Tóm tắt Luận án Nghiên cứu sử dụng Viễn thám (RS) và Hệ thống thông tin địa lý (GIS) để đánh giá xói mòn đất huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ

Jeff Arnold ở Trung tâm Phục vụ Nghiên cứu Nông nghiệp, Bộ Nông nghiệp Hoa Kỳ 1.2.2 Nghiên cứu xói mòn đất ở Việt Nam Các nghiên cứu về xói mòn đất bắt đầu vào những năm 1960, thời kỳ miền Bắc xây dựng xã hội chủ nghĩa. Từ năm 1963, nghiên cứu xói mòn khu vực đã được tiến hành, một số nhà khoa học đứng đầu là giáo sư Tôn Gia Huyên đã công bố các nghiên cứu về xói mòn đất ở Tây Bắc. Nhìn chung, các công trình đã giải quyết được nhiều vấn đề nghiên cứu về xói mòn đất, các biện pháp chống xói mòn đất tuy nhiên tính định lượng chưa cao. Giai đoạn từ sau năm 1975, hàng loạt các công trình nghiên cứu về xói mòn 6 đất được công bố về các nhân tố hoạt động của xói mòn đất, phân vùng xói mòn đất, phương pháp phòng chống xói mòn đất, nghiên cứu xói mòn đất bằng các mô hình toán học. Từ sau năm 1990 các nghiên cứu về xói mòn đất dần chuyển sang sử dụng phương pháp RS và GIS. Đây là một hướng đi đúng của các nhà khoa học ở Việt Nam vì phương pháp này giảm được chi phí, hiệu quả hơn. 1.3 Tình hình ứng dụng củ viễn thám và S Việc ứng dụng RS và GIS phục vụ theo dõi, quản lý nguồn tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường đã được một số nước trên thế giới ứng dụng từ những năm 1970. Tuy nhiên, ở Việt Nam do thiếu kinh phí, các trang thiết bị thu phát vệ tinh nên RS và GIS chỉ mới được đưa vào ứng dụng trong thập kỷ vừa qua. Các nghiên cứu ứng dụng của RS và GIS tập trung chủ yếu vào các lĩnh vực như: Y tế, khí tượng thuỷ văn, dự báo thời tiết; địa chất, thăm dò tài nguyên khoáng sản; đo đạc bản đồ, hiệu chỉnh, cập nhật bản đồ, lập cơ sở dữ liệu mới; kiểm kê đất đai, xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng đất; theo dõi, giám sát môi trường như dầu tràn, lũ lụt, cháy rừng, xói mòn đất; theo dõi mùa màng, giám sát tài nguyên rừng toàn quốc; xác định mức độ bị ảnh hưởng của khu vực bị tàn phá do thiên tai hoặc các hoạt động của con người, quản lý đất đai, quản lý tài nguyên và môi trường. Tóm tắt tổng quan tài liệu Xói mòn đất đã được các nhà khoa học trên thế giới nghiên cứu từ rất lâu. Ở Việt Nam, đất chật, người đông, với ¾ diện tích tự nhiên là đồi núi, vì vậy việc nghiên cứu xói mòn đất và các biện pháp phòng chống xói mòn nhằm bảo vệ đất, tăng năng suất, chất lượng cây trồng càng được các nhà khoa học quan tâm. Theo thời gian các nghiên cứu hoàn thiện dần về phương pháp, chuyển từ nghiên cứu định tính sang định lượng, nghiên cứu xác định các tác nhân gây xói mòn đất và ảnh hưởng của nó đến xói mòn đất. Các nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng, mưa chính là nguyên nhân chủ yếu gây ra xói mòn đất. Để sản xuất có hiệu quả và bền vững đất dốc trên cơ sở hạn chế xói mòn đất, các nghiên cứu triển khai bảo vệ đất đều tập trung tạo thảm thực vật che phủ đất cho mùa mưa, tránh tác động trực tiếp của hạt mưa, giảm dòng chảy tràn. Các phương pháp xác định xói mòn đất dần chuyển từ phương pháp truyền thống thu hứng, đo đếm ngoài thực địa sang các phương pháp hiện đại 7 hơn: xác định xói mòn bằng mô hình toán học, nghiên cứu xói mòn đất bằng RS và GIS. Tuy nhiên, các nghiên cứu ứng dụng RS và GIS trong xói mòn đất vẫn chỉ là các nghiên cứu mang tính lý thuyết, chưa có những nghiên cứu toàn diện và đầy đủ để đánh giá mô hình lý thuyết và mô hình thực nghiệm. Trên cơ sở đó đề xuất việc sử dụng các công thức tính hệ số xói mòn đất phù hợp, đặc biệt trên khu vực vùng gò đồi, nơi chuyển tiếp giữa đồng bằng và miền núi. C ƢƠN 2 VẬT L U, N DUN V P ƢƠN P ÁP N ÊN CỨU 2.1 Vật liệu nghiên cứu Vật liệu nghiên cứu gồm: (1) Vật liệu phi không gian: các số liệu văn bản pháp quy, các số liệu cơ bản của địa bàn, các số liệu về đất, xói mòn đất. (2) Vật liệu không gian: bản đồ địa hình, bản đồ đất, bản đồ hiện trạng sử dụng đất, ảnh vệ tinh huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ. 2.2 Nội dung nghiên cứu Các nội dung nghiên cứu gồm: (1) Điều tra, đánh giá điều kiện tự nhiên, KTXH huyện Tam Nông; (2) sử dụng viễn thám và GIS đánh giá xói mòn đất; (3) xây dựng mô hình thực nghiệm, tính toán lượng đất xói mòn từ thực nghiệm và (4) đề xuất một số mô hình chống xói mòn hiệu quả huyện Tam Nông. 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng là: (1) Phương pháp điều tra thu thập số liệu: thu thập số liệu, tài liệu thứ cấp và sơ cấp; (2) Phương pháp đánh giá xói mòn đất: phương pháp sử dụng mô hình RUSLE, phương pháp ứng dụng các công thức toán học tính toán hệ số xói mòn đất R, K, LS, C, P, phương pháp nội suy, phương pháp RS, phương pháp chồng xếp bản đồ bằng GIS, phương pháp chuyên gia, phương pháp tổng hợp; (3) Phương pháp thực nghiệm đo xói mòn đất: xây bể thực nghiệm đo xói mòn đất tại ô thí nghiệm 100m2 ở 3 xã: Hương Nộn, thị trấn Hưng Hóa và xã Dị Nậu. Tiến hành đo xói mòn đất tại xã Hương Nộn trong 3 năm 2008-2010, Hưng Hóa và Dị Nậu trong 2 năm 2009 và 2010; (4) Phương pháp kiểm chứng: so sánh lượng đất đo xói mòn ngoài thực nghiệm với phương pháp xác định xói mòn theo phương trình RUSLE bằng RS và GIS; (5) Phương pháp dự báo: dự báo xói mòn đất, đánh giá hiệu quả các mô hình chống xói mòn trên địa bàn huyện. 8 C ƢƠN 3 ẾT QUẢ N ÊN CỨU V T ẢO LUẬN 3.1 hái quát điều iện tự nhiên – inh tế xã hội 3.1.1 Điều kiện tự nhiên Huyện Tam Nông nằm ở phía Đông Nam của tỉnh Phú Thọ, có tọa độ địa lý từ 21013΄ đến 21024΄ độ vĩ Bắc, 105009΄ đến 105021΄ độ kinh Đông (hình 1). Trung tâm của huyện là thị trấn Hưng Hóa cách thành phố Việt Trì 30 km đường bộ theo quốc lộ 32A, 32C, quốc lộ 2. Huyện Tam Nông có 19 xã và 1 thị trấn với tổng diện tích tự nhiên là 15.596,92 ha. Trong đó, diện tích đất gò đồi là 5.981,97 ha chiếm 38,35% diện tích tự nhiên được phân bố ở 18/20 xã trên địa bàn huyện. Đặc điểm địa hình: Địa hình của huyện Tam Nông tương đối phức tạp, thể hiện những nét đặc trưng của một vùng bán sơn địa. Dạng địa hình của huyện Tam Nông là dốc, bậc thang, lòng chảo, hướng nghiêng dần từ Tây Bắc xuống Đông Nam. Nhìn chung địa hình, địa mạo của huyện chia làm 2 dạng chính: + Địa hình đồng bằng phù sa: đây là dải đất tương đối bằng phẳng được bồi đắp bởi sông Hồng, sông Đà, sông Bứa tập trung ở ven sông. Độ dốc thường dưới 30, còn một phần là dải đất phù sa cổ có địa hình lượn sóng, độ dốc từ 3 - 8 0, độ cao thấp và trung bình. + Địa hình gò đồi: Địa hình, địa mạo ở đây chủ yếu là gò đồi cao. Địa hình này gây ra nhiều khó khăn cho việc nâng cao hiệu quả sử dụng đất canh tác và đi lại, vận chuyển và giao lưu hàng hóa của người dân. Đặc điểm khí hậu: Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa nên nhiệt độ trung bình của các trạm đo khí tượng khá cao từ 24,40C đến 24,5°C, lượng mưa trung bình/năm của ba trạm đo trong 3 năm 2008, 2009, 2010 là 1547,9 mm. Vào mùa mưa ở những vùng thấp trũng dễ gây nên tình trạng ngập úng, vùng đồi xảy ra hiện tượng xói mòn đất làm ảnh hưởng đến năng suất cây trồng, làm giảm hiệu quả kinh tế sản xuất. Mùa khô thường khô hạn và thiếu nước là một trở ngại trong sản xuất nông nghiệp. Thủy văn: Trên địa bàn huyện có 3 con sông chảy qua là sông Hồng, sông Đà và sông Bứa cung cấp nước cho hầu hết diện tích đất bằng. Tuy nhiên, vùng gò đồi hiện nay vẫn phụ thuộc hoàn toàn vào nước trời. Tài nguyên đất: Đất đồi huyện Tam Nông có diện tích 5.981,97 ha nằm trong hai nhóm đất chính: nhóm đất xám feralit và nhóm đất tầng mỏng. Nhóm đất xám: Nhóm đất xám nằm trên vùng đồi có diện tích 5.902,14 ha, chiếm 98,67% diện tích đất đồi. Nhóm đất xám thuộc vùng đồi của huyện chia thành 2 đơn vị cấp II là đất xám feralit và đất xám kết von. Các đơn vị đất 9 này có đặc điểm chung là đất có thành phần cơ giới nhẹ và trung bình, hàm lượng chất hữu cơ tổng số ở mức trung bình và nghèo, đạm, lân, kali tổng số ở mức trung bình thấp đến rất nghèo, dung tích hấp thu thấp. Nhóm đất này bị xói mòn mạnh và chỉ thuận lợi cho việc trồng cây dài ngày, đặc biệt ưu tiên phát triển cây sơn, chè, cây ăn quả, cây bản địa, các loại cây có khả năng bảo vệ, cải tạo đất cho hiệu quả kinh tế cao. Nhóm đất tầng mỏng: Diện tích là 79,83 ha, chiếm 1,33% diện tích đất điều tra và chiếm 0,51% diện tích tự nhiên; phân bố ở dạng địa hình đồi dốc thoải. Nhóm đất này được phân thành 2 đơn vị đất cấp II là đất tầng mỏng trơ sỏi đá, đất tầng mỏng kết von. Nhóm đất này rất xấu do bị xói mòn, rửa trôi mạnh, tuy nhiên vẫn còn có khả năng cải tạo để đưa vào sản xuất nông lâm nghiệp nhưng với đầu tư ban đầu cao thì mới đem lại hiệu quả kinh tế. Trong tổng số 20 xã, thị trấn trên địa bàn huyện có hai xã Vực Trường và Hồng Đà không có đất gò đồi. 3.1.2 Điều kiện kinh tế xã hội Trong vòng 5 năm trở lại đây, nền kinh tế của huyện Tam Nông đã có những bước tăng trưởng ổn định và ở mức trung bình khá so với tốc độ tăng trưởng của tỉnh. Tốc độ tăng trưởng kinh tế bình quân giai đoạn 2006 - 2010 huyện Tam Nông đạt 16,6%/ năm. Năm 2010 tổng giá trị sản xuất của toàn huyện đạt 659,821 tỷ đồng (theo giá cố định năm 1994). Tốc độ chuyển dịch cơ cấu kinh tế trên địa bàn huyện Tam Nông trong giai đoạn vừa qua rất hợp lý, theo đúng hướng giảm tỷ trọng ngành nông nghiệp, tăng tỷ trọng của ngành công nghiệp dịch vụ. Năm 2010 trong cơ cấu kinh tế của huyện thì ngành nông nghiệp chiếm 36,6% tỷ trọng, ngành công nghiệp chiếm 31,4% tỷ trọng và ngành dịch vụ chiếm 32,0% tỷ trọng. 3.2 Thành lập bản đồ xói mòn huyện T m Nông tỉnh Phú Thọ 3.2.1 Chuẩn hoá cơ sở dữ liệu Cơ sở dữ liệu được xây dựng phải đảm bảo các yêu cầu: Dữ liệu phải được chuẩn hóa về mặt hình học (hệ tọa độ), dữ liệu có tính chuẩn về mô hình (vector, raster), dữ liệu có tính chuẩn về không gian, dữ liệu chuẩn về khuôn dạng dữ liệu. Bản đồ xói mòn huyện Tam Nông được thành lập dựa trên mô hình RUSLE. Mô hình này có khả năng áp dụng rộng rãi nhưng lại đòi hỏi các điều kiện chặt chẽ về tính địa phương với từng hệ số cụ thể. Vì vậy, với mỗi vùng, các tính toán hệ số có thể áp dụng các phương trình khác nhau. 3.2.2 Bản đồ hệ số R Sử dụng công thức của Nguyễn Trọng Hà để tính toán bản đồ hệ số R trên GIS: R=0,548257P-59,5 10 Số liệu lượng mưa trung bình hàng năm của 3 trạm đo (Phú Hộ, Việt Trì và Minh Đài) trong khoảng thời gian từ 15 năm từ năm 1996 - 2010 được thu thập và nhập vào cơ sở dữ liệu. Từ số liệu này, tiến hành nội suy đường đẳng trị lượng mưa bằng phương pháp nội suy khoảng cách có trọng số. Chúng tôi sử dụng phần mềm ArcGis 9.3 để thực hiện, tính toán nội suy cũng như áp dụng công thức để tính bản đồ hệ số R. Sơ đồ các bước tiến hành được thể hiện ở hình 3.4. Kết quả thu được bản đồ hệ số R (hình 3.5). Hệ số xói mòn do mưa R vùng gò đồi huyện Tam Nông biến thiên từ 849 đến 996. Hình 3.4: Các bƣ c tính toán hệ số R Hình 3.5: Bản đồ hệ số R 3.2.3 Bản đồ hệ số K Hệ số kháng xói của đất là một hệ số phụ thuộc nhiều vào thành phần cơ học của đất, quan trọng nhất là thành phần cấp hạt đất, kết cấu đất, hàm lượng chất hữu cơ trong đất, khả năng thấm của đất. Sử dụng công thức của Wischmeier và Smith (1978) để tính hệ số K như sau: 100K=2,1.10-4M1,14(12-a) + 3,25(b-2) + 2,5(c-3) Số liệu chúng tôi thu thập được trên bản đồ đất vùng gò đồi huyện Tam Nông gồm có 66 phẫu diện đất tương ứng với 150 thửa đất được phân tích tại Phòng phân tích trung tâm, khoa Tài nguyên và Môi trường, ĐH Nông nghiệp HN. Từ kết quả phân tích phẫu diện đất tầng mặt ta có được hệ số a; ta cũng tính được trọng lượng cấp hạt M, sau đó tra toán đồ của Wischmeier và Smith (1978) để được các hệ số b, c. Thay vào công thức ta có giá trị K cho từng phẫu diện đất được lấy trên thực địa và tương ứng cho từng thửa đất trên bản đồ. Các bước tiến hành thành lập bản đồ hệ số K (hình 3.6). Quá trình xử lý tính toán được chúng tôi thực hiện bằng phần mềm ArcGIS 9.3, kết quả ta thu được bản đồ hệ số K Số liệu lượng mưa hàng năm Số hóa Bản đồ hệ số R Tính toán theo công thức Bản đồ đẳng trị mưa trung bình Raster hóa và nội suy Bản đồ lượng mưa TB năm 11 (hình 3.7). Hệ số K vùng gò đồi huyện Tam Nông biến thiên từ 0,009 (đất tầng mỏng) và cao nhất là 0,295 (đất xám feralit kết von nông). Hình 3.6: Các bƣ c thành lập bản đồ Hình 3.7: Bản đồ hệ số 3.3.3 Bản đồ hệ số LS Hệ số LS đặc trưng cho ảnh hưởng của yếu tố địa hình đến xói mòn đất, vì thế có thể được tính toán thông qua thông tin từ bản đồ địa hình. Từ bản đồ địa hình được số hóa với khoảng cao đều 10 m, tiến hành gán giá trị độ cao cho các đường bình độ và các điểm độ cao. Sau đó, sử dụng các thuật toán nội suy của GIS (phần mềm ArcGIS 9.3), nội suy đường bình độ và các điểm độ cao để xây dựng bản đồ số độ cao (DEM). Sơ đồ quy trình thành lập bản đồ hệ số LS được thể hiện ở hình 3.8; mô hình số độ cao (DEM) (hình 3.9). Từ DEM sử dụng chức năng phân tích không gian của GIS xây dựng bản đồ độ dốc (hình 3.10). Hình 3.8: Quy trình thành lập Hình 3.9: Bản đồ mô hình số bản đồ hệ số LS độ c o DEM đất đồi gò huyện T m Nông Mô hình số độ cao (DEM) Đường bình độ (10 m) Bản đồ hệ số LS Hướng dòng chảy Dòng chảy tích luỹ Áp dụng công thức Bản đồ thổ nhưỡng Tính K theo toán đồ Gán giá trị K Raster hóa Bản đồ hệ số K 12 Vấn đề chính của việc tính toán hệ số LS bằng GIS là việc phân tách các sườn từ DEM để tính hướng dòng chảy và dòng chảy tích lũy. Hướng tiếp cận theo công thức của Mitasova là sử dụng phương pháp tính toán trên cơ sở tác động của các vùng lân cận. Có nhiều thuật toán khác nhau để giải quyết vấn đề này. Phương pháp sử dụng thông thường nhất là các phép so sánh giá trị độ cao của các pixel với các pixel lân cận nhằm tìm ra hướng dòng chảy. Hình 3.11: Xây dựng bản đồ hướng dòng chảy (Flow direction) trong GIS Đầu tiên, cần xác định nước từ Pixel trung tâm chảy xuống theo hướng nào. Với mỗi pixel của DEM đều trở thành các pixel trung tâm. Hướng dòng chảy là hướng từ Pixel trung tâm đến Pixel lân cận có giá trị độ cao thấp nhất (hình 3.11). Để tính chiều dài sườn dốc, từng sườn được phân tách trên cơ sở các dòng chảy theo các hướng khác nhau. Có tất cả 8 hướng, các sườn được coi là có một trong 8 hướng và các sườn được phân tách theo tập hợp các pixel có cùng hướng. Chiều dài sườn được cộng dồn từ Pixel đỉnh sườn đến pixel chân sườn theo hướng sườn đã xác định (hình 3.12). Hình 3.12: Xây dựng bản đồ dòng chảy tích lũy (Flow Accumulation) trong GIS Công thức xác định bản đồ hệ số LS của Mitasova (1996): LS=(FlowAccumulation*cellsize/22,13)0,6*(Sin(Slope)*0,01745)/0,09)1,3*1,6 Trong đó: FlowAccumulation là dòng chảy tích luỹ được tích dựa vào hướng của dòng chảy (Flow Direction) ; cellsize: kích thước của Pixel. Cellsize = 10 m * 10 m; Slope: độ dốc tính bằng độ. Áp dụng công thức tính toán trên, bằng phần mềm ArcGIS 9.3, kết quả xây dựng được bản đồ hệ số LS (hình 3.13). Kết quả tính toán hệ số LS (bảng 3.8). 13 Bảng 3 8: ết quả tính toán hệ số LS ệ số LS Diện tích (h ) Tỷ lệ (%) 0 – 0,2 4.459,59 74,55 0,2 - 0,5 905,57 15,14 0,5 - 1,5 521,06 8,71 > 1,5 95,75 1,60 Tổng 5.981,97 100,00 Kết quả xác định LS cho thấy, phần lớn diện tích gò đồi của huyện Tam Nông có hệ số LS từ 0 – 0,2 (74,55% diện tích điều tra) và từ 0,2 – 0,5 (15,14% diện tích điều tra). Phần diện tích có hệ số LS > 1,5 chỉ chiếm 1,6% diện tích điều tra. . Hình 3.10: Bản đồ độ dốc Hình 3.13: Bản đồ hệ số LS 3.2.4 Bản đồ hệ số C Bản đồ hệ số C được tính toán thông qua bản đồ chỉ số thực vật NDVI theo công thức của De Jong (1994). Sử dụng công thức của De Jong để tính toán hệ số C như sau: C = 0,431- 0,805* NDVI Chỉ số thực vật NDVI được tính trên ảnh vệ tinh đa phổ Spot 5 độ phân giải 10 m theo công thức: NDVI = (RED-NIR)/(RED+NIR) Trong đó: - RED là cường độ phản xạ của các đối tượng đối với bước sóng đỏ. - NIR là cường độ phản xạ của các đối tượng trên mặt đất đối với bước sóng cận hồng ngoại. Tư liệu ảnh vệ tinh chụp tháng 11/2008 và thực nghiệm được tiến hành 14 trong 3 năm 2008, 2009, 2010. Tuy nhiên thực tế trên địa bàn huyện Tam Nông, với một khoảng thời gian 3 năm không có sự thay đổi đáng kể về cơ cấu cây trồng vùng gò đồi. Vì vậy, lớp phủ thực vật C có biến động nhưng không nhiều. Từ ảnh vệ tinh Spot, tiến hành phân loại ảnh vệ tinh theo chỉ số khác biệt thực vật (NDVI) bằng phần mềm Envi 4.5. Sau đó sử dụng phần mềm ArcGIS 9.3 để xử lý và tính toán C theo công thức của De Jong, kết quả thu được bản đồ chỉ số thực vật (hình 3.17) và bản đồ hệ số C (hình 3.18). Chỉ số khác biệt thực vật vùng gò đồi huyện Tam Nông biến thiên từ (-0,77- 0,53) chứng tỏ mật độ che phủ ở vùng gò đồi huyện Tam Nông ở mức trung bình. Hệ số C biến thiên từ 0 -1. Hình 3.17: Bản đồ chỉ số thực vật Hình 3.18: Bản đồ hệ số C 3.2.5 Bản đồ hệ số P Hệ số P đặc trưng cho mức độ giảm thiểu xói mòn nhờ các biện pháp canh tác. Nếu canh tác từng luống được trồng theo hướng đồng mức hoặc canh tác bậc thang thì sẽ giảm thiếu xói mòn so với canh tác có luống theo hướng sườn. Hệ số P chỉ thể hiện rõ rệt nhất trong tính toán xói mòn ở khu vực đất nông nghiệp. Thực tế điều kiện canh tác trên đất gò đồi của huyện Tam Nông chủ yếu canh tác theo đường đồng mức, vì vậy chúng tôi sử dụng phương pháp tính P theo công thức của Wischmeier và Smith (1978). Quy trình thành lập bản đồ hệ số P (hình 3.19). 15 Hình 3.19 Quy trình thành lập bản đồ hệ số P Từ bản đồ độ dốc (hình 3.10), gán giá trị P theo công thức, xây dựng được bản đồ hệ số P (hình 3.20) Hình 3.20: Bản đồ hệ số P 3.2.6. Xây dựng bản đồ xói mòn tiềm năng và bản đồ xói mòn đất Bản đồ xói mòn tiềm năng nhằm thể hiện mức độ xói mòn với giả sử không có lớp phủ thực vật và các biện pháp canh tác. Bản đồ này nhằm thể hiện ảnh hưởng của điều kiện tự nhiên (lượng mưa, loại đất, độ dốc, độ dài sườn dốc) đến xói mòn đất. Bản đồ xói mòn tiềm năng được tính toán theo công thức: B=RxKxLS Sau khi xây dựng được các bản đồ hệ số R, K, LS, C, P. Sử dụng chức năng chồng xếp bản đồ của GIS, chồng xếp các bản đồ hệ số ta thu được bản đồ xói mòn tiềm năng (hình 3.21) và bản đồ xói mòn đất (hình 3.22) huyện Tam Nông tỉnh Phú Thọ. Bản đồ xói mòn đất được phân loại theo bảng phân loại mức độ xói mòn đất do mưa theo tiêu chuẩn Quốc Gia: TCVN 5299:2009 [39]. Bảng 3 11: Mức độ xói mòn đất do mƣ (TCVN 5299:2009) ý hiệu cấp củ độ xói mòn Lƣợng đất bị xói mòn trung bình năm (tấn/h /năm) ánh giá Diện tích (ha) Tỷ lệ (%) I Nhỏ hơn hoặc bằng 1 Không bị xói mòn 2.158,57 36,08 II Lớn hơn 1 đến 5 Xói mòn nhẹ 775,12 12,96 III Lớn hơn 5 đến 10 Xói mòn trung bình 542,55 9,07 IV Lớn hơn 10 đến 50 Xói mòn mạnh 1421,24 23,76 I Lớn hơn 50 Xói mòn rất mạnh 1084,49 18,13 Tổng 5981,97 100 Mô hình số độ cao (DEM) Bản đồ độ dốc Gán giá trị P theo độ dốc(DEM) Bản đồ hệ số P 16 Vùng gò đồi huyện Tam Nông có 36,08% (2158,57 ha) diện tích đất không bị xói mòn; 12,96% (775,12 ha) diện tích đất xói mòn nhẹ; 9,07% (542,55 ha) diện tích đất xói mòn trung bình; 23,76% (1421,24 ha) diện tích đất xói mòn mạnh và 18,13% (1084,49 ha) diện tích đất xói mòn rất mạnh (bảng 3.11). Hình 3.21: Bản đồ xói mòn tiềm năng Hình 3.22: Bản đồ xói mòn đất Chúng tôi cũng thống kê bảng hai chiều diện tích theo mức độ xói mòn đất của từng cấp độ dốc (bảng 3.12). Bảng 3 12: Diện tích theo mức độ xói mòn các cấp độ dốc (ha) Xói mòn (tấn/h /năm) ộ dốc (độ) 50 Tổng 0 < 8 1789,12 743,51 477,62 983,71 221,67 4215,63 8 - 15 254,86 30,53 58,39 350,80 369,82 1064,38 15 - 25 99,93 1,09 6,06 77,28 367,76 552,12 > 25 14,66 0,00 0,48 9,45 125,25 149,84 Tổng 2158,57 775,12 542,55 1421,24 1084,49 5981,97 Mức độ xói mòn mạnh và rất mạnh ở độ dốc (0 – 8) độ là 1205,38 ha chiếm 28,6%, độ dốc (8 – 15) độ là 720,62 ha chiếm 67,7%, độ dốc (15 – 25) độ là 445,04 ha chiếm 80,6% và độ dốc trên 25 độ là 134,7 ha chiếm 89,9% (bảng 3.12). Kết quả tính toán này nhìn chung phản ánh tương đối mức độ xói mòn của một huyện gò đồi, nơi chuyển giao giữa đồng bằng và miền núi với kiểu địa 17 hình chủ yếu là đồng bằng dần chuyển tiếp sang đồi thấp sau đó chuyến sang vùng đất có độ dốc cao hơn. Diện tích theo mức độ xói mòn của các loại đất huyện Tam Nông (bảng 3.13). Bảng 3 13: Thống ê diện tích các loại đất theo mức độ xói mòn (ha) Xói mòn (tấn/h /năm) Loại đất 50 Tổng Đất xám feralit TPCG nhẹ 453,34 273,82 71,85 66,78 15,98 881,77 Đất xám feralit điển hình 544,10 83,31 136,61 574,85 334,72 1.673,59 Đất xám kết von điển hình 252,67 150,16 78,72 77,32 6,94 565,81 Đất xám feralit kết von nông 368,15 146,92 149,97 350,86 102,32 1.118,21 Đất xám feralit kết von sâu 137,38 45,01 57,83 121,82 15,57 377,61 Đất xám feralit đá nông 59,67 1,73 2,00 33,97 183,10 280,46 Đất xám feralit đá sâu 268,56 71,46 44,96 193,98 425,72 1.004,69 Đất tầng mỏng trơ sỏi đá điển hình 15,10 2,50 0,21 0,46 0,09 18,35 Đất tầng mỏng kết von điển hình 59,60 0,21 0,40 1,21 0,07 61,48 Tổng 2158,57 775,12 542,55 1421,24 1084,49 5.981,97 Loại đất xám feralit điển hình và đất xám feralit đá sâu có diện tích xói mòn lớn nhất ở huyện Tam Nông. Trong tổng số 1084,49 ha có mức độ xói mòn rất mạnh (trên 50 tấn/ha/năm) của huyện Tam Nông thì có 334,72 ha là đất xám feralit điển hình và 425,72 ha đất feralit đá sâu chiếm hơn 70% diện tích xói mòn rất mạnh của huyện (bảng 3.13). Chúng tôi cũng thống kê diện tích theo mức độ xói mòn đất theo từng xã (bảng 3.14). Bảng 3 14: Thống ê diện tích theo mức độ xói mòn các xã (ha) Xói mòn (tấn/h /năm) Tên xã 50 Tổng Cổ Tiết 258,91 95,47 46,12 145,68 51,80 597,97 Dậu Dương 5,68 3,57 4,24 6,02 0,76 20,26 Dị Nậu 223,64 32,45 54,03 216,51 222,94 749,57 Hiền Quan 50,30 25,74 14,48 15,25 2,39 108,16 Hùng Đô 39,76 2,44 0,00 0,00 0,00 42,20 TT.Hưng Hóa 32,70 18,26 14,39 19,52 0,59 85,46 Hương Nha 39,95 3,23 11,30 31,34 11,78 97,60 Hương Nộn 66,31 32,46 31,04 47,77 1,68 179,25 18 Xói mòn (tấn/h /năm) Tên xã 50 Tổng Phương Thịnh 207,87 121,87 74,26 124,92 60,89 589,81 Quang Húc 70,64 35,01 24,54 53,43 17,65 201,27 Tam Cường 1,41 0,23 0,00 0,00 0,00 1,64 Tề Lễ 313,37 108,95 113,37 247,91 228,16 1.011,76 Thanh Uyên 137,64 36,32 17,54 60,50 28,07 280,08 Thọ Văn 279,35 35,05 57,49 285,83 351,10 1.008,82 Thượng Nông 29,88 0,72 3,80 27,80 26,90 89,11 Tứ Mỹ 112,10 86,81 30,29 22,79 3,12 255,12 Văn Lương 180,29 118,62 27,16 28,86 9,98 364,92 Xuân Quang 108,78 17,93 18,48 87,10 66,68 298,97 Tổng 2158,57 775,12 542,55 1421,24 1084,49 5981,97 Mức độ xói mòn rất mạnh của huyện Tam Nông chủ yếu tập trung ở 3 xã là Thọ Văn: 351,1 ha; Tề Lễ: 228,16 ha; Dị Nậu: 222,94 ha (Chiếm 74% diện tích xói mòn rất mạnh của huyện) (bảng 3.14). 3.3 Xây dựng mô hình thực nghiệm 3.3.1 Bố trí thực nghiệm Thử nghiệm bố trí tại 3 xã là Dị Nậu, Hưng Hóa và Hương Nộn. - Điểm thử nghiệm tại Hương Nộn được bố trí trên đất xám feralit kết von nông, loại đất trồng màu, độ dốc khu thực nghiệm là 80 – 150, độ dài sườn dốc là 30 m. Năm 2008, thực nghiệm trên 4 công thức, hai lần lặp lại như sau: Ô 1 Ô 2 Ô 3 Ô 4 Ô 5 Ô 6 Ô 7 Ô 8 CT1: Để đất tự nhiên, không trồng. CT2: Phủ thảm ngô, trồng ngô. CT3: Phủ thảm cọ, trồng ngô. CT4: Không phủ thảm, trồng ngô. Nhắc lại CT1 Nhắc lại CT3 Nhắc lại CT4 Nhắc lại CT2 - Năm 2009, 2010: Tiếp tục đo đếm lượng đất mất do xói mòn trên 2 loại đất cây trồng chính: cây màu và cây công nghiệp trên đất đồi huyện Tam Nông. Chúng tôi tiếp tục bố trí thêm 2 mô hình thực nghiệm thành 3 mô hình thực nghiệm: + Mô hình 1: Xã Hương Nộn gồm có 3 ô thực nghiệm: Ô 1 Ô 2 Ô 3 CT1: Trồng đậu tương CT2: Để đất tự nhiên, không trồng CT3: Trồng ngô 19 + Mô hình 2: Xã Dị Nậu Điểm thử nghiệm tại xã Dị Nậu được bố trí trên đất xám feralit điển hình, với loại hình sử dụng đất trồng màu và cây công nghiệp lâu năm, độ dốc khu thực nghiệm là 80 – 150, độ dài sườn dốc là 30 m. Ô 1 Ô 2 Ô 3 CT1: Trồng lạc CT2: Trồng cây Sơn (4 năm tuổi) Nhắc lại CT2 + Mô hình 3: Thị trấn Hưng Hóa Điểm tại Thị trấn Hưng Hóa được bố trí trên đất xám feralit kết von sâu, độ dốc khu thực nghiệm là 80 – 150, độ dài sườn dốc là 30m. Ô 1 Ô 2 Ô 3 CT1: Trồng ngô CT2: Trồng đậu tương CT3: Trồng cây Cọc rào (1 năm tuổi) 3.3.2 Kết quả tính toán và kết quả đo đếm thực tế xói mòn đất Sau mỗi trận mưa, tại các ô thực nghiệm, tiến hành lấy mẫu nước và phân tích mẫu nước cho tất cả các trận mưa gây xói mòn trong năm, kết quả xói mòn đất năm 2008 xã Hương Nộn được tổng hợp (bảng 3.15). Bảng 3 15: ết quả xói mòn đất trung bình năm 2008 xã ƣơng Nộn STT Xói mòn (tấn/h /năm) Cấp xói mòn CT1 5,38 Xói mòn trung bình CT2 2,29 Xói mòn nhẹ CT3 1,78 Xói mòn nhẹ CT4 6,72 Xói mòn trung bình Từ kết quả đo xói mòn năm 2008 tại điểm xã Hương Nộn, có nhận xét sau: - Xói mòn của khu thử nghiệm xã Hương Nộn ở mức độ xói mòn nhẹ và trung bình. - Mức độ xói mòn trồng ngô không phủ thảm là 6,72 tấn/ha/năm. Nếu dùng biện pháp phủ thảm hữu cơ