Ảnh hƣởng của lớp phủ thực vật tới quỏ trỡnh xúi mũn thể hiện ở hệ số C. Lớp thảm thực vật cú tỏc dụng che phủ bảo vệ đất, giảm động năng của mƣa, cải thiện cấu trỳc đất, độ thấm của đất, làm giảm hoặc triệt quỏ trỡnh tạo dũng chảy. Hệ số C là tỷ lệ giữa xúi mũn trờn một đơn vị diện tớch cú lớp phủ thực vật với lƣợng đất mất trờn diện tớch tƣơng ứng.
Giỏ trị của C phụ thuộc vào nhiều nhõn tố gồm: cõy trồng hiện tại, cỏc giai đoạn phỏt triển của cõy trồng, hệ thống làm đất và cỏc yếu tố quản lý khỏc. Trị số C cao (gần đến 1,0) với những loại đất cú độ che phủ thấp, nhƣ ở những vựng đất canh tỏc vừa mới làm đất sạch và mới gieo hạt hoặc mới trồng cõy con tỏn cõy chƣa phỏt triển, ngƣợc lại trị số này sẽ đạt giỏ trị thấp (<0.1) ở trờn những diện tớch đất rừng cú tỏn che phủ dày hay những diện tớch đất canh tỏc cú để lại khối lƣợng tàn dƣ thực vật cao. éộ che phủ của cõy trồng cú ý nghĩa trong việc giảm tốc độ va đập của hạt
39
mƣa vào đất và hạn chế tốc độ dũng chảy trờn mặt. Hệ số C phụ thuộc vào cõy trồng và điều kiện canh tỏc của mỗi vựng. Vớ dụ, theo Nguyễn Trọng Hà và cỏc cộng sự ở vựng Xuõn Mai, Hũa Bỡnh C dao động từ 0,05- 0,07; hệ số C ở vựng đất trống: 1; C ở đất lỳa nƣơng: 0,5...[18].
Trong khuụn khổ đề tài, tỏc giả lựa chọn cỏch tớnh hệ số C dựa vào cụng thức tớnh chỉ số thực vật NDVI (Normalized Difference Vegetation Index).
Bề mặt trỏi đất đƣợc phủ bởi nhiều chủng loại thực vật khỏc nhau, cú thể là rừng tự nhiờn, rừng trồng hay cỏc cõy nụng nghiệp. Dữ liệu thực vật đƣợc quan tõm nhiều từ ảnh vệ tinh nằm trong những kờnh thấy đƣợc, cận hồng ngoại và giữa hồng ngoại. Những ỏp dụng viễn thỏm trong nghiờn cứu thực vật để theo dừi sự phõn bố cỏc chủng loài và những điều kiện phỏt triển của chỳng. Phổ của thực vật gồm 2 dạng thụng thƣờng: thực vật phỏt triển và cõy khụ. Phổ của hai dạng này đƣợc so sỏnh với phổ của đất.
Hỡnh dƣới đõy cho thấy tất cả cõy cối đƣợc tạo nờn bởi những thành phần cơ bản giống nhau, phổ của chỳng xuất hiện tƣơng tự nhau, thực vật phỏt triển cú chiều dài súng dƣới 800nm thỡ cú sự phản xạ thấp. Tỏn lỏ cú độ phản xạ thấp trong phần thấy đƣợc của phổ điện từ. Trong phần cận hồng ngoại, tỏn lỏ cú sự phản xạ cao, với sự chuyển tiếp rất nhanh giữa vựng màu đỏ và cận hồng ngoại ở ~750nm. Điều này cho thấy sự khỏc nhau hoàn toàn từ sự phản xạ của cỏc vật chất trờn trỏi đất.
Hỡnh 2.1. Phổ phản xạ của đất, thực vật phỏt triển và cõy khụ
Đ ộ ph ản x ạ Chiều dài súng (nm)
40 Chỳ thớch:
Nhƣ vậy, sự hấp thụ cao ở kờnh phổ xanh dƣơng (0,43M) và kờnh phổ đỏ (0,6M), cũng nhƣ sự phản xạ cao ở kờnh phổ cận hồng ngoại (0,75 – 1,1m) đỏnh dấu sự khỏc nhau về phổ của cỏc thực vật.
Theo Tucker 1979, Jackson 1983, kờnh phổ thấy đƣợc cú chiều dài súng (0,58 – 0,68m) phản xạ thấp, nguyờn nhõn đỏng kể là do chất diệp lục hấp thụ bức xạ đến, cũn kờnh phổ cận hồng ngoại cú chiều dài súng (0,725 – 1,1m) phản xạ cao là do cấu trỳc của lỏ.
Dựa trờn sự phản xạ khỏc nhau mà màu xanh của thực vật đƣợc thể hiện giữa kờnh phổ thấy đƣợc và kờnh phổ cận hồng ngoại. Chỉ số thực vật NDVI đƣợc tớnh toỏn theo cụng thức:
NDVI = (NIR-Vi) / (NIR + Vi) Trong đú: NIR: kờnh cận hồng ngoại
Vi: Kờnh thấy đƣợc. Ở đõy thƣờng là kờnh đỏ (Red)
Bảng 2.3. Chi tiết về số kờnh, chiều dài súng, vựng điện từ và những ứng dụng khỏi quỏt của ảnh vệ tinh Landsat TM (Landsat Thematic Mapper) và Landsat
ETM+ (Landsat Enhanced Thematic Mapper Plus) Số
kờnh
Dải phổ
(m) Vựng điện từ Ứng dụng khỏi quỏt
1 0,45 – 0,52 Xanh
Lập bản đồ nƣớc biển, Phõn biệt thực vật với đất
2 0,52 – 0,60 Lục Đỏnh giỏ lớp phủ thực vật
3 0,63 – 0,69 Đỏ Hấp thụ chất diệp lục để phõn biệt thực vật 4 0,76 – 0,90 Cận hồng ngoại Điều tra sinh khối và phỏc thảo dũng chảy
41
5 1,55 – 1,75 Giữa hồng ngoại Xỏc định thực vật và độ ẩm đất 6 10,40- 12,50 Hồng ngoại nhiệt Lập bản đồ nhiệt, nghiờn cứu độ ấm đất và
đo sức núng thực vật 7 2,08 – 2,35 Giữa hồng ngoại Lập bản đồ thủy nhiệt 8 0,52 – 0,90
(panchromatic)
Lục, đỏ, cận hồng ngoại
Lập bản đồ diện tớch lớn, nghiờn cứu sự thay đổi đụ thị
Tựy theo tƣ liệu ảnh vệ tinh, mà ta sử dụng cỏc kờnh khỏc nhau để tớnh chỉ số NDVI. Trong khuụn khổ đề tài, việc tớnh toỏn hệ số C từ chỉ số NDVI sử dụng ảnh vệ tinh Landsat TM. Dựa trờn sự khỏc nhau về phản xạ trong vựng nhỡn thấy của súng điện từ và vựng cận hồng ngoại, độ xanh thực vật hiển thị khỏc nhau. Trong ảnh Landsat TM, sự khỏc nhau về độ phủ thực vật đƣợc ghi lại trong 2 kờnh (băng) ảnh: kờnh 4 và kờnh 3. Cụng thức tớnh NDVI từ loại ảnh vệ tinh trờn nhƣ sau:
NDVI = (Băng 4 – băng 3) / (băng 4 + băng 3) (10)
Từ cụng thức trờn, ta tớnh đƣợc hệ số cõy trồng C nhƣ dƣới đõy:
C = Exp(-0,05 x [20 x (NDVI + 0,9)] (11)