngọc, [33]) sử dụng phương pháp động lượng học không khí để tính toán lượng lưu thông tiềm nhiệt dùng cho bốc Monteith cải tiến thêm thành phương pháp tính toán hiệu suất phản xạ thảm thực vật hình thành phương pháp Penman - Monteith để tính toán lượng phát tán nước, việc xác định lực cản động lực học không khí lực cản tầng tán rừng có tầm quan trọng bậc Theo Jones (1997) (dẫn theo Đỗ Đình Sâm cộng sự, [38]) nhìn từ góc độ hình thành dòng chảy đường ưu tiên vận động nước đất (dòng ưu tiên), khả hình thành dòng chảy mạch nước ngầm, dòng chảy tốc độ nhanh đất, dòng chảy lưu vực v.v… Những nghiên cứu Atkinson (1978) (dẫn theo Lê Hồng Liên, [28]) dòng ưu tiên chủ yếu sử dụng dòng chảy theo đường ống, dòng chảy theo đường ống vận động dòng chảy rối loạn chất lỏng theo đường vận động thông qua lỗ hổng lớn mao quản Trong năm gần đây, có nhiều công trình nghiên cứu dòng chảy mặt công trình nghiên cứu Moltranov A.A (1960, 1973), Matveev P.N (1973), Santra Regina L (1989), Giacomin (1992) (dẫn theo Phùng Văn Khoa, [23])…Một công trình nghiên cứu toàn diện phải kể đến công trình Moltranov tiến hành Liên Xô Tác giả nghiên cứu tỉ mỉ khả thấm giữ nước đất rừng, khác biệt lượng nước bị giữ lại tán rừng, lượng nước chảy men thân cây, lượng mưa tán rừng Tác giả khẳng định nơi có độ dốc 25 - 300, đất rừng có khả chuyển nước chảy mặt đất thành nước ngầm Hiệu làm khô đất rừng Liên Xô không thấy vùng đầm lầy mà khu vực có lượng mưa thấp vùng Trung Á Kết nghiên cứu Moltranov có ý nghĩa không công tác xây dựng tiêu chuẩn rừng giữ nước mà lĩnh vực nghiên cứu hình thành phương pháp nghiên cứu thuỷ văn rừng Theo Rode Koloskop (dẫn theo Vương Văn Quỳnh, [37]) độ trữ ẩm hấp phụ cực đại lượng nước lớn mà đất giữ lại nhờ lực hấp phụ, hay nói cách khác lượng nước lớn nước liên kết chặt Theo Lebedev, độ trữ ẩm phân tử cực đại lượng nước lớn giữ lại đất nhờ lực phân tử, bao gồm nước hút ẩm không khí cực đại nước màng Theo Rozop (1936), Rode (1952, 1963, 1969), Astapop (1943), Katriski (1970) (dẫn theo Vương Văn Quỳnh, [37]) độ trữ ẩm cực đại lượng nước lớn mà đất giữ lại sau nước lưu vực rút chảy tượng dâng mao quản từ mạch ngấm lên Bude Ko (1943) (dẫn theo Bùi Hiếu, [14]) sáng lập phương pháp cân lượng thông qua việc dựng lên phương trình cân lượng để xác định lượng lưu thông tiềm nhiệt dùng cho bốc nước, từ xác định lượng nước bốc Trên sở nghiên cứu nhiều năm, Kantrinski [40] đưa bảng đánh giá độ trữ ẩm cực đại sau: Bảng 1.1 Đánh giá độ trữ ẩm cực đại đất Đất có thành phần giới nặng Đất có thành phần giới nhẹ Độ trữ ẩm so với đất khô (%) Đánh giá Không đạt yêu cầu đất canh tác Đối với rừng thích nghi đất cát 25 – 30 Trung bình Đối với trồng thích nghi đất cát, độ trữ ẩm không nhỏ 10% 30 – 40 Tốt 40 – 50 Tốt < 25 Đất cát (đất trồng trọt) tầng cày có độ trữ ẩm cực đại từ 20 - 25% Theo Rode A.A [40], lượng chứa nước hữu hiệu đất chia thành dạng sau: Bảng 1.2: Lượng chứa nước hữu hiệu đất - Không tiêu (thực vật không sử dụng - Độ trữ ẩm từ không đến sức chứa ẩm được) phân tử cực đại - Rất khó sử dụng - Khó sử dụng - Sử dụng trung bình - Từ sức chứa ẩm phân tử cực đại đến độ ẩm héo - Từ độ ẩm héo đến độ ẩm đứt mao mạch dẫn - Từ độ ẩm đứt mao mạch dẫn đến sức chứa ẩm cực đại - Dễ sử dụng chuyển sang trạng thái - Từ sức chứa ẩm cực đại đến sức chứa thừa ẩm toàn phần Các nhà khoa học Trung Quốc khẳng định vai trò quan trọng rừng việc bảo vệ đất nước lớn nhiều so với giá trị kinh tế trực tiếp mà mang lại Trần Huệ Tuyền [43] nghiên cứu khả giữ nước rừng đầu nguồn hồ Tùng Hoa - Côn Minh (Trung Quốc) cho thấy với diện tích rừng đầu nguồn 60.000 ha, độ tàn che 30%, hàng năm giữ lại khoảng 8,3 triệu m3 nước Khi nghiên cứu bốc nước, Danton (1976) (dẫn theo Phùng Ngọc Lan, [27]) khẳng định, khả giữ nước đất phụ thuộc vào khả bốc bề mặt đất đưa phương trình sau: V = k.(F - f).760S/P Với V lượng nước thoát hơi; k hệ số khuếch tán; F áp lực nước bão hòa khoảng không gian xung quanh bề mặt bốc nhiệt độ cho; f áp lực nước môi trường xung quanh; P áp lực không khí; S diện tích bề mặt bốc Ngoài ra, vật rơi rụng có khả ngăn giữ dòng nước tương đối lớn, nên có tác dụng bổ sung nước cho đất cung cấp nước cho thực vật (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2006) [10] Những nghiên cứu Black & Kelliher (1989) [27] cho thấy rằng, lượng nước bốc từ vật rơi rụng kiểu rừng khác chiếm khoảng - 21% tổng lượng nước bốc mặt đất rừng Nhìn chung, nghiên cứu khả thấm, giữ nước đất rừng tác giả đa dạng có kết định áp dụng vào thực tiễn sản xuất nông - lâm nghiệp 1.1.1.3 Lượng nước bốc Bốc nước đất rừng nhân tố quan trọng tuần hoàn nước cân lượng hệ sinh thái rừng; biến đổi lượng nước sản sinh lưu vực biến đổi rừng gây có liên quan chặt chẽ với bốc nước rừng Người ta cho rằng: thảm thực vật rừng có lượng nước thoát lớn loại thảm thực vật khác, 70 Từ bảng 4.25, 4.26, 4.27, phương trình tương quan tương ứng, cụ thể thể phụ biểu 06 ta thấy nhân tố độ ẩm không khí nhiệt độ không khí tương quan với độ ẩm đất Do đó, ta không dùng hàm tuyến tính để xác định mối quan hệ mà phải dùng chuỗi Fourier (như tác giả Phạm Văn Điển, 2006 tiến hành) Tuy nhiên, khuôn khổ đề tài Thạc sỹ số liệu chưa đầy đủ nên chưa có điều kiện thực Ngoài biến động độ ẩm đất theo thời gian thể biến động độ ẩm theo mùa Như phân tích trên, biến động độ ẩm đất chia làm thời kỳ: - Thời kỳ mùa đông xuân (từ tháng đến tháng 3) - Thời kỳ mùa hè thu (từ tháng đến tháng 8) - Thời kỳ mùa đông hay mùa khô hanh (từ tháng đến tháng 12) Sự biến đổi độ ẩm đất theo mùa thể biểu đồ sau: Thông + Keo w (%) 20 15 10 Mùa Mùa đông Mùa hè Mùa đông xuân thu Hình 4.9: Biến động độ ẩm tầng đất mặt mùa trạng thái rừng Thông + Keo 71 W(%) Thông + Cây địa 22.00 21.00 20.00 19.00 18.00 17.00 16.00 Mùa Mùa Mùa hè Mùa đông thu đông xuân Hình 4.10: Biến động độ ẩm tầng đất mặt mùa trạng thái rừng Thông + Cây địa Keo + Cây địa W(%) 25.00 20.00 15.00 10.00 Mùa 5.00 0.00 Mùa đông xuân Mùa hè thu Mùa đông Hình 4.11: Biến động độ ẩm tầng đất mặt mùa trạng thái rừng Keo + Cây địa 72 4.3.5.2 Biến động độ ẩm đất theo chiều thẳng đứng Nhìn chung, lớp đất rừng độ sâu – 30 cm phân định tầng biến đổi nhanh chịu ảnh hưởng tương đối lớn bốc nước Mức độ biến động độ ẩm đất theo chiều thẳng đứng đất rừng tất trạng thái tương đối lớn Để minh hoạ điều này, độ ẩm theo chiều thẳng đứng đất thể bảng 4.29: Bảng 4.29: Độ ẩm đất (0 - 30 cm) trạng thái rừng độ sâu khác Độ sâu (cm) Trạng thái rừng - 10 10 - 30 Thông + Keo 16,10 16,37 Thông + Cây địa 19,70 18,39 Keo + Cây địa 19,66 16,78 Nhận xét: Nhìn chung độ sâu từ - 10 cm 10 - 30 cm độ ẩm đất có biến đổi tương đối lớn tầng đất chịu ảnh hưởng nhiều bốc nước Trong trạng thái rừng rừng Thông + Cây địa có độ ẩm lớn Cụ thể biến động độ ẩm đất minh hoạ biểu đồ hình 4.12 73 Wd (%) 25.00 20.00 Thông + Keo 15.00 Thông + Cây địa Keo + Cây địa 10.00 5.00 0.00 - 10 10 - 30 Độ sâu (cm) Hình 4.12: Biến động độ ẩm đất theo chiều thẳng đứng trạng thái rừng 4.3.5.3 Biến động độ ẩm đất trạng thái rừng Sự biến động độ ẩm lâm phần tiêu quan trọng phản ánh lực giữ nước chúng Ở loại rừng khác khả giữ nước đất rừng khác Để thấy rõ khác độ ẩm đất trạng thái rừng ta lập bảng bao gồm tiêu địa hình, thảm thực vật để so sánh Kết thể bảng 4.30: 74 Bảng 4.30: Bảng tổng hợp tiêu độ ẩm tầng đất mặt trạng thái rừng Trạng thái rừng α Hd (độ) (cm) X (%) I (m2) HVN (m) Ltánlá (m) Wđất (%) Thông + Keo 17 84,5 45,295 3375,03 15,0 1,43 17,11 Thông + Cây địa 18 83,0 45,157 3390,70 12,8 1,37 19,55 Keo + Cây địa 16 94,6 47,33 3203,10 17,0 1,59 19,85 Từ kết bảng 4.30 ta thấy điều kiện nhiệt độ, độ ẩm không khí lượng mưa giống trạng thái rừng có chênh lệch độ ẩm đất mà dẫn đến số độ xốp, số diện tích tán lá, chiều dài tán có khác nhau, chênh lệch trạng thái rừng không lớn Ngoài ra, từ kết bảng 4.26 cho thấy vào mùa khô độ ẩm đất trạng thái rừng biến động, vào mùa mưa độ ẩm đất có biến động rõ rệt trạng thái rừng Do vào mùa mưa, khả giữ nước trạng thái rừng khác nên độ ẩm đất biến động nhiều Nhìn chung, vào mùa khô rừng trồng Thông + Cây địa hỗn giao Keo + Thông có độ ẩm đất thấp đất rừng Keo + Cây địa Nhìn chung, nước đất khu vực thí nghiệm tồn tính sai dị theo không gian thời gian tương đối rõ Độ ẩm đất khu nghiên cứu có tốc độ suy giảm mạnh, cần thời gian ngắn không nhận nước mưa từ khí biểu khô hạn Vì vậy, đặc điểm quan trọng quy hoạch trồng rừng 75 4.3.6 Lượng nước bốc Lượng nước bốc từ đất nói lên di chuyển lượng nước thoát khỏi bề mặt đất đơn vị diện tích Khi đó, nước có thay đổi từ trạng thái lỏng sang trạng thái vào không khí Lượng nước bốc nằm giới hạn vừa đủ có tác dụng tăng độ ẩm không khí, giảm nhiệt độ rừng, tạo điều kiện cho sinh vật sinh trưởng, phát triển thuận lợi Vì vậy, để nghiên cứu khả bốc lượng bốc mặt đất ô tiêu chuẩn, việc xác định độ ẩm đất, đề tài nghiên cứu quan hệ bốc nước mặt đất với độ ẩm đất Kết thí nghiệm phụ thuộc bốc mặt đất vào độ ẩm đất trình bày bảng sau: Bảng 4.31: Biến đổi cường độ bốc mặt đất Nhiệt độ OTC Trạng thái TTV không khí (0C) Độ ẩm không khí (%) Độ ẩm mẫu đất (%) Cường độ bốchơi (mm/giờ) Cường độ bốc (tấn/ha/giờ) Thông + Keo 28 85 23,90 0,063 0,63 Thông + Cây địa 30 85 23,06 0,057 0,57 Thông + Cây địa 27 75 22,94 0,067 0,67 Thông + Cây địa 27 88 23,21 0,063 0,63 Thông + Keo 28 85 22,60 0,063 0,63 Keo + Cây địa 25 85 23,73 0,066 0,66 Keo + Cây địa 28 85 23,60 0,076 0,76 Keo + Cây địa 25 88 23,40 0,076 0,76 Nhận xét: Từ kết bốc nước mặt đất bảng 4.31 cho thấy: điều kiện khí tượng cường độ bốc mặt đất chủ yếu phụ thuộc vào độ ẩm đất nguồn cung cấp nước cho trình bốc Ngoài ra, đặc 76 tính phụ thuộc vào tính chất đất, trạng thái thảm thực vật, vật rơi rụng nhân tố khí hậu, thời tiết như: nhiệt độ, độ ẩm không khí, thời gian chiếu nắng, Từ số liệu thu thập đề tài xác định nhân tố có ảnh hưởng đến bốc mặt đất cường độ bốc quy tấn/ha/giờ Theo kết nghiên cứu Phùng Văn Khoa [23] dự đoán cường độ bốc nước (tấn/ha/năm) năm 4458,77 tấn/ha/năm So sánh với tổng lượng mưa năm ta thấy: Cường độ bốc nước lớn nhiều so với tổng lượng mưa Do đó, cần phải có biện pháp để hạn chế lượng bốc nước mặt đất Từ bảng ta thể bốc vật lý đất theo trạng thái thảm thực vật (hình 4.13) Số liệu cho thấy lượng bốc nước mặt đất thay đổi phụ thuộc vào độ ẩm đất, nhiệt độ độ ẩm không khí nhân tố có ảnh hưởng 0.080 I (mm\h) 0.070 Keo+Bản địa Thông+Keo Thông+Bản địa 0.060 0.050 0.040 0.030 0.020 0.010 0.000 Trạng thái rừng Hình 4.13 : Cường độ bốc nước mặt đất theo trạng thái rừng Trong yếu tố trên, cường độ bốc có liên quan chặt với độ ẩm đất nhiệt độ không khí Để biểu thị mối quan hệ ta nhìn vào bảng phương trình tương quan để thấy rõ quan hệ 77 Bảng 4.32: Liên hệ cường độ bốc nước mặt đất với độ ẩm đất nhiệt độ không khí R Ftính Sig.ta0 Sig.ta1 V% P% 6,124 2,165 I = 0,068 - 0,002TKK + 0.002Wđ 0,59 1,287 - 1,532 0,399 Thảo luận: Từ nghiên cứu đặc trưng thấm nước giữ nước trạng thái rừng: Hỗn giao Thông + Keo, Thông + Cây địa, Keo + Cây địa ta rút số kết luận sau: - Trong ba trạng thái rừng điều tra trạng thái rừng Keo + Cây địa có tốc độ thấm nước cao so với hai trạng thái rừng lại - Cây trồng trạng thái rừng Keo + Cây địa có khả sử dụng nước lớn hai trạng thái rừng lại lượng nước mao quản trạng thái rừng Keo + Cây địa lớn nhất, trạng thái rừng hỗn giao Thông + Keo, thấp trạng thái rừng Thông + Cây địa - Rừng Keo + Cây địa trạng thái rừng có khả giữ nước cao nhất, trạng thái rừng hỗn giao Thông + Keo, thấp trạng thái rừng Thông + Cây địa 4.4 Đề xuất số giải pháp cải thiện khả thấm, giữ nước đất rừng Các giải pháp đưa nhằm cải thiện khả thấm giữ nước đất rừng nhằm tác động tới yếu tố có ảnh hưởng tới khả thấm giữ nước đất, như: độ xốp, hàm lượng mùn, độ dày tầng đất, bề mặt đất 78 4.4.1 Các giải pháp cải thiện độ xốp đất Các giải pháp tác động vào đất rừng để làm tăng độ xốp đất việc làm tăng trị số độ xốp tổng số, cải thiện tỷ lệ độ xốp mao quản phi mao quản đất Theo kết bảng tổng hợp độ xốp chung, độ xốp mao quản độ xốp phi mao quản trạng thái thảm thực vật phần ta thấy: trạng thái rừng hỗn giao Thông + Keo có độ xốp lớn nhất, đất trạng thái rừng có tầng canh tác tốt, sinh trưởng phát triển tốt Trạng thái rừng Keo + Cây địa vượt ngưỡng tầng canh tác đất tốt, trạng thái rừng Thông + Cây địa đất đáp ứng yêu cầu tầng canh tác Do đó, hai trạng thái rừng Keo + Cây địa trạng thái rừng Thông + Cây địa cần phải cải thiện để nâng cao độ xốp tầng đất canh tác đạt đến ngưỡng trạng thái rừng hỗn giao Thông + Keo Để nâng cao độ xốp đất, biện pháp lâu dài bảo vệ rừng, ngăn chặn tác động bất lợi từ bên vào rừng Tuy nhiên, việc để nâng cao độ xốp theo hướng cần nhiều thời gian, khu rừng nghiên cứu thực nghiệm nên “cấm” tác động từ bên Do đó, cần phải có giải pháp khác tích cực Sau số giải pháp nhằm nâng cao độ xốp đất: + Cuốc xới đất vào thời gian độ ẩm không khí cao, nhằm làm tăng độ xốp mao quản cho đất + Bón phân hữu để cải tạo thành phần giới đất + Nuôi giun đất đống đất giun đùn lên mặt đất thức ăn mà giun thải sau tiêu hoá - chỗ chất thải nguồn dinh dưỡng dồi cho trồng, chúng chứa nhiều khoáng chất Giun chui vào đất làm cho đất có nhiều khe hở, làm tăng độ xốp đất + Phối hợp loại trồng hợp lý giúp cải thiện độ xốp đất 79 4.4.2 Các giải pháp cải thiện hàm lượng mùn Các giải pháp cải thiện hàm lượng mùn giúp cho thảm thực vật phát triển tốt mà góp phần làm giảm nguy gây xói mòn Theo bảng đánh giá mức độ hàm lượng mùn [39] trạng thái rừng có hàm lượng mùn mức trung bình đến xấp xỉ cao Do đó, việc cải thiện hàm lượng mùn cần thiết + Duy trì, bảo vệ vật rơi rụng tán rừng; tạo điều kiện cho vật rơi rụng phân huỷ + Trồng theo đường đồng mức để hạn chế xói mòn, qua bảo vệ độ phì đất + Duy trì bụi thảm tươi số lô rừng + Phát triển thực vật che phủ cải tạo đất cách đưa số loài Muồng nhọn, Cốt khí, Muồng ba lá, Muồng muồng trồng tán tầng cao Khi chăm sóc địa cắt lá, cành che phủ cải tạo đất lấp vào xung quanh gốc địa kết hợp với xới đất vun gốc tạo nguồn bổ sung chất hữu cho trồng, nhằm làm tăng độ ẩm cho đất đồng thời làm tăng hàm lượng mùn + Xúc tiến phân giải tầng thảm mục phủ dục, tỉa thưa, xếp loại đá kiềm tầng thảm mục, tác động giới biện pháp tốt để nâng cao hàm lượng mùn 4.4.3 Các giải pháp cải thiện độ dày tầng đất Độ dày tầng đất nhân tố thuộc tính đất Độ dày tầng đất dày lên nhờ hoạt động canh tác kiểm soát xói mòn Giải pháp để cải thiện độ dày tầng đất cần phải canh tác hợp lý, kiểm soát xói mòn như: trồng theo đường đồng mức, không để bề mặt đất tình trạng bị "quét sạch" Mỗi loài có đặc tính sinh vật học khác nhau, sinh trưởng phân bố chúng có liên quan mật thiết với 80 điều kiện ngoại cảnh, trước tiên liên quan tới độ dày tầng đất Vì vậy, cần kết hợp loài trồng hợp lý góp phần nâng cao độ dày tầng đất 4.4.4 Các giải pháp cải thiện bề mặt đất Bề mặt đất bao gồm thành phần là: vật rơi rụng, thảm thực vật bụi thảm tươi Do đó, biện pháp nhằm cải thiện bề mặt đất biện pháp nhằm cải thiện thành phần bề mặt đất Cũng giống việc cải thiện độ xốp, việc bảo vệ bề mặt đất thực cách kiểm soát không cho tác động từ bên vào, giải pháp không mang lại hiệu nhanh chóng Vì thế, việc bảo vệ bề mặt đất cần phải có biện pháp hữu hiệu hơn: + Tránh không thu gom lượng vật rơi rụng, để vật rơi rụng phân huỷ tự nhiên, ý tầng che phủ đất nơi có độ dốc lớn + Biện pháp giữ ẩm chống hạn cho đất: Với địa hình dốc, độ ẩm không cao, bên cạnh có mùa khô khốc liệt kéo dài dẫn tới tình trạng bị chết thiếu nước Vì vậy, biện pháp giữ ẩm, chống hạn cho trồng tiến hành chuyển hóa điều cần thiết + Việc đưa vào trồng địa góp phần cải thiện đất mà có hiệu mặt sinh thái Các biện pháp nâng cao hiệu giữ nước tiềm tàng đất rừng chủ yếu tác động vào đất rừng để nâng cao khả giữ nước đất rừng, thông qua tính chất đất khả giữ nước Các giải pháp đề xuất đòi hỏi thời gian thực khác với mức độ đầu tư kinh phí, nhân lực khác Vì thế, muốn nâng cao trì khả thấm, giữ nước đất rừng tốt nhất, nên có kết hợp hài hoà kiến thức địa với giải pháp kỹ thuật khoa học Để thực thành công biện pháp kỹ thuật tác động vào rừng nhằm phục hồi phát triển rừng thiết phải tiến hành đồng thời giải pháp mang tính kinh tế - xã hội, đặc biệt việc tuyên truyền tầm quan trọng rừng đời sống xã hội người khu vực 81 CHƯƠNG KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KHUYẾN NGHỊ 5.1 Kết luận 5.1.1 Điều kiện lập địa khu vực nghiên cứu Chế độ mưa: Cường độ mưa bình quân đạt giá trị nhỏ vào tháng 12 0,43 mm/h, lớn vào tháng 45,70 mm/h; lượng mưa bình quân năm khu vực nghiên cứu tương đối lớn đạt 1690,7 mm Địa hình: Các ô tiêu chuẩn chủ yếu bố trí sườn phía Đông sườn phía Tây khu vực nghiên cứu, có độ dốc không chênh lệch từ 11 - 220 Thổ nhưỡng: Tỷ trọng đất dao động khoảng từ 2,58 - 2,7 (g/cm3); ô tiêu chuẩn dung trọng đất dao động từ 0,93 - 1,32 (g/cm3); độ xốp ô tiêu chuẩn dao động từ 22,56 - 65%, độ xốp trung bình trạng thái rừng Thông + Cây địa 51,9%, độ xốp trung bình trạng thái rừng Keo + Cây địa 57,1%, độ xốp trung bình trạng thái rừng Thông + Keo 59,1%; hàm lượng mùn đất khu vực nghiên cứu dao động từ 0,46 - 2,83% Thảm thực vật: Mật độ rừng hỗn giao Thông + Keo cao nhất, tiếp đến rừng trồng Thông + Cây địa sau rừng trồng Keo + Cây địa; trung bình mật độ 410 cây/ha, chiều cao bình quân rừng ô tiêu chuẩn biến động khoảng từ 10,72 -18,09 m, độ tàn che rừng biến động từ 70 - 85% 5.1.2 Đặc trưng thấm nước đất rừng Tốc độ thấm nước ban đầu: Tốc độ thấm nước ban đầu đất rừng cao, biến động từ 6,6 - 11,5 mm/phút, tốc độ thấm nước đất rừng trồng Keo + Cây địa cao biến động từ 11,1 - 11,3 mm/phút, tốc độ thấm nước đất rừng trồng Thông + Cây địa thấp nhất, biến động từ 6,6 - 6,7 mm/phút 82 Tốc độ thấm nước ổn định: Đất trạng thái rừng Keo + Cây địa có tốc độ thấm nước ổn định cao (5,0 mm/phút), sau đến đất trạng thái rừng Thông + Keo (là 4,0 mm/phút), thấp đất trạng thái rừng Thông + Cây địa (3,8 mm/phút); Quá trình thấm nước đất mô mô hình Horton mô hình Philip Quá trình đọng nước: Sự đọng nước xảy cường độ mưa lớn tốc độ thấm nước đất 5.1.3 Đặc trưng giữ nước đất rừng Lượng nước tích giữ khe hổng mao quản: Lượng nước lớn trạng thái rừng Keo + Cây địa (2837,0 mm), tiếp đến trạng thái rừng hỗn giao Thông + Keo (2478,2 mm), thấp trạng thái rừng Thông + Cây địa (2260,1 mm) Lượng nước tích giữ khe hổng mao quản: Lượng nước mao quản trạng thái rừng Thông + Keo lớn (256,7 mm), tiếp đến trạng thái rừng Keo + Cây địa (252,6 mm), thấp trạng thái rừng Thông + Cây địa (205,6 mm) Lượng nước bão hoà: Lượng nước bão hoà xếp theo thứ tự giảm dần: Keo + Thông > Keo + Cây địa > Thông + Cây địa Lượng chứa nước hữu hiệu: Lượng chứa nước hữu hiệu trạng thái rừng Keo +Cây địa lớn (132,89 mm), đến trạng thái rừng hỗn giao Thông + Keo (116,35 mm), thấp trạng thái rừng Thông + Cây địa (103,1 mm) Biến động độ ẩm đất theo thời gian - Vào mùa mưa: Độ ẩm biến đổi khoảng từ 29 % - 40 % - Vào mùa khô: Độ ẩm dao động khoảng 18% Biến động độ ẩm theo chiều thẳng đứng 83 Ở độ sâu từ - 10 cm 10 - 30 cm, độ ẩm đất có biến đổi tương đối lớn tầng đất chịu ảnh hưởng nhiều bốc nước, rừng Keo + Cây địa có độ ẩm lớn Biến động độ ẩm trạng thái rừng Vào mùa khô độ ẩm đất trạng thái rừng biến động, vào mùa mưa độ ẩm đất có biến động rõ rệt trạng thái rừng Vào mùa khô rừng trồng Thông + Cây địa hỗn giao Keo + Thông có độ ẩm đất thấp đất rừng Keo + Cây địa Lượng nước bốc hơi: Cường độ bốc nước (tấn/ha/giờ) trạng thái rừng Keo + Cây địa cao (0,73 tấn/ha/giờ), trạng thái rừng hỗn giao Thông + Keo (0,63 tấn/ha/giờ), thấp trạng thái rừng Thông + Cây địa (0,62 tấn/ha/giờ) - Đề tài xây dựng số phương trình tương quan gồm: tốc độ thấm nước ban đầu tốc độ thấm nước ổn định với nhân tố ảnh hưởng; mối quan hệ độ ẩm đất với nhiệt độ độ ẩm không khí; mối liên hệ cường độ bốc nước mặt đất với nhiệt độ độ ẩm không khí 5.1.4 Các giải pháp cải thiện khả thấm, giữ nước đất - Giải pháp cải thiện độ xốp đất: Cuốc xới đất vào thời gian độ ẩm không khí cao, bón phân hữu để cải tạo thành phần giới, nuôi giun đất, phối hợp loại trồng hợp lý - Giải pháp cải thiện hàm lượng mùn: Bảo vệ trì, thảm mục; trồng theo đường đồng mức; trì bụi thảm tươi; phát triển thực vật che phủ cải tạo đất cách trồng số loài cốt khí, muồng ba lá, muồng muồng, xúc tiến phân giải tầng thảm mục tỉa thưa - Cải thiện độ dày tầng đất: Canh tác hợp lý kiểm soát xói mòn - Cải thiện bề mặt đất: Tránh không thu gom vật rơi rụng, giữ ẩm chống hạn cho đất, trồng kết hợp với địa 84 5.2 Tồn - Chưa thực thí nghiệm điều kiện mưa thiên nhiên - Việc bố trí ô thí nghiệm chưa nhiều, nên chưa bao quát đặc trưng trạng thái rừng lại - Việc kế thừa số liệu công nhận, thời gian có hạn nên tác giả chưa có điều kiện kiểm chứng lại cách tỉ mỉ - Tuy đưa số biện pháp nhằm cải thiện khả thấm giữ nước đất rừng, tính khả thi chúng chưa làm sáng tỏ 5.3 Khuyến nghị Nghiên cứu khả thấm, giữ nước đất có ý nghĩa quan trọng hoạt động lâm nghiệp Tuy nhiên, việc nghiên cứu vấn đề hạn chế Vì vậy, tác giả mong muốn điều kiện cho phép sâu nghiên cứu nữa, số lượng ô thí nghiêm nhiều để bao quát toàn diện tích khu vực nghiên cứu Tác giả mong muốn rằng, biện pháp kỹ thuật nhằm cải thiện khả thấm, giữ nước đất cần áp dụng cho địa bàn nghiên cứu ... cải thiện khả thấm, giữ nước đất rừng, góp phân nâng cao hiệu bảo vệ nguồn nước rừng 2.2 Giới hạn nghiên cứu Luận văn nghiên cứu khả thấm giữ nước tiềm tàng đất tức khả thấm giữ nước đất điều kiện... núi Luốt trường Đại học Lâm nghiệp, ví dụ minh họa thể đặc trưng thấm, giữ nước đất rừng 2 CHƯƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Ở nước 1.1.1 Thành nghiên cứu 1.1.1.1 Khả thấm nước đất Sự thấm. ..1 ĐẶT VẤN ĐỀ Nghiên cứu đặc trưng thấm giữ nước đất rừng có ý nghĩa quan trọng ngành Lâm nghiệp Nắm đặc trưng thấm giữ nước đất rừng, hình dung vận động biến đổi lượng nước đất rừng, xác định