NGHIÊN CỨU ĐỊA MẠO - THỔ NHƯỠNG PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ SỬ DỤNG ĐẤT BỀN VỮNG VÙNG BẮC TÂY NGUYÊN LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - NGUYỄN VĂN DŨNG NGHIÊN CỨU ĐỊA MẠO - THỔ NHƯỠNG PHỤC VỤ QUY HOẠCH VÀ SỬ DỤNG ĐẤT BỀN VỮNG VÙNG BẮC TÂY NGUYÊN Chuyên ngành: Địa lý Tài nguyên Môi trường Mã số: 44 02 20 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ ĐỊA LÝ Hà Nội - 2018 Công trình hồn thành tại: Học viện Khoa học Công nghệ Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học 1: TS NCVCC Nguyễn Đình Kỳ Người hướng dẫn khoa học 2: PGS.TSKH Nguyễn Địch Dỹ Phản biện 1: ……………………………………………… Phản biện 2: ……………………………………………… Phản biện 3: ……………………………………………… Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Học viện, họp Học viện Khoa học Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam vào hồi ……giờ ……, ngày …… tháng …… năm 201…… Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học Công nghệ - Thư viện Quốc gia Việt Nam MỞ ĐẦU Tính cấp thiết Đất nguồn tài nguyên thiên nhiên quí hầu hết nguồn thức ăn cung cấp cho người bắt nguồn từ Nhà bác học V.V.Docutraev khẳng định, đất vật thể tự nhiên độc lập, hình thành tác động tương hỗ yếu tố đá mẹ, địa hình, khí hậu, sinh vật yếu tố thời gian Các mối quan hệ nghiên cứu chuyên sâu thành hướng như: địa mạo - thổ nhưỡng (ĐMTN), đá mẹ/mẫu chất - thổ nhưỡng, khí hậu - thổ nhưỡng, sinh vật - thổ nhưỡng Trong đó, quan hệ ĐM TN coi quan hệ động phức tạp Có thể giải thích sở cân phát sinh hình thái (PSHT) phát sinh thổ nhưỡng (PSTH) Trong tổ chức sản xuất sử dụng đất, đặc điểm ĐMTN đóng vai trò quan trọng tới hiệu kinh tế mức độ bền vững vì, sử dụng đất dẫn đến kích hoạt trình ngoại sinh (địa mạo) tác động vào lớp phủ thổ nhưỡng, làm cho thay đổi Khi sử dụng đất hợp quy luật PSHT PSTN bền vững hiệu Sử dụng khơng hợp quy luật khơng bền vững hiệu quả, dẫn đến đất bị thoái hoá - hoang mạc hoá Vùng Bắc Tây Nguyên (BTN) chiếm khoảng 50% tổng diện tích Tây Nguyên, gồm tỉnh: Kon Tum Gia Lai, có lớp phủ thổ nhưỡng đa dạng phức tạp chủng loại Vùng có đầy đủ nhóm loại đất Tây Nguyên Với đặc điểm ĐMTN mang màu sắc vùng núi, cao nguyên, sơn nguyên ln tiềm ẩn q trình tai biến thiên nhiên như: thoái hoá đất, sạt lở đất, lũ lụt, hạn hán Từ lý tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu địa mạo thổ nhưỡng phục vụ quy hoạch sử dụng đất bền vững vùng Bắc Tây Nguyên” nhằm góp phần giải yêu cầu thực tế phát triển bền vững vùng Tây Nguyên Mục tiêu nghiên cứu luận án Xác lập phân vị ĐMTN làm luận khoa học phục vụ quy hoạch sử dụng đất bền vững vùng Bắc Tây Nguyên Nhiệm vụ nghiên cứu - Tổng quan cơng trình nghiên cứu ĐMTN nước nước; - Xác lập sở lý luận nghiên cứu ĐMTN - Phân tích điều kiện thành tạo cảnh quan ĐMTN vùng BTN; - Xây dựng hệ thống phân vị, tiêu chí thành lập đồ địa mạo thổ nhưỡng vùng Bắc Tây Nguyên tỷ lệ 1/250.000; - Phân tích đặc điểm cảnh quan ĐMTN vùng Bắc Tây Nguyên; - Đánh giá, phân hạng cảnh quan ĐMTN vùng BTN cho sử dụng - Đề xuất giải pháp quản lý sử dụng đất bền vững quan điểm địa mạo - thổ nhưỡng vùng Bắc Tây Nguyên Phạm vi, giới hạn nghiên cứu - Khu vực nghiên cứu: bao gồm tỉnh Kon Tum Gia Lai - Đối tượng nghiên cứu: địa mạo thổ nhưỡng vùng BTN Luận điểm bảo vệ - Tương quan địa mạo thổ nhưỡng vùng Bắc Tây Nguyên thể rõ đặc điểm, cấu trúc hình thái địa hình đặc điểm, cấu trúc hình thái lớp phủ thổ nhưỡng thơng qua trình phát sinh hình thái phát sinh thổ nhưỡng cảnh quan ĐMTN - Lãnh thổ vùng Bắc Tây Nguyên phân hoá thành 12 kiểu 39 loại cảnh quan ĐMTN đa dạng, phức tạp, việc quy hoạch sử dụng phải tuân theo phân hóa để đạt mục tiêu sử dụng đất bền vững phòng tránh thiên tai Điểm luận án - Luận án cơng trình đánh giá quan hệ địa mạo thổ nhưỡng vùng BTN thể đồ ĐMTN tỷ lệ 1/250.000 - Bước đầu đề xuất phương án tổ chức không gian, quy hoạch, sử dụng đất bền vững, đồng thời cảnh báo thiên tai sở phân tích đặc điểm, cấu trúc cảnh quan ĐMTN vùng Bắc Tây Nguyên Ý nghĩa khoa học thực tiễn - Ý nghĩa khoa học: góp phần làm sáng tỏ mối quan hệ ĐM TN vùng nhiệt đới; hoàn thiện phương pháp nghiên cứu ĐMTN phục vụ quy hoạch, sử dụng hợp lý tài nguyên đất - Ý nghĩa thực tiễn: Kết luận án sở khoa học cho quy hoạch, tổ chức lãnh thổ, sử dụng hợp lý tài nguyên phòng ánh thiên tai; đồng thời liệu quan trọng cho điều tra, đánh giá đất Quan điểm phương pháp nghiên cứu luận án áp dụng cho toàn vùng Tây Nguyên vùng khác có điều kiện tương tự Cấu trúc luận án Ngoài phần mở đầu, phần kết luận kiến nghị, tài liệu tham khảo phụ lục, nội dung luận án gồm chương: Chương Cơ sở lý luận phương pháp nghiên cứu địa mạo thổ nhưỡng vùng Bắc Tây Nguyên Chương Điều kiện thành tạo đặc trưng cảnh quan địa mạo thổ nhưỡng vùng Bắc Tây Nguyên Chương Đánh giá cảnh quan địa mạo - thổ nhưỡng phục vụ quy hoạch sử dụng đất bền vững vùng Bắc Tây nguyên Chương CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỊA MẠO - THỔ NHƯỠNG VÙNG BẮC TÂY NGUYÊN 1.1 Cơ sở lý luận địa mạo - thổ nhưỡng 1.1.1 Khoa học địa mạo - thổ nhưỡng Mỗi bề mặt địa mạo xác định hình thái, tuổi, mẫu chất/ đá mẹ trình thành tạo địa hình Địa mạo chiếm ba nhân tố năm nhân tố phát sinh đất Do nghiên cứu ĐMTN chủ yếu tập trung vào nghiên cứu quan hệ đặc trưng địa mạo với đất trình tạo hình thái với trình thổ nhưỡng Xem xét góc độ ĐM TN, J Tricart (1965) theo A.J Gerrard (1992) , ĐMTN nghiên cứu mối quan hệ địa mạo, thổ nhưỡng trình thành tạo phát sinh phát triển Dưới góc độ môi trường địa lý, Olson (1989), Wysocki (2000), Goudie (2004) ĐMTN nghiên cứu quan hệ phát sinh đất với môi trường thành tạo Đồng thời, ĐMTN phương pháp nghiên cứu quan trọng việc thiết lập lại môi trường cổ địa lý (Gerrard, 1992; Birkeland, 1999) 1.1.2 Tổng quan cơng trình nghiên cứu địa mạo - thổ nhưỡng 1.1.2.1 Nghiên cứu địa mạo - thổ nhưỡng giới Mối quan hệ địa hình thổ nhưỡng nhà khoa học Nga nghiên cứu từ sớm vào cuối kỷ 19, điển hình nhà khoa học V.V Docuchaev nghiên cứu quy luật xác định thay đổi thổ nhưỡng liên quan đến điều kiện địa hình lãnh thổ nhỏ N M Xibirtxev (1900) phát triển học thuyết tổ hợp đất cấu trúc thổ bì, nhấn mạnh địa hình việc tạo nên tổ hợp đất X.X Neuxtruev (1910) nêu qui luật tiến hoá phát triển tổ hợp đất tương ứng với giai đoạn phát triển địa hình theo sơ đồ phát triển địa hình V Davis Trong điều tra, khảo sát vùng đông Châu Phi nhà khoa học Milne (1935) phát luân phiên có qui luật đất liên quan với thay đổi địa hình, đưa học thuyết chuỗi đất (Catena) Clarke (1954) phân loại chuỗi đất thành loại, bao gồm: chuỗi đất đơn giản chuỗi đất đá mẹ chuỗi đất phức hợp Trong nghiên cứu mối quan hệ đất địa hình, Boulaine (1966) Aubert (1967) phân chia thành, chuỗi đất mà hợp phần đất có quan hệ mặt phát sinh; dãy đất mà hợp phần đất có quan hệ phát sinh yếu khơng có quan hệ J Tricart (1965, 1977) sở phân tích mối quan hệ phát sinh hình thái phát sinh thổ nhưỡng phát biến đổi cân trình nguyên nhân t ạo kiểu chuỗi đất theo địa hình khác Tác giả đưa khái niệm loại " đất cắt cụt", "đất bị chôn vùi", "đất đa pha" Fridland V.M (1972) nghiên cứu phân chia cấu trúc thổ bì thành kiểu tổ hợp đất: bao gồm kết hợp đất, kết hợp đất đa thời gian, phức hợp đất, hỗn hợp đất, biến hợp đất, điểm hợp đất, tập hợp đất Phương pháp đồ cảnh quan ĐMTN Kilian (1972) xây dựng với nguyên tắc cho nghiên cứu tổng hợp G Bourgeon (1989) phắc hoạ cảnh quan ĐMTN trực tiếp từ ảnh vệ tinh để thành lập đồ đất thăm dò tỷ lệ 1:1.000.000 cho khu vực rộng lớp peninsular Ấn Độ R Poss (1996) thành lập đồ ĐMTN cho phớa bc Togo Franỗois Bộtard, Gộrard Bourgeon (2009) ó sử dụng phương pháp đồ ĐMTN để phân tích địa mạo thổ nhưỡng miền Bắc Brazil 1.1.2.2 Nghiên cứu địa mạo - thổ nhưỡng Việt Nam Nghiên cứu Địa mạo - Thổ nhưỡng Việt Nam không nhiều, đề cập từ năm 1990 trở lại đây, chủ yếu nghiên cứu ứng dụng điển Đào Đình Bắc (1997, 1998), Nguyễn Đình Kỳ, Vũ Ngọc Quang, Đào Đình Bắc, Bourgeon (1995-1999), Nguyễn Văn Dũng (2014-2016) 1.1.3 Quan điểm cảnh quan địa mạo - thổ nhưỡng thành phần cấu thành Cảnh quan ĐMTN luân phiên có quy luật loại đất, nhóm đất bề mặt địa hình xác định, hình thành sở cân phát sinh hình thái phát sinh thổ nhưỡng Khái niệm cảnh quan ĐMTN trùng với khái niệm chuỗi đất tổ hợp đất Đồng thời, khái niệm cảnh quan ĐMTN khác với khái niệm cảnh quan địa lý mà nhà địa lý Việt Nam sử dụng Các thành phần thổ nhưỡng cảnh quan ĐMTN bao gồm đất tàn tích, đất cắt cụt, đất sườn tích, đất dốc tụ xếp có quy luật khơng gian sườn từ đỉnh, sườn trên, sườn xuống thung lũng, tạo thành đơn vị địa mạo - thổ nhưỡng tương ứng 1.1.4 Các nhân tố phát sinh địa mạo - thổ nhưỡng Cảnh quan ĐMTN phản ánh quan hệ địa hình thổ nhưỡng hình thành phát triển theo khơng gian thời gian mối quan hệ với nhân tố phát sinh mẫu chất/đá mẹ, khí hậu, sinh vật chịu tác động hoạt động người 1.1.4.1 Đá mẹ/ mẫu chất: cung cấp vật liệu ban đầu thành tạo địa hình thổ nhưỡng Đá mẹ/ mẫu chất có nguồn gốc thành phần thạch học khác có tốc độ phong hố mức độ khác cho dạng địa hình, thổ nhưỡng tương ứng đặc trưng 1.1.4.2 Thời gian: định đến mức độ phát triển địa hình, thổ nhưỡng mối quan hệ này, ảnh hưởng tới đặc điểm địa hình thổ nhưỡng 1.1.4.3 Khí hậu, thuỷ văn: Khí hậu ảnh hưởng trực tiếp đến địa hình thổ nhưỡng thơng qua q trình phong hóa đá, trình tạo hình thái địa hình, trình thổ nhưỡng ảnh hưởng gián tiếp thông qua ảnh hưởng lên hệ động thực vật Đồng thời, đặc điểm, hình dạng mạng lưới thuỷ văn phản ánh đặc điểm cấu trúc địa chất chia cắt ngang địa hình đặc điểm lớp phủ thổ nhưỡng 1.1.4.4 Sinh vật: Động thực vật có vai trò lớn việc chuyển hoá vỏ phong hoá thành lớp phủ thổ nhưỡng tạo độ phì thơng qua cung cấp tàn tích hữu cơ, mùn; định đến việc di trì điều kiện nhiệt ẩm ổn định khả giữ nước; trì cân phát sinh hình thái phát sinh thổ nhưỡng Đồng thời kiểu thảm thực vật tốc độ tăng trưởng thị cho lớp phủ thổ nhưỡng thước đo suất sinh học đất 1.1.4.5 Hoạt động nhân tác: Con người có ảnh hưởng sâu sắc đến quan hệ ĐMTN thơng qua việc thay đổi thảm thực vật, tác động học tới địa hình thổ nhưỡng biện pháp canh tác, sử dụng đất; hay hoạt động xây dựng cơng trình dân sinh 1.1.5 Quan hệ địa mạo thổ nhưỡng vùng Bắc Tây Nguyên Trên khơng gian sườn địa hình, hình thành mơ hình chuỗi đất địa hình, phản ánh ln phiên có quy luật đất tàn tích, đất cắt cụt, đất sườn tích, đất dốc tụ tương ứng từ bề mặt đỉnh, sườn dốc, chân sườn, trũng tụ thuỷ Quan hệ ĐM TN thể trình tạo thổ nhưỡng trình tạo hình thái thể hiện: 1) Nơi có q trình phát sinh hình thái mạnh, điển hình cảnh quan đất núi có q trình bóc mòn mạnh với ưu đất cắt cụt đất sườn tích tầng mỏng 2) Nơi có q trình phát sinh hình thái yếu vỏ phong hố, tầng đất dày điển hình cảnh quan đất cao ngun bazan có q bóc mòn y ếu với ưu đất tàn tích tầng dày 3) Nơi có trình phát sinh hình thái cân với trình thổ nhưỡng, điển hình cảnh quan đất đồi cảnh quan đất bình sơn có với ưu đất tàn tích, tàn tích tầng dày Trong vùng đồng bằng, thung lũng, hình thành phát triển lớp phủ thổ nhưỡng gắn liền cân q trình bồi lắng trầm tích trình thổ nhưỡng feralit, podzol đất, sở hình thành chuỗi đất đồng bằng, phản ánh trình tự có quy luật đất nâu vàng đất xám, đất phù sa loang lổ, đất phù sa không bồi, đất phù sa bồi bậc thềm sông cao đến bậc thềm thấp bãi bồi sơng Địa hình phân phối điều kiện nhiệt ẩm thông qua ảnh hưởng độ cao địa hình, hình thành quy luật đai cao cho thành phần địa lý có lớp phủ thổ nhưỡng Độ cao địa hình địa hình phân phối lại ngun tố địa hố thơng di chuyển dòng chảy mặt di chuyển mạch, mực nước ngầm dẫn đến ảnh hưởng đặc điểm tính chất đất Ngồi hướng địa hình ảnh hưởng trực tiếp gián tiếp thông qua nhân tố phát sinh 1.1.6 Các trình thành tạo cảnh quan ĐMTN vùng BTN 1.1.6.1 Quá trình phát sinh thổ nhưỡng: bao gồm trình feralit, trình laterit, trình sialit, q trình hình thành mùn khống hố đất, q trình podzol hố q trình glây hố 1.1.6.2 Quá trình phát sinh hình thái địa hình: bao gồm q trình bóc mòn bề mặt, q trình xâm thực dòng chảy q trình bồi tụ 1.2 Cơ sở lý luận thành lập đồ địa mạo - thổ nhưỡng 1.2.1 Tổng quan khái quát hệ thống phân loại ĐMTN Điển hình hệ thống phân loại nhà khoa học Pháp tổ chức ORSTOM hệ thống phân loại nhà khoa Úc 1.2.2 Hệ thống phân loại cảnh quan ĐMTN cho vùng BTN Hệ thống phân loại ĐMTN dựa nguyên tắc nguồn gốc phát sinh, đặc biệt động lực thành tạo trật tự xếp thành phần thổ nhưỡng có quy luật khơng gian sườn Trong nghiên cứu này, tác giả lựa chọn hệ thống phân loại cấp bao gồm cấp kiểu, phụ kiểu loại cảnh quan ĐMTN phù hợp với tỷ lệ nghiên cứu 1/250.000, đó: 1) Cấp kiểu cảnh quan ĐMTN hình thành sở tương quan kiểu địa hình với lớp phủ thổ nhưỡng; 2) Cấp phụ kiểu cảnh quan ĐMTN cấp cấp kiểu, hình thành sở tương quan trình ĐM với lớp phủ TN; 3) Cấp loại cảnh quan ĐMTN hình thành sở tương quan mẫu chất/ đá mẹ thành tạo với lớp phủ thổ nhưỡng mối tương quan với cấp kiểu phụ kiểu 1.2.3 Tiêu chí phân chia cảnh quan địa mạo - thổ nhưỡng Phân chia ĐMTN cấp kiểu CQ ĐMTN sở tương quan kiểu hình thái địa hình với lớp phủ thổ nhưỡng Việc phân chia hình thái địa hình, thể bảng 1.8 Bảng 1.1 Tiêu chí phân chia hình thái địa hình vùng BTN Đồng Đồng đồi Đồi thấp Đồi cao Cao nguyên thấp < 30 < 50 5-150 5-150 < 50 Trắc lượng hình thái Độ cao tương Độ cao tuyệt đối (m) đối (m) < 10 < 500 10 - 25 < 500 25 - 100 < 100 100 - 150 < 500 < 50 500 - 1000 Cao nguyên trung bình < 50 < 50 1000 - 2000 TT 10 11 12 13 14 16 Kiểu hình thái Cao nguyên cao Bình sơn thấp Bình sơn trung bình Bình sơn cao Núi thấp Núi trung bình Núi cao Thung lũng Độ dốc 2000 5-15 50 - 150 500 -1000 5-15 50 - 150 1000 - 2000 5-15 50 - 150 > 2000 m 5-15 > 150 500 - 1000 > 15 > 150 1000 - 2000 > 15 > 150 > 2000 70 Thịt TB đến nặng Thành phần giới Kết von đá lẫn nhiều - Kiểu địa hình Đồng Độ dốc (độ) < 30 Xói mòn đất tiềm Cấp I Thích hợp (S2) F, Fd, X, H, Hd thích (S3) - 50-70 30-50 Thịt nhẹ, cát pha Cát Tầng sâu Đồi, bình sơn, cao nguyên - 80 Cấp II hợp Khơng thích hợp (N) E < 30 Tầng nơng - Đồi, bình sơn, cao ngun 80 - 150 Núi > 150 Cấp III Cấp IV Lượng mưa TB năm (mm) 2000-2500 1500 - 2000 2500 - Độ dài mùa khô (tháng) 100 70-100 30-70 < 30 Thành phần giới Thịt trung bình đến nặng - Thịt nhẹ Cát cát pha - Tầng sâu Tầng nông - Núi - 80 – 150 > 150 Kết von đá lẫn nhiều Kiểu địa hình Đồi, cao Đồi, cao nguyên, bình nguyên, bình sơn, đồng sơn, đồng < 30 - 80 Độ dốc Khơng thích hợp (N) E Xói mòn đất tiềm Cấp I Cấp II Cấp III Cấp IV Lượng mưa (mm) Số tháng hạn 2000-2500 1200 - 1500 < 1200 2500 3-4 - - Tốt Trung bình Kém Thích hợp (S2) thích hợp (S3) TB năm Khả thoát nước Nhu cầu sinh thái rừng sản xuất Các tiêu chí tiêu Rất thích hợp (S1) 16 Khơng thích hợp (N) Loại đất Fd, Hd, Fs H, F, X, R, Fp D, P E Tầng dày (cm) > 100 70-100 < 70 - Thành phần giới Thịt trung bình đến nặng - Thịt nhẹ Cát cát pha - Tầng sâu Tầng nông - - - > 250 - Kết von, đá lẫn nhiều Kiểu địa hình Độ dốc địa hình (độ) Đồng bằng, đồi, Núi cao nguyên, bình sơn < 150 150-250 Xói mòn đất tiềm Cấp I, II, III Cấp IV Cấp V, VI Lượng mưa TB năm (mm) Độ dài mùa khô (tháng) 2000-2500 1500 - 2000, >2500 3-4 < 1500