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 XĨI MỊN 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 XĨI MỊN 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 hồn 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 hồn thành luận văn, tơi 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 q báu đó.
Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS. Hà Quang Khải,
TS. Phạm Văn Điển, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tơi trong q trình
thực tập và hồn thành luận văn này.
Để thu thập số liệu thực nghiệm cho luận văn, tơi 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 phịng hộ đầu nguồn Sơng 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 tơi xin gửi lời cảm ơn tới tất cả bạn bè, đồng nghiệp đã giúp
đỡ tơi hồn thành luận văn này.
Tuy đã có nhiều cố gắng, song thời gian, trình độ và kinh nghiệm cịn
hạn chế nên luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Tơi rất
mong nhận được sự góp ý, bổ sung, của các thầy cô giáo và các bạn đồng
nghiệp để luận văn được hồn thiện hơn.
Tơi 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
1.2.1. Thành quả nghiên cứu

1.2.2. Tồn tại nghiên cứu
1.3. Thảo luận

8
8
12
13

Chương 2: MỤC TIÊU, GIỚI HẠN, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG
VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu

14
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 mịn

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
mịn tại khu vực nghiên cứu
2.4. Phương pháp nghiên cứu

16
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 tốn 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
Chương 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

33

4.1. Đặc điểm của chế độ mưa

35

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 mịn 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 mịn

67

4.4.1. Lượng nước chảy bề mặt
4.4.2. Mối liên hệ giữa lượng đất xói mịn với những nhân tố có ảnh
hưởng quan trọng
4.4.3. Xác định các tham số K, R, C trong phương trình dự đốn
xói mịn đất của Wischmeier W.H và Smith D.D (1978)
4.5. Đề xuất tiêu chuẩn thảm thực vật đáp ứng yêu cầu bảo vệ đất

69
72

77
80

4.5.1. Tiêu chuẩn thảm thực vật bắt đầu có ý nghĩa giảm xói mịn 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 mịn
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 mịn

Tấn/ha/năm

BM

Lượng nước chảy bề mặt

BM/P

Hệ số dịng 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 mịn

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 khơng đều của mưa

K

Hệ số xói mịn đất

L

Chiều dài sườn dốc

LS

Hệ số địa hình

N

Mật độ cây

OM

Hàm lượng mùn

dm3, mm
%

mm/phút, mm/h
mm/h

m
Cây/ha
%


vi

ƠTC

Ơ tiêu chuẩn

P

Lượng mưa

R

Hệ số xói mịn do mưa

S

Hệ số độ dốc

t

Thời gian

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

mm
J/m2, phút-tấn/acre
phút
%

%

%


vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng

TT

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 mịn

40

theo tháng trong năm
4.7

Phân bố hệ số xói mịn 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

48

thảm thực vật
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

51

thảm thực vật
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

52

nhân tố ảnh hưởng
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

59

trạng thái thảm thực vật
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

62

lượng nước hút của vật rơi rụng (lít nước/kg vật rơi rụng khơ)
4.22 Tốc độ hút nước của vật rơi rụng ở các trạng thái thảm thực

65

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

66

các trạng thái thảm thực vật
4.24 Lượng nước chảy bề mặt đo được trên các ô thí nghiệm ở

69

các trạng thái thảm thực vật
4.25 Hệ số dòng chảy mặt và các chỉ tiêu tổng hợp của các trạng

71

thái thảm thực vật
4.26 Phương trình tương quan của hệ số dòng chảy mặt với chỉ

71

tiêu tổng hợp
4.27 Thống kê lượng đất xói mịn theo đặc điểm của địa hình-thổ nhưỡng

73

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

73

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

75

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

75

đặc điểm của địa hình-thổ nhưỡng
4.31 Phương trình tương quan giữa lượng đất xói mịn với các

76

chỉ tiêu tổng hợp
4.32 Phương trình tương quan giữa lượng đất xói mịn với hệ số

77

dòng chảy mặt
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 mịn

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

88

thảm thực vật


ix

DANH MỤC CÁC HÌNH
TT
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7

Tên hình
Trang
Sơ đồ ơ thí nghiệm và bố trí máng thu nước
19
Sơ đồ máng thu nước trong ô thí nghiệm và mặt cắt
20
Ảnh bố trí máng thu nước tại ÔTC 01
21

Sơ đồ tuyến điều tra độ tàn che tầng cây cao
24
Sơ đồ bố trí ơ điều tra độ che phủ của lớp cây bụi, thảm tươi
24
Biểu đồ phân bố lượng mưa theo tháng trong năm
38
Biểu đồ quá trình thấm nước của đất tại các trạng thái thực vật
53
Ảnh trạng thái rừng trồng keo tai tượng
54
Ảnh trạng thái rừng trồng Luồng
55
Ảnh trạng thái rừng tự nhiên IIIA3
55
Ảnh thí nghiệm quá trình hút nước của vật rơi rụng
61
Biểu đồ đường biểu diễn quá trình hút nước của vật rơi rụng 63
trạng thái IA

4.8

Biểu đồ đường biểu diễn quá trình hút nước của vật rơi rụng 63
trạng thái IIA, IIB

4.9

Biểu đồ đường biểu diễn quá trình hút nước của vật rơi rụng 64
trạng thái IIIA1, IIIA3

4.10 Biểu đồ đường biểu diễn quá trình hút nước của vật rơi rụng 64

trạng thái rừng trồng Keo tai tượng và Luồng
4.11 Biểu đồ tỷ lệ nước giữ tối đa của vật rơi rụng ở các trạng thái 67
thảm thực vật
4.12
4.13
4.14
4.14
4.15

Ảnh bố trí máng thu nước tại trạng thái rừng tự nhiên II B
Ảnh bố trí máng thu nước tại trạng thái rừng trồng Keo tai tượng
Ảnh bố trí máng thu nước tại trạng thái rừng trồng Luồng
Biểu đồ hệ số dòng chảy mặt tại các trạng thái thảm thực vật
Biểu đồ lượng đất xói mịn tại các trạng thái thảm thực vật

68
68
69
70
74


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
Nghiên cứu xói mịn 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 tồn lâu dài cho các cơng trình
thủy lợi, thủy điện. Nhu cầu đó, địi 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 cịn thiếu nhiều thơng tin cần thiết cho việc dự báo
lượng đất xói mịn. Cũng như chưa xác định được tiêu chuẩn hợp lý của thảm
thực vật đáp ứng u cầu bảo vệ đất, hạn chế xói mịn trên từng khu vực cụ
thể, để đảm bảo tính ổn định, bền vững của môi trường sống và sự trường tồn
của các cơng 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 mịn đất,
nhưng những rừng trồng tạo ra lại có khả năng giữ nước và bảo vệ đất khơng
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 mịn 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 mịn 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 mịn 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 mịn đất và một
số giải pháp kỹ thuật lâm sinh nhằm phát triển rừng theo hướng đáp ứng tiêu
chuẩn đã đề ra.


2
Chương 1
TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1.

Ở ngoài nước

1.1.1. Thành quả nghiên cứu

Ảnh hưởng của rừng đến xói mịn đất do nước có liên hệ mật thiết với
những ảnh hưởng của rừng đến số lượng nước. Vì vậy, trong các cơng trình
nghiên cứu về xói mịn đất thường dành một nội dung đáng kể cho việc
nghiên cứu ảnh hưởng của rừng đến số lượng nước trên quy mô lâm phần.
1.1.1.1. Lượng nước giữ bởi vật rơi rụng
Vật rơi rụng có khả năng ngăn giữ nước tương đối lớn, nên có tác dụng
bổ sung nước cho đất và cung cấp cho thực vật (Vu Chí Dân và Vương Lễ
Tiên, 2001) [2]. Ngồi ra, vật rơi rụng cịn 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) (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2009) [9]
cho thấy rằng, 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.
Schaap và Bouten (1997) (dẫn theo Vu Chí Dân và Vương Lễ Tiên, 2001) [2]
sử dụng thiết bị đo lường Lysimeter để xác định lượng nước bốc hơi của vật
rơi rụng và sự khác biệt của nhiệt độ khơng khí trên bề mặt của nó đến độ cao
một mét, đã thu được kết quả tương đối tốt. Sự hút giữ nước của vật rơi rụng
cịn có ý nghĩa quan trọng về mặt cung cấp chất dinh dưỡng cho thảm thực vật
rừng. Những nghiên cứu của Tietema và cộng sự (1992) (dẫn theo Phạm Văn
Điển, 2009) [9] cho thấy, tốc độ nitrate hóa và tốc độ khống hóa của thảm
mục phụ thuộc vào hàm lượng nước của nó.


3
1.1.1.2. Lượng nước chảy bề mặt
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 cao (Douglass, 1977) [39];
Pritchett, 1979) [44]. 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) [45].
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 (Horton, 1935, 1945)
(dẫn theo Phạm Văn Điển (2009) [9] để nghiên cứu cơ chế hình thành dịng
chảy trên mặt đất. Lý luận này, chiếm một địa vị thống trị trong lĩnh vực thủy
văn học cơng trình kéo dài suốt khoảng 30 năm (Foster G R, 1982) [42].
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) [43] 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 được cường độ nước
thấm vào đất, đã nêu ra khung lý luận về động thái hình thành dịng chảy của
mưa to, sau đó đã triển khai nhiều nghiên cứu thực nghiệm nhằm tìm hiểu cơ
chế hình thành dịng chảy của mưa to dữ dội, chủ yếu trên những khu vực ôn
đới ẩm ướt của châu Âu và ở nước Mỹ (Bonell,1993) [38]. Vào những năm
1970, lý luận diện tích sản sinh dịng 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) [9]- đặt cơ sở cho việc hình thành lý luận về cơ chế
hình thành dịng chảy.


4
1.1.1.3. Quá trình thấm và giữ nước của đất
Sự thấm nước của đất là một trong những vấn đề được nghiên cứu sâu
rộng trong lĩnh vực thủy văn học. 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 khơng 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 dịng chảy trên
đất rừng. Có nhiều mơ hình thấm nước của đất dựa vào việc đơn giản hóa q

trình vật lý và các mơ hình kinh nghiệm, trong đó bao gồm mơ hình Green –
Ampt (1911) , mơ hình Horton (1933, 1945), mơ hình Philip (1957, 1969) và
mơ hình cải tiên của nó là mơ hình Smith R E – Parlange J Y, (1978), v.v...
(dẫn theo Phạm Văn Điển, 2009) [9].
Kết quả nghiên cứu của Trần Huệ Tuyền (1994) [36] 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 hịa các lỗ hổng ngồi mao quản trong đất rừng để tính
tốn lượng nước thấm xuống đất. Theo kết quả nghiên cứu, mỗi hecta đất
rừng có thể tích giữ được lượng nước 641 – 679 tấn/ha (Vu Chí Dân, Vương
Lễ Tiên, 2001) [2].
1.1.1.2. Nghiên cứu về xói mịn đất
Cơng trình nghiên cứu đầu tiên về xói mịn đất được thực hiện bởi nhà
bác học Volni người Đức trong thời kỳ 1877 đến 1885 (Hudson, 1981) [17].
Những ơ 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
dịng chảy và xói mịn đất. Tuy nhiên, phần lớn các kết luận chưa được định


5
lượng rõ ràng.
Bằng thí nghiệm trong phịng, Ellsion (Hudson, 1981) [17] thấy rằng
các loại đất khác nhau có biểu hiện khác nhau trong các pha của xói mịn đất
do nước. Ellison là người đầu tiên phát hiện ra vai trò của lớp phủ thực vật
trong việc hạn chế xói mịn đất và vai trò cực kỳ quan trọng của hạt mưa rơi
đối với xói mịn. Phát hiện này của ơng đã mở ra một phương hướng mới
trong nghiên cứu về xói mịn 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 mịn nhằm bảo vệ độ phì của đất.

Tiếp theo đó, nhiều tác giả đã tập trung nghiên cứu tác động của giọt
mưa và ảnh hưởng cuả dòng chảy tới xói mịn đất, đưa ra cơ chế của q trình
xói mịn đất, như cơng trình của Hudson H (1981) [17], đã nghiên cứu ảnh
hưởng của kích thước hạt mưa, cường độ mưa, phân bố mưa,… tới xói mịn
đất. Tác giả cho biết xói mịn đất tăng tỷ lệ với đường kính của hạt mưa và
bình phương của tốc độ dịng chảy. Cùng với các nhân tố mưa, các nhân tố
khác gây ảnh hưởng tới xói mịn đất như độ dốc, chiều dài sườn dốc, loại đất,
lớp phủ thực vật,…Cũng đã được nghiên cứu sâu, rộng trong các cơng trình
của Smith D.D và Wischmeier W.H (1957), của Ching J.G (1978), Benven
(1958) (dẫn theo Võ Đại Hải, 1996) [13], … Những nghiên cứu này đã góp
phần tìm ra cơ chế của q trình xói mịn cũng như việc đề xuất các biện pháp
chống xói mịn thích hợp.
Nhiều phương trình dự báo xói mòn đất đựơc xây dựng dựa trên kết
quả nghiên cứu thực nghiệm như phương trình của A.D. Ivanovski và Kornov
(1937), phương trình Corchiacop A.N (1938), phương trình Wischmeier W.H
– Smith D.D (1957-1962) (dẫn theo Phạm Ngọc Dũng, 1991) [3]… Kết quả
quan trọng của nghiên cứu xói mịn và khả năng bảo vệ đất trong giai đoạn
này là để xây dựng được phương trình mất đất phổ dụng ở trường đại học


6
tổng hợp Pardin (Mỹ) vào cuối năm 1950 (Hudson, 1981) [17]. Sau đó
phương trình được Wischmeier W.H hồn chỉnh dần (Wischmeier W.H,
1978) [46]. Phương trình mất đất phổ dụng đã làm sáng tỏ vai trò của từng
nhân tố ảnh hưởng tới xói mịn. Nó cịn có tác dụng định hướng cho nhiều
nghiên cứu nhằm xác định quy luật xói mịn và nghiên cứu các mơ hình canh
tác bền vững ở các khu vực có điều kiện địa lý khác. Với sự trợ giúp của hệ
thống thông tin địa lý (GIS), ngày nay người ta đã sử dụng rộng rãi phương
trình Wischmeier W.H – Smith D.D để xây dựng bản đồ xói mịn đất, phân
vùng đất xói mịn để từ đó xác định các biện pháp phịng chống thích hợp cho

từng loại đất và từng vùng. Đây là hướng đi mới rất có hiệu quả, cho kết quả
nhanh, giảm được chi phí, nhưng địi hỏi số liệu đầu vào phải chính xác. Tuy
nhiên, sử dụng phương trình mất đất phổ dụng vẫn gặp phải những khó khăn
nhất định, địi hỏi phải có những nghiên cứu bổ sung để điều chỉnh các hệ số
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.
Kết quả nhiên cứu của G.Fiebiger (1993) [41] xác nhận rằng, nguy cơ
xói mịn đất dưới tầng cây gỗ có thể tăng lên do giọt mưa dưới tán có kích
thước lớn hơn. Những loại cây có phiến lá to (như lá tếch – Tectona grandis)
thường tạo ra các giọt nước ngưng đọng có kích thước lớn, nên khi rơi từ tán
lá xuống sẽ có sức cơng phá bề mặt đất lớn hơn so với sức công phá của giọt
mưa tự nhiên trên đất trống... Vì vây, một trong những tiêu chí chọn lồi cây
trồng rừng phịng hộ đầu nguồn ở vùng nhiệt đới là chọn cây có tán lá dày
nhưng phiến lá phải nhỏ, càng nhỏ càng tốt.
Những nghiên cứu khác cho thấy rằng, cây bụi, thảm tươi và vật rơi
rụng có vai trị rất lớn trong việc hạn chế xói mịn đất. Nếu chúng bị phá trụi
hoặc bị lấy đi khỏi đất rừng thì tầng cây gỗ phía trên sẽ khơng có tác dụng
giảm thiểu xói mịn trên sườn dốc. FAO (1994a, 1994b) [11], [12] đã tổng kết


7
nhiều tài liệu nghiên cứu xói mịn đất dưới các loại rừng và kiểu sử dụng đất
khác nhau và đã chỉ ra rằng, q trình tích lũy lượng sinh vật là cơ chế sinh
vật học chủ yếu để khống chế xói mịn.
Ở Trung Quốc, trong lĩnh vực nghiên cứu hiệu quả ni dưỡng nguồn
nước, đã phân tích tác dụng của bộ rễ cây trên bề mặt đất dốc với sự ổn định
của thành phần cơ giới để nghiên cứu tác dụng khống chế xói mịn trọng lực
của rừng dưới góc độ động lực học; nghiên cứu về độ thô của bề mặt đất rừng
để phân tích tác dụng cản trở làm chậm tốc độ dòng chảy trên mặt đất rừng
(Trương Hồng Giang, 1989) [19].

1.1.2. Tồn tại nghiên cứu
Trong gần một thế kỉ qua mặc dù đã thu được nhiều thành quả trong
việc nghiên cứu chức năng phòng hộ nguồn nước, bảo vệ đất chống xói mịn
của rừng những trên thế giới vẫn còn tồn tại nhiều vấn đề cần được giải quyết
ngay.
- Dẫn liệu về khả năng thấm và giữ nước thực tế của đất dưới điều kiện
mưa thiên nhiên còn rất hạn chế.
- Phương pháp nghiên cứu khả năng thấm và giữ nước của đất rừng chưa
được phát triển mạnh. Hiện tại phương pháp ống vòng khuyên vẫn là một
phương pháp phổ biến, số liệu thu được chỉ phản ánh khả năng thấm và giữ
nước tiềm tàng của đất rừng, chưa phải là số liệu thực tế dưới điều kiện mưa
tự nhiên. Việc phát triển các thiết bị gây mưa nhân tạo cũng gặp nhiều khó
khăn, thường chỉ áp dụng cho khu nghiên cứu hẹp từ 0,5 m2 tới vài chục mét
vng. Độ đều, kích thước hạt mưa, cường độ mưa của mưa nhân tạo cũng
không giống như các chỉ tiêu tương ứng của mưa tự nhiên.
- Nhiều nghi vấn chưa được giải đáp, tranh luận còn gay gắt giữa các
nhà khoa học về vai trò bảo vệ đất của rừng.


8
- Cịn ít kinh nghiệm về một số lĩnh vực nghiên cứu như nghiên cứu quá
quá trình sinh địa trong tuần hồn thủy văn, nghiên cứu đặc tính thủy văn của
rừng gắn với hóa học đất,…
- Phương pháp và thiết bị đo một số thành phần cân bằng nước còn lạc
hậu, chi phí lớn, hoặc khơng phù hợp với điều kiện rừng nhiệt đới, trong đó
có phương pháp đo lượng đất xói mịn.
- Cho đến nay vẫn chưa có phương pháp nào đo lượng đất xói mịn
được coi là chuẩn mực trên phạm vi toàn thế giới để sử dụng một cách thống
nhất.
1.2. Ở trong nước

1.2.1. Thành quả nghiên cứu
Nghiên cứu về xói mịn đất ở nước ta cịn tương đối mới mẻ, tản mạn
và chỉ được phát triển mạnh trong những năm của thập kỷ 60.
Các cơng trình nghiên cứu xói mịn đất đầu tiên xuất hiện vào những năm
1960-1964 như cơng trình của Nguyễn Ngọc Bình, Cao Văn Vinh (dẫn theo
Võ Đại Hải,1996) [13] về ảnh hưởng của độ dốc tới xói mịn đất, góp phần đề
ra các chỉ tiêu và qui chế bảo vệ, sử dụng và khai thác đất dốc. Cũng trong
thời gian này các tác giả như Tơn Gia Hun, Chu Đình Hồng, Nguyễn
Xn Qt – Bùi Ngạnh (1963) (dẫn theo Võ Đại Hải, 1996) [13], … đã tập
trung nghiên cứu ở Tây Bắc, Bắc Thái, Sơn La, Phú Thọ, Lào Cai về biện
pháp công trình và trồng cây phân xanh che phủ đất. Những kết quả nghiên
cứu này, đã góp phần xây dựng nên qui phạm tạm thời thiết kế trên đồi của
Bộ Nông Nghiệp.
Mười năm tiếp theo (1965-1975) cơng tác nghiên cứu xói mịn đất tuy có
ít đi nhưng thực chất đã có hướng phát triển theo chiều rộng và chiều sâu, đã


9
có phân vùng xói mịn, xây dựng các trạm quan trắc xói mịn định vị lâu dài,
… Nổi bật nhất là cơng trình của Chu Đình Hồng (1976, 1977) và Đào
Khương (1970) (dẫn theo Võ Đại Hải, 1996) [13] về những nét đặc trưng chủ
yếu cảu xói mịn vùng khí hậu nhiệt đới Việt Nam; cơng trình của bộ mơn khí
tượng thủy văn (Viện nghiên cứu lâm nghiệp) về ảnh hưởng của rừng tới xói
mịn; cơng trình của Hà Ngọc Ngô (1971) và của Ngô Đức Thiều (dẫn theo
Võ Đại Hải, 1996) [13] về biện pháp cơng trình phân cấp dịng chảy; cơng
trình của Bùi Quang Toản (1974) (dẫn theo Võ Đại Hải, 1996) [13] về kỹ
thuật canh tác trên nương đã định canh, … Những nghiên cứu này đã đề ra
được một số biện pháp chống xói mịn đất thích hợp.
Trong những năm 1980 các cơng trình nghiên cứu đã tập trung vào xói
mịn đất và khả năng giữ nước của một số cây trồng nông nghiệp và công

nghiệp, đặc biệt là ở các vùng Tây Nguyên. Trong thời gian này, nhiều khu
nghiên cứu quan trắc định vị đã được xây dựng kiên cố bằng gạch và xi măng,
gỗ, kim loại,… Hàng loạt các cơng trình mang nhiều sắc thái và đi vào định
lượng một cách vững chắc như cơng trình nghiên cứu của Nguyễn Quang Mỹ,
Lê Thạc Cán (1983) [22], của Nguyễn Quang Mỹ, Quách Cao Yêm, Hoàng
Xuân Cơ (1984)... (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2006) [7]. Những cơng trình
nghiên cứu này đã làm rõ ảnh hưởng của nhân tố địa hình tới xói mịn, vai trị
phịng hộ về chống xói mịn của một số thảm thực vật nông nghiệp, đã chú ý
tới độ che phủ gắn liền với các giai đoạn phát triển của cây trồng, định hướng
cho việc xây dựng các giải pháp phịng chống xói mịn trên đất dốc.
Trong cơng trình nghiên cứu xói mịn đất ở Thanh Hòa (Vĩnh Phúc),
Nguyễn Quang Mỹ và Đào Đình Bắc (1985) (Dẫn theo Phạm Văn Điển,
2009) [9] đã đưa ra một số đặc điểm xói mịn đất ở Việt Nam như sau:
- Q trình xói mịn đất ở Việt Nam có những đặc điểm khác biệt so
với các nước ở miền ôn đới, hàn đới. Ở nước ta, hiện tượng xói mịn theo bề


10
mặt gây tác động to lớn hơn cả, tiếp theo là xói mịn theo dịng, cịn xói mịn
do gió chỉ hoạt động ở một số nơi có điều kiện thích hợp như ở Tây Nguyên
và dải đồng bằng hẹp ven biển miền Trung. Do đó, hướng nghiên cứu và các
biện pháp chống xói mịn đất ở nước ta chủ yếu phải nhằm vào q trình xói
mịn theo bề mặt.
- Việc chống xói mịn ở Việt Nam phải mang đặc điểm riêng của miền
nhiệt đới, chứ không theo khuôn mẫu của các nước Âu, Mỹ.
- Cường độ xói mồn đất ở Việt Nam rất mạnh (150 – 200 tấn/ha/năm),
song các biện pháp chống xói mịn cịn rất thơ sơ và chưa được triển khai rộng
rãi. Nhận định này của tác giả xem ra hơi phiến diện, vì lượng đất xói mịn
150 – 200 tấn/ha/năm chỉ xảy ra ở những nơi có độ dốc lớn, đất có kết cấu
khơng tốt , nghèo mùn, thảm thực vật trơ trụi, chứ không thể là lượng đất xói

mịn bình qn ở nước ta.
Cơng trình của Phạm Ngọc Dũng (1991) [3] về các biện pháp chống xói
mịn trên đất đỏ bazan cũng như việc ứng dụng phương trình mất đất của
Wischmeier W.H. – Smith D.D vào dự báo xói mịn cho các tỉnh Tây Ngun.
Cơng trình này lần đầu tiên đã đã xác định được các tham số của phương trình
Wischmeier W.H. – Smith D.D, tác giả cho biết: trong điều kiện thực tiễn ở
Tây Nguyên phải đưa thêm hệ số điều chỉnh (ký hiệu là Hc) vào phương trình
để giảm bởt sai số. Với giá trị Hc = 0,92-0,93 thì sai số sẽ khơng vượt quá
±2,3 đến ± 3,3%. Nghiên cứu này đã mở ra một triển vọng lớn về khả năng
ứng dụng phương trình Wischmeier W.H. – Smith D.D vào điều kiện đất lâm
nghiệp Việt Nam.Việc phá rừng đầu nguồn gây ra những tác động nghiêm
trọng, đặc biệt là hiện tượng xói mịn và bồi lắng.
Đầu những năm 1990, khi nước ta thực hiện chương trình 327 với đối
tượng chủ yếu là rừng phịng hộ, nghiên cứu thuỷ văn và xói mịn đất rừng


11
cũng được đẩy mạnh một bước. Nghiên cứu của Võ Đại Hải (1996) [13],
Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải (1997) [21] đã xây dựng 20 khu nghiên
cứu định vị ở Tây Nguyên, dưới các dạng thảm thực vật có cấu trúc khác
nhau. Đây là những cơng trình nghiên cứu tương đối tồn diện về xói mịn đất
và khả năng điều tiết nước của rừng ở nước ta, đặc biệt là đã làm rõ vai trị
phịng hộ chống xói mịn đất và điều tiết nước của các dạng cấu trúc rừng. Kết
quả nghiên cứu này, bước đầu đã xây dựng được một số luận cứ khoa học cho
việc quy hoạch, xây dựng rừng phòng hộ giữ nước, giữ đất ở nước ta trong
thời gian qua.
Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải (1997) [21] đã thành công trong
việc xác định cấu trúc hợp lý của thảm thực vật chống xói mịn. Hai tác giả đã
xây dựng được bảng tra hệ số thảm thực vật (hệ số C) tương ứng với đặc điểm
và cấu trúc của một số thảm thực vật rừng.

Nghiên cứu về xói mịn đất, Vương Văn Quỳnh và cộng sự (1994a,
1994b, 1996, 1997, 1999) [24], [25], [26], [27], [28] đã xây dựng phương
trình dự báo xói mịn đất ở Việt Nam. Từ cơng thức tính cường độ xói mịn
đất các tác giả đã xác định tiêu chuẩn bảo vệ đất của rừng và lớp phủ thực vật
nói chung thoả mãn điều kiện d < 0,8 mm/năm (tốc độ hình thành đất nhiệt
đới trong điều kiện có canh tác, Hudson, 1981).
Đối với cây trồng nông nghiệp, Nguyễn Tử Siêm và Thái Phiên (1999)
[29] cho biết những nơi đất trống (thường có cỏ tự nhiên) hoặc trồng cây theo
phương thức bình thường (khơng áp dụng các biện pháp bảo vệ) thì lượng đất
xói mịn hàng năm từ 7 – 23 tấn/ha, có nơi lên đến 50 -170 tấn/ha.
Phạm Văn Điển (2006) [7] đã nghiên cứu khả năng giữ nước của một
số thảm thực vật ở vùng phòng hộ thủy điện tỉnh Hịa Bình, và đã đưa ra cơng
thức định lượng dịng chảy mặt và xói mịn đất:


12
Hệ số dòng chảy bề mặt:
BM
(%) = 182,2214.((Cai +CP+TM)/(KS))-0.69612
P

(1 - 1)

Lượng đất xói mịn:
A = 322,8478.((Cai+CP+TM)/(K.S))-1,0231

(1 - 2)

Trong đó: BM/P (%) là hệ số dòng chảy mặt; Cai (%) là chỉ số diện tích
tán; CP (%) là độ che phủ của lớp cây bụi, thảm tươi; TM (%) là độ che phủ

của vật rơi rụng; K là hệ số xói mòn do mưa (phút – tấn/acre); S là độ dốc
(độ), A là lượng đất xói mịn (tấn/ha/năm).
Đây là những nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc dự báo
lượng đất xói mịn, cũng như có ý nghĩa chỉ dẫn cho các hoạt động xây dựng,
phát triển rừng phòng hộ đầu nguồn ở vùng hồ thủy điện tỉnh Hịa Bình.
1.2.2. Tồn tại nghiên cứu
- Xói mịn đất đã được nhiều tác giả nghiên cứu. Tuy nhiên, do nghiên
cứu xói mịn đất thường địi hỏi kinh phí lớn và các phương tiện hiện đại cho
nên phần lớn những nghiên cứu này mới được thực hiện ở mức độ nhất định,
những nghiên cứu chỉ mới mang tính đại diện, nhỏ lẻ, mức độ định lượng
thấp. Có một số tồn tại chính như sau:
+ Thiếu nhiều cơng trình nghiên cứu theo hướng phát hiện quy luật và
định lượng những quy luật đó bằng các cơng cụ tốn học phù hợp.
+ Phương pháp và thiết bị nghiên cứu chưa được cải tiến, còn lạc hậu
so với nhiều nước trên thế giới (Phùng Ngọc Lan, 2005) (dẫn theo Phạm Văn
Điển, 2009) [9]. Vì vậy, với điều kiện hồn cảnh của nước ta thì việc cải tiến
phương pháp và thiết bị nghiên cứu xói mịn đất phù hợp và khả thi trong điều
kiện mùa mưa nhiệt đới là cần thiết.


13
1.3. Thảo luận
Tổng quan các cơng trình nghiên cứu ở ngồi nước cho thấy, các cơng
trình nghiên cứu về xói mòn đất trên thế giới được tiến hành tương đối cơng
phu và tồn diện. Những kết quả nghiên cứu đó đã cung cấp thêm những
thông tin về mối quan hệ phức tạp giữa xói mịn đất và thảm thực vật.
Nghiên cứu về xói mịn đất ở nước ta được khởi đầu khá muộn so với
nhiều lĩnh vực khác, nhưng những tiến bộ khoa học về nghiên cứu xói mịn
đất trong những năm qua đã tạo ra cơ sở khoa học cho việc dự báo lượng đất
xói mịn và xây dựng rừng phịng hộ đầu nguồn. Đây chính là những định

hướng quan trọng của đề tài.
Tuy nhiên, các cơng trình nghiên cứu ở trong và ngồi nước thời gian
qua nhìn chung đều có những tồn tại chính sau: Các quy luật về xói mịn đất
chưa được định lượng rõ ràng; Lượng đất xói mịn chịu biến động lớn của
nhiều nhân tố, cho nên ở những vùng địa lý khác nhau thì quy luật biến đổi lại
khơng giống nhau, thậm chí có những nơi trái quy luật. Đặc biệt là ở các vùng
nhiệt đới, nơi mà các nhân tố gây xói mịn như lượng mưa, địa hình-thổ
nhưỡng, thảm thực vật ln có sự biến động lớn giữa các khu vực. Do đó, các
cơng trình nghiên cứu về xói mịn đất thường chỉ được sử dụng cho từng khu
vực nghiên cứu cụ thể, việc ngoại suy ra các khu vực khác bị hạn chế.
Điều này, địi hỏi phải có những nghiên cứu chun sâu về xói mịn đất
trên từng đối tượng, để có được căn cứ chính xác cho việc dự báo lượng đất
xói mịn và xây dựng tiêu chuẩn rừng phịng hộ bảo vệ đất, hạn chế xói mịn
cho khu vực cụ thể. Vì vậy, đề tài được thực hiện là hồn toàn cần thiết


14
Chương 2
MỤC TIÊU, GIỚI HẠN, ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Mục tiêu nghiên cứu
2.1.1.Về lý luận
Xác định được lượng đất xói mịn và mối liên hệ của nó với những
nhân tố có ảnh hưởng quan trọng ở khu vực nghiên cứu.
2.1.2. Về thực tiễn
Đề xuất được tiêu chuẩn đánh giá thảm thực vật phịng chống xói mịn
đất và một số giải pháp kỹ thuật nhằm phát triển rừng theo hướng đáp ứng
tiêu chuẩn đề ra.
2.2. Đối tượng nghiên cứu
- Địa bàn nghiên cứu của đề tài là vùng phòng hộ xung yếu ven hồ thủy

lợi – thủy điện Cửa Đặt, cụ thể là ở hai xã Lương Sơn và Yên Nhân, huyện
Thường Xuân – tỉnh Thanh Hóa.
- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là đặc điểm giữ nước và bảo vệ đất
chống xói mịn của các trạng thái thảm thực vật khác nhau (tập trung ở các
đối tượng thảm thực vật gồm: trảng cỏ (I A); rừng tự nhiên (IIA, IIB, IIIA1,
IIIA3); rừng trồng ( Luồng và Keo tai tượng) thuộc 2 xã Lương Sơn và Yên
Nhân nằm trong lưu vực hồ chứa nước Cửa Đặt, huyện Thường Xuân – tỉnh
Thanh Hóa, với ranh giới hành chính theo quyết định số 364/CP.
2.3. Nội dung nghiên cứu
2.3.1. Nghiên cứu đặc điểm của chế độ mưa
- Lượng mưa và cường độ mưa