Nghiên cứu mối liên hệ giữa thảm thực vật rừng với dòng chảy và chất lượng nước trong lưu vực sông đăkbla, tỉnh kon tum ( Luận án tiến sĩ)

Nghiên cứu mối liên hệ giữa thảm thực vật rừng với dòng chảy và chất lượng nước trong lưu vực sông đăkbla, tỉnh kon tum ( Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu mối liên hệ giữa thảm thực vật rừng với dòng chảy và chất lượng nước trong lưu vực sông đăkbla, tỉnh kon tum ( Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu mối liên hệ giữa thảm thực vật rừng với dòng chảy và chất lượng nước trong lưu vực sông đăkbla, tỉnh kon tum ( Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu mối liên hệ giữa thảm thực vật rừng với dòng chảy và chất lượng nước trong lưu vực sông đăkbla, tỉnh kon tum ( Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu mối liên hệ giữa thảm thực vật rừng với dòng chảy và chất lượng nước trong lưu vực sông đăkbla, tỉnh kon tum ( Luận án tiến sĩ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN TẤN LIÊM NGHIÊN CỨU MỐI LIÊN HỆ GIỮA THẢM THỰC VẬT RỪNG VỚI DỊNG CHẢY VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRONG LƯU VỰC SƠNG ĐĂKBLA, TỈNH KON TUM LUẬN ÁN TIẾN SỸ LÂM NGHIỆP Hà Nội, 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN TẤN LIÊM NGHIÊN CỨU MỐI LIÊN HỆ GIỮA THẢM THỰC VẬT RỪNG VỚI DÒNG CHẢY VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRONG LƯU VỰC SÔNG ĐĂKBLA, TỈNH KON TUM Chuyên ngành: lâm sinh Mã số: 62.62.02.05 LUẬN ÁN TIẾN SỸ LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHÙNG VĂN KHOA GS.TSKH NGUYỄN NGỌC LUNG Ơ Hà Nội, 2014 i LỜI CẢM ƠN Luận án tiến sĩ “ Nghiên cứu mối liên hệ thảm thực vật rừng với dòng chảy chất lượng nước lưu vực sông Đăkbla, tỉnh Kon tum” thực hoàn thành theo chương trình đào tạo tiến sĩ Trường Đại học Lâm nghiệp Việt nam Trong suốt năm thực luận án này, tác giả Ban giám hiệu, Khoa Đào tạo sau đại học trường Đại học Lâm nghiệp, lãnh đạo UBND tỉnh Kon tum, Sở Nông nghiệp PTNT tỉnh Kon tum quan tâm giúp đỡ, đạo tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả hoàn thành luận án Nhân dịp tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến giúp đỡ q báu Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TSKH Nguyễn Ngọc Lung PGS.TS Phùng Văn Khoa người thầy hướng dẫn khoa học nhiệt tình dẫn, giúp đỡ tác giả từ ngày lựa chọn đề tài đến lúc hoàn thành luận án Tác giả xin cám ơn cộng tác giúp đỡ nhiệt tình Trung tâm khí tượng thủy văn tỉnh Kon tum, Cơng ty tư vấn lâm nghiệp Chinh Nguyên, Chi cục Lâm nghiệp Chi cục Kiểm lâm tỉnh Kon tum việc thu thập xử lý số liệu, chia xẻ kiến thức có liên quan đến đề tài nghiên cứu Cuối quan trọng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến tất người thân gia đình bạn hữu gần xa tận tình giúp đỡ tác giả tinh thần vật chất để vượt qua khó khăn sống cơng việc suốt q trình học tập thực luận án Mặc dù có nhiều cố gắng, điều kiện nghiên cứu lực chủ quan có hạn, luận án không tránh khỏi khiếm khuyết, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp nhà khoa học để hoàn thiện Xin trân trọng cám ơn! Tác giả ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận án tiến sĩ: “ Nghiên cứu mối liên hệ thảm thực vật rừng với dòng chảy chất lượng nước lưu vực sông Đăkbla, tỉnh Kon tum” cơng trình nghiên cứu tơi trực tiếp thực chịu trách nhiệm trước pháp luật nhà trường số liệu, kết nghiên cứu không trung thực chép từ cơng trình nghiên cứu người khác công bố Kon tum, ngày 15/7/2014 Người cam đoan iii Ơ MỤC LỤC Lời cảm ơn i Lời cam đoan ii Mục lục iii Danh mục chữ viết tắt ký hiệu đơn vị tính vi Danh mục bảng tính tốn hình ảnh viii MỞ ĐẦU I Đặt vấn đề II Mục tiêu, đối tượng nghiên cứu đề tài III Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU I Trên giới Phương pháp nghiên cứu thủy văn rừng 1.1 Nghiên cứu quy mơ thí nghiệm 1.2 Nghiên cứu quy mô khu rừng 1.3 Nghiên cứu quy mô lưu vực 1.4 Mơ hình hóa nghiên cứu thủy văn rừng quy mô lưu vực 10 Những kết nghiên cứu chủ yếu ảnh hưởng rừng dòng chảy chất lượng nước lưu vực 12 2.1 Nghiên cứu ảnh hưởng rừng sản lượng nước dòng chảy lưu vực 14 2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng rừng chất lượng nước lưu vực 22 II Ở Việt nam 25 Nghiên cứu quy mô khu rừng 25 1.1 Xây dựng phương pháp nghiên cứu thủy văn rừng 26 iv 1.2 Xác định khả giữ nước điều tiết dòng chảy rừng 27 1.3 Xác định khả giữ nước đất rừng 28 1.4 Xác định lượng thoát nước thảm thực vật rừng bốc nước đất rừng 28 1.5 Nghiên cứu cấu trúc hợp lý cho rừng phòng hộ đầu nguồn 29 Nghiên cứu quy mô lưu vực 30 2.1 Khả giữ nước đất rừng thảm thực vật rừng 30 2.2 Ảnh hưởng độ che phủ rừng đến sản lượng nước dòng chảy sơng suối 31 2.3 Ảnh hưởng độ che phủ rừng đến chất lượng nước dòng chảy sơng, suối 33 2.4 Xác định diện tích rừng cần thiết lưu vực 34 2.5 Xây dựng ứng dụng mơ hình nhằm tính tốn, mơ q trình dòng chảy lưu vực 36 NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 40 Chương NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 40 1.1 Nội dung nghiên cứu 40 1.1.1 Phân tích số đặc trưng lưu vực nghiên cứu 40 1.1.2 Phân tích mối liên hệ thảm thực vật rừng yếu tố lập địa với dòng chảy chất lượng nước lưu vực sông Đăkbla 40 1.1.3 Bước đầu đề xuất quy mơ diện tích chất lượng rừng cần thiết nhằm nâng cao sản lượng chất lượng nước dòng chảy lưu vực sơng Đăkbla 41 1.2 Phương pháp nghiên cứu 41 1.2.1 Phương pháp luận 41 1.2.2 Phương pháp thu thập thông tin 42 1.2.3 Phương pháp xử lý thông tin 49 v Chương KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 63 2.1 Phân tích đặc trưng khu vực nghiên cứu 63 2.1.1 Xác định vị trí, ranh giới, diện tích, độ dốc, số hình dạng, thổ nhưỡng, mật độ lưới sông, suối lưu vực nghiên cứu 63 2.1.2 Phân tích đặc trưng chế độ mưa, thảm thực vật rừng chế độ dòng chảy sơng, suối lưu vực nghiên cứu 67 2.2 Phân tích mối liên hệ thảm thực vật rừng yếu tố lập địa với dòng chảy chất lượng nước lưu vực sông Đăkbla 82 2.2.1 Xác định mức độ liên hệ đại lượng 82 2.2.2 Xác lập phương trình hồi quy biểu thị mối liên hệ biến độc lập biến phụ thuộc 83 2.3 Bước đầu đề xuất quy mơ diện tích chất lượng rừng cần thiết nhằm nâng cao giá trị sử dụng sản lượng chất lượng nước dòng chảy lưu vực sông Đăkbla 116 2.3.1 Đánh giá khả điều tiết nước dòng chảy sơng suối hạn chế xói mòn đất thảm thực vật rừng có lưu vực sông Đăkbla 116 2.3.2 Bước đầu đề xuất quy mơ diện tích chất lượng rừng cần thiết nhằm nâng cao sản lượng chất lượng nước dòng chảy lưu vực sơng Đăkbla 119 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 126 I Kết luận 126 II Kiến nghị 130 PHỤ LỤC Ơ vi DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU CÁC ĐƠN VỊ TÍNH Chữ viết tắt Tên đầy đủ giải nghĩa ký hiệu ArcGIS CIFOR DEM ENVI FAO Phần mềm hệ thống thông tin địa lý xử lý phân tích mơ hình khơng gian Center for International Forestry Research – Trung tâm nghiên cứu lâm nghiệp quốc tế Digital Elevation Model – Mơ hình số hóa độ cao The Environment for Visualizing Images – Phần mềm xử lý ảnh viễn thám Food and Agriculture Ornization of the United Nation – Tổ chức nông nghiệp lương thực Liên hiệp quốc GIS Geography Information System – Hệ thống thông tin địa lý GPS Global Positioning System - Hệ thống định vị toàn cầu IUFRO MapInfor RQĐ International Union of Forest Research Orgnizations – Hiệp hội tổ chức nghiên cứu lâm nghiệp quốc tế Phần mềm hệ thống thông tin địa lý xử lý đồ Rừng quy đổi Statistical Package for the Social Sciences – Phần mềm máy SPSS tính phục vụ phân tích thống kê dùng cho nghiên cứu điều tra xã hội SSE Sum of Squares Residual - Tổng bình phương sai số SSR Sum of Squares Regression - Tổng bình phương hồi quy SST Sum of Squares Total - Tổng bình phương chung SWAT WMS Soil and Water Assesment Tools – Công cụ đánh giá đất nước Watershed Modeling System – Hệ thống mơ hình lưu vực vii Chữ viết tắt Tên đầy đủ giải nghĩa ký hiệu B Chiều rộng bình quân lưu vực CP Độ che phủ rừng F Hình số thon thân Flv Diện tích lưu vực G Tiết diện ngang thân vị trí cao 1,3m H Chiều cao vút theo cấp kính Kd Chỉ số hình dạng lưu vực L Chiều dài lưu vực M Mô đuyn dòng chảy Mbclu Pgtb Q Qnăm S Mơ đuyn bùn cát lơ lửng mùa lũ Tỷ lệ diện tích rừng giàu trung bình Lưu lượng dòng chảy Lưu lượng bình quân năm Độ dốc lưu vực Tnăm Tổng lượng nước mưa năm lưu vực Xbq Lượng mưa bình qn Y Độ sâu dòng chảy ŋ Hệ số dòng chảy COM Compound - Hàm compound Y = B0 + B1X CUB Cubic - Hàm parabol bậc Y = B0 + B1X + B2X 2+ B3X INV Inverse - Hàm nghịch đảo Y = B0 + B1/X LIN Liner – Hàm tuyến tính Y = B0 + B1.X LOG Logarithmic – Hàm logarit Y = B0 + B1.lnX POW Power - Hàm Power lnY = B0 + B1.lnX QUA Quadratic - Hàm parabol bậc Y = B0 + B1X + B2X2 S Hàm chữ S lnY = B0 + B1/X Y = exp (B0 + B1/X) viii DANH MỤC CÁC BẢNG TÍNH TỐN VÀ HÌNH ẢNH Số hiệu bảng, Tên bảng, tên hình vẽ hình vẽ Trang Bảng 2.1 Diện tích, độ dốc, số hình dạng lưu vực nghiên cứu 64 Bảng 2.2 Diện tích loại đất lưu vực sông Đăkbla 65 Bảng 2.3 Lượng mưa lưu vực giai đoạn 2011-2013 67 Bảng 2.4 Diện tích trạng thái rừng lưu vực nghiên cứu 73 Bảng 2.5 Độ che phủ rừng tỷ lệ diện tích rừng giàu trung bình 74 lưu vực nghiên cứu Bảng 2.8 Lưu lượng dòng chảy bình quân (năm, mùa lũ, mùa cạn) lượng bùn cát lơ lửng dòng chảy mùa lũ lưu vực nghiên cứu Tổng lượng dòng chảy, mơ đuyn dòng chảy hệ số dòng chảy lưu vực nghiên cứu từ năm 2011-2013 Bảng tính tỷ tương quan đại lượng Bảng 2.9 Bảng phân tích phương sai (CP - Qnăm) 84 Bảng 2.10 Bảng hệ số phương trình hồi quy (CP - Qnăm) 84 Bảng 2.11 Bảng phân tích phương sai (Tnăm,CP,Sbq,Kd)- Qnăm 85 Bảng 2.6 Bảng 2.7 Bảng 2.12 76 79 81 Bảng hệ số phương trình hồi quy (Tnăm,CP,Sbq,Kd)86 Qnăm Bảng 2.13 Tóm tắt mơ hình liên hệ (Tnăm,CP) - Q năm 86 Bảng 2.14 Bảng phân tích phương sai (Tnăm,CP) - Qnăm 86 Bảng 2.15 Bảng hệ số phương trình hồi quy (Tnăm,CP,) - Qnăm 87 Bảng 2.16 Bảng phân tích phương sai (CP- Mnăm) 89 Bảng 2.17 Bảng hệ số phương trình hồi quy (CP- Mnăm) 89 Bảng 2.18 Bảng phân tích phương sai (Xnăm,CP,) - Mnăm 90 Bảng 2.19 Bảng hệ số phương trình hồi quy (Xnăm,CP,) - Mnăm 91 Bảng 2.20 Bảng phân tích phương sai (CP-Mlũ) 92 ... Tôi xin cam đoan: Luận án tiến sĩ: “ Nghiên cứu mối liên hệ thảm thực vật rừng với dòng chảy chất lượng nước lưu vực sơng Đăkbla, tỉnh Kon tum cơng trình nghiên cứu trực tiếp thực chịu trách nhiệm... ƠN Luận án tiến sĩ “ Nghiên cứu mối liên hệ thảm thực vật rừng với dòng chảy chất lượng nước lưu vực sông Đăkbla, tỉnh Kon tum thực hồn thành theo chương trình đào tạo tiến sĩ Trường Đại học... DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN TẤN LIÊM NGHIÊN CỨU MỐI LIÊN HỆ GIỮA THẢM THỰC VẬT RỪNG VỚI DỊNG CHẢY VÀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC TRONG LƯU VỰC SƠNG ĐĂKBLA, TỈNH KON