Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Diện tích các đơn vị đất theo bản đồ đất được thể hiện theo bảng sau:
Bảng 3.13: Diện tích các đơn vị đất theo bản đồ đất huyện Võ Nhai
Stt Tên đất Ký hiệu Diện tích (ha) Tỷ lệ (%)
1 Đất phù sa ngòi suối Fld-h 1.722,198 2,037
2 Đất dốc tụ trồng lúa nước Acg-2 2.441,898 2,889 3 Đất dốc tụ trồng lúa bạc màu Acg-al 468,489 0,554 4 Đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa ACg-al 457,616 0,541 5 Đất nâu vàng trên phù sa cổ ACh-PC 685,944 0,811 6 Đất vàng nhạt trên đá cát ACh-CK 3.017,836 3,571 7 Đất đỏ vàng trên đá sét ACf-PS 48.921,426 57,888 8 Đất nâu đỏ trên đá vôi FRr-DV 2.828,201 3,346 9 Đất đất nâu đỏ trên đá Gabro FRr-GB 732,314 0,866
10 Đá vôi DV 23.234,488 27,497
Tổng 84.510,410 100
Theo bản đồ đất và thống kê diện tích ở trên cho thấy đất đai của huyện Võ Nhai phần lớn tập trung vào 3 nhóm đất chính:
- Nhóm đất phù sa (đất phù sa ngịi suối)
- Nhóm đất xám (bao gồm 6 đơn vị đất: Đất dốc tụ trồng lúa nước; Đất dốc tụ trồng lúa bạc màu; Đất đỏ vàng biến đổi do trồng lúa; Đất nâu vàng trên phù sa cổ; Đất vàng nhạt trên đá cát; Đất đỏ vàng trên đá sét).
- Nhóm đất đỏ (bao gồm 2 đơn vị đất: Đất nâu đỏ trên đá vôi; Đất đất nâu đỏ trên đá Gabro).
Các nhóm đất trên đều có tầng đất khá dày. Nhóm đất xám mà đại diện là đơn vị đất đỏ vàng trên đá sét có diện tích 48.921,426ha chiếm tỷ lệ cao nhất 57,888% tổng diện tích tự nhiên tồn huyện.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Đất đai huyện Võ Nhai độ màu mỡ không cao, hàm lượng mùn và chất hữu cơ thấp, lân dễ tiêu nghèo, độ chua trung bình, đất có tầng canh tác mỏng, thấm nước kém và dễ bị xói mịn. Cường độ xói mịn của đất phụ thuộc vào nhiều yếu tố của bản thân nó như thành phần cơ giới, hàm lượng chất hữu cơ, kết cấu đất và độ dày tầng đất.
3.3.2.4. Bản đồ độ che phủ (Vegetation Map) - Quy trình xây dựng bản đồ thực phủ
Ứng dụng công nghệ GIS xây dựng bản đồ thực phủ từ dữ liệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất theo quy trình được thể hiện ở sơ đồ bên dưới. Dữ liệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất là nguồn dữ liệu có sẵn được thu thập và chuẩn hóa theo quy phạm bản đồ. Hệ thống phần mềm dùng để xây dựng bản đồ thực phủ bao gồm: Microstation và Mapping Office là hệ thống phần mềm xây dựng và biên tập bản đồ số. Hình 3.14: Quy trình xây dựng bản đồ thực phủ Bản đồ thực phủ Chuẩn hóa bản đồ HT SDĐ trên Microstation
Xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ thực phủ trên ArcMap
Chuyển đổi cơ sở dữ liệu sang ArcGIS (*.Shp)
Bản đồ hiện trạng SDĐ
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Chuẩn hóa bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Võ Nhai
Lớp hiện trạng sử dụng đất của bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Võ Nhai được lấy tách ra từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất năm 2010 của huyện Võ Nhai. Sử dụng bộ phần mềm Microstation và Mapping Office sửa lỗi và biên tập lại cho các đối tương hiện trạng sử dụng đất sao cho khép kín ranh giới. Sau đó tiến hành chuẩn hóa lớp hiện trạng sử dụng đất theo trên bản đồ theo đúng qui phạm bản đồ hiện trạng sử dụng đất, kết quả thể hiện ở hình sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Chuyển đổi cơ sở dữ liệu bản đồ hiện trạng sử dụng đất sang ArcGIS
Sau khi toàn bộ lớp dữ liệu hiện trạng đã được chuẩn hóa, tiến hành thực hiện việc chuyển đổi từ bản đồ hiện trạng sử dụng đất ở dạng đồ họa *.dgn sang CSDL bản đồ đồ hiện trạng ở định dạng *.shp của phần mềm ArcMAP.
- Xây dựng cơ sở bản đồ hiện trạng sử dụng đất trên phần mềm ArcMap
Hình 3.16: Cơ sở dữ liệu hiện trạng huyện Võ Nhai
Tiến hành nhập giá trị hiện trạng sử dụng đất ở CSDL bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện võ nhai trên phần mềm ArcMap. Kết quả ở bước này đã xây dựng hoàn thiện CSDL bản đồ hiện trạng sử dụng đất huyện Võ Nhai bao gồm bản đồ hiện trạng sử dụng đất và thuộc tính của các hiện trạng sử dụng đất.
Kết quả cuối cùng là tạo ra các bản đồ chuyên đề đơn tính về thực phủ được trình bày trong hình dưới đây:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Theo bản đồ thực phủ ở trên chúng tơi rút ra được diện tích sử tích sử dụng các loại đất huyện Võ Nhai như sau:
Bảng 3.14: Diện tích sử dụng các loại đất huyện Võ Nhai
Tên loại đất Ký hiệu Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) I. Đất nông nghiệp NNP 67.257,24 79,58
1. Đất sản xuất nông nghiệp SXN 9.366,87 11,08
1.1. Đất trồng cây hàng năm CHN 7.803,06 9,23
1.1.1. Đất trồng lúa LUA 4622,00 5,46
1.1.2. Đất trồng cây hàng năm khác HNK 3181,06 3,76
1.2. Đất trồng cây lâu năm CLN 1.563,81 1,85
1.2.1. Đất trồng cây công nghiệp lâu năm LNC 1.051,09 1,24
1.2.2. Đất trồng cây ăn quả LNQ 356,40 0,42
1.2.3. Đất trồng cây lâu năm khác LNK 156,32 0,18
2. Đất lâm nghiệp LNP 57.725,84 68,30
2.1. Đất rừng sản xuất RST 19.459,32 23,02
2.2. Đất rừng phòng hộ RPT 28.979,69 34,29
2.3. Đất rừng đặc dụng RDN 9.286,83 10,99
3. Đất có mặt nước nuôi trồng thủy sản NTS 164,53 0,19
II. Đất phi nông nghiệp PNN 2.212,82 2,62
1. Đất ở nông thôn ONT 651,9 0,73
2. Đất chuyên dùng CDG 631,82 0,75
3. Đất nghĩa trang, nghĩa địa NTD 32,14 0,04
4. Đất mặt nước chuyên dùng MNC 932,96 1,10
III. Đất chƣa sử dụng CSD 15.040,35 17,80 Tổng diện tích đất tự nhiên 84.510,41 100
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Tồn huyện có 3 nhóm đất chính bao gồm: Đất nơng nghiệp; đất phi nơng nghiệp và đất chưa sử dụng. Trong đó phần lớn là nhóm đất nơng nghiệp chiếm tỷ lệ cao nhất tập trung chủ yếu là đất lâm nghiệp 57.725,84 ha chiếm 68,30% tổng diện tích đất tự nhiên. Tuy diện tích rừng nhiều nhưng phần lớn lại là rừng non, rừng mới tái sinh và rừng mới trồng, do vậy độ che phủ kém. Ngồi đất rừng cịn có các loại đất để trồng trọt như đất trồng cây hàng năm, đất trồng lúa phục vụ cho ngành sản xuất nơng nghiệp có độ che phủ kém hơn đất rừng.
Nhóm đất phi nơng nghiệp và đất chưa sử dụng cũng có độ che phủ kém hơn so với nhóm đất nơng nghiệp.
Độ che phủ cũng là một nhân tố ảnh hưởng tới xói mịn đất, do vậy độ che phủ mặt đất tỷ lệ nghịch với mức độ xói mịn đất. Đất càng kém che phủ càng bị xói mịn mạnh và ngược lại.
Khi mặt đất bị che phủ kín sẽ hạn chế tối đa lực tác động của hạt mưa bắn phá vào đất. Mặt khác nếu có thảm cây rậm rạp thì nước mưa sẽ theo lá cành chảy qua thân vào đất. Bộ rễ ăn sâu và chằng chịt của cây tạo điều kiện tăng khả năng thấm, như vậy xói mịn sẽ giảm tối đa.
3.3.3. Thiết lập mơ hình xây dựng bản đồ dự báo nguy cơ xói mịn
Sau khi tiến hành các bước thực hiện theo các quy trình đã nêu trên ta sẽ có các bản đồ độ dốc, bản đồ đất và bản đồ độ che phủ. Ta có các bước chồng ghép thành bản đồ dự báo nguy cơ xói mịn đất như sau:
Bước 1: Thiết lập model cho 3 loại bản đồ đã nêu trên để chồng ghép thành bản đồ dự báo nguy cơ xói mịn đất
- Thiết lập model của bản đồ độ dốc
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Thiết lập model của bản đồ đất (Soil map)
Bước 2: Thiết lập Model Weigthed Overlay
Bước 3: Chồng ghép bản đồ thành bản đồ dự báo nguy cơ xói mịn
Sau khi thiết lập từng loại các bản đồ và nhập số liệu xong sẽ được Model tổng hợp như bước 2. Tiếp theo chúng ta chạy Model này để chồng ghép các Model. Kết quả cuối cùng ta sẽ thu được bản đồ dự báo nguy cơ xói mịn đất.
Xây dựng lớp Grid độ dốc
Từ mô hình số hóa độ cao DEM (digital elevation map) đã có thể hiện cao độ địa hình của huyện, ta tiến hành phân tích độ dốc. Vào menu Surface → Derive Slope, ta sẽ tạo được lớp độ dốc địa hình của huyện. Từ đó, dựa vào bảng phân tích độ dốc ứng với mức độ xói mịn đề xuất trong Bảng 3.12, tiến hành xây dựng lớp mức độ xói mòn do độ dốc bằng cách kích hoạt Theme độ dốc vừa phân tích ở trên, phân chia độ dốc tương ứng lại bằng giá trị mức độ xói mịn do ảnh hưởng của độ dốc: Analysis → Reclassify. Từ đó ta sẽ được lớp Reclass of Slopegrid.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Xây dựng lớp Grid cơ cấu sử dụng đất
Trên cơ sở bản đồ cơ cấu sử dụng đất thống kê cho toàn huyện Võ Nhai, với bảng thuộc tính đã có trong cơ sở dữ liệu, ứng với từng loại hình đất được sử dụng trong tỉnh đã có, tiến hành tạo trường (field) mới là mức độ xói mịn ứng với từng loại đất cụ thể. Các mức này cũng dựa trên bảng phân loại đánh giá tương đương được đề xuất trong Bảng 3.10. Sau đó, dựa trên dữ liệu này, ta cũng tiến hành kích hoạt lớp, tạo nên lớp Grid với các cell size tương tự như DEM, tuy nhiên cần sử dụng lớp Rate (mức độ xói mịn) để nội suy lớp Grid.
Xây dựng lớp Grid loại đất
Tiến hành tương tự như lớp cơ cấu sử dụng đất, với các loại đất đã có của huyện được đề xuất trong bảng 3.11, cuối cùng ta xây dựng được lớp mức độ xói mịn do loại đất.
Xây dựng lớp Grid tổng hợp
Sau khi đã có 3 lớp Grid cần thiết như trên, ta xây dựng lớp mức độ xói mịn chung bằng cách tổng hợp lại mức độ xói mịn của 3 yếu tố. Đây là lớp quan trọng nhất vì nó sẽ phản ánh được tồn bộ mức độ xói mịn của các yếu tố quan trọng nhất trên toàn huyện Võ Nhai. Đây cũng chính là lớp tạo nên bản đồ: “Nguy cơ xói mịn đất” của huyện Võ Nhai. Tiến hành bằng cách vào menu Analysis→Calculator Map để tổng hợp lại mức độ xói mịn của cả 3 yếu tố trên từ các grid theme của chúng.
Kết quả cuối cùng sẽ thành lập được bản đồ dự báo nguy cơ xói mịn đất huyện Võ Nhai hồn chỉnh.
Bản đồ phân cấp xói mịn đất được xây dựng nhằm giúp người làm quy hoạch xác định được các vùng chịu ảnh hưởng xói mịn đất, từ đó đưa ra các phương án giảm thiểu xói mịn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
Bảng 3.15: Kết quả xói mịn huyện Võ Nhai.
Cấp xói mịn Số khoanh Diện tích TB/khoanh (ha) Tổng diện tích (ha) Tỷ lệ (%) Ghi chú 0 112 404,8 45334,8 53,64 Khơng xói mịn 1 181 3,6 650,61 0,77 Xói mịn yếu 2 437 2,9 1280,53 1,51 3 1496 4,2 6315,73 7,47 Xói mịn trung bình 4 3124 9,2 28785,74 34,06 5 519 4,1 2143 2,55 Xói mịn mạnh Tổng 5869 428,9 84510,41 100
Theo bảng 3.15 và bản đồ phân cấp xói mịn ở trên đã cho ta thấy hiện tượng xói mịn tại huyện Võ Nhai được phân thành 6 cấp (theo thứ tự từ cấp xói mịn yếu đến cấp xói mịn mạnh) trong đó cấp 0 là cấp khơng bị xói mịn. Hiện tượng này gây nên do nhiều nhân tố nhưng chúng tôi chỉ tiến hành nghiên cứu sâu về 3 nhân tố đó là: độ dốc, loại đất và độ che phủ.
Tổng diện tích đất gây xói mịn của tồn huyện là 39175,61 ha chiếm 46,36% tổng diện tích đất tự nhiên tồn huyện.
- Khơng xói mịn là cấp 0 có diện tích là 45344,8 ha là những khu bằng phẳng nằm ở chân đồi, núi, thung lũng nơi khơng có độ dốc.
- Xói mịn yếu có hai cấp: cấp 1 có diện tích là 650,61 ha và cấp 2 có diện tích là 1280,53 ha xảy ra ở những khu vực chân đồi, núi nơi có độ dốc nhỏ.
- Xói mịn trung bình có hai cấp: cấp 3 có diện tích là 6315,73 ha và cấp 4 có diện tích là 28785,74 ha xảy ra ở những khu vực có độ dốc trung bình, chiều dài sườn dốc ngắn.
- Xói mịn mạnh có một cấp là cấp 5 có diện tích 2143 ha xảy ra ở những khu vực núi cao, nơi có độ dốc lớn, sườn dốc dài.
Xói mịn thực tế lại xảy ra mạnh ở những nơi khơng có thảm thực vật che phủ hoặc những nơi đã có thảm thực vật nhưng mức độ che phủ chưa cao, ít tầng tán. Hầu như những diện tích được xác định là xói mịn cấp 4, cấp 5 đều là những diện tích đất trống trên sườn núi có độ dốc từ trung bình đến
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn
lớn. Những điểm xói mịn cấp 0, cấp 1, cấp 2 là những diện tích nằm dưới chân đồi núi, những diện tích bằng hoặc diện tích được che phủ ở mức độ cao bởi thảm thực vật. Qua kiểm tra thực tế cho thấy những diện tích này được che phủ bởi rừng tự nhiên rậm rạp, nhiều tầng tán. Qua những phân tích trên cho thấy thực vật tự nhiên có vai trị to lớn trongviệc giảm thiểu xói mịn. Ở những khu vực khơng cịn rừng tự nhiên thì rừng trồng cũng đóng vai trị to lớn trong việc giảm thiểu xói mịn đất. Tóm lại nhân tố đứng thứ nhất mà gây xói mịn nhiều nhất là nhân tố độ che phủ, nhân tố thứ hai gây xói mịn trung bình là nhân tố độ dốc, cuối cùng là nhân tố đứng thứ ba là nhân tố đất chỉ gây nên xói mịn yếu.
3.4. Xác định lƣợng đất xói mịn hàng năm của huyện Võ Nhai
3.4.1. Các chỉ tiêu xác định lượng đất xói mịn
Căn cứ vào mục đích nghiên cứu xói mịn đất, dự tính đưa ra một số chỉ tiêu xây dựng tiêu chuẩn đánh giá mức độ xói mịn đất với cách tính xói mịn đất bằng cơng thức tính mất đất tổng quát (Nguyễn Quang Mỹ, 2000) [10], như sau:
A = R K L S C P
Trong đó
A: Lượng mất đất tính tốn (tấn/acre)/năm R: Nhân tố mưa
K: Nhân tố khả năng xói mịn của đất L: Nhân tố độ dài sườn
S: Nhân tố độ dốc sườn C: Nhân tố quản lý canh tác
P: Nhân tố thực tiễn kiểm sốt xói mịn
Các nhân tố trên được tính tốn, xác định bằng cơng thức hoặc tiêu chuẩn sau đây:
3.4.1.1. Nhân tố về độ dốc, chiều dài sườn dốc
Nguyễn Trọng Hà, Nguyễn Tử Siêm, Thái Phiên áp dụng cho miền Bắc Việt Nam và chọn toán đồ của Wischmeier & Smith (1978) để định lượng ảnh hưởng của độ dốc và chiều dài sườn dốc LS đến xói mịn đất bằng cơng thức sau đây:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn LS = m X 13 , 22 (0,65 + 0,045S + 0,006S2) (1) Hoặc LS = m 13 , 22 (65,41sin2 + 0,045 sin + 0,065) (2) Theo công thức (2) : Độ dài sườn dốc thực tế
: Góc nghiêng của sườn
m: Số mũ của giá trị dao động trong khoảng từ 0,50 – 1,0.
Bảng 3.16: Các giá trị nhân tố địa hình LS cho các mối liên hệ dặc biệt giữa chiều dài và độ dốc của sườn (Wischmeier & Smith, 1978)
Độ dốc (%) Chiều dài sƣờn dốc (1 ft = 0,3048m)