Nghiên cứu khả năng thấm và giữ nước tiềm tàng của đất rừng nhằm góp phần hạn chế xói mòn và dự báo lũ rừng cho huyện định hoá tỉnh thái nguyên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM –ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN - µ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ Tên đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THẤM VÀ GIỮ NƯỚC TIỀM TÀNG CỦA ĐẤT RỪNG NHẰM GĨP PHẦN HẠN CHẾ XĨI MỊN VÀ DỰ BÁO LŨ RỪNG CHO HUYỆN ĐỊNH HOÁ, THÁI NGUYÊN MÃ SỐ ĐỀ TÀI: B2010-TN02-05 Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS ĐỖ THỊ LAN Thái Nguyên, tháng 5- 2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM – ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN - µ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP BỘ Tên đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG THẤM VÀ GIỮ NƯỚC TIỀM TÀNG CỦA ĐẤT RỪNG NHẰM GÓP PHẦN HẠN CHẾ XĨI MỊN VÀ DỰ BÁO LŨ RỪNG CHO HUYỆN ĐỊNH HOÁ, THÁI NGUYÊN MÃ SỐ ĐỀ TÀI: B2010-TN02-05 Xác nhận quan chủ trì đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên) PGS.TS ĐỖ THỊ LAN THÁI NGUYÊN, 2012 i DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP 1- Danh sách người tham gia thực đề tài: STT Họ tên Học hàm, học vị Đơn vị công tác PGS.TS Khoa TN&MT Đỗ Thị Lan Trương Thành Nam Th.S Khoa TN&MT Nguyễn Đăng Cường CN Khoa Lâm nghiệp 2- Đơn vị phối hợp thực hiện: - Phịng thí nghiệm- khoa Tài Ngun Mơi trường-ĐHNLTN - Phịng Tài ngun Mơi trường-Huyện Định Hóa Thái Ngun ii MỤC LỤC Lời cam đoan Lời cảm ơn Error! Bookmark not defined Mục lục i Danh mục chữ viết tắt v Danh mục bảng vii Danh mục hình vẽ vi PHẦN MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu nghiên cứu 2.1 Mục tiêu chung 2.2 Mục tiêu cụ thể Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 3.1 Ý nghĩa khoa học 3.2 Ý nghĩa thực tiễn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Cơ sở khoa học đề tài 1.1.1 Một số khái niệm liên quan 1.1.2 Cơ sở khoa học 1.1.2.1 Khái niệm rừng cơng trình nghiên cứu ảnh hưởng rừng 1.1.2.2 Khái niệm xói mịn tác hại xói mịn đất 1.2 Tình hình nghiên cứu nước giới 14 1.2.1 Ở giới 14 1.2.1.1 Thành nghiên cứu 14 1.2.2 Ở Việt Nam 27 1.2.2.1 Thành nghiên cứu 27 1.2.2.2 Tồn nghiên cứu 33 CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34 2.1 Đối tượng nghiên cứu 34 iii 2.2 Thời gian địa điểm nghiên cứu 34 2.3 Nội dung nghiên cứu 34 2.3.1 Đặc điểm lập địa khu vực nghiên cứu 34 2.3.2 Đặc trưng thấm nước đất rừng 34 2.3.3 Đặc trưng giữ nước đất 34 2.3.4 Đề xuất số giải pháp cải thiện khả thấm giữ nước đất rừng 34 2.4 Phương pháp nghiên cứu 34 2.4.1 Phương pháp thống kê, kế thừa truyền thống 34 2.4.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa 35 2.4.3 Phương pháp đánh giá nhanh 35 2.4.4 Phương pháp chuyên gia 35 2.4.5 Phương pháp đo đạc lấy mẫu thực địa 35 2.4.6 Phương pháp bố trí thí nghiệm 36 2.4.7 Phương 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 phịng thí nghiệm 37 2.4.9 Phương pháp xử lý số liệu 41 CHƯƠNG 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 iv 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 chế độ mưa 50 3.2.1.1.Đặc điểm lượng mưa 50 3.2.1.2 Phân bố mưa 52 3.2.1.3 Một số tính chất vật lý đất 52 3.2.1.4 Địa hình 55 3.2.1.5 Thảm thực vật 55 3.2.1.6 Thổ nhưỡng 56 3.3 Đặc trưng thấm đất rừng 58 3.3.1 Tốc độ thấm nước ban đầu 59 3.3.2 Tốc độ thấm nước ổn định 63 3.3.3 Quá trình thấm nước 66 3.4 Đặc trưng giữ nước đất rừng 67 3.4.1 Lượng nước giữ tiềm tàng khe hổng mao quản 68 3.4.2 Lượng nước giữ tiềm tàng khe hổng mao quản 69 3.4.3 Lượng nước bão hòa tiềm tàng 70 3.4.4 Lượng nước chứa hữu hiệu tiềm tàng 70 3.5 Đề xuất số giải pháp cải thiện khả thấm, giữ nước 72 3.5.1 Các giải pháp cải thiện tính chất đất 72 3.5.2 Các giải pháp cải thiện độ xốp 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 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 75 4.1 Kết luận 75 4.1.1 Điều kiện lập địa khu vực nghiên cứu 75 4.1.2 Đặc trưng thấm nước đất rừng 77 4.2 Kiến nghị 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT UBND : Ủy ban nhân dân TN & MT : Tài nguyên Mơi trường BQ : Bình qn ĐVT : Đơn vị tính STT : Số thứ tự LĐ : Lao động OTC : Ơ tiêu chuẩn Ơ TN : Ơ thí nghiệm VT : Vị trí vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Ảnh hưởng đường kính hạt mưa, tốc độ cường độ mưa ………… 12 Bảng 1.2 Các mơ hình thấm nước xây dựng 16 Bảng 1.3 Tốc độ thấm ổn định số loại đất (mm/phút) 18 Bảng 1.4 Phân chia loại kết cấu đất dựa vào mức thấm nước 20 Bảng 1.5 Đánh giá ảnh hưởng kích thước vịng thấm tới hệ số dẫn thủy 20 Bảng 1.6 Đánh giá ảnh hưởng loại đất tới hệ số dẫn thủy 21 Bảng 1.7 Đánh giá độ trữ ẩm cực đại đất 23 Bảng 1.8 lượng chứa nước hữu hiệu đất 23 Bảng 3.1 Diện tích, suất, sản lượng số trồng năm 2010 45 Bảng 3.2 Số sản lượng số vật nuôi năm 2010 46 Bảng 3.3 Dân số trung bình phân theo giới tính phân theo thành thị, nông thôn 48 Bảng 3.4 Lượng mưa theo tháng năm 51 Bảng 3.5 Phân bố lượng mưa cường độ mưa 52 Bảng 3.6 Một số tính chất vật lý đất trạng thái rừng 53 Bảng 3.7 Đặc điểm địa hình vị trí tiêu chuẩn 55 Bảng 3.8 Đặc điểm hình thái phẫu diện đất rừng rừng tự nhiên IIA 56 Bảng 3.9 Đặc điểm hình thái phẫu diện đất rừng trồng 57 Bảng 3.10 Đặc điểm hình thái phẫu diện trảng bụi 58 Bảng 3.11 Tốc độ thấm nước ban đầu trung bình khu vực nghiên cứu 60 Bảng 3.12 Dự đoán tốc độ thấm nước ban đầu đất 62 Bảng 3.13 Đánh giá tốc độ thấm nước đất 63 Bảng 3.14 Tốc độ thời gian thấm nước ổn định 64 Bảng 3.15 Tốc độ thấm nước ổn định số nhân tố ảnh hưởng 64 Bảng 3.16 Tổng lượng thấm 67 Bảng 3.17 Lượng nước giữ tiềm tàng khe hở mao quản 68 Bảng 3.18 Lượng nước giữ tiềm tàng khe hổng mao quản 69 Bảng 3.19 Lượng nước bão hòa tiềm tàng 70 Bảng 3.20 Lượng chứa nước hữu hiệu 71 vii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Sơ đồ phân bố lượng nước mưa 11 Hình 3.1 Bản đồ hành huyện Định Hóa 42 Hình 3.2 Phân bố lượng mưa theo tháng năm 51 Hình 3.3 Mối tương quan vận tốc thấm ban đầu độ xốp bình quân 61 Hình 3.4 Mối tương quan vận tốc thấm ban đầu độ ẩm 62 Hình 3.5 Mối tương quan VC X% 65 Hình 3.6 Mối tương quan VC Hđ 66 viii THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung Tên đề tài: "Nghiên cứu khả thấm giữ nước tiềm tàng đất rừng nhằm góp phần hạn chế xói mịn dự báo lũ rừng cho huyện Định Hoá, tỉnh Thái Nguyên" Mã số: B2010-TN02-05 Chủ nhiệm đề tài: PGS.TS ĐỖ THỊ LAN ĐT: 0983640105 E-mail:lantnmt@gmail.com Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Cơ quan cá nhân phối hợp thực hiện: 1.PGS.TS Đỗ Thị Lan Khoa TN&MT 2.Th.S Trương Thành Nam Khoa TN&MT 3.CN Nguyễn Đăng Cường Khoa Lâm nghiệp Thời gian thực hiện: 2010 - 2011 Mục tiêu: +Xác định khả thấm, nước đất rừng; + Xác định nhân tố ảnh hưởng đến khả giữ nước đất số trạng thái thảm thực vật rừng khác nhau; + Đề xuất số giải pháp kĩ thuật nhằm cải thiện khả thấm, giữ nước đất rừng, góp phần nâng cao hiệu bảo vệ nguồn nước rừng nhằm hạn chế xói mịn dự báo lũ rừng Nội dung chính: - Điều tra lấy số liệu thống kê diện tích rừng, độ che phủ trạng rừng tỉnh Thái ngun nói chung huyện Định hố nói riêng 68 gồm hai loại: loại khe hổng (1,6 < PF < 2,7), thời gian nước khe hổng loại tương đối dài, loại khác khe hổng ( < PF < 1,6), thời gian nước khe hổng tương đối ngắn; (3) – Nước trọng lực khe hổng lớn (PF = 0), vận động hướng xuống sâu tác dụng trọng lực, chúng phát sinh vận động theo mặt phẳng ngang xung quanh Đường nước xuống sâu chủ yếu lỗ hổng hệ rễ rừng hình thành nên, khe nứt đất, hang động vật … Đường nước vận động theo mặt phẳng ngang chủ yếu theo lỗ hổng tầng bồi tụ tầng A (Tầng kết cấu tổng hợp) đất Như vậy, lượng nước giữ tiềm tàng đất rừng bao gồm lượng nước tích giữ tiềm tàng khe hở mao quản, lượng nước giữ tiềm tàng khe hở mao quản lượng nước giữ tiềm tàng bão hòa 3.4.1 Lượng nước giữ tiềm tàng khe hổng mao quản Lượng nước giữ tiềm tàng khe hổng mao quản lượng nước trồng sử dụng chủ yếu, tồn khe hổng mao quản có kích thước 0,1 – µm, giữ lực mao quản phụ thuộc vào độ xốp tầng đất, dộ dầy tầng đất, kích thước khe hổng mao quản, … Lượng nước tích giữ khe hổng mao quản đất rừng tính tốn theo độ dầy tầng đất, dựa số đo bình quân độ xốp đất: Imq = Hd * Xmq Bảng 3.17 Lượng nước giữ tiềm tàng khe hở mao quản Trạng thái rừng Rừng tự nhiên IIA OTN1 Rừng tự nhiên IIA OTN2 Rừng tự nhiên IIA OTN3 Rừng trồng OTN1 Rừng trồng OTN2 Rừng trồng OTN3 Trảng bụi OTN1 Trảng bụi OTN2 Trảng bụi OTN3 Độ ẩm Độ dày đồng Độ ẩm tầng ruộng héo đất Wđr Wch(%) Hđ(cm) (%) 109,85 22,77 13,88 109,96 22,46 13,92 108,25 23,11 13,52 74,30 24,13 9,24 77,56 23,13 9,30 72,52 24,28 9,50 50,35 24,66 8,81 47,32 24,71 8,93 44,64 24,99 8,31 Độ xốp mao quản Xmq (%) 36,65 36,38 36,63 33,37 32,43 33,78 33,47 33,64 33,30 (Nguồn: Kết theo dõi thí nghiệm năm 2010 – 2011) Lượng nước giữ mao quản đất Imq(mm) 402,55 407,31 400,13 247,94 251,53 244,94 168,50 159,16 148,65 69 Nhận xét: Lượng nước giữ tiềm tàng khe hở mao quản đất trạng thái rừng có khác biệt tương đối lớn Lượng nước giữ tiềm tàng khe hở mao quản đất rừng tự nhiên IIA lớn khoảng từ 400,13- 407,31 mm, sau đất rừng trồng biến động khoảng từ 244,95 – 251,53 mm Lượng nước giữ tiềm tàng khe hở mao quản đất trảng bụi thấp khoảng 148,65 – 168,50 mm 3.4.2 Lượng nước giữ tiềm tàng khe hổng mao quản Đây lượng nước chứa khe hổng ngồi mao quản đất hay cịn gọi nước trọng lực Do chuyển động từ cao xuống nhờ trọng lực, đến lớp đất khơng thấm nước tạo thành mạch nước ngầm, nên lượng nước giữ lại chủ yếu đất chuyển thành nước ngầm chuyển sơng suối Lượng nước có ý nghĩa lớn mà đề tài quan tâm Lượng nước phụ thuộc nhiều vào kích thước khe hổng ngồi mao quản Khi nước mưa chứa đầy hết khe hổng mao quản lúc bắt đầu xuất dịng chảy mặt mặt đất Lượng nước tích giữ khe hổng mao quản đất rừng tính tốn theo độ dầy tầng đất số đo bình qn độ xốp ngồi mao quản đất: Inmq = Hd * Xnmq Bảng 3.18 Lượng nước giữ tiềm tàng khe hổng mao quản Độ xốp Lượng nước giữ mao khe hổng quản mao quản đất Xmq (%) Inmq(mm) 24,15 265,23 TT Trạng thái rừng Độ dày tầng đất Hđ(cm) Rừng tự nhiên IIA OTN1 109,85 Rừng tự nhiên IIA OTN2 109,96 24,43 273,52 Rừng tự nhiên IIA OTN3 108,25 24,36 266,08 Rừng trồng OTN1 74,30 16,57 123,12 Rừng trồng OTN2 77,56 21,51 166,83 Rừng trồng OTN3 72,52 17,66 128,03 Trảng bụi OTN1 50,35 14,48 72,88 Trảng bụi OTN2 47,32 14,36 67,93 Trảng bụi OTN3 44,64 14,57 65,04 (Nguồn: Kết theo dõi thí nghiệm năm 2010 – 2011) 70 Nhận xét: Lượng nước giữ tiềm tàng khe hổng mao quản đất trạng thái rừng tự nhiên IIA lớn (265,23 – 273,52 mm), tiếp đến trạng thái rừng trồng (123,12 – 166,83mm), thấp đất trảng bụi (65,04 – 72,88mm) Như Lượng nước giữ tiềm tàng khe hổng ngồi mao quản trạng thái rừng xếp theo thứ tự giảm dần sau: Rừng tự nhiên IIA > rừng trồng > trảng bụi 3.4.3 Lượng nước bão hòa tiềm tàng Lượng nước bão hòa lượng nước biểu thị trạng thái ẩm cao đất tất khe hổng bị nước chiếm Lượng nước tính tổng lượng nước chứa khe hổng mao quản Kết xếp theo thứ tự giảm dần sau: Rừng tự nhiên IIA > rừng trồng > trảng bụi, thể cụ thể bảng 3.19 Bảng 3.19 Lượng nước bão hòa tiềm tàng Lượng nước giữ Lượng nước khe hổng Trạng thái rừng bão hịa ngồi mao quản Ibh (mm) Inmq (mm) Rừng tự nhiên IIA OTN1 402,55 265,23 667,78 Rừng tự nhiên IIA OTN2 407,31 273,52 680,83 Rừng tự nhiên IIA OTN3 400,13 266,08 666,21 Rừng trồng OTN1 247,94 123,12 371,05 Rừng trồng OTN2 251,53 166,83 418,36 Rừng trồng OTN3 244,94 128,03 372,97 Trảng bụi OTN1 168,50 72,88 241,38 Trảng bụi OTN2 159,16 67,93 227,09 Trảng bụi OTN3 148,65 65,04 213,69 (Nguồn: Kết theo dõi thí nghiệm năm 2010 – 2011) Lượng nước mao quản Imq(mm) 3.4.4 Lượng nước chứa hữu hiệu tiềm tàng Lượng chứa nước hữu hiệu thể hiệu giữ nước đất rừng Lượng nước hữu hiệu cung cấp cho trồng chủ yếu lượng nước chứa khe hổng mao quản đất Dung tích chứa nước hữu hiệu đất rừng lượng nước mà có khả chứa tối đa điều kiện mưa nhiều sinh dòng chảy mặt Nghiên cứu lượng nước ta có khả dự báo khả xuất lũ mưa nhiều đất thấm nước đạt đến trạng thái 71 bão hòa nước tức khe hổng đất chứa đầy nước, lúc xuất dịng chảy bề mặt Dung tích chứa nước hữu hiệu tiêu quan trọng để xác định xuất dòng chảy bề mặt Dòng chảy bề mặt xuất lượng nước thấm xuống đất lượng nước chứa hữu hiệu Gọi hàm lượng nước (%) theo thể tích phẫu diện Ø(z,t), hàm lượng nước (%) theo thể tích lúc ban đầu Ø(z,0), lượng nước thấm hút đất lũy kế thời điểm t là: F1 = Trong Z trị số tọa độ độ sâu tầng đất (xuống sau số dương) H độ sâu tầng đất Khi thay Ø(z,t), lượng nước đồng ruộng bình quân mặt cắt phẫu diện Ø(z,0), độ ẩm héo mặt cắt vào công thức lúc F1 = IM tức dung lượng chứa nước Bộ phận dùng cho thực vật hấp thu bốc bề mặt đất, khơng thể ngồi sơng ngịi Nhưng sử dụng nước tự nhiên (%) trước mùa mưa để thay cho Ø(z,0), sử dụng nước đồng ruộng (%) (tức hàm lượng nước khe hổng mao quản đất) thay cho Ø(z,t), lượng chứa nước hữu hiệu đất rừng mùa mưa biểu thị: Ie = (ØC - Ø0)h = (ec - Ø0)h Trong ec độ xốp mao quản Bảng 3.20 Lượng chứa nước hữu hiệu Trạng thái TTV Rừng tự nhiên IIA OTN1 Rừng tự nhiên IIA OTN2 Rừng tự nhiên IIA OTN3 Rừng trồng OTN1 Rừng trồng OTN2 Rừng trồng OTN3 Trảng bụi OTN1 Trảng bụi OTN2 Trảng bụi OTN3 Độ ẩm đất trước thời kì mưa 16,25 16,36 16,14 11,16 11,29 11,37 10,75 10,88 10,56 Độ xốp mao quản 36,65 36,38 36,63 33,37 32,43 33,78 33,47 33,64 33,30 Độ dày Lượng chứa tầng đất nước hữu (cm) hiệu Ie (mm) 109,85 224,04 111,96 224,14 109,25 223,80 74,30 165,02 77,56 163,96 72,52 162,48 50,35 114,37 47,32 107,68 44,64 101,51 (Nguồn: Kết theo dõi thí nghiệm năm 2010 – 2011) 72 Nhận xét: Đất trạng thái rừng tự nhiên IIA có dung lượng chứa nước hữu hiệu lớn nhất, tiếp rừng trồng thấp đất trảng bụi 3.5 Đề xuất số giải pháp cải thiện khả thấm, giữ nước Các giải pháp đưa nhằm cải thiện khả thấm giữ nước đất rừng nhằm tác động tới yếu tố có ảnh hưởng đến khả thấm giữ nước đất như: độ xốp, độ dày tầng đất, thành phần giới đất 3.5.1 Các giải pháp cải thiện tính chất đất Các giải pháp cải thiện tính chất đất giúp cho thảm thực vật phát triển tốt mà cịn góp phần làm giảm nguy xói mịn Đề tài đưa số giải pháp cải thiện tính chất đất sau: - Duy trì, bảo vệ vật rơi rụng tán rừng, tạo điều kiện cho vật rơi rụng phân hủy; - Trồng theo đường đồng mức để hạn chế xói mịn, qua bảo vệ độ phì đất; - Duy trì bụi thảm tươi; - Phát triển thực vật che phủ cải tạo đất cách đưa số loại có tính chất cải tạo đất vào trồng như: Muồng nhọn, Cốt khí, Muồng ba lá, Muồng muồng Khi chăm sóc nên cắt lá, cành che phủ để cải tạo đất lấp vào xung quanh gốc kết hợp với xới đất vun gốc tạo nguồn bổ sung chất hữu cho cây, nhằm tăng độ ẩm cho đất đồng thời tăng hàm lượng mùn đất - 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 đất qua góp phần cải tạo tính chất đất 3.5.2 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 quan phi mao quản đất 73 Một số biện pháp nhằm nâng cao độ xốp đất: - Cuốc xới đất vào thời gian độ ẩm khơng khí cao, nhằm làm tăng độ xốp ngồi 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 hóa - 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 Biện pháp nên thực giai đoạn trồng rừng Lưu ý, thả giun nên dùng cành khô rụng thảm mục để phủ lên, thả vào lúc chiều tối - Phối hợp loại trồng hợp lý giúp cải thiện độ xốp đất Biện pháp đơn giản phổ biến trước trồng thực xới đất, có điều kiện thực làm đất diện rộng 3.5.3 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 sốt xói mịn Giải pháp để cải thiện độ dày tầng đất cần phải canh tác hợp lý, kiểm sốt xói mịn như: trồng theo đường đồng mức, không để bề mặt đất tình trạng bị " quét sạch" Mỗi loại có đặc tính sinh vật học khác sinh trưởng phân bố chúng có liên quan mật thiết với điều kiện ngoại cảnh, trước tiên liên quan tới độ dày tầng đất Vì cần phải kết hợp loại trồng hợp lý góp phần nâng cao độ dày tầng đất 3.5.4 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 cải thiện thành phần bề mặt đất Cũng giống cải thiện độ xốp, việc bảo vệ bề mặt đất thực cách kiểm sốt khơng cho tác động từ bên ngồi 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: 74 - Tránh không thu gom lượng vật rơi rụng, để vật rơi rụng phân hủy 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 khơng cao, mùa khô khốc liệt kéo dài dẫn đến tình trạng bị chất thiếu nước Vì vậy, biện pháp giữ ẩm, chống hạn cho trồng việc cần thiết - Đưa vào trồng địa khơng góp phần cải thiện đất mà cịn có hiệu mặt sinh thái 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 nước đất tốt nên có kết hợp hài hòa 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 75 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận 4.1.1 Điều kiện lập địa khu vực nghiên cứu a Thảm thưc vật: Đề tài nhận thấy có khác biệt tương đối rõ nét đặc điểm cấu trúc lâm phần - Rừng tự nhiên IIA: Tầng cao với loài chủ yếu Cọ, Vầu, trám, Bồ Đề, Kháo, Giổi, Chẹo Tía, Sơn, Dẻ, Mật Gấu, Thành Ngạnh … Tầng cao rừng tự nhiên IIA có mật độ tương đối dầy, tham gia cấu trúc lâm phần chủ yếu lồi gỗ tạp, có đường kính nhỏ thành phần loài tương đối nhiều, loài chủ yếu rụng nửa rụng Độ che phủ tầng cao cao 76% Tầng bụi thảm tươi với loại như: Cỏ lào, Lấu, Thao Kén, Dây Gắm, Dây Mật, Chó Đẻ… - Rừng trồng: tầng cao với loại chủ yếu là: Keo tràm, Keo tai tượng Tầng cao có mật độ tương đối dầy, tham gia cấu trúc lâm phần chủ yếu loài trồng đường kính tương đối độ che phủ chưa cao khoảng 50% Tầng bụi thảm tươi với loại như: Dương Xỉ, Cỏ lào, Chó đẻ, Cỏ may … - Trảng bụi: Chiều cao bình quân câu bụi biến động từ 0,4 – 1,5m, độ che phủ bình quân 95% Với loại chủ yếu là: Mua, Cỏ lào … b.Chế độ mưa: Lượng mưa tháng có chênh lệnh rõ rệt Lượng mưa nhỏ năm tháng 11(0,5 - 3,1 mm) Các tháng có lượng mưa lớn tập trung vào từ tháng - tháng 9, cao vào tháng với lượng mưa từ 568,8 206,5mm Khoảng thời gian đề tài nghiên cứu thời gian mùa xuân chủ yếu mưa mưa phùn, mưa rào nên lượng mưa cường độ mưa nhỏ Lượng mưa từ 4,4 mm - 10,88mm Cường độ mưa dao động từ 0,07 - 0,10 mm/h 76 c Tính chất đất: - Dung trọng đất(d): Dùng để tính tốn độ xốp đất, hàm lượng khơng khí đất Đất có dung trọng bé có nghĩa hàm lượng mùn cao, độ xốp lớn, độ ẩm cao ngược lại Trong trạng thái rừng dung trọng rừng tự nhiên IIA dao động khoảng từ 0,93 – 1,14, rừng trồng dao động khoảng từ đất dao động khoảng từ 1,10 - 1,44, trảng bụi dao động khoảng 1,34 – 1,43 Qua bảng số liệu ta thấy, dung rừng tự nhiên IIA thấp sau rừng trồng cuối trảng bụi, điều có nghĩa đất rừng tự nhiên IIA có hàm lượng mùn độ xốp cao Dung trọng đất tầng mặt thấp đất tầng nghĩa đất tầng mặt có hàm lượng mùn cao hơn, độ xốp cao - Tỷ trọng đất(D): Đây tiêu phần nói lên tỷ lệ thành phần khống chất hữu có đất Tỷ trọng đất có ý nghĩa quan trọng việc tính tốn độ xốp đất Tỷ trọng nhỏ đất nhiều chất hữu Kết phân tích cho thấy tỷ trọng đất trạng thái dao động khoảng 2,62 - 2,72(g/cm3), tỷ trọng tăng dần theo thứ tự rừng tự nhiên IIA < rừng trồng < trảng bụi theo chiều sâu tầng đất trạng thái rừng, xuống sâu tỷ trọng tăng nghĩa hàm lượng chất hữu đất giảm - Độ xốp đất (X): Là tiêu quan trọng việc đánh giá đất rừng, đất tốt hay xấu thể thông qua độ xốp Đất tốt độ xốp cao, số lượng khe hổng đất nhiều, đất dễ hút thấm nước Kết phân tích cho thấy độ xốp đất trạng thái dao động khoảng 47,03 64,48 % Độ xốp giảm dần theo thứ tự rừng tự nhiên IIA > rừng trồng > trảng bụi theo chiều sâu tầng đất trạng thái rừng, xuống sâu độ xốp giảm - Độ ẩm đất(A): Là tiêu quan trọng để đánh giá khả thấm nước đất Độ ẩm đất cao khả thấm nước đất giảm ngược lại Theo kết phân tích đất trạng thái rừng có độ ẩm dao động khoảng 21,46 - 24,66 % Độ xốp tăng dần theo thứ tự rừng tự nhiên IIA < rừng trồng < trảng bụi 77 4.1.2 Đặc trưng thấm nước đất rừng a Tốc độ thấm nước ban đầu: Tốc độ thấm nước ban đầu trạng thái thảm thực vật biến động cao từ 3,08 - 13,68mm/phút Tốc độ thấm nước ban đầu rừng tự nhiên IIA cao biến động khoảng 11,65 - 12,83 mm/phút, sau rừng trồng biến động khoảng 6,08 - 7,16 mm/phút thấp trảng bụi biến động khoảng 3,08 - 3,17 mm/phút Như tốc độ thấm nước ban đầu trạng thái thảm thực vật xếp theo thứ tự giảm dần sau: Rừng tự nhiên IIA > rừng trồng > trảng bụi Từ số liệu điều tra đồng thời ba tiêu: tốc độ thấm nước ban đầu (Vo), độ xốp tầng đất mặt (0-10 cm, X), độ ẩm tầng đất mặt (0-10 cm, Wđ), xây dựng phương trình tương quan sau:Vo = 1,59 + 0,56*X 1,01*Wđ với R2 = 0,9656 Như tốc độ thấm nước ban đầu đất tỉ lệ thuận với độ xốp tầng đất mặt tỉ lệ nghịch với độ ẩm ban đầu đất Đất tơi xốp, tốc độ thấm nước ban đầu nhanh, độ ẩm ban đầu lớn tốc độ thấm nước chậm b.Tốc độ thấm nước ổn định: Trong trạng thái thảm thực vật, đất trạng thái rừng tự nhiên IIA có tốc độ thấm ổn định cao (2,33 - 3,34 mm/phút), sau đến đất trạng thái rừng trồng (0,92 – 1,62 mm/phút) thấp đất trạng thái trảng bụi (0,27 – 0,32mm/phút) ta xây dựng phương trình tương quan biểu thị mối quan hệ tốc độ thấm nước ổn định (Vc mm/phút) với độ xốp đất (X%) độ dày tầng đất (Hđ) Phương trình sau: Vc = -2,29 + 0,02*X + 0,04*Hđ với hệ số tương quan R2 = 0,9450 Từ ta thấy tốc độ thấm nước ổn định tỷ lệ thuận với độ xốp bình quân với độ dày tầng đất 78 c Quá trình thấm nước: Tổng lượng thấm trạng thái thảm thực vật biến động cao từ 49,02 – 469,99 mm Tổng lượng thấm rừng tự nhiên IIA cao biến động khoảng 447,37 – 469,99 mm, sau rừng trồng biến động khoảng 128,53 – 185,26 mm thấp trảng bụi biến động khoảng 49,02 – 53,53 mm Như tổng lượng thấm trạng thái thảm thực vật xếp theo thứ tự giảm dần sau: Rừng tự nhiên IIA > rừng trồng > trảng bụi 4.1.3 Đặc trưng giữ nước đất rừng a, Lượng nước giữ tiềm tàng khe hổng mao quản Lượng nước giữ tiềm tàng khe hở mao quản đất trạng thái rừng có khác biệt tương đối lớn Lượng nước giữ tiềm tàng khe hở mao quản đất rừng tự nhiên IIA lớn khoảng từ 400,13- 407,31 mm, sau đất rừng trồng biến động khoảng từ 244,95 – 251,53 mm Lượng nước giữ tiềm tàng khe hở mao quản đất trảng bụi thấp khoảng 148,65 – 168,50 mm b, Lượng nước giữ tiềm tàng khe hổng mao quản Lượng nước giữ tiềm tàng khe hổng mao quản đất trạng thái rừng tự nhiên IIA lớn (265,23 – 273,52 mm), tiếp đến trạng thái rừng trồng (123,12 – 166,83mm), thấp đất trảng bụi (65,04 – 72,88mm) Như Lượng nước giữ tiềm tàng khe hổng ngồi mao quản trạng thái rừng xếp theo thứ tự giảm dần sau: Rừng tự nhiên IIA > rừng trồng > trảng bụi c, Lượng nước bão hòa tiềm tàng Lượng nước tính tổng lượng nước chứa ngồi khe hổng mao quản Kết xếp theo thứ tự giảm dần sau: Rừng tự nhiên IIA > rừng trồng > trảng bụi 79 d, Lượng nước chứa hữu hiệu tiềm tàng Đất trạng thái rừng tự nhiên IIA có dung lượng chứa nước hữu hiệu lớn nhất, tiếp rừng trồng thấp đất trảng bụi 4.2 Kiến nghị Nghiên cứu khả thấm giữ nước đất có ý nghĩa quan trọng lĩnh vực bảo vệ môi trường quản lý tài nguyên nước Mặt khác việc nghiên cứu góp phần quan trọng việc dự báo lũ rừng, hạn chế dòng chảy bề mặt, chống xói mịn đất Vì xác định khả thấm giữ nước đất cần thiết Do việc nghiên cứu đề tài nhiều hạn chế, mong muốn điều kiện cho phép sâu nghiên cứu nữa, để bao quát toàn khu vực - Các biện pháp kỹ thuật nhằm cải thiện khả thấm đất cần áp dụng cho địa bàn nghiên cứu - Các quan quản lý cần tăng cường thêm chương trình “phủ xanh đồi trọc” , “giao đất giao rừng” cho dân để tăng diện tích rừng giảm diện tích đất trống đồi trọc 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO I TIẾNG VIỆT Vu Chí Dân, Christoph Peisert, Dư Tân Hiểu (2001), “Sổ tay rừng bảo vệ nguồn nước”, Đại học lâm nghiệp Bắc Kinh, Trung Quốc, (Trần Văn Mão lược dịch), Tài liệu tham khảo Bộ môn Lâm sinh, trường Đại học Lâm nghiệp Vu Chí Dân Vương Lễ Tiên (2001), “Nghiên cứu hiệu rừng nuôi dưỡng nguồn nước”, Đại học lâm nghiệp Bắc Kinh, Trung Quốc, (Nguyễn Tiến Nghên dịch), Tài liệu tham khảo Bộ môn Lâm sinh, trường Đại học Lâm nghiệp Phạm Văn Điển (2006), “Nghiên cứu khả giữ nước số thảm thực vật vùng phịng hộ thủy điện tỉnh Hịa Bình”, Luận án tiến sĩ nông nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp Hà Tây Phạm Văn Điển (2009), “Chức phòng hộ nguồn nước rừng” NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 2009 Phạm Văn Điển, Phạm Ngọc Tuấn (2008), “Nghiên cứu đặc trưng thấm nước đất số trạng thái thảm thực vật vùng hồ thủy điện Hịa Bình”, tạp chí Nơng nghiệp Phát triển Nơng thôn 2008 Nguyễn Thế Đặng tác giả (2006), “Giáo trình đất trồng trọt”, Trường Đại học Nơng lâm Thái Nguyên Lê Thị Hồng Hiên (2010), “Đánh giá công tác quản lý đất đai theo 13 nội dung địa bàn xã Bộc Nhiêu, huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên”, Luận văn tốt nghiệp khoa Tài nguyên Môi trường, Đại học Nông lâm Thái Nguyên Dư Tân Hiểu (1991), “Những tiến triển bình luận vấn đề nghiên cứu thấm nước mưa đất sản sinh dòng chảy”, (Trần Văn Mão lược dịch), Tài liệu tham khảo Bộ môn Lâm sinh, trường Đại học Lâm nghiệp 81 Nguyễn Thế Hùng, Đàm Xuân Vận (2008), “Bài giảng phương pháp nghiên cứu thống kê môi trường”, Trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên 10 Nguyễn Thị Thúy Hường (2009), “Nghiên cứu khả thấm nước đất số mơ hình sử dụng đất khác huyện Lương Sơn Tỉnh Hịa Bình”, Luận văn thạc sỹ khoa học lâm nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp 11 Phùng Văn Khoa (1997), Nghiên cứu đặc điểm thủy văn rừng thông đuôi ngựa khu vực rừng Luốt, Xuân Mai, Hà Tây'', Luận văn thạc sỹ khoa học lâm nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp 12 Đỗ Thị Lan, Đỗ Thị Bắc (2005), “Thực trạng giải pháp chủ yếu nhằm nâng cao hiệu sử dụng đất dốc xã Địa Linh, huyện Ba Bể, Bắc Kạn” Tạp chí khoa học đất số 22, 2005; 13 Lê Hồng Liên (2004), "Nghiên cứu đặc trưng thấm giữ nước đất rừng xã Vầy Nưa, Đà Bắc, Hịa Bình", Khóa luận tốt nghiệp năm 2004 14 Nguyễn Ngọc Lung Võ Đại Hải (1997), “Kết bước đầu nghiên cứu tác dụng phòng hộ nguồn nước số thảm thực vật nguyên tắc xây dựng rừng phịng hộ nguồn nước”, Nhà xuất Nơng nghiệp thành phố Hồ Chí Minh 15 Đặng Văn Minh tác giả (2006), “Giáo trình đất Lâm nghiệp” NXB Nơng nghiệp, Hà Nội 16 Vũ Thị Quỳnh Nga (2009), “Nghiên cứu đặc trưng thấm giữ nước tiềm tàng đất rừng Núi Luốt, Xuân Mai, Hà Nội” Luận văn thạc sỹ khoa học Lâm nghiệp, Trường Đại học Lâm nghiệp 17 Nguyễn Thị Bích Ngọc (2005), "Nghiên cứu đặc trưng thấm giữ nước đất rừng xã Vầy Nưa, Đà Bắc, Hịa Bình", Khóa luận tốt nghiệp năm 2005 18 Nguyễn Viết Phổ (1992), “ Các vấn đề thủy văn rừng nhiệt đới”, Tạp chí Lâm nghiệp, Bộ Lâm nghiệp 1992 82 19 Đỗ Đình Sâm, Ngơ Văn Quế Vũ Tấn Phương (2005), "Mối liên hệ sử dụng đất phòng hộ đầu nguồn" Tài liệu tham khảo Bộ môn Lâm sinh, trường Đại học Lâm nghiệp 20 Trần Kông Tấu, Ngơ Văn Phụ, Hồng Văn Huầy (1986), thổ nhưỡng học, tập 2, Nhà xuất Đại Trung học, 1986 21.Vương Lễ Tiên, Lý Á Quang (1991), “ Nghiên cứu tác dụng điều tiết lũ lụt rừng thuộc vùng núi Bắc Kinh”, (Trần Văn Mão lược dịch), 22 Trạm khí tượng Thái Nguyên (2011), “ Tổng lượng mưa tháng năm 2009 - 2011” 23 Ủy ban nhân dân huyện Định Hóa (2011) "Báo cáo tình hình thực nhiệm vụ phát triển kinh tế - xã hội năm 2010" II TIẾNG ANH 24 Bonell M (1993), “Progeress in the understanding of runoff generation dynamics in forests”, Journal of hydrology, 1993 25 Bruijnzeel L.A (1990), Hydrology of moist tropical forests and effects types in the Luquillo knowledge review, The Netherlands 26 Lee Macdolanld, John D stednick (2003), forest and water: a state of the review for Colorado, State University 2003; ... THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung Tên đề tài: "Nghiên cứu khả thấm giữ nước tiềm tàng đất rừng nhằm góp phần hạn chế xói mịn dự báo lũ rừng cho huyện Định Hố, tỉnh Thái Nguyên" Mã số:... chung huyện Định hố nói riêng ix - Thu thập tài liệu tổng quan nghiên cứu nước khả thấm giữ nước đất rừng, xói mịn đất - Bố trí thí nghiệm: Nghiên cứu khả thấm nước đất rừng, khả giữ nước đất rừng. .. thấm giữ nước đất lựa chọn làm đối tượng cơng trình nghiên cứu Xuất phát từ thực tế đó, tiến hành nghiên cứu đề tài: "Nghiên cứu khả thấm giữ nước tiềm tàng đất rừng nhằm góp phần hạn chế xói