Chương 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.4. Vai trò thủy văn của VRR
3.4.6. Ảnh hưởng của VRR đến hệ số xói mòn của đất rừng
3.4.6.1 Xác định hệ số xói mòn
- Hệ số xói mòn do mưa: Hệ số xói mòn do mƣa là một chỉ tiêu tổng hợp phản ánh đặc tính của mưa và là một tham số quan trọng trong phương trình dự báo xói mòn đất của Wischmeier W. H. và D. D. Smith (1978) [102]. Trong điều kiện của luận án số liệu về mƣa ở khu vực nghiên cứu là số liệu kế thừa từ Trung tâm Khí tượng Thủy văn Trung ương, chính vì vậy luận án sử dụng phương trình hồi quy R = 0,548527*P - 59,9 do Nguyễn Trọng Hà (1996) [19] đề xuất áp dụng ở các vùng đồi núi phía Bắc và đã đƣợc Phạm Văn Điển (2009) [16] kiểm nghiệm là đạt độ chính xác khi áp dụng vào vùng hồ thủy điện Hòa Bình. Kết quả tính toán hệ số xói mòn do mƣa đƣợc trình bày trong bảng 3.29.
Bảng 3.29. Hệ số xói mòn do mƣa
Năm Lƣợng mƣa (P, mm/năm) R
2012 1825,20 940,78
2013 2003,50 1.038,53
2014 1735,00 891,33
Bảng 3.29 cho thấy: Hệ số xói mòn do mƣa ở địa điểm nghiên cứu là lớn 891,33 – 1038,53, nhƣng chƣa đạt đến mức nguy hiểm (R > 1.200) (Nguyễn Trọng Hà, 1996)) [19]. Kết quả này cũng phù hợp với kết quả nghiên cứu của Nguyễn Trọng Hà (1996) [19] cho rằng phần lớp diện tích phía Bắc Việt Nam tiềm năng xói mòn do mƣa lớn (R= 700 -1.200).
- Hệ số xói mòn đất
* Đặc điểm các nhân tố cấu thành hệ số xói mòn đất
Tổng tỷ lệ phần trăm hạt sét và cát rất mịn (percent silt and very fine sand - S+C, %) có dấu hiệu tăng dần từ nơi đất không có rừng đến đất rừng trồng và đất rừng tự nhiên (51,5 – 78,8%). Về phương diện bảo vệ đất chống xói mòn, S+C tăng sẽ làm tăng lƣợng đất xói mòn. Tuy nhiên, đây chỉ là một nhân tố riêng lẻ mà thôi.
Tỷ lệ phần trăm hạt cát có kích thước 0,10 - 2,0 mm (percent sand - CA, %) có xu hướng giảm dần từ đất không có rừng đến đất rừng trồng, đất rừng tự nhiên (30,08 – 4,72%). Tuy nhiên, quy luật này biểu hiện không rõ, do nhân tố CA ngoài chịu ảnh hưởng của TTV che phủ còn chịu ảnh hưởng của loại đất và điều kiện địa hình.
Hàm lƣợng chất hữu cơ (organic matter - OM, %) trong đất tăng dần từ đất không có rừng đến đất rừng trồng và đất rừng tự nhiên (1,36- 5,63%). Điều này cho thấy rằng, việc duy trì và phát triển thảm rừng tự nhiên là một trong những cơ chế rất quan trọng để duy trì và bảo vệ chất hữu cơ trong đất.
Cấp hạt kết cấu (soil structure) cũng biến đổi theo hướng tốt dần lên (cấp 2 - fine granular – tốt đến cấp 1 - very fine granular – rất tốt) từ đất không có rừng đến đất rừng trồng, đất rừng non phục hồi và đất rừng tự nhiên.
Cấp tốc độ thấm nước của đất (permeability) ở mức từ cấp 2 đến cấp 1, tức là từ mức khá nhanh (mod to rapid) đến nhanh (rapid). Đây là một đặc điểm có lợi cho bảo vệ đất chống xói mòn ngay cả trong trường hợp không có rừng che phủ.
* Hệ số xói mòn đất
Bảng 3.30. Hệ số xói mòn đất dưới các trạng thái TTV
Trạng thái TTV VRR tồn dƣ (tấn/ha) Hệ số xói mòn đất K
Rừng giàu 12,9
0,14 0,17 0,15
Rừng trung bình 10,2
0,20 0,23 0,17
Rừng nghèo 5,4
0,21 0,23 0,22
Luồng 10,4
0,29 0,28 0,26
Keo tai tƣợng 10,9
0,29 0,27 0,28
Trảng cỏ, cây bụi 4,0
0,23 0,24 0,22
Kết quả ở bảng 3.30 cho thấy, Hệ số xói mòn đất ở khu vực nghiên cứu biến động từ 0,14 đến 0,29, tăng dần từ đất rừng tự nhiên đến đất trảng cỏ và đất không có rừng. Mặc dù hệ số xói mòn đất còn phụ thuộc vào loại đất và điều kiện địa hình, nhƣng sự có mặt và mức độ tốt xấu của TTV cũng đóng vai trò rất lớn trong việc làm thay đổi năm yếu tố cấu thành hệ số xói mòn đất. Sự suy thoái và giảm độ che phủ của TTV sẽ làm tăng hệ số xói mòn đất, qua đó làm tăng lƣợng đất xói mòn.
Riêng trạng thái trảng cỏ, cây bụi tuy có tổng khối lƣợng VRR thấp nhƣng do chúng có những bộ rễ của một số loài cỏ đan dày vào với nhau đã tạo thành một lớp vật cản có tác dụng chống xói mòn rất tốt. Trong khi đó, trạng thái rừng Keo tai tƣợng và rừng Luồng có rất nhiều chỗ trên mặt đất trống trơn không có sự che phủ của cây bụi cho nên xói mòn diễn ra lớn. Do đó, hệ số xói mòn đất của trạng thái trảng cỏ, cây bụi tại khu vực nghiên cứu có hệ số xói mòn đất thấp hơn so với rừng trồng.
3.4.6.2. Ảnh hưởng của lượng VRR tồn dư và độ che phủ VRR đến xói mòn đất Độ tàn che biểu hiện cấu trúc của rừng trên mặt phẳng nằm ngang và đây cũng là một nhân tố ảnh hưởng lớn tới xói mòn đất. Kết quả nghiên cứu trên 6 trạng thái TTV sau 2 lần đo (năm 2012 và năm 2014), lƣợng xói mòn đất đƣợc thể hiện ở bảng 3.31.
Bảng 3.31. Ảnh hưởng của lượng VRR tồn dư và độ che phủ VRR đến xói mòn đất Trạng thái TTV Lƣợng VRR tồn
dƣ (tấn/ha)
Độ che phủ (%)
Xói mòn đất (tấn/ha)
Rừng giàu 12,9 85 8,5
Rừng trung bình 10,2 83 12,7
Rừng nghèo 5,4 75 13,2
Rừng Luồng 10,4 80 11,2
Rừng Keo tai tƣợng 10,9 78 9,7
Trảng cỏ, cây bụi 4,0 55 13,6
Kết quả nghiên cứu cho thấy, độ che phủ và khối lƣợng VRR tồn dƣ có ảnh hưởng rất lớn đến xói mòn đất. Khi khối lượng VRR tồn dư nhiều, độ che phủ lớn thì lƣợng xói mòn đất giảm và ngƣợc lại. Hay nói cách khác, độ che phủ và khối lƣợng VRR tồn dƣ tỷ lệ thuận với nhau và chúng tỷ lệ nghịch với khối lƣợng đất xói mòn.
Do đó cần tăng độ che phủ của VRR để giảm thiểu xói mòn đất. Sự ảnh hưởng của lƣợng VRR tồn dƣ và độ che phủ VRR đến xói mòn đất đƣợc minh họa tại hình 3.24.
Hình 3.24. Ảnh hưởng của VRR tồn dư và độ che phủ VRR đến xói mòn đất 3.4.6.3. Ảnh hưởng của thảm mục đến tiêu giảm lượng nước chảy bề mặt
Dưới tán rừng, lớp thảm mục cũng có tác dụng phòng hộ tốt, thể hiện khả năng che phủ mặt đất, hạn chế sự tiếp xúc trực tiếp của hạt mƣa tới đất. Thảm mục có tác dụng hút và giữ lại một phần nước, đồng thời làm giảm tốc độ dòng chảy mặt, thông qua đó hạn chế một phần xói mòn đất. Kết quả nghiên cứu về khả năng hút nước của VRR được thể hiện ở bảng 3.32.
Bảng 3.32. Khả năng hút nước của VRR
Trạng thái VRR Khối lƣợng khô (g)
Lượng nước VRR đã hút Khối lƣợng (g) Tính theo %
khối lƣợng khô
Thô (chƣa hoặc ít phân hủy) 200 445,92 222,96
Phân hủy 30% 200 502,26 251,13
Phân hủy 40% 200 521,04 260,52
Phân hủy 60% 200 558,60 279,30
Kết quả cho thấy, nếu VRR ở trạng thái thô (chƣa hoặc ít phân hủy) có thể hút được lượng nước bằng 2,23 lần khối lượng khô của nó (222,96%), còn nếu VRR đã phân hủy 30, 40 và 60% có thể hút được lượng nước tương ứng gấp 2,51, 2,61, 2,79
lần khối lượng khô của nó (ở đây phần VRR phân hủy có khả năng hút nước lớn nhất so với các phần chƣa phân hủy và phần bán phân hủy). Kết quả trên phù hợp với nghiên cứu của tác giả Võ Đại Hải: “nếu VRR ở trạng thái thô (chƣa phân hủy) có thể hút được lượng nước bằng 1,38 lần khối lượng khô của nó (138,33%), còn nếu lớp thảm mục đã phân hủy 30 - 40% thì có thể hút được lượng nước gấp 3,21 lần” (dẫn theo Ngô Đình Quế, 2008) [30].
Tỷ lệ lượng nước giữ hữu hiệu của VRR ở các trạng thái TTV có sự sai khác nhau rõ rệt. Tỷ lệ lượng nước giữ hữu hiệu của VRR dao động từ 182% (trảng cỏ, cây bụi) đến 289% (trạng thái rừng giàu), bình quân đạt 228% hay gấp 2,28 lần khối lƣợng khô của nó. Kết quả đƣợc thể hiện ở bảng 3.33.
Bảng 3.33. Độ ẩm tự nhiên, lượng nước giữ hữu hiệu của VRR
Trạng thái TTV
Độ ẩm tự nhiên của VRR (%)
Tỷ lệ lƣợng nước giữ hữu hiệu
(%)
Tỷ lệ lƣợng nước giữ tối đa (%)
Tỷ lệ lƣợng nước giữ hữu hiệu với lƣợng nước giữ tối đa
(%)
Lượng nước giữ hữu hiệu (mm)
Rừng giàu 34,78 289 320 90,20 2,02
Rừng trung bình 31,12 285 319 89,40 1,65
Rừng nghèo 32,15 190 220 86,20 1,03
Keo tai tƣợng 35,53 213 240 88,80 1,58
Luồng 31,99 208 241 86,50 1,48
Trảng cỏ, cây bụi 28,84 182 209 87,2 0,70
Như vậy, VRR có khả năng giữ một lượng nước rất thấp 0,7 - 2,02 mm, nên không có tác dụng nhiều cho việc tiêu giảm nước đỉnh lũ và lưu lượng nước lũ, cũng không nên coi là có hiệu quả đối với bảo vệ nguồn nước vì nó không thể chảy vào sông ngòi, cũng không đƣợc thực vật hấp thu, mà chỉ thông qua bốc thoát hơi nước trở lại khí quyển. Lợi ích của VRR là ở chỗ, nhờ có sự che phủ của VRR mà làm giảm lượng nước bốc hơi, qua đó bảo tồn nước trong đất.
Tuy nhiên, đề tài mới dừng ở việc xác định lượng nước hút giữ của VRR ở một thời điểm thí nghiệm, trong khi tính hoàn chỉnh tự nhiên của VRR về khía cạnh
hút giữ nước là ở chỗ: lượng VRR thường xuyên được bổ sung mới, phân hủy và nhờ khả năng hút giữ nước bốc thoát hơi nước trở lại khí quyển hút giữ nước … … tạo ra một chu trình tuần hoàn nước khá hoàn chỉnh. Đề tài chưa lượng hóa được lượng nước mà VRR có khả năng hút giữ, rồi bốc thoát hơi nước trở lại khí quyển ở từng thời điểm, trong một năm là bao nhiêu?. Vì vậy mà bản chất khả năng hút giữ nước của VRR nhiều ít bị giảm đi so với tính hoàn chỉnh tự nhiên của nó.