Cơ sở khoa học của các giải pháp lâm sinh áp dụng cho rừng phòng hộ đầu nguồn hố chứa nước cửa đặt huyện thường xuân tỉnh thanh hóa
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.97 MB, 236 trang )
---------------BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
----------------------
NGUYỄN HỮU TÂN
CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA CÁC GIẢI PHÁP LÂM SINH ÁP DỤNG CHO
RỪNG PHÒNG HỘ ĐẦU NGUỒN HỒ CHỨA NƯỚC CỬA ĐẶT
HUYỆN THƯỜNG XUÂN - TỈNH THANH HÓA
LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP
Hà Nội, 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP
----------------------
NGUYỄN HỮU TÂN
CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA CÁC GIẢI PHÁP LÂM SINH ÁP DỤNG CHO RỪNG
PHÒNG HỘ ĐẦU NGUỒN HỒ CHỨA NƯỚC CỬA ĐẶT
HUYỆN THƯỜNG XUÂN - TỈNH THANH HÓA
Chuyên ngành: LÂM SINH
Mã số: 62.62.02.05
LUẬN ÁN TIẾN SĨ LÂM NGHIỆP
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS. TS. Phạm Văn Điển
Hà Nội, 2015
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số
liệu, kết quả phân tích nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được
công bố trong bất kỳ công trình nào. Những số liệu kế thừa đã được chỉ rõ
nguồn và được sự cho phép sử dụng của các tác giả.
Xác nhận của cán bộ hướng dẫn
Tác giả luận án
PGS.TS. Phạm Văn Điển
NCS. Nguyễn Hữu Tân
ii
LỜI CẢM ƠN
Luận án này được hoàn thành tại Trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam trong
khuôn khổ chương trình đào tạo nghiên cứu sinh khóa 17.
Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án, 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 PGS. TS. Phạm Văn Điển,
PGS. TS Phạm Xuân Hoàn người đã tận tình hướng dẫn, dành nhiều thời gian, công
sức chỉ bảo tôi trong quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án.
Để thu thập số liệu thực nghiệm cho luận văn, tôi đã nhận được sự giúp đỡ có
hiệu quả của các bạn sinh viên K1, K2, K10, K11 lâm học, Khoa nông lâm ngư
nghiệp, trường Đại học Hồng Đức, các cán bộ công nhân viên chức 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.
Tác giả xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học các đồng nghiệp công tác tại
trường Đại học Lâm nghiệp Việt Nam, trường Đại học Hồng Đức đã tận tình giúp
đỡ tác giả trong công tác ngoại nghiệp và nội nghiệp phục vụ cho luận án. Tác giả
xin chân thành cảm ơn các nhà khoa học đã có những ý kiến đóng góp quý báu để
tác giả bổ sung và hoàn thiện luận án.
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, người thân, bạn bè, đồng
nghiệp đã động viên, hỗ trợ về tinh thần, vật chất để tác giả có thêm nghị lực hoàn
thành luận án này.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Xuân Mai, ngày 26 tháng 9 năm 2014
Tác giả
Nguyễn Hữu Tân
iii
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM
ĐOAN…………………………………………………………………...Error!
Bookmark not defined.
LỜI CẢM
ƠN………………………………………………………………………Error!
Bookmark not defined.
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT……………………………………………….vi
DANH MỤC CÁC BẢNG……………………………………………………….viii
DANH MỤC CÁC
HÌNH………………………………………………………….Error! Bookmark not
defined.
MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………1
Chương 1……………………………………………………………………………5
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU………………………………………….5
1.1. Ở ngoài nước.....……………………………………………………………...5
1.1.1. Thành quả nghiên cứu.............................................................................5
1.1.2. Tồn tại nghiên cứu................................................................................17
1.2. Ở trong nước ……………………………………………………………….18
1.2.1. Thành quả nghiên cứu...........................................................................18
1.2.2. Tồn tại nghiên cứu................................................................................33
1.3. Thảo luận
……………………………………………………………….34
Chương 2…………………………………………………………………………..37
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU……………………………..37
2.1. Nội dung nghiên cứu ……………………………………………………….37
2.1.1. Đặc điểm các nhân tố phát sinh dòng chảy và xói mòn đất....................37
2.1.2. Đặc điểm lượng nước chảy bề mặt, lượng đất xói mòn và mối liên hệ của
nó với những nhân tố có ảnh hưởng quan trọng ..............................................37
iv
2.1.3. Đặc điểm và khả năng phục hồi của thảm thực vật................................37
2.1.4. Đề xuất tiêu chuẩn cấu trúc rừng phòng hộ đầu nguồn ..........................38
2.1.5. Phân chia thảm thực vật rừng theo giải pháp kỹ thuật tác động .............38
2.2. Giới hạn nghiên cứu ………………………………………………………..38
2.2.1. Về địa bàn nghiên cứu ..........................................................................38
2.2.3. Về nội dung nghiên cứu........................................................................38
2.3. Phương pháp nghiên cứu
………………………………………………...39
2.3.1. Quan điểm và phương pháp luận ..........................................................39
2.3.2. Các hạng mục nghiên cứu.....................................................................41
2.3.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm..............................................................42
2.3.4. Phương pháp điều tra thu thập các chỉ tiêu .............................................46
Chương 3..................................................................................................................59
ĐẶC ĐIỂM KHU VỰC NGHIÊN CỨU...............................................................59
3.1. Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu
………………………………….59
3.1.1. Một số nét khái quát về lưu vực hồ chứa nước Cửa Đặt ........................59
3.1.2. Vị trí địa lý khu vực nghiên cứu............................................................59
3.1.3. Địa hình................................................................................................60
3.1.4. Khí hậu.................................................................................................60
3.1.5. Thuỷ văn ..............................................................................................61
3.1.6. Đất đai và thực bì..................................................................................62
3.1.7. Nhận xét ...............................................................................................65
3.2. Điều kiện kinh tế xã hội
………………………………………………...66
3.2.1. Thực trạng phát triển kinh tế xã hội ......................................................66
3.2.2. Dân số, lao động và việc làm ................................................................66
3.2.3. Thực trạng phát triển các khu dân cư ....................................................67
3.2.4. Thực trạng phát triển kết cấu hạ tầng ....................................................67
3.2.5. Nhận xét ...............................................................................................69
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN………………………………….71
4.1. Đặc điểm các nhân tố phát sinh dòng chảy và xói mòn đất
……………71
4.1.1. Đặc điểm nhân tố mưa ..........................................................................71
v
4.1.2. Đặc điểm địa hình.................................................................................80
4.1.3. Đặc điểm thổ nhưỡng ...........................................................................81
4.1.4. 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)....................................................89
4.2. Đặc điểm lượng nước chảy bề mặt, lượng đất xói mòn và mối liên hệ với các
nhân tố có ảnh hưởng quan trọng
…………………………………………92
4.2.1. Lượng nước chảy bề mặt và mối quan hệ với các nhân tố quan trọng ...93
4.2.2. Lượng đất xói mòn và mối quan hệ với các nhân tố quan trọng ............96
4.2.3. Mối quan hệ giữa lượng nước chảy bề mặt với lượng đất xói mòn...... 102
4.3. Đặc điểm và khả năng phục hồi của thảm thực vật
………………….103
4.3.1. Đặc điểm và xu thế cấu trúc thảm thực vật.......................................... 103
4.3.3. Đặc điểm, giá trị cây tái sinh............................................................... 115
4.3.4. Mức độ biến động của thảm thực vật .................................................. 117
4.4. Đề xuất tiêu chuẩn cấu trúc rừng phòng hộ đầu nguồn ………………….121
4.4.1 Cấu trúc hợp lý nhằm đáp ứng yêu cầu phòng hộ đầu nguồn ............... 121
4.5.2. Phân chia thảm thực vật rừng theo thời gian phục hồi......................... 129
4.5.3. Phân chia thảm thực vật rừng theo giải pháp kỹ thuật tác động ........... 130
4.5.4. Đề xuất giải pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm phát huy hiệu quả phòng hộ
..................................................................................................................... 131
KẾT LUẬN - TỒN TẠI - KIẾN NGHỊ………………………………………...137
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC
HỒ SƠ SAU BẢO VỆ CẤP TRƯỜNG
vi
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
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
I30
Cường độ mưa lớn nhất trong 30 phút
k
Chỉ số không đều của mưa
K
Hệ số xói mòn đất
L
Chiều dài sườn dốc
dm3, mm
%
mm/phút, mm/h
mm/h
m
vii
LS
Hệ số địa hình
N
Mật độ cây
OM
Hàm lượng mùn
ÔTC
Ô tiêu chuẩn
P
Lượng mưa
R
Hệ số xói mòn do mưa
S
Hệ số độ dốc
t
Thời gian
TM
Độ che phủ vật rơi rụng
TT TTV
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
Cây/ha
%
mm
J/m2, phút-tấn/acre
phút
%
%
viii
DANH MỤC CÁC BẢNG
TT
Tên bảng
Trang
2.1
Thống kê số lượng và vị trí các ô thí nghiệm…………………….
43
2.2
Chiều cao bình quân tầng cây cao của các thảm thực vật……….
45
3.1
Đặc điểm lí, hóa tính các trạng thái đất rừng…….……………….
64
3.2
Thống kê diện tích tài nguyên rừng khu vực nghiên cứu………...
65
4.1
Lượng mưa và cường độ mưa trong 3 năm (2009-2011)………...
72
4.2
Phân bố số ngày mưa theo tháng trong 3 năm (2009-2011)……...
73
4.3
Phân bố lượng mưa theo tháng trong 3 năm (2009-2011)……...…
74
4.4
Cường độ mưa theo tháng trong 3 năm (2009-2011)…….............
76
4.5
Phân bố lượng mưa theo cấp cường độ mưa……………………..
78
4.6
Phân bố lượng mưa theo cấp lượng mưa…………………………
79
4.7
Chỉ số biến động k và hệ số không đều Cr của mưa..…...………
79
4.8
Tổng hợp năng lượng mưa ở 2 xã………………………………..
80
4.9
Phân bố năng lượng mưa gây xói mòn theo tháng trong 3 năm…
80
4.10 Hệ số xói mòn mưa theo các tháng trong 3 năm…………………
82
4.11 Đặc điểm địa hình của các trạng thái thảm thực vật……………...
83
4.12 Tính chất vật lí của đất tại khu vực nghiên cứu………………….
84
4.13 Tốc độ thấm nước ban đầu của các trạng thái thảm thực vật……
86
4.14 Các nhân tố ảnh hưởng đến tốc độ thấm nước ban đầu………….
87
4.15 Dự đoán tốc độ thấm nước ban đầu qu
88
độ xốp và độ ẩm đất…
4.16 Đánh giá tốc độ thấm nước của đất………………………………
88
4.17 Tốc độ và thời gian thấm nước ổn định của các trạng thái TTV….
89
4.18 Tốc độ thấm nước ổn định và các nhân tố ảnh hưởng……………
90
4.19 Phương trình liên hệ của tốc độ thấm nước ổn định với các nhân
tố ảnh hưởng……………………………………………………...
90
4.20 Quá trình thấm nước của đất……………………………………….
91
4.21 Tổng hợp các tham số K, LS, R, C……………………………….
93
4.22 Phương trình tương quan giữa hệ số C với các chỉ tiêu tổng hợp..
94
ix
4.23 Dự đoán hệ số C của thảm thực vật………………………………
94
4.24 Hệ số xói mòn đất khu vực nghiên cứu tại các TTV rừng………
95
4.25 Thống kê hệ số dòng chảy bề mặt và các chỉ tiêu có liên quan….
97
4.26 Các phương trình tương quan giữa hệ số dòng chảy mặt với các
chỉ tiêu quan trọng……………………………………………....
99
4.27 Thống kê lượng đất xói mòn theo đặc điểm địa hình, thổ nhưỡng…...
100
4.28 Các phương trình tương quan giữa lượng đất xói mòn với một số
100
đặc điểm của địa hình, thổ nhưỡng ………………………………
4.29 Thống kê lượng đất xói mòn dưới các trạng thái TTV…………….
101
4.30 Các phương trình tương quan giữa lượng đất xói mòn với các chỉ
104
tiêu tổng hợp……………………………………………………...
4.31 Tiêu chuẩn các cấp xói mòn của nhà nước số 579 TCVN 1995…
4.32 Các phương trình tương quan giữa lượng đất xói mòn với hệ số
dòng chảy bề mặt…………………………………………………
105
106
4.33 Thống kê số loài cây tham gia công thức tổ thành tầng cây cao….….
107
4.34 Tỷ số hỗn loài của các trạng thái rừng qua các năm……………...
110
4.35 Thống kê số loài tham gia vào công thức tổ thành cây tái sinh...
120
4.36 Phương trình tương quan giữa lượng tăng trưởng diện tích tán và
chí số diện tích tán hiện tại………………………………………
123
4.37 Tần suất xuất hiện các loài cây trong khu vực nghiên cứu………
128
4.38 Danh sách nhóm loài cây đề cử phục hồi rừng có giá trị kinh tế cao.
129
4.39 Tổng hợp kết quả điều tra mật độ cây tái sinh qua các năm……..
130
4.40 Thống kê thời gian thời gian để thảm thực vật đạt đến ngưỡng an
132
toàn phòng hộ…………………………………………………….
4.41 So sánh chỉ tiêu tổng hợp hiện tại và mong muốn của TTV rừng.
136
x
DANH MỤC CÁC HÌNH
TT
Tên hình
Trang
3.1
Bản đồ hiện trạng lưu vực hồ chứa nước Cửa Đặt tại huyện T. Xuân
71
3.2
Bản đồ hiện trạng tài nguyên rừng khu vực nghiên cứu
71
4.1
Biểu đồ phân bố lượng mưa theo tháng trong
75
4.2
Biểu đồ phân bố I30 theo tháng trong 3 năm tại xã Yên Nhân
77
4.3
Biểu đồ phân bố I30 theo tháng trong 3 năm tại xã Lương Sơn
77
4.4
Biểu đồ quá trình thấm nước của đất tại các trạng thái TTV
92
4.5
Biểu đồ hệ số dòng chảy mặt của các trạng thái TTV
96
4.6
Biểu đồ lượng đất xói mòn của các trạng thái TTV
103
4.7
Biểu đồ biến động về mật độ và số loài tầng cây cao ở các trạng thái
109
4.8
Tỷ lệ ưu trội, hỗn loài và chỉ số IV% qua các năm
109
4.9
Biểu đồ phân bố các chỉ tiêu đa dạng loài
112
năm (2009-2011)
4.10 Biểu đồ mật độ tầng cây cao tại các trạng thái TTV
112
4.11 Biểu đồ số loài tầng cây cao xuất hiện trong ô điều tra
113
4.12 Diễn biến trữ lượng rừng qua các năm
113
4.13 Trữ lượng rừng theo nhóm gỗ biến đổi qua các năm
114
4.14 Biểu đồ chỉ số diện tích tán qua các năm của các trạng thái rừng
115
4.15 Tỷ lệ che phủ cây bụi, thảm tươi qua các năm
116
4.16 Tỷ lệ che phủ của vật rơi rụng (thảm mục) qua các năm
117
4.17 Biểu đồ phân bố các chỉ tiêu về tái sinh rừng
118
4.18 Số cây tái sinh theo nhóm gỗ qua các năm trong ô điều tra
119
4.19 Số lượng cây tái sinh ở các ô điều tra (trạng thái rừng) qua các năm
122
4.20 Diễn biến tỷ lệ cây tái sinh phẩm chất tốt qua các năm
122
4.21 Biến thiên của hệ số dòng chảy mặt, lượng đất xói mòn với chỉ tiêu
tổng hợp
125
4.22 Sơ đồ phương pháp luận đề xuất các giải pháp kỹ thuật lâm sinh
135
1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết
Rừng phòng hộ đầu nguồn có vai trò quan trọng trong việc nuôi dưỡng và
điều tiết nguồn nước; bảo vệ đất và phòng chống xói mòn. Ở Việt Nam hệ thống
rừng phòng hộ đầu nguồn đã được quy hoạch với diện tích 5,28 triệu ha chiếm
32,51% diện tích đất quy hoạch cho sản xuất Lâm nghiệp [89], điều đó cho thấy
rừng phòng hộ đầu nguồn có ý nghĩa chiến lược trong việc phát triển kinh tế xã hội
nói chung và phát triển tài nguyên rừng bền vững nói riêng. Nó không chỉ là nhân tố
duy trì, nuôi dưỡng nguồn nước, mà rừng phòng hộ đầu nguồn còn hạn chế lũ lụt,
hạn hán, giảm thiểu bồi lấp lòng hồ, tăng tuổi thọ các công trình hồ thủy lợi, thủy
điện, góp phần đảm bảo an sinh xã hội. Theo Quy chế quản lý rừng ban hành kèm
theo Quyết định số 186/2006/ QĐ-TTg ngày 14/8/2006 của Thủ tướng Chính phủ
rừng phòng hộ đầu nguồn là rừng được xác lập nhằm tăng cường khả năng điều
tiết nguồn nước của các dòng chảy, hồ chứa nước để hạn chế lũ lụt, giảm xói mòn,
bảo vệ đất, hạn chế bồi lấp các lòng sông, lòng hồ [83].
Mặc dù vậy, tài nguyên rừng nói chung, rừng phòng hộ nói riêng đã và đang
bị suy thoái nghiêm trọng cả về quy mô, lẫn chất lượng. Quá trình suy giảm của
rừng đang là nguyên nhân chính dẫn đến việc biến đổi khí hậu toàn cầu theo chiều
hướng bất lợi. Hiện tượng sạt lỡ, lũ lụt, lũ ống, lũ quét, hạn hán đang trở nên nguy
hiểm và khắc nghiệt như hiện nay có nguyên nhân chính là do sự suy thoái về diện
tích và chất lượng của hệ thống rừng phòng hộ, đặc biệt là hệ thống rừng phòng hộ
đầu nguồn. Vào mùa lũ năm 2007 hồ đập Cửa Đặt bị vỡ, gây ảnh hưởng không nhỏ
đến tính mạng, tài sản và sinh hoạt của hàng triệu người dân vùng hạ lưu mà nguyên
nhân chính là do hệ thống rừng đầu nguồn chưa đáp ứng yêu cầu phòng hộ. Điều đó
cho thấy việc phục hồi, phát triển rừng phòng hộ nói chung và rừng phòng hộ đầu
nguồn hồ chứa nước Cửa Đặt nói riêng là rất cần thiết và cấp bách.
Vì vậy, việc làm sáng tỏ những cơ sở khoa học của các giải pháp lâm sinh áp
dụng cho rừng phòng hộ đầu nguồn hồ chứa nước Cửa Đặt, nhằm sớm dẫn dắt rừng
2
tới trạng thái cấu trúc rừng vừa đáp ứng được mục đích phòng hộ, vừa giải quyết
nhu cầu lâm sản của người dân lại càng trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Đây chính
là lý do của việc thực hiện luận án "Cơ sở khoa học của các giải pháp lâm sinh áp
dụng cho rừng phòng hộ đầu nguồn hồ chứa nước Cửa Đặt, huyện Thường Xuân,
tỉnh Thanh Hoá".
Phương hướng của luận án là làm rõ những cơ sở khoa học quan trọng của
các giải pháp kỹ thuật áp dụng cho rừng phòng hộ đầu nguồn hồ chứa nước Cửa
Đặt, gồm: đánh giá các đặc điểm của những nhân tố phát sinh dòng chảy; đánh giá
thực trạng và xu thế, tốc độ biến đổi của thảm thực vật rừng; vận dụng, kế thừa
những công trình nghiên cứu, từ đó để xây dựng mô hình toán học phản ánh mối
quan hệ giữa các nhân tố phát sinh dòng chảy với dòng chảy mặt và xói mòn đất; đề
xuất tiêu chuẩn rừng phòng hộ đầu nguồn hồ chứa nước Cửa Đặt đáp ứng yêu cầu
mục đích phòng hộ - kinh tế; đề xuất cấu trúc rừng hợp lý đáp ứng yêu cầu phòng
hộ đầu nguồn và các giải pháp kỹ thuật lâm sinh phù hợp với từng đối tượng.
Đề tài đã chọn vùng phòng hộ đầu nguồn hồ thủy lợi - thủy điện Cửa Đặt,
huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa làm địa điểm nghiên cứu. Đây là công trình
thủy lợi - thủy điện lớn nhất tỉnh Thanh Hóa với công suất 97 MW, dòng sông Chu
được chặn lại bởi đập đá bê tông cao 105,5m, tạo ra lòng hồ Cửa Đặt với dung tích
1,45 tỉ m3, cung cấp nước tưới cho 86.860 ha đất canh tác [113]. Tổng diện tích lưu
vực hồ chứa nước Cửa Đặt thuộc địa giới hành chính huyện Thường Xuân là
154.352,83 ha chiếm khoảng 16% diện tích rừng phòng hộ toàn tỉnh, gồm các loại
trạng thái thảm thực vật: trảng cỏ, cây bụi 12.455,9 ha; rừng tự nhiên 104.161,68 ha
(chủ yếu là rừng phục hồi, một số ít rừng còn trữ lượng); rừng trồng 16.704,16 ha; đất
nông nghiệp 8.529,88 ha và đất khác [117]. Việc xác định các giải pháp kỹ thuật lâm
sinh phù hợp để sớm dẫn dắt rừng tới trạng thái cấu trúc mong muốn theo hướng
phòng hộ giữ đất, giữ nước và tăng hiệu quả kinh tế cũng như việc quy hoạch các giải
pháp phát triển rừng, các loại hình sử dụng đất hợp lý là một trong những đòi hỏi cấp
bách ở khu vực. Đề tài được thực hiện sẽ góp phần cung cấp cơ sở khoa học và thực
3
tiễn để kiện toàn và phát triển rừng phòng hộ đầu nguồn, nhằm phát huy đồng thời
các giá trị có lợi của rừng cả về mặt sinh thái, kinh tế và xã hội.
2. Mục tiêu nghiên cứu
2.1. Mục tiêu chung
Góp phần nâng cao hiệu quả phòng hộ của rừng thuộc lưu vực hồ chứa nước
Cửa Đặt, huyện Thường Xuân, tỉnh Thanh Hóa.
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Phân tích được một số đặc điểm của những nhân tố phát sinh dòng chảy và
xói mòn đất trong mối liên hệ với hiện trạng và xu thế phát triển của thảm thực vật
làm cơ sở khoa học cho các giải pháp kỹ thuật lâm sinh ở khu vực nghiên cứu.
- Đề xuất được tiêu chuẩn cấu trúc và một số giải pháp kỹ thuật lâm sinh tác
động vào thảm thực vật rừng phòng hộ đầu nguồn, để rừng sớm đạt tiêu chuẩn cấu
trúc mong muốn, qua đó nhằm phát huy tốt khả năng phòng hộ - kinh tế của rừng.
3. Ý nghĩa của luận án
Từ các kết quả đạt được, luận án có ý nghĩa sau:
(1) Về lý luận, luận án có ý nghĩa bổ sung dẫn liệu khoa học về đặc điểm nhân
tố phát sinh dòng chảy và xói mòn đất, xu hướng biến đổi của thảm thực vật, sự phụ
thuộc của hiệu năng phòng hộ thảm thực vật rừng với những nhân tố quan trọng,
qua đó góp phần làm sáng tỏ cơ sở khoa học của các giải pháp kỹ thuật lâm sinh áp
dụng cho rừng phòng hộ đầu nguồn ở khu vực hồ chứa nước Cửa Đặt.
(2) Về thực tiễn, luận án có ý nghĩa trong việc góp phần nâng cao hiệu quả của
các giải pháp kỹ thuật lâm sinh áp dụng cho rừng phòng hộ đầu nguồn ở khu vực hồ
chứa nước Cửa Đặt. Trên cơ sở phân tích kết quả nghiên cứu, đề xuất các biện pháp
kỹ thuật lâm sinh theo hướng quản lý, bảo vệ và kinh doanh rừng phòng hộ đầu
nguồn phát triển bền vững.
4
4. Đóng góp mới của luận án
4.1. Về lý luận
Luận án đã xác định được mối quan hệ định lượng giữa khả năng điều tiết
nguồn nước và phòng chống xói mòn đất với những nhân tố: mưa, địa hình, thổ
nhưỡng và thảm thực vật.
4.2. Về thực tiễn
Luận án đã đề xuất được bảng tra yêu cầu cấu trúc rừng mong muốn đáp ứng
yêu cầu phòng hộ đầu nguồn ở vùng hồ chứa nước Cửa Đặt, huyện Thường Xuân tỉnh Thanh Hóa. Bảng này có ý nghĩa chỉ dẫn cho việc vận dụng các giải pháp kỹ
thuật lâm sinh, nhằm dẫn dắt rừng sớm đạt yêu cầu phòng hộ đầu nguồn và đáp ứng
mục đích phòng hộ - kinh tế.
5. Bố cục của luận án:
Luận án dài gồm 141 trang đánh máy A4 được cấu trúc thành các phần và chương
như sau:
- Mở đầu
- Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
- Chương 2. Nội dung, đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu.
- Chương 3. Khái quát đặc điểm khu vực nghiên cứu.
- Chương 4. Kết quả nghiên cứu và thảo luận.
- Kết luận, tồn tại và kiến nghị.
Luận án có 45 bảng biểu, 24 biểu đồ, hình vẽ minh họa. Tham khảo 163 tài
liệu, trong đó 119 tài liệu tiếng Việt và 44 tài liệu tiếng nước ngoài. Phần phụ lục
gồm sơ đồ bố trí thí nghiệm, các bảng biểu và hình ảnh minh họa kết quả điều tra,
tính toán.
5
Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Ở ngoài nước
1.1.1. Thành quả nghiên cứu
Nghiên cứu cơ sở khoa học cho các giải pháp kỹ thuật lâm sinh áp dụng cho
rừng phòng hộ đầu nguồn đã đạt được những thành tựu trên các khía cạnh: (i) quan
niệm về khả năng phòng hộ của rừng phòng hộ đầu nguồn; (ii) ảnh hưởng của thảm
thực vật rừng đến khả năng giữ nước, điều tiết dòng chảy và xói mòn đất; (iii) đặc
điểm cấu trúc rừng, cấu trúc cây tái sinh và xu hướng biến đổi của thảm thực vật
rừng; (iv) vận dụng kết quả nghiên cứu vào thực tiễn sản xuất.
1.1.1.1. Quan niệm về chức năng phòng hộ của rừng đầu nguồn
Lý luận về hệ sinh thái được các tác giả Tansley (1935), Odum (1978) (dẫn
theo Phạm Xuân Hoàn, Phạm Minh Toại, 2013[44]) đặt nền tảng cho phương pháp
luận nghiên cứu hệ thống rừng phòng hộ nói chung và rừng phòng hộ đầu nguồn nói
riêng, thông qua việc nghiên cứu và phân tích hệ thống các yếu tố của hệ sinh thái rừng
phòng hộ đầu nguồn. Tính ổn định và bền vững của hệ sinh thái rừng, mà trực tiếp là
tính ổn định, bền vững của thảm thực vật rừng phòng hộ đầu nguồn, phụ thuộc vào
nhiều yếu tố sinh thái, trong đó nhân tố nước và đất là một trong những nhân tố quan
trọng. Việc duy trì và phát huy có hiệu quả chức năng phòng hộ - kinh tế của rừng
phòng hộ đầu nguồn có quan hệ mật thiết tới lượng nước bề mặt và xói mòn đất của
khu vực (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2006 [28]).
Trên thế giới các vấn đề về rừng phòng hộ được nghiên cứu từ rất sớm,
ngay từ thời trước Công nguyên, nhà triết học cổ đại Platon đã nêu ra mối liên hệ
giữa lũ lụt và xói mòn đất với việc tàn phá rừng. Đến thế kỷ XIX, xói mòn đất được
nghiên cứu rộng khắp trên thế giới, với công trình đầu tiên thuộc về Volni người
Đức thời kỳ 1877-1885. Các nhà nghiên cứu nổi tiếng trong giai đoạn này còn có
Ellison, Delixop, Mikhovic, Wishchmeier, Kirkby M.J và Chorley (dẫn theo Phạm
Văn Điển, 2006 [28]).
6
Để có cơ sở xác định, phân chia đối tượng rừng, các nhà khoa học đã thống
nhất đưa ra khái niệm “Rừng phòng hộ là rừng và đất rừng được xác định mục đích
sử dụng chủ yếu để bảo vệ nguồn nước, bảo vệ đất chống xói mòn, hạn chế thiên
tai, điều hoà khí hậu, góp phần bảo vệ môi trương sinh thái”.
Theo I.G. Melekhov (1980) Rừng phòng hộ đầu nguồn là những lâm phần
rừng và đất rừng trong lưu vực nước được sử dụng để sản xuất nước, điều hoà
dòng chảy, hạn chế lũ lụt, hạn hán và điều hoà khí hậu góp phần bảo vệ môi trường
sinh thái (dẫn theo Hoàng Kim Ngũ, 2011 [76]).
Đến những năm đầu của thập niên 80 thế kỷ XX đã có nhiều công trình
nghiên cứu về khả năng phòng hộ của rừng phòng hộ đầu nguồn. Quản lý bảo vệ
rừng phòng hộ đầu nguồn là bảo vệ phục hồi và phát triển tất cả các nguồn tài
nguyên thiên nhiên trong lưu vực nước nhằm bảo vệ đất, duy trì hoặc cải tạo sản
lượng nước của chúng. Như vậy, quản lý bảo vệ lưu vực nước là quản lý sử dụng
phát triển các nguồn tài nguyên trong lưu vực để bảo vệ nguồn nước, bảo vệ đất
chống xói mòn, hạn chế thiên tai, điều hoà khí hậu, nhằm thoả mãn những nhu cầu,
nguyện vọng cho hiện tại và các thế hệ tương lai. Hiện nay các chuyên gia và nhiều
nhà khoa học đã đưa ra các khái niệm về quản lý lưu vực nước, trong đó đáng chú ý
là khái niệm của Brooks (1986), R.Villanueva (1987), Chuncao (1973), các tác giả
cho rằng công tác quản lý lưu vực chính là công tác quản lý rừng phòng hộ đầu
nguồn và là một hệ thống các biện pháp bảo vệ, phục hồi, phát triển tài nguyên
rừng, đất rừng đầu nguồn nhằm thoả mãn những nhu cầu về lâm sản, nông sản, văn
hoá du lịch và khoa học, bảo vệ đất, duy trì nguồn nước, ổn định khí hậu và chống ô
nhiễm môi trường (dẫn theo Hoàng Kim Ngũ, 2011 [76]).
Khả năng phòng hộ của rừng đầu nguồn được thể hiện qua chức năng ổn định
dòng chảy và làm tăng lượng nước trong mùa khô. Xét về tính đại diện, hệ số dòng
chảy bề mặt, lượng nước giữ lại trong đất là những chỉ tiêu tốt nhất phản ánh năng
lực phòng hộ của rừng trong việc giữ nước bảo vệ đất. Dòng chảy bề mặt càng thấp
chứng tỏ lượng nước giữ lại trong đất càng nhiều, khả năng phòng hộ của rừng càng
cao. Khả năng giữ nước của rừng có giới hạn và phụ thuộc vào độ xốp, cấu tượng
7
đất, tốc độ thấm nước của đất, hàm lượng mùn, độ dày tầng đất. Quan điểm này
được các nhà thuỷ văn rừng Trần Huệ Tuyền (1994) [112], Vu Chí Dân và Vương
Lễ Tiên (2001) chấp nhận một cách rộng rãi (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2006) [28].
1.1.1.2. Ảnh hưởng của thảm thực vật rừng đến khả năng điều tiết dòng chảy
Trên thế giới các vấn đề về rừng phòng hộ được nghiên cứu từ rất sớm, ngay
từ thời trước Công nguyên, nhà triết học cổ đại Platon đã nêu lên mối liên hệ giữa
việc tàn phá rừng với hiện tượng lũ lụt và xói mòn đất. Đến thế kỷ XX, các công
trình nghiên cứu về thuỷ văn rừng thường tập trung chủ yếu vào việc đánh giá vai trò
điều tiết nước của rừng, khả năng ngăn cản nước mưa của tán rừng, lượng nước phân
chia thành dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm, lượng nước chảy men thân cây,...
(Lutshev A.A., 1940), (Morozop G.F., 1949), (Mc Coll, 1970), (Belov, 1976),
(Wang, L.X. and Li, A.G. 1991, 1995), (Weaver 1972), (Wu, Z.M., Peisert, C. and
Yu, X.X. 2001(Llyod và Marques Filho, 1988) - dẫn theo Phạm Văn Điển, Võ Đại
Hải, Vương Văn Quỳnh, (2011) [30].
Thuật ngữ “vai trò giữ nước của rừng” có cả khái niệm và định nghĩa.
Chúng phản ánh hai quan điểm bổ sung lẫn nhau: rừng ổn định dòng chảy và rừng
làm tăng lượng nước trong mùa khô. Trong quan điểm chung, vai trò giữ nước của
rừng được hiểu là giữ và tích luỹ nước ở bất kỳ dạng nào - làm tăng lượng nước
trong đất, giảm bốc thoát hơi nước, tăng mực nước ngầm, giảm dòng chảy bề mặt,
hạn chế xói mòn đất, qua đó làm tăng và ổn định lượng nước sông suối, cũng như
làm sạch nước (Mon-tra-nop, 1960, 1973 - dẫn theo Vương Văn Quỳnh, 1999 [94];
Khanbecop, 1984 [54]; Whitehead và Robinson, 1993 [161]; Bonell, 1993 [123]).
G. Fiebiger (1993) [134] đã dùng khái niệm “dung tích giữ nước của rừng”
để phản ánh khả năng giữ nước của nó và được xác định bằng tổng lượng nước giữ
lại trên tán, lượng nước giữ lại bởi vật rơi rụng và lượng nước tích luỹ trong đất.
Quan điểm này cũng được các nhà khí tượng thuỷ văn rừng chấp nhận một cách
rộng rãi Trần Huệ Tuyền, (1994) [112]; Vu Chí Dân và Vương Lễ Tiên, (2001)
(dẫn theo Phạm Văn Điển, 2009 [29]).
8
Khả năng giữ nước của rừng có giới hạn và phụ thuộc nhiều vào đặc điểm
của đất rừng như: độ xốp, cấu tượng đất, tốc độ thấm nước, hàm lượng mùn, độ dày
tầng đất. Chúng quyết định dung tích chứa nước của đất rừng (Vu Chí Dân và
Vương Lễ Tiên, 2001 [19]).
Nhìn chung, đất rừng có khả năng thấm nước rất cao và hiếm khi xuất hiện
dòng chảy bề mặt ngay cả khi lượng mưa lớn (Douglass, 1977) - dẫn theo Vương
Văn Quỳnh, 1999 [94]; Pritchett, (1979) [148]. Tuy nhiên, khi rừng bị chặt hạ trở nên
thưa thớt và độ dốc mặt đất lớn thì có thể tạo ra nhiều lượng nước chảy trên bề mặt
(Ruxton, 1967) [152]. Ở Liên Xô cũ nhiều nhà bác học nổi tiếng nghiên cứu về vấn
đề này như Docutraep, Cottuxep, Vaxiliep, Spac, Montranop,... cho rằng nên để các
dải rừng phòng hộ rộng 20 - 60 m với cự ly giãn cách từ 4 - 6 lần chiều rộng của dải.
Những nghiên cứu của Spác và Don (1968) cho thấy dòng chảy mặt trong rừng
không đáng kể hoặc không có, lượng nước chảy bề mặt ở rừng tự nhiên hỗn giao chỉ
chiếm 5% và rừng lá kim từ 6 - 7% tổng lượng mưa hàng năm. Tại Nhật Bản, quan
trắc ở 5 lưu vực sau khi chặt rừng, cho thấy trong vòng 1 - 3 năm đầu dòng chảy tăng
không đáng kể (2 - 16%) nhưng sau 11 năm dòng chảy năm tăng (74 - 84%).
1.1.1.2.1. Nghiên cứu về lượng nước chảy bề mặt
Thủy văn học truyền thống đã phát triển lý luận về dòng chảy trên mặt đất
của Horton vào những năm 30 và 40 của thế kỷ 20 để nghiên cứu cơ chế hình thành
dòng chảy trên mặt đất (Horton, 1935, 1945) - dẫn theo Phạm Văn Điển (2009)
[29]. Lý luận này, chiếm một địa vị thống trị trong lĩnh vực thủy văn học công trình
kéo dài suốt khoảng 30 năm (Foster G R, 1982) [133].
Tiến vào những năm 1960, việc hình thành khái niệm diện tích sản sinh dòng
chảy biến động đã tuyên chiến một cách hùng hồn với địa vị thống trị của cơ chế
hình thành dòng chảy trên mặt đất siêu thấm. Hewlett và Hibbert (1967) đã dựa vào
những quan trắc thực nghiệm và chỉ ra rằng trong hoàn cảnh rừng, cường độ mưa
rất ít khi có thể vượt qua tốc độ nước thấm vào đất, đã nêu ra khung lý luận về động
thái hình thành dòng chảy của mưa to, sau đó đã triển khai nhiều nghiên cứu thực
nghiệm nhằm tìm hiểu cơ chế hình thành dòng chảy của mưa to dữ dội, chủ yếu trên
9
những khu vực ôn đới ẩm ướt của châu Âu và ở nước Mỹ (Bonell, 1993) [123]. Vào
những năm 1970, lý luận diện tích sản sinh dòng chảy biến động đã được tiếp thu
rộng rãi, những nghiên cứu về thủy văn học trên đất dốc đã hưng thịnh và phát triển
mạnh mẽ - các học giả Trung Quốc gọi nó là “trường phái thủy văn học đất dốc”
(Chiêm Đạo Giang, 1989; Nhuế Hiếu Phương, 1996) (dẫn theo Phạm Văn Điển,
2009) [29] - đặt cơ sở cho việc hình thành lý luận về cơ chế hình thành dòng chảy.
1.1.1.2.2. Nghiên cứu về quá trình thấm và giữ nước của đất
Kết quả nghiên cứu của Vu Chí Dân và Vương Lễ Tiên, (2001) [19] cho
thấy, vật rơi rụng có khả năng ngăn giữ nước tương đối lớn, nó có tác dụng bổ sung
nước cho đất và cung cấp cho thực vật. Ngoài ra, vật rơi rụng còn có những lỗ hổng
lớn và nhiều hơn so với đất, nên lượng nước giữ bởi vật rơi rụng dễ dàng bốc hơi đi.
Những nghiên cứu của Black và Kelliher (1989) cho thấy, lượng nước bốc hơi từ
vật rơi rụng của các kiểu rừng khác nhau chiếm khoảng 3- 21% tổng lượng nước
bốc hơi trên mặt đất rừng. Theo Tietema và cộng sự (1992), tốc độ nitrate hóa và
tốc độ khoáng hóa của thảm mục phụ thuộc vào hàm lượng nước có trong lớp thảm
mục đó (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2009) [29].
Từ lý luận phát sinh dòng chảy, sự thấm nước của đất là chỉ thị cho khả năng
của tầng điều tiết quan trọng nhất trong tuần hoàn thủy văn rừng, sau khi nước mưa
đã đi qua bầu không khí, lớp thảm thực vật và vật rơi rụng che phủ. Nước thấm
xuống đất và nước tích giữ trong đất rừng có ý nghĩa rất quan trọng đối với cơ chế
hình thành dòng chảy trên đất rừng. Có nhiều mô hình thấm nước của đất dựa vào
việc đơn giản hóa quá trình vật lý và các mô hình kinh nghiệm, trong đó bao gồm
mô hình Green - Ampt (1911), mô hình Horton (1933, 1945), mô hình Philip (1957,
1969) và mô hình cải tiến của Smith R E - Parlange J Y, (1978), v.v... (dẫn theo
Phạm Văn Điển, 2009) [29].
Kết quả nghiên cứu của Trần Huệ Tuyền (1994) [112] cho thấy, đất rừng có
độ hổng mao quản lớn, thì tốc độ thấm nước của đất rừng sẽ tăng lên. Lượng nước
giữ trong đất là một chỉ tiêu rất quan trọng để đánh giá tác dụng nuôi dưỡng nguồn
nước của rừng. Ở Trung Quốc, các nhà khoa học thường dùng lượng nước bão hòa
10
các lỗ hổng ngoài mao quản trong đất rừng để tính toán lượng nước thấm xuống
đất. Theo kết quả nghiên cứu, mỗi hecta đất rừng có thể tích giữ được lượng nước
641 - 679 tấn (Vu Chí Dân, Vương Lễ Tiên, 2001) [19].
1.1.1.3. Ảnh hưởng của thảm thực vật rừng đến khả năng chống xói mòn đất
Thảm thực vật rừng không chỉ ảnh hưởng đến khả năng điều tiết dòng chảy
mặt, mà nó còn có ảnh hưởng không nhỏ đến khả năng phòng chống xói mòn tầng
đất mặt. Công trình nghiên cứu đầu tiên về xói mòn đất được thực hiện bởi nhà bác
học Volni người Đức trong thời kỳ 1877 đến 1885 (Hudson, 1981) [46]. Những ô
thí nghiệm nhỏ được ông sử dụng để nghiên cứu hàng loạt nhân tố như thực bì, lớp
phủ thực bì, loại đất, độ dốc của bề mặt đất có liên quan đến dòng chảy và xói mòn
đất. Kết quả nghiên cứu đã giúp ông tìm ra được các yếu tố liên quan đến xói mòn
gồm dòng chảy bề mặt do mưa, lớp phủ thực vật, tốc độ thấm nước của đất và hình
thái địa hình - dẫn theo Nguyễn Trọng Hà (1996) [34]. Tuy nhiên, phần lớn các kết
luận còn manh tính định tính, chưa được định lượng rõ ràng.
“Xói mòn đất là một quá trình phá huỷ lớp phủ thổ nhưỡng (bao gồm cả
phần phá huỷ thành phần cơ, lý, hoá, chất dinh dưỡng, v.v…của đất) dưới tác động
của các nhân tố tự nhiên và nhân sinh làm giảm độ phì của đất, gây ra bạc màu,
thoái hoá đất, letarit hoá, trơ sỏi đá v.v…ảnh hưởng trực tiếp đến sự sống và phát
triển của thảm thực vật rừng, thảm cây trồng khác” - dẫn theo Nguyễn Quang Mỹ
(1990) [66]. Theo Bennet H.H (1993) [122], có 4 dạng xói mòn đó là: xói mòn bề
mặt, xói mòn rãnh nhỏ, xói mòn rãnh lớn và xói mòn xảy ra do tác động và va đập
của các hạt mưa.
Bằng thí nghiệm trong phòng, Ellsion (Hudson, 1981) [46] cho rằng các loại
đất khác nhau có biểu hiện khác nhau trong các pha của xói mòn đất do nước. Ellison
là người đầu tiên phát hiện ra vai trò của lớp phủ thực vật trong việc hạn chế xói mòn
đất và vai trò cực kỳ quan trọng của hạt mưa rơi đối với xói mòn. Phát hiện này của
ông đã mở ra một phương hướng mới trong nghiên cứu về xói mòn và khẳng định
khả năng bảo vệ đất của lớp thảm thực vật. Nó đã mở ra hướng sử dụng cấu trúc thảm
thực vật trong các biện pháp chống xói mòn nhằm bảo vệ độ phì của đất.
11
Từ đó đến nay, nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của rừng tới xói mòn đất
và thuỷ văn, trong đó phải kể đến các công trình tiêu biểu như: Nghiên cứu tác
động của giọt mưa, ảnh hưởng của dòng chảy mặt tới xói mòn đất và cơ chế của
quá trình xói mòn đất cho thấy xói mòn đất tăng tỷ lệ với đường kính của hạt
mưa và bình phương của tốc độ dòng chảy (Hudson H., 1971; 1981),... Ngoài ra,
các nhân tố khác gây ảnh hưởng tới xói mòn đất như độ dốc, chiều dài sườn dốc,
hệ số xói mòn đất, lớp phủ thực vật,... cũng được nghiên cứu sâu, rộng qua các
công trình của (Smith D.D. và Wischmeier W.H., 1957; 1962; 1966; 1971),
(Ching J.G., 1978), (Bennet K., 1958), (Daxlavxkii., 1962; 1977) [163]. Những
nghiên cứu này đã góp phần tìm ra cơ chế của quá trình xói mòn cũng như việc
đề xuất các biện pháp chống xói mòn thích hợp và có ý nghĩa đặc biệt đối với
công tác xây dựng rừng phòng hộ đầu nguồn.
Xói mòn đất đã được các nhà khoa học thế kỷ XX nghiên cứu thực nghiệm
và khái quát hoá thành công thức toán học như: Phương trình xói mòn mặt đất của
Horton (1945), Phương trình mất đất của Musgave (1947), Phương trình phá huỷ
kết cấu của hạt mưa (bằng nghiên cứu trong phòng thí nghiệm) của Ellison (1945),
Phương trình mất đất phổ dụng của Wischmeier và Smith (1958, 1978) [163],…
hoặc nghiên cứu thông qua xây dựng mô hình mô phỏng như: Mô hình bồi lắng của
Megev (1967), Mô hình mô phỏng quá trình bồi lắng của Fleming và Fhamy
(1973), Mô hình xói mòn đất dốc của Foster và Meyer (1975), Mô hình mất đất do
dòng chảy của Fleming và Walker (1977),… (dẫn theo Phạm Văn Điển, Võ Đại
Hải, Vương Văn Quỳnh, 2011) [30].
Vào cuối năm 1950 tại trường đại học tổng hợp Pardin (Mỹ) đã xây dựng
được phương trình mất đất phổ dụng. Sau đó phương trình được W. H. Wischmeier
và D.D. Smith đã hoàn chỉnh dần, kết hợp với việc xác định hệ số xói mòn đất K
thông qua giá trị % của hạt cát mịn, % hạt cát thô, lượng chất hữu cơ, cấu trúc đất
và sức thấm nước của đất (W. H. Wischmeier, 1978) [162]. Tuy nhiên, trong quá
trình sử dụng chúng ta cần có những nghiên cứu bổ sung để điều chỉnh các hệ số
12
cho phù hợp với điều kiện địa lý, địa chất, thổ nhưỡng, tập quán canh tác và đặc
tính cây trồng ở từng địa phương.
1.1.1.4. Nghiên cứu về đặc điểm cấu trúc rừng, tái sinh và xu hướng biến đổi của
thảm thực vật rừng
1.1.1.4.1. Nghiên cứu đặc điểm cấu trúc thảm thực vật
Đại diện cho nhóm nghiên cứu coi các nhân tố sinh thái ảnh hưởng đến tái
sinh, phục hồi rừng có sự can thiệp của con người như các công trình của các nhà
lâm học Gorxenhin (1972, 1976) Bêlốp (1982). Đáng chú ý là các công trình nghiên
cứu của Maslacop E.L (1981), Mêlêkhốp I.C (1966), Pabedinxkion (1966),
Myiawaki (1993), Yu cùng các cộng sự (1994), Goosem và Tucker (1995),
Kooyman (1996) và các tác giả khác đưa ra nhiều hướng tiếp cận nhằm phục hồi hệ
sinh thái rừng nghèo kiệt do các tác động bất lợi của yếu tố ngoại cảnh. Kết quả
bước đầu đã tạo nên những khu rừng có cấu trúc và làm tăng mức độ đa dạng về
loài (dẫn theo Vũ Tiến Hinh và Phạm Văn Điển, 2006 [42]).
Công trình nghiên cứu của Moltranov A.A (1960, 1973) và Matveev P.N
(1973) là những công trình lớn đề cập đến ảnh hưởng của các nhân tố cấu trúc đến
khả năng điều tiết nước, bảo vệ đất của rừng. Tuy nhiên, do cấu trúc của rừng Ôn
đới có lớp thảm mục rất dày nên các tác giả chưa chú ý đến vai trò của tầng đất mặt,
cấu trúc tầng thứ cũng chưa được các tác giả nghiên cứu sâu. Những thiếu sót này
đã được Lui Wenyao và các cộng sự (1992) bổ sung khi nghiên cứu tại tỉnh Vân
Nam - Trung Quốc (dẫn theo Võ Đại Hải, 1996) [35].
1.1.1.4.2. Nghiên cứu về tái sinh rừng
P.W.Richards (1952) [150] đã tiến hành nghiên cứu tái sinh ở rừng mưa
nhiệt đới và cho xuất bản cuốn “Rừng mưa nhiệt đới”. Kết quả nghiên cứu cho thấy
tái sinh rừng mưa nhiệt đới vô cùng phức tạp, cây tái sinh tự nhiên có phân bố cụm,
một số khác có phân bố Poisson.
13
Vanstenis (1956) khi nghiên cứu rừng mưa nhiệt đới châu Á đã nêu lên hai
đặc điểm tái sinh phổ biến đó là tái sinh vệt của loài cây ưa sáng và tái sinh phân tán
liên tục của loài cây chịu bóng.
Đối với rừng mưa nhiệt đới, nhiều công trình nghiên cứu cách thức xử lí lâm
sinh tại châu Phi, châu Mỹ, châu Úc… Riêng khu vực Đông Nam Á chưa được
nghiên cứu nhiều. Kết quả nghiên cứu của G.Baur đã chỉ ra rằng, sự thiếu hụt ánh
sáng ảnh hưởng đến sinh trưởng và phát triển của cây con [3].
Theo Ghent.A.W (1969) [135] tầng cây bụi và thảm tươi có ảnh hưởng lớn
tới quá trình tái sinh của loài cây gỗ và thảm mục, chế độ thuỷ nhiệt, tầng đất mặt
đều có quan hệ với tái sinh rừng ở mức độ khác nhau.
Ảnh hưởng của cấu trúc quần thụ tới tái sinh: Nghiên cứu của Anden.S
(1981) cho thấy độ khép tán của quần thụ có quan hệ với mật độ và sức sống của
cây con; độ đầy tối ưu cho sự phát triển bình thường của cây gỗ là 0,6 - 0,7.
Aubreville (1983) nhận thấy: trong rừng mưa thì tổ thành rừng thay đổi theo
không gian và thời gian. Tổ hợp các loài sẽ được thay thế bằng những loài cây khác
hẳn. Nếu xét trên một diện tích nhỏ tổ hợp loài cây tái sinh không mang tính chất
thừa kế. Nhưng nếu xét trên một phạm vi rộng lớn thì tổ hợp các loài cây tái sinh sẽ
kế thừa nhau theo phương thức tuần hoàn. Thành công của Aubreville đã khái quát
được hiện tượng bức khảm tái sinh và coi đó là “Hiện tượng thuần tuý ngẫu nhiên”
và không lí giải nguyên nhân nào đã dẫn đến việc hình thành các tổ hợp loài tái sinh
khác nhau. Vì vậy mà kết quả của ông còn thiếu tính thuyết phục.
1.1.1.4.3. Nghiên cứu về biến động của thảm thực vật rừng
Có nhiều công trình nghiên cứu về diễn thế rừng đã được công bố
Bratawinnata, A., (1994) [124]; Ghent, A.W., (1969) [135]; Harden, G., (1991) [137];
Ludwig, K., (1996) [145]. Đáng chú ý là công trình “Rừng mưa nhiệt đới“ của
Richards, P.W. et al., (1996) [150] tác giả đã mô tả quá trình diễn thế nguyên sinh,
thứ sinh cả trên cạn và dưới nước tại một số vùng nhiệt đới châu Á, châu Phi và châu
Mỹ. Theo tác giả quá trình diễn thế thứ sinh trên cạn lặp lại quá trình tái sinh tự nhiên
