Nghiên cứu đặc điểm tính chất đất và đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường đất dốc trên địa bàn huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên (Luận văn thạc sĩ)

ĐẠI HỌC
HỌC THÁI
THÁI NGUYÊN
NGUYÊN
ĐẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
--------------------------------

ÔNG Á HUÂN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM TÍNH CHẤT ĐẤT
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG
ĐẤT DỐC TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LƯƠNG,
TỈNH THÁI NGUYÊN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

THÁI NGUYÊN - 2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
----------

ÔNG Á HUÂN

NGHIÊN CỨU ĐẶC ĐIỂM TÍNH CHẤT ĐẤT
VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG
ĐẤT DỐC TRÊN ĐỊA BÀN HUYỆN PHÚ LƯƠNG,
TỈNH THÁI NGUYÊN
Chuyên ngành: Khoa Học Môi Trường

Mã số: 60 44 03 01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. Đàm Xuân Vận

THÁI NGUYÊN - 2017


i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là kết quả lao động, nghiên cứu của tôi dưới sự hướng
dẫn của PGS.TS. Đàm Xuân Vận, các số liệu và kết quả, số liệu khảo sát thực tế
trong luận văn là trung thực. Ngoài ra tôi cũng có sử dụng một số nhận xét nhận
định của các tác giả và được trích dẫn trong phần tài liệu tham khảo.

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2017
Tác giả

Ông Á Huân


ii
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được bản Luận văn, tác giả đã nhận được sự chỉ bảo, giúp đỡ rất
tận tình, chu đáo của PGS.TS. Đàm Xuân Vận, người đã trực tiếp hướng dẫn trong suốt
quá trình thực hiện Luận văn, sự giúp đỡ, động viên của các Thầy, Cô giáo trong Khoa
Môi trường, Khoa Sau Đại học. Nhân dịp này, cho phép tác giả được bày tỏ lòng biết
ơn chân thành và sâu sắc tới những sự giúp đỡ đó.
Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của tập thể thầy giáo bộ môn

Công nghệ Môi trường - Khoa học Môi trường và Trái đất – trường Đại học khoa
học - Đại học Thái Nguyên, đã chỉ bảo tận tình trong quá trình phân tích mẫu tại
phòng phân tích để hoàn thành Luận văn.
Tuy nhiên đề tài có khối lượng tính toán lớn nên còn một số tồn tại, thiếu sót.
Tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo cũng
như những ý kiến đóng góp của bạn bè và của đồng nghiệp.
Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày

tháng

Tác giả

Ông Á Huân

năm 2017


iii
MỤC LỤC
Trang
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
MỤC LỤC ................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT ................................................................. vi
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ....................................................................................... viii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1
1. Tính cấp thiết của đề tài .......................................................................................... 1
2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................................. 2

2.1. Mục tiêu tổng quát .............................................................................................. 2
2.2. Mục tiêu cụ thể ..................................................................................................... 2
3. Ý nghĩa của đề tài .................................................................................................... 3
3.1. Ý nghĩa khoa học của đề tài ................................................................................. 3
3.2. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài.................................................................................. 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU ....................................... 4
1.1. Cơ sở khoa học ..................................................................................................... 4
1.1.1. Cơ sở lý luận ..................................................................................................... 4
1.2. Nghiên cứu về tính chất đất và độ dốc trên thế giới và Việt Nam ....................... 7
1.2.1. Những nghiên cứu trên thế giới ........................................................................ 7
1.2.2. Những nghiên cứu tại Việt Nam .................................................................... 14
1.2.3. Đánh giá chung ............................................................................................... 21
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...... 22
2.1. Đối tượng nghiên cứu và phạm vi nghiên cứu ................................................... 22
2.1.1. Đối tượng nghiên cứu...................................................................................... 22
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ......................................................................................... 22
2.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu ...................................................................... 22
2.3. Nôi dung nghiên cứu .......................................................................................... 22


iv
2.4. Phương pháp nghiên cứu.................................................................................... 23
2.4.1. Phương pháp thu thập số liệu .......................................................................... 23
2.4.2. Phương pháp chọn điểm nghiên cứu ............................................................... 23
2.4.3. Phương pháp phân tích các yếu tố tác động .................................................... 23
2.4.4. Phương pháp lấy mẫu đất phân tích ................................................................ 24
2.4.5. Phương pháp so sánh và xử lý số liệu ............................................................ 26
2.4.6. Phương pháp ước lượng và giả thuyết nghiên cứu ......................................... 28
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................. 29
3.1. Đặc điểm đất dốc theo các cấp độ dốc và tầng dày tại huyện Phú Lương ......... 29

3.1.1. Phân loại theo cấp độ dốc tại huyện Phú Lương ............................................. 29
3.1.2. Phân loại theo tầng dày của đất dốc tại huyện Phú Lương ............................. 32
3.2. Nghiên cứu các yếu tố tác động đến tính chất môi trường đất dốc dựa vào
phân tích tương quan giữa các yếu tố tài nguyên sinh khí hậu trên địa bàn
huyện phú Lương ...................................................................................................... 33
3.2.1. Tương quan giữa các yếu tố tài nguyên sinh khí hậu tại tiểu vùng 1 trên
địa bàn huyện Phú Lương ......................................................................................... 33
3.2.2. Tương quan giữa các yếu tố tài nguyên sinh khí hậu tại tiểu vùng 2 trên
địa bàn huyện Phú Lương ......................................................................................... 36
3.2.3. Tương quan giữa các yếu tố tài nguyên sinh khí hậu tại tiểu vùng 3 trên
địa bàn huyện Phú Lương ......................................................................................... 38
3.2.4. Ý nghĩa lý thuyết và thực tiễn trong hoạt động của con người đối với tài
nguyên sinh khí hậu .................................................................................................. 40
3.2.5. Hiện trạng sử dụng đất theo chỉ số thực vật (NDVI) và độ dốc trên địa
bàn huyện Phú Lương ............................................................................................... 41
3.3. Nghiên cứu đặc điểm tính chất môi trường đất dốc dựa trên phân tích các
yếu tố ảnh hưởng đến tính chất môi trường đất dốc tại huyện Phú Lương............... 42
3.3.1. Phân tích một số tính chất đất theo độ dốc với thực vật (chỉ số NDVI) ......... 42
3.3.2. Phân tích một số hàm lượng kim loại nặng theo độ dốc với mục đích sử
dụng đất nông nghiệp tại huyện Phú Lương ............................................................. 54
3.3.3. Phân tích hóa chất BVTV theo mục đích sử dụng đất nông nghiệp ............... 64


v
3.4. Khó khăn, tồn tại và đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường đất dốc trên
địa bàn huyện Phú Lương ......................................................................................... 65
3.4.1. Khó khăn, tồn tại ............................................................................................. 65
3.4.2. Đề xuất các giải pháp bảo vệ môi trường đất dốc tại huyện Phú Lương ........ 66
3.4.3. Định hướng sử dụng bảo vệ môi trường đất dốc tại huyện Phú Lương .......... 71
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................ 75

1. Kết luận ................................................................................................................. 75
2. Kiến nghị ............................................................................................................... 76
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤC LỤC


vi
DANH MỤC CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT
AHC

: Phân tích chùm dựa vào khoảng cách
(Agglomerative Hierarchical Clustering)

BTNMT

: Bộ tài nguyên môi trường

DGN

: Khoảng cách đường gần nhất

DOCAO

: Độ cao

DODOC

: Độ dốc

LM

: Lượng mưa trung bình năm

MT

: Môi trường

NDVI

: Chỉ số thực vật

PB

: Phân bón

PCA

: Phân tích thành phần chính
(Principle Component Analysis)

QCVN

: Quy chuẩn Việt Nam

QL_CT

: Khoảng cách đến đường lớn (Quốc lộ 3C
hoặc đường cao tốc Thái Nguyên - Bắc Kạn)

SKS

: Khoảng cách đến nơi khai thác khoáng sản

Sig

: Sai khác ở mức ý nghĩa ( P<0,01 và P<0,05)

TBVTV

: Thuốc bảo vệ thực vật

TCCS/PTHH : Tiêu chuẩn cơ sở / Phân tích hóa hoc
TCVN

: Tiêu chuẩn Việt Nam

TNSKH

: Tài nguyên sinh khí hậu

UBND

: Ủy ban nhân dân

VN

: Việt Nam


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang

Bảng 1.2:

Tổng hợp những nghiên cứu ảnh hưởng đến tính chất môi trường
đất trên thế giới ..................................................................................... 11
Tổng hợp những nghiên cứu ảnh hưởng đến tính chất môi

Bảng 2.1:

trường đất tại Việt Nam ................................................................. 17
Phân loại NDVI theo chất lượng thực vật trong lớp phủ bền mặt đất ........ 24

Bảng 2.2:

Tọa độ và vị trí lấy mẫu đất khu vực nghiên cứu ................................. 25

Bảng 2.3:

Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích đất ........................................... 26

Bảng 3.1:
Bảng 3.2:
Bảng 3.3:

Phân loại theo cấp độ dốc ở các tiểu vùng tại huyện Phú Lương ........... 29
Phân loại, loại đất theo cấp độ dốc tại huyện Phú Lương ..................... 31
Phân loại đất theo tầng dày tại huyện Phú Lương ................................ 32

Bảng 3.4:
Bảng 3.5:
Bảng 3.6:

Ma trận tương quan giữa yếu tố tài nguyên sinh khí hậu tại vùng 1 ........ 33
Phương trình tương quan giữa NDVI với các giá trị tại vùng 1 ........... 34
Ma trận tương quan giữa yếu tố tài nguyên sinh khí hậu tại vùng 2 ........ 36

Bảng 3.7:
Bảng 3.8:
Bảng 3.9:

Phương trình tương quan giữa NDVI với các giá trị tại vùng 2 ........... 36
Ma trận tương quan giữa yếu tố tài nguyên sinh khí hậu tại vùng 3 ........ 38
Phương trình tương quan giữa NDVI với các giá trị tại vùng 3 ........... 38

Bảng 1.1:

Bảng 3.10: Hiện trạng sử dụng đất phân loại theo chỉ số thực vật NDVI và
độ dốc trên địa bàn huyện Phú Lương .................................................. 41
Bảng 3.11: Kết quả phân tích một số tính chất đất tại các độ dốc với thực vật
(chỉ số NDVI) ........................................................................................ 42
Bảng 3.12: Tổng phương sai giải thích cho một số tính chất đất ............................ 49
Bảng 3.13: Ma trận thành phần quay của một số tính chất đất ............................... 50
Bảng 3.14: Ma trận tương quan (Pearson Correlation) giữa độ dốc với các
yếu tố tài nguyên sinh khí hậu và tính chất đất ...................................... 52
Bảng 3.15: Phân tích thống kê mô tả một số kim loại nặng trong đất..................... 55
Bảng 3.16: Tổng phương sai giải thích của một số kim loại nặng trong đất ........... 59
Bảng 3.17: Ma trận thành phần quay của một số kim loại nặng trong đất .............. 59
Bảng 3.18: Ma trận tương quan (Pearson Correlation) giữa độ dốc với các

yếu tố tài nguyên sinh khí hậu, hoạt động của con người và kim
loại nặng trong đất................................................................................. 63
Bảng 3.19: Kết quả hóa chất BVTV theo mục đích sử dụng đất nông nghiệp ....... 64
Bảng 3.20: Tổng hợp định hướng sử dụng hợp lý tài nguyên sinh khí hậu và
bảo vệ môi trường đất dốc trên địa bàn huyện Phú Lương ................... 72


viii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1:

Độ dốc của mặt đất .................................................................................. 4

Hình 2.1:

Sơ đồ giả thuyết nghiên cứu.................................................................. 28

Hình 3.1:

Quan hệ giữa các yếu tố tài nguyên sinh khí hậu tại tiểu vùng 1
huyện Phú Lương........................................................................... 35

Hình 3.2:

Quan hệ giữa các yếu tố tài nguyên sinh khí hậu tại tiểu vùng 2
huyện Phú Lương ........................................................................... 37

Hình 3.3:

Quan hệ giữa các yếu tố tài nguyên sinh khí hậu tại tiểu vùng 3
huyện Phú Lương........................................................................... 39

Hình 3.4:

Phân bố không gian nội suy của hàm lượng pH trong đất .................... 43

Hình 3.5:

Phân bố không gian nội suy của hàm lượng Đạm tổng số trong đất .... 44

Hình 3.6:

Phân bố không gian nội suy của hàm lượng Mùn tổng số trong đất .... 45

Hình 3.7:

Phân bố không gian nội suy của hàm lượng K2O dễ tiêu trong đất ...... 46

Hình 3.8:

Phân bố không gian nội suy của hàm lượng P2O5 dễ tiêu trong đất...... 46

Hình 3.9:

Phân bố không gian nội suy của hàm lượng Ca2+ trao đổi trong đất .... 47

Hình 3.10: Phân bố không gian hàm lượng Mg2+ trao đổi trong đất ....................... 48
Hình 3.11: Giá trị riêng và phần trăm tích lũy của phương sai ............................... 49
Hình 3.12: Sự phân bố của các tính chất đất và các thuộc tính cảm quan trên

cùng mặt phẳng tương quan giữa thành phần chính thứ F1 và thứ F2 ..... 50
Hình 3.13: Hàm lượng pHKCl và kim loại nặng trong 3 loại đất ............................. 56
Hình 3.14: Phân bố không gian nội suy của các kim loại nặng khác nhau ............. 58
Hình 3.15: Giá trị riêng và phần trăm tích lũy của phương sai của các .................. 59
Hình 3.16: Sự phân bố của một số kim loại nặng và các thuộc tính cảm quan ...... 60
Hình 3.17: Dendrogram (AHC) theo vị trí lấy mẫu với một số kim loại nặng
và pHkcl trong đất .................................................................................. 61
Hình 3.18: Bản đồ định hướng sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên sinh khí hậu và
bảo vệ môi trường đất dốc huyện Phú Lương, tỉnh Thái Nguyên ............. 71


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Hoạt động của con người dẫn đến những thay đổi trong môi trường toàn
cầu, ngày càng nghiêm trọng, những hậu quả cho cuộc sống tương lai của chúng
ta. Sự thay đổi thành phần không khí - một phần do phát thải CO2 và 'khí nhà kính'
- dẫn đến sự gia tăng nhiệt độ về không gian và biến đổi thời gian, những thay đổi
do sự nóng lên toàn cầu, như thay đổi lượng mưa trong khí quyển, sự gia tăng độ
ẩm ở một số địa điểm. Những thay đổi được phản ánh một cách nhạy cảm bởi các
hệ sinh thái (thảm thực vật tự nhiên và sử dụng đất trong canh tác nông nghiệp)
cùng với những thay đổi đáng kể trong quá trình hình thành và suy thoái đất, các
tính chất môi trường đất và các chức năng của đất (Várallyay, 2010) [52]. Đặc
biệt, kiến thức về tính chất đất trên các thảm thực vật khác nhau rất quan trọng để
hiểu được các quy trình về mặt đất và sinh thái, dự báo sản xuất nông nghiệp và
các chính sách quản lý môi trường đất hợp lý, các hệ thống canh tác có nhiều loại
đất, môi trường sống, các tính trạng vi khí hậu, và các loại cây trồng, dẫn đến sự
khác nhau về độ màu mỡ của đất, giữ nước và năng suất cây trồng (Sciarretta et
al, 2014) [49]. Địa hình (độ dốc) là yếu tố chính kiểm soát quy trình thủy văn và
đất đai ở quy mô cảnh quan. Điều đáng nói về mặt chất lượng đất tại các địa hình

khác nhau, cùng với tính chất đất, khí hậu, sinh vật và thời gian, là một trong
những yếu tố hình thành nền đất cơ bản. Ảnh hưởng của độ dốc cũng rõ ràng trong
khái niệm tính chất đất. Các mô hình độ cao kỹ thuật số (DEM) và các chỉ số địa
hình được tính toán từ các DEM này cho phép đo lường về mối liên hệ giữa địa
hình và các đặc điểm tính chất đất. Những mối tương quan này đã khẳng định tầm
quan trọng của địa hình đối với tính chất đất, mặc dù có sự phân tán đáng kể, có
thể do sự không đồng nhất trong tập dữ liệu lớn (Jan Seibert et al, 2007) [39]. Mặt
khác sự lan truyền chất ô nhiễm và thuốc bảo vệ thực vật trong đất nông nghiệp
dốc có thể dẫn đến ô nhiễm nước mặt thông qua các quy trình vận chuyển nhanh
như bị ảnh hưởng bởi địa hình phức tạp và tính đa dạng không gian cao của tính
chất đất và sử dụng đất ở vùng đồi núi (Xiangyu Tang et al, 2012) [53]. Việt Nam
với 3/4 diện tích đất tự nhiên là đất dốc. Nhìn chung đây là những loại đất khó


2
khai thác sử dụng và kém hiệu quả, đặc biệt khi đất đã mất thảm thực vật che phủ.
Xói mòn và rửa trôi là những mối đe dọa thường xuyên đối với đất dốc và vùng
nhiệt đới ẩm, gây nên sự mất dinh dưỡng và độ phì của lớp đất mặt, ảnh hưởng
đến năng suất cây trồng, gây tác hại xấu đối với môi trường (Lê Quốc Doanh và
cs, 2006) [9]. Phú Lương là huyện miền núi nằm ở phía Bắc tỉnh Thái Nguyên,
diện tích đất dốc chiếm trên 70% diện tích toàn huyện, địa hình cao, chia cắt phức
tạp do quá trình Castơ phát triển mạnh (Viện quy hoạch và thiết kế nông nghiệp,
2005) [32]. Các vấn đề về canh tác, khai thác khoáng sản và các yếu tố tài nguyên
sinh khí hậu luôn đe dọa thường xuyên đối với đất dốc trên địa bàn huyện. Cùng
với các hoạt động canh tác nông nghiệp, sử dụng phân bón, thuốc bảo vệ thực vật
của người dân và các hoạt động lân cận đến khu vực đất dốc như giao thông, khai
thác khoáng sản, trong các thập kỷ qua tại khu vực. Có quan hệ gì với tính chất
môi trường đất hay không được đặt ra ?. Để giải quyết những vấn đề này thì việc
nghiên cứu tính chất môi trường đất dốc có vai trò hết sức quan trọng. Với lý do
đó, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu đặc điểm tính chất đất và đề

xuất giải pháp bảo vệ môi trường đất dốc trên địa bàn huyện Phú Lương, tỉnh
Thái Nguyên’’.
2. Mục tiêu của đề tài
2.1. Mục tiêu tổng quát
Nghiên cứu chỉ ra các đặc điểm tính chất môi trường đất dốc và các yếu tố
tác động đến tính chất đất, nhằm đưa ra giải pháp bảo vệ môi trường đất dốc cho
người dân huyện Phú Lương.
2.2. Mục tiêu cụ thể
- Nghiên cứu thực trạng cấp độ dốc, tầng dầy trên địa bàn huyện Phú Lương;
- Nghiên cứu các yếu tố tác động đến tính chất môi trường đất dốc dựa
vào phân tích tương quan giữa các yếu tố tài nguyên sinh khí hậu trên địa bàn
huyện phú Lương;
- Nghiên cứu đặc điểm tính chất môi trường đất dốc dựa trên phân tích các
yếu tố ảnh hưởng đến tính chất môi trường đất dốc trên địa bàn huyện Phú Lương;
- Đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường đất dốc trên địa bàn huyện Phú Lương.


Luận văn đầy đủ ở file: Luận văn full