Hiện trạng sử dụng đất của các tỉnh Lai Châu và tỉnh Điện Biên được nêu trong Bảng 1.6.
Bảng 1.6: Hiện trạng sử dụng đất của tỉnh Lai Châu và tỉnh Điện Biên vùng Tây Bắc Việt Nam
Cơ cấu sử dụng đất Lai Châu Điện Biên
Diện tích (ha) Tỷ lệ % Diện tích (ha) Tỷ lệ %
Tổng diện tích tự nhiên 911.232,45 100% 956.290,37 100% Đất nông nghiệp 476.783,35 52,3% 745.043,03 77,9% Đất phi nông nghiệp 21.175,87 2,3% 22.033,17 2,3% Đất chưa sử dụng 413.273,23 45,4% 189.214,17 19,8%
Nguồn: Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2010
Nhìn vào Bảng 1.6 cho thấy:
- Đối với Lai Châu, diện tích đất nông nghiệp chiếm hơn 1/2 diện tích tự nhiên của toàn tỉnh là 52,3%. Trong khi đó, đất phi nông nghiệp chỉ chiếm 2,3% so với diện tích tự nhiên của toàn tỉnh.
- Đối với tỉnh Điện Biên, diện tích đất nông nghiệp chiếm tỷ lệ khá cao là 77,9% so với diện tích tự nhiên của toàn tỉnh. Diện tích đất phi nông nghiệp và đất chưa sử dụng chiếm 22,1% diện tích tự nhiên của toàn tỉnh.
Hiện trạng sử dụng đất của các tỉnh Hòa Bình và tỉnh Sơn La được nêu trong
Bảng 1.7.
Bảng 1.7: Hiện trạng sử dụng đất của các tỉnh Hòa Bình và tỉnh Sơn La vùng Tây Bắc Việt Nam
Cơ cấu sử dụng đất Hòa Bình Sơn La
Diện tích (ha) Tỷ lệ % Diện tích (ha) Tỷ lệ %
Tổng diện tích tự nhiên 459.524,37 100 1.417.444 100
Đất nông nghiệp 307.986,57 67,0 823.216,54 58,1
Đất phi nông nghiệp 55.846,59 12,2 48.232,90 3,4
Đất chưa sử dụng 95.691,21 20,8 545.994,56 38,5
Nhìn vào Bảng 1.7 cho thấy:
- Đối với tỉnh Hòa Bình đất sử dụng cho nông nghiệp chiếm hơn 1/2 diện tích tự nhiên của toàn tỉnh là 67% với diện tích là 459.524,37ha. Trong đó đất phi nông nghiệp chiếm tỷ lệ thấp nhất là 12,2% tương ứng với 55.846,59ha.
- Đối với tỉnh Sơn La: Diện tích đất nông nghiệp chiếm 58,08% tổng diện tích tự nhiên toàn tỉnh. Đất chưa sử dụng của tỉnh chiếm tỷ lệ phần trăm là 38,5%, cao hơn rất nhiều so với đất phi nông nghiệp chiếm tỷ lệ là 3,4%.
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Nội dung nghiên cứu
2.1.1. Nghiên cứu, đánh giá điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội, hiện trạng sử
dụng đất của các tỉnh vùng Tây Bắc Việt Nam
2.1.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu để dự báo xói mòn đất vùng Tây Bắc
- Ứng dụng viễn thám và GIS xây dựng các bản đồ hệ số xói mòn đất:
+ Xây dựng bản đồ hệ số R từ kết bản bồ phân bố lượng mưa trung bình của vùng Tây Bắc.
+ Xây dựng bản đồ hệ số K từ bản đồ đất + Xây dựng bản đồ hệ số SL từ bản đồ địa hình
+ Xây dựng bản đồ hệ số C từ bản đồ hiện trạng rừng và các vùng sinh thái vùng Tây Bắc
- Chồng xếp các bản đồ bằng GIS, xây dựng bản đồ xói mòn đất tiềm năng và bản đồ xói mòn đất hiện trạng để phục vụ việc dự báo xói mòn đất vùng Tây Bắc nói chung và các tỉnh vùng Tây Bắc nói riêng.
- Thống kê, tính toán mức độ xói mòn theo cho cả vùng và cho từng tỉnh của vùng Tây Bắc.
2.1.3. Đề xuất một số biện pháp hạn chế xói mòn để bảo vệđất cho vùng Tây Bắc
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Phương pháp thu thập số liệu
Thu thập các tài liệu bản đồ, số liệu thống kê, số liệu phân tích đất, các báo cáo, các dự án có liên quan,... nhằm kế thừa những tư liệu đã có của vùng.
2.2.2 Phương pháp xây dựng cơ sở dữ liệu xói mòn đất
Sử dụng GIS để phân tích bề mặt lưu vực và xác định các thông số đầu vào cho mô hình (phương trình USLE) như: Địa hình, thổ nhưỡng, thảm phủ thực vật, mưa. Nguồn số liệu được sử dụng cho phân tích là bản đồ hành chính dạng số, bản đồ thổ nhưỡng dạng số, ảnh viễn thám….
¾ Xác định yếu tố địa hình: Sử dụng kỹ thuật nội suy từ các đường độ cao bình đồ để xây dựng bản đồ mô hình số độ cao. Trên đó mỗi pixel của bản đồ có mang các giá trị thuộc tính về độ cao. Trên cơ sở bản đồ mô hình số độ cao sử dụng kỹ thuật tính độ dốc, xây dựng bản đồ độ dốc cho khu vực. Sau đó xây dựng bản đồ chiều dài sườn dốc. Tuy nhiên để xây dựng bản đồ chiều dài sườn dốc thì cần phải xây dựng bản đồ phân hướng địa hình. Từ bản đồ phân hướng địa hình sẽ tính toán được chiều dài sườn dốc.
Từ bản đồ độ dốc và chiều dài sườn dốc dựa vào công thức ta sẽ tính được hệ số xói mòn SL.
¾ Xác định các thông số về đất : Xây dựng bản dưới dạng số, bản đồ này sẽ được bao khoanh và raster hóa để cập nhập các thông tin về loại đất, lượng mùn, % cấp độ hạt và một số tính chất lý hóa học khác của đất có ảnh hưởng tới khả năng xói mòn của đất. Từ các thông tin đất đã xác định được dựa vào công thức tính hệ số xói mòn K.
¾ Xác định thảm phủ thực vật và hiện trạng sử dụng đất : Xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất dưới dạng số. Bản đồ này được khoanh lại và raster hóa cập nhập các thông tin về thảm phủ thực vật, tình hình canh tác, các loại hình sử dụng đất. Từ các thông tin đất xác định được, xác định % từng loại đất sử dụng, tính toán hệ số cây trồng, từ đó xác định được hệ số C, P.
¾ Xác định thông số về mưa: Dữ liệu về mưa từ các trạm đo mưa trong vùng được số hóa và nội suy cho toàn vùng. Bản đồ mưa được khoanh lại và raster hóa. Từ những phân tích về lượng mưa và cường độ mưa bằng phần mềm ArcView tính được hệ số R.
Sau khi đã xác định được các thông số cho khu vực nghiên cứu, mỗi thông số là một lớp thông tin. Bằng cách sử dụng phần mềm ArcView (Đây là phần mềm rất mạnh trong chồng chập bản đồ) chồng chập các lớp thông tin có được để ra kết quả cuối cùng là bản đồ xói mòn đất tiềm năng và bản đồ xói mòn đất hiện trạng.
2.2.3 Phương pháp chuyên gia, phương pháp tổng hợp
Tham khảo ý kiến của các cán bộ đầu ngành, các cơ quan nghiên cứu để xây dựng các bản đồ hệ số xói mòn. Tổng hợp các kết quả điều tra nghiên cứu.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1 Quy trình xây dựng bản đồ xói mòn đất
3.1.1 Khái quát chung về phương trình mất đất phổ dụng (Universal Soil Loss Equation - USLE) Equation - USLE)
Phương pháp phổ biến dự báo xói mòn đất được áp dụng rộng rãi hiện nay là phương trình mất đất phổ dụng (USLE). Phương trình được xây dựng bởi đồng tác giả Wischmeier và Smith vào năm 1958 và hoàn thiện vào năm 1978, dựa trên số liệu thu thập của 10.000 trạm đo trên khắp nước Mỹ. Phương trình này được lập dựa theo sự ảnh hưởng của các yếu tố chính đến quá trình xói mòn đất là: Mưa, đất, độ dốc, chiều dài sườn dốc, lớp phủ thực vật và các phương pháp canh tác của con người.
Phương trình mất đất phổ dụng của Wischmeier và Smith là:
A=R*K*L*S*C*P
Trong đó:
A: Lượng đất bị xói mòn (tấn/ha.năm)
R: Hệ số về độ xói mòn do mưa (với thang đo độ xói mòn được lập trên cơ sở của EI30)
K: Hệ số tính xói mòn của đất (xác định lượng đất mất đi cho một đơn vị xói mòn của mưa trong điều kiện chuẩn)
L: Hệ số độ dài sườn dốc (tỷ lệ đất mất đi của thửa ruộng nào đó so với lượng đất mất đi từ thửa ruộng dài 22.6m)
S: Hệ số độ dốc (tỷ lệ lượng đất mất đi từ thửa ruộng nào đó so với lượng đất mất đi từ thửa có độ dốc của bề mặt 9%)
C: Hệ số cây trồng (tỷ lệ lượng đất mất đi từ thửa ruộng nào đấy so với lượng đất mất đi từ thửa ruộng được làm đất theo tiêu chuẩn)
P: Hệ số bảo vệ đất (tỷ lệ lượng đất mất đi theo số liệu đã có so với lượng đất mất đi từ thửa ruộng không có các công việc bảo vệ đất).
Phương trình USLE được coi là phổ dụng, bởi vì nó tách hẳn những hạn chế riêng (tính địa phương) và những giới hạn địa lý và khí hậu đặc trưng cho mô hình thực nghiệm. Việc áp dụng rộng rãi phương trình USLE trên nhiều lãnh thổ của các lục địa khác nhau đã khẳng định điều đó.
3.1.2 Quy trình tiến hành thành lập bản đồ xói mòn đất
Việc xây dựng chuyên đề về xói mòn đất luôn cần đến tư liệu về bản đồ liên quan. Thành lập bản đồ xói mòn đất vùng Tây Bắc cần các tư liệu về bản đồ sau:
¾ Bản đồ hành chính vùng Tây Bắc: Xác định danh giới, hệ thống giao thông, hệ thống sông hồ, địa danh…
¾ Bản đồ đất vùng Tây Bắc (bản đồ thổ nhưỡng): Xác định thành lập bản đồ hệ số xói mòn đất (hệ số K)
¾ Bản đồ phân bố mưa vùng Tây Bắc: Thành lập bản đồ xói mòn đất do mưa (hệ số R)
¾ Bản đồ địa hình vùng Tây Bắc: Để xác định và thành lập bản đồ hệ số xói mòn đất do yếu tố độ dốc và chiều dài sườn dốc (hệ số S và L)
¾ Bản đồ thực vật vùng Tây Bắc: Để xác định hệ số xói mòn đất do yếu tố thảm thực vật (hệ số C) và thành lập bản đồ hệ số.
Để xây dựng bản đồ xói mòn đất cần phải tiến hành xây dựng các bản đồ thành phần cho từng hệ số theo phương trình trên theo mô hình sau:
Hình 3.1: Tiến trình xây dựng bản đồ xói mòn đất
(Nguồn: Nguyễn Kim Lợi, 2005)
3.1.3 Các bước tiến hành
Quá trình thành lập bản đồ xói mòn đất vùng Tây Bắc bằng hệ thống thông tin địa lý (GIS) kết hợp với phương trình mất đất phổ dụng (USLE) gồm 4 bước cơ bản sau:
¾ Bước 1: Thu thập các dữ liệu liên quan như các kết quả nghiên cứu thực địa, ảnh vệ tinh của khu vực nghiên cứu…
¾ Bước 2: Tập hợp các dữ liệu nhập vào máy và xử lý các dữ liệu này bằng các phần mềm khác nhau để thành lập các bản đồ thành phần như: Bản đồ hệ số xói mòn đất do yếu tố đất, mưa, độ dốc, chiều dài sườn dốc, thảm phủ thực vật…
¾ Bước 3: Chồng xếp các bản đồ thành phần theo phương trình mất đất phổ dụng bằng phần mềm ArcView (đây là phần mềm có khả năng mạnh trong chồng xếp bản đồ dựa trên việc phân tích và thể hiện đồ họa các dữ liệu thuộc tính).
¾ Bước 4: Chỉnh xửa, thêm chú giải, ô lưới tọa độ, hướng bản đồ và in ấn trên phần mềm ArcGis 9.3 hoặc MapInfo.
3.2 Xây dựng các bản đồ thành phần vùng Tây Bắc Việt Nam 3.2.1 Bản đồ hệ số xói mòn đất do yếu tố đất (K) 3.2.1 Bản đồ hệ số xói mòn đất do yếu tố đất (K)
Bản đồ các loại đất chính của vùng Tây Bắc được nêu trong Hình 3.2.
Hình 3.2: Bản đồ các loại đất vùng Tây Bắc Việt Nam (tỉ lệ 1:1.500.000)
Hệ số K biểu hiện tính xói mòn của đất, đó là tính dễ bị tổn thương hay tính dễ bị xói mòn của đất. Hệ số K càng lớn thì đất càng dễ bị xói mòn.
Hệ số xói mòn của đất do yếu tố đất hay còn gọi là hệ số kháng xói của đất (K) là một hệ số phụ thuộc rất nhiều vào thành phần cơ lý của đất. Do đó hệ số xói mòn của đất (K) phản ảnh thực tế là ở những loại đất khác nhau thì lượng đất bị xói mòn khác nhau. Hệ số xói mòn đất phụ thuộc vào các yếu tố sau:
¾ Thành phần cơ giới (%)
¾ Hàm lượng chất hữu cơ (%)
¾ Cấu trúc đất
¾ Khả năng thấm nước của đất (mm/h)
100K=2.1M1.14(10-4)(12-a)+3.25(2-b)+2.5(c-3) (3.1)
Trong đó:
K: Hệ số xói mòn do đất
M: Đại lượng đặc trưng cho nhóm cấp hạt cấu trúc và được tính:
M=(hàm lượng phù sa%+hàm lượng cát mịn%)(100% - hàm lượng sét%) a: Hàm lượng chất hữu cơ(%)
b: Hệ số phụ thuộc vào hình dạng, sắp xếp và loại kết cấu đất. c: Hệ số phụ thuộc vào khả năng tiêu thấm của đất
Hệ số xói mòn do yếu tố đất K đã được Nguyễn Trọng Hà [3] nghiên cứu và công bố năm 1996 đối với một số loại đất ở Việt Nam và được nêu trong Bảng 3.1.
Bảng 3.1: Hệ số xói mòn đất của một số loại đất ở Việt Nam STT Loại đất Hệ số K
I Đất đen
1 Đất đen có tầng kết von dầy 0,009
2 Đất đen Glây 0,010
3 Đất đen cácbonnát 0,019
4 Đất đen nâu thẫm trên Bazan 0,012
5 Đất đen tầng mỏng 0,015 II Đất nâu vùng bán khô hạn 6 Đất nâu vùng bán khô hạn 0,025 7 Đất đỏ vùng bán khô hạn 0,020 III Đất tích vôi 8 Đất vàng tích vôi 0,028 9 Đất nâu thẫm tích vôi 0,030 IV Đất xám 10 Đất xám bạc màu 0,022 11 Đất xám có tầng loang lổ 0,025 12 Đất xám feralit 0,023
13 Đất xám mùn trên núi 0,019 V Đất đỏ 14 Đất nâu đỏ 0,022 15 Đất nâu vàng 0,023 16 Đất đỏ vàng có tầng sét loang lổ 0,021 17 Đất mùn vàng đỏ trên núi 0,015
VI Đất mùn Alit trên núi cao
18 Đất mùn alit núi cao 0,015
19 Đất mùn alit núi cao Glây 0,012
20 Đất mùn thô than bùn núi cao 0,011
Nguồn: Nguyễn Trọng Hà, 1996
Theo công thức (3.1) có thể thấy rằng việc tính toán hệ số K yêu cầu dữ liệu khá chi tiết, cấu trúc dữ liệu khá phức tạp. Vì vậy Tôi đã tham khảo giá trị hệ số K cho các loại đất khác nhau của Nguyễn Trọng Hà [3] và giá trị K ở đề tài “Nghiên
cứu tác động của biến đổi khí hậu tới xói mòn đất vùng Tây Bắc Việt Nam bằng mô hình SWAT” của nhóm tác giả chuyên ngành Khoa học đất, khoa Đất và Môi trường
của trường Đại học nông nghiệp Hà Nội năm 2010, để đưa ra giá trị K cho các loại đất vùng Tây Bắc được nêu trong Bảng 3.2.
Bảng 3.2. Hệ số xói mòn do yếu tố đất K của vùng Tây Bắc Việt Nam TT Tên đất Ký hiệu Hệ số Diện tích (ha)
1 Đât mùn alit trên núi A 0,015 67290,4729 2 Đất đá bọt điển hình Rk 0,012 3870,271 3 Đất glây chua GLc 0,05 51,10354 4 Đất nâu đỏ Fd1 0,022 200488,6161 5 Đất nâu vàng Fd2 0,023 148432,251 6 Đất phù sa P 0,02 1211,53644 7 Đất phù sa chua Pc 0,01 13280,7658 8 Đất phù sa glây Pg 0,023 1233,28
9 Đất xám có tầng loang lổ Xl 0,025 693,844 10 Đất xám feralit Xf 0,023 1842828,71 11 Đất xám mùn trên núi Xh 0,019 1084171,293
12 Đất xói mòn trơ sỏi đá E 0,06 1916,41
13 Núi đá Da 0 206799,1
Tổng 3.572.267,654
Các bước tiến hành lập bản độ hệ số K được nêu ở Hình 3.3.
Hình 3.3: Các bước thành lập bản đồ hệ số K
Việc gán hệ số K được thực hiện trên phần mềm Mapinfo, sau đó được raster hóa trên phần mềm ArcView 3.3. Việc biên tập bản đồ hệ số K được thực hiện trên phần mềm ArcGis 9.3. Bản đồ hệ số K vùng Tây Bắc Việt Nam được nêu tại Hình
3.4.
Bản đồ thổ nhưỡng
Gán giá trị K cho từng loại đất
Bản đồ hệ số K Raster hóa
Hình 3.4. Bản đồ hệ số xói mòn do yếu tố đất vùng Tây Bắc Việt Nam - K (tỉ lệ 1:1.500.000)
3.2.2 Bản đồ hệ số xói mòn đất do yếu tố mưa (R)
Vùng Tây Bắc Việt Nam có lượng mưa trung bình từ 1.800-2.600mm, trong đó tỉnh Lai Châu là tỉnh có lượng mưa trung bình cao nhất. Bản đồ lượng mưa trung bình của vùng Tây Bắc Việt Nam được nêu ở Hình 3.5.
0.01 0.012 0.015 0.019 0.02 0.022 0.023 0.025 0.05 0.06
Hình 3.5: Bản đồ lượng mưa trung bình của vùng Tây Bắc Việt Nam
Mưa là yếu tố cơ bản gây xói mòn đất do nước, hệ số xói mòn do mưa cũng được tính từ các biểu đồ mưa đó là cách biểu diễn lượng mưa theo các mốc thời gian trên cơ sở phân tích và biểu diễn cường độ mưa
Hệ số R đặc trưng cho mức độ xói mòn do yếu tố mưa được xác định bằng công thức sau: