Theo Trần Kông Tấu và cộng sự (1986)[29] đưa ra bảng đánh giá tốc độ thấm nước của đất với 6 cấp độ thấm như sau:
4.3. Xác định yêu cầu cấu trúc thảm thực vật rừng phòng hộ đầu nguồn
Theo Phạm Văn Điển, 2006 [10], yêu cầu cấu trúc của thảm thực vật rừng phòng hộ đầu nguồn được hiểu là trị số của các nhân tố cấu trúc mà qua đó tỷ lệ dịng chảy bề mặt và lượng đất xói mịn về cơ bản đã giảm đến mức tối thiểu, cịn lượng nước giữ lại trong đất được duy trì ở mức tối đa.
Tác giả đã xây dựng tiêu chuẩn của lớp phủ thực vật bắt đầu có ý nghĩa nuôi dưỡng nguồn nước như sau:
U = (GT + CP + TM)/ (K.S) 25,0 hay: (GT + CP + TM) 25. K.S
ứng với mỗi cặp trị số của hệ số xói mịn đất (K) và độ dốc mặt đất (S) sẽ có
một trị số tương ứng của tổng độ giao tán của tầng cây cao (GT, %), độ che phủ của cây bụi thảm tươi (CP, %) và độ che phủ của vật rơi rụng (TM,%). Đây là trị số lớn nhất của tổng ba chỉ tiêu của lớp phủ thực vật mà từ đó trở xuống khả năng phịng hộ nguồn nước của nó khơng đáng kể nữa. Đồng thời, tác giả xây dựng tiêu chuẩn cấu trúc của rừng phòng hộ nguồn nước như sau:
Q = (GT + CP + TM)/(K.S) 95,0 hay: (GT + CP + TM) 95. K.S Khi trị số của chỉ tiêu tổng hợp lớn hơn 95,0 thì khả năng nuôi dưỡng nguồn nước và bảo vệ đất khỏi xói mịn của thảm thực vật tăng lên khơng đáng kể. Như vậy, trị số 95,0 chính là gới hạn mà từ đó trở lên khả năng phịng hộ của thảm thực vật đã ổn định - đây chính là tiêu chuẩn cấu trúc của rừng phịng hộ nguồn nước. Qua tiêu chuẩn (Q) cho thấy, tiêu chuẩn cấu trúc của thảm thực vật rừng phòng hộ nguồn nước phải được thay đổi tuỳ theo hệ số xói mịn đất và độ dốc mặt đất. Về thực chất, độ dốc là nhân tố quan trọng có ảnh hưởng đến khả năng phịng hộ của rừng thông qua ảnh hưởng đến tốc độ dịng chảy và xói mịn đất. Độ dốc càng lớn, tốc độ của dịng chảy mặt càng nhanh, khả năng chuyển thành dòng thấm xuống đất càng thấp, lượng đất xói mịn càng tăng. Hệ số xói mịn đất là nhân tố có ảnh hưởng quyết định đến khả năng thấm và sức chứa nước của đất, đến khả năng kháng xói mịn của đất. Mặc dù trong cơng thức biểu diễn tiêu chuẩn cấu trúc của thảm thực vật rừng phịng hộ nguồn nước khơng có mặt đầy đủ các chỉ tiêu cấu trúc của lớp phủ thực vật, nhưng ở đây những chỉ tiêu cấu thành hệ số Q có liên hệ mặt thiết với những chỉ tiêu cấu trúc khác như; tầng thứ, mật độ, độ che phủ và thảm mục…
Tuy nhiên, những đặc điểm về; thuỷ văn rừng, cấu trúc của thảm thực vật, độ dốc, hệ số xói mịn…, ở khu vực Như Xn - Thanh Hoá khác với đặc điểm ở khu vực hồ thuỷ điện Hồ Bình. Vậy, việc vận dụng tiêu chuẩn của lớp phủ thực vật bắt đầu có ý nghĩa ni dưỡng nguồn nước (U) và tiêu chuẩn cấu trúc rừng phòng hộ nguồn nước (Q) mà tác giả Phạm Văn Điển đã xây dựng được ở vùng phòng hộ hồ thuỷ điện tỉnh Hồ Bình vào khu vực nghiên cứu như thế nào ? Do lượng đất xói
mịn tỷ lệ thuận với hệ số xói mịn do mưa(cơng thức tính xói mịn của Wischmeier W.H Smith D.D (1978) đã nói rõ điều đó),nên đề tài đã xây dựng tiêu chuẩn của lớp phủ thực vật bắt đầu có ý nghĩa ni dưỡng nguồn nước và tiêu chuẩn cấu trúc rừng phòng hộ nguồn nước tại khu vực nghiên cứu bằng cách hiệu chỉnh hệ số xói mịn do mưa giữa hai khu vực Hồ bình và Thanh Hố dựa trên kết quả nghiên cứu của Phạm Văn Điển, 2006 [10], đề tài có được kết quả như sau:
U = (GT + CP + TM) 25. K.S . RHCQ = (GT + CP + TM)95. K.S. RHC Q = (GT + CP + TM)95. K.S. RHC Trong đó: RHC = HB KVNC R R
Với: RKVNC = 934,23 phút - tấn/acre (hệ số xói mịn do mưa tại khu vực nghiên cứu - tỉnh Thanh Hoá).
RHB = 807,40 phút- tấn/ acre (hệ số xói mịn do mưa ở Hồ Bình). Như vậy, sau khi hiệu chỉnh đề tài thu được kết quả sau:
U = (GT + CP + TM)/(K.S)28,92.Q = (GT + CP + TM)/(K.S)109,92. Q = (GT + CP + TM)/(K.S)109,92.
Từ đó, đề tài xây dựng được bảng về tiêu chuẩn cấu trúc của lớp thảm thực vật bắt đầu có khả năng phòng hộ nguồn nước theo bảng 4.17:
Bảng 4.17: Tiêu chuẩn cấu trúc của lớp thảm thực vật bắt đầu có khả năng phịng hộ nguồn nước(đã được hiệu chỉnh để phù hợp với điều kiện ở Thanh Hoá)
S 5 10 15 20 25 30 35 40 K (GT + CP +TM, %) 0,06 8,6 17,3 26,0 34,7 43,3 52,0 60,7 69,4 0,065 9,4 18,8 28,1 37,5 46,9 56,3 65,7 75,1 0,07 10,12 20,2 30,3 40,4 50,6 60,7 70,8 80,9 0,075 10,8 21,6 32,5 43,3 54,2 65,0 75,9 86,7 0,08 11,5 23,1 34,7 46,2 57,8 69,4 80,9 92,5 0,085 12,3 24,5 36,8 49,1 61,5 73,7 86,0 98,3 0,09 13,0 26,0 39,0 52,1 65,1 78,1 91,1 104,1 0,095 13,7 27,5 41,2 54,9 68,7 82,4 96,2 109,9 0,1 14,5 28,9 43,4 57,84 72,3 86,8 101,2 115,7 0,105 15,2 30,4 45,5 60,7 75,9 91,1 106,3 121,5 0,11 15,9 31,8 47,7 63,6 79,5 95,4 111,3 127,2 0,115 16,6 33,3 49,9 66,5 83,1 99,8 116,4 133,0 0,12 17,4 34,7 52,1 69,4 86,8 104,1 121,5 138,8 0,125 18,1 36,2 54,2 72,3 90,4 108,5 126,5 144,6 0,13 18,8 37,6 56,4 75,2 94,0 112,8 131,6 150,4 0,135 19,5 39,0 58,6 78,1 97,6 117,1 136,6 156,2 0,14 20,2 40,5 60,7 81,0 101,2 121,5 141,7 162,0 0,145 21,0 41,9 63,0 83,9 104,8 125,8 146,8 167,7 0,15 21,7 43,4 65,1 86,76 108,5 130,1 151,8 173,5 0,155 22,4 44,8 67,2 89,6 112,1 134,5 156,9 179,3 0,16 23,1 46,3 69,4 92,5 115,7 138,8 161,9 185,1 0,165 23,8 47,7 71,6 95,4 119,3 143,2 167,0 190,9 0,17 24,6 49,2 73,7 98,3 122,9 147,5 172,1 196,6 0,175 25,3 50,6 75,9 101,2 126,5 151,8 177,1 202,4 0,18 26,0 52,1 78,1 104,1 130,1 156,2 182,2 208,2
Kết quả ở bảng trên cho thấy trong thực tế với mọi hệ số xói mịn đất và độ dốc, ln có thể duy trì được lớp thảm thực vật có trị số tổng độ giao tán tầng cây cao, độ che phủ cây bụi thảm tươi và độ che phủ của vật rơi rụng cao hơn trị số ở bảng. Do vậy, trong mọi trường hợp đều có thể xây dựng được lớp thảm thực vật có giá trị phịng hộ nguồn nước, đây là điều kiện để phục hồi dần các lớp thảm thực vật. Theo biểu thức biểu diễn tiêu chuẩn cấu trúc của thảm thực vật rừng phòng hộ nguồn nước, đề tài đã xác định được được tổng tỷ lệ cần thiết của độ giao tán, độ che phủ cây bụi thảm tươi và độ che phủ của vật rơi rụng với tính cách như những yêu cầu cấu trúc của rừng phòng hộ nguồn nước trong từng điều kiện cụ thể của hệ số xói mịn đất và độ dốc mặt đất. Kết quả xác định yêu cầu cấu trúc của thảm thực vật rừng phòng hộ nguồn nước trong khu vực nghiên cứu được trình bày trong bảng 4.18:
Bảng 4.18: Yêu cầu cấu trúc của thảm thực vật rừng phòng hộ đầu nguồn(đã được hiệu chỉnh để phù hợp với điều kiện ở Thanh Hoá)
S 5 10 15 20 25 30 35 40 K (GT + CP +TM, %) 0,060 32,9 65,9 98,9 131,9 164,9 197,8 230,8 263,8 0,065 35,7 71,4 107,2 142,9 178,6 214,3 250,1 285,8 0,070 38,5 76,9 115,4 153,9 192,4 230,8 269,3 307,8 0,075 41,2 82,4 123,7 164,9 206,1 247,3 288,5 329,8 0,080 43,9 87,9 131,9 175,9 219,8 263,8 307,8 351,7 0,085 46,7 93,4 140,1 186,8 233,6 280,3 327,0 373,7 0,090 49,5 98,9 148,4 197,8 247,3 296,8 346,2 395,7 0,095 52,2 104,4 156,6 208,8 261,1 313,3 365,5 417,7 0,100 54,9 109,9 164,9 219,8 274,8 329,8 384,7 439,7 0,105 57,7 115,4 173,1 230,8 288,5 346,2 403,9 461,7 0,110 60,5 120,9 181,4 241,8 302,3 362,7 423,2 483,6 0,115 63,2 126,4 189,6 252,8 316,0 379,2 442,4 505,6 0,120 65,9 131,9 197,8 263,8 329,8 395,7 461,7 527,6 0,125 68,7 137,4 206,1 274,8 343,5 412,2 480,9 549,6 0,130 71,4 142,9 214,3 285,8 357,2 428,7 500,1 571,6 0,135 74,2 148,4 222,6 296,8 370,9 445,2 519,4 593,6 0,140 76,9 153,9 230,8 307,8 384,7 461,6 538,6 615,5 0,145 79,7 159,4 239,1 318,8 398,5 478,2 557,8 637,5 0,150 82,4 164,8 247,3 329,7 412,2 494,6 577,1 659,5 0,155 85,2 170,4 255,6 340,7 425,9 511,1 596,3 681,5 0,160 87,9 175,8 263,8 351,7 439,7 527,6 615,5 703,5 0,165 90,7 181,4 272,1 362,7 453,4 544,1 634,8 725,5 0,170 93,4 186,8 280,3 373,7 467,2 560,6 654,0 747,4 0,175 96,2 192,4 288,5 384,7 480,9 577,1 673,3 769,4 0,180 98,9 197,8 296,8 395,7 494,6 593,6 692,5 791,4 Nhận xét:
Để đảm bảo khả năng nuôi dưỡng nguồn nước của rừng, ứng với mỗi bộ trị số của hệ số xói mịn đất và độ dốc mặt đất, cần một tỷ lệ độ giao tán tầng cây cao, độ che phủ cây bụi thảm tươi và độ che phủ của vật rơi rụng nhất định
Trong bất cứ trường hợp nào, khi độ dốc 5o, cần phải có lớp phủ của cây bụi thảm tươi để đảm bảo khả năng phòng hộ nguồn nước. Do vậy, để phòng hộ nguồn nước, khơng nên dọn sạch hay loại bỏ hồn toàn cây bụi thảm tươi trên sườn dốc. Tỷ lệ che phủ cần thiết của lớp cây bụi thảm tươi ngay cả trong điều kiện độ dốc 50cũng không dưới 32,9%.
Khi độ dốc càng cao, hệ số xói mịn càng lớn, u cầu duy trì lớp phủ thực vật càng lớn. Tỷ lệ này có thể thay đổi từ 32,9% khi đất có độ dốc 50 và hệ số xói mịn đất là 0,06, đến 593,6% khi độ dốc mặt đất là 300và hệ số xói mịn đất là 0,18.
Đối với những tổ hợp của hệ số xói mịn đất và độ dốc mặt đất cần tổng tỷ lệ GT+CP+TM = 250 - 550 %, phải xây dựng rừng hỗn loài hoặc phát triển rừng tự nhiên mà khơng thể khơng thể duy trì rừng thuần lồi, vì rừng thuần lồi khơng thể tạo ra trị số cấu trúc nêu trên.
Với những tổ hợp của hệ số xói mịn đất và độ dốc mặt đất cần tổng tỷ lệ GT+CP+TM 550 %, ngoài việc bảo vệ rừng tự nhiên nghiêm ngặt cần phải sử dụng các biện pháp cơng trình để giảm thiểu hệ số dịng chảy mặt và lượng đất xói mịn.