Nghiên cứu thành phần vật chất xói mòn ở rừng cao su tại Hương Khê – Hà Tĩnh

ĐẶT VẤN ĐỀ Xói mòn đất là hiện tượng bào mòn lớp đất mặt, làm mất dinh dưỡng đất ở những vùng đất dốc, gây ảnh hưởng lớn đến mọi hoạt động sản xuất của con người. Đây là vấn đề đã và đang được quan tâm, tranh luận nhiều trong sản xuất Nông - Lâm nghiệp, đặc biệt với đối tượng cây cao su (Hevea brasiliensis Muell) mới được đưa vào canh tác trên đất Lâm nghiệp. Với đặc tính sinh trưởng nhanh và dễ trồng, hiện nay cây cao su đã và đang được phát triển nhanh chóng ở Việt Nam. Tổng diện tích trồng cao su đến nay đã đạt trên 500.000 ha. Những nơi trồng nhiều nhất là miền Đông Nam Bộ, Tây nguyên và một số tỉnh miền Trung như Thanh Hóa, Nghệ An, Hà Tĩnh. Hiện nay, người ta đang nghiên cứu mở rộng diện tích trồng cao su ra cả các tỉnh miền núi phía Bắc với các mô hình trồng rừng Cao su thử nghiệm tại Lai Châu, Sơn La. Cây Cao su hứa hẹn là cây góp phần phủ xanh đất trống đồi núi trọc, là một trong những loài cây chủ đạo làm thay đổi những vùng đất nghèo khó, phát triển kinh tế miền núi và là “cây vàng” trong thời kỳ kinh tế thị trường. Tuy nhiên, trước sự gia tăng nhanh chóng diện tích trồng cao su đã xuất hiện nhiều ý kiến trái ngược nhau về tác động của rừng trồng cao su trên đất dốc đến môi trường đất, đặc biệt là vấn đề xói mòn đất. Hiện tượng xói mòn mạnh hay yếu? Những thành phần vật chất khác nhau của đất mất đi bao nhiêu? Biện pháp kỹ thuật cụ thể để duy trì dinh dưỡng của đất dưới rừng Cao su? Ở nước ta những năm gần đây, trồng mới cây cao su chủ yếu là ở những vùng đất dốc (với độ dốc từ 80 - 250) tại nhiều tỉnh miền Trung và miền Bắc. Những vùng đất này rất nhạy cảm với thiên tai, đặc biệt rất dễ bị xói mòn mạnh do lớp phủ thảm thực vật nguyên thủy không còn như trước mà thay vào đó là những cánh rừng cao su mới trồng. Để canh tác và phát triển cây cao su bền vững, đạt hiệu quả cao về kinh tế - xã hội - môi trường, vấn đề đặt ra là nghiên cứu, xác định được lượng đất xói mòn, thành phần vật chất xói mòn. Từ đó có những giải pháp hợp lý nhằm giảm thiểu lượng chất dinh dưỡng bị mất do xói mòn, duy trì sức sản xuất của đất. Ở Việt Nam, cho đến nay những nghiên cứu về xói mòn còn hạn chế, nghiên cứu lượng vật chất và thành phần vật chất bị xói mòn dưới tán rừng rất ít đặc biệt là nghiên cứu dưới rừng Cao su. Xuất phát từ thực tiễn đó, đề tài : “Nghiên cứu thành phần vật chất xói mòn ở rừng cao su tại Hương Khê – Hà Tĩnh” được thực hiện là rất cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao. CHƯƠNG 1 LƯỢC SỬ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1.Trên thế giới - Nghiên cứu tác động của rừng trồng đến môi trường đất và xói mòn đất. Một vài thế kỷ gần đây, dân số thế giới tăng nhanh đã thúc đẩy nhu cầu về lương thực, thực phẩm, lâm sản…. Đồng thời, nhịp độ phát triển nhanh chóng của các cuộc cách mạng về kinh tế - kỹ thuật đã góp phần quan trọng trong việc tàn phá môi trường tự nhiên, khai thác triệt để các nguồn tài nguyên, đặc biệt là tài nguyên đất đai, tài nguyên rừng. Giữa thế kỷ XVIII, nhiều khu rừng trên thế giới đã bị chặt bỏ, thay thế vào đó là những diện tích canh tác nông nghiệp. Hiện tượng xói mòn do canh tác liên tục dẫn đến làm suy giảm độ phì và năng suất cây trồng. Trước thực tiễn này đã thúc đẩy những nghiên cứu về đất, xói mòn đất, biện pháp phòng chống xói mòn, bảo vệ đất… của các nhà khoa học trên thế giới. Trong lĩnh vực đất rừng, các nhà khoa học tập trung nghiên cứu về tính chất của đất ở các khu vực khác nhau, ở các trạng thái khác nhau và đã rút ra kết luận: Nhìn chung độ phì của đất dưới rừng trồng đã được cải thiện đáng kể và sự cải thiện tăng dần theo tuổi (Shosh,1878; Iha.M.N, Pande.P và Rathore, 1984; Basu.P.K và Aparajita Mandi, 1987; Chakraborty.R.N và Chakraborty.D, 1989; Ohta, 1993). Các loài cây khác nhau có ảnh hưởng rất khác nhau đến độ phì của đất, cân bằng nước, sự phân hủy thảm mục và chu trình dinh dưỡng khoáng (Bernhard Reversat.F, 1993; Trung tâm Lâm nghiệp quốc tế (CIFOR), 1998; Chandran.P, Dutta.D.R, Gupta.S.K và Banerjee.S.K, 1998). Công trình nghiên cứu đầu tiên về xói mòn đất và dòng chảy được thực hiện bởi nhà bác học Volni người Đức trong thời kỳ 1877 đến 1885 ( Hudson, 1981)[11]. Những ô thí nghiệm được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng của nhiều nhân tố như thực bì, lượng mưa tới dòng chảy và xói mòn đất trong công trình này. Tác giả cũng nghiên cứu ảnh hưởng của loại đất và độ dốc mặt đất tới dòng chảy và xói mòn đất. Tuy nhiên, phần lớn các kết luận chưa được định lượng một cách rõ ràng. Sau đó, những nghiên cứu về xói mòn đất được thực hiện ngày một nhiều ở Mỹ, Liên Xô và một số nước phát triển khác. Bằng các thí nghiệm trong phòng, Ellsion (Hudson, 1981)[11] thấy rằng các loại đất khác nhau có biểu hiện khác nhau trong các pha xói mòn đất do nước. Ellsion là người đầu tiên phát hiện ra vai trò của lớp phủ thực vật trong việc hạn chế xói mòn đất và vai trò cực kỳ quan trọng của hạt mưa rơi đối với xói mòn. Phát hiện của ông đã mở ra một hướng mới trong nghiên cứu xói mòn đất, đã làm thay đổi quan điểm nghiên cứu về xói mòn và khả năng bảo vệ của lớp thảm thực vật. Các nghiên cứu xói mòn bắt đầu chuyển sang nghiên cứu định lượng, xác định cơ chế xói mòn, tìm công thức toán học để mô phỏng quá trình xói mòn. Nhờ các phương tiện hiện đại, người ta đã tiến hành nghiên cứu xói mòn không chỉ trong điều kiện tự nhiên mà cả trong điều kiện nhân tạo: mưa nhân tạo, độ dốc nhân tạo, độ che phủ nhân tạo. Các nhà nghiên cứu nổi tiếng trong giai đoạn này là: Ellsion ( Hudson, 1981 [11]), Delixop, Mikhevic (Zakharop, 1981[11]), Wischmeier (1959 [21], 1974 [22]),... Vào năm 1958, Wischmeier và Smith đã đưa ra phương trình mất đất phổ dụng (USLE), có dạng tổng quát như sau: A = 2,47. R.K.LS.C.P ( 1 – 1) Trong đó: A: Lượng đất xói mòn (tấn/ ha/ năm) R: Hệ số xói mòn do mưa K: Hệ số xói mòn của đất LS: Hệ số xói mòn do độ dốc và chiều dài dốc C: Hệ số xói mòn do lớp phủ thực vật P: Hệ số bảo vệ đất của các biện pháp liểm soát xói mòn Phương trình mất đất phổ dụng được dùng phổ biến trên thế giới để xác định hệ số an toàn về độ dốc, chiều dài dốc, hệ số cây trồng và canh tác, đánh giá và so sánh lượng đất xói mòn của các phương thức sử dụng đất khác nhau và dự báo nguy cơ xói mòn đất cho vùng lãnh thổ nhất định. Thông qua phương trình đã làm sáng tỏ ảnh hưởng của từng nhân tố đến xói mòn đất. Nó còn có tác dụng định hướng cho nhiều nghiên cứu nhằm xác định quy luật xói mòn và nghiên cứu các mô hình canh tác bền vững ở các khu vực có điều kiện địa lý khác nhau. Vào những năm 70 của thế kỷ XX, phương trình mất đất phổ dụng được cải tiến để áp dụng cho đất rừng và một số loại đất phi nông nghiệp khác, được gọi là phương trình mất đất biến đổi: A= R.K.LS.MV (1 – 2) Trong đó: A: Lượng đất xói mòn (tấn/ acre/ năm) R: Hệ số xói mòn do mưa K: Hệ số xói mòn của đất LS: Hệ số xói mòn do độ dốc và chiều dài dốc MV: Hệ số về biện pháp quản lý thực bì Trong phương trình mất đất biến đổi, tính phức tạp của phương trình mất đất phổ dụng đã được giảm bớt trên cơ sở ghép các nhân tố lớp phủ thực vật và nhân tố bảo vệ đất thành nhân tố thực bì. Việc áp dụng phương trình mất đất biến đổi trở nên đơn giản hơn. Tuy nhiên, mục tiêu sử dụng phương trình chủ yếu vần là đất nông nghiệp. Khi áp dụng cho các loại rừng thì kết quả có độ chính xác không cao. Vì thế, tùy vào điều kiện cụ thể mà có những điều chỉnh phù hợp. - Nghiên cứu tác động của rừng cây cao su đến môi trường đất. Cây cao su có tên gốc gọi là cây Hê vê (Hévéa), mọc dọc theo sông A-ma-zôn ở Nam Mỹ. Đây là một trong những cây công nghiệp quan trọng về kinh tế nên được phát triển ở nhiều quốc gia, là nguồn nguyên liệu chiến lược cho nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống. Ở Trung Quốc từ đầu những năm 1950 đã có nhiều ha rừng tự nhiên được thay thế bởi các đồn điền cao su. Chúng không chỉ được phát triển trên đất đỏ bazan màu mỡ, ở những nơi bằng phẳng với khí hậu ấm áp mà còn được phát triển trên cả những loại đất có độ phì kém hơn ở những vùng dốc với khí hậu lạnh hơn. Kết quả nghiên cứu của WANG Xianpu cho thấy rừng cao su ở Trung Quốc có khả năng bảo vệ đất và nước tốt hơn nhiều một số loại hình rừng trồng thuần loài khác. Ailen et al.,(1982) khi nghiên cứu về tác động môi trường rừng cao su ở bán đảo phía Tây Singapo nhận thấy những hiệu quả thấp về giữ nước và bảo vệ đất của rừng trồng cao su. Ông kết luận rằng quá trình trồng cao su sẽ không tránh khỏi sự gia tăng dòng chảy mặt và xói mòn đất. Xói mòn đất càng nghiêm trọng hơn khi người trồng cao su tiến hành phát dọn sạch thực bì dưới tán rừng. Một số tác giả nghiên cứu về khả năng bảo vệ môi trường của rừng cao su như: Gao Suhua (1985), Wu Eryu (1984), Chen Yongshan (1982) đã điều tra hiệu quả bảo vệ đất và nước của các đồn điền cao su ở Trung Quốc. Nhìn chung các nghiên cứu của các tác giả trên thế giới chủ yếu là nghiên cứu sơ bộ đặc điểm hệ sinh thái rừng cao su và chức năng sinh thái của chúng, mà một số tác động khác của hệ sinh thái này chưa được làm rõ. 1.2. Ở Việt Nam - Nghiên cứu tác động của rừng trồng đến môi trường đất và xói mòn đất. Tại Việt Nam, các công trình nghiên cứu xói mòn đầu tiên xuất hiện vào những năm 1960 - 1964 như công trình của Nguyễn Ngọc Bình, Cao Văn Vinh về ảnh hưởng của độ dốc tới xói mòn đất, góp phần đề ra các chỉ tiêu, quy chế bảo vệ, sử dụng và khai thác đất dốc. Cũng trong thời gian này các tác giả như Tôn Gia Huyên, Chu Đình Hoàng, Nguyễn Xuân Quát - Bùi Ngạnh (1963) [8]…đã tập trung nghiên cứu ở Tây Bắc, Bắc Thái, Sơn La, Phú Thọ, Lào Cai về các biện pháp công trình và trồng cây phân xanh che phủ đất. Những kết quả nghiên cứu này đã góp phần xây dựng lên quy phạm tạm thời thiết kế trên đồi của Bộ Nông nghiệp. Vào những năm 1965 - 1975, do hoàn cảnh khó khăn, thời kỳ chiến tranh nên các nghiên cứu bị gián đoạn, ít đi. Tuy công tác nghiên cứu có ít đi nhưng thực chất đã có hướng phát triển theo chiều sâu và chiều rộng, đã có phân vùng xói mòn, xây dựng các trạm quan trắc xói mòn định vị lâu dài. Điển hình một số công trình được nói đến trong giai đoạn này như công trình của Chu Đình Hoàng (1976, 1977), Đào Khương (1970) về những nét đặc trưng chủ yếu của xói mòn vùng khí hậu nhiệt đới Việt Nam; Công trình của Bộ môn khí tượng thủy văn ( Viện nghiên cứu Lâm nghiệp) về ảnh hưởng của rừng tới xói mòn; Công trình của Hà Học Ngô( 1971) và Ngô Đức Thiều về biện pháp công trình phân cắt dòng chảy; Công trình của Bùi Quang Toản (1974) về kỹ thuật canh tác trên nương đã định canh [10]…Những nghiên cứu này đã bước đầu đề ra được một số biện pháp chống xói mòn đất thích hợp. Sau khi chiến tranh kết thúc (1975), các công trình nghiên cứu xói mòn đất đã được xúc tiến với nhiều phương pháp nghiên cứu hiện đại được ứng dụng, hàng loạt các khu quan trắc được xây dựng. Công trình nghiên cứu xói mòn đất ở Thanh Hòa ( Vĩnh Phú), Nguyễn Quang Mỹ và Đào Đình Bắc (1985) đã đưa ra nhận xét về đặc điểm xói mòn đất ở Việt Nam như sau ( dẫn theo Phạm Văn Điển, 2006 [3]): + Quá trình xói mòn đất ở Việt Nam có những đặc điểm khác biệt so với các miền ôn đới, hàn đới. Ở nước ta, hiện tượng xói mòn theo bề mặt gây tác hại to lớn hơn cả, tiếp sau là xói mòn theo dòng, còn xói mòn do gió chỉ hoạt động ở một số nơi có điều kiện thích hợp như ở Tây Nguyên và dải đồng bằng hẹp ven biển miền Trung. Do vậy, hướng nghiên cứu và các biện pháp chống xói mòn đất ở nước ta chủ yếu nhằm vào quá trình xói mòn bề mặt. + Việc chống xói mòn ở Việt Nam phải mang đặc điểm riêng của miền nhiệt đới ẩm, chứ không theo khuôn mẫu của các nước Âu, Mỹ. + Cường độ xói mòn đất Nông nghiệp ở Việt Nam rất mạnh (150 - 200 tấn/ ha/ năm), song các biện pháp chống xói mòn còn rất thô sơ và chưa được triển khai rộng rãi. Nhận định này của tác giả cơ lẽ hơi phiến diện, vì lượng đất xói mòn 150 - 200 tấn/ ha/ năm chỉ xảy ra ở một số nơi có độ dốc lớn, đất có kết cấu không tốt, nghèo mùn, thảm thực vật trơ trụi, chứ không thể là lượng đất xói mòn bình quân ở nước ta. Từ đầu những năm 1990, với sự sát nhập vào mạng lưới Nghiên cứu Đất dốc Châu Á của tổ chức Nghiên cứu Quản lý Đất Quốc tế ( IBSRAM), nhiều nghiên cứu định vị đã được triển khai ở các tỉnh phía Bắc và Tây Nguyên. Các ô đo đếm xói mòn được thiết kế thống nhất, việc quan trắc tiến hành lâu dài và có hệ thống. Tiêu biểu là một số công trình: Công trình của Bùi Quang Toản (1991), “ Một số vấn đề về nương rẫy ở Tây Bắc và phương hướng sử dụng”; Công trình nghiên cứu của Nguyễn Quang Mỹ (1979, 1983, 1984, 1990) về xói mòn đất nông nghiệp Tây Nguyên và các nhân tố ảnh hưởng tới xói mòn;… Năm 1999, Phạm Văn Điển đã nghiên cứu 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 thủy điện Hòa Bình. Bằng những nghiên cứu cụ thể, tác giả đã đưa ra được tiêu chuẩn để lớp phủ thực vật bắt đầu có giá trị giữ nước được viết dưới dạng biêu thức: U = [(TC + CP).X / S] ≤ 53,75. Các giá trị của tổng độ tàn che và đọ che phủ được xác định từ biểu thức chính là các giá trị mà từ đó trở lên thì tác dụng giữ nước của lớp thảm thực vật mới có ý nghĩa đáng kể. Có thể viết tiêu chuẩn của cấu trúc rừng giữ nước dưới dạng một biểu thức sau: K = [(TC + CP).X /S] ≥ 180,81. Như vậy, để đảm bảo khả năng giữ nước của rừng thì mỗi bộ giá trị của độ dốc và độ xốp của lớp đất mặt cần có tổng tỷ lệ độ tàn che và độ che phủ nhất định của lớp thảm thực vật. Các giá trị của các chỉ tiêu tổng hợp được tính từ biểu thức trên cũng chính là tiêu chuẩn cho phép khai thác lợi dụng rừng mà vẫn không làm giảm đáng kể tác dụng giữ nước của rừng. - Nghiên cứu tác động của rừng Cao su đến môi trường đất. Ở Việt Nam, nghiên cứu tác động của rừng Cao su đến môi trường nói chung và môi trường đất nói riêng còn khá mới mẻ. Trong phần lớn tài liệu nghiên cứu về cây Cao su đều ít nhiều đề cập đến tác động môi trường của chúng. Tuy nhiên chưa có nghiên cứu riêng về vấn đề này một cách cụ thể. Tác giả Nguyễn Khoa Chi (1977), cho rằng cây Cao su là một trong những loài cây bảo vệ môi trường rất tốt, có khả năng chống xói mòn và không làm hủy hoại đất. Theo nghiên cứu của Trương Đình Trọng, 2005 về “ Thực trạng thoái hóa đất bazan ở tỉnh Quảng Trị và các giải pháp bảo vệ môi trường đất”: Ở một số vùng sau khi lớp phủ rừng bị lột bỏ và đã được trồng cây công nghiệp dài ngày như Cà phê, Cao su, Chè thì đất có biểu hiện thoái hóa nhẹ, tạo ra một tầng đất chặt dưới tầng canh tác. Như vậy vẫn còn nhiều ý kiến trái ngược nhau về tác động của rừng đến môi trường đất. Các nghiên cứu mới chỉ dừng lại ở việc so sánh ảnh hưởng của rừng Cao su đến một số tính chất của đất với các loại hình canh tác khác, chưa đánh giá được ảnh hưởng của nó ở các độ dốc và các cấp tuổi khác nhau, khả năng bảo vệ đất chống xòi mòn. 1.3. Nhận xét, đánh giá chung Điểm qua các công trình nghiên cứu trên thế giới và trong nước liên quan đến đề tài nghiên cứu, ta có thể rút ra một số nhận xét sau đây: - Trên thế giới, việc nghiên cứu tác động của rừng trồng nói chung và rừng Cao su nói riêng tới môi trường đất đã có lịch sử lâu dài. Nhưng các kết quả nghiên cứu đều cho thấy chưa có sự khác biệt rõ ràng giữa rừng trồng Cao su với các loại rừng khác đối với đất. - Ở Việt Nam, cây Cao su có đặc điểm sinh thái tương đối phù hợp, là cây có triển vọng phát triển kinh tế cao. Tuy nhiên, những tác động đến môi trường của rừng trồng Cao su, đặc biệt là môi trường đất còn chưa được làm rõ và có nhiều tranh luận đưa ra: Một số người cho rằng rừng trồng Cao su có hiệu quả tích cực với môi trường, nhưng một số khác lại khẳng định rừng Cao su có khả năng bảo vệ đất, cải thiện độ phì đất và giữ nước kém,... Vì vậy, phát triển cây Cao su một cách ồ ạt ở nước ta có thể dẫn đến những tác động xấu cho môi trường đất đai trên địa bàn canh tác. Đây chính là yêu cầu, đòi hỏi cấp thiết của thực tiễn trong kinh doanh, trồng rừng Cao su trên địa bàn nhiều tỉnh. Đề tài: “Nghiên cứu thành phần vật chất xói mòn ở rừng cao su tại Hương Khê – Hà Tĩnh” được thực hiện nhằm cung cấp thêm các thông tin về thành phần và lượng các chất xói mòn, lượng đất xói mòn. Trên cơ sở đó đề xuất được các giải pháp kỹ thuật làm giảm thiểu lượng đất, lượng chất dinh dưỡng bị mất do xói mòn nhằm phát triển cây Cao su tại khu vực và các địa phương khác có điều kiện tương tự. CHƯƠNG 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, GIỚI HẠN, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Mục tiêu nghiên cứu - Xác định được thành phần, hàm lượng các chất trong vật chất xói mòn tại các lâm phần Cao su, làm cơ sở cho việc đề xuất các biện pháp giảm xói mòn đất. - Đề xuất được một số giải pháp kỹ thuật nhằm giảm thiểu lượng chất dinh dưỡng bị mất. 2.2. Giới hạn nghiên cứu - Về địa bàn nghiên cứu: Giới hạn trong diện tích trồng Cao su của Nông trường Hương Long thuộc Công ty Cao su Hương Khê, Nông trường Phan Đình Phùng thuộc Công ty Cao su Hà Tĩnh. - Về nội dung nghiên cứu: + Lượng đất bị xói mòn tại nông trường Hương Long và nông trường Phan Đình Phùng. + Chỉ phân tích sản phẩm xói mòn đất ở nông trường Hương Long. 2.3. Nội dung nghiên cứu 2.3.1. Một số đặc điểm của các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất do mưa trong khu vực nghiên cứu - Chế độ mưa - Địa hình - Đất - Thảm thực vật 2.3.2. Lượng đất xói mòn 2.3.3. Lượng thành phần vật chất xói mòn - Hàm lượng mùn trong vật chất xói mòn - Hàm lượng các chất dinh dưỡng khoáng trong vật chất xói mòn - Thành phần cơ giới 2.3.4. Đề xuất một số giải pháp kỹ thuật nhằm giảm thiểu lượng chất dinh dưỡng bị mất và bổ sung dinh dưỡng cho rừng Cao su 2.4. Phương pháp nghiên cứu 2.4.1. Phương pháp thu thập số liệu tại hiện trường( kế thừa) a. Thu thập, kế thừa có chọn lọc các tài liệu có liên quan đã được nghiên cứu và xác định trước đó. b. Nguồn số liệu về đặc điểm rừng Cao su và sản phẩm xói mòn được thu thập từ Nông trường Hương Long và Nông trường Phan Đình Phùng ở Hương Khê, Hà Tĩnh. c. Nguồn số liệu về chế độ mưa được thu thập từ: + Trạm quan trắc thủy văn của huyện. + Nông trường Hương Long và Nông trường Phan Đình Phùng: đo bằng bình đo mưa ở vị trí lân cận khu thí nghiệm d. Phương pháp bố trí thí nghiệm ( bãi đo đếm xói mòn) Từ thực tiễn phân tích các đặc điểm khí hậu thủy văn và điều kiện địa hình của khu vực trồng Cao su, đề tài đã lựa chọn phương án nghiên cứu thiết lập các bãi đo xói mòn như sau: Bãi đo đếm hình chữ nhật có diện tích 240m2 với kích thước : + Chiều rộng: 12m theo đường đồng mức, chứa đủ 4 hàng cây. + Chiều dài: 20m vuông góc với đường đồng mức. Đường viền cô lập bãi đo đến được làm bằng chất dẻo. Máng được làm bằng tôn với kích thước là: 1200×20×20 cm, trên mỗi máng lắp đặt một đồng hồ đo dòng chảy và có lưới chắn trước đồng hồ. Việc thiết kết máng thu nước như trên nhằm mục đích là cho phép đo lượng nước chảy ra từ tất cả cửa thoát nước trong thời gian thí nghiệm để tính tổng lượng nước chảy bề mặt thực tế.
 Hình 2.1. Ô thí nghiệm và bố trí máng thu nước e. Điều tra đặc điểm của bãi đo đếm. * Độ dốc: Độ dốc mặt đất tại các bãi đo được xác định bằng địa bàn cầm tay, mỗi bãi đo ta đo tại 10 vị trí khác nhau rồi lấy trị số trung bình. * Độ dốc bậc thang (nếu có): Xác định bằng thước dây. * Phương thức làm đất: Xác định bằng cách phỏng vấn cán bộ cơ quan của nông trường. * Thảm thực vật: Tầng cây cao, cây bụi, thảm tươi + Chiều cao vút ngọn (Hvn): Được đo bằng thước Blume – leiss có độ chính xác đến cm. + Đường kính tán ( Dt): Được xác định bằng thước dây, ta tiến hành đo theo 2 hướng Đông - Tây (ĐT) và Nam - Bắc (NB) rồi tính đường kính tán trung bình  . + Độ tàn che của tầng cây cao (TC) được xác định theo phương pháp 100 điểm trên các tuyến điều tra. + Cây bụi, thảm tươi: Độ che phủ, chiều cao trung bình của cây bụi thảm tươi (CP %) ở các bãi đo được xác định thông qua điều tra ô dạng bản 4m2, tổng diện tích ô dạng bản chiếm 10% diện tích bãi đo. Phương pháp điều tra độ tàn che và độ che phủ của cây bụi thảm tươi được trình bày cụ thể trong phụ lục 03 và 04. f. Thu thập lượng đất xói mòn Lượng đất xói mòn được thu thập từ các máng một lần/ tháng (thường vào cuối tháng), sau đó đất được phơi khô và đem cân. 2.4.2. Phương pháp nội nghiệp a. Thống kê và xác định các nhân tố điều tra cấu trúc rừng bằng những phương pháp nghiên cứu trong điều tra rừng. b. Xử lý mẫu, phân tích đất tại phòng thí nghiệm bằng phương pháp truyền thống. + Xử lý mẫu: Các mẫu đất sau khi đem về được phơi khô trong điều kiện tự nhiên, nhặt bỏ rễ cây, đá lẫn, kết von...Sau đó, tiến hành giã nhỏ và rây qua rây có đường kính 1 mm. + Phân tích mẫu: Sau khi mẫu đất được xử lý xong, tiến hành phân tích để xác định: - Thành phần cơ giới bằng phương pháp ống hút Rôbinsơn. - Hàm lượng mùn trong đất bằng phương pháp Tjurin. - Xác định Canxi, Magie trao đổi bằng Trilon B (EDTA). - Đạm, lân, kali dễ tiêu ( NH4+, P2O5 , K2O) bằng phương pháp so màu. c. Xác định các chất tổng số (% N, % P2O5, % K2O) - Xác định đạm tổng số theo phương pháp Kenđan. - Xác định kali tổng số bằng quang kế ngọn lửa. - Xác định lân tổng số theo phương pháp so màu. d. Phân tích các chỉ tiêu chủ yếu( Ca2+, Mg2+; NH4+, P2O5, K2O dễ tiêu) trong dung dịch nước đã lọc của sản phẩm xói mòn rừng trồng Cao su tại Nông trường Hương Long, Hà Tĩnh. - Xác định Canxi, Magie trao đổi bằng Trilon B (EDTA). - Đạm, lân, kali dễ tiêu ( NH4+, P2O5 , K2O) bằng phương pháp so màu. e. Xác định lượng đất xói mòn. Lượng đất xói mòn được tính theo công thức:
(tấn/ha/năm) (2 – 1) Trong đó: A: lượng đất xói mòn của 1ha/năm. α : lượng đất xói mòn xác định được từ một bãi đo trong một năm (Kg) 104 : 1ha quy ra m2 10-3: Kg quy ra tấn 240: diện tích của 1 bãi đo (m2) f. Tổng hợp số liệu về kết quả nghiên cứu thành bảng biểu. g. So sánh lượng các vật chất bị xói mòn dưới rừng Cao su ở cấp độ dốc khác nhau tại nông trường Cao su Hương Long. CHƯƠNG 3 ĐIỀU KIỆN CƠ BẢN CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU 3.1. Vị trí địa lý Nông trường Hương Long và nông trường Phan Đình Phùng là hai nông trường nằm trên địa bàn huyện Hương Khê, tỉnh Hà Tĩnh. Huyện Hương Khê phía Tây giáp Lào, phía Nam giáp tỉnh Quảng Bình, phía Đông giáp huyện Cẩm Xuyên và Thạch Hà, phía Bắc giáp hai huyện Vũ Quang và Can Lộc. Tổng diện tích của huyện là: 127809,09 ha. 3.2. Địa hình Theo tài liệu điều tra, khảo sát của huyện cung cấp, địa hình của huyện Hương Khê thuộc kiểu địa hình đồi và núi thấp với các dạng như sau: - Dạng địa hình tương đối bằng phẳng, có độ dốc từ 0 - 8o, ít bị chia cắt. - Dạng địa hình sườn thoải có độ dốc từ 8 – 15o, địa hình này chủ yếu được khai thác để trồng cây công nghiệp, cây ăn quả, cây hoa màu. - Dạng địa hình sườn dốc với các dãy đồi có độ dốc từ 15 – 25o, được sử dụng để trồng cây công nghiệp lâu năm, phát triển mô hình nông lâm kết hợp. - Dạng địa hình dốc với các dãy đồi cao và núi thấp, có độ dốc trên 25o, đây là vùng bị chia cắt nhiều, đặc biệt có những nơi đã mất thảm thực vật che phủ. Nằm trong địa bàn huyện, vùng trồng Cao su của hai nông trường cũng mang đặc điểm địa hình của khu vực. Nhưng chúng cũng có những khác biệt: - Nông trường Hương Long có địa hình rất phức tạp, có nhiều dãy đồi cao và núi thấp. Độ dốc trung bình nằm trong khoảng 15 - 25o, nhiều khu vực có độ cao lớn hơn 35o, lớp thảm thực vật hầu như không có. Có thể nói đây là một yếu tố gây bất lợi cho quá trình trồng và chăm sóc cây Cao su. - Trong khi đó nông trường Phan Đình Phùng có địa hình đơn giản hơn, độ dốc trung bình nằm trong khoảng 12 - 20o, lớp thảm thực vật đa dạng, đó là điều kiện tốt cho phát triển cây công nghiệp, nông nghiệp, ăn quả… 3.3. Khí hậu thủy văn Theo số liệu của Trạm quan trắc khí hậu thủy văn Chu Lễ, Hương Khê - Hà Tĩnh: Khí hậu của vùng mang đặc thù của khí hậu khu IV cũ, đó là khí hậu nhiệt đới gió mùa, một năm có hai mùa rõ rệt. + Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 04 năm sau, có sương giá, ít mưa, độ ẩm thấp, nhiều đợt rét kéo dài làm ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây trồng. + Mùa mưa từ tháng 05 đến tháng 10, đầu mùa thường có gió mùa Tây Nam nên khí hậu khô và nóng, mùa này thường xuyên có mưa. a. Nhiệt độ - Nhiệt độ trung bình năm: 24,2 oC. - Nhiệt độ thấp nhất vào tháng 01: 17,6 oC. - Nhiệt độ cao nhất vào tháng 06: 39,9 oC. - Tổng lượng nhiệt cả năm: 8842 oC. Như vậy khu vực có tổng lượng nhiệt cả năm lớn, nhiệt độ thích hợp cho cây chịu nóng như Cao su. b. Lượng mưa - Lượng mưa bình quân năm: 2600 mm. - Tháng có lượng mưa cao nhất ( tháng 10): 840 mm. - Tháng có lượng mưa thấp nhất ( tháng 1): 37 mm. Lượng mưa lớn, số ngày mưa trong năm nhiều nhưng lượng mưa phân bố không đều trong năm, tập trung chủ yếu vào các tháng mùa thu và thường kết thúc muộn, tổng lượng mưa của ba tháng 08, 09, 10 rất lớn, nó thường chiếm gần một nửa tổng lượng mưa cả năm, nhiều năm có thể còn vượt quá 50% tổng lượng mưa cả năm. Mưa tập trung vào một giai đoạn, cường độ mưa lớn, lượng mưa nhiều sẽ có ảnh hưởng trực tiếp tới quá trình xói mòn đất. Mưa nhiều sẽ làm cho độ ẩm của đất tăng, do đó sẽ làm giảm khả năng hút nước của đất. Mưa càng lớn thì dòng chảy mặt càng lớn và khả năng bào mòn bề mặt đất của dòng nước càng mạnh. c. Lượng bốc hơi bình quân năm - Lượng bốc hơi bình quân trên năm: 899 mm. - Lượng bốc hơi lớn nhất/ tháng: 106 mm. - Lượng bốc hơi nhỏ nhất/ tháng: 46 mm. d. Độ ẩm không khí - Độ ẩm trung bình năm: 81,22%. - Độ ẩm trung bình tháng cao nhất: 89%. - Độ ẩm trung bình tháng thấp nhất: 71,33%. Thời kỳ độ ẩm thấp nhất là tháng 6 và tháng 7 ứng với thời kỳ này là gió Tây khô nóng ở mức độ cao. e. Nắng - Số giờ nắng trung bình năm: 1196 giờ/năm. - Số giờ nắng tháng cao nhất: 177 giờ/tháng. - Số giờ nắng tháng thấp nhất: 29 giờ/tháng. 3.4. Đất - Theo tài liệu cung cấp của nông trường Hương Long: Đất trồng Cao su của nông trường chủ yếu là đất Feralit hình thành trên đá mẹ cuội sỏi kết nhiều thạch anh, tầng đất trung bình đến mỏng, đá lẫn nhiều đến rất nhiều (40 - 80 %), đất tầng mặt mỏng đến trung bình (5 - 20 cm). Ngoài ra còn có đất Feralit hình thành trên đá phiến sét, tầng đất trung bình, đá lẫn từ trung bình đến nhiều (20 -50 %). Tỷ lệ sét vật lý dao động trong khoảng từ 28,4 – 58,9%; tỷ kệ kết von, đá sỏi chủ yếu là từ 30 – 60%, có nơi lên đến 80%. Hàm lượng mùn của khu vực dao động trong khoảng 1,9 – 5,04%, đất khá nghèo mùn. - Theo tài liệu cung cấp của nông trường Phan Đình Phùng: Đất trồng Cao su của nông trường chủ yếu là đất Feralit hình thành trên đá phiến sét, một số ít phát triển trên đá sa thạch. Tỷ lệ sét vật lý của khu vực dao động trong khoảng từ 30,06 – 55,39%; tỷ lệ kết von, đá lẫn chủ yếu từ 30 – 60%. Hàm lượng mùn của khu vực dao động trong khoảng 1,98 – 4,15%. Kiểu hình thái phẫu diện A, B, C của hai khu vực nhìn chung đều tương tự nhau: tầng A chứa nhiều chất hữu cơ có màu nâu; tầng B tích tụ nhiều sắt, nhôm nên có màu vàng đỏ, có nơi có màu đỏ trội hoặc có nơi có màu vàng trội hơn; tầng C mẫu chất bán phong hóa thường gặp ở độ sâu 30 – 200 cm. Độ dày tầng đất: đất tại khu vực có độ dày chủ yếu từ 30 – 150 cm, trung bình là 90 cm. 3.5. Thực vật a. Thảm thực vật tự nhiên Rừng có vai trò quan trọng trong phát triển kinh tế, bảo vệ nguồn nước cho hệ thống sông trong vùng, cải tạo môi trường sinh thái của địa phương. Tuy nhiên, do các hoạt động khai thác trái phép, diện tích rừng tự nhiên ngày càng bị suy giảm rõ rệt. Diện tích rừng tự nhiên còn khá nhiều với đa dạng các loài cây, chủ yếu ở khu vực tại biên giới Việt – Lào, cây gỗ có kích thước lớn, gỗ quý vẫn còn khá nhiều: Lim, Táu… (Lâm trường Chúc A). b. Thảm thực vật trồng Cây trồng ở đây chủ yếu gồm cây Chè, cây ăn trái…, các loại cây ngắn ngày khác như Ngô, Khoai, Sắn, Đậu các loại…, còn lại là diện tích rừng trồng. Khoảng 12 năm trở lại đây, cây Cao su đã được trồng tại nông trường Phan Đình Phùng. Và 3 năm gần đây, cây Cao su đã được trồng tại nông trường Hương Long. Trong tương lai, nó sẽ được trồng rộng rãi hơn với diện tích: Nông trường Hương Long với tổng diện tích rừng trồng Cao su là gần 2000ha, nông trường Phan Đình Phùng là 2700ha. c. Kỹ thuật trồng và chăm sóc rừng Cao su Căn cứ quy trình kỹ thuật cây Cao su của Tổng công ty Cao su Việt Nam ban hành năm 2004; Tham khảo quy trình trồng cây Cao su vùng Miền núi phía Bắc của Tập đoàn công nghiệp Cao su Việt Nam ban hành năm 2010 các nông trường đã áp dụng kỹ thuật trồng và chăm sóc rừng Cao su như sau: - Thiết kế hàng trồng: Đất dốc < 8% , trồng thẳng hàng theo hướng Bắc Nam. Đất dốc ≥ 8%, trồng theo đường đồng mức, tạo bậc thềm 1m và trồng cây Cao su ở giữa bậc thềm. - Mật độ và khoảng cách trồng: 555 cây/ha (6 x 3m). - Thời vụ trồng: từ 15/9 đến 31/10. - Kỹ thuật trồng: Trồng rừng Cao su bằng tum bầu 2 - 3 tầng lá ổn định. Tiêu chuẩn của tum bầu có tầng lá: chồi ghép có ít nhất 2 tầng lá ổn định, khỏe; bầu đất không bị vỡ, cây không bị long gốc. + Hố có kích thước dài 70cm, rộng 50cm, sâu 60cm, đáy hố 50 x 50cm. Khi đào hố phải để riêng lớp đất mặt và lớp đất đáy; trên đất dốc thì để riêng lớp đất đáy về phía dưới dốc. Đào hố để ải trước khi bón phân và lấp hố khoảng 15 ngày. + Bón lót: Phân lân nung chảy 300g/hố, phân chuồng ủ hoai 10kg/hố. + Lấp hố: được thực hiện trước khi trồng ít nhất 5 ngày. Lấp lớp đất mặt đến nửa hố. Sau đó trộn đều phân hữu cơ, phân lân với lớp đất mặt xung quanh để lấp đầy hố. Cắm cọc ở giữa tâm hố để đánh dấu điểm trồng cây. + Trước khi trồng cần dọn sạch cỏ, rễ cây… xung quanh hố, sau đó dùng cuốc để móc đất trong hố lên tới độ sâu bằng chiều dài rễ của cây tum. Đặt tum thẳng đứng, mắt ghép quay về phía hướng gió chính, mí dưới của mắt ghép ngang với mặt đất. Lấp lại hố bằng phần đất vừa lấy lên, dậm kỹ để đất bám chặt vào tum. Sau cùng dùng đất tơi xốp phủ kín cổ rễ ngang mí dưới mặt ghép. + Trồng dặm lại những cây bị chết bằng tum bầu 2 - 3 tầng lá ổn định, vào thời điểm sau trồng chính 20 ngày. - Chăm sóc rừng Cao su gồm các nội dung: cắt cành tạo tán( cắt chồi thực sinh, chồi ngang; cắt phục hồi những cây bị mất đỉnh sinh trưởng); bón phân( NPK riêng biệt 2 -3 đợt/ năm, phân hữu cơ); làm cỏ trên luống, hàng và bờ lô Cao su; phòng chống sâu bệnh. Cách thức bón phân nhìn chung ưu tiên bón ở sát taluy dương. Cụ thể là: + Năm thứ nhất: Bón lần 1, đào rãnh dọc trên băng giữa 2 cây Cao su, sát taluy dương, kích thước rãnh dài 60cm, rộng 30cm, sâu 30cm. Bón phân rải đều vào rãnh, sau khi rải phân cào cỏ khô, lá cây và đất mùn lấp lên trên. Bón lần 2, cào bớt đất, cỏ mùn trong hố đã đào bón lần 1 rải đều phân xuống sau đó cào cỏ, mùn và lá cây lấp lại. Tổng lượng phân bón 615kg/ha/năm. + Năm thứ 2: Đối với cây chưa khép tán, đào hai rãnh ngay trên băng hai bên tán cây Cao su, đối với những cây đã khép tán chỉ đào 1 rãnh, kích thước rãnh dài 50cm, rộng 15cm, sâu 20cm, rãnh hơi lệch về taluy dương. Bón phân rải đều vào rãnh sau đó lấp đất kín lên trên. Tổng lượng phân bón 615kg/ha/năm. + Năm thứ 3: Đào rãnh 2 bên tán lá, rãnh dài 40cm, rộng 15 - 20cm, sâu 20cm, rãnh hơi lệch về phái taluy dương nhiều hơn, vị trí của rãnh tùy thuộc vào độ lớn của tán lá và cây. Sau khi đào rãnh rải đều phân xuống và lấp đầy đất. Tổng lượng phân bón 510kg/ha/năm. + Từ năm thứ 4 trở đi: Đào 3 hố quanh gốc cây, khoảng cách tùy thuộc chiều rộng tán lá và độ lớn của cây, 2 hố 2 bên, hố còn lại ở phía taluy dương. Sau đó rải phân xuống và lấp đầy đất. Tổng lượng phân bón 170kg/ha/năm. CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 4.1. Một số đặc điểm của các yếu tố ảnh hưởng đến xói mòn đất do mưa trong khu vực nghiên cứu 4.1.1. Chế độ mưa a. Lượng mưa và cường độ mưa Nguồn nước của đất là do mưa. Mưa là một trong những nhân tố có tác động trực tiếp đến quá trình xói mòn; đồng thời ảnh hưởng đến cấu trúc, ngoại mạo và động thái phát triển của lớp thảm thực vật. Lượng mưa là chỉ tiêu dùng để biểu thị mưa nhiều hay ít, là chiều cao của lớp nước mưa đo được ở ống đong mưa theo quy định chung sau mỗi trận mưa trong một đơn vị thời gian, nó phản ánh mưa lớn hay nhỏ. Do cường độ mưa thay đổi và khó xác định, nên cần sử dụng chỉ tiêu cường độ mưa bình quân (Ibq). Cường độ mưa bình quân phản ánh mức độ mưa to hay nhỏ của từng trận mưa hay trong một khoảng thời gian mưa xác định. Cường độ mưa bình quân trên phút (Ibq, mm/phút) được xác định bằng tỷ số giữa lượng mưa (mm) và thời gian mưa (phút), sau đó quy đổi ra cường độ mưa bình quân trên giờ (Ibq, mm/h). Qua thu thập số liệu (số liệu mưa được lấy từ trạm khí tượng thủy văn Chu Lễ, Hương Khê – Hà Tĩnh), đề tài tổng hợp được bảng phân bố lượng mưa và cường độ mưa tại khu vực nghiên cứu tại phụ lục 02. Lượng mưa và cường độ mưa bình quân năm được trình bày tại bảng sau: Bảng 4.1. Lượng mưa và cường độ mưa bình quân năm Năm  Lượng mưa (P, mm)  Cường độ mưa bình quân (Ibq, mm/h)   2008  2527,2  16,5   2009  2301,4  12,6   2010  3356,6  22,5   TB  2822,8  17,8   Nhận xét: Cường độ mưa bình quân năm của khu vực tương đối lớn, đạt trung bình 17,8 mm/h. Cường độ mưa bình quân (Ibq, mm/h) giữa các tháng trong năm có sự sai khác rõ rệt. Cường độ mưa bình quân đạt trị số nhỏ nhất vào tháng 1 là 3,5 mm/h, lớn nhất vào tháng 10 là 69,1 mm/h. Như vậy, các tháng có lượng mưa lớn thì cường độ mưa bình quân (Ibq) đạt trị số lớn và ngược lại, các tháng có lượng mưa nhỏ thì Ibq cũng có trị số nhỏ.
Biểu đồ 4.1. Phân bố lượng mưa các tháng trong năm Qua biểu đồ 4.1 ta thấy: các đỉnh nhọn của lượng mưa tập trung chủ yếu từ tháng 8 đến tháng 10. Các tháng còn lại, đường phân bố thoải dần. Đặc biệt, lượng mưa vào tháng 10 năm 2010 cao đột biến. b. Phân bố mưa Nghiên cứu phân bố mưa là theo dõi sự phân bố của lượng mưa rơi vào các tháng, các khoảng thời gian mưa. Biết được điều này có ý nghĩa quan trọng đối với các hoạt động nhằm phòng chống xói mòn đất, qua thu thập số liệu, đề tài tổng hợp được phân bố lượng mưa và số ngày mưa theo các tháng trong năm tại bảng 4.2. Bảng 4.2. Phân bố lượng mưa và số ngày mưa các tháng trong năm Tháng  2008  2009  2010  Trung bình    Lượng mưa(mm)  Lượng mưa(mm)  Lượng mưa(mm)  Số ngày mưa  Lượng mưa(mm)  Số ngày mưa   1  51  41,1  61,7  17  49,2  15   2  35,2  5,8  36,7  11  42,0  9   3  62,4  120,3  6,6  8  74,1  13   4  141,8  220,2  76,5  12  147,0  14   5  58,7  374,8  108,3  9  214,0  14   6  78,1  44,6  149,1  5  84,8  7   7  123,9  142,2  217,1  9  142,6  9   8  227  221,1  530,1  20  481,3  16   9  345,6  644,8  138,9  14  318,0  15   10  1084,2  346,9  1892  21  1082,9  21   11  217,9  71,7  103,1  14  117,7  11   12  101,4  67,9  36,5  9  69,4  12   Tổng  2527,2  2301,4  3356,6  149  2822,8  154   Nhận xét: + Số ngày mưa trong năm tương đối lớn. Trung bình mỗi năm có khoảng 154 ngày mưa, chiếm khoảng 42% số ngày trong năm. Lượng mưa giữa các tháng trong năm phân bố không đều, tập trung vào các tháng từ tháng 8 đến tháng 10. c. Hệ số xói mòn do mưa Hệ số xói mòn do mưa (R) là một chỉ tiêu tổng hợp phản ánh đặc tính của mưa và là một tham số quan trọng trong phương trình dự báo xói mòn đất của Wischmeier W.H và Smith D.D (1978). Hệ số xói mòn do mưa có thể được biểu thị bằng số lượng phút-tấn/acre hoặc bằng jun/m2. Theo lý thuyết, hệ số R (J/m2) lớn hơn hệ số R (phút-tấn/acre) 2,47 lần. Nếu sử dụng R (J/m2) thì lượng đất xói mòn trong phương trình của Wischmeier W.H và Smith D.D tính theo tấn/ha/năm. Nếu sử dụng R(phút-tấn/acre) thì lượng đất xói mòn trong phương trình này tính theo tấn/acre/năm (1 ha bằng 2,47 acre). Để xác định nhanh hệ số xói mòn do mưa, đề tài sử dụng công thức xác định nhanh hệ số xói mòn do mưa của Phạm Văn Điển (2006) [3]: R (J/m2) = 0,994*P R (phút – tấn/acre) = 0,402*P Kết quả xác định hệ số xói mòn cho khu vực được trình bày ở bảng sau: Bảng 4.3. Hệ số xói mòn do mưa khu vực nghiên cứu Năm  P(mm)  R(J/m2)  R(phút-tấn/ha)        2008  2527,2  2512  1016   2009  2301,4  2288  925   2010  3356,6  3336  1349   TB  2822,8  2805,8  1134,8   Nhận xét: Kết quả trên cho thấy: hệ số xói mòn do mưa ở khu vực nghiên cứu có trị số rất lớn, trung bình là 1134,8 phút - tấn/ha, có năm hệ số xói mòn lên đến 1349 phút – tấn/ha (năm 2010). So sánh với hệ số xói mòn do mưa trung bình ở khu vực hồ thủy điện Hòa Bình là 985,6 phút - tấn/ha (Phạm Văn Điển, 2006) [3] thì hệ số xói mòn do mưa ở khu vực huyện Hương Khê lớn hơn khá nhiều. Điều này có ảnh hưởng tiêu cực đến công tác phòng chống và kiểm soát xói mòn đất cho khu vực. 4.1.2. Địa hình Địa hình có ảnh hưởng trực tiếp đến xói mòn đất, đặc biệt là độ dốc. Đặc điểm địa hình của khu vực được trình bày chi tiết trong phụ lục 03. Qua phụ lục ta thấy: + Rừng Cao su tại Nông trường Hương Long được trồng trên đất có độ dốc từ nhỏ đến lớn, địa hình bị chia cắt nhiều bởi các khe, dông. Địa hình chủ yếu là đồi cao và núi thấp, nhiều khu vực có độ dốc lớn hơn 35o. Với địa hình phức tạp, nhiều khu vực có độ dốc lớn là một trong những trở ngại cho quá trình trồng và chăm sóc cây trồng, đặc biệt là cây Cao su. + Tại Nông trường Phan Đình Phùng, khu vực trồng Cao su có địa hình ít phức tạp hơn, chủ yếu là đồi thấp có độ dốc nằm trong khoảng từ 12 - 20o. Nhìn chung khu vực này có địa hình thuận lợi với công tác trồng rừng hơn Nông trường Hương Long. 4.1.3.Thảm thực vật 4.1.3.1. Nông trường Cao su Hương Long * Tầng cây cao Khu vực mới bắt đầu trồng Cao su được 3- 4 năm, độ che phủ của tầng cây cao là rất thấp (trung bình là 0,23), cây có độ cao dao động từ 50cm đến 300cm, độ cao trung bình là 200 cm, đường kính tán từ 40cm đến 55cm. Tầng cây cao còn rất nhỏ, độ tàn che thấp, do đó khả năng hạn chế tác động của động năng hạt mưa là không đáng kể. * Lớp cây bụi thảm tươi(CBTT) Lớp cây bụi, thảm tươi rất thưa thớt, chỉ có một số ít khu vực có lớp phủ thực vật tương đối dày; do quá trình xử lý thực bì bằng máy và phát đốt toàn diện trước khi trồng. Đặc điểm lớp cây bụi thảm tươi được trình bày chi tiết tại phụ lục 04 và biểu đồ 4.2.
Biểu đồ 4.2. Độ che phủ của CBTT tại nông trường Hương Long Nhận xét: + Độ che phủ của lớp cây bụi của các bãi đo tại nông trường Hương Long biến động từ 10 – 85%. Nhìn chung độ che phủ ở mức thấp, chỉ có một số ít khu vực có điều kiện thuận lợi là có độ che phủ cao, chúng có xu hướng giảm dần khi độ dốc tăng lên. Mặt khác, nông trường tiến hành trồng và chăm sóc Cao su theo băng, mỗi băng rộng 1,6m. Như vậy, sẽ có một khoảng đất trống hoàn toàn để phục vụ cho việc bón phân cho cây Cao su và hạn chế sự cạnh tranh của cỏ dại đối với cây trồng. Đối với các vùng đất dốc, độ tàn che, che phủ nhỏ nên rất dễ xảy ra xói mòn đất dưới tác động của mưa. Nghiêm trọng hơn nữa, còn có thể phát sinh lũ quét, lũ ống nếu cường độ mưa đủ mạnh. Điều này có ảnh hưởng nghiêm trọng tới công tác phòng chống xói mòn tại nông trường nói riêng và khu vực nói chung. + Độ che phủ của lớp thảm khô cũng có giá trị không cao, biến động từ 4 – 40%, với độ dày trung bình là 1cm. Nếu so sánh với độ che phủ của lớp thảm khô trong rừng Keo 2 tuổi ở cùng khu vực (độ che phủ trung bình là 65%, độ dày trung bình là 1,5 cm) thì có thể thấy rừng Cao su có độ che phủ của lớp thảm khô thấp hơn nhiều. Do vậy cần quan tâm tới các biện pháp giảm thiểu xói mòn cho khu vực. 4.1.3.2. Nông trường Cao su Phan Đình Phùng * Tầng cây cao Các chỉ tiêu cấu trúc và sinh trưởng của tầng cây cao được trình bày tại phụ lục 05. Từ phụ lục cho ta một số nhận xét sau: + Tầng cây cao Nông trường Phan Đình Phùng được chia làm 3 cấp tuổi rõ rệt, ứng với mỗi cấp tuổi tầng cây cao có các chỉ tiêu khác nhau. + Đường kính ngang ngực biến động theo các cấp tuổi khác nhau. Tại tuổi từ 3 – 4, đường kính ngang ngực trung bình đạt 6cm; tại tuổi 5 – 6 tăng lên là 9cm và đạt 12cm ở tuổi 7 – 8. Trung bình mỗi năm đường kính ngang ngực tăng trưởng hơn 1cm, đây là chỉ tiêu sinh trưởng khá tốt. + Chiều cao vút ngọn và đường kính tán cũng có sự tăng trưởng rõ rệt qua các cấp tuổi. Chiều cao vút ngọn tăng trưởng mạnh, từ 5,1 m ở tuổi 3 – 4 lên 6,5 m ở tuổi 5 – 6 và đạt 8,1m ở tuổi 7 – 8. Chiều cao vút ngọn tăng mạnh cho thấy cây trồng sinh trưởng và phát triển tốt. Chỉ tiêu đường kính tán cũng có sự tăng trưởng, từ 2,1 m ở tuổi 3 – 4 lên đến 3,7 m ở tuổi 7 – 8. Đường kính tán tăng kéo theo độ tàn che, độ giao tán tăng có tác dụng rất lớn trong việc giảm thiểu động năng hạt mưa tác động xuống bề mặt đất. + Độ tàn che của tầng cây cao trong khu vực biến đổi rõ rệt qua các cấp tuổi. Độ tàn che cấp tuổi 3 – 4 là 0,5 và đạt 0,7 ở các cấp tuổi 5 – 6 và 7 – 8. Như vậy, tuổi cây càng tăng thì độ tàn che càng tăng, tác dụng phòng chống xói mòn càng lớn. Tóm lại: Các chỉ tiêu đường kính ngang ngực (D1.3), chiều cao vút ngọn (Hvn), đường kính tán (Dt) khá đồng đều, cây Cao su sinh trưởng và phát triển tương đối tốt và ổn định. Độ tàn che được nâng lên rõ rệt, có nơi độ tàn che đạt đến 0,8. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc cản trở và làm giảm động năng của hạt mưa khi chúng rơi xuống mặt đất, góp phần vào công tác phòng chống xói mòn ở khu vực. * Tầng cây bụi thảm tươi Nông trường Phan Đình Phùng đã trồng cây Cao su được hơn 10 năm. Đến nay cây Cao su đã cho sản phẩm. Ở những lâm phần nhiều tuổi này, các biện pháp như phun thuốc trừ cỏ hay phát cỏ xung quanh gốc để bón phân không còn được áp dụng nữa. Vì thế nên lớp cây bụi thảm tươi phát triển khá tốt. Mô tả chi tiết về tình hình phát triển của lớp cây bụi thảm tươi của khu vực tại phụ lục 06. Phụ lục 06 cho thấy: + Các chỉ tiêu mô tả lớp cây bụi thảm tươi cũng khác nhau theo tuổi. Chiều cao trung bình của cây bụi thảm tươi biến động từ 39 – 52cm, lớn nhất ở tuổi 3 – 4, nhỏ nhất ở tuổi 5 – 6. Nguyên nhân của hiện tượng này là do chiều cao của lớp cây bụi thảm tươi được cắt tỉa định kì để hạn chế hỏa hoạn có thể xảy ra. Chỉ tiêu này không có ý nghĩa nhiều trong việc ngăn chặn giảm thiểu xói mòn đất. + Độ che phủ của cây bụi thảm tươi biến động theo cấp tuổi của cây Cao su. Nhỏ nhất là ở tuổi 3 – 4 (53,8 %), tiếp đến là tuổi 5 – 6 (68,3 %) và lớn nhất là ở tuổi 7 – 8 (75,6 %). Vậy trong giới hạn nhất định thì sự tăng độ che phủ của cây bụi thảm tươi tỷ lệ thuận với tuổi của cây Cao su. 4.2. Lượng đất xói mòn Xác định được lượng đất xói mòn là nội dung và mục đích quan trọng của nghiên cứu xói mòn đất. Từ đó tiến hành phân cấp chỉ tiêu này để có các biện pháp tác động phù hợp cho từng cấp. Kết quả tính toán lượng đất xói mòn được trình bày chi tiết tại phụ lục 07. Từ phụ lục 07 cho ta một số nhận xét sau: + Lượng đất xói mòn theo tháng ở các cấp độ dốc khác nhau là khác nhau. Xét trong tháng 3/2009, tại Nông trường Cao su Hương Long ở cấp độ dốc 8 – 150 lượng đất xói mòn là 640 kg/ha, đến cấp độ dốc 15 – 250 đã tăng lên tới 2091kg/ha và đạt giá trị lớn nhất tại cấp độ dốc 25 – 350 với 3712kg/ha. Nông trường Phan Đình Phùng cũng thay đổi theo các cấp dộ dốc khác nhau. Điều này cho thấy yếu tố độ dốc có ảnh hưởng rất mạnh mẽ tới lượng đất xói mòn thông qua mối liên hệ giữa độ dốc và dòng chảy mặt. Lượng nước chảy bề mặt biến đổi theo cấp độ dốc. Độ dốc càng lớn thì lượng nước chảy càng tăng, xói mòn đất xảy ra càng mạnh. + Lượng đất xói mòn có sự khác biệt lớn giữa các tháng. Xói mòn mạnh xảy ra tập trung vào các tháng 5 – 10. Đây là các tháng có lượng mưa lớn. Đặc biệt tháng 8/2009 có lượng mưa lớn nhất, xói mòn tại tháng này đạt giá trị lớn nhất lên tới 10795 kg/ha. + Với cùng cấp độ dốc, lượng đất xói mòn tại hai nông trường cũng có sự khác nhau. Nông trường Hương Long có lượng đất xói mòn lớn hơn khá nhiều. Điều này được giải thích bởi hai lý do. Thứ nhất, đất tại khu vực Nông trường Phan Đình Phùng là đất xám Feralit hình thành trên đá mẹ Phiến thạch sét, còn đất tại Nông trường Hương Long là đất xám Feralit hình thành trên đá mẹ cuội sỏi kết nhiều Thạch anh. Do vậy đất tại nông trường Cao su Phan Đình Phùng có kết cấu chặt hơn, các hạt đất cũng nhỏ hơn, ít bị lượng nước chảy bề mặt cuốn trôi vì thế xói mòn nhỏ hơn. Thứ hai, nông trường Phan Đình Phùng độ tàn che của tầng cây cao, che phủ của cây bụi thảm tươi khá lớn. Những yếu tố này một mặt làm giảm lượng mưa rơi xuống mặt đất, mặt khác hình thành vách ngăn giảm động năng của hạt mưa tác động vào các hạt đất dẫn tới giảm xói mòn. Từ lượng đất xói mòn của các trạng thái theo tháng, đề tài tổng hợp được lượng đất xói mòn tại khu vực trong một năm tại phụ lục 08. Phụ lục cho thấy: + Lượng đất xói mòn tại khu vực khá lớn, biến động từ 6,0 – 90,14 tấn/ha/năm. Lượng đất xói mòn đạt giá trị lớn tại nông trường Cao su Hương Long và khá nhỏ tại nông trường Cao su Phan Đình Phùng. Lượng đất xói mòn tại nông trường Cao su Hương Long biến động trong khoảng từ 13,8 – 90,14 tấn/ha/năm. Lượng đất xói mòn tại nông trường Cao su Phan Đình Phùng biến động trong khoảng từ 6,0 – 21 tấn/ha/năm. + Lượng đất xói mòn phụ thuộc vào các yếu tố như độ dốc, độ xốp, độ ẩm đất, hàm lượng mùn, thảm thực vật. Khi các yếu tố này thay đổi kéo theo sự thay đổi của lượng đất xói mòn. Theo nhiều nghiên cứu cho thấy: nhân tố độ dốc (α, độ), hàm lượng mùn (OM, %) tỷ lệ thuận với lượng đất xói mòn. Khi các yếu tố này tăng thì lượng đất xói mòn tăng và ngược lại. Nhân tố độ xốp (X, %), độ tàn che (TC), độ che phủ của cây bụi thảm mục (ĐCP, %) tỷ lệ nghịch với lượng đất xói mòn. Như vậy, mối liên hệ giữa các nhân tố đó với lượng đất xói mòn có ý nghĩa rất lớn trong việc đề xuất ra các biện pháp giảm thiểu xói mòn dựa trên việc tác động vào những nhân tố ảnh hưởng. + Ngoài các nhân tố trên, xói mòn đất còn chịu ảnh hưởng gián tiếp bởi độ tuổi của tầng cây cao. Vì tuổi của tầng cây cao quyết định đến độ tàn che và che phủ của rừng thông qua đó ảnh hưởng đến lượng đất xói mòn. Ảnh hưởng của tuổi cây đến lượng đất xói mòn được thể hiện rõ tại bảng 4.8: Bảng 4.4. Tổng hợp lượng đất xói mòn tại khu vực theo cấp tuổi và cấp độ dốc Cấp tuổi  Lượng đất xói mòn (tấn/ha/năm)  Trungbình    Nông trường Hương Long  Nông trường Phan Đình Phùng     8 - 150  15 - 250  25 - 350  8 - 150  15 - 250  25 - 350    1 - 2  37,88  22,37  74,17  16,60  19,68  21,00  32,00   3 - 4              9,50  15,02  12,30   5 - 6           8,10  8,50  12,50  9,70   7 - 8           6,00  7,23     6,60   Nhận xét: + Xói mòn giảm dần khi độ tuổi của cây Cao su tăng lên. Xét trong cả khu vực nghiên cứu, ở cấp tuổi 1 – 2 xói mòn trung bình đạt 32,0 tấn/ha/năm, khi tuổi cây tăng lên từ 3 – 4 xói mòn giảm còn 12,3 tấn/ha/năm và đạt nhỏ nhất là 6,6 tấn/ha/năm khi tuổi cây từ 7 – 8. Điều này có ý nghĩa quan trọng mở ra một hướng đề xuất để giảm thiểu xói mòn. Xói mòn chỉ xảy ra với cường độ mạnh khi cây ở tuổi nhỏ, độ che phủ và tàn che thấp. + So sánh xói mòn của các loại hình rừng khác ở cùng độ tuổi trên địa bàn huyện Hương Khê. Lượng đất xói mòn (Xm, tấn/ha/năm) của lâm phần Keo tai tượng là 11,5 tấn/ha/năm, rừng tự nhiên là 3,5 tấn/ha/năm, theo tiêu chuẩn môi trường là 10 tấn/ha/năm (Vương Văn Quỳnh, 2009) [16]. Như vậy, xói mòn ở rừng cây Cao su tại Nông trường Hương Long ở mức độ lớn so với tiêu chuẩn môi trường, xói mòn ở rừng Cao su tại nông trường Phan Đình Phùng ở giai đoạn tuổi thành thục được xếp ở mức độ trung bình, có thể chấp nhận được. Để đề xuất các biện pháp giảm thiểu xói mòn được hiệu quả cần thiết phải tiến hành phân cấp xói mòn. Dựa vào lượng đất mất đi hàng năm trên 1ha, xói mòn được phân thành các cấp chủ yếu sau: Bảng 4.5. Phân cấp mức độ xói mòn đất Cấp xói mòn  Mức độ xói mòn  Lượng đất mất(tấn/ha/năm)   1  Yếu  <12   2  Nhẹ  12 - 25   3  Trung bình  25 - 50   4  Mạnh  50 - 100   5  Rất mạnh  > 100   Đối chiếu xói mòn đất tại khu vực với bảng phân cấp xói mòn trên, ta thấy: + Tại Nông trường Cao su Hương Long tuổi 1 – 2, ở cấp độ dốc từ 8 – 150 đạt cấp xói mòn 3, cấp xói mòn trung bình (từ 25 – 50 tấn/ha/năm); ở cấp độ dốc từ 15 – 250 đạt cấp xói mòn 2, cấp xói mòn nhẹ(từ 12 – 25 tấn/ha/năm); ở cấp độ dốc từ 25 – 350 đạt cấp xói mòn 4, cấp xói mòn mạnh (50 - 100 tấn/ha/năm). Không có vị trí nào có cấp xói mòn 5, cấp xói mòn rất mạnh. + Tại Nông trường Cao su Phan Đình Phùng tuổi 1 – 2, ở các cấp độ dốc xói mòn đất đều đạt cấp 2, cấp xói mòn nhẹ (12 – 25 tấn/ha/năm). Đối với các tuổi sau (3 – 4, 5 – 6, 7 – 8), ở cấp độ dốc từ 8 – 150 và từ 15 – 250 xói mòn đất đạt cấp 1, ở cấp độ dốc từ 25 – 350 xói mòn đất đạt cấp 2. Phân cấp mức độ xói mòn đất tại các trạng thái trồng Cao su ở khu vực được trình bày tại bảng sau: Bảng 4.6. Phân cấp mức độ xói mòn đất tại khu vực Cấp tuổi  Cấp xói mòn đất    Nông trường Hương Long  Nông trường Phan Đình Phùng    8 - 150  15 - 250  25 - 350  8 - 150  15 - 250  25 - 350   1 - 2  3  2  4  2  2  3   3 - 4           1  1  2   5 - 6           1  1  2   7 - 8           1  1  2   Theo đánh giá này thì xói mòn đất dưới rừng Cao su giai đoạn tuổi nhỏ (1 – 2 tuổi) ở mức cao, gần với mức tối đa. Khi rừng thành thục thì xói mòn đất ở mức trung bình. Như vậy, có thể thấy cây Cao su chỉ gây xói mòn mạnh ở giai đoạn mới trồng (1 – 2 năm đầu), giảm dần từ năm thứ 3 trở đi và đến cấp tuổi 6 – 7 thì hiện tượng xói mòn diễn ra yếu hơn và khả năng giữ nước của rừng Cao su không thua kém các loại rừng trồng khác. Đây là luận cứ quan trọng giúp tỉnh Hà Tĩnh nói riêng và cả nước nói chung mở rộng quy hoạch trồng cây Cao su trên nhiều dạng lập địa khác nhau, góp phần vào sự nghiệp phát triển kinh tế chung của cả nước.