Đánh giá xói mòn đất và đề xuất biện pháp bảo vệ đất trên địa bàn huyện bù đăng tỉnh bình phước

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC XÃ HỘI VÀ NHÂN VĂN NGƠ VŨ SEN ĐÁNH GIÁ XĨI MỊN ĐẤT VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP BẢO VỆ ĐẤT TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN BÙ ĐĂNG TỈNH BÌNH PHƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC XÃ HỘI VÀ NHÂN VĂN NGÔ VŨ SEN ĐÁNH GIÁ XĨI MỊN ĐẤT VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP BẢO VỆ ĐẤT TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN BÙ ĐĂNG TỈNH BÌNH PHƯỚC LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: Quản lý tài nguyên môi trường Mã số: 60 85 01 01 NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS VŨ NGỌC HÙNG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - NĂM 2016 LÝ LỊCH CÁ NHÂN - Họ tên: Ngô Vũ Sen - Ngày tháng năm sinh: 10/02/1986, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam - Địa liên hệ: + Cơ quan công tác: Trung tâm Tài nguyên Môi trường – Phân viện Quy hoạch Thiết kế Nông nghiệp Địa chỉ: Số 20 Võ Thị Sáu, phường Tân Định, Quận 1, Tp Hồ Chí Minh + Địa nhà riêng: Thôn Vân Thạch, xã Tam Hiệp, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam + Số điện thoại di động: 0983 430 448 + Email: senngovu@gmail.com - Quá trình đào tạo: + Tốt nghiệp trung học phổ thông Trường Trung học Phổ thông Núi Thành, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam Năm tốt nghiệp: 2004 + Tốt nghiệp Đại học ngành: Địa lý – Mơi trường, hệ Chính quy, niên khóa 2006 - 2010, Trường Đại học Khoa học Xã hội Nhân văn Tp Hồ Chí Minh + Tháng 11 năm 2013 theo học Cao học ngành Quản lý Tài nguyên Môi trường, Trường Đại học Khoa học Xã hội Nhân văn Tp Hồ Chí Minh - Q trình cơng tác: Sau tốt nghiệp, làm việc Trung tâm Tài nguyên Môi trường – Phân viện Quy hoạch Thiết kế Nơng nghiệp nay; cơng việc chính: Lập quy hoạch kế hoạch sử dụng đất cấp tỉnh cấp huyện; thực Điều tra xây dựng đồ đất, đánh giá đất, phân hạng đất đai; Điều tra, đánh giá môi trường đất môi trường phát triển nông nghiệp v.v i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn “Đánh giá xói mịn đất đề xuất biện pháp bảo vệ đất địa bàn huyện bù đăng tỉnh Bình Phước” cơng trình nghiên cứu tơi thực Các trích dẫn sử dụng nghiên cứu ghi rõ tên tài liệu tham khảo tác giả tài liệu Kết cơng trình nghiên cứu trung thực chưa cơng bố cơng trình khoa học TÁC GIẢ LUẬN VĂN NGÔ VŨ SEN ii LỜI CẢM N Trong trình học tập nghiên cứu, nhận nhiều hỗ trợ quan, đơn vị; giảng dạy, hướng dẫn tận tình thầy cô nhận động viên, ủng hộ, giúp đỡ gia đình, bạn bè đồng nghiệp Tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến: TS Vũ Ngọc Hùng (Giám đốc Trung tâm Tài nguyên Môi trường - Phân viện Quy hoạch Thiết kế Nông nghiệp) người Thầy trực tiếp hướng dẫn suốt thời gian học tập thực luận văn Phòng Đào tạo Sau đại học, Khoa Địa lý Trường Đại học Khoa học Xã hội Nhân văn Tp Hồ Chí Minh thầy cô giảng dạy bậc Cao học chun ngành Quản lý tài ngun mơi trường khóa 2013 cung cấp kiến thức quý giá cho suốt khóa học thời gian thực đề tài Lãnh đạo Phân viện Quy hoạch Thiết kế Nông nghiệp; Ban giám đốc, Bác, Chú Anh chị đồng nghiệp Trung tâm Tài nguyên Môi trường tạo điều kiện, hỗ trợ quý báu cho tơi tham gia học tập hồn thành đề tài nghiên cứu Cảm ơn động viên giúp đỡ nhiệt tình bạn bè, đồng nghiệp ngồi quan Đặc biệt Vợ Gia đình tơi động viên, ủng hộ tinh thần, nơi cho niềm tin nghị lực Xin trân trọng cảm ơn! Tp.Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 11 năm 2016 Tác giả luận văn NGƠ VŨ SEN iii TĨM TẮT Xói mịn đất tượng tự nhiên Nó diễn mạnh nơi có địa hình dốc tổng lượng mưa hàng năm lớn, tập trung theo mùa Các hoạt động khai thác tài nguyên đất người làm cho tượng diễn ngày nghiêm trọng Bằng cách sử dụng phương trình đất hiệu chỉnh RUSLE đề tài đánh giá trạng, tiềm xói mịn đất Tính tốn hàm lượng dinh dưỡng bị xói mịn Xác định độ nhạy, tính phục hồi đất để đề xuất biện pháp canh tác, quản lý nhằm bảo vệ khai thác bềnh vững tài nguyên đất địa bàn huyện Bù Đăng Kết quả, đề tài xây dựng đồ yếu tố R, K, LS, C, P khu vực nghiên cứu Xác định trạng xói mịn có lượng đất bình quân 46 tấn/ha/năm, chiều cao mặt đất bị trung bình 29 mm/năm Xác định tiềm xói mịn có lượng đất bình quân 127 tấn/ha/năm, chiều cao mặt đất bị trung bình 79 mm/năm Tổng lượng chất dinh dưỡng bị 323.894 tấn/năm Ước tính tổng số tiền thiệt hại hàng năm vùng nghiên cứu 1.943 tỷ đồng So sánh trạng tiềm xói mịn, độ che phủ bị suy giảm tổng lượng đất bị xói mịn trơi tăng gấp 2,8 lần Vì vậy, lớp phủ thực vật đóng vai trò quan trọng việc hạn chế xung lực hạt mưa dòng chảy mặt, làm giảm trình xói mịn đất Hệ thống đất đai có độ nhạy cao khả phục hồi thấp trung bình phải lưu ý trình khai thác cần có biện pháp cụ thể để bảo vệ tài ngun đất hạn chế xói mịn Từ khóa: RUSLE, xói mịn, chất dinh dưỡng, độ nhạy, phục hồi iv ABSTRACT Soil erosion is a natural phenomenon It takes place in the most powerful places in steep terrain and large total annual rainfall, seasonal focus The exploitation of land resources of the people making this phenomenon occurs increasingly serious By using the calibration RUSLE land loss, subjects evaluated the current status, potentially eroding soil Calculate the nutritional content lost due to erosion Determination of sensitivity, resilience of the soil to propose measures for cultivation, management aimed at protecting and sustainable exploitation of land resources Bu Dang district As a result, the subject developed factor maps R, K, LS, C and P of the study area Defining the status of soil erosion have lost an average of 46 tons.ha-1.yr-1, lost ground height average 29 mm.yr-1 Identify potential loss of soil erosion with an average of 127 tons.ha-1.yr-1, lost ground height average 79 mm yr-1 The total amount of nutrients lost is 323,894 tons.yr-1 Estimates of the total annual amount of damage in the study area is 1,943 billion Comparison between the current situation and potential erosion, while declining coverage, the total amount of land is eroding swept increased 2.8 times Thus, vegetation cover plays a very important role in curbing impulses of rain and surface flow, reduce soil removal process Land system has high sensitivity and resilience low or medium, it must be noted in the mining process and specific measures should be taken to protect the limited land resources eroding Keyword: RUSLE, erosion, nutrients, sensitivity, resilience v MỤC LỤC LÝ LỊCH CÁ NHÂN i LỜI CAM ĐOAN ii LỜI CẢM ƠN iii TÓM TẮT iv ABSTRACT v MỤC LỤC vi DANH MỤC VIẾT TẮT viii DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC HÌNH ẢNH x MỞ ĐẦU 1.1 Giới thiệu lý nghiên cứu 1.2 Mục tiêu đề tài 1.2.1 Mục tiêu tổng quát 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.4.1 Ý nghĩa khoa học 1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Khái niệm, phân loại, nguyên nhân yếu tố ảnh hưởng đến xói mịn đất 1.1.1 Khái niệm xói mịn đất 1.1.2 Phân loại xói mịn 1.1.3 Nguyên nhân gây xói mịn đất 1.1.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến xói mịn đất 12 1.2 Các phương pháp đánh giá xói mịn đất 15 1.3 Tổng quan tình hình nghiên cứu xói mịn 18 1.3.1 Tình hình nghiên cứu xói mịn giới 18 1.3.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 20 1.3.3 Tình hình nghiên cứu địa bàn tỉnh Bình Phước huyện Bù Đăng 24 1.4 Tổng quan khu vực nghiên cứu 25 1.4.1 Điều kiện tự nhiên huyện Bù Đăng 25 1.4.2 Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội 36 1.4.3 Hiện trạng sử dụng đất biến động sử dụng đất 38 1.4.4 Một số trồng huyện Bù Đăng 44 1.4.5 Đánh giá chung điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội ảnh hưởng đến xói mịn đất 50 Chương 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 52 2.1 Nội dung nghiên cứu 52 2.2 Phương pháp nghiên cứu 52 2.2.1 Phương pháp thu thập thông tin thứ cấp 52 2.2.2 Phương pháp điều tra khảo sát thực địa 52 2.2.3 Phương pháp mơ hình hóa 53 vi 2.2.4 Phương pháp viễn thám hệ thống thông tin địa lý 54 2.2.5 Phương pháp đồ 54 2.2.6 Phương pháp xử lý số liệu 54 2.2.7 Phương pháp phân cấp xói mịn đất 54 2.2.8 Phương pháp lấy mẫu đất phân tích 55 2.2.9 Phương pháp phân tích độ nhạy khả phục hồi đất 56 2.3 Các bước thực 57 2.4 Khung nghiên cứu 58 2.5 Cơ sở lý luận để thực đề tài 58 2.5.1 Tính tốn xây dựng đồ hệ số xói mịn đất mưa (R) 59 2.5.2 Tính tốn xây dựng đồ hệ số xói mịn thực vật (C) 60 2.5.3 Tính tốn xây dựng đồ hệ số thổ nhưỡng (K) 62 2.5.4 Tính tốn xây dựng đồ hệ số xói mịn địa hình (LS) 64 2.5.5 Tính tốn xây dựng đồ hệ số canh tác (P) 65 2.5.5 Xây dựng đồ trạng tiềm xói mịn 66 Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 67 3.1 ĐÁNH GIÁ XĨI MỊN ĐẤT TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN BÙ ĐĂNG 67 3.1.1 Xây dựng đồ hệ số xói mịn đất mưa (R) 67 3.1.2 Xây dựng đồ hệ số xói mịn thực vật (C) 68 3.1.3 Xây dựng đồ hệ số thổ nhưỡng (K) 69 3.1.4 Xây dựng đồ hệ số xói mịn địa hình (LS) 70 3.1.5 Xây dựng đồ hệ số canh tác (P) 71 3.2 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG VÀ TIỀM NĂNG XĨI MỊN ĐẤT HUYỆN BÙ ĐĂNG 73 3.2.1 Hiện trạng xói mòn đất huyện Bù Đăng 73 3.2.2 Tiềm xói mịn đất huyện Bù Đăng 77 3.2.3 So sánh trạng xói mịn tiềm xói mịn 80 3.2.4 Đánh giá chung xói mịn đất địa bàn huyện Bù Đăng 81 3.3 ƯỚC TÍNH THIỆT HẠI KINH TẾ TỪ LƯỢNG DINH DƯỠNG BỊ MẤT DO XĨI MỊN 82 3.4 ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP NGĂN NGỪA HẠN CHẾ XÓI MÒN ĐẤT VÀ CÁC GIẢI PHÁP BẢO VỆ TÀI NGUYÊN ĐẤT 85 3.4.1 Độ nhạy khả phục hồi đất 85 3.4.2 Nhóm biện pháp ngăn ngừa xói mịn đất 87 3.4.3 Nhóm giải pháp bảo vệ đất 95 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98 KẾT LUẬN 98 KIẾN NGHỊ 99 TÀI LIỆU THAM KHẢO 100 PHẦN PHỤ LỤC 104 vii DANH MỤC VIẾT TẮT Chữ viết tắt BIS BS CCTA CEC DEM DTTN FAO GIS GPS IDW NDVI RS RUSLE SARCCUS TBQ TIN TT TTCN UBND USLE XD Giải thích Bureau of Inter-African Soils (Văn phòng đất liên Phi) Base Saturation (Bão hòa bazơ) Commission for Technical Cooperation in Africa South of the Sahara (Uỷ ban hợp tác kỹ thuật Châu Phi Nam Sahara) Tổng Cation trao đổi Digital Elevation Model (Mơ hình độ cao số) Diện tích tự nhiên Food and Agriculture Organization of the United Nations (Tổ chức Lương – Nông giới) Geographic Information System (Hệ thống thông tin địa lý) Global Positioning System (Hệ thống định vị toàn cầu) Inverse Distance Weighted Normalized Difference Vegetation Index (Chỉ số thực vật) Remote Sensing (Viễn thám) Revised Universal Soil Loss Equation Southern African Regional Commission for the Conservation and Utilisation of the Soil (Hội đồng bảo vệ sử dụng đất đai Nam Phi) Tăng trưởng bình quân Triangulated Irregular Network Thị trấn Tiểu thủ công nghiệp Ủy ban nhân dân Universal Soil Loss Equation Xây dựng viii [13] Nguyễn Kim Lợi (2005), Ứng dụng GIS tính tốn xói mòn đất lâm trường Mã Đà tỉnh Đồng Nai, Đại học Nơng Lâm Tp Hồ Chí Minh [14] Nguyễn Quang Mỹ (2005), Xói mịn đất đại biện pháp chống xói mịn Nxb Đại học Quốc gia [15] Nguyễn Tường Ngân (2011), Ứng dụng tiến trình phân cấp thứ bậc xác định yếu tố chủ đạo ảnh hưởng đến q trình xói mịn đất lưu vực sơng Bé, Tạp chí Phát triển Khoa học Cơng nghệ, số M4-2011, tập 4, trang 41-50 [16] Nguyễn Xuân Nhiệm, Trần Văn Huệ, Nguyễn Quang Thưởng (1997), Đất tỉnh Bình Phước Báo cáo chuyên đề điều tra chỉnh lý đồ đất tỷ lệ 1/50.000, 65 tr [17] Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm (2002), Sử dụng bền vững đất miền núi vùng cao Việt Nam, NXB Nông nghiệp, 266 trang [18] Phịng Tài ngun Mơi trường huyện Bù Đăng (2015), Báo cáo thống kê trạng sử dụng đất huyện Bù Đăng năm 2015 [19] Phan Hải Sơn, Trần Tiến Dũng (2014), Đánh giá tốc độ xói mịn đất loại hình canh tác khác vùng Lâm Đồng dựa đồng vị phóng xạ rơi lắng, Tạp chí Hội khoa học đất Việt Nam 2014, số 43, trang 121 – 124 [20] Trần Văn Tiền (2009), Xây dựng tập đồ phân vùng khí hậu (Atlas) tỉnh Bình Phước, Trung tâm Khí tượng Thuỷ văn tỉnh Bình Phước [21] Vũ Cao Thái, Nguyễn Bích Thu, Phạm Quang Khánh, Nguyễn Văn Khiêm (2001), Nghiên cứu suy thối nhiễm mơi trường đất tỉnh Đồng Nai [22] Nguyễn Bích Thu, Lê Minh Châu, Lê Hữu Quang (2010), Ứng dụng công nghệ thông tin để tính tốn dự báo lượng phân bón cần thiết hàng năm cho số loại trồng Đồng Nai, Trung tâm Nghiên cứu Đất, Phân bón Mơi trường phía Nam - Viện Thổ nhưỡng Nơng hóa [23] Nguyễn Quang Thưởng (2014), Đánh giá thực trạng suy thối nhiễm mơi trường đất nơng nghiệp đề xuất giải pháp sử dụng cách hợp lý bền vững tỉnh Bình Phước, Phân Viện Quy hoạch Thiết kế Nông nghiệp, 225 trang [24] Tổng cục địa chất Việt Nam (1982), Bản đồ địa chất Việt Nam - 1/500.000 [25] Trần Quốc Vinh, Hoàng Tuấn Minh (2010), Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý (GIS) xây dựng đồ hệ số LS nghiên cứu xói mịn đất huyện Tam Nơng tỉnh Phú Thọ, Tạp chí Khoa học Phát triển, tập số 4, tr 667-674 [26] Uỷ ban nhân dân tỉnh Bình Phước (2007), Quyết định số 11/2007/QĐ-UBND ngày 19/3/2007 việc phê duyệt Quy hoạch loại rừng giai đoạn 2006 – 2010 [27] Viện Quy hoạch Thiết kế nông nghiệp (2008), Dự án Điều tra khảo sát thực trạng nguy xói mịn đất, đề xuất biện pháp chống xói mịn, bảo vệ mơi trường bền vững trong, Chương trình SEMLA Hà Giang 101 Tiếng anh: [28] Bertrand AR., Kohnke H (1959), Soil conservation, McGraw Hill, New York, 298p [29] De Jong, S.M., Paracchini, M.L., Bertolo, F., Folving, S., Megier, J., De Roo, A.P.J., 1999, “Regional assessment of soil erosion using the distributed model SEMMED and remotely sensed data”, Catena 37 (3–4), 291–308 [30] Goun Zitong (1994), Problem Soil in China The Collection and analysis of land degradation data, RAPA, Publication 1994/3, Bangkok, 89-98p [31] Ellison, W.D (1944), Studies of raindrop erosion, Agricultural Engineering 25, 131-136p [32] Eswaran H., Lal R and Reich P.F (2001), Land degradation: an overview 2nd International Conference on Land Degradation and Desertification, Khon Kaen, Thailand, Oxford Press, New Delhi, India [33] FAO (1994), Soil erosion by water, Publishing by Word Food and Agriculture Organization, 299p [34] Jensen, J.R (2000), “Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective”, Prentice Hall, New Jersey [35] Karaburun A (2010), “Estimation of C factor for soil erosion modeling using NDVI in Buyukcekmece watershed”, Ozean Journal of Applied Sciences (1), 2010, 77-85 [36] Knijff J.M., R.J.A Jones, L Montanarella, 1999, “Soil Erosion Risk Assessment Italy”, European Commission Directorate General Jrc Joint Research Centre Space Applications Institute European, Soil Bureau, p 54 [37] Lal R., Hall G.F and Miller F.P (1989), Soil Degradation I Basic processe, In: Land Degradation and Rehabilitation, Bd.1, New York, 51-69p [38] Magrath W., & Arens P (1989), The costs of soil erosion on Java, Washington DC, USA: World Bank [39] McPhee PJ and Smithen AA (1984), Application of the USLE in the Republic of South Africa, Agricultural Engineering in South Africa p5-13 [40] Mitasova H., Louis R., and Iverson LR (1996), Modeling topographic potential for erosion and deposition using GIS, International Journal of Geographical Information Systems p 629 - 641 [41] Morgan, R P C (2005), Soil erosion and conservation - 3rd edition, National Soil Resources Institute, Cranfield University, by Blackwell Publishing Ltd, 316p [42] National Soil Survey Center Natural Resources Conservation Service, U.S 102 Department of Agriculture (2012), Field Book for Describing and Sampling Soils, Version 3.0 [43] Renard K.G., Foster G.R., Weesies G.A., McCool D.K., Yoder D.C (1997), Predicting Soil Erosion by Water, A Guide to Conservation Planning with the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE), USDA-Agriculture Handbook No 703 [44] Stocking Michael (auth.), Conacher Arthur J (eds.) (2001), Land Degradation: Papers selected from Contributions to the Sixth Meeting of the International Geographical Union’s Commission on Land Degradation and Desertification, Perth, Western Australia, 20–28 September 1999 [45] Toshionori Okuda (2004), Studies on Evaluation of logging impacts on Soil Erosion and Watershed Ecosystem – Preliminary Results [46] UNEP (1994), Land Degradation in South Asia: Its Severity, Causes and Effects upon the People, INDP/UNEP/FAO, World Soil Resources Report 78, Rome: FAO [47] Upatham Potisuwan (1994), Collection and Analysis of land degradation in Thailand, The Collection and analysis of land degradation data, RAPA, Publication 1994/3, Bangkok, 227-250p [48] Van Lynden G.W.J and Oldeman L.R (1997), The Assessment of the Status of Human -Induced Soil Degradation in the South and Southeast Asia, International Soil Reference and Information Centre (ISRIC); 41p [49] Velaytham M (1994), Problem Soil in India, The Collection and analysis of land degradation data, RAPA, Publication 1994/3, Bangkok, 9-18p [50] Wischmeier W.H and Smith D.D (1978), Predicting rainfall erosion losses, USDA Agr.Res.Serv, Handbook 537p 103 PHẦN PHỤ LỤC Phụ lục 1: Ước tính giá trị yếu tố C từ số thực vật (NDVI) cho mơ hình đất phổ dụng (USLE) địa bàn huyện Bù Đăng tỉnh Bình Phước Phụ lục 2: Kết phân tích mẫu đất huyện Bù Đăng, tỉnh Bình Phước Phụ lục 3: Hình ảnh mơ tả phẩu diện đất 104 Phụ Lục ƯỚC TÍNH GIÁ TRỊ YẾU TỐ C TỪ CHỈ SỐ THỰC VẬT (NDVI) CHO MƠ HÌNH MẤT ĐẤT PHỔ DỤNG (USLE) TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN BÙ ĐĂNG TỈNH BÌNH PHƯỚC Tóm tắt: Mất đất xói mịn ước tính cách sử dụng mơ hình dự báo lượng đất qua phương trình đất tồn cầu (USLE) Độ xác mơ hình phụ thuộc vào thơng số sử dụng phương trình Một thơng số quan trọng phương trình dự báo xói mịn yếu tố C đại diện cho ảnh hưởng thảm thực vật đến xói mịn Nghiên cứu nhằm mục đích ước tính giá trị yếu tố C lớp phủ địa bàn huyện Bù Đăng cách sử dụng số NDVI có nguồn gốc từ ảnh Landsat TM năm 2014 Giá trị yếu tố C ước tính cách sử dụng phương trình hồi quy kết hợp với cơng cụ phân tích khơng gian phần mềm ArcGIS 10.0 Kết có đến 95% diện tích huyện có giá trị C nằm 0,4 0,5 cho thấy mật độ che phủ địa bàn huyện mức trung bình cần có biện pháp cụ thể để bảo vệ lớp phủ địa bàn huyện Từ khóa: Xói mịn, USLE, yếu tố C, Landsat, NDVI I ĐẶT VẤN ĐỀ Huyện Bù Đăng huyện miền núi, nằm phía Đơng tỉnh Bình Phước Diện tích tự nhiên 150.119 ha, chiếm gần 22% diện tích tỉnh khoảng 6% diện tích vùng Đơng Nam Trong đó, đất nơng nghiệp 137.557 chiếm 92% tổng diện tích tự nhiên (DTTN) Diện tích rừng đầu nguồn nằm phía Bắc, phía Đơng phía Nam huyện với 58.742 ha, chiếm 39% DTTN chiếm 43% diện tích đất nơng nghiệp [5] Tuy nhiên, vùng có địa hình cao, phân cắt mạnh, độ dốc lớn, lớp vỏ phong hóa dày với tầng đất mịn phân bố rộng rãi Lượng mưa hàng năm lớn từ 2.433 – 3.407 mm với nhiệt độ trung bình hàng năm 260C [4], lớp phủ thực vật bị phá hủy nhiều, kỹ thuật canh tác lạc hậu việc sử dụng đất đai chưa thích hợp điều kiện tự nhiên lãnh thổ, làm cho q trình xói mịn đất bồi lắng xảy nghiêm trọng, độ phì nhiêu ngày giảm, nhiều nơi trơ sỏi đá, trở thành đất trống, đồi núi trọc Q trình xói mịn nhân tố góp phần suy thối tài ngun đất, bồi lắng lịng sơng khó để ước tính lượng đất cách xác phát sinh từ tương tác phức tạp nhiều yếu tố khác địa hình, khí hậu, người Ước tính nguy đất theo khơng gian yếu tố quan trọng để đánh giá xói mịn đất thành cơng Vì vậy, đề xuất thực biện pháp để giảm thiểu ảnh hưởng xói mịn dạng vùng địa lý Độ xác ước lượng nguy đất phụ thuộc vào mơ hình tính tốn yếu tố ảnh hưởng Hiện nay, nhà nghiên cứu phát triển nhiều mơ hình tính tốn để ước tính lượng đất nhiều lĩnh vực khác để xác định biện pháp hạn chế mà có ảnh hưởng việc giảm nguy đất xói mịn gây Có thể phân mơ hình nghiên cứu xói mịn đất thành loại chính: Mơ hình dựa thực nghiệm, mơ hình khái niệm mơ hình vật lý USLE mơ hình sửa đổi RUSLE đại diện cho mơ hình thực nghiệm xói mịn đất; ANSWER, CREAMS MODANSW mẫu mơ hình khái niệm cho xói mịn đất; EUROSEM, SEMMED, MIKESHE mơ hình vật lý xói mịn phát triển quy mơ nhỏ cho lưu vực Hình 1: Khu vực nghiên cứu USLE xây dựng để dự đoán lượng đất trung bình hàng năm khu vực cụ thể hệ thống canh tác đất nơng nghiệp Mơ hình USLE theo Wischmeier Smith, 1978 trình bày dạng phương trình đất tồn cầu sau: A = R.K.LS.C.P (1) Trong đó: A ước tính lượng đất năm; R yếu tố dòng chảy, K yếu tố kháng xói mịn đất, LS đại diện cho chiều dài yếu tố độ dốc, C thảm thực vật P yếu tố canh tác người [19] Một thông số quan trọng phương trình USLE yếu tố thảm thực vật (C) Nó đại diện cho ảnh hưởng thảm thực vật đến lượng đất trung bình hàng năm lượng đất tiềm xói mịn đất lớp phủ thay hoạt động xây dựng sở hạ tầng, luân canh trồng, phương án sử dụng vào mục đích khác Thảm thực vật bảo vệ đất cách hạn chế lượng hạt mưa trước đến mặt đất Như vậy, xói mịn đất hạn chế cách hiệu với lớp phủ thực vật, phụ phẩm thực vật sau thu hoạch làm đất Hiện có nhiều nhà nghiên cứu, tổ chức khoa học nước sử dụng nhiều phương pháp khác để tính tốn cơng bố hệ số C riêng Nhìn chung, có phương pháp để xây dựng hệ số C: (i) xác định thực địa theo Wischmeier Smith Phương pháp phức tạp, nhiều DỮ Ảnh Landsat loại trồng kinh phí, phải thực thời gian dài LIỆU TM kết đem lại chổ xác (ii) sử ĐẦU dụng đồ trạng sử dụng ảnh vệ tinh VÀO Tính NDVI Giá trị C cơng trình xây dựng số thực vật NVDI (Normalized (NIR – Đỏ) / (NIR + Đỏ) nghiên cứu cho loại Difference Vegetation Index) để ước tính giá trị yếu tố C Mục đích nghiên cứu sử dụng phân tích hồi quy để ước tính giá trị yếu Giá trị C trung Giá trị NDVI bình max tố C lớp phủ dựa giá trị NDVI từ ảnh vệ tinh Landsat TM [1] cho mơ hình xói mịn XỬ huyện Bù Đăng Phân tích hồi LÝ quy tuyến tính II PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Kể từ liệu ảnh vệ tinh cung cấp KẾT thông tin đất đai, thực vật ảnh vệ tinh Bản đồ QUẢ sử dụng rộng rãi lĩnh vực đánh Giá trị C giá tài nguyên thiên nhiên, lập đồ che phủ đất, nghiên cứu xây dựng số NDVI Hình 2: Sơ đồ ước tính yếu tố C sử dụng NDVI Thảm thực vật ước tính số NDVI từ ảnh vệ tinh NDVI cho phép phân định phân bố thực vật tài nguyên đất dựa phản xạ đặc trưng màu xanh loại thực vật NDVI yếu tố để đo lượng xanh thảm thực vật, loại thực vật có NDVI khác Sự khác biệt phản xạ quang phổ cận hồng ngoại (NIR) phản xạ màu đỏ sử dụng để tính tốn NDVI Cơng thức tính NDVI thể theo Jensen (2000); NDVI = (NIR - đỏ) / (NIR + đỏ) (2) NDVI có giá trị từ khoảng -1.0 đến 1.0 Những nơi NDVI có giá trị cao thảm thực vật dày độ che phủ lớn nơi NDVI có giá trị thấp đại diện cho bề mặt thông thường che phủ vật liệu khác Đất trống đại diện với giá trị NDVI gần hồ nước, sông suối đại diện với giá trị NDVI âm Các nhà nghiên cứu phát triển nhiều phương pháp để ước tính yếu tố C từ việc sử dụng NDVI cho đánh giá xói mịn đất phương trình USLE Những phương pháp sử dụng mơ hình hồi quy để thực phân tích mối tương quan giá trị yếu tố C đo thực địa tra từ sổ tay hướng dẫn đánh giá xói mịn giá trị NDVI từ ảnh viễn thám Các giá trị yếu tố C chưa biết lớp phủ ước tính từ phân tích hồi quy tuyến tính - Dựa vào số NDVI, giá trị yếu tố C tính theo phương trình hồi quy De Jong et al (1999) sau: C = 0,431 - 0,805 * NDVI (3) - Ahmet Karaburun (2010) sử dụng ảnh viễn thám Landsat TM Hình 3: Bản đồ NDVI huyện Bù Đăng với việc quang trắc 20 điểm mẫu khu vực có rừng 20 điểm mẫu khu vực đất trống để xác định giá trị yếu tố C phương trình hồi quy sau: C = 1,02 - 1,21 * NDVI (4) - JM Van der Knijff (1999) sử dụng ảnh NOAA để xác định giá trị C dựa vào số thực vật NVDI 10 ngày phương trình hồi quy sau: (5) C = exp Với thông số để xác định hình dạng đường cong NDVI-C Các phương trình áp dụng vào điều kiện thực tế địa bàn huyện Bù Đăng để ước tính giá trị C cho lồi thực vật có số NDVI cao theo phương trình (1) khơng thể dự đoán giá trị C NDVI 0,5355, giá trị C mang dấu âm; theo phương trình (2) nơi đất trống có NDVI giá trị C lớn Do vậy, việc áp dụng phương trình (3) (4) khơng phù hợp với điều kiện huyện Bù Đăng Phương trình (5) áp dụng khu vực nghiên cứu Tuy nhiên, nghiên cứu sử dụng phương pháp hồi quy tuyến tính để xây dựng phương trình hồi quy phù hợp với điều kiện thực tế Bù Đăng để ước tính hệ số C địa bàn huyện III KẾT QUẢ Yếu tố C nhân tố đặc trưng thảm thực vật cho việc hạn chế xói mịn đất Thảm thực vật giúp ngăn chặn, làm giảm cường độ tác động hạt mưa đến mặt đất; giảm tốc độ dòng chảy mặt; tăng hàm lượng mùn đất… Như vậy, xói mịn đất hạn chế cách hiệu Mục tiêu phân tích hồi quy để ước tính giá trị chưa biết biến phụ thuộc dựa giá trị biến độc lập cách sử dụng mơ hình tốn học Các phương trình hồi quy tuyến tính phi tuyến tính xây dựng sử dụng phân tích mối tương quan giá trị NDVI thu từ ảnh viễn thám tương ứng với giá trị C thu từ nghiên cứu tra sổ tay hướng dẫn đánh giá xói mịn tính tốn cách quan sát thực địa Nghiên cứu giả định có tồn mối tương quan tuyến tính NDVI yếu tố C giá trị NDVI loại trồng (Cao su 20 năm, rừng đặc dụng, rừng phòng hộ, cao su < 20 năm, điều, cà phê, lâu năm khác, lúa) với giá trị tham chiếu (bảng 1) Bảng 1: Giả định giá trị C số NDVI ảnh Landsat TM Giá trị C từ cơng trình nghiên cứu Giá trị C a b c d STT Loại trồng trung NDVI Bình Tổng Cục Bình Bình bình Phước QLĐĐ Phước Phước Cao su >20 năm 0,005 0,010 0,029 0,0147 0,5738 Rừng đặc dụng 0,005 0,010 0,029 0,0410 0,4447 Rừng phòng hộ 0,050 0,040 0,033 0,0147 0,4653 0,0610 0,4619 Cây cao su < 20 năm 0,088 0,015 0,080 Cây điều 0,170 0,027 0,080 0,0923 0,3927 Cây cà phê 0,200 0,030 0,080 0,1033 0,3530 Cây lâu năm khác 0,300 0,027 0,080 0,1357 0,2316 Cây lúa 0,020 0,050 0,450 0,1733 0,2558 a.Nguyễn Quang Thưởng, 2012; b.Hướng dẫn thối hóa, 2012; c.Hà Quang Hải, 2001; d.Trần Quốc Hoàn, 2008 Giá trị NDVI mẫu thu thập loại trồng từ ảnh NDVI lấy giá trị NDVI lớn So sánh giá trị NDVI giá trị yếu tố C, rõ ràng hai tham số có mối quan hệ nghịch đảo, có nghĩa giá trị NDVI cao tương ứng với giá trị yếu tố C thấp Hình 5: Mối tương quan NDVI giá trị C Hình 4: Mối quan hệ NDVI giá trị C Giá trị yếu tố C thiết lập nằm khoảng từ (đất trống) tới (rừng nguyên sinh) để tương ứng phân tích hồi quy Hình cho thấy đồ thị phương trình hồi quy, đường màu xanh đường hồi quy mô tả mối quan hệ giá trị C NDVI, R hệ số tương quan phân tích hồi quy Dựa tương quan cao giá trị NDVI cung cấp từ ảnh viễn thám giá trị trung bình yếu tố C nghiên cứu Phương trình hồi quy tìm thấy sau: C = 0,2463 – 0,4253 * NDVI (6) Các giá trị yếu tố C chưa biết lớp phủ thực vật xác định cách sử dụng phương trình hồi quy (6) cơng cụ phân tích khơng gian phần mềm ArcGIS 10.0 Giá trị yếu tố C đưa hình tương ứng Tính tốn phương sai hai phương trình (5) (6) giá trị NDVI cho thấy phương sai phương trình (6) nhỏ phương trình (5) Vì vậy, tính xác phương trình (6) cao áp dụng địa bàn huyện Bù Đăng Bảng 2: Giá trị C tính cho số trồng SST Loại trồng Cây cao su >20 năm Rừng đặc dụng Rừng phòng hộ Cây cao su