Nghiên cứu đặc điểm xói mòn mặt khởi đầu dưới một số thảm thực vật tại lương sơn hoà bình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - NGUYỄN VĂN KHIẾT NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM XĨI MỊN MẶT KHỞI ĐẦU DƯỚI MỘT SỐ THẢM THỰC VẬT TẠI LƯƠNG SƠN - HỒ BÌNH Chun ngành: Lâm học Mã số : 62.60.62 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Phùng Văn Khoa HÀ NỘI, NĂM 2009 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Đất tư liệu sản xuất thiếu tồn loài người, đặc biệt sản xuất nông lâm nghiệp Hiện nay, Việt Nam có khoảng 11 triệu đất bị xói mịn mà nguyên nhân đất bị khai thác sử dụng không hợp lý (Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm, 1999) Việt Nam nước có 75,1% diện tích đồi núi, có 63,8% có độ dốc 25o Trong năm gần nạn chặt phá rừng tăng tác động tiêu cực tới tình trạng lũ lụt, rửa trơi, xói mịn đất, dẫn tới chất dinh dưỡng nghiêm trọng đất Vì vậy, việc nghiên cứu phụ thuộc lượng đất dinh dưỡng bị xói mịn vào nhân tố tự nhiên phương thức sử dụng đất nhằm xây dựng biện pháp nâng cao suất trồng vấn đề quan tâm đặc biệt Xói mịn vấn đề nghiêm trọng, tốn khó cho nhà hoạch định sách, quy hoạch sử dụng nguồn tài nguyên đất đai Tác động xói mịn khơng ảnh hưởng trực tiếp tới hoạt động sản xuất nông lâm nghiệp chỗ mà cịn ảnh hưởng đến mơi trường sinh thái sống cộng đồng người dân vùng hạ lưu đất bị thối hố nhanh chóng phương diện như: hố học, lý học sinh học Đây nguyên nhân làm giảm độ phì đất tính bền vững việc sử dụng đất dốc Để canh tác nông lâm nghiệp bền vững có hiệu đất dốc hạn chế tối đa xói mịn đất giải pháp trước tiên cần giải Xói mịn đất tượng phức tạp, chịu ảnh hưởng nhiều yếu tố tự nhiên như: mưa, đất, nước, địa hình, lớp phủ thực vật,…và tính chủ quan người hoạt động canh tác Vì vậy, nghiên cứu xói mịn hiểu mối quan hệ xói mịn nhân tố liên quan đến xói mịn địi hỏi mang tính thời Việt Nam có nhiều cơng trình nghiên cứu xói mịn lĩnh vực sản xuất nông lâm nghiệp thuỷ lợi Mỗi nghiên cứu đề cập đến đối tượng loại hình sử dụng đất khác Hầu hết nghiên cứu tập trung vào loại hình sử dụng đất nông nghiệp, nông lâm kết hợp để đề xuất biện pháp nâng cao suất trồng hiệu sử dụng đất Nghiên cứu tác động xói mịn đến dịng chảy tuổi thọ cơng trình thuỷ lợi, thuỷ điện lĩnh vực thuỷ lợi Trong sản xuất Lâm nghiệp nghiên cứu xói mịn khơng nhiều, đặc biệt dùng phương pháp ô xây-bể hứng nghiên cứu, so sánh nhanh lượng xói mịn đất loại hình sử dụng đất phổ biến hạn chế Với mục tiêu, góp phần làm sở khoa học thực tiễn nghiên cứu xói mịn, chúng tơi lựa chọn đề tài “Nghiên cứu đặc điểm xói mịn mặt khởi đầu số thảm thực vật Lương Sơn - Hồ Bình” Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Luận văn, với kết nghiên cứu đạt làm rõ tác động nhân tố đến xói mịn mặt khởi đầu xây dựng phương trình dự báo xói mịn khơng cho mơ hình riêng lẻ mà cịn xây dựng phương trình dự báo chung cho mơ hình sử dụng đất Luận văn có mở rộng phân tích số thành phần hố học có chất xói mịn, phân tích mối liên hệ với nhân tố tác động đến xói mịn Từ đánh giá khả ảnh hưởng số chất hố học đến mơi trường trồng, góp phần nhỏ vào việc nghiên cứu tính chất hóa học chất xói mịn, đặc biệt số chất có liên quan đến dinh dưỡng trồng, vật ni đồng thời gây nhiễm mơi trường đất, nước Chương TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 LỊCH SỬ NGHIÊN CỨU XĨI MỊN Lịch sử nghiên cứu xói mịn đất gắn liền với nghiên cứu dòng chảy mặt (thuỷ văn rừng), nhằm mục đích đề xuất tiêu chuẩn thảm thực vật rừng phòng hộ hay đề xuất biện pháp bảo vệ đất, nâng cao suất trồng hiệu sử dụng đất Các cơng trình nghiên cứu xói mịn ngồi nước đạt số kết định, từ kết mang tính định tính, mơ tả đến kết mang tính định lượng rõ ràng Rất nhiều cơng trình nghiên cứu xây dựng mơ hình tốn học phù hợp mơ diễn biến q trình xói mịn ảnh hưởng nhân tố khác Các công trình tập trung nghiên cứu ảnh hưởng thực vật, địa hình, đất, mưa,…và biện pháp sử dụng đất đến xói mịn 1.1.1 Ngồi nước Xói mịn đất nghiên cứu từ sớm, từ thời trước Công Nguyên, nhà triết học cổ đại Platon nêu mối liên hệ lũ lụt xói mịn đất với việc tàn phá rừng Đến kỷ XIX, xói mịn đất nghiên cứu rộng khắp giới, với cơng trình thuộc Volni (1877) Các đóng góp nghiên cứu kể đến Sobolev (1961), Zakhorov (1981), Eghiazarov (1963), Mirskhulava (1960-1976), Stanev (1979),… Xói mịn đất nhà khoa học kỷ XX nghiên cứu thực nghiệm khái quát hố thành cơng thức tốn học như: Phương trình xói mịn mặt đất Horton (1945), Phương trình đất Musgave (1947), Phương trình phá huỷ kết cấu hạt mưa (bằng nghiên cứu phịng thí nghiệm) Ellison (1945), Phương trình đất phổ dụng Wischmeier Smith (1958, 1978),… nghiên cứu thông qua xây dựng mơ hình mơ như: Mơ hình bồi lắng Megev (1967), Mơ hình mơ q trình bồi lắng Fleming Fhamy (1973), Mơ hình xói mịn đất dốc Foster Meyer (1975), Mơ hình đất dòng chảy Fleming Walker (1977),… Theo Hudson (1981), cơng trình nghiên cứu xói mịn thực nhà bác học người Đức Volni năm từ 1877 đến năm 1885 Ơng xác lập thí nghiệm để nghiên cứu ảnh hưởng thực bì, đất,… đến dịng chảy mặt xói mịn Tuy nhiên, kết đạt mang tính định tính Hudson (1971, 1981), Zakharop (1973) nhiều tác giả khác nghiên cứu ảnh hưởng kích thước hạt mưa, cường độ mưa phân bố mưa tới xói mịn dịng chảy mặt Kết thu xói mịn đất tỷ lệ thuận với kích thước hạt mưa bình phương tốc độ dịng chảy (Võ Đại Hải, 1996) Trong nhân tố khác ảnh hưởng đến xói mịn như: chiều dài sườn dốc, loại đất, lớp phủ thực vật,…cũng nghiên cứu sâu rộng Điển hình nghiên cứu tác giả Wischmeier (1966, 1971) Những kết nghiên cứu góp phần tìm chế q trình xói mịn đề xuất biện pháp phịng chống xói mịn thích hợp Các yếu tố gây xói mịn đất quy lại thành yếu tố biểu thị phương trình đất phổ dụng Wischmeier Smith có dạng tổng quát: A= R.K.L.S.C.P Trong đó: - A: lượng đất bị xói mịn (tấn/acre/năm) - R: số độ xói mịn mưa - K: hệ số tính xói mịn đất - L: hệ số độ dài sườn dốc - S: hệ số độ dốc - C: hệ số canh tác (hệ số mật độ che phủ thực vật) - P: hệ số bảo vệ đất Phương trình đất phổ dụng coi phổ dụng tách hẳn khỏi ảnh hưởng mang tính địa phương yếu tố gây xói mịn, áp dụng cho vùng lãnh thổ khác miễn hệ số đo đạc thực nghiệm địa phương để xác định nhân tố ảnh hưởng (Thái Phiên, Nguyễn Tử Siêm, 1999) Phương trình đất làm sáng tỏ vai trò nhân tố ảnh hưởng tới xói mịn Nó cịn có tác dụng định hướng cho nhiều nghiên cứu nhằm xác định quy luật xói mịn nghiên cứu mơ hình canh tác bền vững khu vực có điều kiện địa lý khác Tuy nhiên, sử dụng phương trình đất phổ dụng gặp phải khó khăn định địi hỏi phải có nghiên cứu bổ sung để điều chỉnh hệ số cho phù hợp với điều kiện địa lý, địa chất, thổ nhưỡng, tập quán canh tác đặc tính trồng địa phương (Phạm Văn Điển, 2006) Nhiều tác giả nghiên cứu tìm mối liên hệ xói mịn đất với độ dốc mặt đất chiều dài sườn dốc Độ dốc định hạt đất dịng chảy phát sinh mặt, yếu tố định đến lượng xói mịn Năng lượng gây xói mịn dịng chảy bề mặt gia tăng độ dốc tăng lên Sing V.A (Võ Đại Hải, 1996) đưa công thức biểu thị mối liên hệ xói mịn đất chiều dài sườn dốc sau: M = C x Ln đó: - M lượng đất xói mịn - C số - L chiều dài sườn dốc - n số mũ Theo Sing V.A Musgave phụ thuộc xói mịn đất độ dốc biểu thị hàm tốn học sau: M = Sa đó: - M lượng đất xói mịn (tấn/acre) - S độ dốc (tính theo %) - a số mũ phương trình Nghiên cứu xói mịn đất phương pháp tái tạo mưa Một hướng nghiên cứu xói mịn áp dụng phổ biến Mỹ, Canada,…là tái tạo mưa (Simulation rainfall) để nghiên cứu xói mịn dịng chảy mặt Bằng thí nghiệm phịng ngồi thực địa, tác giả xác lập thí nghiệm có diện tích khác để nghiên cứu xói mịn tìm quy luật diễn biến xói mịn xác định tương đối xác ảnh hưởng nhân tố: thực vật, độ che phủ, loại đất,… Nghiên cứu có thuận lợi khó khăn sau: Thuận lợi: - Dễ dàng thay đổi nhân tố ảnh hưởng đến xói mịn (lượng mưa, cường độ mưa, thời gian mưa, độ che phủ thực vật, loại đất,…) - Có thể tách biệt đánh giá tương đối xác ảnh hưởng nhân tố đến xói mịn đất - Chủ động việc bố trí khơng gian thời gian thí nghiệm (khơng phụ thuộc vào tự nhiên mưa,…) Khó khăn: - Việc bố trí thí nghiệm tốn kém, mặt khác địi hỏi nghiên cứu viên phải có hiểu biết nhiều lĩnh vực - Diện tích bố trí thí nghiệm thường nhỏ nên số quy luật khó thể Các thí nghiệm bố trí độc lập xói mịn q trình diễn hệ thống mở - Rất khó tạo trận mưa hoàn toàn giống mưa tự nhiên 1.1.2 Trong nước Ở Việt Nam, việc nghiên cứu xói mịn (bao gồm lượng thấm dòng chảy mặt) thực theo hướng: - Thứ nhất: Nghiên cứu xói mịn phục vụ cho sản xuất Nơng - Lâm nghiệp Một số nghiên cứu định lượng cơng trình nghiên cứu Nguyễn Quang Mỹ, Quách Cao Yêm, Hoàng Xn Cơ (1984) Những cơng trình nghiên cứu làm rõ ảnh hưởng nhân tố địa hình tới xói mịn, vai trị chống xói mịn số thảm thực vật nông nghiệp, ý tới độ che phủ gắn liền với giai đoạn phát triển trồng, định hướng cho việc xây dựng giải pháp phịng chống xói mịn sườn dốc Nghiên cứu xói mịn phải kể đến tác Nguyễn Quý Khải (1962), Nguyễn Xuân Khoát, Bùi Ngạnh, Tôn Gia Huyên (1964), Thái Phiên (1965), Đào Khương, Vũ Hữu Giao (1970), Nguyễn Tử Siêm (1994),… Các kết thống hệ canh tác nông nghiệp, cần ý đến giai đoạn đầu phát triển trồng Đây giai đoạn mà nguy xói mịn cao, giai đoạn sau trồng phát triển có độ che phủ định nguy gây xói mịn giảm đáng kể - Thứ hai: Nghiên cứu xói mịn để đề xuất tiêu chuẩn thảm thực vật rừng phòng hộ nguồn nước, bảo vệ đất (Nguyễn Ngọc Lung, Võ Đại Hải, 1996; Vương Văn Quỳnh cộng sự, 1999; Phạm Văn Điển, 2006;…) Việc xác định cấu trúc hợp lý thảm thực vật rừng chống xói mịn đất thành nghiên cứu hai tác giả Nguyễn Ngọc Lung Võ Đại Hải (1996, 1997), tác giả thiết lập bảng tra hệ số thảm thực vật (C) tương ứng với cấu trúc đặc điểm số thảm thực vật rừng Theo nghiên cứu Vương Văn Quỳnh cộng (1999) diện tích đồng có trạng thái rừng khơng làm đất hàng năm cường độ xói mịn (mm/năm) tỷ lệ thuận với bình phương độ dốc mặt đất Đồng thời tác giả đưa phương trình dự báo xói mịn đất Việt Nam d  6 , 31 10 TC ( H  CP  K  TM ) (1.1) X Trong đó: d cường độ xói mịn đất (mm/năm);  độ dốc mặt đất (độ); TC độ tàn che tầng cao (lớn 1,0); H chiều cao bình quân tầng cao (m); CP tỷ lệ che phủ mặt đất lớp thảm tươi bụi (lớn 1,0); TM tỷ lệ che phủ lớp thảm khô mặt đất (lớn 1,0); X độ xốp tổng số lớp đất mặt (0-5cm), (tính %); K số xói mịn mưa xác định theo cơng thức: 12 K   ( Ri / 25,4)[916  331.Lg[5,8263  2,481Ln( Ri ) / 25,4]] / 100 (1.2) Trong đó, Ri lượng mưa tháng thứ i năm, tính mm/tháng Trong trường hợp diện tích đồng có hai trạng thái rừng cường độ xói mịn bình qn xác định theo công thức sau: n  Sidi d i n (1.3)  Si Trong Si diện tích trạng thái rừng thứ i, di cường độ xói mòn đất kiểu rừng i, n số trạng thái rừng Từ cơng thức tính cường độ xói mịn đất, Vương Văn Quỳnh cộng xác định tiêu chuẩn bảo vệ đất rừng lớp phủ thực vật nói chung thoả mãn điều kiện d < 0,8 mm/năm (tốc độ hình thành đất nhiệt đới điều kiện có canh tác, Hudson, 1981) Trong cơng trình nghiên cứu lịng hồ Thuỷ điện Hồ Bình, tác giả Phạm Văn Điển (2006) xác lập cấu trúc hợp lý rừng phịng hộ nguồn nước thơng qua phân tích mối liên hệ hệ số dịng chảy mặt (BM, %), lượng đất xói mịn (A, tấn/ha/năm), hệ số lượng nước giữ lại đất (NTĐ, %) với tiêu tổng hợp (GT+CP+TM)/(K.S) Trong đó, GT độ giao tán tầng cao (%), CP độ che phủ bụi thảm tươi (%), TM độ che phủ vật rơi rụng (gồm thảm mục, %), K hệ số xói mịn đất S độ dốc mặt đất (độ) Với trị số tiêu tổng hợp 25,0 thảm thực vật (rừng) bắt đầu có ý nghĩa phịng hộ nguồn nước trị số đạt tới 95,0 giới hạn mà từ trở lên khả phòng hộ nguồn nước thảm thực vật ổn định Đây tiêu chuẩn cấu trúc rừng phòng hộ nguồn nước Đồng thời ngưỡng cho phép khai thác lợi dụng rừng mà không làm giảm đáng kể tác dụng phòng hộ nguồn nước - Thứ ba: Nghiên cứu, thử nghiệm hệ số phương trình đất phổ dụng (USLE) vào điều kiện Việt Nam Một số nghiên cứu điển hình Nguyễn Trọng Hà, Nguyễn Tử Siêm, Thái Phiên (1990-1997); Lương Văn Thanh (2006); Nguyễn Trọng Hà, Nguyễn Thế Hưng (2006);… tiến hành theo hướng thử nghiệm tính tốn hệ số phương trình đất phổ dụng Wischmeier Smith để kiểm nghiệm đánh giá trạng xói mịn đất khu vực nghiên cứu Nguyễn Trọng Hà, Nguyễn Tử Siêm, Thái Phiên (1990-1997) nghiên cứu tính tốn hệ số phương trình đất phổ dụng cho số vùng Việt Nam như: Xuân Mai, Ba Vì; Hồ Bình; Tây Hiếu (Nghệ An), Nghiên cứu tác giả Lương Văn Thanh (2006) khu vực hồ Trị An, lượng xói mịn tính tốn dựa sở đánh giá ảnh hưởng yếu tố phương trình đất phổ dụng (USLE), kết hợp với sử dụng GIS ảnh viễn thám để xây dựng đồ trạng xói mịn Tác giả thiết lập loại đồ sau: Bản đồ độ dốc; Bản đồ hướng dòng chảy; Bản đồ hệ số địa hình (LS); Bản đồ hệ số lớp phủ thực vật (C); Bản đồ hệ số xói mịn đất 85 tục Tools/Data Analysis/Correlation cài đặt phần mềm Excel để kiểm tra quan hệ cặp biến Kết cụ thể cho bảng sau: Bảng 4.33 Tương quan cặp số chất hoá học với nhân tố tác động đất trồng Sắn API API Tg(h) P mm I mm/h NO3- SO4-2 PO4-3 CP Đ.xốp Tg(h) 0,39 P mm 0,81 0,57 I mm/h 0,39 -0,28 0,40 -0,03 0,04 0,21 0,21 0,25 0,08 0,46 0,47 0,74 0,14 -0,15 0,22 0,59 0,20 0,19 -0,07 -0,18 -0,27 -0,01 -0,61 -0,60 0,17 0,17 0,25 0,28 -0,02 0,35 0,48 -0,29 -0,83 NO3SO4 -2 PO4 -3 CP Độ xốp Bảng 4.34 Tương quan cặp số chất hoá học với nhân tố tác động đất trồng Keo lai API API Tg(h) P mm I mm/h NO3- SO4-2 PO4-3 TC CP TM Xop Tg (h) 0,39 P mm 0,81 0,57 I mm/h 0,39 -0,28 0,40 -0,14 -0,15 0,05 0,33 0,27 -0,02 0,40 0,47 0,71 PO4 0,03 -0,12 0,15 0,35 0,40 0,20 TC 0,11 -0,19 -0,12 0,09 -0,48 -0,35 -0,12 CP -0,03 -0,16 -0,24 0,03 -0,57 -0,47 -0,08 0,87 TM 0,03 -0,06 -0,15 0,00 -0,63 -0,51 -0,04 0,83 0,95 Xop 0,41 0,22 0,36 0,06 0,03 0,40 -0,09 -0,42 -0,40 -0,4 NO3 - SO4-2 -3 86 Bảng 4.35 Tương quan cặp số chất hoá học với nhân tố tác động đất trồng Bạch đàn API API Tg(h) P mm I mm/h NO3- SO4-2 PO4-3 TC CP TM Xop Tg (h) 0,39 P mm 0,81 0,57 I mm/h 0,39 -0,28 0,40 0,01 0,05 0,23 0,31 0,37 0,13 0,55 0,46 0,67 PO4 0,02 -0,06 0,13 0,27 0,08 0,42 TC 0,11 -0,19 -0,12 0,09 -0,44 -0,51 -0,14 CP -0,12 -0,24 -0,32 0,01 -0,49 -0,64 -0,14 0,86 TM 0,06 -0,02 -0,13 -0,04 -0,69 -0,56 -0,14 0,84 0,83 Xop -0,44 -0,22 -0,36 -0,07 0,01 -0,33 0,07 0,35 0,41 0,26 NO3 - SO4-2 -3 Nhận xét chung cho mơ hình sử dụng đất: Tương quan số chất hố học đất xói mịn tồn mức quan hệ yếu đến tương đối chặt Tuy nhiên, chất hoá học thể quy luật sau: Phosphat gần rõ mối liên hệ với nhân tố tác động Trong Nitrat Sunphat lại có mối liên hệ từ vừa đến tương đối chặt đồng biến với nhân tố mưa (lượng mưa cường độ mưa), nghịch biến với nhân tố lớp phủ thực vật (TC, CP TM) Vì vậy, Luận văn tiến hành mô mối liên hệ phương trình tốn học phù hợp Kết tính tốn cụ thể ghi bảng 4.36 Bảng 4.36 Phương trình liên hệ số chất hố học với nhân tố tác động Đất trồng Sắn Keo lai R R2 F tính Sig Sig ta0 Sig ta1 Sig ta2 Sig ta3 0,637 0,405 5,2 0,007 0,299 0,048 0,046 0,0 NS (mg/gam đất) = 5,36E-5(P/CP) - 5,4E-7(P/CP)2 + 1,29E-9(P/CP)3 (NS) Phương trình khơng tồn 87 Bạchđàn Phương trình khơng tồn 0,635 Sắn 0,403 16,9 0,0 0,297 0,0 SS (mg/gam đất) = 0,018 P/CP Keo lai Bạchđàn 0,41 0,168 5,1 (SS) 0,034 0,095 0,034 SK (mg/gam đất) = 0,015 P/CP 0,564 0,318 11,6 (SK) 0,002 0,326 0,002 SBđ (mg/gam đất) = 0,038 P/CP (SBđ) Nhận xét: Trong trường hợp thử dạng liên hệ có trường hợp khơng tồn phương trình Các phương trình hồi quy có hệ số tương quan (R) từ mức tương quan vừa đến tương đối chặt, Hệ số xác định (R2) biến động từ 0,169-0,405 F tính tồn có giá trị thấp Điều giải thích sau: Đối với mơ hình đất trồng Sắn, người dân trước dùng phân bón hố học phun thuốc diệt cỏ Mặt khác trận mưa đầu mùa trước đó, độ che phủ thấp nên đất bị xói mịn mạnh Đối với mơ hình đất trồng Keo lai Bạch đàn, người dân địa phương thường xuyên chăn thả gia súc Phân loài gia súc coi nguồn “ô nhiễm” không xác định nên ảnh hưởng lớn đến giá trị quan trắc phân tích Luận văn 4.4.5 Dự báo chung cho mơ hình sử dụng đất Các phương trình dự báo lượng xói mịn dự báo cho thảm thực vật (mơ hình sử dụng đất) riêng lẻ biết biến có liên quan Tuy nhiên, khu vực thường có nhiều thảm thực vật khác nên việc xây dựng phương trình dự báo lượng xói mịn chung cần thiết có ý nghĩa thực tiễn cao 88 4.4.5.1 Dự báo, so sánh xói mịn chung mơ hình sử dụng đất Để kiểm tra sai khác xói mịn mơ hình sử dụng đất khác Luận văn tiến hành so sánh tiêu chuẩn Kruskal – Wallis cài đặt sẵn phần mềm SPSS theo hướng dẫn Nguyễn Hải Tuất (2006) Giả thuyết H0: mơ hình sử dụng đất xói mịn Kết thu sau: Bảng 4.37 Kiểm tra xói mịn Nhận xét: Bảng Ranks hạng trung bình xói mịn mơ hình sử dụng đất Nhìn chung hạng trung bình chênh lệch khơng nhiều Bảng Test Statistics cho kết kiểm định giả thuyết H0 theo công thức Kruskal – Wallis Do xác suất 2 (Sig=0,265) lớn 0,05 nên chấp nhận giả thuyết H0 (H0+) Điều có nghĩa khác biệt xói mịn mơ hình sử dụng đất khác không rõ rệt Kết kiểm định cho phép Luận văn gộp số liệu mơ hình lại xây dựng phương trình dự báo xói mịn chung theo biến Biến chọn P/CP P/(X+Đ) Bảng 4.38 Phương trình liên hệ lượng XM với nhân tố tác động R R2 F tính Sig Sig ta0 Sig ta1 0,972 0,944 425,4 0,049 0,97 811,0 0 XM (kg/ha) = -20,2 + 1,82 P/(X+Đ) V (%) 37,6 (XM-1) XM (kg/ha) = -12,67 + 1,63 P/CP 0,985 Sig ta2 27,6 (XM-2) 89 Nhận xét: Các phương trình có hệ số tương quan hệ số xác định cao F có giá trị cao tồn tại, điều có nghĩa phương trình đưa phù hợp thực tồn tổng thể Các tham số phương trình xác định Hệ số biến động (V, %) biến động từ 27,6 - 37,6% Vậy nên, hồn tồn sử dụng hai phương trình để dự báo lượng xói mịn đất cho trận mưa khu vực nghiên cứu Việc áp dụng phân tích biến loại có ý nghĩa lớn so sánh lượng xói mịn loại hình sử dụng đất khác Trên sở phân tích tác động vai trò yếu tố đến xói mịn, Luận văn thử nghiệm hai cặp biến: P/CP P/(X+Đ) để phân tích theo dạng phương trình: XM = a0 – a1L2 – a2L3 + a3L2.(P/CP) + a4L3.(P/CP) XM = a0 – a1L2 – a2L3 + a3L2.[P/(X+Đ)] + a4L3.[P/(X+Đ)] Kết tính tốn cụ thể phương trình so sánh xói mịn theo biến loại thể bảng 4.39 bảng 4.40 Bảng 4.39 Phương trình biến loại so sánh xói mịn theo biến P/CP Các hệ số Giá trị Sig HS tương quan HS xác định Tương quan riêng phần Hệ số Phương trình R R2 R1 R2 R3 R4 a0 a1 a2 a3 a4 0,70 0,49 -0,406 -0,411 0,622 0,454 83,3 -97,9 -99,1 1,69 1,39 Kiểm tra Kết luận 0 0 XM = 83,3 - 97,9L2 - 99,1L3 + 1,69L2.(P/CP) + 1,39L3.(P/CP) Trong đó: L2, L3 lồi 2, (hoặc mơ hình sử dụng đất 2,3) Tồn Tồn Tồn Tồn Tồn (XM-3) 90 Bảng 4.40 Phương trình biến loại so sánh xói mịn theo biến P/(X+Đ) Các hệ số Giá trị Kiểm tra Sig Kết luận HS tương quan R 0,70 HS xác định R2 0,49 Tương quan riêng phần R1 -0,422 R2 -0,416 R3 0,624 R4 0,460 a0 83,3 Tồn a1 -103,9 Tồn a2 -100,3 Tồn a3 1,94 Tồn a4 1,18 Tồn Hệ số Phương trình XM = 83,3 - 103,9L2 - 100,3L3 + 1,94L2.[P/(X+Đ)] + 1,18L3.[P/(X+Đ)] (XM-4) Nhận xét: Kết tính tốn khẳng định: hai phương trình chọn hoàn toàn phù hợp, dùng để đánh giá chung cho khu vực nghiên cứu so sánh xói mịn mơ hình sử dụng đất Từ hệ số hai phương trình cho thấy: lượng xói mịn đất trồng Sắn cao so với lượng xói mịn đất trồng Keo lai (L2) đất trồng Bạch đàn (L3) với hai cặp biến P/CP P/(X+Đ) Các hệ số tương quan riêng phần cho thấy R3 có giá trị cao (0,624), tương ứng với biến L2.[P/(X+Đ)] có mối liên hệ chặt 4.4.5.2 Dự báo, so sánh hàm lượng chất hoá học chung mơ hình sử dụng đất Kiểm tra chất hố học mơ hình sử dụng đất khác (chỉ tính cho Sunphat) tiêu chuẩn Kruskal – Wallis cài đặt sẵn phần mềm SPSS Kết tính tốn cụ thể sau: 91 Giả thuyết H0: mơ hình sử dụng đất hàm lượng S04-2 Bảng 4.41 Kiểm tra hàm lượng Sunphat Ranks Sunphat mohinh 1.00 2.00 3.00 Total Test Statisticsa,b N 27 27 27 81 Mean Rank 39.28 41.65 42.07 Chi-Square df Asymp Sig Sunphat 257 879 a Kruskal Wallis Test b Grouping Variable: mohinh Nhận xét: Bảng Ranks hạng trung bình lượng Sunphat mơ hình sử dụng đất Nhìn chung hạng trung bình chênh lệch khơng nhiều Bảng Test Statistics cho kết kiểm định giả thuyết H0 theo công thức Kruskal – Wallis Do xác suất 2 (Sig=0,879) lớn 0,05 nên chấp nhận giả thuyết H0 (H0+) Điều có nghĩa khác biệt hàm lượng Sunphat mơ hình sử dụng đất khác không rõ rệt Kết cho phép Luận văn gộp số liệu mơ hình lại xây dựng phương trình dự báo hàm lượng Sunphat chung Biến chọn P/CP Bảng 4.42 Phương trình liên hệ lượng Sunphat với biến P/CP R R2 F tính Sig Sig ta0 Sig ta1 0,549 0,301 10,77 0,003 0,191 0,003 SC (mg/gam đất) = 0,023 P/CP (SC-1) Nhận xét: Phương trình có hệ số tương quan hệ số xác định mức vừa phải F có giá trị cao tồn tại, điều có nghĩa phương trình đưa phù hợp thực tồn tổng thể, tham số tự phương trình khơng xác định Phân tích tương quan biến loại Sunphat với biến P/CP với phương trình: SC =a0 – a1S1 – a2S3 + a3S1.(P/CP) + a4S3.(P/CP) Kết tính tốn cụ thể trình bày bảng 4.43 92 Bảng 4.43 Phương trình biến loại so sánh hàm lượng SO4-2 theo biến P/CP Các hệ số Giá trị Kiểm tra Sig Kết luận HS tương quan R 0,52 HS xác định R2 0,27 Tương quan riêng phần R1 -0,20 R2 -0,16 R3 0,34 R4 0,42 a0 1,76 a1 -1.29 0,078 tồn không tồn a2 -1,05 0,116 không tồn a3 0,018 0,002 tồn a4 0,038 tồn Hệ số Phương trình SC = 1,76 + 0,018.S1.(P/CP) + 0,038.S3.(P/CP) Trong đó: S1, S3: lồi 1, (mơ hình sử dụng đất 1,3) (SC-2) Nhận xét: Kết tính tốn bảng 4.43 khẳng định: phương trình chọn hồn tồn phù hợp, dùng để đánh giá chung cho khu vực nghiên cứu so sánh hàm lượng Sunphat mơ hình sử dụng đất Từ hệ số phương trình (SC-2) cho thấy: hệ số a1 a2 không tồn nên chưa có sở để so sánh lượng Sunphat chất xói mịn đất trồng Sắn, Keo lai Bạch đàn Vì vậy, sơ kết luận chưa có khác hàm lượng Sunphat chất xói mịn mơ hình sử dụng đất Các hệ số tương quan riêng phần cho thấy R4 có giá trị cao (0,42), tương ứng với biến S3.(P/CP) có mối liên hệ tốt phương trình biến loại chọn 93 4.4 ĐỀ XUẤT MỘT SỐ BIỆN PHÁP NÂNG CAO HIỆU QUẢ SỬ DỤNG ĐẤT VÀ CHỐNG XĨI MỊN Dựa vào kết nghiên cứu Luận văn, đánh giá hiệu quả, trạng mơ hình sử dụng đất Qua thấy số điểm cần quan tâm đề xuất biện pháp nâng cao hiệu sử dụng đất chống xói mịn Thứ nhất: Trong giai đoạn đầu đất canh tác trồng Sắn (hoặc ngắn ngày khác), nguy xói mịn đất cao Thứ hai: Mật độ đất trồng Keo lai Bạch đàn chưa đáp ứng yêu cầu kinh doanh rừng (cả tiêu chuẩn kỹ thuật nguyên lý lâm sinh) Thứ ba: Cây bụi, thảm tươi (cây tầng tán rừng), thảm mục, độ xốp đất tình trạng bề mặt có vai trị quan trọng việc bảo vệ đất, hạn chế xói mịn Thứ tư: Các chất hố học, dinh dưỡng đất có liên hệ mật thiết với độ che phủ thảm thực vật Độ che phủ cao lượng dinh dưỡng đất bị theo xói mòn giảm ngược lại Các biện pháp đề xuất phải đảm bảo hai điều kiện: (1) Ưu tiên hiệu kinh tế mơ hình sử dụng đất (2) Giảm thiểu lượng đất lớp mặt xói mịn 4.4.1 Đối với đất canh tác Sắn Các biện pháp đề xuất tập trung chủ yếu vào giai đoạn đầu vụ canh tác để giảm xói mịn mà đảm bảo cho trồng phát triển tốt Trong thời kỳ này, nước mưa tác động trực tiếp vào bề mặt đất, đất lúc có sức đề kháng xói mịn thấp (do tác động làm đất) 94 - Khơng nên làm đất tồn diện, làm theo hố theo dải Trong trình chăm sóc, xới đất rộng dần tuỳ thuộc vào mức độ sinh trưởng, phát triển trồng Không nên xới đất độ ẩm cao thấp - Trồng (Sắn) với mật độ hợp lý theo đường đồng mức - Khi làm cỏ không nên dọn mà nên dải bề mặt đất xếp theo đường đồng mức - Dùng đá, thân chuối, xếp theo đường đồng mức Tận dụng rơm rạ dải mặt đất - Trồng dải (băng) cốt khí số lồi khác theo đường đồng mức, trồng kết hợp với họ đậu để cải tạo đất tăng lượng đạm - Bón phân với hàm lượng vừa phải, bón loại phân bón thành nhiều lần - Có thể phủ bạt nilon bảo vệ đất, giữ nước cho đất mà lại tránh cỏ dại phát triển 4.4.2 Đối với đất trồng Keo lai Bạch đàn Theo quy định Thông tư số 34/2009/TT-BNN, ngày 10/6/2009 Bộ trưởng Bộ Nơng nghiệp PTNT, rừng trồng phải có mật độ từ 1000 cây/ha trở lên coi rừng Mặt khác kết nghiên cứu rằng: Mật độ rừng trồng Keo lai (610 cây/ha) Bạch đàn (545 cây/ha) thấp - Biện pháp đề xuất tăng cường công tác bảo vệ rừng, bảo vệ mật độ rừng có tránh chặt phá người dân - Tỉa thưa hợp lý chỗ có độ tàn che cao, để phát triển tốt bụi thảm tươi phát triển tăng cường khả bảo vệ đất - Đối với công tác trồng rừng, sau trồng năm thứ hai, phải trồng dặm lại bị chết để đảm bảo mật độ 95 - Một số biện pháp phòng cháy rừng dọn bụi, thảm tươi, thảm cỏ, làm tăng nguy xói mịn đất Do vậy, cần phải có kỹ thuật thời gian tác động hợp lý 4.4.3 Đề xuất chung Độ che phủ thực vật tầng (cây bụi, thảm tươi) có vai trị quan trọng bảo vệ đất, chống xói mịn rửa trơi chất dinh dưỡng đất Vậy nên: - Bất kỳ loại hình sử dụng đất phải ý đến độ che phủ thực vật, đặc biệt giai đoạn đầu phát triển trồng (nhất trồng ngắn ngày) - Tại nơi có độ dốc cao (trên 300) nên trồng lâu năm không làm đất toàn diện, nên làm đất cục theo băng theo đường đồng mức - Đối với lồi trồng theo quy trình kỹ thuật phải làm đất tồn diện phải có biện pháp hỗ trợ biện pháp cơng trình bảo vệ đất - Dùng phân bón với hàm lượng thời gian thích hợp loại đất trồng cụ thể Tóm lại: Mấu chốt biện pháp nâng cao hiệu sử dụng đất, chống xói mịn phải đảm bảo độ che phủ thực vật Độ che phủ cao khả bảo vệ đất tốt ngược lại Mặt khác phải đáp ứng hiệu kinh tế: Một mơ hình sử dụng đất có khả bảo vệ đất tốt khơng có hiệu kinh tế mơ hình bất khả thi; Một mơ hình có hiệu kinh tế cao khơng có khả bảo vệ đất phải có biện pháp hỗ trợ, biện pháp cơng trình để bảo vệ đất chống xói mịn rửa trơi 96 Chương KẾT LUẬN, TỒN TẠI VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 KẾT LUẬN 5.1.1 Đặc điểm tự nhiên khu vực nghiên cứu - Địa hình khu vực bố trí thí nghiệm thuộc vùng đồi núi thấp, độ cao tuyệt đối biến động từ 120-170m, độ dốc biến động từ 5-350, chiều dài sườn dốc biến động từ 500-1000m Hướng phơi chủ yếu hướng Tây - Đất có thành phần giới trung bình, độ dày tầng đất từ 0,6-1,0m, có nơi 1,2m Độ xốp biến động từ 47,9-52,3%, tỷ lệ đá mặt biến động từ 8,0-12,0% - Đặc tính mưa: Lượng mưa tháng (6, 8) 770,5mm; trận mưa lớn đạt 154,4mm; nhỏ 0,9mm; bình quân 28,5mm Thời gian mưa bình quân 1,92 giờ/trận, nhỏ 0,42 giờ, lớn 5,0 giờ, tổng thời gian mưa 51,92 Cường độ mưa bình quân 17,85 mm/giờ, cường độ mưa nhỏ 0,39mm/giờ lớn 54,48mm/giờ - Thảm thực vật: Tầng cao Keo lai: D1.3= 13,6cm; HVN= 15,2m; DT= 3,8m; mật độ 610 cây/ha; độ TC biến động từ 0,65-0,68 Tầng cao Bạch đàn D1.3 = 13,1cm; HVN= 15,9m; DT= 3,2m; mật độ 545 cây/ha; độ TC biến động từ 0,43-0,46 Độ che phủ đất trồng Sắn biến động từ 27-80%; Keo lai từ 50-58% Bạch đàn từ 66-75,5% Thảm khô thảm mục, đất trồng Keo lai biến động từ 26-29,5%, trọng lượng khô đạt 0,5kg/m2; đất trồng Bạch đàn biến động từ 20-22,5%, trọng lượng khô đạt 0,3kg/m2 5.1.2 Đặc điểm xói mịn mặt khởi đầu Xói mịn đất có số đặc điểm sau: 97 - Lượng xói mịn: Trong tổng số 27 trận mưa, có 20 trận có lượng xói mịn lớn khơng trận khơng thu thập xói mịn Lượng xói mịn bình quân/trận mưa đất trồng Sắn 83,3kg; đất trồng Keo lai 74,4kg đất trồng Bạch đàn 40,8kg - Một số chất hoá học chất xói mịn: 20 trận mưa có xói mịn tần suất xuất chất sau: Nitrat: 3/20 đất trồng Sắn Keo lai, 2/20 đất trồng Bạch đàn; hàm lượng Nitrat đạt giá trị lớn 0,014mg/gam đất xói mịn (ở đất Keo lai); Sunphat xuất 13/20 mơ hình sử dụng đất đạt giá trị cực đại 12,0mg/gam đất xói mịn (ở đất Bạch đàn) Phosphat xuất 20/20 đất trồng sắn Keo lai, 19/20 đất trồng Bạch đàn đạt giá trị cực đại 0,75mg/gam đất xói mịn (ở đất trồng Keo) 5.1.3 Mối liên hệ số nhân tố với lượng xói mịn Các nhân tố có tác động đến xói mịn mặt khởi đầu Luận văn xác định là: Lượng mưa (P), cường độ mưa (I), độ che phủ (CP), độ xốp (X) tỷ lệ đá mặt (Đ) Luận văn xác định biến tổng hợp cho phương trình dự báo xói mịn chất hoá học P/CP P/(X+Đ) - Phương trình dự báo xói mịn đất: Ngồi việc xây dựng phương trình dự báo xói mịn riêng cho mơ hình sử dụng đất, Luận văn xây dựng phương trình dự báo, so sánh xói mịn chung cho mơ hình, cụ thể là: XM (kg/ha) = -12,67 + 1,63 P/CP (XM-1) XM (kg/ha) = -20,2 + 1,82 P/(X+Đ) (XM-2) XM = 83,3 - 97,9L2 - 99,1L3 + 1,69L2.(P/CP) + 1,39L3.(P/CP) (XM-3) XM = 83,3 - 103,9L2 - 100,3L3 + 1,94L2.[P/(X+Đ)] + 1,18L3.[P/(X+Đ)] (XM-4) Trong đó: L2, L3: lồi 2, (mơ hình sử dụng đất 2,3) - Phương trình dự báo, so sánh chất hố học đất xói mịn: 98 Luận văn xây dựng phương trình dự báo Nitrat cho xói mịn đất trồng Sắn Sunphat cho mơ hình Sắn, Keo lai Bạch đàn Riêng Sunphat xây dựng phương trình dự báo, so sánh chung cho mơ hình sử dụng đất, cụ thể: SC (mg/g đất) = 0,023 P/CP (SC-1) SC = 1,76 + 0,018.S1.(P/CP) + 0,038.S3.(P/CP) Trong đó: S1, S3: lồi 1, (mơ hình sử dụng đất 1, 3) (SC-2) 5.1.4 Đề xuất số biện pháp nâng cao hiệu sử dụng đất chống xói mịn Dựa kết nghiên cứu đăc điểm xói mịn khu vực, Luận văn đề xuất biện pháp nâng cao hiệu sử dụng đất, chống xói mịn đảm bảo hài hồ lợi ích kinh tế bảo vệ mơi trường Đối với mơ hình sử dụng đất phải đảm bảo độ che phủ định; trồng với mật độ hợp lý, loài phù hợp; áp dụng biện pháp canh tác tiên tiến, bón phân khoa học; xây dựng biện pháp hỗ trợ cơng trình bảo vệ đất cần thiết 5.2 TỒN TẠI Do hạn chế kinh nghiệm nghiên cứu, trang thiết bị bố trí thí nghiệm, thời gian quan trắc thí nghiệm ngắn,…nên tồn Luận văn tập trung chủ yếu mặt sau: 5.2.1 Về lý luận Do diện tích thí nghiệm có 6m2 nên chưa đánh giá tác động chiều dài sườn dốc đến lượng xói mịn Các thí nghiệm bố trí độ dốc (25o) để đảm bảo số lần lặp cơng thức thí nghiệm lại chưa đánh giá ảnh hưởng độ dốc đến lượng xói mịn 99 5.2.2 Về thực tiễn Các phương trình dự báo xói mịn tính cho trận mưa mà khơng áp dụng cho năm mưa Các phương trình dự báo số chất hố học chất xói mịn chưa thực thuyết phục, hệ số tương quan (R) hệ số xác định (R2) có giá trị mức trung bình (tương quan vừa) 5.3 KIẾN NGHỊ Các kết thu Luận văn khả quan, có khả ứng dụng cao, khơng cho khu vực nghiên cứu mà áp dụng cho vùng có điều kiện tương đồng Tuy nhiên, cần tiếp tục mở rộng nghiên cứu để hoàn thiện Các hướng nghiên cứu cần mở rộng là: Thứ nhất: Diện tích thí nghiệm, cấp độ dốc thí nghiệm, chiều dài sườn dốc thí nghiệm để đánh giá ảnh hưởng địa hình Đối với diện tích thí nghiệm giữ nguyên 6m2 thay đổi kích thước cạnh như: 6×1m 12×0,5m để đánh giá tác động chiều dài sườn dốc Thứ hai: Các thí nghiệm bố trí nhiều loại thảm thực vật khác trạng thái thảm thực vật có đặc trưng cấu trúc khác Thứ ba: Cần thiết phải đánh giá lượng hoá tác động người đến kết thí nghiệm./ ... che phủ thực vật, …) - Nghiên cứu đặc điểm xói mịn mặt khởi đầu số thảm thực vật khu vực nghiên cứu + Lượng đất xói mịn + Một số chất hố học (NO3-, SO42-, PO43-) chất xói mịn - Nghiên cứu mối... cứu đặc điểm xói mịn mặt khởi đầu số thảm thực vật Lương Sơn - Hồ Bình? ?? Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Luận văn, với kết nghiên cứu đạt làm rõ tác động nhân tố đến xói mòn mặt khởi đầu xây... Hồ Bình nói riêng 3.3 PHẠM VI, GIỚI HẠN NGHIÊN CỨU 3.3.1 Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu tiến hành Lâm Trường Lương Sơn thuộc xã Lâm Sơn, huyện Lương Sơn, tỉnh Hồ Bình Địa điểm nghiên cứu