Nghiên cứu một số đặc điểm thủy văn của rừng trồng tại huyện bạch thông tỉnh bắc cạn

LT Lượng nước mưa lọt qua tán thảm thực vật mm MT Lượng nước chảy men thân mm Ntđ Lượng nước giữ lại trong đất mm Ntxđ Lượng nước thấm xuống đất mm Ô TC Ô tiêu chuẩn ÔDB Ô dạng bản ÔTN Ô

LỜI CAM ĐOAN

Luận văn Thạc sỹ “Nghiên cứu một số đặc điểm thuỷ văn của rừng trồng tại huyện Bạch Thông, tỉnh Bắc Kạn” Chuyên ngành lâm học, là công trình

nghiên cứu khoa học của riêng cá nhân tôi

Tôi xin cam đoan rằng các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị, một nghiên cứu nào

Trong luận văn tôi có sử dụng các thông tin từ nhiều nguồn dữ liệu của các cá nhân, tổ chức và tập thể khác nhau Các thông tin trích dẫn được sử dụng đều được ghi rõ nguồn gốc và xuất xứ

Tác giả

LỜI CẢM ƠN

Luận văn này được thực hiện và hoàn thành theo Chương trình đào tạo Thạc sĩ của Trường Đại học Lâm nghiệp, Xuân Mai, Hà Nội

Nhân dịp hoàn thành luận văn, Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới

TS Phùng Văn Khoa đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho tác giả trong thời gian học tập cũng như trong quá trình hoàn thành luận văn

Tác giả chân thành cảm ơn NCS Nguyễn Thị Thúy Hường, NCS Nguyễn Văn Khiết đã tạo điều kiện cho tác giả tham gia thu thập số liệu và cho phép tác giả được sử dụng một phần số liệu để phục vụ đề tài này

Tác giả cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Lâm nghiệp, khoa Sau đại học, khoa Lâm học, các thầy cô giáo, bạn bè, đồng nghiệp và gia đình đã quan tâm giúp đỡ tác giả trong quá trình nghiên cứu, hoàn chỉnh luận văn

Tác giả cũng gửi lời cảm ơn sâu sắc tới người dân xã Đông Phong đã nhiệt tình giúp đỡ về tinh thần và vật chất để tác giả hoàn thành luận văn của mình Mặc dù đã làm việc với tất cả sự nỗ lực, nhưng vì trình độ và thời gian hạn chế cho nên Luận văn không thể tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp, xây dựng quý báu của các nhà khoa học và bạn

bè đồng nghiệp

Tôi xin trân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày… tháng… năm 2013

Tác giả

MỤC LỤC

Trang Trang phụ bìa

Lời cam đoan i

lời cảm ơn Error! Bookmark not defined.ii Mục lục iii

Danh mục các từ viết tắt vi

Danh mục các bảng vii

Danh mục các hình viii

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2

2.1 Trên thế giới 2

2.1.1 Lượng nước mưa giữ lại trên tán 2

2.1.2 Lượng nước chảy men thân 3

2.1.3 Lượng nước mưa lọt tán 4

2.1.4 Lượng nước giữ bởi vật rơi rụng trong rừng 4

2.1.5 Lượng nước chảy bề mặt 5

2.1.6 Bốc hơi và thoát hơi nước 9

2.2 Ở Việt Nam 10

2.2.1 Lượng nước mưa giữ lại trên tán 10

2.2.2 Lượng nước chảy men thân 11

2.2.3 Lượng nước mưa lọt tán 11

2.2.4 Lượng nước hút giữ bởi vật rơi rụng 12

2.2.5 Lượng nước chảy bề mặt 13

2.2.6 Bốc và thoát hơi nước 17

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 20

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 20

2.1.1 Mục tiêu chung 20

2.1.2 Mục tiêu cụ thể 20

2.2 Đối tượng nghiên cứu 20

2.3 Phạm vi và giới hạn của đề tài 20

2.4 Nội dung nghiên cứu 21

2.4.1 Nghiên cứu đặc điểm hiện trạng rừng của một số loại rừng trồng: 21

2.4.2 Đặc điểm chế độ mưa của khu vực nghiên cứu 21

2.4.3 Nghiên cứu một số đặc điểm thủy văn cơ bản của rừng trồng và phân tích mối quan hệ giữa các nhân tốc với đặc điểm thủy văn cơ bản của rừng trồng trong khu vực 21

2.4.4 Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả phòng hộ của rừng trồng trong khu vực nghiên cứu 21

2.5 Phương pháp nghiên cứu 21

2.5.1 Phương pháp luận 21

2.5.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm 22

2.5.3 Phương pháp thu thập số liệu 2324

2.5.4 Phương pháp xử lý số liệu 27

Chương 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU 29

3.1 Điều kiện tự nhiên 29

3.1.1 Vị trí địa lý, địa hình 29

3.1.2 Điều kiện khí hậu 30

3.1.3 Thuỷ văn 31

3.2 Đặc điểm văn hóa xã hội 32

3.2.1 Dân số 32

3.2.2 Nguồn nhân lực 33

3.2.3 Văn hóa 33

3.3 Đặc điểm kinh tế 34

Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 38

4.1 Đặc điểm hiện trạng của một số trạng thái rừng trồng 38

4.1.1 Cấu trúc tầng cây cao 39

4.1.2 Độ che phủ của lớp cây bụi thảm tươi 42

4.1.3 Thảm khô, thảm mục 42

4.1.4 Đặc điểm địa hình, độ dốc, độ cao, loại đất, bề dày tầng đất và một số tính chất của đất rừng 43

4.2 Đặc điểm của chế độ mưa 45

4.3 Một số đặc điểm thủy văn cơ bản của rừng trồng và phân tích mối quan hệ giữa các nhân tốc với đặc điểm thủy văn cơ bản của rừng trồng trong khu vực 47

4.3.1 Lượng nước giữ lại trên tán 47

4.3.2 Lượng nước chảy men thân 52

4.3.3 Khả năng giữ nước của vật rơi rụng 53

4.4 Lượng nước chảy bề mặt 57

4.4.1 Các đặc trưng dòng chảy mặt 57

4.4.2 Biến thiên dòng chảy mặt theo lượng mưa 58

4.4.3 Mối liên hệ giữa dòng chảy mặt với lượng mưa và các nhân tố cấu trúc rừng 61

4.5 Khả năng bốc thoát hơi và khả năng giữ nước của các trạng thái rừng 64

4.5.1 Lượng nước bốc hơi và thoát hơi 66

4.5.2 Lượng nước thấm xuống đất 68

4.5.3 Lượng nước giữ lại trong đất 6869

4.6 Một số giải pháp nâng cao hiệu quả phòng hộ của rừng trồng trong khu vực nghiên cứu 70

KẾT LUẬN, TỒN TẠI, KIẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

LT Lượng nước mưa lọt qua tán thảm thực vật (mm)

MT Lượng nước chảy men thân (mm)

Ntđ Lượng nước giữ lại trong đất (mm)

Ntxđ Lượng nước thấm xuống đất (mm)

Ô TC Ô tiêu chuẩn

ÔDB Ô dạng bản

ÔTN Ô thí nghiệm

P Lượng mưa trên tán hoặc ngoài nơi trống (mm)

P’ Lượng mưa đến được mặt đất rừng (mm)

TT Lượng nước giữ lại trên tán (mm)

TT% Tỷ lệ phần trăm của lượng nước giữ trên tán so với tổng lượng mưa

(%)

4.5 Kiểm tra sự tồn tại của các tham số và R trong phương trình

tương quan giữa TT (%) và P, N, Dt, TC, CP 50 4.6 Phương trình tương quan giữa TT (%) và P 51 4.7 Dự đoán tổng lượng nước giữ trên tán của từng trạng thái rừng 51 4.8 Độ che phủ và khối lượng của vật rơi rụng trong thời gian nghiên

4.9 Lượng nước giữ của vật rơi rụng ở các trạng thái thảm thực vật

4.10 Tổng lượng nước giữ bởi tán cây và vật rơi rụng 56 4.11 Đặc trưng dòng chảy mặt ở các trạng thái rừng 57 4.12 So sánh dòng chảy mặt giữa 3 trạng thái rừng 58 4.13 Lượng nước chảy bề mặt của các trạng thái rừng trong thời gian

4.19 Lượng nước giữ lại trong đất bình quân của các trạng thái thảm

4.20 Tổng hợp các thành phần cân bằng nước cho từng trạng thái 69

DANH MỤC CÁC HÌNH

2.1 Sơ đồ ô thí nghiệm đo dòng chảy dưới tán rừng 33

4.2 Các chỉ tiêu điều tra tầng cây cao tại 3 mô hình rừng 41 4.3 Biểu đồ phân bố lượng mưa theo thời gian ở mô hình rừng

4.7 Biến đổi tỷ lệ phần tram lượng nước giữ trên tán theo lượng

4.8 Biến đổi tỷ lệ phần tram lượng nước giữ trên tán theo lượng

4.9 Khả năng giữ nước trên trán của các trạng thái 52 4.10 Tỷ lệ lượng nước giữ bởi tán cây và vật rơi rụng 56 4.11 Hệ số dòng chảy mặt của các trạng thái thảm thực vật 58 4.12 Biến thiên của lượng dòng chảy mặt theo lượng mưa trạng

4.13 Biến thiên của lượng dòng chảy mặt theo lượng mưa trạng

4.14 Biến thiên của lượng dòng chảy mặt theo lượng mưa trạng

ĐẶT VẤN ĐỀ

Nghiên cứu thuỷ văn rừng là một trong những lĩnh vực có ý nghĩa quan trọng trong hoạt động lâm nghiệp Xác định được đặc điểm thuỷ văn rừng, các nhà khoa học, nhà chuyên môn có thể nắm bắt được các quy luật vận động của các thành phần nước trong hệ sinh thái rừng, cũng như tìm hiểu được mối quan hệ tác động qua lại một cách biện chứng giữa các thành phần nước với các nhân tố cấu trúc của rừng và các yếu tố lập địa khác Việc nghiên cứu thuỷ văn rừng không chỉ là

cơ sở giúp cho các nhà lâm học đưa ra những giải pháp thiết kế cấu trúc rừng nói chung và chọn loại cây trồng và phương thức trồng rừng nói riêng một cách hợp

lý mà còn đưa ra những giải pháp kinh doanh, sử dụng rừng một cách hiệu quả kinh tế và sinh thái đối với các loại rừng

Tuy nhiên, nghiên cứu về thuỷ văn rừng ở Việt Nam cũng như trên thế giới nói chung còn nhiều hạn chế Phần lớn kết quả nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở mức xác định về mặt định tính các quy luật thuỷ văn rừng, mà chưa định lượng được các mối quan hệ giữa chúng Hạn chế này đã dẫn đến còn thiếu cơ

sở khoa học trong công tác quy hoạch và thiết kế cấu trúc rừng nên trong thực

tế còn gặp rất nhiều khó khăn trong quản lý và sử dụng rừng

Rừng trồng ở Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới ngày đang dần thay thế rừng tự nhiên Đa phần các nghiên cứu về thủy văn rừng ở Việt Nam từ trước tới nay đều tập trung nghiên cứu về rừng tự nhiên Nghiên cứu thủy văn rừng trồng vẫn còn là mảng trống lớn rất cần nghiên cứu Thực hiện được điều này sẽ có ý nghĩa lớn trong việc nâng cao hiệu quả sử dụng rừng

Trên địa bàn tỉnh Bắc Kạn, những nghiên cứu về thủy văn rừng vẫn còn rất hạn chế đặc biệt là thủy văn rừng trồng Vì vậy, chúng tôi lựa chọn thực

hiện nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu một số đặc điểm thuỷ văn của rừng trồng tại huyện Bạch Thông, tỉnh Bắc Kạn”

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Thuật ngữ “Thủy văn rừng” ra đời vào những năm đầu của thế kỷ XIII, tuy

lĩnh vực này đã được đề cập nghiên cứu từ khá lâu, song những thành tựu của nó mang ý nghĩa rõ rệt trong cuộc sống phải kể từ những năm 1930 trở lại đây

Trên thế giới, nghiên cứu thuỷ văn rừng hay nói cách khác là nghiên cứu khả năng giữ nước của rừng thường được tiến hành gắn liền với nghiên cứu xói mòn đất đã được rất nhiều nhà khoa học trên thế giới quan tâm, các tác giả đã

đề cập đến nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó đáng chú ý là những thành quản liên quan tới việc định lượng các thành phần trong phương trình cân bằng nước trong hệ sinh thái rừng, cụ thể:

2.1 Trên thế giới

2.1.1 Lượng nước mưa giữ lại trên tán

Một trong những chỉ tiêu phản ánh khả năng giữ nước của rừng là lượng nước giữ lại trên tán Qua các kết quả nghiên cứu cho thấy tỷ lệ lượng nước mưa giữ lại trên tán rừng lá kim ôn đới chiếm 20 - 40% (Vương Lễ Tiên và Lý

Á Quang, 1991) Những nghiên cứu ở Trung Quốc về tỷ lệ lượng nước mưa ngăn giữ bởi tán rừng tương ứng với các đới khí hậu khác nhau cho thấy phạm

vi biến động của tỷ lệ lượng nước mưa bị ngăn giữ lại trong khoảng 11,4 - 34,3%, hệ số biến động 6,68 - 55,05%, trong đó tỷ lệ nước mưa bị giữ lại trên tán của rừng lá kim thường xanh Á nhiệt đới ở miền Tây là lớn nhất, rừng hỗn giao cây lá rộng thường xanh với cây lá rộng rụng lá á nhiệt đới, miền núi là nhỏ nhất (Vũ Chí Dân - Christoph Peisert - Dư Tân Hiểu, 2001)

Lượng nước mưa gihữ lại bởi tán rừng phụ thuộc vào nhiều nhân tố, trong

đó bao gồm loài cây, tuổi rừng, mật độ lâm phần, cấu trúc của tán rừng, tần suất mưa, cường độ mưa, thời gian mưa Cũng giống như hệ sinh thái và quá trình thủy văn, lượng nước mưa ngăn giữ bởi tán rừng cũng biến động theo không

gian và thời gian Vì vậy, mục tiêu của việc nghiên cứu lượng nước mưa ngăn

giữ bởi tán rừng là xây dựng được lý luận và mô hình thực nghiệm mô tả sự

ngăn giữ nước mưa bởi tán rừng và chỉnh hợp nó vào trong mô hình thủy văn rừng.Hiện tại mô hình Rutter và mô hình giải tích Gash (M.J Waterloo, 1999; Gladwell J S, 2002) là tương đối hoàn thiện và được ứng dụng rộng rãi nhất trong số các mô hình hiện có trong việc mô phỏng lượng nước mưa giữ lại trên tán

Mô hình Rutter và mô hình Gash thích hợp cho việc mô phỏng sự ngăn

giữ nước mưa của những khu rừng có tán lá tương đối dày đặc.Valente và cộng

sự (1997) đã cải tiến hai mô hình này để mô phỏng quá trình ngăn giữ nước

mưa của tán rừng thưa Whelan M.J và Anderson J.M, (1997) đã mô phỏng khá thành công kết cấu không gian của lượng nước mưa lọt qua tán rừng và

lượng nước mưa do tán rừng ngăn giữ của rừng trồng vân sam ở Na Uy Những phát triển dựa trên mô hình của Rutter, ngoài mô hình giải tích của Gash ra, còn có mô hình của Mulder (1985).Whitehead D và Hinckley T M, (1991) cũng

mô phỏng định lượng sự ngăn giữ nước mưa của tán rừng Ở nhiều nước khác, một số học giả đã xây dựng mô hình ngăn giữ nước mưa của tán rừng, trong đó

có mô hình lấy nhân tố “độ khô ráo” của tán rừng, có mô hình lấy nhân tố “hệ

số nước lọt qua” của tán rừng làm nhân tố chủ đạo (Vương Lễ Tiên và Lý Á

Quang, 1991)

2.1.2 Lượng nước chảy men thân

Theo Bruijnzeel L A, (1990), nhiều công trình nghiên cứu về lượng nước chảy men thân trên thế giới đều cho kết quả là chúng thường chiếm từ 1 - 3%

so với tổng lượng mưa Đây là một tỷ lệ thấp so với các thành phần cân bằng nước khác, nhưng nó cung cấp một lượng chất dinh dưỡng cho các cây cá lẻ

mà không nên bỏ qua (Herwitz F, 1986)

Nhiều nhà thuỷ văn rừng nhận xét rằng, trong không ít trường hợp lượng nước chảy men thân của cây có đường kính lớn lại ít hơn lượng nước chảy men

thân của cây có đường kính bé (Weaver 1972; Lloyd và Marques Filho, 1988) Điều này có thể do sự khác nhau bởi cách phân cành hoặc do lượng nước rơi từ tán lá của cây ở tầng trên xuống cây ở tầng dưới không như nhau Vì vậy, khi điều tra lượng nước chảy men thân cần chú ý đầy đủ các yếu tố có ảnh hưởng đến nó như kích thước tán, góc phân cành, tầng thứ, v.v

2.1.3 Lượng nước mưa lọt tán

Lượng mưa lọt tán đã được nhiều tác giả trên thế giới nghiên cứu Nhìn chung kết quả nghiên cứu về lượng nước mưa lọt tán còn khiêm tốn, một số công trình được coi là có độ tin cậy cao nhưng mới chỉ đưa ra một số thông tin ban đầu như: tỷ lệ phần trăm của lượng nước mưa lọt tán so với tổng lượng mưa của các loại rừng thường ở mức 75% trở lên Lượng mưa lọt tán phụ thuộc vào cấu trúc tán lá, chỉ số diện tích lá và một số nhân tố khác …

2.1.4 Lượng nước giữ bởi vật rơi rụng trong rừng

Nghiên cứu về khả năng hút giữ nước của vật rơi rụng trong rừng: vật rơi rụng, thảm mục trong rừng có khả năng ngăn giữ nước tương đối lớn, nên có tác dụng bổ sung nước cho đất và cung cấp nước cho thực vật của Vũ Chí Dân

& Vương Lễ Tiên, 2001 Mặt khác vật rơi rụng lại cho nước có khả năng bốc hơi đi một cách dễ dàng, đó là những nghiên cứu của Black và Kelliher, 1989 (dẫn theo Vũ Chí Dân & Vương Lễ Tiên, 2001) Lượng nước hút giữ của lớp thảm mục trong rừng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như: thành phần thảm mục, tuổi rừng, tình trạng phân giải thảm mục, tình trạng tích lũy của thảm mục, tình trạng giữ nước của thảm mục, loại hình lâm phần và đặc điểm của mưa Những nghiên cứu của Mật Vân, Trương Hồng Giang, Triệu Hồng Nhạn ở Trung Quốc

đã chứng minh: lượng nước hút giữ của thảm mục có thể đạt tới 2 - 4 lần khối lượng khô của bản thân nó, tỷ lệ lượng nước giữ tối đa bình quân của thảm mục trong rừng là 309,54%, dung lượng nước hút giữ của nó nhỏ hơn 191% (Vũ Chí Dân & Vương Lễ Tiên, 2001)

2.1.5 Lượng nước chảy bề mặt

Dòng chảy mặt đất là một bộ phận vô cùng quan trọng của tuần hoàn nước trong hệ sinh thái rừng, phản ánh tốt nhất khả năng giữ nước của rừng Đã có

nhiều lý luận về dòng chảy bề mặt đất như: “Cơ chế dòng chảy trên mặt đất

siêu thấm”; khái niệm “Diện tích sản sinh dòng chảy biến động” Nhìn chung,

đất rừng tự nhiên có khả năng thấm nước cao và ít khi xuất hiện dòng chảy bề mặt (Douglass 1977; Pritchett, 1979 – dẫn theo Phạm Văn Điển) Tuy nhiên, khi rừng bị chặt hạ trở nên thưa thớt và độ dốc mặt đất lớn, có thể tạo ra nhiều lượng nước chảy trên bề mặt (Ruxton B P, 1967; Imeson A C và Vis, 1982 – dẫn theo Phạm Văn Điển) Nhưng cũng có quan điểm cho rằng chặt rừng lại làm giảm lượng dòng chảy mặt đất (Mingteh Chang, 2005) Đó là đối với những khu rừng có nhiều hơi nước, tạo nên mưa cục bộ trong rừng (mưa sương ngưng kết) hay khu vực có lượng mưa nội tại lớn hơn so với lượng bốc thoát hơi nước

của rừng

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 XX để nghiên cứu cơ chế hình thành dòng chảy trên mặt đất.Lý luận này chiếm địa vị thống trị trong lĩnh vực thủy văn học công trình kéo dài suốt khoảng 30 năm (Foster G R, 1982) Hibbert A R, (1967) đã dựa vào những quan trắc thực nghiệm và chỉ ra rằng trong hoàn cảnh rừng, cường độ mưa rất ít khi lớn hơn tốc độ thấm nước tiềm

tàng của đất, đã nêu ra khung lý luận về động thái hình thành dòng chảy của

mưa rào, sau đó đã triển khai nhiều nghiên cứu thực nghiệm nhằm tìm hiểu cơ

chế hình thành dòng chảy do mưa gây ra, chủ yếu trên những khu vực ôn đới

ẩm ướt của châu Âu và ở Mỹ (Bonell M, 1993) Vào những năm 1970, lý luận

“diện tích phát sinh dòng chảy biến động” đã được thừa nhận rộng rãi, những

nghiên cứu về thủy văn học trên đất dốc đã phát triển mạnh mẽ và thay thế giả

thuyết về “dòng chảy siêu thấm” - các học giả Trung Quốc gọi nó là “trường

phái thủy văn học đất dốc” (Trương Hồng Giang, 1989; Vương Lễ Tiên, 1990)

- đặt cơ sở cho việc hình thành lý luận về cơ chế phát sinh dòng chảy (dẫn theo Phạm Văn Điển)

Các công trình nghiên cứu về dòng chảy mặt đất thường được gắn liền với nghiên cứu về xói mòn.Phần lớn các nghiên cứu đều tập trung làm rõ ảnh hưởng của các nhân tốnhư loại đất, độ dốc tầng đất mặt, thực bì, lượng mưa, biện pháp canh tác đến sự phát sinh dòng chảy và xói mòn.Những nghiên cứu đầu tiên được thực hiện vào những năm 80 của thế kỷ 19 (1877 – 1885) do nhà bác học người Đức Volni tiến hành (Hudson N, 1981).Kết quả nghiên cứu đã cho thấy

có mối quan hệ mật thiết giữa sự hình thành dòng chảy bề mặt và các nhân tố ảnh hưởng như lượng mưa, đặc điểm cấu trúc lớp phủ thực vật, đặc điểm thấm

và giữ nước của đất cùng với đặc điểm địa hình Bennett vào những năm 1938 – 1943 (Hudson N, 1981) cũng tiến hành thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của các biện pháp kỹ thuật canh tác tới xói mòn và dòng chảy mặt đất

Tại Châu Phi, nghiên cứu đầu tiên về dòng chảy được thiết lập tại trường đại học Pretoria do giáo sư Haillet tiến hành vào năm 1929 (Hudson N, 1981) Cũng tại Châu Phi, J.O.Owino, S.F.O.wido, M.C.Chemelil đã tiến hành thí nghiệm đánh giá về khả năng hạn chế dòng chảy mặt và mất đất thịt nhẹ bằng

cỏ Hương bài và cỏ Voi (J.O.Owino, S.F.O.wido, M.C.Chemelil, 2006) Kết quả cho thấy dòng chảy mặt trên các ô thửa thí nghiệm có cỏ Hương bài và cỏ Voi giảm tương ứng là 54% và 12%.Song phần lớn các kết luận đã nghiên cứu chưa được định lượng chính xác, chưa được khái quát thành quy luật

Một trong những công trình nghiên cứu tương đối toàn diện về thủy văn rừng là công trình của Moltranov tiến hành tại Liên Xô (Moltranov A.A, 1960,

1973 – dẫn theo Phùng Văn Khoa) Ông đã nghiên cứu rất tỷ mỷ sự khác biệt về lượng nước bị giữ lại ở trên các tán rừng, lượng nước chảy men thân cây, lượng mưa dưới tán rừng, khả năng thấm và giữ nước của tán rừng.Bằng các thí nghiệm của mình, ông chỉ ra rằng các khu rừng ở Châu Âu tán rừng có khả năng giữ được

25 – 40% tổng lượng giáng thủy Ông khẳng định ngay ở nơi có độ dốc 25 – 300rừng vẫn có khả năng biến nước chảy mặt đất thành nước ngầm

Điểm nổi bật trong nghiên cứu của Moltranov là ông đã sử dụng khá thành công phương pháp gây mưa nhân tạo để nghiên cứu ảnh hưởng của các nhân tố cấu trúc rừng đến khả năng điều tiết nước bảo vệ đất của rừng Kết quả nghiên cứu của ông không chỉ có ý nghĩa trong công tác xây dựng rừng giữ nước mà còn góp phần hình thành và phát triển phương pháp nghiên cứu thủy văn rừng ngày càng tiến bộ, cho kết quả chính xác hơn, đồng thời rút ngắn thời gian nghiên cứu Áp dụng phương pháp nghiên cứu tiến bộ này, nhóm tác giả Tao Liang, Hao Wang, Hsiang–te Kung và Chao–sheng Zhang khi nghiên cứu ảnh hưởng của 5 loại hình sử dụng đất (rừng tre, vườn trồng dâu tằm, rừng thông, mảnh đất trồng rau, ruộng lúa) đến sự mất đi các chất dinh dưỡng tại phía tây lưu vực Tiaoxi – Trung Quốc, 2004) đã đưa ra kết luận với cường độ mưa 2mm/phút trong thì sau 10 phút dòng chảy mặt bắt đầu xuất hiện trên mảnh đất trồng rau, đối với 4 loại hình sử dụng đất còn lại thời gian trung bình để dòng chảy mặt xuất hiện là 2,5 – 5 phút

Lima và Oloughlin (Poore M.E.D, 1988 – dẫn theo Phùng Văn Khoa ) khi nghiên cứu về thủy văn rừng bạch đàn tự nhiên đã kết luận rằng lượng nước chảy men thân cây, dòng chảy mặt, lượng mưa bị tán rừng ngăn giữ… đều có quan hệ tuyến tính với lượng mưa theo dạng y = a + bx trong đó x là lượng

mưa, y là dòng chảy mặt

Mối liên hệ giữa dòng chảy với việc chặt rừng được nghiên cứu bởi nhiều tác giả Theo Bosch và Hewlett (1986) (Phạm Văn Điển), thực sự tồn tại mối liên hệ nghịch của tổng lượng dòng chảy với rừng bị chặt ở 94 ô thí nghiệm đo nước ở nhiều nơi trên thế giới và đã hai ông cũng đã xác lập công thức tính mức gia tăng trữ lượng nước trong các mùa theo tỷ lệ khai thác trắng rừng Ngoài ra cũng có những thí nghiệm đã cho thấy sự gia tăng của mực nước ngầm theo mức khai thác rừng Sở dĩ có những nhận định và kết luận trái ngược như vậy

là do nhiều tác giả đã không phân tích một cách đầy đủ mối quan hệ nhân quả giữa rừng – đất – chế độ mưa và những thành phần cân bằng nước trong các hệ sinh thái rừng Phần lớn những thí nghiệm đưa đến những kết luận về hiệu quả làm tăng sản lượng và tính ổn định của nguồn nước do khai thác rừng đều tiến hành ở những vùng ôn đới – nơi có tổng lượng giáng thủy nhỏ và phân bố tương đối đều trong năm, ở những nơi mà khai thác không làm thay đổi mục đích sử dụng của đất như chuyển thành đất nông nghiệp hoặc đất đồng cỏ, nghĩa là chỉ làm thay đổi tình trạng của lớp phủ thực vật với mức độ nhất định, trong thời gian ngắn và đặc biệt không làm mất đi những tính chất thủy văn của đất rừng Đối với vùng nhiệt đới nơi có lượng mưa lớn và chủ yếu tập trung vào mùa mưa trong năm thì việc khai thác rừng có ảnh hưởng rất lớn đến việc làm tăng dòng chảy mặt và khả năng xuất hiện lũ là rất lớn

McCuen, R.H., (1998) bằng những nghiên cứu của mình đã tính toán được hệ

số dòng chảy mặt cho một số mô hình sử dụng đất khác nhau dưới những nhóm đất khác nhau.Những nghiên cứu này tuy phần lớn được thực hiện tại các nước Châu

Âu nhưng kết quả của nó có thể được sử dụng để so sánh, ước lượng cho những vị trí có điều kiện tương tự nhau tại các khu vực khác

Trong nghiên cứu dòng chảy bề mặt, việc xác định lượng dòng chảy bề

mặt là một yếu tố vô cùng quan trọng Có nhiều phương pháp đo lượng dòng

chảy mặt đất như xây bể kiên cố ở cạnh dưới ô mẫu để đo lượng nước chảy bề mặt và lượng đất xói mòn Phương pháp này đã được áp dụng phổ biến ở nhiều nước phát triển trên thế giới từ những năm 40 của thế kỷ trước.Ưu điểm của nó

là có độ tin cậy cao, nhưng có nhược điểm là tốn kém, phức tạp và nhiều khi không thể thực hiện được do điều kiện thi công khó khăn.Ngoài ra còn có phương pháp dùng máng kim loại để thu nước đặt ngay tại cạnh dưới của ô thí nghiệm, đưa lại hiệu quả thu nước tối ưu nhưng lại không linh hoạt do chỉ thích hợp với các ô mẫu đo dòng chảy có chiều rộng từ 0,5 – 2m (Gerlack, 1952).Đến

nay vẫn chưa có phương pháp nào đo lượng nước chảy bề mặt được coi là chuẩn mực trên phạm vi toàn thế giới để sử dụng một cách thống nhất (Phạm Văn Điển, 2006) Tùy thuộc vào điều kiện thực tế của từng nghiên cứu mà áp dụng các phương pháp đo dòng chảy một cách linh hoạt và hợp lý

Nhìn chung nghiên cứu về dòng chảy mặt nói riêng và thủy văn rừng nói chung trên thế giới đã đạt đến những bước phát triển nhất định và có nhiều đóng góp cho nghiên cứu thủy văn học hiện đại Đó chính là nền tảng vững chắc cho những nghiên cứu tiếp theo sau này

2.1.6 Bốc hơi và thoát hơi nước

Nghiên cứu bốc hơi nước vật lý từ đất và thoát hơi nước sinh lý từ tán rừng

đã được các nhà khoa học ở Trung Quốc đề cập vào những năm 1960, (theo Dư Tân Hiểu, 1993), phần lớn các kết quả nghiên cứu cho thấy lượng nước bốc hơi

và thoát hơi của rừng chiếm từ 40% - 80% tổng lượng mưa (bao gồm cả tổn

thất nước do ngăn giữ của tán rừng và thảm mục ) Nghiên cứu của Khang

Văn Tinh (1997) đã sử dụng phương pháp khuyếch tán hỗn lưu để nghiên cứu quy luật bốc hơi và thoát hơi nước của rừng trồng Samu (dẫn theo Vũ Chí Dân

& Vương Lễ Tiên, 2001) Kết quả cho thấy, lượng nước bốc hơi và thoát hơi bình quân năm trong rừng Sa mu nhân tạo chiếm 82,2% tổng lượng nước rơi hàng năm, còn lượng bốc và thoát hơi của tán rừng chiếm 89,3% tổng lượng nước bốc hơi và thoát hơi của rừng

Phương pháp đo lường chuẩn xác nhất là sử dụng thiết bị đo bốc hơi và thoát hơi nước Lysimeter, nhưng khả năng ứng dụng của nó còn hạn chế Các phương pháp được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu bốc hơi và thoát hơi nước của rừng là phương pháp thủy văn học và phương pháp sinh lý thực vật học

Phương pháp thủy văn học dựa vào phương trình cân bằng lượng nước

trong hệ thống, thông qua đo lường lượng mưa, lượng nước thấm xuống các

tầng đất sâu, lượng nước chảy trên mặt đất và biến đổi động thái của nước trong đất, để tính toán lượng nước bốc hơi và thoát hơi của hệ thống (Fetter C.W, 2000), (Dư Tân Hiểu, 1991)

Phương pháp sinh lý thực vật học chủ yếu xác định lượng nước thoát hơi

của thực vật, trong đó bao gồm phương pháp xung nhiệt mạch dẫn (vận chuyển của nhựa cây), phương pháp nguyên tố đồng vị phóng xạ, phương pháp kim châm khí khổng và phương pháp buồng thông gió, phương pháp cân nhanh của Ivanov, vv Sử dụng phương pháp sinh lý thực vật học để xác định lượng nước thoát hơi của một cây và suy luận lượng nước tiêu hao của cả lâm phần chính là mấu chốt của vấn đề và cũng là một bước then chốt để thiết lập mối quan hệ giữa sinh lý thực vật học với thủy văn rừng (Denmead O.T, 1984; Poels, 1987) Hatton and Hsin (1995) đã căn cứ vào lý luận sinh thái học, lý luận cân bằng thủy văn để thiết lập mối liên hệ định lượng của lượng nước thoát hơi với diện tích lá và ứng dụng nó để xác định nhu cầu nước của cây bạch đàn,

đã thu được kết quả tốt

2.2 Ở Việt Nam

2.2.1 Lượng nước mưa giữ lại trên tán

Nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải (1997) Lượng nước mưa

bị tán rừng ngăn cản dao động từ 5,7% đến 11,6% tuỳ thuộc vào từng loại rừng Phùng Văn Khoa(1997) Lượng nước mưa giữ lại trên tán biến động từ 10

- 20% tổng lượng mưa và phụ thuộc vào lượng, diện tích bề mặt lá theo phương trình tuyến tính hai lớp

Phạm Văn Điển (1998), tỷ lệ lượng nước giữ lại trên tán rừng keo tai tượng dao động trong khoảng 7,02 – 14,65% Lượng nước giữ lại trên tán rừng Keo

có liên quan chặt chẽ với tổng diện tích tán và bề dày tán lá Tỷ lệ lượng nước giữ lại trên tán trảng cây bụi dao động từ 2,89 – 8,796%

Phạm Văn Điển (2006), tỷ lệ phần trăm lượng nước giữ trên tán thảm thực vật dao động từ 2,91 - 18,55% tổng lượng mưa trong năm, tăng dần từ trảng cỏ,

cây bụi, rừng trồng đến rừng tự nhiên Tỷ lệ phần trăm lượng nước giữ trên tán

có liên hệ chặt với độ che phủ của cây bụi thảm tươi và với độ giao tán của tầng cây cao (hệ số tương quan 0,97, hệ số biến động của phương trình 8,34%)

2.2.2 Lượng nước chảy men thân

Phùng Văn Khoa (1997), lượng nước chảy men thân cây rừng phụ thuộc chủ yếu vào lượng mưa, đường kính thân và bề dày tán Tuy nhiên, lượng nước chảy men thân chiếm tỷ lệ nhỏ so với tổng lượng mưa Trong cả thời gian nghiên cứu, tỷ lệ này chiếm 2,4%

Phạm Văn Điển (1998), khi nghiên cứu về thủy văn rừng ở vùng hồ Thủy điện Hòa Bình cũng cho kết luận luận tương tự, và trong cả thời gian nghiên cứu tỷ lệ lượng nước chảy men thân chiếm 2,88% so với lượng mưa

Phạm Văn Điển (2006), lượng nước chảy men thân cây rừng bình quân hàng năm dao động tùy theo trạng thái rừng, tăng dần từ trạng thái Ia đến IIIB,

ở rừng keo tai tượng và keo lá tràm cao hơn trạng thái Ia và Ib nhưng thấp hơn các trạng thái từ IIa đến IIIB, bình quân chiếm từ 0 – 40% so với lượng mưa

2.2.3 Lượng nước mưa lọt tán

Nghiên cứu của Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải (1997) đã thành công việc xây dựng phương pháp đo lượng nước mưa lọt qua tán rừng; theo các tác giả này phải dùng ít nhất 9 ống đo mưa bố trí theo hệ thống trên diện tích 3.600

m2 sẽ cho kết quả tin cậy, với sai số luôn nhỏ hơn 10%

Phùng Văn Khoa (1997), lượng nước mưa dưới tán rừng phụ thuộc chủ yếu vào lượng mưa và độ tàn che rừng Tỷ lệ của lượng mưa dưới tán so với lượng mưa thay đổi theo lượng mưa Với lượng mưa nhỏ hơn chừng 5mm, tỷ

lệ của lượng mưa dưới tán và lượng mưa dưới 80% Khi lượng mưa dao động

từ 5 – 20mm, tỷ lệ lượng mưa dưới tán và lượng mưa tang từ 80% lên 90% Khi lượng mưa vượt quá 20mm, tỷ lệ của lượng mưa dưới tán ổn định và tăng lên chậm ở mức 90% và trên 90%

Phạm Văn Điển (1998), khi nghiên cứu thủy văn ở vùng hồ Thủy điện Hòa

Bình cũng cho những kết luận tương tự Cụ thể:

Lượng mưa dưới tán rừng keo tai tượng phụ thuộc chủ yếu vào lượng mưa, tổng diện tích tán và bề dày tán lá Tỷ lệ lượng mưa dưới tán so với lượng mưa thay đổi theo lượng mưa Với lượng mưa nhỏ hơn chừng 15mm, tỷ lệ của lượng mưa dưới tán so với lượng mưa dưới 80% Khi lượng mưa từ 15mm trở lên tỷ

lệ này tăng lên từ 80% đến trên 90%

Lượng mưa dưới tán trảng cây bụi phụ thuộc chủ yếu vào lượng mưa và

độ che phủ.Tỷ lệ lượng mưa dưới tán so với lượng mưa tổng số trong thời gian nghiên cứu thí nghiệm là 94%

Phạm Văn Điển (2006), tỷ lệ lượng nước mưa lọt tán rất cao, chiếm từ 76 – 97% so với lượng mưa, tỷ lệ này ở rừng keo tai tượng và keo lá tràm cao hơn

ở các trạng thái từ IIa đến IIB, nhưng lại thấp hơn ở rừng Ia và Ib

2.2.4 Lượng nước hút giữ bởi vật rơi rụng

Nội dung nghiên cứu này tương đối khó thực hiện, ở Việt Nam rất ít các nghiên cứu về thủy văn rừng tiến hành thí nghiệm này Phạm Văn Điển (2006), trong luận án Tiến sĩ đã đưa ra một số kết luận:

- Tỷ lệ phần trăm lượng nước hút tối đa bởi vật rơi rụng có sự khác biệt rõ rệt giữa các phần: chưa phân giải, bán phân giải và phân giải Tỷ lệ phần trăm lượng nước hút tối đa của phần chưa phân giải biến động từ 145,0 - 178,0%; của phần bán phân giải từ 237,0 - 261,0%, của phần phân giải từ 291,0 - 350,0% Tức là lượng nước hút tối đa bởi vật rơi rụng lớn hơn từ 1,45 - 3,50 lần khối lượng khô của nó

- Lượng nước giữ hữu hiệu của vật rơi rụng chỉ đạt từ 2,5 - 83,2 mm/ha/năm, tương đương với tỷ lệ 0,1 - 4,6% tổng lượng mưa Điều đó cho thấy rằng, vật rơi rụng có khả năng giữ nước rất hạn chế

- Tổng lượng nước giữ trên tán và vật rơi rụng của các trạng thái rừng từ 60,9 - 455,3 mm/ha/năm, tương đương với 3,04 - 22,70% tổng lượng mưa Tuy

nhiên lượng nước giữ bởi tán cây và vật rơi rụng đều bị thất thoát do bốc hơi nước vật lý từ bề mặt thoáng, cây rừng không thể sử dụng được lượng nước này

2.2.5 Lượng nước chảy bề mặt

Công trình nghiên cứu điển hình về thuỷ văn rừng trong khoảng thời gian

từ năm 1970 - 1985 là của Bộ môn Khí tượng thuỷ văn rừng (Viện nghiên cứu Lâm nghiệp Việt Nam cũ) ở Tứ Quận, Tuyên Quang và ở núi Tiên, Hữu Lũng, Lạng Sơn đã tập trung chủ yếu vào việc tìm hiểu lượng nước chảy bề mặt và lượng đất xói mòn dưới tán rừng bồ đề trồng thuần loài đều tuổi trong khoảng thời gian 3 năm (1974 - 1976) (Bùi Ngạnh, Vũ Văn Mễ, 1995)

Một số công trình nghiên cứu đã đề cập đến vai trò điều tiết nước của rừng, ảnh hưởng của kiểu thảm thực vật rừng tới việc thay đổi chế độ dòng chảy mặt tại các lưu vực nước và ảnh hưởng đến lượng nước của sông ngòi như công trình của Bùi Ngạnh, Nguyễn Danh Mô (1977), Nguyễn Viết Phổ (1992);

Vũ Văn Tuấn (1977; 1981; 1982) Những nghiên cứu này đã cho thấy vai trò điều tiết nước đặc biệt hữu hiệu của thảm thực vật rừng, đặc biệt là việc cung cấp nước cho sông, suối vào mùa khô

Nghiên cứu về rừng với tác dụng dòng chòng chảy được thực hiện bởi các tác giả Vũ Văn Tuấn (1993), Vũ Văn Tuấn và Phạm Thị Lan Hương (1998), Trần Thục và Huỳnh Thị Lan Hương (1999) (Phạm Văn Điển), Phạm Ngọc Dũng (1993) Các kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng tiêu thụ một lượng nước rất lớn của cây rừng, từ đó góp phần làm giảm thiểu xói mòn và dòng chảy.Bên cạnh đó, đất rừng cũng là một nhân tố ảnh hưởng rất rõ nét đến dòng chảy mặt.Sự khác nhau về tính chất, chủ yếu là tính chất vật lý của các loại đất

sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến xói mòn đất và sự hình thành dòng chảy.Nguyễn Ngọc Lung và cộng sự (1995) đã dựa vào mức độ thấm, thoát nước và sự thoái

hoá của các loại đất để cho điểm và đánh giá vai trò của nhân tố đất ảnh hưởng tới xói mòn và dòng chảy (Phạm Văn Điển)

Đỗ Đình Sâm, Ngô Đình Quế và Vũ Tấn Phương (2002) (Phạm Văn Điển) đã đưa ra dẫn liệu lưu lượng dòng chảy tại nơi có rừng thấp hơn từ 2,5 đến 27 lần so với khu vực canh tác nông nghiệp, rừng tự nhiên có tác dụng tốt hơn rừng trồng trong việc giảm dòng chảy mặt; dòng chảy kiệt ở nơi có rừng cao hơn ở nơi không có rừng

Võ Đại Hải (1996) với kết quả nghiên cứu của mình đã đưa ra phương trình mô hình hóa mối quan hệ giữa lượng mưa (x) và dòng chảy mặt (y) dưới dạng Log(y) = a + bLog(x) Tác giả đã khẳng định rằng đây là phương trình biểu diễn khá tốt mối quan hệ giữa dòng chảy mặt với lượng mưa và cường độ mưa.Đồng thời tác giả cũng khẳng định vai trò đặc biệt quan trọng của lớp phủ thảm tươi, cây bụi trong việc làm giảm dòng chảy mặt và xói mòn đất Bằng kết quả nghiên cứu của mình, tác giả cho rằng khi chiều dài sườn dốc tăng lên

2 lần thì dòng chảy mặt tăng lên 58,1%; nếu giảm độ tàn che từ 0,7-0,8 xuống 0,3-0,4 thì dòng chảy mặt tăng 30,4% (đối với rừng tự nhiên) Tác giả cũng cho rằng các biện pháp canh tác có ảnh hưởng lớn đến xói mòn và dòng chảy mặt

và đưa ra khuyến cáo nên hạn chế trồng sắn ở những nơi đồi núi trọc, dốc cao Tuy nhiên do việc nghiên cứu xói mòn mới là mục đích chính nên vấn đề về thủy văn rừng nói chung và dòng chảy mặt đất nói riêng chưa được quan tâm nghiên cứu một cách hệ thống

Nghiên cứu của Võ Đại Hải (1996), Nguyễn Ngọc Lung và Võ Đại Hải (1997) (Phạm Văn Điển) đã thành công việc xây dựng phương pháp đo lượng nước mưa lọt qua tán rừng; theo các tác giả này phải dùng ít nhất 9 ống đo mưa

bố trí theo hệ thống trên diện tích 3.600 m2 sẽ cho kết quả tin cậy, với sai số luôn nhỏ hơn 10% Các tác giả cũng đưa ra kết luận vai trò điều tiết nước, chống xói mòn đất của rừng rất lớn, lượng nước mưa bị tán rừng ngăn cản dao động

từ 5,7% đến 11,6% tuỳ thuộc vào từng loại rừng; lượng nước tạo thành dòng chảy ngầm và các dạng khác từ 88,2% đến 92,5% tổng lượng nước mưa; lượng nước mưa tạo thành dòng chảy mặt ở những nơi có rừng rất thấp, qua đó hạn chế khả năng hình thành lũ và lũ quét Cũng qua nghiên cứu hai tác giả đã xây

dựng được bảng tra hệ số thảm thực vật (hệ số C) tương ứng với đặc điểm,

cấu trúc của một số thảm rừng và xác định được cấu trúc hợp lý của thảm thực vật rừng chống xói mòn đất.Đây là những công trình nghiên cứu tương đối toàn diện về thuỷ văn rừng ở nước ta, từ khả năng giữ nước của tán rừng, dòng chảy mặt, dòng chảy men thân, tốc độ thấm nước,… cho tới khả năng giữ nước của tầng thảm tươi cây bụi, lớp thảm mục,…

Phùng Văn Khoa (1997) nghiên cứu đặc điểm thuỷ văn rừng thông đuôi

ngựa (Pinus massoniana) tại núi Luốt - Xuân Mai - Hà Tây (nay là Hà Nội)

cho kết quả lượng dòng chảy mặt đất chiếm từ 3 - 5% tổng lượng mưa và phụ thuộc chặt chẽ với chỉ tiêu tổng hợp của 3 nhân tố độ che phủ của cây bụi thảm tươi, độ dốc, độ xốp Theo tác giả, tiêu chuẩn rừng giữ nước là trị số của độ che phủ lớp cây bụi thảm tươi mà tại đó lượng nước chảy bề mặt đạt mức tối thiểu Tuy nhiên, do phạm vi nghiên cứu hẹp và đối tượng nghiên cứu là rừng trồng thông đuôi ngựa thuần loài đều tuổi (14 - 15 tuổi), nên công trình này chỉ mang tính thử nghiệm về phương pháp nghiên cứu

Phạm Văn Điển (1998) nghiên cứu về đặc điểm thủy văn của một số thảm thực vật rừng làm cơ sở cho việc xây dựng tiêu chuẩn rừng giữ nước – vùng xung yếu hồ thủy điện Hòa Bình đã phát hiện lượng dòng chảy bề mặt không chỉ có mối liên hệ chặt với 3 nhân tố độ dốc, độ xốp, độ che phủ cây bụi thảm tươi mà còn phụ thuộc vào độ tàn che tầng cây cao Trung bình tỷ lệ dòng chảy bề mặt chiếm 51,83% lượng mưa, cao nhất ở khu vực đất trống và thấp nhất ở rừng keo tai tượng

Trong các nghiên cứu của mình, cả 2 tác giả Phùng Văn Khoa (1997) và Phạm Văn Điển (1998; 2006) đều chỉ ra rằng có thể mô hình hóa mối liên hệ giữa lượng dòng chảy bề mặt với các chỉ tiêu tổng hợp dưới dạng phương trình bậc 2 có dạng:

Y = a + bX + cX2

Trong đó: Y: lượng dòng chảy mặt (mm)

X: chỉ tiêu tổng hợp (độ dốc, độ xốp, độ che phủ và tàn che)

a, b, c: các tham số của phương trình

với hệ số tương quan rất cao r = 0.980 – 0.998

Vũ Thanh Te, Trần Quốc Thưởng, Phạm Anh Tuấn (2005) khi nghiên cứu tác động của lớp phủ thực vật đến khả năng gây xói mòn đất và vận chuyển bùn cát trên lưu vực sông chợ Lèn đã nhận thấy lớp phủ thực vật càng dày thì khả năng làm chậm dòng chảy sườn càng tăng (từ 7 – 11 lần)

Nguyễn Thế Hưng (2008) khi nghiên cứu về vai trò bảo vệ nguồn nước của 4 dạng thảm thực vật là thảm cây bụi cao, thảm cây bụi thấp, rừng trồng keo và rừng trồng bạch đàn đã đưa ra kết luận về khả năng giữ nước của các dạng thảm thực vật giảm dần từ thảm cây bụi cao đến rừng trồng keo, rừng trồng bạch đàn và thấp nhất là thảm cây bụi thấp với tổng lượng nước giữ được trong thảm thực vật tương ứng là 988,97 tấn/ha, 936,07 tấn/ha, 724,58 tấn/ha

và 660,62 tấn/ha

Trong các nghiên cứu về dòng chảy mặt, các tác giả Phùng Văn Khoa (1997) và Phạm Văn Điển (1998) đã dùng các ống đo có đường kính 5,7 cm đặt sát mép dưới các ô tiêu chuẩn để đo lượng nước chảy trên bề mặt đất Phương pháp này có nhược điểm là trong nhiều trường hợp không hứng được toàn bộ lượng nước chảy trên mặt đất Phạm Văn Điển (2006) đã cải tiến phương pháp đo lượng dòng chảy mặt đất bằng máng hứng nước nhằm thu

lượng nước chảy mặt đối một cách hiệu quả nhất Xong nếu việc lắp máng không cẩn thận cũng sẽ làm cho việc thu nước không được như ý muốn

2.2.6 Bốc và thoát hơi nước

Phùng Văn Khoa (1997), bốc thoát hơi nước từ mặt đất rừng ở khu vực nghiên cứu là 4458 tấn/ha/năm, tương đương 445,8 mm lượng mưa hay chiếm 24% tổng lượng mưa Tỷ lệ này giảm đi trong mùa mưa vì lượng mưa cao và tập trung Tính cho thời gian nghiên cứu thí nghiệm, tỷ lệ của lượng bốc hơi so với lượng mưa chỉ chiếm 11,5%.Cường độ thoát hơi nước từ lá thông yếu hơn các loài cây khác từ 5 – 7 lần.Tuy nhiên, vì tồng diện tích lá rừng thông rất lớn, dao động từ 77000 đến 105000 m2/ha, nên lượng thoát hơi của rừng thông vẫn đạt giá trị tương đối cao.Tính trung bình cả năm lượng thoát hơi của rừng thông đạt tới 5084 tấn/ha/năm, tương đương với lớp nước là 508,4mm, chiếm 28% Tính cho thời gian thí nghiệm, tỷ lệ này là 31,1%

Phạm Văn Điển (1998), bốc hơi nước từ mặt đất rừng và trảng cây bụi ở khu vực nghiên cứu là 5408,9 tấn/ha/năm, tương đương với 540,89mm lượng mưa (chiếm xấp xỉ 28% lượng mưa) Trong thời gian nghiên cứu, lượng nước bốc hơi từ mặt đất dưới rừng keo tai tượng và trảng cây bụi là 1538 tấn/ha/năm, tương đương với 153,8mm (chiếm 12,24% lượng mưa trong thời gian thí nghiệm), lượng nước bốc hơi từ mặt đất ở nơi trống là 1907 tấn/ha, tương đương với 190,7mm (chiếm 15% lượng mưa trong thời gian nghiên cứu) Cường độ thoát hơi nước của lá keo tai tượng tương đối nhỏ Tính trung bình cả năm lượng thoát hơi của rừng keo là 8122,67 tấn/ha/năm, tương đương với bề dày lớp nước là 812,27mm, chiếm 42% Tính cho thời gian thí nghiệm, lượng nước thoát hơi nước bình quân của các ô tiêu chuẩn là 1446,5 tấn/ha, tương đương

bề dày lớp nước là 144,7mm, chiếm 12% lượng mưa trong thời gian thí nghiệm

Phạm Văn Điển (2006), đã đưa ra kết quả nghiên cứu về lượng nước bốc hơi và thoát hơi của các trạng thái thảm thực vật ở vùng hồ Thủy điện Hòa Bình như sau:

Về lượng nước bốc hơi:

- Lượng nước bốc hơi biến động lớn giữa các trạng thái rừng, thấp nhất là 224,4 mm/năm (trạng thái IIIB, cao nhất là 754,7 mm/năm (trạng thái IA)

- Lượng nước bốc hơi ở rừng luồng tương đối lớn, xếp thứ ba sau trảng cỏ

và trảng cây bụi Nguyên nhân của hiện tượng này là do độ tàn che của rừng thấp, ánh sáng lọt xuống nhiều làm tăng cường độ bốc hơi nước vật lý từ đất

- Nhìn chung, lượng nước bốc hơi vật lý từ đất rừng tự nhiên thấp hơn so với lượng nước bốc hơi vật lý từ trảng cỏ, cây bụi và rừng trồng (trừ rừng keo tai tượng ngoại lệ Rừng dày rậm, kín tán, vật rơi rụng nhiều làm giảm cường

độ bốc hơi nước Đất trống hay trảng cỏ thưa thớt có cường độ bốc hơi lớn nhất

Vì vậy, việc phát triển lớp thảm thực vật che phủ là cần thiết để giảm lượng nước bốc hơi, giảm lượng nước chảy bề mặt, bảo vệ đất khỏi xói mòn và làm tăng lượng nước tích luỹ trong đất

Về lượng nước thoát hơi

- Lượng nước thoát hơi biến động lớn giữa các trạng thái thảm thực vật, thấp nhất ở trảng cỏ (236,3 mm/ha/năm), cao nhất ở trạng thái rừng IIIB (605,6 mm/ha/năm) Điều này cho thấy rằng, lượng nước thoát hơi của rừng lớn hơn lượng nước thoát hơi của trảng cỏ, cây bụi

- Lượng nước thoát hơi của rừng trồng và rừng tự nhiên tương đương nhau, mặc dù rừng tự nhiên có tổng diện tích lá lớn hơn Nguyên nhân của hiện tượng này là do rừng trồng (keo lá tràm, keo tai tượng, luồng) có cấu trúc một tầng, hầu hết cây rừng đều phơi sáng trực tiếp, trong khi ở rừng tự nhiên mật độ cây tầng trên thấp hơn, còn lại là cây tầng dưới

- Tỷ lệ lượng nước thoát hơi so với tổng lượng mưa trong năm chiếm từ 11,78 - 30,19%, thấp hơn so với tỷ lệ lượng nước bốc hơi từ mặt đất

* Những tồn tại chính khi nghiên cứu thủy văn rừng

- Ở Việt Nam, hiện còn ít nghiên cứu về thủy văn rừng, nói chung cho cả rừng tự nhiên và rừng trồng

- Phương pháp và thiết bị nghiên cứu thủy văn rừng chưa được cải tiến, còn lạc hậu so với nhiều nước trên thế giới (Phùng Ngọc Lan, 2005) Vì vậy, việc cải tiến phương pháp và thiết bị nghiên cứu thủy văn rừng phù hợp và khả thi trong điều kiện mưa mùa nhiệt đới là cần thiết

- Những nghiên cứu tiếp theo cần tập trung lượng hóa các yếu tố trong phương trình cân bằng nước, cải tiến thiết bị nghiên cứu, đi sâu nghiên cứu về chất lượng nước trong thủy văn rừng Đặc biệt là các nghiên cứu cần phải mở

về quy mô địa điểm cũng như thời gian

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

2.1.1 Mục tiêu chung

Xác định được một số đặc điểm thuỷ văn cơ bản của rừng trồng nhằm phục

vụ công tác xây dựng rừng trồng phòng hộ đầu nguồn hợp lý tại vùng núi phía Bắc

2.1.2 Mục tiêu cụ thể

- Xác định được một số đặc điểm thủy văn cơ bản của rừng trồng trong khu vực nghiên cứu

- Phân tích được mối liên hệ giữa các nhân tố với những đặc điểm thủy văn

cơ bản của rừng trồng trong khu vực nghiên cứu

- Bước đầu đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả phòng hộ của rừng trồng cho khu vực nghiên cứu

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Đặc điểm thủy văn của một số loại rừng trồng phổ biến (Mỡ, Keo tai tượng, Quế) tại khu vực nghiên cứu

Rừng Quế được trồng năm 2005 với mật độ trồng ban đầu là 4444 cây/ha Rừng Keo tai tượng 5 tuổi, mật độ trồng ban đầu 1660 cây/ha Rừng Mỡ 7 tuổi, mật độ trồng ban đầu 2500 cây/ha

2.3 Phạm vi và giới hạn của đề tài

- Phạm vi nghiên cứu: Đề tài được thực hiện tại một số khu vực của huyện Bạch Thông

- Giới hạn nghiên cứu: Trong điều kiện thời gian và khuôn khổ của đề tài chúng tôi thực hiện nghiên cứu những vấn đề sau:

+ Dòng chảy mặt trên sườn dốc tại các ÔTN tại 3 loại rừng trồng

+ Lượng nước chảy men thân tầng cây cao tại các ÔTN

+ Khả năng giữ nước của thảm khô, thảm mục ở 3 loại rừng trồng

+ Khả năng giữ nước của đất dưới 3 loại rừng trồng

+ Khả năng thoát hơi nước của thảm thực vật và khả năng bốc hơi nước của đất rừng

- Thời gian: số liệu được thu thập trong thời gian từ 5/2013 đến 8/2013

2.4 Nội dung nghiên cứu

Phù hợp với mục tiêu đưa ra, các nội dung nghiên cứu chính của đề tài được xác định như sau:

2.4.1 Nghiên cứu đặc điểm hiện trạng rừng của một số loại rừng trồng:

+ Cấu trúc tầng cây cao

- Phân bố mưa theo thời gian

2.4.3 Nghiên cứu một số đặc điểm thủy văn cơ bản của rừng trồng và phân tích mối quan hệ giữa các nhân tốc với đặc điểm thủy văn cơ bản của rừng trồng trong khu vực

- Lượng nước giữ lại trên tán

- Lượng dòng chảy men thân cây

- Lượng nước giữ bởi vật rơi rụng

- Lượng dòng chảy mặt

- Khả năng bốc thoát hơi và khả năng giữ nước của các trạng thái rừng

2.4.4 Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả phòng hộ của rừng trồng trong khu vực nghiên cứu

2.5 Phương pháp nghiên cứu

2.5.1 Phương pháp luận

Phương pháp luận tổng quát của đề tài là sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm trên hệ thống ÔTN định vị để xác định mối liên hệ của các chỉ tiêu

cụ thể phản ánh đặc trưng giữ nước của thảm thực vật với những nhân tố có ảnh hưởng quan trọng

2.5.2 Phương pháp bố trí thí nghiệm

a) Phương pháp bố trí ÔTC nghiên cứu cấu trúc rừng trồng

Luận văn đã lựa chọn 3 loại rừng trồng: rừng trồng Mỡ, rừng trồng Quế, rừng trồng Keo

Đây là ba hình thức sử dụng đất phổ biến ở khu vực nghiên cứu

- Số lượng ÔTC: Tổng số ÔTC là 27 ô, trong đó ở mỗi loại rừng trồng có

9 ÔTC

- Phương pháp bố trí ÔTC: Trên mỗi loại rừng trồng, ÔTC được bố trí theo

sườn dông từ chân đồi đến đỉnh đồi, đảm bảo đại diện ho các độ dốc khác nhau

- Cự ly ÔTC: Các ÔTC trong cùng một loại rừng trồng được bố trí cách

nhau từ 300m đến 500m

- Diện tích ÔTC: ÔTC được lập có diện tích 500m2, kích thước 25m x 20m

- Cách lập ÔTC: khi lập ÔTC, chọn cạnh dưới của ô trước, sau đó xác

định ba cạnh còn lại Vị trí đặt ô cách đỉnh dông ít nhất 50m

b) Số lượng và lựa chọn ÔTN nghiên cứu dòng chảy

- Số lượng ÔTN: Tổng số ÔTN là 9 ô, trong đó ở mỗi loại rừng trồng có 3

ÔTN

- Phương pháp bố trí ÔTN: ÔTN được thực hiện trên 3 cấp độ dốc (15 -

20; 20 – 25; 25 – 30) Đây là những cấp độ dốc rất điển hình của khu vực nghiên cứu

Đề tài chủ yếu sử dụng kỹ thuật phân tích đa nhân tố, nên không cần bố trí các ÔTN thành từng cặp đồng nhất về các nhân tố không so sánh và khác nhau

về một nhân tố so sánh Việc bố trí ÔTN không chỉ đại diện cho các trạng thái thảm thực vật, mà còn đại diện cho điều kiện địa hình và thổ nhưỡng khác nhau

- Cự ly ÔTN: Các ÔTN trong cùng một trạng thái được bố trí cách nhau

từ 300m đến 1000m sao cho đảm bảo tính đặc trừng và đại diện về đối tượng nghiên cứu

- Diện tích ÔTN: ÔTN được lập có diện tích 100m2, kích thước 10m x 10m

- Cách lập ÔTN: khi lập ÔTN, chọn cạnh dưới của ô trước, sau đó xác

định ba cạnh còn lại Vị trí đặt ô cách đỉnh dông ít nhất 50m

Khi lập ô, chọn cạnh dưới của ÔTN trước, sau đó xác định ba cạnh còn lại Cạnh dưới của ÔTN đo dòng chảy đặt ở nơi có bề mặt dốc theo chiều ngang tương đối đồng đều, không có rãnh sâu Các ÔTN được tạo gờ bằng cách đắp đất dày 40 cm, cao 25 cm, sau đó phủ nilon, để nước không chảy vào hay chảy

ra khỏi ô

Cạnh dưới của hố được đào một rãnh có bề rộng 30 cm, sâu 30cm được đánh hơi dốc về một phía và tại đầu phía thấp đào hố có kích thước 1,2m x 1,2m x1,2m, mép rãnh phía dưới được đắp đất dày 40, cao 25 cm Phủ toàn bộ bạt vào rãnh và hố để thu gom nước vào hố và đi qua đồng hồ đo nước Đồng

hồ đo nước lắp cao hơn so với đáy hố 30-40 cm

Hình 2.1: Sơ đồ ô thí nghiệm đo dòng chảy dưới tán rừng

(nguồn: Nguyễn Thị Thúy Hường, Nguyễn Văn Khiết, 2010)

2.5.3 Phương pháp thu thập số liệu

10 m

10 m

Đồng hồ đo nước Ông dẫn nước

1,2 m

- Thừa kế số liệu thứ cấp của các cơ quan, ban ngành tại khu vực nghiên cứu: lượng mưa, nhiệt độ, tài liệu đất đai thổ nhưỡng, điều kiện dân sinh kinh tế

- Vị trí của các ÔTC và ÔTN được xác định bằng máy định vị GPS, sau

đó được tích trên bản đồ nhờ phần mền Mapinfo;

- Điều kiện địa hình:

+ Độ dốc mặt đất và hướng dốc (ÔTC và ÔTN): Được đo bằng địa bàn cầm tay tại sườn dốc nơi đặt ÔTC và ÔTN Trong mỗi ÔTC đo 10 vị trí khác nhau và lấy trị số trung bình, mỗi ÔTN đo 5 vị trí khác nhau và lấy trị số trung bình

+ Hướng dốc: Được xác định bằng địa bàn cầm tay

+ Chiều dài của sườn dốc ÔTN: Xác định bằng thước cầm tay

- Cấu trúc rừng trồng tại ÔTC:

+ Đường kính thân cây D1,3 (hay đường kính ngang ngực): Được xác định

qua việc đo chu vi thân cây tại độ cao 1,3 m

+ Chiều cao vút ngọn (HVN): Chiều cao vút ngọn cây rừng được đo bằng thước đo cao Blume - Leiss và thước dây với độ chính xác đến dm

+ Độ tàn che (TC), che phủ (CP, %) và thảm khô (TK, %) được xác định

bằng thước đo độ tàn che quang học nhờ phương pháp đo hệ thống 80 điểm ngẫu nhiên trong ÔTC

- Điều tra vật rơi rụng dưới tán rừng

Trên mỗi ÔTC đo cấu trúc rừng đặt 5 ô dạng bản có kích thước 1 m x 1

m Trong đó 1 ô dạng bản đặt ở giao điểm hai đường chéo của ÔTN, 4 ô còn lại đặt ở tâm điểm của đường thẳng nối từng góc với tâm của ÔTN Độ che phủ của vật rơi rụng (TM, %) được xác định thông qua điều tra 5 ô dạng bản Phương pháp điều tra và tính toán độ che phủ của vật rơi rụng tương tự như phương pháp điều tra và tính toán độ che phủ của cây bụi thảm tươi

Sau đó xác định tổng khối lượng vật rơi rụng, lấy mẫu ngẫu nhiên theo từng phần, xác định khối lượng hong khô trong gió và khối lượng sấy khô để hiệu chỉnh Việc điều tra vật rơi rụng được thực hiện định kỳ 15 ngày/lần

- Điều kiện thổ nhưỡng: Ngoài các chỉ tiêu có trong tài liệu thứ cấp chúng

tối điều tra thêm các chỉ tiêu về điều kiện thổ nhưỡng bao gồm:

+ Độ ẩm đất: Độ ẩm đất được điều tra ở lớp đất mặt (0 – 10cm), chỉ tiêu

này được lấy mẫu định kỳ 15 ngày/lần, thời điểm lấy mẫu vào lúc 8 giờ 30 – 9 giờ 30 phút tại các ÔTC

+ Tỷ trọng và dung trọng đất: Xác định tỷ trọng và dung trọng đất cho các tầng đất 0 – 10cm

+ Độ xốp của đất: Độ xốp của đất được xác định thông qua dung trọng và

tỷ trọng đất

Các chỉ tiêu độ ẩm, độ xốp, dung trọng, tỷ trọng của đất được xác định thông qua mẫu đất lấy bằng ống dung trọng, sau đó xử lý trong phòng thí nghiệm và tính toán

- Điều tra khả năng giữ nước của vật rơi rụng

Sau khi phân chia vật rơi rụng trên các ô dạng bản thành các phần, lấy mẫu

ngẫu nhiên theo từng phần, mỗi phần lấy 3 mẫu và tiến hành thí nghiệm ngâm

nước Khả năng hút giữ nước của vật rơi rụng được xác định sau khi đã ngâm

mẫu vào nước trong 24 giờ

- Đặc tính mưa của khu vực nghiên cứu

Lượng mưa trên tán thảm thực vật chính là lượng mưa ở nơi trống gần kề được

đo theo từng trận mưa Sử dụngống đo mưa để đo lượng mưa Khu vực đất trống ở lân cận

mỗi trạng thái rừng đặt 4 ống đo mưa, lượng mưa trên tán ở mỗi trạng thái rừng sẽ được quy đổi thông qua trung bình cộng lượng mưa đo được của 4 ống đo mưa

- Đo lượng nước mưa lọt tán

Lượng nước mưa lọt tán của các ÔTN được đo bằng 05 ống đo mưa được

bố trí 4 ống đặt 4 góc, 1 ống tại tâm ÔTN, chia vạch đến cm3 và ghi vào biểu theo dõi sau khi mưa

- Đo lượng nước chảy men thân

Lượng nước chảy men thân cây được đo cho tầng cây cao:

+ Căn cứ vào kết quả điều tra tầng cây cao, xác lập phân bố thực nghiệm

số cây theo đường kính (N - D1.3) cho từng ÔTC

+ Mỗi cỡ kính chọn một cây tiêu chuẩn có D1.3 bằng trị số giữa cỡ, các đại lượng sinh trưởng khác của cây ở tình trạng bình thường (không bị lệch tán, không bị cụt ngọn)

+ Cạo nhẵn vỏ ngoài các cây điều tra (không làm tổn thương cây) ở vị trí

40 đến 50 cm cách mặt đất Lượng nước chảy men thân được bằng cách: Quấn giấy dầu và dây cao su cùng với băng dính để tạo thành một máng đón nước xung quanh gốc cây Nước được dẫn vào túi đựng cỡ lớn đặt ở gốc mỗi cây mẫu Tiến hành đo nước trong các túi sau khi mưa bằng ống đong có

độ chính xác tới cm3 và ghi vào biểu điều tra lượng nước chảy men thân

- Đo lượng nước chảy bề mặt:

Nước chảy bề mặt = nước chảy qua đồng hồ đo nước có độ chính sách 0,001 m3 + Lượng nước còn lại trong hố được đong bằng ống đong với độ chính xác 0,1 lít

- Xác định lượng nước thoát hơi của thực vật

Lượng nước thoát hơi được điều tra bằng phương pháp cân nhanh Ivanov bằng cân bán phân tích với độ chính xác 0,001 g Thí nghiệm được thực hiện 2 lần trong thời gian làm thí nghiệm

Để xác định tổng lượng nước thoát hơi từ tán lá thảm thực vật, đề tài đã xác định diện tích lá (SL) Diện tích lá cây của từng đối tượng thảm thực vật thân gỗ được xác định thông qua việc điều tra 31 cá thể ngẫu nhiên Sau khi đã điều tra lượng nước chảy men thân thì tiến hành điều tra SL của các cây tiêu chuẩn Phương pháp điều tra SL như sau: Chia chiều dài tán cây làm 3 phần, mỗi phần chọn ra 2 cành đại diện Đếm số cành trên cây (n cành) Cân tổng khối lượng các cành mẫu của một ÔTC(M) Sau khi vặt bỏ hết lá cân lại tổng khối lượng các cành mẫu (M cành) Cân lấy một mẫu chừng 1000 - 1500g lá (M mẫu) Diện tích mẫu lá (S mẫu) được xác định bằng giấy kẻ ly

Trên cơ sở phân tích quy luật liên hệ của diện tích lá với các chỉ tiêu điều tra của cây tiêu chuẩn sẽ xác định được diện tích lá cho từng ÔTC Diện tích lá trên một ha được xác định như sau:

SL/ha = 20.(SL/ô)

- Lượng nước bốc hơi vật lý từ đất

Lượng nước bốc hơi thực tế từ đất được xác định bằng cách lấy mẫu đất ở trạng thái tự nhiên vào ống đo hình trụ có đường kính 5cm, để mẫu đất bốc hơi

tự nhiên và xác định lượng bốc hơi bằng phương pháp cân (cân bán phân tích) sau mỗi thời gian từ 10 -15 phút, cho tới khi khối lượng trong 3 giờ liên tiếp không thay đổi Sau đó ghi kết quả các lần cân thí nghiệm vào phiếu điều tra

để phục vụ tính toán lượng bốc hơi nước tự nhiên dưới tán rừng

- Lượng nước thoát hơi của tán rừng được xử lý thống kê trong thời gian nghiên cứu và được quy đổi thành mm dựa vào kết quả điều tra thoát hơi nước

và diện tích lá toàn rừng

- Lượng bốc hơi vật lý từ mặt đất dưới tán rừng được xử lý thống kê trong thời gian nghiên cứu và được quy đổi thành mm cho các ÔTN trong toàn khu vực nghiên cứu

- Lượng nước chảy men thân cây được quy đổi thành mm thông qua lượng nước đo được tại thân cây và diện tích tán của cây làm thí nghiệm

- Lượng mưa dưới tán rừng được cộng dồn từ các ống đo mưa trong mỗi ÔTC trong từng trận mưa Sau đó tính quy đổi ra mm lượng mưa tương ứng

- Lượng nước giữ lại trên tán được xác định bằng hiệu số giữa lượng mưa trên tán với tổng của lượng nước chảy men thân và lượng nước mưa lọt tán:

TT = P - (MT + LT) Trong đó:

TT là lượng nước mưa giữ trên tán thảm thực vật (mm)

P là lượng mưa trên tán (mm)

MT là lượng nước chảy men thân cây (mm)

LT là lượng nước mưa lọt qua tán thảm thực vật (mm)

- Dòng chảy mặt đất: Được thống kê tổng lượng dòng chảy mặt cho từng ÔTN trong thời gian nghiên cứu và quy đổi ra mm

- Lượng nước thấm xuống đất và lượng nước giữ lại trong đất được xác định theo công thức:

Ntxd = (MT + LT) - TM - DCM

Ntđ = Ntxđ - BH - TH Trong đó:

Ntxđ là lượng nước thấm xuống đất (mm)

Ntđ là lượng nước giữ lại trong đất (mm)

DCM là dòng chảy mặt

TM là lượng nước giữ bởi vật rơi rụng (mm)

BH là lượng nước bốc hơi vật lý từ đất (mm)

TH là lượng nước thoát hơi sinh lý từ thảm thực vật (mm)

Đề tài sử dụng phần mềm EXCEL và SPSS để xử lý và phân tích số liệu

và phân tích

Chương 3 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN, KINH TẾ XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU

3.1 Điều kiện tự nhiên

3.1.1 Vị trí địa lý, địa hình

Bắc Kạn là tỉnh thuộc vùng núi Đông Bắc, nằm trong khoảng tọa độ địa lý

từ 21048’22’’ đến 22044’17’’ vĩ độ Bắc và từ 105025’08’’ đến 106024’47’’ kinh

độ Đông với tổng diện tích là 4.859,4 km2, chiếm 4,7% diện tích vùng Đông Bắc

và khoảng 1,45% diện tích cả nước, phía Nam giáp Thái Nguyên, phía Bắc giáp Cao Bằng, phía Đông giáp Lạng Sơn, phía Tây giáp Tuyên Quang

Bắc Kạn là một tỉnh miền núi vùng cao, nằm sâu trong nội địa Địa hình tỉnh Bắc Kạn đa dạng, phức tạp, chủ yếu là đồi và núi cao, bị chi phối bởi những dãy núi vòng cung quay lưng về phía đông xen lẫn với những thung lũng Bắc Kạn có thể phân thành 03 vùng như sau:

+ Vùng núi phía Bắc: Nằm ở phía Tây - Tây Bắc của tỉnh gồm các huyện Chợ Đồn, Pác Nặm, Ba Bể được kiến tạo bởi vòng cung Sông Gâm có độ cao trung bình trên 1.000m Đây là vùng cao nhất trong tỉnh, địa hình phức tạp, chia cắt mạnh, là đầu nguồn của hệ thống các sông Cầu, sông Gâm, Sông Năng + Vùng núi Ngân Sơn, Yến Lạc: Nằm ở phía Đông - Đông Bắc của tỉnh, gồm huyện Ngân Sơn, Na Rì, Bạch Thông với hai cánh cung Ngân Sơn - Yến Lạc là khu vực phân thủy của sông Bắc Giang, sông Cầu

+ Vùng phía Nam: Là vùng chuyển tiếp giữa trung du và miền núi bao gồm thị xã Bắc Kạn và huyện Chợ Mới với những dải đồi cao trên 200 m và những dãy núi thấp 400 - 500 m, là phần cuối cánh cung Ngân Sơn - Yến Lạc và cánh cung sông Gâm nhưng địa hình vẫn bị chia cắt Trong tỉnh vẫn còn nhiều thung lũng rộng, độ dốc trung bình 15 - 200 điển hình là thung lũng dọc sông Cầu với

hệ thống sông suối dày đặc, rất thuận lợi để phát triển nông nghiệp

Toàn tỉnh có độ cao giảm dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam, cao nhất có đỉnh 1.640 m thuộc dãy Năm Khiếu Thượng, là ranh giới tự nhiên giữa huyện

Ba Bể và tỉnh Cao Bằng ở phía Tây Bắc Độ cao bình quân toàn tỉnh từ

500-600 m, điểm cao nhất là dãy núi Nam Hoa Sơn (1.640 m) và điểm thấp nhất là

xã Quảng Chu - huyện Chợ Mới (40 m)

3.1.2 Điều kiện khí hậu

Bắc Kạn có khí hậu nhiệt đới ẩm gió mùa nhưng có sự phân hoá theo độ cao của địa hình và hướng núi Với chế độ nhiệt đới gió mùa, một năm ở Bắc Kạn có hai mùa rõ rệt: Mùa mưa bắt đầu từ tháng 4, kết thúc vào tháng 10 dương lịch, mùa khô bắt đầu từ tháng 11, kết thúc vào tháng 3 năm sau

Nhiệt độ trung bình hàng năm từ 20 - 220C, cao nhất 280C, thấp nhất 100C Nhiệt độ cao tuyệt đối 380C và thấp tuyệt đối -0,20C Tổng tích ôn trung bình năm 7.500 - 8.0000C

Tổng số giờ nắng bình quân hàng năm khoảng 1.300 - 1.400 giờ phân bố không đều giữa các tháng trong năm Mùa hè có số giờ nằng nhiều, mùa đông

có số giờ nắng thấp

Lượng mưa trung bình năm vào khoảng 1.600 - 2.100 mm phân bố không đều giữa các tháng và các khu vực Lượng mưa vào các tháng mùa mưa chiếm tới 70 - 80% lượng mưa cả năm, tập trung vào các tháng 6, 7, 8, 9 Mùa khô lượng mưa chỉ chiếm 20 - 30% thời kỳ khô hạn nhất là vào các tháng 12, 1, 2,

3 Mưa ít là một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra hạn hán, hỏa hoạn

và các vụ cháy rừng của Bắc Kạn cũng nhiều hơn so với các địa phương khác trong vùng Đông Bắc

Bắc Kạn nằm sâu trong đất liền lại được các dãy núi che chắn, nên ít chịu ảnh hưởng của bão, thỉnh thoảng có gió lốc cục bộ từng khu vực hẹp ít ảnh hưởng đến sản xuất, sinh hoạt của nhân dân

Bắc Kạn cũng có những hạn chế nhất định về khí hậu, các tháng mùa hạ mưa lớn, mưa tập trung dễ gây ra lũ ống, lũ quét, xói mòn đất đai, mùa đông lạnh, thời tiết khô hanh, gây hạn hán, đặc biết ở vùng núi đá vôi Cùng với sự

đa dạng của địa hình đã hình thành những tiểu vùng sản xuất nông, lâm nghiệp với các sản phẩm đặc trưng riêng Mùa đông lạnh tạo ra lợi thế phát triển các tập đoàn cây trồng ôn đới chất lượng cao như rau thực phẩm, cây ăn quả, cây đặc sản tạo sản phẩm hàng hóa

Sông Cầu trên địa bàn Bắc Kạn thuộc đầu nguồn, đây là nguồn cung cấp nước chính cho sản xuất, sinh hoạt của nhân dân trong tỉnh và khu vực hạ lưu Sông Bắc Giang dài 28,6 km, chiều rộng lòng sông 40 - 60 m, độ chênh cao giữa dòng và mặt ruộng 4 - 5 m Lưu lượng dòng chảy bình quân vào mùa

lũ lên tới 2.100 m3/s (năm 1979) Tổng lượng nước khoảng 794 triệu m3 Sông Na Rì dài 55,5 km chảy uốn khúc theo chân các dãy núi cao, thủy chế thất thường, lưu lượng thay đổi đột ngột, lòng sông hẹp

Sông Năng dài 87 km Tổng lượng nước khoảng 1,33 tỷ m3 là nguồn cung cấp nước chính cho hồ Ba Bể

Sông Gâm chảy qua địa bàn tỉnh Bắc Kạn dài 16 km với diện tích lưu vực

154 km2

Sông Phó Đáy dài 36 km, diện tích lưu vực khoảng 250 km2