CHƯƠNG 2: NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.4. Phương pháp nghiên cứu
2.4.1. Phương pháp bố trí thí nghiệm
Để đánh giá diễn biến các yếu tố thảm thực vật theo phương thức canh tác khác nhau phục vụ hiệu chỉnh hệ số C, nghiên cứu này lựa chọn 3 điểm bố trí quan trắc xói mòn tại Cò Nòi, Mai Sơn, Sơn La có tọa độ địa lý là 10409'57"E và 2109'41"N. Tại khu vực này có các đặc điểm đặc trưng cho điều kiện canh tác khu vực Tây Bắc của nước ta, người dân canh tác thâm canh ngô và các cây hàng năm nhưng hầu như không áp dụng các biện pháp giảm xói mòn đất.
Bố trí 3 ô quan trắc xói mòn đất với 9 lần quan trắc tại Cò Nòi, Mai Sơn, Sơn La trong 3 năm từ năm 2015 2017 với các loại cây trồng chính là ngô và đậu nho nhe, kích thước ô quan trắc là 5x20 m. Hố hứng đất thực hiện theo rãnh (rộng 80cm x sâu 70cm x dài 4m) (Hình 2.1).
Lượng đất được lấy và cân hàng tháng: cân ướt, lấy 1 cân phơi khô, nhân ngược; tính từ 100m2 qui ra ha.
Xác định độ che phủ của các giai đoạn sinh trưởng cây trồng được tính dựa trên độ che phủ của diện tích lá mỗi cây trồng, sau đó tính diện tích và độ che phủ của cây trồng thông qua mật độ gieo trồng để được độ che phủ cho từng thời đoạn của khu ruộng.
Bố trí các ô quan trắc xói mòn
Tạo tiểu bậc thang trồng xen đậu nho nhe
Hình 2.1: Thiết kế ô thí nghiệm quan trắc xói mòn đất tại điểm ở Cò Nòi, Mai Sơn, Sơn La.
52
2.4.2. Phương pháp kế thừa, thu thập số liệu
Nghiên cứu này lựa chọn 5 điểm thí nghiệm xói mòn đất hiện trường với 39 ô quan trắc (Hình 2.2)
Hình 2.2: Vị trí các điểm thiết lập ô quan trắc xói mòn đất
Trong đó điểm quan trắc Cò Nòi, Mai Sơn, Sơn La được nghiên cứu này xây dựng mới, còn lại 4 điểm được kế thừa các công trình nghiên cứu khác (xem Bảng 2.1), chi tiết bố trí các ô thí nghiệm quan trắc xói mòn được trình bày ở Phục lục 1 đến Phụ lục 4.
Ngoài ra, còn thu thập, kế thừa số liệu mưa tại các trạm khí tượng lân cận bao gồm: trạm Cò Nòi (Năm 2015, 2016, 2018), trạm Hòa Bình (Năm 2000), trạm Vĩnh Yên (2000, 2001, 2002) (Trung tâm Ứng phó Biến đổi khí hậu, 2019 [19], Trạm Xuân Mai, trạm Hòa Bình, trạm Ba Vì (1992,1993,1994,1995) (kế thừa từ nghiên cứu của Nguyễn Trọng Hà, 1996 [6]).
Bảng 2.1: Thông tin các ô quan trắc dùng để kiểm định
STT Tên điểm
Bản
1 Tân
Đà
Hoà Bình.
Thị Vĩnh
2 Vĩnh Phúc.
Hòa
Lương Sơn, Hòa Bình.
3
Thụy Ba Vì, Hà Nội.
4
2.4.3. Phương pháp sử dụng mô hình định lượng.
2.4.3.1. Mô hình phương trình mất đất phổ dụng USLE
Sử dụng phương trình mất đất phổ dụng được trình bày ở công thức (1-4), các hệ số của mô hình được tính toán như trình bày ở mục 1.5.2.2, các hệ số cụ thể được tính toán ở mục 3.1.2.2 và 3.2.1 của Chương 3. Mô hình phương trình mất đất được sử dụng để hiệu chỉnh và hệ số xói mòn do thảm thực vật (C).
2.4.3.2. Mô hình Morgan-Morgan và Finney (MMF)
Mô hình Morgan-Morgan và Finney (MMF) được sử dụng để kiểm định hệ số xói mòn do cây trồng (C) trước và sau hiệu chỉnh. Phương pháp tính toán cụ thể
từng thông số của mô hình được trình bày ở mục 1.5.2.4, các hệ số cụ thể được tính toán ở mục 3.2.2, Chương 3.
Kết quả dự báo của mô hình MMF cũng được so sánh với kết quả dự báo của mô hình USLE để đề xuất mô hình định lượng xói mòn đất phù hợp.
2.4.4. Phương pháp hiệu chỉnh, kiểm định mô hình
Như đã đề xuất về định hướng nghiên cứu và hướng tiếp cận ở các phần trên, luận án tiến hành các bước nghiên cứu: lựa chọn mô hình nghiên cứu để áp dụng vào tính toán kiểm định mô hình thí nghiệm trên sườn dốc, nhằm điều chỉnh, sửa đổi, bổ sung với các mô hình thí nghiệm thực tiễn ở vùng đất dốc vùng đồi núi phía Bắc Việt Nam. Nội dung bao gồm: (1) phân tích lựa chọn mô hình tính toán; (2) lựa chọn mô hình thí nghiệm để kiểm định; (3) phân tích lựa chọn hệ số hiệu chỉnh.
Để hiệu chỉnh hệ số C phù hợp cho hoạt động sản xuất nông nghiệp khu vực miền núi phía Bắc với điều kiện lượng mưa lớn, phân bố không đều, địa hình dốc, cơ cấu mùa vụ thay đổi sẽ hiệu chỉnh dựa trên trọng số phân bố lượng mưa, độ che phủ theo từng giai đoạn phát triển của cây và các kỹ thuật tác động vào đất (cày, cuốc, làm cỏ...). Chi tiết các bước hiệu chỉnh hệ số xói mòn do cây trồng (C) sẽ được trình bày ở chương 3.
Hệ số C hiệu chỉnh (Ch) sẽ được hiệu chỉnh dựa vào kết quả nghiên cứu quan trắc tại 01 ô quan trắc thiết lập tại Cò Nòi và kế thừa số liệu 04 ô quan trắc xói mòn ởkhu vực khác nhau với 39 lần thí nghiệm sẽ sử dụng các mô hình để hiệu chỉnh và kiểm định lại áp dụng hệ số C hiệu chỉnh mới so với hệ số C tra bảng thông thường để đánh giá kết quả hiệu chỉnh và đề xuất áp dụng.
Trên cơ sở các hệ số xói mòn lựa chọn, tiến hành áp dụng tính toán cho các mô hình dự báo, kết quả tính toán áp dụng tại các ô quan trắc và được so sánh với lượng đất mất đo thực tế. Các chỉ số đánh giá sai số giữa mô hình dự báo và kết quả đo thực tế là hệ số tương quan R và sai số trung bình bình phương (RMSE - Root Mean Square Error). Các giá trị được tính theo công thức sau:
N
R =
∑ i=1(Fi−F)(Oi−O)
N
√∑i=1(Fi−F)√∑i=1(Oi−O)
RMSE = √
Trong đó: Fi và Oi tương ứng là giá trị mô hình và giá trị quan trắc của một biến nào đó (lượng đất mất); i=1,2,…, N; N là dung lượng mẫu.
Sai số trung bình bình phương (RMSE) là một trong những đại lượng cơ bản và thường được sử dụng phổ biến cho việc đánh giá kết quả của mô hình dự báo số trị. Người ta thường sử dụng đại lượng RMSE biểu thị độ lớn trung bình của sai số.
Đặc biệt RMSE rất nhạy với những giá trị sai số lớn [34].
56