Đề Xuất Một Số Giải Pháp Cải Thiện Khả Năng Thấm, Giữ Nước Của Đất

Phần mềm trên đã kể đến nhiều yếu tố có ảnh hưởng quan trọng đến quá trình biến đổi độ ẩm trong đất như đặc tính vật lý của đất, loại cây trồng và thời kỳ sinh trưởng, cường độ thoát hơi nước và chiều sâu mực nước ngầm.

Ngoài những công trình nghiên cứu các nhân tố ảnh hưởng đến khả năng thấm và giữ nước của đất rừng, còn có một số các công trình nghiên cứu các biện pháp nâng cao khả năng giữ nước của đất rừng.

Năm 1997, kết quả nghiên cứu của Phùng Văn Khoa [23] về đặc điểm thuỷ văn rừng thông đuôi ngựa (Pinus massoniana) tại núi Luốt, Xuân Mai, Hà Tây đã đi đến một số nhận xét sau: (1) lượng nước bốc hơi từ mặt đất biến động từ 30 - 35%, phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm không khí dưới tán rừng.

(2) Lượng nước chảy bề mặt chiếm từ 3 - 5% và phụ thuộc chặt chẽ vào độ che phủ của cây bụi thảm tươi. (3) Lượng nước còn lại trong đất chiếm xấp xỉ 10 - 15%.

Một số nghiên cứu cho rằng khi độ ẩm đất lớn thì bốc hơi chủ yếu là nước liên kết lỏng của đất, năng lượng để bốc hơi một đơn vị thể tích nước xấp xỉ bằng năng lượng bốc hơi một đơn vị thể tích nước trên mặt thoáng tự do. Ngược lại khi độ ẩm giảm thì lượng nước bốc hơi cũng giảm theo cho đến khi độ ẩm đất giảm đến trị số cây héo thì lượng bốc hơi thực tế trở lên không đáng kể nữa (thường dưới 1mm/ngày). Dựa vào kết quả nghiên cứu trên người ta đã xây dựng công cụ để dự báo được lượng nước bốc hơi thực tế tương ứng với các trị số ẩm khác nhau trong đất. Điều này cho phép việc tính toán chế độ tưới cho hoa màu và cây công nghiệp.

Phạm Văn Điển [5] đã sử dụng nhân tố nhiệt độ (T) và độ ẩm không khí (V) làm nhân tố chủ đạo có ảnh hưởng tới bốc hơi nước mặt đất, cho thấy nhiệt độ (T) và độ ẩm không khí (V) là nhân tố chủ đạo ảnh hưởng tới bốc hơi

mặt đất. Tác giả đã xây dựng được cả phương trình tương quan để xác định lượng hơi nước bốc hơi vật lý từ đất trong cả thời kỳ, phương trình có dạng:

E = 0,0576 + 7,18 (T/V)2 với hệ số tương quan rất cao (r = 0,908).

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 90 trang tài liệu này.

Từ đó xây dựng các phương trình tương quan để dự đoán lượng nước

bốc hơi vật lý từ đất trong các thời kỳ.

Điển hình là công tác nghiên cứu trên đất cát của Chi cục Thủy lợi Bình Thuận phối hợp với Trường Đại học Bách khoa TP. HCM (dẫn theo Nguyễn Tử Siêm và Thái Phiên) [41] trong 2 năm tại khu vực Suối Tiên và khu vực thôn Giếng. Kết quả nghiên cứu cho thấy nước mưa là nguồn nước chính của con suối này, mỗi năm trung bình chỉ có 31,5 mm nước mưa ngấm vào đất tạo thành nước ngầm, mà nước ngầm là lượng nước được tích giữ lại nhiều nhất trong đất. Nên để tăng lượng nước ngầm trong đất cần làm tăng nguồn nước mưa cho khu vực. Các nhà khoa học bằng phương hướng thiết lập các công trình thu nước rộng khắp vùng thượng lưu suối Tiên đã cho kết quả khá thành công. Kết quả là khu vực sát lòng suối Tiên về phía hạ lưu tăng mực nước ngầm từ 2 - 6 m (trong 3 năm) và 3 - 7,5 m (sau 10 năm). Hay kết quả nghiên cứu tại khu vực hai thôn (Giếng Triền và Hồng Phong) cũng bằng phương án bổ sung nguồn nước mưa trên toàn khu vực cụ thể là xây dựng hệ thống liên

hồ gồm 33 hồ trữ nước, dung tích 4500 m3/hồ và trồng 157 km cỏ Vetiver (là

loại cây trồng mới có nhiều ưu điểm, có thể sinh trưỏng trên mọi loại đất và có bộ rễ mọc thẳng xuống mặt đất ít nhất là 3 m, làm thành “Đường chắn ngầm sinh học”) đã làm giảm lượng nước mặt chảy đi và tăng nguồn nước ngầm của khu vực (dự kiến, sau 9 năm mực nước ngầm của vùng này sẽ dâng cao thêm từ 3,5 - 8 m).

Gần đây nhất, Phạm Văn Điển [10] đã nghiên cứu khả năng giữ nước của một số thảm thực vật rừng ở vùng phòng hộ hồ thủy điện Hòa Bình. Kết quả nghiên cứu cũng đã đề cập tới khả năng thấm và giữ nước của đất rừng:

Đất dưới các trạng thái rừng ở địa bàn nghiên cứu có tốc độ thấm nước cao, tốc độ thấm nước ban đầu từ 6,7 - 15,2 mm/phút, tốc độ thấm nước ổn định từ 2,5 – 8,0 mm/phút. Tốc độ thấm nước có liên hệ chặt với độ xốp, độ dày và độ ẩm đất.

1.2.2. Tồn tại nghiên cứu

Vì lý do khác nhau mà cho đến nay, vẫn chưa có công trình khoa học nào nghiên cứu một cách có hệ thống và đồng bộ về đặc trưng thấm và giữ nước của đất rừng ở Việt Nam. Phần lớn vấn đề này mới được thực hiện ở mức độ nhất định, thường được gắn liền với nghiên cứu xói mòn đất và tập trung nhiều ở rừng tự nhiên, mức độ định lượng còn chưa cao. Một số tồn tại chính như sau:

- Thiếu những công trình nghiên cứu theo hướng phát hiện quy luật và giải thích cơ chế và định lượng những quy luật đó bằng các công cụ toán học phù hợp.

- Phương pháp và thiết bị nghiên cứu còn chưa được cải tiến, còn lạc hậu so với nhiều nước trên thế giới (dẫn theo Phạm Văn Điển, 2006 [10]). Vì vậy, việc cải tiến phương pháp và thiết bị nghiên cứu phù hợp và khả thi trong điều kiện mưa nhiệt đới là cần thiết.

CHƯƠNG 2

MỤC TIÊU, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Mục tiêu nghiên cứu

- Về lý luận: Xác định được khả năng thấm, giữ nước của đất rừng trên địa bàn nghiên cứu.

- Về thực tiễn: Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật nhằm cải thiện khả năng thấm, giữ nước của đất rừng, góp phân nâng cao hiệu quả bảo vệ nguồn nước của rừng.

2.2. Giới hạn nghiên cứu

Luận văn chỉ nghiên cứu khả năng thấm và giữ nước tiềm tàng của đất tức là khả năng thấm và giữ nước của đất trong điều kiện được cung cấp đủ nước bằng phương pháp tưới nhân tạo.

2.3. Nội dung nghiên cứu

2.3.1. Đặc điểm lập địa khu vực nghiên cứu

- Chế độ mưa

- Địa hình

- Thổ nhưỡng

- Thảm thực vật

2.3.2. Đặc trưng thấm nước của đất rừng

- Tốc độ thấm nước ban đầu

- Tốc độ thấm nước ổn định

- Quá trình thấm nước

- Quá trình đọng nước trên mặt đất

2.3.3. Đặc trưng giữ nước của đất rừng

- Lượng nước bão hoà

- Lượng nước giữ hữu hiệu

- Biến động độ ẩm đất theo chiều ngang

- Biến động độ ẩm đất theo chiều đứng

- Biến động độ ẩm đất theo thời gian

- Lượng nước bốc hơi

2.3.4. Đề xuất một số giải pháp cải thiện khả năng thấm, giữ nước của đất

rừng

2.4. Phương pháp nghiên cứu

2.4.1. Quan điểm, phương pháp luận

Đặc trưng thấm nước của đất được biểu thị thông qua tốc độ thấm nước, thời gian thấm nước ổn định và quá trình thấm nước.

Tốc độ thấm nước của đất là tốc độ nước từ mặt đất đi vào trong đất, được biểu thị bằng mm/phút. Tốc độ thấm được gọi là tiềm tàng khi trên mặt đất có lớp nước đọng, nước sẽ thấm xuống đất theo tốc độ thấm tiềm tàng này. Tốc độ thấm là đặc trưng quan trọng nhất về vận động của nước dưới đất trong điều kiện có nhiều khe hổng. Nếu tốc độ cấp nước trên mặt đất nhỏ hơn tốc độ thấm tiềm tàng thì tốc độ thấm thực tế sẽ nhỏ hơn tốc độ thấm tiềm tàng.

Thời gian thấm nước ổn định là khoảng thời gian mà lượng nước đã đạt đến trạng thái bão hoà, được biểu thị bằng phút.

Quá trình thấm nước là quá trình nước từ mặt đất thâm nhập vào trong đất. Do quá trình thấm nước bị ảnh hưởng của nhiều nhân tố theo không gian và thời gian nên đã được mô tả một cách gần đúng bằng các mô hình toán học.

Khả năng giữ nước của đất là khả năng của đất trong việc giữ lại nước trong điều kiện có dòng chảy tự do về phía dưới. Lượng nước giữ lại này có tầm quan trọng trong sản xuất nông - lâm nghiệp, cũng như trong kinh doanh

rừng. Khả năng giữ nước của đất được quyết định bởi độ lớn nhỏ và tính chất của các khe hổng trong đất. Khe hổng trong đất được chia làm khe hổng mao quản và khe hổng ngoài mao quản. Lượng nước tích giữ trong mao quản không thể cung cấp, bổ sung cho sông ngòi hoặc nguồn nước ngầm mà chỉ có thể cung cấp cho rễ cây hấp thu và bốc hơi mặt đất. Nên các khe hổng ngoài mao quản sẽ vừa là con đường dẫn cho đất bão hoà nước, vừa là không gian tạm thời lưu giữ nước. Loại nước được lưu giữ này có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với việc quản lý tài nguyên nước. Đây cũng chính là lượng nước được tích giữ tiềm tàng của đất rừng có thể mang lại hiệu quả cao.

Phương pháp luận nghiên cứu tổng quát của đề tài là: Xác định những yếu tố có ảnh hưởng rõ đến khả năng thấm, giữ nước của đất; kế thừa các kết quả nghiên cứu và căn cứ vào đặc điểm của khu vực nghiên cứu để đề xuất những biện pháp kỹ thuật nhằm cải thiện khả năng thấm, giữ nước của đất, từ đó đề xuất được các mô hình cấu trúc rừng hợp lý, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế, sinh thái của rừng.

2.4.2. Phương pháp kế thừa tài liệu

- Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu.

- Các tài liệu, tư liệu về quy hoạch khu nghiên cứu thực nghiệm rừng

núi Luốt, những biện pháp kỹ thuật lâm sinh đã áp dụng.

- Kế thừa có chọn lọc các báo cáo nghiên cứu khoa học, kinh nghiệm của các Viện nghiên cứu, Bộ môn Lâm sinh, bộ môn Điều tra Quy hoạch, bộ môn Khí tượng thủy văn trường Đại học Lâm nghiệp,...

2.4.3. Phương pháp thu thập số liệu

2.4.3.1. Bố trí thí nghiệm và thu thập số liệu

Đề tài đã bố trí 8 ô tiêu chuẩn điển hình, phân bố ở các trạng thái rừng khác nhau. Các ô tiêu chuẩn được bảo vệ và có ranh giới, cột mốc rõ ràng; các ô có diện tích đủ lớn để thể hiện đặc trưng của các trạng thái rừng. Dựa trên kết

quả khảo sát thực địa, đề tài đã bố trí hệ thống ô tiêu chuẩn có diện tích 1000 m2

(25 m x 40 m) tại các lô rừng Thông và rừng Keo.

Dưới đây là sơ đồ phân bố các ô tiêu chuẩn tại các trạng thái rừng trên núi Luốt:

Hình 2.1: Sơ đồ phân bố OTC trên núi Luốt

Số liệu được thu thập trong OTC bao gồm:

- Địa hình: Các nhân tố của điều kiện địa hình bao gồm: Độ dốc mặt đất (α, độ), hướng phơi, chiều dài sườn dốc (L, m) được đo theo phương pháp điều tra Lâm học.

- Thổ nhưỡng: Các chỉ tiêu điều tra của điều kiện thổ nhưỡng bao gồm:

+ Tỷ trọng đất: Mẫu đất dùng để xác định tỷ trọng là mẫu tổng hợp được thu thập bằng ống dung trọng từ 10 điểm ngẫu nhiên trong ô tiêu chuẩn.

+ Dung trọng đất: Được xác định bằng phương pháp ống dung trọng

thông qua cân và sấy khô ngoài thực địa.

+ Độ xốp mao quản được xác định thông qua độ ẩm đồng ruộng (hay lượng nước chứa lớn nhất) và độ ẩm cây héo.

- Thảm thực vật:

+ Đường kính thân cây (D1,3): Được đo ở độ cao 1,3 m của từng cây thuộc theo hai chiều Đông - Tây và Nam - Bắc với độ chính xác đến 0,1 cm, sau đó tính trị số trung bình.

+ Chiều cao vút ngọn (Hvn): Được đo bằng thước đo cao Blumme - Leiss kết hợp với độ chính xác đến dm.

+ Đường kính tán (Dt): Đường kính tán cây rừng được xác định bằng thước dây và sào, đo hình chiếu của mép tán lá trên mặt phẳng ngang theo các hướng Đông - Tây, Nam - Bắc với độ chính xác đến dm, sau đó tính trị số trung bình.

+ Độ tàn che tầng cây cao (TC, %): Được xác định bằng phương pháp

hệ thống mạng lưới điểm gồm 100 điểm/OTC.

+ Độ che phủ (CP, %): Được xác định thông qua điều tra ô dạng bản (3 m x 3 m). Tổng diện tích ô dạng bản chiếm 10% diện tích ô tiêu chuẩn. Trên mỗi ô dạng bản điều tra theo phương pháp đường chéo.

- Chế độ mưa: Số liệu được thu thập tại bộ môn Khí tượng thuỷ văn và trạm khí tượng thủy văn Ba Vì - Hà Nội.

2.4.3.2. Điều tra đặc trưng thấm nước của đất

Đề tài đã sử dụng phương pháp ống vòng khuyên để điều tra đặc trưng thấm nước của đất mà không sử dụng phương pháp thí nghiệm trong phòng vì không có điều kiện thực hiện: Mỗi ô thí nghiệm chọn 3 vị trí điển hình, tại mỗi vị trí đặt 1 cặp ống lồng vào nhau, đường kính bên trong ống nhỏ là 20 cm, đường kính bên trong ống lớn là 30 cm, chiều cao các ống là 35 cm. Các ống được khắc vạch ở phía trong. Đóng ống sâu xuống đất 20 cm, tưới nước từ từ vào 2 ống sao cho mực nước trong ống luôn giữ một lớp nước dày 4 cm