Nghiên Cứu Xói Mòn Đất Dưới Một Số Thảm Thực Vật Tại Khu Vực Hồ Chứa Nước Cửa Đặt Huyện Thường Xuân Tỉnh Thanh Hóa

---------------

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

----------------------

VŨ THỊ HƯỜNG

NGHIÊN CỨU XÓI MÒN ĐẤT DƯỚI MỘT SỐ THẢM

THỰC VẬT TẠI KHU VỰC HỒ CHỨA NƯỚC CỬA ĐẶT

HUYỆN THƯỜNG XUÂN - TỈNH THANH HÓA

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

Hà Nội, 2010

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

----------------------

VŨ THỊ HƯỜNG

NGHIÊN CỨU XÓI MÒN ĐẤT DƯỚI MỘT SỐ THẢM

THỰC VẬT TẠI KHU VỰC HỒ CHỨA NƯỚC CỬA ĐẶT

HUYỆN THƯỜNG XUÂN - TỈNH THANH HÓA

Chuyên ngành: LÂM HỌC

Mã số: 60.62.60

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LÂM NGHIỆP

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1. TS. Hà Quang Khải

2. TS. Phạm Văn Điển

Hà Nội, 2010

i

LỜI CẢM ƠN

Luận văn được hoàn thành theo chương trình đào tạo thạc sỹ Lâm sinh

khóa 15 tại Trường Đại học Lâm nghiệp, giai đoạn 2007 - 2010.

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn, tôi đã nhận được sự

quan tâm, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi của Ban giám hiệu Trường Đại

học Lâm nghiệp, Ban chủ nhiệm khoa Sau Đại học, Bộ môn Lâm sinh, Khoa

Lâm học. Nhân dịp này, tôi xin cảm ơn những giúp đỡ quý báu đó.

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS. Hà Quang Khải,

TS. Phạm Văn Điển, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong quá trình

thực tập và hoàn thành luận văn này.

Để thu thập số liệu thực nghiệm cho luận văn, tôi đã nhận được sự giúp

đỡ có hiệu quả của ThS. Nguyễn Hữu Tân, giảng viên trường Đại học Hồng

Đức, các bạn sinh viên Khoa nông lâm trường Đại học Hồng Đức, các cán bộ

kiểm lâm thuộc Ban quản lý rừng phòng hộ đầu nguồn Sông Chu, UBND xã

LươngSơn, UBND xã Yên Nhân, huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa. Nhân

dịp này, tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình đó.

Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới tất cả bạn bè, đồng nghiệp đã giúp

đỡ tôi hoàn thành luận văn này.

Tuy đã có nhiều cố gắng, song thời gian, trình độ và kinh nghiệm còn

hạn chế nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Tôi rất

mong nhận được sự góp ý, bổ sung, của các thầy cô giáo và các bạn đồng

nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.

Tôi xin chân thành cảm ơn !

Xuân Mai, ngày 12 tháng 9 năm 2010

Tác giả

Vũ Thị Hường

ii

MỤC LỤC

Trang

Trang phụ bìa

Lời cảm ơn i

Mục lục ii

Danh mục các từ viết tắt v

Danh mục các bảng vii

Danh mục các hình x

ĐẶ VẤN ĐỀ 1

Chương 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2

1.1. Ở ngoài nước 2

1.1.1. Thành quả nghiên cứu 2

1.1.2. Tồn tại nghiên cứu 7

1.2. Ở trong nước 8

1.2.1. Thành quả nghiên cứu 8

1.2.2. Tồn tại nghiên cứu 12

1.3. Thảo luận 13

Chương 2: MỤC TIÊU, GIỚI HẠN, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 14

2.1. Mục tiêu nghiên cứu 14

2.1.1. Về lý luận 14

2.1.2. Về thực tiễn 14

2.2. Đối tượng nghiên cứu 14

2.3. Nội dung nghiên cứu 14

2.3.1. Nghiên cứu đặc điểm của chế độ mưa 14

2.3.2. Nghiên cứu đặc điểm địa hình -thổ nhưỡng 15

iii

2.3.3. Nghiên cứu đặc điểm của thảm thực vật 15

2.3.4. Lượng đất xói mòn 15

2.3.5. Đề xuất tiêu chuẩn thảm thực vật đáp ứng yêu cầu bảo vệ đất 15

2.3.6. Đề xuất giải pháp kỹ thuật lâm sinh giảm thiểu lượng đất xói

mòn tại khu vực nghiên cứu

16

2.4. Phương pháp nghiên cứu 16

2.4.1. Quan điểm và phương pháp luận 16

2.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm 17

2.4.3. Phương pháp thu thập số liệu 18

2.4.4. Tính toán và xử lý số liệu 25

Chương 3. ĐẶC ĐIỂM CƠ BẢN KHU VỰC NGHIÊN CỨU 29

2.2. Điều kiện tự nhiên 29

2.1.1. Vị trí địa lý 29

2.2.2. Địa hình, địa mạo 29

2.2.3. Đất đai, thổ nhưỡng 30

2.2.4. Khí hậu 31

2.2.5. Thủy văn 31

2.2.5. Tài nguyên thực vật rừng 32

2.3. Điều kiện kinh tế - xã hội 33

Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 35

4.1. Đặc điểm của chế độ mưa 35

4.1.1. Lượng mưa và cường độ mưa 35

4.1.2. Phân bố mưa 36

4.1.2. Năng lượng mưa và hệ số xói mòn do mưa 40

4.2. Đặc điểm địa hình-thổ nhưỡng 42

4.2.1. Đặc điểm địa hình 42

4.2.2. Đặc điểm thổ nhưỡng 43

iv

4.3. Đặc điểm thảm thực vật 54

4.3.1. Tầng cây cao 54

4.3.2. Cây bụi, thảm tươi 56

4.3.4. Vật rơi rụng 57

4.4. Lượng đất xói mòn 67

4.4.1. Lượng nước chảy bề mặt 69

4.4.2. Mối liên hệ giữa lượng đất xói mòn với những nhân tố có ảnh

hưởng quan trọng

72

4.4.3. Xác định các tham số K, R, C trong phương trình dự đoán

xói mòn đất của Wischmeier W.H và Smith D.D (1978) 77

4.5. Đề xuất tiêu chuẩn thảm thực vật đáp ứng yêu cầu bảo vệ đất 80

4.5.1. Tiêu chuẩn thảm thực vật bắt đầu có ý nghĩa giảm xói mòn đất 81

4.5.2. Tiêu chuẩn thảm thực vật đáp ứng yêu bảo vệ đất 84

4.6. Đề xuất giải pháp kỹ thuật lâm sinh giảm thiểu lượng đất xói mòn

tại khu vực nghiên cứu

86

Chương 5. KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KHUYẾN NGHỊ 92

5.1. Kết luận 92

5.2. Tồn tại 94

5.3. Khuyến nghị 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

v

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu Chú giải Đơn vị tính

A Lượng đất xói mòn Tấn/ha/năm

BM Lượng nước chảy bề mặt dm3

, mm

BM/P Hệ số dòng chảy mặt %

C Hệ số thảm thực vật

CP Độ che phủ của cây bụi, thảm tươi %

Cai Chỉ số diện tích tán %

d Tỷ trọng đất g/cm3

D Dung trọng đất g/cm3

D1.3 Đường kính cây ở vị trí 1.3m cm

Dt Đường kính tán m

E Năng lượng mưa J/m2

Exm Năng lượng mưa gây xói mòn J/m2

H Chiều cao cây m

Hđ Độ dày tầng đất cm

Ibq Cường độ mưa bình quân mm/phút, mm/h

I30 Cường độ mưa lớn nhất trong 30 phút mm/h

k Chỉ số không đều của mưa

K Hệ số xói mòn đất

L Chiều dài sườn dốc m

LS Hệ số địa hình

N Mật độ cây Cây/ha

OM Hàm lượng mùn %

vi

ÔTC Ô tiêu chuẩn

P Lượng mưa mm

R Hệ số xói mòn do mưa J/m2

, phút-tấn/acre

S Hệ số độ dốc

t Thời gian phút

TM Độ che phủ vật rơi rụng %

TTTV Trạng thái thảm thực vật

 Độ dốc mặt đất độ

TC Độ tàn che của tầng cây cao %

VC Tốc độ thấm nước ổn định mm/phút

V0 Tốc độ thấm nước ban đầu mm/phút

VRR Vật rơi rụng

X Độ xốp chung %

Xi Lượng mưa bình quân tháng i trong năm mm

X

Lượng mưa tháng bình quân mm

Wđ Độ ẩm đất tầng đất mặt %

Nxb Nhà xuất bản

vii

DANH MỤC CÁC BẢNG

TT Tên bảng Trang

4.1 Lượng mưa và cường độ mưa cả năm (2009) 35

4.2 Phân bố mưa theo tháng trong năm (2009) 36

4.3 Phân bố lượng mưa và cường độ mưa theo tháng trong năm 37

4.4 Phân bố lượng mưa theo cấp cường độ mưa 39

4.5 Hệ số biến động của mưa các tháng trong năm 40

4.6 Phân bố năng lượng mưa và năng lượng mưa gây xói mòn

theo tháng trong năm

40

4.7 Phân bố hệ số xói mòn do mưa theo các tháng trong năm 42

4.8 Đặc điểm địa hình tại các trạng thái thảm thực vật 43

4.9 Tính chất vật lý của đất tại khu vực nghiên cứu 44

4.10 Bảng tốc độ thấm nước ban đầu bình quân của các trạng thái

thảm thực vật

48

4.11 Đánh giá tốc độ thấm nước của đất 49

4.12 Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ thấm nước ban đầu 50

4.13 Tốc độ và thời gian thấm nước ổn định của các trạng thái

thảm thực vật

51

4.14 Tốc độ thấm nước ổn định và các nhân tố ảnh hưởng 51

4.15 Phương trình liên hệ của tốc độ thấm nước ổn định với các

nhân tố ảnh hưởng

52

4.16 Quá trình thấm nước của đất 53

4.17 Một số đặc điểm của tầng cây cao 56

4.18 Đặc điểm cây bụi thảm tươi trên các trạng thái thảm thực vật 57

4.19 Độ che phủ, khối lượng và thành phần của vật rơi rụng ở các

trạng thái thảm thực vật

59

4.20 Lượng vật rơi rụng bình quân (kg/ha) của các trạng thái

thảm thực vật

60

viii

4.21 Ảnh hưởng của các phần rơi rụng và thời gian hút nước đến

lượng nước hút của vật rơi rụng (lít nước/kg vật rơi rụng khô)

62

4.22 Tốc độ hút nước của vật rơi rụng ở các trạng thái thảm thực

vật khác nhau

65

4.23 Lượng vật rơi rụng và lượng nước giữ tối đa theo ba phần ở

các trạng thái thảm thực vật

66

4.24 Lượng nước chảy bề mặt đo được trên các ô thí nghiệm ở

các trạng thái thảm thực vật

69

4.25 Hệ số dòng chảy mặt và các chỉ tiêu tổng hợp của các trạng

thái thảm thực vật

71

4.26 Phương trình tương quan của hệ số dòng chảy mặt với chỉ

tiêu tổng hợp

71

4.27 Thống kê lượng đất xói mòn theo đặc điểm của địa hình-thổ nhưỡng 73

4.28 Thống kê lượng đất xói mòn dưới các trạng thái thảm thực vật 73

4.29 Tiêu chuẩn các cấp xói mòn của nhà nước số 579 TCVN 1995 75

4.30 Phương trình tương quan giữa lượng đất xói mòn với một số

đặc điểm của địa hình-thổ nhưỡng

75

4.31 Phương trình tương quan giữa lượng đất xói mòn với các

chỉ tiêu tổng hợp

76

4.32 Phương trình tương quan giữa lượng đất xói mòn với hệ số

dòng chảy mặt

77

4.33 Các tham số K, LS, R, C 78

4.34 Phương trình tương quan giữa hệ số C với các chỉ tiêu tổng hợp 79

4.35 Dự đoán hệ số C của thảm thực vật 80

4.36 Tiêu chuẩn thảm thực vật bắt đầu có ý nghĩa giảm xói mòn 82

4.37 Tiêu chuẩn thảm thực vật đáp ứng yêu cầu phòng hộ bảo vệ đất 84

4.38 So sánh chỉ tiêu tổng hợp hiện tại và chỉ tiêu mong đợi của

thảm thực vật

88

ix

DANH MỤC CÁC HÌNH

TT Tên hình Trang

2.1 Sơ đồ ô thí nghiệm và bố trí máng thu nước 19

2.2 Sơ đồ máng thu nước trong ô thí nghiệm và mặt cắt 20

2.3 Ảnh bố trí máng thu nước tại ÔTC 01 21

2.4 Sơ đồ tuyến điều tra độ tàn che tầng cây cao 24

2.5 Sơ đồ bố trí ô điều tra độ che phủ của lớp cây bụi, thảm tươi 24

4.1 Biểu đồ phân bố lượng mưa theo tháng trong năm 38

4.2 Biểu đồ quá trình thấm nước của đất tại các trạng thái thực vật 53

4.3 Ảnh trạng thái rừng trồng keo tai tượng 54

4.4 Ảnh trạng thái rừng trồng Luồng 55

4.5 Ảnh trạng thái rừng tự nhiên IIIA3 55

4.6 Ảnh thí nghiệm quá trình hút nước của vật rơi rụng 61

4.7 Biểu đồ đường biểu diễn quá trình hút nước của vật rơi rụng

trạng thái IA

63

4.8 Biểu đồ đường biểu diễn quá trình hút nước của vật rơi rụng

trạng thái IIA, IIB

63

4.9 Biểu đồ đường biểu diễn quá trình hút nước của vật rơi rụng

trạng thái IIIA1, IIIA3

64

4.10 Biểu đồ đường biểu diễn quá trình hút nước của vật rơi rụng

trạng thái rừng trồng Keo tai tượng và Luồng

64

4.11 Biểu đồ tỷ lệ nước giữ tối đa của vật rơi rụng ở các trạng thái

thảm thực vật

67

4.12 Ảnh bố trí máng thu nước tại trạng thái rừng tự nhiên IIB 68

4.13 Ảnh bố trí máng thu nước tại trạng thái rừng trồng Keo tai tượng 68

4.14 Ảnh bố trí máng thu nước tại trạng thái rừng trồng Luồng 69

4.14 Biểu đồ hệ số dòng chảy mặt tại các trạng thái thảm thực vật 70

4.15 Biểu đồ lượng đất xói mòn tại các trạng thái thảm thực vật 74

1

ĐẶT VẤN ĐỀ

Nghiên cứu xói mòn đất ở vùng rừng phòng hộ đầu nguồn đang trở

thành một nhu cầu khách quan và khẩn thiết trong những năm gần đây. Đặc

biệt là từ khi có nhu cầu phải đảm bảo an toàn lâu dài cho các công trình

thủy lợi, thủy điện. Nhu cầu đó, đòi hỏi cần được giải quyết cả về lý luận

và thực tiễn.

Tuy nhiên, những nghiên cứu chuyên sâu về lĩnh vực này còn nhiều

hạn chế, bởi chúng ta còn thiếu nhiều thông tin cần thiết cho việc dự báo

lượng đất xói mòn. Cũng như chưa xác định được tiêu chuẩn hợp lý của thảm

thực vật đáp ứng yêu cầu bảo vệ đất, hạn chế xói mòn trên từng khu vực cụ

thể, để đảm bảo tính ổn định, bền vững của môi trường sống và sự trường tồn

của các công trình thủy lợi, thủy điện. Hạn chế này, đã dẫn tới ở một số điểm

người ta chi phí nhiều tiền để trồng rừng giữ nước và chống xói mòn đất,

nhưng những rừng trồng tạo ra lại có khả năng giữ nước và bảo vệ đất không

cao, thậm chí kém hơn so với những thảm thực vật bị thay thế trước đó. Thực

tế đó chỉ ra rằng, việc nghiên cứu xói mòn đất nhằm đưa ra những cơ sở khoa

học cho các giải pháp quản lý và sử dụng rừng phòng hộ đầu nguồn là hết sức

cần thiết và cấp bách.

Để góp phần giải quyết tồn tại trên đề tài “Nghiên cứu xói mòn đất

dưới một số thảm thực vật tại khu vực hồ chứa nước Cửa Đặt, huyện Thường

Xuân – tỉnh Thanh Hóa” đã được thực hiện.

Phương hướng của đề tài là xác định lượng đất xói mòn trên sườn dốc

và mối liên hệ của nó với những nhân tố có ảnh hưởng quan trọng, qua đó đề

xuất tiêu chuẩn thảm thực vật đáp ứng yêu cầu giảm thiểu xói mòn đất và một

số giải pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm phát triển rừng theo hướng đáp ứng tiêu

chuẩn đã đề ra.