Nghiên cứu xói mòn đất dưới một số thảm thực vật tại khu vực hồ chứa nước cửa đặt huyện thường xuân tỉnh thanh hóa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VŨ THỊ HƯỜNG NGHIÊN CỨU XĨI MỊN ĐẤT DƯỚI MỘT SỐ THẢM THỰC VẬT TẠI KHU VỰC HỒ CHỨA NƯỚC CỬA ĐẶT HUYỆN THƯỜNG XUÂN - TỈNH THANH HÓA LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP Hà Nội, 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VŨ THỊ HƯỜNG NGHIÊN CỨU XĨI MỊN ĐẤT DƯỚI MỘT SỐ THẢM THỰC VẬT TẠI KHU VỰC HỒ CHỨA NƯỚC CỬA ĐẶT HUYỆN THƯỜNG XUÂN - TỈNH THANH HÓA Chuyên ngành: LÂM HỌC Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Hà Quang Khải TS Phạm Văn Điển Hà Nội, 2010 i LỜI CẢM ƠN Luận văn hồn thành theo chương trình đào tạo thạc sỹ Lâm sinh khóa 15 Trường Đại học Lâm nghiệp, giai đoạn 2007 - 2010 Trong trình thực hồn thành luận văn, tơi nhận quan tâm, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi Ban giám hiệu Trường Đại học Lâm nghiệp, Ban chủ nhiệm khoa Sau Đại học, Bộ môn Lâm sinh, Khoa Lâm học Nhân dịp này, xin cảm ơn giúp đỡ q báu Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS Hà Quang Khải, TS Phạm Văn Điển, người tận tình hướng dẫn, bảo tơi q trình thực tập hoàn thành luận văn Để thu thập số liệu thực nghiệm cho luận văn, nhận giúp đỡ có hiệu ThS Nguyễn Hữu Tân, giảng viên trường Đại học Hồng Đức, bạn sinh viên Khoa nông lâm trường Đại học Hồng Đức, cán kiểm lâm thuộc Ban quản lý rừng phịng hộ đầu nguồn Sơng Chu, UBND xã LươngSơn, UBND xã Yên Nhân, huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa Nhân dịp này, xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình Cuối tơi xin gửi lời cảm ơn tới tất bạn bè, đồng nghiệp giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Tuy có nhiều cố gắng, song thời gian, trình độ kinh nghiệm cịn hạn chế nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót định Tơi mong nhận góp ý, bổ sung, thầy cô giáo bạn đồng nghiệp để luận văn hồn thiện Tơi xin chân thành cảm ơn ! Xuân Mai, ngày 12 tháng năm 2010 Tác giả Vũ Thị Hường ii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn i Mục lục ii Danh mục từ viết tắt v Danh mục bảng vii Danh mục hình x ĐẶ VẤN ĐỀ Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Ở nước 1.1.1 Thành nghiên cứu 1.1.2 Tồn nghiên cứu 1.2 Ở nước 1.2.1 Thành nghiên cứu 1.2.2 Tồn nghiên cứu 1.3 Thảo luận 8 12 13 Chương 2: MỤC TIÊU, GIỚI HẠN, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 14 14 2.1.1 Về lý luận 14 2.1.2 Về thực tiễn 14 2.2 Đối tượng nghiên cứu 14 2.3 Nội dung nghiên cứu 14 2.3.1 Nghiên cứu đặc điểm chế độ mưa 14 2.3.2 Nghiên cứu đặc điểm địa hình -thổ nhưỡng 15 iii 2.3.3 Nghiên cứu đặc điểm thảm thực vật 15 2.3.4 Lượng đất xói mịn 15 2.3.5 Đề xuất tiêu chuẩn thảm thực vật đáp ứng yêu cầu bảo vệ đất 15 2.3.6 Đề xuất giải pháp kỹ thuật lâm sinh giảm thiểu lượng đất xói mịn khu vực nghiên cứu 2.4 Phương pháp nghiên cứu 16 16 2.4.1 Quan điểm phương pháp luận 16 2.4.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 17 2.4.3 Phương pháp thu thập số liệu 18 2.4.4 Tính tốn xử lý số liệu 25 Chương ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 29 2.2 Điều kiện tự nhiên 29 2.1.1 Vị trí địa lý 29 2.2.2 Địa hình, địa mạo 29 2.2.3 Đất đai, thổ nhưỡng 30 2.2.4 Khí hậu 31 2.2.5 Thủy văn 31 2.2.5 Tài nguyên thực vật rừng 32 2.3 Điều kiện kinh tế - xã hội Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 33 4.1 Đặc điểm chế độ mưa 35 35 4.1.1 Lượng mưa cường độ mưa 35 4.1.2 Phân bố mưa 36 4.1.2 Năng lượng mưa hệ số xói mịn mưa 40 4.2 Đặc điểm địa hình-thổ nhưỡng 42 4.2.1 Đặc điểm địa hình 42 4.2.2 Đặc điểm thổ nhưỡng 43 iv 4.3 Đặc điểm thảm thực vật 54 4.3.1 Tầng cao 54 4.3.2 Cây bụi, thảm tươi 56 4.3.4 Vật rơi rụng 57 4.4 Lượng đất xói mịn 67 4.4.1 Lượng nước chảy bề mặt 4.4.2 Mối liên hệ lượng đất xói mịn với nhân tố có ảnh hưởng quan trọng 4.4.3 Xác định tham số K, R, C phương trình dự đốn xói mịn đất Wischmeier W.H Smith D.D (1978) 4.5 Đề xuất tiêu chuẩn thảm thực vật đáp ứng yêu cầu bảo vệ đất 69 72 77 80 4.5.1 Tiêu chuẩn thảm thực vật bắt đầu có ý nghĩa giảm xói mịn đất 81 4.5.2 Tiêu chuẩn thảm thực vật đáp ứng yêu bảo vệ đất 84 4.6 Đề xuất giải pháp kỹ thuật lâm sinh giảm thiểu lượng đất xói mịn khu vực nghiên cứu 86 Chương KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KHUYẾN NGHỊ 92 5.1 Kết luận 92 5.2 Tồn 94 5.3 Khuyến nghị 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Chú giải Đơn vị tính A Lượng đất xói mịn Tấn/ha/năm BM Lượng nước chảy bề mặt BM/P Hệ số dòng chảy mặt C Hệ số thảm thực vật CP Độ che phủ bụi, thảm tươi % Cai Chỉ số diện tích tán % d Tỷ trọng đất g/cm3 D Dung trọng đất g/cm3 D1.3 Đường kính vị trí 1.3m cm Dt Đường kính tán m E Năng lượng mưa J/m2 Exm Năng lượng mưa gây xói mịn J/m2 H Chiều cao m Hđ Độ dày tầng đất cm Ibq Cường độ mưa bình quân I30 Cường độ mưa lớn 30 phút k Chỉ số khơng mưa K Hệ số xói mòn đất L Chiều dài sườn dốc LS Hệ số địa hình N Mật độ OM Hàm lượng mùn dm3, mm % mm/phút, mm/h mm/h m Cây/ha % vi ÔTC Ô tiêu chuẩn P Lượng mưa R Hệ số xói mịn mưa S Hệ số độ dốc t Thời gian TM Độ che phủ vật rơi rụng TTTV Trạng thái thảm thực vật  Độ dốc mặt đất độ TC Độ tàn che tầng cao % VC Tốc độ thấm nước ổn định mm/phút V0 Tốc độ thấm nước ban đầu mm/phút VRR Vật rơi rụng X Độ xốp chung Xi Lượng mưa bình quân tháng i năm mm X Lượng mưa tháng bình quân mm Wđ Độ ẩm đất tầng đất mặt Nxb Nhà xuất mm J/m2, phút-tấn/acre phút % % % vii DANH MỤC CÁC BẢNG Tên bảng TT Trang 4.1 Lượng mưa cường độ mưa năm (2009) 35 4.2 Phân bố mưa theo tháng năm (2009) 36 4.3 Phân bố lượng mưa cường độ mưa theo tháng năm 37 4.4 Phân bố lượng mưa theo cấp cường độ mưa 39 4.5 Hệ số biến động mưa tháng năm 40 4.6 Phân bố lượng mưa lượng mưa gây xói mịn 40 theo tháng năm 4.7 Phân bố hệ số xói mòn mưa theo tháng năm 42 4.8 Đặc điểm địa hình trạng thái thảm thực vật 43 4.9 Tính chất vật lý đất khu vực nghiên cứu 44 4.10 Bảng tốc độ thấm nước ban đầu bình quân trạng thái 48 thảm thực vật 4.11 Đánh giá tốc độ thấm nước đất 49 4.12 Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ thấm nước ban đầu 50 4.13 Tốc độ thời gian thấm nước ổn định trạng thái 51 thảm thực vật 4.14 Tốc độ thấm nước ổn định nhân tố ảnh hưởng 51 4.15 Phương trình liên hệ tốc độ thấm nước ổn định với 52 nhân tố ảnh hưởng 4.16 Quá trình thấm nước đất 53 4.17 Một số đặc điểm tầng cao 56 4.18 Đặc điểm bụi thảm tươi trạng thái thảm thực vật 57 4.19 Độ che phủ, khối lượng thành phần vật rơi rụng 59 trạng thái thảm thực vật 4.20 Lượng vật rơi rụng bình quân (kg/ha) trạng thái thảm thực vật 60 viii 4.21 Ảnh hưởng phần rơi rụng thời gian hút nước đến 62 lượng nước hút vật rơi rụng (lít nước/kg vật rơi rụng khơ) 4.22 Tốc độ hút nước vật rơi rụng trạng thái thảm thực 65 vật khác 4.23 Lượng vật rơi rụng lượng nước giữ tối đa theo ba phần 66 trạng thái thảm thực vật 4.24 Lượng nước chảy bề mặt đo thí nghiệm 69 trạng thái thảm thực vật 4.25 Hệ số dòng chảy mặt tiêu tổng hợp trạng 71 thái thảm thực vật 4.26 Phương trình tương quan hệ số dịng chảy mặt với 71 tiêu tổng hợp 4.27 Thống kê lượng đất xói mịn theo đặc điểm địa hình-thổ nhưỡng 73 4.28 Thống kê lượng đất xói mịn trạng thái thảm thực vật 73 4.29 Tiêu chuẩn cấp xói mịn nhà nước số 579 TCVN 1995 75 4.30 Phương trình tương quan lượng đất xói mịn với số 75 đặc điểm địa hình-thổ nhưỡng 4.31 Phương trình tương quan lượng đất xói mòn với 76 tiêu tổng hợp 4.32 Phương trình tương quan lượng đất xói mịn với hệ số 77 dòng chảy mặt 4.33 Các tham số K, LS, R, C 78 4.34 Phương trình tương quan hệ số C với tiêu tổng hợp 79 4.35 Dự đoán hệ số C thảm thực vật 80 4.36 Tiêu chuẩn thảm thực vật bắt đầu có ý nghĩa giảm xói mịn 82 4.37 Tiêu chuẩn thảm thực vật đáp ứng yêu cầu phòng hộ bảo vệ đất 84 4.38 So sánh tiêu tổng hợp tiêu mong đợi 88 thảm thực vật Biểu 01: Một số tính chất vật lý đất khu vực nghiên cứu Thành phần cấp hạt % Trạng thái rừng I IIA IIB IIIA1 IIIA3 Keo Luồng D X Cát VL Sét VL %OM (%) (d>0.01mm (d 0,05 Do vậy, phương trình khơng tương thích 4.14.2 Phương trình tương quan lượng đât xói mịn hệ số dịng chảy hàm Compound M ode l Sum m ary R 785 Adjusted R Square 539 R Square 616 Std Error of the Es timate 389 The independent v ariable is BM/P(%) ANOVA Regres sion Res idual Total Sum of Squares 1.211 756 1.967 df Mean Square 1.211 151 F 8.006 Sig .037 The independent variable is BM/P(%) Coe fficients BM/P(% ) (Constant) Uns tandardized Coef f ic ients B Std Error 1.060 022 9.281 2.445 Standardized Coef f ic ients Beta 2.191 The dependent variable is ln(A tan/ha/nam) t 48.760 3.796 Sig .000 013 4.14.3 Phương trình tương quan lượng đât xói mịn hệ số dịng chảy dạng hàm Logarithmic M ode l Sum m ary R 938 Adjusted R Square 855 R Square 879 Std Error of the Es timate 4.378 The independent v ariable is BM/P(%) ANOVA Regres sion Res idual Total Sum of Squares 698.052 95.842 793.894 df Mean Square 698.052 19.168 F 36.417 Sig .002 The independent variable is BM/P(%) Coe fficients ln(BM/P(% )) (Constant) Uns tandardized Coef f ic ients B Std Error 20.211 3.349 -24.962 7.606 Standardized Coef f ic ients Beta 938 t 6.035 -3.282 Sig .002 022 A = -24,906+20,211 x lg(BM/P) 4.14.4 Phương trình tương quan lượng đât xói mịn hệ số dịng chảy dạng hàm Inverse M ode l Sum m ary R 946 R Square 896 Adjusted R Square 875 Std Error of the Es timate 4.069 The independent v ariable is BM/P(%) ANOVA Regres sion Res idual Total Sum of Squares 711.096 82.798 793.894 df Mean Square 711.096 16.560 F 42.942 Sig .001 The independent variable is BM/P(%) Coefficie nts / BM/P(%) (Constant) Uns tandardiz ed Coef f ic ients B Std Error -229.802 35.068 47.446 4.485 Standardiz ed Coef f ic ients Beta -.946 t -6.553 10.580 A = 47,446 – 229,802/(BM/P) Sig .001 000 4.14.5 Phương trình tương quan lượng đât xói mịn hệ số dòng chảy dạng hàm Power M ode l Sum m ary R 878 R Square 770 Adjusted R Square 724 Std Error of the Estimate 301 The independent variable is BM/P(%) ANOVA Regression Residual Total Sum of Squares 1.516 452 1.967 df Mean Square 1.516 090 F 16.776 Sig .009 t 4.096 1.915 Sig .009 114 The independent variable is BM/P(%) Coe fficients ln(BM/P(%)) (Constant) Unstandardized Coefficients B Std Error 942 230 2.136 1.116 Standardized Coefficients Beta 878 The dependent variable is ln(A tan/ha/nam) Hệ số a không tồn sig = 0,114 > 0,05 Do vậy, phương trình khơng tương thích 4.15 Phương tương quan C với tiêu tổng hợp dùng số diện tích tán M ode l Sum m ary R 956 A djusted R Square 896 R Square 914 Std Error of the Es timate 138 The independent v ariable is (Cai+CP+TM) ANOVA Regres sion Res idual Total Sum of Squares 1.003 095 1.098 df Mean Square 1.003 019 F 52.929 Sig .001 The independent variable is (Cai+CP+TM) Coefficie nts Uns tandardiz ed Coef f ic ients B Std Error -.563 077 075 031 ln((Cai+CP+TM)) (Constant) Standardiz ed Coef f ic ients Beta -.956 t -7.275 2.433 Sig .001 046 The dependent variable is ln(C) C=0,075 ((Cai+CP+TM))-0,563 4.16 Phương trình tương quan (C) với tiêu tổng hợp dùng độ tàn che M ode l Sum m ary R 938 A djusted R Square 856 R Square 880 Std Error of the Es timate 162 The independent v ariable is (TC+CP+TM) ANOV A Regres sion Res idual Total Sum of Squares 967 132 1.098 df Mean Square 967 026 F 36.714 Sig .002 The independent variable is (TC+CP+TM) Coe fficients ln((TC+CP+TM)) (Constant) Uns tandardized Coef f ic ients B Std Error -.627 104 097 052 Standardized Coef f ic ients Beta -.938 The dependent variable is ln(C) C= 0,097((TC+CP+TM))-0,627 t -6.059 1.869 Sig .002 021 ... VŨ THỊ HƯỜNG NGHIÊN CỨU XĨI MỊN ĐẤT DƯỚI MỘT SỐ THẢM THỰC VẬT TẠI KHU VỰC HỒ CHỨA NƯỚC CỬA ĐẶT HUYỆN THƯỜNG XUÂN - TỈNH THANH HÓA Chuyên ngành: LÂM HỌC Mã số: 60.62.60 LUẬN VĂN THẠC... phần giải tồn đề tài ? ?Nghiên cứu xói mịn đất số thảm thực vật khu vực hồ chứa nước Cửa Đặt, huyện Thường Xuân – tỉnh Thanh Hóa? ?? thực Phương hướng đề tài xác định lượng đất xói mịn sườn dốc mối... kết nghiên cứu cung cấp thêm thông tin mối quan hệ phức tạp xói mịn đất thảm thực vật Nghiên cứu xói mịn đất nước ta khởi đầu muộn so với nhiều lĩnh vực khác, tiến khoa học nghiên cứu xói mịn đất